JP5054868B2

JP5054868B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5054868B2
Application number: JP2001201999A
Authority: JP
Inventors: 厚志和田; 隆中原; 孝一大高; 雄一関; 浩 ▲高▼澤; 貴士関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2021-07-03
Also published as: US6801729B2; JP2003015498A; US20030016958A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタなどの画像形成装置に関し、特にその定着に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は画像形成装置の概略構成を示す図である。図３において、給紙カセット１に積載されているシート材（用紙ともいう）２はカセット給紙ローラ３によって給紙され搬送ローラ４によりシート材搬送路５上へ給紙され、給紙センサ７により画像タイミング及びシート材の先端と後端の位置を検出する。また、レジストローラ６でシート材の先端を給紙センサ７に合せ、転写ローラ８，感光ドラム９へシート材を搬送する。転写ローラ８と感光ドラム９にてトナーを転写されたシート材は、トナーをシート材に定着させるための加圧ローラ１０，定着フィルム１１ｃ，セラミックヒータ１１ａに搬送され加圧定着された後、排紙モータ（不図示）により駆動される排紙ローラ１２にて排紙される。また、ＣＰＵ１３はヒータ駆動回路１４を制御してセラミックヒータ１１ａの温度制御を行う。
【０００３】
従来、電子写真方式，静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される画像熱定着装置においては、トナー像を担持したシート材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成される圧接ニップ域を通過させることにより、前記トナー像をシート材上に永久画像として定着させる、いわゆる熱ローラ方式の加熱定着手段が広く用いられている。
【０００４】
また、特にスタンバイ時に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えた加熱定着手段、詳しくは支持体に取り付けた発熱体（以下、ヒータと称する）と加圧ローラとの間を、薄肉のフィルム（以下、定着フィルムと称する）を介してシート材を搬送させ該シート材上にトナー像を加熱定着させるフィルム加熱方式による加熱定着手段がある。
【０００５】
画像熱定着装置を構成する前記２種類の加熱定着手段は、該加熱定着させる温度を制御するため定着温度検知手段を１つ以上有している。該定着温度検知手段は一般的にサーミスタを用いることが多く、該ヒータや該加圧ローラに接して具備することで該ヒータや該加圧ローラの温度を検出する。最近では該ヒータや該加圧ローラの輻射熱を計測することで該加熱定着させる温度を検出する手法も検討されている。
【０００６】
図４は、フィルム加熱方式による加熱定着器の代表的な１例の概略構成を示す図（断面図）である。図４において、加熱ユニット４１０は、主にヒータ４１１，ヒータ保持体兼用のガイド部材４１２，定着フィルム４１３から構成されている。ヒータ４１１は、定着フィルム４１３の回転移動をガイドするガイド部材４１２に固定されている。このガイド部材４１２は、例えば耐熱性の樹脂部材で形成され、加熱部材としてのヒータ４１１を保持するとともに定着フィルム４１３のガイドも兼ねている。さらに、定着フィルム４１３との回転摺動性を高めるために、定着フィルム４１３と、ヒータ４１１及びガイド部材４１２の外周面の間に耐熱性のグリス等を介在させている。またヒータ４１１の温度を検出するため定着温度検知手段として一般的にサーミスタ４１５が具備される。代表的なサーミスタ４１５の設置手段としてヒータ４１１に耐熱性の接着材で接着する手法やバネ性部材の圧力を利用して押し付けて設置する手法がある。
【０００７】
