JP4950395B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱体からの熱エネルギーを記録材に付与する方式の定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
便宜上、電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置を例にして説明する。
【0003】
画像形成装置における定着装置は画像形成装置の作像部に於いて電子写真・静電記録・磁気記録などの適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナー(顕画剤)を用いて記録材の面に直接方式若しくは間接(転写)方式で形成したトナー画像を記録材面に固着画像として加熱定着処理をする装置である。
【0004】
従来、そのような定着装置としては、ハロゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定着温度に加熱・温調した定着ローラ(熱ローラ)と加圧ローラとの回転ローラ対を形成して、該ローラ対の圧接ニップ部(定着ニップ部)に被加熱材としての、未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着させるローラ定着装置がある。
【0005】
通常、この装置ではハロゲンヒータの点灯を制御してローラを所定温度に保つために、ローラ表面にサーミスタ等の温度検出手段を接触させて温度検出を行う。この検出温度に基づき温度制御手段は、ハロゲンヒータの点灯を制御し、ローラ表面温度を所定温度に維持する。
【0006】
ローラはアルミニウムや鉄の芯金の表面にフッ素系樹脂や耐熱弾性材の被覆層を設けてあるのが一般的である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
高速な画像形成を行うためには、記録材の間隔を短くして単位時間に多くの枚数を給送するのが効果的である。一方、上記フッ素系樹脂や耐熱性弾性材の熱伝導率は一般的に低く、記録材間隔が短い場合にローラ表面の温度が低下して、連続給送開始まもなく、定着不良やグロスの著しい低下が見られる場合があった。
【0008】
特に、同じ画像を複数枚画像形成する用途において上記現象が発生すると、ページ間でグロスや鮮鋭度、色度が異なって画質再現性の低下が発生する。
【0009】
したがって、グロス低下や定着不良が発生しない、画像再現性の高い、高速画像形成可能な画像形成装置が要望されている。
【0010】
本発明はこのような要望に応え得る画像形成装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【0012】
(1)記録材に画像を形成し、記録材に形成された画像を加熱することにより記録材に定着する画像形成装置であって、記録材に表面が接触可能に配設される熱伝導回転体と、前記熱伝導回転体を加熱する加熱手段とを備え、回転される前記熱伝導回転体の表面に接触して記録材を加熱することにより記録材上に形成された画像を定着する加熱定着手段と、連続して搬送される複数の記録材の基準間隔を、搬送される記録材のサイズに対応しており、連続して複数の記録材を搬送する際における最小間隔に設定する制御手段と、を有し、前記制御手段は、連続して搬送される複数の記録材上に形成された画像を前記加熱定着手段によって定着する場合に、第一の所定期間において、複数の記録材の前記間隔を前記基準間隔より大きい第一の間隔に設定し、前記第一の所定期間経過後の第二の所定期間において、前記基準間隔より大きく、且つ、前記第一の間隔より小さい第二の間隔に設定することを特徴とする画像形成装置。
【0014】
(2)前記熱伝導回転体の表面温度を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づいて前記熱伝導回転体の表面温度を制御する温度制御手段と、を有し、前記温度制御手段は、複数の記録材の前記間隔の変更と共に前記熱伝導回転体の表面温度を変更することを特徴とする(1)に記載の画像形成装置。
【0015】
(3)前記熱伝導回転体の表面温度を検知する検知手段を有し、複数の記録材の前記間隔を変更するタイミングを前記検知手段によって検知された前記表面温度の低下の度合いに応じて設定することを特徴とする(1)又は(2)に記載の画像形成装置。
【0020】
〈作 用〉
記録材の間隔を広げて連続して画像形成を開始する、即ちプリント開始時の紙間を広げて、引き続き連続プリントされる場合には段階的に紙間を縮小させることにより、熱伝導回転体の温度低下を低減させることができる。
【0021】
上記作用により、頁間グロスの一様性を確保し、グロス低下や定着不良が発生しない、画像再現性の高い、高速画像形成可能な画像形成装置を提供できる。
【0022】
【発明の実施の形態】
〈実施形態例1〉(図1〜5)
(1)画像形成装置例
図1は画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真フルカラープリンタであり、A3サイズの記録材を通紙可能な装置である。
【0023】
本構成は像担持体としてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックそれぞれの色トナーに対応した感光ドラム11a〜11dを有しており、中間転写体としての中間転写ベルト17は上記各感光ドラム11a〜11dにそれぞれの1次転写部で接触している。
【0024】
中間転写ベルト17は、ポリイミド樹脂にカーボンを分散させて体積抵抗率を略107Ω・cmに調整した厚み0.1mmのシームレスベルトを用いている。この中間転写ベルト17は図示のように中間転写ベルト17に内包される3本のローラ17a・17b・17cに巻架されており、各1次転写部には中抵抗(1KV印加時のニップ形成での実抵抗が106〜1010Ω)の弾性材を芯金に被覆した1次転写ローラ15a〜15dが感光ドラム11a〜11dとともに中間転写ベルト17を挟む形で配置してある。中間転写ベルト17はローラ17aが駆動手段Mにより回転駆動されることにより矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。
【0025】
2次転写ローラ18は中抵抗の抵抗値を有するEPDM発泡層で芯金を被覆したもので、2次転写部に中間転写ベルト17及び記録材Pを挟む形で配置してある。
【0026】
10は画像加熱定着装置で2次転写部の記録紙搬送下流位置に設置してある。
【0027】
以下本装置を画像形成過程とともに動作を説明する。
【0028】
