JP4806942B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、記録材に形成された未定着画像を定着する定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device for fixing an unfixed image formed on a recording material and an image forming apparatus including the fixing device.
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体ドラム等に形成したトナー像を直接あるいは間接的に用紙上に転写し、用紙上に転写された未定着トナー像を加熱・加圧定着することにより用紙上に永久像を形成している。ここで、用紙上の未定着トナー像を加熱・加圧定着する定着装置としては、内部に例えばハロゲンランプ等の加熱源を具備した加熱部材(例えば加熱ロール)と、この加熱部材に圧接配置される加圧部材(例えば加圧ロールや加圧ベルト)とを備えたものが広く用いられている。この定着装置では、加熱部材と加圧部材とのニップ部に用紙を通過させ、加熱部材からの熱と加熱部材および加圧部材による圧力とにより、未定着トナー像を用紙に定着させている。 In image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles, a toner image formed on a photosensitive drum or the like is directly or indirectly transferred onto a sheet, and an unfixed toner image transferred onto the sheet is heated and pressure-fixed. By doing so, a permanent image is formed on the paper. Here, as a fixing device for heating and pressure-fixing an unfixed toner image on a sheet, a heating member (for example, a heating roll) provided with a heating source such as a halogen lamp inside, and the heating member are arranged in pressure contact with each other. A pressure member having a pressure member (for example, a pressure roll or a pressure belt) is widely used. In this fixing device, the sheet is passed through the nip portion between the heating member and the pressure member, and the unfixed toner image is fixed on the sheet by the heat from the heating member and the pressure by the heating member and the pressure member.
このような定着装置では、用紙上の未定着トナー像を定着するため、少なくとも1ジョブ中の最終用紙が定着装置のニップ部を通過するまで、加熱部材の表面温度が所定の温度を維持していることが要求される。そこで、加熱部材の表面温度を測定するセンサを設け、このセンサによる温度測定結果に基づいて、加熱源の加熱動作が制御されている(特許文献1参照。)。 In such a fixing device, in order to fix the unfixed toner image on the paper, the surface temperature of the heating member is maintained at a predetermined temperature until at least the final paper in one job passes through the nip portion of the fixing device. It is required to be. Therefore, a sensor for measuring the surface temperature of the heating member is provided, and the heating operation of the heating source is controlled based on the temperature measurement result by this sensor (see Patent Document 1).
ところで、定着装置では、上述したように加熱部材から用紙(および用紙上に形成された未定着トナー像)に熱を与えている。これは、換言すれば、用紙によって加熱部材の熱が奪われていることを意味する。このため、複数の用紙に対して連続して画像形成を行うような場合には、定着装置を通過する用紙が加熱部材の熱を次々に奪っていき、加熱部材の表面温度が徐々に低下していくという事態を招く。このとき、加熱源は加熱部材を加熱しているのであるが、加熱源から受けた熱が加熱部材表面に到達するまでにある程度時間がかかってしまうのに対し、用紙は加熱部材表面から直ちに熱を奪っていく。これにより、加熱ロールの表面温度は直ちに上昇することができず、低下を続けるのである。そして、ある程度の枚数の用紙を出力した後、加熱源から供給される熱と用紙に奪われる熱とが釣り合うようになると、加熱ロールの表面温度は略一定となる。
このため、定着装置では、上述した加熱源から供給される熱と用紙に奪われる熱とが釣り合う温度が最終的な定着温度となるように、画像形成動作開始時の加熱部材の表面温度(目標となる温度)を、この定着温度よりも高い温度に設定することが行われている。
Incidentally, in the fixing device, as described above, heat is applied to the paper (and the unfixed toner image formed on the paper) from the heating member. In other words, this means that the heat of the heating member is taken away by the paper. For this reason, when image formation is continuously performed on a plurality of sheets, sheets passing through the fixing device take heat from the heating member one after another, and the surface temperature of the heating member gradually decreases. Invite the situation to go. At this time, the heating source heats the heating member, but it takes some time for the heat received from the heating source to reach the surface of the heating member. Take away. As a result, the surface temperature of the heating roll cannot be immediately increased and continues to decrease. Then, after outputting a certain number of sheets, when the heat supplied from the heating source and the heat taken by the sheets are balanced, the surface temperature of the heating roll becomes substantially constant.
For this reason, in the fixing device, the surface temperature of the heating member at the start of the image forming operation (the target temperature) is set so that the temperature at which the heat supplied from the heating source described above and the heat deprived by the paper are balanced is the final fixing temperature. Is set to a temperature higher than the fixing temperature.
しかしながら、このような設定を行った場合、画像形成動作が開始されてから加熱源から供給される熱と用紙に奪われる熱とが釣り合うまでの期間に定着装置を通過した用紙と、加熱源から供給される熱と用紙に奪われる熱とが釣り合った後に定着装置を通過する用紙とでは、加熱部材の温度が異なるため、用紙および用紙上の未定着トナー像が受ける熱量に違いが生じてしまう。その結果、用紙毎にトナー像の定着度(用紙に対するトナーの付着強さ)やグロス(光沢)が変わり、用紙毎の画像の見栄えが異なることになってしまう。 However, when such a setting is performed, the sheet that has passed through the fixing device during the period from the start of the image forming operation to the balance between the heat supplied from the heating source and the heat deprived by the sheet, and the heating source Since the temperature of the heating member differs between the paper that passes through the fixing device after the supplied heat and the heat taken away by the paper are balanced, there is a difference in the amount of heat received by the unfixed toner image on the paper and the paper. . As a result, the fixing degree of the toner image (the adhesion strength of the toner to the paper) and the gloss (gloss) are changed for each sheet, and the appearance of the image for each sheet is different.
特に、最近では、軽印刷市場向けに、例えば1分間に40枚以上のプリント出力を行うことが可能な、所謂高速機と呼ばれる画像形成装置が供給されている。この種の画像形成装置では、1ジョブあたり数百枚から数千枚のプリント出力が行われることもある。また、このような画像形成装置では、当然のことながら、単位時間あたりの用紙供給枚数も多い。したがって、高速機で用いられる定着装置では、このような温度低下の問題が生じやすい。 In particular, recently, an image forming apparatus called a high-speed machine capable of outputting, for example, 40 sheets or more per minute has been supplied for the light printing market. In this type of image forming apparatus, hundreds to thousands of prints may be output per job. In addition, in such an image forming apparatus, as a matter of course, the number of sheets supplied per unit time is large. Therefore, such a problem of temperature reduction is likely to occur in a fixing device used in a high-speed machine.
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、例えばジョブ中に記録材により熱が奪われることで定着温度の低下が発生するような場合にも、得られる画質の変動を抑制することにある。
また他の目的は、例えばジョブ中の定着温度の低下に伴って定着速度を変更するような場合にも、一定の生産性を確保することにある。
The present invention has been made to solve such a technical problem, and the object of the present invention is, for example, a case where a decrease in fixing temperature occurs due to heat being taken away by a recording material during a job. Another object is to suppress fluctuations in the obtained image quality.
Another object is to ensure a certain productivity even when the fixing speed is changed with a decrease in the fixing temperature during the job, for example.
