JP3367533B2

JP3367533B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3367533B2
Application number: JP25728593A
Authority: JP
Inventors: 徹藤田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1993-10-14
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 2003-01-14
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JPH07114285A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真プロセスによ
り熱溶融性のトナーからなるトナー画像を紙やＯＨＰシ
ートなどの支持体上に形成し、この支持体上のトナー画
像を熱ローラや熱ベルトなど定着部材の熱により溶融定
着する定着器を有する、複写機、プリンタ、ファクシミ
リなどの画像形成装置に関し、より詳しくは定着器の駆
動を制御する制御装置を備えた画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ
などの画像形成装置には、電子写真プロセスにより熱溶
融性のトナーからなるトナー画像を紙やＯＨＰシートな
どの支持体上に形成し、この支持体上のトナー画像を熱
ローラや熱ベルトなど定着部材の熱により溶融定着する
定着器を有する画像形成装置がある。この種の画像形成
装置は、熱ローラや熱ベルトなど定着部材の駆動および
この定着部材による加熱を制御する制御装置を備えてい
る。一方、従来の画像形成装置は、トナー切れになる
と、現像器に直接トナーを補給していた。ところが、現
像器にトナーを直接補給するためには、トナーボトルを
現像器付近にまでもって行くためのスペースが必要で、
装置を小型化する上での障害となっていた。そこで、小
型の装置ではトナー収容部、感光体、帯電器、現像器、
クリーナなどを含んで一体化されたカートリッジを交換
することで、トナー補給を行っていた。

【０００３】ところが、近年、省資源やごみの減量化が
社会問題となり、消耗品であるトナー以外の部品もトナ
ーとともに廃棄するというカートリッジ方式に代わる消
耗品補給方式が検討されてきた。その際、装置を大型化
しなくともトナーを収容したトナータンクだけを交換し
てトナー補給することのできる、トナーホッパ方式が特
公平３−６０４３３に、トナー循環方式が特願平４−２
４６７７１（特開平０６−３１７９８４）に提案されて
いる。

【０００４】このようなトナー補給方式での補給時の動
作については、特公平３−６０４３３に現像器内のトナ
ー量が減少したときにホッパモータによりトナーホッパ
から現像器へトナー搬送することが述べられている。

【０００５】一方、このような小型の装置では、駆動系
の省スペースのため駆動モータを１つとし、トナー循環
系、画像形成系、定着系を同時に駆動すると良い。駆動
モータが１つなので、装置駆動の制御系が簡略化される
ことはもちろん、転写と定着のような複数のプロセス間
での、画像支持体搬送速度の調整をとることも容易にな
り、さらにモータは一般に駆動時に発熱するが、モータ
を１つにすることでその発熱源が一箇所になり、小型の
装置では特に重要な、排熱の対策が容易となるためであ
る。また、画像形成時には定着器や駆動モータが発熱す
るため、トナー循環路を含めた装置内部の温度が上昇す
るが、駆動モータを１つとすることで画像形成時には必
ずトナー搬送動作が行われるため、トナーが温度上昇し
た循環路内に滞留することがなく、トナーの溶融や凝集
といった問題が防がれ、好都合である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、駆動モータ
を１つにして装置全体の駆動を同期させるとともに、加
熱定着を行う従来の画像形成装置では、画像形成後定着
ローラの温度が低下して行くと、定着ローラのまわりに
接触しているセンサーパッドやクリーニングパッド、加
圧ローラ、分離爪などの接触部材と定着ローラとの間に
溜った溶融したトナーが固化し、定着ローラと接触部材
とが固着することがあった。このため、画像形成後少し
時間が経過してから定着器を駆動しようしても、定着器
が回転せず定着器の駆動モータがロックしてしまうとい
う問題が生じた。そこで、この駆動モータを大型のもの
に変更して固着を破壊して回転できるようにしたとこ
ろ、定着ローラとの間で固着していたセンサーパッドや
クリーニングパッドなどの接触部材が破損することがあ
った。また、装置全体の駆動が１つの駆動モータで同期
させていることから、このように駆動モータがロックし
た状態で画像形成を行うと、トナー搬送動作が行われな
くなるため、前述のように画像形成時に定着器や駆動モ
ータが発熱することでトナー循環路を含めた装置内部の
温度が上昇したとき、トナーが温度上昇した循環路内に
滞留してしまい、トナーの溶融や凝集といった問題が生
じる。しかも、前述の公告公報記載のトナー補給動作を
行うと、画像形成直後にトナー補給する場合は問題無い
が、画像形成後少し時間が経過してからトナー補給をし
ようとすると定着器が回転せず駆動モータがロックし
て、前述と同様の問題が生じる。

