JP2017021271A - 画像形成装置およびこれに用いられる定着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱制御におけるフリッカを抑制すると共に安定した定着性を確保できる画像形成装置およびこれに用いられる定着装置を提供する。【解決手段】記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、一方の回転体の長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、一方の回転体の長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、一方の回転体の長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、プリントジョブ中は第1の検知手段に基づいて第1及び第2の加熱手段に給電を行い、ウォーミングアップ中は第1の検知手段に基づいて第1の加熱手段に給電を行い且つ第2の検知手段に基づいて第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有する。【選択図】図6
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置およびこれに用いられる定着装置に関し、特に加熱制御におけるフリッカが抑制されるものに関する。
従来より複写機等の画像形成装置では、転写材(記録材)に感光体ドラムによりトナー画像を転写し、その後サーミスタ等による温度センサを用いた定着用ヒートローラにより加熱加圧処理を施すことで画像形成を行っている。また、一般的には、ヒートローラの加熱手段には、ハロゲンヒータが使用されている。
近年では、画像形成装置の高速化とカラー化に伴い、転写材上のトナーを安定して加熱加圧定着させるために、ヒートローラの加熱手段の電力アップが図られている。また、ヒートローラの端部昇温対策として、ヒートローラ内に中央部を加熱する加熱手段と端部を加熱する加熱手段を有する複数の加熱手段により構成されることが一般的になっている。
ハロゲンヒータは、点灯に伴う突入電流が大きいため、配線インピーダンスにおいて電圧変動が発生し、フリッカの指標である短期間フリッカ値Pst、長期間フリッカ値Pltの劣化を招く。そのため、フリッカの抑制を目的とした様々な提案がされている。特許文献1では、半波長の一部のみヒータを点灯する位相制御を行うことで、突入電流を抑制しフリッカ値の劣化を低減する構成が、また特許文献2では、ヒータの点灯タイミングをずらすことで突入電流を抑えフリッカを抑える構成が提案されている。
しかしながら、近年の加熱手段の電力増加及び、複数の加熱手段を備えた構成においては、従来提案されている制御だけでは、定着性を安定させた状態でフリッカを抑制することが難しくなっている。その理由としては、以下のことが挙げられる。
(1)加熱手段の電力増加により、突入電流が大きくなりフリッカ値が劣化する。
(2)複数ヒータ化により全ヒータの合計点灯回数が増えることにより、電圧変動回数が増加しフリッカ値が劣化する
(3)ローラ温度を均一にするよう温度リップルを抑え定着性の安定化を図るため、ハロゲンヒータの加熱(点灯)および非加熱(消灯)を周期的に行う時分割制御における周期(点灯サイクル)を短くすることにより、フリッカ値が劣化する。
(3)ローラ温度を均一にするよう温度リップルを抑え定着性の安定化を図るため、ハロゲンヒータの加熱(点灯)および非加熱(消灯)を周期的に行う時分割制御における周期(点灯サイクル)を短くすることにより、フリッカ値が劣化する。
本発明の目的は、加熱制御におけるフリッカを抑制すると共に安定した定着性を確保できる画像形成装置およびこれに用いられる定着装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、ウォーミングアップ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る別の画像形成装置は、記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、スタンバイ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る定着装置は、画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、ウォーミングアップ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る別の定着装置は、画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、スタンバイ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、加熱制御におけるフリッカを抑制すると共に安定した定着性を確保できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
