JP2009199030A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、プレスローラの温度状態（冷えた状態又は温まった状態）に応じて定着処理を行う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ものである。
【解決手段】定着ローラ２８に接触するプレスローラ３３の表面温度を検知するサーミスタ３８を設け、サーミスタ３８からの検知信号に基づいてプレスローラ３３の表面温度の低下率を算出し、算出された低下率が設定値以下でないと判定された場合には定着ローラを加熱制御してピックアップ温度に上昇した際に給紙開始せずに所定時間定着ローラを回転してプレスローラを温めるように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の画像形成装置に関する。

上述の画像形成装置では、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成してトナーにより可視像化し、形成されたトナー像を用紙に転写して画像形成を行い、用紙に転写されたトナー像を定着装置においてトナー像を用紙に定着させるようにしている。定着装置では、加熱された定着ローラを回転させながらプレスローラとの間のニップ部に用紙を搬入し、トナーを熱融着させて定着動作を行う。

こうした定着装置では、定着ローラの表面温度を常時検知し、表面温度が所定温度より低下すると定着ローラの加熱を開始して表面温度が所定温度に達すると加熱を停止するように加熱制御を行い、定着ローラの表面温度が所定温度に保たれるようにしている。こうした加熱制御を行う場合、定着ローラに圧接するプレスローラが定着ローラから熱を奪うため、プレスローラの表面温度についても考慮する必要がある。

例えば、特許文献１では、プレスローラの近傍に温度センサを配設して温度を検出し、検出された温度に応じて定着ローラの制御温度を変化させるようにした点が記載されている。
特開２００３−０９８８９８号公報

特許文献１では、プレスローラの近傍の温度だけに着目しており、プレスローラの内部温度の影響が考慮されていない。例えば、プレスローラ内部が冷えている場合に表面のみ定着ローラで温められて一旦温度が上昇してもすぐに温度低下するようになる。この場合、上昇した時点の温度だけで定着ローラの温度制御を行うと十分な定着処理が行われなくなる。

特に、室温が低下した環境においてプレスローラ全体が冷えた状態では、プレスローラ内部まで温めるには時間がかかる。そのため、単にプレスローラ近傍の温度のみで定着制御を行うと、定着性が悪化するのは避けられない。

そこで、本発明は、プレスローラの温度状態（冷えた状態又は温まった状態）に応じて良好な定着処理を行う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ものである。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラム表面に静電潜像を形成し静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成部と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着部と、前記プレスローラの表面温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部からの検知信号に基づいて前記プレスローラの表面温度の低下率を算出する算出部と、算出された低下率に基づいて前記定着ローラを回転させながら給紙タイミングを調整する搬送制御部とを備えていることを特徴とする。さらに、算出された低下率が所定値以上であるか否か判定する判定部を備え、前記搬送制御部は、前記判定部が所定値以上であると判定した場合に前記定着ローラを所定時間回転させた後給紙するように制御することを特徴とする。

上記のような構成を有することで、プレスローラの表面温度を検知して表面温度の低下率に基づいて定着ローラを回転させながら給紙タイミングを調整するので、プレスローラの温度状態に応じて良好な定着処理を行うことができる。

プレスローラ全体が冷えた状態では、定着ローラとの接触部分の表面温度は一旦上昇するものの表面温度が急激に低下する。また、プレスローラが温まった状態では、同じように定着ローラの接触により表面温度が上昇してもその後の温度低下はゆるやかになる。したがって、検知されたプレスローラの表面温度に基づいて算出された低下率を用いれば、プレスローラの温度状態に応じた定着処理を行うことができる。

そのため、低下率が大きい場合には、定着ローラを回転させながらプレスローラを温める時間をとるために給紙タイミングを遅らせるように調整すればよい。また、低下率に応じて予め給紙タイミングまでの時間を設定しておき、算出された低下率に応じて給紙タイミングを決めるようにしてもよい。

こうして、プレスローラが温まった温度状態で常時定着処理が行われるため、最初に給紙される用紙から良好な定着性を実現することができる。

また、プレスローラの表面温度の低下率が所定値以上であると判定して、定着ローラを所定時間回転させた後給紙するように制御すれば、良好な定着処理を確実に行うことができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態である画像形成装置全体の概略図を示している。画像形成装置の上部には原稿を搬送して原稿を読み取る原稿読取部１が配置され、その下部に画像を記録する記録部２、画像を記録する用紙を搬送する用紙搬送部３及び給紙部４が配されている。

