(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面印刷可能な画像形成装置に設けられ、用紙に転写されたトナー画像を熱と圧力により定着する定着手段において、
連続して両面印刷する時には、熱ローラの表面の目標温度を所定の枚数を印刷する毎に片面印刷時の目標温度である第１の定着温度から定着性能を満足しかつ感光体ドラムの温度を所定の範囲に維持できる第２の定着温度へ所定の間隔の温度づつ複数の段階を経て推移させ、この第２の定着温度になるとこの温度で維持する制御手段を有することを特徴とする定着手段。
【請求項２】
前記制御手段は、同じ所定の枚数毎に同じ所定の温度だけ段階的に下げる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の定着手段。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリなどに係り、特に電子写真方式の技術を用いた画像形成装置の定着手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の両面印刷可能な画像形成装置を図１に基づき説明する。同図において、給紙カセット１から給紙ローラ１１で１枚づつ給紙された用紙は、搬送路２１を経て、レジスト部２２で先端を整えられ待機し、所定のタイミングで画像形成手段４へ搬送され、当該画像形成手段４で形成されたトナー画像が転写手段４５で用紙の第１面に転写される。第１面に未定着トナー画像を転写された用紙は、搬送路２４により定着手段５の熱ローラ５１と圧ローラ５２の間のニップ部に搬送され、前記２つのローラが挟持し加熱することにより第１面の未定着トナー画像が定着される。次に当該第１面に画像を有する用紙は分岐手段６により上流側搬送路２５を経てスイッチバック手段７へ受け渡され、当該スイッチバック手段７内で搬送方向を変えられて下流側搬送路２６へ受け渡される。続いて当該第１面に画像を有する用紙は前記下流側搬送路２６、下搬送路２７、垂直搬送路２８を経て再び前記レジスト部２２で先端を整えられ待機し、所定のタイミングで前記画像形成手段４へ搬送され、当該画像形成手段４で形成されたトナー画像が前記転写手段４５で用紙の第２面に転写される。第２面に未定着トナー画像を転写された用紙は、前記搬送路２４により前記定着手段５の前記熱ローラ５１と前記圧ローラ５２の間のニップ部に搬送され、前記２つのローラが挟持し加熱することにより第２面の未定着トナー画像が定着される。ここまでで両面に画像を印刷された用紙は前記分岐手段６により、排紙部２９を経て、排紙トレイ９に排出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の方法によれば、連続して両面を印刷したとき、第１面に画像転写された用紙はまず定着手段によりトナー画像を定着されて当然高い温度になる。当該第１面に画像を印刷された用紙は高い温度のまま、すぐに再び画像形成手段４に用紙の第２面に画像を転写されるべく搬送されてくるため、前記感光体ドラム４１に接触したときに熱を移してしまい序々に温度が上昇する。例えば両面印刷を１００枚ほどすれば前記感光体ドラム４１の表面温度は約６０℃前後まで上昇する。前記感光体ドラム４１の温度が６０℃前後まで上昇すると、当該感光体ドラム４１の現像領域での表面電位が低下する。また前記画像形成部４で使われるトナーが前記感光体ドラム４１表面で凝集をはじめ、画像不良が発生する。さらに前記感光体ドラム４１の熱の影響により、クリーニング部でのクリーニング性能も低下するなど、様々な不具合が発生するようになっていた。
【０００４】
上記で説明した従来技術による画像形成装置で、連続両面印刷を行ったときの用紙温度、各場所での温度を表１に記載する。尚本確認実験１での条件は以下の通りである。
・室温／湿度：２８℃／５０％
・搬送速度：３５０ｍｍ／ｓｅｃ、４０枚／ｍｉｎ（Ａ４サイズ横通し）
・感光体ドラム径：φ６０ｍｍ
・感光体ドラムヒータ温度：４５℃（４５℃以上でＯＦＦする制御）
・熱ローラ：熱ローラ温度が１８０℃からヒータをＯＮせず連続１００枚印刷したときに、約４０℃の温度低下が見られるものを使用。
・熱ローラ温度：１８０±５℃（１７５℃以下でＯＮ／１８５℃以上でＯＦＦ）
・通紙方法：６枚づつ交互の両面印刷、Ａ４サイズ普通紙を横方向に通紙。
【０００５】
【表１】
0003643344.tif 000002
【０００６】
