JP2006038920A

JP2006038920A - 画像形成装置

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Publication number: JP2006038920A
Application number: JP2004214254A
Authority: JP
Inventors: Kouji Nihonyanagi; 亘児二本柳; Akito Kanamori; 昭人金森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】未定着画像が形成された記録材上のトナー像を加熱定着する装置を備えた画像形成装置において、記録材の種類に応じて最適な熱量を記録材に与えることにより、安定した記録材の搬送性を提供する。
【解決手段】加熱定着装置の定着ニップ下流に所定圧で記録材に接する温度検知手段を有し、該温度検知手段による検知温度によって記録材の種類を判別し、記録材の供給間を変えることで、記録材へ供給する熱量を最適化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置において、作像プロセス部で記録材（転写材・印字用紙・感光紙・静電記録紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持された目的の画像情報の未定着トナー像を固着像として熱定着処理する加熱定着装置、およびそれを有する画像形成装置に関するものである。

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定着装置においては、未定着トナー像を担持した記録材を、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ニップ部に通過させることで記録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装置が広く用いられている。この熱ローラ方式の加熱定着装置では、加熱定着後の記録材の定着ローラへの巻き付き防止のための手段として、定着ローラ表面に接触配置され、定着後の記録材を定着ローラから強制的に分離させる分離爪が知られている。しかしながら、この分離爪は、その機構上定着ローラ表面を傷つけやすいため、分離爪による定着ローラの傷跡が定着時に画像に転写され、画像品質を低下させる問題がある。

これに対して近年の省エネルギー推進の観点から、スタンバイ時に定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に熱容量の小さい薄肉フィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法が特許文献１・特許文献２・特許文献３に提案されている。このフィルム加熱型定着装置は、従来の熱ローラ方式に比べて熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりも速い方式として注目され、より高速の機種にも適用されるようになってきているが、特にこの方式では昇温速度を重視するために定着部の加熱表面の熱容量を小さくする必要があり、結果として加熱面には弾性層を形成することが難しく、硬い加熱面が使用されている。このため、この種の定着方式は、記録材表面の凹凸差によって加熱効率に差が生じやすい構成となっている。このフィルム加熱方式の加熱定着装置では、分離爪を使用すること自体が難しい。

そこで、分離爪を用いずに定着ローラや定着フィルムの曲率を利用して、定着後の記録材を定着ローラや定着フィルムから曲率分離させる構成が特許文献４に提案されている。
特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７４号公報特開平６−７５５０５号公報

しかしながら、上述のような分離爪を用いない定着装置では、次に述べるような問題がある。

記録材の搬送方向の先端が定着ニップ部を抜けてから排紙ローラに到達するまでの間、記録材は定着ニップ部の一点で支えられている状態になる。このため、この状態の時の上記先端側領域の搬送挙動は、不安定な状態にある。特に、コシの弱い薄紙や熱が付与されるとコシが極端に弱まるＯＨＴフィルム等の樹脂からなる記録材の場合、トナーと定着部材との粘着力等の影響を受け、定着部材へ巻き付きやすくなり、巻き付きによるジャムが発生してしまう。

また、トナーと定着部材との粘着力を低減するために、定着部材から記録材へ供給する熱量を増やすことで、トナーを完全に溶融し記録材が定着部材に巻き付くことを防止することができる。しかし、熱容量の小さい薄紙に対して、加熱部材から供給する熱量を増やすと、排紙される薄紙の温度が上昇しているので、連続して薄紙が排紙トレイに積載された時に、トナーが接着剤となって記録材同士が貼り付く現象が起こってしまう。また、この貼り付いた記録材を剥がすことによって、トナーも剥がれ落ち画像不良が発生してしまう。

本出願に係る発明は、上記の従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは安定した紙搬送を実現する加熱定着装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は記録材上に形成された未定着画像を加熱定着装置に通すことによって、永久画像を形成する加熱定着装置において、加熱定着装置通過後の非印字面側に配置され、記録材の非印字面側に所定圧で接触し、記録材の温度を測定する手段を具備し、先行する記録材が定着装置を通過する時点で、後続の記録材が画像形成部において画像形成動作が既に開始されている状態が継続して続く際に、前記先行する記録材の温度を検知し、その温度に応じで、後続の記録材供給間隔を可変とすることを特徴し、
前記先行する記録材の検知温度が、所定の閾値温度よりも高い時は、後続の記録材供給間隔を広げることを特徴とする。