かかる目的のもと、本発明が適用される定着装置は、未定着画像が担持された記録材を通過させることにより記録材に未定着画像を定着手段で定着し、定着手段を加熱手段で加熱し、定着手段を駆動手段で駆動し、1ジョブの間に定着手段を通過する記録材の枚数に応じ、定着手段を通過する記録材によって定着手段から奪われる熱を考慮して設定される定着手段の駆動速度情報を記憶手段に記憶し、記憶手段から読み出された駆動速度情報に基づいて、駆動手段による定着手段の駆動速度を制御手段で制御する。 For this purpose, the fixing device to which the present invention is applied fixes the unfixed image on the recording material by the fixing means by passing the recording material carrying the unfixed image, and heats the fixing means by the heating means. The fixing unit is driven by the driving unit, and the fixing is set in consideration of the heat taken away from the fixing unit by the recording material passing through the fixing unit according to the number of recording materials passing through the fixing unit during one job. The drive speed information of the means is stored in the storage means, and the drive speed of the fixing means by the drive means is controlled by the control means based on the drive speed information read from the storage means.
ここで、制御手段は、記録材が定着手段を通過していないときに、駆動手段による定着手段の駆動速度を変更することを特徴とすることができる。また、記憶手段に記憶される駆動速度情報は、記録材の枚数が所定枚数以下では記録材の枚数に応じて定着手段の駆動速度を徐々に低下させ、且つ、記録材の枚数が所定枚数を超えた後は定着手段の駆動速度を一定とするものであることを特徴とすることができる。 Here, the control unit can change the driving speed of the fixing unit by the driving unit when the recording material does not pass through the fixing unit. The drive speed information stored in the storage means is such that when the number of recording materials is less than or equal to a predetermined number, the driving speed of the fixing means is gradually decreased according to the number of recording materials and the number of recording materials is equal to the predetermined number. After exceeding, the driving speed of the fixing unit is made constant.
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、像担持体に形成された画像を所定の転写速度で記録材に転写する転写部と、転写部で記録材に転写された画像を所定の定着速度で加熱定着する定着部と、転写部から定着部まで記録材を所定の搬送速度で搬送する搬送部とを有し、転写部における所定の転写速度は一定に維持され、定着部における所定の定着速度は、1ジョブの間に定着部を通過する記録材の枚数に応じて低減され、搬送部における所定の搬送速度は転写速度と定着速度との間で可変されることを特徴としている。 From another point of view, an image forming apparatus to which the present invention is applied includes a transfer unit that transfers an image formed on an image carrier to a recording material at a predetermined transfer speed, and a transfer unit that transfers the image to the recording material. A fixing unit that heat-fixes the printed image at a predetermined fixing speed, and a conveyance unit that conveys the recording material from the transfer unit to the fixing unit at a predetermined conveyance speed. The predetermined transfer speed in the transfer unit is kept constant. The predetermined fixing speed in the fixing unit is reduced in accordance with the number of recording materials passing through the fixing unit during one job, and the predetermined conveying speed in the conveying unit is varied between the transfer speed and the fixing speed. It is characterized by that.
ここで、1ジョブにおける1枚目の記録材が定着部を通過するときの所定の定着速度は、所定の転写速度よりも高速であることを特徴とすることができる。また、定着部における所定の定着速度は、1ジョブの間に定着部を通過する記録材の枚数が所定の枚数を超えた後は一定とされることを特徴とすることができる。このとき、1ジョブの間に定着部を通過する記録材の枚数が所定の枚数を超えた後の所定の定着速度は、転写速度と同一とされることを特徴とすることができる。さらに、搬送部の記録材搬送方向長さが、使用可能な記録材の最大長さよりも大きいことを特徴とすることができる。そして、搬送部における所定の搬送速度は、記録材の搬送方向後端が転写部を通過した後に転写速度から定着速度に変更され、記録材の搬送方向後端が搬送部を通過した後に定着速度から転写速度に変更されることを特徴とすることができる。 Here, the predetermined fixing speed when the first recording material in one job passes through the fixing unit may be higher than the predetermined transfer speed. The predetermined fixing speed in the fixing unit may be constant after the number of recording materials passing through the fixing unit during one job exceeds a predetermined number. At this time, the predetermined fixing speed after the number of recording materials passing through the fixing unit during one job exceeds the predetermined number may be the same as the transfer speed. Furthermore, the recording material conveyance direction length of a conveyance part can be larger than the maximum length of the recording material which can be used. The predetermined transport speed in the transport unit is changed from the transfer speed to the fixing speed after the trailing end of the recording material in the transport direction passes through the transfer unit, and the fixing speed after the rear end in the transport direction of the recording material passes through the transport unit. To a transfer speed.
本発明によれば、記憶手段から読み出された駆動速度情報に基づいて定着手段の駆動速度を制御するようにしたので、例えばジョブ中に記録材により熱が奪われることで定着温度の低下が発生するような場合にも、得られる画質の変動を抑制することができる。
また、本発明によれば、転写部における転写速度を一定とする一方で、搬送部における搬送速度を適宜調整するようにしたので、定着部の例えばジョブ中の定着温度の低下に伴って定着速度を変更するような場合にも、一定の生産性を確保することができる。
