(57)【要約】【課題】スピードダウンすることなく熱ローラを適正な温度に保つことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１０は、熱ローラ２１と、熱ローラ２１の最大通紙領域２１Ａを加熱する第１ヒータ２３と、熱ローラ２１の最小通紙領域２１Ｂを加熱するとともに、最小通紙領域２１Ｂの両側の領域を最小通紙領域２１Ｂに与える熱量よりも小さい熱量を与えて加熱する第２ヒータ２４と、第１ヒータ２３および第２ヒータ２４を制御する制御部３とを備えている。そして、制御部３による制御によって、中間サイズの用紙にトナー像を定着させる際には、当初は第１ヒータで熱ローラ２１が加熱され、熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度が所定温度に達したときに、第１ヒータ２３での加熱が停止されて第２ヒータ２４での加熱が開始されるようになっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３種類のサイズの用紙に対して、トナー像を転写部で転写するとともに、そのトナー像を熱ローラと圧力ローラとを有する定着部で定着させる画像形成装置であって、
熱ローラの最大サイズの用紙に対応する最大通紙領域を加熱する第１ヒータと、
熱ローラの最小サイズの用紙に対応する最小通紙領域を加熱するとともに、最小通紙領域の両側の領域を最小通紙領域に与える熱量よりも小さい熱量を与えて加熱する第２ヒータと、
熱ローラの中央部の温度を非接触状態で検知する第１温度検知手段と、
熱ローラの端部の非通紙領域の温度を接触状態で検知する第２温度検知手段と、
定着部で中間サイズの用紙にトナー像を定着させる際に、第１温度検知手段で検知される温度が一定温度に保たれるように第１ヒータを制御するとともに、第２温度検知手段で検知される温度が所定温度に達したときに、第１ヒータでの加熱を停止して第２ヒータでの加熱を開始するように第１ヒータおよび第２ヒータを制御する制御部とが設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、第２温度検知手段で検知される温度が所定温度に達したときに、第２ヒータでの加熱と第１ヒータでの加熱とを交互に繰り返すように第１ヒータおよび第２ヒータを制御するものであ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】
第２ヒータが熱ローラの端部に与える熱量は、最小通紙領域に与える熱量の３０〜６０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部には、前記所定温度として、用紙サイズ別に複数の温度が設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、それらの機能を併せ持つ複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、用紙にトナー像を転写する転写部と、トナー像が転写された用紙を熱ローラと圧力ローラとで挟み込むことにより用紙にトナー像を定着させる定着部とを備えた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記熱ローラの内部には、一般的に、熱ローラの幅の広い用紙（例えばＡ３の用紙）に対応する領域を加熱する大ヒータと、熱ローラの幅の狭い用紙（例えばＡ４の用紙）に対応する領域を加熱する小ヒータとが配設されている。
【特許文献１】特開２００４−２５８５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような画像形成装置においては、Ａ３とＡ４の間の大きさであるＢ４の用紙に対してトナー像を定着させる際には、大ヒータで熱ローラが加熱されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、大ヒータで熱ローラを加熱すると、熱ローラのＢ４の用紙に接触しない部分の熱が放熱されず、熱ローラの端部の非通紙領域の温度が過度に上昇することになる。
