JP2019211728A - 画像形成装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[実施の形態1]
<A.全体構成>
図1は、画像形成装置100の装置構成の一例を示す図である。
図2は、定着装置40の具体的構成を説明するための図である。
図3は、制御装置101によって実行される定着装置40の制御を説明するための図である。
(1)定着ベルト402は、加圧ローラー408の回転が停止した状態(B)では、ニップ領域を基準にして一方の側と他方の側とにおいて撓んでいる。このとき、一方の側の撓み量は、他方の側の撓み量よりも大きい。制御装置101は、加圧ローラー408の回転停止後(状態(B)の後)に状態(C)に示すように加圧ローラー408の回転を開始させるときには、用紙Sを搬送経路の下流側に搬送する第1の方向(つまり、正方向)と、第1の方向とは逆の第2の方向(つまり、逆方向)とのうち、一方の側の撓み量が減少する方向に加圧ローラー408を回転させる。
次に、図3に示した制御を行う理由について、トルクに着目して説明する。
図5を参照して、加圧ローラー408は、停止時にニップ形成部材405(詳しくは、ニップ形成部材405に巻いた摺動シート406)に当接する。また、加圧ローラー408は、このときの当接圧により表面部が変形して凹部481が生じる。このような変形をCセットと称する。このような状態から加圧ローラー408を回転させると、状態(A),(B),(C)の順に示すように、凹部481が徐々に小さくなる。
図6は、定着装置40の起動させるときのトルクの変化を説明するための図である。詳しくは、図6は、制御装置101が次の印刷ジョブを受け付けたときのトルクの変化を説明するためのグラフである。具体的には、図6は、図3の状態(D)から定着装置40の起動させるときのトルクの時間的変化を説明するためのグラフである。
時刻t1において、モーター409は、制御装置101から、加圧ローラー408を正回転させるための指令を受け付ける。時刻t2において、加圧ローラー408が正回転を開始する。なお、時刻t1〜t2では、静止摩擦力によって加圧ローラー408の正回転が抑制されている。
データL52を参照して、時刻t2において加圧ローラー408が回転し始めた直後、当接圧により生じている凹部481(図5の状態(A)参照)によって、トルクZbは瞬間的に大きくなる。凹部481がニップ領域を通過するまでの間、トルクZbは徐々に減少する。凹部481がニップ領域を通過すると、トルクZbは、略ゼロになる。
データL53を参照して、時刻t2において加圧ローラー408が回転し始めた直後、クリープ矯正によるトルクZcが瞬間的に大きくなる。これは、ニップ領域で生じるクリープ矯正によるトルクによるものである。ニップ領域で生じるクリープ矯正によるトルクは、時間の経過とともに小さくなる。
時刻t2において加圧ローラー408が回転し始めた直後は、定着ベルト402の上流側の撓み量が下流側の撓み量よりも大きい。このため、加熱部材401において摺動は生じない。それゆえ、データL54に示すように、時刻t2の直後にはトルクZdは発生しない。なお、時刻t1〜t2についても同様の理由によって、トルクZdは発生しない。
比較例として、加圧ローラーを本例のように一時的に逆回転させない構成について説明する。なお、比較例としての画像形成装置のハードウェア構成は、本例の画像形成装置100と同じとする。比較例では、定着装置の制御方法が本例と異なるものとする。
図7を参照して、データL61は、ニップ領域での摺動によるトルクZaの変化を表している。データL62は、加圧ローラーのCセットによるトルクZbの変化を表している。データL63は、クリープ矯正によるトルクZcの変化を表している。データL64は、加熱部材での摺動によるトルクZdの変化を表している。データL60は、比較例の構成で生じるトルクの総和の変化を表している。つまり、データL60は、トルクZa’,Zb’,Zc’,Zd’の和と、他のトルクとの総和の変化を表している。
データL61を参照して、ニップ領域での摺動によるトルクZa’の時間的変化は、本例のニップ領域での摺動によるトルクZaの時間的変化と同じになる。すなわち、データL51とデータL61とは同じになる。
データL62を参照して、加圧ローラーのCセットによるトルクZb’の時間的変化は、本例の加圧ローラーのCセットによるトルクZbの時間的変化と同じになる。すなわち、データL52とデータL62とは同じになる。
データL63を参照して、時刻t2において加圧ローラーが回転し始めた直後、クリープ矯正によるトルクZcが瞬間的に大きくなる。これは、ニップ領域で生じるクリープ矯正によるトルクと、加熱部材の領域で生じるクリープ矯正によるトルクとによるものである。トルクZcは、時間の経過とともに小さくなる。
データL64を参照して、比較例では、定着ベルトの下流側の撓み量が上流側の撓み量よりも大きいため、モーターが制御装置から加圧ローラーを正回転させるための指令を受け付けた直後(時刻t1の直後)から、トルクZd’が生じる。トルクZd’は、時刻t2において加圧ローラー408が回転し始めるまで徐々に増加する。時刻t2になると、トルクZd’は、瞬間的に減少し、その後一定値を保つ。
以下、本例の利点を、比較例と対比して説明する。
