JP2007033590A

JP2007033590A - 定着装置

Info

Publication number: JP2007033590A
Application number: JP2005213724A
Authority: JP
Inventors: Makoto Egi; 誠江木
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-07-25
Filing date: 2005-07-25
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】最速（スペック）の処理速度での連続通紙の場合でも、定着可能なローラの表面温度を維持でき、良好な定着処理を確保することができる定着装置を提供する。
【解決手段】印刷設定や用紙設定に応じて所定の処理速度を選択して上ローラと下ローラの間に通紙される用紙上のトナー像に対して定着処理を行う定着装置２において、ウォームアップ中に予約印刷処理がなされた場合、その後に実行される処理速度を検知して、処理速度に応じて上ローラの表面温度の所定の温度への到達時点から非通紙状態で上ローラを回転駆動するエージングを行うか否かを決める。
【選択図】図１０

Description

本発明は、定着装置に関するものである。

一般に、高速処理が可能な複写機でも、モノクロ／カラー等の印刷設定や普通紙／厚紙等の用紙設定に応じて最適な転写画像（転写後、定着前のトナー像）が得られるように、画像形成処理の処理速度（単位時間当りの処理枚数）を変更させるようになっている。例えば、カラー複写機の場合、モノクロ印刷では４０枚／分、カラー印刷では８枚／分と、処理速度に５倍近くの差を設定している。

一方、転写後のトナー像の定着工程においては、連続通紙により定着ローラの表面の熱が奪われ温度が低下することが予想される。そこで従来は、ウォームアップ中に予約印刷処理がなされた場合、その後に実行される画像形成処理の処理速度にかかわらず、最速で連続印刷可能な温度にまで定着ローラの表面温度が達してから印刷を行うようにしていた。

しかしながら、近年複写機の高速化が著しく、処理速度が大きくなるほど、定着ローラに連続して大量の用紙が通紙された場合、通紙スタート直後（５〜１０数枚）の定着ローラの表面温度の落ち込みによる定着不良が懸念される（図７参照）。また、印刷設定や用紙設定によらず一律に最速で連続印刷可能な定着温度に達するまで待つので、カラー印刷の場合や用紙が厚紙の場合のように低速処理で印刷される場合でも印刷開始までの待ち時間（ウォームアップ時間）が長くなってしまう。

そこで、このような連続通紙時の定着不良や待ち時間の対策として、従来から定着ローラの表面温度に応じて用紙の搬送速度を可変させる（最速で連続印刷可能な定着温度に達していないときは低速で用紙搬送する）ことにより、ウォームアップ時間を短くすることが提案されている（特許文献１又は特許文献２参照）。
特開平１０−３０７５０５号公報（第００２７段落、図５）特開２０００−１３７４０７号公報（要約）

しかしながら、上記特許文献に提案された対策では、最速（スペック）の処理速度を満たさなくなるため、待ち時間は短縮されるものの大量の用紙を印刷するときは、結局印刷完了までの時間が長くなってしまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、最速（スペック）の処理速度での連続通紙の場合でも、定着可能なローラの表面温度を維持でき、良好な定着処理を確保することができる定着装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、回転駆動される上ローラと、この上ローラに圧接して従動回転する下ローラと、上ローラ内に埋設された上ヒータと、下ローラ内に埋設された下ヒータとを備え、印刷設定や用紙設定に応じて所定の処理速度を選択して上ローラと下ローラの間に通紙される用紙上のトナー像に対して定着処理を行う定着装置において、ウォームアップ中に予約印刷処理がなされた場合、その後に実行される処理速度を検知して、通紙開始のタイミングを変更することを特徴とする。

具体的には、通紙開始のタイミングの相違は、処理速度に応じて異なる上ローラの表面温度の所定の温度への到達時であることを特徴とする。或いは、通紙開始のタイミングの相違は、処理速度に応じて上ローラの表面温度の所定の温度への到達時点から非通紙状態で上ローラを回転駆動するエージングを行うか否かであることを特徴とする。

本発明によると、ウォームアップ中に予約印刷処理がなされた場合、その後に実行される処理速度を検知して、通紙開始のタイミングを変更するため、最速（スペック）の処理速度での連続通紙の場合でも、定着可能なローラの表面温度を維持でき、良好な定着処理を確保することができる。