【０００７】本発明は前述の問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、１つの駆動モータでトナー画像
を形成するプロセス部および定着器をともに駆動すると
ともに、加熱定着を行う画像形成装置において、定着器
の駆動開始時にトナーの固化による定着部材と接触部材
との固着を防止して定着器の損傷を防止するとともに、
トナー循環路内に滞留したトナーの溶融や凝集を防止で
きる画像形成装置を提供することである。本発明の他の
目的は、トナー補給時のトナー固着による定着器の損傷
を防止するとともに、トナー補給時の起動トルクを小さ
くして小型のモータを使用できる画像形成装置を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、転写後の支持体上のトナー画像を少なくとも熱によ
り定着を行う定着器を備えた画像形成装置において、前
記定着器が、回転しながら熱による定着を行う定着部材
とこの定着部材のまわりに接触する接触部材とを有する
定着器からなり、現像器によりトナー画像を形成するプ
ロセス部および前記定着器をともに駆動する１つの駆動
モータを少なくとも有する駆動系を備えているととも
に、前記定着部材を加熱した後に前記駆動モータの駆動
を開始する制御装置を備えており、前記制御装置が、前
記定着部材の温度がトナー固着解除温度になったときに
前記駆動モータの駆動を開始することを特徴とする。ま
た、本発明の画像形成装置は、前記プロセス部の現像器
にトナーを補給する補給手段も、前記プロセス部および
前記定着器とともに前記１つの駆動モータで駆動するこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】このように構成された本発明の画像形成装置に
おいては、トナー画像を形成するプロセス部および定着
器をともに１つの駆動モータで駆動しているので、画像
形成時に１つの駆動モータによりプロセス部および定着
器がともに駆動されるようになる。その場合、制御装置
により定着部材を加熱した後に駆動モータの駆動が開始
されるので、定着部材が加熱されてトナーが溶融または
軟化した状態で、この１つの駆動モータが駆動開始され
る。つまり、トナーの固化により定着部材とそれに接触
する接触部材との間で生じた固着が解消あるいは脆弱化
された状態で、駆動モータの駆動が開始される。これに
より、定着器の駆動開始時に定着器の損傷が防止されつ
つ、トナー搬送動作が行われてトナー循環路内に滞留し
たトナーの溶融や凝集が防止されるようになる。また、
駆動モータを１つにすることで、排熱効率が向上する。
また、定着部材と接触部材との間の固着が解消あるいは
脆弱化することで、この固着を解除するためのトルクが
必要なくなるので、定着器の駆動開始時の起動トルクが
小さくなり、小型のモータが使用可能となる。更に、定
着部材を加熱してこの定着部材の温度がトナー固着解除
温度になったときに駆動モータの駆動が開始されること
で、定着部材と接触部材との間の固着が確実に解消され
た状態で、駆動モータの駆動が開始される。これによ
り、定着器の駆動開始時に定着器の損傷がより効果的に
防止される。更に、プロセス部の現像器にトナーを補給
するトナー補給手段もプロセス部および定着器とともに
１つの駆動モータで駆動されることで、トナー補給時の
トナー固着による定着器の損傷が防止されるとともに、
トナー補給時の起動トルクが小さくでき、小型のモータ
が使用可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。

【００１１】（実施例１）図１は、本発明をプリンタに
適用した一実施例である。この装置は、給紙ローラ１１
と分離パッド１２からなる給紙部、図示しないレーザー
光源と偏光装置２１、折返しミラー２２からなる露光部
２０、感光ドラム３１、帯電ローラ３２、現像器３３、
転写ローラ３４、トナー循環路３５、トナータンク３６
などからなる電子写真プロセス部３０、トナー面に接す
る定着ローラ４１と加圧ローラ４２などからなる定着器
４０、外部のホストコンピュータとの通信、定着器ヒー
タの制御、モータの駆動制御、電子写真プロセス用電源
の制御などを行う制御回路部５０などからなり、それら
が枠体６０の中に収められている。

【００１２】このプリンタは、ホストのコンピュータか
らプリントデータを受け取ると、そのデータに応じて制
御された露光部２０からのレーザー光により、予め帯電
ローラ３２で均一に帯電された感光ドラム３１上に潜像
が形成される。感光ドラム３１上の潜像は、現像器３３
によりトナー画像とされる。給紙トレイ１３上の支持体
である転写シートＳは、感光ドラム３１上の像形成に同
期して給紙ローラ１１により感光ドラム３１と転写ロー
ラ３４のニップ部へ送られ、そこでトナー画像を転写さ
れる。転写後の未定着のトナー画像を載せた転写シート
は転写ローラ３４に送られて定着部４０へ進み、定着ロ
ーラ４１と加圧ローラ４２のニップ部で定着ローラの熱
と加圧ローラの圧力により、トナー像が定着される。定
着部を抜けた転写紙は排紙ローラ８０により装置外へ排
出される。

