(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱容量の異なる加熱ローラと加圧ローラを使用し、熱容量の小さい加熱ローラからベルトを介して熱が供給される定着ローラとヒータ内蔵の相対的に熱容量の大きい加圧ローラとで定着部を構成した定着装置において、印字中断後の自動再ウォームアップモードを有し、該ウォームアップは、ベルトをその目標温度に加熱する定着ローラウォームアップモードと、加圧ローラをその目標温度に加熱する加圧ローラウォームアップモードを有し、ベルトの目標温度を加圧ローラの目標温度より高く設定することを特徴とする定着装置の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は定着装置のウォームアップ時の温度制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は加熱ローラからベルトを介して熱供給される定着ローラと加圧ローラとで定着部を構成するようにした定着装置を説明する図である。
加熱ローラ１はＨＲ（加熱ローラ）用ヒーター２で加熱され、その温度はＨＲサーミスタ３で検出されている。アラミドフィルム等の熱抵抗の大きい可撓性の樹脂からなるベルト４は、加熱ローラ１と定着ローラ６間に巻回され、定着ローラ６には加圧ローラ７が押しつけられて定着部が形成されている。ベルト４は加熱ローラ１と接触して加熱され、定着部で用紙に熱を放出し、ベルト裏に配置されたＢＢ（ベルトバック）サーミスタ５で定着部の温度が検出される。加圧ローラ７はＰＲ（加圧ローラ）用ヒータ８で加熱され、その表面温度はＰＲサーミスタ９で検出される。トナー像が転写された用紙１１は定着部に搬送され、定着部で加熱されて定着が行われる。この定着装置においては、加圧ローラ７が冷えている場合でも、早く定着ローラ６を温めるためにベルト裏の目標温度（ウォームアップ終了時のベルト裏温度）を１９８℃（ベルト表に温度センサを配置した場合は１９３℃）という高温に設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図６は図５の装置において電源投入時のウォームアップと印字中断後の自動再ウォームアップを説明する図である。
電源投入により、ＨＲ用ヒーター２にＰＲ用ヒーター８がそれぞれ点灯し、定着ローラ（ＦＲ）ウォームアップが行われる。ＢＢサーミスタ５で検出される温度がＴ2 （１９８℃）に達するとＦＲウォームアップは終了し、スタンバイ状態になってベルトの回転を停止する。この時点で画像形成装置としては印字可能となる。ベルト回転が停止するため、加熱ローラからの熱伝達がなくなってベルトの温度（定着部）は低下し始める。定着ローラは表面近くしか温まっていないため急激に冷え、約３〜５分後には定着ローラ表面温度は極めて低くなる。一方、加熱ローラに比して熱容量の大きい加圧ローラの温度はその目標温度Ｔ1 （１８０℃）に向かって徐々に上昇する。この近辺で連続印字を開始すると、間もなく、例えば１０〜数十枚で定着ローラ上のベルト表面温度は極めて低くなり、ベルト温度と加圧ローラ温度に基づいて算出される相当温度が下限リミッタを下回ってしまう。下限リミッタは用紙上のトナーに直接作用するベルト表面温度と用紙の裏からトナーに作用する加圧ローラ表面温度との加重平均（例えばベルト表面温度の重み係数２、加圧ローラ表面温度の重み係数１とした加重平均）として求められる温度で、これが１４７℃を下回ると定着強度不足や低温オフセット等、定着不良を発生してしまう。この時点で印字が中断されて自動再ウォームアップが行われる。自動再ウォームアップはベルト、加圧ローラとも目標温度をＴ1 としてそれぞれヒーターが点灯し、ベルト温度がＴ1 に達すると終了し、印字が再開される。
【０００４】
このように従来の温度制御方法では、電源投入時、ベルト温度が所定温度に到達した時点でベルトの回転を停止し、印字可としていたため、電源投入後早いタイミングでの枚数の少ない印字は可能となるものの、連続印字を行うとＰＲ温度が低いため印字の中断が発生し、自動再ウォームアップで印字を再開しても、同様にＰＲ温度が低いため印字が中断し、その結果、高速印字を行うことができなかった。
