JP2017026651A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】必要な定着性を維持しながらも、省エネルギー化やUFPの発生量規制を図って、環境にやさしい動作を実現する。
【解決手段】加熱ローラー31と、各ヒーター33、34と、加圧ローラー32と、加熱ローラー31の温度を検出する温度センサー35、36と、その検出された温度に基づき各ヒーター33、34を駆動制御して、加熱ローラー31を加熱する標準モード、及び各ヒーター33、34の駆動制御を変更して、加熱ローラー31の端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部61と、操作部47と、を備え、制御部61は、操作部47を通じて環境モードが指示されると、環境モードを実施する。
【選択図】図3
【解決手段】加熱ローラー31と、各ヒーター33、34と、加圧ローラー32と、加熱ローラー31の温度を検出する温度センサー35、36と、その検出された温度に基づき各ヒーター33、34を駆動制御して、加熱ローラー31を加熱する標準モード、及び各ヒーター33、34の駆動制御を変更して、加熱ローラー31の端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部61と、操作部47と、を備え、制御部61は、操作部47を通じて環境モードが指示されると、環境モードを実施する。
【選択図】図3
Description
本発明は、記録紙に形成されたトナー像を熱圧着して定着させる画像形成装置に関し、特に省エネルギー化や環境を向上させるための技術に関する。
画像形成装置としては、複写機、プリンター、ファクシミリ、或いは、これらの機能を有するMFP(Multifunction Printer)などがあって、電子写真方式により画像を記録紙に形成する。
この電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を均一に帯電させ、感光体表面を露光して、静電潜像を感光体表面に形成し、トナーにより感光体表面の静電潜像を現像して、感光体表面にトナー像(画像)を形成し、トナー像を感光体表面から記録紙に転写し、記録紙上のトナー像を熱圧着により定着させる。
記録紙上のトナー像の定着は、定着装置により行われる。この定着装置では、加熱ローラーと加圧ローラーを互いに圧接させて、これらの間にニップ域を形成し、加熱ローラーを加熱した状態で、記録紙をニップ域に挟み込んで、記録紙上のトナー像を熱圧着して定着させる。
このような定着装置においては、記録紙の幅が広かったり印字速度が速かったりすると、加熱ローラーの熱が奪われ易くなって、加熱ローラーの温度が低減する。このため、加熱ローラーの内側に2本のヒーターを配置することにより、加熱ローラーを効果的に加熱することがある。この場合は、加熱ローラーの温度に応じて2本のヒーターを同時に又は個別にオンオフさせたり、あるいはいずれかのヒーターのオンオフと2本のヒーターのオンオフを切り替えたりして、各ヒーターの発熱を制御する。
特許文献1では、複数の発熱体(ヒーター)を定着ローラー(加熱ローラー)の内側に配置し、各発熱体の点灯周期及び点灯比率を調節して、定着ローラーの温度を制御し、更に利用者による入力操作に応じて各発熱体の点灯周期及び点灯比率を変更している。これにより、紙質や環境温湿度の変化で定着性が悪化した場合でも、入力操作により定着性を改善することが可能となる。
また、特許文献2では、最大サイズ記録紙の領域を加熱するヒーターと、小サイズ記録紙の領域を加熱するヒーターとを定着ローラーの内側に配置し、電源投入直後に小サイズ記録紙の連続コピーを開始する場合は、所定の枚数あるいは所定時間までは大サイズ記録紙用のヒーターを点灯させ、以降は小サイズ記録紙用のヒーターの点灯に切り換えている。これにより、定着開始初期における温度立ち上げを迅速にして、小サイズ記録紙の定着不良を防止することができる。
ところで、定着装置においては、省エネルギー化やUFP(Ultra fine particles)の発生量規制など、環境に対しての基準が厳しくなっており、これらの基準を満足すると共に、少しでも環境にやさしい装置を提供することが要求されている。
しかしながら、上記特許文献1では、紙質や環境温湿度の変化で定着性が悪化した場合に、発熱体の点灯周期及び点灯比率を変更して、定着性を改善しているが、環境に対しての配慮はされていない。また、上記特許文献2では、大サイズ記録紙用のヒーターを点灯させて、小サイズ記録紙の定着不良を防止しているが、やはり環境に対しての配慮はされていない。
すなわち、従来は、定着性を向上させるという観点からヒーターの制御方法が提案されているが、省エネルギー化やUFPの発生量規制を実現させるためのヒーターの制御方法が提案されてはいなかった。これは、定着性を向上させるにはヒーターの温度を十分に高くする必要があり、これに対して環境を改善するにはヒーターの温度を低く抑える必要があって、両者を成立させることが困難なためと考えられる。
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、必要な定着性を維持しながらも、省エネルギー化やUFPの発生量規制を図って、環境にやさしい動作を実現することを目的とする。
本発明の一局面に係る画像形成装置は、記録紙上に画像を形成する画像形成部と、
円筒状の加熱ローラーと、
前記加熱ローラーの内側に設けられて、該加熱ローラーを加熱する複数のヒーターと、
前記加熱ローラーに圧接されることにより、前記画像形成部により画像が形成された記録紙を挟み込むニップ域を、該加熱ローラーとの間に形成する加圧ローラーと、
前記加熱ローラーの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された温度に基づき前記各ヒーターを駆動制御して、前記加熱ローラーを加熱する標準モード、及び前記各ヒーターの駆動制御を変更して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部と、
前記環境モードの設定を指示する入力部と、を備え、
前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードの設定が指示されると、前記環境モードを実施して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させるものである。