図５は加熱手段であるセラミックヒータ１１ａと、温度検知手段であるサーミスタ１１ｄ，１１ｅと搬送されるシート材５０１，５０２の位置関係を示す図である。図中矢印はシート部材の搬送方向を示し、搬送方向に対して垂直な方向のシート材の長さを以後、幅とする。図５（ａ）は、画像形成装置に搬送される幅が最大のシート材がセラミックヒータ１１ａに挟持されている状態を示す。図５（ｂ）は画像形成装置に搬送される幅が最小のシート材がセラミックヒータ１１ａに挟持されている状態を示す。実際にはセラミックヒータ１１ａは、図６に示すようにその位置を固定するためのステー１１ｂに固定されている（図６は、図４に示した定着器とは別の定着器の構成を示す図である。）。さらに定着フィルム１１ｃを介し、対向するように加圧ローラ１０が配設される。加圧ローラ１０が駆動されるにしたがって、加圧ローラ１０と定着フィルム１１ｃが接触する位置（以下ニップという）に挟持されているシート材が搬送される。その間に、加圧ローラ１０から供給される圧力と、セラミックヒータ１１ａから供給される熱でシート材上に担持されている現像材がシート材に固着される。メインサーミスタ１１ｄは搬送しうるどのようなシート材であっても必ずその位置をシート材が通る位置、すなわち図５（ｂ）中の５１０の部分のうちの任意の場所に配設され、サブサーミスタ１１ｅは、搬送されるシート材のうち幅が最大のものが通紙されている間はシート材が通るが、幅が最小のものが通紙されている間は正常時にシート材が通らない、すなわち図５（ｂ）中の５１１の部分の内の任意の場所に配設される。
【０００８】
ここで、図５（ｃ）は幅が最小のシート材が通紙された場合のセラミックヒータ１１ａの温度分布の例を示す。幅が狭いシート材が通紙された場合はシート材の厚みによってシート材端部のすぐ外側ではセラミックヒータ１１ａと加圧ローラ１０の間に空間が生まれ、セラミックヒータ１１ａで発熱した熱がシート材にも加圧ローラ１０にも伝達されない領域が生まれる。したがって、図５（ｃ）のＡおよびＢで示すこの領域はメインサーミスタ１１ｄを用いて目標温度に温調している場合、図示のように温度が上昇することになる。特に、幅が狭くかつ分厚い封筒を搬送した場合には急激に温度が上昇し、例えば、目標温度が２００℃である場合には領域Ａ，Ｂでの温度は３００℃に達する高温になることもある。
【０００９】
端部がこのような高温になると、加圧ローラ１０やステー（ヒータ支持体）１１ｂの温度上昇限度を超えるためにこれらの部品のダメージにつながる。また、端部がこのように高温になった状態で幅の広い普通紙を印字すると、温度が高すぎることによるホットオフセット等が発生する。
【００１０】
この端部温度上昇を防止するため、メインサーミスタ１１ｄの他に非通紙部にサブサーミスタ１１ｅを配置し、サブサーミスタ１１ｅの温度が高くなった場合にスループットを下げて非通紙部の温度上昇を抑えるという制御が行われていた。
【００１１】
なお、前記端部温度上昇は定着毎に発生するので、スループットを下げると、端部温度上昇の時間的割合が小さくなり、前記部品にダメージを与えることが無くなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ユーザが封筒などをマルチ給紙トレイにセットする際に幅規制板を正しく設定せず、センタ給紙の系において端に寄せて封筒をセットしてしまうと、封筒がメインサーミスタ部とサブサーミスタ部の両方を通過してしまい、サブサーミスタ１１ｅとメインサーミスタ１１ｄの温度差が生じない。すなわち結果としてスループットを下げることができずに非通紙部が高温となり加圧ローラ１０やステー１１ｂの温度上昇限度を超えるためにこれらの部品のダメージにつながる。
【００１３】
また、端部がこのように高温になった状態で幅の広い普通紙を印字すると、温度が高すぎることによるホットオフセット等が発生する。
【００１４】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ユーザが、幅規制板の正しい設定の仕方を無視して、封筒のような幅が狭く分厚いシート材をセットしたような場合においても、定着器にダメージを与えることのない、画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）の通りに構成する。
【００１６】
（１）記録材にトナー像を形成する画像形成部と、筒状の定着フィルムと、前記定着フィルムの内面に接触するヒータと、前記定着フィルムを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、所定の最小サイズの記録材を装置の搬送基準に合わせて搬送した場合の記録材通過領域内の前記ヒータの温度を検知する第１の温度検知素子と、前記所定の最小サイズの記録材の非通過領域であり且つ所定の最大サイズの記録材通過領域内の前記ヒータの温度を検知する第２の温度検知素子と、前記第１の温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒータへ供給する電力を制御する制御手段と、有し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上のトナー像を記録材に加熱定着する定着部と、を有し、複数枚の記録材に連続して画像形成する際に前記第２の温度検知素子の検知温度が所定温度を超えた場合、スループットを低下させる画