（作用）
記録材の種類に応じて最適な熱量を記録材に与え、記録材の加熱部材への巻き付き、また連続通紙された時の排紙トレイ上での貼り付き防止することができる。

画像形成装置が設置された環境温度あるいは湿度の少なくとも一方に依存した温度あるいは湿度を検知する手段を有し、この検知温度あるいは湿度に応じて上記所定の閾値温度が定められ、またこの検知温度あるいは湿度に応じて記録材の供給間隔を可変とする制御を行うことを特徴とする。

（作用）
画像形成装置が設置された環境の温度や湿度に依らず記録材へ与える熱量を最適化することで、記録材の加熱部材への巻き付き、また連続通紙された時の排紙トレイ上での貼り付き防止することができる。

記録材上に形成された未定着画像を加熱用回転体、及び加圧用回転体によって形成されたニップ部内に通過させることにより、永久画像を形成する加熱定着装置において、加熱定着装置通過後の非印字面側に配置され、記録材の非印字面側に所定圧で接触し、記録材の温度を測定する手段と、前記加圧用回転体の表面温度を測定する手段を具備し、先行する記録材が定着装置を通過する時点で、後続の記録材が画像形成部において画像形成動作が既に開始されている状態が継続して続く際に、前記先行する記録材の温度と、前記加圧用回転体の表面温度を検知し、その温度に応じで後続の記録材供給間隔を可変とすることを特徴とする。

（作用）
記録材の温度と加圧回転体の温度を検知し、記録材の種類や通紙モードに依らず記録材へ与える熱量を最適化することで、記録材の加熱部材への巻き付き、また連続通紙された時の排紙トレイ上での貼り付き防止することができる。

本発明によれば加熱定着部通過直後の非印字面側に低熱容量の部材から形成される温度検知手段を配置し、所定の加圧力で記録材の非印字面に当接することで、定着ニップ部から排出される記録材の温度に依存した温度を検知する方法により、自動で記録材の種類を判別し、記録材が定着部材に巻き付きやすい時には、記録材の供給間隔を変えることで記録材へ与える熱量を最適化し、記録材の種類に依らず安定した記録材搬送を行うことが可能となる。

また、記録材の供給間隔を変えることで、スリップジャムが発生しやすい状況となった時には、加圧ローラの温度を検知することによって、巻き付きジャムおよび、スリップジャムが発生しないように、更に記録材の供給間隔を変えることで、安定した記録材搬送を行うことが可能となる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

以下に、本発明に係る実施例を示すが、まず図２は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。

図２において、５０は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基板上に形成されている。感光ドラム５０は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ５１によって一様帯電される。次に、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム５２による走査露光が施され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置５３で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５４により、所定のタイミングで搬送された記録材上に感光ドラム５０上より転写される。所定のタイミングで搬送された記録材は感光ドラム５０と転写ローラ５４に一定の加圧力で狭持搬送される。このトナー像が転写された記録材は加熱定着装置５６へと搬送され、永久画像として定着される。一方、感光ドラム５０上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置５５により感光ドラム５０表面より除去される。

図１に本発明に係る加熱定着装置の構成を示す。本実施例では、薄膜フィルムを介して用紙を加熱するフィルム加熱方式の加熱定着装置（オンデマンド定着装置）に適用した場合について説明するが、本発明はオンデマンド定着装置に限定されず、所定の温度に維持された加熱ローラと、弾性体層を介して加熱ローラに圧接する加圧ローラとによって用紙を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ方式などの画像定着方式に適用することも可能である。

記録材は感光ドラム・転写ローラなどからなる画像形成部にてトナー画像を現像・転写されたあと、加熱定着部へと送られる。記録材の先端は定着入口ガイド２１により、定着フィルム２２をはさんで加熱体２３と加圧ローラ２４とで形成される圧接ニップ部Ｎへと導かれる。

２２は加熱用回転体としての、薄肉の可撓性のエンドレスベルト状の定着フィルムであり、表層には離型層を形成してある。このエンドレスベルト状の定着フィルムは半円弧状のフィルムガイド部材２５に対して周長に余裕を持たせた形で外嵌している。

定着フィルム２２は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、肉厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上としポリイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂フィルムまたはＮｉ電鋳フィルム、ステンレスシームレスフィルム等の金属フィルムを使用する。金属フィルムの場合は熱伝導性が良好なためその厚みは１５０μｍ以下で十分実用可能となる。

