(57)【要約】【課題】  トナー像を定着する定着装置において、温度センサ出力に応答して、制御手段が、ヒーターランプを制御して温度制御を行うにあたって、加熱ローラから加圧ローラへの熱の供給量を極力大きくし、加圧ローラの温度を加熱ローラの温度に近付けることで、用紙のカールや定着不良を抑えるとともに、紙間を短くして、連続印字の速度を向上する。【解決手段】  レジストローラから２次給紙を開始する時刻ｔ１を基点として、加熱ローラまでの距離および連続印字時の紙間にあたる距離と搬送速度とから求められる時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２を先行用紙の後端が加熱ローラに到達した紙間の開始時刻とし、時刻ｔ１から、レジストローラから加熱ローラまでの距離および搬送速度から求められる時間Ｔ２が経過した時刻ｔ３を後続の用紙の前端が到達した紙間の終了時刻と判断し、それらの時刻ｔ２〜ｔ３間では、温度制御を休止し、ヒーターランプ３１をフル点灯させる。【選択図】      図４
2007065313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対を成す加熱ローラおよび加圧ローラ間のニップ部に未定着トナー像が形成された記録材を通過させることで前記未定着トナー像を加熱溶融させて前記記録材に固着するとともに、前記加熱ローラの温度を温度センサで検知し、その検知結果に応答して、制御手段が前記加熱ローラを加熱する加熱手段を駆動して前記加熱ローラを予め定める温度に維持する温度制御を行うようにした定着装置において、
前記記録材の搬送を検知する検知手段を設け、
前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に応答し、後続の記録材が存在する場合に、先行の記録材の後端が前記ニップ部を通過してから後続の記録材の前端が前記ニップ部を通過するまでの間は、前記温度制御を休止し、前記加熱手段を連続して駆動することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記制御手段は、先行の記録材の後端が前記ニップ部を通過するタイミングよりも、少なくとも該制御手段による加熱手段の加熱開始から、発生した熱が加圧ローラへ伝搬するまでの遅延時間だけ以前から、前記加熱手段を連続して駆動することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記検知手段は、レジストローラが回転して２次給紙を開始するタイミングを検知することを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置においてトナー像が形成された記録材を加熱定着する定着装置およびそれを用いる画像形成装置に関し、特に定着ローラの温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述のような定着装置の温度制御の典型的な従来技術は、特許文献１に示されている。その従来技術によれば、記録紙の長さ、厚み、表面性に応じて定着温度を変化することで、長尺記録紙の通紙時における定着温度の落ち込みに起因した画質の低下を防止している。
【特許文献１】特開平８−２２０９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の従来技術は、加熱ローラの温度を温度センサで検知し、その検知結果に応じてヒーターランプの制御を行っている。一方、記録材が加熱ローラと加圧ローラとのニップ部を通過している状態では、介在される記録材によって、加熱ローラの熱が加圧ローラに伝搬されず、加圧ローラの熱は用紙に奪われるだけとなる。したがって、連続印字によって、加熱ローラと加圧ローラとの温度差が開くと、カールや定着不良の原因となる。