(57)【要約】【課題】複雑な機構を設けることなく、起動時における定着部材の加熱不足を解消し、安定した定着性を得ることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】定着部材である定着ローラ１１と、加圧部材である加圧ローラ２１が当接することによりニップを形成する。定着ローラ１１内には熱源であるハロゲンランプ３１が、定着ローラ１１の表面には温度検知手段であるサーミスタ４１が備えられる。また、定着ローラ１１の加熱開始からの時間を計時する計時手段５１と、これらを制御する制御手段６１が備えられる。加熱開始後、所定時間に達した時に、定着ローラ１１の表面が連続通紙可能な温度に達していない場合においては、連続通紙可能な温度に達するまで、所定の紙間長さよりも長い紙間長さで用紙Ｐの通紙を連続して行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙上の未定着トナーを定着する定着部材と、この定着部材に当接して用紙を挿通させるニップを形成する加圧部材とを備えるとともに、定着部材に熱源を内蔵した定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、電源投入時または節電待機モードからの復帰時からの時間を計時する計時手段と、これらの各手段からの情報を受けて定着部材の加熱及び前記用紙の搬送を制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、前記温度検知手段によって検知された検知温度が連続通紙可能な温度に達した場合、或いは前記計時手段によって計時された計時時間が所定時間に達した場合に、前記定着装置への通紙を可能とするように制御するものであり、
計時時間が所定時間に達した時に、検知温度が連続通紙可能な温度に達していない場合においては、
定着部材の表面が連続通紙可能な温度に達するまで、所定の紙間長さよりも長い紙間長さで用紙の通紙を連続して行わせることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
用紙上の未定着トナーを定着する定着部材と、この定着部材に当接して用紙を挿通させるニップを形成する加圧部材とを備えるとともに、定着部材に熱源を内蔵した定着装置を備えた画像形成装置において、
前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、電源投入時または節電待機モードからの復帰時からの時間を計時する計時手段と、これらの各手段からの情報を受けて定着部材の加熱及び前記用紙の搬送を制御する制御手段とを備え、
連続通紙が可能な第１の設定温度と、この第１の設定温度よりも低い単発通紙が可能な第２の設定温度とを設け、
前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された検知温度が第２の設定温度に達した場合、或いは前記計時手段によって計時された計時時間が所定時間に達した場合に、前記定着装置への通紙を可能とするように制御するものであり、計時時間が所定時間に達した時に、検知温度が第１の設定温度に達していない場合においては、
定着部材の表面が第１の設定温度に達するまで、所定の紙間長さよりも長い紙間長さで用紙の通紙を連続して行わせることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱したローラ対のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して、未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、ニップを形成するローラ対の少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱されたローラ対のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。
【０００３】
このような熱ローラ定着方式では、用紙のトナー画像に直接接触する定着ローラに、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵したものが一般的である。安定した定着性を得るためには、サーミスタ等の温度センサからなる温度検知手段によって定着ローラの表面温度を監視し、ハロゲンランプ等の熱源の発熱量を制御することで定着ローラの表面温度を適温に維持する。
【０００４】