図8を参照して、データL50を実線で表し、データL60を破線で表している。時刻t1〜t2において、データL50で示すトルクの総和は、データL60で示すトルクの総和よりも、加熱部材での摺動によるトルクZd’分だけ小さくなる。また、時刻t2〜t3’(ただし、t3<t3’<t4)において、データL50で示すトルクの総和は、データL60で示すトルクの総和よりも、加熱部材の領域で生じるクリープ矯正によるトルク分だけ小さくなる。
図9は、画像形成装置100のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
図10を参照して、制御装置101は、定着装置40の動作を制御するための定着装置制御部150を有する。定着装置制御部150は、加圧ローラー制御部151と、ヒーター制御部152とを有する。
図11は、画像形成装置100において実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。
[実施の形態2]
本実施の形態では、加圧ローラー408を逆回転させるタイミングを実施の形態1とは異なせた構成について説明する。
図12は、制御装置101によって実行される定着装置40の制御を説明するための図である。
(1)定着ベルト402は、加圧ローラー408の回転が停止した状態(B)では、ニップ領域を基準にして一方の側と他方の側とにおいて撓んでいる。このとき、一方の側の撓み量は、他方の側の撓み量よりも大きい。制御装置101は、加圧ローラー408の回転停止後(状態(B)の後)に状態(C)に示すように加圧ローラー408の回転を開始させるときには、用紙Sを搬送経路の下流側に搬送する第1の方向(正方向)と、第1の方向とは逆の第2の方向(逆方向)とのうち、一方の側の撓み量が減少する方向に加圧ローラー408を回転させる。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様、定着装置40の起動時の駆動トルクを低減することができる。また、駆動トルクの低減により、定着装置40の長寿命化にもつながる。さらに、ハードウェアの変更としては、制御装置101内のマイコンのポートおよび配線の増加ですむ。
図13は、画像形成装置100において実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。
[実施の形態3]
本実施の形態では、実施の形態2の変形例を説明する。詳しくは、本実施の形態では、実施の形態2に比べてファーストコピータイム(FCOT)を低減するための処理について説明する。
図14は、本実施の形態で用いられる定着装置40Aの具体的構成を説明するための図である。
図15は、定着装置40Aを備えた画像形成装置100において実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。
(c1.小括)
(1)画像形成装置100は、定着ベルト402の温度を検出する温度検出部412をさらに備える。制御装置101は、検出された温度が閾値(予め定められた温度)以下であることを条件に、上述した第1の方向(つまり、正方向)および上記第2の方向(つまり、逆方向)のうち上述した一方の側の撓み量が減少する方向に加圧ローラー408を回転させる。
定着ベルト402の表面の温度が閾値を超えている場合には、閾値以下の場合に比べて、定着ベルト402のベルト剛度およびグリス粘度が低い。つまり、定着ベルト402の表面の温度が閾値を超えている場合には、閾値以下の場合に比べて、起動トルクが小さい。そのため、ステップS12に示した逆回転を省略することにより、実施の形態2の構成に比べて、FCOTを低減することが可能となる。
[実施の形態4]
本実施の形態では、実施の形態3の変形例を説明する。詳しくは、本実施の形態では、実施の形態3に比べてより的確なタイミングで、加圧ローラー408の回転を逆回転から正回転へと切替え可能な構成について説明する。
図16は、本実施の形態で用いられる定着装置40Bの具体的構成を説明するための図である。
図17は、定着装置40Bを備えた画像形成装置100において実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。
(c1.小括)
画像形成装置100は、加圧ローラー408の駆動トルクを検出するトルク検出部413を備える。
加圧ローラー408を逆回転させた後に正回転に切り替えるタイミングを定着ベルト402の表面温度ではなく、トルク検出部413にて検出される駆動トルクによって判断する。このように、本実施の形態では、直接トルクで判断しているため、実施の形態3の場合よりも、より的確なタイミングで正回転への切り替えができる。
[実施の形態5]
本実施の形態は、実施の形態1の変形例である。実施の形態1では、図3の状態(C)に示すように、加圧ローラー408の逆回転を開始すると、所定の時間経過後に、下流側の撓み量が上流側の撓み量と同じになる。その後、図3の状態(D)に示すように、下流側の撓み量が上流側の撓み量よりも小さくなる。具体的には、図6の時刻t4にて、下流側の撓み量が上流側の撓み量と同じになる。
[実施の形態6]
図20は、本実施の形態に係る定着装置40Dの構成を説明するための図である。
上記の実施の形態1〜6においては、加熱部材401として、回転しない構成のものを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。加熱部材401が、定着ベルト402に従動して回転可能なローラー(加熱ローラ)であってもよい。
Claims (8)
