(57)【要約】【課題】画像形成の生産性を落とさずに、加熱ローラ長さ方向の温度を均一にし、且つ加熱ローラの表面温度のオーバーシュートを軽減して光沢異常等の画質劣化を発生させない画像形成装置の提供。【解決手段】定着手段を備えた画像形成装置において、所定時間間隔毎に加熱ローラの表面温度を検知させ、前回検知値よりも今回検知値が高い場合、及び、前回検知値よりも今回検知値が低いか等しい時、検知値が定着時に画像の異常を来す定着上限温度値と等しいか高い場合には定着上限温度値より低くなるまで加熱ローラと加圧ローラを継続して圧着・回転させ、前回検知値よりも今回検知値が低いか等しい時、検知値が定着上限温度値より低い場合には圧着を解除し、回転を停止させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図１
2005043503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体により加熱される加熱ローラと該加熱ローラに圧着して回転する加圧ローラとを有する定着装置と、前記加熱ローラの表面温度を検知するローラ温度検知センサと、を備えた画像形成装置において、
画像形成動作終了後も継続して前記加熱ローラと前記加圧ローラとを圧着・回転させ、所定時間間隔毎に前記ローラ温度検知センサにより前記加熱ローラの表面温度を検知させ、前回検知値よりも今回検知値が高い場合は前記加熱ローラと前記加圧ローラとの圧着・回転を継続させ、別の前回検知値よりも別の今回検知値が低いか等しい時、別の今回の検知値が定着時に画像の異常を来す定着上限温度値より高いか等しい場合には前記定着上限温度値より低くなるまで前記加熱ローラと前記加圧ローラを継続して圧着・回転させ、別の前回検知値よりも別の今回検知値が低いか等しい時、別の今回の検知値が前記定着上限温度値より低い場合には前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧着を解除させ、回転を停止させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
発熱体により加熱される加熱ローラと該加熱ローラに圧着して回転する加圧ローラとを有する定着装置と、前記加熱ローラの表面温度を検知するローラ温度検知センサと、を備えた画像形成装置において、
画像形成動作終了後も継続して前記加熱ローラと前記加圧ローラとを圧着・回転させ、所定時間間隔毎に前記ローラ温度検知センサにより前記加熱ローラの表面温度を検知させ、検知した前回の検知値と今回の検知値とを比較して今回の検知値が高い場合は、今回の検知値を記憶手段に記憶させ、これを次々に繰り返し、記憶した今回の検知値の内最も高い検知値と最新の検知値が等しいか、最新の検知値が低くなった時点で前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧着を解除し、回転を停止させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記ローラ温度検知センサは、前記加熱ローラの長さ方向中央部の温度を検知する中央部温度センサと、端部の温度を検知する端部温度センサより構成され、中央部温度センサと端部温度センサとが検知する検知温度差が所定の温度差より高い場合、前記加熱ローラと前記加圧ローラを圧着・回転させる制御手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
