(57)【要約】【課題】特に小サイズの用紙を連続通紙した場合等においても、定着性能が低下することがない等、信頼性の高い温度制御を行うことができる。【解決手段】上部サーミスタ９ｃで検知した温度と下部サーミスタ９ｄで検知した温度との温度差ＴＸをＣＰＵ２０にて演算する。温度差ＴＸが第１の設定値（ＴＩ）より低い場合（ＴＸ＜Ｔ１）には、上部サーミスタ９ｃの温度を用いて所定温度Ｔｉとなるようにヒータｈ１を制御する。温度差ＴＸが第１の設定値（Ｔ１）よりも高い場合（Ｔ１＜ＴＸ）には、下部サーミスタ９ｄの温度を用いて所定温度Ｔｉとなるようにヒータｈ１を制御する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材のトナー像が形成された転写面に接触する第１の定着手段と、該第１の定着手段に圧接し、該転写面と反対の面に接触する第２の定着手段とからなる定着手段と、該第１の定着手段を加熱するための第１の熱源と、該第２の定着手段を加熱するための第２の熱源とを有し、
転写後の転写材を前記定着手段によって挟持搬送して加熱定着させる熱定着装置を備えた画像形成装置において、
第１の定着手段の非通紙領域に配置され該第１の定着手段の温度を検知する第１の温度検知手段と、
第２の定着手段の通紙領域に配置され該第２の定着手段の温度を検知する第２の温度検知手段と、
前記第１の温度検知手段によって検知された第１の温度と、前記第２の温度検知手段によって検知された第２の温度との温度差を計測する温度差計測手段と、
前記温度差計測手段によって計測された値が第１の設定値以下であれば、第１の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御し、前記温度差計測手段によって計測された値が前記第１の設定値以上であれば、第２の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段はタイマーを有しており、前記温度差計測手段によって計測された値が第１の設定値よりも大きい第２の設定値以上となった場合において、前記タイマーによる計測時間内に前記計測値が第２の設定値以下とならなかった場合に前記熱定着装置をエラーとして処理することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものであり、特に熱定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に未定着のトナー像を用紙等の転写材に定着する手段として、加熱ローラ（又はベルト）と、これに圧接する圧接ローラ（又はベルト）との間に前記転写材を通過させて熱定着する方法が広く知られている。この従来の方法では特にカラープリンター、カラー複写機、あるいは高速のプリンター・複写機では熱容量が不足し、定着性能が低下するため、加熱ローラだけでなく圧接ローラにもヒータ等の熱源を内蔵させたもの、あるいはソフトローラを用いたもの、あるいは熱容量の増加等を行ったものがあり、これにより定着性を改善している。
また、定着ローラ内に小サイズシートの通紙領域に対応するヒータと大サイズシートの通紙領域に対応するヒータの２つのヒータを持ち温度制御して小サイズ用紙に対応しているものもある（特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の熱定着装置は、温度検知センサーを備えており、加熱ローラあるいは圧接ローラの温度を適正な温度に維持するように制御しているものが一般的である。
【特許文献１】
特許第２５４５３９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特に転写材のトナー像が形成された転写面の側に位置する加熱ローラは、定着時に未定着トナー像が形成された転写材が接触するため、トナーが付着する場合がある。このため、加熱ローラ上に付着したトナーをクリーニングするためのクリーニング機構を設けたものもある。しかしながら、該クリーニング機構を設けたとしても、経年変化等により、印刷を重ねるうちに十分にクリーニングを行うことができない場合もあった。したがって、サーミスタ等の温度検知センサーを加熱ローラの転写材通紙領域に接触して配置させると、該温度センサーが汚染され、正しい温度を検知できなくなる可能性があった。このため、通紙領域外に該温度センサーを配置する場合がある。この場合、ソフトローラ、熱容量の大きな定着器等は熱時定数も大きく、温度制御において正しく温度を維持できない場合が発生してきた。また、特に小サイズの用紙を連続通紙すると温度検知センサー近傍、即ち非通紙領域は温度があまり低下しないにもかかわらず、通紙領域の温度が大きく低下するため定着性が悪化したり、印刷速度を下げて定着性の確保をしなければならない。また、特許文献１に記載の技術では、ローラに複数のヒータを内蔵させているのでコスト高になるあるいは制御が複雑となるといった問題があった。
