(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱源を備え表面温度検出手段を付設する加熱ローラと、
この加熱ローラに圧接して回転し内部に熱源を備え表面温度検出手段を付設する加圧ローラと、
これら両表面温度検出手段が出力する信号を入力して各熱源への電力供給を制御する温度制御部と、
装置内の温度及び湿度もしくは転写紙の設置されている環境の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段と、
前記温度制御部に接続して温湿度検出手段の信号により両熱源の通電を制御する本体制御部とを有し、
前記本体制御部は、加熱ローラ及び加圧ローラの表面制御温度の組合せを２種類以上設定し、前記温湿度検出手段の出力信号に基づき１の組合せの前記表面制御温度を前記温度制御部に出力する最適温度選択手段を備え、
前記最適温度選択手段は、前記温湿度検出手段が検出した湿度が大なる場合ほど、前記表面制御温度の和が大になり、かつ前記表面制御温度の差が小となる様に、加熱ローラの表面制御温度を低め、加圧ローラの表面制御温度を高めるように表面制御温度の組合せを設定することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、加熱ローラ及び加圧ローラの双方に熱源と表面温度検出手段を備える画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機等の画像形成装置の定着部には、いわゆるヒートローラ方式が多用されている。これは加熱ローラと称する１本のローラに加熱源としてのヒータを内蔵し、これと圧接する加圧ローラとの間に画像転写済みの転写紙を通過させることによりトナー像を熱定着するものである。トナー像の熱定着には最適の温度があるため、最適温度を含む所定の温度範囲を維持するようヒータの点灯・消灯は自動制御されている。自動制御は感温素子としてのサーミスタを加熱ローラに摺接し、このサーミスタの出力を温度制御部へ送ってヒータへの電力供給を自動調整している。
【０００３】
ところが、このように加熱ローラの温度を所定の範囲内に制御しても、外気温度や外気湿度の状態によって定着性能は左右される。即ち外気温度が低い場合には、転写紙の温度が低くなり外気湿度が高い場合には転写紙が吸湿して含水率が高くなり定着性能が悪化する傾向がある。これは加熱ローラの温度が同じであっても加熱ローラニップでの紙の温度上昇が異なってくるからである。
【０００４】
このような定着性能の悪化を防止するため、従来の画像形成装置では、例えば特許文献１に記載するような湿度を検知する検出器の出力に応じて定着器のヒータに供給する電力を制御する複写装置や、特許文献２に記載するような外気温度及び外気湿度を検出する手段とその出力に応じて加熱ローラの温度を制御する定着装置や、あるいは紙の含水率を検出して加熱ローラの温度を制御する画像形成装置等が種々提案されてきた。
【０００５】
これらの方法は定着性を高めるのには有効な手段であるが、一般的には紙の含水率が高くなると温度の低い加圧ローラ側に紙がカールすることが知られており、この傾向は加熱ローラと加圧ローラの温度差が大きくなるとより顕著になる。このようなカール量の増大は通紙性能を低下させジャムの原因にもなる。
【０００６】
一方、紙の含水率が高い場合に定着後のカールを低減させる手段としては、例えば特許文献３に記載するように、加熱ローラ及び加圧ローラの双方に熱源を備え、紙の湿度を定着前に検知してある値以上の時に加圧ローラ内の熱源に通電して加圧ローラ温度を一定値以上にする画像形成装置が提案されている。これは加熱ローラから加圧ローラに移行する熱を低減させ、加熱ローラの温度低下を防止する手段としても有効である。
【０００７】
ところで画像形成装置が稼働中に使用できる電力には限界があるため、加熱ローラと加圧ローラの双方にヒータが装備されている場合には、通常加熱ローラが回転する場合に加熱ローラ側のヒータのみを通電している。即ち、画像形成装置に電源が投入されて準備状態になると、湿度検出手段は転写紙の湿度を検出して制御部に信号を送り、設定された所定の基準値以上の湿度の場合には加圧ローラの熱源に通電を開始するが、加熱ローラが回転するコピー中は加熱ローラ側の熱源をＯＮ／ＯＦＦコントロールする一方加圧ローラの熱源はＯＦＦとしていた。