画像形成完了後の前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧着・回転中に、別の今回の検知値が前記定着上限温度値より低くなり、且つ中央部温度センサと端部温度センサとが検知する検知温度の差が所定の温度未満となった場合は、画像形成を可能とさせる制御手段を有することを特徴とする請求項３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、熱ロール方式定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来熱ロール方式定着装置において、定着手段の過加熱を冷却モードを設け冷却し過定着を防止する定着装置が提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−１７３１０３号公報  （段落００４〜００３３  図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示された定着装置は、例えば前回小サイズのジョブを処理してで今回大サイズを処理するといったように、加熱ローラ幅手方向に温度ばらつきが発生しているであろう時は、画像形成の前にシートを一時停止させ、加熱ローラを回転冷却等して略均等にした後画像形成（定着）を行うものであり、特にサイズの異なるジョブが混在している場合は冷却時間が生産性を低下させてしまうといった欠点があり、反対に、生産性を上げるため十分な冷却を行わずに高温のまま画像形成に入ってしまうとオーバーシュートが発生し易いといった欠点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、生産性を落とさずに、加熱ローラ長さ方向の温度を均一にし、且つ加熱ローラの表面温度のオーバーシュートを軽減して光沢異常等の画質劣化を発生させない画像形成装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
手段の説明に先立ち文言の説明を行う。
【０００７】
今回（の）検知値、前回（の）検知値とは単に時間的に隣り合った２回の検知値の相対的な順番を示すもので、多数の検知値の絶対的な順番を示すものではない。
【０００８】
また検知とは、単に温度を検知するのみでなく、検知情報に基づき温度を測定することを指し、検知値とはその測定値を指している。
【０００９】
本発明の上記目的は下記の手段によって達成される。
▲１▼発熱体により加熱される加熱ローラと該加熱ローラに圧着して回転する加圧ローラとを有する定着装置と、前記加熱ローラの表面温度を検知するローラ温度検知センサと、を備えた画像形成装置において、画像形成動作終了後も継続して前記加熱ローラと前記加圧ローラとを圧着・回転させ、所定時間間隔毎に前記ローラ温度検知センサにより前記加熱ローラの表面温度を検知させ、前回検知値よりも今回検知値が高い場合は前記加熱ローラと前記加圧ローラとの圧着・回転を継続させ、別の前回検知値よりも別の今回検知値が低いか等しい時、別の今回の検知値が定着時に画像の異常を来す定着上限温度値より高いか等しい場合には前記定着上限温度値より低くなるまで前記加熱ローラと前記加圧ローラを継続して圧着・回転させ、別の前回検知値よりも別の今回検知値が低いか等しい時、別の今回の検知値が前記定着上限温度値より低い場合には前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧着を解除させ、回転を停止させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１０】
▲２▼また、発熱体により加熱される加熱ローラと該加熱ローラに圧着して回転する加圧ローラとを有する定着装置と、前記加熱ローラの表面温度を検知するローラ温度検知センサと、を備えた画像形成装置において、画像形成動作終了後も継続して前記加熱ローラと前記加圧ローラとを圧着・回転させ、所定時間間隔毎に前記ローラ温度検知センサにより前記加熱ローラの表面温度を検知させ、検知した前回の検知値と今回の検知値とを比較して今回の検知値が高い場合は、今回の検知値を記憶手段に記憶させ、これを次々に繰り返し、記憶した今回の検知値の内最も高い検知値と最新の検知値が等しいか、最新の検知値が低くなった時点で前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧着を解除し、回転を停止させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
