(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、記録紙Ｐへの定着温度を適切に保つことができ、適切な印刷品質を保持することができる画像形成装置１を提供する。【解決手段】  画像形成装置１は、ヒータ２０が設けられたヒートローラ１７と、ヒートローラ１７に圧設されるプレスローラ１８と、ヒートローラ１７の表面温度を検知するサーミスタ２２と、を有し、トナー顕像が転写された記録紙Ｐにトナーを定着させる定着装置１０と、定着装置１０に記録紙Ｐを送り出す給紙カセット２と、定着装置１０によりトナーが定着された記録紙Ｐの数をカウントする計数部２５と、ヒータ２０の単位時間当たりの熱量を制御する制御部２６と、を備え、制御部２６は、サーミスタ２２が検知したヒートローラ１７の表面温度が予め設定された所定範囲内である場合に、計数部２５がカウントした記録紙Ｐの数に応じて、ヒータ２０の単位時間当たりの熱量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータが設けられたヒートローラと、当該ヒートローラに圧設されるプレスローラと、前記ヒートローラの表面温度を検知する温度検知部と、を有し、トナー顕像が転写された記録媒体にトナーを定着させる定着装置と、
該定着装置に記録媒体を送り出す記録媒体供給装置と、
前記定着装置によりトナーが定着された記録媒体の数をカウントする計数部と、
前記ヒータの単位時間当たりの熱量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記温度検知部が検知した前記ヒートローラの表面温度が予め設定された所定範囲内である場合に、前記計数部がカウントした前記記録媒体の数に応じて、前記ヒータの単位時間当たりの熱量を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
少なくとも前記ヒータの所定時間における通電パターンを示す第１の通電パターン及び当該第１の通電パターンよりも通電時間の短い第２の通電パターンを記憶する記憶部を更に備え、
前記制御部は、前記温度検知部が検知した温度が予め設定された上限温度以上である場合は、前記ヒータの通電パターンを前記第２の通電パターンに制御し、
前記温度検知部が検知した温度が前記上限温度未満であって、且つ、前記計数部がカウントした数が所定値以上である場合には、前記ヒータの通電パターンを第２の通電パターンに制御し、
前記温度検知部が検知した温度が前記上限温度未満であって、且つ、前記計数部がカウントした数が所定値未満である場合には、前記ヒータの通電時間を前記第１の通電パターンに制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度検知部が検知した温度が予め設定された下限温度未満である場合には、前記計数部がカウントした数をリセットするとともに、前記第１の通電パターンにより前記ヒータの通電時間を制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のプリンタ又はファクシミリといった画像形成装置においては、記録紙に転写されたトナーを定着させるために、ヒータを備えたヒートローラとこのヒートローラに圧接するプレスローラとの間に、トナーを転写した記録紙を通して、この記録紙に熱と圧力を加えてトナーを記録紙に定着させる。このとき、温度が低すぎると、トナーの樹脂がガラス転移点に到達せず、定着不良が生じることとなり、また、逆に温度が高すぎると、トナーがヒートローラ表面側に付着するオフセット現象が生じることとなる。
【０００３】
そこで、従来より、ヒートローラを適切な温度に保持するために種々の発明が提案されている。例えば特許文献１には、予め、ヒートローラのヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を記憶したテーブルを用意し、連続画像形成枚数に対応して段階的に変化させて定めたヒートローラの目標温度と測定温度との温度差が、設定された温度差範囲内の場合はＰＩＤ制御(比例−積分−微分制御)に基づき、前記温度差が設定された温度差範囲を外れた場合は前記温度差に基づいて直接、前記テーブルから対応する前記ヒータへの単位時間当たりの通電時間割合を選択し、該通電時間割合により前記ヒータへ通電して、前記ヒートローラを目標温度となるよう制御する定着装置の温度制御方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、たとえヒートローラの表面温度をトナーを定着するための適切な温度に制御しようとしても、このヒートローラに圧接するプレスローラの温度が低い場合には、ヒートローラの熱量はプレスローラ側に奪われることになるので、ヒートローラの表面温度が不適切に下降する虞がある。また、プレスローラの温度が高い場合には、ヒートローラの熱量がプレスローラ側に奪われにくくなるため、ヒートローラの表面温度が不適切に上昇する虞がある。すなわち、画像形成装置を長期間駆動しなかった場合のようにプレスローラの温度が低い場合と、画像形成装置を直前に駆動していた場合のようにプレスローラの温度が高い場合とでは、たとえヒートローラの表面温度が同じであってもその後の表面温度の変化に差異が生じることとなり、常に適切な印刷品質を保つことは困難である。
