JP4314129B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
■ 1.画像形成装置M ■
図1に、本発明の実施形態に係る画像形成装置、すなわち本発明が適用される加熱定着装置を備えた画像形成装置を示す。この図1は、本発明に係る画像形成装置の一例としてのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。
(2−1.構成及び動作の概要)
次に、図2を参照して本発明に係る加熱定着装置11の一例について説明する。図2は、記録材Pの搬送方向(矢印K方向)に沿った断面図である。図2に示す加熱定着装置11は、可撓性のエンドレスベルトを定着フィルムとする、加圧ローラ駆動方式の定着装置である。
ヒータ20は、例えばセラミックヒータであり、アルミナ等の耐熱性の基材20a上に例えば印刷によって抵抗体パターン20bを形成し、その表面をガラス層20cで被覆したものであり、記録材Pの搬送方向(矢印K方向)に直角な左右方向に長く、すなわち、記録材Pの幅よりも長く形成されている。ヒータ20は、装置本体Mに取り付けられたヒータホルダ22によって支持されている。ヒータホルダ22は、耐熱樹脂によって横断面半円状に形成された部材であり、次の定着フィルム25の回転をガイドするガイド部材としても作用する。
定着フィルム25は、ポリイミド等の耐熱樹脂やSUS等の金属を円筒状に形成したものであり、上述のヒータ20及びヒータホルダ22に遊嵌されている。定着フィルム25は、加圧ローラ26によってヒータ20に押し付けられており、これにより定着フィルム25の裏面がヒータ20の下面に当接されるようになっている。定着フィルム25は、加圧ローラ26の矢印R26方向の回転により記録材Pが矢印K方向に搬送されるのに伴って矢印R25方向に回転されるように構成されている。なお、定着フィルム25の左右の両端部は、ヒータホルダ22のガイド部(不図示)によって規制されており、ヒータ20の長手方向にはずれないようになっている。また、定着フィルム25の内面には、ヒータ20やヒータガイド22との間の摺動抵抗を低減するためにグリースを塗布してある。
加圧ローラ26は、金属製の芯金26aの外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の離型層26bを設けたものであり、離型層26bの外周面により下方から定着フィルム25をヒータ20に押し付けて、定着フィルム25との間に定着ニップ部Nを構成している。この定着ニップ部Nにおける、加圧ローラ26の回転方向についての幅(ニップ幅)をaとすると、このニップ幅aは、記録材P上のトナーを好適に加熱、加圧することができる程度に設定されている。
温度制御部27は、図示のようにCPU23およびトライアック24を含む。CPU23は、排紙温度サーミスタ28および加圧ローラ温度サーミスタ30によってそれぞれ検出された温度に基づいてトライアック24を制御することによりヒータ20への電力供給を制御し、これによりヒータ20の温度を調節する。
排紙温度サーミスタ28は、記録材Pの搬送方向Kに対して、定着ニップ部Nの下流側近傍に設けられ、定着ニップを通過した記録材Pの表面温度を測定する。本実施形態では一例として、記録材Pの定着フィルム25側と接触する面(片面印字の場合は印字面)の表面温度を検出するサーミスタ28を採用する。また、記録材Pの定着フィルム25側は、定着ニップ通過直後でトナーがまだ固化していない可能性があるとともに、サーミスタ自体の熱容量を無視できるため、サーミスタ28は非接触式とする。もちろん、サーミスタ28の配置を替えて、記録材Pの加圧ローラ26側と接触する面(片面印字の場合は非印字面)の表面温度を検出しても構わない。
加圧ローラ温度サーミスタ30は、加圧ローラ26近傍に配置され、加圧ローラ26の表面温度を測定する。本実施形態では一例として、加圧ローラ26に対して非接触式のサーミスタ30を採用する。もちろん、接触式のサーミスタを採用しても構わない。
(3−1.初期加圧ローラ温度Trの測定)
まず最初に、プリンタがプリント信号を受信し、画像形成のために駆動(プリント動作)を開始する時点における加圧ローラ26の初期温度Trを、加圧ローラサーミスタ30にて測定する。
次に、プリント開始後は所定の温調で定着を行ない、排紙温度サーミスタ28にて定着ニップ通過後の記録材Pの排紙温度Tpを測定する。排紙温度Tpの測定ポイントは特に制限は無いが、定着装置11は前回転や紙間により系全体の温度が上昇し、記録材Pの通紙により徐々に熱が奪われ系全体の温度が下がっていくため、搬送方向に対して記録材Pの先端から後端に向けて排紙温度が低くなっていく傾向にある。そのため、より定着性が厳しいポイントで排紙温度Tpを測定した方が好ましい。