【０００８】
【特許文献１】
実開昭５５−１２２２号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平４−４２１８６号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平１−１０９３８７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、連続的に多数の転写紙を通過させる場合、加圧ローラの熱源が切られた状態では加圧ローラの熱がコピー中の転写紙に奪われるため、温度が低下すると共に２つの定着ローラ間の温度差が拡大してしまい、良好な定着性能の保持が難しく、又カール低減効果も薄れがちであった。
【００１２】
又、従来の画像形成装置のように外気湿度が一定値以上の時に加圧ローラの熱源を通電する２段階制御方式では、環境条件によっては定着性能を十分に高めることができず、又、一定値以下のカール量を確保することも難しかった。
【００１３】
この発明は従来の画像形成装置が有する上記の欠点を解消し、加熱ローラ及び加圧ローラ間の温度差を所定の範囲に維持することにより、良好な定着性能の保持とカール量の低減を図る画像形成装置を提供することを目的としている。又、外気温度や外気湿度の環境条件により細かく適合して加熱ローラ及び加圧ローラの最適温度の組合せが実現でき、良好な定着性能の保持とカール量の低減を図れる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、内部に熱源を備え表面温度検出手段を付設する加熱ローラと、この加熱ローラに圧接して回転し内部に熱源を備え表面温度検出手段を付設する加圧ローラと、これら両表面温度検出手段が出力する信号を入力して各熱源への電力供給を制御する温度制御部と、装置内の温度及び湿度もしくは転写紙の設置されている環境の温度及び湿度を検出する温湿度検出手段と、前記温度制御部に接続して温湿度検出手段の信号により両熱源の通電を制御する本体制御部とを有し、
前記本体制御部は、加熱ローラ及び加圧ローラの表面制御温度の組合せを２種類以上設定し、前記温湿度検出手段の出力信号に基づき１の組合せの前記表面制御温度を前記温度制御部に出力する最適温度選択手段を備え、
前記最適温度選択手段は、前記温湿度検出手段が検出した湿度が大なる場合ほど、前記表面制御温度の和が大になり、かつ前記表面制御温度の差が小となる様に、加熱ローラの表面制御温度を低め、加圧ローラの表面制御温度を高めるように表面制御温度の組合せを設定する画像形成装置であることを特徴とする。
【００１５】
このように、本体制御部内に加熱ローラ及び加圧ローラの表面制御温度の組合せを少なくとも２種類以上設定しておく。温湿度検出手段の出力信号を受けた本体制御部内の最適温度選択手段は、転写紙が有する温湿度、装置内の温湿度もしくは転写紙の設置されている環境の温湿度において定着性が良好でカールも生じにくい加熱ローラ及び加圧ローラの表面制御温度の組合せを選択し、温度制御部に各々の制御温度を出力する。
【００１６】
また加熱ローラ及び加圧ローラの表面制御温度の組合せを次のように設定する。即ち、転写紙の含水率が大となる場合、もしくは装置内の湿度が大なる場合、もしくは装置の設置されている環境の湿度が大なる場合には、加熱ローラ及び加圧ローラの表面制御温度の和が大になり、同時に両表面制御温度の差が小となるような組合せを設定する。逆に転写紙の含水率が小となる場合には表面制御温度の和を小、その差が大となるような組合せにする。即ち、転写紙の含水率が高い時には加熱ローラと加圧ローラの両者の熱源から供給される合計熱量を大にして定着性能の悪化を防止し、同時に加圧ローラ側の温度を高めにすると共に両者の温度差を小とすることで転写紙のカール量の低減を図る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の画像形成装置の一実施例を添付図面に基づき説明する。