【０００６】
そこで、本願は、簡単な構成で、記録媒体への定着温度を適切に保つことができ、適切な印刷品質を保持する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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像形成装置は、ヒータが設けられたヒートローラと、当該ヒートローラに圧設されるプレスローラと、前記ヒートローラの表面温度を検知する温度検知部と、を有し、トナー顕像が転写された記録媒体にトナーを定着させる定着装置と、該定着装置に記録媒体を送り出す記録媒体供給装置と、前記定着装置によりトナーが定着された記録媒体の数をカウントする計数部と、前記ヒータの単位時間当たりの熱量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記温度検知部が検知した前記ヒートローラの表面温度が予め設定された所定範囲内である場合に、前記計数部がカウントした前記記録媒体の数に応じて、前記ヒータの単位時間当たりの熱量を制御することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の画像形成装置は、少なくとも前記ヒータの所定時間における通電パターンを示す第１の通電パターン及び当該第１の通電パターンよりも通電時間の短い第２の通電パターンを記憶する記憶部を更に備え、前記制御部は、前記温度検知部が検知した温度が予め設定された上限温度以上である場合は、前記ヒータの通電パターンを前記第２の通電パターンに制御し、前記温度検知部が検知した温度が前記上限温度未満であって、且つ、前記計数部がカウントした数が所定値以上である場合には、前記ヒータの通電パターンを第２の通電パターンに制御し、前記温度検知部が検知した温度が前記上限温度未満であって、且つ、前記計数部がカウントした数が所定値未満である場合には、前記ヒータの通電時間を前記第１の通電パターンに制御することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置は、前記制御部は、前記温度検知部が検知した温度が予め設定された下限温度未満である場合には、前記計数部がカウントした数をリセットするとともに、前記第１の通電パターンにより前記ヒータの通電時間を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置によると、ヒートローラの表面温度が所定範囲内である場合には、計数部がカウントした記録媒体の数、すなわち印刷した記録媒体の数が多いか少ないかといった情報に基づいて、ヒータの単位時間当たりの熱量を制御することができる。印刷した記録媒体の数が多くなるにつれてヒートローラに圧接するプレスローラの温度は上昇するので、印刷した記録媒体の数が多い場合はヒータの単位時間当たりの熱量を低く制御し、印刷した記録媒体の数が少ない場合はヒータの単位時間当たりの熱量を高く制御することで、ヒートローラ側からプレスローラ側へ奪われる熱量も考慮に入れてヒータの単位時間当たりの熱量を制御することができるので、簡単な構成で、記録媒体への定着温度をより適切に保つことができ、適切な印刷品質を保持することができる。
【００１１】
また、本発明の画像形成装置によると、ヒートローラの表面温度が上限温度以上である場合は、ヒータの通電パターンを通電時間の短い第２の通電パターンに制御し、ヒートローラの表面温度が上限温度未満であって、且つ、印刷した記録媒体の数が所定値以上である場合には、ヒータの通電パターンを通電時間の長い第２の通電パターンに制御し、ヒートローラの表面温度が上限温度未満であって、且つ、印刷した記録媒体の数が所定値未満である場合には、ヒータの通電パターンを通電時間の長い第１の通電パターンに制御する。したがって、ヒートローラの表面温度が上限温度以上であると、記録媒体の印刷数に関わらずヒートローラに加える熱量を低く抑えることができるとともに、ヒートローラの表面温度が上限温度未満であるときには、記録媒体の印刷数によってヒートローラに加える熱量を調節できるので、記録媒体への定着温度を適切に保つことができ、適切な印刷品質を保持することができる。
【００１２】
本発明の画像形成装置によると、ヒートローラの表面温度が下限温度未満である時には、印刷した記録媒体の枚数である計数部のカウント数をリセットする。ヒートローラの表面温度が下限温度未満になる場合は、画像形成装置を長時間駆動しなかった場合であるので、ヒートローラのみならずプレスローラの温度も低下しており、このような場合に計数部のカウント数をリセットすることで、ヒータの通電パターンをより熱量の大きい第１の通電パターンで制御することができ、ヒートローラをすばやく温度上昇させることができるとともに、ヒートローラからプレスローラに大きな熱量が奪われることによる温度の下降を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の内部構成を説明する一部省略断面図。