《第1の実施形態》
(画像形成装置および定着装置)
1)装置構成
図1は、本実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置としてカラー画像形成装置の構成図である。図示のカラー画像形成装置には画像出力部1Pがあり、画像出力部1Pの上部には、リーダー部4と操作部5が載置されている。操作者は、操作部5で操作することにより、リーダー部4で原稿の画像を読み取り、複写を行ったり、図示しないハードディスクドライブに記録されている画像データに基づいて画像出力を行ったりすることができる。
(画像形成装置および定着装置)
1)装置構成
図1は、本実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置としてカラー画像形成装置の構成図である。図示のカラー画像形成装置には画像出力部1Pがあり、画像出力部1Pの上部には、リーダー部4と操作部5が載置されている。操作者は、操作部5で操作することにより、リーダー部4で原稿の画像を読み取り、複写を行ったり、図示しないハードディスクドライブに記録されている画像データに基づいて画像出力を行ったりすることができる。
この画像出力1Pは、大別して画像形成部10、給紙ユニット20、中間転写ユニット30、定着装置としての定着ユニット40、反転両面ユニット50、両面搬送ユニット60、排紙ユニット70、搬送ユニット80を有する制御装置で構成されている。画像形成部10には、4つのステーションa、b、c、dが並設されており、その構成は同一である。そして、定着ユニット40、両面搬送ユニット60、搬送ユニット80は定着搬送ユニットして構成され、画像形成装置から容易に引き出し可能になっている。
ここで、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部10においては、図中矢印方向に回転駆動される像担持体としての感光ドラム(以下、ドラム)11a、11b、11c、11dがその中心で軸支される。そして、各ドラム11a〜11dの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器12(12a、12b、12c、12d)、光学系13(13a、13b、13c、13d)、現像装置14(14a、14b、14c、14d)が配置されている。
そして、一次帯電器12a〜12dにおいて、ドラム11a〜11dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、光学系13a〜13dによって、記録画像信号に応じて変調した例えばレーザービーム等の光線をドラム11a〜11d上に露光させて、各ドラム11a〜11d上に静電潜像を形成する。そして、各静電潜像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色の現像剤(トナー)をそれぞれ収納した現像装置14a〜14dによってトナー画像として顕像化する。
なお、顕像化されたトナー画像をベルト体としての中間転写ベルト31に転写する画像一次転写領域Ta、Tb、Tc、Tdの下流側では、シート材(記録材)Pに転写されないでドラム11a〜11d上に残されたトナーがクリーニングされる。即ち、ドラム11a〜11d上に残されたトナーが、クリーニング装置15(15a、15b、15c、15d)によって掻き落とされて、ドラム11a〜11dの表面が清掃される。以上示したプロセスを経て、各トナーによる画像形成が順次行われる。
一方、給紙ユニット20は、シート材Pを収納するためのカセット21、カセット21よりシート材Pを1枚ずつ送り出すためのピックアップローラ対22を備える。更に、ピックアップローラ対22から送り出されたシート材Pをレジ前ローラ対27まで搬送するための搬送ローラ対23および搬送ガイド24を備える。
また、レジユニット80は、レジ前ローラ対27およびシート材Pの斜行を補正するとともに画像形成タイミングに合わせてシート材Pを二次転写領域Teへ送り出すためのレジストローラ対26で構成されている。
また、中間転写ユニット30は、中間転写体としての中間転写ベルト31を備える。該中間転写ベルト31は、これに駆動力を伝達する駆動ローラ(下流ローラ)32と、図示しないばね(弾性部材)の付勢力によって中間転写ベルト31に適度な張力を与えるテンションローラ(上流ローラ)33と、に巻回されている。更に、転写ベルト31を挟んで二次転写領域Teに対向する二次転写内ローラ34とに巻回されている。