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て説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の外観斜視図である。画像形成装置１の筐体内部には、感光体１１の潜像画像を現像する各色の現像装置３〜６、前記感光体１１より用紙にトナー現像画像を中間転写体１２を介して用紙に転写させる転写装置１３、転写後の感光体１１を清掃するクリーニング装置１４及び中間転写体１２を清掃するクリーニング装置１５、未定着画像が形成された転写紙を定着する定着装置２等が設けられている。なお、７〜１０は、それぞれ各色のトナーを収容し、対応する各色の現像装置３〜６にトナーを供給するトナーコンテナである。

図２は、本発明に係る定着装置の断面図である。定着装置２は、駆動モータ（図示せず）により回転駆動される上ローラ１６と、この上ローラ１６に圧接して従動回転する下ローラ１７と、上ローラ１６内に埋設された上ヒータ１８と、下ローラ１７内に埋設された下ヒータ１９とから構成されている。上ヒータ１８は、例えば出力７００Ｗの比較的発熱量が大きなヒータであり、下ヒータ１９は、例えば出力３００Ｗの比較的発熱量が小さなヒータである。上ローラ１６の一端部にはギア（図示せず）が装着され、このギアに駆動モータ（図示せず）のモータギア（図示せず）が噛み合わされ、駆動モータにより上ローラ１６に回転駆動が与えられる。この上ローラ１６の回転により下ローラ１７を従動回転させることで、上ローラ１６と下ローラ１７のニップ部を通過する用紙Ｐ上のトナー像Ｔに対して定着処理が行われる。

上ローラ１６のニップ部よりも用紙搬送方向上流側の表面に接触して、その表面温度を検知するための上ローラサーミスタ２０が配設されている。また、下ローラ１７のニップ部よりも用紙搬送方向上流側の表面に接触して、その表面温度を検知するための下ローラサーミスタ２１が配設されている。

また、上ローラ１６の上部には、非接触状態で上ローラ１６の異常加温に対して働くサーモスタット（安全装置）３２が配置されている。これにより、上ローラ１６が異常加温した際でも上下ヒータ１８，１９への通電が遮断され用紙焼損、部品へのダメージを軽減することができる。また、上ローラ１６と下ローラ１７とのニップ部の近傍であって用紙搬送方向下流側の表面に当接して分離爪３０，３１がそれぞれ揺動自在に配設されている。分離爪３０又は３１は、定着処理後の用紙Ｐを上ローラ１６又は下ローラ１７の表面から引き剥がす役割を果たすものである。

図３は、本発明に係る定着装置の温度制御系統の構成を示すブロック図である。図３に示すように、上ローラ（図示せず）に回転駆動を与える駆動モータ２２はモータ駆動制御部２３により、印刷設定、用紙設定等に応じた回転数で駆動制御される。上下ヒータ１８，１９への電源部（図示せず）からの通電動作はそれぞれ上下ヒータ加熱制御部２４，２５によりそれぞれ制御される。主制御部２６は、マイクロコンピュータ等で構成されるものであり、上下ローラサーミスタ２０，２１から出力される温度情報が入力されるとともに、この定着装置を利用する画像形成装置本体側からの画像形成信号（主電源２７の電源ＯＮ／ＯＦＦ信号、印刷設定部２８の画像形成動作の開始及び終了の信号、用紙設定部（図示せず）の使用する記録紙の幅サイズや種類の識別信号など）が入力されるようになっており、これらの入力信号等に基づき温度制御に関する所定の情報処理が行われた後に、各ヒータ１８，１９の通電動作を制御する制御信号が各ヒータ加熱制御部２４，２５に出力されるようになっている。

次に、この定着装置の動作例について図４〜図８に基づき説明する。主電源２７により電源ＯＮの信号が主制御部２６に入力されると、上ヒータ加熱制御部２４及び下ヒータ加熱制御部２５により、上ヒータ１８及び下ヒータ１９に通電ＯＮされ、そのＯＮ状態を維持するように制御され、ウォームアップが行われる（図４のステップ＃１）。ウォームアップ中に、印刷設定部２８が操作されず予約印刷処理がなされなかった場合（図４のステップ＃２の否定判定）、上ローラ１６の表面温度が印刷開始温度（本実施形態では、１７５℃）到達時に（図４のステップ＃３の肯定判定）、印刷可能状態となり、本体表示部（図示せず）に「ＲＥＡＤＹ表示」がなされるが（図４のステップ＃４）、上下ヒータ１８及び１９への通電はそのまま継続され、上ローラ１６の表面温度が安定待機温度（本実施形態では１９０℃）到達時に（図４のステップ＃５の肯定判定）、上ヒータ１８のＯＮ／ＯＦＦ制御が行われる（図４のステップ＃６）。