像形成装置において、記録材のサイズを検知するサイズ検知手段を有し、前記サイズ検知手段により検知した記録材のサイズが所定サイズより小さいと検知されたことを条件として、さらに、記録材が定着部を通過している時の第１の温度検知素子と第２の温度検知素子の検知温度差が所定差を超えないという条件、及び連続搬送枚数が所定枚数に達しているという条件の両者を満たしているか否かを判断し、両者の条件を満たしていると判断された場合に、記録材のサイズに対応させた複数のスループットの中から前記所定サイズより小さなサイズ用のスループットに低下させることを特徴とする画像形成装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を画像形成装置の実施例により詳しく説明する。なお、本発明は、装置の形に限らず、実施例の説明に裏付けられて、方法の形で実施することもできる。
【００２４】
（実施例１）
実施例１である“画像形成装置”の全体構成は図３と同様であり、定着器の構成は図５，図６と同様なので、本実施例で、図３，図５，図６とその説明を援用する。図１は、本実施例における処理を示すフローチャートである。
【００２５】
図３において、給紙カセット１に積載されているシート材２は、カセット給紙ローラ３によって給紙され、搬送ローラ４により画像形成装置内のシート材搬送路５上へ搬送される。そして給紙センサ７により画像タイミング及びシート材の先端と後端の位置が検出される。ここで、給紙はセンタ基準の幅規制板により幅の狭いシート材も中央に寄ることになる。また、レジストローラ６でシート材の先端を給紙センサ７に合せ、所定のタイミングで転写ローラ８，感光ドラム９へシート材を搬送する。転写ローラ８と感光ドラム９にてトナーを転写されたシート材はトナーをシート材に定着させるための加圧ローラ１０，定着フィルム１１ｃ，セラミックヒータ１１ａに搬送され加圧定着された後、排紙ローラ１２にて排紙される。シート材を加圧定着する際に、メインサーミスタ１１ｄによりセラミックヒータ１１ａの温度を検出して、ＣＰＵ１３に伝達する。ＣＰＵ１３はメインサーミスタ１１ｄの温度が所望の一定温度になるようにセラミックヒータ１１ａへの印加電力をヒータ駆動回路１４によりコントロールする。
【００２６】
ＣＰＵ１３はセラミックヒータ１１ａにシート材が通過する期間においてはシート材に与える熱量の分だけ余計に印加電力が大きくなるように制御を行ってセラミックヒータ１１ａの温度一定に保つように制御を行う。この時、セラミックヒータ１１ａに幅の狭いシート材が通過する場合においてはシート材が通過しないセラミックヒータ端部の温度が上昇してしまう。
【００２７】
端部の温度が上昇しすぎるとセラミックヒータ１１ａやセラミックヒータ１１ａに接している定着フィルム１１ｃや加圧ローラ１０、ステー（ヒータ支持体）１１ｂといった部材の温度が上がりすぎて、溶けて変形，変質してしまいそれ以後、正常な機能を果たせなくなってしまう。
【００２８】
サブサーミスタ１１ｅはセラミックヒータ１１ａの端部に配置されており、検出した温度情報はＣＰＵ１３に伝達される。ＣＰＵ１３は、給紙センサ７によるシート材先端検出から一定時間後、シート材が定着ニップに到達した後（ステップ１０１参照、図ではＳ１０１と表記する、以下同様）に、該シート材がＡ４用紙やレター用紙等の定型紙でなく封筒などの小サイズ紙であるかどうかの情報を判断する（ステップ１０２）。小サイズ紙であると判断すれば、メインサーミスタ１１ｄの温度の平均値とサブサーミスタ１１ｅ温度の平均値を算出する（ステップ１０３，ステップ１０４）、ＣＰＵ１３はこの監視を定着ニップを通過するまで（ステップ１０５）監視しつづける。その温度差（ΔＴ＝Ｔｓｕｂ−Ｔｍ）が２０℃以下であれば（ステップ１０６）、封筒などの小サイズ紙が幅規制板の正規の設定を無視してセットされて通紙されたと判断し、スループットを定型紙の１８ｐｐｍ（１分当たりのプリント枚数）から封筒などの小サイズ紙を通紙する際のスループットである１２ｐｐｍに変更する（ステップ１０７）。
【００２９】
これにより、封筒のような幅が狭く分厚いシート材に対し、ユーザが幅規制板の正しい設定を無視してセットした場合のように、封筒のような幅が狭く分厚いシート材がメインサーミスタとサブサーミスタの両方を通過し、サブサーミスタ配置方向とは逆側の端部温度が上昇するような場合にも、スループットを適切に下げて端部温度の上昇を抑制することができるため、定着器にダメージを与えることを防止することができる。
【００３０】
ステップ１０２において、小サイズ紙でないと判断した場合は、図１の処理を終了する。ステップ１０６において、温度差が２０℃を超える場合は、幅規制板が正しく設定されているので、図１の処理を終了する。
【００３１】
