(57)【要約】  【課題】  ヒータ出力を最大限に活用した状態でウォームアップタイム短縮に有利で、且つオーバーシュートの少ない定着装置を提供する。  【解決手段】  回転駆動される上ローラと、この上ローラに圧接して従動回転する下ローラと、上ローラ内に埋設された上ヒータと、下ローラ内に埋設された下ヒータとを備え、印刷設定や用紙設定に応じて所定の処理速度を選択して上ローラと下ローラの間に通紙される用紙上のトナー像に対して定着処理を行う定着装置において、ウォームアップ開始後、上ローラの表面温度が制御温度より低い所定のエージング開始温度到達時に、非通紙状態で上ローラの回転駆動を開始することを特徴とする。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される上ローラと、この上ローラに圧接して従動回転する下ローラと、上ローラ内に埋設された上ヒータと、下ローラ内に埋設された下ヒータとを備え、印刷設定や用紙設定に応じて所定の処理速度を選択して上ローラと下ローラの間に通紙される用紙上のトナー像に対して定着処理を行う定着装置において、
ウォームアップ開始後、上ローラの表面温度が制御温度より低い所定のエージング開始温度到達時に、非通紙状態で上ローラの回転駆動を開始することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上ローラの回転駆動開時から上ローラの表面温度が制御温度に到達する前の所定時間経過時に、通紙可能状態とすることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御温度と前記エージング開始温度との温度差が１〜１０℃であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
上ヒータと下ヒータの出力比が、２×下ヒータ出力≦上ヒータ出力≦４×下ヒータ出力の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定着装置では、内部にヒータを有するローラを加熱昇温するが、ヒータの通電制御のタイミングに対して、ローラ表面温度の変化には時間差が生じる。このため、ローラ表面温度が制御値（制御温度：以降安定温度とも記載）に達した後、ヒータＯＦＦ時には、制御温度より高い温度までローラ温度が上昇するオーバーシュートが発生する（図７参照）。電源投入後の立ち上げ（ウォームアップ）時等の温度上昇速度が速いときにはとりわけ顕著になる。
【０００３】
そこで、上記現象を軽減するために、電源投入後の初めのヒータ制御を制御温度より低い温度でヒータＯＦＦする方法や、制御温度付近よりヒータ通電率を変化させる方法（Ｄｕｔｙ制御）などがある。
【０００４】
しかし、前者の方法ではヒータＯＦＦ直後に連続通紙がなされた場合に、ローラの温度低下による定着性不良の発生が懸念され、後者の方法ではヒータの実出力値を下げて対応しているため、ウォームアップタイムの短縮には不利である。
【０００５】
また、上ローラのみにヒータを有する定着装置（特に、モノクロ印刷専用機）では、下ローラの適度な昇温のため、昇温中に上下ローラの回転駆動が必要であり、該動作はオーバーシュート低減の一助となるが、ウォームアップタイムは延びる。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、昇温途中に所定時間のみローラを回転駆動させ、下ローラの昇温を必要最小限に抑える提案がなされているが、ヒータＯＦＦ時にローラの駆動がかかってないため、オーバーシュートの軽減には効果が少ない。
【特許文献１】特開平５−３５１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、ヒータ出力を最大限に活用した状態でウォームアップタイム短縮に有利で、且つオーバーシュートの少ない定着装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、回転駆動される上ローラと、この上ローラに圧接して従動回転する下ローラと、上ローラ内に埋設された上ヒータと、下ローラ内に埋設された下ヒータとを備え、印刷設定や用紙設定に応じて所定の処理速度を選択して上ローラと下ローラの間に通紙される用紙上のトナー像に対して定着処理を行う定着装置において、ウォームアップ開始後、上ローラの表面温度が安定温度より低い所定のエージング開始温度到達時に、非通紙状態で上ローラの回転駆動を開始することを特徴とする。