感光ドラム11aは矢印方向に所定のプロセス速度(周速度=100mm/sec)で回転駆動され、一次帯電器12aにより一様に帯電される。
【0029】
次にホストコンピュータより送られた画像情報信号により変調されたスキャナー13aからのレーザー光で感光ドラム11a上に静電潜像を作成する。レーザー光の強度及び照射スポット径は画像形成装置の解像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、感光ドラム11a上の静電潜像はレーザー光が照射された部分は明部電位VL(約−100V)に、そうでない部分は一次帯電器12aで帯電された暗部電位VD(約−700V)に保持されることによって形成する。
【0030】
静電潜像は感光ドラム11aの回転により、現像器14aとの対向部に達し、同一極性(本例ではマイナス極性)に帯電されたトナーが供給されて顕像化される。
【0031】
フルカラー画像形成においては、各色に対応した感光ドラム11a〜11dについて同様にトナー像が形成され、各1次転写ニップにおいて中間転写体である中間転写ベルト17上に順次1次転写されトナー像を合成する。
【0032】
中間転写ベルト17と感光ドラム11a〜11dのなす各1次転写ニップでは、中間転写ベルト17の背面に接している導電ローラ15a〜15dに印加されたトナーと逆極性の電圧(+100〜+1000V)によって1次転写ニップ域に形成された電界によりトナー像は1次転写される。
【0033】
中間転写ベルト17が感光ドラム11dとの1次転写ニップを通過した段階でフルカラー画像が中間転写ベルト17上に担持され、1次転写行程は完了する。
【0034】
一方、トナー像の1次転写を終えた感光ドラム11a〜11dの表面はクリーニング装置16a〜16dによりそれぞれ表面を清掃された後、次の画像形成工程に備える。
【0035】
次に不図示の給紙手段よりカットシート状(枚葉紙)記録材Pが1枚取り出され、2次転写ニップ域に挿通される。この時、2次転写ローラ18にはトナーと逆極性の電圧(+1K〜+6KV)が印加され、トナー像は中間転写ベルト17から記録材P(記録材上)に転写される。
【0036】
2次転写ニップ域を出た未定着カラー像を載せた記録材Pは、画像加熱定着装置10に到達し、加熱・加圧されて定着像が得られる。
【0037】
トナー像を記録材Pに転写し終えた中間転写ベルト17の表面は、クリーニング器19のウレタンゴムからなるクリーニングブレード19aによって2次転写後の残トナーが廃トナーボックス19bへと掻き落されることにより清掃される。
【0038】
(2)画像加熱定着装置10
図2は画像加熱定着装置10の横断面模型図である。この定着装置10は記録材に表面が接触可能に配設される熱伝導回転体であるところの定着ローラ1と回転加圧部材としての加圧ローラ3を主体とする。
【0039】
定着ローラ1は、その内空に配設した発熱体としてのハロゲンヒータ2の発熱を伝熱及び輻射により受け、自身の熱伝導により記録材に接触する周面が所定温度に保たれる。定着ローラ1は厚み3mmのアルミニウム製芯金1aと該芯金の外周を被覆させた2mm厚のシリコーンゴムからなる弾性層1b、さらにその外周を被覆させた50μm厚のPFA樹脂1cからなる外径50mmの弾性ローラである。
【0040】
加圧ローラ3は芯金3aと該芯金の外周を被覆させた3mm厚のシリコーンゴムからなる弾性層3b、さらにその外周を被覆させた50μm厚のPFA樹脂3cからなる外径40mmの弾性ローラである。
【0041】
上記の定着ローラ1と加圧ローラ3は互いに上下に圧接させて不図示の装置筐体に組み込んで、両者1・2間に所定はばの定着ニップ(加熱ニップ)部Nを形成させてある。
【0042】
定着ローラ1は駆動手段Mにより図1において矢印の時計方向に回転駆動され、加圧ローラ3はニップN内の摩擦により反時計方向に従動回転する。
【0043】
ハロゲンヒータ2は700W(100V時)の出力で、電源(不図示)内にあるトライアックにより電流のON/OFFを供給されて点灯・消灯する。
【0044】
定着ローラ1の被加熱材幅方向略中央には、表面から5mm離した位置に非接触温度測定手段であるところのサーモパイル5を配設してある。
【0045】
このサーモパイル5による検知温度(検知結果)を基に、制御回路100は前記トライアックのON/OFFを制御して定着ローラ1の表面温度を所定温度(約180℃)に温調制御する。
【0046】
而して、定着ローラ1と加圧ローラ3との間の定着ニップ部Nに被加熱材としての、未定着トナー像Tを担持した記録材Pが導入されることで、記録材Pは定着ローラ1の外面に密着して該定着ローラ1と一緒に定着ニップ部Nを通過していき、該定着ニップ部通過過程で、定着ローラ1からの熱伝導によってトナー像Tが加熱されてトナー像の加熱定着がなされる。定着ニップ部Nを通った記録材Pは定着ニップ部Nの出口側で定着ローラ1の外面から分離されて搬送される。
【0047】
(3)サイズ別基準紙間
本画像形成装置では、不図示のコンピュータ等からの画像データの展開・処理に要する時間が、上記プロセスサイクルに比較して短い場合には、装置を停止させることなく連続して画像形成動作を行う。特に、同じ画像を複数枚プリントするような場合には、新たな画像データの展開時間は不要であり、上記連続画像形成動作が行われる。
【0048】
上記のような連続プリントでのスループット(時間当たりのプリント枚数)はプロセス速度と記録材Pの間隔(=紙間時間)及び記録材Pの長さで決定される。例えばA4紙(210×297mm)の横通紙(長さ210mm)に関しては、紙間(=紙間時間×プロセス速度)を無くした場合、本装置のプロセス速度であれば28PPM(1分間のプリント枚数)以下が可能である。しかしながら実際には紙間を無くすことは難しく、紙間は以下の条件によって決定される。
【0049】
a)機械的条件
装置内に設けられたジャム・重送検知用センサー(不図示)等の誤検知防止のための条件或いは、給紙部(不図示)の能力によって最小紙間が決まり、通常40mm以上確保される。従って実際には、本実施形態で40mmの紙間を確保するとすれば24PPMが最大スループットとなる。
【0050】
また、唯一の感光ドラムで帯電、潜像形成、現像、転写、クリーニングの行程を順次各色について行ってフルカラー画像を形成する装置では、全色の行程が終了するまで次の記録材の給紙が不可能である。そのためフルカラー画像の連続プリントの最大スループットは、本実施形態例のような複数の感光ドラムを有する画像形成装置の約25%となり、紙間は約790mmとなる。
【0051】
b)熱的条件
