JP3154549B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の複写
機、レーザプリンタ等の熱ローラ定着装置を備え、記録
紙を断続的に通紙し繰り返し画像形成を行うことが可能
な画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機、レーザプ
リンタ等の画像形成装置においては、定着装置として熱
ローラ定着装置が広く使用されている。

【０００３】熱ローラ定着装置は、前工程で記録紙の上
に形成されたトナー像を記録紙に定着するため、トナー
像ののった記録紙を挟圧保持しながらローラ対間を通過
させ、記録紙とトナーに圧力と熱を与え、記録紙の繊維
間にトナーを浸透させて定着する。

【０００４】まず、図４を用いて、電子写真方式の複写
機の構成と画像形成動作の概略を説明する。

【０００５】画像読み取り系は、原稿台固定、光学系移
動タイプである。

【０００６】第１ミラー台５１には、第１ミラー５１ａ
と照明ランプ５１ｂが配設されている。第１ミラー台５
１は原稿台ガラス５５に沿って移動する。

【０００７】第２ミラー台５２には、第２ミラー５２ａ
と第３ミラー５２ｂが配設されている。第２ミラー台５
２は第１ミラー台５１の半分の速度で同方向に移動す
る。

【０００８】原稿台ガラス５５の上に置かれた原稿Ｄは
照明ランプ５１ｂによって照明され、原稿Ｄからの反射
光は第１ミラー５１ａ、第２ミラー５２ａ、第３ミラー
５２ｂと反射して進む。第１ミラー台５１及び第２ミラ
ー台５２が、ホームポジションと呼ばれる画像形成開始
可能な位置、図４のＨＰの位置、から移動を開始し図の
右方向に移動しながら原稿Ｄを読みとり、第３ミラー５
２ｂで反射した原稿像はレンズ５３に進み、レンズ５３
及び第４ミラー５４を経て感光ドラム６１上の露光部６
１ａに結像される。

【０００９】カセット５７内には記録紙Ｐが収納されて
いる。記録紙Ｐのサイズはカセットサイズ検知手段５８
によって検知される。

【００１０】感光ドラム６１の周りには、帯電器６２、
露光部６１ａ、現像器６３、転写帯電器６４、クリーニ
ング器６５、等の画像形成手段が配置され、帯電、露
光、現像、転写、クリーニング、等の画像形成プロセス
が行われる。

【００１１】転写後の記録紙Ｐは搬送部６７によって定
着装置６８に搬送される。

【００１２】不図示の複写機操作部のコピースタートボ
タンが押されると、コピー動作を開始する。

【００１３】制御上の条件が揃い、画像形成開始が可能
になると、制御回路部６０から画像形成を開始する信号
が出され、第１ミラー台５１、第２ミラー台５２が移動
し、画像形成を開始し、感光ドラム６１上にトナー像を
形成する。

【００１４】一方、カセット５７から給紙された記録紙
Ｐは、一旦レジストローラ部６６で待機し、画像形成の
開始が可能になると、第１ミラー台５１の移動に同期し
て感光ドラム６１の転写部６１ｂに給送され、感光ドラ
ム６１上のトナー像を転写された後、搬送部６７により
定着装置６８に搬送される。定着装置６８によりトナー
像を記録紙Ｐに定着させ、機外に排出する。

【００１５】繰り返し画像形成を行う場合は、第１ミラ
ー台５１は所定の長さを移動した後、ホームポジション
ＨＰまで戻り、画像形成開始が可能になると再び移動し
上記の画像形成を繰り返す。記録紙Ｐは、断続的に給送
され、定着装置６８を通過する。

【００１６】以上の動作及びその他複写機の全動作は、
制御回路部６０によつて制御される。

【００１７】次に定着装置について説明する。

【００１８】図５は熱ローラ定着装置の構成の概略断面
図である。

【００１９】定着ローラ８１は円筒状の芯金上にフッ素
樹脂被膜を形成してある。定着ローラ８１の内側には熱
源であるヒータ８２がある。

【００２０】加圧ローラ８３は芯金８３ａ上にシリコン
ゴム層８３ｂが形成されており、加圧バネ８４によって
定着ローラ８１に圧接され、定着ニップを形成し、定着
ローラ８１と共に回転する。記録紙Ｐはニップ部を通過
し記録紙上のトナーを定着する。

