(57)【要約】【課題】  用紙非通紙部である加熱ローラ端部の温度上昇を抑止し、定着装置内及び、定着装置周辺の部品の熱変形を防いで定着性能を落とさず良質な画像が出力し、また、印刷指示された時の加熱ローラ中央部の表面温度により、用紙搬送速度を可変させてオフセットや巻付きジャムを軽減できる画像形成装置を提供する。【解決手段】  芯金の内部に発熱体を有する加熱ローラと、加熱ローラに当接する加圧ベルトと、加熱ローラの表面温度を計測する温度センサを加熱ローラ中央部付近に備え画像形成装置において、温度センサによって検出した温度検出値を用いて発熱体の加熱時間を制御し、加熱ローラ中央部付近の温度を特定の範囲内で制御することにより、加熱ローラ両端部の温度を制御する画像形成装置とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金の内部に発熱体を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに当接する加圧ベルトと、前記加熱ローラの表面温度を計測する温度センサを前記加熱ローラ中央部付近に備えた画像形成装置において、
前記温度センサによって検出した温度検出値を用いて前記発熱体の加熱時間を制御し、前記加熱ローラ中央部付近の温度を特定の範囲内で可変することにより、前記加熱ローラ両端部の温度を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
継続して印刷した枚数及び、前回印刷した経過時間により加熱ローラ中央部の表面温度を可変することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記加熱ローラ中央部付近の温度が、定着可能温度範囲外のときに、用紙搬送速度を加速又は減速させることを特徴とする請求項１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、電子写真方式を用いた複写機やプリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子写真方式を用いた複写機やプリンタは、小型、軽量、低価格化が進んでおり、搭載するユニットのスペースは縮小され、部品点数も削減される傾向にある。これに伴い、定着装置内の部品も小型化されており、用紙に付着したトナーを溶かす働きをする加熱ローラの芯金も小径化されているため、熱容量が小さくなっている。小径化された加熱ローラでトナーを用紙に融着させるには、発熱体を加熱する時間／回数を多くする傾向がある。用紙通紙部である加熱ローラの中央部は、加熱ローラ内の発熱体を加熱しても用紙が通過する毎に表面の熱は奪われてしまう。これに対して、用紙非通紙部の加熱ローラ端部の熱量はほとんど奪われず、熱投入量も多いことから温度上昇が顕著である。そのために、加熱ローラの長手方向に複数の温度センサを設け、それぞれの温度制御を行う方法が知られている（例えば特許文献１）。しかしながら、複数の温度センサを設けて温度制御を行うことは、構成部品の増加につながり、更には個々のセンサが持つ誤差のバラツキも考えられる。
【０００３】
低価格機の多くは、コスト低減から加熱ローラ中央部に温度センサが設置されているが、非通紙部のような加熱ローラ両端部には温度センサが設置されていないため温度検出ができない構成となっている。非通紙部である加熱ローラ端部が温度上昇すると加熱ローラ及び、加圧ローラ周辺の定着装置内の部品が熱変形する恐れがあり、所定の位置より加熱・加圧ローラがずれて配置されたり、ローラの表面が他部品と接触しローラ表面に傷が付いたり、加熱・加圧ローラ間のニップに所定の圧力が掛からなくなり、用紙にトナーが定着しないコールドオフセットの発生原因となることがある。非通紙部に温度センサが設置されていても短時間で加熱ローラの温度を低下させる機構は設置されていないため、加熱ローラの温度が低下するまで印刷せずに待機するなどして対策されるがこれは印刷速度の低下に繋がる。また、芯金が小径化することにより加熱ローラ表面の温度を一定の温度に制御するのは難しくなり、印刷指示した際に、必ずしも加熱ローラ表面温度が定着可能温度範囲内にあるとは限らない。
【０００４】