【０００９】
そして、安定温度とエージング開始温度との温度差が小さい（例えば、１〜１０℃）場合、上ローラの回転駆動開時から上ローラの表面温度が安定温度に到達する前の所定時間経過時に、通紙開始が可能となる。
【００１０】
エージング開始時の上下ローラの温度差は各上下ヒータの出力比によりコントロールでき、具体的には、２×下ヒータ出力≦上ヒータ出力≦４×下ヒータ出力の範囲内であれば、出力の比較的大きな上ローラを優先的に昇温できる。また不必要なエージングを削減することは、定着装置とともに駆動される他の装置の劣化防止にも繋がる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、エージング中、上ローラの表面温度はより低温の下ローラに熱を奪われ、上ローラの表面温度の昇温速度は緩やかになり安定温度到達後のオーバーシュートを低減することができる。従って、予約印刷処理がなされなかった場合でも、ヒータＯＦＦ後にローラ温度が安定するまでに要する時間を短縮することができ、また、予約印刷処理がなされた場合は、制御温度とエージング開始温度との差が小さい（例えば、１〜１０℃）ときは、エージング途中から通紙開始が可能となり、上下ヒータをＯＦＦすることなく通紙を行えるため、通紙開始直後の上下ローラの表面温度低下が少なくてすみ、実質的にウォームアップ時間を短縮して良好な定着処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置１の筐体内部には、感光体１１の潜像画像を現像する各色の現像装置３〜６、前記感光体１１より用紙にトナー現像画像を中間転写体１２を介して用紙に転写させる転写装置１３、転写後の感光体１１を清掃するクリーニング装置１４及び中間転写体１２を清掃するクリーニング装置１５、未定着画像が形成された転写紙を定着する定着装置２等が設けられている。なお、７〜１０は、それぞれ各色のトナーを収容し、対応する各色の現像装置３〜６にトナーを供給するトナーコンテナである。
【００１４】
図２は、本発明に係る定着装置の断面図である。定着装置２は、駆動モータ（図示せず）により回転駆動される上ローラ１６と、この上ローラ１６に圧接して従動回転する下ローラ１７と、上ローラ１６内に埋設された上ヒータ１８と、下ローラ１７内に埋設された下ヒータ１９とから構成されている。上ヒータ１８は、例えば出力７００Ｗの比較的発熱量が大きなヒータであり、下ヒータ１９は、例えば出力３００Ｗの比較的発熱量が小さなヒータである。上ローラ１６の一端部にはギア（図示せず）が装着され、このギアに駆動モータ（図示せず）のモータギア（図示せず）が噛み合わされ、駆動モータにより上ローラ１６に回転駆動が与えられる。この上ローラ１６の回転により下ローラ１７を従動回転させることで、上ローラ１６と下ローラ１７のニップ部を通過する用紙Ｐ上のトナー像Ｔに対して定着処理が行われる。
【００１５】
上ローラ１６のニップ部よりも用紙搬送方向上流側の表面に接触して、その表面温度を検知するための上ローラサーミスタ２０が配設されている。また、下ローラ１７のニップ部よりも用紙搬送方向上流側の表面に接触して、その表面温度を検知するための下ローラサーミスタ２１が配設されている。
【００１６】
また、上ローラ１６の上部には、非接触状態で上ローラ１６の異常加温に対して働くサーモスタット（安全装置）３２が配置されている。これにより、上ローラ１６が異常加温した際でも上下ヒータ１８，１９への通電が遮断され用紙焼損、部品へのダメージを軽減することができる。また、上ローラ１６と下ローラ１７とのニップ部の近傍であって用紙搬送方向下流側の表面に当接して分離爪３０，３１がそれぞれ揺動自在に配設されている。分離爪３０又は３１は、定着処理後の用紙Ｐを上ローラ１６又は下ローラ１７の表面から引き剥がす役割を果たすものである。
【００１７】
