(57)【要約】【課題】より早期にウォームアップを完了できると共に、耐久性を向上し、ウォームアップ後の定着ムラを低減する定着装置、それを用いた画像形成装置及び定着方法を提供する。【解決手段】定着ローラ加熱装置Ｈを有する加熱ローラ１７２と、加熱ローラ１７２に対向してニップ部を形成する加圧ローラ１７３とを有する定着ローラＴと、周囲の環境を測定する環境センサ８と、を備え、環境センサ８の測定値に応じて定着ローラＴのウォームアップ時の回転速度を制御する制御装置１１を備えたことを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラ加熱装置を有する加熱ローラと前記加熱ローラに対向してニップ部を形成する加圧ローラとを有する定着ローラと、周囲の環境を測定する環境センサと、を備え、前記環境センサの測定値に応じて前記定着ローラのウォームアップ時の回転速度を制御する制御装置を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記環境センサの測定値に対して前記定着ローラのウォームアップ時の回転速度が設定されたテーブルに基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱ローラの温度を測定する加熱ローラ温度センサと、前記加圧ローラの温度を測定する加圧ローラ温度センサと、を有し、前記制御装置は、前記環境センサ、前記加熱ローラ温度センサ及び前記加圧ローラ温度センサの測定値に応じて制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記環境センサの測定値に応じて前記加熱ローラの目標温度及び前記加圧ローラの目標温度をそれぞれ設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記環境センサの測定値に対する前記加熱ローラの目標温度及び前記加圧ローラの目標温度の設定をテーブルに基づいて実行することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラがそれぞれの目標温度に略同時に到達するように制御することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記環境センサは、周囲の雰囲気の湿度を測定する湿度センサと、周囲の雰囲気の温度を測定する温度センサであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記湿度センサの測定値が低いほど、前記定着ローラの回転速度を遅くすることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記温度センサの測定値が高いほど、前記定着ローラの回転速度を遅くすることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
像担持体と、前記像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体により現像された前記像担持体上の画像を転写する中間転写体と、前記中間転写体上の画像を転写材に転写する二次転写部と、前記転写材上の画像を定着する前記定着装置とを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の定着装置を用いた画像形成装置。
【請求項１１】
周囲の環境を測定するステップと、測定した周囲の環境により定着ローラのウォームアップ回転速度を決定し、駆動するステップと、前記定着ローラの加熱ローラと加圧ローラの温度が設定温度になるまで駆動するステップと、を有することを特徴とする定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、ウォームアップ時の定着回転体の回転速度を制御する定着装置、それを用いた画像形成装置及び定着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段とを有している。
【０００３】
カラー画像を形成するロータリ方式の画像形成装置としては、上記のようなトナー像形成手段を、中間転写ベルトに対して配置する。これらトナー像形成手段による感光体上のトナー像を順次中間転写ベルトに転写して、中間転写ベルト上で複数色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（黒））のトナー像を重ね合わせ、中間転写ベルト上でカラー画像を得る中間転写ベルト形式のものがある。
【０００４】
このような画像形成装置において、従来、ウォームアップ中に定着ローラを所定の回転速度で回転させながら定着ローラを加熱するようヒータドライバおよびローラ駆動部を制御することで、定着温度に達した時点で定着ローラの周面の温度差が小さくなっているため、ウォームアップ開始からグロスむらや定着不良等の画質欠陥を生ずることなく定着できるようになるまでの時間が短くなる定着装置がある。（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２１３９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、定着装置において、定着時のむらが問題となるのは、定着性の悪い紙の水分が多い場合と紙の温度が低い場合である。この場合、ウォームアップ時の回転を十分長くしなければならず、また長い時間回転駆動することにより劣化も早くなってしまう。
