JP3830052B2 - 画像形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、特に未定着画像を支持した記録媒体を定着ローラ対に連続通紙をしながら加熱定着を行う画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来画像形成装置に用いられる定着装置として熱効率、安全性が良好な接触過熱型の定着装置、特に、一対のローラで形成される熱ローラ型の定着装置が広く用いられている。
かかる装置においてモノクロの未定着トナー像を定着させる定着ローラ対は、定着ローラ側にヒータが内包されるか若しくはセラミックヒータのようにそれ自体がヒータである加熱定着ローラと、ヒータが内包されていない加圧ローラとの組合せで形成される。
【０００３】
又電子写真方式を用いたカラートナー像の定着装置においては、表面が弾性層で覆われ、各ローラの内部にヒータを内蔵した上下二本のヒートローラ対を用い、このヒートローラ対で形成されたニップに転写媒体を通過させて過度の荷重をかけるとともに熱でトナー像を溶融定着する熱加圧ローラ型定着装置が主流である。
この方式はモノクロのトナー像を比較して大きな厚みのカラートナーを定着させるために、従来のような定着する記録媒体のトナー像の面にのみヒートローラを有した装置では十分トナー像を溶融できない。従って熱加圧ローラ型定着装置により彩度の高いカラー画像を得るためには転写媒体の表面と裏面の双方から大量の熱を与えて、トナーを十分に溶融してトナー粒塊を無くし画像を平滑化させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記のように特に熱加圧ローラ型定着装置においては定着ローラとともに加圧ローラよりも熱が放散するために、機内温度が上昇しやすく、該機内温度の上昇により、トナーカートリッジ、現像器、トナーホッパ、残留トナー回収部、更にはクリーニングブレードに付着した残留トナーが固化し、ケーキング、ブロッキング等が発生し、円滑な現像やトナー回収に支障をきたすのみならず、ＯＰＣドラムの場合は感光体ドラムの傷生成、又クリーニングブレードの弾性変化によりブレード鳴き等が発生する。
【０００５】
本発明は、かかる技術的課題を達成するために、機内温度の上昇にともなうトナー固化若しくはクリーニングブレードの鳴きを防止しながら定着性の向上を図った画像形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ヒータが内包され若しくはそれ自体がヒータである加熱定着ローラと、必要に応じヒータが具えられた加圧ローラとの間に形成されるニップ上に記録媒体を挿通しながら未定着画像の加熱定着を行う画像形成方法において、
前記定着器の入口側又は／及び出口側の内、選択された一又は複数箇所に第１の温度検出手段を配置するとともに、
機内の任意箇所の未定着トナー接触部位及びその近傍に第２の温度検出手段を配置して、
前記第１及び前記第２の温度検出手段によってそれぞれニップ入口側又は／及び出口側の雰囲気温度と定着前のトナー温度を雰囲気検出温度及びトナー検出温度として把握して、
前記雰囲気検出温度及び前記トナー検出温度の差分を取って、
前記差分温度、前記雰囲気検出温度、及び前記トナー検出温度のいずれかが、予め設定した各々の基準温度範囲を外れた場合に、
前記ローラ対の温度、ローラ周速度、記録媒体の通紙間隔、機内排気ファンの内、選択された一又は複数の手段を可変若しくはＯＮ／ＯＦＦ制御するものである。
【０００７】
かかる発明を具体的に説明する。
例えば連続通紙により記録媒体を加熱定着する場合、従来は連続通紙により定着ローラの熱が奪われ、より多くの熱を定着ローラ（ニップ部）に供給する必要があるとされていた。
しかしながらカラー画像定着の場合には、感光体ドラム若しくは中間転写ドラム側で、複数回の異色トナーの付着を行った後、画像定着を行うものであるために、レジスト側のトナー転写速度に比較して、定着速度は遅くなる。
【０００８】
この為定着ローラ対のニップ部入口側又は／及び出口側では、通紙当初においては機内温度に応じて常温に近い低い温度であるが、記録媒体の通紙が多くなるに連れ、ローラ対表面より輻射される熱エネルギーにより加温され、徐々に高くなる。