【図２】主に制御部による定着装置の制御動作を説明するブロック図。
【図３】（３Ａ）はヒートローラの第１の通電パターンを説明するタイミングチャート、（３Ｂ）はヒートローラの第２の通電パターンを説明するタイミングチャート。
【図４】ヒートローラ内部に組み込まれたヒータの通電パターンの制御に関するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下において、本発明における画像形成装置１の実施形態について、各図を参照しつつ説明する。本発明の画像形成装置１は、コピー機、プリンタ、ファクシミリ装置、及びプリンタ・ファクシミリ複合機のように、電子写真方式で形成されたトナー顕像を記録媒体としての記録紙に定着させることができる画像形成装置１であれば、どのような画像形成装置１においても適用することができる。
【００１５】
画像形成装置１は、複写機能、ファクシミリ通信機能、インターネットファクシミリ通信機能、スキャナ機能、プリンタ機能を備えている。図１に示すように、画像形成装置１の内部には、記録媒体としての記録紙３０を格納する給紙カセット２と、搬送路３に配置されて表面に感光層が形成された感光ドラム４と、この感光ドラム４の表面を帯電させる帯電器５と、感光ドラム４の表面に光を照射する露光器６と、感光ドラム４の表面にトナーを供給する現像器７と、感光ドラム４に圧接された転写ローラ８と、感光ドラム４の表面を清掃する清掃器９と、搬送路３を搬送される記録紙３０を加熱・加圧する定着装置１０と、搬送路３に適宜配置されて記録紙３０を下流側へ搬送する搬送ローラ対１１と、搬送路３の終端に配置されて記録紙３０を排紙トレイ１２へ排出する排出ローラ対１３と、を具備してなる画像形成部１４が設けられている。
【００１６】
そしてこの画像形成部１４では、複写処理又はプリントアウトといった画像形成動作が開始されると、感光ドラム４の表面が帯電器５によって一様に帯電され、露光器６から光が照射されることで感光ドラム４の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像に対して現像器７からトナーが供給されることでトナー像が形成される。一方、画像形成動作の開始に伴い、給紙カセット２に格納された記録紙３０がピックアップローラ１５によって取り出されて搬送路３へ繰り込まれる。この記録紙３０は、搬送路３を下流側へ搬送され、転写ローラ８によって感光ドラム４に押圧されることにより、感光ドラム４上のトナー像が転写される。更に、記録紙３０は搬送路３を下流側へ搬送され、定着装置１０によって加熱・加圧されることにより、トナー像が記録紙３０に定着する。その後、記録紙３０は、排出ローラ対１３によって排紙トレイ１２へと排出される。一方、トナー像転写後の感光ドラム４は、その表面に残留したトナー及び紙粉が清掃器９によって除去された後、再び帯電器５によってその表面が帯電される。
【００１７】
定着装置１０は、樹脂製の筐体であるケーシング１６の内部に、記録紙３０を加熱するためのヒートローラ１７と、記録紙３０を加圧するためのプレスローラ１８と、ヒートローラ１７の表面を清掃するためのクリーニングローラ１９と、が収容されたものである。ヒートローラ１７は、例えばアルミニウム合金材等の熱伝導率の高い部材からなる円筒管に、ハロゲンランプ等のヒータ２０が挿通されたものであって、ヒータ駆動回路２１がヒータ２０をＯＮ／ＯＦＦすることによって円筒管が加熱される。一方、プレスローラ１８は、ウレタンゴム等の熱伝導率の低い部材からなり、ヒートローラ１７に圧接して配置されてその回転に従動して回転する。このヒートローラ１７とプレスローラ１８が、トナー像が転写された記録紙３０を加熱及び加圧することにより、記録紙３０上のトナー像を定着させる。
【００１８】
また、ヒートローラ１７には、その表面温度を検出する温度検知部としてのサーミスタ２２がその先端がヒートローラ１７の表面であってプレスローラ１８とのニップ部以外の所定箇所に当接するように設けられている。このサーミスタ２２は、半導体の温度特性を利用した従来公知の半導体抵抗温度センサであり、半導体であるサーミスタ素子が耐熱シートで覆われている。
【００１９】
プリンタコントローラ２３は、図２に示すように、搬送路３で記録紙３０の通過を検知する記録紙通過センサ２４から入力された情報に基づいて、記録紙３０が搬送路３を通過した枚数、すなわち記録紙３０の印刷枚数をカウントする計数部２５と、当該計数部２５がカウントした印刷枚数及びサーミスタ２２から入力を受けたヒートローラ１７の表面温度に関する情報に基づいてヒートローラ１７のヒータ２０を駆動するヒータ駆動回路２１を制御する制御部２６と、ヒートローラ１７のヒータ２０のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを少なくとも２パターン以上記憶している記憶部２７とを備えている。
