JP2013003553A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置は、熱源と、熱源から熱を供給される定着回転体と、定着回転体との間でニップ部を形成するように構成された加圧回転体と、トナー画像が形成された記録媒体がニップ部を通過するように、定着回転体および加圧回転体の周速度に同期した速度で記録媒体を搬送する搬送手段と、定着回転体の温度が所定値となるように熱源の発熱量を制御する温度調整手段とを含む。定着回転体および加圧回転体を第1の周速度で回転させるとともに、記録媒体を第1の距離間隔ごとに画像形成手段へ供給する第1のモードと、定着回転体および加圧回転体を第1の周速度より高い第2の周速度で回転させるとともに、記録媒体を第1の距離間隔より長い第2の距離間隔ごとに画像形成手段へ供給する第2のモードとが切替えられる。
【選択図】図5
Description
特開2009−276549号公報に開示される構成は、低温状態にある定着ローラーが所定の定着温度に達するまでのウォームアップ時にのみ通電される補助ヒーターを有している。
本実施の形態に従う定着装置は、熱源である加熱ヒーターを有する回転可能に両端が支持された加熱ローラーと、回転可能に支持された定着ローラーに巻き掛けられた無端状の定着ベルトと、その定着ベルト外周に接し、定着ローラーに荷重をかけてニップ部を形成するように設けられた回転駆動する加圧ローラーとで構成されている。定着ローラーは、側板に回転可能に固定されるとともに、側板と加熱ローラー支持部材との間に圧縮ばねを取り付け、テンションをかけてベルトを張る構成にしており、加圧ローラーの駆動で定着ベルトおよび定着ローラーが従動する。
まず、本実施の形態に従う画像形成装置100の構成について説明する。本実施の形態に従う画像形成装置100は、電子写真式の画像形成プロセスを実行する構成であれば、その用途は問わない。すなわち、画像形成装置100は、プリンター、複写機、ファクシミリ、複合機(MFP)などのいずれとしても具現化可能である。以下の説明では、画像形成装置100をプリンターとして具現化した場合の例を示す。
次に、図1に示す定着装置5のより詳細な構成について説明する。
加熱ローラー51は、外径30mm、肉厚0.5mmのアルミ製の芯金を有し、その表面はPTFE(polytetrafluoroethylene:ポリテトラフルオロエチレン)コーティングがされている。加熱ヒーター55の発熱量は、1000Wである。
加熱ヒーターについて、配向は115%−100%−115%であり、発光長は20mm−250mm−20mmである。すなわち、加熱ヒーターでは、端部の定着性を確保するために、端部における配向を高めている。加圧ヒーターについて、配光は100%であり、発光長は290mmである。
本実施の形態に従う制御機能について説明する前提として、定着装置5における温度特性について説明する。
上述のような定着性の悪化と生産性の低下との両方を抑制するため、本実施の形態に従う画像形成装置100では、システム速度および紙間距離を制御することで、加熱側(加熱ローラー51および定着ローラー52)を過剰に加熱することなく、加圧側(加圧ローラー54)の温度を制御して、連続通紙時における加圧ローラー54の表面温度の落ち込みを抑制するとともに、生産性を維持する。
(e1:システム速度変更による昇温効果)
図4は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置100の定着装置5におけるシステム速度の影響についての試験例を示す図である。すなわち、図4には、加熱側(加熱ローラー51および定着ローラー52)の温調に係る設定値を一定に維持したまま、システム速度を異ならせた場合(システム速度:110mm/sおよび165mm/s)における加圧ローラー54の表面温度の時間的変化を測定した結果を示す。図4の横軸は、加熱ローラー51の表面温度である。なお、図4に示す結果は、低温状態からのウォームアップ動作時に取得されたものである。
上述のようなシステム速度の変更に伴う加圧ローラーの表面温度の落ち込みを抑制するために、システム速度の変更と連動して、先行と記録媒体と後続の記録媒体との間の間隔(紙間距離)を変更する。この紙間距離の変更量としては、システム速度の変更前後で生産性を維持できる程度が好ましい。具体的には、システム速度とほぼ比例して紙間距離を変更する。このように紙間距離をシステム速度と比例させることで、単位時間当たりにプリントされる枚数を維持できる。
上述のような制御ロジックを適用した場合の実施例について示す。
図9は、本発明の実施の形態に従う制御方法における温度落ち込みを評価した実験例を示す。すなわち、図9には、システム速度を220mm/sと265mm/sとの場合について、いずれの場合においてもプリント時の生産性がほぼ同じになるように、それぞれの紙間距離を変更したときの、定着ベルト53のニップ部57に突入する前の温度(ニップ前)と加圧ローラー54の表面温度(加圧)との時間的変化を示す。
次に、上述したような制御方法に係る処理手順について説明する。
図10を参照して、電源が投入されると、ウォームアップ動作が開始されることになる。その前に、制御装置6は、ウォームアップ動作におけるシステム速度を決定する。より具体的には、制御装置6は、現在の環境温度が所定のしきい値(たとえば、18℃)以下であるか否かを判断する(ステップS2)。現在の環境温度が所定のしきい値以下である場合(ステップS2においてYESの場合)には、制御装置6は、現在の環境が低温環境であると決定し、システム速度を通常環境における通常値(たとえば、110mm/s)より高い値(たとえば、165mm/s)に設定する(ステップS4)。これに対して、現在の環境温度が所定のしきい値を超えている場合(ステップS2においてNOの場合)には、制御装置6は、現在の環境が通常環境であると決定し、システム速度を通常環境における通常値(たとえば、110mm/s)に設定する(ステップS6)。