このため、先行の記録材と後続の記録材との紙間を開け、加圧ローラが加熱ローラに直接接触した状態で回転し、規定の温度に上昇すると思われる頃まで、次の印字を待たなければならず、印字速度が劣るという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、記録材のカールや定着不良を抑えることができるとともに、紙間を短くして、連続印字の速度を向上することができる定着装置およびそれを用いる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の定着装置は、対を成す加熱ローラおよび加圧ローラ間のニップ部に未定着トナー像が形成された記録材を通過させることで前記未定着トナー像を加熱溶融させて前記記録材に固着するとともに、前記加熱ローラの温度を温度センサで検知し、その検知結果に応答して、制御手段が前記加熱ローラを加熱する加熱手段を駆動して前記加熱ローラを予め定める温度に維持する温度制御を行うようにした定着装置において、前記記録材の搬送を検知する検知手段を設け、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に応答し、後続の記録材が存在する場合に、先行の記録材の後端が前記ニップ部を通過してから後続の記録材の前端が前記ニップ部を通過するまでの間は、前記温度制御を休止し、前記加熱手段を連続して駆動することを特徴とする。
【０００６】
上記の構成によれば、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置において、温度センサ出力に応答して、制御手段が、ヒーターランプなどの加熱ローラを加熱する加熱手段を制御して、前記加熱ローラの温度制御を行うにあたって、記録材の搬送を検知する検知手段を設け、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に応答し、後続の記録材が存在する場合に、先行の記録材の後端から後続の記録材の前端が前記ニップ部を通過するまでの間は、前記温度制御を休止し、前記加熱手段を連続して駆動する。すなわち、連続印字中で、後続の記録材が前記ニップ部に到達する前の紙間にあたる期間は、前記温度センサの温度情報に拘わらず、前記加熱ローラを暖めるための前記ヒーターランプなどを駆動する。
【０００７】
したがって、加熱ローラから加圧ローラへの熱の供給量を極力大きくし、加圧ローラの温度を加熱ローラの温度に近付けることができる。これによって、記録材のカールや定着不良を抑えることができるとともに、前記紙間を短くして、連続印字の速度を向上することもできる。
【０００８】
また、本発明の定着装置では、前記制御手段は、先行の記録材の後端が前記ニップ部を通過するタイミングよりも、少なくとも該制御手段による加熱手段の加熱開始から、発生した熱が加圧ローラへ伝搬するまでの遅延時間だけ以前から、前記加熱手段を連続して駆動することを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、ヒーターランプなどの加熱手段が駆動されてから、該加熱手段が規定の温度に立上がるまでの遅延時間、前記ヒーターランプの場合に加熱ローラの内面で発生された熱が該加熱ローラの表面に伝搬するまでの遅延時間、および加熱手段で加熱された部分が加圧ローラとのニップ部に達するまで回転する遅延時間等、加熱手段で発生した熱が加圧ローラへ伝搬するまでの遅延時間は様々である。そこで、制御手段は、既知であるこれら総ての遅延時間を考慮して、先行の記録材の後端が前記ニップ部を通過するタイミングよりも、少なくともこれら総ての遅延時間だけ以前から、前記加熱手段を連続して駆動する。
【００１０】
したがって、紙間にあたるタイミングを実際の紙間より時間を遡る方へ長く取ることになり、実際に先行の記録材の後端がニップ部から抜けて紙間になった時点では、加熱ローラは充分暖まっており、加圧ローラへ効率的に熱を伝搬することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の定着装置では、前記検知手段は、レジストローラが回転して２次給紙を開始するタイミングを検知することを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、レジストローラは、通常、斜行調整を行い、かつ感光体ドラムとのタイミング調整を行うので、前述の紙間にあたるタイミング検出をこのレジストローラから２次給紙を開始するタイミング（レジストローラに駆動力を伝達するクラッチのＯＮタイミング）を基点として、経過時間で判定するので、精度の高いタイミング検知を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、前記の定着装置を用いることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、記録材のカールや定着不良を抑えることができるとともに、前記紙間を短くして、連続印字の速度を向上することもできる画像形成装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の定着装置は、以上のように、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置において、温度センサ出力に応答して、制御手段が、ヒーターランプなどの加熱ローラを加熱する加熱手段を制御して、前記加熱ローラの温度制御を行うにあたって、記録材の搬送を検知する検知手段を設け、前記制御手段は、前記検知手段の検知結果に応答し、後続の記録材が存在する場合に、先行の記録材の後端から後続の記録材の前端が前記ニップ部を通過するまでの間は、前記温度制御を休止し、前記加熱手段を連続して駆動する。
【００１６】
それゆえ、加熱ローラから加圧ローラへの熱の供給量を極力大きくし、加圧ローラの温度を加熱ローラの温度に近付けることができる。これによって、記録材のカールや定着不良を抑えることができるとともに、前記紙間を短くして、連続印字の速度を向上することもできる。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置は、以上のように、前記の定着装置を用いる。
【００１８】
それゆえ、記録材のカールや定着不良を抑えることができるとともに、前記紙間を短くして、連続印字の速度を向上することもできる画像形成装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１の構造を示す縦断面図である。この画像形成装置１は、プリンタとして使用され、また画像読取り装置と連動することで複写機としても使用可能であり、ファクシミリ用の基板を増設し、通信線を接続することで、ファクシミリとしての使用も可能となる。
【００２０】
この画像形成装置１は、給排紙共に複数のトレイ２，３，４，５を備え、また下方には縦搬送路６によって大容量の給紙トレイが増設可能となっている。本体トレイ２および手差しトレイ３からピックアップローラ１１，１２によって取出された用紙ならびに前記縦搬送路６から供給された用紙は、搬送ローラ１３からレジスト前搬送センサ１４を介して、レジストローラ１５へ供給される。このレジストローラ１５で画像形成部２０とのタイミング合わせおよび斜行が補正された用紙は、前記画像形成部２０へ給送される。
【００２１】
前記画像形成部２０では、図示しないクリーニングユニットによって感光体ドラム２１の帯電電荷および残留トナーが除去され、帯電ローラ２２によって前記感光体ドラム２１が予め定める高電圧に帯電され、露光ユニット２３によって形成すべき画像に対応した光が露光されて前記感光体ドラム２１に静電潜像が形成され、現像ユニット２４によってトナー像に顕像化された後、転写ローラ２５によって前記トナー像が用紙に転写される。
【００２２】
前記画像形成部２０から排出された用紙は、加熱定着部３０へ搬送され、ヒーターランプ３１で加熱された加熱ローラ３２およびそれに対向する加圧ローラ３３間のニップ部によって加熱・加圧されることで該用紙に前記トナー像が固着し、定着部搬送センサ３４から排出方向切換えガイド３５を通過して、本体後部排出トレイ４または本体上部排出トレイ５に排出される。
【００２３】
前記加熱ローラ３２の表面には、サーミスタなどから成る温度センサ３６が臨んでいる。本発明では、前記加熱ローラ３２の加熱は、前記ヒーターランプ３１以外に、誘導加熱や接触加熱などの他の手法が用いられてもよい。
【００２４】
図２は、上述のように構成される画像形成装置１の電気的構成を示すブロック図である。電気的構成としては、大略的に、操作部４１と、表示部４２と、エンジン制御部４３と、エンジン駆動部４４と、エンジン状態検出部４５と、画像処理部４６とを備えて構成される。
【００２５】
前記エンジン状態検出部４５は、前記センサ１４，３４，３６を含めた各種センサやスイッチの状態を適宜監視し、エンジン制御部４３に通知する。前記エンジン制御部４３は、制御手段を構成し、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などから成り、前記エンジン状態検出部４５からの状態信号、操作部４１からの操作入力信号、画像処理部４６からの画像描画制御信号等を入力とし、それらを適切に処理した上で、エンジン駆動部４４に駆動信号を出力するとともに、画像処理部４６のタイミング制御やモード設定を行い、また表示部４２に動作状態や使用者への指示を表示させる。前記画像処理部４６は、外部インターフェース（図示せず）から入力された画像情報を前記露光ユニット２３の露光信号に変換し、エンジン駆動部４４を駆動する。