【０００６】
このため、図８中に示すように、Ａ３の用紙にトナー像を定着させる際には、図中のＡ線で示すように熱ローラの温度を例えば１９５℃と適正な温度に保つことができるが、Ｂ４の用紙にトナー像を定着させる際には、図中のＢ線で示すように、非通紙領域の温度上昇を２４０℃に抑えようとすると、熱ローラの温度を１７５℃と低くする必要があり、定着不良を生じる可能性がある。
【０００７】
ここで、連続通紙する場合の通紙間隔を広げれば、非通紙領域の過度な温度上昇を抑えることができるが、このようにするとことは装置の能力上好ましくない。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、スピードダウンすることなく熱ローラを適正な温度に保つことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、少なくとも３種類のサイズの用紙に対して、トナー像を転写部で転写するとともに、そのトナー像を熱ローラと圧力ローラとを有する定着部で定着させる画像形成装置であって、熱ローラの最大サイズの用紙に対応する最大通紙領域を加熱する第１ヒータと、熱ローラの最小サイズの用紙に対応する最小通紙領域を加熱するとともに、最小通紙領域の両側の領域を最小通紙領域に与える熱量よりも小さい熱量を与えて加熱する第２ヒータと、熱ローラの中央部の温度を非接触状態で検知する第１温度検知手段と、熱ローラの端部の非通紙領域の温度を接触状態で検知する第２温度検知手段と、定着部で中間サイズの用紙にトナー像を定着させる際に、第１温度検知手段で検知される温度が一定温度に保たれるように第１ヒータを制御するとともに、第２温度検知手段で検知される温度が所定温度に達したときに、第１ヒータでの加熱を停止して第２ヒータでの加熱を開始するように第１ヒータおよび第２ヒータを制御する制御部とが設けられていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御部は、第２温度検知手段で検知される温度が所定温度に達したときに、第２ヒータでの加熱と第１ヒータでの加熱とを交互に繰り返すように第１ヒータおよび第２ヒータを制御するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、第２ヒータが熱ローラの端部に与える熱量は、最小通紙領域に与える熱量の３０〜６０％であることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記制御部には、前記所定温度として、用紙サイズ別に複数の温度が設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、中間サイズの用紙にトナー像を定着させる際に、熱ローラの最大通紙領域を加熱する第１ヒータを制御しつつ、非通紙領域の温度が所定温度に達したときに、第１ヒータでの加熱を停止して、熱ローラの最小通紙領域を加熱するとともに最小通紙領域の両側の領域を最小通紙領域に与える熱量よりも小さい熱量を与えて加熱する第２ヒータで熱ローラを加熱するようにしたから、非通紙領域の温度が過度に上昇することを抑えることができる。これにより、中間サイズの用紙にトナー像を定着させる際に、スピードダウンすることなく熱ローラを適正な温度に保つことができるようになる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、第２ヒータでの加熱と第１ヒータでの加熱とを交互に繰り返すようにしたから、熱ローラの中間サイズの用紙の両端部に対応する部分を適度に加熱することができ、中間サイズの用紙の両端部での定着不良を防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明のように、第２ヒータが熱ローラの端部に与える熱量が、最小通紙領域に与える熱量の３０〜６０％であれば、中間サイズの用紙に対して良好な画像を形成することができる。
【００１６】
