(57)【要約】【課題】  待機時に加え、経時にも環境検知により定着温度補正をする制御を施すことにより、定着性が良好でかつ定着後に紙のカールが生じない、安定した定着性が得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】  定着装置１内に複数の温度検知手段を有し、かつ、画像形成装置２０内に温度と湿度を検知する複数の検知手段を有し、これらの複数の検知手段により検出した温度又は湿度に応じて前記定着装置１の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行う。【選択図】図１
2006208509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体にトナーを定着させる定着手段と、
定着の熱影響が大きい位置を第１の温度検知手段と定着の熱影響が小さい位置を第２の温度検知手段とを有する温度検知手段とを有する定着装置を備え、
前記画像形成装置は、第１と第２の温度検知手段に基づいて定着手段の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行う制御手段を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、画像形成装置が保持されている外気の温度及び／又は湿度と、画像形成装置内の所定位置の温度及び／又は湿度を検知する検知手段を有し、
前記定着装置が有する温度検知手段で検出した温度と前記画像形成装置が有する検知手段で検出した温度及び湿度とに応じて、
前記定着装置の目標制御温度を補正する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は、画像形成装置が保持されている外気の湿度又は画像形成装置内の所定位置の湿度を検知する湿度検知手段を有し、
前記定着装置が有する複数の温度検知手段で検出した温度に加え、前記画像形成装置が有する検知手段で検出した温度に応じて、
前記定着装置の目標制御温度を補正する
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】
前記画像形成装置は、画像形成装置が保持されている外気の湿度又は画像形成装置内の所定位置の湿度を検知する湿度検知手段を有し、
前記定着装置が有する複数の温度検知手段で検出した温度に加え、前記画像形成装置が有する検知手段で検出した湿度に応じて、
前記定着装置の目標制御温度を補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置は、前記定着装置が備える定着手段が定着ベルトを有する
ことを特徴とする請求項1又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置は、前記複数の温度検知手段で検出した温度の差分に応じて、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に補正する
ことを特徴とする請求項1ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成装置は、電源投入時の前記複数の温度検知手段で検出した温度と印刷動作開始時の前記複数の温度検知手段で検出した温度との差分により、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に補正する
ことを特徴とする請求項1ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成装置は、前記複数の温度検知手段で検出した温度の差分を電源投入から印刷動作開始までの経過時間で除した値に応じて、
前記定着装置の目標制御温度を所定の値に補正する
ことを特徴とする請求項1ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記画像形成装置は、画像形成装置が保持されている外気の温度及び／又は湿度、画像形成装置内の検知手段により検知した温度及び／又は湿度とそれらの差分の温度及び／又は湿度とに応じて、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に補正する
ことを特徴とする請求項1ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像形成装置は、未定着画像を定着する速度に応じて、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に補正する
ことを特徴とする請求項1ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタおよびファクシミリ等の画像形成装置において、定着装置
の温度補正制御を行うことにより、定着性が安定し、定着後の転写紙のカールが生じない
定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、フルカラーの画像形成装置の普及が広がり、高画質化、省エネルギー化、利便
