JP2013164446A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】幅方向におけるサイズが所定サイズ以下の記録媒体がニップ部を通過した後、幅方向におけるサイズが所定サイズよりも大きい記録媒体がニップ部を通過する前に、幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化するための定着部材及び加圧部材の均熱化回転を実行するように制御する。また、前記均熱化回転の終了条件として、その均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報に基づいて、互いに異なる複数種類の終了条件のいずれかを選択するように制御する。
【選択図】図1
Description
また一方で、上記定着装置を備えた画像形成装置では、記録媒体への画像形成に要する画像形成時間の短縮化を図りたいという要請がある。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の一構成例を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、タンデム方式のカラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央部に、複数の色画像を形成する作像部(図示の例では4つの作像部)からなる画像ステーションが設けられている。複数の作像部は、無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト(以下「転写ベルト」という。)11の展張方向に沿って並置され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
画像形成装置1000において作像動作が開始されると、各作像部における各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkが図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面が帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面には、光書込装置8からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上に形成された静電潜像に、各現像装置40Y、40C、40M、40Bkによってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
図2は、本実施形態に係る定着装置100の一構成例を示す概略構成図である。図2において、定着装置100は、回転可能な加熱回転体からなる定着部材としての定着ベルト121と、定着ベルト121に対向して回転可能に設けられた対向回転体からなる加圧部材としての加圧ローラ122と、定着ベルト121を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ123とを備えている。更に、定着装置100は、定着ベルト121を介して対向する加圧ローラ122とニップ部Nを形成するニップ形成部材124と、ニップ形成部材124を支持する支持部材としてのステー125とで構成されるニップ形成手段と、ハロゲンヒータ123から放射される光を定着ベルト121へ反射する反射部材126とを備えている。また、定着装置100は、定着ベルト121の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ127と、定着ベルト121から用紙を分離する記録媒体分離手段としての分離部材128と、加圧ローラ122を定着ベルト121へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。
具体的には、ハロゲンヒータ123によって定着ベルト121をニップ部N以外の箇所において直接加熱できるようにしている(直接加熱方式)。本実施形態では、ハロゲンヒータ123と定着ベルト121の図2の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ123からの輻射熱を定着ベルト121に直接与えるようにしている。
画像形成装置1000の本体の主電源スイッチが投入(主電源ON)されると、ウォームアップ動作が開始される。具体的には、ハロゲンヒータ123に電力が供給されると共に、加圧ローラ122が図2中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト121は、加圧ローラ122との摩擦力によって、図2中の反時計回りに従動回転する。定着ベルト121の温度を温度センサ127で検知し、定着ベルト121が所定の温度に達するまで、ウォームアップ動作を実施する。主電源ON時のウォームアップ動作においては、定着ベルト121を定着温度よりも高い所定の温度(158℃〜170℃)に定着ベルト121を加熱する。
トナー画像Tが定着された用紙Pは、ニップ部Nから図2中の矢印A2方向に搬出される。このとき、用紙Pの先端が分離部材128の先端に接触することにより、用紙Pが定着ベルト121から分離される。その後、分離された用紙Pは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。
制御手段としての制御部200は、コントローラ部200aとエンジン制御部200bとを備えている。
図6は、定着装置100の定着ベルト121や加圧ローラ122の温度を計測する温度検知手段としてのサーモパイル等の設置位置を示す概略構成説明図であり、図の下部にB5サイズの用紙Pを縦送りしたときの通紙後の温度プロファイルを併せて記載している。