各ドラム11a〜11dと中間転写ベルト31が対向する一次転写領域Ta〜Tdには、中間転写ベルト31の裏に一次転写手段としての一次転写装置35a〜35dが配置されている。また、二次転写内ローラ34と二次転写外ローラ36が対向する二次転写領域Teには、二次転写手段として二次転写装置が配置されている(不図示)。また、中間転写ベルト31上の二次転写領域Teの下流には、中間転写ベルト31の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置37が配置される。
定着ユニット40は、一対の回転体として、内部にハロゲンヒータの熱源を備えた定着ローラ41aと、この定着ローラ41aに加圧される加圧ローラ41b(この加圧ローラ41bにも熱源を備える場合もある)を備える。第1の定着部材としての定着ローラ41aと、第2の定着部材としての加圧ローラ41bは、画像形成部でトナー画像が形成された記録材が挟持搬送されるニップ部(定着ニップ部)を形成する。そして、定着ローラ41aと加圧ローラ41bのニップ部へシート材Pを導くために定着前ガイド42を備える。
排出部70は、定着ユニット40で熱定着後のシート材Pを搬送する内排出ローラ対71、シート材Pを装置外部に導き出すための外排出ローラ対72、シート材Pを反転両面ユニット50方向か外排出ローラ対72方向かに導くフラッパ73で構成されている。
また反転両面部50は、正転、逆転回転可能な反転両面ローラ対51と、反転両面ガイド52、反転排紙時、反転両面ガイド52により反転されたシート材Pを外排出ローラ対72方向に導くための排紙フラッパ53を備える。更に、両面印刷時に両面搬送ユニット60方向にシート材Pを導く両面フラッパ54を備える。また両面搬送ユニット60は、シート材Pを搬送する両面搬送ローラ対61と、シート材Pとをガイドする両面搬送ガイド62からなる。
2)装置動作
次に、本カラー画像形成装置の動作について説明する。画像形成動作開始信号が発せられると、まず、ピックアップローラ対22によってカセット21からシート材Pが1枚ずつ送り出される。そして、搬送ローラ対23によってシート材Pが搬送ガイド24の間を案内させて、着状態で駆動するレジ前ローラ対27に搬送され、レジストローラ対26まで搬送される。このとき、レジストローラ対26は停止している。この状態でレジストローラ対26にシート材Pを突き当てて、シート材のループを形成することで斜行を矯正する。
次に、本カラー画像形成装置の動作について説明する。画像形成動作開始信号が発せられると、まず、ピックアップローラ対22によってカセット21からシート材Pが1枚ずつ送り出される。そして、搬送ローラ対23によってシート材Pが搬送ガイド24の間を案内させて、着状態で駆動するレジ前ローラ対27に搬送され、レジストローラ対26まで搬送される。このとき、レジストローラ対26は停止している。この状態でレジストローラ対26にシート材Pを突き当てて、シート材のループを形成することで斜行を矯正する。
その後、画像形成部10が画像の形成を開始するタイミングに併せてレジストローラ対26は回転を開始する。このレジストローラ対26の回転時期は、シート材Pと画像形成部10より中間転写ベルト31上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域Teにおいてちょうど一致するように、そのタイミングが設定されている。
一方、画像形成部10では、画像形成動作開始信号が発せられると、一番上流にあるドラム11d上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写装置35dによって、一次転写領域Tdにおいて中間転写ベルト31に一次転写される。そして、中間転写ベルト31上に一次転写されたトナー画像は、次の一次転写領域Tcまで搬送される。一次転写領域Tcでは、画像形成部10間をトナー画像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー画像が転写されることになる。
以下も同等の工程が繰り返され、4色のトナー画像が中間転写ベルト31上に一次転写される。
その後、シート材Pが二次転写領域Teに進入して中間転写ベルト31に接触すると、該シート材Pの通過タイミングに合わせて二次転写装置に高電圧を印加する。そして、前述したプロセスによって中間転写ベルト31上に形成された4色のトナー画像がシート材Pの表面に転写される。そして、トナー画像が転写されたシート材Pは、定着前ガイド42によって定着ユニット40の定着ローラ41aと加圧ローラ41bとのニップ部まで正確に案内される。
そして、定着ユニット40のローラ対41a、41bの熱およびニップの圧力によって、トナー画像がシート材Pの表面に定着され、トナー画像が定着されたシート材Pの表面に定着される。トナー画像が定着されたシート材Pは内排出ローラ対71により送り出される。
反転排紙時や、両面印刷時の表面印刷後、裏面を印刷する際には、フラッパ73により両面反転ユニット50方向にシート材Pを搬送させる。片面印刷時や両面印刷時の裏面印刷後は、外排出ローラ対72方向にシート材Pを導くようにフラッパ73は作動し、外排出ローラ対72により画像出力部1Pより排出される。