従って所定量通紙された後においては、前記高くなった入口側又は／及び出口側温度に比例して通しされる記録媒体が予熱され、結果として前記定着ローラ対に付与される熱エネルギーは少なくてすむ。
【０００９】
本発明はこれにより機内温度が無用に上がらないために、トナーカートリッジ、現像器、トナーホッパ、残留トナー回収部、更にはクリーニングブレードに付着した残留トナーの固化、ケーキング、ブロッキング等を防止し、高品質の現像とともに感光体ドラムの傷生成、ブレード鳴き等を防止できる。
【００１０】
又本発明はニップ部入口側又は／及び出口側温度が高くなった場合に、記録媒体の通紙間隔を狭くし、定着ローラ側の奪熱量との間で平衡を取るようにしてもよい。
又かかる構成を取ることにより機内温度が無用に高くなる事がないために、機内排気ファンを省略したり、又排気ファンを断続的に運転するか、更には前記定着温度を下げた場合には排気ファンをＯＦＦするように制御してもよい。
【００１２】
又トナー接触部位及びその近傍の温度は機内温度と極めて相関があるために、特に機内排気ファンのＯＮ／ＯＦＦ制御と組合せるのがよく、前記トナー接触部位及びその近傍の温度が上昇するまで機内排気ファンを停止し、前記温度が所定温度に上昇した際に機内排気ファンをＯＮするように制御するのがよい。
【００１４】
かかる発明によれば次のような作用を有す。
即ち、定着ローラの入口側又は／及び出口側雰囲気温度と、他のプロセス手段の内トナー接触部位付近の温度は一般に相関があるが機内排気ファンや外気温との関係で必ずしも同一でない。
そこで前記夫々の温度検出手段の検出温度又は／及び両者の差分をとってその制御を行うのが好ましい。
即ち冬期のように外気温が低い場合はその奪熱量が大きく、定着ローラの入口側又は／及び出口側雰囲気温度が高い場合でも、他のプロセス手段の内トナー接触部位付近の温度が低い場合がある。この場合は必ずしも前記制御が不要になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１６】
図１に本発明のカラー定着方法に用いられるカラー画像形成装置の概略図を示す。１，１’はレーザー光を出す光学装置である。２，２’は前記レーザー光のレーザ光偏向装置で変調されたレーザ光を照射して静電潜像を形成する感光体である。３、４、５、６は感光体２表面に形成された静電潜像を現像しトナー像を形成する現像器であり３はイエロートナーを含有し、４はブラックトナーを含有し、５はマゼンタトナーを含有し、６はシアントナーを含有する。１１，１１’は第１の転写ローラであり中間転写ドラム７内部に配置され、中間転写ドラム７表面にトナー像を転写する。
【００１７】
８は第２の転写ローラであり、各現象器３、４、５、６のトナーが中間転写ドラム７に色重ねされて転写されたトナー像を転写媒体９に転写される。転写媒体９は特に限定されず薄紙、厚紙、ＯＨＰシート等で転写する媒体をいう。１０は本発明のカラー定着方法が用いられる定着装置であり、転写媒体表面に転写されたトナー像が定着される。
【００１８】
トナーは、ポリエステル系樹脂を主バインダー成分とする。
ポリエステル樹脂は、アルコール成分とカルボン酸成分との縮重合ないし共縮重合によって得られる。
【００１９】
図２に本発明で使用される定着装置の第１実施例の構成図を示した。この定着装置の構成を図に従って説明する。定着ローラは定着ローラ１７と加圧ローラ１８から構成される。定着ローラ１７はアルミ素管１５の中にハロゲンランプヒータ１２を内蔵し、アルミ素管１５の外側はシリコーンゴム１４、その上は不図示のＰＦＡチューブで覆われている。加圧ローラ１８はアルミ素管１５’の中にハロゲンランプヒータ１２’を内蔵し、アルミ素管１５’の外側はシリコンゴム１４、その上は不図示のＦＬＣコートがなされている。
【００２０】
本実施例ではシリコーンゴム層１４，１４’の硬度（ＪＩＳ Ａ、以下同）を同一として定着ローラ１７のゴム厚を加圧ローラ１８のゴム厚よりも厚くすることで、定着ローラ１７を加圧ローラ１８よりも圧縮変形させて凹部を有したニップ１９を形成している。但しこれに限定されることはなく、トナーを保持した転写媒体面に接触する側の定着ローラ１７が他のローラにより凹部を形成できるようにすれば良い。例えば、ゴム厚を同一としてゴム硬度を転写媒体表面（トナー像側）に接触する定着ローラ１７の前記弾性層の硬度よりも前記転写媒体裏面に接触する前記加圧ローラ１８の弾性層の硬度を大きくしても良い。
