(57)【要約】【課題】ベルト定着方式が有する本来の迅速な立ち上がりを維持しながら定着品質を確保すると共に、使用状況に対応した待機時の省電力および静粛性の向上を図ること。【解決手段】定着ローラ１１１と加熱ローラ１１２と、この２つのローラに張架された定着ベルト１１３と、定着ローラ１１１に対向して付勢されて配置された加圧ローラ１１５と、定着ベルト１１３を回転駆動するベルト駆動部１２２と、加熱ローラ１１２内部に設けられた加熱ヒータ１１４と、定着ローラ１１１の近傍の温度を検知するサーミスタ１１６とを有する定着装置を搭載した画像形成装置において、印刷要求を受けつけた直後に定着ベルト１１３を回転させ、サーミスタ１１６の検知温度が所定値に達した後、当該印刷を実行する第１の制御モードと、印刷要求の有無にかかわらず、定着ベルト１１３を回転させる第２の制御モードと、を選択的に実行するメイン制御部１２０を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加熱ローラと、前記加熱ローラおよび前記加熱ローラに張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに対向し、付勢されて配置された加圧ローラと、前記定着ベルトを回転駆動する駆動手段と、少なくとも前記加熱ローラ内部に設けられた加熱ヒータと、前記定着ローラの近傍の温度を検知する温度検知手段とを有し、記録紙を前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間を通過させて定着を行なう定着装置を搭載した画像形成装置において、
印刷要求を受けつけた直後に前記定着ベルトを回転させ、前記温度検知手段による検知温度が所定値に達した後、当該印刷を実行する第１の制御モードと、
印刷要求の有無にかかわらず、前記定着ベルトを回転させる第２の制御モードと、
を選択的に実行する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動手段は、少なくとも、前記定着ベルトを通常の定着速度のほかに、当該定着速度よりも低速で駆動する機構を有し、
前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて印刷を行なわない待機時には前記定着ベルトを印刷時の速度に対して低速で回転させるように前記駆動手段を制御すること特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
さらに、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードとを切り替える切替手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記温度検知手段は、さらに前記加熱ローラの近傍にも設けられ、
前記制御手段は、この複数の温度検知手段の温度差が所定値以上である場合、所定の温度差内におさまるように前記第２の制御モードを実行することを特徴とする請求項１または２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、複写機やレーザプリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より電子写真方式を用いた画像形成装置にはさまざまな形式が存在する。これらの装置は基本的にモノクロタイプでは黒色のトナー像を使用し、カラー方式ではＹＭＣＫのトナー像を順に重ね合わせて作像するという違いがあるだけで、あらかじめ帯電した感光体上をレーザー光などで露光して静電潜像を形成し、その潜像にトナーを付着させて現像したうえで、それを最終的に記録紙上に転写して印刷画像を得るものである。この像を形成するためのこのトナーは、基本的に合成樹脂からつくられているので、最終的にトナー像を記録紙上に転写する際、しっかりとトナー像を形成するために、熱を加えて樹脂を溶融し、定着させるという工程が重要となる。
【０００３】
この定着工程を実現するため、一般には画像形成装置内に、ヒーターを使った発熱装置が設けられている。この発熱装置としては、従来のハロゲン・ランプなどを使ったヒーターにゴム・ローラを組み合わせた「定着ローラ方式」から、コイル状の金属に発生する電磁誘導起電力を利用した電磁誘導加熱（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）による定着方式（ＩＨ定着方式）やゴムローラの熱容量を小さくする目的でローラの替わりに無端状ベルトを用いた「ベルト定着方式」など、さまざまな方式が提案されている。このようなベルト定着装置を用いた従来の技術として、たとえば特許文献１，２，３に開示されている。
【０００４】
上記方式のうち、ベルト定着方式は、ローラの替わりに薄いベルト状の物質を使用するため、熱せられる部分の熱容量が著しく小さい。このため、発熱開始から、実際に樹脂定着が可能になるまでに要する時間が短くなり、時間短縮による立ち上がり時間の短縮化だけでなく消費電力が低くて済むという利点があり、定着方式として主流になりつつある。すなわち、ベルト定着はローラ定着に比べて、熱せられる部分の熱容量が著しく小さいので、加熱開始から目標温度に到達するまでの時間が短い。すなわち待機状態から印刷可能状態へ遷移するまでの時間、すなわち立ち上がり時間（ウォームアップ時間）を短縮させることができるという利点がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２８２０３４号公報