表１を見てわかるとおり、１００枚程度を両面印刷すると、感光体ドラムの表面温度は６０℃前後まで上昇し、それ以後は６０℃前後で推移する。※１の不具合は、現像領域での表面電位が低下したことによる画像カブリの発生と思われる。
【０００７】
※２の不具合は、感光体ドラム温度が６０℃前後になることにより、表面のトナーの温度もガラス転移温度近くなり、感光体ドラム表面に付着しやすくなることが原因であると思われる。
【０００８】
定着性の評価は、手で擦って、定着トナー画像がはがれるか否かの２段階評価で行った。ここでは定着性は、特に問題は発生していない。
【０００９】
上記問題を解決するために、一般的には片面印刷のみの定着の設定温度より低い設定温度で、両面印刷を行う技術が取り入れられている。多くの画像形成装置ではこれを適用することにより上記問題は解決することができる。しかし今回の実験で用いた、スタックレスであり、感光体ドラムの温度特性が激しく、トナーのガラス転移温度が低い、印刷枚数が多いなどの条件が重なった場合には、上記従来技術によっても不具合が発生することが分かった。上記で説明した従来技術による画像形成装置で、連続両面印刷を行ったときの用紙温度、各場所での温度を表２に記載する。尚本確認実験２での条件は以下の通りである。
・室温／湿度：２８℃／５０％
・搬送速度：３５０ｍｍ／ｓｅｃ、４０枚／ｍｉｎ（Ａ４サイズ横通し）
・感光体ドラム径：φ６０ｍｍ
・感光体ドラムヒータ温度：４５℃（４５℃以上でＯＦＦする制御）
・熱ローラ：熱ローラ温度が１８０℃からヒータをＯＮせず連続１００枚印刷したときに、約４０℃の温度低下が見られるものを使用。
・熱ローラ温度：１６０±５℃（１５５℃以下でＯＮ／１７５℃以上でＯＦＦ）
・通紙方法：６枚づつ交互の両面印刷、Ａ４サイズ普通紙を横方向に通紙
【００１０】
【表２】
0003643344.tif 000003
【００１１】
表２を見てわかるとおり、５０枚程度を両面印刷すると、感光体ドラムの表面温度は５０℃前後まで上昇し、それ以後は５０℃前後で推移する。感光体ドラムの温度上昇もかなり抑えられ、確認実験１で発生したような画像カブリや、クリーニング不良などの欠点は解消されているいることわかる。
【００１２】
しかし、初期数枚程度の定着性が悪いことが確認できた。これは画像形成装置の、感光体ドラムや搬送路などが冷えた状態で、定着温度を低い設定にしてしまうと定着性が悪くなることが原因であると思われる。
【００１３】
上記２つ目の問題を解決するには、両面印刷時の温度設定をもう少し高く設定するなどすれば解消するかもしれないが、既に感光体ドラムの温度推移からこれ以上の温度に上げることは危険である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願第１の発明は、両面印刷可能な画像形成装置に設けられ、用紙に転写されたトナー画像を熱と圧力により定着する定着手段において、連続して両面印刷する時には、熱ローラの表面の目標温度を所定の枚数を印刷する毎に定着性能を満足しかつ片面印刷時の目標温度である第１の定着温度から感光体ドラムの温度を所定の範囲に維持できる第２の定着温度へ所定の間隔の温度づつ複数の段階を経て推移させ、この第２の定着温度になるとこの温度で維持する制御手段を有することを特徴とする定着手段を用いる。
【００１６】
本願第３の発明は、前記制御手段は、同じ所定の枚数毎に同じ所定の温度だけ段階的に下げる制御を行うことを特徴とする第１、２の発明に記載の定着手段を用いる。
【００１７】
【作用】
本願第１〜３の発明は、両面印刷時には、最初から所定枚数の印刷の間は、定着温度は片面時と同等の温度設定のため、定着性能は確保され、途中で徐々に定着温度を両面印刷時の設定温度に近づけることにより、感光体ドラムの温度上昇も解決できる。
【００１８】
【発明の実施形態】