ここで、連続印刷をする時には、定着ローラと加圧ローラが当接して形成されるニップに用紙が連続して通紙されることになる。これにより、用紙に大量の熱が奪われて定着ローラの表面温度が低下したり、表面に温度ムラが発生したりすることによって、定着不良を起こす恐れがある。高速印刷機種においては、この問題がさらに顕著になる。したがって、定着ローラの表面温度が低下した時には、これをより早く適温に戻す必要がある。
【０００５】
上記のような問題に関連して、定着ローラの表面温度の低下による定着不良を改善するために用紙の搬送速度を遅くするなど、定着ローラの表面温度に応じて用紙搬送速度を可変とすることによって画像形成の安定化を図るという画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１８６９３３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような画像形成装置において、電源投入時には、定着ローラが室温とほぼ同じ温度に冷えた状態から、仕様上の連続通紙可能な温度（例えば１８０°Ｃ）に達するまで加熱する。
【０００８】
また、電源投入後、所定の期間を超えて使用者の操作が行われない場合には、画像形成装置は自動的に節電状態に移行して節電待機モードになる。節電待機モードでは、定着ローラの表面温度を低温に下げたり（例えば６０°Ｃ）、定着装置を含む全ての装置への電力の供給を一切遮断したりすることにより、消費電力の低減を図っている。その後、使用者による操作入力があった時には、節電待機モードから復帰して、定着ローラが連続通紙可能な温度に達するまで素早く加熱される。
【０００９】
一方、電源投入時或いは節電待機モードからの復帰時において、画像形成装置の運転が可能になるまでの時間は、仕様上予め決められた時間が設定されている。これにより、例えば画像形成装置使用時に極端な電圧低下が発生した場合や、画像形成装置を環境温度の低い場所に設置して使用する場合には、定着ローラの表面温度が仕様上の連続通紙可能な温度に達する前に、強制的に画像形成装置を通紙可能な状態にしてしまうことがある。
【００１０】
したがって、用紙を連続して通紙する必要が生じた時は、定着ローラの表面温度が、仕様上の連続通紙可能な温度に達するまで、特許文献１記載の画像形成装置のように用紙の搬送速度を遅くできれば良いが、定着ローラ専用の駆動装置、或いは別途ギヤ機構等を必要とするので、画像形成装置の機構や制御の複雑化、製造コストの増加などの問題が生じる。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、別途複雑な機構を設けることなく、起動時における定着部材の加熱不足を解消し、安定した定着性を得ることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、用紙上の未定着トナーを定着する定着部材と、この定着部材に当接して用紙を挿通させるニップを形成する加圧部材とを備えるとともに、定着部材に熱源を内蔵した定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、電源投入時または節電待機モードからの復帰時からの時間を計時する計時手段と、これらの各手段からの情報を受けて定着部材の加熱及び前記用紙の搬送を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記温度検知手段によって検知された検知温度が連続通紙可能な温度に達した場合、或いは前記計時手段によって計時された計時時間が所定時間に達した場合に、前記定着装置への通紙を可能とするように制御するものであり、計時時間が所定時間に達した時に、検知温度が連続通紙可能な温度に達していない場合においては、定着部材の表面が連続通紙可能な温度に達するまで、所定の紙間長さよりも長い紙間長さで用紙の通紙を連続して行わせることとした。
【００１３】
ここで、「紙間」とは、前の用紙がニップより排出されてから、次の用紙がニップに挿入されるまでの、ニップに用紙が存在していない期間を意味する。そして、「紙間長さ」とは、前の用紙の後端と、次の用紙の先端との間隔の長さを意味する。
【００１４】
上記の構成によれば、定着部材の表面温度が連続通紙可能な温度に達するまで、長い紙間長さで用紙を連続通紙することによって、ニップに用紙が存在していない状態を長くとることが可能となる。その結果、所定の時間が経過したことにより、強制的に画像形成装置が通紙可能な状態になってしまっても、定着部材の表面温度を十分に昇温させることができる。そして、紙間長さの調整は、レジストローラの制御だけで済むので、定着部材専用の駆動機構を設ける必要がない。したがって、画像形成装置の機構や制御の複雑化、製造コストの増加を招くことがない。