円筒状の加熱ローラーと、
前記加熱ローラーの内側に設けられて、該加熱ローラーを加熱する複数のヒーターと、
前記加熱ローラーに圧接されることにより、前記画像形成部により画像が形成された記録紙を挟み込むニップ域を、該加熱ローラーとの間に形成する加圧ローラーと、
前記加熱ローラーの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された温度に基づき前記各ヒーターを駆動制御して、前記加熱ローラーを加熱する標準モード、及び前記各ヒーターの駆動制御を変更して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部と、
前記環境モードの設定を指示する入力部と、を備え、
前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードの設定が指示されると、前記環境モードを実施して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させるものである。
本発明に係る画像形成装置によれば、必要な定着性を維持しながらも、省エネルギー化やUFPの発生量規制を図ることができ、環境にやさしい動作を実現することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を示す正面断面図である。この画像形成装置1は、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能を兼ね備えた複合機である。そして、この画像形成装置1は、装置本体2に、画像読取装置(ISU;Image scanner unit)5、操作部47、画像形成部120、本実施形態の定着装置13、及び給紙部14等を設けて構成される。
操作部47は、画像形成装置1が実行可能な各種動作及び処理について利用者から画像形成動作実行指示や画像読取動作実行指示等の指示を受け付ける。
画像読取動作を行う場合、画像読取装置5は、原稿の画像を光学的に読取って、画像データを生成する。画像読取装置5により生成された画像データは、内蔵HDD又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。
画像形成動作を行う場合は、上記の画像読取動作により生成された画像データ、ネットワーク接続されたコンピューターやスマートフォン等の利用者端末装置から受信した画像データ、又は内蔵HDDに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部120が、給紙部14から供給される記録媒体としての記録紙Pにトナー像を形成する。
画像形成部120の画像形成ユニット12M、12C、12Y、及び12Bkは、感光体ドラム122と、感光体ドラム122の表面を均一に帯電させる帯電装置と、感光体ドラム122の表面を露光して、その表面に静電潜像を形成する露光装置(LSU;Laser scanning units)123と、感光体ドラム122の表面の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、1次転写ローラー126とをそれぞれ備えている。
カラー印刷を行う場合、画像形成部120のマゼンタ用の画像形成ユニット12M、シアン用の画像形成ユニット12C、イエロー用の画像形成ユニット12Y、及びブラック用の画像形成ユニット12Bkにおいては、感光体ドラム122の表面を均一に帯電させてから露光して、その表面にカラーの色成分の画像に対応する静電潜像を形成し、感光体ドラム122の表面の静電潜像をその色成分のトナーにより現像して、感光体ドラム122上にトナー像を形成し、トナー像を1次転写ローラー126により、駆動ローラー125A及び従動ローラー125Bに張架されている中間転写ベルト125上に1次転写させる。
中間転写ベルト125は、その外周面にトナー像が転写される像担持面が設定されており、感光体ドラム122の周面に当接した状態で駆動ローラー125Aによって駆動される。中間転写ベルト125は、各感光体ドラム122と同期しながら、駆動ローラー125Aと従動ローラー125Bとの間を無端走行する。
中間転写ベルト125上に転写される各色成分のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト125上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。2次転写ローラー210は、中間転写ベルト125の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト125との間のニップ部Nにおいて、給紙部14から搬送路190を通じて搬送されてきた記録紙Pに2次転写させる。
この後、定着装置13で記録紙Pが加熱及び加圧されて、記録紙P上のトナー像が熱圧着により定着され、更に記録紙Pが排出ローラー対159を通じて排出トレイ151に排出される。
給紙部14は、複数の給紙カセットを備える。利用者による操作部47の操作で記録紙Pのサイズ及び縦横の向きが指示されると、この指示されたサイズ及び向きの記録紙Pを収容している給紙カセットのピックアップローラー145が回転駆動されて、記録紙Pが搬送路190へと搬送される。
次に、画像形成装置1の機能構成を説明する。図2は、画像形成装置1の機能構成を示すブロック図である。
画像形成装置1は、制御ユニット60、画像読取装置5、定着装置13、画像形成部120、操作部47、画像メモリー62、HDD63、ファクシミリ通信部64、及びネットワークインターフェイス部66等を備えて構成される。尚、図1を用いて説明した構成要素と同じものには同じ番号を付している。
制御ユニット60は、CPU(Central Processing Unit)、RAM、ROM、及び専用のハードウェア回路等から構成される。制御ユニット60は、制御部61を備える。
制御部61は、制御ユニット60、画像読取装置5、定着装置13、画像形成部120、操作部47、画像メモリー62、HDD63、ファクシミリ通信部64、及びネットワークインターフェイス部66等と接続され、これらの制御を行って、画像形成装置1を全体的に制御する。