【０００５】
本願は上記問題点に鑑み、特に小サイズの用紙を連続通紙した場合等においても、定着性能が低下することがない等、信頼性の高い温度制御を行うことができる熱定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、転写材のトナー像が形成された転写面に接触する第１の定着手段と、該第１の定着手段に圧接し、該転写面と反対の面に接触する第２の定着手段とからなる定着手段と、該第１の定着手段を加熱するための第１の熱源と、該第２の定着手段を加熱するための第２の熱源とを有し、転写後の転写材を前記定着手段によって挟持搬送して加熱定着させる熱定着装置を備えた画像形成装置において、第１の定着手段の非通紙領域に配置され該第１の定着手段の温度を検知する第１の温度検知手段と、第２の定着手段の通紙領域に配置され該第２の定着手段の温度を検知する第２の温度検知手段と、前記第１の温度検知手段によって検知された第１の温度と、前記第２の温度検知手段によって検知された第２の温度との温度差を計測する温度差計測手段と、前記温度差計測手段によって計測された値が第１の設定値以下であれば、第１の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御し、前記温度差計測手段によって計測された値が前記第１の設定値以上であれば、第２の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置である。
【０００７】
この発明によれば、前記温度差計測手段によって計測された値が第１の設定値以下であれば、第１の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御し、前記温度差計測手段によって計測された値が前記第１の設定値以上であれば、第２の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御する制御手段とを有している。即ち、通紙領域の温度があまり低下しない場合には、第１の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御し、例えば小サイズの用紙を連続通紙した場合等において、非通紙領域は温度があまり低下しないにもかかわらず、通紙領域の温度が大きく低下するような場合には第２の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御するようにしているので、特に連続通紙時における定着性能の悪化や、定着性能を確保するために印刷速度を下げるといった問題がなくなる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、前記制御手段はタイマーを有しており、前記温度差計測手段によって計測された値が第１の設定値よりも大きい第２の設定値以上となった場合、前記タイマーによる計測時間内に前記計測値が第２の設定値以下とならなかった場合に前記熱定着装置をエラーとして処理することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【０００９】
この発明によれば、前記タイマーによる計測時間内に前記計測値が第２の設定値以下とならなかった場合に前記熱定着装置をエラーとして処理するようにしているので、定着装置の異常を検知することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態を示すプリンタの概略断面図、図２は本発明の一実施形態を示すブロック図、図３は温度検知センサーの位置を示す概略図、図４は本発明の一実施形態を示すフローチャートである。
【００１１】
まず図１を参照して、１はカラー画像形成装置本体である。２は感光体ドラムであり、ＯＰＣ又はａ−Ｓｉ感光体が用いられる。また、該感光体ドラム２は図１の矢印の方向に回転可能に構成されている。３は帯電装置であり、不図示の電源から感光体ドラム２表面に所定のバイアスの電圧を印加可能に構成されている。４は露光手段であり、感光体ドラム２に帯電された表面に外部端末からの画像情報がレーザ光で照射され潜像を形成する。この場合、レーザ光に代えてＬＥＤ光を用いても良い。
【００１２】