【０００５】
図７は一旦印字し、ジャム処理等でカバーを開閉した場合の手動再ウォームアップを説明する図である。
手動再ウォームアップは、印字中にジャム等が発生して画像形成装置のカバーを開閉した場合に、印字プログラムがリセットされて行われる再ウォームアップである。このウォームアップでは、通常、ベルト温度、加圧ローラ温度とも所定温度に達している。図のＴ1 は加圧ローラの目標温度（１８０℃）、Ｔ2 はベルトの目標温度（ベルト裏１９８℃）を示している。ＨＲ用ヒーターが点灯し、ベルト温度がＴ2 に到達すると再ウォームアップが終了し、ベルト回転が停止する。このとき加圧ローラはすでに温まっているにもかかわらず、ベルトから熱供給を受けて目標温度Ｔ1 以上に上昇し、ベルトの回転を停止しても加圧ローラの熱容量が大きいため、温度はゆっくりと低下する。そのため、この近辺で印字したとき加圧ローラが高温のため、定着部の温度は必要以上に高温となって紙皺、巻き付き、高温オフセット（トナーがベルトに付着して後続の用紙に前の紙の像が形成される現象）が発生してしまう。
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためのもので、電源投入時のウォームアップ動作時に印字の中断を起こさず、かつ再ウォームアップ時に紙皺、巻き付き、高温オフセット等が発生するのを防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱容量の異なる加熱ローラと加圧ローラを使用し、熱容量の小さい加熱ローラからベルトを介して熱が供給される定着ローラとヒータ内蔵の熱容量の大きい加圧ローラとで定着部を構成した定着装置において、印字中断後の自動再ウォームアップモードを有し、該ウォームアップは、ベルトをその目標温度に加熱する定着ローラウォームアップモードと、加圧ローラをその目標温度に加熱する加圧ローラウォームアップモードを有し、ベルトの目標温度を加圧ローラの目標温度より高く設定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。以下では、図５を援用して定着装置の温度制御方法を説明する。
図１は本発明の電源投入時のウォームアップを説明する図である。
電源が投入されると、定着ローラウォームアップ（ＦＲＷｕｐ）が行われる。このときベルト４の目標温度Ｔ2 （図４のＢＢサーミスタ５で１９８℃、ベルト表面で１９３℃）になるようにＨＲ用ヒーター２が点灯し、ベルトの空廻しが行われて、ベルトを通して加圧ローラ７に熱が供給される。ベルト温度が目標温度Ｔ2 に到達すると、ＦＲウォームアップは終了し、この時点で印字可能となり、電源投入後早いタイミングでの枚数の少ない印字を可能としている。
【０００９】
引き続き加圧ローラウォームアップ（ＰＲＷｕｐ）に移行する。ＰＲウォームアップは目標温度Ｔ1 （１８０℃）になるようにＰＲ用ヒーター８が点灯し、ベルトの空廻しも行われてベルトからも熱が供給される。そのため、熱容量の大きい加圧ローラ７は目標温度Ｔ1 に向かって徐々に上昇する。なお、ＰＲウォームアップはＦＲウォームアップに引き続いて行われるが、電源投入時から目標温度に向かって加熱が行われるので、ＦＲウォームアップと同時並行で開始される。本実施例ではＰＲウォームアップ時には、ベルト表面の目標温度を１８５℃としてＦＲウォームアップ時より下げているため、ベルト温度はＦＲウォームアップ終了時から１８５℃に向かって徐々に低下する。このように、ＦＲウォームアップ時とＰＲウォームアップ時とでベルト温度の目標温度を変更することにより、温度の速い立ち上げを可能にするとともに、定着部の温度が上がり過ぎるのを防止し、紙皺、高温オフセット、巻きつき等を防止し、定着ローラとベルトの長寿命化を図るようにしている。
【００１０】