２４は加圧用回転体としての加圧ローラであり、鉄、アルミ等の芯金の上にシリコーンゴム層を有し、更にその上に離型層としてＰＦＡチューブ層を有する。

定着フィルム２２は加圧ローラ２４の回転駆動により、少なくとも画像定着実行時は矢示の時計方向に加熱体（加熱用ヒータ）面に密着して該加熱体面を摺動しながら所定の周速度、即ち不図示の画像形成部側から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔを担持した記録材の搬送速度と略同一周速度でシワなく回転駆動される。

加熱体２３は例えばセラミックヒータであり、電力供給により発熱する発熱源としての通電発熱体（抵抗発熱体）を含み、該通電発熱体の発熱により昇温する。この加熱体は基板にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用い、基板上に銀・パラジウムからなる抵抗体を厚膜印刷し所望の抵抗値を有する発熱体パターンを形成する。更に発熱体上に保護層・定着フィルムとの摺動層としてのガラス層を形成する。発熱体形成面の裏側には温度検知素子であるサーミスタを接着固定しヒータ温度をモニターし、そのモニター温度情報を制御回路部に入力する。制御回路部はヒータ温度（定着ニップ部温度）を所定温度に維持するためにＡＣドライバを制御してＡＣ電源から加熱体の発熱体への通電量を制御する。

通電発熱体に対する電力供給により加熱体が加熱され、また定着フィルムが回転駆動されている状態において、加圧ローラの弾性層の変形によって生じる弾性力により該加熱体との間に形成された圧接ニップ部Ｎ（定着ニップ部）に記録材が導入されることで、該記録材が定着フィルムに密着して定着フィルムと一緒に重なった状態で定着ニップ部Ｎを通過していく。

この記録材の定着ニップ部通過過程で加熱体から定着フィルムを介して記録材に熱エネルギーが付与されて記録材上の未定着トナー画像が加熱溶融定着される。その後、記録材は定着ニップ部Ｎを通過し、定着フィルムから分離して排出され、ＦＵ排紙ローラ２６、ＦＵ排紙コロ２７により排紙部へと送られる。

本実施例にかかる画像形成装置では、加熱定着装置から排紙部へ至る記録材搬送路上に設置された排紙センサ上に、集熱板と温度検出センサにより構成される温度検出手段が設けられている。温度検出手段は加熱定着装置から排出される画像定着後の記録材の非印字面の温度を検出する。ここで、記録材の非印字面側で温度検出することの利点として２点挙げられる。一つ目は、通常の片面印字印刷時にはトナーの定着されている面と逆の面で記録材が集熱板と接触することになるため、集熱板へのトナーの付着の影響を受けることは無い。つまり、集熱板に対してトナーが付着することで温度検知精度の低下を招くことが無い。二つ目としては、加熱体から定着フィルムを介して記録材の印字面側に熱エネルギーが付与されるので、非印字面で温度検知をすることにより、記録材印字面側から非印字面側への熱伝導による温度勾配の特性の違いを利用して記録材の特性を検知温度から予測することが可能となる。例えば、薄手の記録材の非印字面側の温度は、厚手の記録材の非印字面側の温度よりも高くなる。

（温度検出手段構成）
定着ニップ部Ｎと排紙ローラニップ部との間には、記録材搬送路を形成する定着排紙ガイド２８が設けられている。定着排紙ガイドは、ＰＢＴやＰＥＴなどの耐熱性の高い材料により構成されている。定着排紙ガイド２８の搬送面は、定着ニップ部Ｎと排紙ローラニップ部を結ぶ線Ａ（図３参照）よりも下方に設定されていると共に、排紙ローラ２６における記録材搬送速度は定着ニップ部Ｎにおける記録材搬送速度よりも速く設定されており、記録材通過時に記録材と定着排紙ガイド２８の搬送面が直接触れないようになっている。

定着排紙ガイド２８には、加熱定着装置を通過する記録材の有無を検出する排紙センサが設置されている。この排紙センサは、排紙センサレバー２９とフォトインタラプタ３０により構成される。排紙センサレバー２９は、主としてポリアセタールなどの摺動性の高いプラスチック部材などでできており、先端の記録材通過部が定着ニップ部Ｎと排紙ローラニップ部を結ぶ線Ａを遮る位置に設置される。排紙センサレバー２９は、記録材が通過する時には用紙搬送方向に倒れ（図４）、遮蔽部はフォトインタラプタの赤外線光を遮断する。記録材がない時には排紙センサレバーはホームポジションに戻り、遮蔽部はフォトインタラプタの赤外線光を遮断しない位置に来る（図１）。このように、排紙センサレバーの動きによってフォトインタラプタの赤外線光のオンオフを行い、記録材の有無を検出する。

