(57)【要約】【課題】  定着ローラがハードローラかソフトローラかを自動的に判別し、その判別結果に基づいて所定の定着条件に設定することが可能な画像形成装置。【解決手段】  加熱手段を有する定着ローラ及び該定着ローラに圧接する加圧ローラにより記録紙上のトナー像を定着する定着装置と、前記定着ローラがハードローラかソフトローラかを判別する判別手段と、前記判別手段による判別結果に基づいて所定の定着条件を設定する制御手段と、を備えたこと。【選択図】        図２
2007057776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有する定着ローラ及び該定着ローラに圧接する加圧ローラにより記録紙上のトナー像を定着する定着装置と、
前記定着ローラがハードローラかソフトローラかを判別する判別手段と、
前記判別手段による判別結果に基づいて所定の定着条件を設定する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記判別手段は定着ローラの色を判別することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがソフトローラであると前記判別手段が判別した場合に前記定着ローラがハードローラであるときより前記定着ローラの温度を高温に設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記加圧ローラは加熱手段を内蔵し、
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがソフトローラであると前記判別手段が判別した場合に前記定着ローラがハードローラであるときより前記加圧ローラの温度を低温に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
加熱手段を内蔵して前記加圧ローラに当接する外加熱ローラを設け、
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがソフトローラであると前記判別手段が判別した場合に前記定着ローラがハードローラであるときより前記外加熱ローラの温度を低温に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがソフトローラであると前記判別手段が判別した場合に前記定着ローラがハードローラであるときより記録紙の搬送速度を低速に設定することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがソフトローラであると前記判別手段が判別した場合に前記定着ローラがハードローラであるときより前記加圧ローラが前記定着ローラに圧接する圧接力を高く設定することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがソフトローラであると前記判別手段が判別した場合に前記定着ローラがハードローラであるときよりウォーミングアップ時に予備回転を開始する際の定着ローラの温度を高く設定することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがハードローラであると前記判別手段が判別した場合にはプリント前の予備回転を行わず、前記定着ローラがソフトローラであるとを前記判別手段が判別した場合にはプリント前の予備回転を行うことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段が設定する定着条件は、前記定着ローラがソフトローラであると前記判別手段が判別した場合には前記定着ローラがハードローラであるときよりウエッブの巻取速度を低速に設定することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項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、加熱手段を有する定着ローラと、該定着ローラに圧接する加圧ローラとによって記録紙上のトナー像を定着する定着装置を備えた画像形成装置に関し、特にハードローラとソフトローラとに定着ローラを交換でき、交換した定着ローラに応じて定着条件を設定可能な画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙（記録材）上に転写し、この後、記録紙上に転写されたトナー像を定着している。
【０００３】
このようなトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンヒータ等を内蔵した定着ローラと、定着ローラに圧接する加圧ローラとによって、トナー像が転写された記録紙を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であると共に記録紙上への定着性が良好であるため、広く利用されている。