従来は排紙温度Tpのみに基づいて、後続の記録材に対する定着温度の補正を行うようにしていたことは先述したとおりである。たとえば、図8に示すように、Tpに対するしきい値を70℃に固定的に設定し、Tpが70℃未満であれば補正を行わないが、70℃以上であれば、ヒータの温度を例えば10℃下げる補正を行う、というものである。
上述の如く初期加圧ローラ温度Trと排紙温度Tpとに基づいて定着温度の補正内容を設定する本実施形態の効果を調べるため、従来例との比較実験を行なった。比較対象は、従来例1として、定着温度の補正は無くラフ紙の定着性を重視した定着温度に設定した場合と、従来例2として、図8のように、排紙温度Tpのみから補正の内容を決めて定着温度の補正を行なった場合である。従来例2における排紙温度Tpには、本実施形態と同様に、連続する5枚の平均値を使用した。
定着装置11の構成の簡略化とコスト低減のため、図3に示すように、加圧ローラ温度サーミスタ30を使用せず、加圧ローラ温度Trのかわりにヒータ温度サーミスタ21での測定値を用いてもよい。このヒータ温度サーミスタ21での測定値は、ヒータ20と定着フィルム25を介しているため、加圧ローラ温度サーミスタ30で直接測定した加圧ローラ温度とは若干異なるが、ヒータ20はセラミック製であり、また、定着フィルム25も肉薄であり、共に低熱容量品を使用しているためその温度差は非常に小さく、実用上は問題無い。
上述の実施形態では、定着に係る制御パラメータである定着温度を補正の対象として説明してきたが、記録材の定着品質に影響を与える制御パラメータであれば定着温度以外を補正の対象としてもよい。例えば、記録材Pのスループットや、記録材Pの搬送速度(プロセススピード)を補正の対象としてもよいであろう。ここで、記録材Pのスループットの補正とは、搬送速度(プロセススピード)は変えずに、給紙ローラが給紙カセットから記録材Pを給紙するタイミングを変えること、すなわち連続プリント時の紙間の長さを変えて、単位時間あたりのプリント枚数を変えることである。また記録材Pの搬送速度(プロセススピード)の補正とは、搬送ローラが記録材を搬送する速度を変えること、すなわち画像形成装置を駆動させるモータの回転速度を変えて、単位時間あたりのプリント枚数を変えることである。
次に第2の実施形態として、定着温度の補正方法の他例を図4に示す。なお、前述した第1の実施形態と同一機能を有する部分は同一符号を使用し説明を援用する。
排紙温度サーミスタ28は、記録材Pの搬送方向Kに対して、定着ニップ部Nの下流側近傍に設けられ、定着ニップを通過した記録材Pの表面温度を測定する。本実施形態では、記録材Pの加圧ローラ26側と接触する面(片面印字の場合は非印字面)の表面温度を検出する接触式を採用するとともに、構成の簡略化のため、排紙温度サーミスタ28は、定着ニップ部Nの下流側近傍に配置された排紙センサ29に内蔵され、記録材Pの非印字面側に当接することにより記録材Pの有無を検知する機能も有する。
(2−1.初期加圧ローラ温度Trの測定)
まず最初に、プリンタがプリント信号を受信し、プリント動作を開始する時点における加圧ローラ26の初期温度Trを測定する。加圧ローラ温度Trは、加圧ローラ表面を直接サーミスタで測定することが好ましいが、本実施形態では構成の簡略化とコスト低減のため、ヒータ温度サーミスタ21での測定値を代用している。このヒータ温度サーミスタ21での測定値は、ヒータ20と定着フィルム25を介しているため、実際の加圧ローラの表面温度とは若干異なるが、第1の実施形態でも述べたように、ヒータ20はセラミック製であり、また、定着フィルム25も肉薄で、共に低熱容量品を使用しているためその温度差は非常に小さく、実用上は問題無い。もちろん、より高い精度が必要な場合は、図2に示したような、加圧ローラ26の温度測定専用のサーミスタ30を配置し、これを利用しても構わない。
上述した初期加圧ローラ温度Trの測定と同様に、プリンタがプリント信号を受信し、プリント動作を開始する時点における、排紙温度サーミスタ28の初期温度Tp0の測定を行なう。本実施形態のように、接触式でかつ排紙センサ29に内蔵されたサーミスタ28を使用する場合には排紙センサ29が熱容量を持ってしまうため、プリント開始時点における排紙センサ29の状態により、排紙温度Tpの推移は異なってしまう。そのため、プリント開始時点における排紙センサ29の状態をあらかじめ認識するために、排紙温度サーミスタ28の初期温度Tp0の測定を行なうのである。