５は形成された潜像にカラートナーを現像する現像器であり、感光体２の回転方向上流側からイエローを現像する現像器５ａ、マゼンタを現像する現像器５ｂ、シアンを現像する現像器５ｃ、ブラックを現像する現像器５ｄの順番で配列されている。また各現像器５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄにはそれぞれ各現臓器にトナーを補給すべくトナー容器５０ａ（イエロートナー容器），５０ｂ（マゼンタトナー容器），５０ｃ（シアントナー容器），５０ｄ（ブラックトナー容器）が設けられている。本発明の各色のトナーは非磁性トナーが用いられているが、磁性トナーであってもかまわない。なお、３１はクリーニング手段であり、次に説明する中間転写ドラム６で未転写となったトナーを感光体ドラム２上から除去する。
【００１３】
６は中間転写ドラムであり、所定のバイアスを印加することで感光体ドラム２に現像されたトナーを一次的に転写させる作業を順次各トナーについて繰り返すことで色重ねを行う。６ａは二次転写ローラ，６ｂはクリーニングローラである。なお、この色重ねに際して、不図示であるが、二次転写ローラ６ａ，クリーニングローラ６ｂは各色が完全に重ねられるまで中間転写ドラム６から退避される退避機構を設けている。
【００１４】
７は給紙手段であり、カラー画像形成装置１の下方に配置された大容量の用紙が収納可能な給紙ユニット７ａと、カラー画像形成装置１の側方に配置された手差しユニット７ｂとによって構成されている。給紙ユニット７ａは、２段構成となっており、上段と下段の給紙ユニットにはそれぞれ異なるサイズのようにを納できるようになっている。また、手差しユニット７ｂはカラー画像形成装置１に格納することが可能で（図１は格納した状態を示している）、手差しとして使用する際に、手差しユニット７ｂを引き出して、用紙が載置できる状態にして使用する。
【００１５】
これら給紙ユニット７ａあるいは手差しユニット７ｂから給紙された用紙は、レジストローラ６０に搬送され、先端揃え及びタイミングを取った後に二次転写ローラ６ａに送り込まれる。そして転写された後に搬送ベルト８によって搬送方向下流側に向かって用紙を搬送させる。９は定着装置であり、ヒータ等の熱源が内蔵された一対のローラにより転写されたトナーを熱と圧力によって用紙に定着させる。定着装置９の詳細については後述する。
【００１６】
１０は排紙手段であり、定着手段９により熱定着された用紙に対して印字面を上にして排紙するフェイスアップトレイ１０ａと印字面を下にして排紙するフェイスダウントレイ１０ｂが配置されている。尚、フェイスアップトレイ１０ａはカラー画像形成装置１の側方に格納することが可能で（図１は格納した状態を示している）、フェイスアップトレイ１０ａを使用する際には、フェイスアップトレイ１０ａを引き出して使用する。
【００１７】
次に、図２を参照して定着装置９について説明する。定着装置９は、それぞれ熱源としてのヒータｈ１（第１の熱源）、ｈ２（第２の熱源）が内蔵された上ローラ９ａ（第１の定着手段）と下ローラ９ｂ（第２の定着手段）とからなる定着手段と、上ローラ９ａの非通紙領域に上ローラ９ａに接触して設けられ該上ローラ９ａの温度を検知する上部サーミスタ９ｃ（第１の温度検知手段）と、下ローラ９ｂの通紙領域に下ローラ９ｂに接触して設けられ該下ローラ９ｂの温度を検知する下部サーミスタ９ｄ（第２の温度検知手段）と、これらサーミスタ９ｃ，９ｄからの検知温度により熱源としてのヒータｈ１、ｈ２の温度を制御する制御手段（図３参照）とから主に構成されている。尚、本実施形態では上部サーミスタ９ｃからの温度情報に基づきヒータｈ１（第１の熱源）を、下部サーミスタ９ｄからの温度情報に基づきヒータｈ２（第２の熱源）をそれぞれ個別制御するものとする。
【００１８】
上ローラ９ａは用紙のトナー像が形成された転写面に接触し、下ローラ９ｂは上ローラ９ａに圧接し、かつ該転写面と反対の面に接触するような関係で配置されている。これら上下ローラ９ａ，９ｂは、転写後の用紙を挟持搬送してトナー像を定着し、該用紙をフェイスアップトレイ１０ａまたはフェイスダウントレイ１０ｂへ向けて搬送する。
【００１９】
上部サーミスタ９ｃおよび下部サーミスタ９ｄはそれぞれヒータｈ１、ｈ２によって加熱された上ローラ９ａおよび下ローラ９ｂの表面温度を検出している。
【００２０】