図示するように、加圧ローラウォームアップが終了した時点で連続印字が行われると、用紙に熱が奪われてベルト温度、ＰＲ温度とも低下するが、熱容量の大きい加圧ローラ７が１８０℃の高温になっているため、４０ｐｐｍのような高速印字が行われてもベルト温度と加圧ローラ温度に基づいて算出される相当温度が下限リミッタを下回わることはなく、印字の中断が起こらず、高速印字が可能である。４０ｐｐｍ印字を行うと、定着ローラ表面温度は１０〜２０枚程度で最下点に到達し、その後徐々に表面温度は上昇し、１０００枚程印字すると目標温度に到達する。
【００１１】
なお、ＰＲウォームアップ中とスタンバイ時（ウォームアップ終了後）とで、下限リミッタを変えるようにしてもよい。例えば、朝一（電源投入時）は下限リミッタを下げることにより、定着強度は弱いが、より速く、より多く印字することが可能となる。また、通常時（スタンバイ時）は下限リミッタを上げることにより、より強いトナーの定着強度を確保した印字が可能である。
【００１２】
このように、ＦＲウォームアップモードと、ＰＲウォームアップモードとを有し、ＦＲウォームアップ終了時に印字可能とし、さらにＰＲウォームアップを行い、加圧ローラが所定温度に到達したとき駆動を停止して、スタンバイ状態へ移行するようにしたので、数枚程度の印字に対しては早期の印字が可能であり、さらにＰＲウォームアップ中または終了後には４０ｐｐｍのような高速印字を行うことが可能となる。
【００１３】
図２は本発明の手動再ウォームアップ時の状態を説明する図である。
印字中にジャム処理等で画像形成装置のカバーを開閉した場合には、手動再ウォームアップが行われる。手動再ウォームアップでは定着プログラムは初期状態にリセットされるため、電源投入時と同様にベルト目標温度Ｔ2 、加圧ローラ目標温度Ｔ1 に向かってＨＲ用ヒーター２、ＰＲ用ヒーター８が点灯される。手動再ウォームアップ時には、通常、加圧ローラもベルトも所定温度に温められており、加圧ローラ温度がＴ1 に達し、このときベルト温度もＴ1 以上であれば、その時点で再ウォームアップを終了してベルトの回転を停止する。図示するようにベルト温度の上昇スピードの方が速く、出発温度が同じであればベルト温度の方が先に目標温度Ｔ1 に達する。再ウォームアップ終了後、熱容量の大きい加圧ローラの温度はほぼＴ1 に保たれ、一方、ベルト温度は徐々に下がり、この近辺で印字動作が行われても、従来の手動再ウォームアップのように加圧ローラが高温になっていないため、紙皮、巻きつき、高温オフセット等が発生しない。
【００１４】
図３は本発明の自動再ウォームアップ時の状態を説明する図である。
前述したように、従来では、ベルト温度と加圧ローラ温度とから算出される相当温度が下限リミッタを下回ると印字を中断して自動再ウォームアップを行って温度の回復を待って印字再開しているが、例えば、両面印字を３枚ひとまとめにしているような場合、１枚目の表を定着中に「下限リミッタより相当温度が低い」と判定されると、印字は即時中断し、その時点で印字されている紙とトナーが無駄になってしまう。そこで、画像の定着強度が少し弱くても、両面印字を終了（最大６ページ）して排紙した方がユーザーにとっては好ましい。そのため、両面印字のような特定の印字モードの時は、相当温度が下限リミッタより低いと判定してもその直後には印字を停止せず、印字した紙の排紙が終了してからジョブを中断し、定着ローラと加圧ローラを暖め直す「自動再ウォームアップ状態」に入るようにする。
【００１５】
図３において、ベルト温度、加圧ローラ温度が下がり、相当温度が下限リミッタを下回ると、或いは相当温度が下限リミッタを下回り、かつ両面印字等の特定の印字モードにおける排紙が完了した時点で印字が中断されて自動再ウォームアップが行われる。この再ウォームアップでは、目標温度をＴ1 （１８０℃）としてＦＲウォームアップ、ＰＲウォームアップが同時並行で行われる。熱容量の小さい加熱ローラの温度の上昇が速く、ベルト温度がＴ1 に達するとＦＲウォームアップが終了し、引き続きＰＲウォームアップが続行される。熱容量の大きい加圧ローラの温度は徐々に上昇し、Ｔ1 に達するとＰＲウォームアップが終了して印字再開となる。このように自動再ウォームアップにおいて、ＦＲウォームアップ、ＰＲウォームアップを行うことにより、印字再開時には加圧ローラ温度も十分高いので高速印字を行っても印字中断が起こることはない。なお、ＦＲウォームアップの時間を短縮するために、ＦＲウォームアップの目標温度をＴ2 と高く設定するようにしてもよい。