【００１３】図示されない駆動系７０は駆動モータ７１
とギア列７２からなり、ギア列７２はトナー循環系、感
光ドラム３１、定着ローラ４１などに動力を伝達する。
駆動モータ７１はステップモータで制御系５１によりス
ローアップ、スローダウン、定速回転などに駆動制御さ
れる。

【００１４】枠体６０を構成するカバー６１はユーザが
開放可能で、トナータンク３６を交換するときには開放
される。インターロックスイッチ６２は、カバー６１を
開放すると解除され、カバーを閉鎖するとセットされ
る。ユーザの安全のため、カバー６１が開いた状態すな
わちインターロックが解除された状態では、全てのアク
チュエータが非動作とされる。枠体６０の表面にはＬＥ
Ｄを主体とした表示部６３があり、トナーエンド表示ラ
ンプ６４もここに設けられている。また、枠体６０内の
空気は図示されない冷却ファン８１によりを装置外に排
出される。

【００１５】図２は定着器４０の主断面図で、４１は内
部にヒータ４３を設けた定着ローラで端部に設けられた
ギアを介して駆動系７０により駆動される。定着ローラ
４１は、アルミ製のパイプを逆クラウンなど所望の形状
に研削し、中央部の直径１８ｍｍ肉厚０．６ｍｍとした
ものの表面に、離型層としてＰＴＦＥを３０±５μｍの
厚みでコーティングしたものである。ヒータ４３はハロ
ゲンヒータで、制御系５１からの信号でオンオフされる
ＳＳＲ５２を介して交流電力が印加され、その点滅が制
御される。４２は加圧ローラで図示しない加圧機構によ
り総荷重６Ｋｇｆで定着ローラ４１に圧接される。加圧
ローラ４２は、快削鋼などの金属芯がね４２１上にＬＴ
Ｖシリコンゴムなどの弾性材層４２２を設けて外径を１
８ｍｍとしたもので、金属芯がね４２１は電気的に接地
されている。加圧ローラ４２の温度が室温付近では弾性
材層４２２の電気抵抗は大きいが、温度の上昇につれ電
気抵抗が小さくなるので、通常定着に使用する温度範囲
では加圧ローラ４２の表面に電荷が存在しても弾性材層
４２２を通じて徐々に接地された芯がね４２１へ逃げて
行き、表面に電荷が過剰に蓄積することが無い。定着ロ
ーラ４１にはポリイミドシート４４１を介してサーミス
タなどの温度検出素子４４が弾性パッド４４２および板
バネ４４３により押し当てられており、その表面の温度
をある時定数だけ遅れて検出する。耐熱ナイロン性のク
リーニングパッド４５は定着ローラ４１の回転によりロ
ーラ表面を摺擦し、トナーなどの汚れを拭き取る。分離
爪４６はＰＰＳ樹脂上にフッ素樹脂をコーティングした
もので、バネ４６１により定着ローラ４１に圧接されて
おり、定着後の転写紙が定着ローラ４１に巻き付くこと
を防止している。定着動作時には、定着ローラ４１は駆
動系７０により周速度２４ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動され
るとともに、温度検出素子４４からの信号に基づいて、
ヒータ４３の点滅が制御され、定着ローラ４１の表面温
度が所定範囲に制御される。

【００１６】図３はトナー循環系とトナータンク３６の
構成を示す部分切断斜視図である。内部に攪拌器３６３
ａ、３６３ｂをもつトナータンク３６は装置にセットさ
れると、蓋３６１の開口部３６２からトナー循環路３５
にトナーを送り出す。トナー循環路３５は現像器３３と
クリーナ部３７を結んで閉じたエンドレス状になってい
る。トナー循環路内には、トナー搬送バネベルト３５１
がエンドレスに張り渡されており、トナー搬送バネベル
ト３５１はギア３５２により駆動され、循環路３５内の
トナーを搬送する。ギア３５２は駆動系７０により駆動
される。トナーエンドセンサ３５３は発光部と受光部か
らなる反射型の光学式センサで、循環路３５の底部に取
り付けられる。循環路のそれと対向する天井部には反射
板３５４が設けられていて、センサ３５３の発光部から
発した光を受光部へと反射する。センサの受光量は循環
路内のトナー量により変化し、受光量につれてセンサの
出力も変化する。通常使用時には、センサ付近のトナー
の量は所定範囲内にあるので、センサの出力も所定範囲
内にある。印字に伴いトナーが消費されて装置内のトナ
ー量が減って来ると、受光量が大きくなりセンサ出力は
前記の所定範囲より高いレベルとなる。その後トナーが
さらに消費され受光量がさらに大きく、センサ出力がさ
らに高くなるとトナーエンドと判定される。これらの判
定のための受光量レベルは任意に設定することができ
る。

