JP3227304B2 - 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、静電記録な
どにより画像を記録材上に形成し、記録材上の画像を加
熱定着、表面性の改質等を行う加熱装置を備えた画像形
成装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、加熱装置としては、熱ローラ方式が
広く用いられてきた。これは、所定の温度に保たれた熱
ローラと、それに圧接する加圧ローラにより、記録材を
挟持搬送しつつ加熱するものである。

【０００３】図１４に、本発明の背景技術となる加熱装
置の横断面図を示す。

【０００４】熱ローラ１００は、一般にアルミニウム合
金など熱伝導性のよい金属の筒状で、内部にハロゲンヒ
ータ５００などの発熱体を配設したものである。熱ロー
ラには温度検知素子４００が取り付けられており、検知
温度に応じてハロゲンヒータへの通電を制御し表面を所
定の温度に保つ手段と、熱ローラと加圧ローラの接触回
転を制御する手段を備えている。温度検知素子に紙紛な
どの付着による応答性の低下を防止するため、また熱ロ
ーラの削れによる画像の劣化を防止するために、温度検
知素子４００を熱ローラ１００の長手方向端部に配設
し、ハロゲンヒータ５００は中央部付近で高い光強度を
持つように設定されている系が多く用いられている。加
圧ローラ３００は、記録材Ｐを挟持搬送する際にトナー
Ｔを加熱、定着するのに十分な熱量を与えるだけのニッ
プを形成するために、芯金上にシリコーンゴムおよびフ
ッ素ゴムなどの弾性層を形成している。

【０００５】熱ローラとしては、記録材を搬送する際に
発生する紙シワを防止する目的で逆クラウン形状をつけ
たものが多用されている。加圧ローラとしても、同じ理
由から逆クラウンもしくはストレート形状のものが用い
られている。

【０００６】このような構成の画像形成装置一般的な制
御フローを図１５に、その場合の熱ローラ端部と中央部
の温度変化を図１６に示す。

【０００７】電源を投入すると、ハロゲンヒータへの通
電が開始され、温度検知素子４００による検知温度Ｔ４
が所定の定着器回転開始温度Ｔｍに達すると、加圧ロー
ラを温めて定着性を向上させる目的で熱ローラと加圧ロ
ーラの回転を開始し、Ｔｍより高い所定の温度Ｔｒに達
した時点でホストにＲｅａｄｙ信号を送信し、プリント
信号を受付ける。

【０００８】熱ローラ端部の温度検知素子の位置での温
度は、室温より定着器回転開始温度Ｔｍまで上昇し、回
転開始から加圧ローラに熱を奪われつつ上昇し、Ｔｒに
達した時点でＲｅａｄｙ信号を送信する。ここですぐに
ホストからのプリント信号を受信した場合には、そのま
まプリント温度Ｔｐまでヒータを点灯し、プリント動作
に入る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、主に加
熱装置が冷えた状態で電源を投入した場合、特に中央部
の配光強度を端部に比べて高くしたようなハロゲンヒー
タでは、熱ローラ端部の温度検知素子が所定の温度を検
知したときには中央では所定の温度よりかなり高い温度
になっている、オーバーシュートがあるため、Ｒｅａｄ
ｙ信号送信時の熱ローラ中央部の温度は、端部のＲｅａ
ｄｙ温度より、大きいときで４０〜５０ｄｅｇも高くな
っている。この状態で転写材を通紙すると、転写材に熱
が与えられる熱量が多すぎて波打ちが発生しやすくな
る。また、熱ローラに接して回転する加圧ローラもその
温度分布の影響を受け、通常はストレートもしくは逆ク
ラウン形状の加圧ローラの中央部が昇温により膨張し、
むしろクラウン形状になってしまう。そのため、Ｒｅａ
ｄｙ信号送信直後にプリント信号を受信し転写材が通紙
されると、紙シワを引き起こす原因となる。