【０００６】
本発明は、従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、より早くウォームアップを完了できると共に、耐久性を向上し、ウォームアップ後の定着ムラを低減する定着装置、それを用いた画像形成装置及び定着方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の定着装置は、定着ローラ加熱装置を有する加熱ローラと前記加熱ローラに対向してニップ部を形成する加圧ローラとを有する定着ローラと、周囲の環境を測定する環境センサと、を備え、前記環境センサの測定値に応じて前記定着ローラのウォームアップ時の回転速度を制御する制御装置を備えたことを特徴とするので、より早く制御することができると共に、耐久性を向上し、ウォームアップ後の定着ムラを低減することができる。
【０００８】
また、前記制御装置は、前記環境センサの測定値に対して前記定着ローラのウォームアップ時の回転速度が設定されたテーブルに基づいて制御することを特徴とするので、演算を実行する必要がなく、応答性がよくなる。
【０００９】
また、前記加熱ローラの温度を測定する加熱ローラ温度センサと、前記加圧ローラの温度を測定する加圧ローラ温度センサと、を有し、前記制御装置は、前記環境センサ、前記加熱ローラ温度センサ及び前記加圧ローラ温度センサの測定値に応じて制御することを特徴とするので、より精密な制御を実行することができる。
【００１０】
また、前記制御装置は、前記環境センサの測定値に応じて前記加熱ローラの目標温度及び前記加圧ローラの目標温度をそれぞれ設定することを特徴とするので、より精密な制御を実行することができる。
【００１１】
また、前記制御装置は、前記環境センサの測定値に対する前記加熱ローラの目標温度及び前記加圧ローラの目標温度の設定をテーブルに基づいて実行することを特徴とするので、演算を実行する必要がなく、応答性がよくなる。
【００１２】
また、前記制御装置は、前記加熱ローラ及び前記加圧ローラがそれぞれの目標温度に略同時に到達するように制御することを特徴とするので、より早くウォーミングアップ時の制御を実行することができる。
【００１３】
また、前記環境センサは、周囲の雰囲気の湿度を測定する湿度センサと、周囲の雰囲気の温度を測定する温度センサであることを特徴とするので、より精密な制御を実行することができる。
【００１４】
また、前記制御装置は、前記湿度センサの測定値が低いほど、前記定着ローラの回転速度を遅くすることを特徴とするので、より精密な制御を実行することができる。
【００１５】
また、前記制御装置は、前記温度センサの測定値が高いほど、前記定着ローラの回転速度を遅くすることを特徴とするので、より精密な制御を実行することができる。
【００１６】
また、本発明の定着装置を用いた画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体により現像された前記像担持体上の画像を転写する中間転写体と、前記中間転写体上の画像を転写材に転写する二次転写部と、前記転写材上の画像を定着する前記定着装置とを備えたことを特徴とするので、より早期にウォームアップを完了できると共に、耐久性を向上し、ウォームアップ後の定着ムラを低減することができる。
【００１７】
さらに、本発明の定着方法は、周囲の環境を測定するステップと、測定した周囲の環境により定着ローラのウォームアップ回転速度を決定し、駆動するステップと、前記定着ローラの加熱ローラと加圧ローラの温度が設定温度になるまで駆動するステップと、を有することを特徴とするので、より早期にウォームアップを完了できると共に、耐久性を向上し、ウォームアップ後の定着ムラを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
図１は本実施形態の定着装置の断面図を示す。図中、１は定着装置、１７２は加熱ローラ、１７３は加圧ローラ、４はハウジング、５は入口側ガイド、６は出口側ガイド、７は剥離部材、Ｈは定着ローラ加熱装置の一例としてのヒータ、Ｔは定着ローラである。
【００１９】
定着装置１は、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３、ハウジング４、入口側ガイド５、出口側ガイド６、剥離部材７等からなる。加熱ローラ１７２はヒータＨを内蔵する筒状の部材で両端を回転可能に支持され、図示しない駆動装置によって駆動される。加圧ローラ１７３は、加熱ローラ１７２に並行に対向して設けられて従動すると共に、ニップ部を形成して用紙Ｓを加熱ローラ１７２側に押圧する。ハウジング４は、加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３、ハウジング４、入口側ガイド５、出口側ガイド６及び剥離部材７を支持するものである。入口側ガイド５及び出口側ガイド６はそれぞれ入口側と出口側で用紙Ｓを案内するガイドである。剥離部材７は、加熱ローラ１７２に密着した用紙Ｓを剥離する部材である。
【００２０】
このような構造の定着装置１の作動について簡単に説明する。用紙Ｓは、入口側ガイド５と通り、加熱ローラ１７２と加圧ローラ１７３とのニップ部を通過する。そしてニップ部を通過後、加熱ローラ１７２に密着した用紙Ｓは剥離部材７により加熱ローラ１７２から剥離され、出口側ガイド６を通り、下流側へ向かう。
【００２１】