性の向上などが求められている。なかでも、定着装置の熱定着部は、画像形成装置で消費
されるエネルギーの５０％以上を消費するため、省エネルギー化に向けた改良が進められ
ている。このため、定着部材の薄肉化、定着装置の低熱量化により、立ち上がり時間や復
帰時間の短縮が図られている。例えば、定着ローラ方式に比べて、大幅に定着部の熱容量
が小さく、ウォームアップ時間が短縮された定着ベルト方式が、省エネルギー化に効を奏
するものとして広く採用されている。
しかしながら、定着部材の低熱容量化によって定着部材の特定の部分を急速に加熱する
ことができ急速立上げが可能となっているが、何回か印刷動作を繰り返して時間が経過す
ると（以下、単に「経時」という。）、定着装置全体又は画像形成装置全体が温まってき
たときにトナーや転写紙に与える熱量が過多になることから、異常画像、転写紙のカール
による搬送不良、スタック品質不良等を招く。一方、経時の熱量増加を予測して、初期か
ら定着装置の目標制御温度を低く設定した場合には、定着装置の立ち上がり時又は復帰動
作後の初期に熱量不足により異常画像が発生する。
上記問題に加え、転写前の紙は、保存環境に影響を受け温度は一定でない。このため、
転写前の紙の保存環境温度によっては、転写後の紙が定着装置へ進入する時の必要熱量が
変化することがある。したがって、定着装置内の温度制御に加えて、画像形成装置が保持
されている外気の温度と湿度と、画像形成装置内の温度と湿度を検知する複数の検知手段
に基づいて、定着温度を制御する必要がある。
【０００３】
上記定着温度の制御に関する従来技術としては、定着ベルトの温度を検知する温度検知
手段と、検知温度に基づいて画像形成処理の制御を行う制御部を有し、画像形成装置内部
の温度が高くなるのを抑制した画像形成装置がある（例えば、特許文献１参照。）。また
環境温度に応じて待機時の定着制御温度の補正を行うことにより、待機中に環境温度の変
動があった場合でも、待機時制御温度と動作時制御温度の差が大きくならず、良好な定着
性を提供した画像形成装置がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１２９６８号公報
【特許文献２】特許３４２５０４０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術は、経時に環境検知による定着温度補正をしたものではない。このため、
転写後の紙の温度が保存環境による影響を受けない場合であっても、経時では定着装置の
周囲や搬送路が温度上昇するため、定着装置へ進入する時、転写後の紙に対する熱量は過
剰となり、定着後の紙がカールするという問題が発生する。紙がカールすると、排紙が揃
わなくなり、フィニッシャでの綴じぬけや綴じずれが生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、待機時に加え、経時にも環境検知
により定着温度補正をする制御を施すことにより、定着性が良好でかつ定着後に紙のカー
ルが生じない、安定した定着性が得られる定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を有している。
本発明は、記録媒体にトナーを定着させる定着手段と、定着の熱影響が大きい位置を第１の温度検知手段と定着の熱影響が小さい位置を第２の温度検知手段とを有する温度検知手段とを有する定着装置を備え、前記画像形成装置は、第１と第２の温度検知手段に基づいて定着手段の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行う制御手段を備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、画像形成装置が保持されている外気の温度及び／又は湿度と、画像形成装置内の所定位置の温度及び／又は湿度を検知する検知手段を有し、前記定着装置が有する温度検知手段で検出した温度と前記画像形成装置が有する検知手段で検出した温度及び湿度とに応じて、前記定着装置の目標制御温度を補正することを特徴とする。
複数の部分の温度を検知しそれらの温度を対比した値をもとに制御することで、定着に影響を与える部分の温度上昇に対しリアルタイムに補正を行うことができ、待機時に加えて経時にも環境検知により定着温度補正をする制御を施すことにより、定着性が良好でかつ定着後に紙のカールが生じない画像形成装置を提供することができる。
【０００８】
本発明は、画像形成装置が保持されている外気の湿度又は画像形成装置内の所定位置の湿度を検知する湿度検知手段を有し、前記定着装置が有する複数の温度検知手段で検出した温度に加え、前記画像形成装置が有する検知手段で検出した温度に応じて、前記定着装置の目標制御温度を補正することを特徴とする。
複数の部分の温度を検知しそれらの温度を対比した値をもとに制御することで、環境変化に影響されない画像形成装置内の所定位置の温度上昇が検出でき、それに基づいて定着温度を再設定し、未定着画像および転写紙に与えられる熱量を最適値に調節することで安定した画像を提供することができる。