原稿読取部１は、原稿搬送装置（ＡＤＦ）を内部に備えたカバー部１０と、スキャナ１１を備えた読取本体部１２からなる。読取本体部１２の上面には、搬送される原稿を読み取る部分にプラテンガラス１３が配置され、原稿や本等を載置して読み取る部分に透明なガラス材からなる載置ベッド１４が配置されている。搬送原稿を読み取る場合にはスキャナ１１をプラテンガラス１３に対向する位置に静止させて読取動作を行い、載置ベッド１４に載置された原稿等を読み取る場合にはスキャナ１１で原稿等の読取面に対して走査して読取動作を行うようにする。

カバー部１０の載置ベッド１４に対向する面には原稿押え１５が取り付けられており、また、その上部には複数枚の原稿を載置しておく原稿トレイ１６が設けられている。原稿トレイ１６に載置された原稿は、ピックアップローラ１７及びセパレートローラ１８によりＡＤＦ内に搬入されてフィードローラ１９によりプラテンガラス１３に対向する読取位置に搬送されてスキャン１１により読み取られ排出ローラ２０により原稿排出トレイ２１に排出される。

記録部２では、用紙搬送部３により搬送された用紙に記録するために、像形成部として、現像器２２、帯電ブラシ２３、感光体ドラム２４、転写ローラ２５、露光ヘッド２６及びメモリ除去ブラシ２７を備え、定着部として、定着ローラ２８及びプレスローラ３３を備えている。まず、感光体ドラム２４の表面を帯電ブラシ２３により一様に帯電させ、帯電された感光体ドラム２４の表面に露光ヘッド２６で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像を形成する。次に、現像器２２内のトナーを供給ローラ及び現像ローラによって感光体ドラム２４に形成された静電潜像に転移させて可視像化し、転写ローラ２５により感光体ドラム２４表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８によって加熱及び加圧して用紙に定着される。

こうして、感光体への帯電、露光、現像、用紙への転写及び定着といった一連のプロセスが行われて、用紙に画像形成がなされる。転写後に感光体ドラム２４の表面に残留したトナーは、メモリ除去ブラシ（ＥＲＳブラシ）２７により付着力が弱められ、感光体ドラム１０の表面上に分散させられる。そして、残留トナーは、現像器２２の現像ローラに回収される。

給紙部４には、給紙カセット５に複数枚の用紙が積載してセットされており、給紙ローラ２９により一枚ずつ用紙搬送部３に給紙される。給紙された用紙は、フィードローラ３０により搬送されてフィードローラ３１及び３２に挟持される。そして、フィードローラ３１により記録部２に用紙が搬送されて画像形成され、画像形成処理された用紙は定着ローラ２８及びプレスローラ３３の間に挟持されて定着処理を行った後排紙ローラ３４及びプレスローラ３５により排紙トレイ３６に搬出される。

図２は、定着ローラ２８を含む定着機構及び排紙ローラ３４を含む排紙機構をユニット化した定着ユニットに関する概略断面図である。定着ユニットは、ユニットフレームＵ１に定着ローラ２８及び排紙ローラ３４が取り付けられている。下部フレームＵ２には、定着ローラ２８に対向してプレスローラ３３が設けられており、排紙ローラ３４に対向してプレスローラ３５が取り付けられている。下部フレームＵ２をユニットフレームＵ１の下部に固定することで組み立てられている。

定着ローラ２８の表面には、表面温度を検知するサーミスタ３７が接触しており、サーミスタ３７はユニットフレームＵ１に取り付けられて定着ローラ２８に向かって付勢されている。サーミスタ３７は、定着ローラ２８の表面に搬送される用紙が接触する範囲内であればどの位置に設定されてもよい。プレスローラ３３の表面には、表面温度を検知するサーミスタ３８が接触しており、サーミスタ３８はユニットフレームＵ２に取り付けられてプレスローラ３３に向かって付勢されている。サーミスタ３８のプレスローラ３３に対する接触位置は、定着ローラ２８とのニップ位置近傍でプレスローラ３３の回転方向の上流側に設定する。

図３は、記録部２における回路構成を示す概略図である。記録動作全体の制御を行う記録制御部４０は、像形成制御部４０ａ、定着制御部４０ｂ、算出部４０ｃ、判定部４０ｄ及び搬送制御部４０ｅを備えている。