図５は排紙センサレバー２９付近の詳細図である。排紙センサレバー先端の記録材通過部には、熱容量の小さいアルミニウムやステンレスなどの厚み０．１ｍｍ程度の薄板でできた集熱板３１がアウトサート成型などにより排紙センサレバー２９と一体的に構成されており、バネなどの付勢手段（図示せず）により加熱定着装置から排出される記録材の非印字面側に接触する。

集熱板は、定着ニップ部と排紙ローラニップ部を結ぶ線Ａよりも上方に設置されている。定着ニップ部を通過した記録材の先端部は、まずは排紙センサレバー２９のプラスチック部に接触する。さらに記録材が下流側に送られると排紙センサレバーが回動し、集熱板が記録材の非印字面側に接触する。このように、集熱板の熱容量を小さくし、積極的に記録材と当接させることにより、集熱板の温度を短時間で記録材の温度とほぼ同じにすることが可能になる。ここで、集熱板の熱容量を小さくするために、集熱板は記録材搬送方向、および、記録材搬送方向と直交かつ記録材の幅と略平行方向の大きさを極力小さくすることが望ましい。

両面印字を行う場合は、２面目の通紙時に排紙センサレバー上の集熱板は記録材の１面目の印字面と接触することになるため、集熱板表面へのトナーの付着が懸念される。この対策として、集熱板の表面にテフロン(登録商標)等のコーティングや、ＵＶ塗装などの表面処理を、集熱板の熱伝導に影響のない範囲で施してもよい。また、集熱板の表面にＰＩ（ポリイミド）などで被覆を施してもよい。

排紙センサレバー２９先端の集熱板３１の裏面には、サーミスタなどの応答性の高い温度検出センサ３２が接着等の方法で貼り付けられている。加熱定着装置から画像定着後の記録材が搬送されると、排紙センサレバー２９は回動し、集熱板３１が記録材の非印字面に接触し、記録材の熱を奪い、裏面に設置された温度検出センサ３２に熱を伝導して記録材の温度を検出する。このとき温度検出センサは、排紙センサレバー２９が回動した時、すなわち排紙センサレバー２９が記録材有りを検知した時に記録材と集熱板３１が接触する位置の真下に取り付けられており、集熱板内での温度勾配の影響を最小限にすることにより、記録材の温度検出の精度を高めている。また、記録材との摺動部に金属部材を使うことにより、摺動部の磨耗を防止し、排紙センサレバー２９の耐久性を向上させることができる。

このように、記録材の有無を検知する排紙センサレバー２９上に集熱板３１とサーミスタなどの温度検出センサ３２を設けることにより、記録材の位置情報と温度情報を精度よく同期させることが可能になり、サーミスタから出力される温度情報が記録材のどの位置における情報かを精度よく検知することが可能になる。例えば、サーミスタの温度情報は記録材の先端部に比べ、後端部の方が上昇する傾向にあるので、記録材の位置情報と同期させることによりより確実に記録材温度を検知することが可能になる。

以上の排紙センサレバー２９に配置された温度検知センサ３２（以後、排紙温度検知手段と記す）による検知温度は、定着ニップ部に搬送される記録材の種類によって影響を受けることが確認されており、この検知温度に応じて定着条件を自動的に変更することで、記録材の種類に依らず安定した定着性能を得ることが可能となる。

次に、本実施例の詳細を説明する。

図６は本実施例の加熱用ヒータ制御温度テーブルを示すグラフである。本制御を適用するレーザビームプリンタは、プリントスピードが毎分レターサイズ紙で５０枚（スループットが５０ｐｐｍ）、記録材送り速度（プロセススピード）が３００ｍｍ／ｓｅｃである。本実施例では連続プリント枚数に応じてヒータ制御温度を低下させていくアルゴリズムを採用している。これは加圧ローラ温度が連続プリント時に上昇することにより十分な定着性を得るために必要な定着温度が低くて済むためである。

また、最初のプリント時にはプリント開始時にヒータの温度をモニターし、その温度に応じてスタート時の枚数を決定する。

具体的には、１枚目のプリント時のヒータ温度が８５℃以下の時は１枚目の設定温度からスタートする。それに対して、１枚目のプリント時のヒータ温度が８５℃よりも高い時には２１枚目の設定温度からスタートし、その後は連続プリント時には２２枚、２３枚というように枚数カウンタを増加させていく。