【００２１】定着ローラ８１の外表面にはローラ温度の
温度検知手段であるサーミスタ８５を当接する。

【００２２】定着ニップの出口付近には、紙検知手段８
９が設けられ、記録紙Ｐの通過を検知する。

【００２３】図６にローラ温度制御のフローチャートを
示す。

【００２４】制御回路６０は、サーミスタ８５で検知さ
れたローラ温度によりヒータ８２をオン・オフ制御して
駆動し、定着ローラ８１の温度を設定された一定範囲に
維持する。

【００２５】定着ローラ８１の温度を維持するために
は、定着ローラ８１の平均単位時間当たりの総放出熱量
に対して、ヒータ８２から供給する平均単位時間当たり
の熱量が少なくとも等しいかそれ以上でなければならな
い。等しい場合にはヒータ８２の連続オン駆動で温度維
持が出来、それ以上であればオン・オフ制御駆動により
等しくなるように熱を供給し温度維持が出来る。

【００２６】定着ローラ８１の総放出熱量は、定着ロー
ラ８１を含む定着装置自体の放熱と、断続的に記録紙Ｐ
が定着装置を通過して定着される時に記録紙Ｐやトナー
に奪われる熱量等である。

【００２７】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、画
像形成装置の電源仕様により定着装置のヒータの消費電
力には上限があり、該ヒータから供給できる熱量にも限
界がある。

【００２８】従って、１回の画像形成、即ち１枚の記録
紙が定着装置を通過しても定着ローラの温度低下は小さ
いが、坪量の大きな紙や吸湿した紙を通紙したり紙の温
度が低い場合など、或は、サイズの大きな紙を高速で繰
り返し通紙するなどの悪条件では、定着ローラから紙に
奪われる平均単位時間当たりの熱量がヒータから供給す
る平均単位時間当たりの熱量よりも大きくなり、ローラ
温度が低下してしまう。このため定着不良を生じたり、
定着不良を生じる前に画像形成動作を中断しなくてはな
らず、所望の枚数の画像が得られないという不具合が生
じた。

【００２９】又、単位時間当たりの画像形成速度を一律
に遅くし、定着装置を通過する記録紙の平均単位時間当
たりの枚数を減少させることにより上記問題点を解決す
ることも可能であるが、通常の使用における記録紙の条
件では定着ローラの温度が低下することはないので、単
位時間当たりの画像形成速度を遅くする必要がなく、画
像形成装置としての仕様性能を落すことになり好ましく
ない。

【００３０】本発明は、上記の点に鑑み成されたもの
で、通常の使用における記録紙の条件では単位時間当た
りの画像形成速度を遅くすることなく、悪条件での連続
画像形成においては、定着性を悪化させず、画像形成動
作を中断することなく所望の枚数まで画像形成動作を続
けることが出来る定着装置を備えた画像形成装置を提供
することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
第１、第２、第３、第４の本発明により達成される。

【００３２】本発明の第１の発明はローラ温度を検知す
るローラ温度検知手段を有する熱ローラ定着装置を備
え、記録紙を断続的に通紙し繰り返し画像形成を行うこ
とが可能な画像形成装置において、繰り返し行う画像形
成の各々の画像形成の開始の時期を変更する制御を行う
制御手段と、記録紙が熱ローラ定着装置を去った直後に
検知したローラ温度に応じて画像形成の開始の時期を遅
延させる遅延時間を求める算出式を記憶する記憶手段あ
るいは遅延時間をテーブル形式で記憶する記憶手段と、
を備え、前記制御手段は検知したローラ温度から前記記
憶手段に記憶する算出式あるいは記憶する遅延時間を参
照して画像形成の開始の時期を変更することを特徴とす
る画像形成装置である。

