JP2009282171A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プレスローラの温度特性に応じて定着部の加熱制御を行うことでプレスローラを内部まで均一に温めて温度ムラが生じるのを抑止する画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】プレスローラ３３の表面に接触するサーミスタ３８からの検知信号に基づいて表面温度データを取得する。記録制御部４０は、検知されたプレスローラの表面温度が設定温度より低い場合には、定着ローラ２８の待機温度を通常よりも低く設定して加熱制御を行う。そして、待機温度が低く設定された状態において記録開始信号が入力された場合には定着ローラを回転させながら加熱制御を行うようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の画像形成装置に関する。

上述の画像形成装置では、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成してトナーにより可視像化し、形成されたトナー像を用紙に転写して画像形成を行い、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着させるようにしている。定着装置では、加熱された定着ローラを回転させながらプレスローラとの間のニップ部に用紙を搬入し、トナーを熱融着させて定着動作を行う。

こうした定着装置では、定着ローラの表面温度を常時検知し、表面温度が設定温度より低い場合に定着ローラの加熱を開始する。そして、表面温度が設定温度に達したときに加熱を停止するように加熱制御を行い、定着ローラの表面温度が設定温度に保たれるようにしている。定着ローラはプレスローラに接触することで熱が奪われるため、プレスローラが冷えた状態の場合には表面の温度ムラが発生しやすくなり、加熱制御を行う際にはその点についても考慮する必要がある。

特許文献１には、外装カバーが開放されたことを検知するための手段を有し、当該手段により外装カバーが開放されたことを検知した時に加圧ローラ用温度測定手段により加圧ローラの温度を測定して前回転の可否の決定を行う画像形成装置が記載されている。
特開平１０−１０９２１号公報

定着ローラの加熱制御を行う場合には、定着処理を行うのに必要な表面温度に到達するまでの時間を短縮化するために、定着処理を行わない間でも表面温度を待機温度に維持している。しかしながら、プレスローラ内部が冷えている場合に表面のみ定着ローラで温められて一旦温度が上昇してもすぐに温度低下するようになる。この場合、上昇した時点の温度だけで定着ローラの温度制御を行うと十分な定着処理が行われなくなる。

特に、室温が低下した環境では、装置の電源オン時又は紙詰まり等のカバー開閉時においてプレスローラが冷えやすく、一旦冷えた状態になるとプレスローラ全体を温めるのに時間がかかるようになる。

そこで、本発明は、こうしたプレスローラの温度特性に応じて定着部の加熱制御を行うことでプレスローラを内部まで均一に温めて温度ムラが生じるのを抑止する画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラム表面に静電潜像を形成し当該静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成部と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着部と、前記プレスローラの表面温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部からの検知信号に基づいて待機温度を設定して前記定着部の加熱制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする。さらに、前記制御部は、前記温度検知部が検知した前記プレスローラの表面温度が設定温度より低い場合に待機温度を通常よりも低く設定して加熱制御を行うことを特徴とする。さらに、前記制御部は、待機温度が低く設定された状態において記録開始信号が入力された場合には前記定着ローラを回転させながら加熱制御を行うことを特徴とする。

上記のような構成を有することで、プレスローラの表面温度に応じて定着部を加熱制御する際の待機温度を設定するようにできる。そのため、プレスローラの表面温度が低い場合には待機温度を低く設定してプレスローラを徐々に温めるようにし、プレスローラをできるだけ均一に温まるように加熱制御することができる。

また、待機温度が低く設定された状態において記録開始信号が入力された場合には定着ローラを回転させながら加熱制御する。そうすれば、定着ローラの表面温度を定着処理に必要な温度まで上昇させるのに時間がかかるため、その分プレスローラを温める時間を十分とることができ、プレスローラを均一に温めて温度ムラが生じていない状態にすることが可能となる。

したがって、プレスローラの表面が冷えた状態でもプレスローラ表面を温度ムラが生じることなく加熱でき、以後の定着処理を良好に行うことが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態である定着装置を備えた画像形成装置全体の概略図を示している。画像形成装置の上部には原稿を搬送して原稿を読み取る原稿読取部１が配置され、その下部に画像を記録する記録部２、画像を記録する用紙を搬送する用紙搬送部３及び給紙部４が配されている。

原稿読取部１は、原稿搬送装置（ＡＤＦ）を内部に備えたカバー部１０と、スキャナ１１を備えた読取本体部１２からなる。読取本体部１２の上面には、搬送される原稿を読み取る部分にプラテンガラス１３が配置され、原稿又は本等を載置して読み取る部分に透明なガラス材からなる載置ベッド１４が配置されている。搬送原稿を読み取る場合にはスキャナ１１をプラテンガラス１３に対向する位置に静止させて読取動作を行い、載置ベッド１４に載置された原稿等を読み取る場合にはスキャナ１１で原稿等の読取面に対して走査して読取動作を行う。