また、両面反転ユニット50に引き込まれたシート材Pは、両面反転ローラ対51により、両面反転ガイド52の奥まで引き込まれて停止する。その後、両面反転ローラ対51は逆回転し、シート材Pは両面フラッパ54により、反転排紙の場合は外排出ローラ対72方向に、両面印刷する場合は、両面搬送ユニット60方向に導かれ搬送される。さらに、反転排紙の場合は、両面フラッパ54を通過した後、排紙フラッパ53により、外排出ローラ対72方向に導かれ、外排出ローラ対72により画像出力部1Pより排出される。
両面印刷時は、両面フラッパ54により両面搬送ユニット60に導かれたシート材Pは、両面搬送ローラ対61により搬送され、両面ガイド62に導かれて、給紙ユニット20の搬送ガイド24に合流する。その後、表面印刷と同様のプロセスを経て、外排出ローラ対72により画像出力部1P外へ排出される。
(加熱部の構成)
図2は、本実施形態の定着装置としての定着ユニット40の加熱部の構成図である。図2に示すように、定着ユニット40の加熱部としては、ハロゲンヒータ43、44、47、サーミスタ45、46を備えている。
図2は、本実施形態の定着装置としての定着ユニット40の加熱部の構成図である。図2に示すように、定着ユニット40の加熱部としては、ハロゲンヒータ43、44、47、サーミスタ45、46を備えている。
具体的には、定着ローラ41a内に定着ローラ41aを加熱するための第1の加熱手段であるハロゲンヒータ43、第2の加熱手段であるハロゲンヒータ44が、また加圧ローラ41b内に加圧ローラ41bを加熱するためのハロゲンヒータ47が備えられている。そして、定着ローラ41a内のハロゲンヒータは、記録材搬送方向に交差する方向(長手方向)における中央部を加熱するメインヒータ43と、長手方向における端部を加熱するサブヒータ44から構成されている。
メインヒータ43は長手方向における中央部にフィラメント48が配置されており、長手方向における中央部を加熱するように構成される。また、サブヒータ44は定着ローラ41aの長手方向における両端部にフィラメント48が配置されており、定着ローラ41aの端部を加熱するように構成されている。
また、図2において、定着ローラ41aに接する形で温度検知用(温度モニタ用)の素子である第1の温度検知手段としてのメインサーミスタ45、第2の温度検知手段としてのサブサーミスタ46が取り付けられている。具体的には、長手方向の中央部の温度を検知するメインサーミスタ45、長手方向の端部の温度を検知するサブサーミスタ46から構成されている。そして、以下に述べる制御部は、前記サーミスタからの信号を温度情報に変換し、温度が所定値になるように各ヒータの点灯制御(加熱(点灯)と非加熱(消灯)を周期的に繰り返す時分割制御)を行う。
(加熱部の制御)
図3は、本実施形態における加熱部の制御を行う制御ブロック図である。制御部300は、すべての制御をつかさどるCPU301と、プログラムデータやサーミスタの温度テーブルなどが格納されているROM302、CPU301の演算処理、データ展開等を行うRAM303を備える。更に、メインサーミスタ45、サブサーミスタ46の信号を電圧変換しCPU301へ送る温度検知回路304、CPU301からの指令を受けハロゲンヒータ43、44を点灯制御するヒータON/OFF回路305を備える。
図3は、本実施形態における加熱部の制御を行う制御ブロック図である。制御部300は、すべての制御をつかさどるCPU301と、プログラムデータやサーミスタの温度テーブルなどが格納されているROM302、CPU301の演算処理、データ展開等を行うRAM303を備える。更に、メインサーミスタ45、サブサーミスタ46の信号を電圧変換しCPU301へ送る温度検知回路304、CPU301からの指令を受けハロゲンヒータ43、44を点灯制御するヒータON/OFF回路305を備える。
ヒータへの電力供給を行う電源回路(給電回路、給電手段)としてのヒータON/OFF回路305はトライアックで構成され、ゲート端子にCPU301からの指令信号が入力されることでACの給電を制御している。また、本ブロック図には不図示であるが、CPU301にはゼロクロス検知回路からのゼロクロス信号も入力されており、ゼロクロス信号を用いて位相制御を行うことも可能となっている。
定着ローラ41aの温度検知は、メインサーミスタ45、サブサーミスタ46の値を温度検知回路304で電圧変換しCPU301へ入力されることで行われる。CPU301に入力された信号はCPU301内でA/D変換が行われ、データ変換された値とROM302に格納されているサーミスタの温度テーブルとを照合することで定着ローラ41aの温度を算出している。
