(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚のコピー動作時間内に複数の設定温度を有し、コピー開始時には一つの設定温度Ａ°Ｃにし、光学ユニットによるスキャン直前に設定温度Ｂ（Ａ＋α）°Ｃに切り替える定着温度制御方法において、
β１＝〔（感光体への光学照射位置から転写位置までの感光体の周長ｌ２＋転写位置から定着ローラ位置までの距離ｌ１−定着ローラの周長）÷感光体線速〕
β２＝〔（感光体への光学照射位置から転写位置までの感光体の周長ｌ２＋転写位置から定着ローラ位置までの距離ｌ１）÷感光体線速〕
とした場合に、上記設定温度Ｂ°Ｃで制御するのが、上記光学ユニットによるスキャン直前からスキャン終了直後β１〜β２の時間内であることを特徴とする定着温度制御方法。
【請求項２】
１枚のコピー動作時間内に複数の設定温度を有し、コピー開始時には一つの設定温度Ａ°Ｃにし、光学ユニットによるスキャン直前に設定温度Ｂ（Ａ＋α）°Ｃに切り替える定着温度制御方法において、
連続通紙枚数が増えた場合、設定温度Ａ°Ｃが自動的に下げられるとともに、設定温度Ｂ°Ｃも同じ温度幅で下げられることを特徴とする請求項１記載の定着温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式（ＣＣＤを使用しない）の画像形成装置における定着装置の定着温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機等の画像形成装置では、未定着トナーを転写紙に安定定着させる機能が要求されており、このため定着装置の温度（設定温度又は定着温度、以下同じ）を一定に保持することが行われている。
かかる観点から、例えば特開平５−１５０６８４号公報には、サーミスタで検出される温度データをＣＰＵで制御目標温度と比較し、制御目標温度より高い回数が所定回続くと、又は制御目標温度より低い回数が所定回続くと、ヒータへの通電、又は通電停止を行って温度リップル（変化する定着温度のｍａｘとｍｉｎの温度幅）を小さくする技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光学式（ＣＣＤを使用しない）の複写機においては、光学スキャン中にヒータの通電を開始すると、通電開始時に一時的ではあるが電圧降下がおき、そのため光学スキャナの照明ランプがその瞬間暗くなり、その部分が帯状に黒くなるという不具合が発生する。
このため、通常、光学スキャン中は定着温度が低くなっても新たにヒータへの通電開始（以下、ＯＮと記す）はできないようにしている。
【０００４】
最近では、定着ローラの立ち上がり時間を早くするため、薄肉ローラを採用するようになっている。このため、定着ローラの熱容量は小さくなり、定着ローラの温度リップルが大きくなる傾向にある。
そして、上述のように、光学スキャン中は新たにヒータにＯＮできないため、例えばＡ３のように画像面積の大きい転写紙に定着する場合には、定着ローラ温度はかなり下がってしまい、定着不良を引き起こす。
これを具体的に説明すると、図７に示すように、ヒータがＯＮする位置は、温度カーブの谷底の手前Ｐ点であり、温度が上がるまで多少時間がかかるのとサーミスタの応答の遅れでヒータＯＮ後１〜２℃下がる。ＯＦＦする温度はＯＮする温度＋０〜５℃である（ＯＮ、ＯＦＦの温度が同じでもサーミスタの応答の遅れやヒータＯＮしてから時間がかかることで矛盾は生じず、制御可能である）。
このＰ位置で読み取りスキャンが開始すると、ヒータにＯＮできないために定着温度が極端に下がり、図に示すように定着不良域の温度を越えてしまう。これは特に、１０℃のような低温環境下で顕著である。
Ｓ位置で読み取りスキャンが終了してヒータがＯＮされた場合、温度がかなり下がった分、次の山部はオーバーシュートしてしまう。
【０００５】
上記特開平５−１５０６８４号公報記載の技術は、通電・通電停止、すなわち、ＯＮ・ＯＦＦを条件としているため、ヒータのＯＮ・ＯＦＦを自由にできるプリンタや、ＣＣＤを使用した複写機には、定着温度のリップルを小さくするのに有効であり得るが、本発明が対象とするＣＣＤを使用しない複写機には上記制約が存在するために適用できない。