【００１７】図４は制御系５１と定着器他のトナー補給
動作に関連するユニットとの接続関係を示した図で、制
御系は他にも電子写真プロセスの諸要素と接続されてい
るが、ここでは省略した。図中細線は電気的な接続を、
細線の二重線は駆動力の伝達を示している。制御系５１
にはトナーエンドセンサ３５３の出力信号、定着ローラ
に接する温度検出素子４４の出力信号、インターロック
スイッチ６２の信号などが入力され、それらの情報を内
部のプログラムで処理して、定着ローラやトナー搬送系
の駆動信号を駆動系７０に、定着器ヒータ４３の通電信
号をＳＳＲ５２に、トナーエンドの表示信号をトナーエ
ンド表示６４に、ファン駆動信号を冷却ファン１１にそ
れぞれ出力する。メモリ５３は、ＮＶ−ＲＡＭなど装置
の電源が切られても内容が保持されるもので、トナーエ
ンド状態かどうかの情報などが記録される。駆動系７０
は制御系５１からの駆動信号に従ってモータ７１を回転
し、駆動力がギア列７２を介して定着ローラ４３、トナ
ー搬送ギア３５２に伝達される。ＳＳＲ５２は、制御系
５１からの通電信号により、交流電源５４とヒータ４３
を接続あるいは遮断する。通電信号が与えられないとき
は、電源５４とヒータ４３は遮断される。トナーエンド
センサ３５３と温度検出素子４４の出力はＡ／Ｄ変換さ
れて制御系５１に入力され、そのデジタル値で処理され
るが、センサと制御系の間でコンパレータを含む回路な
どにより、所定値以上かどうかの判定結果が入力される
ように構成されても良い。

【００１８】制御系５１は、装置が動作している間は、
所定時間間隔でトナーエンドセンサ３５３の出力をモニ
タし、出力レベルが所定範囲を外れてトナー量が少ない
状態であるかどうかを監視する。トナー量が少ないと判
断するのは、トナータンク３６が空になり交換可能な状
態となった時となるようにする。トナータンク中のトナ
ーがなくなるまでは循環路中のトナー量は変化しないの
で、前述のようにトナー循環路中にセンサ３５３を設け
れば、トナータンク３６が空になってからセンサの出力
レベルが変化するので、誤検出が防がれる。トナーエン
ドセンサ３５３をトナー循環路の現像器３３より上流
側、トナータンク３６より下流側とすれば、現像器３３
で一時的に大量のトナーが消費されても誤検出すること
がなく好都合である。この時電気回路のノイズによるセ
ンサ出力レベル変動や、トナー循環路内のトナーの局所
的な粗密による一時的なセンサ出力レベル変動が予想さ
れるときには、１度センサ出力が所定範囲を外れても、
すぐにはトナーロー状態とは判断せず、複数回検出され
てからトナーロー状態と判断させても良い。

【００１９】トナーロー状態と判断されると、制御装置
は表示パネルのトナーエンド表示を点滅させ、ユーザに
トナー量が少なくなったことを知らせる（トナーロー表
示）。トナーの残量によって点滅間隔を変化させたり、
表示の色を変えたりしても良い。あるいは、トナー残量
メータを設けたり、トナーエンド表示とトナーロー表示
を独立の表示装置で表示しても良い。トナーロー表示中
は印字動作可能とする。

【００２０】トナーロー表示後ユーザがトナータンク３
６を交換すると、トナー搬送路３５にトナーが再び供給
され、印字動作にともなうトナー搬送によりトナーエン
ドセンサ部のトナー量も増えてトナーエンドセンサの出
力レベルが所定範囲に復帰し、トナーロー表示が解除さ
れる。

【００２１】トナーロー表示後、トナータンクが交換さ
れずに印字が続けられると、トナー搬送路中のトナー量
はさらに減って行く。トナーエンドセンサの出力レベル
がさらに変化すると、トナーローの場合と同様の判定基
準によりトナーエンド状態と判断される。トナーエンド
状態と判断されると、装置の電源を切られても保持され
るメモリ５３に、トナーエンド状態であることが記録さ
れる。こうすることで、次に電源オンした際にトナー量
をモニタするために装置を動作させることが省略でき
る。