【００１５】
また、用紙上の未定着トナーを定着する定着部材と、この定着部材に当接して用紙を挿通させるニップを形成する加圧部材とを備えるとともに、定着部材に熱源を内蔵した定着装置を備えた画像形成装置において、前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、電源投入時または節電待機モードからの復帰時からの時間を計時する計時手段と、これらの各手段からの情報を受けて定着部材の加熱及び前記用紙の搬送を制御する制御手段とを備え、連続通紙が可能な第１の設定温度と、この第１の設定温度よりも低い単発通紙が可能な第２の設定温度とを設け、前記制御手段は、前記温度検知手段によって検知された検知温度が第２の設定温度に達した場合、或いは前記計時手段によって計時された計時時間が所定時間に達した場合に、前記定着装置への通紙を可能とするように制御するものであり、計時時間が所定時間に達した時に、検知温度が第１の設定温度に達していない場合においては、定着部材の表面が第１の設定温度に達するまで、所定の紙間長さよりも長い紙間長さで用紙の通紙を連続して行わせることとした。
【００１６】
ここで、「単発通紙」とは、後続がなく、ただ１枚だけで終わるような通紙を意味する。
【００１７】
上記の構成によれば、定着部材の表面温度が、単発であれば通紙が可能な第２の設定温度に達した時に通紙が開始される。この第２の設定温度は、連続通紙が可能な第１の設定温度よりも低い温度であるので、より早い段階で通紙が可能な状態になる。また、定着部材の表面温度が連続通紙可能な第１の設定温度に達するまで、長い紙間長さで用紙を連続通紙することによって、ニップに用紙が存在していない状態を長くとることが可能となる。その結果、強制的に画像形成装置が通紙可能な状態になってしまっても、定着部材の表面温度を十分に昇温させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００１９】
本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成について、図１及び図４を用いて説明する。図１は、画像形成装置に備えられた定着装置を示す模型的断面図である。図４は、画像形成装置を示す模型的断面図である。
【００２０】
まず、本発明の画像形成装置について、その概略を説明する。図４において、画像形成装置１００には、給紙装置１０１と、用紙搬送装置１０２と、転写装置１０３と、光学装置１０４と、作像装置１０５と、定着装置１と、排紙装置１０６と、両面印刷装置１０７とが備えられている。図中の矢印は、用紙の搬送経路を示す。
【００２１】
給紙装置１０１には、印刷前の用紙が積載して収容され、ここから１枚ずつ用紙が送り出される。送り出された用紙は、用紙搬送装置１０２により画像形成装置１００本体の側面に沿って垂直に搬送され、転写装置１０３に至る。
【００２２】
原稿に描かれた文字や図形、模様等の画像データは、光学装置１０４によって読み取られ、作像装置１０５によって原稿画像の静電潜像が作られる。この静電潜像からトナー像が形成され、トナー像は、前記用紙搬送装置１０２に備えられたレジストローラ１０２ａによって同期をとって送られてきた用紙に、転写装置１０３にて転写される。
【００２３】
その後、未定着トナー像を担持した用紙は、本発明に係る定着装置１へと送られる。定着装置１にてトナー像が定着され、定着装置１から排出された用紙は、排紙装置１０６によって機外に排紙される。また、両面印刷を行う場合には、定着装置１から排出された用紙は両面印刷装置１０７へと送られ、用紙の送り方向が切り替えられて、再度転写装置１０３へと送られる。
【００２４】
次に、画像形成装置に備えられた定着装置の構成について説明する。図１において、定着装置１には、定着部１０と加圧部２０が備えられ、定着部１０の定着部材である定着ローラ１１内には、熱源であるハロゲンランプ３１が配置されている。図中、Ｐは用紙を、ＰＩは紙間を示す。
【００２５】
定着ローラ１１は直径が４０ｍｍで、厚さ０．５ｍｍの鉄管（ＳＴＫＭ：日本工業規格による鋼管の品種）により構成される芯金１２がその主体をなす。芯金１２の外側には、厚さ２０μｍの離型層１３を設け、トナーの離型性を高める。離型層１３には、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パー−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂が用いられ、吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。また、弾性層として、シリコンゴム層を離型層１３のすぐ内側に設けてもよい。定着ローラ１１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度と同じになるように回転せしめられている。
