JPH1184938A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力で安定した記録紙の搬送性を有
し、しかも定着不良による画質の劣化を防ぐことができ
る両面記録可能な画像形成装置を提供する。 【解決手段】 両面記録手段を備えた画像形成装置にお
いて、最終の未定着トナー像以外の未定着トナー像を定
着する時には、定着可能な温度より低い仮定着温度で仮
定着し、最終の未定着トナー像を定着する時は定着可能
な正規の定着温度で行い、さらに仮定着温度から正規の
定着温度への定着温度の切り換えを行う際に、定着部材
内での熱伝導の時間遅延を考慮して発熱体への通電タイ
ミングを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱定着手段を有す
る画像形成装置に係り、特に記録紙の１面目と２面目に
印字を行なうことが可能な画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱定着手段を有する画像形成装置
の構造と記録紙の経路を図６を参照して説明する。図６
は従来の画像形成装置の主断面を示し、１は記録紙の給
紙カセット、２は給紙ローラ、３はレジストローラ、４
は感光ドラム、５は転写ローラ、６は定着装置、７は定
着ローラ、８は定着ローラ７を加熱するヒータ、９は定
着ローラ７に圧接する加圧ローラ、１０はサーミスタ等
の感温素子、１１は反転装置、１２は正逆回転可能な反
転ローラ、１３は反転スイッチバック部、１４は搬送ロ
ーラ群、２８はカール取り機能を有する搬送ローラであ
る。

【０００３】図６の画像形成装置において、記録紙の１
面目と２面目に自動的にプリントをするときの動作の説
明をする。まず記録紙は給紙カセット１から給紙ローラ
２により給紙され、矢印Ａ、Ｂの経路を通りレジストロ
ーラ３により感光ドラム４へ搬送され、転写ローラ５に
より記録紙の１面目にトナー画像が転写される。そして
矢印Ｃの経路で、定着装置６に送られる。

【０００４】定着ローラ７の内側にはヒータ８が配設さ
れており、定着ローラ７の内周面を加熱する。そしてこ
の熱は、定着ローラ７自身の熱伝導により表面側に伝達
されるようになっている。定着ローラ７の表面にはサー
ミスタ等の感温素子１０が接触している。感温素子１０
が検知した定着ローラ７の表面温度に応じて、温調回路
（不図示）によりヒータ８への通電を制御し、定着ロー
ラ７の表面温度が所定の定着温度になるように自動調整
している。送られてきた記録紙は定着ローラ７と加圧ロ
ーラ９により加熱加圧され、記録紙の１面上にトナー画
像が定着される。

【０００５】そして次に、記録紙は反転装置１１に送ら
れ、反転ローラ１２により矢印Ｄ、Ｅの経路で反転スイ
ッチバック部１３に搬送される。そして反転ローラ１２
が逆回転することにより矢印Ｆ、Ｇ、Ｈの方向へ送ら
れ、再び矢印Ｂ、Ｃの経路で記録紙の２面目にトナー画
像が転写され、１面目と同じ定着温度で定着される。そ
して矢印Ｉの方向へ排紙される。また、記録紙は定着の
際の熱により高温になりカールしやすくなる。そのため
記録紙は安定して搬送されず、斜行やジャムの原因とな
る。そこでこのカールを除去するため、カール取り機能
を有する搬送ローラ２８を記録紙の搬送路に設けること
によりカールの除去を行なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、１面目をプリントするときも２面目をプリント
するときも定着ローラの表面が常に高い定着温度に保た
れるように制御されているため、次に示す問題点があっ
た。

【０００７】第１に、両面プリントを行なう際、１面目
を定着するときも２面目を定着するときも常に定着可能
な高温に保っているため、大きな電力を消費する。

【０００８】第２に、１面目を定着する際、高温で記録
紙を加熱するためカールがつきやすくなる。そのため図
６に示すようなカール取りローラが必要となり、コスト
アップの原因となる。