【００２１】
そして第１実施例においては図２に示すように、定着ローラ対１７／１８入口側の搬送板２０上にサーミスタ２１Ａが配置され、該サーミスタ２１Ａの温度検知信号をＣＰＵ２２に送出し、該ＣＰＵ２２を介してハロゲンヒータ１２，１２’の駆動制御回路２３、定着ローラ対１７／１８の駆動モ−タ制御回路２４及びレジストローラ２５のクラッチ制御回路２６夫々を制御可能に構成されている。
【００２２】
そしてかかる実施例において、１５０℃が好適な定着温度とすると、従来技術においては定着不良を見て例えば１６０℃前後に定着制御を温度を設定している。
しかしながらこのような構成を取ると、前記したように無用の熱が放射される。
そこで本実施例においては、前記サーミスタ２１Ａによりニップ１９入口側の雰囲気温度を把握しておく。
【００２３】
そして例えば８０℃前後の待機温度から連続プリント指令が来ると例えば図３に示すように先ず１６０℃の温度に立上げて数枚の記録媒体９の定着を行う。
そして、前記サーミスタ２１Ａにより検知される雰囲気温度が８０℃に達した場合にＣＰＵ２２に組込まれた基準温度生成器２２１との比較において比較器２２２より制御信号をＬＯＷからＨｉに立上げる。
そして前記Ｈｉの制御信号に基づいて前記ローラ対１７／１８の温度を下げる方向にハロゲンヒータ１２，１２’の駆動制御回路２３を制御するか、若しくは定着ローラ対１７／１８の駆動モ−タ制御回路２４によりローラ周速度を早くして付与すべき熱エネルギーを少なくする方向に制御するか、更にはレジストローラ２５のクラッチ制御回路２６を制御して記録媒体９の給紙間隔を狭くし定着ローラ対１７／１８側の奪熱量との間で結果として定着温度が１５０℃になるように平衡を取るように制御してもよい。
【００２４】
そしてこの場合前記連続通紙にも機内温度が上昇することがないために、トナーカートリッジ（不図示）、現像器６，６’、トナーホッパ（不図示）、残留トナー回収部、更にはクリーニングブレードに付着した残留トナーの固化、ケーキング、ブロッキング等を防止し、高品質の現像とともに感光体ドラムの傷生成、ブレード鳴き等を防止できる。又定着温度は１５０℃を維持できるために、効率よくトナー定着を図る事が出来る。更には機内への無用な熱エネルギーの放散を防ぐ事が出来ることは機内排気ファン２９を不要にすることも可能である。なお、本実施例では紙の予熱が利用でき検知しやすいためサーミスタ２１をニップ１９の入口側に設けたがこれに限定されず、入口側の温度と相関が取れれば出口側でも設けてよい。また、入口側出口側双方設けることも可能である。以下の実施例も同様である。
【００２５】
第２実施例は図４に示すように、中間転写ドラム７のクリーニングブレード３１若しくは残留トナー回収部３２の近傍、更には感光体ドラム２，２’周囲のトナーカートリッジ（不図示）、現像器６，６’、トナーホッパ（不図示）内のいずれかにサーミスタ２１Ｂを配置し、該サーミスタ２１Ｂの温度検知信号をＣＰＵ２２に送出し、該ＣＰＵ２２を介してハロゲンヒータ１２，１２’の駆動制御回路２３、定着ローラ対１７／１８の駆動モ−タ制御回路２４及びレジストローラ２５のクラッチ制御回路２６夫々を制御可能に構成されている。
【００２６】
かかる実施例によれば、例えば図５に示すように、前記サーミスタ２１Ｂにより把握されるトナー温度が６０℃に達した場合に前記と同様に、制御信号をＬＯＷからＨｉに立上げそして前記Ｈｉの制御信号に基づいて前記ローラ対１７／１８の温度を下げる方向にハロゲンヒータ１２，１２’の駆動制御回路２３を制御するか、若しくは定着ローラ対１７／１８の駆動モ−タ制御回路２４によりローラ周速度を早くして付与すべき熱エネルギーを少なくする方向に制御するか、更にはレジストローラ２５のクラッチ制御回路２６を制御して記録媒体９の給紙間隔を狭くし定着ローラ側の奪熱量との間で結果として定着温度が１５０℃になるように平衡を取るように制御する。
【００２７】
そして前記制御とともに、前記トナー温度が４５℃以下になるまで排気ファン駆動回路２８を介して機内排気ファン２９をＯＮする。