【００１０】また、定着器を長く回転させると加圧ロー
ラが温まりすぎて転写材に与える熱量が増え、転写材が
波打ったり、ハーフトーンやベタ黒画像をプリントした
際、光沢のムラが生じたりする。立ち上げ直後の転写材
の波打ち、画像光沢のムラは、熱ローラ中央のオーバー
シュートと、加圧ローラの温まりすぎによって、転写材
へ過剰に熱が与えられることが主な原因である。また、
転写材の波打ちを防止するために設定温度を下げること
は、定着性を著しく損なう恐れがあり、また、熱ローラ
中央のオーバーシュートが落ち着いてから通紙するよう
にすることは、ウォームアップ時間が長くなってしまう
ため、実用的な方法ではなかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本
発明は、長手方向中央の発熱量が最も大きい発熱体を内
部に有する熱ローラと、前記熱ローラに回転可能に圧接
する加圧ローラと、前記熱ローラの長手方向端部に当接
する温度検知素子とを有し、トナー画像を担持した記録
材を前記ローラ間に挟持搬送してトナー画像を加熱定着
し画像を形成する画像形成装置において、電源が投入さ
れたとき、電源投入時の前記温度検知素子による検知温
度が所定温度より低い場合の第１又は電源投入時の前記
温度検知素子による検知温度が所定温度より高い場合の
第２モードで前記発熱体への通電及び前記熱ローラの回
転駆動を制御することにより、前記熱ローラの温度をレ
ディ温度に到達させる制御手段を有し、前記制御手段
は、第１モードにおいては、電源投入時、前記発熱体へ
の通電を開始した後、前記温度検知素子の検知温度がレ
ディ温度に達する以前に、前記発熱体への通電を停止さ
せると共に前記熱ローラの回転駆動を行わせる期間を経
た後、前記温度検知素子の検知温度が前記レディ温度に
達するように制御し、第２モードにおいては、前記発熱
体への通電後、その通電を停止させることなく前記熱ロ
ーラの回転駆動を行い、前記温度検知素子の検知温度が
レディ温度に達するように制御することを特徴とするも
のである。

【００１２】好適には、前記発熱体への通電を停止させ
ると共に前記熱ローラの回転駆動を行わせる期間は、前
記温度検知素子の検知温度が前記レディ温度よりも低い
所定温度に達したときに開始する。好適には、前記発熱
体への通電を停止させると共に前記熱ローラの回転駆動
を行わせる期間は、当該期間の開始後一定期間が経過し
たとき、もしくは前記温度検知素子の検知温度が一定温
度低下したときに終了する。

【００１３】

【００１４】

【実施例】

〈実施例１〉図１は本発明の実施例である画像形成装置
の断面図である。図１に示される様に、感光ドラム１０
は、その回転の途中で帯電ローラ２０などの帯電部材に
より均一に帯電され、レーザー光３０により静電潜像の
書き込みを受け、トナー粉Ｔを現像することで顕像化さ
れる。更に、転写ローラ４０などの転写手段により記録
材Ｐに転写された後、加熱装置５０に導かれ、加熱定着
される。

【００１５】図２は本実施例の加熱装置及びヒータの配
光強度を示す。

【００１６】図２に示される様に、熱ローラ１は、ギア
２を介して不図示の駆動手段により回転駆動される。熱
ローラはアルミニウム合金製で中空になっており、内部
には図示するような、配光強度が中央部の方が端部に比
べて高くなっているようなハロゲンヒータが配設されて
いる。温度検知素子４は、熱ローラ表面に接するように
取り付けられている。

【００１７】加圧ローラ３は、軸の両端を加圧され、熱
ローラに従動回転する。加圧ローラは芯金と、その上の
シリコーンゴムなどの弾性層からなる。

【００１８】図３に本実施例の画像形成装置の制御フロ
ーを示す。

【００１９】電源投入後ヒータを点灯させ、温度が定着
器回転開始温度Ｔｍ（第１の所定温度）になった時点で
定着器を回転させながらハロゲンヒータへの通電を切
り、回転時間ｔの後に回転を止めてヒーターへの通電を
再開し、Ｒｅａｄｙ温度Ｔｒ（第２の所定温度）に達し
た時点でＲｅａｄｙ信号を送信する。本構成の画像形成
装置においてＴｍを１５５℃、Ｔｒを１７０℃、ｔを１
０秒とし、Ｒｅａｄｙ信号送信直後にＰｒｉｎｔ信号を
受信しプリントしたところ、紙シワ、用紙の波打ちなど
の不具合は発生しなかった。

【００２０】この時の熱ローラの端部と中央部の温度変
化は図４のようになっており、Ｒｅａｄｙ信号送信時、
熱ローラの中央と端部の温度差は背景技術の制御の４０
ｄｅｇ程度から３０ｄｅｇにまで減らすことができ、回
転開始時の中央のオーバーシュートは２０ｄｅｇ程度軽
減することができた。