ファクシミリ通信部64は、図略の符号化/復号化部、変復調部、及びNCU(Network Control Unit)を備え、公衆電話回線網を用いてのファクシミリ通信を行うものである。
ネットワークインターフェイス部66は、LANボード等の通信モジュールから構成され、ネットワークインターフェイス部66に接続されたLAN等を介して、ローカルエリア内又はインターネット上のパーソナルコンピューター等の端末装置67と種々のデータ通信を行う。
画像メモリー62は、画像読取装置5により読取られた原稿画像のデータを一時的に記憶したり、画像形成部120のプリント対象となるデータを一時的に保存したりする領域である。
HDD63は、画像読取装置5によって読取られた原稿画像等を記憶する大容量の記憶装置である。
このような構成において、利用者は、操作部47を操作することによりファクシミリ通信機能、コピー機能、プリンター機能、及びスキャナー機能のいずれかを選択して、選択した機能の動作を開始させることができる。例えば、操作部47の操作により、コピー機能が選択され、コピー動作の開始が指示されると、制御部61は、画像読取装置5により原稿の画像を読取らせ、画像形成部120により該原稿の画像を記録紙に印刷させる。
次に、本実施形態の定着装置13に上記図2に加えて図3及び図4を参照して詳しく説明する。図3は、本実施形態の定着装置13を示す平面図である。図4は、本実施形態の定着装置13を示す横断面図である。
図3及び図4に示すように定着装置13は、加熱ローラー31、加圧ローラー32、メインヒーター33、サブヒーター34、第1温度センサー35、第2温度センサー36、及び剥離爪37等を備えている。
加熱ローラー31は、アルミニウムを中空の円筒体に成型し、この円筒体の外周面を、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)からなる厚さ20μmのコート層で被覆したものであり、該加熱ローラー31の外径が略30mmとなっている。
加圧ローラー32は、金属製の円筒体又は円柱体の外周面をシリコーンゴム及びPFAチューブで覆ったものであり、円筒体又は円柱体の外径が12mm程度、シリコーンゴム及びPFAチューブからなる層の厚さが9mm程度となっている。
ここで、加熱ローラー31の両端部は、定着装置13のフレーム(図示せず)で回転自在に支持されており、画像形成装置1側のモーターからギアユニットを通じて加熱ローラー31へと回転駆動力が伝達されて、加熱ローラー31が矢印方向に回転駆動される。
また、加圧ローラー32の両端部は、定着装置13のフレームで回転自在に支持されている。そして、加圧ローラー32は、加熱ローラー31と平行に配置されて、該加熱ローラー31の外周面に圧接され、加熱ローラー31との間にニップ域Nを形成している。
加熱ローラー31が矢印方向に回転駆動されると、この加熱ローラー31に圧接された加圧ローラー32が従動回転する。記録紙Pは、2次転写ローラー210(図1に示す)から加熱ローラー31と加圧ローラー32の間のニップ域Nへと導かれて、このニップ域Nを通じて搬送される。
一方、メインヒーター33及びサブヒーター34は、800W程度のハロゲンヒーターであり、加熱ローラー31の内側に設けられて、該加熱ローラー31の長手方向に沿って配置されている。加熱ローラー31の内周面には黒色塗装が施されており、メインヒーター33及びサブヒーター34からの放射熱が加熱ローラー31の内周面で効率的に吸収されるようにされている。
メインヒーター33は、加熱ローラー31の主に中央領域を加熱する位置に発熱体が配置されている。すなわち、メインヒーター33は、加熱ローラー31の主に中央領域を加熱するという配熱特性を有する。
また、サブヒーター34は、加熱ローラー31の主に回転軸向における両側の端部領域を加熱する位置に発熱体が配置されている。すなわち、サブヒーター34は、加熱ローラー31の主に回転軸向における両側の端部領域を加熱するという配熱特性を有する。
図5は、メインヒーター33及びサブヒーター34の配熱特性を概念的に示す図である。メインヒーター33は、その発熱量が、一点鎖線で示すように加熱ローラー31の中央領域で大きく、加熱ローラー31の端部領域で小さくなる構成とされている。逆に、サブヒーター34は、その発熱量が、点線で示すように加熱ローラー31の中央領域で小さく、加熱ローラー31の両側の端部領域で大きくなるように設定されている。
また、第1温度センサー35は、例えば非接触型のサーミスターであり、加熱ローラー31の中央領域に配置されて、加熱ローラー31の外周面に対して隙間0.8mmをあけて設けられている。この第1温度センサー35により加熱ローラー31の中央領域の温度t1が検出される。
第2温度センサー36は、例えば接触型のサーミスターであり、加熱ローラー31の回転軸方向における一端部領域に配置されて、加熱ローラー31の外周面に接触した状態で設けられている。この第2温度センサー36により加熱ローラー31の端部領域の温度t2が検出される。
ここで、第1温度センサー35は、加熱ローラー31の中央領域の温度t1を検出して、この温度t1を示す検出出力を制御部61(図2に示す)に出力する。また、第2温度センサー36は、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を検出して、この温度t2を示す検出出力を制御部61に出力する。制御部61は、加熱ローラー31の中央領域の温度t1及び端部領域の温度t2に基づき、メインヒーター33及びサブヒーター34の点灯制御(オンオフ制御)を行って、メインヒーター33及びサブヒーター34を発熱させ、加熱ローラー31の温度を、記録紙P上のトナー像の熱圧着に適した温度に調節する。
このような構成の定着装置13においては、記録紙Pが加熱ローラー31と加圧ローラー32の間のニップ域Nを通じて搬送されるときに、記録紙Pがニップ域Nで加熱及び加圧されて、記録紙P上のトナー像が熱圧着される。そして、記録紙Pが剥離爪37により加熱ローラー31から剥がされて更に搬送され、排紙トレイ151(図1に示す)に排出される。