図１は画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置１は、給紙カセット２内に収納する転写紙３を給紙ローラ４及び重走防止手段５により１枚ずつ送り出し、図示しないガイド板に導かれて搬送ローラ６に挿入する。搬送ローラ６から送り出される転写紙３は、レジストローラ７に挿入され、転写処理部の転写領域に送り出される。その後、転写紙３は感光体ドラム８、転写チャージャ９、剥離チャージャ１０を通過してトナー像を担持し、分離爪１１を経て搬送ベルト１２に上載され、定着部１３に送り込まれる。この定着部１３内で加熱・加圧された転写紙３はトナー像を定着し、図示しない排紙トレイに送られる。
【００１８】
定着部１３は、表面にトナーが付着しない非粘着材を被覆した加熱ローラ１４と、図示しない引張コイルバネ等の付勢部材により加熱ローラ１４に圧接されている加圧ローラ１５とを有し、各々のローラ内部には熱源１６，１７を備える。定着部１３は、トナー像が形成された転写紙３を加熱ローラ１４及び加圧ローラ１５間に噛み込んで通過させ、その間にトナー像を熱定着させる。又、各熱源１６，１７は温度制御部１８に接続しており、本体制御部１９のコントロールの基に各ローラの表面温度を自動制御している。
【００１９】
この定着部１３の詳細を図２に基づき説明する。加熱ローラ１４の周囲には、ローラ巻き付き防止爪２０やクリーニングウエブ２１が配設され、又図示しない適当なブラケットに支持される温度センサ２２がローラ表面に接触もしくは近接して配設されている。同様に加圧ローラ１５にも温度センサ２３が付設される。これら温度センサ２２，２３は小型のサーミスタもしくは熱電対を使用し、その出力は各々温度制御部１８に送られ、所定の温度範囲を実現するようＯＮ−ＯＦＦ切替を行っている。
【００２０】
又、温度制御部１８は画像形成装置１に備えられる本体制御部１９のコントロールを受けて各熱源１６，１７を選択的に制御している。即ち、加熱ローラ１４が回転してコピーを行っている時には、加熱ローラ１４の熱源１６を点灯又は消灯してその表面温度調整を行うが、この熱源１６の通電時には加圧ローラ１５側の熱源１７は消灯するように制御する。これは画像形成装置１が稼働中に使用できる電力には限界があるためで、加熱ローラ１４の熱源１６に使用する電力をＷ１、加圧ローラ１５の熱源１７に使用する電力をＷ２とすると、コピー中にこれら熱源１６，１７で使用できる合計電力の最大値はＷ１となる（Ｗ１＞Ｗ２）。このように熱源１６，１７を選択的に制御する本体制御部１９には、加熱ローラ１４の熱源１６の消灯時に加圧ローラ１５の熱源１７を点灯又は消灯するための熱源切替手段２４を備える。このため、コピー中であっても加圧ローラ１５の温度調節を可能としている。
【００２１】
この熱源切替の状況を図３に基づき説明する。図３はコピー中の加熱ローラ・加圧ローラの使用電力と経過時間の関係を示すグラフである。コピー中に加熱ローラ１４の表面温度が所定の温度範囲を越えると温度センサ２２が温度制御部１８にその信号を出力して熱源１６への通電を断つ。同時に本体制御部１９の熱源切替手段２４に信号を送り、加圧ローラ１５の熱源１７への電力供給を開始するよう温度制御部１８をコントロールする。図３（ａ），（ｂ）に示すように加熱ローラ１４の熱源１６が消灯している間、加圧ローラ１５の表面温度が所定温度に達するよう熱源１７をＯＮ−ＯＦＦコントロールする。加熱ローラ１４の表面温度が降下してくると熱源１６への電力供給を再開すると共に加圧ローラ１５の熱源１７は消灯する。
【００２２】
このようにコピー中であっても使用可能な電力を最大限利用することで加圧ローラ１５の表面温度を高く保ち、加熱・加圧ローラ間の温度差を少なくして、定着性の向上及びカール低減を図る。
【００２３】
次に本体制御部に最適温度選択手段を備える別の実施例を図４に基づき説明する。図４は別の実施例の定着部の概略構成図である。この実施例においても定着部の構成は図２に示したものと同様な構成・作用であるので同符号を付して詳細な説明は省略する。この実施例では転写紙３の温度及び湿度を検出する温度検出手段２５、湿度検出手段２６を備え、その検知した値を本体制御部１１９内の最適温度選択手段２７に出力する。