【００２１】また、Ｒｅａｄｙ信号を送信するまでの定
着器の回転も短くなったため、加圧ローラ表面の過昇温
も、抑えることができた。

【００２２】更に、加熱装置が温まっている状態から電
源投入された場合は、立ち上げまでのヒータの総点灯時
間は短くなると考えられ、熱ローラ中央部のオーバーシ
ュート量も比較的少ないと考えられるので、背景技術の
ように、ヒータへの通電はそのままで定着器を回転さ
せ、温度Ｔｒに達した時点でＲｅａｄｙ信号を送信する
制御に変えることもできる。

【００２３】実際には、電源投入時、加熱装置の温まり
具合を判断する温度Ｔ０（第３の所定温度）を例えば１
００℃に設定し、電源投入時の温度検知素子４の検知温
度Ｔ４がＴ０より高い場合のみ、背景技術のような制御
を用いる。

【００２４】その場合の制御フローは、図５に示すよう
になる。

【００２５】また、本実施例の温度検知素子４は、熱ロ
ーラ端部の非通紙部に配設したが、中央部に置いても、
同様の効果が得られる。

【００２６】このように本実施例によれば、定着器が冷
えた状態で電源投入された場合でも、熱ローラ中央のオ
ーバーシュートと加圧ローラの温まりすぎを抑え、Ｒｅ
ａｄｙ信号送信直後のプリントにおいても、定着性を損
なうことなく、転写材の波打ち、画像光沢のムラ、紙シ
ワの発生を防止することができる。

【００２７】〈実施例２〉図６は、本発明の第２の実施
例である画像形成装置の制御フローを示す。

【００２８】画像形成装置、加熱装置は、実施例１と同
様の構成である。

【００２９】本実施例では、熱ローラの端部に接する温
度検知素子４の検知温度Ｔ４が、定着器回転開始温度Ｔ
ｍになったときヒータへの通電を止め、定着器を回転さ
せる。そしてＴ４が回転中の低下設定温度ｄだけ低下し
たら再びヒータを点灯させて定着器の回転を停止させ、
Ｒｅａｄｙ温度Ｔｒになった時点でＲｅａｄｙ信号を送
信する。

【００３０】Ｔｍを１６０℃、ｄを４ｄｅｇ、Ｔｒを１
７５℃とし、本実施例のような制御の画像形成装置を用
いると、Ｒｅａｄｙ信号送信直後のプリントでも、紙シ
ワ、用紙の波打ちは発生しなかった。

【００３１】本制御を用いた場合の、熱ローラ端部と中
央部の表面温度変化を、図７に示す。実施例１同様、中
央のオーバーシュートが軽減されていることが分かる。

【００３２】この制御により、Ｒｅａｄｙ信号送信時の
定着ローラ中央と端部との温度差は背景技術の制御にお
ける４０ｄｅｇから、３０ｄｅｇに抑えることができ
た。

【００３３】また、実施例１の変形例のように、加熱装
置の温まり具合を判断する温度Ｔ０を設定し、電源投入
時の温度検知素子４の検知温度Ｔ４がＴ０以上のとき
は、背景技術の制御に変える制御にすることも可能であ
る。

【００３４】この場合も実施例１と同様、温度検知素子
４は、熱ローラ１の中央部付近に配設することができ
る。

【００３５】〈実施例３〉図８は、本発明の第３の実施
例である加熱装置を示す。

【００３６】熱ローラ１、加圧ローラ３は、実施例１と
同様の構成である。熱ローラ内部に配設されるハロゲン
ヒータの配光強度は図に示すように中央部が端部に比べ
て高くなっている。熱ローラの表面非通紙部には温度検
知素子４１が接触しており、熱ローラ中央部付近には温
度検知素子４２が非接触あるいは接触、または接離可能
に取り付けられている。

【００３７】図９に本実施例の画像形成装置の制御フロ
ーを示す。

【００３８】本構成の画像形成装置において温度検知素
子４１の検知温度Ｔ４１が定着器回転開始温度Ｔｍにな
ったときの温度検知素子４２の検知温度Ｔ４２をＴとし
て記憶し、定着器を回転させながらハロゲンヒータへの
通電を切り、Ｔ４２がＴより回転中の低下設定温度ｄだ
け低下したところで回転を止めてヒーターへの通電を再
開し、Ｔ４１がＲｅａｄｙ温度Ｔｒに達した時点でＲｅ
ａｄｙ信号を送信する。Ｔｍを１６５℃、Ｔｒを１７５
℃、ｄを１５ｄｅｇとし、本実施例の制御を行い、Ｒｅ
ａｄｙ信号送信直後にプリントしたところ、紙シワ、用
紙の波打ちなどの不具合は発生しなかった。