次に、制御部61による加熱ローラー31の温度制御について更に説明する。この温度制御は、概ね、第1温度センサー35により検出された加熱ローラー31の中央領域の温度t1に基づきメインヒーター33の点灯制御(オンオフ制御)のデューティー比D1を変更して、加熱ローラー31の中央領域の温度t1を目標温度Tに調節し、これと同時に第2温度センサー36により検出された加熱ローラー31の端部領域の温度t2と上記目標温度Tとの温度差Δtbを求め、この温度差Δtb及びメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1に応じてサブヒーター34の点灯制御(オンオフ制御)のデューティー比D2を変更し、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を調節するというものである。
これにより、加熱ローラー31の中央領域及び端部領域を適確に加熱して、加熱ローラー31と加圧ローラー32の間のニップ域Nで記録紙P上のトナー像を良好に熱圧着して定着させる。
詳しくは、制御部61は、メインヒーター33については、第1温度センサー35により加熱ローラー31の中央領域の温度t1を一定周期で繰り返し検出し、この検出の度に、その温度t1と予め設定された目標温度Tとの温度差Δtaを求めると共に、この温度t1の変化の勾配を求め、温度差Δta及び温度t1の変化の勾配に基づきメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1を設定し、このデューティー比D1でメインヒーター33の点灯制御を行って、加熱ローラー31の中央領域の温度t1を目標温度Tに調節する。
例えば、制御部61は、温度差Δtaが大きい程、また温度t1の変化の勾配が小さい程、メインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1を大きくして、メインヒーター33の通電時間を長くする。これにより、加熱ローラー31の中央領域の温度t1が速やかに上昇して目標温度Tに到達する。
また、制御部61は、温度差Δtaが小さい程、また温度t1の変化の勾配が大きい程、メインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1を小さくして、メインヒーター33の通電時間を短くする。これにより、加熱ローラー31の中央領域の温度t1が目標温度Tの近傍で緩やかに変化する。
同時に、制御部61は、サブヒーター34については、第2温度センサー36により加熱ローラー31の端部領域の温度t2を一定周期で繰り返し検出し、この検出の度に、その温度t2と上記目標温度Tとの温度差Δtbを求める。そして、制御部61は、図6に示すようなデータテーブルを参照して、温度差Δtb及びメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1に対応して定められているサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を求め、このデューティー比D2でサブヒーター34の点灯制御を行って、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を調節する。当該データテーブルは、制御部61が記憶する、或いは、HDD63又は図略のメモリー(制御ユニット60が備えるROM等)に記憶されている。
図6は、サブヒーター34の点灯制御(オンオフ制御)のデューティー比D2を求めるためのデータテーブルを示す図である。図6には、A4横用データテーブルB1、A4縦用データテーブルB2、A5縦用データテーブルB3という3つのデータテーブルが例示されている。A4横用データテーブルB1は、定型サイズA4の記録紙Pの長辺が加熱ローラー31と平行になる横向きの状態で該記録紙Pをニップ域Nに通すときに用いられる。また、A4縦用データテーブルB2は、定型サイズA4の記録紙Pの短辺が加熱ローラー31と平行になる縦向きの状態で該記録紙Pをニップ域Nに通すときに用いられる。更に、A5縦用データテーブルB3は、定型サイズA5の記録紙Pの短辺が加熱ローラー31と平行になる縦向きの状態で該記録紙Pをニップ域Nに通すときに用いられる。
ここで、各データテーブルB1〜B3のいずれにおいても、各行が、メインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1に対応付けられ、行間ではデューティー比D1が5%変化し、各行全体ではデューティー比D1が0〜100%の範囲で変化している。また、各列が、目標温度Tから加熱ローラー31の端部領域の温度t2を差し引いた温度差Δtbの温度条件に対応付けられている。1列目が15℃≦温度差Δtbという温度条件に対応付けられ、また2列目が10℃≦温度差Δtb<15℃という温度条件に対応付けられ、更に3列目が5℃≦温度差Δtb<10℃という温度条件に対応付けられ、以降同様に、次の列では、前の列よりも温度差Δtbの温度範囲が高く設定されている。
例えば、A4横用データテーブルB1を参照しているものとすると、メインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1=100%であって、かつ15℃≦温度差Δtbという温度条件の場合は、1行目及び1列目に対応する100%がサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2として求められて設定される。また、メインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1=50%であって、かつ5℃≦温度差Δtb<10℃という温度条件の場合は、11行目及び3列目に対応する50%がサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2として求められて設定される。更に、メインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1=10%であって、かつ−20℃≦温度差Δtb<−10℃という温度条件の場合は、19行目及び6列目に対応する5%がサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2として求められて設定される。