【特許文献２】特開２００２−２０７３８１号公報
【特許文献３】特開２００２−３１１７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記に示されるような従来のベルト定着装置にあっては、熱容量が小さいため、加熱を始めてから温度が上昇するのも速いが、加熱を停止してから温度が下降するのも速くなる。すなわち、加熱ローラからベルトが離れ始めると温度はすぐに低下してしまう、という問題がある。つまり、図４のベルト温度分布に示すように、加熱ローラのあたりは温度が高いが、加圧ローラのあたりはどうしても温度が低くなってしまう。
【０００７】
このため、通常は加圧ローラ側にもヒーターを取り付け、定着ベルトの周囲方向で著しい温度差が生じないようにするというような工夫が考えられるが、現実問題として、ヒーター追加はそれなりの機構部品／電装部品の追加となるので、商品のコストアップを招来させるために対応できないことが多い。そこで、この方式では、定着ベルト自体を常に回転させて、加熱ローラと定期的に接触するようにして、加熱ローラのあたりとそこから離れたところがあまり温度差ができないように、制御方式を工夫して対応する必要がある。
【０００８】
ただし、このような制御を行うと、画像形成装置の状態が、印刷時であるか待機時であるかに関係なく、常時ベルトを回転させていると、モータから発生する騒音が問題となる。このため、印刷時だけ定着ベルトを回転させるようにすると、待機時は、加熱ローラ付近以外のベルト部分は冷えてしまって温度が低下しているので、定着ローラの付近で十分温度が上昇するまでには、ある程度の時間を取って定着ベルトを回転させつづけなければならない。つまり、実際に印刷が開始できるまでには時間がかかることになる。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ベルト定着方式が有する本来の迅速な立ち上がりを維持しながら定着品質を確保すると共に、使用状況に対応した待機時の省電力および静粛性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、定着ローラと加熱ローラと、前記加熱ローラおよび前記加熱ローラに張架された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに対向し、付勢されて配置された加圧ローラと、前記定着ベルトを回転駆動する駆動手段と、少なくとも前記加熱ローラ内部に設けられた加熱ヒータと、前記定着ローラの近傍の温度を検知する温度検知手段とを有し、記録紙を前記定着ベルトと前記加圧ローラとの間を通過させて定着を行なう定着装置を搭載した画像形成装置において、印刷要求を受けつけた直後に前記定着ベルトを回転させ、前記温度検知手段による検知温度が所定値に達した後、当該印刷を実行する第１の制御モードと、印刷要求の有無にかかわらず、前記定着ベルトを回転させる第２の制御モードと、を選択的に実行する制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この請求項１にかかる発明によれば、定着ベルトの印刷前回転を行なう第１の制御モードでは、印刷可能温度に到達するまで印刷を開始しないことにより、定着不良を回避し、かつ印刷を受けつけてからはじめて定着ベルトを回転させることにより、待機モードでは静粛であるとともに待機時の消費電力が少なくなり、一方、定着ベルトの常時回転を行なう第２の制御モードでは、待機時の消費電力よりも印刷開始時間の短縮が要求される場面に有効になる。
【００１２】
また、請求項２にかかる発明は、前記駆動手段は、少なくとも、前記定着ベルトを通常の定着速度のほかに、当該定着速度よりも低速で駆動する機構を有し、前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて印刷を行なわない待機時には前記定着ベルトを印刷時の速度に対して低速で回転させるように前記駆動手段を制御すること特徴とする。
【００１３】
この請求項２にかかる発明によれば、請求項１において、第２の制御モードで印刷の速度よりも常時低速で定着ベルトを回転させることにより、待機時の省電力化および騒音低減が可能になる。
【００１４】
また、請求項３にかかる発明は、さらに、前記第１の制御モードと前記第２の制御モードとを切り替える切替手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項３にかかる発明によれば、請求項１または２において、第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える切替手段を備えることにより、印刷開始速度の優先、待機時の静粛性優先といったユーザの要求に対応した選択がサービスマンやユーザの判断で実現可能になる。
【００１６】
また、請求項４にかかる発明は、前記温度検知手段は、さらに前記加熱ローラの近傍にも設けられ、前記制御手段は、この複数の温度検知手段の温度差が所定値以上である場合、所定の温度差内におさまるように前記第２の制御モードを実行することを特徴とする。
【００１７】