【０００６】
そこで、本発明は、光学ユニットが読み取り又は書き込みスキャンしている間に、新たにヒータにＯＮできない画像形成装置において、温度低下による定着不良を防止することを、その目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、制約段階に入る直前にヒータに通電して設定温度を上昇させ、これによって温度降下の底上げをして定着不良を防止する、という考えに基づいている。
具体的には、請求項１記載の発明では、１枚のコピー動作時間内に複数の設定温度を有し、コピー開始時には一つの設定温度Ａ°Ｃにし、光学ユニットによるスキャン直前に設定温度Ｂ（Ａ＋α）°Ｃに切り替える定着温度制御方法において、
β１＝〔（感光体への光学照射位置から転写位置までの感光体の周長ｌ２＋転写位置から定着ローラ位置までの距離ｌ１−定着ローラの周長）÷感光体線速〕
β２＝〔（感光体への光学照射位置から転写位置までの感光体の周長ｌ２＋転写位置から定着ローラ位置までの距離ｌ１）÷感光体線速〕
とした場合に、上記設定温度Ｂ°Ｃで制御するのが、上記光学ユニットによるスキャン直前からスキャン終了直後β１〜β２の時間内である、という手順を採っている。
【０００８】
請求項２記載の発明では、１枚のコピー動作時間内に複数の設定温度を有し、コピー開始時には一つの設定温度Ａ°Ｃにし、光学ユニットによるスキャン直前に設定温度Ｂ（Ａ＋α）°Ｃに切り替える定着温度制御方法において、
連続通紙枚数が増えた場合、設定温度Ａ°Ｃが自動的に下げられるとともに、設定温度Ｂ°Ｃも同じ温度幅で下げられる、という手順を採っている。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。
図１に概略的に示すように、複写機２には、感光体４と転写器６が備えられているとともに、定着装置８が備えられている。感光体４側と定着装置８との間には、転写紙９を定着装置８に送るための搬送ガイド板１０と、入口ガイド板１２が設けられており、定着装置８の外方には出口ガイド板１４が設けられている。
定着装置８は、ファクシミリ、プリンタ、デジタル複写機、光学式複写機等の電子写真装置に用いられるもので、転写紙９上のトナーに少なくとも熱と圧力を加えて転写紙９にトナーを定着させるタイプのものである。
その構成は、概略、ヒータ１６を有する駆動ローラとしての定着ローラ１８と、この定着ローラ１８に対向配置された弾性ローラ２０とからなり、弾性ローラ２０は一端を装置本体に固定された圧接手段としてのスプリング２２で定着ローラ１８へ向けて付勢されている。これによって弾性ローラ２０を従動回転する。また、定着ローラ１８の近傍には、定着ローラ１８の温度を検知するサーミスタ２４が設けられているとともに、定着ローラ１８から転写紙９を分離するための分離爪２６がスプリング２８で付勢された状態で設けられている。
【００１１】
また、図２に示すように、定着ローラ１８は両端を定着軸受３０，３０で支持されており、その一端側には図示しない駆動源からの駆動力を入力するための定着ギヤ３２が固定されている。
【００１２】
定着ローラ１８は、Ａ４通紙の装置でローラ長さを２４０〜３１０ｍｍ、Ａ３通紙の装置で３２０〜３９０ｍｍに設定されるもので、直径φ１０〜φ４０ｍｍ、肉厚０．４〜１．０ｍｍのアルミニウム管（Ａ５０５２，Ａ５０５６，Ａ６０６３，Ａ３００３  又はそれをベースとした合金）、又はステンレス管（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４１６又はそれをベースとした合金）、又は肉厚０．２５〜０．５ｍｍの炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１１，ＳＴＫＭ１２  ）が用いられる。