【０００９】
本発明は、画像形成装置が保持されている外気の湿度又は画像形成装置内の所定位置の湿度を検知する湿度検知手段を有し、前記定着装置が有する複数の温度検知手段で検出した温度に加え、前記画像形成装置が有する検知手段で検出した湿度に応じて、前記定着装置の目標制御温度を補正することを特徴とする。
外気又は画像形成装置内の湿度も考慮することで、定着性、転写紙のカールに影響を与えるトナーもしくは転写紙の含水分に応じた温度補正を行うことができ未定着画像および転写紙に与えられる熱量を最適値に調節することで安定した画像を提供することができる。
【００１０】
本発明は、前記定着装置が、少なくとも定着手段に定着ベルトを有することを特徴とする。定着手段に熱容量の小さい定着ベルトを用いることで省エネルギー化が図られる。
【００１１】
本発明は、前記画像形成装置が、前記複数の温度検知手段で検出した温度の差分に応じて、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行うことを特徴とする。
複数の部分の温度を検知しその差分をとることで、環境変化に影響されない画像形成装置内の所定位置の温度上昇が検出でき、定着に影響を与える部分の温度上昇に対しリアルタイムに補正を行うことができ、安定した画像品質を提供することができる。
【００１２】
本発明は、前記画像形成装置が、電源投入時の前記複数の温度検知手段で検出した温度と印刷ジョブ開始時の前記複数の温度検知手段で検出した温度との差分により、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行うことを特徴とする。
電源投入時に検出した温度と印刷動作開始時に検出した温度との差分を取ることにより、画像形成装置の温度上昇の影響を受ける前の外気温度と画像形成装置内温度を対比することができ、未定着画像および転写紙に与えられる熱量をより正確に最適値に補正することで安定した画像を提供することができる。
【００１３】
本発明は、前記画像形成装置が、前記複数の温度検知手段で検出した温度の差分を電源投入から印刷動作開始までの経過時間で除した値に応じて、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行うことを特徴とする。
上記差分温度を電源投入から印刷動作開始までの経過時間とは、待機時も含め何回か印刷動作を繰り返した時間を、電源投入時から累計した時間をいう。上記差分温度を電源投入から印刷動作開始までの経過時間で除した値をもとに温度補正を行うので、経時での温度上昇率をもとに温度補正を行うことができ、画像形成装置の使用頻度等を考慮した温度補正ができる。
【００１４】
本発明は、前記画像形成装置が、像形成装置が保持されている外気の温度又は画像形成装置内の少なくとも１つ以上の温度検知手段により検知した温度とそれらの差分の温度との両方に応じて、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行うことを特徴とする。
外気そのものの温度により転写紙又はトナーが蓄えている熱量が異なるため、検知温度の絶対値と差分温度の両方を用いて温度補正量を変更することでより正確な温度補正を行うことができる。
【００１５】
本発明は、前記画像形成装置が、未定着画像を定着する速度に応じて、前記定着装置の目標制御温度を所定の値に変化させる温度補正を行うことを特徴とする。
記録媒体を定着する速度に応じてそのニップ時間が異なるため必要熱量が異なり、上記温度補正量も異なってくるため、速度ごとに補正することでより正確に行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
上記課題を解決するための手段により、本発明では、待機時に加え、経時にも環境検知
により定着温度補正をする制御を施すことにより、定着性が良好でかつ定着後に紙のカー
ルが生じない、安定した定着性が得られる画像形成装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図１から図５に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１８】
図１は、画像形成装置の構成概略図である。
図１において、画像形成装置２０は、次に挙げる各装置を備えている。原稿画像に応じた各色毎の画像を形成する作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｂｋと、各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｂｋに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｂｋと転写装置２２とが対向する転写領域に各種シート状媒体を供給するシート状媒体供給手段としての手差しトレイ２３、給紙カセット２４、給紙カセット２４から搬送されてきたシート状媒体を作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｂｋによる作像のタイミングに合わせて供給するレジストローラ３０と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置１とが備えられている。
