(57)【要約】【課題】定着部材のロットのばらつきや画像形成装置の使用環境または使用状況に左右されないで、単位時間当たりのフリッカ発生回数を抑制し、人体に悪影響を及ぼすことのない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内には熱源であるハロゲンヒータ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であるタイマ５１と、これらを制御する制御手段であるＣＰＵ５２が備えられる。印刷待機時に、タイマ５１によって計時された定着ローラ１１の加熱開始から次の加熱開始までの時間が、所定の時間となるように、ＣＰＵ５２が、サーミスタ４１によって得られた定着ローラ１１の表面温度に基づき、加熱開始温度、或いは加熱終了温度の少なくともいずれか一方の設定変更を行う。【選択図】      図４
2004325739.tif 000002
【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、この定着部材を加熱する熱源とを備えるとともに、前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、加熱開始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を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、印刷待機時に、前記計時手段によって計時された前記定着部材の加熱開始から次の加熱開始までの時間が所定時間となるように、前記制御手段が、前記温度検知手段によって得られた定着部材の表面温度に基づき、加熱開始温度、或いは加熱終了温度の少なくともいずれか一方の設定変更を行う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、定着ローラと加圧ローラの間のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿通して、用紙上の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り、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、ハロゲンヒータ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、ハロゲンヒータ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、使用中の機器において、繰り返し急激な変化をする電流のために電圧が周期的に変動することにより、室内照明が急に明滅することがある。これをフリッカと呼ぶ。照明のちらつきは、人の目の健康にとって悪影響を及ぼし、また不快感を誘う。これを受け、所定時間内に発生するフリッカの数を低減させるため、機器の電圧変動とフリッカに関する国際規格が制定され、欧州では規制を行っている国もある。
【０００５】
通常、画像形成装置が印刷を行っている時には、定着ローラ等の定着部材は常に加熱状態にあるが、印刷を行わず待機している時には、定着部材が所定の温度を維持するように加熱と非加熱の状態を繰り返している。この時、熱源のＯＮ／ＯＦＦが繰り返され、大きな電流が流れたり、断たれたりすることによって電圧変動が生じるので、画像形成装置の印刷待機時にフリッカが発生する。
【０００６】
上記のフリッカの問題に対して、印刷待機時の定着部材の温度制御において、加熱開始温度と加熱終了温度を異なった温度に設定することで、これらの温度を同じ温度に設定した時よりも、熱源のＯＮ／ＯＦＦの回数を減らし、これによりフリッカ発生の低減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）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１３２０８３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の画像形成装置のように、加熱開始温度と加熱終了温度とを、各々常に同じ温度に設定してしまうと、例えばロットのばらつきにより定着部材の熱容量が小さくなってしまった場合、表面温度の上昇／下降が極端に早いというような場合において、熱源のＯＮ／ＯＦＦの回数が増えてしまい、フリッカ発生も増加する恐れがある。また、画像形成装置を環境温度変化の大きい場所に設置した場合や、画像形成装置に大きな電圧変動が発生した場合においても、熱源のＯＮ／ＯＦＦ回数が増えてしまい、フリッカ発生も増加する可能性が大きくなる。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、定着部材のロットのばらつきや画像形成装置の使用環境または使用状況に左右されないで、印刷待機時における定着部材の加熱開始から次の加熱開始までの時間が、常に所定の時間となるようにすることにより、熱源のＯＮ／ＯＦＦの回数を低減して単位時間当たりのフリッカ発生回数を抑制し、人体に悪影響を及ぼすことのない画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、この定着部材を加熱する熱源とを備えるとともに、前記定着部材の表面温度を検知する温度検知手段と、加熱開始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を制御する制御手段とを備えた定着装置において、印刷待機時に、前記計時手段によって計時された前記定着部材の加熱開始から次の加熱開始までの時間が所定時間となるように、前記制御手段が、前記温度検知手段によって得られた定着部材の表面温度に基づき加熱開始温度、或いは加熱終了温度の少なくともいずれか一方の設定変更を行うこととした。