According to the present invention, since the driving speed of the fixing unit is controlled based on the driving speed information read from the storage unit, for example, the fixing temperature is lowered due to heat being taken away by the recording material during the job. Even in such a case, fluctuations in the obtained image quality can be suppressed.
In addition, according to the present invention, the transfer speed in the transfer unit is kept constant, while the transport speed in the transport unit is appropriately adjusted. Even in the case of changing, it is possible to ensure a certain productivity.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図1は本実施の形態が適用された画像形成装置を示している。これは所謂タンデム型、中間転写型の画像形成装置であって、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数の画像形成ユニット10(具体的には10Y,10M,10C,10K)と、各画像形成ユニット10にて形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる像担持体としての中間転写ベルト20と、中間転写ベルト20上に転写された重ね画像を記録材としての用紙Pに二次転写(一括転写)させる転写部としての二次転写装置30と、二次転写された画像を記録材としての用紙P上に定着させる定着手段あるいは定着部としての定着装置70とを備えている。
The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an image forming apparatus to which the present embodiment is applied. This is a so-called tandem type or intermediate transfer type image forming apparatus, for example, a plurality of image forming units 10 (specifically, 10Y, 10M, 10C, 10K) on which each color component toner image is formed by electrophotography. And an
本実施の形態において、各画像形成ユニット10は、矢線A方向に回転する感光体ドラム11の周囲に、感光体ドラム11を帯電する帯電器12、感光体ドラム11上に静電潜像を書込むレーザ露光器13(図中露光ビームを符号Bmで示す)、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム11上の静電潜像を可視像化する現像器14、感光体ドラム11上の各色成分トナー像を中間転写ベルト20に転写する一次転写ロール15及び感光体ドラム11上の残留トナーを除去するドラムクリーナ16などの電子写真用デバイスを順次配設したものである。
In the present embodiment, each image forming unit 10 forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 and the
また、中間転写ベルト20は、複数(本実施の形態では5つ)の支持ロールに掛け渡され、矢線B方向に回動するようになっている。これら5つの支持ロールは、中間転写ベルト20の駆動ロール21、従動ロール22および25、中間転写ベルト20の張力を調整するテンションロール23、後述する二次転写装置30のバックアップロールとして機能するバックアップロール24からなる。中間転写ベルト20は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたものを用い、その体積抵抗率が108〜1014Ω・cmとなるように形成され、その厚みは例えば0.1mmに設定される。また、一次転写ロール15には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが印加されるようになっており、感光体ドラム11上のトナー像が中間転写ベルト20に夫々順次静電吸引され、中間転写ベルト20上に重ねトナー像が形成される。
Further, the
更に、二次転写装置30は、中間転写ベルト20のトナー担持面側に圧接配置される二次転写ロール31と、中間転写ベルト20の裏面側に配置されて二次転写ロール31の対向電極をなすバックアップロール24とを備えている。そして、このバックアップロール24には二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール32が当接配置されている。二次転写ロール31は、表面にカーボンを分散したウレタンゴムのチューブ、内部はカーボンを分散した発泡ウレタンゴムからなり、さらにロール表面にフッ素コートを施し、その体積抵抗が103〜1010Ωでロール径が28mmとなるように形成され、硬度は例えば30°(アスカC)に設定される。また、バックアップロール24は、表面にカーボンを分散したEPDMとNBRのブレンドゴムのチューブ、内部はEPDMゴムからなり、その表面抵抗率が7〜10logΩ/□でロール径が28mmとなるように形成され、硬度は例えば70°(アスカC)に設定される。
Further, the
さらに、二次転写ロール31からみて中間転写ベルト20の移動方向下流側には二次転写後の中間転写ベルト20表面を除電する除電器33が、さらにその下流側には中間転写ベルト20表面をクリーニングするベルトクリーナ34が設けられている。一方、二次転写ロール31からみて中間転写ベルト20の移動方向上流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ35が配設されている。また、イエローの画像形成ユニット10Yの上流側には、各画像形成ユニット10(10Y,10M,10C,10K)における画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)36が配置されている。この基準センサ36は、中間転写ベルト20の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生している。そして、この基準信号の認識に基づくコントローラとしての制御部100からの指示により、各画像形成ユニット10(10Y,10M,10C,10K)は画像形成を開始するように構成されている。なお、制御部100にはUI(ユーザインターフェース)110が接続されており、ユーザからの指示を受け付けることができるようになっている。
Further, a
さらにまた、用紙搬送系は、用紙トレイ40からの用紙Pを給紙ロール41にて所定のタイミングで繰り出して搬送ロール42で搬送し、レジストレーションロール(レジストロール)43で一旦位置決め停止させた後、所定のタイミングで二次転写位置へと送り込むようになっている。そして、二次転写後の用紙Pを、ベルト搬送ユニット80に導き、搬送部としてのベルト搬送ユニット80を介して定着装置70へと搬送するようになっている。ここで、ベルト搬送ユニット80は、二次転写装置30側に設けられる第一ベルト搬送装置50と、定着装置70側に設けられる第二ベルト搬送装置60とを有している。
Furthermore, the paper transport system feeds the paper P from the
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作像プロセスについて説明する。ユーザにより例えばUI110のスタートスイッチ(図示せず)がオン操作されると、所定の作像プロセスが実行される。具体的に述べると、例えばこの画像形成装置をデジタルカラー複写機として構成する場合には、図示しない原稿台にセットされる原稿をカラー画像読み取り装置(図示せず)により読み取り、その読み取り信号を画像信号処理によってデジタル画像信号に変換してメモリに一時的に蓄積し、その蓄積されている四色(Y,M,C,K)のデジタル画像信号に基づいて各色のトナー像形成を行わせる。
Next, an image forming process of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described. For example, when a user turns on a start switch (not shown) of the
すなわち、画像信号処理によって得られた各色のデジタル画像信号に基づいて画像形成ユニット10(10Y,10M,10C,10K)をそれぞれ駆動する。そして、各画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kでは、帯電器12により一様に帯電された像担持体としての感光体ドラム11にデジタル画像信号に応じた静電潜像をレーザ露光器13にてそれぞれ書き込ませる。そして、形成された各静電潜像を各色のトナーが収容される現像器14により現像して各色のトナー像を形成させる。なお、この画像形成装置をカラープリンタとして構成する場合には、外部から入力される画像信号に基づいて各色のトナー像作成を行わせるようにすればよい。
That is, the image forming units 10 (10Y, 10M, 10C, 10K) are driven based on the digital image signals of the respective colors obtained by the image signal processing. In each of the