【００２６】
上述のように構成される画像形成装置１において、注目すべきは、本発明では、前記エンジン制御部４３は、前記エンジン状態検出部４５の温度センサ３６の検知結果に応答して、前記エンジン駆動部４４のヒーターランプ３１を、加熱ローラ３２の表面が予め定める温度となるように維持する温度制御を行うにあたって、後続の用紙が存在する場合に、先行の用紙の後端が前記ニップ部を通過してから後続の用紙の前端が前記ニップ部を通過するまでの紙間に当る期間には、前記温度制御を休止し、前記ヒーターランプ３１をフル点灯させることである。
【００２７】
図３は、上述の画像形成装置１における用紙の搬送経路を模式的に示す平面図である。前記本体トレイ２または手差しトレイ３もしくは縦搬送路６から供給された用紙３８は、レジスト前搬送センサ１４で、その通過が検知され、レジストローラ１５へ供給される。この画像形成装置１内の機構部は、たとえば１つのモータで駆動されており、前記エンジン制御部４３は、この用紙３８の搬送開始時点では前記レジストローラ１５に前記モータからの駆動力を伝達するクラッチ３９を切断しており、搬送されてきた用紙３８はこのレジストローラ１５で一旦停止する。そして、前記エンジン制御部４３は、前記レジスト前搬送センサ１４の検知結果に応答し、斜行の補正に充分な時間が経過し、かつ画像形成部２０とのタイミング合わせが行われた時点で前記クラッチ３９を接続し、前記レジストローラ１５から画像形成部２０へ用紙３８を給送させる。
【００２８】
前記画像形成部２０の転写ローラ２５によってトナー像が転写された用紙３８は、加熱定着部３０へ搬送され、加熱ローラ３２および加圧ローラ３３間のニップ部によって加熱・加圧されることで前記トナー像が固着され、定着部搬送センサ３４で排出が検知されて本体後部排出トレイ４または本体上部排出トレイ５に排出される。
【００２９】
図４は、前記エンジン制御部４３によるヒーターランプ３１の制御動作を説明するための図である。前記エンジン制御部４３は、レジスト前搬送センサ１４で用紙３８が検知された後、前記斜行の補正に充分な時間が経過し、かつ画像形成部２０とのタイミング合わせが行われると、その時刻ｔ１で前記クラッチ３９を接続し、レジストローラ１５から２次給紙を開始する。その時刻ｔ１から、該エンジン制御部４３に予め記憶されている時間Ｔ１が経過した時刻ｔ２を、先行用紙の後端が前記加熱ローラ３２および加圧ローラ３３間のニップに到達した紙間の開始時刻とする。前記時間Ｔ１は、前記レジストローラ１５からニップ部までの搬送経路の距離と搬送速度とから求められ、該エンジン制御部４３内のメモリ領域に記憶されている。
【００３０】
その後、前記レジストローラ１５からニップ部までの搬送経路の距離に連続印字時の紙間にあたる距離を加えた距離と搬送速度とから求めることができ、該エンジン制御部４３に予め記憶されている時間Ｔ２を計測し、前記時刻ｔ１からその時間Ｔ２が経過した時刻ｔ３を前記ニップ部に後続の用紙の前端が到達した紙間の終了時刻とする。そして、前記ヒーターランプ３１を、時刻ｔ２〜ｔ３間でフル点灯させ、時刻ｔ２以前およびｔ３以降で、前記温度センサ３６の検知結果に対応して点灯／消灯させる温度制御を行う。
【００３１】
図５は、前記エンジン制御部４３によるヒーターランプ３１の制御動作を説明するためのフローチャートである。前記エンジン制御部４３は、前記クラッチ３９を接続し、レジストローラ１５から２次給紙を開始したタイミングでステップＳ１に移り、カウント動作を開始する。ステップＳ２では、前記エンジン制御部４３は、そのカウント値Ｔが前記時間Ｔ１に達したか否かを判断し、達していないときにはステップＳ３で温度センサ３６の検知結果に対応してヒーターランプ３１を点灯／消灯させる温度制御を行い、前記ステップＳ１に戻って温度制御を継続する。
【００３２】
前記ステップＳ２でカウント値Ｔが前記時間Ｔ１に達しているときには、前記エンジン制御部４３は、紙間が到達したものと判断してステップＳ４に移り、前記ヒーターランプ３１を、強制的にフル点灯させる。ステップＳ５では、前記エンジン制御部４３は、カウント値Ｔが前記時間Ｔ２に達しているか否かを判断し、前記時間Ｔ２に達しているときには、紙間が終了したものと判断して、ステップＳ６に移る。
【００３３】