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報としての次の画像形成ジョブの内容によって、均熱化回転の終了条件を適宜選択することが有効であることがわかった。つまり、次の画像形成ジョブで形成される画像がモノクロ画像かフルカラー画像かといった画像情報、あるいは、前のジョブと次のジョブとで定着搬送される用紙Pのサイズの大小関係などの画像形成関連情報に基づいて、定着ベルト121の温度や均熱化回転の時間などの終了条件を適宜選択し、定着ベルト121の幅方向における温度の不均一分布に起因する定着不良の発生を防止するとともに、それらの用紙Pへの画像形成に要する画像形成時間の短縮化を図ることができることがわかった。
また、図8は、均熱化回転の実行の開始と終了との制御を説明するためのフローチャートである。
画像形成動作を開始すると均熱化回転の制御(以下、「制御A」という。)が実施される(ステップS1)。この制御Aの実施中は別の他の制御への状態遷移は禁止される。そして前ジョブ(ここでは最初のジョブ)が実行されて終了したとき、次ジョブが確定しているか否かを判断する(ステップS2)。次ジョブが確定しているとき(ステップS2でYes)は、次ジョブの通紙幅と前ジョブの通紙幅とを比較する(ステップS3)。一方、次ジョブが確定していないとき(ステップS2でNo)は、安全側に考えてフルカラー画像用の均熱化回転を行う。そして、次ジョブの通紙幅が前ジョブの通紙幅より大きいとき(ステップS3でYes)は、次ジョブがフルカラー画像か否かを判断し(ステップS4)、次ジョブの通紙幅が前ジョブの通紙幅以下のとき(ステップS3でNo)は、異常画像が生じないので終了となる。制御Aの終了により、均熱化回転が行われないため、均熱化回転の待ち時間がなく、次ジョブのプリントタイムが短縮される。
また、温度で検知しなくてもよく、例えば実験的に求めた数値と、前ジョブの枚数・時間とに基づいて均熱化回転時間を設定してもよい。
また、均熱化回転の時間を短縮する上記制御は、連続した異なるジョブ間で行われる均熱化回転に限らず、1つのジョブの中で用紙の通紙幅サイズが大きい通紙幅サイズに切り替わる場合に行われる均熱化回転にも適用することができる。
さらに、均熱化回転中は、ハロゲンヒータ123の電源をオフしておくと定着ベルト121の高温部分の温度がより早く下がり、均熱化回転時間の短縮に効果的である。
(態様A)
無端移動する表面を有する回転可能な定着ベルト121などの定着部材と、定着部材を加熱するハロゲンヒータ123などの加熱源と、定着部材に圧接してニップ部Nを形成するように加圧される回転可能な加圧ローラ122などの加圧部材と、定着部材又は加圧部材の回転を駆動する加圧ローラ駆動部129などの回転駆動手段とを有する定着装置100を備えた画像形成装置1000であって、ニップ部Nにおける記録媒体搬送方向と直交する幅方向におけるサイズが所定サイズ以下の用紙Pなどの記録媒体がニップ部Nを通過した後、幅方向におけるサイズが所定サイズよりも大きい記録媒体がニップ部Nを通過する前に、幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化するための定着部材及び加圧部材の均熱化回転を実行するように回転駆動手段を制御する制御部200などの制御手段を更に備え、制御手段は、前記均熱化回転の終了条件として、均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報に基づいて、互いに異なる複数種類の終了条件のいずれかを選択するように制御する。
これよれば、上記実施形態について説明したように、ニップ部Nにおける記録媒体搬送方向と直交する幅方向におけるサイズが所定サイズ以下の記録媒体がニップ部Nを通過した後、幅方向におけるサイズが所定サイズよりも大きい記録媒体がニップ部Nを通過する前に、幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化するための定着部材及び加圧部材の均熱化回転を実行する。この均熱化回転により、定着部材の幅方向における温度の不均一分布に起因する定着不良の発生を防止することができる。そして、この均熱化回転の終了条件として、均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報に基づいて、互いに異なる複数種類の終了条件のいずれかが選択され、この選択された終了条件により均熱化回転は終了する。このように画像形成関連情報に応じて均熱化回転の適切な終了条件が選択されるので、均熱化回転を画像形成関連情報にかかわらず同じ終了条件で終了させる場合に比べて、記録媒体への画像形成に要する画像形成時間の短縮化を図ることができる。
(態様B)
上記態様Aにおいて、定着装置100を構成する部材の少なくとも一つの温度を検知する温度センサなどの温度検知手段を更に備え、前記複数種類の終了条件は、温度検知手段の検知結果が予め設定した所定の検知結果である条件を含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、記録媒体が通過するニップ部を形成する定着部材の表面の温度に関連している定着装置100を構成する部材の少なくとも一つの部材の温度の検知結果に基づいて、その定着部材の回転を伴う均熱化回転の終了条件が選択されるので、前記定着部材の表面の温度に応じて均熱化回転が過不足なく実行され、前記幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化する制御の精度を高めることができる。
(態様C)
上記態様Bにおいて、温度センサ127などの温度検知手段は、定着ベルト121などの定着部材の温度を検知する。これによれば、上記実施形態について説明したように、記録媒体が通過するニップ部を形成する定着部材の温度の検知結果に基づいて、その定着部材の回転を伴う均熱化回転の終了条件が選択されるので、前記幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化する制御の精度を更に高めることができる。
(態様D)