【０００９】第３に、特に高速なプリント速度を持つ画
像形成装置や、定着部材の熱容量が大きい画像形成装置
での両面連続プリントでは、２面目を定着する際に定着
可能な温度に達していない場合があり、定着不良となっ
てしまう。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決しようとす
るものである。すなわち、消費電力が少なく、記録紙の
安定した搬送ができ、かつ、定着不良による画質の劣化
を防ぐことができる画像形成装置を提供することを目的
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する第１の構成は、記録部材に対して未定着トナ
ー画像を複数回転写可能とするための記録部材搬送経路
と、前記記録部材搬送経路中に配置され、発熱体により
加熱された定着部材により未定着トナー画像を前記記録
部材に加熱定着させる定着手段と、前記定着部材の表面
温度を検出する温度検出手段と、前記発熱体への通電を
制御して前記定着部材の表面温度を制御する温度制御手
段とを有する画像形成装置において、前記温度制御装置
は、前記記録部材が前記記録部材搬送経路を搬送する場
合、最終の未定着トナー像以外の未定着トナー像を定着
するときの温度を定着可能な温度より低い仮定着温度と
し、最終の未定着トナー像を定着するときの温度を定着
可能な正規の定着温度とすることを特徴とするものであ
る。

【００１２】本出願に係る発明の目的を実現する第２の
構成は、記録部材に対して未定着トナー画像を複数回転
写可能とするための記録部材搬送経路と、前記記録部材
搬送経路中に配置され、発熱体により加熱された定着部
材により未定着トナー画像を前記記録部材に加熱定着さ
せる定着手段と、前記定着部材の表面温度を検出する温
度検出手段と、前記発熱体への通電を制御して前記定着
部材の表面温度を制御する温度制御手段とを有する画像
形成装置において、前記温度制御装置は、前記記録部材
が前記記録部材搬送経路を搬送する場合、最終の未定着
トナー像以外の未定着トナー像を定着するときの温度を
定着可能な温度より低い仮定着温度とし、最終の未定着
トナー像を定着するときの温度を定着可能な正規の定着
温度とし、さらに前記仮定着温度から正規の定着温度へ
の定着温度切り換えを行なう際に、前記定着部材内での
熱伝導の時間遅延を考慮して上記発熱体への通電タイミ
ングを決定することを特徴とするものである。

【００１３】本出願に係る発明の目的を実現する第３の
構成は、記録部材に対して未定着トナー画像を複数回転
写可能とするための記録部材搬送経路と、前記記録部材
搬送経路中に配置され、発熱体により加熱された定着部
材により未定着トナー画像を前記記録部材に加熱定着さ
せる定着手段と、前記定着部材の表面温度を検出する温
度検出手段と、前記発熱体への通電を制御して前記定着
部材の表面温度を制御する温度制御手段とを有する画像
形成装置において、記録部材のサイズを検出するサイズ
検出手段と、前記温度制御装置は、前記記録部材が前記
記録部材搬送経路を搬送する場合、最終の未定着トナー
像以外の未定着トナー像を定着するときの温度を定着可
能な温度より低い仮定着温度とし、最終の未定着トナー
像を定着するときの温度を定着可能な正規の定着温度と
し、さらに前記仮定着温度から正規の定着温度への定着
温度切り換えを行なう際に、前記定着部材内での熱伝導
の時間遅延と共に前記記録部材による熱の吸収を考慮
し、前記サイズ検出手段からの記録部材のサイズに応じ
て前記発熱体への通電タイミングを決定することを特徴
とするものである。

【００１４】本出願に係る発明の目的を実現する第４の
構成は、前記制御手段は、前記発熱体への通電により仮
定着温度から正規の定着温度に至るまでの時間を計測す
る計測手段を有し、前記計測手段による計測結果をもと
に次回の定着温度の切り換えタイミングを制御するもの
である。