図２は定着装置のブロック図を示す。図中、８は環境センサ、８ａは湿度センサ、８ｂは温度センサ、９は加熱ローラ温度センサ、１０は加圧ローラ温度センサ、１１は制御装置、１２は定着ローラ回転駆動装置、Ｈは定着ローラ加熱装置の一例としてのヒータである。
【００２２】
環境センサ８は、湿度センサ８ａや温度センサ８ｂ等からなり、周囲の環境の状態を測定するセンサであり、加熱ローラ温度センサ９は加熱ローラ１７２の表面温度を検知するセンサ、加圧ローラ温度センサ１０は加圧ローラ１７３の表面温度を検知するセンサである。制御装置１１は、各センサからの検知結果を入力とし、定着ローラ回転駆動装置１２の回転速度及びヒータＨの温度を制御するものである。
【００２３】
図３は、このような構成の定着装置における回転速度の異なる加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３のウォームアップ時の時間と表面温度との関係を示すグラフである。図３に示すように、加熱ローラ１７２は、１２０rpmで回転させた方が１６０rpmで回転させるよりも短時間で温度が高くなり、加圧ローラ１７３は、１６０rpmで回転させた方が１２０rpmで回転させるよりも短時間で温度が高くなる特性となっている。
【００２４】
例えば、加熱ローラ１７２の目標温度を１６０℃、加圧ローラ１７３の目標温度を１２０℃とすると、１６０rpmで回転させた場合、加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３は共に、約５０秒で目標温度に到達するが、１２０rpmで回転させた場合、加熱ローラ１７２は約４０秒で目標温度に到達するにもかかわらず、加圧ローラ１７３は約５５秒で目標温度に到達する。したがって、加熱ローラ１７２の目標温度を１６０℃、加圧ローラ１７３の目標温度を１２０℃とした場合、１２０rpmよりも１６０rpmで回転させた方が目標到達時間は短くなる。
【００２５】
図４は、この定着装置のウォームアップ制御のフローチャートを示す。まず、ステップ１で、環境センサ８としての湿度センサ８ａ及び温度センサ８ｂでそれぞれ環境湿度及び環境温度を測定する（ＳＴ１）。次に、ステップ２で、加熱ローラ１７２のウォームアップ回転速度を決定する（ＳＴ２）。環境湿度及び環境温度とウォームアップ回転速度との関係は表１に示すテーブルにより設定される。
【００２６】
表１で示すように、制御装置１１は、湿度センサ８ａの測定値が低くなるほど定着ローラＴの回転速度を遅くし、温度センサ８ｂの測定値が高くなるほど、定着ローラＴの回転速度を遅くするように定着ローラ回転駆動装置１２を制御する。
【００２７】
【表１】
2008102279.tif 000003
【００２８】
このように、本実施形態では、環境湿度及び環境温度とウォームアップ回転速度との関係のテーブルを予め保持し、ステップ２で制御装置１１がこの表を用いてウォームアップ回転速度を設定する。なお、本実施形態では、環境湿度及び環境温度とウォームアップ回転速度との関係のテーブルを保持するので、応答性がよくなる。なお、応答性を重視しない場合には、演算により求めてもよい。
【００２９】
次に、ステップ３で、ステップ２で決定した回転速度で加熱ローラ１７２を定着ローラ回転駆動装置１２により回転駆動すると共にヒータＨをＯＮとし、定着ローラＴのウォームアップを開始する（ＳＴ３）。次に、ステップ４で、加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３の温度を加熱ローラ温度センサ９及び加圧ローラ温度センサ１０によりそれぞれ測定する（ＳＴ４）。
【００３０】
続いて、ステップ５で、加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３の温度が所定の目標温度に到達したか判断する（ＳＴ５）。加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３の温度が所定の目標温度に到達しなかった場合、ステップ４に戻り、加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３の温度を測定する。加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３の温度が所定の目標温度に到達した場合、ウォームアップを終了する。
【００３１】
ここで、制御装置１１は、環境センサ８の測定値に応じて加熱ローラ１７２の目標温度及び加圧ローラ１７３の目標温度をそれぞれ設定するようにすると、より精密な制御を実行することができる。また、制御装置１１は、環境センサ８、加熱ローラ温度センサ９及び加圧ローラ温度センサ１０の測定値に応じて制御すると、より精密な制御を実行することができる。さらに、その際、制御装置１１は、加熱ローラ１７２及び加圧ローラ１７３がそれぞれの目標温度に略同時に到達するように制御するとより早く制御することができ好ましい。なお、本実施形態では、制御装置１１は、環境センサ８の測定値に対する加熱ローラ１７２の目標温度及び加圧ローラ１７２の目標温度の設定をテーブルに基づいて実行するので、応答性がよくなる。なお、応答性を重視しない場合には、演算により求めてもよい。
【００３２】