このように第1温度センサー35により検出された加熱ローラー31の中央領域の温度t1に基づきメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1を変更して、加熱ローラー31の中央領域の温度t1を目標温度Tに調節し、これと同時に第2温度センサー36により検出された加熱ローラー31の端部領域の温度t2と目標温度Tとの温度差Δtbを求め、記録紙Pのサイズと向きに対応するデータテーブルを参照して、その温度差Δtb及びメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1に対応するサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を設定し、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を調節する。
この結果、記録紙Pのサイズ及び縦横の向きにかかわらず、記録紙P上のトナー像を良好に熱圧着して定着することができる。
ところで、上記のような加熱ローラー31の温度制御によって良好な定着性を得ることはできるが、環境の観点からは必ずしも良好な結果を得ることはできない。例えば、加熱ローラー31の内周面には黒塗装が施されている等の構成が採られていると、加熱ローラー31の端部領域の温度が高くなり、その黒塗装からのUFP(Ultra fine particles)の発生量が増大する。
図7は、定着装置13により定着が行われているときのUFPの発生量を測定して示すグラフである。この図7の左側半分には、目標温度Tを195℃に設定した上で、A4横用データテーブルB1を参照して、サブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を設定し、A4横向きの記録紙Pの定着処理を行ったときのUFPの発生量、A4縦用データテーブルB2を参照して、サブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を設定し、A4縦向きの記録紙Pの定着処理を行ったときのUFPの発生量、及びA5縦用データテーブルB3を参照して、サブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を設定し、A5縦向きの記録紙Pの定着処理を行ったときのUFPの発生量が示されている。また、図7の右側半分には、目標温度Tを205℃に設定し、他の条件を上記左側半分と同様に設定したときのUFPの発生量が示されている。
この図7のグラフから明らかなように目標温度Tを195℃に設定した場合は、A4横向き、A4縦向き、及びA5縦向きのいずれについても、UFPの発生量が規制値未満となっている。ただし、加熱ローラー31の温度が、記録紙P上のトナー像の定着性を損なう程度まで低下するという不都合が生じる。
これに対して目標温度Tを205℃に設定した場合は、A4横向き、A4縦向き、及びA5縦向きのいずれについても、記録紙P上のトナー像を良好に定着することが可能になる。しかしながら、A4横向きについては、UFPの発生量が規制値を超えることがある。
すなわち、A4横用データテーブルB1では、A4横向きの記録紙Pの全体で良好な定着性が得られることを優先して、サブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を設定した結果、UFPの発生量が規制値を超えることがある。
そこで、本実施形態では、加熱ローラー31の温度制御の方法として、標準モード及び環境モードを予め設定して使い分けている。
標準モードは、制御部61が、画像形成部120により画像形成が行われる記録紙Pの幅に対応するデューティー比を上記データテーブルから読み出してメインヒーター33及びサブヒーター34の点灯を制御するモードである。
環境モードは、制御部61が、画像形成部120により画像形成が行われる記録紙Pの幅よりも狭い予め定められた記録紙幅に対応するデューティー比を上記データテーブルから読み出してメインヒーター33及びサブヒーター34の点灯を制御するモードである。
標準モードでは、加熱ローラー31の全体が記録紙P上のトナー像を定着するために必要十分な温度に調節される。これに対して環境モードでは、標準モードと比較して、加熱ローラー31の端部領域の温度t2が低く調節されることになる。この環境モードでの制御は、記録紙P上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低くして、UFPの発生を規制する等を実現して環境を改善することを目的としている。
この環境モードでは、標準モードと比較して、加熱ローラー31の端部領域の温度が低減されるため、この端部領域を加熱するサブヒーター34の消費電力を抑えることができ、省エネルギー化を果たすことができる。また、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を低減させると、UFPの発生量が低減する。従って、環境モードでは、省エネルギー化及びUFPの発生量の低減を実現することができ、環境が改善される。
また、本実施形態では、利用者により操作部47が操作されて、この操作により環境モードが指示された場合に、標準モードから環境モードへの切替えが行われる。例えば、環境モードが指示されると、この指示がなされた時点では標準モードが継続して実施され、この標準モードで定着処理された記録紙の枚数が一定枚数に達した時点で標準モードから環境モードに切替えられ、環境モードが実施される。
具体的には、操作部47の操作により環境モードが操作者により指示されると、まず標準モードを実施する。この標準モードでは、A4横用データテーブルB1を参照して、温度差Δtb及びメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1に対応するサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を設定し、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を調節する。そして、標準モードで定着処理された記録紙の枚数が一定枚数に達すると、標準モードから環境モードへの切換を行う。この切替えは、参照対象となるデータテーブルを、A4横用データテーブルB1からA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3に変更することにより行われる。
