(57)【要約】【課題】画像形成装置の使用実態に即して画像形成装置内の温度上昇を抑制でき、待機時間を減少させて画像形成生産性の低下を防止する。【解決手段】定着ニップＮで記録媒体にトナーを定着する定着ローラー１４、加圧ローラー１６を備える定着装置であって、定着装置が配置された画像形成装置４０の内部の雰囲気温度を検出する機内温度サーミスタ２２と、雰囲気温度に基づいて定着ローラー１４の温度を制御する温度制御手段２５と備え、温度制御手段２５は、雰囲気温度が予め定めた閾値を超えたとき定着ローラー１４の設定温度を予め定められた規定の温度である第１温度より低い第２温度に設定とし、画像形成装置４０が稼働していない状態で印刷信号を受け付けたときは、雰囲気温度が予め定めた閾値を超えた場合であっても予め定めた一定時間だけ定着ローラー１４の設定温度を第１温度にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱を行って記録媒体にトナーを定着する定着部材を備える定着装置であって、
前記定着装置が配置された画像形成装置の内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、
前記雰囲気温度に基づいて前記定着部材の温度を制御する温度制御手段と備え、
前記温度制御手段は、前記定着部材を予め定められた設定温度である第１温度と、この第１温度より低い第２温度に設定でき、前記雰囲気温度が予め定めた閾値を超えたとき、前記定着部材の設定温度を前記第１温度から前記第２温度とし、かつ、画像形成装置が稼働していない状態で印刷信号を受け付けたとき、前記雰囲気温度が予め定めた閾値を超えた場合であっても予め定めた一定時間だけ前記定着部材の設定温度を前記第１温度にすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記温度制御手段は、前記雰囲気温度が前記閾値を超えた状態で前記定着部材を前記第２温度に設定しているときであって、次の印刷信号を受け付けたとき、前記定着部材の設定温度を前記第２温度とした状態で動作を開始させることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の定着装置において、
前記温度制御手段は、前記雰囲気温度が前記閾値を超えた状態で、前記定着部材の設定温度を前記第２温度として前記画像形成装置が稼働している状態において、次の印刷信号による通紙動作を開始するまで前記定着装置の駆動を停止しないことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記閾値は、前記雰囲気温度の上昇に起因する画像形成の生産性を低下させる値より低いことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記雰囲気温度が閾値に到達したときは画像形成装置が待機状態であっても前記定着部材の温度を前記第２温度に設定することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の定着装置と、
前記定着装置で定着される記録媒体にトナー像を形成する作像手段と、
を備え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、定着装置、およびこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電子写真式の画像形成装置は、トナー像を転写した記録媒体を定着装置において加熱、加圧処理して定着を行う。このような画像形成装置では、連続して画像形成処理を行うとトナー像を形成する作像部の現像装置や、定着装置が長時間駆動されて発熱し、画像形成装置の内部における雰囲気温度や画像形成装置の部品温度が過度に上昇してしまうことがある。そして、雰囲気温度や部品温度が過度に上昇すると、トナー補給部分や現像装置内部においてトナーの凝集体が発生して、黒斑状の画像欠陥（いわゆる「黒ポチ」）等の異常画像を引き起こす。この問題を解決するため、雰囲気温度や部品温度が予め定めた温度である限界温度に達すると、画像形成の実行を一時停止し、画像形成装置内の温度を下げるように制御することが行われている。
【０００３】
また、画像形成装置内の温度上昇を防止するため、定着装置の設定温度を低くすることも行われる。
【０００４】