幅が小さい記録材を連続通紙する場合、画像加熱装置において記録材が通過しない部分でローラの表面温度が過昇温する場合がある。この過昇温の程度は紙間に密接に関係しており、紙間を小さくするほど過昇温は大きくなる傾向がある。シリコーンゴムの耐熱温度は230℃程度であるから、連続通紙時の過昇温による非通紙域の温度がこれ以下になるように紙間を大きくする必要がある。例えばA4サイズの記録材を縦通紙(長さ297mm)するような場合には、160mm程度に設定する。
【0052】
従って、本装置は非通紙域が小さい記録材に対しては紙間を最小紙間40mmで連続画像形成し、非通紙域が大きな記録材に対してはこれより大きな紙間にて画像形成する。
【0053】
本明細書ではこの紙サイズに応じた紙間をサイズ別基準紙間(基準間隔)と呼ぶ。
【0054】
(4)グロス(光沢度)
グロス値は、CANON(株)製CLC用紙上に定着トナー像を形成して、日本電色工業(株)製PD−3D(入射角75度)で測定した。
【0055】
電子写真画像形成装置で出力した画像のグロス値について調査したところ、自然画のフルカラー画像に対しては15%以上のグロス値に好感を持つ被験者が、全体の過半数を占めた。一方、テキストを多く含む画像に対しては、グロス値が40%を越えると「ぎらつき」等の不快感を訴える被験者が過半数となった。
【0056】
これらの結果を基に本画像形成装置は、トナー及び画像加熱定着装置の効果により平均20%程度のグロス値を確保している。一般的にトナーに関しては、MI値(測定方法:メルトインデクサーL203型(宝工業社製)を用いて、サンプル4.0〜5.0gとし125℃で5分ホールド後、98Nの荷重をかけ、2分溶出量を測定し、その測定値を10分値に換算することによって求める)が高い程グロス値は高くなる傾向があり、本発明においてはMI値が1g/10min以上のトナーを用いている。また、画像加熱定着装置10はトナーを溶かして十分平滑化するために、定着ローラ1及び加圧ローラ3は弾性層を被覆して、且つニップNを形成する面圧も1.2×105Pa以上に設定してある。
【0057】
さらに、グロス値のバラつきに対する視覚的な印象を調査したところ、15〜40%の範囲では5%のグロス差を被験者の過半数が意識したのに対して、15%未満及び50%以上のグロスの範囲では5%のグロス差を意識した被験者はほとんどいなかった。
【0058】
従って、多様な画像に対して好印象を得られるためには15〜40%のグロス値が良く、この範囲の画像を出力する画像形成装置においてはグロスのバラつきとして5%以内に抑えることが好ましい。
【0059】
一方、グロス値は定着ローラ表面温度に大きく影響される場合がある。本画像形成装置においては図3のグロス温度特性を示す。グロス差を5%以内に抑えるためには定着ローラ表面温度の変化を10deg以内(180℃)に制御する必要があることが判る。
【0060】
(5)定着ローラ表面温度推移
図4は本画像形成装置で100g/m2の坪量のA4紙を、環境温度15℃においてサイズ別基準紙間(40mm:基準間隔)で連続プリントした場合の定着ローラ1の通紙域中央表面温度推移である。
【0061】
本画像形成装置に搭載している画像加熱定着装置10は前述のように定着ローラ1に弾性層1bを設けてある。この弾性層1bはフルカラー画像の平滑性、光沢性を得るために重要な役割を担っているものの、芯金1aの金属に比較して断熱的な挙動を示す。この断熱性のためハロゲンヒータ2によって放出された熱は定着ローラ1の表面に伝達されるまで時間がかかり、図4に示すような連続プリントの際の大きな温度低下を示すと考えられる。
【0062】
この温度低下は、(4)項で説明したグロスの温度特性に従って連続プリント時グロス変動を発生させる。特に本画像形成装置のように複数の感光ドラム11a〜11dを具備する構成においては、紙間に対する機械的な制約が少なく高スループットを実現することができる一方、記録材によって定着ローラ1の熱が次々と奪われるために、上記温度低下は大きくなる傾向がある。
【0063】
しかしながら、上記温度低下によって定着性(記録材とトナーとの固着性)を損なうことがなければ、サイズ別基準紙間を保つ連続プリントは高いスループットを実現することができて、第一のプリントモード(第一の画像形成モード)であるところの通常モードとしての利用価値がある。
【0064】
さらに本発明では、上記通常モード以外に、第二のプリントモード(第二の画像形成モード)であるところのグロス維持モードを選択可能にしている。このグロス維持モードの動作及び効果を次に説明する。
【0065】
(6)グロス維持モード
グロス維持モードは図5に示すフローによって実行される。
【0066】
連続プリント開始時の紙間(第一の所定期間の紙間)をサイズ別基準紙間(基準間隔)より長く確保する。例えば、A4横通紙に対して250mmの紙間(第一の間隔)でプリント開始する。
【0067】
連続プリント開始後所定時間経た段階(第一の所定期間経過後の第二の所定期間)で紙間を短縮する。例えば連続プリント開始30秒以降の紙間を123mm(第二の間隔)とする。
【0068】
さらに所定時間経た段階(第二の所定期間経過後の第三の所定期間)で紙間をさらに短縮する。例えば連続プリント開始60秒以降の紙間を40mmとする(基準間隔に設定する)。
【0069】
グロス維持モードは連続プリント時のスループットを多少犠牲にしては画質、特にグロス(光沢)を一定に保つ事を重視したものである。
【0070】
ユーザーは連続プリントする際の目的に応じて、上記二つのモードのうち何れかを、不図示のコンピュータからの指示によって選択する事ができる。
【0071】
(7)比較結果
通常モードとグロス維持モードに関して、上記画像形成層値装置で比較検討を行った。100g/m2の坪量のA4紙を、環境温度15℃において連続通紙した場合の定着ローラ1の表面温度推移及びグロス推移を比較した。表1にその時の温度低下、グロス差及びプリント開始後1分間のスループットを示す。
【0072】
【表1】
【0073】
表1に示されたように第二のモードにより、グロス差が大幅に低減されて、画像均一性も大幅に改善されることがわかる。
【0074】
本実施形態例の変形例として、紙間を変更するタイミングに、プリント開始からのプリント枚数を用いても良い。
【0075】
また、紙間の変更する段階をより多く設定して、滑らかに紙間を縮小しても良い。
【0076】
また、画像加熱定着装置10の熱伝導回転体としてフィルム、または弾性層を被覆したフィルムを用いても良い。
【0077】
〈実施形態例2〉(図6)
図6はさらなる実施形態例のフローを示す流れ図である。
【0078】
本実施形態例の画像形成装置は前述図1の装置との対比において、図6に示すフローで制御される点を除いて同じである。本例ではグロス維持モードにおいて紙間を縮小するとともに、定着ローラ1の表面温度制御値を変更する。