カバー部１０の載置ベッド１４に対向する面には原稿押え１５が取り付けられており、また、その上部には複数枚の原稿を載置しておく原稿トレイ１６が設けられている。原稿トレイ１６に載置された原稿は、ピックアップローラ１７及びセパレートローラ１８によりＡＤＦ内に搬入されてフィードローラ１９によりプラテンガラス１３に対向する読取位置に搬送されてスキャナ１１により読み取られ排出ローラ２０により原稿排出トレイ２１に排出される。

記録部２では、用紙搬送部３により搬送された用紙に記録するために、像形成部として、現像器２２、帯電ブラシ２３、感光体ドラム２４、転写ローラ２５、露光ヘッド２６及びメモリ除去ブラシ２７を備えている。また、定着部として、定着ローラ２８及びプレスローラ３３を備えている。まず、感光体ドラム２４の表面を帯電ブラシ２３により一様に帯電させ、帯電された感光体ドラム２４の表面に露光ヘッド（ＬＥＤヘッド）２６で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像を形成する。次に、現像器２２内のトナーを供給ローラ及び現像ローラによって感光体ドラム２４に形成された静電潜像に転移させて可視像化し、転写ローラ２５により感光体ドラム２４表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８によって加熱及び加圧して用紙に定着される。

こうして、感光体への帯電、露光、現像、用紙への転写及び定着といった一連のプロセスが行われて、用紙に画像形成がなされる。転写後に感光体ドラム２４の表面に残留したトナーは、メモリ除去ブラシ（ＥＲＳブラシ）２７により付着力が弱められ、感光体ドラム２４の表面上に分散させられる。そして、残留トナーは、現像器２２の現像ローラに回収される。

給紙部４には、給紙カセット５に複数枚の用紙が積載してセットされており、給紙ローラ２９により一枚ずつ用紙搬送部３に給紙される。給紙された用紙は、フィードローラ３０により搬送されてフィードローラ３１及び３２に挟持される。そして、フィードローラ３１により記録部２に用紙が搬送されて画像形成され、画像形成処理された用紙は定着ローラ２８及びプレスローラ３３の間に挟持されて定着処理を行った後排紙ローラ３４及びプレスローラ３５により排紙トレイ３６に搬出される。

図２は、定着ローラ２８を含む定着機構及び排紙ローラ３４を含む排紙機構をユニット化した定着ユニットに関する概略断面図である。定着ユニットは、ユニットフレーム６に定着ローラ２８及び排紙ローラ３４が取り付けられている。下部フレーム７には、定着ローラ２８に対向してプレスローラ３３が設けられており、排紙ローラ３４に対向してプレスローラ３５が取り付けられている。下部フレーム７をユニットフレーム６の下部に固定することで組み立てられている。

定着ローラ２８の表面には、表面温度を検知するサーミスタ３７が接触しており、サーミスタ３７はユニットフレーム６に取り付けられて定着ローラ２８に向かって付勢されている。サーミスタ３７は、定着ローラ２８の表面に搬送される用紙が接触する範囲内であればどの位置に設定されてもよい。プレスローラ３３の表面には、表面温度を検知するサーミスタ３８が接触しており、サーミスタ３８は下部フレーム７に取り付けられてプレスローラ３３に向かって付勢されている。サーミスタ３８のプレスローラ３３に対する接触位置は、定着ローラ２８とのニップ位置近傍でプレスローラ３３の回転方向の上流側に設定する。

図３は、記録部２における回路構成を示す概略図である。記録動作全体の制御を行う記録制御部４０は、像形成制御部４０１及び定着制御部４０２を備えている。

像形成制御部４０１は、帯電ブラシ２３に帯電電圧を印加する帯電電圧印加回路４１、現像器２２の現像ローラ及び供給ローラに現像電圧及び供給電圧を印加する現像電圧印加回路４２に制御信号を送信してそれぞれの部材の電圧制御を行う。同様に、メモリ除去ブラシ２７に分散電圧を印加する分散電圧印加回路４３、転写ローラ２５に転写電圧を印加する転写電圧印加回路４４に制御信号を送信してそれぞれの部材の電圧制御を行う。また、記録制御部４０は、画像信号に基づいて露光ヘッド２６の露光制御を行い、帯電ブラシ２３により一様に帯電された感光体ドラム２４の表面に静電潜像を形成する。