そして、Ａ４通紙の装置で長さ２１８〜３００ｍｍの範囲に、Ａ３通紙の装置で長さ２９９〜３８０ｍｍの範囲にフッ素樹脂コーティングをしている。フッ素樹脂の種類としては、四フッ化エチレン樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂、パーフルオロエチレンプロピレン樹脂のいずれか、又はその混合樹脂を採用することができる。
【００１３】
また、弾性ローラ２０は、直径φ１０〜φ４０ｍｍで肉厚３〜１０ｍｍのシリコーンゴムで形成されており、ゴム硬度は、ＪＩＳＡ８〜１０の間で同一硬度としている。ゴム部の長さは、Ａ４通紙の装置で２２０〜２４０ｍｍ、Ａ３の通紙で３０５〜３４０ｍｍとした。なお、ゴム表面上へのフッ素樹脂の被覆の有無は問わない。
ヒータ１６は、ハロゲンヒータを使用し、Ａ４機で３５０Ｗ〜９００Ｗ、Ａ３機で５００〜１２００Ｗのものを使用している。
【００１４】
上記サイズ等の選定範囲において、本実施例で使用する詳細は以下の通りである。
定着ローラ１８（直径＝２５ｍｍ、材質は肉厚０．４ｍｍの炭素鋼鋼管ＳＴＫＭ１１、ローラ長＝３６５〜３７５ｍｍ、表面にパーフルオロアルコキシ樹脂を主材料とする被覆有り）
弾性ローラ２０（直径＝２５ｍｍ、ゴム肉厚４．５〜５ｍｍ、ゴム部長さ＝３１０〜３２０ｍｍ）
ヒータ１６（９００Ｗ）
【００１５】
また、図３に示すように、複写機２にはマイクロコンピュータとしてのＣＰＵからなる制御手段３４が備えられている。制御手段３４はコピースタートボタン３８を有する操作パネル３６やサーミスタ２４等からの出力信号を取り込み、ヒータ１６を制御するようになっている。
既述の通り、ＣＣＤを使用しない複写機においては、光学読み取りスキャン中は、ヒータに新たに通電開始（以下、ＯＮと記載）をできない。もちろん、ＯＮ中はＯＮを継続可能で、あらかじめ決めた温度（設定温度）に達した時にＯＦＦできる。
【００１６】
以上を踏まえ、本実施例を具体的設定温度を交えて図４のフローチャートに基づいて説明する。
待機時の定着ローラ１８の温度はＵ＝１６５°Ｃに設定されており、コピースタートボタン３８が押されてコピー開始の信号が制御手段３４に入ると（ＳＴＥＰ１＝ＳＴ１、以下同じ））、制御手段３４は、定着ローラ１８の設定温度（定着温度）をＡ１＝１９０°Ｃとして温度制御する（ＳＴ２）。そして、制御手段３４によって、スキャン直前（スキャン開始１ｍｓ〜１０００ｍｓ前）（ＳＴ３）、設定温度Ｂ１（Ａ１＋α）＝２００〜２２０°Ｃとする（ＳＴ４）。
本実施例における定着装置８の待機時の温度リップル幅（平均値）は、１０°Ｃである（図５）。
αを温度リップル幅の１０°Ｃより大きい値、望ましくは温度リップル幅＋５°Ｃであるので、α＝１５°Ｃとし、Ｂ１＝Ａ１＋１５＝２０５°Ｃとした。温度リップルより大きい幅で設定温度を上げているので、スキャン前に必ずヒータ１６はＯＮし、定着ローラ１８の温度を上げることができる。
設定温度を上げることにより、図６に示すように、ヒータ１６がＯＦＦして新たにＯＮできなくても、読み取りスキャン終了後の温度（Ｓ位置）が定着不良域の温度より高いため、低温環境でも温度は下がらず、定着不良は防止される。しかし、２２０℃を越えると機内温度が高くなりすぎる等の不具合が生じる。
【００１７】
制御手段３４によって、読み取りスキャン終了後、更に０．８〜１．８秒後に（ＳＴ５）、設定温度がＡ１＝１９０°Ｃに戻される（ＳＴ６）。０．８〜１．８秒の算出理由は次の通りでる。図１において、感光体４への光学照射位置Ｌから転写位置までの感光体４の周長をｌ２、転写位置から定着ローラ１８までの距離をｌ１とした場合、β１＝（ｌ２＋ｌ１−定着ローラの周長）÷感光体線速＝（４２＋１２０−９３）÷９０＝０．８秒となる。
また、β２＝（ｌ２＋ｌ１）÷感光体線速＝（４２＋１２０）÷９０＝１．８秒となる。
【００１８】
すなわち、低温時で弾性ローラ２０が冷えている時でも、Ｂ１°ＣからＡ１°Ｃに変更し、実質ヒータ１６がＯＦＦするのを転写紙９の未定着部分が定着ローラ１８の１回転未満になった時にしているので、定着中は極端に温度が下がったりせず、定着不良を起こす温度まで下がらないので、定着不良を防止できる。