図３は、本発明に係る定着装置の温度制御系統の構成を示すブロック図である。図３に示すように、上ローラ（図示せず）に回転駆動を与える駆動モータ２２はモータ駆動制御部２３により、印刷設定、用紙設定等に応じた回転数で駆動制御される。上下ヒータ１８，１９への電源部（図示せず）からの通電動作はそれぞれ上下ヒータ加熱制御部２４，２５によりそれぞれ制御される。主制御部２６は、マイクロコンピュータ等で構成されるものであり、上下ローラサーミスタ２０，２１から出力される温度情報が入力されるとともに、この定着装置を利用する画像形成装置本体側からの画像形成信号（主電源２７の電源ＯＮ／ＯＦＦ信号、印刷設定部２８の画像形成動作の開始及び終了の信号、用紙設定部（図示せず）の使用する記録紙の幅サイズや種類の識別信号など）が入力されるようになっており、これらの入力信号等に基づき温度制御に関する所定の情報処理が行われた後に、各ヒータ１８，１９の通電動作を制御する制御信号が各ヒータ加熱制御部２４，２５に出力されるようになっている。
【００１８】
次に、この定着装置の本発明による動作例について従来の定着装置の動作例と比較しながら説明する。
【００１９】
まず、従来の定着装置の動作例について図６及び図７に基づいて説明する。主電源２７により電源ＯＮの信号が主制御部２６に入力されると、上ヒータ加熱制御部２４及び下ヒータ加熱制御部２５により、上ヒータ１８及び下ヒータ１９に通電ＯＮされ、そのＯＮ状態を維持するように制御され、ウォームアップが行われる（図６のステップ＃１０１）。ヒータからローラ表面への熱伝達は、ローラ材料（ゴム等）が有する熱伝導率のため、ヒータＯＮ時点（図７の０秒）から少し遅れてローラ表面温度の上昇が始まる。上ヒータ１８の出力が下ヒータ１９よりも大きいため、上ローラ１６の表面温度の昇温速度は、下ローラ１９よりも速くなる。ウォームアップ中に、印刷設定部２８が操作されず予約印刷処理がなされなかった場合（図６のステップ＃１０２の否定判定）、図７の実線に示すように、上ローラ１６の表面温度が安定温度到達時に（図６のステップ＃１０３の肯定判定、図７のｔ０秒）、上ヒータ１８をＯＦＦしてウォームアップを終了する（図６のステップ＃１０４）。その後、安定状態を維持するように上ヒータ１８のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる（図６のステップ＃１０５）。
【００２０】
一方、ウォームアップ中に、印刷設定部２８が操作され、予約印刷処理がなされた場合（図６のステップ＃１０２の肯定判定）、上ローラ１６の表面温度が安定温度到達時に（図６のステップ＃１０６の肯定判定、図７のｔ０秒）、上ヒータ１８をＯＦＦしてウォームアップを終了する（図６のステップ＃１０７）。そして、通紙が開始され定着処理が行われる（図６のステップ＃１０８）。
【００２１】
このようなヒータ制御の仕方では、上ヒータ１８のＯＦＦ直後もしばらくの間は上ローラ１８の表面温度は上昇を続けオーバーシュートが顕著に発生してしまう。従って、予約印刷処理がなされなかった場合は、上ローラ１６の表面温度が安定温度に到達後、安定するまでに相当の時間を要するという問題があり、また、予約印刷処理がなされた場合に、上ローラ１６の表面温度の制御温度に到達直後に通紙を開始すると、定着温度が高すぎて良好に定着処理が行われないおそれがある。また、オーバーシュート時の連続通紙においては、ヒータ再ＯＮタイミングの遅れによる定着性不良の発生も懸念される。
【００２２】
そこで、このような問題を解決するための実施例について図４及び図５に基づいて以下に説明する。
【００２３】
ウォームアップが開始され予約印刷処理がなされなかった場合（図４のステップ＃１及びステップ＃２の否定判定）、安定温度より低い所定のエージング開始温度に到達時に（図４のステップ＃３の肯定判定、図５のｔ１秒）、上ローラ１６の回転駆動を開始し、エージングを行う（図４のステップ＃４）。そして、上ローラ１６の表面温度が安定温度到達時に（図４のステップ＃５の肯定判定、図５のｔ２秒）、上ヒータ１８をＯＦＦしてウォームアップを終了する（図４のステップ＃６）。その後、安定状態を維持するように上ヒータ１８のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる（図４のステップ＃７）。
【００２４】
