JP5169084B2

JP5169084B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5169084B2
Application number: JP2007230282A
Authority: JP
Inventors: 小平康弘
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: JP2009063738A

Description

本発明は、トナー像を熱と圧力を加えることにより定着する定着装置を備えたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

上記画像形成装置において、定着装置を通過した転写紙がカールしてしまい、搬送ジャムや積載不良を発生させることがあった。特に近年、ウォームアップ時間を短縮するため、定着部材を熱容量の小さい材質・構成にし、しかもウォームアップ時に定着部材へほぼ全電力を投入して素早く定着可能状態にするため、定着部材と加圧部材との温度差が大きくなってしまう。そして、定着装置では転写紙の水分の蒸発量が表裏で異なることによりカールが発生してしまった。このカールをなくすための対策としては、形成されたカールを取り除く方法と、カールの発生自体を抑える方法とがある。

特開２００５−９９３７３号公報

カール対策の前者はデカーラ等のカール除去機能を装置内に搭載するため、構成が複雑になり、コストアップにつながるという問題があった。また、カール対策の後者としては特許文献１に記載されているようにカールが発生し易い湿度が高いとき、ウォームアップ時間を延長して、定着部材と加圧部材の温度差を小さくして、カールの発生を抑える等が提案されている。

しかしながら、カールは湿度が高ければ必ず発生するというものではなく、湿度が高いことに加えて数個の条件が揃ったとき発生する。したがって、湿度が高いときは常にウォームアップ時間を延長すると、種々の工夫を凝らして短縮したウォームアップ時間を元に戻してしまうようなものであった。

本発明は、上記した従来の問題に鑑み、無駄なウォームアップの延長をすることなくカールの発生を抑えることができる画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、加熱手段によって加熱される定着部材と、該定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、装置内の湿度を検知する湿度検知手段とを有し、前記ニップ部に定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が前記定着部材の表面に接触する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を記録媒体に定着する定着装置と、該定着装置を制御する制御部とを有する画像形成装置において、前記制御部は、ウォームアップ開始指令に基づいて開始した前記定着部材の表面を所定温度に温めるウォームアップを完了後、装置本体内の湿度が所定湿度以上のとき、本体電源をオフするモードを実行しないように制御し、且つ前記加圧部材を温める第２のウォームアップを実行し、前記制御部は装置本体内の湿度が所定湿度以上のとき、給紙部に同サイズで縦横の方向が異なる前記記録媒体がセットされているとき、カールしにくい前記記録媒体を給紙して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置を提案する。

さらにまた、本発明は、前記制御部は、前記記録媒体の情報と複写モードに依存して前記第２のウォームアップを実行し、その後、画像形成許可となると、効果的である。

なお、本発明は、前記第２のウォームアップは前記加圧部材の温度が所定温度に達するまで続行されると、効果的である。
さらに、本発明は、前記第２のウォームアップは予め設定された時間を実行されると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記第２のウォームアップの設定時間は装置本体内の湿度が高いほど長いと、効果的である。

本発明によれば、カールが発生し易い条件が揃ったときのみウォームアップの延長を行い、カールが発生し易い条件が１つでも欠けているときにはカールが発生しにくいものとしてウォームアップの延長をしないことにより、良好な操作性とコストの低減が図れる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
図１は、画像形成装置本体１内に配置された作像装置２と、定着装置２０とを有する画像形成装置の断面概略図である。図１に示した作像装置２は、ドラム状の感光体として構成された第１乃至第４の像担持体３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第１乃至第４の像担持体３Ｙ乃至３Ｋに対向して中間転写ベルト４が配置され、この中間転写ベルト４は、支持ローラ５，６，７，８に巻き掛けられて矢印方向に回転駆動される。

第１の像担持体３Ｙは、図１における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ９によって像担持体３Ｙが所定の極性に帯電され、次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット１０から出射する光変調されたレーザビームが照射される。これによって像担持体３Ｙに静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置１１によってイエロートナー像として可視像化される。

中間転写ベルト４を挟んで、像担持体３Ｙと反対側に一次転写ローラ１２が配置され、この一次転写ローラ１２に転写電圧が印加されることにより、像担持体３Ｙ上のトナー像が、矢印方向に走行する中間転写ベルト４上に一次転写される。トナー像転写後の像担持体３Ｙ上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１３によって除去される。全く同様にして、図１に示した第２乃至第４の像担持体３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト４上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト４上に重ねトナー像が形成される。

一方、図１に示すように、画像形成装置本体１内の下部には、例えば転写紙Ｐより成る記録媒体を収容した給紙カセット１４と、給紙ローラ１５を有する給紙装置が配置され、給紙ローラ１５の回転によって最上位の転写紙Ｐが矢印方向に送り出される。送り出された転写紙Ｐは、レジストローラ対１６によって、所定のタイミングで、支持ローラ５に巻き掛けられた中間転写ベルト４の部分と、これに対置された二次転写ローラ１７との間に給送される。このとき、二次転写ローラ１７には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト４上の重ねトナー像が転写紙Ｐに二次転写される。