各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｂｋは、それぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の現像を行うものである。作像装置２１Ｃの構成を各作像像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｂｋの代表として説明する。作像装置２１Ｃは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｃ、感光体ドラム２５Ｃの回転方向である、図中、時計方向の回転に沿って順に配置されている帯電装置２７Ｃ、現像装置２６Ｃ、クリーニング装置２８Ｃを有し、帯電装置２７Ｃと現像装置２６Ｃとの間で書き込み装置２９からの露光光を受ける周知の構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。
画像形成装置２０は各温度センサ３１、３２と、湿度センサ３３を備えている。温度センサ３１は画像形成装置内部の温度上昇を観測する目的で設置されており、本実施例では書き込み装置２９の定着側の側面に設置されているが、温度上昇の主要因である定着装置１の近くの適当な位置に設置してもよい。また温度センサ３２は画像形成装置内部の温度上昇の影響を受けにくい画像形成装置２０の外壁周辺に設置されている。
【００１９】
図２は、ベルト定着装置の側面図である。
図２において定着装置１は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端状の定着ベルト２と、定着ベルト２を張架される加熱ローラ３及び定着ローラ４と、定着ベルト２を介して定着ローラ４に対向して配置される加圧ローラ５と、加熱ローラ用ヒータ６、加圧ローラ５用ヒータ７と、定着ベルト２、加圧ローラ５に対向して配置されそれぞれの温度を検知する温度検知手段として定着ベルト側温度センサ１３、加圧ローラ側温度センサ１４をそれぞれ備えている。
定着ベルト２は、バネなどの図示しない弾性体により定着ベルト２内側からテンションローラ１２０を付勢されることにより、定着ベルト２に適当な所定の張力を与えるようになっている。
定着ローラ４は、芯金９と、この芯金９を被覆する耐熱多孔質層の断熱体層１０とを有する。定着ローラ４は、バネなどの図示しない弾性体により加圧ローラ５に圧接する向きに付勢されている。ガイド１２は、定着されるシート状媒体Ｐを第１の定着部に向けて案内される。
微量オイル塗布ローラ１２１はバネなどの図示しない弾性体により加圧ローラ５に接触し、定着ベルト２とトナーとの離型性向上を目的として、微量のシリコンオイルを定着ベルト２及び加圧ローラ５表面に塗布している。また微量オイル塗布ローラ１２１表面のトナー固着防止を目的として微量オイル塗布ローラ１２１表面にクリーニングローラ１２２が接触している。
定着装置１内のベルト、加圧ローラはそれぞれ加熱ローラ用ヒータ６、加圧ローラ用ヒータ７により加熱され、それぞれに付与された定着ベルト側温度センサ１３、加圧ローラ側温度センサ１４により所望の目標制御温度に保たれるように制御されて加熱される。本画像形成装置はプリント画像の解像度として６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉの２つのモードを持っており、またそのそれぞれにブラック単色モード、フルカラーモードがあるため計４つのモードを備えている。プリント要求が制御部に送られたとき定着装置はそのプリント要求の所属するモードに対し最適な画像が得られるように目標制御温度を任意に設定できるようになっている。例えばベルト側の目標制御温度はブラック単色６００ｄｐｉのプリント要求の場合１７０℃、フルカラー６００ｄｐｉのプリント要求の場合は１５５℃に制御される。また加圧側の目標制御温度はベルト側の目標制御温度から１５℃〜３０℃低く設定される。
【００２０】
図３は、制御部の働きを示した図である。
プリント要求があった時点での温度センサ３１、３２に加えて湿度センサ３３の出力値を制御部に返し、それらの出力値により決まる目標制御温度を駆動部に流すことで本制御を行うことができる。
【００２１】
図４は、プリント要求が制御部に送られてから定着スタートまでの流れを示したフローチャートである。
以下、温度補正制御についてブラック単色６００ｄｐｉのプリント要求がきた場合を例に説明する。その他のモードの場合も同様に温度補正実施の有無を判断し、それぞれに対応した温度補正量で制御を行う。
プリント要求が制御部に送られた時、その時の温度センサ３１、３２の出力値Ｔ１、Ｔ２を取得する（ステップ１）。次に先に取得した温度Ｔ１、Ｔ２の差ΔＴを ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２により取得する（ステップ２）。
