(57)【要約】【課題】簡単な構成且つ低コストで加熱部材の温度の検出精度を向上させる。【解決手段】本発明に係る画像形成装置１は、熱源３３によって加熱される加熱部材２１と、該加熱部材２１に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材２２とを有し、用紙にトナー像を定着させる定着装置１１と、前記加熱部材２１に対して非接触で設けられ、該加熱部材２１から放射される赤外線により該加熱部材２１の温度を検出する温度センサー２６と、前記用紙の含水率が所定値を超えている場合に、該含水率に基づき一定時間に印字される用紙の枚数を減少させた上で、温度センサー２６で検出された温度に基づき前記熱源３３を制御する制御する制御部３０と、を備えていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源によって加熱される加熱部材と、該加熱部材に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材とを有し、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、
前記加熱部材に対して非接触で設けられ、該加熱部材から放射される赤外線により該加熱部材の温度を検出する温度センサーと、
前記用紙の含水率が所定値を超えている場合には、該含水率に基づき一定時間に印字される用紙の枚数を減少させた上で、前記温度センサーで検出された温度に基づき前記熱源を制御する制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記定着装置の周囲の絶対湿度から前記含水率を予測する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記用紙の連続印字時間が所定時間以下の場合には、該連続印字時間に応じて前記予測された含水率を減少させるように補正する請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記用紙の含水率を検出する含水率センサーを備え、前記制御部は、該含水率センサーの検出値に基づき一定時間に印字される用紙の枚数を減少させる請求項１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、トナー像を用紙に定着する定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンターや複写機等の画像形成装置には、トナー像を用紙に定着する定着装置が備えられている。定着装置は、加熱される加熱部材と、加熱部材に圧接される加圧部材と、を有し、加熱部材と加圧部材との間に形成される定着ニップを用紙が通過することで、トナー像が用紙に定着される。
【０００３】
このような定着装置では、加熱部材の温度を温度センサーで検出し、該検出された温度に基づいて加熱部材の温度を制御している。この時に使用する温度センサーとしては、非接触型の温度センサーであるサーモパイルが一般的に使用される。
【０００４】
ところが、サーモパイルは、用紙の加熱により発生した水蒸気が加熱部材との間に介在すると、サーモパイルに吸収される赤外線の量が低下するため、加熱部材の温度が実際より低く検出されてしまうことがある。これにより、加熱部材の温度を上げようとする制御が働くため、サーモパイルが検出した温度が一定であるのにも拘わらず、加熱部材の実際の温度が少しずつ上昇してしまい、正確に加熱部材の温度を検出することができなくなってしまう。その結果、加熱部材を本来制御したい温度に保つことができなくなり、オフセットなどの不具合を発生させてしまうことがある。
【０００５】
そこで、従来、このような課題に対して、例えば、特許文献１に示すように、結露対策手段や結露条件判別手段を追加したり、或いは、特許文献２に示すように、別の温度検出手段を追加設置し、それとの検出温度のズレを認識し、補正したりする発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２３２９６２号公報
【特許文献２】特開２０１０−０７２３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した特許文献１、２に記載されている発明では、結露対策手段や結露条件判別手段、或いは、別の温度検出手段を追加設置する必要がある。そのため、部品点数が増加すると共に、追加する別の温度検知手段などにも精度が要求されるため、複雑な構成となり、コストが増大するという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、簡単な構成且つ低コストで加熱部材の温度の検出精度を向上させることのできる画像形成装置を提供することを目的するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、熱源によって加熱される加熱部材と、該加熱部材に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材とを有し、用紙にトナー像を定着させる定着装置と、前記加熱部材に対して非接触で設けられ、該加熱部材から放射される赤外線により該加熱部材の温度を検出する温度センサーと、前記用紙の含水率が所定値を超えている場合には、該含水率に基づき一定時間に印字される用紙の枚数を減少させた上で、前記温度センサーで検出された温度に基づき前記熱源を制御する制御する制御部と、を備えていることを特徴とする。