定着制御部４０２は、定着ローラ２８に内蔵されたヒータを通電して駆動するヒータ駆動回路４６に対してオン・オフ制御信号を送信して定着制御を行う。その際に、サーミスタ３７を備えた温度検知回路４７からの定着ローラ２８の表面温度に関する検知信号を受信して定着制御が行われる。

図４は、ヒータの通電による定着ローラの加熱制御に関する表面温度の推移を示すグラフである。縦軸に表面温度（Ｔ）をとり、横軸に時間（ｔ）をとっている。グラフＡは通常の加熱制御での推移を示しており、グラフＢはプレスローラの表面温度が設定温度よりも低い場合の加熱制御での推移を示している。

通常の加熱制御では、ヒータの通電が行われていない電源オフ状態における定着ローラの表面温度はＴ₀である。そして、時刻ｔ₀で電源がオンされたときにヒータに通電されて加熱制御が開始される。

加熱制御が開始することで定着ローラが加熱されて表面温度が上昇していく。時刻ｔ₁に装置の待機状態における設定温度（待機温度）Ｔ₁に到達した場合に、待機温度Ｔ₁に保つようにヒータの通電をオン・オフ制御する。そのため、定着ローラの表面温度は、待機温度Ｔ₁を中心に所定の振幅で温度変化するようになる。

装置の待機状態で時刻ｔ₂に記録開始信号が入力された場合、ヒータの連続通電による加熱制御が開始され、定着ローラの表面温度が再び上昇していく。そして、時刻ｔ₃に駆動開始温度Ｔ₂に到達することで、主モータの駆動を開始し定着ローラの回転駆動を開始する。さらに、表面温度が上昇して時刻ｔ₄にピックアップ温度Ｔ₃に到達することで、ピックアップローラを回転駆動して給紙動作を開始する。

ピックアップ温度Ｔ₃からさらに表面温度が上昇して、時刻ｔ₅に定着温度Ｔ₄に到達することで、定着温度Ｔ₄に保つようにヒータの通電をオン・オフ制御する。そのため、定着ローラの表面温度は、定着温度Ｔ₄を中心に所定の振幅で温度変化するようになる。

温度検知部であるサーミスタ３８を備えた温度検知回路４８は、プレスローラ３３の表面温度を検知する。表面温度の検知開始タイミングは、定着ローラ２８が回転駆動されてプレスローラ３３が回転を開始した時点から行うとよい。そして、所定の時間間隔で表面温度をサンプリングして検知信号を記録制御部４０に送信する。

なお、プレスローラの表面温度については、例えば、プレスローラ１回転毎の表面温度の平均値を用いてもよく、１回転毎の最高温度及び最低温度の温度差を用いてもよい。

記録制御部４０は、主モータ（ＲＸ）４５に対して制御信号を送信して回転駆動制御を行う。主モータ４５は、記録制御部４０からの制御信号に基づいて、給紙ローラ２９、フィードローラ３１、感光体ドラム２４、現像器２２の供給ローラ及び現像ローラ、転写ローラ２５、定着ローラ２８を回転駆動させる。

また、記録制御部４０は、装置本体の電源オン時又は装置に設けられたカバーの開閉検知センサから開状態の検知信号があった場合に公知の前回転処理を行うようになっている。そして、前回転処理時に温度検知回路４８からの検知信号に基づいてプレスローラ３３の表面温度が設定温度より低い場合には、待機温度を通常より低くなるように設定して定着制御部４０２により加熱処理を行う。また、待機温度を低く設定した状態で記録信号が入力された場合には定着ローラ２８を回転させて前回転処理を行うように制御する。

こうした定着制御を行う場合、図４のグラフＢに示すように、通常の待機温度Ｔ₁よりも低く設定された待機温度Ｔ₁’に時刻ｔ₁’に到達して通常より低い温度で定着ローラ２８が加熱されるようになり、定着ローラ２８に接触するプレスローラ３３が徐々に温められていく。

そして、待機温度Ｔ₁’の状態で時刻ｔ₂に記録開始信号が入力された場合、定着ローラ２８の回転を開始し定着温度Ｔ₄に向けて加熱処理を行う。定着ローラ２８を回転しながら加熱するので、プレスローラ３３全体が均一に温められるようになる。また、定着ローラ２８を回転しながら加熱することで、定着ローラ２８の表面温度の上昇が通常よりも緩やかになり、定着温度Ｔ₄に到達する時刻ｔ₅’は通常より遅くなる。そのため、分プレスローラ３３の加熱時間が長くなってプレスローラ３３を内部まで十分温めることができる。

以上のような加熱処理により、プレスローラ３３全体が内部にまで均一に温められて冷えにくくなり、以後の定着処理においてプレスローラ表面の温度ムラが抑えられて良好な定着処理を行うことができる。