なお、ステップ１０７においてスループットを下げる場合、センサ手段によりシート材があらかじめ設定した一定枚数セラミックヒータ部に到達したことを検知した後にスループットを下げるようにしてもよい。またスループットを下げる代わりに、シート材に対する加熱を停止するとともに、シート材の搬送を停止し、ユーザに幅規制板を正しく設定するよう通知、警告するようにしてもよい。
【００３２】
（実施例２）
実施例２である“画像形成装置”の全体構成は図３と同様であり、定着器の構成は図５，図６と同様なので、本実施例で、図３，図５，図６とその説明を援用する。図２は本実施例の処理を示すフローチャートである。
【００３３】
図２に示すようにシート材先端が排紙センサに到達した後（ステップ２０１）、メインサーミスタ１１ｄの温度平均値Ｔｍの算出（ステップ２０２）、サブサーミスタ１１ｅの温度平均値Ｔｓｕｂの算出（９０３）をシート材後端が排紙センサを通過するまで行う（ステップ２０４）。
【００３４】
その排紙センサでシート材の長さを測定した結果が小サイズ紙であると判断した場合には（ステップ２０５）、サブサーミスタ温度の平均値とメインサーミスタの温度平均値との差ΔＴ＝ＴＳｕｂ−Ｔｍが２０℃以下であるかどうか判断する（ステップ２０６）。温度差が２０℃以下であった場合には、封筒などの小サイズ紙に対し、ユーザが幅規制板の正しい設定を無視してセットし通紙されたと判断し、スループットを定型紙の１８ｐｐｍから封筒などの小サイズ紙を通紙する際のスループットである１２ｐｐｍに変更する（ステップ２０７）。
【００３５】
これにより、ユーザが封筒のような幅が狭く分厚いシート材を、幅規制板の正しい設定を無視してセットしたような、小サイズ紙がメインサーミスタとサブサーミスタの両方の位置を通過するような場合に、サブサーミスタ配置方向とは逆側の端部温度が上昇するような場合にも、スループットを適切に下げて端部温度の上昇を抑制することができるため、定着器にダメージを与えることを防止することができる。
【００３６】
ステップ２０５において、小サイズ紙でないと判断した場合は、図２の処理を終了する。ステップ２０６において、温度差が２０℃を超える場合は、幅規制板が正しく設定されているので、図２の処理を終了する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユーザが、幅規制板の正しい設定の仕方を無視して、封筒のような幅が狭く分厚いシート材をセットしたような場合においても、定着器にダメージを与えることのない、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における処理を示すフローチャート
【図２】実施例２における処理を示すフローチャート
【図３】画像形成装置の概略構成を示す図
【図４】フィルム加熱方式の定着器の構成例を示す図
【図５】セラミックヒータ、サーミスタ、用紙の位置関係を示す図
【図６】フィルム加熱方式の定着器の構成例を示す図
【符号の説明】
１１定着フィルム
１１ａセラミックヒータ
１１ｅメインサーミスタ
１１ｃサブサーミスタ
１３ＣＰＵ

Claims

記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
筒状の定着フィルムと、前記定着フィルムの内面に接触するヒータと、前記定着フィルムを介して前記ヒータと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、所定の最小サイズの記録材を装置の搬送基準に合わせて搬送した場合の記録材通過領域内の前記ヒータの温度を検知する第１の温度検知素子と、前記所定の最小サイズの記録材の非通過領域であり且つ所定の最大サイズの記録材通過領域内の前記ヒータの温度を検知する第２の温度検知素子と、前記第１の温度検知素子の検知温度が目標温度を維持するように前記ヒータへ供給する電力を制御する制御手段と、有し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ記録材上のトナー像を記録材に加熱定着する定着部と、
を有し、複数枚の記録材に連続して画像形成する際に前記第２の温度検知素子の検知温度が所定温度を超えた場合、スループットを低下させる画像形成装置において、
記録材のサイズを検知するサイズ検知手段を有し、前記サイズ検知手段により検知した記録材のサイズが所定サイズより小さいと検知されたことを条件として、さらに、記録材が定着部を通過している時の第１の温度検知素子と第２の温度検知素子の検知温度差が所定差を超えないという条件、及び連続搬送枚数が所定枚数に達しているという条件の両者を満たしているか否かを判断し、両者の条件を満たしていると判断された場合に、記録材のサイズに対応させた複数のスループットの中から前記所定サイズより小さなサイズ用のスループットに低下させることを特徴とする画像形成装置。