JP2013044961A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の過度の温度上昇を抑制又は防止できるようにする。
【解決手段】搬送される記録媒体Ｐに転写する画像を形成する画像形成手段１４を備えた画像形成部１２と、画像形成部１２よりも記録媒体Ｐの搬送方向下流側に配設され、少なくとも一方が加熱源８０により加熱されるとともに、互いに圧接した状態で回転することで記録媒体Ｐを挟持搬送しつつ、画像形成手段１４によって形成された画像を記録媒体Ｐに定着する一対の定着部材７２、７４と、画像形成手段１４によって画像が形成されることで生成される画像形成基準信号を基に、連続して搬送される記録媒体Ｐの基準となる搬送間隔時間を算出する算出手段６１を備え、基準となる搬送間隔時間以下で画像形成基準信号が生成されない場合には、加熱源８０の温度を下げるように制御する制御部６０と、を有する画像形成装置１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

連続印刷時に用紙間隔が予め設定された閾値を超えたときには、定着ローラの温度が目標温度よりも低い温度になるように、その定着ローラを加熱するヒータが制御されるように構成された画像形成装置は、従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２５１１号公報

本発明は、定着部材の過度の温度上昇を抑制又は防止できる画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の画像形成装置は、搬送される記録媒体に転写する画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成部と、前記画像形成部よりも前記記録媒体の搬送方向下流側に配設され、少なくとも一方が加熱源により加熱されるとともに、互いに圧接した状態で回転することで前記記録媒体を挟持搬送しつつ、前記画像形成手段によって形成された画像を前記記録媒体に定着する一対の定着部材と、前記画像形成手段によって画像が形成されることで生成される画像形成基準信号を基に、連続して搬送される前記記録媒体の基準となる搬送間隔時間を算出する算出手段を備え、前記基準となる搬送間隔時間以下で前記画像形成基準信号が生成されない場合には、前記加熱源の温度を下げるように制御する制御部と、を有することを特徴としている。

また、請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記制御部は、前記加熱源の温度を下げるように制御した後、前記画像形成基準信号が生成された場合には、前記加熱源の温度を目標温度よりも一旦上げるように制御することを特徴としている。

また、請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記制御部は、前記加熱源の温度を下げるように制御した後、予め設定された一定時間を経過しても、前記画像形成基準信号が生成されない場合には、前記加熱源の温度を目標温度又は目標温度よりも高い温度まで上げるように制御し、その後、前記画像形成基準信号が生成された場合には、前記加熱源の温度を一旦上げるように制御することを特徴としている。

また、請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置であって、前記算出手段は、予め設定された枚数で連続して搬送される前記記録媒体の搬送間隔時間の最大値又は平均値を算出することで、前記基準となる搬送間隔時間を算出することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、上記構成とされた制御部を有していない場合に比べて、定着部材の過度の温度上昇を抑制又は防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、上記構成とされた制御部を有していない場合に比べて、温度不足による定着不良の発生を抑制又は防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、上記構成とされた制御部を有していない場合に比べて、温度不足による定着不良の発生を抑制又は防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、上記構成とされた制御部を有していない場合に比べて、定着部材の過度の温度上昇を適切に抑制又は防止することができる。

画像形成装置の概略構成を示す模式図 定着装置の概略構成を示す模式図 加熱ロールの時間経過による温度変化を表すグラフ 加熱ロールの温度を制御するタイミングを示すチャート 加熱ロールの温度を制御するタイミングを示すチャート 加熱ロールの温度を制御するタイミングを決める条件を表すグラフ

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。図１で示すように、本実施形態に係る画像形成装置１０は、所謂タンデム方式のフルカラープリンターである。そして、装置本体の内部に設けられた画像形成部１２には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成手段の一例としての画像形成ユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが備えられている。なお、各画像形成ユニット１４は、水平方向に沿って予め定められた間隔を隔てて直列的に配置されている。

各画像形成ユニット１４は、基本的に同様に構成されており、矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される像保持体の一例としての感光体ドラム１６と、感光体ドラム１６の表面を一様に帯電するスコロトロンや帯電ロールからなる帯電装置１８と、感光体ドラム１６の表面に各色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する露光装置２０と、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を対応する各色のトナーで現像する現像装置２２と、感光体ドラム１６上に残留したトナーを除去するクリーニング装置２４と、を備えている。

感光体ドラム１６は、例えば導電性円筒部材の表面に、有機光導電体等の感光体層を被覆して形成されており、図示しない駆動源によって、予め定められた回転速度で矢印Ａ方向に沿って回転駆動されるようになっている。