一方、ウォームアップ中に、印刷設定部２８が操作され、低速（例えば、８枚／分）のカラー印刷の予約印刷処理がなされた場合（図４のステップ＃２の肯定判定及びステップ＃７のカラー判定）、図６の実線に示すように、上ローラ１６の表面温度が印刷開始温度（１７５℃）到達時に（図４のステップ＃８の肯定判定、図６のＴ１時間）、ウォームアップが終了するが、上ヒータ１８のＯＮ状態はそのまま維持され（図４のステップ＃９）、連続通紙が開始され印刷処理が行われる（図４のステップ＃１０）。

このとき、連続通紙により上ローラ１６の表面の熱が奪われ温度が低下するが、カラー印刷の通紙速度は低速であるため、上下ローラ１６，１７間を１枚の用紙が通過した後次の用紙が通過するまでに充分な温度上昇（回復）の時間があるので、図６の実線に示すように、その温度は定着良好温度帯（本実施形態では、１６０〜１９０℃）の範囲内で用紙の通過のたびに波打つような変化となり、定着不良が発生するおそれはない。

他方、ウォームアップ中に、印刷設定部２８が操作され、高速（例えば、４０枚／分）のモノクロ印刷の予約印刷処理がなされた場合（図４のステップ＃２の肯定判定及びステップ＃７のモノクロ判定）、上記カラー印刷の場合と同様に、印刷開始温度（１７５℃）到達時に（図７のＴ１時間）、ウォームアップが終了して連続通紙を開始すると、図７の実線に示すように、印刷開始直後に上ローラ１６の表面温度が急激に下がり、定着良好温度帯（１６０〜１９０℃）の下限（１６０℃）を下回ることにより、印刷定着不良が発生してしまう。

そこで、このような定着不良の問題を解決するための実施例について以下に説明する。

まず、実施例１として、ウォームアップ中に、モノクロ印刷の予約印刷処理がなされた場合（図４のステップ＃２の肯定判定及びステップ＃７のモノクロ判定）、図８の実線に示すように、通紙開始のタイミングを遅らせ、上ローラ１６の表面温度の上記印刷開始温度（１７５℃）よりも高い所定の温度（本実施例では、１８５℃）到達時に（図５のステップ＃１１の肯定判定、図８のＴ１'時間）、ウォームアップが終了するが、上ヒータ１８のＯＮ状態はそのまま維持され（図５のステップ＃１２）、連続通紙が開始され印刷処理が行われる（図５のステップ＃１３）。

このような処理を行うことにより、図８の実線のように、印刷開始直後に上ローラ１６の表面温度が急激に下がっても、定着良好温度帯（１６０〜１９０℃）内で下げ止まり、下限（１６０℃）を下回ることがないので、最速（スペック）の処理速度での連続通紙の場合でも、定着可能なローラの表面温度を維持でき、良好な定着処理を確保することができる。

次に、実施例２として、ウォームアップ中に、モノクロ印刷の予約印刷処理がなされた場合（図４のステップ＃２の肯定判定及びステップ＃７のモノクロ判定）、図１０の実線に示すように、通紙開始のタイミングを遅らせ、上ローラ１６の表面温度の上記印刷開始温度（１７５℃）に到達時に（図９のステップ＃２１の肯定判定、図１０のＴ１時間）、モータ駆動制御部２３により駆動モータ２４を駆動し、非通紙状態で上ローラ１６を所定時間（図１０のＴ２''−Ｔ１時間（例えば、１０秒））回転駆動し（図９のステップ＃２２）、エージングを行ってからウォームアップを終了する。このエージングにより、上ローラ１６に圧接して下ローラ１７が従動回転し、上ローラ１６の表面からの伝熱により下ローラ１７の表面温度が急激に上昇する。ウォームアップ終了後も上ヒータ１８のＯＮ状態はそのまま維持され（図９のステップ＃２３）、連続通紙が開始され印刷処理が行われる（図９のステップ＃２４）。