本発明の一実施形態が採用される両面印字可能な画像形成装置が両面に画像を印刷する動きを図１に基づいて説明する。同図面において、給紙カセット１から給紙ローラ１１で１枚づつ給紙された用紙は、搬送路２１を経て、レジスト部２２で先端を整えられ待機し、所定のタイミングで画像形成手段４へ搬送され、当該画像形成手段４で形成されたトナー画像が転写手段４５で用紙の第１面に転写される。第１面に未定着トナー画像を転写された用紙は、搬送路２４により定着手段５の熱ローラ５１と圧ローラ５２の間のニップ部に搬送され、前記２つのローラが挟持し加熱することにより第１面の未定着トナー画像が定着される。次に当該第１面に画像を有する用紙は分岐手段６により上流側搬送路２５を経てスイッチバック手段７へ受け渡され、当該スイッチバック手段７内で搬送方向を変えられて下流側搬送路２６へ受け渡される。このとき前記スイッチバック手段７内の用紙はガイド手段８により幅方向を所定の位置にガイドされる。続いて当該第１面に画像を有する用紙は前記下流側搬送路２６から下搬送路２７搬送され、当該下搬送路２７では前記ガイド手段８により搬送されつつつ幅方向をガイドされ、垂直搬送路２８を経て再び前記レジスト部２２で先端を整えられ待機し、所定のタイミングで前記画像形成手段４へ搬送され、当該画像形成手段４で形成されたトナー画像が前記転写手段４５で用紙の第２面に転写される。第２面に未定着トナー画像を転写された用紙は、前記搬送路２４により前記定着手段５の前記熱ローラ５１と前記圧ローラ５２の間のニップ部に搬送され、前記２つのローラが挟持し加熱することにより第２面の未定着トナー画像が定着される。ここまでで両面に画像を印刷された用紙は前記分岐手段６により、排紙部２９を経て、排紙トレイ９に排出される。
【００１９】
本発明の特徴である前記定着手段５の温度設定の制御について図２に基づき説明する。当該定着手段５は、内部にハロゲンランプなどのヒータ５１１を内蔵する、アルミなどの熱伝導性に優れる基材５１２からなる熱ローラ５１と、熱伝導性のよいアルミなどのローラ５２１の周囲が耐熱性のウレタンゴムでできた弾性層５２２で覆われ、さらに外周はＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂の離型層を持った圧ローラと、前記熱ローラの表面温度を検知する温度検知手段５３と、ヒータ５１１の電源５４と、前記ヒータ５１１のＯＮ／ＯＦＦをするスイッチング手段５５、及びこれらを制御する定着温度制御手段から構成されている。本実施形態の画像形成装置の定着手段の温度制御は、用紙の片面のみの印刷時、及び通常の安定待機状態においては、１８０±５℃での設定温度で推移している。この場合は、前記温度検知手段５３の検知した値から換算される前記熱ローラ５１の表面温度が、制御したい温度から決定される第１の定着閾値（この場合は１７５℃）を下回ったときは前記スイッチング手段をＯＮして前記熱ローラ５１の温度を上げ、制御したい温度から決定される第２の定着閾値（この場合は１８５℃）を上回ったときには前記スイッチング手段をＯＦＦして前記熱ローラ５１の温度が用紙や空気に熱を奪われて下がるという、スレッシュホールド制御を行っている。
【００２０】
本実施形態の両面印刷時には、以下の表３の定着温度制御テーブルに基づく温度制御を行っている。尚この表３において、所定枚数は１０枚ずつ、第１の定着温度は１８０°、第２の定着温度は１６０°、所定の間隔の温度は２°ずつ下げる制御に使われるものである。
【００２１】
【表３】
0003643344.tif 000004
【００２２】
上記で説明した本発明による画像形成装置で、連続両面印刷を行ったときの用紙温度、各場所での温度を表４に記載する。尚本確認実験３での条件は以下の通りである。
・室温／湿度：２８℃／５０％
・搬送速度：３５０ｍｍ／ｓｅｃ、４０枚／ｍｉｎ（Ａ４サイズ横通し）
・感光体ドラム径：φ６０ｍｍ
・感光体ドラムヒータ温度：４５℃（４５℃以上でＯＦＦする制御）
・熱ローラ：熱ローラ温度が１８０℃からヒータをＯＮせず連続１００枚印刷したときに、約４０℃の温度低下が見られるものを使用。
・熱ローラ温度：表３に基づくスレッシュホールド制御
・通紙方法：６枚づつ交互の両面印刷、Ａ４サイズ普通紙を横方向に通紙
【００２３】
【表４】
0003643344.tif 000005
【００２４】
上記表４の結果から明らかなように、感光体ドラムの温度の上昇を抑えつつ、定着性をクリアできることが分かった。
【００２５】
【発明の効果】
本件の発明を採用すれば、スタックレス方式の両面印刷可能な画像形成装置特有の感光体ドラムの温度上昇を、定着性を確保しつつ実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術及び本発明のスタックレス方式の両面印刷可能な画像形成装置の概略図である。
【図２】本発明の定着手段の概略図である。
【符号の説明】
４；画像形成手段
５；定着手段
５１；熱ローラ
５２；圧ローラ
７；スイッチバック手段
【図１】
0003643344.tif 000006
【図２】
0003643344.tif 000007