ここで、A4横用データテーブルB1は、A4横向きの記録紙Pがニップ域Nに通されて加熱されるときに参照されるものである。このA4横向きの記録紙Pは、加熱ローラー31の外周全体に接するので、この記録紙Pにより加熱ローラー31全体の熱が奪われる。このため、A4横用データテーブルB1では、加熱ローラー31の端部領域を加熱するサブヒーター34のオン期間が長く設定されている。例えば、加熱ローラー31の端部領域の温度t2が目標温度Tよりも高くなり過ぎたときにのみ(−20℃>温度差Δtbという温度条件の列のみ)、サブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2が0%にされ、他の温度条件の列ではデューティー比D2が0%にされることはない。
これに対してA4縦用データテーブルB2は、A4縦向きの記録紙Pがニップ域Nに通されて加熱されるときに参照されるものである。このA4縦向きの記録紙Pは、加熱ローラー31の端部領域に僅かに重なるだけなので、加熱ローラー31の端部領域の熱が奪われ難い。このため、A4縦用データテーブルB2では、加熱ローラー31の端部領域を加熱するサブヒーター34のオン期間が短くされる傾向にある。例えば、−10℃>温度差Δtb≧−20℃という温度条件の列、及び−20℃>温度差Δtbという温度条件の列で、つまり2列でサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2が0%にされている。
更に、A5縦用データテーブルB3は、A5縦向きの記録紙Pがニップ域Nに通されて加熱されるときに参照されるものである。この縦向きの定型サイズA5の記録紙Pは、加熱ローラー31の端部領域より外れるので、加熱ローラー31の端部領域の熱がより奪われ難い。このため、A5縦用データテーブルB3では、加熱ローラー31の端部領域を加熱するサブヒーター34のオン期間がより短くされている。例えば、−5℃>温度差Δtb≧−10℃という温度条件の列、−10℃>温度差Δtb≧−20℃という温度条件の列、及び−20℃>温度差Δtbという温度条件の列で、つまり3列でサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2が0%にされている。
従って、参照対象となるデータテーブルが、A4横用データテーブルB1からA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3に変更されると、サブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2が小さく抑えられる。これにより、加熱ローラー31の端部領域の温度が、記録紙P上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低下し、消費電力が抑えられ、UFPの発生量が少なくなって、環境が改善される。
すなわち、標準モードから環境モードに切替えられると、加熱ローラー31の端部領域の温度が低下して、環境が改善される。
また、標準モードから環境モードへの切替えの前に、A4横用データテーブルB1を参照して、標準モードを実施するので、加熱ローラー31の全体がA4横向きの記録紙Pの定着処理に適した温度に概ね調節される。このため、標準モードから環境モードに切替えられて、加熱ローラー31の端部領域の温度が適宜低減されても、記録紙P上のトナー像の定着性が損なわれ難くなる。
例えば、電源投入直後、加熱ローラー31が冷えた状態であっても、標準モードで連続的に定着処理された記録紙の枚数が一定枚数に達した後に、標準モードから環境モードに切替えられるため、記録紙P上のトナー像の定着性が損なわれることはない。勿論、待機状態、あるいは加熱ローラー31の温度が高い状態であっても、標準モードが実施され、引き続いて環境モードが実施されるため、記録紙P上のトナー像の定着性が損なわれることはない。
なお、標準モードでA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3が参照されていた場合は、図7から明らかなようにUFPの発生量が規制値未満であるため、環境モードが設定されず、参照対象となるデータテーブルの変更が行われない。ただし、より狭い幅の記録紙の定着処理を行うのに適したA6縦用データテーブルなどが予め設定されていた場合は、環境モードにおいて、標準モードで参照されていたA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3をA6縦用データテーブルに変更して、消費電力をより抑え、UFPの発生量をより低減させることが可能となる。
次に、図8に示すフローチャートに従って、標準モード及び環境モードによる加熱ローラーの温度の制御方法を説明する。
まず、制御部61は、操作部47の操作による印刷開始の指示を待機しており(ステップS11「No」)、印刷開始の指示を受けると(ステップS11「Yes」)、環境モードが指示されているか否かを判定する(ステップS12)、例えば環境モードが指示されていなければ(ステップS12「No」)、標準モードを実施する(ステップS13)。このとき、制御部61は、第1温度センサー35により加熱ローラー31の中央領域の温度t1が検出される度に、温度t1と目標温度Tの温度差Δtaを求めると共に、この温度t1の変化の勾配を求めて、温度差Δta及び温度t1の変化の勾配に基づきメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1を設定し、このデューティー比D1でメインヒーター33の点灯制御を行って、加熱ローラー31の中央領域の温度t1を目標温度Tに調節する。
また、制御部61は、複数の給紙カセットのいずれかより記録紙Pの給紙が行われると、この給紙が行われた給紙カセットに応じて記録紙PがA4横向き、A4縦向き、A5縦向きのいずれに対応するかを判定する。複数の給紙カセット別に、記録紙Pのサイズ及び縦横の向きが予め設定されているため、給紙が行われた給紙カセットに応じて、記録紙Pのサイズ及び縦横の向きを判定することができる。
そして、制御部61は、記録紙PがA4横向きに対応すると判定すると、A4横用データテーブルB1を選択し、また記録紙PがA4縦向きに対応すると判定すると、A4縦用データテーブルB2を選択し、更に記録紙PがA5縦向きに対応すると判定すると、A5縦用データテーブルB3を選択する。