定着可能温度範囲外で印刷指示されると、加熱ローラ表面温度が高い場合では、トナーが溶けすぎるホットオフセット、加熱ローラ表面温度が低い場合は、トナーが溶けず用紙に定着しないコールドオフセットなどの定着不良の原因となる。連続印刷した場合などに、非通紙部である加熱ローラ端部の温度上昇により定着装置内及び、定着器周辺の部品が熱変形してしまい所定の位置から加熱・加圧ローラがずれて配置され、用紙を搬送できない現象や、加熱・加圧ローラ間のニップに圧力が正しく掛からず用紙にトナーを定着できないコールドオフセットなどといった不良の原因となる。また、加熱ローラ表面温度が定着可能温度範囲より高い温度で印刷された場合は、トナーが溶けすぎて起こるホットオフセットや加熱ローラから用紙が剥離できない巻付きジャムの原因となる。加熱ローラ表面温度が定着可能温度範囲より低い温度で印刷された場合は、トナーが溶けず用紙に定着しないコールドオフセットの原因となる。
【０００５】
また、定着すべき用紙に十分な熱量を与えるために、加圧手段にエンドレスの加圧ベルトと圧力付与部材を設けて用紙のニップ通過時間を長くする技術も知られている（例えば、特許文献２）。しかしながら用紙のニップ通過時間が長くなれば、その分用紙に奪われる熱量も増え、加熱ローラ中央部と両端部で大きな温度差がつく傾向にある。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−２８１８４５号
【特許文献２】特許第３２８２４９４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
用紙非通紙部である加熱ローラ端部の温度上昇を抑止し、定着装置内及び、定着装置周辺の部品の熱変形を防いで定着性能を落とさず良質な画像が出力し、また、印刷指示された時の加熱ローラ中央部の表面温度により、用紙搬送速度を可変させてオフセットや巻付きジャムを軽減できる画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
芯金の内部に発熱体を有する加熱ローラと、前記加熱ローラに当接する加圧ベルトと、前記加熱ローラの表面温度を計測する温度センサを前記加熱ローラ中央部付近に備え画像形成装置において、前記温度センサによって検出した温度検出値を用いて前記発熱体の加熱時間を制御し、前記加熱ローラ中央部付近の温度を特定の範囲内で可変することにより、前記加熱ローラ両端部の温度を制御する画像形成装置とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、連続的に印刷した場合などに、加熱ローラ中央部の表面温度が定着可能温度範囲内で下がるようにヒータ加熱時間を制御し、用紙非通紙部である加熱ローラ端部の温度上昇を抑止することにより、定着装置内及び、定着装置周辺の部品の熱変形を抑えることで、定着装置による不良を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施例について図を用いて説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体構成の略縦断面を示し、図２は、図１で示した画像形成装置の動作を制御する制御装置の模式図である。
【００１２】
図１に示すように、感光体ベルト１は案内ローラ４の廻りに一定速度で回動されながら、帯電器２により表面が一様に帯電され、情報処理装置などから送信されてくる各色の画像信号に従って露光装置３の出力するレーザ光により露光される。感光体ベルト１の表面には、各色に対応する静電潜像が順次形成され、４つの現像器１３，１４，１５，１６の中から対応する色の現像剤を有する現像器を選択して、該静電潜像が順次に現像されて各色トナー像が形成される。４つの現像器は、それぞれブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの各色のトナーを有している。
【００１３】
この感光体ベルト１表面上の各色トナー像は、感光体ベルト１の表面と接触しながら同期回転する中間転写ユニット５の表面に重ねて転写され、中間転写ユニット５の表面上でカラートナー像となる。中間転写ユニット５は、少なくとも第１ローラ６と第２ローラ７に張架された転写ベルト２２を有しており、カラートナー像は転写ベルト２２の表面上に形成される。
【００１４】
給紙カセット８に蓄積された記録媒体である用紙１７は、給紙ローラ９により抽出及び搬送されてレジストローラ１８に送られ、レジストローラ１８で用紙１７と中間転写ユニット５表面上のカラートナー像との搬送タイミングを整合するように制御した後に、転写ローラ１０に向けて送られる。
【００１５】