【００２２】印字中にトナーエンド状態が検出される
と、次のページの印字要求があっても現在印字中のシー
トＳＨ１を印字するだけで次のページ以降の印字は行わ
ない。前記ＳＨ１の定着終了後、印字データのメモリに
は次のページ以降のデータを保持しておくが、定着器４
０の温度制御は中止し、ヒータ４３は通電されないよう
になる。ＳＨ１の排出後、トナーエンド表示６４を点灯
させ、ユーザにトナーエンドを知らせる。トナーエンド
を知ったユーザは装置のカバー６１を開けて、空になっ
たトナータンク３６を新しいトナータンク３６’に交換
する。ＳＨ１の排出後にトナーエンドの表示をするの
で、ユーザがＳＨ１の排出を待たずにカバー６１を開け
て装置を停止させてしまい結果としてＳＨ１が装置内に
とどまってしまうことが防がれる。また、長時間連続で
印字したときなど、ヒータ４３の通電が停止されても定
着器４０の温度がすぐには低下しない場合がある。この
状態で、カバー６１を開放するとインターロックスイッ
チ６２が解除され、ユーザの安全のため冷却ファン８１
を含め全てのアクチュエータ類が動作停止するので、冷
却ファン８１により排出されていた定着器付近の熱が排
出されなくなる。従って、定着器の温度が低下するまで
は、印字停止した状態でトナーエンド表示を「点灯」で
はなく「点滅」状態にして、ユーザにカバー開放するの
を待ってもらうようにしても良い。この時定着器の温度
が低下したことの判断は、温度検出素子４４の検出温度
が所定温度以下となることや、実験的に求められた定着
器温度低下特性に基づいて決められた所定時間の経過に
よって行うことができる。

【００２３】トナーエンド状態が印字中以外に検出され
たときは、新たに印字を開始することは禁止され、定着
器温度が低いときには直ちにトナーエンド表示し、定着
器温度が高いときには前述のように定着器温度が下がる
のを待ってトナーエンド表示する。

【００２４】また、定着器の熱容量を小さくしたり、自
然対流などによる排熱によって、定着器付近に滞留する
熱を無視できるほど少なくすることにより、前述のよう
に定着器の温度低下を待たずにトナータンクの交換がで
きるようにしても良い。さらに、装置のカバーを開放し
なくても、トナータンク交換用のカバーのみの開放でト
ナータンクの交換が行えるようにして、冷却ファンが停
止しないようにすることにより定着器温度の低下を待た
ずにトナーエンド表示やトナータンク交換を行えるよう
にしても良い。この時は、定着ローラの温度低下も少な
いので後述するトナー固着解除のための定着ローラ昇温
時間が短くなるという利点も有する。

【００２５】さて、トナーエンド表示を認めてユーザが
トナータンク３６を交換した後、ユーザが再びカバー６
１を閉じると、トナー補給を開始する。本実施例では、
メモリ５３にトナーエンド状態が保持されている時、イ
ンターロックスイッチ６２が解除からセットされること
でカバー６１が閉鎖されたことを検知すると、トナー補
給モードに入る。トナー補給モードへ入る条件は、この
他にもカバー閉鎖直後にトナーエンド状態が検出された
ときや、トナーエンド状態で電源が投入されしかもカバ
ーが閉じているとき、あるいはユーザが操作するスイッ
チによるなどいろいろに設定し得る。

【００２６】図５はトナー補給モードの制御の流れを示
すフローチャートである。トナー補給モードに入ると、
ステップＳ１で定着ローラ表面設定温度が９０℃でヒー
タ制御が開始される。また、定着器の熱を排出するため
に冷却ファン８１も動作させる（Ｓ２）。次いで、サー
ミスタの検出温度が９０℃以上かが判定され（Ｓ３）、
９０℃未満では９０℃以上となるまで次のステップへ進
まない。サーミスタ検出温度が９０℃以上となると、ト
ナー固着が解除されたと判断し、駆動系７０をスタート
させ（Ｓ４）、トナー補給最大待ち時間タイマをスター
トさせる（Ｓ５）。この時、加圧ローラの温度も室温よ
り上がっているので、加圧ローラの表面から芯がねまで
の電気抵抗が下がり、ローラ表面の電荷が芯がねを通じ
て徐々に逃げる。駆動系のスタート後トナーエンドセン
サの動作を再開し、トナーエンド状態でなくなっている
かどうかを判定する（Ｓ６）。トナーエンド状態でない
との判断は、トナーエンドセンサの出力レベルが前述の
所定範囲内に復帰したかどうかでなされるが、エンド状
態の検出同様、複数回連続して所定範囲内と検出される
まで判定を遅らせても良い。トナーエンド状態でないと
判断されると、トナーエンド表示を解除して（Ｓ７）、
定着器の温度制御を停止する（Ｓ８）。その後、駆動系
を停止し（Ｓ９）、冷却ファンを停止し（Ｓ１０）、ト
ナー補給モードを終了する。判定の結果トナーエンド状
態のままと判断されると、最大待ち時間タイマが経過し
たかが判定され（Ｓ１１）、経過していないときはトナ
ー補給動作が続けられる。最大待ち時間タイマが経過し
たときは、トナーエンド表示を解除せずに駆動系を停止
させてトナー補給モードを抜け、トナーエンド判定時と
同じ状態に戻る。最大待ち時間タイマは、トナーエンド
状態でトナータンクを交換することなくカバーが開閉さ
れたときなどに動作停止させるためのタイマで、通常の
トナー補給動作に要する時間より長く選ぶことが必要
で、本実施例では２分間とした。