エージング開始時の下ローラ１７の表面温度は、上ヒータ１８と下ヒータ１９の出力比によってほぼコントロールされる。例えば、上ヒータ１８と下ヒータ１９の出力比が７００Ｗ／３００Ｗであれば、上ローラ１６の表面温度（１６０〜２００℃）に対し、下ローラ１８の温度はその半分程度（８０〜１００℃）となる。よって、上記エージング開始温度での駆動開始では上ローラ１６の表面温度の著しい低下もなく、昇温速度を変えることが可能である。
【００２５】
一方、ウォームアップ中に、印刷設定部２８が操作され、予約印刷処理がなされた場合（図４のステップ＃２の肯定判定）、上ローラ１６の表面温度が安定温度より低い所定のエージング開始温度に到達時に（図４のステップ＃８の肯定判定、図５のｔ１秒）、上ローラ１６の回転駆動を開始し、エージングを行う（図４のステップ＃９）。そして、エージング開始から所定時間（図５のｔ１'−ｔ１秒）経過時（図４のステップ＃１０の肯定判定、図５のｔ１'秒）、ウォームアップが終了するが、上ヒータ１８のＯＮ状態はそのまま維持され（図５のステップ＃１１）、通紙が開始され定着処理が行われる（図５のステップ＃１２）。
【００２６】
本実施例のヒータ制御の仕方によると、エージング中、上ローラ１６の表面温度はより低温の下ローラ１７に熱を奪われ、上ローラ１６の表面温度の昇温速度は緩やかになり制御温度到達時のオーバーシュートを低減することができる。従って、予約印刷処理がなされなかった場合は、電源投入から上ローラ１６の表面温度が安定温度に到達する（上ヒータ１８のＯＦＦ時）までの時間は従来（図７参照）に比べて延びている（ｔ２＞ｔ０）ものの、安定温度に到達後、安定するまでの時間を短縮することができ、また、予約印刷処理がなされた場合は、安定温度とエージング開始温度との差（図５のΔＴ℃）が小さい（例えば、１℃≦ΔＴ≦１０℃）ときは、エージング途中（ｔ１'＜ｔ２）から通紙開始が可能となり、上下ヒータ１８，１９をＯＦＦすることなく通紙を行えるため、通紙開始直後の上下ローラ１６，１７の表面温度低下が少なくてすみ、実質的にウォームアップ時間を短縮して良好な定着処理を行うことができる。
【００２７】
なお、上記実施例では、上ヒータ１８と下ヒータ１９の出力比が７００Ｗ／３００Ｗである場合について説明したが、エージング開始時の上下ローラの温度差は各上下ヒータの出力比によりコントロールでき、具体的には、２×下ヒータ出力≦上ヒータ出力≦４×下ヒータ出力の範囲内であれば、出力の比較的大きな上ローラ１８を優先的に昇温できる。また不必要なエージングを削減することは、定着装置とともに駆動される他の装置の劣化防止にも繋がる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】は、本発明に係る定着装置の断面図である。
【図３】は、本発明に係る定着装置の温度制御系統の構成を示すブロック図である。
【図４】は、本発明に係る定着装置のウォームアップ時の動作制御例を示すフローチャートである。
【図５】は、本発明に係る定着装置のウォームアップ時のローラ温度の時間変化の一例を示すグラフである。
【図６】は、従来の定着装置のウォームアップ時の動作制御例を示すフローチャートである。
【図７】は、従来の定着装置のウォームアップ時のローラ温度の時間変化の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
２  定着装置
１１      感光体
１２      中間転写体
１３      転写装置
１４      クリーニング装置
１５      クリーニング装置
１６      上ローラ
１７      下ローラ
１８      上ヒータ
１９      下ヒータ
２０      上ローラサーミスタ
２１      下ローラサーミスタ
２２      駆動モータ
２３      モータ駆動制御部
２４      上ヒータ加熱制御部
２４      駆動モータ
２５      下ヒータ加熱制御部
２６      主制御部
２７      主電源
２８      印刷設定部
Ｐ  用紙
Ｔ  トナー像
【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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【図７】
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