【０００４】
ここで、定着ローラには芯金をフッ素樹脂等で被覆したハードローラと芯金をシリコンゴム等で被覆したソフトローラとがあり、文字画や線画等の画像が多い場合にはハードローラを用いた定着装置を備えた画像形成装置が使用され、中間調画像やベタ画像が多い写真画像のような場合にはソフトローラを用いた定着装置を備えた画像形成装置が使用される。
【０００５】
ユーザーはこのような使用目的に応じて異なる定着ローラの定着装置を備えた画像形成装置を選択していたが、その画像形成装置がユーザーの要望に合わなくなった場合は、画像形成装置を買い換えなくてはならなかった。これは非常に不経済であり、ユーザーの負担が大きかった。
【０００６】
従って、画像処理装置の中で定着ローラのみを交換可能にすれば、ユーザーの多様な要望に対応した画像形成装置を提供することが可能になる。
【０００７】
なお、定着ローラの種類に応じて表面温度と離型剤塗布量を制御することにより、ハードローラとソフトローラの共有化を図った定着装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２９６９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上の如く、画像処理装置の中で定着ローラのみを交換可能にすれば、ユーザーの多様な要望に対応した画像形成装置を提供することができ、ユーザーの負担が軽くなり、且つ、販売上も画像形成装置の品揃えが増えて有利になる。
【０００９】
但し、定着ローラをハードローラやソフトローラに切り換えると、定着ローラの温度等の定着条件も変更する必要がある。また、これに伴って、定着ローラの温度、記録紙の搬送速度、ウォーミングアップ時の制御等を変更することが望ましい。
【００１０】
しかし、ハードローラとソフトローラの形状及び寸法は全く同一であって、色のみが異なる程度である。従って、ハードローラとソフトローラとを誤って装着すると、定着不良や画像不良等が発生する。従って、この誤りを防止するためには、定着ローラがハードローラであるかソフトローラであるかを自動的に判別可能な判別手段を有する必要がある。
【００１１】
なお、特許文献１においては、このような判別手段に関して記載されていない。
【００１２】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、定着ローラがハードローラかソフトローラかを自動的に判別し、その判別結果に基づいて所定の定着条件に設定することが可能な画像形成装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は下記の構成によって達成される。
【００１４】
加熱手段を有する定着ローラ及び該定着ローラに圧接する加圧ローラにより記録紙上のトナー像を定着する定着装置と、前記定着ローラがハードローラかソフトローラかを判別する判別手段と、前記判別手段による判別結果に基づいて所定の定着条件を設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置によれば、定着ローラがハードローラかソフトローラかを判別手段が自動的に判別し、制御手段がその判別結果に基づいて所定の定着条件を設定するので、装着した定着ローラに対応する定着条件を確実に設定でき、定着ローラを誤って用いることにより定着不良や画像不良等が発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本願発明の定着装置に関する実施の形態を説明する。
【００１７】
先ず、本発明に係わる定着装置を用いた画像形成装置について、図１の基本構成図を参照して説明する。
【００１８】
図１において、１は電子写真感光体である感光体ドラムであって、感光体ドラム１は矢示の方向に所定の周速度で回転駆動され、その表面が帯電器２によってマイナスの所定の電位ＶＨに一様帯電される。
【００１９】
３は露光装置で、不図示の画像読取装置やコンピュータ等から入力される画像情報の時系列デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力する。一様帯電された感光体ドラム１の表面は、このレーザビームによって走査露光される。これにより、感光体ドラム１の露光部分は電位絶対値が低下して電位ＶＬとなり感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【００２０】
現像器４は回転駆動される現像ローラ４ａを備えている。現像ローラ４ａは感光体ドラム１と対向して配置されており、その外周面にマイナスに帯電したトナーの薄層が形成される。現像ローラ４ａには、その絶対値が感光体ドラム１の電位ＶＨよりも小さく、電位ＶＬよりも大きい現像バイアス電圧が印加されており、これにより現像ローラ４ａ上のトナーが感光体ドラム１の電位ＶＬ部分にのみ付着して反転現像が行われ、トナー像が形成される。
【００２１】