【００２７】本実施例では、定着器を所定温度（９０
℃）まで昇温させることによってトナーの固着解除を行
う。トナーの固着解除温度は、トナーの相変化温度、熱
伝導率などから計算によって求めることもできるが、ト
ナーの種類やトナーの溜った量や溜り方（厚くたまるか
広くたまるかなど）、固着する相手などによって変化す
る。そこで、ここではトナー固着解除温度を求めるた
め、下記の実験を行った。

【００２８】（実験）定着装置の寿命である１０万枚相
当の定着を行った定着器を、時間遅れの短い放射温度計
で表面温度をモニタしながら常温から昇温させ、表面温
度が１００℃の時に定着ローラの回転を開始し、起動ト
ルクを測定した。表面温度が９０℃、８０℃の時にも測
定し、下記の結果を得た。

【００２９】

【表１】

【００３０】この結果から、常温から昇温して表面温度
が９０℃にすれば固着解除できることがわかった。

【００３１】トナー固着の解除には、温度だけでなく時
間も必要だが、本実施例で使用したサーミスタを初め温
度検出素子には時間遅れが有るので、温度検出素子によ
る固着解除温度の検出時点では時間遅れ分だけの時間が
経過しているので、固着は解除されている。

【００３２】トナー固着解除温度は、トナーの融点が低
くしかも定着ローラに接触する部品が少ない場合には、
室温よりわずかに高い温度であるなど、トナーを初めと
した装置の構成によって異なるが、上記の実験を繰り返
して求めることができる。しかし、より簡便にこの所定
温度を求めるには、例えば所定温度を定着温度とすれ
ば、定着装置の昇温に多少余計に時間がかかるが、定着
温度は固着強度の弱まる温度より十分高く固着解除が可
能な上、制御温度が通常定着時と同一なので制御系の構
成が簡略化できる。また、トナー固着解除は温度検出素
子の検出温度による他、ヒータのオフ時間や温度検出素
子の検出温度の変化率などから予測しても良い。

【００３３】本実施例ではトナー補給モード中、定着器
は定着温度より低い９０℃で制御されるが、例えば印字
途中にトナー補給モードに入った場合は補給終了後即座
に印字可能となるように定着器を定着温度で制御し、印
字途中でないときは装置内部の昇温を防止するために最
低固着解除温度で制御するようにしても良い。

【００３４】このようにトナー補給モードを持ったた
め、トナータンク交換後循環路や現像器にトナーが行き
渡らないために生ずる、画像の濃度むらや画像のカスレ
が防止され、交換後の第１印字時から良好な画質が得ら
れた。また、トナータンク交換後トナーが循環路に行き
渡らないと、トナーエンドセンサが再びトナーエンド状
態と誤って判定する心配があるが、トナー補給モードに
より循環路内にトナーが行き渡るため、そのような不都
合は生じなかった。特にトナー循環方式では、循環路内
のトナーの量が均一に減って行くので、トナーエンドを
検出したときには循環路内全体でトナー量が減ってお
り、補給モードが無いときには、上記のような不都合が
長時間継続するおそれがあった。