そして、各感光体ドラム11に形成されたトナー像は、各感光体ドラム11と中間転写ベルト20とが接する一次転写位置で、各一次転写ロール15に印加される一次転写バイアスによって感光体ドラム11から中間転写ベルト20の表面に一次転写される。このようにして中間転写ベルト20に一次転写されたトナー像は中間転写ベルト20上で重ね合わされ、中間転写ベルト20の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、用紙Pは、レジストロール43によって所定のタイミングで二次転写装置30の二次転写位置へと搬送され、中間転写ベルト20(バックアップロール24)に対して二次転写ロール31が用紙Pをニップする。そして、二次転写ロール31とバックアップロール24との間に形成される二次転写電界の作用で、中間転写ベルト20に担持された重ねトナー像が用紙Pに二次転写される。その後、トナー像が転写された用紙Pは、ベルト搬送ユニット80によって定着装置70へと搬送され、トナー像の定着が行われる。一方、二次転写後の中間転写ベルト20は、除電器33によって残留電荷が除電され、また、ベルトクリーナ34によって残留トナーが除去される。
The toner image formed on each photosensitive drum 11 is transferred to the
図2は、上述した画像形成装置のうち、二次転写装置30、ベルト搬送ユニット80(第一ベルト搬送装置50、第二ベルト搬送装置60)および定着装置70を示した図である。これらのうち、レジストロール43には、このレジストロール43を駆動するレジストロール駆動モータ43aが取り付けられている。なお、駆動ロール21(図1参照)によって回動せしめられる中間転写ベルト20の回動速度(以下、転写速度という)VTは、常時一定(266mm/sec)である。また、レジストロール43と二次転写装置30との間には、用紙Pの通過を検知する用紙検知センサ90が配設されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating the
また、第一ベルト搬送装置50は、多数の穿孔(図示せず)が設けられた無端状の第一搬送ベルト51と、この第一搬送ベルト51を張架する駆動ロール52および従動ロール53とを備えている。そして、第一ベルト搬送装置50は、駆動ロール52を介して第一搬送ベルト51を回動させる第一搬送ベルト駆動モータ54と、第一搬送ベルト51の内側に設けられ、この第一搬送ベルト51によって搬送される用紙P(図示せず)を図示しない穿孔を介して第一搬送ベルト51に吸着させる吸引ファン55とを有している。第一搬送ベルト駆動モータ54は、第一搬送ベルト51の回動速度(以下、第一ベルト搬送速度という)VB1が転写速度VTと同一速度(266mm/sec)となるように駆動を行っている。
The first
一方、第二ベルト搬送装置60は、上述した第一ベルト搬送装置50と同様、多数の穿孔(図示せず)が設けられた無端状の第二搬送ベルト61と、この第二搬送ベルト61を張架する駆動ロール62および従動ロール63とを備えている。そして、第二ベルト搬送装置60は、駆動ロール62を介して第二搬送ベルト61を回動させる第二搬送ベルト駆動モータ64と、第二搬送ベルト61の内側に設けられ、この第二搬送ベルト61によって搬送される用紙P(図示せず)を図示しない穿孔を介して第二搬送ベルト61に吸着させる吸引ファン65とを有している。第二搬送ベルト駆動モータ64はステッピングモータからなり、第二搬送ベルト61の回動速度(以下、第二ベルト搬送速度という)VB2を可変できるようになっている。
On the other hand, the second
このように、本実施の形態では、ベルト搬送ユニット80の第一搬送ベルト51および第二搬送ベルト61を、それぞれ独立した異なる速度で回動させることが可能となっている。また、用紙P(図示せず)の搬送方向上流側に配設される第一搬送ベルト51および搬送方向下流側に配設される第二搬送ベルト61の搬送方向長さL(記録材搬送方向長さ)は同一となっており、この画像形成装置で使用可能な最大サイズの用紙P(例えばA3SEFの場合は420mm)よりもわずかに大きくなるように設定されている。
As described above, in the present embodiment, the
また、定着装置70は、図示しないハロゲンランプ等の加熱源(図示せず、後述)を備えた加熱ロール71と、この加熱ロール71に対向して圧接配置される無端状の加圧ベルト72と、加熱ロール71を回転駆動する駆動手段としての加熱ロール駆動モータ73とを有している。加熱ロール駆動モータ73は例えばDCブラシレスモータからなり、加熱ロール71の回転速度(以下、定着速度という)VFを可変できるようになっている。
The fixing
図3は、定着装置70の詳細を説明するための図である。
加熱ロール71は、円筒状の芯金71aと、この芯金71a上に設けられる弾性層71bと、弾性層71bの表面に形成される離型層71cとを備えている。ここで、芯金71aは、例えばアルミニウム等熱伝導率の高い金属材料で構成することができる。また、弾性層71bは、例えばシリコンゴムなど弾性を有し且つ熱を蓄積できる機能を有する材料で構成することができる。さらに、離型層71cは、例えばフッ素ゴムなど優れた離型性および耐熱性を備えた材料で構成することができる。さらに、加熱ロール71を構成する芯金71aの円筒内部には、内部加熱源として機能する内部ハロゲンランプ74が配置されている。さらにまた、加熱ロール71の外周面には、離型層71cと接するように第一外部加熱ロール75および第二外部加熱ロール76が設けられている。これら第一外部加熱ロール75、第二外部加熱ロール76は、それぞれ第一外部ハロゲンランプ75a、第二外部ハロゲンランプ76aを内蔵して回転可能に配設されている。そして、これら第一外部加熱ロール75および第二外部加熱ロール76は、加熱ロール駆動モータ73(図3参照)による加熱ロール71の回転に伴って従動回転する。また、第二外部加熱ロール76よりも加熱ロール71の回転方向下流側であって加熱ロール71と加圧ベルト72とが接する定着ニップ領域Nよりも加熱ロール71の回転方向上流側には、加熱ロール71の表面温度を測定する温度検知センサ77が加熱ロール71に接触配置されている。このような接触型の温度検知センサ77としては、サーミスタを使用したソフトタッチセンサを使用することができる。なお、温度検知センサ77として、加熱ロール71から所定距離だけ離間した位置に配設される非接触型センサを用いることもできる。なお、本実施の形態では、内部ハロゲンランプ74、第一外部ハロゲンランプ75a、および第二外部ハロゲンランプ76aが加熱手段としての機能を有している。
FIG. 3 is a diagram for explaining the details of the fixing
The
また、加圧ベルト72は、複数(本実施の形態では3つ)の支持ロール78に掛け渡され、加熱ロール71に従動して矢印方向に回動するようになっている。これら3つの支持ロール78は、加圧ロール78a、アイドルロール78b、およびステアリングロール78cからなる。ここで、加圧ロール78aは、加熱ロール71の最下点よりも回転方向下流側の位置で、加圧ベルト72を介して加熱ロール71に圧接配置されている。これにより、加圧ロール78aは、加圧ベルト72を張架支持する機能と、定着後の用紙Pのセルフストリッピング性を確保する機能とを有している。また、アイドルロール78bは、加熱ロール71の最下点から水平方向上流側に配設されており、加圧ベルト72を張架支持する機能と、未定着画像としての未定着トナー像Tが担持された記録材としての用紙Pを案内する機能を有している。さらに、ステアリングロール78cは、ロール軸の一端が図示しない変位機構により水平方向に移動可能に配設されている。そして、ステアリングロール78cは、加圧ベルト72の蛇行を検出する図示しないセンサからの検出信号に基づいてフィードバック制御され、加圧ベルト72の蛇行を抑制するようになっている。さらにまた、加圧ベルト72の内側には、加熱ロール71に向けて加圧ベルト72を押圧することにより、加熱ロール71と加圧ベルト72との間に所定の定着ニップ領域Nを形成する加圧パッド79が取り付けられている。
Further, the
次に、本実施の形態にかかる画像形成装置の特徴点である定着装置70における速度(定着速度)の制御手法について詳細に説明する。この画像形成装置では、画像形成動作すなわちジョブ開始からの用紙Pの枚数(プリント枚数)に応じて定着速度VFの速度調整が行われる。また、定着速度VFの速度調整に対応して、第二ベルト搬送速度VB2(搬送速度)の速度調整も行われる。
Next, a method for controlling the speed (fixing speed) in the fixing
図4は、制御手段としての制御部100を説明するためのブロック図である。なお、制御部100は、画像形成装置全体の制御を行っているが、図4には、定着動作の制御に関連する機能ブロックのみを示している。
制御部100のCPU101は、ROM102に記憶されたプログラムに従い、RAM103との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。そして、制御部100には、ジョブ開始からのプリント枚数を計数するためのカウンタ104が設けられている。また、この制御部100には、入出力インタフェース105を介して、UI110にて受け付けられたジョブ開始指示情報、画像形成モード情報および1ジョブにおけるプリント枚数情報が入力される。また、制御部100には、入出力インタフェース105を介して、加熱ロール71(図3参照)に設けられた温度検知センサ77からの温度情報、用紙検知センサ90からの用紙検知情報が入力される。さらに、制御部100は、入出力インタフェース105を介して、レジストロール駆動モータ43a、第一搬送ベルト駆動モータ54、第二搬送ベルト駆動モータ64、加熱ロール駆動モータ73、内部ハロゲンランプ74、第一外部ハロゲンランプ75a、および第二外部ハロゲンランプ76aの駆動や点灯などを制御している。なお、ROM102は、後述するように、本実施の形態における記憶手段として機能している。
FIG. 4 is a block diagram for explaining the
The
次に、図5に示すフローチャートを参照しながら、定着動作に関する処理について説明する。なお、本実施の形態では、画像形成動作(ジョブ)が行われていない期間(スタンバイ期間)においても、内部ハロゲンランプ74、第一外部ハロゲンランプ75a、および第二外部ハロゲンランプ76a(以下の説明では、これらをまとめてハロゲンランプ群と呼ぶことにする)に対する給電制御が行われている。具体的には、温度検知センサ77による測定温度(加熱ロール71の表面温度)が設定温度(本実施の形態では後述するように175℃)となるように、ハロゲンランプ群への給電(点灯)が制御されている。
Next, processing related to the fixing operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG. In the present embodiment, the