例えば、制御部61は、A4横用データテーブルB1を選択すると、第2温度センサー36により検出された加熱ローラー31の端部領域の温度t2と目標温度Tの温度差Δtbを求め、A4横用データテーブルB1を参照して、その温度差Δtb及びメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1に対応するサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を求めて、このデューティー比D2でサブヒーター34の点灯制御を行い、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を調節する。
従って、操作部47の操作により環境モードが指示されなければ、標準モードが継続的に実施されて、記録紙Pのサイズ及び縦横の向きにかかわらず、記録紙P上のトナー像が良好に定着される。
一方、制御部61は、操作部47の操作により環境モードが指示されると(ステップS12「Yes」)、ステップS13と同様に、まず標準モードを実施する(ステップS14)。
そして、制御部61は、標準モードの実施に際し、連続的に定着処理された記録紙Pの枚数を計数し、この枚数が一定枚数に達したか否かを判定する(ステップS15)。例えば、制御部61は、上記枚数が一定枚数に達しなければ(ステップS15「No」)、ステップS14に戻って、標準モードを維持し続ける。
また、上記枚数が一定枚数に達すると(ステップS15「Yes」)、制御部61は、参照対象となるデータテーブルを変更して、環境モードを実施する(ステップS16)。
具体的には、制御部61は、標準モードでA4横用データテーブルB1が選択されて参照されていた場合に、参照対象となるデータテーブルを、A4横用データテーブルB1からA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3に変更することにより、環境モードを実施する。
ただし、標準モードでA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3が選択されて参照されていたならば、制御部61は、参照対象となるデータテーブルを変更せず、ステップS14に戻って、標準モードを維持し続ける。あるいは、より狭い幅の記録紙の定着処理を行うのに適したA6縦用データテーブルなどが予め設定されていた場合は、制御部61は、A4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3をA6縦用データテーブルに変更して、標準モードから環境モードに切り替えても構わない。
この環境モードの実施に際し、制御部61は、標準モードと同様に、メインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1を設定し、このデューティー比D1でメインヒーター33の点灯制御を行って、加熱ローラー31の中央領域の温度t1を目標温度Tに調節する。
そして、制御部61は、第2温度センサー36により検出された加熱ローラー31の端部領域の温度t2と目標温度Tの温度差Δtbを求め、上記ステップS16で変更されたA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3を参照して、その温度差Δtb及びメインヒーター33の点灯制御のデューティー比D1に対応するサブヒーター34の点灯制御のデューティー比D2を求め、このデューティー比D2でサブヒーター34の点灯制御を行い、加熱ローラー31の端部領域の温度t2を調節する。
これにより、加熱ローラー31の端部領域の温度を、A4横向きの記録紙P上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低下させる。
更に、制御部61は、記録紙Pの定着処理を連続的に行っている間(ステップS17「Yes」)、環境モードを維持し、記録紙Pの定着処理を一旦終了すると(ステップS17「No」)、この終了時点からの停止期間の計時を開始する(ステップS18)。そして、制御部61は、停止期間が一定時間に達したか否かを判定すると共に(ステップS19)、次の定着処理が再開されたか否かを判定する(ステップS20)。
ここで、記録紙Pの定着処理が終了すると、定着装置13が待機状態に設定されて、加熱ローラー31の温度が低下する。上記一定時間は、加熱ローラー31の温度が定着処理に不適格なレベルまで低下するのに要する時間であり、停止期間が一定時間に達したときには、標準モードに戻って、加熱ローラー31の全体を記録紙Pの定着処理に適した温度に速やかに調節するのが好ましい。従って、次の定着処理が再開されることなく(ステップS20「No」)、停止期間が一定時間に達すると(ステップS19「Yes」)、ステップS14に戻って、標準モードを再び実施する。また、停止期間が一定時間に達する前に(ステップS19「No」)、次の定着処理が再開されると(ステップS20「Yes」)、ステップS16に戻って、環境モードを実施する。
このように本実施形態では、利用者により操作部47が操作されて、この操作により環境モードが指示された場合に、標準モードから環境モードへの切替えが行われ、加熱ローラー31の端部領域の温度が、記録紙P上のトナー像の定着性を損なわない程度まで低下する。このため、省エネルギー化及びUFPの発生量の低減を実現することができ、環境が改善される。
なお、上記実施形態では、2本のヒーターを加熱ローラー31の内側に配置しているが、3本以上のヒーターを配置しても構わない。この場合は、加熱ローラー31を、中央領域及び両側の端部領域だけではなく、より多くの領域に区分して、それぞれの領域の温度を調節することができる。
また、参照対象となるデータテーブルを、A4横用データテーブルB1からA4縦用データテーブルB2又はA5縦用データテーブルB3に変更して、環境モードを実施しているが、加熱ローラー31の端部領域の温度を低減させるための環境モード専用のデータテーブルを予め設定しておき、標準モードで参照したデータテーブルをその環境モード専用のデータテーブルに変更することにより、環境モードを実施してもよい。