【0079】
スループットを犠牲にしてグロス維持モードを選択するユーザーは画像のグロスに対して高い要求を持っていると考えて良い。
【0080】
そこで、本実施形態例ではグロスをある範囲の中に維持するだけでなく、やや高めに設定することを可能にしている。
【0081】
連続プリント開始時の紙間をサイズ別基準紙間より長く確保する。例えば、A4横通紙に対して540mmの紙間、定着ローラ1の表面温度を190℃に制御してプリント開始する。
【0082】
連続プリント開始後所定時間経た段階で紙間を短縮し、定着ローラ1の表面温度を変更する。例えば連続プリント開始40秒以降の紙間を165mmとし、定着ローラ1の表面温度を185℃に制御する。
【0083】
さらに所定時間経た段階で紙間をさらに短縮する。例えば連続プリント開始90秒以降の紙間を40mmとする。
【0084】
本実施形態例では紙間を縮小するタイミングを前述実施形態例1よりやや遅らせることによって、定着ローラ1の温度低下をさらに小さくし、定着ローラ1の表面温度を高く制御することによって全体的にグロスの高い高品位な画像を得ることができる。
【0085】
本実施形態例の変形例として、加圧ローラ3を定着ローラ1と同様中空ローラとし、ヒータを内包させて加圧ローラ表面の温度も制御し、上記制御に加えて、グロス維持モードにおいて加圧ローラ3の温度制御値を上げても良い。
【0086】
〈実施形態例3〉(図7)
図7はさらなる実施形態例のフローを示す流れ図である。
【0087】
本実施形態例の画像形成装置は前述図1の装置との対比において、図7に示すフローで制御される点を除いて同じである。
【0088】
本例ではグロス維持モードにおいて紙間を縮小するタイミングを、定着ローラ1の表面温度推移によって判断する。温度低下の度合いは環境温度や記録材の材質、坪量等によって異なるため、本制御に拠れば記録材の種類に応じて紙間を縮小するタイミングを変える事ができる。
【0089】
一方、前述温度低下が発生する原因は弾性層1bが断熱層として作用するからで、そのような熱伝達モデルにおいては表面温度が上昇し始めた後は、持続的にハロゲンヒータ2で発生した熱が伝達する。そのため、紙間を縮小しても定着ローラ1の表面温度を低下させることなく、最適なスループットを得ることができる。
【0090】
以下にA4サイズの記録材を坪量を変えて本制御で連続プリントした場合のプリント開始後1分間のスループットを示す。
【0091】
【表2】
【0092】
本制御によってグロス差を抑えながら、記録材の種類に応じたスループットを実現できる事が確認できた。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、グロス低下や定着不良が発生しない、画像再現性の高い、高速画像形成可能な画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態例1における画像形成装置の概略構成図
【図2】 実施形態例1における画像加熱定着装置の横断面模型図
【図3】 定着温度とグロス値との関係を示す図
【図4】 連続プリント時の定着ローラの表面温度推移を示す図
【図5】 実施形態例1の動作フローを説明する図
【図6】 実施形態例2の動作フローを説明する図
【図7】 実施形態例3の動作フローを説明する図
【符号の説明】
1‥‥定着ローラ、2‥‥ヒータ、3‥‥加圧ローラ、11a〜11d‥‥感光ドラム、17‥‥中間転写ベルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus including a fixing device that applies thermal energy from a heating element to a recording material.
[0002]
[Prior art]
For convenience, an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a fax machine will be described as an example.
[0003]
The fixing device in the image forming apparatus is a toner (developer) made of a heat-meltable resin or the like by an appropriate image forming process means such as electrophotography, electrostatic recording, or magnetic recording in an image forming unit of the image forming apparatus. a device for the heat-fixing treatment as the solid Chakugazo surface of the recording material a toner image formed by the direct method or indirect (transfer) system to the surface of the recording material used.
[0004]
Conventionally, as such a fixing device, a heat source such as a halogen lamp is built in, and a rotating roller pair of a fixing roller (heat roller) and a pressure roller heated to a predetermined fixing temperature and a pressure roller is formed. A recording material carrying an unfixed toner image as a material to be heated is introduced into the pressure nip portion (fixing nip portion) of the roller pair and is nipped and conveyed to heat and fix the unfixed toner image on the recording material surface. There is a roller fixing device.
[0005]