まず、UI110を介してユーザからの指示、具体的には画像形成モードの入力が受け付けられ(ステップ101)、制御部100に入力される。ここで、画像形成モードとしては、例えば画像形成に使用される用紙の種類(普通紙、厚紙、薄紙等)、画像形成に使用される色の数(フルカラーまたはモノクロ)等が挙げられる。また、UI110を介して、1ジョブで出力されるプリント枚数(用紙枚数)なども制御部100に入力される。
次に、制御部100では、入力された画像形成モードに対応する定着速度テーブルをROM102から読み出す(ステップ102)。そして、読み出された定着速度テーブルに基づいた定着速度スケジュールを設定する(ステップ103)。ここで、定着速度スケジュールには、定着装置70における加熱ロール71の回転速度(定着速度VF)は勿論のこと、ベルト搬送ユニット80の第一ベルト搬送装置50における第一搬送ベルト51の回動速度(第一ベルト搬送速度VB1)および第二ベルト搬送装置60における第二搬送ベルト61の回動速度(第二ベルト搬送速度VB2)も含まれる。なお、ROM102に格納される定着速度テーブルの詳細については後述する。
First, an instruction from the user, specifically, an input of an image forming mode is received via the UI 110 (step 101) and input to the
Next, the
そして、制御部100は、UI110を介してジョブ開始の指示を受け付けたか否かが判断される(ステップ104)。ここで、ジョブ開始の指示を受け付けていない場合は、ステップ104に戻って指示の受け付けを待つ。一方、ジョブ開始の指示を受け付けた場合、制御部100は、次に、定着装置70(加熱ロール71)およびベルト搬送ユニット80(第一搬送ベルト51および第二搬送ベルト61)の駆動、および、ハロゲンランプ群(内部ハロゲンランプ74、第一外部ハロゲンランプ75a、および第二外部ハロゲンランプ76a)への給電を開始する(ステップ105)。そして、設定された定着速度スケジュールに従って第一ベルト搬送速度VB1、第二ベルト搬送速度VB2、および定着速度VFを設定しながら、順次未定着トナー像Tが形成された用紙Pの搬送および定着を行う(ステップ106)。
Then, the
その後、ステップ101で入力されたプリント枚数が出力されたか、すなわち、ジョブが終了したか否かが判断される(ステップ107)。ここで、まだジョブが続行される場合は、ステップ106に戻って処理を続行する。一方、ジョブが終了した場合、制御部100は、定着装置70(加熱ロール71)およびベルト搬送ユニット80(第一搬送ベルト51および第二搬送ベルト61)の駆動、および、ハロゲンランプ群への給電を停止して(ステップ108)、一連の処理を終了する。なお、ハロゲンランプ群は、温度検知センサ77による測定温度が設定温度となるように、再び給電の制御が行われる。
Thereafter, it is determined whether or not the number of prints input in
ここで、図6は、ROM102に格納される駆動速度情報としての定着速度テーブルの一例を示している。なお、ここでは、画像形成モードの一つとしての用紙種類(普通紙、厚紙)に対応する定着速度テーブルを例示している。定着速度テーブルは、画像形成モード(ここでは用紙種類)と、各画像形成モード(普通紙、厚紙)における加熱ロール71の設定温度、第一ベルト搬送速度VB1、そして、用紙枚数と定着速度比(定着速度VF/第一ベルト搬送速度VB1)とが対応付けられている。なお、第二ベルト搬送速度VB2は、後述するように第一ベルト搬送速度VB1と定着速度VFとに基づいて設定されるようになっている。
Here, FIG. 6 shows an example of a fixing speed table as driving speed information stored in the
図6に示す例において、例えば普通紙モードの場合には、加熱ロール71の設定温度が175℃とされ、第一ベルト搬送速度VB1は266mm/secとされる。この第一ベルト搬送速度VB1は、転写速度VTと同速である。また、定着速度VFは、例えば1枚目の用紙Pに対しては第一ベルト搬送速度VB1の1.500倍(この例では399mm/sec)とされ、その後200枚目の用紙Pまで順次低速とされるようになっている。そして、201枚目の用紙P以降については、定着速度VFが、第一ベルト搬送速度VB1と同速(266mm/sec)とされる。一方、例えば厚紙モードの場合には、加熱ロール71の設定温度が190℃とされ、第一ベルト搬送速度VB1は266mm/secとされる。なお、加熱ロール71の設定温度が普通紙よりも高いのは、厚紙は普通紙に比べて熱容量が大きく、その分、定着に必要とされる熱の量が多くなるためである。この第一ベルト搬送速度VB1は、普通紙の場合と同様、転写速度VTと同速である。また、定着速度VFは、例えば1枚目の用紙Pに対しては第一ベルト搬送速度VB1の1.500倍(この例では399mm/sec)とされ、その後100枚目の用紙Pまで順次低速とされるようになっている。そして、101枚目の用紙P以降については、定着速度VFが、第一ベルト搬送速度VB1と同速(266mm/sec)とされる。
なお、ここでは、画像形成モードとしての用紙種類に対応する定着速度テーブルを例示したが、実際には、この他にも、例えばカラーモードやモノクロモード、片面や両面、通常モードと写真モードなど、種々の画像形成モードに対応する定着速度テーブルが、ROM102に格納されている。
In the example shown in FIG. 6, for example, in the plain paper mode, the set temperature of the
Here, the fixing speed table corresponding to the paper type as the image forming mode is exemplified, but actually, other than this, for example, color mode, monochrome mode, single-sided or double-sided, normal mode and photo mode, etc. Fixing speed tables corresponding to various image forming modes are stored in the
次に図5に示すステップ106における動作について詳細に説明する。図7は、図6に示す普通紙モードで、用紙P400枚分の画像形成動作(ジョブ)を実行した場合におけるタイミングチャートを示している。また、図8は、レジストレーションロール43から定着装置70まで、用紙Pが搬送される状態を示している。なお、図7において、(a)はハロゲンランプ群に対する給電動作(ON,OFF)を、(b)は中間転写ベルト20の転写速度VTを、(c)はレジストロール43の駆動(ON,OFF)を、(d)は用紙検知センサ90による用紙検知信号(ON,OFF)を、それぞれ示している。また、図7において、 (e)は第一搬送ベルト51の第一ベルト搬送速度VB1を、(f)は第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2を、(g)は加熱ロール71(および加圧ベルト72)の定着速度VFを、それぞれ示している。さらに、図7において、(h)は、用紙Pが用紙検知センサ90を通過することによってカウントされ、カウンタ104に格納されるプリント枚数を示している。
Next, the operation in step 106 shown in FIG. 5 will be described in detail. FIG. 7 shows a timing chart when an image forming operation (job) for 400 sheets of paper P is executed in the plain paper mode shown in FIG. FIG. 8 shows a state where the paper P is conveyed from the
では、図7および図8を参照しながら具体的に説明する。時刻t0でジョブ開始の指示が受け付けられると(図5に示すステップ105においてYes)、ハロゲンランプ群への給電が開始される。また、中間転写ベルト20は転写速度VT=266mm/secで、第一搬送ベルト51は第一ベルト搬送速度VB1=266mm/secで、第二搬送ベルト61は第二ベルト搬送速度VB2=266mm/secで、それぞれ駆動が開始される。これに対し、定着装置70の加熱ロール71は、第一ベルト搬送速度VB1(転写速度VT)の1.500倍である定着速度VF=399mm/secで駆動が開始される。そして、用紙トレイ40から1枚目の用紙Pの供給が開始される。このとき、レジストロール43は回転を停止しており、搬送されてきた1枚目の用紙Pの先端がレジストロール43に当接して停止する。
Now, a specific description will be given with reference to FIGS. When an instruction to start a job is received at time t0 (Yes in
次に、中間転写ベルト20上に形成されたトナー像が二次転写装置30に到達するタイミングに合わせて、レジストロール43が回転を開始し、1枚目の用紙Pは二次転写装置30にニップされる。なお、1枚目の用紙Pの先端が用紙検知センサ90に到達したタイミングで用紙検知信号がONになり、その後、この1枚目の用紙Pの後端が用紙検知センサ90を通過したタイミングで用紙検知信号がOFFになる。そして、中間転写ベルト20上のトナー像が、1枚目の用紙Pに二次転写される。そして、二次転写装置30を通過し、トナー像(未定着トナー像T)が担持された1枚目の用紙Pは、第一搬送ベルト51によって搬送される。このとき、第一搬送ベルト51の第一ベルト搬送速度VB1は、転写速度VTと同速(266mm/sec)に設定されている。したがって、例えば図8(a)に示すように、1枚目の用紙Pの先端側が第一搬送ベルト51側にあり、一方で後端側がまだ二次転写装置30にニップされている状態であるとしても、1枚目の用紙Pはスムースに搬送されることになる。なお、この1枚目の用紙Pの後端が用紙検知センサ90を通過したタイミングで、レジストロール43の駆動は停止され、次の用紙P(2枚目の用紙P)の到達を待つことになる。