▲３▼また、前記ローラ温度検知センサは、前記加熱ローラの長さ方向中央部の温度を検知する中央部温度センサと、端部の温度を検知する端部温度センサより構成され、中央部温度センサと端部温度センサとが検知する検知温度差が所定の温度差より高い場合、前記加熱ローラと前記加圧ローラを圧着・回転させる制御手段を有することを特徴とする▲１▼又は▲２▼に記載の画像形成装置。
【００１２】
▲４▼また、画像形成完了後の前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧着・回転中に、別の今回の検知値が前記定着上限温度値より低くなり、且つ中央部温度センサと端部温度センサとが検知する検知温度の差が所定の温度未満となった場合は、画像形成を可能とさせる制御手段を有することを特徴とする▲３▼に記載の画像形成装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照し説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
先ず始めに、画像形成装置の概要について説明する。
図１は本発明の実施の形態を示す画像形成装置の説明図である。
【００１５】
１は画像形成装置で、原稿Ｇは自動原稿搬送手段２の原稿給紙台２１上に載置され、画像形成装置１の上面に配設された操作手段７の画像形成動作の起動スイッチ７１のＯＮ操作により、送り出しローラ２２の作動により一枚ずつ送り出され、レジストローラ２３により一旦停止されて先端が整えられた後搬送ドラム２４に搬送され、ドラム面と一体に反時計方向に回転する過程で画像読取手段３により画像面の読取が行われ、しかる後略半周した位置においてドラム面より分岐し排紙台２５に排出される。
【００１６】
前記の画像読取手段３においては光源３１１とミラー３１２を備える第１ミラーユニット３１が前記の搬送ドラム２４の直下の位置で、通過する原稿を順次照明して読取り、原稿の移動方向に直交するよう配置したミラー３２１とミラー３２２を備える第２ミラーユニット３２により反射し、結像レンズ３３を介してライン状の撮像素子３４に結像する。
【００１７】
また、プラテンガラス３５に原稿を載置して画像情報を読み取る場合には、第１ミラーユニットと第２ミラーユニットとを移動しながらプラテンガラス３５上の原稿の画像を照明し、反射した画像光を同様に結像レンズ３３を介してライン状の撮像素子３４に結像する（３５１、３５２、３５３、３５４は第１ミラーユニットと第２ミラーユニットとが移動している状態を示している。）。以上が、画像読取手段３である。
【００１８】
画像読取手段３において読取られた原稿の画像情報は画像処理手段６２にて画像処理が行われ画像データとして信号化され一旦記憶手段６１に格納される。
【００１９】
画像形成手段４が作動開始して前記の画像データが記憶手段６１より呼び出されて画像書込手段４３に入力され、図示しないレーザ発光器から画像データに従って投射されたレーザビームがポリゴンミラー（符号なし）の回転作動により前もって帯電器４２により電位を付与された感光体ドラム４１に対して感光体ドラム４１の軸方向の主走査露光と感光体ドラム４１の回転による副走査が行われて感光層に原稿画像の静電潜像を形成する。
【００２０】
前記の静電潜像は現像手段４４により反転現像されてトナー像とされ、これに並行してシートＰ供給手段としての手差し給紙手段２６またはシートＰを収容する給紙手段５の各給紙カセットの送り出しローラ５２、５３、５４の何れかが作動してシートＰが搬出され、搬送ローラ５５、５６及びタイミングローラ５１に給送されて、感光体ドラム４１上のトナー像に同期して感光体ドラム４１に給紙される。
【００２１】
感光体ドラム４１上のトナー像は転写器４５により反対極性の電圧を印加されてシートＰ側に転移して転写される。
【００２２】