【００３９】また、熱ローラの中央と端部の温度差は４
０ｄｅｇ程度から２５ｄｅｇにまで減らすことができ
た。

【００４０】熱ローラ中央部付近の温度検知素子４２を
接離可能に配設した場合には、電源投入からＲｅａｄｙ
信号送信まで熱ローラに当接させ、その後は熱ローラか
ら離間させ、熱ローラの傷によるプリント画像の劣化を
考慮する構成にしてもよい。

【００４１】〈実施例４〉図１０は、本発明の第４の実
施例である画像形成装置の制御フローを示す。

【００４２】加熱装置は、実施例３と同様の構成であ
る。

【００４３】本実施例では、熱ローラ中央部付近の温度
検知素子４２の温度Ｔ４２と、端部の温度検知素子４１
の温度Ｔ４１を常に検知し、Ｔ４２とＴ４１の温度差が
所定の温度差ｄ１以上になったらＴ４２をＴとして記憶
し、ハロゲンヒータへの通電を切って定着器を回転させ
る。Ｔ４２がＴより回転中の低下温度ｄ２だけ低下した
ら再びヒータを点灯し、定着器の回転を停止して、Ｔ４
１がＲｅａｄｙ温度Ｔｒに達した時点でＲｅａｄｙ信号
を送信する。入力電圧が極端に低い場合など、Ｔ４１と
Ｔ４２の温度差がｄ１に達しないと暴走してしまう恐れ
があることを考慮し、定着器が回転を始める定着器回転
開始温度Ｔｍを設定しておく。

【００４４】ｄ１を３０ｄｅｇ、ｄ２を１５ｄｅｇ、Ｔ
ｒを１７５℃、Ｔｍを１６０℃とし、本実施例の制御を
用いてＲｅａｄｙ信号送信直後に通紙した場合にも、紙
シワ、用紙の波打ち、画像光沢のムラなどは発生しなか
った。

【００４５】〈実施例５〉図１１は、本発明の第５の実
施例である画像形成装置の制御フローを示す。

【００４６】加熱装置は、実施例３と同様の構成であ
る。

【００４７】本実施例では熱ローラ中心部付近の温度検
知素子４２の温度Ｔ４２と、端部の温度検知素子４１の
温度Ｔ４１を常に検知し、温度差が定着器回転開始温度
差ｄ１を超えたらハロゲンヒータへの通電を切って定着
器を回転させる。温度差が定着器回転終了温度差ｄ２以
下になったら再びヒータを点灯し、定着器を停止して温
度検知素子４１の検知温度がＲｅａｄｙ温度Ｔｒになっ
た時点でＲｅａｄｙ信号を送信する。この場合も、定着
器回転開始温度Ｔｍを設定し、温度差がｄ１に達しない
場合の暴走を防ぐ必要がある。

【００４８】Ｔｒを１７５℃、ｄ１を３０ｄｅｇ、ｄ２
を１０ｄｅｇ、Ｔｍを１６０℃とし、本実施例の制御を
用いた場合も、紙シワ、用紙の波打ち、画像光沢のムラ
などは発生しなかった。また、熱ローラの中央と端部の
温度差は４０ｄｅｇ程度から２０ｄｅｇにまで減らすこ
とができた。

【００４９】〈実施例６〉図１２は、本発明の第６の実
施例である加熱装置を示す。

【００５０】加熱装置は、実施例３とほぼ同様の構成で
あるが、第２の温度検知素子４２は加圧ローラ表面に非
接触あるいは接触、または接離可能に取り付けられてい
る点が異なる。

【００５１】図１３に、本発明の第６の実施例である画
像形成装置の制御フローを示す。

【００５２】本実施例では電源投入後、熱ローラ端部の
温度検知素子４１の温度Ｔ４１を検知し、定着器回転開
始温度Ｔｍになったらハロゲンヒータへの通電を切って
定着器を回転させる。加圧ローラ表面に当接している温
度検知素子４２の検知温度が定着可能温度Ｔｆ（第４の
所定温度）になったら再びヒータを点灯し、定着器の回
転を停止してＴ４１がＲｅａｄｙ温度Ｔｒになった時点
でＲｅａｄｙ信号を送信する。

【００５３】Ｔｍを１６０℃、Ｔｆを１００℃、Ｔｒを
１７５℃とし、本実施例の制御を用いた場合も、紙シ
ワ、用紙の波打ち、画像光沢のムラなどは発生しなかっ
た。また、熱ローラの中央と端部の温度差は４０ｄｅｇ
程度から２０ｄｅｇにまで減らすことができた。