Next, the
未定着トナー像Tを担持した1枚目の用紙Pは、さらに第一搬送ベルト51から第二搬送ベルト61へと搬送される。このとき、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、第一ベルト搬送速度VB1と同速(266mm/sec)に設定されている。したがって、例えば図8(b)に示すように、1枚目の用紙Pの先端側が第二搬送ベルト61側にあり、一方で後端側がまだ第一搬送ベルト51にあったとしても、1枚目の用紙Pはスムースに搬送されることになる。
The first sheet P carrying the unfixed toner image T is further transported from the
そして、未定着トナー像Tを担持した1枚目の用紙Pの後端が第一搬送ベルト51を抜ける。ここで、本実施の形態では、第二搬送ベルト61搬送方向長さLが、使用可能な最大サイズの用紙長よりも長く設定されているため、1枚目の用紙Pは、図8(c)に示すように、第二搬送ベルト61のみによって担持、搬送される状態となる。そして、このタイミングすなわち1枚目の用紙P全体が第二搬送ベルト61に担持されているときに、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、第一ベルト搬送速度VB1と同速の266mm/secから、定着速度VFと同速となる399mm/secまで一気に増速される。なお、この増速は、1枚目の用紙Pの先端が定着装置70の定着ニップ領域Nに到達するまでに完了する。
Then, the rear end of the first sheet P carrying the unfixed toner image T passes through the
その後、未定着トナー像Tを担持した1枚目の用紙Pは、さらに第二搬送ベルト61から定着装置70へと搬送される。このとき、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、上述したように、既に定着速度VFと同速(399mm/sec)まで増速されている。したがって、例えば図8(d)に示すように、1枚目の用紙Pの先端側が定着装置70にニップされ、一方でこの1枚目の用紙Pの後端がまだ第二搬送ベルト61にあったとしても、1枚目の用紙Pはスムースに搬送されることになる。
Thereafter, the first sheet P carrying the unfixed toner image T is further transported from the
そして、1枚目の用紙Pの後端が第二搬送ベルト61を通過するタイミングで、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、定着速度VFと同速の399mm/secから、第一ベルト速度51の第一ベルト搬送速度VB1と同速の266mm/secまで一気に減速される。そして、次の用紙P(2枚目の用紙P)が搬入されるのを待つことになる。また、1枚目の用紙Pの後端が定着装置70を通過した後に、定着速度VFが、定着速度スケジュールにしたがって第一ベルト搬送速度VB1の1.500倍である399mm/secから、1.495倍である398mm/secに変更され、次の用紙P(2枚目の用紙P)の到達を待つことになる。
Then, at the timing when the trailing edge of the first sheet P passes through the
なお、用紙Pの後端が第一搬送ベルト51、第二搬送ベルト61、あるいは定着装置70を抜けたか否かは、この用紙Pの後端が用紙検知センサ90を抜けてから(OFFになってから)の経過時間に基づいて判断されている。したがって、第一搬送ベルト51と第二搬送ベルト61との間、第二搬送ベルト61と定着装置70との間、あるいは定着装置70の下流側に、それぞれ用紙検知センサを設ける必要はない。
Whether or not the rear end of the paper P has passed through the
また、1枚目の用紙Pに対する搬送、定着が行われている間に、用紙トレイ40から2枚目の用紙Pの供給が開始される。このとき、レジストロール43は回転を停止しており、搬送されてきた2枚目の用紙Pの先端がレジストロール43に当接して停止する。
In addition, the supply of the second sheet P from the
次に、中間転写ベルト20上に形成されたトナー像が二次転写装置30に到達するタイミングに合わせて、レジストロール43が回転を開始し、2枚目の用紙Pは二次転写装置30にニップされる。なお、2枚目の用紙Pの先端が用紙検知センサ90に到達したタイミングで用紙検知信号がONになり、その後、この2枚目の用紙Pの後端が用紙検知センサ90を通過したタイミングで用紙検知信号がOFFになる。そして、中間転写ベルト20上のトナー像が、2枚目の用紙Pに二次転写される。そして、二次転写装置30を通過し、トナー像(未定着トナー像T:図示せず)が担持された2枚目の用紙Pは、第一搬送ベルト51によって搬送される。このとき、第一搬送ベルト51の第一ベルト搬送速度VB1は、転写速度VTと同速(266mm/sec)に設定されている。したがって、例えば図8(a)に示すように、2枚目の用紙Pの先端側が第一搬送ベルト51側にあり、一方で後端側がまだ二次転写装置30にニップされている状態であるとしても、2枚目の用紙Pはスムースに搬送されることになる。なお、この2枚目の用紙Pの後端が用紙検知センサ90を通過したタイミングで、レジストロール43の駆動は停止され、次の用紙P(3枚目の用紙P)の到達を待つことになる。
Next, the
未定着トナー像Tを担持した2枚目の用紙Pは、さらに第一搬送ベルト51から第二搬送ベルト61へと搬送される。このとき、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、第一ベルト搬送速度VB1と同速(266mm/sec)に設定されている。したがって、例えば図8(b)に示すように、2枚目の用紙Pの先端側が第二搬送ベルト61側にあり、一方で後端側がまだ第一搬送ベルト61にあったとしても、2枚目の用紙Pはスムースに搬送されることになる。
The second sheet P carrying the unfixed toner image T is further transported from the
そして、未定着トナー像Tを担持した2枚目の用紙Pの後端が第一搬送ベルト51を抜ける。ここで、本実施の形態では、第二搬送ベルト61搬送方向長さLが、使用可能な最大サイズの用紙長よりも長く設定されているため、2枚目の用紙Pは、図8(c)に示すように、第二搬送ベルト61のみによって担持、搬送される状態となる。そして、このタイミングすなわち2枚目の用紙P全体が第二搬送ベルト61に担持されているときに、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、第一ベルト搬送速度VB1と同速の266mm/secから、変更された定着速度VFと同速となる398mm/secまで一気に増速される。なお、この増速は、2枚目の用紙Pの先端が定着装置70の定着ニップ領域Nに到達するまでに完了する。つまり、2枚目の用紙Pに対しては、1枚目の用紙Pのときと第二搬送ベルトVB2の増速度合いが異なる。
Then, the trailing edge of the second sheet P carrying the unfixed toner image T passes through the
その後、未定着トナー像Tを担持した2枚目の用紙Pは、さらに第二搬送ベルト61から定着装置70へと搬送される。このとき、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、上述したように、既に定着速度VFと同速(398mm/sec)まで増速されている。したがって、例えば図8(d)に示すように、2枚目の用紙Pの先端側が定着装置70にニップされ、一方でこの1枚目の用紙Pの後端がまだ第二搬送ベルト61にあったとしても、2枚目の用紙Pはスムースに搬送されることになる。
Thereafter, the second sheet P carrying the unfixed toner image T is further transported from the
そして、2枚目の用紙Pの後端が第二搬送ベルト61を通過するタイミングで、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は、定着速度VFと同速の398mm/secから、第一ベルト速度51の第一ベルト搬送速度VB1と同速の266mm/secまで一気に減速される。そして、次の用紙P(3枚目の用紙P)が搬入されるのを待つことになる。また、2枚目の用紙Pの後端が定着装置70を通過した後に、定着速度VFが、定着速度スケジュールにしたがって第一ベルト搬送速度VB1の1.495倍である398mm/secから、1.492倍である397mm/secに変更され、次の用紙P(3枚目の用紙P)の到達を待つことになる。
以降、200枚目の用紙Pまで、定着速度VFが徐々に第一ベルト搬送速度VB1へと近づくように減速されながら、用紙Pの搬送および定着が行われる。また、その間、第二ベルト搬送速度VB2は、一定速度である第一ベルト搬送速度VB1と徐々に減速される定着速度VFとの間で、順次切り替えられることになる。
Then, at the timing when the trailing edge of the second sheet P passes through the second conveying
Thereafter, up to the 200th sheet P, the sheet P is conveyed and fixed while the fixing speed VF is gradually decelerated so as to approach the first belt conveyance speed VB1. In the meantime, the second belt conveyance speed VB2 is sequentially switched between the first belt conveyance speed VB1 which is a constant speed and the fixing speed VF which is gradually decelerated.