Normally, in this apparatus, in order to control the lighting of the halogen heater and keep the roller at a predetermined temperature, temperature detection means such as a thermistor is brought into contact with the roller surface. Based on this detected temperature, the temperature control means controls the lighting of the halogen heater to maintain the roller surface temperature at a predetermined temperature.
[0006]
Generally, a roller is provided with a coating layer of a fluorine-based resin or a heat-resistant elastic material on the surface of an aluminum or iron core.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to perform high-speed image formation, it is effective to shorten the interval between recording materials and feed a large number of sheets per unit time. On the other hand, the thermal conductivity of the fluororesins and heat-resistant elastic materials is generally low, and when the recording material interval is short, the temperature of the roller surface decreases, and shortly after the continuous feeding starts, fixing failure and gross loss significantly decrease. Was sometimes seen.
[0008]
In particular, when the phenomenon in applications plurality image forming the same image is generated, gloss and sharpness between pages, chromaticity different low under the quality reproducibility occur.
[0009]
Therefore, there is a demand for an image forming apparatus capable of high-speed image formation with high image reproducibility that does not cause gloss reduction or fixing failure.
[0010]
The present invention provides an image forming apparatus that can meet such demands.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is an image forming apparatus having the following configuration.
[0012]
(1) An image forming apparatus that forms an image on a recording material and fixes the recording material by heating the image formed on the recording material. And heating means for heating the heat conduction rotating body, and fixing the image formed on the recording material by heating the recording material in contact with the surface of the rotating heat conduction rotating body Control that sets the reference interval between the fixing unit and a plurality of recording materials to be continuously conveyed corresponding to the size of the recording material to be conveyed and set to a minimum interval when conveying a plurality of recording materials continuously. And the control means includes a plurality of recording materials in a first predetermined period when images formed on a plurality of continuously conveyed recording materials are fixed by the heat fixing means. during the said interval of the reference interval is greater than the first And an image forming apparatus characterized in that the second interval is set to be larger than the reference interval and smaller than the first interval in a second predetermined period after the first predetermined period has elapsed. .