次に，図３を参照して制御回路の構成について説明する。ＣＰＵ２０は内蔵タイマー２２等による一定インターバルにて上ローラ９ａの温度および下ローラ９ｂの温度をそれぞれ上部サ―ミスタ９ｃおよび下部サーミスタ９ｄから上温度検知回路２５および下温度検知回路２６を介してＣＰＵ２０内蔵のＡＤ変換器２１にて読みとりを行うよう構成されている。読みとった温度情報に基づいてＣＰＵ２０内蔵のＰＯＲＴよりドライバー２８，３０を介して通電制御回路２７，２９をオン・オフ制御して定着手段（９ａ，９ｂ）の温度が一定となるようにヒータｈ１，ｈ２の温度制御をしている。温度検知センサーにはサーミスタ９ｃ，９ｄが使われるが、このサーミスタ出力を上下温度検知回路２５，２６にて電圧に変換し、ＡＤ変換器２１で読みとりが可能となるようになっている。尚、本実施形態ではＣＰＵ内蔵のタイマー、ＡＤ変換器、ＰＯＲＴを使用しているが、これらを外部にて構成してもかまわない。また、一定インターバルをタイマーで構成しているが、電源のゼロクロス検知をＣＰＵの割り込みに入力して構成してもかまわない。
【００２１】
続いて、図４のフローチャートを参照して本実施形他の作用について説明する。まず、ＣＰＵ２０のタイマー２２の一定インターバル割り込みにより定着装置制御の起動がかかる（ステップ１）。次に、上ローラ制御、又は下ローラ制御かを判断する（ステップ２）。例えば、奇数回目の割り込みの場合は上ローラ制御を、偶数回目の割り込みの場合は下ローラ制御を行う。これは制御負荷を分散するためのものであるが、同時処理を行ってもかまわない。上ローラ制御の場合、上ローラ温度Ｔｕ及び下ローラ温度ＴｄをＡＤ変換器２１より読み込みを行い（ステップ３）、ＣＰＵ２０内蔵の図外のＲＡＭにバックアップする（ステップ４）。尚、該ＲＡＭはＣＰＵの外部に設けてもかまわない。
【００２２】
次にオーバーヒート（ステップ５）、サーミスタ断線（ステップ６）の異常判定を行い、問題が無い場合は次のステップに進む。異常を検知した場合は上ローラエラー処理を行う。具体的には、カラー画像形成装置１の印刷動作を停止するとともに、不図示の表示部へエラー表示するといった処理である（ステップ２１）。
【００２３】
次に、ステップ７で上部サーミスタ９ｃで検知した温度Ｔｕと下部サーミスタ９ｄで検知した温度Ｔｄとの温度差ＴＸをＣＰＵ２０にて演算する（温度差計測手段）。演算したＴＸに基づき温度範囲判定を行う（ステップ８）。温度差が第１の設定値（Ｔ１）より低い場合（ＴＸ＜Ｔ１）には、フラグをクリアー（ステップ８４）した後、上部サーミスタ９ｃの温度Ｔｕを用いて所定温度Ｔｉとなるようにヒータｈ１を制御する（ステップ１１）。尚、前記フラグはＴＸ＞Ｔ２の条件のときにセットされるフラグであり、後述するステップ８１，８２，８３についても同様である。
【００２４】
温度差ＴＸが第１の設定値（Ｔ１）と第２の設定値（Ｔ２）の範囲内にある場合（Ｔ１＜ＴＸ＜Ｔ２）には、フラグをクリアー（ステップ８３）した後、下部サーミスタ９ｄの温度Ｔｄを用いて所定温度Ｔｉとなるようにヒータｈ１を制御する（ステップ９）。これは、小サイズ用紙の連続通紙等で、通紙領域の温度が低下し通紙領域の温度と非通紙領域の温度との温度差ＴＸが大きくなったものと考えられるためである。また、温度差ＴＸが第２の設定値より高い場合（ＴＸ＞Ｔ２）には、フラグがセットされているかどうかが判定され（ステップ８１）、該フラグがセットされていない場合には、フラグがセット（ステップ８２）されて、不図示のタイマーがスタートし（ステップ３０）、タイムアウトになるまで、すなわち一定の時間内に温度差Ｔｘが第２の設定温度Ｔ２以下に復帰するかどうかを見る（ステップ１０）。即ち、タイムアウトになるまでに温度差ＴＸが第２の設定温度Ｔ２以下になった場合、一時的に温度差が高くなったとしてＴ１＜ＴＸ＜Ｔ２の場合と同様、下部サーミスタ９ｄの温度Ｔｄが所定温度Ｔｉとなるようにヒータｈ１を制御するようステップ９へ進む。しかし、上記時間がタイムアウトになった場合は定着装置の異常と判定してエラー処理を行うべくステップ２１へ進む。また、ステップ８１で既にフラグがセットされていると判定された場合についても同様に、ステップ１０のタイムアウトになるまでに温度差Ｔｘが第２の設定温度Ｔ２以下に復帰するかどうかを見る。
【００２５】
例えば、周速１１５ｍｍ／ｓｅｃのＡ３ワイド機（最大用紙サイズ３１０ｍｍ×４２０ｍｍ）カラープリンタで、Ｔｉ＝１４５℃、Ｔｊ＝１５０℃とした場合、Ｔ１＝１５℃、Ｔ２＝５０℃とするのが好ましい。
【００２６】
ステップ９及びステップ１１による温度制御は、それぞれの温度情報より制御演算を行い、ヒータｈ１への通電時間を算出し、この時間に基づいて通電制御が行われる。この通電制御が終了すれば、一連の割り込み処理が終了する（ステップ２０）。
【００２７】
ステップ２に戻り、下ローラ制御の場合、下ローラの温度ＴｄをＡＤ変換器より読み込みを行い（ステップ１３）、ＣＰＵ２０内蔵の図外のＲＡＭにバックアップする（ステップ１４）。尚、該ＲＡＭはＣＰＵの外部に設けてもかまわない。次に、オーバーヒート（ステップ１５）、サーミスタ断線（ステップ１６）の異常判定を行い、問題が無い場合は次のステップに進む。異常を検知した場合は下ローラエラー処理を行う。具体的には、カラー画像形成装置１の印刷動作を停止するとともに、不図示の表示部へエラー表示するといった処理である（ステップ２２）。