【００３３】本発明の第２の発明はローラ温度を検知す
るローラ温度検知手段を有する熱ローラ定着装置を備
え、記録紙のサイズを検知するサイズ検知手段を有し、
記録紙を断続的に通紙し繰り返し画像形成を行うことが
可能な画像形成装置において、繰り返し行う画像形成の
各々の画像形成の開始の時期を変更する制御を行う制御
手段と、記録紙が熱ローラ定着装置を去った直後に検知
したローラ温度と定着される記録紙のサイズに応じて画
像形成の開始の時期を遅延させる遅延時間を求める算出
式を記憶する記憶手段あるいは遅延時間をテーブル形式
で記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は検知し
たローラ温度と定着される記録紙のサイズから前記記憶
手段に記憶する算出式あるいは記憶する遅延時間を参照
して画像形成の開始の時期を変更することを特徴とする
画像形成装置である。

【００３４】本発明の第３の発明はローラ温度を検知す
るローラ温度検知手段を有する熱ローラ定着装置を備
え、記録紙が熱ローラ定着装置を通過していることを検
知する紙検知手段を有し、記録紙を断続的に通紙し繰り
返し画像形成を行うことが可能な画像形成装置におい
て、繰り返し行う画像形成の各々の画像形成の開始の時
期を変更する制御を行う制御手段と、検知したローラ温
度と定着される記録紙が熱ローラ定着装置を通過してい
る間のローラ温度とローラ温度の変化量に応じて画像形
成の開始の時期を遅延させる遅延時間を求める算出式を
記憶する記憶手段あるいは遅延時間をテーブル形式で記
憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段は検知したロ
ーラ温度とその変化量から前記記憶手段に記憶する算出
式あるいは記憶する遅延時間を参照して画像形成の開始
の時期を変更することを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００３５】本発明の第４の発明は画像形成の開始の時
期を変更するために設ける遅延時間は、画像形成中に保
つべく設定された定着設定温度と検出したローラ温度と
の差と一次式で表される関係であることを特徴とする第
１から第３の発明の何れか１つに記載の画像形成装置で
ある。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００４０】「第１の実施例」本実施例では、図４及び
図５に示す従来例と同様の複写機構成において、次のよ
うに制御する制御回路部６０を有する。

【００４１】図１に本実施例のフローチャートを示す。

【００４２】従来例と同様に、ステップ１で定着装置６
８の定着ローラ８１の温度（以下ローラ温度という）
は、サーミスタ８５によって検知され、制御回路部６０
によって画像形成中に保つべく設定された一定の定着設
定温度範囲内に制御されている。

【００４３】設定温度は１８０℃であり、検知されたロ
ーラ温度が１８０℃以下であればヒータ８２をオンし、
１８０℃より高ければオフすることにより、±５℃の範
囲に制約されている。

【００４４】ローラ温度を検知してからヒータ８２をオ
ン・オフしても実際のローラ温度の上昇・下降は遅れが
生じ、その結果ローラ温度はある範囲内で制御される。
本実施例では±５℃の範囲である。

【００４５】繰り返して画像形成を行う場合には、図１
のステップ２に示すように制御回路部６０はこの制御を
行うと同時に、検知されたローラ温度に応じて待機時間
を設定する（ステップ３）。例えば、表１「温度−待機
時間変換表」を用いる。

【００４６】待機時間は、ローラ温度１７４℃以下にお
いて画像形成中に保つべく設定された定着設定温度と検
出したローラ温度との差の一次式で表される関係であ
る。

【００４７】検知したローラ温度をｘ、変換係数をａ、
定着設定温度をｂ、補正定数をｃ、とすると、待機時間
ｙは、以下の関係式で表される。

【００４８】ｙ＝ａ（ｂ−ｘ＋ｃ） 表１の「温度−待機時間変換表」の場合であれば、以下
の数値になる。

【００４９】 ａ＝０．２ ｂ＝１８０ ｃ＝−３ 但し、ｘ≦１７４ 連続して画像形成を行う場合には、第１ミラー台５１が
ホームポジションＨＰに戻り、記録紙Ｐがレジストロー
ラ部６６で待機状態になる、等の繰り返し画像形成を行
う場合にステップ４で各々の画像形成開始が可能な状態
になってから、ステップ５で設定された待機時間だけ第
１ミラー台５１は複写開始位置で待機し、その後ステッ
プ６で移動を開始し画像形成を開始する。