そして、トナー像が転写されたシートＰは除電器４６において除電されて感光体ドラム４１より分離し、制御手段６により温度制御される定着手段４７に搬送される。
【００２３】
定着手段４７では、加圧ローラ４７５が、駆動手段４７４ｅによりシートの搬送速度と同一周速で回転する加熱ローラ４７４に圧着し、圧着・加熱によりシートＰ上のトナーが溶融・定着され、その後トレイ５７に排出される。
【００２４】
又、シートＰを分離した感光体ドラム４１は残留電位を除去したあとクリーニング手段４８において残留トナーを除去清掃されて次なる画像形成のプロセスに入る。
【００２５】
本実施の形態においては定着手段４７は加熱ローラと、加圧ローラと、各ローラの表面温度を検知するセンサより構成されている。
【００２６】
加熱ローラ４７４は、発熱体であるところのハロゲンランプヒータ４７４ａ、４７４ｂを内装するアルミニウム製の基体４７４ｃと、該基体に被覆されたフッ素樹脂からなる耐熱離型性を有する耐熱離型層４７４ｄを有しており、
加圧ローラ４７５は、加熱ローラの軸方向に並行して配設され、ハロゲンランプヒータ４７５ａを内装するアルミニウム製の基体４７５ｂと、該基体に被覆されたシリコンゴムからなる耐熱弾性層４７５ｃを有し、加圧ローラ４７５は対向する加熱ローラの方向に移動可能で、図示しないソレノイドやモータ等により構成された加圧手段４７５ｄによりバネ等の弾性部材（図示せず）を介して図示上／下方向に所定の力で付勢され、加圧ローラ４７５と加熱ローラ４７４とが圧着／解除できるようになっている。
【００２７】
ハロゲンランプヒータ４７４ａ、４７４ｂは加熱ローラ４７４を加熱し、ハロゲンランプヒータ４７５ａは加圧ローラ４７５を加熱している。
【００２８】
また、加熱ローラ４７４と加圧ローラ４７５とから放射される熱（赤外線）を検知して非接触で加熱ローラ４７４の中央部の温度を検知し測定する加熱ローラ中央センサ４７１ａ、端部を検知し測定する加熱ローラ端部センサ４７１ｂ、と加圧ローラ４７５の中央部の温度を検知し測定する加熱ローラ中央センサ４７１ｃとを備え、各センサと加熱ローラ或いは加圧ローラとの間隙は０．２〜８ｍｍ、好ましくは４．５〜５．５ｍｍ離間するように取り付けられている。
【００２９】
図２は定着手段に関係する機器のブロック図である。
７１は画像形成動作の起動スイッチで、操作情報がＩ／Ｏインターフェース部（図番なし）を介し制御手段６に入力される。
【００３０】
加熱ローラ中央センサ４７１ａ、加熱ローラ端部センサ４７１ｂ、加圧ローラ中央センサ４７１ｃは加熱ローラと加圧ローラの表面からの放射熱を検知し、センサアンプ（図番なし）により各検知部分のデジタル化された表面温度値に変換され、各表面温度情報が制御手段６に入力される。
【００３１】
加熱ローラの中央部を加熱する発熱体であるところのハロゲンヒータランプヒータ４７４ａ、加熱ローラの両端部を加熱するハロゲンヒータランプヒータ４７４ｂ、加圧ローラの全面を加熱するハロゲンヒータランプヒータ４７５ａは各ハロゲンヒータランプヒータの発熱を制御する加熱制御手段であるところのヒータコントローラ６４ａ、６４ｂ、６４ｃにそれぞれ接続されており、
各ヒータコントローラは制御手段６から入力される加熱ローラの中央部の制御目標温度情報、加熱ローラの両端部の制御目標温度情報、加圧ローラの全面の制御目標温度情報に比例した出力電圧を各ハロゲンランプヒータに出力して各加熱ローラの表面温度を制御目標温度に制御する。
【００３２】
ここで、ハロゲンヒータランプヒータ４７４ａと４７４ｂとは全体が均一に加熱されるように交互にＯＮ／ＯＦＦされ、記憶手段６１の目標温度テーブルに予め記憶された加熱ローラの中央部及び端部の制御目標温度情報に基づいて制御手段６から出力される加熱ローラの中央部の制御目標温度情報、加熱ローラの両端部の制御目標温度情報により制御されている。
【００３３】
又、ハロゲンヒータランプヒータ４７５ａは加熱ローラの吸熱が可能なように加熱ローラより低い温度の、記憶手段の目標温度テーブルに予め記憶され制御手段６から出力される、加圧ローラの全面制御目標温度情報に基づいて制御されている。