さらに、１枚目のプリント時のヒータ温度が１００℃以上の時には４１枚目の設定温度からスタートし、その後は連続プリント時には４２枚、４３枚というように枚数カウンタを増加させていく。

いま記録材を連続して５００枚プリントすることを考える。加熱用ヒータの制御は図６の実線Ａで示す温度とする。記録材としてコシの弱い薄紙を用いた場合、連続プリント１５０枚以降でヒータ目標温度が２０５℃になると、記録材が定着フィルムへの巻き付きジャムが発生した。これは、加熱ヒータから記録材へ供給される熱量が少なくなったため、トナーが完全に溶融されず定着フィルムとの粘着性が高くなり、定着フィルムと記録材が分離されずに巻き付いてしまったことによるものである。これは、コシの弱い薄紙を記録材といして用いたためであり、コシの強い厚紙等では、ヒータ目標温度が２０５℃でも巻きつきは発生しない。

これに対して、図６の破線Ｂで示すように連続プリント１５０枚以降のヒータ目標温度を２１０℃として、薄紙を連続プリントすると１５０枚以降も巻き付きが発生せずにプリントを行うことができる。しかし、熱容量の小さい薄紙に過剰の熱量を供給してしまうため、排紙トレイ上での記録材の温度が上昇し、５００枚積載すると記録材同士が貼り付いてしまう。

そこで、排紙温度検知手段を用いて、薄紙がプリントされたと判断したときは、連続プリントの１５０枚以降は、目標温度を２０５℃として記録材供給間隔を広げてスループットを４０ｐｐｍとする制御を行う。記録材供給間隔が広がることによって、紙間での加圧ローラの温度上昇幅が増えるので、後続の記録材の紙先端へ供給する熱量が大きくなるため、特に紙先端のトナーを溶融することができ、記録材と定着フィルムが分離しやすくなり、巻き付きジャムの発生を防止することができる。また、スループットが下がることによって、記録材が排紙トレイに排出される間隔が広くなり、記録材の温度が下がりやすくなるため貼り付きの発生も防止することができる。

次に、排紙温度検知手段を使っての記録材の種類判別方法について説明する。図７に坪量６０ｇ／ｍ^２の薄紙と坪量１００ｇ／ｍ^２の厚紙を連続通紙した際の排紙温度検知手段での検知結果を示す。横軸はプリント開始直前の排紙温度検知手段での検知温度（初期温度Ｔ０）、縦軸は連続プリント中の３０枚目の紙が通紙された時の検知温度（検知温度Ｔ１）である。長時間プリンタのスタンバイ状態が続き、定着装置内の温度が常温となった時は、初期温度Ｔ０も常温に近い値となる。それに対して、プリント動作が続き定着装置内の温度が上昇した状態で、次にプリント動作を行った時は、初期温度Ｔ０も高い値となる。また、それぞれの初期温度Ｔ０に応じて、連続プリント中の３０枚目の排紙温度検知手段での検知温度Ｔ１も変わってくる。ただ、薄紙と厚紙では３０枚目の検知温度Ｔ１に差があるので、図７に示した実線の制御式を閾値として、紙種を判別することが可能となる。

図８に排紙温度検知手段を用いて記録材の種類を判別し、最適な熱量を供給することで、巻き付きジャムや貼り付きを防止するためのフローチャートを示す。レーザビームプリンタが信号を受けると、プリント動作を開始する前に排紙温度検知手段による初期温度Ｔ０を測定する。次いで初期温度Ｔ０に基づき図７に示した制御式に初期温度Ｔ０を代入し、閾値温度Ｔａを決定する。その後給紙装置から記録材の給紙動作、画像形成部における画像形成動作、加熱定着装置の加熱ヒータへの通電をそれぞれ開始し、排紙温度検知手段による検知温度Ｔ１（本実施例では連続プリント時３０枚目の検知温度）を測定する。次いで連続プリントが１５０枚を越えた場合は、先に測定したＴ１とＴａの大小を比較し、Ｔ１の方が小さい時は、スループットを５０ｐｐｍのままでプリント動作を行い、Ｔ１の方が大きい時は、記録材供給間隔を広げてスループットを４０ｐｐｍとしてプリント動作を行う。以上により排紙温度検知手段による検知温度に基づき搬送される記録材の種類に応じて自動的に記録材へ与える熱量をコントロールしてプリント動作を継続し、最終ページを加熱定着後にプリント動作を終了する。