この請求項４にかかる発明によれば、請求項１または２において、温度検知手段を複数箇所に設置し、これらの検知温度にしたがって加熱制御を行なうことで、より正確な定着温度による制御が可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明（請求項１）にかかる画像形成装置は、定着ベルトの印刷前回転を行なう第１の制御モードでは、印刷可能温度に到達するまで印刷を開始しないことにより、定着不良を回避し、かつ印刷を受けつけてからはじめて定着ベルトを回転させることにより、待機モードでは静粛であるとともに待機時の消費電力が少なくなり、一方、定着ベルトの常時回転を行なう第２の制御モードでは、待機時の消費電力よりも印刷開始時間の短縮が要求される場面に有効になるため、ベルト定着方式が有する本来の迅速な立ち上がりを維持しながら定着品質を確保することができると共に、使用状況に対応して待機時の省電力および静粛性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【００１９】
また、本発明（請求項２）にかかる画像形成装置は、請求項１において、第２の制御モードで印刷の速度よりも常時低速で定着ベルトを回転させることにより、さらに待機時の省電力化および低騒音化が実現するという効果を奏する。
【００２０】
また、本発明（請求項３）にかかる画像形成装置は、請求項１または２において、第１の制御モードと第２の制御モードとを切り替える切替手段を備えたので、印刷開始速度を優先するかあるいは待機時の静粛性を優先するかといった要求に対応した選択がサービスマンやユーザの判断で簡単に行なうことができるという効果を奏する。
【００２１】
また、本発明（請求項４）にかかる画像形成装置は、請求項１または２において、温度検知手段を複数箇所に設置し、これらの検知温度にしたがって加熱制御を行なうことで、より正確な定着温度による制御が可能になるため、定着性が安定するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
（実施の形態）
本発明は、印刷要求を受け付けた時点でベルトを回転させる「印刷前ベルト回転モード」と、常時ベルトを回転させる「常時ベルト回転モード」とを、画像形成の状況に応じて使い分けるような制御を行うことにより、ベルト定着方式が本来有する迅速な立ち上がり機能を維持して定着品質を確保すると共に、省電力化を実現するものである。以下、具体的に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す説明図である。ここでは、画像形成装置１００としてレーザ書き込み・電子写真プロセス方式を用いたレーザプリンタを例にとって説明する。
【００２５】
図１において、符号１０１は静電潜像を形成する感光体ドラム、符号１０２は感光体ドラム１０１表面を帯電する帯電チャージャ、符号１０３は書き込みデータにしたがってレーザを変調し感光体ドラム１０１に露光走査するレーザ光学系、符号１０４は感光体ドラム１０１上に形成された潜像をトナーを現像プロセスによって付着させて可視像（トナー像）化する現像ユニット、符号１０５はセットされた記録紙を一枚ずつ給紙搬送する給紙ユニット、符号１０６は給紙ユニット１０５で送られた記録紙を感光体ドラム１０１上のトナー像と位置合わせて搬送するレジストローラ、符号１０７は転写後の感光体ドラム１０１の残留トナーなどをクリーニングブレードの当接によって除去し回収するクリーニングユニット、符号１０８は感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙に転写する転写チャージャである。
【００２６】
また、符号１１０はベルト定着方式によって記録紙上のトナー像を定着する定着ユニット、符号１１１は芯金の外周部に耐熱性の弾性部材（ゴム部材）を被覆した定着ローラ、符号１１２はたとえばアルミニウムの筒材の外周部に耐熱性の離型層（フッ素系樹脂、高離型シリコンゴムなど）が被覆され、さらに内部にヒータが挿入され、そのヒータによって加熱する加熱ローラ、符号１１３は定着ローラ１１１と加熱ローラ１１２に巻回し張架されて回転する無端状の定着ベルト、符号１１４は定着ベルト１１３を介してハロゲンランプにより加熱ローラ１１２を加温する加熱ヒータ、符号１１５は定着ローラ１１１と対向し所定の圧力で付勢される加圧ローラ、符号１１６は定着ローラ１１１の表面温度を検知し、検知温度ｔ１をメイン制御部１２０にフィードバックするサーミスタ、符号１１７は加熱ローラ１１２の表面温度を検知し、検知温度ｔ２をメイン制御部１２０にフィードバックするサーミスタである。
【００２７】
なお、定着ベルト１１３はたとえばニッケル、ポリイミドなどの耐熱性樹脂、炭素鋼、ステンレス鋼などで形成された継ぎ目のない無端状ベルトが望ましく、この表面にはトナーが付着しずらい耐熱離型層（が被覆されている。また、サーミスタ１１７は必要に応じて設けてもよい。また、これらのサーミスタ１１６，１１７は各ローラ表面に微圧で接触している。
【００２８】
また、符号１２０は画像形成装置１００全体を統括的に制御するメイン制御部、符号１２１はメイン制御部１２０の制御信号Ｓ１にしたがって加熱ヒータ１１４を点灯制御する加熱制御部、符号１２２はメイン制御部１２０の制御信号Ｓ２にしたがってベルト駆動部、符号１２３は後述する定着ベルト１１３の回転モードが選択されるモード切替部である。ベルト駆動部１２２は少なくとも通常の定着用回転とスロー回転の２つ速度制御が可能なモータと駆動機構、またはモータの回転を一定としてクラッチなどの速度切り替え機構を備えている。