【００５０】記録紙Ｐが定着装置６８を通過すると、定
着ローラ８１の熱が奪われローラ温度が低下する。

【００５１】低下したローラ温度が、待機を必要としな
い無待機設定温度範囲内であれば待機時間をゼロにし、
最短の時間で連続した画像形成を行う。

【００５２】表１の「温度−待機時間変換表」の場合の
無待機設定温度範囲は、１７５℃以上である。

【００５３】ローラ温度が無待機設定温度範囲より低く
なった場合には、ローラ温度に応じた待機時間だけ画像
形成開始を遅らせる。

【００５４】複写モード等によりローラ温度が無待機設
定温度範囲より低くなる時点と各々の画像形成開始可能
になる時点との時間のずれは異なる。

【００５５】例えば、大きいサイズの記録紙Ｐではロー
ラ温度が低くなった記録紙Ｐの次の記録紙Ｐでの画像形
成開始を遅らせることが出来る。しかし、小さいサイズ
の記録紙Ｐでは、既に次の記録紙Ｐの画像形成が始まっ
ているので、次の次の記録紙Ｐでの画像形成開始を遅ら
せることになる。場合によっては更に後の記録紙Ｐにな
ることも有り得る。

【００５６】画像形成開始を遅らせるタイミングは、ロ
ーラ温度が無待機設定温度範囲より低くなった時点以降
でかつなるべく早期が望ましい。

【００５７】以上の動作により、定着装置を通過する記
録紙Ｐの平均時間当たりの枚数が、ローラ温度に応じて
減少する。その結果ローラ温度はある一定温度以下にな
ることはなく、またローラ温度を維持するのに必要十分
な通紙間隔で画像形成を行うので、定着性を良好に保
ち、且つ画像形成動作を中断することなく、所望の枚数
を得るまでの画像形成を連続して行うことが出来る。

【００５８】「他の実施例」 「第２の実施例」図２に本実施例のフローチャートを示
す。

【００５９】本実施例では、記録紙Ｐのサイズを検知す
るサイズ検知手段を有し、予め記録紙のサイズを検知し
ている。表２の「温度−待機時間変換表」に示すように
記録紙Ｐのサイズと、検出したローラ温度とに応じて待
機時間を決定する。

【００６０】記録紙Ｐのサイズによって定着装置を通過
する記録紙Ｐの通過時間と非通過時間の割合が異なり、
定着ローラ８１から記録紙Ｐに奪われる平均単位時間当
たりの熱量が変わる。大きい記録紙Ｐほど平均単位時間
当たりの定着ローラから記録紙Ｐへの熱量の移動量は大
きい。

【００６１】そのため、通紙可能な最大サイズの記録紙
Ｐに合わせた「温度−待機時間変換表」を用いると小さ
いサイズの記録紙Ｐの場合には、待機時間が最低必要な
長さよりも長くなる。

【００６２】これに対し、本実施例では記録紙Ｐのサイ
ズ別に「温度−待機時間変換表」を用いることによっ
て、その記録紙Ｐのサイズに最適な待機時間を決定し画
像形成するので、定着性を悪化させず、画像形成を中断
することなく、且つ必要以上の待機をすることなく、所
望の枚数まで画像形成動作を続けることが出来る。