また、露光装置２０では、半導体レーザーから画像データに応じて変調されたレーザービームＬＢが出射され、この半導体レーザーから出射されたレーザービームＬＢは、ミラーを介して回転多面鏡に照射され、その回転多面鏡によって偏向走査された後、ｆθレンズやミラーを介して感光体ドラム１６の表面に走査露光されるようになっている。これにより、各感光体ドラム１６の表面に、画像データに応じた静電潜像が形成されるようになっている。

各感光体ドラム１６の表面に形成された静電潜像は、例えばトナーとキャリアとからなる２成分の現像剤を収容した２成分現像方式の現像装置２６によって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として現像されるようになっている。なお、現像装置２６としては、トナーのみからなる１成分の現像剤を用いた１成分現像方式の現像装置を用いてもよい。

各画像形成ユニット１４の感光体ドラム１６上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット１４の下方に配置された中間転写体の一例としての中間転写ベルト３０上に、一次転写ロール２８によって順次重ね合わされた状態に転写される。

一次転写ロール２８は、中間転写ベルト３０を挟んで感光体ドラム１６に対向して配置されており、一次転写部Ｔ１を構成している。中間転写ベルト３０は、ドライブロール３２と、テンションロール３４と、ステアリングロール３６と、給電ロール３８が接触するバックアップロール４０と、アイドラロール４２との間に予め定められた張力で掛け回されており、図示しない駆動モーターによって回転駆動されるドライブロール３２により、矢印Ｂ方向に沿って感光体ドラム１６と略等しい予め定められた速度で循環駆動されるようになっている。

中間転写ベルト３０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像は、バックアップロール４０に中間転写ベルト３０を介して圧接する二次転写ロール４４の圧接力及び静電気力で、記録媒体の一例としての記録用紙Ｐ上に二次転写されるようになっている。そして、各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、搬送ベルト４６及び搬送ガイド４８によって定着装置７０へと搬送されるようになっている。

なお、二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト３０のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール４４と、バックアップロール４０とによって構成されている。そして、各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、定着装置７０によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、排出ロール１００（図２参照）によって装置本体の外部に設けられた排出トレイ（図示省略）上に排出されるようになっている。

また、記録用紙Ｐは、装置本体の内部に配設された給紙トレイ５２から所望のサイズや材質のものが、給紙ロール５４及び用紙搬送用の搬送ロール対５６からなる用紙搬送経路５０を介してレジストロール５８へと搬送され、レジストロール５８によって、搬送ガイド６４を介して中間転写ベルト３０の二次転写部Ｔ２へ搬送されるようになっている。

また、中間転写ベルト３０上に残留した転写残トナーは、アイドラロール４２と対向する位置に配置されたベルト用のクリーニング装置６２によって除去されるようになっている。更に、画像形成部１２には、中間転写ベルト３０の基準位置を検知する基準センサー６６と、中間転写ベルト３０の表面に形成されたレジスト合わせを行うパターンを検知する検知センサー６８が配設されている。

また、この画像形成装置１０には、各部の動作を制御する制御部６０が配設されている。そして、この制御部６０には、後述するように、定着装置７０におけるニップ部Ｎを連続して通過する複数枚の記録用紙Ｐの通紙間隔時間を、画像形成部１２における（画像形成ユニット１４による）画像形成タイミング（画像形成基準信号）によって算出する算出手段６１が組み込まれて（備えられて）いる。

ここで、定着装置７０について詳細に説明する。この定着装置７０は、図２で示すように、内部に加熱源の一例としてのハロゲンランプ８０を有する定着部材（加熱部材）の一例としての加熱ロール７２と、無端ベルト状の定着部材（加圧部材）の一例としての定着ベルト７４と、定着ベルト７４の内部に配設され、定着ベルト７４を加熱ロール７２の表面に圧接させる圧接部材７６と、定着ベルト７４の内面にオイルを供給するオイル供給部材としてのフェルト部材７８と、を備えている。

加熱ロール７２は、鉄、ステンレス、アルミニウム等からなる薄肉円筒状の芯金と、芯金の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる弾性層と、弾性層の表面の被覆されたＰＦＡ等からなる離型層とから構成されている。そして、加熱ロール７２の表面には、温度センサー８２が接触（非通紙部分）又は非接触（通紙部分）となるように配置されている。