【００１１】
上記の構成によれば、加熱開始温度、或いは加熱終了温度の設定変更を行うことで、定着部材の加熱開始から次の加熱開始までの時間が、常に所定の時間となるようにすることができる。その結果、定着部材のロットのばらつきや画像形成装置の使用環境または使用状況が変化しても、単位時間当たりのフリッカ発生回数を抑制することが可能となる。そして、電圧変動を発生させる熱源への通電開始のタイミングを時間で監視して温度制御することができるので、フリッカ発生の時間間隔が一定で、人体に悪影響を及ぼすことのない画像形成装置を提供することが可能となる。
【００１２】
【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。
【００１３】
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２を用いて説明する。図１は、画像形成装置を示す模型的断面図である。図２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及び制御回路の概略図である。
【００１４】
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１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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
次に、本発明の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２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ヒータ３１が配置されている。図中、Ｐは用紙を示す。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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５０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であるタイマ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、ハロゲンヒータ３１による定着ローラ１１の加熱を制御する制御手段であるＣＰＵ５２が備えられている。定着ローラ１１の加熱制御は、トライアック等からなるスイッチング素子５３に、スイッチング素子制御回路５４を介して信号を送ることで、交流電源６１からハロゲンヒータ３１への通電を制御することによってなされる。
【００２２】
ここで、上記定着部１０及び加圧部２０の構成は、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。また、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をベルトに代える場合は、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をベルトに代える場合は、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。
【００２３】
また、定着ローラ１１を加熱する熱源には、ハロゲンヒータ３１に代えて、セラミックヒータやニクロム線抵抗体、電磁誘導コイルを用いても構わない。そして、定着ローラ１１の表面温度を検知する温度検知手段には、サーミスタ４１に代えて、定着ローラ１１の表面に当接しない非接触タイプの温度検出手段を用いても構わない。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、画像形成装置１００の作用について、図３と図４を用いて説明する。図３は、定着ローラの加熱開始から次の加熱開始まで時間が所定時間である場合の制御状態を示すグラフである。図４は、定着ローラの加熱開始から次の加熱開始まで時間が所定時間よりも短くなってしまった場合の制御状態を示すグラフである。図３及び図４（ａ）、図４（ｂ）ともに、上段が定着ローラ１１の表面温度、下段が熱源であるハロゲンヒータ３１への通電状態を示す。
【００２６】
ここで、ＣＰＵ５２には、定着ローラ１１の定着に好適な表面温度が予め設定されている。また、印刷を行わず待機している時には、定着ローラ１１が設定温度を維持するように加熱と非加熱の状態を繰り返しており、この時の加熱開始温度と加熱終了温度、及び加熱開始から次の加熱開始までの所定の時間もＣＰＵ５２に予め設定されている。以下の説明では、所定時間が３０ｓｅｃであるとする。なお、この３０ｓｅｃという時間間隔で発生するフリッカは、人体に悪影響を及ぼさないレベルであると仮定する。
【００２７】