以上、本実施例では低熱容量の排紙温度検知手段を定着ニップ直後の非印字面側に配置し、記録材の種類を自動で判別し、記録材の種類に応じた最適な熱量を供給することで、薄紙の巻き付きジャムの発生を防止し、巻き付きジャムが発生しない厚紙等では、スループットを下げずにプリント動作を行うことが可能となる。

以下に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例に関する画像形成装置全体の構成は、前記実施例１で示したものと同様であるため説明を省く。本実施例では、画像形成装置の設置されている環境（室温）を検知するためのサーミスタ等の温度検知手段を用いて、画像形成装置の使用されている環境に応じて、前記実施例１で示した排紙検知手段による記録材の最適加熱定着を実施する方法を提案する。

本実施例による排紙温度検知手段を用いた制御方法について以下に説明する。本制御を適用するレーザビームプリンタは、実施例１と同様プリントスピードが毎分レターサイズ紙で５０枚（スループットが５０ｐｐｍ）、記録材送り速度（プロセススピード）が３００ｍｍ／ｓｅｃである。通常、画像形成装置が配置された環境によって給紙トイレ内に積まれた記録材の温度はその環境の温度に近い温度に保たれる。また、画像形成装置が設置された環境によって、加熱定着装置の加熱具合が同様であっても、加熱定着装置周辺の温度は対流等の影響を受けて異なってくる。また、フィルム加熱方式の加熱定着装置では、低熱容量のフィルムを使用しているため、画像形成装置が設置されている環境に応じて連続プリントの枚数に応じて加熱ヒータの温調温度を細かに制御する方法がとられており、その具体的温調制御を図９に示す。図９において、横軸は連続プリント枚数、縦軸は加熱ヒータの目標温度である。

図９に示すように例えば高温環境（室温３０℃以上）に画像形成装置が設置されている場合には、給紙トレイ内の記録材の温度も環境温度に近くなっており、加熱定着装置において記録材に与える熱量を低く抑えても十分な定着性能が得られることから、加熱ヒータの制御温度を低めに設定してある。一方で常温環境（室温２０℃〜３０℃）、低温環境（２０℃以下）ではそれぞれ給紙トレイ内の記録材の温度を考慮して加熱ヒータの制御温度が決められており、低温環境になるほど加熱ヒータの制御温度を高く設定することで環境に依らず同等の定着性能が得られるようにしている。また、加圧ローラ温度が連続プリント時に上昇することにより十分な定着性を得るために必要な定着温度が低くて済むため、連続プリント枚数に応じてヒータ制御温度を低下させていくアルゴリズムを採用している。

いま各環境温度で、記録材を連続して５００枚プリントすることを考える。記録材としてコシの弱い坪量６０ｇ／ｍ^２の薄紙を用いた場合、高温環境の連続プリント１５０枚目以降、つまり加熱ヒータ温度が２０５℃となったころで、記録材が定着フィルムに巻き付きジャムが発生した。これは、加熱ヒータから記録材へ供給される熱量が少なくなったため、トナーが完全に溶融されず定着フィルムの粘着性が高くなり、定着フィルムと記録材が分離されずに巻き付いてしまったことによるものである。また、常温環境や低温環境では加熱ヒータの温度が高く設定されているため、トナーを完全に溶融することができるので、記録材が定着フィルムへ巻き付くことはなかった。さらに、常温環境や低温環境では、排紙された記録材の温度降下速度が高温環境に比べて速いので、記録材が排紙トレイ上に５００枚積載されても、記録材同士が貼り付くことはなかった。

次に、記録材としてコシの強い坪量１００ｇ／ｍ^２の厚紙を用いた場合は、全ての環境において巻き付きジャムが発生することがなく、排紙トレイ上に５００枚積載されても、記録材同士が貼り付くことはなかった。これは、厚紙は紙のコシが強いためトナーと定着フィルムの粘着力に打ち勝って、厚紙が定着フィルムから分離されるためである。また、熱容量が大きい厚紙は、加熱定着後の排紙トレイ上での温度が低いために、記録材同士の貼り付きが発生しない。

したがって、画像形成装置が高温環境に設置された時は、排紙温度検知手段により記録材の種類を判別し、薄紙が通紙された場合には連続通紙１５０枚以降は、記録材の供給間隔を広げてスループットを下げることで、巻き付きジャムの発生を防止することができる。