請求項４のように、制御部には、所定温度として、用紙サイズ別に複数の温度が設定されていれば、各サイズの用紙に対して熱ローラの非通紙領域での過度な温度上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタ１０の概略構成図である。なお、本発明は、プリンタに限らず、他の画像形成装置である複写機やファクシミリ装置、複合機等にも適用可能である。
【００１９】
プリンタ１０は、Ａ３の用紙Ｐ１、Ｂ４の用紙Ｐ２、Ａ４の用紙Ｐ３（図２参照）を搬送路Ｌに沿って搬送する途中で、端末等から送られた画像データに基づいて用紙Ｐ１〜Ｐ３に画像を形成するものであり、箱状の装置本体１の内部に、感光体ドラム１３１の表面にトナー像を形成した後にそのトナー像を用紙Ｐ１〜Ｐ３に転写する画像形成部１３と、画像形成部１３に用紙Ｐ１〜Ｐ３を供給する給紙部１２と、トナー像を用紙Ｐ１〜Ｐ３に定着する定着部２とを備えている。
【００２０】
前記搬送路Ｌは、前方から後方（図１の右側から左側）に略水平に延びる水平部Ｌ１と、水平部Ｌ１の後端部から略垂直に立上る垂直部Ｌ２とを有し、側面視で略Ｌ字状をなしている。
【００２１】
前記給紙部１２は、搬送路Ｌの水平部Ｌ１の下方に配設される給紙カセット１２１を有しており、給紙カセット１２１に収納された用紙Ｐ１〜Ｐ３をピックアップローラ１２ａによって取出すとともに、その用紙Ｐ１〜Ｐ３を給紙ローラ１２ｂ〜１２ｅによって１枚ずつ搬送路Ｌの水平部Ｌ１に送り出し、さらに搬送路Ｌに送り出された用紙Ｐ１〜Ｐ３を、レジストローラ１２ｆによって一旦待機させ、所定のタイミングで画像形成部１３に供給するようになっている。
【００２２】
また、給紙部１２は、装置本体１の前面に設けられた開口１１内に配設された手差しユニット１２２をも有しており、手差しユニット１２２に載置された用紙Ｐ１〜Ｐ３をピックアップローラ１２ｇおよび給紙ローラ１２ｃ，１２ｅによって搬送路Ｌの水平部Ｌ１に送り出すことができるようになっている。なお、開口１１は、装置本体１に揺動可能に取り付けられた蓋部材１１ａによって開閉可能となっている。
【００２３】
前記画像形成部１３は、搬送路Ｌの水平部Ｌ１の前後方向の略中央に配設される感光体ドラム１３１と、感光体ドラム１３１の上方に配設される帯電部１３２と、感光体ドラム１３１の前方に配設される現像部１３３と、感光体ドラム１３１の下方に配設される転写部１３４と、感光体ドラム１３１の後方に配設されるクリーニング部１３５と、帯電部１３２およびクリーニング部１３５並びに前記定着部２の上方に配設されるレーザースキャナユニット（ＬＳＵ）１６とを有している。
【００２４】
前記感光体ドラム１３１は、図１において時計回りに回転するようになっており、その表面には、当該表面が帯電部１３２によって一様に帯電された後に、レーザースキャナユニット１６によって画像データに基づくレーザー光が帯電部１３２と現像部１３３との間から照射されることにより静電潜像が形成され、さらに静電潜像が形成された表面に、現像部１３３からトナーが供給されることによってトナー像が形成されるようになっている。
【００２５】
そして、前記給紙部１２から供給された用紙Ｐ１〜Ｐ３は、転写部１３４の転写ローラ１３４ａによって感光体ドラム１３１に押し付けられながら搬送されることにより、その表面（転写面）に、感光体ドラム１３１の表面に形成されたトナー像が転写され、その後に定着部２に送り込まれる。
【００２６】
なお、転写後の感光体ドラム１３１の表面に残留したトナーおよび残留電荷は、クリーニング部１３５によって除去されるようになっている。
【００２７】
前記定着部２は、熱ローラ２１と、圧力ローラ２２とを有しており、これらのローラ２１，２２でトナー像が転写された用紙Ｐ１〜Ｐ３を挟み込むことにより、熱と圧力とでトナー像を用紙に定着するようになっている。
【００２８】
そして、トナー像が定着された用紙Ｐ１〜Ｐ３は、排出ローラ１８によって装置本体１の上面に形成された排出部１９に排出される。
【００２９】
なお、本実施形態のプリンタ１０では、搬送路Ｌの水平部Ｌ１と給紙カセット１２１との間に、スイッチバック部１５が設けられており、用紙Ｐ１〜Ｐ３の両面に画像を形成できるようになっている。
【００３０】