ステップＳ６では、前記エンジン制御部４３は、前記ステップＳ３と同様に、温度センサ３６の検知結果に対応してヒーターランプ３１を点灯／消灯させる温度制御を行う。ステップＳ７では、前記定着部搬送センサ３４で用紙３８が検知されなくなるなどして、用紙の排出が完了したか否かが判断され、完了していないときには前記ステップＳ６に戻って温度制御を継続し、完了していると処理を終了する。
【００３４】
このように前記エンジン制御部４３が加熱ローラ３２の温度制御を行うにあたって、後続の用紙が存在する場合に、先行の用紙の後端から後続の用紙の前端が加熱ローラ３２と加圧ローラ３３とのニップ部を通過するまでの紙間は、記温度制御を休止し、ヒーターランプ３１をフル点灯させることで、加熱ローラ３２から加圧ローラ３３への熱の供給量を極力大きくし、加圧ローラ３３の温度を加熱ローラ３２の温度に近付けることができる。これによって、用紙３８のカールや定着不良を抑えることができるとともに、前記紙間を短くして、連続印字の速度を向上することもできる。
【００３５】
また、エンジン制御部４３が、前記紙間のタイミング検出を、斜行調整を行い、かつ感光体ドラム２１とのタイミング調整を行うレジストローラ１５から２次給紙を開始する時刻ｔ１（レジストローラ１５に駆動力を伝達するクラッチ３９のＯＮタイミング）を基点として、経過時間Ｔ１，Ｔ２で判定するので、精度の高いタイミング検知を行うことができる。
【００３６】
上述の画像形成装置では、前記エンジン制御部４３は、レジストローラ１５から２次給紙を開始する時刻ｔ１から時間Ｔ１を経過した時刻ｔ２からヒーターランプ３１を点灯させているけれども、本発明の実施の他の形態として、その時刻ｔ２よりも、少なくとも該エンジン制御部４３によるヒーターランプ３１の点灯開始から、発生した熱が加圧ローラ３３へ伝搬するまでの遅延時間だけ以前から、前記ヒーターランプ３１を連続してフル点灯させるようにしてもよい。
【００３７】
具体的には、ヒーターランプ３１が点灯されてから、該ヒーターランプ３１が規定の温度に立上がるまでの遅延時間、該ヒーターランプ３１によって加熱ローラ３２の内面で発生された熱が加熱ローラ３２の表面に伝搬するまでの遅延時間、およびヒーターランプ３１で加熱された部分が加圧ローラ３３とのニップ部に達するまで回転する遅延時間だけ、既知であるこれら総ての遅延時間を考慮して、前記時刻ｔ２よりも以前から、ヒーターランプ３１を点灯させる。したがって、紙間にあたるタイミングを実際の紙間より時間を遡る方へ長く取ることになり、実際に先行の用紙の後端がニップ部から抜けて紙間になった時点では、加熱ローラ３２は充分暖まっており、加圧ローラ３３へ効率的に熱を伝搬することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構造を示す縦断面図である。
【図２】前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】前記画像形成装置における用紙の搬送経路を模式的に示す平面図である。
【図４】エンジン制御部によるヒーターランプの制御動作を説明するための図である。
【図５】図４で示す制御動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１    画像形成装置
２    本体トレイ
３    手差しトレイ
４    本体後部排出トレイ
５    本体上部排出トレイ
６    縦搬送路
１１，１２    ピックアップローラ
１３    搬送ローラ
１４    レジスト前搬送センサ
１５    レジストローラ
２０    画像形成部
２１    感光体ドラム
２２    帯電ローラ
２３    露光ユニット
２４    現像ユニット
２５    転写ローラ
３０    加熱定着部
３１    ヒーターランプ
３２    加熱ローラ
３３    加圧ローラ
３４    定着部搬送センサ
３５    排出方向切換えガイド
３６    温度センサ
３８    用紙
３９    クラッチ
４１    操作部
４２    エンジン制御部
４４    エンジン駆動部
４５    エンジン状態検出部
４６    画像処理部
【図１】
2007065313.tif 000003
【図２】
2007065313.tif 000004
【図３】
2007065313.tif 000005
【図４】
2007065313.tif 000006
【図５】
2007065313.tif 000007