JP2013178454A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】用紙のニップ進入タイミングに合わせて定着ヒータの制御周期開始タイミングをリセットして、用紙のニップ進入タイミングと定着ヒータの制御周期開始タイミングとが一致するように制御する。これにより、用紙のニップ進入タイミングに合わせて熱量供給が開始されるので、用紙へ供給される熱量が一定となり、定着性のムラを低減できる。
【選択図】図8
Description
図1は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置の一例における概略構成を示す断面図である。図示の画像形成装置は、電子写真方式を採用するものであり、画像形成装置本体100の上に画像読取装置200を設置して複写装置として構成している。また、装置本体100の右側面に両面ユニット300を取り付けてなる。画像形成装置本体100内には、中間転写装置10を備える。中間転写装置10は、複数のローラに掛けまわしてエンドレスの中間転写ベルト11をほぼ水平に張り渡し、反時計まわりに走行するように設ける。
この発明による定着装置22は、ローラ形状の定着部材である定着ローラ1と、ローラ状の加圧部材である加圧ローラ2と、内部に加熱源5を備えた加熱ローラ4と、定着ローラ1と加熱ローラ4に架け回された定着ベルト3で構成され、定着ローラ1、加圧ローラ2のうちの一方のローラの回転軸は固定され、他方のローラの回転軸は移動自在として他方のローラが一方のローラに対して接離可能に支持され、かつ他方のローラが一方のローラに向けて図示しない付勢手段により付勢されて、定着ローラ1と加圧ローラ2との間で定着ベルト3を介して定着ニップnが形成される。用紙20が定着ニップnを通過する際、定着ローラ1は用紙20の未定着画像面に接して用紙20を加熱し、加圧ローラ2は非画像面から用紙を加圧し、未定着画像は加熱・加圧されて用紙に定着される。
加熱ローラ4の内側にはハロゲンヒータ5が配置されており、定着ベルト3を加熱することができる。なお、ここでは加熱源としてハロゲンヒータの例を示したが、定着ベルト4を加熱する熱源はセラミックヒータや誘導加熱(IH)など、他の熱源でも構わない。また、図2ではローラ内部にヒータを配置する構成であるが、熱源から直接に定着ベルトを加熱する構成でも構わない。
図示の定着装置22には、定着ベルト3に近接して定着ベルト3の温度を測定可能なように第1温度検知手段としての非接触式温度センサ6を設置する。また、定着装置22には、この非接触式温度センサ6により、定着ベルト3の温度を検知し、指定された定着ベルト3の目標制御温度と検知された定着ベルト3の温度との間の温度偏差の情報を基にPWM駆動回路92bを通してハロゲンヒータ5への印加電力を単位時間当たりの通電時間(=デューティ)で制御する定着温度コントローラ92aが設けられている。定着温度コントローラ92aは本発明の温度制御部である。また、加圧ローラ2には第2温度検知手段としての温度センサ7を設け、加圧ローラ2の温度を監視できるようになっている。
図3(i)に示されているように、ここでは一例として、下記の条件で動作する定着装置を用いて説明する。
・プロセス線速:105mm/s
・用紙の長さ:210mm
・用紙間の長さ:126mm
・定着ヒータの定格:1200[W]
理想的な温度波形は図3(iii)の下図に示すような波形である。つまり、省エネルギーや画像品質の観点から、定着ベルト3の温度は、狙いの温度に対して一定になることが望ましい。また、省エネルギーの観点から、用紙間部分ではヒータ5をなるべく消灯することが望ましい。
・コスト低減及び装置簡素化のために、AC電源によりリレーを用いて直接ハロゲンヒータを点灯させることができる。また、リレーを使用して、ヒータのON状態とOFF状態を切り替えるデューティ制御を行うことができる。
・電源ON後や待機状態からの復帰時間を短縮するめに大電力のヒータを使用することができる。
・高速なヒータのON/OFF切り替えを繰り返すと、ハロゲンヒータ内部のフィラメントの温度が上がらず、タングステンの蒸発が進行するためにフィラメントが劣化し、破損する。
・電源に与える電圧変動により、照明等の明滅(フリッカー)が発生する。
温度ばらつきは、省エネルギーと画像品質の観点から可能な限り小さいほうが良いが、狙いの温度から±1.5℃、つまり3℃以下であれば、所望の画像品質を実現することができる。
図5(i)は、定着ベルト温度の理想波形を示しており、用紙の先端から後端の間で狙いの温度が得られている。
ここで、T1[秒]は「用紙長さ」/「プロセス線速」であって、用紙の先端から後端までが定着ニップ部を通過するまでの時間、T2[秒]は「用紙間長さ」/「プロセス線速」であって、用紙間に対応する時間、C[秒]は制御周期、Nは正の整数である。