【００６３】図２において、ステップ１で図４に示すカ
セットサイズ検知手段５８はカセット５７の種類を検知
し、これによって記録紙Ｐの大きさが検知される。ステ
ップ２でサーミスタ８５は定着ローラ８１の温度を検知
する。ステップ３ではステップ１で検知された記録紙サ
イズ及びステップ２で検知された定着ローラ８１の温度
が入力され、記憶装置中の表２から待機時間が求めら
れ、ステップ４で待機時間が設定される。ステップ５で
各々の画像形成開始が可能な状態になってから、ステッ
プ６で設定された待機時間だけ第１ミラー台５１は複写
開始位置で待機し、ステップ７で移動を開始し、画像形
成を開始する。この場合も記録紙サイズが大であれば待
機時間が存在することになるが、低下した定着ローラ８
１の温度が待機を必要としない無待機設定温度範囲内で
あれば待機時間をゼロにし、最短の時間で連続した画像
形成を行う。

【００６４】「実施例３」図３に本実施例のフローチャ
ートを示す。

【００６５】本実施例では、記録紙Ｐが熱ローラ定着装
置６８を通過していることを検知する検知手段を有し、
ステップ１で定着される記録紙Ｐが定着装置の通過開始
における温度Ｔ１を検出し、ステップ２で記録紙Ｐの通
過終了時の定着ローラ８１の温度Ｔ２を検出し、ステッ
プ３でローラ温度変化Ｔ１−Ｔ２＝ΔＴを求め、ステッ
プ４で温度変化Ｔ１−Ｔ２＝ΔＴと定着ローラ８１の温
度から表３に示す「温度−温度変化−待機時間変換表」
によって待機時間を設定する（ステップ５）。図５の定
着装置の出口側に設けた紙検知手段８９は記録紙Ｐが定
着装置を通過していることを検知するので、通過開始及
び通過終了を制御回路部６０に伝える。制御回路部６０
は通過開始及び通過終了の情報により、通過開始直後の
ローラ温度及び通過終了直後のローラ温度を検出しロー
ラ温度の変化を算出する。

【００６６】制御回路部６０はローラ温度とローラ温度
の変化とから表３に示す「温度−温度変化−待機時間変
換表」によって待機時間を決定する。

【００６７】ステップ６から８までは前記各実施例と同
フローである。

【００６８】本実施例においてはローラ温度だけでなく
ローラ温度の変化率も加味して待機時間を決定するの
で、ローラ温度の低下に対しより正確な待機時間とする
ことが出来る。

【００６９】例えば、電源電圧が低下して定着ローラの
ヒータ８２からの熱供給が小さくなった場合など、ロー
ラ温度の上昇が遅く通紙によるローラ温度の低下が大き
くなり、次の記録紙Ｐが定着装置６８を通過する途中で
更にローラ温度が下がってしまい、前の記録紙Ｐが通過
中のローラ温度から設定した待機時間ではローラ温度が
回復しきれないことがある。

【００７０】このような場合にも、ローラ温度の変化率
を加味することにより、適正な待機時間を決定すること
が出来る。

【００７１】以上の３例は電子写真方式の複写機に本発
明を実施したものであるが、複写機に限らず熱ローラ定
着装置を備え、記録紙を断続的に通紙し繰り返し画像形
成を行うことが可能な画像形成装置であれば、本発明を
適用することが出来る。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、繰り返して画像形
成を行う場合において、通紙によりローラ温度が低下し
ても、繰り返して行う画像形成の各々の画像形成の開始
の時期を、開始可能な時期よりも検知したローラ温度に
応じた待機時間だけ遅らせて画像形成を開始するように
制御するので、待機時間の分だけローラ温度が上昇し定
着不良を生じたり画像形成動作を中断しなくてはならな
いようなローラ温度低下にはならず、安定した良好な定
着性を得ることが出来、且つ所望の枚数の画像を得るこ
とが出来る。

【００７３】又、待機時間は、検出したローラ温度と定
着される記録紙のサイズに応じて変更した場合は、ロー
ラ温度の低下の小さい小サイズの記録紙での待機時間を
短く設定して、単位時間当たりの画像形成速度が遅くな
るのを防ぐことが出来る。