【００３４】
パルスモータ、ＤＣサーボモータ等で構成される加熱ローラの駆動手段４７４ｅはモータドライバ（図番なし）に接続され、制御手段６からの制御情報に応じ定着部を通過するシートと同一周速で回転制御される。
【００３５】
加圧ローラ４７５の加圧手段４７５ｄはドライバ（図番なし）に接続され、制御手段６からの制御情報に応じ加圧ローラを加熱ローラに圧着／解除する。
【００３６】
バッテリバックアップされたＲＡＭ及びＲＯＭで構成された記憶手段６１は制御手段６に接続され各種データの授受を行う。
【００３７】
又、記憶手段６１はローラの温度を検知する時間間隔を記憶した時間データテーブルと、制御目標温度等を記憶した目標温度データテーブルと、検知或いは測定したローラの表面温度を記憶するローラ温度記憶領域と、制御目標温度を演算する演算式を記憶する演算式テーブルと、を有している。
【００３８】
制御手段６は記憶手段６１のＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い画像形成装置の画像形成に係る全体の制御を行うと共に、記憶手段６１のＲＯＭ或いはＲＡＭに記憶された各テーブルから必要なデータを読み出し又は書き込むことにより、加熱ローラと加圧ローラの温度制御、及び、加熱ローラの回転駆動制御、及び、加圧ローラの圧着／解除制御を行う。
【００３９】
図３は定着時の加熱ローラ表面温度の制御方法の説明図である。
領域Ａでは所定の温度で加熱ローラ４７５の温度が制御され、加圧ローラ４７５は加圧手段４７５ｄにより所定の圧力で加熱ローラ４７４に圧着され、回転しながら加熱ローラと加圧ローラとの間を搬送されるシートのトナーの定着が行われ、画像形成が実行されている。
【００４０】
そして、少なくとも画像形成完了後以降は記憶手段６１の時間テーブルから読み出した所定の時間間隔Δｔ（精密に温度制御を行うため例えば２秒、好ましくは０〜４秒、更に１〜２秒が好ましい）毎に、加熱ローラの中央部の表面温度を加熱ローラ中央センサ４７１ａにより検知している。
【００４１】
ここで、表面に弾性体或いは離型性を持つ弾性体をを被覆したようなローラは発熱体から表面への熱伝導が悪化して応答性が悪くなり発熱体の加熱温度変化とローラ表面温度変化に一次遅れを発生する。
【００４２】
領域Ｂでは画像形成の完了により加熱ローラからシートへの吸熱がなくなる一方上述した一次遅れのため、発熱体の発熱が停止されていても加熱ローラ表面温度が上昇する。
【００４３】
この上昇を軽減するため領域Ａに継続して加圧ローラより低温に制御されている加熱ローラ４７４を加圧ローラ４７５に圧着・回転させる。
【００４４】
加熱ローラ中央センサ４７１ａにより所定の時間間隔Δｔ毎に検知・測定された、前回検知値ｔａ１よりも今回検知値ｔｂ１が高い場合は、加熱ローラ４７４を駆動手段４７４ｅで回転継続させ、加圧ローラ４７５を加圧手段４７５ｄで加熱ローラに圧着させ続ける（領域Ｂ）。
【００４５】
領域Ｃでは、均衡後１次遅れの影響がなくなるため、或いは新たな画像形成による吸熱のため表面温度が下降する。
【００４６】
前回検知値ｔｃ１よりも今回検知値ｔｄ１が低いか、等しい時、今回検知値ｔｄ１が定着時に記憶手段６１の温度データテーブルから画像の異常を来す定着上限温度値ｔｍａｘを読み出し、読み出したｔｍａｘと等しいか、今回検知値ｔｄ１が高い場合には定着上限温度値ｔｍａｘより最新の検知値が低くなるまで加熱ローラ４７４と加圧ローラ４７５を継続して圧着・回転させる（領域Ｃ１）。
【００４７】
前回検知値ｔｅ１よりも今回検知値ｔｆ１が低いか等しい時、今回検知値ｔｆ１が定着上限温度値ｔｍａｘより低い場合には駆動手段４７４ｅにより加熱ローラ４７４の回転を停止させ、加圧手段４７５ｄにより加圧ローラ４７５の圧着を解除止させる（領域Ｃ２）。
【００４８】
図４は定着時の加熱ローラ表面温度の、他の制御方法の説明図である。