【００２８】
異常がなかった場合には、下部サーミスタ９ｄの温度Ｔｄを用いて所定温度Ｔｊとなるようにヒータｈ２を制御する（ステップ１７）。ステップ１７による温度制御は，これら温度情報より制御演算を行い、ヒータｈ２への通電時間を算出する。通電時間に基づいて下定着器の通電制御を行し、この時間に基づいて通電制御を行う（ステップ１８）。この通電制御が終了すれば、一連の割り込み処理が終了する（ステップ２０）。
【００２９】
尚，上記実施形態では、温度差ＴＸが第１の設定値（Ｔ１）よりも高い場合に、温度差ＴＸが第１の設定値（Ｔ１）と第２の設定値（Ｔ２）の範囲内にある場合（Ｔ１＜ＴＸ＜Ｔ２）と、温度差ＴＸが第２の設定値より高い場合（ＴＸ＞Ｔ２）とに分けて制御を行ったが，単に上部サーミスタ９ｃで検知した温度Ｔｕと下部サーミスタ９ｄで検知した温度Ｔｄとの温度差ＴＸをＣＰＵ２０にて演算し、温度差ＴＸが第１の設定値（ＴＩ）より低い場合（ＴＸ＜Ｔ１）には、上部サーミスタ９ｃの温度Ｔｕを用いて所定温度Ｔｉとなるようにヒータｈ１を制御し、温度差ＴＸが第１の設定値（Ｔ１）よりも高い場合（Ｔ１＜ＴＸ）には、下部サーミスタ９ｄの温度Ｔｄを用いて所定温度Ｔｉとなるようにヒータｈ１を制御するようにしてもかまわない。
【００３０】
また、温度差ＴＸの演算（頭４のステップ７）については、下部サーミスタ９ｄで検知した温度Ｔｄを用いる実施形態について示したが、これに代えて下ローラ制御でＡＤ変換器より読み込まれ、ＲＡＭにバックアップされた下ローラの温度Ｔｄｂ（頭４のステップ１４）を用いて温度差ＴＸの演算を行ってもかまわない。この場合、演算式はＴｘ＝Ｔｕ−Ｔｄｂとなる。これによって、バックアップデータを用いるため、上ローラ制御時のＡＤ変換を上部サーミスタ９ｃのみとして制御でき、ＡＤ変換処理時間を短縮することが出来る。
【００３１】
また、上記実施形態では、ローラ対を上下に配置させて定着装置を構成させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、該ローラ対を左右に配置させて定着装置を構成し、下から上に向かって用紙を搬送するようなものであってもかまわない。この場合、一方あるいは両方をローラに代えてベルトで構成してもよいことは勿論である。
【００３２】
また、上記実施形態では、上部サーミスタは上ローラの非通紙領域に、下部サーミスタは下ローラの通紙領域にそれぞれ接触して設けたが、接触させずに微小な隙間をあけて設けてもかまわない。また、ヒータｈ１、ｈ２はそれぞれ各ローラに内蔵されていなくてもかまわない。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、前記温度差計測手段によって計測された値が第１の設定値以下であれば、第１の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御し、前記温度差計測手段によって計測された値が前記第１の設定値以上であれば、第２の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御する制御手段とを有している。即ち、通紙領域の温度があまり低下しない場合には、第１の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御し、例えば小サイズの用紙を連続通紙した場合等において、非通紙領域は温度があまり低下しないにもかかわらず、通紙領域の温度が大きく低下するような場合には第２の温度検知手段による検知温度を所定の温度とするように前記第１の熱源を制御するようにしているので、特に連続通紙時における定着性能の悪化や、定着性能を確保するために印刷速度を下げるといった問題がなくなる。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すプリンタの概略断面図
【図２】本発明の一実施形態を示すブロック図
【図３】温度検知センサーの位置を示す概略図
【図４】本発明の一実施形態を示すフローチャート
【符号の説明】
１    カラー画像形成装置
９    定着装置
９ａ  上ローラ
９ｂ  下ローラ
９ｃ  上部サーミスタ
９ｄ  下部サーミスタ
ｈ１、ｈ２  ヒータ
【図１】
2004258550.tif 000003
【図２】
2004258550.tif 000004
【図３】
2004258550.tif 000005
【図４】
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