ΔＴの温度と任意に設定できるしきい値温度（本実施例では５℃とする）との大小関係を比較し（ステップ３）、ΔＴ＜５℃の時は画像形成装置内が温まっておらず温度補正が必要ないと判断し、目標制御温度Ｔ＝１７０℃のまま定着をスタートする（ステップ４）。
ΔＴ≧５℃の時はつづいて、先に任意の値に設定することが可能なしきい値ＴｈとＴ２を比較する（ステップ５）。この比較判断結果により目標制御温度に対する補正量を変更する。Ｔ２は画像形成装置の外気側に設置されており、ほぼ外気温度と考えることができる。そのためＴ２がＴｈ(本実施例では３４℃)よりも高い場合には転写紙が十分に温まっていると考えられ、定着温度を大きく下げる必要があり、またＴ２がＴｈよりも低い場合には目標制御温度をあまり大きく補正する必要がないと判断する。
つづいてΔＴの温度と任意に設定できるしきい値温度（本実施例では１０℃とする）との大小関係を比較し（ステップ６ａまたはステップ６ｂ）、Ｔ２＜ＴｈかつΔＴ＜１０℃の時は補正量Ｔａ(ステップ７)、Ｔ２＜ＴｈかつΔＴ＞１０℃の時は補正量Ｔｂ（ステップ８）、Ｔ２＞ＴｈかつΔＴ＜１０℃の時は補正量Ｔｃ（ステップ９）、Ｔ２＞ＴｈかつΔＴ＞１０℃の時は補正量Ｔｄ（ステップ１０ ）で温度補正を行う。例えばＴ２＜ＴｈhかつΔＴ＜１０℃の時は、１７０℃―Ｔａに目標温度制御を変更して定着をスタートする。この判断はプリント要求が終了してまた次のプリント要求がきた場合には再度行う。それによって、プリント要求がきた時点での画像形成装置内の温度上昇を加味した最適定着熱量に設定することが可能となる。
前記したが、プリント要求のモード（例えば，モノクロ、フルカラー、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ）ごとに定着装置の目標制御温度が異なるため、上述の温度補正量も個々に設定することが可能となっている。
図４のステップ２で本実施例では差分温度ΔＴを求め、温度補正実施の有無のしきい値に用いたが、差分温度ΔＴを電源ＯＮからプリント要求が入るまでの時間で除した値をしきい値として用いることもできる。また、電源ＯＮした時点での温度センサ３２の値Ｔ２を制御部に記憶しておき、差分温度をプリント要求時の温度センサ３１の出力値Ｔ１からＴ２を引いたものを用いることもできる。これは、温度センサ３２は画像形成装置の外壁周辺に取り付けられているとはいえ、伝熱、または対流などの熱伝導により温度上昇する可能性があり、外気温度と温度センサ３２の出力値が乖離する可能性があるため、その影響を受けにくい電源On時の値を制御に用いるというものである。
【００２２】
なお、本実施例では触れられていないが、湿度センサ３３を用いて、転写紙の含水量に大きな影響を与える外気または画像形成装置内の湿度に応じて温度補正量を変化させて使用することもできる。その場合、図３に示されるように、プリント要求があった時点での温度センサ３１、３２に加えて湿度センサ３３の出力値を制御部に返し、それらの出力値により決まる目標制御温度を駆動部に流すことで本制御を行うことができる。
【００２３】
図５は、電源ＯＮからの装置内温度推移のグラフを示した図である。
図５に電源ＯＮからの時間に対する装置内温度推移のグラフの１例を示す。電源ＯＮからの時間につれて、定着装置１に近い側の温度センサ３１の温度が上昇し、逆に外壁近くの温度センサ３２の温度があまり上昇しないため、差分ΔＴは上昇していく。本実施例では温度補正実施の有無のしきい値をΔＴ＝５℃、ΔＴ＝１０℃にしているが、画像形成装置２０の構成と温度センサの位置により所望のしきい値に設定して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】画像形成装置の構成概略図である。
【図２】ベルト定着装置の側面図である。
【図３】制御部の働きを示した図である。
【図４】プリント要求が制御部に送られてから定着スタートまでの流れを示したフローチャートである。
【図５】電源ＯＮからの装置内温度推移のグラフを示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  定着装置
２  定着ベルト
３  加熱ローラ
４  定着ローラ
５  加圧ローラ
６  加熱ローラ用ヒータ
７  加圧ローラ用ヒータ
９  芯金
１０  断熱体層
１２  ガイド
１３  定着ベルト側温度センサ
１４  加圧ローラ側温度センサ
２０  画像形成装置
２１Ｃ〜２１Ｂｋ  作像装置
２２  転写装置
２３  手差しトレイ
２４  給紙カセット
２５Ｃ〜２５Ｂｋ  感光体ドラム
２６Ｃ〜２６Ｂｋ  現像装置
２７Ｃ  帯電装置
２８Ｃ  クリーニング装置
２９  書き込み装置
３０  レジストローラ
３１  温度センサ
３２  温度センサ
３３  湿度センサ
１２０  テンションローラ
１２１  微量オイル塗布ローラ
１２２  クリーニングローラ
【図１】
2006208509.tif 000003
【図２】
2006208509.tif 000004
【図３】
2006208509.tif 000005
【図４】
2006208509.tif 000006
【図５】
2006208509.tif 000007