定着部２の具体的な構成としては、図２に示すように、熱ローラ２１の内部に、第１ヒータ２３および第２ヒータ２４が設けられている。また、熱ローラ２１の上方には、図３（ａ）に示すように、熱ローラ２１の中央部の温度を一定に保つためのサーモスタット２５と、熱ローラ２１の中央部の温度を非接触状態で検知する非接触サーミスタ２６（第１温度検知手段）とが設けられているとともに、図３（ｂ）に示すように、熱ローラ２１の端部の非通紙領域２１Ｃの温度を接触状態で検知する接触サーミスタ２７（第２温度検知手段）が設けられている。さらに、熱ローラ２１の接触サーミスタ２７側の端部には、除電ブラシ２８が設けられている。
【００３１】
第１ヒータ２３は、図４（ａ）に示すように、熱ローラ２１のＡ３の用紙Ｐ１に対応する最大通紙領域２１Ａおよびその両側の非通紙領域２１Ｃに略均一な熱量を与えて加熱するものである。
【００３２】
第２ヒータ２４は、図４（ｂ）に示すように、熱ローラ２１のＡ４の用紙Ｐ３に対応する最小通紙領域２１Ｂに略均一な熱量を与えて加熱するとともに、最小通紙領域２１Ｂの両側の領域２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｃに最小通紙領域２１Ｂに与える熱量よりも小さい熱量を与えて加熱するものである。より詳しくは、熱ローラ２１のＢ４の用紙Ｐ２に対応する領域（以下、Ｂ４領域という）の外側の領域２１Ｅ，２１Ｃでは、最小通紙領域２１Ｂに与える熱量の４０％の熱量を均一に与え、Ｂ４領域の内側の領域２１Ｄでは、外側に向かうに連れて１００％から４０％に直線的に減少する熱量を与えるようになっている。このような配熱は、フィラメントの巻き幅等により簡単に設定することができる。
【００３３】
これらの第１ヒータ２３および第２ヒータ２４は、図５に示すように、プリンタ１０に設けられた制御部３によって制御されるようになっている。具体的には、制御部３は、第１ヒータ２３および第２ヒータ２４への通電を制御する。また、制御部３には、サーモスタット２５、非接触サーミスタ２６、接触サーミスタ２７が接続されている。
【００３４】
次に、図６を参照して、Ｂ４の用紙Ｐ２にトナー像を定着させるときの制御部３による制御を説明する。なお、図中の折れ線Ｃは、非接触サーミスタ２６で検知される熱ローラ２１の中央部の温度変化を示し、折れ線Ｄは、接触サーミスタ２７で検知される熱ローラ２１の非通紙領域２１Ｃの温度変化を示す。
【００３５】
プリンタ１０の図略の電源がＯＮにされた後のいわゆる待機中の間は、制御部３は、非接触サーミスタ２６で検知される温度が例えば１７０℃に保たれるように、第１ヒータ２３への通電のＯＮとＯＦＦを制御する。
【００３６】
図略のメインモータが駆動し、画像形成が開始されると（時刻ｔ１）、制御部３は、非接触サーミスタ２６で検知される温度が一定温度（例えば１８５℃）に保たれるように、第１ヒータ２３への通電のＯＮとＯＦＦを制御する。
【００３７】
転写部１３４から定着部２に送り込まれた用紙Ｐ２が熱ローラ２１と圧力ローラ２２の間に進入すると（時刻ｔ２）、非通紙領域２１Ｃの温度が上昇し始める。そして、接触サーミスタ２７で検知される温度が所定温度（例えば２３０℃）に達したときに（時刻ｔ３）、制御部３は、第１ヒータ２３への通電をＯＦＦにするとともに第２ヒータへの通電をＯＮにする。これにより、第１ヒータ２３での加熱が停止されて第２ヒータ２４での加熱が開始される。
【００３８】
その後、制御部３は、用紙Ｐ２が排出されるまで（時刻ｔ４）、第１ヒータ２３への通電と第２ヒータ２４への通電を交互に切り替える。これにより、第２ヒータ２４での加熱と第１ヒータ２３での加熱とが交互に繰り返される。
【００３９】
本実施形態のプリンタ１０では、Ｂ４の用紙Ｐ２にトナー像を定着させる際に、第１ヒータ２３を制御しつつ、非通紙領域２１Ｃの温度が所定温度に達したときに、第１ヒータ２３での加熱を停止して、第２ヒータ２４で熱ローラ２１を加熱するようにしたから、非通紙領域２１Ｃの温度が過度に上昇することを抑えることができる。これにより、Ｂ５サイズの用紙Ｐ２にトナー像を定着させる際に、スピードダウンすることなく熱ローラ２１を適正な温度に保つことができるようになる。例えば、図７に示すように、非通紙領域２１Ｃの温度上昇を２４０℃に抑えた場合でも、熱ローラ２１の温度を１９５℃と適正な温度に保つことができる。