上記した本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記定着装置の周囲の絶対湿度から前記含水率を予測しても良い。
上記した本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記用紙の連続印字時間が所定時間以下の場合には、該連続印字時間に応じて前記予測された含水率を減少させるように補正しても良い。
上記した本発明に係る画像形成装置において、前記用紙の含水率を検出する含水率センサーを備え、前記制御部は、該含水率センサーの検出値に基づき一定時間に印字される用紙の枚数を減少させても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡単な構成且つ低コストで加熱部材の温度の検出精度を向上させることができるため、オフセット等の画像の不具合の発生を防止することができ、耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の定着装置を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の定着装置の制御システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の定着装置の制御システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、絶対湿度と用紙の含水率との関係を示す表である。
【図６】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、用紙の印字時間と温度との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、用紙の含水率と生産性効率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の第一実施形態に係る画像形成装置１について説明する。図中の矢印Ｕ、Ｌｏ、Ｌ、Ｒは、それぞれ、画像形成装置１の上側、下側、左側、右側を示している。
【００１３】
まず、図１を参照しつつ、画像形成装置１の全体構成について説明する。
【００１４】
画像形成装置１は、例えば、プリント機能、コピー機能及びファックス機能等を複合的に備えた複合機であり、装置本体２を備えている。装置本体２の上部には、原稿画像を読み取るための画像読取装置３と排紙トレイ４が設けられている。装置本体２の略中央部には、中間転写ベルト５と４個の画像形成部６が収容されている。４個の画像形成部６は、それぞれ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナーに対応している。装置本体２には、画像形成部６の下方に露光装置７が設けられている。装置本体２の最下部には、用紙Ｓ（記録媒体）を収納する給紙カセット８が収容されている。
【００１５】
装置本体２の右側部には、用紙Ｓの搬送路Ｐが設けられている。搬送路Ｐの上流端部（下端部）には、給紙部９が設けられている。搬送路Ｐの中流部には、二次転写部１０が設けられ、搬送路Ｐの下流部（上部）には、定着装置１１が設けられている。
【００１６】
次に、画像形成装置１の動作について説明する。
【００１７】
まず、露光装置７からの光（図１の二点鎖線矢印参照）によって、各画像形成部６において静電潜像が形成される。この静電潜像は、各画像形成部６においてトナー像に現像される。このトナー像は、各画像形成部６から中間転写ベルト５に一次転写される。これにより、中間転写ベルト５上にフルカラーのトナー像が形成される。
【００１８】
また、給紙部９によって給紙カセット８から取り出された用紙Ｓは、搬送路Ｐを下流側へと搬送されて、二次転写部１０に進入する。この二次転写部１０において、中間転写ベルト５上に形成されたフルカラーのトナー像が用紙Ｓに二次転写される。トナー像を二次転写された用紙Ｓは、搬送路Ｐを更に下流側へと搬送されて、定着装置１１に進入する。この定着装置１１において、用紙Ｓにトナー像が定着され、トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙トレイ４上に排出される。
【００１９】
次に、図２を参照しつつ、定着装置１１の構成について説明する。なお、図２中の上向きの矢印は、用紙Ｓの通紙方向を示している。
【００２０】