定着ベルト７４は、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等の合成樹脂によって無端ベルト状に形成されており、必要に応じて、表面にＰＦＡ等からなる離型層が設けられるようになっている。なお、加熱ロール７２と定着ベルト７４とが互いに接触（圧接）している部位（範囲）が、ニップ部Ｎとされている。

圧接部材７６は、合成樹脂製のベルトハウジング８４と、ベルトハウジング８４に嵌められた状態で装着される断面矩形状の金属製のベルトフレーム８６と、定着ベルト７４を加熱ロール７２に圧接させるためのニップヘッド部材８８と、ニップヘッド部材８８に装着されるパッド部材９０とから、主に構成されている。そして、圧接部材７６は、付勢手段としての圧縮スプリング（図示省略）によって、定着ベルト７４を加熱ロール７２に圧接させるように付勢されている。

なお、定着ベルト７４と圧接部材７６との間には、合成樹脂製のフィルム状のシート部材９２が介在されており、このシート部材９２は、定着ベルト７４と圧接部材７６との間の摩擦力を低減するようになっている。また、フェルト部材７８は、アミノＳｉオイル等からなるオイルが含浸されて構成されており、このフェルト部材７８は、ベルトフレーム８６の背面側に接着等の固定手段によって固定された状態で取り付けられている。

また、この定着装置７０には、加熱ロール７２から記録用紙Ｐの剥離を補助する剥離補助部材９４が設けられている。この剥離補助部材９４は、剥離バッフル９６を備えており、この剥離バッフル９６は、加熱ロール７２の回転方向と対向する向き（カウンター方向）で、かつ加熱ロール７２と近接する状態で、バッフルホルダー９８によって保持されている。

以上のような構成の定着装置７０において、次にその加熱ロール７２の表面温度が予め定められた上限温度を超える現象（過度の温度上昇）を抑制又は防止できる制御手段、更には定着時において、加熱ロール７２の表面温度が不足（低下）することによる定着不良の発生を抑制又は防止できる制御手段について、図３〜図６を基に説明する。

なお、ここで言う「上限温度」とは、加熱ロール７２の表面の定着時における目標温度よりも高い、予め設定された一定の温度であり、本実施形態では、加熱ロール７２の表面温度が、この上限温度を超える現象をオーバーシュートとしている。

定着装置７０では、加熱ロール７２と定着ベルト７４とのニップ部Ｎを記録用紙Ｐが通過すると、加熱ロール７２の表面温度が、記録用紙Ｐに熱を奪われることによって低下する。なお、図３で示すように、加熱ロール７２の表面温度は、温度センサー８２によって常時モニタリングされている。

ここで、画像形成装置１０に、画質セットアップサイクル動作やフィニッシャー等の後処理動作が設定されていると、連続印刷時において、その動作時には、記録用紙Ｐのニップ部Ｎを通過する通紙間隔時間（搬送間隔時間）が、画質セットアップサイクル動作や後処理動作が実行されていない通常時の通紙間隔時間に比べて、空くことになる（長くなる）。

このような通紙間隔時間の空き（図４参照）が生じると、そのときには、加熱ロール７２の表面から、記録用紙Ｐが熱を奪わなくなる時間（通紙間隔時間）が、通常時よりも長くなるため、加熱ロール７２の表面温度が、予め定められた上限温度を超えてしまうオーバーシュートが生じる。

そのため、本実施形態では、制御部６０により、画像形成部１２で生成される画像形成基準信号（図４参照）を常時モニタリングし、その画像形成基準信号が生成される時間差によって、連続印刷時における記録用紙Ｐの基準となる通紙間隔時間（搬送間隔時間）を算出し、その基準となる通紙間隔時間以下で、画像形成基準信号が生成されなかった場合には、ハロゲンランプ８０への通電を制御して、加熱ロール７２の表面温度（制御温度）を低下させるようにしている。

詳細には、画像形成ユニット１４によって画像が形成される（例えば露光装置２０によってレーザービームＬＢが出射される）と、画像形成部１２において画像形成基準信号が生成され、制御部６０に送られる。すると、その制御部６０に備えられている算出手段６１（図１参照）は、その画像形成基準信号に基づいて、記録用紙Ｐが定着装置７０におけるニップ部Ｎを通過するタイミングを算出する。

つまり、この制御部６０に備えられている算出手段６１は、連続して搬送されて来る各記録用紙Ｐにそれぞれ転写される画像毎に生成される画像形成基準信号に基づいて、各記録用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する間隔時間（通紙間隔時間）を算出するようになっている。ここで、その通紙間隔時間には、ばらつきが生じることがある。