これにより一層効果的にトナーの固化、ケーキング、ブロッキング等を防止する事が出来るのみならず、機内排気ファン２９の駆動が短時間ですむために、騒音及び電気消費量の節減につながる。
【００２８】
図６は本発明の第３の実施例で、前記定着器の入口側に配した第１のサーミスタ２１Ａとトナー接触部位及びその近傍、具体的には中間転写ドラム７のクリーニングブレード３１若しくは残留トナー回収部３２の近傍、更には感光体ドラム２，２’周囲のトナーカートリッジ（不図示）、現像器６，６’、トナーホッパ（不図示）内のいずれかに配置した第２のサーミスタ２１Ｂとの間で夫々検出した検出温度をＣＰＵ２２内に組込まれた演算差分器２２３との間で差分を取り、該差分が所定温度値以下の場合に、基準差分温度生成器２２４との比較において比較器２２５より制御信号をＬＯＷからＨｉに立上げる。
そして前記Ｈｉの制御信号に基づいて前記ローラ対１７／１８の温度を下げる方向にハロゲンヒータ１２，１２’の駆動制御回路２３を制御するか、若しくは定着ローラ対１７／１８の駆動モ−タ制御回路２４によりローラ周速度を早くして付与すべき熱エネルギーを少なくする方向に制御するか、レジストローラ２５のクラッチ制御回路２６を制御して記録媒体９の給紙間隔を狭くするか、更には前記差分温度が所定温度以上になるまで排気ファン駆動回路２８を介して機内排気ファン２９をＯＮする。
【００２９】
かかる実施例によれば例えば次のような作用を有す。
即ち、定着ローラの入口側雰囲気温度が８０℃に上がった場合で且つトナー温度が例えば５０℃以下の場合には先ず第１段階としてローラ対１７／１８の温度を下げる方向にハロゲンヒータ１２，１２’の駆動制御回路２３を制御する。
一方定着ローラの入口側雰囲気温度が８０℃以下の場合においても、トナー温度が例えば５０℃以上の場合には前記トナー温度が４５℃以下になるまで機内排気ファン２９をＯＮする。
一方定着ローラの入口側雰囲気温度が８０℃以上で且つトナー温度が例えば５０℃以上の場合には前記両者を行う。
【００３０】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、機内温度の上昇にともなうトナー固化若しくはクリーニングブレードの鳴きを防止しながら高品質な定着性の向上を図る事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明が適用される装置全体構成図
【図２】 本発明の第１実施例の概略図
【図３】 図２の作用図
【図４】 本発明の第２実施例の概略図
【図５】 図４の作用図
【図６】 本発明の第３実施例の概略図
【符号の説明】
２，２’ 感光体ドラム
６，６’ 現像器
７ 中間転写ドラム
９ 記録媒体
１２，１２’ ヒータ
１７／１８ 定着ローラ対
１９ ニップ
２０ 搬送板
２１Ａ サーミスタ
２１Ｂ サーミスタ
２２ ＣＰＵ
２３ 駆動制御回路
２４ 駆動モ−タ制御回路
２５ レジストローラ
２６ クラッチ制御回路
２８ 排気ファン駆動回路
２９ 機内排気ファン
３１ クリーニングブレード
３２ 残留トナー回収部

Claims (1)

1. ヒータが内包され若しくはそれ自体がヒータである加熱定着ローラと、必要に応じヒータが具えられた加圧ローラとの間に形成されるニップ上に記録媒体を挿通しながら未定着画像の加熱定着を行う画像形成方法において、
   前記定着器の入口側又は／及び出口側の内、選択された一又は複数箇所に第１の温度検出手段を配置するとともに、
   機内の任意箇所の未定着トナー接触部位及びその近傍に第２の温度検出手段を配置して、
   前記第１及び前記第２の温度検出手段によってそれぞれニップ入口側又は／及び出口側の雰囲気温度と定着前のトナー温度を雰囲気検出温度及びトナー検出温度として把握して、
   前記雰囲気検出温度及び前記トナー検出温度の差分を取って、
   前記差分温度、前記雰囲気検出温度、及び前記トナー検出温度のいずれかが、予め設定した各々の基準温度範囲を外れた場合に、
   前記ローラ対の温度、ローラ周速度、記録媒体の通紙間隔、機内排気ファンの内、選択された一又は複数の手段を可変若しくはＯＮ／ＯＦＦ制御することを特徴とする画像形成方法。

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