特許文献１には、記録材に転写された現像剤像を加熱して定着する定着手段と、該定着手段の定着温度を検出する定着温度検出手段と、この定着温度検出手段の検出値に基づいて前記定着手段の定着温度を制御する温度制御手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段の付近の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、前記温度制御手段は、上記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度が低い場合には、定着温度を高く制御し、雰囲気温度が高い場合には、定着温度を低く制御する機能を備えているものが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の画像形成装置のように、画像形成を一時停止して、機内温度、作像手段の現像装置の温度を下降させると、画像形成の待ち時間が発生してしまい、画像形成処理の生産性が低下するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１に記載のものは、定着温度を画像形成装置の使用状態にかかわらず一律に定着温度を低く抑制しているので、画像形成装置の使用実態に即さない場合があり、生産性が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、画像形成装置の使用実態に即して画像形成装置内の温度上昇を抑制でき、待機時間を減少させて画像形成生産性の低下を防止できる定着装置、及びこれを備えた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】
【０００８】
本発明に係る定着装置は、加熱を行って記録媒体にトナーを定着する定着部材を備える定着装置であって、前記定着装置が配置された画像形成装置の内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段と、前記雰囲気温度に基づいて前記定着部材の温度を制御する温度制御手段と備え、前記温度制御手段は、前記定着部材を予め定められた設定温度である第１温度と、この第１温度より低い第２温度に設定でき、前記雰囲気温度が予め定めた閾値を超えたとき、前記定着部材の設定温度を前記第１温度から前記第２温度とし、かつ、画像形成装置が稼働していない状態で印刷信号を受け付けたとき、前記雰囲気温度が予め定めた閾値を超えた場合であっても予め定めた一定時間だけ前記定着部材の設定温度を前記第１温度にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、画像形成装置の使用実態に即して画像形成装置内の温度上昇を抑制でき、待機時間を減少させて画像形成生産性の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を示すブロック図である。
【図２】雰囲気温度による制御を行わない定着装置における加熱ローラー、加圧ローラーおよび雰囲気温度の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る定着装置における加熱ローラー、加圧ローラーおよび雰囲気温度の変化を示すグラフである。
【図５】定着装置における加熱ローラー、加圧ローラーおよび雰囲気温度の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る定着装置における加熱ローラー、加圧ローラーおよび雰囲気温度の変化を示すグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構造を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る他の画像形成装置の全体構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態に係る定着装置、および画像形成装置について説明する。まず、本発明の実施形態に係る定着装置について説明する。図１は本発明の実施形態に係る定着装置を示すブロック図である。定着装置８は、画像形成装置４０の内部に配置される。また、定着装置８は、定着部材として定着ローラー１４と、加圧ローラー１６とを備える。定着ローラー１４はハロゲンヒーター等で構成されるヒーター１５を内蔵する。そして、定着ローラー１４と加圧ローラー１６とは接触して定着ニップＮを形成する。
【００１２】