像形成制御部４０ａは、帯電ブラシ２３に帯電電圧を印加する帯電電圧印加回路４１、現像器２２の現像ローラ及び供給ローラに現像電圧及び供給電圧を印加する現像電圧印加回路４２に制御信号を送信してそれぞれの部材の電圧制御を行う。また、メモリ除去ブラシ２７に分散電圧を印加する分散電圧印加回路４３、転写ローラ２５に転写電圧を印加する転写電圧印加回路４４に制御信号を送信してそれぞれの部材の電圧制御を行う。また、画像信号に基づいてＬＥＤヘッド２６の露光制御を行い、帯電ブラシ２３により一様に帯電された感光体ドラム２４の表面に静電潜像を形成する。

定着制御部４０ｂは、定着ローラ２８に内蔵されたヒータを通電して駆動するヒータ駆動回路４６に対してオン・オフ制御信号を送信して定着制御を行う。その際に、サーミスタ３７を備えた温度検知回路４７からの定着ローラ２８の表面温度に関する検知信号を受信して定着制御が行われる。

図４は、ヒータの通電による定着ローラの加熱制御に関する定着ローラの表面温度の推移を示すグラフである。縦軸に表面温度（Ｔ）をとり、横軸に時間（ｔ）をとっている。ヒータの通電が行われていない装置の電源オフの状態では定着ローラの表面温度はＴ₀である。そして、時刻ｔ₀で電源がオンされるとヒータに通電されて加熱制御が開始される。

加熱制御が開始されると定着ローラが加熱されて表面温度が上昇していく。時刻ｔ₁に装置の待機状態における設定温度（待機温度）Ｔ₁に到達すると、待機温度Ｔ₁に保つようにヒータの通電をオン・オフ制御する。そのため、定着ローラの表面温度は、待機温度Ｔ₁を中心に所定の振幅で温度変化するようになる。

装置の待機状態で時刻ｔ₂に記録開始信号が入力されると、ヒータの連続通電による加熱制御が開始され、定着ローラの表面温度が再び上昇していく。そして、時刻ｔ₃に駆動開始温度Ｔ₂に到達すると、主モータの駆動を開始し定着ローラの回転駆動を開始する。さらに、表面温度が上昇して時刻ｔ₄にピックアップ温度Ｔ₃に到達すると、ピックアップローラを回転駆動して給紙動作を開始する。

ピックアップ温度Ｔ₃からさらに表面温度が上昇して、時刻ｔ₅に定着温度Ｔ₄に到達すると、定着温度Ｔ₄に保つようにヒータの通電をオン・オフ制御する。そのため、定着ローラの表面温度は、定着温度Ｔ₄を中心に所定の振幅で温度変化するようになる。

温度検知部であるサーミスタ３８を備えた温度検知回路４８は、プレスローラ３３の表面温度を検知する。表面温度の検知開始タイミングは、記録動作のジョブ終了後にプレスローラ３３の回転停止のタイミングで行うとよい。サーミスタ３８の接触位置は、定着ローラ２８とのニップ位置に対して回転方向上流側に設定されているので、定着ローラ２８に接触して加熱されてから時間が経過した時点で表面温度が検知される。そのため、プレスローラ３３の表面が冷めて、プレスローラ３３全体の温度状態の影響を受けやすい状態で表面温度を検知することができる。

算出部４０ｃは、温度検知回路４８から送信されるプレスローラ３３の表面温度の検知データに基づいて、所定時間経過する毎にその間の温度の低下量を求めて単位時間当たりの表面温度の低下率を算出する。

一般に、プレスローラ３３の表面温度は、最初の温度が高い状態からは大きく温度が低下し、次第に温度低下は緩やかになっていくように推移する。プレスローラ３３全体が冷えた状態では最初の温度低下が大きくなり、温まった状態では最初の温度低下が緩やかになる。

そこで、判定部４０ｄでは、検知開始から所定時間内における単位時間当たりの低下率の最大値又は短時間当たりの低下率の平均値といったデータが設定値以下であるか判定し、プレスローラ３３の温度状態を正確に判定することができる。

搬送制御部４０ｅは、主モータ（ＲＸ）４５に対して制御信号を送信して回転駆動制御を行う。主モータ４５は、記録制御部４０からの制御信号に基づいて、ピックアップローラ２９、フィードローラ３１、感光体ドラム２４、現像器２２の供給ローラ及び現像ローラ、転写ローラ２５、定着ローラ２８を回転駆動させる。

そして、搬送制御部４０ｅは、算出部４０ｃで算出されたプレスローラ３３の表面温度の低下率に基づいて定着ローラ２８を回転させながらピックアップローラ２９の回転制御により給紙タイミングの調整を行う。ピックアップローラ２９の回転制御は、主モータ４５の駆動を接離するクラッチ５０をオン・オフして行われる。