また、転写紙９が定着ローラ１８、弾性ローラ２０を抜けるまでに定着温度を下げ、ヒータ１６はＯＦＦさせるので、転写紙９が抜けたときに、オーバーシュートして高温になるのを防止し（転写紙９が抜けると、熱を奪うものが無くなりオーバーシュートする。そして、設定温度を高くしているので２２０°Ｃ以上の高温になってしまう。）、温度リップルが大きくなることを防止できる。これによって、定着部品の破損や寿命の低下を防止できる。
設定温度をＢ１°Ｃに切り替えた後、読み取りスキャンが終了し、且つ、β１〜β２秒経過するまでは設定温度はＢ１°Ｃに維持され、この間の制御はＢ１°Ｃに達したときのＯＦＦのみである。
【００１９】
一枚のコピー動作が完了すると、制御手段３４によってまだコピーする必要があるかないかが判断され（ＳＴ７）、ない場合には排紙されてコピーが終了する（ＳＴ８）。コピー終了後、３０秒〜５分後に待機モードに入り、設定温度はＵ℃となる。コピーする必要がある場合には、連続枚数Ｋ１  までか否かが判断される（ＳＴ９）。Ｋ１  は、弾性ローラ２０がある程度暖まって、それにあまり熱をとられないために定着ローラ１８の温度が下がりにくくなる枚数で、本実施例では１２枚としている。連続枚数が１２枚以内の場合には、上記制御・動作が繰り返される。
【００２０】
連続枚数が１２枚を越える場合には、制御手段３４によって設定温度がＡ２＝Ａ１−γ１＝１９０−５＝１８５°Ｃに下げられ（ＳＴ１０）、スキャン直前（ＳＴ１１）には、Ｂ２＝Ｂ１−γ１＝２０５−５＝２００°Ｃに上げられる（ＳＴ１２）。すなわち、連続通紙枚数が増えた場合、設定温度Ａ１，Ｂ１が同じ温度幅だけ自動的に下げられる。以下の動作は、上記１２枚以下コピーと同様である。そして、連続枚数がＫ２＝２０を越える場合には、制御手段３４によって設定温度がＡ３＝Ａ２−γ２＝１８５−３＝１８２°Ｃに下げられ、スキャン直前には、Ｂ３＝Ｂ２−γ２＝２００−３＝１９７°Ｃに上げられる。本実施例ではＫ３＝３０枚より多くてもそれ以降は同温度制御とした。
Ｋｎ，γｎは実験等によって得られる最適値である。このように、弾性ローラ２０の暖まり具合や、定着装置８回りの雰囲気温度等を加味して定着温度を設定することによって、定着不良をなくせるとともに機内温度上昇を防止できる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、スキャン動作が始まって新たに通電開始できなくても、定着温度を高く設定するので、スキャン動作終了時点においても定着不良域温度に達することを回避でき、定着不良を防止することができる。
また、低温時で弾性ローラが冷えている時でも、元の設定温度に戻してＯＦＦするのを転写紙の未定着部分が定着ローラの１回転未満になった時にしているので、定着中は温度が極端に下がらず、よって定着不良を防止することができる。
請求項２記載の発明によれば、設定温度を枚数や環境条件等に基づいて調整するので、コピー枚数にかかわりなく定着不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着温度制御方法の実施に使用される複写機の要部概要側面図である。
【図２】定着装置の概要正面図である。
【図３】制御手段を示す概要図である。
【図４】制御動作を示すフローチャートである。
【図５】定着温度のリップル幅を示すグラフである。
【図６】通電タイミングを示すタイムチャートである。
【図７】従来の定着ローラ温度の定着中における変化を示すグラフである。
【符号の説明】
２      画像形成装置としての複写機
１６    ヒータ
１８    定着ローラ
【図１】
0003604494.tif 000002
【図２】
0003604494.tif 000003
【図３】
0003604494.tif 000004
【図４】
0003604494.tif 000005
【図５】
0003604494.tif 000006
【図６】
0003604494.tif 000007
【図７】
0003604494.tif 000008