定着装置８は、この定着ニップＮにトナー像を形成した記録媒体である転写紙Ｐを通過させ、熱および圧力を作用させてトナー像を転写紙Ｐに定着する。さらに、定着ローラー１４には、定着ローラー１４の温度を測定する定着ローラーサーミスタ２４が配置されている。また、画像形成装置４０内には、雰囲気温度検出手段である機内温度サーミスタ２２が配置されており、画像形成装置４０内の雰囲気温度を測定している。
【００１３】
定着ローラー１４には、ヒーター１５の温度制御を行う温度制御手段２５が接続される。温度制御手段２５は、定着ローラーサーミスタ２４からの定着ローラー温度と、機内温度サーミスタ２２からの雰囲気温度に基づいてヒーター１５を制御する。温度制御手段２５は定着ローラーサーミスタ２４の検出値に基づいてヒーター１５を制御し、ヒーター１５の温度を規定の温度（例えば１５０℃）である第１温度と、規定の温度より低い（例えば１３０℃）第２温度に設定できる。温度制御手段２５による第１温度または第２温度への設定温度の切り替えは、機内温度サーミスタ２２が検出した雰囲気温度に基づいて以下の手順により行われる。なお、この第１温度および第２温度はトナーの種類、画像形成装置の種類、性能その他の要素により適切な値に設定することができる。
【００１４】
画像形成装置の雰囲気温度に基づいて定着温度を制御するのは以下の理由による。画像形成装置の温度上昇は、現像装置の自己発熱だけではなく、大きな熱源である定着装置の影響を受ける。定着装置の温度は、通紙開始直後の温度落ち込みを想定して画像定着性を確保するために余裕を持った設定とされる。定着装置における温度落ち込みは、内部にヒーターを持つ定着ローラーから転写紙および加圧ローラーに熱を奪われるために発生する。しかし、連続回転するに従って加圧ローラーの温度が上昇していき、加圧ローラーが定着ローラーから奪う熱量は減少する。このため、定着ローラーの熱量が過剰となり画像形成装置内部の雰囲気温度が上昇するのである。
【００１５】
このとき、加圧ローラーの表面にサーミスタを当接させて温度上昇を検知して定着ローラーからの熱の奪う量を検出しても、測定される温度は加圧ローラー表面のものであるから定着装置の温度落ち込みを安定して検出することができない。これに対して、画像形成装置の内部における雰囲気温度は、定着ローラーから受ける影響が少なく安定している。そこで雰囲気温度が上昇し、一定の温度となった場合、定着装置の温度落ち込みが小さくなっていると推定でき、この状態で定着装置の設定温度を低くしても画像定着性は確保できることとなる。これにより、同時に画像形成装置内部の大きな熱源である定着装置の発熱量を抑制できるので、画像形成装置内部の雰囲気温度の上昇を抑制することができる。
【００１６】
実施形態の制御について説明する前に、雰囲気温度に基づく温度制御を行わない場合について説明する。図２は雰囲気温度による制御を行わない定着装置における加熱ローラー、加圧ローラーおよび雰囲気温度の変化を示すグラフである。電源オン状態で、定着ローラー１４が１５０℃に到達すると印刷動作が開始され、トナー像が転写された転写紙Ｐを搬送しながら定着ニップＮで加熱定着される。このため、加圧ローラー１６も回転しながら温度が上昇していく。このとき、画像形成装置４０内部の作像手段の雰囲気温度も上昇していく。
【００１７】
この状態で、定着ローラー１４は設定温度である１５０℃に設定され、立ち上がり直後の通紙により温度落ち込みが解消し、温度上昇して１５０℃の温度を維持しながら通紙動作が続き、そのまま通紙を続けると、加圧ローラー１６や雰囲気温度が上昇してくる。この状態のままであるとトナー補給部分や現像装置内で凝集体が発生し、「黒ポチ」等の異常画像を引き起こす。このため、従来では、画像形成装置の印刷動作を一時停止して冷却する。
【００１８】
これに対して本実施形態に係る定着装置８では、以下の制御を行う。図３は本発明の実施形態に係る定着装置の動作を示すフローチャートである。まず、温度制御手段２５は、画像形成装置４０が稼働中か否かを判定する（ステップＳ１）。画像形成装置４０が稼働中である場合（ステップＳ１のＹｅｓ）、温度制御手段２５は、機内温度サーミスタ２２の検出結果から画像形成装置４０の雰囲気温度が予め定めた閾値を超えるかどうかを判断する（ステップＳ２）。雰囲気温度が閾値を越えないとき（ステップＳ２のＮｏ）、温度制御手段２５は、定着装置８のヒーター１５を制御して定着ローラー１４の温度を第１温度に設定する（ステップＳ３）。
【００１９】
この状態で、画像形成処理、即ち定着装置８における定着処理を実行する（ステップＳ４）。そして、これらの印刷処理が終了すると、再び雰囲気温度の判断を行う（ステップＳ５、ステップＳ２）。このように、雰囲気温度が閾値より低い状態では、定着装置８の定着ローラー１４は第１温度である１５０℃に設定され、安定した定着を行うことができる。ここで、雰囲気温度の閾値は、雰囲気温度上昇によって画像形成の生産性を低下させる値より低い値である。この閾値によって画像形成の生産性が低下する温度にならないように抑制する。