図4は、サーミスタの温度403とハロゲンヒータのON/OFFの関係を示したタイミング図である。図4(a)は目標温度まで各ヒータを点灯し続ける点灯制御、図4(b)はメインヒータ43における、ヒータ点灯からサーミスタ目標温度に達するまで、所定周期でON/OFFを繰り返す点灯制御(点灯と消灯を周期的に繰り返す時分割制御)を示す。
(時分割制御)
従来、スタンバイ時(プリントジョブ中以外)やプリント時(プリントジョブ中)といったステータスに関わらず、温調に用いるサーミスタとしては、通常メインサーミスタが用いられ、メインサーミスタを用いてメインヒータとサブヒータの制御が行われている。電源投入後、温調の目標温度401(図4)が設定されると、CPU301(図3)は各ヒータの点灯指令信号404(図4)を出力し、信号を受けたヒータON/OFF回路305(図3)にてヒータへの給電が行われる。
従来、スタンバイ時(プリントジョブ中以外)やプリント時(プリントジョブ中)といったステータスに関わらず、温調に用いるサーミスタとしては、通常メインサーミスタが用いられ、メインサーミスタを用いてメインヒータとサブヒータの制御が行われている。電源投入後、温調の目標温度401(図4)が設定されると、CPU301(図3)は各ヒータの点灯指令信号404(図4)を出力し、信号を受けたヒータON/OFF回路305(図3)にてヒータへの給電が行われる。
目標温度には1℃程度のヒステリシス幅402(図4)を持たせ、温調制御の制御発散を防いでいる。サーミスタの温度403が目標温度に達すると、CPU301は各ヒータの消灯指令信号405を出力し、その信号を受けたヒータON/OFF回路305にてヒータへの給電を停止する。その後、目標温度以下にサーミスタ温度が下がると、CPU301は再度ヒータ点灯指令信号404を出力し、ヒータが点灯する。本シーケンスを繰り返すことで温調制御(時分割制御)を行っている。
ただし、定着ローラ41aの長手方向の中央部と端部とでは熱容量が違い、さらにメインヒータ43とサブヒータ44ではワッテージも異なる。メインヒータ43は必ず用紙(記録材としての記録紙)が通過する領域を加熱するため、サブヒータ44の約2倍程度のワッテージになっている。
よって、図4(a)のように目標温度まで各ヒータを点灯し続けると、長手方向における中央部と端部の温度バランスが崩れ、定着ローラ41aの長手方向における熱均一性が低下する。特に、プリントジョブ中以外の非通紙時は、用紙に熱が奪われないため、長手方向における中央部と端部の温度バランスの崩れは顕著になる。
そのため、図4(b)のように、メインヒータ43は、ヒータ点灯からサーミスタ目標温度に達するまで、所定周期でON/OFFを繰り返す。これにより、メインサーミスタ45とサブサーミスタ46の温度上昇の勾配を同等になるように制御し、温度のオーバーシュートを抑えると共に、長手方向における中央部と端部との温度差を小さく抑えられる。
(中央部と端部をまとめて温調する場合の利点と不利点)
ここで、メインサーミスタ45のみで中央部と端部をまとめて温調する場合、ヒータのON/OFF周期が早い(短い)場合は温度のオーバーシュートを抑えると共に、長手方向における中央部と端部との温度差を小さく抑えることができる。しかし、ヒータがONする毎に、突入電流が発生し、配線インピーダンスの電圧変動が頻繁に起こるため、フリッカ値が劣化する。また、メインサーミスタ45のみで中央部と端部をまとめて温調する場合、逆にヒータのON/OFF周期が遅い(長い)場合は温度のオーバーシュートが大きくなり、また長手方向における端部と中央部での温度バランスも崩れてしまう。
ここで、メインサーミスタ45のみで中央部と端部をまとめて温調する場合、ヒータのON/OFF周期が早い(短い)場合は温度のオーバーシュートを抑えると共に、長手方向における中央部と端部との温度差を小さく抑えることができる。しかし、ヒータがONする毎に、突入電流が発生し、配線インピーダンスの電圧変動が頻繁に起こるため、フリッカ値が劣化する。また、メインサーミスタ45のみで中央部と端部をまとめて温調する場合、逆にヒータのON/OFF周期が遅い(長い)場合は温度のオーバーシュートが大きくなり、また長手方向における端部と中央部での温度バランスも崩れてしまう。
(本実施形態における温調)
本実施形態では、プリントジョブ中(あるいは定着動作中)とプリントジョブ中以外(あるいは定着動作中以外)とで、各ヒータの温調に用いるサーミスタを切り替えることにより、フリッカ値の劣化を抑制し、さらに定着ローラ41aの熱均一性を実現している。具体的には、プリントジョブ中は、メインヒータ43、サブヒータ44ともにメインサーミスタ45で温調(温度制御)する。言い換えれば、プリントジョブ中に限って、長手方向における中央部と端部をメインサーミスタ45でまとめて温調する。一方、プリントジョブ中以外の非通紙時は、メインヒータ43はメインサーミスタ45で温調し、サブヒータ44はサブサーミスタ46で温調する。