【００１５】本出願に係る発明の目的を実現する第５の
構成は、前記記録部材搬送経路は、前記記録部材へ両面
記録を行うために前記記録部材の表裏反転を行う記録部
材反転手段を有するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１実施の形態
を示している。図１において、従来例と同様に記録紙を
載置した給紙カセット１があり、カセット１から給紙ロ
ーラ２によって給紙された記録紙はレジストローラ３、
感光ドラム４を経て画像が記録紙上に転写される。そし
て定着装置６に導かれる。定着装置６の排出側には、定
着排紙センサ１５が設けられ、定着装置６から排出され
た記録紙を検出する。

【００１７】定着装置６は、従来例と同様にサーミスタ
等の感温素子１０を有し、感温素子１０が検知した定着
ローラ７の表面温度に応じて、温調回路（不図示）によ
りヒータ８への通電を制御し、定着ローラ７の表面温度
の制御を行なう。

【００１８】自動両面プリントを行なう際の１面目の未
定着画像を定着するとき、定着ローラ７の表面温度は正
規の定着温度より低い温度で制御して１面目の定着を行
なう。この時、記録紙上の画像が強くすられない限り、
剥がれないような定着温度で必要最小限の定着を行な
う。これを仮定着と呼び、そのときの温度を仮定着温度
と呼ぶ。

【００１９】定着装置６によって低い温度で仮定着され
た記録紙の温度は従来装置に比べ低くなるため、記録紙
にはカールがつきにくくなる。よってカールを除去する
必要がなくなるためカール取りローラは必要とせず、通
常の搬送ローラ１４で搬送できる。その後、従来例と同
様に２面目上に画像を転写して再び定着装置６に記録紙
を導く。

【００２０】このとき、定着ローラ７の表面温度は画質
劣化を防ぐために、必ず正規の定着温度になっていなけ
ればならない。ここで、特に高速なプリント速度を持つ
プリンタや、定着装置の熱容量が大きいプリンタでの両
面連続プリントにおいて、仮定着された記録紙の１面目
が定着装置を通過してから正規の定着温度へ設定温度を
上げようとすると、定着装置内での熱伝導の時間遅延に
よって、２面目先端の定着開始時にはまだ正規の定着温
度に達しておらず、定着温度の制御がプリント速度に追
い付かず、定着不良による画質劣化を起こす原因とな
る。

【００２１】そこで、２面目の定着開始時には正規の定
着温度になっているように、熱伝導の時間遅延分だけ早
めに、つまり１面目プリント中に定着温度の設定切り換
え（仮定着温度から正規の定着温度）を行ない、ヒータ
への通電を開始する。このとき、カセット１内の記録紙
のサイズを検出する紙サイズセンサ１６（複数個のマイ
クロスイッチで構成される）から得られる記録紙のサイ
ズにより、定着温度の設定切り換えのタイミングは、後
で説明するように異なった値が予め設定されており、そ
の値を用いて制御する。

【００２２】そして２面目上に画像が転写された記録紙
は、正規の定着温度に制御された定着ローラ７によって
２面目の未定着画像と同時に１面目の仮定着画像も定着
され、矢印Ｉの方向へ排紙される。

【００２３】これら一連の処理は図２の制御部のブロッ
ク図で示すように、ＣＰＵ１７により制御され、その制
御プログラム及び定着温度の切り換えタイミングはＲＯ
Ｍ１８に予め記憶されている。また、２０は定着温度を
切り換える時間を計測するためのタイマ、２３は定着ロ
ーラの表面に接触しているサーミスタ等の感温素子、２
１はサーミスタ２３と接続されるＣＰＵ１７のアナログ
−デジタル変換ポート（図２ではＡ／Ｄポートと記す）
である。

【００２４】２４は定着装置の後部にあり記録紙の通過
を検出する定着排紙センサ（図１の定着排紙センサ１５
に相当）、２５は記録紙のサイズを検出する紙サイズセ
ンサ（図１の紙サイズセンサ１６に相当）、２７はヒー
タ２６への通電を行なうヒータ駆動回路、２２は定着排
紙センサ２４、紙サイズセンサ２５、及びヒータ駆動回
路２７と接続されるＩ／Ｏポートである。そして上記の
センサからの情報によりＣＰＵ１７が制御を行なう。