上記態様A乃至Cのいずれかにおいて、前記複数種類の終了条件は、前記均熱化回転を開始してから予め設定した所定の経過時間が経過した条件を含む。これによれば、上記実施形態について説明したように、予め実験などで得られた所定の経過時間の経過に基づいて、その定着部材の回転を伴う均熱化回転の終了条件を選択するように制御するので、前記幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化する制御の精度を更に高めることができる。
(態様E)
上記態様A乃至Dのいずれかにおいて、前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報は、均熱化回転の後に形成される画像の画像情報である。これによれば、上記実施形態について説明したように、均熱化回転の後に形成される画像の画像情報に基づいて、その定着部材の回転を伴う均熱化回転の終了条件を選択するように制御するので、前記幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化する制御の精度を更に高めることができる。例えば、均熱化回転の後に形成される画像がモノクロ画像の場合、幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化する制御の精度がフルカラー画像に比べて若干悪くても定着不良は発生し難いので、均熱化回転の終了条件としての温度を高めに設定したり、時間を短めに設定したりすることができる。以上のように、均熱化回転の後に形成される画像に応じて、定着不良の発生をより確実に防止できるとともに、記録媒体への画像形成に要する画像形成時間の短縮化をより確実に図ることができる。
(態様F)
上記態様A乃至Dのいずれかにおいて、前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報は、該均熱化回転の後に画像が形成される記録媒体の幅方向のサイズ情報である。これによれば、上記実施形態について説明したように、均熱化回転の後に画像が形成される記録媒体の幅方向のサイズ情報に基づいて、その定着部材の回転を伴う均熱化回転の終了条件を選択するように制御するので、前記幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化する制御の精度を更に高めることができる。例えば、均熱化回転の後に画像が形成される記録媒体の幅方向のサイズが、均熱化回転を実行する前にニップ部Nを通過した記録媒体の幅方向のサイズ以下の場合には、定着部材の幅方向における温度の不均一分布に起因する定着不良が発生しないので、均熱化回転を行わなくてもよく、記録媒体への画像形成に要する画像形成時間の短縮化をより確実に図ることができる。
(態様G)
上記態様A乃至Fのいずれかにおいて、制御手段は、前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報を取得できないとき、前記複数種類の終了条件のうち、均熱化回転を最も長く実行する終了条件を選択して用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報を取得できないとき、均熱化回転の複数種類の終了条件のうち、均熱化回転を最も長く実行する終了条件を選択して用いるので、安全を考慮して十分な均熱化回転が実行され、定着部材の幅方向における温度の不均一分布に起因する定着不良の発生をより確実に防止することができる。
(態様H)
上記態様A乃至Gのいずれかにおいて、制御手段は、画像を形成する記録媒体の幅方向のサイズが互いに異なる複数の画像形成ジョブを連続して実行する場合、所定サイズ以下の記録媒体に画像を形成する画像形成ジョブの終了時における記録媒体がニップ部Nを通過した後、幅方向におけるサイズが所定サイズよりも大きい記録媒体に画像を形成する次の画像形成ジョブの開始時における記録媒体が該ニップ部を通過する前に、前記均熱化回転を実行し、前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報は、次の画像形成ジョブの情報である。これによれば、上記実施形態について説明したように、画像を形成する記録媒体の幅方向のサイズが互いに異なる複数の画像形成ジョブを連続して実行する場合、次の画像形成ジョブの情報に基づいて、その定着部材の回転を伴う均熱化回転の終了条件を選択するように制御するので、前記幅方向における定着部材の表面の温度の分布を均一化する制御の精度を高めることができる。
(態様I)
上記態様A乃至Hのいずれかにおいて、加圧部材は、回転駆動されるように構成され、定着部材は、ハロゲンヒータ123などの加熱源を配置可能な中空の内部空間を有し、前記回転駆動される加圧部材に連れ回るように従動可能なベルト部材又はフィルム部材であり、定着装置100は、定着部材を介して加圧部材からの加圧を受けてニップ部Nを形成するように定着部材の内部空間に設けられたニップ形成部材124を更に備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、定着部材の内部空間に設けられたニップ形成部材が定着部材を介して加圧部材からの加圧を受けることにより、定着部材と加圧部材との間に所定のニップ部を形成することができる。そして、定着部材は、その中空の内部空間に配置された加熱源により加熱されるとともに、回転駆動される加圧部材に連れ回るように従動することにより、その定着部材が加圧部材に接触して移動するニップ部の温度を定着に必要な所定の温度に維持することができる。
しかも、加熱源で加熱されるベルト部材からなる定着部材は、ローラ部材などからなる定着部材に比して熱容量が低いので、定着部材の加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、省エネ性とウォームアップ時間及びファーストプリント時間の短縮化とを図ることができる。また、このように低熱容量化されたことにより幅方向のサイズが小さい小サイズの記録媒体がニップ部Nを通過したときに局所的に高温となった高温部分が生じやすい定着部材を用いる場合でも、定着部材の幅方向における温度の不均一分布に起因する定着不良の発生を防止するとともに、それらの記録媒体への画像形成に要する画像形成時間の短縮化を図ることができる。