本実施形態では、プリントジョブ中(あるいは定着動作中)とプリントジョブ中以外(あるいは定着動作中以外)とで、各ヒータの温調に用いるサーミスタを切り替えることにより、フリッカ値の劣化を抑制し、さらに定着ローラ41aの熱均一性を実現している。具体的には、プリントジョブ中は、メインヒータ43、サブヒータ44ともにメインサーミスタ45で温調(温度制御)する。言い換えれば、プリントジョブ中に限って、長手方向における中央部と端部をメインサーミスタ45でまとめて温調する。一方、プリントジョブ中以外の非通紙時は、メインヒータ43はメインサーミスタ45で温調し、サブヒータ44はサブサーミスタ46で温調する。
ここで、プリントジョブ中(あるいは定着動作中)とは、画像形成装置の電源投入後で、トナー画像が形成された記録材が少なくとも画像形成部を過ぎて定着ニップ部に搬入されるときから定着ニップ部を通過し終えるまでの期間(時間帯)をいうものとする。また、プリントジョブ中以外(あるいは定着動作中以外)とは、上記プリントジョブ中(あるいは定着動作中)を除く少なくとも一部の期間(時間帯)をいうものとする。
本実施形態において、プリントジョブ中に限って、定着ローラ41aの中央部と端部をメインサーミスタを用いて共に温調することで、サブヒータ44の点灯回数を抑えフリッカ値の劣化を抑制できる。これに対し、プリントジョブ中に定着ローラ41aの中央部と端部を独立に温調する場合、即ちサブサーミスタ46でサブヒータ44の温調を行う場合は、サブヒータ44のON/OFFが頻繁に発生することでフリッカ値が劣化する。
これは、プリントジョブ中では、サブサーミスタが検知している部分における定着ローラの熱がシートに奪われたり奪われなかったりすることに起因する。本実施形態では、定着ローラの軸線方向の中央をシートの搬送基準にしている。そのため、定着ローラの中央はどのような幅サイズのシートを通紙しても熱を奪われる。そのため、定着ローラの略中央に設けられたメインサーミスタが検知する温度は、通過するシートの幅サイズによらずに安定する。
一方で、定着ローラの軸線方向の端部は、大サイズ(例えばA3サイズ)のシートのシートが通過するときは熱を奪われるが小サイズ(例えば、はがきサイズ)のシートが通過するときは熱を奪われない。そのため、定着ローラの端部側に設けられたサブサーミスタが検知する温度は、通過するシートの幅サイズに左右される。特に、本実施形態の定着ローラは長手方向の端部において熱容量が小さいため温度が変化し易い。つまり、幅サイズの異なる複数のシート(用紙、記録材)が混載されている場合は、サブヒータ44のON/OFFが頻繁に発生する。
なお、サブヒータ44のON/OFFが頻繁に発生させる原因は、シートの混載だけではない。シートの搬送位置が変化すれば、定着ローラのサブサーミスタが検知している位置の温度をシートが奪ったり奪わなかったりする。例えば、シートの搬送位置をレシプロさせるレシプロ機構を備えている場合、シートの通過位置がプリントジョブ中で変化する。また、定着ローラまたは加圧ローラの少なくとも一方をベルトユニットに置き換え、ベルトユニットのベルトの寄り制御を行えば、シートの搬送位置がプリントジョブ中で変化する。
そのため、通紙中はメインサーミスタでメインヒータを呼びサブヒータを制御することが望ましい。
一方、本実施形態において、プリントジョブ中以外では、定着ローラ41aの中央部と端部を独立に温調することで、フリッカ値の劣化を抑制するためにヒータの点灯周期を遅くしても、定着ローラ41aの熱均一性が保たれる。これにより、プリントジョブ中以外で、定着ローラ41aの中央部と端部をメインサーミスタを用いて共に温調するときの長手方向の端部における温度のダレが解消できる。
なお、本実施形態における温調に関し、プリントジョブ中はプリントジョブ中以外の時より数℃高くなるが、熱均一性が崩れて定着性が落ち画像ムラ等が発生するレベルではない。即ち、殆ど不利点とならず、不必要なサブヒータ44の点灯を抑えてフリッカ値の劣化を抑制できる利点の方が大きい。
図5は、スタンバイ時(プリントジョブ以外)における温調に関し、長周期でヒータのON/OFFを行ったときのメインサーミスタ45とサブサーミスタ46の温度を比較したデータである。
図5(a)は、メインヒータ43、サブヒータ44共にメインサーミスタ45で温調した場合のデータであり、メインサーミスタ45の温度変化が3℃、サブサーミスタ46の温度変化が8℃である。メインサーミスタ45とサブサーミスタ46の温度差も大きくなっている。
一方、図5(b)は、メインヒータ43はメインサーミスタ45で温調を行い、サブヒータ44はサブサーミスタ46で温調を行った場合のデータである。メインサーミスタ45の温度変化が3℃、サブサーミスタ46の温度変化が4℃であり、メインサーミスタ45とサブサーミスタ46の温度差も図5(a)の場合より小さくなっており、定着ローラ41aの熱均一性が保たれていることが分かる。
(本実施形態における温調の制御フロー)