- 記録材上の未定着画像を前記記録材上に定着させる定着装置と、前記定着装置の動作を制御する制御装置とを備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する熱源と、
前記記録材を搬送経路の下流側に搬送する第1の方向と、前記第1の方向とは逆の第2の方向とに回転可能な加圧ローラーと、
前記加圧ローラーとの間でニップ領域を形成するニップ形成部材とを有し、
前記定着ベルトは、
前記ニップ形成部材と前記熱源とによって、テンションが与えられた状態で支持されており、かつ前記加圧ローラーの回転に従動して回転し、
前記加圧ローラーの回転が停止した状態では、前記ニップ領域を基準にして一方の側と他方の側とにおいて撓んでおり、
前記一方の側の撓み量は、前記他方の側の撓み量よりも大きく、
前記制御装置は、前記加圧ローラーの回転停止後に前記加圧ローラーの回転を開始させるときには、前記第1の方向および前記第2の方向のうち前記一方の側の撓み量が減少する方向に前記加圧ローラーを回転させる、画像形成装置。 - 前記一方の側は、前記他方の側よりも、前記搬送経路の下流側であり、
前記一方の側の撓み量が減少する方向は、前記第2の方向であり、
前記制御装置は、印刷ジョブを受け付けたことに基づき、前記未定着画像を定着させるために前記第1の方向に前記加圧ローラーを回転させる制御と、前記加圧ローラーの回転を停止させる制御と、前記一方の側の撓み量を減少させるために前記第2の方向に前記加圧ローラーを回転させる制御とを、この順に実行する、請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、前記定着ベルトの温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記制御装置は、検出された前記温度が予め定められた温度以下であることを条件に、前記第1の方向および前記第2の方向のうち前記一方の側の撓み量が減少する方向に前記加圧ローラーを回転させる、請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記一方の側は、前記他方の側よりも、前記搬送経路の下流側であり、
前記一方の側の撓み量が減少する方向は、前記第2の方向であり、
前記制御装置は、
印刷ジョブを受け付けた場合、検出された前記温度が予め定められた温度以下であることを条件に、前記一方の側の撓み量を減少させるために前記第2の方向に前記加圧ローラーの回転を開始させる制御を実行し、
前記第2の方向に前記加圧ローラーを回転させた後、前記加圧ローラーの回転を停止させる制御と、前記未定着画像を定着させるために前記第1の方向に前記加圧ローラーを回転させる制御とを、この順に実行する、請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記制御装置は、
前記印刷ジョブを受け付けた場合、検出された前記温度が予め定められた温度以下であることを条件に、前記熱源によって前記定着ベルトを加熱する制御を実行し、
検出された前記温度が予め定められた温度を超えたことを条件に、前記加圧ローラーの回転を停止させる制御と、前記未定着画像を定着させるために前記第1の方向に前記加圧ローラーを回転させる制御とを、この順に実行する、請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、前記加圧ローラーの駆動トルクを検出するトルク検出部をさらに備え、
前記制御装置は、
前記印刷ジョブを受け付けた場合、検出された前記温度が予め定められた温度以下であることを条件に、前記熱源によって前記定着ベルトを加熱する制御を実行し、
前記一方の側の撓み量を減少させるために前記第2の方向に前記加圧ローラーを回転させたときの前記駆動トルクが、前記加熱によって予め定められたトルク以下となったことを条件に、前記加圧ローラーの回転を停止させる制御と、前記未定着画像を定着させるために前記第1の方向に前記加圧ローラーを回転させる制御とを、この順に実行する、請求項4に記載の画像形成装置。 - 前記一方の側の撓み量が予め定められた範囲内となるように前記定着装置が構成されている、請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 記録材上の未定着画像を前記記録材上に定着させる定着装置と、前記定着装置の動作を制御する制御装置とを備えた画像形成装置の制御方法であって、
前記定着装置は、無端状の定着ベルトを加熱する熱源と、第1の方向と前記第1の方向とは逆の第2の方向とに回転可能な加圧ローラーと、前記加圧ローラーとの間でニップ領域を形成するニップ形成部材とを有し、
前記定着ベルトは、前記ニップ形成部材と前記熱源とによって、テンションが与えられた状態で支持されており、かつ前記加圧ローラーの回転に従動して回転し、
前記制御方法は、前記加圧ローラーの前記第1の方向への回転を停止させるステップを備え、前記第1の方向への回転が停止した状態では、前記定着ベルトは、前記ニップ領域を基準にして一方の側と他方の側とにおいて撓んでおり、かつ前記一方の側の撓み量は、前記他方の側の撓み量よりも大きく、
前記制御方法は、前記加圧ローラーの前記第1の方向への回転停止後に前記加圧ローラーの回転を再開させるステップをさらに備え、前記回転を再開させるステップでは、前記第2の方向に前記加圧ローラーを回転させる、制御方法。
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