(態様J)
上記態様A乃至Iのいずれかにおいて、ハロゲンヒータ123などの加熱源は、定着ベルト121などの定着部材を輻射熱によって直接加熱する。これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱源と定着部材と間に熱を伝えるための金属熱伝導体を介在させる必要がないので、省エネ性とウォームアップ時間及びファーストプリント時間の短縮化とを更に図ることができる。
121 定着ベルト
122 加圧ローラ
123 ハロゲンヒータ
123a 中央加熱用ハロゲンヒータ
123b 両端部加熱用ハロゲンヒータ
124 ニップ形成部材
125 ステー
125a ベース部
125b 立ち上がり部
126 反射部材
127 温度センサ
127a 中央部サーモパイル
127b 端部サーモパイル
127c 中央部寄りサーミスタ
127d 端部サーミスタ
128 分離部材
129 加圧ローラ駆動部
130 摺動シート
131 ベースパッド
132 板金
140 ベルト保持部材
141 スリップリング
142 側板
151 操作部
152 外部通信インターフェース部
200 制御部
200a コントローラ部
200b エンジン制御部
1000 画像形成装置
N ニップ部
P 用紙
Claims (10)
- 無端移動する表面を有する回転可能な定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱源と、前記定着部材に圧接してニップ部を形成するように加圧される回転可能な加圧部材と、前記定着部材又は前記加圧部材の回転を駆動する回転駆動手段とを有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記ニップ部における記録媒体搬送方向と直交する幅方向におけるサイズが所定サイズ以下の記録媒体が該ニップ部を通過した後、該幅方向におけるサイズが該所定サイズよりも大きい記録媒体が該ニップ部を通過する前に、該幅方向における前記定着部材の表面の温度の分布を均一化するための該定着部材及び前記加圧部材の均熱化回転を実行するように前記回転駆動手段を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、前記均熱化回転の終了条件として、該均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報に基づいて、互いに異なる複数種類の終了条件のいずれかを選択するように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記定着装置を構成する部材の少なくとも一つの温度を検知する温度検知手段を更に備え、
前記複数種類の終了条件は、前記温度検知手段の検知結果が予め設定した所定の検知結果である条件を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2の画像形成装置において、
前記温度検知手段は、前記定着部材の温度を検知することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれかの画像形成装置において、
前記複数種類の終了条件は、前記均熱化回転を開始してから予め設定した所定の経過時間が経過した条件を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置において、
前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報は、該均熱化回転の後に形成される画像の画像情報であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置において、
前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報は、該均熱化回転の後に画像が形成される記録媒体の幅方向のサイズ情報であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6のいずれかの画像形成装置において、
前記制御手段は、前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報を取得できないとき、前記複数種類の終了条件のうち、該均熱化回転を最も長く実行する終了条件を選択して用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7のいずれかの画像形成装置において、
前記制御手段は、画像を形成する記録媒体の幅方向のサイズが互いに異なる複数の画像形成ジョブを連続して実行する場合、所定サイズ以下の記録媒体に画像を形成する画像形成ジョブの終了時における該記録媒体が該ニップ部を通過した後、該幅方向におけるサイズが該所定サイズよりも大きい記録媒体に画像を形成する次の画像形成ジョブの開始時における該記録媒体が該ニップ部を通過する前に、前記均熱化回転を実行し、
前記均熱化回転の後に実行される次の画像形成に関する画像形成関連情報は、前記次の画像形成ジョブの情報であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8のいずれかの画像形成装置において、
前記加圧部材は、回転駆動されるように構成され、
前記定着部材は、前記加熱源を配置可能な中空の内部空間を有し、前記回転駆動される加圧部材に連れ回るように従動可能なベルト部材又はフィルム部材であり、
前記定着装置は、前記定着部材を介して前記加圧部材からの加圧を受けて前記ニップ部を形成するように該定着部材の内部空間に設けられたニップ形成部材を更に備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至9のいずれかの画像形成装置において、
前記加熱源は、前記定着部材を輻射熱によって直接加熱することを特徴とする画像形成装置。
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