図6は、本実施形態のCPU301で実行されるヒータ制御フローチャートである。電源がONするとCPU301は目標温度を設定し、定着ローラ41a内のメインヒータ43はメインサーミスタ45を用い、サブヒータ44はサブサーミスタ46を用いて温調を開始する(S601)。次に、メインサーミスタ45の温度とサブサーミスタ46の温度が目標温度に到達したかの判断を行い(S502)、メインサーミスタ45、サブサーミスタ46の両方が目標温度に到達したらプリンタはスタンバイ状態に移行する(S503)。
図6は、本実施形態のCPU301で実行されるヒータ制御フローチャートである。電源がONするとCPU301は目標温度を設定し、定着ローラ41a内のメインヒータ43はメインサーミスタ45を用い、サブヒータ44はサブサーミスタ46を用いて温調を開始する(S601)。次に、メインサーミスタ45の温度とサブサーミスタ46の温度が目標温度に到達したかの判断を行い(S502)、メインサーミスタ45、サブサーミスタ46の両方が目標温度に到達したらプリンタはスタンバイ状態に移行する(S503)。
スタンバイ状態に移行後は、プリントジョブ要求があるかどうかの判断を行う(S504)。プリントジョブが無い場合は、プリントジョブ要求を待つ。プリントジョブ要求を受け付けた場合は、メインヒータ43の温調をメインサーミスタ45で、サブヒータ44の温調もメインサーミスタ45で行うように制御を切り替える(S505)。
その後、プリントジョブが終了したかの判断を行い、ジョブが終了していない場合は、そのまま温調を続ける。プリントジョブが終了した場合は、メインヒータ43の温調をメインサーミスタ45で、サブヒータ44の温調をサブサーミスタ46で行うように制御を切り替え(S507)、S503のスバンバイ状態へ移行する。
(本実施形態の効果)
以上説明した通り、本実施形態では、プリントジョブ中(あるいは定着動作中)とプリントジョブ中以外(あるいは定着動作中以外)で、各ヒータの温調に用いるサーミスタを切り替える。これにより、定着ローラの端部温度変化を最小限に抑えることができる(プリントジョブ中はプリントジョブ中以外の時より数℃高くなるが、熱均一性が崩れて定着性が落ち画像ムラ等が発生するレベルではない)。
以上説明した通り、本実施形態では、プリントジョブ中(あるいは定着動作中)とプリントジョブ中以外(あるいは定着動作中以外)で、各ヒータの温調に用いるサーミスタを切り替える。これにより、定着ローラの端部温度変化を最小限に抑えることができる(プリントジョブ中はプリントジョブ中以外の時より数℃高くなるが、熱均一性が崩れて定着性が落ち画像ムラ等が発生するレベルではない)。
また、本実施形態ではヒータの点灯周期を遅くすることができ、その結果、フリッカ値の劣化を抑制し、定着ローラの温度均一性を保ち安定した定着性を確保可能である。即ち、プリントジョブ中以外では、定着ローラ41aの中央部と端部を独立に温調することで、フリッカ値の劣化を抑制するためにヒータの点灯周期を遅くしても、定着ローラ41aの熱均一性が保たれる。
(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(変形例1)
上述した実施形態では、プリントジョブ中以外としてスタンバイ時(スタンバイ中)を示したが、ウォーミングアップ時(ウォーミングアップ中)であっても良い。
上述した実施形態では、プリントジョブ中以外としてスタンバイ時(スタンバイ中)を示したが、ウォーミングアップ時(ウォーミングアップ中)であっても良い。
(変形例2)
上述した実施形態では、ニップ部(定着ニップ部)を形成する第1の定着部材はヒートローラ41aであり、第2の定着部材は加圧ローラ41bであったが、本発明はこれに限られるものではない。第2の定着部材を加圧ローラ41bとして、第1の定着部材として回転可能な無端ベルトを用いても良い。また、第1及び第2の定着部材を回転可能な無端ベルトとしても良い。
上述した実施形態では、ニップ部(定着ニップ部)を形成する第1の定着部材はヒートローラ41aであり、第2の定着部材は加圧ローラ41bであったが、本発明はこれに限られるものではない。第2の定着部材を加圧ローラ41bとして、第1の定着部材として回転可能な無端ベルトを用いても良い。また、第1及び第2の定着部材を回転可能な無端ベルトとしても良い。
(変形例3)
上述した実施形態では、第2の定着部材としての加圧ローラ41bが第1の定着部材としてのヒートローラ41aを加圧する場合を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、第2の定着部材が第1の定着部材から加圧される場合にも同様に適用できる。
上述した実施形態では、第2の定着部材としての加圧ローラ41bが第1の定着部材としてのヒートローラ41aを加圧する場合を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、第2の定着部材が第1の定着部材から加圧される場合にも同様に適用できる。