そして、201枚目の用紙Pに対しては、第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2および加熱ロール71(加圧ベルト72)の定着速度VFが、定着速度スケジュールにしたがって第一ベルト搬送速度VB1の1.000倍、すなわち第一ベルト搬送速度VB1と同速(266mm/sec)に設定されることになる。以降、ジョブの最終用紙となる400枚目の用紙Pまで、第二ベルト搬送速度VB2および定着速度VFは第一ベルト搬送速度VB1と同速に設定され続ける。
For the 201st sheet P, the second belt conveying speed VB2 of the second conveying
その後、400枚目の用紙Pが定着装置70から排出された後の時刻t1でハロゲンランプ群への給電、中間転写ベルト20、第一搬送ベルト51、第二搬送ベルト61、および加熱ロール71の駆動が停止され、一連のジョブを終了する。
Thereafter, at
このように、本実施の形態にかかる画像形成装置では、ジョブ中の転写速度VTはプリント枚数にかかわらず一定とされる一方で、ジョブ中の定着速度VFについては、ジョブの初期段階ではプリント枚数の増加に応じて徐々に転写速度VT(第一ベルト搬送速度VB1)に近づくように減速され、且つ、ジョブ中に一定のプリント枚数を出力した後では一定すなわち転写速度VTと同速に維持される。以下、このような設定を行った理由について説明する。 As described above, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the transfer speed VT during a job is constant regardless of the number of printed sheets, while the fixing speed VF during a job is the number of printed sheets at the initial stage of the job. Is gradually decelerated so as to approach the transfer speed VT (first belt conveyance speed VB1) in accordance with the increase of the print speed, and after a constant number of prints is output during the job, it is maintained constant, that is, the same speed as the transfer speed VT. The Hereinafter, the reason why such setting is performed will be described.
図9は、本実施の形態にかかる画像形成装置を用いて、1000枚の用紙Pをプリントアウトした場合における定着装置70(加熱ロール71)の定着温度、すなわち、温度検知センサ77による温度測定結果を示している。なお、図9では、用紙Pとして普通紙が用いられており、したがって初期状態(プリントアウト開始時)における定着温度は175℃に設定されている。また、図9に示す例では、プリントアウト開始時からずっとハロゲンランプ群による加熱ロール71の加熱が行われている。
FIG. 9 shows the fixing temperature of the fixing device 70 (heating roll 71) when 1000 sheets of paper P are printed out using the image forming apparatus according to the present embodiment, that is, the temperature measurement result by the
同図より、用紙Pとして普通紙を用いた場合には、プリントアウト開始時から定着温度が175℃から降下を開始し、約200枚の用紙Pをプリントアウトした後に、155℃で略一定となることが理解される。これは、次の理由による。プリントアウトが開始されると、用紙Pは加熱ロール71および加圧ベルト72にニップされて定着されるのであるが、このとき、用紙Pは加熱ロール71から熱を奪う。このとき、加熱ロール71は、ハロゲンランプ群により加熱されているのであるが、初期状態においては加熱ロール71の表面に供給される熱よりも加熱ロール71の表面から奪われる熱の方が大きくなる。これを具体的に説明すると、加熱ロール71の表面には、第一外部加熱ロール75および第二外部加熱ロール76から直接に熱が供給されているのであるが、これだけでは加熱ロール71の温度降下を防止するのに不十分である。また、加熱ロール71内に設けられる内部ハロゲンランプ74からは、蓄熱性を有する弾性層71bや離系層71cを介して加熱ロール71の表面に熱が供給されるため、実際に加熱ロール71の表面に熱が供給されるまでにはタイムラグが生じる。このため、ジョブの初期段階で定着温度の降下が発生する。
As shown in the figure, when plain paper is used as the paper P, the fixing temperature starts to drop from 175 ° C. from the start of printout, and after approximately 200 sheets of paper P are printed out, it is substantially constant at 155 ° C. It is understood that This is due to the following reason. When the printout is started, the paper P is nipped and fixed to the
また、図10は、定着速度VFをパラメータとしたときの、定着温度と定着後の用紙Pに対するトナー像の定着度との関係を示している。なお、図10には、定着速度VFが転写速度VT(第一ベルト搬送速度VB1と同速)に対して1.50倍、1.34倍、1.00倍とされた場合を例示している。同図より、まず、定着温度が高いほど、定着度が高くグロスの高い画像が得られていることが理解される。したがって、定着速度VFが一定であるとすると、例えば定着温度が175℃の場合と155℃の場合とでは、得られる定着度が異なること、具体的には、定着温度が低いほど定着度が低くなることが理解される。また、同図より、定着温度が一定であるとすると、例えば定着速度VFが転写速度VTの1.50倍に設定される場合と転写速度VTと同速(1.00倍)に設定される場合とでは、得られる定着度が異なること、具体的には、定着速度VFが低速であるほど定着度が高くなることが理解される。
定着では、単位時間あたりに用紙P(および用紙P上の未定着トナー像T)が受ける熱量によって定着度が決まる。つまり、定着速度VFと定着温度との相関関係に基づいて定着度が決定されるのである。したがって、図10から明らかなように、定着温度/定着速度VFの比が一定となるようにすれば、得られる定着度は略一定となる。
FIG. 10 shows the relationship between the fixing temperature and the fixing degree of the toner image on the fixed paper P when the fixing speed VF is used as a parameter. FIG. 10 illustrates a case where the fixing speed VF is 1.50 times, 1.34 times, and 1.00 times the transfer speed VT (the same speed as the first belt conveyance speed VB1). Yes. From the figure, it is understood that, as the fixing temperature is higher, an image having a higher fixing degree and a higher gloss is obtained. Accordingly, assuming that the fixing speed VF is constant, for example, the fixing degree obtained is different between the case where the fixing temperature is 175 ° C. and the case where the fixing temperature is 155 ° C. Specifically, the fixing degree is lower as the fixing temperature is lower. It is understood that Further, from the figure, assuming that the fixing temperature is constant, for example, the fixing speed VF is set to the same speed (1.00 times) as the transfer speed VT when the fixing speed VF is set to 1.50 times the transfer speed VT. It is understood that the degree of fixing obtained differs depending on the case, specifically, the fixing degree increases as the fixing speed VF decreases.