[0014]
(2) It has a detection means for detecting the surface temperature of the heat conduction rotator, and a temperature control means for controlling the surface temperature of the heat conduction rotator based on the detection result of the detection means, and the temperature control means, the image forming apparatus according to, characterized in that to change the surface temperature of the heat-conducting rotary body together with changes of the spacing of the plurality of serial Rokuzai (1).
[0015]
(3) It has a detection means for detecting the surface temperature of the heat conduction rotating body, and sets the timing for changing the interval between a plurality of recording materials according to the degree of the decrease in the surface temperature detected by the detection means. the image forming apparatus according to (1) or (2) to.
[0020]
<Operation>
The thermal conduction rotator is formed by widening the interval between the recording materials and starting image formation continuously, that is, by widening the space at the start of printing, and by reducing the space between the sheets step by step when continuously printing. Temperature drop can be reduced.
[0021]
With the above-described operation, it is possible to provide an image forming apparatus that can ensure high-speed image formation with high image reproducibility, which ensures uniformity of inter-page gloss and does not cause gloss reduction or fixing failure.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Embodiment example 1> (FIGS. 1 to 5)
(1) Example of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus of this example is an electrophotographic full-color printer, and is an apparatus capable of passing an A3 size recording material.
[0023]
This configuration includes photosensitive drums 11a to 11d corresponding to yellow, magenta, cyan, and black color toners as image carriers, and an intermediate transfer belt 17 as an intermediate transfer member is connected to each of the photosensitive drums 11a to 11d. Contact is made at each primary transfer portion.
[0024]
The intermediate transfer belt 17 is a seamless belt having a thickness of 0.1 mm in which carbon is dispersed in polyimide resin and the volume resistivity is adjusted to about 10 7 Ω · cm. The intermediate transfer belt 17 is wound around three
[0025]
The secondary transfer roller 18 is a core metal covered with an EPDM foam layer having a resistance value of medium resistance, and is arranged in such a manner that the intermediate transfer belt 17 and the recording material P are sandwiched between secondary transfer portions.
[0026]
[0027]
The operation of this apparatus will be described below together with the image forming process.
[0028]
The photosensitive drum 11a is rotationally driven at a predetermined process speed (circumferential speed = 100 mm / sec) in the direction of the arrow, and is uniformly charged by the primary charger 12a.
[0029]
Next, an electrostatic latent image is created on the photosensitive drum 11a by laser light from the scanner 13a modulated by the image information signal sent from the host computer. The intensity of the laser beam and the irradiation spot diameter are appropriately set according to the resolution of the image forming apparatus and the desired image density, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11a has a bright portion potential V L in the portion irradiated with the laser beam. The other portion is formed by being held at the dark portion potential V D (about −700 V) charged by the primary charger 12a.
[0030]
The electrostatic latent image reaches a portion facing the developing
[0031]
In full-color image formation, toner images are similarly formed on the photosensitive drums 11a to 11d corresponding to the respective colors, and are sequentially primary-transferred onto the intermediate transfer belt 17 that is an intermediate transfer member at each primary transfer nip, and the toner images are synthesized. To do.
[0032]
At each primary transfer nip formed by the intermediate transfer belt 17 and the photosensitive drums 11a to 11d, a voltage (+100 to +1000 V) having a polarity opposite to that of the toner applied to the
[0033]
When the intermediate transfer belt 17 passes through the primary transfer nip with the photosensitive drum 11d, the full color image is carried on the intermediate transfer belt 17, and the primary transfer process is completed.
[0034]
On the other hand, the surfaces of the photosensitive drums 11a to 11d after the primary transfer of the toner images are cleaned by the
[0035]
Next, one sheet of cut sheet (sheet) recording material P is taken out from a sheet feeding means (not shown) and is inserted into the secondary transfer nip region. At this time, a voltage (+ 1K to + 6KV) having a polarity opposite to that of the toner is applied to the secondary transfer roller 18, and the toner image is transferred from the intermediate transfer belt 17 to the recording material P (on the recording material) .
[0036]
The recording material P bearing the unfixed color image exiting the secondary transfer nip region reaches the image
[0037]
On the surface of the intermediate transfer belt 17 after the transfer of the toner image to the recording material P, the residual toner after the secondary transfer is scraped off to the
[0038]
(2) Image heating and fixing
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the image heating and fixing
[0039]
The fixing
[0040]
The
[0041]
The fixing
[0042]
The fixing
[0043]
The
[0044]
A
[0045]
Based on the detected temperature (detection result) by the
[0046]
Thus, the recording material P carrying the unfixed toner image T as the material to be heated is introduced into the fixing nip portion N between the fixing
[0047]
(3) Standard paper interval by size In the present image forming apparatus, if the time required for developing and processing image data from a computer (not shown) is shorter than the above process cycle, the apparatus is not stopped. The image forming operation is continuously performed. In particular, when a plurality of the same images are printed, no new image data development time is required, and the continuous image forming operation is performed.