(変形例4)
上述した実施形態では、第2の定着部材を加圧ローラとしたが、本発明はこれに限られず、固定された平板状の加圧パッドに適用可能である。
上述した実施形態では、第2の定着部材を加圧ローラとしたが、本発明はこれに限られず、固定された平板状の加圧パッドに適用可能である。
(変形例5)
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、OHPシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材(シート)Pの扱いを通紙、排紙、給紙、通紙部、非通紙部などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、OHPシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材(シート)Pの扱いを通紙、排紙、給紙、通紙部、非通紙部などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。
(変形例6)
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置(この場合も定着装置と呼ぶ)にも同様に適用可能である。
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置(この場合も定着装置と呼ぶ)にも同様に適用可能である。
10・・画像形成部、41a・・定着ローラ、41b・・加圧ローラ、43・・メインヒータ(ハロゲンヒータ)、44・・サブヒータ(ハロゲンヒータ)、45・・メインサーミスタ、46・・サブサーミスタ、300・・制御部
Claims (7)
- 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、
前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、
プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、ウォーミングアップ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、
前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、
プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、スタンバイ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記給電を時分割制御で周期的に行うことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記第1および第2の加熱手段は、ハロゲンヒータであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第1の定着部材はヒートローラであり、前記第2の定着部材は加圧ローラであり、前記第1及び第2の加熱手段は前記ヒートローラを加熱することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、
前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、
プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、ウォーミングアップ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする定着装置。 - 画像形成部から搬送されたシートを加熱するためのニップ部を形成する一対の回転体と、
前記一対の回転体のうちの一方の回転体のその長手方向の中央部を加熱する第1の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部を加熱する第2の加熱手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の中央部の温度を検知する第1の温度検知手段と、
前記一方の回転体の前記長手方向の端部の温度を検知する第2の温度検知手段と、
プリントジョブ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1及び第2の加熱手段に給電を行い、スタンバイ中は前記第1の検知手段に基づいて前記第1の加熱手段に給電を行い且つ前記第2の検知手段に基づいて前記第2の加熱手段に給電を行う給電手段と、を有することを特徴とする定着装置。
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