【００２０】
また、本実施形態においては、温度制御手段２５は、機内温度サーミスタ２２で検出した雰囲気温度が閾値より低いとき（ステップＳ２のＮｏ）には以下の処理を行う。即ち、定着装置８の定着ローラー１４の温度を第２温度（１３０℃）に設定する（ステップＳ６）。そして、この状態で画像形成を行う（ステップＳ４）。これにより、画像形成装置４０内の雰囲気温度が過度に上昇することを防止することができる。また、定着ローラー１４の温度が下がりすぎて良好な定着ができなくなることを防止する。
【００２１】
図４は本発明の実施形態に係る定着装置における加熱ローラー、加圧ローラーおよび雰囲気温度の変化を示すグラフである。画像形成装置の立ち上がり時に作像手段の雰囲気温度が機内温度サーミスタ２２の検出データより閾値を超えている状態で、定着ローラー１４の立ち上がり直後の制御温度は１５０℃となる。この状態で、温度制御手段２５は、立ち上がり直後の通紙における定着ローラー１４の温度落ち込みが小さい。この状態で、温度制御手段２５は、定着ローラー１４の温度を１３０℃に維持する。定着ローラー１４が１３０℃でも定着性を確保する下限温度１２０℃以上は維持できるので定着性品質は確保できる。
【００２２】
このとき、図２で示した定着ローラー１４の温度を１５０℃に維持したままの状態と比較すると、作像手段の雰囲気温度の上昇が抑制されることがわかる。即ち、画像形成装置の雰囲気温度の上昇に起因する画像形成装置の印刷動作の一時停止に至る時間を遅延することができ、印刷生産性を良好なものとできる。なお、立ち上がり直後における高めの温度設定から低めの温度設定に切り替えるタイミングは、定着装置の予め設定した稼働時間から制御するか、定着装置が検出する温度変化から制御する。
【００２３】
さらに、本実施形態に係る定着装置８では、画像形成装置が停止中である場合（ステップＳ１のＮｏ）において、印刷指示を受けると（ステップＳ７のＹｅｓ）、温度制御手段２５は、雰囲気温度が所定の閾値を越えているか判定する（ステップＳ８）。雰囲気温度が所定の閾値を超えている場合（ステップＳ８のＮｏ）であっても、温度制御手段２５は、定着ローラー１４を一定時間だけ第１温度に維持し（ステップＳ９）、画像形成処理（ステップＳ４）を行う。定着装置の稼働が停止した状態において次の印刷信号を受けた場合、熱源を持たない加圧ローラー１６の表面温度が降下している状態で通紙を始めると定着ローラー１４の温度が降下してしまう。本実施形態では、この事態の発生を防止している。なお、雰囲気温度が所定の閾値を超える場合は、通常の処理を行う。
【００２４】
次に、他の状態における温度制御手段２５の制御について説明する。立ち上がり時の定着ローラー１４の温度は温度制御手段２５によって１５０℃に制御される。この状態から温度上昇が開始するタイミングで定着ローラー１４の温度制御を第２温度（１３０℃）に変更して温度を維持させて、印刷信号を受けたとき定着ローラー１４を第１温度に設定すると余剰加熱となり雰囲気温度が上昇してしまう。
【００２５】
図５は定着装置における加熱ローラー、加圧ローラーおよび雰囲気温度の変化を示すグラフである。本実施形態では、図５に示すように、定着ローラー１４の温度が１５０℃の状態で立ち上がり直後の通紙により温度落ち込みが解消し温度上昇が開始するタイミングで温度制御を第２温度である１３０℃へ変更して温度を維持する。この状態で作像手段の雰囲気温度が機内温度サーミスタ２２の検出データより一定の閾値を超えている場合は次の印刷信号を受けた場合でも立ち上がり直後高めの温度設定は行わずに通紙動作を開始する。この制御により連続通紙時と同様に定着画像の品質が確保されて機内温度上昇を抑制することができる。
【００２６】
なお、印刷信号の通紙動作が完了して定着装置の稼働が停止した状態において次の印刷信号を受けた場合熱源を持たない加圧ローラー１６の表面温度が降下しているので通紙開始すると定着ローラー１４の温度が降下してしまう。このため、図４の立ち上がり直後高めの温度設定と同じ制御を行う。
【００２７】
さらに、定着装置の設定温度は画像品質を確保しつつ機内温度抑制のために第２温度に設定しているが、画像形成装置が稼働するに従って機内温度上昇は避けられない。このため、機内温度サーミスタ２２の検出温度がさらに上昇して一定の閾値を超えた場合は画像形成装置が待機状態であっても定着装置の設定温度を降下させて温度上昇を抑制する。