【００３５】（実施例２）トナー循環路や現像器が大き
くトナー補給量が多い場合や、装置の動作速度が遅いと
きなど、トナー補給動作が長くかかる場合は、トナー補
給モード中定着器が昇温されているため消費電力が多く
なり、望ましくない機内温度上昇が引き起こされるだけ
でなく、定着ローラから加圧ローラへ流れる熱量が大き
くなるため、加圧ローラの温度が通常の印字時に比べ非
常に高くなる。トナー補給時間を短縮するためには、ト
ナー補給時に通常より高速で動作させるように装置を構
成することができるが、加圧ローラへ流れる熱量は依然
として大きく、加圧ローラの温度上昇はやはり引き起こ
される。加圧ローラの温度が上昇するとその上昇につれ
て、芯がねとシリコンゴムの接合部が弱くなり、耐久性
に問題が生じてしまう。また、トナー補給直後に印字し
たとき加圧ローラの熱でシートにしわが発生する場合が
ある。このように加圧ローラが昇温することが望ましく
ないときは、定着器の温度をトナー固着が解除できる温
度に引き上げて回転を開始した後、定着器を前記の温度
以下の温度で制御するか、ヒータの通電を中止するとよ
い。本発明の第２の実施例はトナー補給モードでそのよ
うな制御を行うもので、図６はそのフローチャートであ
る。装置の構成は第１の実施例と同様だが、通紙速度が
１８ｍｍ／秒で、装置の動作速度は第１の実施例のほぼ
３／４である。トナー補給モードに入ると、定着ローラ
表面設定温度が９０℃でヒータ制御が開始され、冷却フ
ァンがスタートされるる（Ｓ１’、Ｓ２’）。次いで、
サーミスタの検出温度が９０℃以上であるかが判定され
（Ｓ３’）、９０℃未満ではヒータ制御が続けられる。
サーミスタ検出温度が９０℃以上となると、トナー固着
が解除されたと判断し、駆動系をスタートさせ（Ｓ
４’）、トナー補給最大待ち時間タイマをスタートさせ
る（Ｓ５’）。ここまでは第１の実施例と同様である。
第２の実施例ではステップＳ４’で駆動系をスタートさ
せた後、ステップＳ６’でヒータの制御を中止し、冷却
ファンも停止する（Ｓ７’）。その後トナーエンドセン
サの動作を再開し、トナーエンド状態でなくなっている
かどうかを判定する（Ｓ８’）。トナーエンド状態でな
いと判断されると、トナーエンド表示を解除して（Ｓ
９’）駆動系を停止し（Ｓ１０’）、トナー補給モード
を終了する。判定の結果トナーエンド状態のままと判断
されると、最大待ち時間タイマが経過したかが判定され
（Ｓ１１’）、経過していないときはトナー供給動作が
続けられる。最大待ち時間タイマが経過したときは、ト
ナーエンド表示を解除せずにステップＳ１０’へ移り駆
動系を停止させてトナー補給モードを抜け、トナーエン
ド検出時と同じ状態に戻る。本実施例では装置の動作ス
ピードが第１の実施例に比べ遅いので、最大待ち時間タ
イマもそれにともなって長く取った。この第２の実施例
では、トナー補給中にヒータオフされ定着器の発熱が少
ないので、冷却ファンを駆動する時間が短く、騒音が低
減された。

【００３６】さて、本実施例ではトナー補給中定着ロー
ラの温度が、トナー固着解除温度以下になることがあっ
たが、固着による弊害が生ずることはなかった。その理
由は次のように考えられる。例えば定着ローラと加圧ロ
ーラの間を例に取ると、その間で固着するためには、ト
ナーが軟化してそれぞれのローラの表面の凹凸に倣い、
トナー表面とローラ表面の間に空隙が無くなることが必
要だが、ローラ回転中のニップ通過時間は０．１秒程度
で、この短時間中に表面の凹凸に倣うことのできる軟化
状態から固化状態に変化することはできず、軟化状態の
ままニップを通過するか、ニップ到達前に凹凸に倣うこ
とができない程度に固化してそのままニップを通過する
のである。いずれの場合も定着ローラと加圧ローラを固
着させることにはならない。その他の接触部材に関して
も同様である。これは、よほど凝固速度の速いトナーで
ない限り、どんなトナーを用いても同様だと考えられ
る。

【００３７】本実施例の定着ローラは、小径薄肉で熱容
量が小さいため、一旦トナー固着解除温度まで昇温して
も蓄積される熱量が少なく、本実施例の制御方式が特に
効果的に用いられる。さらに、トナー補給後の昇温も短
時間で済むため、トナー固着解除温度を保った場合に比
べても、昇温のための待機時間はあまり変わらず、操作
性にも違いが少ない点でも好ましかった。

【００３８】図７は、トナー固着解除後に定着器をトナ
ー固着解除温度より低温で制御する場合の、制御のフロ
ーチャートである。およその流れは実施例２と同様だ
が、駆動系をスタートし最大待ち時間タイマをスタート
した後にヒータ制御を中止する代わりに、設定温度６０
℃で制御させる。また、駆動系を停止した後ヒータ制御
を停止する。この方式は、トナー補給が長時間かかる場
合や低温度環境でトナー補給する場合に特に有効で、加
圧ローラの温度が低下し過ぎて表面に摩擦による電荷が
溜ることが防がれ、溜った電荷が放電するために生ずる
ノイズが防止された。

【００３９】以上の説明は、熱ローラを用いた定着装置
を例に取ったが、ローラの片方あるいは両方がベルトで
あるベルト式定着器でも本発明を適用して同様の効果が
得られるのは自明で、さらにラジアント定着器でも内部
にシート搬送用のローラを持つものやシャッタを持つも
のなど可動部がトナーで固着するおそれのあるものにも
本発明は適用できる。

【００４０】また、トナー補給モードを持つ画像形成装
置で本発明を説明してきたが、トナー補給モードを持た
ない装置でも、画像形成と無関係にトナー循環動作をさ
せる場合がある。例えば、設置場所が傾斜していたり、
装置の運搬中に倒されたりして、現像器やトナー循環路
内でトナーが偏ったときに、そのまま画像形成すると印
字の濃度むらやかすれが生ずるという問題があるが、画
像形成に先だって、トナー循環動作をさせることで、ト
ナーの偏りを解消させることができる。この偏り解消の
ためのトナー循環動作の際にも、本発明は好ましく適用
できる。すなわち、トナー補給後にカバーの閉鎖などで
トナー補給動作へ移行する代わりに、装置の傾斜を感知
してトナー循環動作を開始させたり、ユーザが操作可能
なボタンを操作パネルに設けて、それが押されたときに
動作を開始させれば良い。