一方、不図示の給紙部から給送される転写材である記録紙Ｐはレジストローラ９を経て、感光体ドラム１の回転と同期した適切なタイミングで感光体ドラム１と帯電転写極５とで形成される転写領域へ送られる。そして、感光体ドラム１上のトナー像は転写バイアスが印加された帯電転写極５により記録紙Ｐに転写される。
【００２２】
６は定着用ガイドであって、トナー像が転写された記録紙Ｐは定着装置７へ搬送され、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像の定着がなされる。定着装置７を通過してトナー像の定着を終えた記録紙Ｐは不図示の排紙トレイ上に排出される。
【００２３】
一方、記録紙Ｐが分離された後の感光体ドラム１は、その表面に付着した転写残トナー等の残留物がクリーニング装置８によって除去され、クリーニングされた感光体ドラム１は繰り返し次の画像形成に供される。
【００２４】
なお、上述の画像形成装置はモノクロ画像を形成する装置であるが、本発明の定着装置はカラー画像を形成する装置に対しても適用される。
【００２５】
次に、本発明に係わる定着装置の実施の形態を図２乃至図４に基づいて説明する。
【００２６】
先ず、図２は定着ローラとしてハードローラを用いた定着装置の断面図である。
【００２７】
図２において、定着装置は、トナー像を熱定着するために加熱手段としてのハロゲンヒータＨ１を内蔵するハードローラである定着ローラ７１、定着ローラ７１に下方より圧接する加圧ローラ７３、定着ローラ７１の表面を清掃する清掃手段７５、定着ローラ７１の表面温度を測定する定着ローラ用温度センサ７６、及び加圧ローラ７２の表面温度を測定する加圧ローラ用温度センサ７７等から構成されている。
【００２８】
ハードローラである定着ローラ７１は、中央に設けたハロゲンヒータＨ１と、アルミニュウムや鉄等により円筒状に形成された芯金７１ａと、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成され、芯金７１ａを塗布若しくはチューブにて被覆する離型層７１ｂとから構成されている。
【００２９】
加圧ローラ７３は、ステンレス等により円筒状に形成された芯金７３ａと、シリコンゴムの発泡体からなり芯金７３ａの外周面に位置する弾性層７３ｂと、ＰＦＡチューブ等から形成されて弾性層７３ｂの外周面を被覆する離型層７３ｃとから構成されている。そして、加圧ローラ７３は不図示の付勢部材によって付勢されて、定着ローラ７１に下方より圧接している。
【００３０】
清掃手段７５は、不織布等からなるウエッブ７５ａと、未使用のウエッブ７５ａを巻回する元巻軸７５ｂと、ウエッブ７５ａを定着ローラ７１に圧着させる圧着ローラ７５ｃと、ウエッブ７５ａを巻き取る巻取軸７５ｄとから構成され、ウエッブ７５ａは１コピー毎に僅かずつ巻取軸７５ｄに巻き取られる。
【００３１】
定着ローラ用温度センサ７６や加圧ローラ用温度センサ７７はサーミスタや熱電対等からなる。
【００３２】
ここで、不図示のモータによって駆動されて定着ローラ７１が時計方向に回転すると、加圧ローラ７３が反時計方向に回転する。従って、例えば図１に示した画像形成装置によってトナー画像が形成された記録紙Ｐは、定着ローラ７１と加圧ローラ７３とにより構成されたニップ部Ｎで挟持され、加熱及び加圧されることにより記録紙Ｐ上のトナー像が定着される。
【００３３】
なお、場合によっては定着ローラ７１の加熱手段を誘導加熱方式にしてもよい。
【００３４】
次に、図３は定着ローラとしてソフトローラを用いた定着装置の断面図である。
【００３５】
図３の定着装置において、定着ローラ７２のみが図２と異なり、他の構成は図２の定着装置と同様であるので、説明は省略する。
【００３６】
ソフトローラである定着ローラ７２は、中央に設けたハロゲンヒータＨ１と、アルミニュウムや鉄等により円筒状に形成された芯金７２ａと、シリコーンゴムやフッ素ゴム等から形成された耐熱性の弾性層７２ｂと、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から形成され、弾性層７２ｂを塗布若しくはチューブにて被覆する離型層７２ｃとから構成されている。即ち、ソフトローラである定着ローラ７２はハードローラである定着ローラ７１と異なって弾性層７２ｂを有しているローラである。
【００３７】
以上の如き定着装置の定着ローラにおいて、文字画や線画等の画像が多い場合にはハードローラである定着ローラ７１を用いるのが望ましく、中間調画像やベタ画像が多い写真画像のような場合にはソフトローラである定着ローラ７２を用いるのが望ましい。そこで、使用目的に応じて定着ローラを交換することになるが、ハードローラとソフトローラとは形状や寸法が同一である。しかし、ハードローラの表面は黒っぽく、ソフトローラの表面はオレンジ色である。そこで、判別手段として例えばカラーセンサを用いて色判別を行い、組み込まれた定着ローラがハードローラであるかソフトローラであるかを自動判別する。なお、カラーセンサとは、検出物体に赤色、青色、緑色のＬＥＤ光源をスポット光として照射して検出物体からの反射光の色成分を分析して色判別を行うセンサである。