以上の制御フローを図１０に示す。レーザビームプリンタが信号を受けると、プリント動作を開始する前に環境温度Ｔｅと排紙温度検知手段による初期温度Ｔ０を測定する。次いで初期温度Ｔ０に基づき図７に示した制御式に初期温度Ｔ０を代入し、閾値温度Ｔａを決定する。その後給紙装置から記録材の給紙動作、画像形成部における画像形成動作、加熱定着装置の加熱ヒータへの通電をそれぞれ開始し、排紙温度検知手段による検知温度Ｔ１（本実施例では連続プリント時３０枚目の検知温度）を測定する。ここで、環境温度が３０℃以下ならば、スループットを維持したままプリント終了枚数までプリントを行う。また、環境温度が３０℃より大きい時で、連続プリントが１５０枚を越えた場合は、先に測定したＴ１とＴａの大小を比較し、Ｔ１の方が小さい時は、スループットを５０ｐｐｍのままでプリント動作を行い、Ｔ１の方が大きい時は、記録材供給間隔を広げてスループットを４０ｐｐｍとしてプリント動作を行う。以上により環境温度と排紙温度検知手段による検知温度に基づき搬送される記録材の種類に応じて自動的に記録材へ与える熱量をコントロールしてプリント動作を継続し、最終ページを加熱定着後にプリント動作を終了する。

以上、本実施例では画像形成装置が設置された環境温度を測定し、また低熱容量の排紙温度検知手段を定着ニップ直後の非印字面側に配置し、記録材の種類を自動で判別し、環境温度と記録材の種類に応じて、記録材の供給間隔を広げることでスループットを下げ、巻き付きジャムの発生を防止するとこができる。また、巻き付きジャムが発生し難い環境温度や記録材では、不必要にスループット下げることなくプリント動作を行うこと可能である。

以下に、本発明の第３の実施例について説明する。本実施例に関するの加熱定着装置の構成を図１１に示す。本実施例では、加圧ローラの表面温度を測定する温度検知素子３３を用いて、加圧ローラの表面温度と記録材の種類に応じて記録材の供給間隔を変えることで、記録材の最適加熱定着を実施する方法を提案する。

本実施例による排紙温度検知手段と加圧ローラの表面温度検知手段を用いた制御方法について以下に説明する。本制御を適用するレーザビームプリンタは、実施例１と同様プリントスピードが毎分レターサイズ紙で５０枚（スループットが５０ｐｐｍ）、記録材送り速度（プロセススピード）が３００ｍｍ／ｓｅｃである。記録材として坪量６０ｇ／ｍ^２の薄紙を用いて連続通紙した時、スループットを変えずに５０ｐｐｍのままプリントを行うと、１５０枚目以降で巻き付きジャムが発生した。この時の加圧ローラ表面温度は９０℃であった。これに対して、連続通紙１５０枚目以降スループットを４０ｐｐｍとした時は、巻き付きジャムの発生はなく、この時の加圧ローラ温度は１００℃で飽和状態となっていた。

次に坪量６０ｇ／ｍ^２で表面性の平滑な薄紙を連続通紙した場合、平滑な記録材は定着フィルムとの接触面積が大きいので、効率良く定着フィルムから記録材へ熱量が伝達される。したがって、加熱ヒータへより多くの電力を供給しなければ目標温度を維持することができない。このため、加熱ヒータでの発熱量が増え、紙間での加圧ローラ温度上昇幅が大きくなる。この表面性が平滑な薄紙を連続通紙し、１５０枚目以降のスループットを４０ｐｐｍとした時、加圧ローラの表面温度は１００℃で飽和することなく更に上昇する。

また、加圧ローラ温度が上昇しすぎると、加熱定着装置での加熱定着時に記録材に含まれる水分の蒸発量が増えるため、加圧ローラと記録材との摩擦係数が低下し、スリップジャムが発生してしまう。よって、加圧ローラの温度が上昇し続けるような時は、スループットを上げ加圧ローラの一定の温度に保ち、スリップジャムの発生を防止しなければならない。本実施例で用いた加熱定着装置では、加圧ローラ温度が１２０℃を越えるとスリップジャムが発生した。