トナー像を二次転写された転写紙Ｐは、さらに上方に搬送されて定着装置２０を通り、このとき転写紙上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置２０を通過した転写紙Ｐは、画像形成装置本体１の上部の排紙部１８に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト４上に付着する転写残トナーはクリーニング装置１９によって除去される。

図２は図１に示した定着装置２０の拡大正面図である。図１及び図２に示した定着装置２０は、加圧ローラ２１と、定着ローラ２２と、テンションローラ２３と、加熱ローラ２４とを有し、この定着ローラ２２とテンションローラ２３と加熱ローラ２４には無端状の定着ベルト２５が巻き掛けられている。このように、本例の定着装置の定着ベルト２５は、３本の支持ローラ２２，２３，２４に巻き掛けられているが、その支持ローラの数は適宜選択できる。要は、定着ベルト２５が、定着ローラ２２と、他の少なくとも１つの支持ローラに巻き掛けられていればよい。

加熱ローラ２４と加圧ローラ２１の内部には、加熱手段としてのヒータ３０，３１がそれぞれ内設され、該ヒータ３０，３１により加圧ローラ２１と定着ベルト２５が加熱される。このとき、加熱ローラ２４と加圧ローラ２１の周囲には温度検知手段として接触型のサーミスタ２６，２７がそれぞれ設けられ、そのサーミスタの検知温度に基づいて加圧ローラ２１と定着ベルト２５がトナー像の定着に適した温度に保たれる。なお、温度検知手段としてはサーミスタの代わりにサーモパイルを用いてもよい。

加圧ローラ２１は、図２に示した方向に回転駆動され、これによって定着ベルト２５が矢印方向に走行駆動され、これに伴って定着ローラ２２と加熱ローラ２４がそれぞれ図２の反時計方向に従動回転する。このとき、前述のように図１に示した中間転写ベルト４から二次転写されたトナー像を担持した転写紙Ｐが入口ガイド２９Ａに案内されて加圧ローラ２１と定着ベルト２５の間のニップ部に送り込まれ、そのトナー像が定着ベルト２５の表面に接触する。これにより、転写紙Ｐに担持されたトナー像に熱と圧力が加えられ、そのトナー像のトナーが溶融して該トナー像が転写紙Ｐに定着される。なお、符号２８は転写紙Ｐの定着ベルト２５への巻き付きを防止する分離板、２９Ｂは転写紙Ｐの出口ガイドである。

ところで、定着装置２０を通過した転写紙Ｐがカールしてしまい、搬送ジャムや積載不良を発生させることがあることは先に説明した。そこで、本願発明者はカールが形成される条件について考察した。その結果カール発生し易い条件が幾つかあり、それが揃うとカールが発生することが判った。その条件とは、第１に湿度であり、湿度が高いとき、例えば装置本体内に設けた湿度センサ４１によって検知された湿度が６０％以上のとき、第２に定着ベルト２５と加圧ローラ２１の温度差が大きいとき、第３に使用する記録媒体が普通紙であることが挙げられる。

よって、これらの条件の１つでも欠けるとカールしにくくなるが、３つの条件が揃うことが稀ではなく良く揃うのでカール対策が必要である。そのカール対策は図３の制御装置を用い、図４ないし図６のフローにしたがって制御される。

図４において、電源オンやプリント指令のとき定着ベルト２５の温度が定着可能温度より低いと制御部４０がウォームアップ開始要求を発する（ステップ１）。そして、ヒータ３０がオンされ（ステップ２）、チェックされ、ウォームアップは定着ベルト２５の温度が定着可能温度に達するまで行われる（ステップ３）。

かくして、ウォームアップが終了した時点で、ステップ４のプリント要求を受けていると、ステップ５の湿度が６０％以上かが判断され、湿度が６０％に達していない場合はカールが発生する可能性が非常に小さいので、直ちにステップ９のプリント許可となりプリントが実行される。また、ステップ５で湿度が６０％以上のときはステップ６の転写紙Ｐが普通紙かが判断される。転写紙Ｐが普通紙でない場合はカールが発生する可能性が非常に小さいので、直ちにステップ９のプリント許可となりプリントが実行される。また、転写紙Ｐが普通紙の場合はカールが発生する可能性が大きいので、追加ウォームアップとして定着ローラを回転しつつヒータ３０を点灯する（ステップ７）。この追加ウォームアップは加圧ローラ２１がある温度に達するまで行われ（ステップ８）、加圧ローラ２１がその温度まで達すると、定着ベルト２５との温度差が、カールが発生しにくい差になったとみなしてステップ９のプリント許可となりプリントが実行される。

このように、本発明では、ウォームアップが終了した時点で、カールが発生し易い状態か否かを判断し、カールが発生し易いときだけ追加ウォームアップを実行するため、無駄なウォームアップをなくしてコストの低減、操作性を向上が得られる。なお、カールは湿度が高ければ高いほど発生し易いので、湿度高さに応じて追加ウォームアップを終了する加圧ローラの設定温度を可変し、湿度が高いほど追加ウォームアップ時間を長くすることが望ましい。