定着装置１１は、加熱部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１の右側に配置される加圧部材としての加圧ローラー２２と、定着ベルト２１を加熱する熱源としてのヒーター３３（図３参照）と、を備えている。
【００２１】
定着ベルト２１と加圧ローラー２２は、ケース２３内に配置されている。ケース２３の上下には用紙Ｓの通過孔２４が形成され、ケース２３の左側面には温度検出用の開口２５が形成されている。ケース２３の外側には、定着ベルト２１に対向するように開口２５の左側に温度センサー２６が配置されている。
【００２２】
定着装置１１の定着ベルト２１は、前後方向（紙面垂直方向）に長い円筒状を成している。定着ベルト２１は、可撓性を有しており、周方向において無端状である。定着ベルト２１は、前後方向に延びる軸の周りに回転可能に設けられている。
【００２３】
定着ベルト２１は、例えば、基材層と、この基材層の周りに設けられる弾性層と、この弾性層を被覆する離型層と、を備えている。定着ベルト２１の基材層は、例えば、ニッケル等の金属又はポリイミド等の樹脂によって形成されている。定着ベルト２１の弾性層は、例えば、シリコンゴム等の弾性材料によって形成されている。定着ベルト２１の離型層は、例えば、ＰＦＡ（Per  Fluoro  Alkoxy）等のフッ素系樹脂によって形成されている。
【００２４】
加圧ローラー２２は、前後方向（紙面垂直方向）に長い円筒状を成している。加圧ローラー２２は、前後方向に延びる軸の周りを回転可能に設けられている。加圧ローラー２２は、加圧機構（図示省略）により加圧されることにより定着ベルト２１に所定の圧力で接触しており、定着ベルト２１と共に定着ニップＮを形成している。
【００２５】
加圧ローラー２２は、例えば、円筒状の芯材と、芯材の周りに設けられる弾性層と、弾性層を被覆する離型層と、を備えている。加圧ローラー２２の芯材は、例えばステンレスやアルミニウム等の金属によって形成されている。加圧ローラー２２の弾性層は、例えば、シリコンゴム等の弾性材料によって形成されている。加圧ローラー２２の離型層は、例えば、ＰＦＡ等のフッ素系樹脂によって形成されている。
【００２６】
温度センサー２６は、定着ベルト２１の表面から放射される赤外線を吸収することで定着ベルト２１の表面温度を非接触で検出する赤外線センサーである。このような温度センサー２６として、例えば、サーモパイルを使用することができる。
【００２７】
次に、図２に加えて図３を参照しつつ、定着装置１１の制御システムの構成について説明する。
【００２８】
定着装置１１には、ＣＰＵ等で構成される制御部３０が設けられている。制御部３０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で構成される記憶部３１と接続されており、記憶部３１に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御部３０が定着装置１１の各部を制御するように構成されている。
【００２９】
制御部３０は、モーター等で構成される駆動源３２に接続されており、駆動源３２は駆動ギア（図示省略）を介して加圧ローラー２２に接続されている。そして、駆動源３２は、制御部３０からの信号に基づいて加圧ローラー２２を回転させる。加圧ローラー２２が回転すると、加圧ローラー２２に圧接する定着ベルト２１が加圧ローラー２２とは逆方向に従動回転する。この時、定着ベルト２１と加圧ローラー２体２２との間に定着ニップＮが形成される。
【００３０】
制御部３０は、ヒーター３３に接続されており、制御部３０からの信号に基づいてヒーター３３に電力が供給されることでヒーター３３が発熱する。また、制御部３０は、定着ベルト２１の表面温度を検出する温度センサー２６と、定着装置１１の周囲の乾球温度と相対湿度を検出する環境センサー３４と、に接続されている。さらに、制御部３０は、装置本体２から給紙カセット８が引き出されたかどうかを検出するカセット開閉センサー３５と、給紙カセット８内に収容されている用紙Ｓの残量を検出する用紙残量センサー３６と、に接続されていても良い。
【００３１】
次に、図２〜図７を参照しつつ、定着装置１１の制御システムの動作について詳細に説明する。
【００３２】
温度センサー２６に定着ベルト２１の表面から放出される赤外線がケース２３の開口２５を介して入射されると、図４のステップＳ１に示すように、温度センサー２６は、赤外線の量に応じて定着ベルト２１の表面の温度Ｔ０を検出する。この時、制御部３０は、環境センサー３４が検出した定着装置１１の周囲の乾球温度および相対湿度から絶対湿度を算出する。なお、環境センサー３４を絶対湿度センサーとし、環境センサー３４によって直接、絶対湿度を検出するようにしても良い。
【００３３】
図５に示すように、絶対湿度と用紙の含水率ｕとは一定の関係がある。そこで、制御部３０は、図４のステップＳ２に示すように、前記絶対湿度に基づき、用紙Ｓの含水率ｕを予測する。
【００３４】