【００２６】
加圧部２０は、加圧部材である加圧ローラ２１で構成される。定着ローラ１１と当接する加圧ローラ２１は直径が４０ｍｍで、ステンレス鋼からなる芯金２２の外側に、弾性層２３を構成するスポンジシリコンゴムが設けられている。この加圧ローラ２１が定着ローラ１１と当接することで用紙を挿通させるニップを形成する。加圧ローラ２１は、定着ローラ１１と当接することにより、定着ローラ１１の回転に従って回転せしめられる。
【００２７】
定着ローラ１１の外側には、定着ローラ１１の表面に接するように、表面温度を検知する温度検知手段であるサーミスタ４１が備えられている。また、制御回路中には、定着ローラ１１の加熱開始からの時間を計時する計時手段５１が備えられている。そして、これらの各手段からの情報を受けて、ハロゲンランプ３１による定着ローラ１１の加熱、及び用紙搬送装置１０２に備えられたレジストローラ１０２ａ（図４参照）による用紙Ｐの搬送のタイミングを制御する制御手段６１が備えられている。制御手段６１によってレジストローラ１０２ａを制御することで、紙間ＰＩの長さを調節することができる。
【００２８】
なお、これまでに登場した寸法等の数値は、好適例の例示であり、発明の範囲を限定するものではない。
【００２９】
例えば本実施形態では、定着部材及び加圧部材の両方がローラで構成される場合を示したが、定着ローラ１１又は加圧ローラ２１のいずれか一方を、ベルトに代えるといった構成でも良い。さらに、両方ともベルトであるといった構成でも良い。定着ローラ１１をベルトに替える場合は、ポリイミドフィルムの外側に金属層をメッキ、或いは圧延処理にて設け、その外側にＰＦＡ等のフッ素系樹脂のコーティングを施す。加圧ローラ２１をベルトに替える場合は、ポリイミドフィルムの外側にスポンジシリコンゴム層を設ける。
【００３０】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の定着動作フロー図である。まず、画像形成装置１００の電源がＯＦＦの状態において電源投入がなされると、定着ローラ１１の加熱が開始され、同時に計時手段５１による計時が開始される（ステップＳ１０１）。
【００３１】
その後、任意の時間に使用者による印刷条件入力、及び印刷の開始の操作が行われる（ステップＳ１０２）。これにより印刷が開始されるわけであるが、まずステップＳ１０３にて、温度検知手段であるサーミスタ４１による定着ローラ１１の表面温度の検知が行われる。この検知温度が、連続通紙可能な温度に達していれば定着装置１への通常の通紙がなされるが（ステップＳ１０４）、達していなければステップＳ１０５にて、加熱開始から所定の時間が経過したかどうかが判断される。ステップＳ１０５では、定着ローラ１１の表面温度が連続通紙可能な温度に達していなくても、所定の時間を経過したことによって、強制的に画像形成装置１００を通紙可能な状態にする。
【００３２】
次に、ステップＳ１０６にて、連続印刷であるかどうかの判断がなされる。単発通紙であれば、そのまま印刷をして（ステップＳ１０７）処理を終了する。連続印刷である場合、所定の紙間長さより長い紙間長さで定着装置１へ所定枚数（例えば１〜２枚）の通紙がなされる（ステップＳ１０８）。そして、定着装置１へ連続通紙を行う必要があるので、ステップＳ１０９にて再度定着ローラ１１の表面温度を検知し、検知温度が連続通紙可能な温度に達していれば、所定の紙間長さで連続通紙が実行される（ステップＳ１１０）。定着ローラ１１の表面温度が連続通紙可能な温度に達していなければ、所定の紙間長さより長い紙間長さで通紙される（ステップＳ１０８）。引き続き通紙を行う度に定着ローラ１１の表面温度が検知され、検知温度が連続通紙可能な温度に達するまで、所定の紙間長さよりも長い紙間長さで連続通紙がなされる（ステップＳ１０８〜Ｓ１０９）。
【００３３】
また、節電待機モードにおいては、ステップＳ１１１にて、使用者による印刷条件入力及び印刷の開始の操作が行われることによって復帰動作が開始される。そして、定着ローラ１１の加熱開始及び計時手段５１による計時開始（ステップＳ１１２）の後は、上記のように、ステップＳ１０３にて定着ローラ１１の表面温度の判断がなされる。以下は上記電源投入時のフローと同じである。