転写ローラ１０に送られた用紙１７の先端に電圧を印加し、図示しない電流検出手段により用紙１７に流れる電流値を検出する。検出した電流値をもとに用紙の種類を判別し、定着装置１２に用紙１７が搬送される前に、用紙搬送の駆動源であるモータ（図示せず）の速度を可変させる。また、用紙１７の搬送速度を変更した場合は、転写ベルト２２上に潜像したトナーを用紙１７に転写させる際に、印加する第２転写電圧を可変させる。
【００１６】
その後、用紙１７を転写ベルト２２に接触させながら転写ローラ１０により用紙１７の背面から機械的な押圧力と転写電界を与えて、転写ベルト２２表面上のカラートナー像を用紙１７に転写する。
【００１７】
なお、転写ローラ１０は、転写ベルト２２の表面上に感光体ベルト１上の各色のトナー像を形成する過程では作用しないように、転写ベルト２２に対し離れており、用紙１７に転写時には接触するような構成である。カラートナー像が転写された用紙１７は、定着装置１２に向けて送り出される。定着装置１２は、加熱ローラ１１と、加圧ベルト２４、加圧ベルト２４を加熱ローラ１１側に押圧するパッド状の圧力付与部材２３を有している。送りこまれた用紙１７は、加熱ローラ１１と加圧ベルト２４間のニップ部を通過する間にカラートナー像が用紙１７表面に熱定着される。カラートナー像が熱定着された用紙１７は、排紙ローラ１９を経て排紙トレイ２１上に排紙される。
【００１８】
転写ベルトクリーナ２０は、転写ベルト２２の表面に残留するトナーを清掃する。なお、転写ベルトクリーナ２０は、転写ベルト２２の表面に単色トナー像を繰り返し転写してカラートナー像を形成する過程では清掃作用が働かないよう転写ベルト２２から離接し、完成したカラートナー像を用紙１７に転写した後に、転写ベルト２２の表面に作用するように押圧される。
【００１９】
本発明の実施例について図２を用いて、詳細に説明する。
【００２０】
制御装置１００は、操作パネル２０１からの入力信号及び情報処理装置２００からの入力信号に応じて、図１に示した各構成手段を制御する。
【００２１】
図２において、制御装置１００は、ＣＰＵ（中央処理演算装置）１０１、ＣＰＵ１０１の制御プログラムを格納しているＲＯＭ１０２、ＣＰＵ１０１が制御プログラムを実行するのに必要なワークメモリＲＡＭ１０３を中心にして構成されている。
【００２２】
入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０４は、ＣＰＵ１０１が操作パネル２０１やパーソナルコンピュータ等の情報処理装置２００と交信するのを仲介するもので、情報処理装置２００が発生する印字データを露光制御部１０５に伝達する。露光制御部１０５は、露光装置３を制御してレーザ光を発生する。
【００２３】
機構制御部１０６は、画像形成工程の機構群を制御するための制御部群であり、ＣＰＵ１０１に制御されて、モータ駆動指示信号Ｓ１、ヒータ点灯指示信号Ｓ５を出力し、その他、現像部１０６ｂ、クリーナ部１０６ｃ、帯電部１０６ｄ、転写部１０６ｅ、定着部１０６ｆ等を制御する信号の入出力を行う。
【００２４】
モータ制御部１０７は、感光体ベルト１、給紙ローラ９及び定着装置１２等を駆動するモータ２２０を制御するように接続されており、モータ部１０６ａから与えられるモータ駆動指示信号Ｓ１に従って駆動信号Ｓ２を発生し、モータ２２０の回転軸に直結されたエンコーダ２１０から発生する角変位量を検出するための検出信号Ｓ３を入力する。また、モータ制御部１０７は、エンコーダ２１０からの検出信号Ｓ３を感光体ベルト１の回動角信号Ｓ４として割込み制御部１０９を介してＣＰＵ１０１に伝達する。
【００２５】
ヒータ制御部１０８は、ヒータ点灯指示信号Ｓ５により、加熱ローラ１１内に配置している発熱体のヒータ２５を点灯し、定着装置１２内のサーミスタ２６で検知した加熱ローラ１１の表面温度信号Ｓ６をＣＰＵ１０１に伝達する仕組みとなっている。
【００２６】
上述した画像形成装置での定着温度目標温度算出処理、ヒータオン時間算出処理及び、用紙搬送速度変更処理を図３，図４，図５，図６を用いて説明する。
【００２７】
まず、図３のフローについて説明する。画像形成装置は情報処理装置２００から印刷データを受けた後、印刷モード・印刷色数・環境情報判定処理（ステップ７０１）により、印刷指示の詳細を判別する。印刷モードは、普通紙、再生紙、ＯＨＰ、厚紙、ラベル紙、封筒、光沢紙など多数ある印刷モードで選択された印刷モードを判別する。また、印刷色数及び、使用している室温の状態を判別する。印刷モード・印刷色数・環境情報判定処理（ステップ７０１）で判別された情報により、加熱ローラ中央部の表面温度を何℃にするか加熱ローラ表面目標温度を算出する（ステップ７０２）。