したがって、この制御部６０（算出手段６１）では、予め設定された枚数、例えば１枚目からＮ枚目（Ｎ≧３）までの間の記録用紙Ｐの通紙間隔時間の最大値又は平均値を算出し、その最大値又は平均値を、ニップ部Ｎを通過する記録用紙Ｐの基準となる通常時の通紙間隔時間として記憶（設定）するようになっている。なお、例えば１枚目と２枚目の間の通紙間隔時間を記憶し、それを基準となる通常時の通紙間隔時間として設定するようにしてもよい。

さて、連続印刷時に、画質セットアップサイクル動作や後処理動作が実行されると、画像形成基準信号が、基準となる通常時の通紙間隔時間以下で生成されなくなる。すると、制御部６０は、ニップ部Ｎを通過する次の記録用紙Ｐの通紙間隔時間が、基準となる通常時の通紙間隔時間よりも長くなることを認識し（図４で示す矢印Ｒ１位置）、ハロゲンランプ８０への通電を制御して、加熱ロール７２の表面の制御温度を目標温度よりも下げる。

ここで、制御部６０が、加熱ロール７２の表面の制御温度を下げる（変更する）タイミング（タイムラグ）Ｄ（図４参照）は、連続印刷時の印刷動作時間やハロゲンランプ８０の連続点灯時間に応じて決められる。すなわち、画像形成装置１０における連続印刷時の印刷動作時間及び印刷動作中のハロゲンランプ８０の連続点灯時間は、制御部６０によって常時モニタリングされている。

したがって、例えば図６で示すように、連続印刷時の印刷動作時間が２０秒以上（長時間）で、かつハロゲンランプ８０の連続点灯時間が７秒以上（長時間）の場合には、加熱ロール７２の表面の制御温度を下げるタイミングＤ（図４参照）は、画像形成基準信号が、基準となる通常時の通紙間隔時間以下で生成されなかったことを制御部６０が認識してから（図４で示す矢印Ｒ１位置から）、０．５秒以内となる。

一方、例えば連続印刷時の印刷動作時間が１０秒以下（短時間）で、かつハロゲンランプ８０の連続点灯時間が１０秒以下（短時間）の場合には、加熱ロール７２の表面の制御温度を下げるタイミングＤ（図４参照）は、画像形成基準信号が、基準となる通常時の通紙間隔時間以下で生成されなかったことを制御部６０が認識してから（図４で示す矢印Ｒ１位置から）、３．０秒後となる。

なお、加熱ロール７２の表面の制御温度を下げるタイミングＤは、連続印刷時の印刷動作時間及びハロゲンランプ８０の連続点灯時間の両方によって決定される場合に限定されるものではなく、連続印刷時の印刷動作時間又はハロゲンランプ８０の連続点灯時間によって決定されるようにしてもよい。

その後、再び画像形成ユニット１４によって画像が形成されると、制御部６０（算出手段６１）は、それによって生成された画像形成基準信号に基づいて、記録用紙Ｐがニップ部Ｎを通過するタイミングを算出する。そして、この制御部６０は、そのタイミングに合わせて、加熱ロール７２の表面の制御温度を目標温度よりも一旦上げるように、ハロゲンランプ８０に対する通電を制御する。

詳細には、画像形成ユニット１４によって再び画像が形成されると、それによって生成された画像形成基準信号を基に、記録用紙Ｐの通紙が再開されることを制御部６０が認識する（図４で示す矢印Ｒ２位置）。すると、その制御部６０は、ハロゲンランプ８０への通電を制御して、加熱ロール７２の表面の制御温度を目標温度よりも一旦上げる。

ここで、制御部６０が、加熱ロール７２の表面の制御温度を目標温度よりも一旦上げる（変更する）タイミング（タイムラグ）Ｕ（図４参照）は、記録用紙Ｐが、ニップ部Ｎに進入して来る直前となっている。つまり、加熱ロール７２の表面温度が目標温度より一旦上げられても、記録用紙Ｐによって、その熱が直ちに奪われるようになっている。したがって、加熱ロール７２において、オーバーシュートが発生することはない。

また、記録用紙Ｐが、ニップ部Ｎに進入して来る直前で、加熱ロール７２の表面の制御温度を、目標温度ではなく、目標温度よりも一旦上げるように制御しているので、印刷（搬送）が再開されて最初にニップ部Ｎを通過する記録用紙Ｐによって熱を奪われて行くときに、加熱ロール７２の表面温度が目標温度よりも大きく低下してしまうことによる（温度不足による）定着不良も発生しない。