したがって、連続プリント中に排紙温度検知手段にて薄紙が通紙されたと判断し、定着フィルムへの巻き付き防止のためにスループットを変更する場合は、加圧ローラの温度を１００℃〜１１５℃の範囲内に保つようなスループット制御を行うことで、安定した記録材搬送が可能となる。以上の制御フローを図１２に示す。連続プリント中に薄紙が通紙されたかを排紙温度検知手段にて判別するまでは、実施例１の図８で示した制御フローと同じであるので説明を省く。図１２において、排紙温度検知手段により連続プリント中に薄紙が通紙されたと判断した時は、スループットを４０ｐｐｍとして記録材が定着フィルムへ巻き付くことを防止する。次いで、加圧ローラ温度検知素子を用いて加圧ローラ温度Ｔｐを測定し、Ｔｐが１１５℃以下であるならば、スリップジャムは発生しないのでプリント終了までスループットを４０ｐｐｍとする。また、Ｔｐが１１５℃より大きくなった場合は、スリップジャムが発生する可能性があるため、スループットを５０ｐｐｍとして加圧ローラの昇温を防止する。この時加圧ローラの温度が十分高くなっているので、記録材先端のトナーが溶融されるため巻き付きジャムは発生しない。次にＴｐが１００℃以上であるならば５０ｐｐｍを維持してプリント動作を行い、Ｔｐが１００℃より小さくなった時は、スループットを４０ｐｐｍとする。

以上、本実施例では低熱容量の排紙温度検知手段を定着ニップ直後の非印字面側に配置し、記録材の種類を自動で判別し、薄紙が通紙された時にはスループットを下げることで、巻き付きジャムを防止する。また、薄紙が通紙された時でも紙の表面粗さの違いにより、加圧ローラ温度が上昇しスリップジャムが発生する。よって、加圧ローラの表面温度を検知する手段によって加圧ローラ温度を測定し、その温度に応じてスループットを変えることで、スリップジャムの発生を防止する。この記録材の種類と加圧ローラ温度によってスループットを制御することで、安定した記録材の搬送を行うことが可能となる。

本発明に係る加熱定着装置の構成図本発明に係る画像形成装置の構成図本発明に係る画像形成装置の構成図本発明に係る画像形成装置の構成図排紙センサレバー付近の詳細図本実施例の加熱用ヒータ制御温度テーブルを示すグラフ坪量６０ｇ／ｍ^２の薄紙と坪量１００ｇ／ｍ^２の厚紙を連続通紙した際の排紙温度検知手段での検知結果を示す図排紙温度検知手段を用いて記録材の種類を判別し、最適な熱量を供給することで、巻き付きジャムや貼り付きを防止するためのフローチャート横軸は連続プリント枚数、縦軸は加熱ヒータの目標温度を示すグラフ実施例２の制御フロー実施例３の加熱定着装置の構成を示す図実施例３の制御フロー

符号の説明

２１入口ガイド
２２定着フィルム
２３加熱体
２４加圧ローラ
２５フィルムガイド部材
２６排紙ローラ
２７排紙コロ
２８排紙ガイド
２９排紙センサレバー
３０フォトインタラプタ
３１集熱板
３２温度検知素子
３３加圧ローラ温度検知素子
５０感光ドラム
５１帯電ローラ
５２レーザビーム
５３現像装置
５４転写ローラ
５５クリーニング装置
５６定着装置

Claims

記録材上に形成された未定着画像を加熱定着装置に通すことによって、永久画像を形成する加熱定着装置において、
加熱定着装置通過後の非印字面側に配置され、記録材の非印字面側に所定圧で接触し、記録材の温度を測定する手段を具備し、先行する記録材が定着装置を通過する時点で、後続の記録材が画像形成部において画像形成動作が既に開始されている状態が継続して続く際に、前記先行する記録材の温度を検知し、その温度に応じで、後続の記録材供給間隔を可変とすることを特徴とする画像形成装置。
前記先行する記録材の検知温度が、所定の閾値温度よりも高い時は、後続の記録材供給間隔を広げることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
画像形成装置が設置された環境温度あるいは湿度の少なくとも一方に依存した温度あるいは湿度を検知する手段を有し、
この検知温度あるいは湿度に応じて上記所定の閾値温度が定められることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
画像形成装置が設置された環境温度あるいは湿度の少なくとも一方に依存した温度あるいは湿度を検知する手段を有し、
この検知温度あるいは湿度に応じて記録材の供給間隔を可変とする制御を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の画像形成装置。
記録材上に形成された未定着画像を加熱用回転体、及び加圧用回転体によって形成されたニップ部内に通過させることにより、永久画像を形成する加熱定着装置において、
加熱定着装置通過後の非印字面側に配置され、記録材の非印字面側に所定圧で接触し、記録材の温度を測定する手段と、
前記加圧用回転体の表面温度を測定する手段を具備し、
先行する記録材が定着装置を通過する時点で、後続の記録材が画像形成部において画像形成動作が既に開始されている状態が継続して続く際に、前記先行する記録材の温度と、前記加圧用回転体の表面温度を検知し、その温度に応じで後続の記録材供給間隔を可変とすることを特徴とする画像形成装置。