【００２９】
図２は、図１におけるモード切替部１２３の構成を示すブロック図である。モード切替部１２３には、第１の制御モード１２４と、第２の制御モード１２５とがたとえば、ＤＩＰＳＷ（ディップスイッチ）１２６によって選択可能に構成されている。後述するように、この第１の制御モード１２４は定着ベルト１１３を印刷前に回転させるモードであり、第２の制御モードは定着ベルト１１３を常時回転させるモードである。また、上記２つの制御モードはディップスイッチ１２６により工場設定あるいはサービスマンによる設定を可能としたがこれに限定されるものではない。たとえば、あらかじめサービス調整プログラム、またはユーザプログラムでいずれかのモードで動作させることをその使用状況に合わせて決めてもよい。
【００３０】
つぎに、以上のように構成された画像形成装置の特徴となる動作について説明する。図３は、本発明にかかる画像形成装置の定着駆動制御を示すフローチャートである。この制御はメイン制御部１２０によって実行される。
【００３１】
図３において、まず、第１の制御モードであるか第２の制御モードであるかを判断する（ステップＳ１１）。すなわち、図２の制御モードがいずれに設定されているかを判断する。ここで、第２の制御モードであると判断すると、サーミスタ１１６による検知温度ｔ１があらかじめ設定した定着温度（印刷可能温度）Ｔｓに達しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。検知温度ｔ１がＴｓ以上であれば、ベルト駆動部１２２を制御して定着ベルト１１３の回転を停止し（ステップＳ１４）、ステップＳ１５に移行する。
【００３２】
一方、ステップＳ１２において、検知温度ｔ１がＴｓに達していなければ、ベルト駆動部１２２を制御して定着ベルト１１３を通常の定着速度より低速で回転する（ステップＳ１３）。ステップＳ１５に移行する。
【００３３】
上記制御の後またはステップＳ１１において第１の制御モードであると判断した場合、さらに印刷の要求があるか否かを判断する（ステップＳ１５）。ここで印刷要求があったならば、ベルト駆動部１２２を制御して定着ベルト１１３を定着処理を行なう通常の速度で回転し（ステップＳ１６）、サーミスタ１１６の検知温度ｔ１が印刷可能温度Ｔｓになったか否かを判断する（ステップＳ１７）。ここで、サーミスタ１１６の検知温度ｔ１が印刷可能温度Ｔｓに達したと判断したならば、受け付けた印刷を実行する（ステップＳ１８）。
【００３４】
なお、上記の制御ではサーミスタ１１６の検知温度ｔ１で印刷可能温度Ｔｓを判断したが、このほかにサーミスタ１１７の検知温度ｔ２を用い、これらの値を平均したり、両者の差が一定値となった場合の可否によって上記制御を実行してもよい。
【００３５】
上述したように定着ベルト１１３の回転させる２つの制御モードは下記の状況を踏まえて設定（選択）するとよい。
【００３６】
まず、定着ベルト１１３の印刷前回転を行なう場合は、とにかく印刷開始速度を重視するケースに適する。すなわち、多少の騒音があっても印刷開始時間を優先するユーザの使用状況に適する。この場合、印刷の要求を受けつけてから実際に印刷を開始するまでの時間が短いという長所があり、他方、定着ベルト１１３の回転による騒音がやや犠牲になる。
【００３７】
一方、定着ベルト１１３を常にスロー回転させる場合は、印刷開始速度はあまり重要でないが、それよりも静粛性を重視するユーザに適する。この場合、ゆっくりとはいえ常時定着ベルト１１３が回転しているので、印刷を行なっていない待機モードでもモータ回転などによる騒音があり、また消費電力も少なくない。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、無端状ベルトによる定着を行なう定着装置を搭載したレーザプリンタや複写機、ファクシミリ装置に有用であり、特に、印刷速度、静粛性、消費電力の優先度に応じた制御を選択的に行なう画像形成システムに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１におけるモード切替部の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる画像形成装置の定着速度制御を示すフローチャートである。
【図４】ベルト定着方式におけるベルト表面の温度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１００  画像形成装置
１１０  定着ユニット
１１１  定着ローラ
１１２  加熱ローラ
１１３  定着ベルト
１１４  加熱ヒータ
１１５  加圧ローラ
１１６，１１７  サーミスタ
１２０  メイン制御部
１２１  加熱制御部
１２２  ベルト駆動部
１２３  モード切替部
１２４  第１の制御モード
１２５  第２の制御モード
１２６  ディップスイッチ
【図１】
2005181875.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005181875.tif 000005
【図４】
2005181875.tif 000006