【００２５】本実施の形態における定着温度切り換えの
制御タイミングの決定法を図３を用いて説明する。

【００２６】図３は横軸に時間を取り、ある時刻ｔにお
ける、定着ローラの表面温度と定着温度の制御目標温
度、定着排紙センサからの信号と記録紙の定着位置を示
したものである。ここで、Ｔc は定着排紙センサの信号
の立ち上がり時刻ｔ１から定着温度の設定切り換え時刻
ｔ２までの時間（１面目の定着温度の切り換えタイミン
グ）、Ｔd は定着温度の設定切り換え時刻ｔ２から定着
ローラの表面温度が正規の定着温度になる時刻ｔ３まで
の時間、Ｔ１は１面目の定着排紙センサ信号の立ち上が
りから２面目の定着排紙センサ信号の立ち上がりまでの
時間（プリント間隔）、Ｔ２は実際の記録紙の先端の定
着開始時刻と定着排紙センサ信号の立ち上がり時刻との
遅延時間である。

【００２７】本実施の形態の定着温度制御における重要
な条件として、２面目定着中の定着温度があげられる。
２面目の定着は２面目の未定着画像だけでなく、１面目
の仮定着画像の定着も兼ねている。そのため、定着不良
による画質の劣化を防ぐために２面目定着中は常に正規
の定着温度になっているような温度制御を行なわなけれ
ばならない。また、１面目の定着温度は、設定された仮
定着温度からずれていても画質には影響ないため、２面
目の場合ほど重要ではない。そのため、定着ローラの表
面温度が正規の定着温度になる時刻ｔ３と２面目の先端
が定着される時刻が一致すれば最も効率良く高速にプリ
ントができる。このことから、１面目の定着温度の切り
換えタイミングＴｃは次式により算出される。

【００２８】 Ｔc ＝ｔ２−ｔ１ ＝Ｔ１−Ｔ２−Ｔd 上記の遅延時間Ｔ２は常に一定の値であるが、プリント
間隔時間Ｔ１、時間Ｔd は、記録紙のサイズごとに異な
った値となる。定着ローラに加えられた熱の一部は記録
紙に吸収され、画像が定着される。このときに吸収され
る熱量は記録紙のサイズに依存する。つまり、より大き
なサイズの記録紙の方が定着ローラから吸収する熱量は
多くなる。

【００２９】よって、仮定着温度から正規の定着温度へ
温度を上昇させるための熱量は、ヒータから供給される
熱量と記録紙に吸収される熱量の差となる。そのため、
時間Ｔd は紙サイズにより変化する。

【００３０】そこで、記録紙のサイズごとに異なる時間
Ｔd を予め決めてＲＯＭ１８に記憶させておき、記録紙
のサイズを紙サイズセンサにより判断し、その紙サイズ
に対応した時間Ｔd を用いて１面目の定着温度の切り換
えタイミングＴc の設定を行なう。

【００３１】次に、正規の定着温度から仮定着温度への
２面目の定着温度の切り換えタイミングＴp は、常に２
面目の定着排紙センサ信号の立ち上がりから２面目の後
端までの時間となるように紙サイズごとに設定する。

【００３２】次に、本実施の形態における一連の処理動
作シーケンスを図４のフローチャートに示す。

【００３３】まず、両面プリント動作に入ったとき、定
着排紙センサによって紙の先端を検出し（ステップＳ
１）、紙の先端を検出したらタイマＴＭをリセット・ス
タートさせる（ステップＳ２）。

【００３４】次に１面目のプリントかどうか判断し（ス
テップＳ３）、１面目の場合には紙サイズに応じた１面
目の定着温度の切り換えタイミングＴc を設定する（ス
テップＳ４）。そして、タイマＴＭが切り換えタイミン
グＴc と一致したら正規の定着温度へ定着温度の設定の
切り換えを行ない（ステップＳ６）、再びステップＳ１
へ戻る。