【００２０】
なお、図示を省略するが制御部２６は、感光ドラム４の表面を帯電させる帯電器５、その表面に光を照射して静電潜像を形成する露光器６、静電潜像をトナー像化する現像器７、トナー像を記録紙３０に転写する転写ローラ８、感光ドラム４の表面を清掃する清掃器９、及び転写されたトナー像を記録紙３０に定着させる定着装置１０の動作も制御している。また、記憶部２７は、例えばＲＯＭであり、図２及び図３に示すように、通電パターンとしての第１の通電パターン２８及び第２の通電パターン２９の他にも、画像形成部１４を制御するために必要な種々の情報を記憶している。なお、この記憶部２７はＲＯＭの以外にもＲＡＭ、ＨＤＤその他の種々の記憶媒体を用いることができ、第１の通電パターン２８と第２の通電パターン２９とを実現できる如何なる手段であっても良い。
【００２１】
図３に示すようにヒータ２０の通電パターンはＯＮ／ＯＦＦが繰り返し行われるリップル制御がなされており、図３の（３Ａ）に示す第１の通電パターン２８は所定時間におけるＯＮの時間の割合が比較的長く、図３の（３Ｂ）に示す第２の通電パターン２９は所定時間におけるＯＮの時間の割合が比較的短く構成されている。
【００２２】
そして次に、以上のように構成される画像形成装置１において主にプリンタコントローラ２３の制御部２６が実行するヒータ２０の制御処理について説明する。図４に示すように、例えば複写処理のスタートキーの押下、ファクシミリの受信、又はこの画像形成装置１に接続されている図示しないクライアントＰＣによるプリント実行コマンドの入力といった画像形成動作の開始が入力されると（Ｓ１００）、次に、ヒートローラ１７の表面温度は１３０度以上であるか否か判断する（Ｓ１０１）。すなわち、制御部２６は、サーミスタ２２が検知したヒートローラ１７の表面温度を受信して、その温度が１３０度以上であるか否か判断する。なお本実施形態における「１３０度」は、本発明における「下限温度」に相当するが、これに限られるものではなく、最適な温度を適宜選択できるものであることは言うまでもない。
【００２３】
ヒートローラ１７の表面温度が１３０度以上であると判断すると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、そのままステップＳ１０３に処理を進める。一方、ヒートローラ１７の表面温度が１３０度未満であると判断すると（Ｓ１０１：ＮＯ）、計数部２５でこれまでカウントされていた印刷した記録紙３０の枚数をリセットしてからステップＳ１０３に処理を進める。次に、ステップＳ１０３では、ヒートローラ１７の表面温度が１９５度未満であるか否か判断する。すなわち、制御部２６は、サーミスタ２２が検知したヒートローラ１７の表面温度を受信して、その温度が１９５度未満であるか否か判断する。なお、本実施形態における「１９５度」は、本発明における「上限温度」に相当するが、下限温度を上回る温度であればこれに限定されるものではなく、最適な温度を適宜選択できるものである。
【００２４】
ヒートローラ１７の表面温度が１９５度以上であると判断すると（Ｓ１０３：ＮＯ）、制御部２６は、記憶部２７に記憶されている通電パターンのうち第２の通電パターン２９で、ヒータ２０の通電を制御し、ステップＳ１１０に処理を進める。すなわち、ヒートローラ１７の表面温度が１９５度以上であるときには、印刷した記録紙３０の枚数にかかわらず、ヒートローラ１７に与える熱量の少ない通電パターンでヒータ２０の通電を制御する。一方、ヒートローラ１７の表面温度が１９５度未満であると判断すると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、次に、ヒートローラ１７の表面温度が１３０度以上であるか否か判断する（Ｓ１０４）。そして、ここでヒートローラ１７の表面温度が１３０度未満であると判断すると（Ｓ１０４：ＮＯ）、ヒートローラ１７に与える熱量の多い第１の通電パターン２８でヒータ２０の通電を制御し（Ｓ１０８）、ステップＳ１１０に処理を進める。
【００２５】
一方、ヒートローラ１７の表面温度が１３０度以上であると判断すると（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、計数部２５のカウントが１２未満か否か判断する（Ｓ１０５）。すなわち前回計数部２５のカウントがリセットされてから、印刷した記録紙３０の枚数が１２枚未満であるか否か判断する。計数部２５のカウントが１２未満であると判断すると（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ヒートローラ１７に与える熱量の多い第１の通電パターン２８にヒータ２０の通電パターンを制御し（Ｓ１０６）、ステップＳ１１０に処理を進める。一方、計数部２５のカウントが１２以上であると判断すると（Ｓ１０５：ＮＯ）、ヒートローラ１７に与える熱量の少ない第２の通電パターン２９にヒータ２０の通電パターンを制御し（Ｓ１０７）、ステップＳ１１０に処理を進める。なお、ここで計数部２５のカウント「１２」は、本発明の「所定値」に相当し、直近に印刷した場合に、ヒートローラ１７に圧接するプレスローラ１８も適度に暖められた状態となる記録紙３０の枚数であるが、この数値は「１２」に限定されるものではなく、適宜選択することができるものである。