[0048]
The throughput (number of prints per time) in the continuous printing as described above is determined by the process speed, the interval between the recording materials P (= inter-paper time), and the length of the recording material P. For example, with regard to A4 paper (210 × 297 mm) horizontal paper (
[0049]
a) Mechanical condition The minimum paper gap is determined by the conditions for preventing false detections such as a jam / double feed detection sensor (not shown) provided in the apparatus or the ability of the paper feed unit (not shown). 40 mm or more is secured. Therefore, in practice, if a sheet gap of 40 mm is secured in this embodiment, 24 PPM is the maximum throughput.
[0050]
Also, in a device that forms a full-color image by sequentially performing charging, latent image formation, development, transfer, and cleaning processes for each color on a single photosensitive drum, the next recording material is fed until the process for all colors is completed. Impossible. Therefore, the maximum throughput of continuous printing of full-color images is about 25% of an image forming apparatus having a plurality of photosensitive drums as in this embodiment, and the gap between sheets is about 790 mm.
[0051]
b) When continuously passing a recording material having a small thermal condition width, the surface temperature of the roller may be excessively raised in a portion where the recording material does not pass in the image heating apparatus. The degree of this excessive temperature rise is closely related to the interval between the papers, and the excess temperature increase tends to increase as the interval between the sheets decreases. Since the heat-resistant temperature of silicone rubber is about 230 ° C., it is necessary to increase the gap between the sheets so that the temperature in the non-sheet passing region due to excessive temperature rise during continuous sheet passing is lower than this. For example, when A4 size recording material is used for longitudinal paper (length: 297 mm), it is set to about 160 mm.
[0052]
Therefore, this apparatus continuously forms images with a minimum paper interval of 40 mm for recording materials with a small non-sheet passing area, and images with a larger interval for recording materials with a large non-sheet passing area. Form.
[0053]
In this specification, the sheet interval corresponding to the sheet size is referred to as a reference sheet interval (reference interval) by size.
[0054]
(4) Gloss (Glossiness)
The gloss value was measured with a PD-3D (incident angle of 75 degrees) manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd. after a fixed toner image was formed on CLC paper manufactured by CANON.
[0055]
When the gloss value of the image output by the electrophotographic image forming apparatus was investigated, subjects who had a favorable impression of the gloss value of 15% or more for the full-color image of the natural image accounted for the majority of the whole. On the other hand, the majority of subjects complaining of discomfort such as “glare” when the gloss value exceeded 40% for images containing a lot of text.
[0056]
Based on these results, the image forming apparatus ensures an average gloss value of about 20% due to the effects of the toner and the image heating and fixing apparatus. In general, for toner, MI value (measurement method: melt indexer L203 type (manufactured by Takara Kogyo Co., Ltd.) is used. Sample is set to 4.0 to 5.0 g, held at 125 ° C. for 5 minutes, and a load of 98 N is applied. 2), the gloss value tends to increase as the measured value is converted into a 10-minute value. In the present invention, toner having an MI value of 1 g / 10 min or more is used. ing. Further, in order that the image heating and fixing
[0057]
Furthermore, when the visual impression of the variation in the gloss value was investigated, in the range of 15 to 40%, the majority of the subjects were aware of the difference of 5%, whereas the gloss of less than 15% and more than 50%. Few subjects were aware of a 5% gross difference in range.
[0058]
Therefore, a gloss value of 15 to 40% is good in order to obtain a good impression with respect to various images. In an image forming apparatus that outputs an image in this range, it is preferable to suppress the gloss variation within 5%. .
[0059]
On the other hand, the gloss value may be greatly influenced by the surface temperature of the fixing roller. In this image forming apparatus, the gloss temperature characteristic of FIG. 3 is shown. It can be seen that in order to suppress the gloss difference within 5%, it is necessary to control the change in the surface temperature of the fixing roller within 10 deg (180 ° C.).
[0060]
(5) Change in surface temperature of fixing roller FIG. 4 shows a case in which A4 paper having a basis weight of 100 g / m 2 is continuously printed with reference size by size (40 mm: reference interval ) at an environmental temperature of 15 ° C. This is the transition of the surface temperature of the fixing
[0061]
In the image heating and fixing
[0062]
This temperature drop causes a gloss fluctuation during continuous printing according to the temperature characteristic of the gloss described in the item (4). In particular, in a configuration including a plurality of photosensitive drums 11a to 11d as in the present image forming apparatus, high throughput can be realized with few mechanical restrictions on the space between sheets, while the heat of the fixing
[0063]
However, if the fixing property (adhesiveness between the recording material and the toner) is not impaired by the above temperature decrease, continuous printing that maintains the gap between the reference papers by size can achieve high throughput, and the first print mode There is a utility value as a normal mode where (the first image forming mode) .
[0064]
Furthermore, in the present invention, in addition to the normal mode, the gloss maintaining mode that is the second print mode (second image forming mode) can be selected. The operation and effect of the gloss maintaining mode will be described next.
[0065]
(6) Gloss maintenance mode The gross maintenance mode is executed by the flow shown in FIG.
[0066]
A paper interval at the start of continuous printing ( paper interval in the first predetermined period ) is secured longer than a reference paper interval ( reference interval ) by size. For example, printing is started with a sheet interval ( first interval ) of 250 mm for A4 landscape paper.