【００３８】
その他に、ハードローラかソフトローラかの何れかの定着ローラにおける記録紙が接触しない端部に、反射率が高い塗装や反射率が低い艶消し塗装を施し、２種の定着ローラで反射率に差が出るようにし、光を照射して受光量の大小によって判別するようにしてもよい。また、識別マークを印刷しておいて、これを検知するようにしてもよい。
【００３９】
このように定着ローラがハードローラかソフトローラかを自動判別したならば、所定の制御手段（ＣＰＵ）が定着ローラ用温度センサ７６の検知温度に応じてハロゲンヒータＨ１の加熱を調節し、定着ローラの表面温度を定着ローラの判別結果に基づいた適切な温度に設定する。
【００４０】
例えば、定着ローラがハードローラのときは表面温度を１８５℃に設定し、ソフトローラのときは２００℃に設定するのが望ましい。
【００４１】
このようにソフトローラの方をより高温に設定するのは、定着により温度低下が生ずるが、ソフトローラは弾性層７２ｂを有するので、ハロゲンヒータＨ１からの熱伝導に時間がかかるためである。
【００４２】
また、加圧ローラ７３の温度を維持して定着性を向上させるために、加圧ローラ７３の芯金７３ａの内部にハロゲンヒータを内蔵してもよいし、図４に示す如く加圧ローラ７３に圧接して加圧ローラ７３を加熱する外加熱ローラ７４を設けてもよい。
【００４３】
図４は、図２の定着装置に外加熱ローラ７４を設けた図であり、外加熱ローラ７４を除いては図２と同一である。外加熱ローラ７４は、中央にハロゲンヒータＨ３を有し、アルミニュウムや鉄等から形成された円筒部材７４ａから構成され、定着ローラ７１と比較して小型に形成されている。また、７８は外加熱ローラ７４の表面温度を測定する外加熱ローラ用温度センサである。
【００４４】
なお、図４の定着ローラ７１はハードローラであり、定着ローラとしてソフトローラを用いた図は省略してあるが、この場合は図３に外加熱ローラ７４を加えた構成になる。
【００４５】
このように、加圧ローラ７３がハロゲンヒータを内蔵したり、加圧ローラ７３を加熱する外加熱ローラ７４を設けた場合には、制御手段が加圧ローラ用温度センサ７７や外加熱ローラ用温度センサ７８の検知温度に応じて加圧ローラ７３のハロゲンヒータや外加熱ローラ７４のハロゲンヒータＨ３の加熱を調節し、加圧ローラ７３や外加熱ローラ７４の表面温度を定着ローラの判別結果に基づいた適切な温度に設定する。
【００４６】
例えば、定着ローラがハードローラのときは表面温度を２００℃に設定し、ソフトローラのときは１２０℃に設定するのが望ましい。
【００４７】
このように、ソフトローラのときにはハードローラより低温に設定するのは、記録紙の分離性を向上させて、過定着となるトナーオフセットを防止して、良好な画像を確保するためである。
【００４８】
また、プロセススピード、即ち記録紙の搬送速度を可変に構成し、定着ローラの判別結果により、該搬送速度をハードローラよりソフトローラの方を遅くすることが望ましい。これは、ソフトローラの方が定着によりより温度低下が生ずるが、ソフトローラは弾性層７２ｂを有するので、ハロゲンヒータＨ１からの熱伝導に時間がかかるためである。
【００４９】
この一例として、記録紙の紙種と坪量を設定したときのハードローラとソフトローラとの搬送速度を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2007057776.tif 000003
【００５１】
表１において、坪量が大きい程、定着性を向上させるために、搬送速度を遅くしており、全体としてハードローラよりソフトローラの方の搬送速度を遅くしている。また、塗工紙や上質紙で坪量が小さいときに搬送速度を遅くしているのは、記録紙を分離し易くするためである。
【００５２】
なお、紙種と坪量については操作画面で選択して入力する。
【００５３】
また、加圧ローラ７３の定着ローラへの圧接力を可変に構成し、定着ローラの判別結果により、ハードローラよりソフトローラの方の圧接力をより大きく設定することが望ましい。
【００５４】
例えば、ハードローラのときは１ｋＮに設定し、ソフトローラのときは１．４ｋＮに設定する。
【００５５】
このように、ハードローラよりソフトローラの方の圧接力をより大きく設定するのは、ソフトローラの場合にハードローラと同じ圧接力で定着すると面圧が低下し、その分、定着力が低下してしまうからである。
【００５６】
また、ウォーミングアップ時の予備回転開始を定着ローラの表面温度に対応させ、定着ローラの判別結果により、その表面温度をハードローラよりソフトローラの方を高く設定することが望ましい。
【００５７】
例えば、予備回転開始時の定着ローラの表面温度を、ハードローラのときには１２５℃に設定し、ソフトローラのときには１５５℃に設定する。
【００５８】