【００４０】
さらに、第２ヒータ２４での加熱と第１ヒータ２３での加熱とを交互に繰り返すようにしたから、熱ローラ２１のＢ５の用紙Ｐ２の両端部に対応する部分を適度に加熱することができ、Ｂ５の用紙Ｐ２の両端部での定着不良を防止することができる。
【００４１】
本実施形態では、第２ヒータ２４が熱ローラ２１の端部（領域２１Ｅ，２１Ｃ）に与える熱量を、最小通紙領域２１Ｂに与える熱量の４０％に設定しているが、その割合が３０％未満であれば、図７に示すような熱ローラ２１のＢ５の用紙Ｐ２の両端部に対応する部分における温度の落ち込みが激しくなる。逆に、その割合が６０％より大きければ、熱ローラ２１の中央部と非通紙領域２１Ｃの温度差が大きくなり、熱ローラ２１の温度を適正な温度に保つのが難しくなる。従って、第２ヒータ２４が熱ローラ２１の端部に与える熱量は、最小通紙領域２１Ｂに与える熱量の３０〜６０％に設定されていることが好ましく、このようにすれば、定着不良を防止して、Ｂ５の用紙Ｐ２に対して良好な画像を形成することができる。
【００４２】
なお、本実施形態のプリンタ１０では、Ａ３，Ｂ４，Ａ４の３つのサイズの用紙に対して画像形成を行うようになっているが、Ａ３に代えてＡ４を横向きに搬送するようになっていてもよく、本発明に係る３種類のサイズの用紙とは、幅寸法の異なる用紙であればよい。
【００４３】
また、本発明は、少なくとも３種類のサイズの用紙に対して画像を形成する画像形成装置に適用可能であり、用紙のサイズ（幅寸法）は４種類以上あってもよい。この場合には、第１ヒータ２３で、熱ローラ２１の最大サイズの用紙に対応する最大通紙領域を加熱するようにするとともに、第２ヒータ２４で、熱ローラ２１の最小サイズの用紙に対応する最小通紙領域を加熱するとともに最小通紙領域の両側の領域を最小通紙領域に与える熱量よりも小さい熱量を与えて加熱するようにすればよい。
【００４４】
さらに、かかる場合には、制御部３に、前記所定温度として、用紙サイズ別に複数の温度を設定することも可能である。このようにすれば、各サイズの用紙に対して熱ローラの非通紙領域での過度な温度上昇を抑えることができる。
【００４５】
また、熱ローラ２１の用紙に対応する領域は、必ずしも各サイズの用紙幅と一致している必要はなく、各用紙幅に対して大きく設定したり小さく設定したりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタの概略構成図である。
【図２】熱ローラの平面断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＩ−Ｉ線断面図、（ｂ）は図２のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図４】（ａ）は第１ヒータが熱ローラに与える熱量を示す図、（ｂ）は第２ヒータが熱ローラに与える熱量を示す図である。
【図５】プリンタの定着部におけるブロック図である。
【図６】プリンタのタイミングチャートである。
【図７】Ｂ４の用紙にトナー像を定着させる際の熱ローラ表面の温度分布図である。
【図８】従来の画像形成装置でＢ４の用紙にトナー像を定着させる際の熱ローラ表面の温度分布図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    装置本体
１３４  転写部
２    定着部
２１  熱ローラ
２２  圧力ローラ
２３  第１ヒータ
２４  第２ヒータ
２６  非接触サーミスタ（第１温度検知手段）
２７  接触サーミスタ（第２温度検知手段）
３    制御部
１０  プリンタ（画像形成装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007226023.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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