図５は、前回転処理の際に行われる加熱処理に関するフローである。まず、電源オン時又はカバー開閉時において前回転処理が開始されたかチェックし（Ｓ１００）、前回転処理が開始されたことを検知した場合に、プレスローラの表面温度Ｔｐを取得する（Ｓ１０１）。そして、プレスローラの表面温度Ｔｐが設定温度以上であるかチェックし（Ｓ１０２）、表面温度Ｔｐが設定温度より低い場合には定着ローラの待機温度を通常の待機温度Ｔ₁よりも低いＴ₁’に設定して（Ｓ１０３）定着ローラの加熱処理が開始される（Ｓ１０４）。

定着ローラの加熱処理開始後、待機温度Ｔ₁’による加熱制御を行う（Ｓ１０５）。まず、定着ローラの表面温度が待機温度Ｔ₁’に到達するまで加熱し、待機温度Ｔ₁’に到達した時点からオン・オフ制御により待機温度Ｔ₁’を保つように加熱制御を行う。

こうして待機温度Ｔ₁’による加熱制御を行っている間に記録開始信号が入力されたかチェックし（Ｓ１０６）、記録開始信号が入力された場合には定着ローラの回転を開始する（Ｓ１０７）。そして、定着ローラの表面温度Ｔｆを上昇させて定着温度Ｔ₄に到達したかチェックする（Ｓ１０８）。表面温度Ｔｆが定着温度Ｔ₄に到達した場合には記録動作を開始する（Ｓ１０９）。

ステップＳ１０６において、記録開始信号が入力されない場合にはプレスローラの表面温度Ｔｐを取得して再度設定温度以上かチェックする（Ｓ１１０）。表面温度Ｔｐが設定温度よりも低い場合にはステップＳ１０５に戻り、待機温度Ｔ₁’による加熱制御を続行する。

表面温度Ｔｐが設定温度以上となった場合には、待機温度をＴ₁に設定して（Ｓ１１１）通常の待機温度Ｔ₁による加熱制御に切り換える（Ｓ１１２）。待機温度Ｔ₁による加熱制御を行っている間に記録開始信号が入力されたかチェックし（Ｓ１１３）、記録開始信号が入力された場合には、定着ローラの表面温度Ｔｆを上昇させて定着温度Ｔ₄に到達したかチェックする（Ｓ１１４）。表面温度Ｔｆが定着温度Ｔ₄に到達した場合には記録動作を開始する（Ｓ１１５）。

また、ステップＳ１０２において、表面温度Ｔｐが設定温度以上である場合には、定着ローラの待機温度をＴ₁に設定して（Ｓ１１６）定着ローラの加熱処理を開始する（Ｓ１１７）。そして、通常の待機温度Ｔ₁で加熱制御を行い（Ｓ１１８）、待機温度Ｔ₁による加熱制御を行っている間に記録開始信号が入力されたかチェックする（Ｓ１１９）。記録開始信号が入力された場合には、定着ローラの表面温度Ｔｆを上昇させて定着温度Ｔ₄に到達したかチェックする（Ｓ１２０）。表面温度Ｔｆが定着温度Ｔ₄に到達した場合には記録動作を開始する（Ｓ１２１）。

以上のように定着ローラを加熱処理することで、プレスローラが冷えた状態でも待機温度を低く設定して全体を徐々に温めることができ、さらに定着ローラを回転しながらプレスローラの表面全体を均一に十分温めることが可能となる。そのため、プレスローラの表面温度が均一に上昇して温度ムラが生じることがなくなり、以後の定着処理においてもムラのない良好な定着処理を行うことが可能となる。

本発明に係る実施形態を備えた画像形成装置全体の概略図である。 定着ユニットに関する概略断面図である。 本発明に係る実施形態に関する全体ブロック図である。 定着ローラの加熱制御に関する定着ローラの表面温度の推移を示すグラフである。 前回転処理の際に行われる加熱処理に関するフローである。

符号の説明

１ 原稿読取部
２ 記録部
３ 用紙搬送部
４ 給紙部
28 定着ローラ
33 プレスローラ
34 排紙ローラ
35 プレスローラ
37 サーミスタ
38 サーミスタ

Claims (3)

1. 感光体ドラム表面に静電潜像を形成し当該静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成部と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着部と、前記プレスローラの表面温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部からの検知信号に基づいて待機温度を設定して前記定着部の加熱制御を行う制御部とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記温度検知部が検知した前記プレスローラの表面温度が設定温度より低い場合に待機温度を通常よりも低く設定して加熱制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、待機温度が低く設定された状態において記録開始信号が入力された場合には前記定着ローラを回転させながら加熱制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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