ところで、カールし易い条件はさらに絞り込むことができれば、無駄なウォームアップをさらに減らすことができる。
そこで、カールし易い条件について実験等により推察したところ、例えば、普通紙であってもすき目と通紙方向によってカールし易いし難いがあり、さらに普通紙であっても両面プリントモード時はカールし難いことが判った。なお、用紙サイズがＡ４サイズ等の規格サイズのとき、一般的なすき目の普通紙は短方向に搬送される横通紙のカールが発生し易く、長手方向に搬送したときにはカールがし難いことが判った。

この条件は、図４のフローチャートのステップ６を変更した図５のフローチャートに示す。
図５において、ステップ６の次に横通紙か否かの判断と（ステップ６Ａ）、片面モードかの判断を追加する（ステップ６Ｂ）。このように構成することによって、追加ウォームアップを行う状況下であっても縦通紙のときや両面モードのときは追加ウォームアップを行わずに済む。

上記の如く転写紙の通紙方向においてカールし易いし難いがあるので、給紙部に同サイズであるが方向の異なる転写紙がセットされている場合、カールし易い条件が揃っていてもカールしにくい方向の転写紙を用いることでカールの発生を抑えられる。図６は、かかる制御の一例を示すフローチャートである。

図６において、ステップ１のＡ４サイズ横通紙のプリント要求があると、カールし易い条件が揃っているかが判断され（ステップ２）、カールの条件が１つでも欠けていればそのままＡ４サイズ横通紙のプリントが行われる（ステップ３）。カールの条件が揃っているときには別トレイにＡ４サイズ縦通紙の転写紙がないかの探索を行い（ステップ４）、セットされているか否か判断される（ステップ５）。セットされているときには、９０°回転する画像処理（ステップ６）を行った後、Ａ４サイズ縦通紙の転写紙にプリントを行う（ステップ７）。ステップ５において、Ａ４サイズ縦通紙の転写紙がセットされていないときには、ステップ８の追加ウォームアップを行ってカールし易い条件を１つなくした後にステップ３のＡ４サイズ横通紙のプリントを行う。

かくして、転写紙のカールし難い通紙方向を巧みに利用することでカールの発生を抑えることができる。
さらに、カールは装置内の湿度が高いときに発生するので、湿度が所定値より例えば６０％より高いときには定着ベルト２５と加圧ローラ２１の温度差を大きくならないように、本体電源がオフするオフモードまたはスリープモードに入らないように制御する。このように多湿時の待機状態において、オフモードやスリープモードに入らないことで、加圧ローラ２１の温度がある程度高い状態に支持されるためカールの発生を抑えることができる。

さらに、図７に示すように、湿度が高いことを認識したとき、すなわち湿度が６０％以上であることを認識したとき、定着設定温度を所定の温度分だけ下げる。例えば、定着設定温度１６０℃を所定温度１０℃分だけ下げて１５０℃にすることで、定着ベルト２５と加圧ローラ２１の温度差を小さくしてカールの発生を抑えことができる。

画像形成装置の一例を示す概略断面図である。本発明に係る定着装置を示す構成図である。定着装置を制御する制御装置のブロック図である。図３の制御部による制御の一例を示すフローチャートである。図３の制御部による制御の別の例を示すフローチャートである。図３の制御部による制御のさらに別の例を示すフローチャートである。本発明の別の実施形態における制御例を示すフローチャートである。

符号の説明

２０定着装置
２１加圧ローラ
２２定着ローラ
２４加熱ローラ
２５定着ベルト
２６，２７サーミスタ
３０，３１ヒータ
４０制御部
４１湿度センサ

Claims

加熱手段によって加熱される定着部材と、該定着部材に圧接してニップ部を形成する加圧部材と、装置本体内の湿度を検知する湿度検知手段とを有し、前記ニップ部に定着すべきトナー像を担持した記録媒体を、該トナー像が前記定着部材の表面に接触する向きにして通過させ、その通過時に前記トナー像のトナーに熱と圧力を加えて該トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置と、該定着装置を制御する制御部とを有する画像形成装置において、
前記制御部は、ウォームアップ開始指令に基づいて開始した前記定着部材の表面を所定温度に温めるウォームアップを完了後、装置本体内の湿度が所定湿度以上のとき、本体電源をオフするモードを実行しないように制御し、且つ前記加圧部材を温める第２のウォームアップを実行し、
前記制御部は装置本体内の湿度が所定湿度以上のとき、給紙部に同サイズで縦横の方向が異なる前記記録媒体がセットされているとき、カールしにくい前記記録媒体を給紙して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記記録媒体の情報と複写モードに依存して前記第２のウォームアップを実行し、その後、画像形成許可となることを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記第２のウォームアップは前記加圧部材の温度が所定温度に達するまで続行されることを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第２のウォームアップは予め設定された時間だけ実行されることを特徴とする画像形成装置。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記第２のウォームアップの設定時間は装置本体内の湿度が高いほど長いことを特徴とする画像形成装置。