【００３４】
このようにして、定着ローラ１１の表面温度が連続通紙可能な温度に達するまで、ニップに用紙Ｐが存在していない状態を長くとることが可能となる。その結果、所定の時間が経過したことにより、強制的に画像形成装置１００が通紙可能な状態になってしまっても、定着ローラ１１の表面温度を十分に昇温させることができる。
【００３５】
また、紙間長さの調整は、レジストローラ１０２ａの制御だけで済むので、定着ローラ１１専用の駆動機構を設ける必要がない。したがって、画像形成装置１００の機構や制御の複雑化、製造コストの増加を招くことがない。
【００３６】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の定着動作フロー図である。なお、この実施形態の基本的なフローは、前記図２に示す第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する箇所については説明を省略するものとする。
【００３７】
電源投入時における定着ローラ１１の加熱開始及び計時手段５１による計時開始（ステップＳ２０１）、使用者による印刷条件入力（ステップＳ２０２）の後、または、節電待機モードからの復帰時における使用者による印刷条件入力（ステップＳ２１２）、定着ローラ１１の加熱開始及び計時手段５１による計時開始（ステップＳ２１３）の後のステップＳ２０３にて、サーミスタ４１による定着ローラ１１の表面温度の検知が行われる。
【００３８】
この時、検知温度が、定着装置１への連続通紙が可能な第１の設定温度に達していれば、定着装置１への通常の通紙がなされるが（ステップＳ２０４）、達していなければステップＳ２０５にて、単発通紙が可能な第２の設定温度に達したかどうかが判断される。そして、検知温度が第２の設定温度に達していなければステップＳ２０６にて、加熱開始から所定の時間が経過したかどうかが判断される。これらのステップＳ２０５及びＳ２０６において、定着ローラ１１の表面温度が単発通紙可能な第２の設定温度に到達する、又は所定の時間を経過することによって、強制的に画像形成装置１００を通紙可能な状態にする。
【００３９】
その後は前記第１の実施形態と同様に、連続通紙を行う必要がある場合、定着ローラ１１の表面温度が連続通紙可能な第１の設定温度に達するまで、所定の紙間長さよりも長い紙間長さで連続通紙がなされる（ステップＳ２０９〜Ｓ２１０）。
【００４０】
このようにして、定着ローラ１１の表面温度が、単発であれば通紙が可能な第２の設定温度に達した時に通紙が開始される。したがって、より早い段階で通紙が可能な状態になり、長い紙間長さで用紙Ｐを連続通紙することによって、定着ローラ１１の表面温度を十分に昇温させることができる。
【００４１】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の上記構成によれば、定着部材の表面温度が連続通紙可能な温度に達するまで、長い紙間長さで用紙を連続通紙することによって、ニップに用紙が存在していない状態を長くとることが可能となる。その結果、所定の時間が経過したことにより、強制的に画像形成装置が通紙可能な状態になってしまっても、定着部材の表面温度を十分に昇温させることができる。そして、紙間長さの調整は、レジストローラの制御だけで済むので、定着部材専用の駆動機構を設ける必要がない。したがって、画像形成装置の機構や制御の複雑化、製造コストの増加を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置に備えられた定着装置を示す模型的断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の定着動作フロー図
【図３】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の定着動作フロー図
【図４】本発明の実施形態に係る画像形成装置の模型的断面図
【符号の説明】
１    定着装置
１０  定着部
１１  定着ローラ
１２  芯金
１３  離型層
２０  加圧部
２１  加圧ローラ
２２  芯金
２３  弾性層
３１  ハロゲンランプ
４１  サーミスタ
５１  計時手段
６１  制御手段
１００  画像形成装置
１０２ａ  レジストローラ
ＰＩ  紙間
【図１】
2004325611.tif 000003
【図２】
2004325611.tif 000004
【図３】
2004325611.tif 000005
【図４】
2004325611.tif 000006