あるいは、標準モードで参照したデータテーブルからデューティー比D2を読出し、このデューティー比D2を、加熱ローラー31の端部領域の温度が低減するように演算で補正して、環境モードを実施しても構わない。
更に、上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置としてカラープリンターを用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、モノクロプリンターや他の電子機器、例えば、複合機、コピー機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置でもよい。
また、図1乃至図8を用いて説明した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。
1 画像形成装置
2 装置本体
5 画像読取装置
13 定着装置
14 給紙部
47 操作部(入力部)
31 加熱ローラー
32 加圧ローラー
33 メインヒーター
34 サブヒーター
35 第1温度センサー
36 第2温度センサー
37 剥離爪
61 制御部
120 画像形成部
2 装置本体
5 画像読取装置
13 定着装置
14 給紙部
47 操作部(入力部)
31 加熱ローラー
32 加圧ローラー
33 メインヒーター
34 サブヒーター
35 第1温度センサー
36 第2温度センサー
37 剥離爪
61 制御部
120 画像形成部
Claims (5)
- 記録紙上に画像を形成する画像形成部と、
円筒状の加熱ローラーと、
前記加熱ローラーの内側に設けられて、該加熱ローラーを加熱する複数のヒーターと、
前記加熱ローラーに圧接されることにより、前記画像形成部により画像が形成された記録紙を挟み込むニップ域を、該加熱ローラーとの間に形成する加圧ローラーと、
前記加熱ローラーの温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された温度に基づき前記各ヒーターを駆動制御して、前記加熱ローラーを加熱する標準モード、及び前記各ヒーターの駆動制御を変更して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させる環境モードを実施する制御部と、
前記環境モードの設定を指示する入力部と、を備え、
前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードの設定が指示されると、前記環境モードを実施して、前記加熱ローラーの端部領域の温度を低下させる画像形成装置。 - 前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードの設定が指示されると、前記標準モードを実施した後に、引き続いて前記環境モードを実施する請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記ニップ域に挟み込まれる記録紙の幅別に、前記加熱ローラーの端部領域で発熱量を大きく設定した前記ヒーターの点灯制御のデューティー比を示すデータテーブルを有しており、
前記標準モードは、前記制御部により、前記画像が形成される記録紙の幅に対応するデューティー比を前記データテーブルから読み出して前記ヒーターの点灯が制御されるモードであり、
前記環境モードは、前記制御部により、前記画像が形成される記録紙の幅よりも狭い予め定められた記録紙幅に対応するデューティー比を前記データテーブルから読み出して前記ヒーターの点灯が制御されるモードであり、
前記制御部は、前記入力部を通じて前記環境モードが指示されると、前記標準モードで用いられるデータテーブルの点灯制御のデューティー比に従って前記ヒーターをオンオフさせて、最初に前記標準モードを実施した後、引き続いて前記環境モードで用いられるデータテーブルの点灯制御のデューティー比に従って前記ヒーターをオンオフさせて、前記環境モードを実施する請求項2に記載の画像形成装置。 - 前記各ヒーターは、前記加熱ローラーの中央領域で発熱量が増大するヒーターと、前記加熱ローラーの端部領域で発熱量が増大するヒーターとを有し、
前記制御部は、前記各ヒーターを個別に制御する請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記制御部は、前記標準モードの実施に際し、前記ニップ域に通された記録紙の枚数を計数し、この記録紙の枚数が一定枚数に達すると、前記標準モードを切り換えて前記環境モードの実施を開始する請求項2乃至請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015141555A JP2017026651A (ja) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=57946507
Family Applications (1)
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JP2015141555A Pending JP2017026651A (ja) | 2015-07-15 | 2015-07-15 | 画像形成装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2019105790A (ja) * | 2017-12-14 | 2019-06-27 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像形成装置 |
-
2015
- 2015-07-15 JP JP2015141555A patent/JP2017026651A/ja active Pending
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CN109960120A (zh) * | 2017-12-14 | 2019-07-02 | 京瓷办公信息系统株式会社 | 图像形成装置 |
CN109960120B (zh) * | 2017-12-14 | 2022-09-20 | 京瓷办公信息系统株式会社 | 图像形成装置 |
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