画像形成後、加熱ローラと加圧ローラの圧着・回転が継続されている領域Ｂに於いて、記憶手段６１の時間データテーブルから所定の時間間隔Δｔを読み出し、少なくとも画像形成終了直後から読み出した所定の時間間隔Δｔ毎に加熱ローラ中央センサ４７１ａによる加熱ローラ中央部の表面温度の検知を開始し、
検知した前回の検知値ｔａ１と今回の検知値ｔｂ１とを比較して今回の検知値ｔｂ１が高い場合は、今回の検知値ｔｂ１を記憶手段の温度記憶領域に記憶させ、これを次々に繰り返し、記憶した今回の検知値の内最も高い検知値ｔｈｉを読み出し、読み出したｔｈｉと最新の検知値ｔｅｎｄが等しいか、最新の検知値ｔｅｎｄが低くなった時点Ｔｅｎｄで前記加熱ローラと前記加圧ローラの圧着を解除し、回転を停止させる（領域Ｃ）。
【００４９】
また、以上説明した制御方法において、
図３を参照し、加熱ローラ中央センサ４７１ａと同時に、加熱ローラ端部の表面温度を加熱ローラ端部センサ４７１ｂで検知させ、加熱ローラ中央センサ４７１ａの検知値ｔａ１に対し加熱ローラ端部センサ４７１ｂの検知値ｔａ２の検知温度差（｜ｔａ１−ｔａ２｜）を演算し、検知温度差が所定の温度差Δｔ１（例えば１５℃、好ましくは１２〜１８℃）より大きな場合、加熱ローラ４７４と加圧ローラ４７５を圧着・回転させるようにしても良い（領域Ｄ）。
【００５０】
ここで、検知温度差：（｜ｔａ１−ｔａ２｜）は記憶手段６１の演算式テーブルに予め記憶されており、読み出されて演算される。
【００５１】
また、画像形成後のＢ領域を含む加熱ローラ４７４と加圧ローラ４７５との圧着・回転の継続中に、今回の検知値ｔｆ１が定着時に画像の異常を来す定着上限温度値ｔｍａｘより低く、且つ加熱ローラ中央センサ４７１ａの検知値ｔｆ１に対し加熱ローラ端部センサ４７１ｂの検知値ｔｆ２の検知温度差（｜ｔａ１−ｔａ２｜）が所定の温度差Δｔ２（例えば１５℃、好ましくは１２〜１８℃）より低い場合、起動スイッチ７１による画像形成の開始を可能とするようにしても良い。
【００５２】
以上説明した制御は全て制御手段６により制御されて実行される。
本発明は画像形成の生産性を落とさずに、加熱ローラ長さ方向の温度を均一にし、且つ加熱ローラの表面温度のオーバーシュートを軽減して光沢異常等の画質劣化を発生させないという効果を奏する。
【００５３】
上述した説明はモノクロの画像形成装置について説明したが、複数色のトナーを用い、出力画像品質も高画質を要求されているカラー画像形成装置の定着装置に応用できることは言うまでもなく、より安定した定着のため前述したように発熱体の加熱温度変化とローラ表面温度変化に一次遅れが発生する例えば弾性体を被覆した加熱ローラが必要なカラー画像形成装置においてその効果が顕著に発揮されるものである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば画像形成の生産性を落とさずに、加熱ローラ長さ方向の温度を均一にし、且つ加熱ローラの表面温度のオーバーシュートを軽減して光沢異常等の画質劣化を発生させない画像形成装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す画像形成装置の説明図である。
【図２】定着手段に関係する機器のブロック図である。
【図３】定着時の加熱ローラ表面温度の制御方法の説明図である。
【図４】定着時の加熱ローラ表面温度の、他の制御方法の説明図である。
【符号の説明】
１  画像形成装置
６  制御手段
４７  定着手段
６１  記憶手段
４７４  加熱ローラ
４７５  加圧ローラ
４７１ａ  加熱ローラ中央センサ
４７１ｂ  加熱ローラ端部センサ
４７４ａ、４７４ｂ、４７５ａ  ハロゲンランプヒータ
４７４ｅ  モータ
４７５ｄ  加圧手段
【図１】
2005043503.tif 000003
【図２】
2005043503.tif 000004
【図３】
2005043503.tif 000005
【図４】
2005043503.tif 000006