【００２８】
次に、印刷する状態により加熱ローラ１１の表面目標温度の補正値を算出する。
【００２９】
ステップ７０３では、印刷枚数が継続しているかどうか判別し、連続して印刷指示が継続する場合は、目標とする加熱ローラ中央部の表面温度をｎ枚毎に下げる。
【００３０】
ステップ７０４では、印刷終了時から経過した時間及び、印刷枚数の連続性を考慮し、定着可能温度範囲内の温度補正量を算出する。前回印刷した状態と変わらない状態であれば、加熱ローラ中央部の目標表面温度を変更しないようにする。
【００３１】
印刷連続枚数判別処理（ステップ７０３）と印刷間隔時間判別処理（ステップ７０４）で算出した補正値をもとに、ローラ表面目標温度補正処理（ステップ７０５）で加熱ローラ中央部の表面温度目標値を補正する。
【００３２】
加熱ローラ中央部の表面温度目標値が決定した後は、ヒータ加熱時間を算出する。ヒータ加熱時間は、印刷モード、印刷色数、環境情報によりヒータ加熱時間を定義している。定着装置１２の加熱ローラ１１の表面に接触して温度を計測するサーミスタ２６の出力値より、加熱ローラ中央部の表面温度目標値との差分を算出する（ステップ７０６）。
【００３３】
加熱ローラ中央部の表面温度目標値とサーミスタ２６の出力値の関係が、「表面温度目標値＞サーミスタ出力値」の場合は、ヒータ加熱時間を加算し、「表面温度目標値＜サーミスタ出力値」の場合は、ヒータ加熱時間を減算するように算出する（ステップ７０７）。次に、ヒータオン時間算出処理で決定した時間ヒータを加熱する（ステップ７０８）。加熱ローラ中央部の表面温度が、表面温度目標値以上の温度の時はヒータ加熱を途中で止める。次に、現在印刷している時の加熱ローラ中央部の表面温度が、印刷可能温度内に推移しているかチェックする（ステップ７０９）。印刷可能温度範囲に対して温度が高い場合は、トナーが溶け過ぎてホットオフセットの発生や、加熱ローラから用紙が剥れずに巻きつく定着不良の原因となるため、用紙搬送速度を加速させ用紙に与える熱容量を抑える。一方、印刷可能温度範囲に対して温度が低い場合は、トナーが溶けないため用紙にトナーが溶着せず剥がれ落ちるコールドオフセットなどの現象が発生するため、用紙搬送速度を減速させる。
【００３４】
図４で示すのは定着装置１２下面からの断面図である。加熱ローラ中央部に位置するサーミスタ２６の出力により、ヒータ加熱時間を調整し、加熱ローラ中央部の表面温度を図５のように定着可能温度範囲内で低下させることで、測定点Ａ、測定点Ｃの温度を図６のように抑えることができる。
【００３５】
このように、印刷指示された印刷枚数、及び前回印刷してからの経過時間によりヒータ加熱時間を調整し、用紙通紙部である加熱ローラ中央部の表面温度を可変させることにより、用紙非通紙部である加熱ローラ端部の温度上昇を抑え、定着装置内及び、定着装置周辺部品の熱変形を防ぐことができる。また、用紙搬送の動力源であるモータ２２０の速度を可変させて用紙搬送速度を可変することによりオフセットなどの定着不良を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例である画像形成装置の略縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例である制御装置の模式図である。
【図３】用紙搬送速度変更処理含む一連の動作のフローチャートである。
【図４】定着装置を下部より見た断面図である。
【図５】連続印刷した時の加熱ローラ中央部の表面温度推移状態図である。
【図６】加熱ローラ通紙部である中央部、非通紙部の駆動部、非通紙部の反駆動部の表面温度推移状態図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…感光体ベルト、２…帯電器、３…露光装置、４…案内ローラ、５…中間転写体ユニット、６…第１ローラ、７…第２ローラ、８…給紙カセット、９…給紙ローラ、１０…転写ローラ、１１…定着ローラ、１２…定着装置、１３，１４，１５，１６…現像器、１７…用紙、１８…レジストローラ、１９…排紙ローラ、２０…転写ベルトクリーナ、２１…排紙トレイ、２２…転写ベルト、２３…圧力付与部材、２４…加圧ベルト、２５…ヒータ、２６…サーミスタ、１００…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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