【００５４】温度検知素子４２は、加圧ローラの端部、
中央部のどちらに配設することもでき、特に加圧ローラ
表面の中央部に接離可能に配設した場合には、電源投入
からＲｅａｄｙ信号送信まで加圧ローラに当接させ、そ
の後は加圧ローラから離間させ、加圧ローラの摩耗を考
慮する構成にしてもよい。

【００５５】この場合は、定着器、主に加圧ローラの温
まり具合を判断する温度Ｔ０を設け、電源投入時の温度
検知素子４２の検知温度Ｔ４２がＴ０より高い場合に
は、背景技術の制御に変えるような制御にすることも可
能である。

【００５６】

【発明の効果】このように本発明によれば、所定の温度
に保たれ回転駆動される熱ローラと、熱ローラに圧接、
回転する加圧ローラとの間にトナー画像を担持した記録
材を挟持搬送し加熱定着する加熱装置を備えた画像形成
装置において、加熱装置が冷えているときに電源投入し
たときの熱ローラのオーバーシュートをウォームアップ
時間を長期化することなく防止するとともに、立ち上げ
直後に通紙したときの紙シワ、用紙の波打ちなどを、定
着性を損なうことなく防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である画像形成装置の概略図。

【図２】実施例１の加熱装置の構成を示す図。

【図３】実施例１の画像形成装置の制御フローチャー
ト。

【図４】実施例１の熱ローラの表面温度変化を示す図。

【図５】実施例１の変形例の制御フローチャート。

【図６】実施例２の画像形成装置の制御フローチャー
ト。

【図７】実施例２の熱ローラの表面温度変化を示す図。

【図８】実施例３の加熱装置の構成を示す図。

【図９】実施例３の画像形成装置の制御フローチャー
ト。

【図１０】実施例４の画像形成装置の制御フローチャー
ト。

【図１１】実施例５の画像形成装置の制御フローチャー
ト。

【図１２】実施例６の加熱装置の構成を示す図。

【図１３】実施例６の画像形成装置の制御フローチャー
ト。

【図１４】本発明の背景技術である加熱装置の断面図。

【図１５】図１４の装置の制御フローチャート。

【図１６】図１４の熱ローラの表面温度変化を示す図。

【符号の説明】

１ 熱ローラ ３ 加圧ローラ ４、４１、４２ 温度検知素子 ５ ハロゲンヒータ １０ 感光ドラム ２０ 帯電ローラ ３０ レーザー光 ５０ 加熱装置 Ｐ 記録材 Ｔ トナー Ｔｒ Ｒｅａｄｙ温度 Ｔｍ 定着器回転開始温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−204683（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−23872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−279379（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−171471（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−117560（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/00 303 G03G 15/20 G03G 21/00 370 - 502 G03G 21/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向中央の発熱量が最も大きい発熱
   体を内部に有する熱ローラと、前記熱ローラに回転可能
   に圧接する加圧ローラと、前記熱ローラの長手方向端部
   に当接する温度検知素子とを有し、トナー画像を担持し
   た記録材を前記ローラ間に挟持搬送してトナー画像を加
   熱定着し画像を形成する画像形成装置において、 電源が投入されたとき、電源投入時の前記温度検知素子
   による検知温度が所定温度より低い場合の第１又は電源
   投入時の前記温度検知素子による検知温度が所定温度よ
   り高い場合の第２モードで前記発熱体への通電及び前記
   熱ローラの回転駆動を制御することにより、前記熱ロー
   ラの温度をレディ温度に到達させる制御手段を有し、 前記制御手段は、 第１モードにおいては、電源投入時、前記発熱体への通
   電を開始した後、前記温度検知素子の検知温度がレディ
   温度に達する以前に、前記発熱体への通電を停止させる
   と共に前記熱ローラの回転駆動を行わせる期間を経た
   後、前記温度検知素子の検知温度が前記レディ温度に達
   するように制御し、 第２モードにおいては、前記発熱体への通電後、その通
   電を停止させることなく前記熱ローラの回転駆動を行
   い、前記温度検知素子の検知温度がレディ温度に達する
   ように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記発熱体への通電を停止させると共に
   前記熱ローラの回転駆動を行わせる期間は、前記温度検
   知素子の検知温度が前記レディ温度よりも低い所定温度
   に達したときに開始することを特徴とする請求項１に記
   載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記発熱体への通電を停止させると共に
   前記熱ローラの回転駆動を行わせる期間は、当該期間の
   開始後一定期間が経過したとき、もしくは前記温度検知
   素子の検知温度が一定温度低下したときに終了すること
   を特徴とする請求項１もしくは２に記載の画像形成装
   置。