【００２６】
そして、以上のようにしてヒータ２０の通電パターンを制御した状態で記録紙３０に印刷する処理を開始して（Ｓ１１０）、このヒータ２０の制御処理のルーチンを終了する。
【００２７】
このように、本実施形態の画像形成装置１によると、ヒートローラ１７の表面温度が１３０度未満の場合には、必ずヒートローラ１７に与える熱量の多い第１の通電パターン２８でヒータ２０の通電を制御し、ヒートローラ１７の表面温度が１９５度以上の場合には、必ずヒートローラ１７に与える熱量の少ない第２の通電パターン２９でヒータ２０の通電を制御する。したがって、ヒートローラ１７の表面温度から見て明らかに多くの熱量を与える必要がある場合、及びヒートローラ１７の表面温度から見て多くの熱量を与えるべきでない場合には、それぞれ適切な通電パターンでヒータ２０の通電を制御することができる。
【００２８】
そして、ヒートローラ１７の温度が１３０度以上で且つ１９５度未満の場合には、印刷した記録紙３０の枚数が１２枚以上であるときに、ヒートローラ１７に与える熱量の少ない第２の通電パターン２９でヒータ２０の通電を制御し、印刷した記録紙３０の枚数が１２枚未満であるときに、ヒートローラ１７に与える熱量の多い第１の通電パターン２８でヒータ２０の通電を制御する。直前に印刷した記録紙３０の枚数が１２枚以上あればヒートローラ１７に圧接するプレスローラ１８の温度も適切に暖められているといえるので、ヒートローラ１７に過度の熱量を加えることのない第２の通電パターン２９を選択することができ、直前に印刷した記録紙３０の枚数が１２枚未満であればプレスローラ１８の温度が未だ十分に暖められていないので、ヒートローラ１７からプレスローラ１８の多くの熱量が奪われることも考慮に入れた高い熱量の第１の通電パターン２８を選択することができる。
【００２９】
なお、本実施形態においては、第１の通電パターン２８と第２の通電パターン２９との２つの通電パターンでヒータ２０の通電パターンを制御しているが、ヒートローラ１７の表面温度が１３０度よりも低い場合には第１の通電パターン２８よりも更に単位時間当たりの通電時間割合の大きい、すなわちヒートローラ１７に与える熱量の大きい別の通電パターンでヒータ２０を制御できるものであってもよく、また、ヒートローラ１７の表面温度が１９５度を大きく超えている場合に、第２の通電パターン２９よりも単位時間当たりの通電時間割合の少ない通電パターン又は所定時間中全く通電しないパターンでヒータ２０を制御できるものであっても良い。
【００３０】
また、ヒートローラ１７の表面温度が１３０度以上１９５度以下の場合には、計数部２５がカウントした印刷された記録紙３０の枚数が１２枚未満か１２枚以上かを境界として第１の通電パターン２８と第２の通電パターン２９とでヒータ２０の通電パターンを制御しているが、ヒートローラ１７に与える熱量の異なる３以上の通電パターンを有し、印刷した記録紙３０の枚数に応じて通電パターンを３段階以上に制御するものであっても良い。
【００３１】
本実施形態においてヒータ２０は、リップル制御されるものであって、ＯＮ／ＯＦＦの時間の割合でヒートローラ１７に与える熱量を制御しているが、ヒータ２０に供給する電力量を調整することでヒートローラ１７に与える熱量を制御するものであっても良い。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本画像形成装置１は、コピー・ファクシミリ複合機に限られず、例えば、複写機能のみを備えるコピー専用機、又はファクシミリ通信機能のみを備えるファクシミリ専用機として構成することも可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    画像形成装置
２    給紙カセット（記録媒体供給装置）
１０  定着装置
１７  ヒートローラ
１８  プレスローラ
２０  ヒータ
２２  サーミスタ（温度検知部）
２５  計数部
２６  制御部
２８  第１の通電パターン
２９  第２の通電パターン
３０  記録紙（記録媒体）
【図１】
2010210979.tif 000003
【図２】
2010210979.tif 000004
【図３】
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【図４】
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