図５は、本発明が適用される画像形成装置の縦断側面図である。図５において、画像形成装置１６０には主要構成部材として、ロータリ構成の現像装置１６１、像担持体として機能する感光体ドラム１６５、有機ＥＬアレイが設けられている像書込手段（ラインヘッド）１６７、中間転写体としての中間転写ベルト１６９、用紙搬送路１７４、定着装置の加熱ローラ１７２、給紙トレイ１７８が設けられている。
【００３３】
現像装置１６１は、現像ロータリ１６１ａが軸１６１ｂを中心として矢視Ａ方向に回転する。現像ロータリ１６１ａの内部は４分割されており、それぞれイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色の像形成ユニットが設けられている。１６２ａ〜１６２ｄは、前記４色の各像形成ユニットに配置されており、矢視Ｂ方向に回転するトナー担持体としての現像ローラ、１６３ａ〜１６３ｄは、矢視Ｃ方向に回転するトナー供給ローラである。また、１６４ａ〜１６４ｄはトナーを所定の厚さに規制する規制ブレードである。
【００３４】
感光体ドラム１６５は、図示を省略した駆動モータ、例えばステップモータにより現像ローラ１６２ａとは逆方向の矢視Ｄ方向に駆動される。中間転写ベルト１６９は、従動ローラ１７０ｂと駆動ローラ１７０ａ間に張架されており、駆動ローラ１７０ａが前記感光体ドラム１６５の駆動モータに連結されて、中間転写ベルト１６９に動力を伝達している。当該駆動モータの駆動により、中間転写ベルト１６９の駆動ローラ１７０ａは感光体ドラム１６５とは逆方向の矢視Ｅ方向に回動される。
【００３５】
このような構造の画像形成装置１６０現像装置１６１から中間転写ベルト１６９までの動作について説明する。まず、トナー供給ローラ１６３から現像ローラ１６２にトナーを供給する。この時、規制ブレード１６４によりトナー量を調整する。現像ローラ１６２は、ラインヘッド１６７等により形成された感光体ドラム１６５上の潜像を現像する。感光体ドラム１６５上の画像は、中間転写ベルト１６９に転写される。
【００３６】
用紙搬送路１７４には、複数の搬送ローラと排紙ローラ対１７６などが設けられており、用紙を搬送する。中間転写ベルト１６９に担持されている片面の画像（トナー像）が、二次転写ローラ１７１の位置で用紙の片面に転写される。二次転写ローラ１７１は、クラッチにより中間転写ベルト１６９に離当接され、クラッチオンで中間転写ベルト１６９に当接されて用紙に画像が転写される。
【００３７】
上記のようにして画像が転写された用紙は、次に、前述した定着ヒータＨを有する定着装置で定着処理がなされる。定着装置には、逆クラウン形状の加熱ローラ１７２、加圧ローラ１７３が設けられている。定着処理後の用紙は、排紙ローラ対１７６に引き込まれて矢視Ｆ方向に進行する。この状態から排紙ローラ対１７６が逆方向に回転すると、用紙は方向を反転して両面プリント用搬送路（両面搬送路）１７５を矢視Ｇ方向に進行する。１８３は第１の両面ローラ、１８４は第２の両面ローラである。１７７は電装品ボックス、１７８は用紙を収納する給紙トレイ、１７９は給紙トレイ１７８の出口に設けられているピックアップローラである。ハウジングケース１９０には、排気ファン１９１が設けられている。ハウジングケース１９０の用紙搬送路１７４側には、ジャム時に用紙を引き出すための開閉扉１９０ａが設けられている。
【００３８】
ピックアップローラ１７９の用紙搬送方向からみて下流側の片面用紙搬送路１７４には、フィードローラ１８１が設けられている。また、二次転写ローラ１７１の上流側にはゲートローラ１８０が配置されている。
【００３９】
なお、図５の例では、露光手段として発光素子を用いるラインヘッドが設けられているが、光源にレーザ光を用いた走査光学系を設ける構成としてもよい。
【００４０】
このように、本実施形態の定着装置、それを用いた画像形成装置及び画像形成方法により、早期にウォームアップを完了できると共に、耐久性を向上し、ウォームアップ後の定着ムラを低減することができる。
【００４１】
以上、本発明の実施形態にかかる定着装置、それを用いた画像形成装置及び画像形成方法について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本実施形態の定着装置を示す縦断側面図である。
【図２】本実施形態の定着装置のブロック図である。
【図３】本実施形態の定着装置の時間と温度の関係を示す図である。
【図４】本実施形態の定着装置のフローチャートを示す図である。
【図５】画像形成装置の一実施形態を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…定着装置、４…ハウジング、５…入口側ガイド、６…出口側ガイド、７…剥離部材、８…環境センサ、８ａ…湿度センサ、８ｂ…温度センサ、９…加熱ローラ温度センサ、１０…加圧ローラ温度センサ、１１…制御装置、１２…定着ローラ回転駆動装置、１６０…画像形成装置、１６１…現像装置、１６５…感光体ドラム（像担持体）、１６９…中間転写ベルト（中間転写体）、１７１…二次転写ローラ（二次転写部）、１７２…加熱ローラ、Ｈ…ヒータ、１７３…加圧ローラ、Ｔ…定着ローラ
【図１】
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【図２】
2008102279.tif 000005
【図３】
2008102279.tif 000006
【図４】
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【図５】
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