【００１６】
図４は本発明の温度制御方法を実現するための装置構成を示す図である。
【００１７】
コンピュータからなる制御装置２０は電源投入スイッチ２１、ジャム検知装置２２、カバー検知装置２３からの信号をそれぞれ取り込むと共に、ＨＲサーミスタ３、ＰＲサーミスタ９で検知した温度データをそれぞれ取り込み、電源投入時、或いは再ウォームアップ時に応じて、ＨＲ用ヒーター２、ＰＲ用ヒーター８を制御し、図１、図２に示したようなウォームアップ時の温度制御を行う。
【００１８】
なお、上記説明では図５に示した構成の定着装置の温度制御方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱容量の異なる加熱ローラと加圧ローラとで定着部を構成する２ローラタイプのもの、加圧ローラに対向する定着ローラのないベルト式タイプのもの等にも適用可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、異なる複数のウォームアップモードを持つようにしたので、早い時期での印字が可能であるとともに、各ウォームアップ終了後における高速印字が可能となる。また、スタンバイ状態では、定着ローラに熱源がないため、定着ローラ表面温度は次第に低下し、この時点で印字を開始すると、高速印字では間もなく定着可能最低温度を下回ってしまうが、加圧ローラウォームアップを行うようにしたので、定着ローラが十分温まり、加圧ローラウォームアップ終了後、スタンバイに入り、定着ローラの表面温度が最下点に到達後、印字を開始しても、定着可能最低温度を下回ることはない。ＰＲウォームアップにより最下点温度を定着可能最低温度より高くできるので、連続４０ｐｐｍ印字が可能である。また、加圧ローラウォームアップ中に印字を開始した場合も、定着ローラ表面付近に十分な熱量が蓄えられているため、高速印字を維持する事が可能である。
【００２０】
また、本発明によれば、一旦ジャムを起こし、ジャム処理を行って再ウォームアップを行っても定着ローラや加圧ローラが高温になり過ぎることはないので、紙皺や巻き付き、高温オフセットを防止することができる。
また、本発明によれば、必要最小限の駆動のみ行うので、ローラ表面の磨耗やベルト端面の磨耗やストレス、オイルを用いる場合にはオイル消費により各部品の寿命を短くすることを防止できる。また、オイルを用いる場合には、オイル過塗布を抑制するので、印字物のオイル汚れを防止することができ、また、省電力化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電源投入時のウォームアップを説明する図である。
【図２】  本発明の手動再ウォームアップ時の状態を説明する図である。
【図３】  本発明の自動再ウォームアップ時の状態を説明する図である。
【図４】  本発明の温度制御方法を実現するための装置構成を示す図である。
【図５】  定着装置を説明する図である。
【図６】  電源投入時のウォームアップと自動再ウォームアップを説明する図である。
【図７】  手動再ウォームアップを説明する図である。
【符号の説明】
１…加熱ローラ、２…ＨＲ用ヒータ、３…ＨＲサーミスタ、４…ベルト、５…ＢＢサーミスタ、６…定着ローラ、７…加圧ローラ、８…ＰＲ用ヒータ、９…ＰＲサーミスタ、１１…用紙、２０…制御装置、２１…電源投入スイッチ、２２…ジャム検知装置、２３…カバー開閉検知装置。
【図１】
0003807482.tif 000002
【図２】
0003807482.tif 000003
【図３】
0003807482.tif 000004
【図４】
0003807482.tif 000005
【図５】
0003807482.tif 000006
【図６】
0003807482.tif 000007
【図７】
0003807482.tif 000008