【００７４】又、待機時間は、定着される記録紙が熱ロ
ーラ定着装置を通過している間のローラ温度を検知し、
検知したローラ温度とローラ温度の変化とに応じて変更
した場合は、ローラ温度の低下率が大きい場合は待機時
間を長くし十分ローラ温度を回復させ、ローラ温度の低
下率の小さい記録紙での待機時間を短かく設定して、単
位時間当たりの画像形成速度が遅くなるのを防ぐことが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のフローチャートであ
る。

【図２】本発明の第２の実施例のフローチャートであ
る。

【図３】本発明の第３の実施例のフローチャートであ
る。

【図４】電子写真方式の複写機断面図である。

【図５】熱ローラ定着器の断面図である。

【図６】ローラ温度制御のフローチャートである。

【符号の説明】

５１ 第１ミラー台 ５８ カセットサイズ検知手段 ６０ 制御回路部 ６６ レジストローラ ６８ 定着装置 ８１ 定着ローラ ８５ サーミスタ ８９ 紙検知手段 Ｐ 記録紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−184777（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−8779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−266571（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−163464（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−270087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−84270（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−75669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−220365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−293577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/14 G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G03G 21/20 G03G 15/20 - 15/20 302

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラ温度を検知するローラ温度検知手
   段を有する熱ローラ定着装置を備え、記録紙を断続的に
   通紙し繰り返し画像形成を行うことが可能な画像形成装
   置において、 繰り返し行う画像形成の各々の画像形成の開始の時期を
   変更する制御を行う制御手段と、記録紙が熱ローラ定着装置を去った直後に検知したロー
   ラ温度に応じて画像形成の開始の時期を遅延させる遅延
   時間を求める算出式を記憶する記憶手段あるいは遅延時
   間をテーブル形式で記憶する記憶手段と、を備え 、前記制御手段は検知したローラ温度から前記記憶手段に
   記憶する算出式あるいは記憶する遅延時間を参照して画
   像形成の開始の時期を変更する ことを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 ローラ温度を検知するローラ温度検知手
   段を有する熱ローラ定着装置を備え、記録紙のサイズを
   検知するサイズ検知手段を有し、記録紙を断続的に通紙
   し繰り返し画像形成を行うことが可能な画像形成装置に
   おいて、 繰り返し行う画像形成の各々の画像形成の開始の時期を
   変更する制御を行う制御手段と、記録紙が熱ローラ定着装置を去った直後に検知したロー
   ラ温度と定着される記録紙のサイズに応じて画像形成の
   開始の時期を遅延させる遅延時間を求める算出式を記憶
   する記憶手段あるいは遅延時間をテーブル形式で記憶す
   る記憶手段と、を備え、 前記制御手段は検知したローラ温度と定着される記録紙
   のサイズから前記記憶手段に記憶する算出式あるいは記
   憶する遅延時間を参照して画像形成の開始の時期を変更
   する ことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 ローラ温度を検知するローラ温度検知手
   段を有する熱ローラ定着装置を備え、記録紙が熱ローラ
   定着装置を通過していることを検知する紙検知手段を有
   し、記録紙を断続的に通紙し繰り返し画像形成を行うこ
   とが可能な画像形成装置において、 繰り返し行う画像形成の各々の画像形成の開始の時期を
   変更する制御を行う制 手段と、 検知したローラ温度と定着される記録紙が熱ローラ定着
   装置を通過している間のローラ温度とローラ温度の変化
   量に応じて画像形成の開始の時期を遅延させる遅延時間
   を求める算出式を記憶する記憶手段あるいは遅延時間を
   テーブル形式で記憶する記憶手段と、を備え、 前記制御手段は検知したローラ温度とその変化量から前
   記記憶手段に記憶する算出式あるいは記憶する遅延時間
   を参照して画像形成の開始の時期を変更する ことを特徴
   とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 画像形成の開始の時期を変更するために
   設ける遅延時間は、画像形成中に保つべく設定された定
   着設定温度と検出したローラ温度との差と一次式で表さ
   れる関係であることを特徴とする請求項１から３の何れ
   か１つに記載の画像形成装置。