そして、実際の印刷待機時には、タイマ５１によって計時された定着ローラ１１の加熱開始から次の加熱開始までの時間が前記所定時間となるように、ＣＰＵ５２が、サーミスタ４１によって得られた定着ローラ１１の表面温度に基づき、加熱開始温度、或いは加熱終了温度の少なくともいずれか一方の設定変更を行う。
【００２８】
まず、印刷待機時に、定着ローラ１１の表面温度を維持している状態において、図３に示すように、加熱開始から次の加熱開始までの時間が３０ｓｅｃであるとする。この場合、時間は所定時間と一致し、さらに３０ｓｅｃで安定しているので、予め設定された加熱開始温度と加熱終了温度にて、制御を続けていくことに問題はない。
【００２９】
次に、定着ローラ１１のロットのばらつきや画像形成装置１００の使用環境または使用状況によって、図４（ａ）に示すように、定着ローラ１１の加熱開始から次の加熱開始までの時間が２０ｓｅｃになったとする。この場合、短時間だけ２０ｓｅｃである場合は人体に悪影響を及ぼすことはないが、これよりさらに時間間隔が短くなったり、２０ｓｅｃが長時間続いたりすると、３０ｓｅｃの場合よりもハロゲンヒータ３１のＯＮ／ＯＦＦの回数が増加してＯＮ−ＯＦＦ−ＯＮのサイクルが短くなり、人体に悪影響を及ぼす可能性が高くなるので、早めに対応しておく必要がある。
【００３０】
そこで、図４（ｂ）に示すように、適切な加熱終了温度を探るような設定変更をＣＰＵ５２に行わせることにより、定着ローラ１１の加熱開始から次の加熱開始までの時間を徐々に長くすることができ、最終的には所定時間の３０ｓｅｃに達する。このように、加熱終了温度の設定変更を行うことで、定着ローラ１１の加熱開始から次の加熱開始までの時間が、常に所定の時間となるようにすることができる。その結果、定着ローラ１１のロットのばらつきや画像形成装置１００の使用環境または使用状況が変化しても、単位時間当たりのフリッカ発生回数を抑制することが可能となる。そして、電圧変動を発生させるハロゲンヒータ３１への通電開始のタイミングを時間で監視して温度制御することができるので、フリッカ発生の時間間隔が一定で、人体に悪影響を及ぼすことのない画像形成装置１００を提供することが可能となる。
【００３１】
なお、加熱終了温度を上げ過ぎたことにより、所定時間をオーバーしてしまった場合には、加熱終了温度を下げるように設定変更を行う。そして、図４（ｂ）では、所定時間に達するまでに、加熱終了温度を段階的に設定変更しているが、その加熱時の定着ローラ１１の表面温度の上昇勾配に基づいて、一度に所定時間に達するように設定変更しても構わない。
【００３２】
また、加熱開始温度を設定変更することによって、定着ローラ１１の加熱開始から次の加熱開始までの時間が常に所定時間となるようにしても構わない。定着ローラ１１の表面が定着に好適な温度を維持できるよう、通常は、前記のように加熱終了温度を設定変更するほうが良い。しかしながら、加熱終了温度を上げることにより、画像形成装置１００の耐熱限界に近づいたり、用紙が焼損したりする恐れがある温度に達してしまった場合には、加熱終了温度をそれ以上上げず、加熱開始温度を設定変更しても良い。
【００３３】
このように、加熱終了温度を上げたくない場合には、加熱開始温度を下げるように設定変更しても構わない。さらに、定着ローラ１１の表面温度の上昇／下降に長い時間を要し、印刷待機時からの復帰に支障を及ぼす可能性がある場合には、加熱開始温度を上げたり、加熱終了温度を下げたりすることによって所定の時間に合わせても構わない。
【００３４】
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。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の上記構成によれば、加熱開始温度、或いは加熱終了温度の設定変更を行うことで、定着部材の加熱開始から次の加熱開始までの時間が、常に所定の時間となるようにすることができる。その結果、定着部材のロットのばらつきや画像形成装置の使用環境または使用状況が変化しても、単位時間当たりのフリッカ発生回数を抑制することが可能となる。そして、電圧変動を発生させる熱源への通電開始のタイミングを時間で監視して温度制御することができるので、フリッカ発生の時間間隔が一定で、人体に悪影響を及ぼすことのない画像形成装置を提供することが可能となる。
【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の模型的断面図
【図２】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及び制御回路の概略図
【図３】定着ローラの加熱開始から次の加熱開始まで時間が所定時間である場合の制御状態を示すグラフ
【図４】定着ローラの加熱開始から次の加熱開始まで時間が所定時間よりも短くなった場合の制御状態を示すグラフ
【符号の説明】
１    定着装置
１０  定着部
１１  定着ローラ
２０  加圧部
２１  加圧ローラ
３１  ハロゲンヒータ
４１  サーミスタ
５１  タイマ
５２  ＣＰＵ
５３  スイッチング素子
１００  画像形成装置
【図１】
2004325739.tif 000003
【図２】
2004325739.tif 000004
【図３】
2004325739.tif 000005
【図４】
2004325739.tif 000006