図５は、プレスローラの表面温度の温度低下率に基づいて制御を行う処理フローである。まず、記録動作に関するジョブの処理が終了したかチェックし（Ｓ１００）、ジョブ処理が終了している場合には、サーミスタ３８によるプレスローラ３３の表面温度検知を開始する（Ｓ１０１）。そして、検知開始してから所定の期間継続してプレスローラ３３の表面温度を検知し、所定時間経過毎に温度の低下率を算出する（Ｓ１０２）。

次に、算出された低下率のうち最大低下率を抽出し、予め登録された設定値と最大低下率とを比較し設定値以下か否か判定する（Ｓ１０３）。最大低下率が設定値以下でない場合には、温度低下が大きいことからプレスローラの温度状態は冷えた状態になっている。その場合には、記録信号が入力されると（Ｓ１０４）定着ローラのヒータを加熱して（Ｓ１０５）、定着ローラの表面温度がピックアップ温度まで到達したことが検知される（Ｓ１０６）と、給紙を開始せずに定着ローラを回転駆動する（Ｓ１０７）。

この場合、クラッチ５０をオフの状態に切り換えて主モータ４５を回転制御すれば、ピックアップローラ２９を回転させずに定着ローラ２８を回転制御することができる。定着ローラの回転に伴いプレスローラ３３も回転することで、プレスローラ３３の表面が定着ローラ２８により温められていく。そして、定着ローラ２８を所定時間回転させたかチェックして（Ｓ１０８）所定時間経過後クラッチ５０をオン状態にしてピックアップローラ２９を回転駆動して給紙動作を開始する（Ｓ１０９）。そして、給紙された用紙に画像形成処理が行われる（Ｓ１１０）。

このようにプレスローラが冷えた状態では、給紙動作を開始する前に所定時間定着ローラを回転させてプレスローラを温めることで、定着ローラがプレスローラに熱を奪われて定着性能が悪化することを防止できる。

ステップＳ１０３において、最大低下率が設定値以下である場合には、温度低下が小さいことからプレスローラの温度状態は温まった状態になっている。そのため、通常の同じように、記録信号が入力されると（Ｓ１１１）定着ローラのヒータを加熱する（Ｓ１１２）。そして、定着ローラの表面温度がピックアップ温度まで到達したことが検知される（Ｓ１１３）と、給紙動作が開始されて（Ｓ１０９）画像形成処理が行われる（Ｓ１１０）。

プレスローラが温められた状態では、定着ローラがプレスローラに熱を奪われることが少なくなるため、ピックアップ温度に到達した直後に給紙動作が開始される。

以上説明した処理フローでは、ステップＳ１０３で最大低下率を用いて判定しているが、低下率の平均値を用いて判定するようにしてもよい。また、判定処理を行わずに最大低下率又は低下率の平均値に対応して予め給紙タイミングまでの時間を設定しておき、ステップＳ１０８で対応する設定時間を読み出して給紙タイミングまでの時間を決めるようにしてもよい。

なお、装置の電源投入後及び装置がスリープ状態から記録動作を開始する場合には、ステップＳ１０１からＳ１０３のプレスローラの温度低下をチェックすることなくステップＳ１０４に進み、定着ローラを所定時間回転制御した後給紙動作を開始すればよい。

本発明に係る実施形態を備えた画像形成装置全体の概略図である。 定着ユニットに関する概略断面図である。 本発明に係る実施形態に関する全体ブロック図である。 定着ローラの加熱制御に関する定着ローラの表面温度の推移を示すグラフである。 プレスローラの表面温度の温度低下率に基づいて制御を行う処理フローである。

符号の説明

１ 原稿読取部
２ 記録部
３ 用紙搬送部
４ 給紙部
28 定着ローラ
33 プレスローラ
34 排紙ローラ
35 プレスローラ
37 サーミスタ
38 サーミスタ

Claims (2)

1. 感光体ドラム表面に静電潜像を形成し静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成部と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着部と、前記プレスローラの表面温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部からの検知信号に基づいて前記プレスローラの表面温度の低下率を算出する算出部と、算出された低下率に基づいて前記定着ローラを回転させながら給紙タイミングを調整する搬送制御部とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 算出された低下率が所定値以上であるか否か判定する判定部を備え、前記搬送制御部は、前記判定部が所定値以上であると判定した場合に前記定着ローラを所定時間回転させた後給紙するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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