なお、この時、制御部３０は、前記絶対湿度に加えて、給紙カセット８に収容されている用紙Ｓの放置時間をも加味して、用紙Ｓの含水率ｕを予測しても良い。この場合の用紙Ｓの放置時間は、例えば、給紙カセット８内に用紙Ｓが無いことを用紙残量センサー３６が検出している時に給紙カセット８が装置本体２から引き出されたことを開閉センサー３６が検出した後に、給紙カセット８に用紙Ｓが補充されたことを用紙残量センサー３６が検出してからの経過時間を制御部３０が測定することで算出される。
【００３５】
また、図６に示すように、含水率ｕの高い用紙Ｓを連続印字した場合、定着ベルト２１の表面の実際の温度は温度センサー２６による検出温度Ｔ０に対して高めに推移する一方、含水率の低い用紙Ｓを所定時間連続印字すると、水蒸気の影響がなくなり、定着ベルト２１の表面の実際の温度は温度センサー２６による検出温度Ｔ０とほぼ同じになることが分かっている。
【００３６】
そこで、図４のステップＳ３に示すように、制御部３０は、この予測した含水率ｕが所定値ｕ０を超えているか否かについて判断する。その結果、制御部３０は、予測した含水率ｕが所定値ｕ０を超えていると判断した場合、図４のステップＳ４に示すように、用紙Ｓの連続印字時間ｔが所定時間ｔａ（図６参照）を超えているか否かについて判断する。そして、制御部３０は、用紙Ｓの連続印字時間が所定時間ｔａを超えていると判断した場合、図４のステップＳ５に示すように、含水率ｕに基づき生産性効率を減少させる処理を行う。ここで、生産性効率とは、一定時間に印字される用紙の枚数のことを言う。具体的には、制御部３０は、図７に示すように、含水率ｕに応じて生産性効率を通常時（１００％）の７０〜８０％程度まで減少させ、定着ニップＮを通過させる用紙間の間隔を空けるように制御する。なお、図７は、含水率が所定値を超えた範囲において、含水率の増加に伴って生産性効率が直線状に減少する一部分の関係性のみを抜き出して例示しており、必ずしもこの状態で減少し続ける訳ではない。
【００３７】
一方、前記ステップＳ４において、制御部３０は、用紙Ｓの連続印字時間ｔが所定時間ｔａを超えていないと判断した場合、図４のステップＳ４’に示すように、連続印字時間ｔに応じて前記予測された含水率ｕを減少させるように補正する。具体的には、制御部３０は、次式により、補正後の含水率ｕ’を算出する。
【００３８】
ｕ’＝ｋ×ｕ（但し、ｋは０＜ｋ＜１の定数）
【００３９】
例えば、図６に示すように、１０％の含水率ｕの用紙Ｓにおいて、定着ベルト２１の表面の実際の温度が飽和する印字時間をｔａ［秒］とし、用紙Ｓの実際の印字時間をｔｂ［秒］と仮定した場合、１０％の含水率ｕの時の用紙Ｓの実際の印字時間（ｔｂ［秒］）における実際の温度Ｔ０’と、８％の含水率ｕの用紙Ｓにおいて実際の温度が飽和する時（ｔａ［秒］以降）の実際の温度Ｔ０’とは、同じ温度となる。したがって、この場合には、８％の含水率を補正後の含水率ｕ’とみなす。
【００４０】
そして、制御部３０は、図４のステップＳ５に示すように、補正後の含水率ｕ’に基づき生産性効率を減少させる処理を行う。
【００４１】
その後、制御部３０は、図４のステップＳ６に示すように、温度センサー２６の検出温度Ｔ０に基づきヒーター３３に供給される電力を制御する。
【００４２】
一方、前記ステップＳ３において、予測した含水率ｕが所定値ｕ０を超えていないと制御部３０が判断した場合、制御部３０は、上記した生産性効率を減少させる処理を行なうことなく、図４のステップＳ６に示すように、温度センサー２６の検出温度Ｔ０に基づきヒーター３３に供給される電力を制御する。
【００４３】
上記したように本発明の実施形態に係る画像形成装置１によれば、結露対策手段や結露条件判別手段、或いは、別の温度検出手段を追加設置する必要がないため、簡単な構成且つ低コストで定着ベルト２１の表面の温度の検出精度を向上させることができる。したがって、オフセット等の画像の不具合の発生を防止することができ、製品寿命を延ばし、耐久性を向上させることができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、上記したように絶対湿度等とから含水率ｕを予測する代わりに、図３中に破線で示すように、給紙カセット８に設置した含水率センサー３７を制御部３０に接続し、この含水率センサー３７により直接、用紙Ｓの含水率ｕを測定してもよい。
【００４５】
また、上記した実施形態の画像形成装置１は複合機であるが、プリンター、コピー機、ファクシミリ、等であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    画像形成装置
１１  定着装置
２１  定着ベルト（加熱部材）
２２  加圧ローラー（加圧部材）
２６  温度センサー
３０  制御部
３３  ヒーター（熱源）
３７  含水率センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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