【００３５】次に２面目のプリントを行なうが、ステッ
プＳ３までは１面目と同様で、ステップＳ７において２
面目の定着温度の切り換えタイミングＴp を設定する。
そして、タイマＴＭがＴp と一致したら仮定着温度へ定
着温度の設定の切り換えを行ない（ステップＳ９）、設
定された枚数をプリントしたか判断し、していなければ
再びステップＳ１へ戻る。

【００３６】以上説明した制御により、省エネルギーで
安定した搬送性をもち、かつ定着不良による画質の劣化
を防ぐことが可能となる。

【００３７】（第２の実施の形態）以下に本発明の第２
実施の形態を説明する。本実施の形態における装置の構
成、及び制御部のブロック図は第１実施の形態の図１、
２におけるものと同じである。本実施の形態では、図３
における仮定着温度から正規の定着温度になるまでの時
間Ｔd を実際にタイマＴＭd を用いて計測し、その値を
ＲＡＭ１９に記憶しておく。そして次の記録紙の定着温
度の切り換えタイミングＴc を、ＲＡＭに記億されたＴ
d を用いて上記した第１実施の形態と同様の式により決
定する。

【００３８】本実施の形態の一連の処理動作シーケンス
を図５のフローチャートに示す。

【００３９】ステップＳ１１〜Ｓ１６は、第１実施の形
態における図４のステップＳ１〜Ｓ６と同様である。本
実施の形態では、正規の定着温度に設定（ステップＳ１
６）したときに、タイマＴＭd をリセット・スタートさ
せる（ステップＳ１７）。そして定着ローラの表面温度
が正規の定着温度になったとき（ステップＳ１８）、次
回のためのＴd としてＴＭd を設定し（ステップＳ１
９）、次回の１面目プリント時のステップＳ１４でＴc
を算出する。

【００４０】そしてステップＳ１１に戻り、２面目のプ
リントを行なう。２面目のプリントは第１実施の形態と
同様である（ステップＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ２０〜Ｓ２
３）。そして次のプリントを行なうためステップＳ１１
に再び戻る。

【００４１】以上説明した制御により、環境温度の変化
や定着装置の熱容量の個体差による定着温度の切り換え
タイミングの変動を吸収でき、２面目定着時に正規の定
着温度に達していないことが原因の定着不良による画質
の劣化を防止することが可能となる。

【００４２】なお本発明は熱容量の大きなヒートローラ
を用いた定着器よりも、セラミックヒータを用いたオン
デマンド定着器の方が効果が大きい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
最終の未定着像以外の未定着像を定着するときは定着可
能な温度より低い仮定着温度で仮定着し、最終の未定着
像を定着するときは、定着可能な定着温度で定着を行な
い、さらに仮定着温度から正規の定着温度、あるいは正
規の定着温度から仮定着温度への定着温度切り換えを行
なう際に定着部材内での熱伝導の時間遅延を考慮して定
着温度を制御することにより、以下に示す効果を得るこ
とができる。

【００４４】すなわち、両面プリントの１面目の定着を
行なう際、定着温度が低いため消費電力が低く省エネル
ギーである。また、記録紙のカールがつきにくいため、
カール取り手段を必要としない。よって、コストダウン
になる。そしてカールがつきにくいため、記録紙を安定
して搬送でき、斜行やジャムが起きにくい。さらに定着
温度の設定の切り換えを定着装置内での熱伝導の時間遅
延を考慮して行なうことにより、定着不良による画質の
劣化を防ぐことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す画像形成装置
の概略図。