なお、図４で示すように、その後、基準となる通常時の通紙間隔時間（通常時において画像形成基準信号が生成される時間差Δｔ）で、連続印刷が続行される際には、制御部６０は、ハロゲンランプ８０への通電を制御して、加熱ロール７２の表面の制御温度を目標温度となるようにする。

また、図５で示すように、加熱ロール７２の表面の制御温度を目標温度よりも下げるように制御してから、予め設定された一定時間Ｈを経過しても、画像形成基準信号が生成されない場合、即ち記録用紙Ｐの通紙が再開されることを制御部６０が認識しない場合には（矢印Ｒ３位置）、その制御部６０は、加熱ロール７２の表面温度（制御温度）が目標温度又は目標温度よりも高い温度となるように、ハロゲンランプ８０に対する通電を制御する（図５においては目標温度に戻す例が示されている）。

そして、再び画像形成ユニット１４によって画像が形成されることで画像形成基準信号が生成され、その画像形成基準信号を基に、記録用紙Ｐの通紙が再開されることを制御部６０が認識したら（矢印Ｒ２位置）、その制御部６０（算出手段６１）は、記録用紙Ｐがニップ部Ｎに進入して来る直前となるタイミングで、加熱ロール７２の表面の制御温度が（目標温度又は目標温度よりも高い温度よりも）更に一旦上がるように、ハロゲンランプ８０に対する通電を制御する。

したがって、この場合も、加熱ロール７２において、オーバーシュートが発生することはない。そして、印刷（搬送）が再開されて最初にニップ部Ｎを通過する記録用紙Ｐによって熱を奪われて行くときに、加熱ロール７２の表面温度が目標温度よりも大きく低下してしまうことによる（温度不足による）定着不良が発生することもない。

なお、図５で示すように、その後、基準となる通常時の通紙間隔時間（通常時において画像形成基準信号が生成される時間差Δｔ）で、連続印刷が続行される際には、上記と同様に、制御部６０は、ハロゲンランプ８０への通電を制御して、加熱ロール７２の表面の制御温度を目標温度となるようにする。

以上、本実施形態に係る画像形成装置１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る画像形成装置１０は、図示のものに限定されるものではなく、種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、加熱源は、定着ベルト７４側に設ける構成にしてもよいし加熱ロール７２の外部に設けられる構成にしてもよい。

また、通紙間隔時間は、画像形成基準信号が生成される時間差を基に算出される態様に限定されるものではなく、例えば用紙搬送経路５０に設けられた図示しないセンサー（検知手段）によって、記録用紙Ｐの搬送を直接検知することで算出される構成にしてもよい。

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成部
１４ 画像形成ユニット（画像形成手段の一例）
６０ 制御部
６１ 算出手段
７０ 定着装置
７２ 加熱ロール（定着部材の一例）
７４ 定着ベルト（定着部材の一例）
８０ ハロゲンランプ（加熱源の一例）
Ｐ 記録用紙（記録媒体の一例）

Claims (4)

1. 搬送される記録媒体に転写する画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成部と、
   前記画像形成部よりも前記記録媒体の搬送方向下流側に配設され、少なくとも一方が加熱源により加熱されるとともに、互いに圧接した状態で回転することで前記記録媒体を挟持搬送しつつ、前記画像形成手段によって形成された画像を前記記録媒体に定着する一対の定着部材と、
   前記画像形成手段によって画像が形成されることで生成される画像形成基準信号を基に、連続して搬送される前記記録媒体の基準となる搬送間隔時間を算出する算出手段を備え、前記基準となる搬送間隔時間以下で前記画像形成基準信号が生成されない場合には、前記加熱源の温度を下げるように制御する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、
   前記加熱源の温度を下げるように制御した後、前記画像形成基準信号が生成された場合には、前記加熱源の温度を目標温度よりも一旦上げ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。
3. 前記制御部は、
   前記加熱源の温度を下げるように制御した後、予め設定された一定時間を経過しても、前記画像形成基準信号が生成されない場合には、前記加熱源の温度を目標温度又は目標温度よりも高い温度まで上げるように制御し、その後、前記画像形成基準信号が生成された場合には、前記加熱源の温度を一旦上げ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。
4. 前記算出手段は、予め設定された枚数で連続して搬送される前記記録媒体の搬送間隔時間の最大値又は平均値を算出することで、前記基準となる搬送間隔時間を算出することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の画像形成装置。

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