【００２４】
本体制御部１１９は温度制御部１８に接続して各熱源１６，１７のＯＮ−ＯＦＦコントロールを行っている。最適温度選択手段２７には加熱ローラ１４及び加圧ローラ１５の表面制御温度の組合せを少なくとも２種類以上設定しておく。
【００２５】
温度検出手段２５、湿度検出手段２６の出力信号を受けた最適温度選択手段２７は、転写紙３が有する温湿度において定着性が良好でカールも生じにくい加熱ローラ１４及び加圧ローラ１５の表面制御温度の組合せを選択し、温度制御部１８に各々の制御温度を出力する。例えば、加熱ローラの設定温度をＴＨ、加圧ローラの設定温度をＴＰとすると、以下に示すような設定例が考えられる。
▲１▼紙含水率がより高い条件下で、ＴＨ＋ＴＰの値が大きく、かつＴＨ−ＴＰが小さくなるような複数の最適温度組合せを設定する。
（例）紙の含水率５％未満の時；加熱ローラ設定温度ＴＨ＝２００℃、加圧ローラ温度ＴＰ＝１００℃とする。この時はＴＨ＋ＴＰ＝３００℃、ＴＨ−ＴＰ＝１００℃である。紙の含水率が５〜８％の時；ＴＨ＝１９０℃、ＴＰ＝１３０℃とする。この時はＴＨ＋ＴＰ＝３２０℃、ＴＨ−ＴＰ＝６０℃となる。又、紙の含水率が上昇して８％以上になる場合；ＴＨ＝１８０℃、ＴＰ＝１６０℃とする。この時はＴＨ＋ＴＰ＝３４０℃、ＴＨ−ＴＰ＝２０℃となる。
【００２６】
このようにＴＨ，ＴＰを設定することで、転写紙３の含水率が高い時には加熱ローラ１４と加圧ローラ１５の両者の熱源１６，１７から供給される合計の熱量を大きくしてニップ時の温度上昇を図って定着性能を良好に保つと共に加圧ローラ１５側の温度を高めにすることで両者の温度差を小とし、転写紙が加圧ローラ１５側にカールしないようにする。
【００２７】
なお、環境条件によるＴＨ，ＴＰの組合せは上述したものに限定されるものではなく、転写紙が有する温湿度において定着性が良好でカールも生じにくい表面制御温度の組合せであれば任意の組合せが可能である。例えば▲２▼転写紙の温度が低い場合に、加圧ローラの表面制御温度（ＴＰ）のみを上昇させ表面制御温度の和（ＴＨ＋ＴＰ）が大になり、かつ表面制御温度の差（ＴＨ−ＴＰ）が小となるような組合せや、▲３▼転写紙の含水率が大でかつ転写紙の温度が低い場合に、加熱ローラの表面制御温度（ＴＨ）を降下すると共に加圧ローラの表面制御温度（ＴＰ）を上昇させ、ＴＨ＋ＴＰが大になり、かつＴＨ−ＴＰが小となるような組合せを設定することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のの画像形成装置は、本体制御部に加熱ローラ及び加圧ローラの表面制御温度の組合せを少なくとも２種類以上設定する最適温度選択手段を備えることで、外気温度や外気湿度の環境条件により細かく適合する加熱ローラ及び加圧ローラの最適温度の組合せが実現できる。
【００２９】
又、本体制御部の最適温度選択手段が、転写紙の含水率が大なる場合、もしくは装置内の湿度が大なる場合、もしくは装置の設置されている環境の湿度が大なる場合に表面制御温度の和が大になりかつそれらの差が小となるような表面制御温度の組合せを設定するので、転写紙の含水率が高い時には加熱ローラと加圧ローラの両者の熱源から供給される合計熱量を大にして定着性能の悪化を防止し、同時に加圧ローラ側の温度を高めにすると共に両者の温度差を小とすることで転写紙のカール量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着部の概略構成図である。
【図３】加熱ローラ・加圧ローラの使用電力と経過時間グラフである。
【図４】別の実施例の定着部の概略構成図である。
【符号の説明】
１  画像形成装置
３  転写紙
１３  定着部
１４  加熱ローラ
１５  加圧ローラ
１６  熱源
１７  熱源
１８  温度制御部
１９  本体制御部
２２  温度センサ
２３  温度センサ
２４  熱源切替手段
２５  温度検出手段
２６  湿度検出手段
２７  最適温度選択手段
【図１】
0004201181.tif 000002
【図２】
0004201181.tif 000003
【図３】
0004201181.tif 000004
【図４】
0004201181.tif 000005