[0067]
The interval between sheets is shortened at a stage after a predetermined time has elapsed after the start of continuous printing (a second predetermined period after the first predetermined period has elapsed) . For example between successive print start 30 seconds or descending paper and 123 mm (second interval).
[0068]
Further, the gap between the sheets is further shortened at a stage where a predetermined time has passed (a third predetermined period after the second predetermined period has elapsed ). For example, the paper interval after 60 seconds from the start of continuous printing is set to 40 mm ( set to the reference interval ).
[0069]
The gloss maintenance mode places importance on maintaining a constant image quality, particularly gloss (gloss), at the expense of some throughput during continuous printing.
[0070]
The user can select one of the above two modes according to an instruction from a computer (not shown) according to the purpose of continuous printing.
[0071]
(7) Comparison Results The normal mode and the gloss maintenance mode were compared and examined with the image forming layer value apparatus. The surface temperature transition and gloss transition of the fixing
[0072]
[Table 1]
[0073]
As shown in Table 1, it can be seen that the second mode significantly reduces the gross difference and greatly improves the image uniformity.
[0074]
As a modification of the present embodiment, the number of prints from the start of printing may be used at the timing of changing the sheet interval.
[0075]
Further, it is possible to set a larger number of stages for changing the interval between the sheets and smoothly reduce the interval between the sheets.
[0076]
Further, a film or a film coated with an elastic layer may be used as the heat conduction rotating body of the image
[0077]
<
FIG. 6 is a flow diagram illustrating the flow of a further example embodiment.
[0078]
The image forming apparatus of the present embodiment is the same as the apparatus of FIG. 1 except that the image forming apparatus is controlled by the flow shown in FIG. In this example, the gap between sheets is reduced in the gloss maintaining mode, and the surface temperature control value of the fixing
[0079]
Users who select the gloss maintenance mode at the expense of throughput may be considered to have a high demand for image gloss.
[0080]
Therefore, in this embodiment, it is possible not only to maintain the gloss within a certain range but also to set it slightly higher.
[0081]
Secure the paper interval at the start of continuous printing longer than the reference paper size. For example, printing is started by controlling the surface temperature of the fixing
[0082]
After a predetermined time has elapsed after the start of continuous printing, the sheet interval is shortened and the surface temperature of the fixing
[0083]
Further, the sheet interval is further shortened after a predetermined time has elapsed. For example, the paper interval after 90 seconds from the start of continuous printing is 40 mm.
[0084]
In this embodiment, the timing for reducing the sheet interval is slightly delayed from that in the first embodiment, so that the temperature drop of the fixing
[0085]
As a modified example of the present embodiment, the
[0086]
<
FIG. 7 is a flow diagram illustrating the flow of a further example embodiment.
[0087]
The image forming apparatus of this embodiment is the same as the apparatus of FIG. 1 except that the image forming apparatus is controlled by the flow shown in FIG.
[0088]
In this example, the timing for reducing the sheet interval in the gloss maintaining mode is determined based on the surface temperature transition of the fixing
[0089]
On the other hand, the cause of the temperature decrease is that the elastic layer 1b acts as a heat insulating layer. In such a heat transfer model, after the surface temperature starts to rise, the heat generated by the
[0090]
The following shows the throughput for one minute after the start of printing when an A4 size recording material is continuously printed with the basis weight changed.
[0091]
[Table 2]
[0092]
It was confirmed that this control can achieve the throughput according to the type of recording material while suppressing the difference in gloss.
[0093]
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of forming a high-speed image with high image reproducibility, in which neither gloss reduction nor fixing failure occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus in
DESCRIPTION OF
Claims (3)
記録材に表面が接触可能に配設される熱伝導回転体と、前記熱伝導回転体を加熱する加熱手段とを備え、回転される前記熱伝導回転体の表面に接触して記録材を加熱することにより記録材上に形成された画像を定着する加熱定着手段と、連続して搬送される複数の記録材の基準間隔を、搬送される記録材のサイズに対応しており、連続して複数の記録材を搬送する際における最小間隔に設定する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、連続して搬送される複数の記録材上に形成された画像を前記加熱定着手段によって定着する場合に、第一の所定期間において、複数の記録材の前記間隔を前記基準間隔より大きい第一の間隔に設定し、前記第一の所定期間経過後の第二の所定期間において、前記基準間隔より大きく、且つ、前記第一の間隔より小さい第二の間隔に設定することを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus for forming an image on a recording material and fixing the image on the recording material by heating the image formed on the recording material,
A heat-conducting rotator disposed on the surface of the recording material so as to be in contact with the recording material, and heating means for heating the heat-conducting rotator, and heating the recording material in contact with the surface of the rotating heat-conducting rotator The heat fixing means for fixing the image formed on the recording material and the reference interval of the plurality of recording materials conveyed continuously correspond to the size of the recording material conveyed, Control means for setting a minimum interval when conveying a plurality of recording materials ,
Wherein, when fixing the formed on a plurality of recording material transported consecutively images by the heat fixing means, in a first predetermined time period, the reference interval the interval of a plurality of recording materials Setting a larger first interval, and setting a second interval greater than the reference interval and smaller than the first interval in a second predetermined period after the first predetermined period has elapsed. An image forming apparatus.
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