【図２】図１の画像形成装置の制御部のブロック図。

【図３】図２の制御部による定着温度の切り換えタイミ
ングを示すタイミングチャート。

【図４】図２の制御部の動作を示すフローチャート。

【図５】第２実施の形態の一連の処理動作を示すフロー
チャート。

【図６】従来例における画像形成装置の概略図。

【符号の説明】

４ 感光ドラム ５ 転写ドラム ６ 定着装置 ７ 定着ローラ ８，２６ ヒータ １０，２３ サーミスタ １１ 反転装置 １２ 反転ローラ １５，２４ 定着排紙センサ １６，２５ 紙サイズセンサ １７ ＣＰＵ ２７ ヒータ駆動回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録部材に対して未定着トナー画像を複
   数回転写可能とするための記録部材搬送経路と、前記記
   録部材搬送経路中に配置され、発熱体により加熱された
   定着部材により未定着トナー画像を前記記録部材に加熱
   定着させる定着手段と、前記定着部材の表面温度を検出
   する温度検出手段と、前記発熱体への通電を制御して前
   記定着部材の表面温度を制御する温度制御手段とを有す
   る画像形成装置において、 前記温度制御装置は、前記記録部材が前記記録部材搬送
   経路を搬送する場合、最終の未定着トナー像以外の未定
   着トナー像を定着するときの温度を定着可能な温度より
   低い仮定着温度とし、最終の未定着トナー像を定着する
   ときの温度を定着可能な正規の定着温度とすることを特
   徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 記録部材に対して未定着トナー画像を複
   数回転写可能とするための記録部材搬送経路と、前記記
   録部材搬送経路中に配置され、発熱体により加熱された
   定着部材により未定着トナー画像を前記記録部材に加熱
   定着させる定着手段と、前記定着部材の表面温度を検出
   する温度検出手段と、前記発熱体への通電を制御して前
   記定着部材の表面温度を制御する温度制御手段とを有す
   る画像形成装置において、 前記温度制御装置は、前記記録部材が前記記録部材搬送
   経路を搬送する場合、最終の未定着トナー像以外の未定
   着トナー像を定着するときの温度を定着可能な温度より
   低い仮定着温度とし、最終の未定着トナー像を定着する
   ときの温度を定着可能な正規の定着温度とし、さらに前
   記仮定着温度から正規の定着温度への定着温度切り換え
   を行なう際に、前記定着部材内での熱伝導の時間遅延を
   考慮して上記発熱体への通電タイミングを決定すること
   を特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 記録部材に対して未定着トナー画像を複
   数回転写可能とするための記録部材搬送経路と、前記記
   録部材搬送経路中に配置され、発熱体により加熱された
   定着部材により未定着トナー画像を前記記録部材に加熱
   定着させる定着手段と、前記定着部材の表面温度を検出
   する温度検出手段と、前記発熱体への通電を制御して前
   記定着部材の表面温度を制御する温度制御手段とを有す
   る画像形成装置において、 記録部材のサイズを検出するサイズ検出手段と、前記温
   度制御装置は、前記記録部材が前記記録部材搬送経路を
   搬送する場合、最終の未定着トナー像以外の未定着トナ
   ー像を定着するときの温度を定着可能な温度より低い仮
   定着温度とし、最終の未定着トナー像を定着するときの
   温度を定着可能な正規の定着温度とし、さらに前記仮定
   着温度から正規の定着温度への定着温度切り換えを行な
   う際に、前記定着部材内での熱伝導の時間遅延と共に前
   記記録部材による熱の吸収を考慮し、前記サイズ検出手
   段からの記録部材のサイズに応じて前記発熱体への通電
   タイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記発熱体への通電に
   より仮定着温度から正規の定着温度に至るまでの時間を
   計測する計測手段を有し、前記計測手段による計測結果
   をもとに次回の定着温度の切り換えタイミングを制御す
   ることを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像
   形成装置。
5. 【請求項５】 前記記録部材搬送経路は、前記記録部材
   へ両面記録を行うために前記記録部材の表裏反転を行う
   記録部材反転手段を有することを特徴とする請求項１、
   ２、３または４に記載の画像形成装置。