このように、ハードローラよりソフトローラの方の表面温度を高く設定するのは、清掃手段７５のウエッブ７５ａに溜まったトナーがウォーミングアップ時の回転によって定着ローラに疵を付けることがあるため、トナーを確実に溶融可能な温度に設定する必要があり、このためにより柔らかくて疵が付きやすいソフトローラの方の温度を高く設定する。
【００５９】
また、プリント前の予備回転の有無を定着ローラの判別結果により決定することが望ましい。
【００６０】
即ち、ハードローラのときは予備回転を実施せず、ソフトローラのときは予備回転を実施する。
【００６１】
これは、ソフトローラの場合は熱伝導性が悪いので、予備回転を行わないとニップ部とそれ以外で温度差が生じて、定着した記録紙に光沢ムラが生ずるからである。
【００６２】
更に、清掃手段７５のウエッブ７５ａの巻き取り速度を可変に構成し、定着ローラの判別結果によりウエッブ７５ａの巻き取り速度をハードローラの方をソフトローラより早く設定することが望ましい。
【００６３】
例えば、ウエッブ７５ａの巻き取り速度を、ハードローラのときよりソフトローラのときを１０％遅くする。
【００６４】
これは、ソフトローラの表面温度をハードローラより高めに設定するので、ソフトローラの方がトナーが溶融され易く、クリーニング性能が効率的であり、ウエッブ７５ａの巻き取り速度を遅くしてもハードローラのクリーニング性能と同等の性能を有するからである。
【００６５】
以上の如く、定着ローラがハードローラであるかソフトローラであるかを自動的に判別し、その判別結果に基づいて制御手段が所定の定着条件を設定する本発明の構成を図５のブロック図で示す。
【００６６】
図５において、制御手段１０１はＣＰＵ等からなり、各手段を制御する。
【００６７】
記憶手段１０２は表１に示したようなテーブルを記憶する。
【００６８】
定着ローラ判別手段１０３は定着ローラがハードローラであるかソフトローラであるかを判別する手段であって、前述のカラーセンサ等に相当する。
【００６９】
定着ローラ用温度センサ１０４は前述の定着ローラ用温度センサ７６に相当する。
【００７０】
定着ローラ用ヒータ１０５は前述のハロゲンヒータＨ１に相当する。
【００７１】
加圧ローラ用温度センサ１０６は前述の加圧ローラ用温度センサ７７に相当する。
【００７２】
加圧ローラ用ヒータ１０７は加圧ローラ７３に内蔵したハロゲンヒータに相当する。
【００７３】
外加熱ローラ用温度センサ１０８は前述の外加熱ローラ用温度センサ７８に相当する。
【００７４】
外加熱ローラ用ヒータ１０９は前述のハロゲンヒータＨ３に相当する。
【００７５】
搬送速度変更手段１１０は画像形成装置のプロセススピードに応じて定着装置７の各ローラの回転数を変更する。
【００７６】
加圧ローラ圧接力変更手段１１１は加圧ローラ７３による定着ローラ７１，７２への圧接力を変更する。
【００７７】
定着装置駆動手段１１２は定着装置７の各ローラを回転させるモータ等である。
【００７８】
清掃手段１１３は前述の清掃手段７５に相当する。
【００７９】
そして、前述の如く制御手段１０１は定着ローラ判別手段１０３の判別結果により、定着ローラ用ヒータ１０５、加圧ローラ用ヒータ１０７、外加熱ローラ用ヒータ１０９、搬送速度変更手段１１０、加圧ローラ圧接力変更手段１１１、定着装置駆動手段１１２、清掃手段１１３を制御する。
【００８０】
図６は以上の如く定着ローラがハードローラであるかソフトローラであるかを判別し、その判別結果に対応する定着条件を設定して定着を行うフローチャートである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】画像形成装置の基本構成図である。
【図２】定着ローラとしてハードローラを用いた定着装置の断面図である。
【図３】定着ローラとしてソフトローラを用いた定着装置の断面図である。
【図４】図２の定着装置に外加熱ローラを設けた図である。
【図５】定着条件を設定する本発明のブロック図である。
【図６】定着条件を設定する本発明のフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
７１，７２  定着ローラ
７３  加圧ローラ
７４  外加熱ローラ
７５，１１３  清掃手段
７５ａ  ウエッブ
７６，１０４  定着ローラ用温度センサ
７７，１０６  加圧ローラ用温度センサ
７８，１０８  外加熱ローラ用温度センサ
１０１  制御手段
１０２  記憶手段
１０３  定着ローラ判別手段
１１０  搬送速度変更手段
１１１  加圧ローラ圧接力変更手段
１１２  定着装置駆動手段
Ｈ１，Ｈ３  ハロゲンヒータ
Ｐ  記録紙
【図１】
2007057776.tif 000004
【図２】
2007057776.tif 000005
【図３】
2007057776.tif 000006
【図４】
2007057776.tif 000007
【図５】
2007057776.tif 000008
【図６】
2007057776.tif 000009