続いて、制御装置6は、ウォームアップが完了したかどうかを判断する(ステップS11)。例えば、ウォームアップが完了したかどうかは、ウォームアップ動作として所定期間(たとえば、1、2分)が経過したかどうかを判断するようにしてもよい。あるいは、加熱ローラが所定温度に到達したかどうかで判断するようにしてもよい。
これに対して、プリントジョブを受信していない場合(ステップS12においてNOの場合)には、制御装置6は、プリントジョブを受信していない期間が所定期間を超えたか否かを判断する(ステップS20)。プリントジョブを受信していない期間が所定期間を超えていない場合(ステップS20においてNOの場合)には、ステップS12以下の処理が繰返される。
図10には、電源投入時の動作に係る処理手順を示したが、加圧ローラー54の温度(表面温度)を計測するための温度センサー58(図2)をさらに設けて、プリント動作中においても、加圧ローラー54の温度を管理するようにしてもよい。
このように、制御装置6は、加圧ローラー54(加圧回転体)の温度が所定値未満であることに応答して、システム速度を高めたモードを選択する。そして、制御装置6は、システム速度を高めたモードを選択した後、加圧ローラー54(加圧回転体)の温度が所定値以上になれば、システム速度を通常値に戻したモードへ切替える。
本発明の別の局面に従えば、画像形成装置の定着装置は以下のように表現することもできる。
本実施の形態によれば、加圧ローラー温度が低下することによって、カールの悪化や低温オフセットが発生することが予想される環境下では、システム速度および紙間距離を制御して、通常環境下と同様の生産性を確保しつつ、加熱側の熱を加圧側に積極的に移動させる。これによって、加圧ローラーにおける表面温度の落ち込みを抑制する。
Claims (7)
- 記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段と、
熱源と、
前記熱源から熱を供給される定着回転体と、
前記定着回転体との間でニップ部を形成するように構成された加圧回転体と、
前記トナー画像が形成された前記記録媒体が前記ニップ部を通過するように、前記定着回転体および前記加圧回転体の周速度に同期した速度で前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
前記定着回転体の温度が所定値となるように前記熱源の発熱量を制御する温度調整手段と、
前記定着回転体および前記加圧回転体を第1の周速度で回転させるとともに、前記記録媒体を第1の距離間隔ごとに前記画像形成手段へ供給する第1のモードと、前記定着回転体および前記加圧回転体を前記第1の周速度より高い第2の周速度で回転させるとともに、前記記録媒体を前記第1の距離間隔より長い第2の距離間隔ごとに前記画像形成手段へ供給する第2のモードとを切替える制御手段とを備える、画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記熱源が発熱のない状態から発熱する状態に切替えられることに応答して、前記第2のモードを選択する、請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記第2のモードを選択した後、所定時間の経過後に、前記第1のモードへ切替える、請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記画像形成装置の環境温度が所定値以上である場合には、前記熱源が発熱する状態に切替えられたとしても、前記第1のモードを選択する、請求項2または3に記載の画像形成装置。
- 前記加圧回転体の温度を計測する温度計測手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記加圧回転体の温度が所定値未満であることに応答して、前記第2のモードを選択する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記第2のモードを選択した後、前記加圧回転体の温度が前記所定値以上になれば、前記第1のモードへ切替える、請求項5に記載の画像形成装置。
- 記録媒体にトナー画像を形成する画像形成方法であって、
前記記録媒体上にトナー画像を形成するステップと、
加圧回転体と熱源から熱を供給される定着回転体との間で形成されるニップ部を通過させるように、前記定着回転体および前記加圧回転体の周速度に同期した速度で前記トナー画像が形成された前記記録媒体を搬送するステップと、
前記定着回転体の温度が所定値となるように前記熱源の発熱量を制御するステップと、
前記定着回転体および前記加圧回転体を第1の周速度で回転させるとともに、前記記録媒体を第1の距離間隔ごとに画像形成手段へ供給する第1のモードと、前記定着回転体および前記加圧回転体を前記第1の周速度より高い第2の周速度で回転させるとともに、前記記録媒体を前記第1の距離間隔より長い第2の距離間隔ごとに前記画像形成手段へ供給する第2のモードとを切替えるステップとを備える、画像形成方法。
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