連続印刷時においては、記録材により奪われる熱量が、ハロゲンヒータ5により供給できる熱量を超え、ベルト温度が定着可能な温度を下回る場合がある。また、小サイズ紙などを連続通紙した場合には、紙サイズとヒータの軸方向の熱量供給バランスにより、非通紙域であるベルトの軸方向端部付近の温度が過度に上昇する場合がある。このような場合、本実施形態では、紙と紙の間隔を広げ、PPMを下げることにより、ベルト温度を定着可能な温度まで変えるようにしている。そして、PPMを下げることによりベルト温度が回復した場合には、紙間を狙いの(通常の)値まで下げていき、減少していたPPMを回復させる。
タイミングリセットを行う直前の制御周期のデューティが大きい場合には、タイミングリセットによって、狙いのデューティに比べ見かけのデューティが増加することがある。顕著な場合においては図10に示すように、前回と今回の点灯位置が重なることもある。これは制御を乱すことになるため、タイミングリセットは必要な場合(上記のようにズレが100m秒以上の場合)にのみ行い、リセット回数を減らすようにしている。
印刷ジョブ開始時およびPPM変更時のタイミングリセットにおいては、リセット直前の制御周期が打ち切られることにより、リセット直前の制御周期におけるデューティが増加してしまい、過多に熱量を供給することになる。
また、定着装置及び画像形成装置としては、本発明を適用可能であれば任意な構成を採用可能である。画像形成装置としては複写機あるいはプリンタに限らず、ファクシミリや複数の機能を備える複合機であっても良い。
2,122 加圧ローラ(加圧部材)
3,121 定着ベルト(定着部材)
4 加熱ローラ
5,123 ハロゲンヒータ(加熱源)
6,7,127 温度センサ(温度検知手段)
21,120,220 定着装置
92a 定着温度コントローラ(温度制御部)
100 画像形成装置本体
124 ニップ形成部材
200 画像読取装置
300 両面ユニット
Claims (8)
- 未定着画像を担持した記録媒体を加熱する回転可能な定着部材と、
該定着部材に圧接して該定着部材との間にニップ部を形成する回転可能な加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱源と、
前記定着部材の温度を検知する温度検知手段と、
該温度検知手段から入力される温度情報に基づいて、通電時間と非通電時間からなる所定の制御周期で前記加熱源へ通電する温度制御部と
を備える定着装置において、
記録媒体の先端が前記ニップ部に達してから後端が前記ニップ部を通過するまでの時間をT1、記録媒体間の間隔に対応する時間をT2、前記制御周期をC、Nを正の整数としたとき、T1+T2=C×Nの条件を満たすように前記制御周期及び前記記録媒体間の間隔が設定されており、
記録媒体の前記ニップへの進入タイミングに合わせて前記加熱源による熱量供給が開始されるように、前記加熱源制御周期のタイミングリセットを行なうことを特徴とする定着装置。 - 前記タイミングリセットが印刷ジョブの開始時に行なわれることを特徴とする、請求項1に記載の定着装置。
- 同一印刷ジョブ内における単位時間当たりの印刷枚数の変更が行われる場合に、前記タイミングリセットを行なうことを特徴とする、請求項1に記載の定着装置。
- 前記単位時間当たりの印刷枚数の変更が行われた場合における、記録媒体の前記ニップ進入タイミングと前記制御周期開始タイミングとのズレが100m秒以上の場合に前記タイミングリセットを行なうことを特徴とする、請求項3に記載の定着装置。
- 前記タイミングリセットによりリセット直前の前記制御周期が打ち切られた場合、該打ち切られた制御周期における前記加熱源への通電デューティを通常の制御周期における通電デューティと同じになるように、前記加熱源への通電時間を変更することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の定着装置。
- 同一印刷ジョブ内における単位時間当たりの印刷枚数の変更が行われる場合に、該印刷枚数変更後の前記制御周期を、前記T1+T2=C×Nの条件を満たすように変更することを特徴とする、請求項1に記載の定着装置。
- 同一印刷ジョブ内における単位時間当たりの印刷枚数の変更が行われる場合に、該印刷枚数変更後の前記時間T2を、前記T1+T2=C×Nの条件を満たすように変更することを特徴とする、請求項1に記載の定着装置。
- 請求項1〜7のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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