プリント開始後は所定の温調で定着を行ない、排紙温度サーミスタ28にて定着ニップ通過後の記録材Pの排紙温度Tpを測定する。排紙温度Tpの測定ポイントは特に制限は無いが、本実施形態では、接触式でかつ排紙センサ29に内蔵させたサーミスタ28を使用しているため、排紙センサ29の熱容量の影響があり、搬送方向に対して記録材Pの先端から後端に向けて、サーミスタ28によって検出される排紙温度Tpは徐々に上がりながら真の排紙温度に近付く傾向にある。そのため、より真の排紙温度に近いポイントで排紙温度Tpを測定した方が好ましい。
本実施形態では、実施形態1と同様に、一例として定着に係る制御パラメータの補正として定着温度の補正を実施する。もちろん記録材の定着品質に影響を与える制御パラメータであれば定着温度以外の制御パラメータを補正の対象としてもよい。例えば、記録材Pのスループットや、記録材Pの搬送速度(プロセススピード)を補正の対象としてもよいであろう。
上述の如く初期加圧ローラ温度Trと排紙温度Tpのみならず、排紙温度サーミスタ28の初期温度Tp0を加味して定着温度の補正内容を設定する本実施形態の効果を調べるため、初期温度Tp0を考慮せず定着温度の補正内容を決定する第1の実施形態との比較実験を行った。実験の内容は第1の実施形態で行った比較実験と同様である。
以上、現時点で最も現実的かつ好適な実施形態でもって本発明を説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、各種の改変や均等な構成を包含するものである。
11‥‥定着装置
20‥‥加熱体(ヒータ)
21‥‥ヒータ温度サーミスタ
22‥‥ヒータホルダ
23‥‥CPU
24‥‥トライアック
25‥‥定着フィルム
26‥‥加圧ローラ
27‥‥温度制御部
28‥‥排紙温度サーミスタ
29‥‥排紙センサ
30‥‥加圧ローラ温度サーミスタ
N‥‥定着ニップ部
P‥‥記録材
Claims (8)
- 記録材に未定着トナー像を形成する画像形成部と、
加熱体を内包した回転体と、該回転体と圧接する加圧部材とを有し、前記回転体と前記加圧部材との圧接ニップ部に、前記画像形成部で未定着トナー像が形成された記録材を搬送し前記加熱体の熱を加えつつ通過させることで該未定着トナー像を該記録材上に定着させる加熱定着部と、
を有する画像形成装置であって、
前記加圧部材の温度を検知するための第1の温度検知素子と、
前記圧接ニップ部を通過した記録材の温度を検知するための第2の温度検知素子と、
プリント開始時点において前記第1の温度検知素子により検知された第1の温度と、前記プリント開始時において前記第2の温度検知素子により検知された第2の温度と、第1の記録材が前記圧接ニップ部を通過した時点において前記第2の温度検知素子により検知された第3の温度とに基づいて、後続の第2の記録材の定着に係る制御パラメータに補正を加える補正手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記補正手段は、
前記第1の温度に応じて、前記第3の温度に対するしきい値を前記第2の温度の一次関数として設定する設定手段と、
この設定手段により設定されたしきい値と前記第3の温度との比較を行い、その比較結果に応じて、前記制御パラメータの補正内容を決定する決定手段と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記第2の温度検知素子は、前記圧接ニップ部を通過した記録材に接触する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の温度検知素子は、前記加熱体に取り付けられていることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御パラメータは、定着温度であることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御パラメータは、記録材のスループットであることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御パラメータは、記録材の搬送速度であることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記回転体はエンドレスベルトであり、前記加熱体は前記エンドレスベルトの内面に接触しており、前記エンドレスベルトを介して前記加熱体と前記加圧部材とで前記圧接ニップ部が形成されていることを特徴とする請求項1から7までのいずれか1項に記載の画像形成装置。
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