このような処理を行うことにより、図１０の破線のように、エージング中に下ローラ１７を充分に予熱しておくことができるので、印刷開始直後に上ローラ１６の表面温度の下降が低減され、定着良好温度帯（１６０〜１９０℃）内で下げ止まり、下限（１６０℃）を下回ることがないので、最速（スペック）の処理速度での連続通紙の場合でも、定着可能なローラの表面温度を維持でき、良好な定着処理を確保することができる。

なお、モノクロ印刷であっても、印刷枚数が１枚若しくは数枚程度のときは、上ローラ１６の表面温度が印刷開始温度（１７５℃）到達後すぐに印刷を開始しても、定着良好温度帯（１６０〜１９０℃）の下限（１６０℃）を下回ることないため、良好な定着を行うことができる。よって、この場合は、カラー印刷の場合と同様の制御の仕方で対処することができる。

なお、上記実施例は、カラー／モノクロの処理速度の違いによる印刷開始タイミングの変更例について説明したが、本発明はこれに限定されず、処理速度の異なるすべての印刷設定に適用可能であり、また厚紙／普通紙などの処理速度の異なる用紙設定に対しての適用が可能である。また、カラー／ＡＣＳ（カラー／モノクロ自動検知）／モノクロなどの三種以上の処理速度の違う印刷設定や用紙設定に対しても適応可能である。

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に利用することができる。

は、本発明に係る画像形成装置の外観斜視図である。は、本発明に係る定着装置の断面図である。は、本発明に係る定着装置の温度制御系統の構成を示すブロック図である。は、本発明に係る定着装置の動作制御例を示すフローチャートである。は、図４に続く本発明の定着装置の動作制御の実施例１を示すフローチャートである。は、上記定着装置においてウォームアップ中に低速（８枚／分）のカラー印刷の予約印刷処理がなされた場合に、上ローラの表面温度の所定の印刷開始温度（１７５℃）到達時にウォームアップを終了して連続通紙を開始したときの上ローラ及び下ローラの表面温度の変化を示す図である。は、上記定着装置においてウォームアップ中に高速（４０枚／分）のモノクロ印刷の予約印刷処理がなされた場合に、上ローラの表面温度の所定の印刷開始温度（１７５℃）到達時にウォームアップを終了して連続通紙を開始したときの上ローラ及び下ローラの表面温度の変化を示す図である。は、本発明の定着装置の動作制御の実施例１を示す上ローラ及び下ローラの表面温度の変化を示す図である。は、本発明の定着装置の動作制御の実施例２を示す上ローラ及び下ローラの表面温度の変化を示す図である。は、図４に続く本発明の定着装置の動作制御の実施例２を示すフローチャートである。

符号の説明

２定着装置
１１感光体
１２中間転写体
１３転写装置
１４クリーニング装置
１５クリーニング装置
１６上ローラ
１７下ローラ
１８上ヒータ
１９下ヒータ
２０上ローラサーミスタ
２１下ローラサーミスタ
２２駆動モータ
２３モータ駆動制御部
２４上ヒータ加熱制御部
２４駆動モータ
２５下ヒータ加熱制御部
２６主制御部
２７主電源
２８印刷設定部
Ｐ用紙
Ｔトナー像

Claims

回転駆動される上ローラと、この上ローラに圧接して従動回転する下ローラと、上ローラ内に埋設された上ヒータと、下ローラ内に埋設された下ヒータとを備え、印刷設定や用紙設定に応じて所定の処理速度を選択して上ローラと下ローラの間に通紙される用紙上のトナー像に対して定着処理を行う定着装置において、
ウォームアップ中に予約印刷処理がなされた場合、その後に実行される処理速度を検知して、通紙開始のタイミングを変更することを特徴とする定着装置。
通紙開始のタイミングの相違は、処理速度に応じて異なる上ローラの表面温度の所定の温度への到達時であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
通紙開始のタイミングの相違は、処理速度に応じて上ローラの表面温度の所定の温度への到達時点から非通紙状態で上ローラを回転駆動するエージングを行うか否かであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。