【００４１】さらに、これまでトナー補給時の動作につ
いて説明したが、その他にも転写紙をオートローディン
グする際に装置全体が駆動される装置などにも適用可能
で、同様の効果が得られる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明の画像形
成装置によれば、トナー画像を形成するプロセス部およ
び定着器をともに駆動する１つの駆動モータを、制御装
置により定着部材を加熱した後に駆動開始しているの
で、トナーが溶融または軟化して定着部材とそれに接触
する接触部材との間で生じた固着を解消あるいは脆弱化
した状態で、駆動モータの駆動を開始できる。これによ
り、定着器の駆動開始時に定着器の損傷を防止しつつ、
トナー搬送動作が行われてトナー循環路内に滞留したト
ナーの溶融や凝集を防止できるようになる。また、駆動
モータを１つにすることで、排熱効率が向上する。。ま
た、定着部材と接触部材との間の固着を解消あるいは脆
弱化することで、この固着を解除するためのトルクを不
要にできるので、定着器の駆動開始時の起動トルクを小
さくでき、小型のモータを使用できる。更に、定着部材
を加熱してこの定着部材の温度がトナー固着解除温度に
なったときに駆動モータの駆動を開始することで、定着
部材と接触部材との間の固着を確実に解消した状態で、
駆動モータの駆動を開始できる。これにより、定着器の
駆動開始時に定着器の損傷をより効果的に防止できる。
更に、プロセス部の現像器にトナーを補給するトナー補
給手段もプロセス部および定着器とともに１つの駆動モ
ータで駆動することで、トナー補給時のトナー固着によ
る定着器の損傷を防止できるとともに、トナー補給時の
起動トルクを小さくでき、小型のモータを使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をプリンタに適用した一実施例の主要断
面図。

【図２】定着器の主断面図。

【図３】トナー循環系とトナータンクの構成を示す部分
切断斜視図。

【図４】制御系と定着器他のトナー補給動作に関連する
ユニットとの接続関係を示した図。

【図５】第１の実施例におけるトナー補給時の制御の流
れを示すフローチャート。

【図６】第２の実施例におけるトナー補給時の制御の流
れを示すフローチャート。

【図７】第２の実施例の変形例におけるトナー補給時の
制御の流れを示すフローチャート。

【符号の説明】

１１・・・給紙ローラ１２・・・分離パッド１３・・・給紙トレイ２０・・・露光部２１・・・偏光装置２２・・・折返しミラー３０・・・電子写真プロセス部３１・・・感光ドラム３２・・・帯電ローラ３３・・・現像器３４・・・転写ローラ３５・・・トナー循環路３５１・・トナー搬送バネベルト３５２・・トナー搬送ギア３５３・・トナーエンドセンサ３５４・・反射板３６・・・トナータンク３６１・・蓋３６２・・開口部３７・・・クリーナ部４０・・・定着器４１・・・定着ローラ４２・・・加圧ローラ４２１・・金属芯がね４２２・・弾性材層４３・・・ヒータ４４・・・温度検出素子４４１・・ポリイミドシート４４２・・弾性パッド４４３・・板バネ４５・・・クリーニングパッド４６・・・分離爪４６１・・バネ５０・・・制御回路部５１・・・制御系５２・・・ＳＳＲ５３・・・メモリ５４・・・交流電源６０・・・枠体６１・・・カバー６２・・・インターロックスイッチ６３・・・表示部６４・・・トナーエンド表示ランプ７０・・・駆動系７１・・・駆動モータ７２・・・ギア列８０・・・排紙ローラ８１・・・冷却ファン

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 13/20 G03G 15/00 303 G03G 15/08 - 15/095 G03G 15/20 G03G 21/00 370 - 502

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転写後の支持体上のトナー画像を少なく
とも熱により定着を行う定着器を備えた画像形成装置に
おいて、前記定着器は、回転しながら熱による定着を行う定着部
材とこの定着部材のまわりに接触する接触部材とを有す
る定着器からなり、現像器によりトナー画像を形成するプロセス部および前
記定着器をともに駆動する１つの駆動モータを少なくと
も有する駆動系を備えているとともに、前記定着部材を
加熱した後に前記駆動モータの駆動を開始する制御装置
を備えており、前記制御装置は、前記定着部材の温度が
トナー固着解除温度になったときに前記駆動モータの駆
動を開始することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記プロセス部の現像器にトナーを補給
する補給手段も、前記プロセス部および前記定着器とと
もに前記１つの駆動モータで駆動することを特徴とする
請求項１記載の画像形成装置。