【００２８】
次に本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。図７は本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体構造を示す断面図である。本実施形態に係る画像形成装置４０は、上述した実施形態に係る定着装置８を搭載している。
【００２９】
画像形成装置４０おいて、作像手段１０は、反時計まわりに回転する像担持体であるドラム状の感光体１を備える。感光体１の周囲には、帯電ローラー２、現像装置３、クリーニング装置６を備える。また、作像手段１０の図中左側には、書き込み光を射出する書き込み装置１１を備える。さらに、作像手段１０の図中上側には、トナーボトル１３を備える。トナーボトル１３は、回転駆動されられることにより、作像手段１０にトナーを供給する。
【００３０】
感光体１には、転写位置で転写ローラー５が付勢部材によって感光体１に接するように押し当てられながら、感光体１のトナー像担持面に当接して、転写ニップを形成している。そして、転写バイアスが転写ローラー５に印加され、接地された感光体１との間に位置する転写ニップには、転写電界が形成される。転写ローラー５は、金属製ローラー、あるいは芯金のまわりに、導電性の弾性層が被覆されているものなどが挙げられる。なお、この弾性層は発泡性であってもよい。なお、図７では、バイアス印加部として接触型の転写ローラーを記載しているが、非接触型のコロナ放電器からなる転写チャージャであってもよい。
【００３１】
また、バイアス印加部は転写ローラーではなく、図８に示すような転写ベルトを使用する形式であってもよい。転写ベルトを使用するものでは、転写ベルト４を駆動ローラー１７、従動ローラー１８、転写ローラー５に掛けまわして、図中時計まわりに走行可能に配置する。また、従動ローラー１８の対向には、転写ベルト４の表面を清掃するベルトクリーニング装置９を設ける。
【００３２】
転写ベルト４は、無端ベルトであり、合成樹脂に導電性を付与するため各種導電剤を添加した半導電性フィルム基体の外側に、トナーフィルミング防止層としてフッ素コーティングを行った２層構成のシームレスベルトを使用することができる。
【００３３】
画像形成装置４０の下部には転写紙Ｐを配置した給紙トレイ２０が設けられる。給紙トレイ２０から給紙ローラー２１により給紙された転写紙Ｐは、レジストローラー対１９に達し、ここでスキューを修正された後、レジストローラー対１９により所定のタイミングで搬送される。
【００３４】
定着装置８は、上述した実施形態に係るものであり、定着ローラー１４、内部に配置された熱源となるヒーター１５、加圧ローラー１６、により構成されている。定着装置８は、温度制御手段２５により、機内温度サーミスタ２２と定着ローラーサーミスタ２４からの検出温度に基づいて温度制御される。トナー像が転写された転写紙Ｐは、定着ローラー１４も圧接された加圧ローラー１６により形成された定着ニップＮでトナー像が定着され画像が形成される。画像が形成された転写紙Ｐは、排紙ローラー対３０によって排紙トレイ３１に排出される。なお、図中符号３２は、原稿を読み取り、画像信号を出力する原稿読取装置を示している。
【００３５】
本発明に係る画像形成装置は、上述した実施形態に係る定着装置を備えて、画像形成装置内の雰囲気温度が上昇することがないように制御することで、画像品質および耐久品質を確保でき、さらに待機時間を減少させて画像形成生産性の低下を防止できる。
【符号の説明】
【００３６】
８：定着装置
９：クリーニング装置
１０：作像手段
１１：書き込み装置
１４：定着ローラー（定着部材）
１５：ヒーター
１６：加圧ローラー（定着部材）
２２：機内温度サーミスタ
２４：定着ローラーサーミスタ
２５：温度制御手段
４０：画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２００５−２９２４４９号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016126261.tif 000005
【図４】
2016126261.tif 000006
【図５】
2016126261.tif 000007
【図６】
2016126261.tif 000008
【図７】
2016126261.tif 000009
【図８】
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