In fixing, the degree of fixing is determined by the amount of heat received by the paper P (and the unfixed toner image T on the paper P) per unit time. That is, the fixing degree is determined based on the correlation between the fixing speed VF and the fixing temperature. Therefore, as is apparent from FIG. 10, if the ratio of fixing temperature / fixing speed VF is made constant, the degree of fixing obtained becomes substantially constant.
そこで、本実施の形態では、図11に示すように、プリント枚数による温度変化に対応した定着速度比(定着速度VF/第一ベルト搬送速度VB1)が設定され、このようにして設定された枚数毎の定着速度比が、画像形成モード毎の定着速度テーブルとしてROM102に格納されるようになっている。そして、例えば用紙Pとして普通紙が用いられる場合には、定着温度が155℃よりも高くなる1枚目から200枚目の用紙Pに対しては、定着速度VFを第一ベルト搬送速度VB1(転写速度VT)よりも高速とし、しかも、この間においては、プリント枚数の増加すなわち定着温度の降下に応じて定着速度VFを徐々に低下させることで、定着度を一定に維持することができる。また、定着温度が155℃で略一定となる201枚目以降の用紙Pに対しては、定着速度VFを第一ベルト搬送速度VB1(転写速度VT)と同速とすることで、定着度を一定に維持することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, a fixing speed ratio (fixing speed VF / first belt conveyance speed VB1) corresponding to a temperature change depending on the number of printed sheets is set, and the number of sheets set in this way is set. The fixing speed ratio for each image is stored in the
図12は、プリント枚数と得られる定着度との関係との関係を示すものであり、実線は本実施の形態にかかる画像形成装置を用いた場合を、一点鎖線はプリント枚数にかかわらず定着速度VFを一定(266mm/sec)に設定した従来の場合を、それぞれ示している。同図より、本実施の形態ではプリント枚数の増加にかかわらず定着度が一定に維持されていることが理解される。一方、従来の場合には、ジョブの初期段階において、定着度が下がり、200枚目を超えた後に一定となっていることが理解される。なお、この例では、定着度77で一定としているが、要求される画質等に応じて、設定される定着度の大きさは異なる。
FIG. 12 shows the relationship between the number of printed sheets and the obtained fixing degree. The solid line indicates the case where the image forming apparatus according to this embodiment is used, and the alternate long and short dash line indicates the fixing speed regardless of the number of printed sheets. The conventional cases where VF is set constant (266 mm / sec) are shown. From this figure, it is understood that the fixing degree is maintained constant regardless of the increase in the number of printed sheets in the present embodiment. On the other hand, in the conventional case, it is understood that the fixing degree decreases at the initial stage of the job and becomes constant after exceeding the 200th sheet. In this example, the fixing
以上説明したように、本実施の形態では、用紙Pのプリント枚数に応じて定着速度VFを変更するようにしたので、定着装置70を通過する各用紙Pに対して与える熱量を略一定とすることができる。このため、定着後の各用紙Pに形成されるトナー像の定着度を略一定とすることが可能になる。特に、本実施の形態にかかる画像形成装置では、通紙開始からの温度低下を見込んで定着温度の初期値が設定されているため、ジョブ開始から例えば100枚程度の用紙に対する定着温度が徐々に低下する。これに対し、本実施の形態で説明した手法を用いることにより、ジョブ開始からの初期段階における定着後のトナー像の定着度(グロス)の変化を防止することができる。
特に、本実施の形態では、用紙Pが定着ニップ領域Nに存在しない期間、すなわち用紙P間で定着速度VFを変更するようにした。このため、1枚の用紙Pを定着している途中で定着速度VFが変動するといった事態は生じず、1枚の用紙P内における速度変動による定着度やグロスの変動を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, since the fixing speed VF is changed according to the number of printed sheets P, the amount of heat applied to each sheet P passing through the fixing
In particular, in the present embodiment, the fixing speed VF is changed during a period in which the sheet P does not exist in the fixing nip region N, that is, between the sheets P. For this reason, a situation in which the fixing speed VF fluctuates during the fixing of one sheet P does not occur, and fluctuations in fixing degree and gloss due to speed fluctuations in one sheet P can be suppressed.
また、本実施の形態では、ベルト搬送ユニット80を第一ベルト搬送装置50および第二ベルト搬送装置60で構成した。そして、第一ベルト搬送装置50における第一搬送ベルト51の第一ベルト搬送速度VB1は中間転写ベルト20の転写速度VTと同一とする一方で、第二ベルト搬送装置60における第二搬送ベルト61の第二ベルト搬送速度VB2は第一ベルト搬送速度VB1(転写速度VT)とプリント枚数の応じて減速あるいは一定の速度とされる定着速度VFとの間で順次切り替えるようにした。このため、二次転写装置30から定着装置70まで、用紙Pをスムースに搬送することができる。そして、本実施の形態では、ベルト搬送ユニット80内で用紙Pの搬送速度が切り替えられるため、定着速度VFの設定値とは無関係に、転写速度VTを一定に保つことができ、一定の生産性を維持することができる。
In the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、例えば1枚目から200枚目の用紙Pに対し、用紙P1枚毎に定着速度VFを変更していたが、これに限られるものではなく、例えば用紙P10枚毎あるいは20枚毎に定着速度VFを変更するようにしてもよい。これは、例えば無段階で回転速度を変更することができないモータを加熱ロール駆動モータ73として使用する場合などに有効である。
In the present embodiment, for example, the fixing speed VF is changed for each sheet P for the first to 200th sheets P. However, the present invention is not limited to this. For example, for each sheet P10. Alternatively, the fixing speed VF may be changed every 20 sheets. This is effective when, for example, a motor whose rotation speed cannot be changed steplessly is used as the heating
なお、本実施の形態では、タンデム型且つ中間転写型の画像形成装置を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、定着装置70を備えた各種画像形成装置に適用することができる。また、本実施の形態では、加熱ロール71と加圧ベルト72とを備えた定着装置70を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、加熱ロールと加圧ロールとの組み合わせや、加熱ベルトと加圧ベルトとの組み合わせなど、用紙Pをニップして定着するタイプのものであれば、適宜適用することができる。
In this embodiment, the tandem type and intermediate transfer type image forming apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to various image forming apparatuses including the fixing
10(10Y,10M,10C,10K)…画像形成ユニット、20…中間転写ベルト、24…バックアップロール、30…二次転写装置、31…二次転写ロール、40…用紙トレイ、43…レジストレーションロール(レジストロール)、43a…レジストロール駆動モータ、50…第一ベルト搬送装置、51…第一搬送ベルト、54…第一搬送ベルト駆動モータ、60…第二ベルト搬送装置、61…第二搬送ベルト、64…第二搬送ベルト駆動モータ、70…定着装置、71…加熱ロール、71a…芯金、71b…弾性層、71c…離型層、72…加圧ベルト、73…加熱ロール駆動モータ、74…内部ハロゲンランプ、75…第一外部加熱ロール、76…第二外部加熱ロール、77…温度検知センサ、79…加圧パッド、80…ベルト搬送ユニット、90…用紙検知センサ、100…制御部、110…UI、VT…転写速度、VF…定着速度、VB1…第一ベルト搬送速度、VB2…第二ベルト搬送速度
10 (10Y, 10M, 10C, 10K) ... image forming unit, 20 ... intermediate transfer belt, 24 ... backup roll, 30 ... secondary transfer device, 31 ... secondary transfer roll, 40 ... paper tray, 43 ... registration roll (Registration roll), 43a ... Registration roll drive motor, 50 ... First belt conveyance device, 51 ... First conveyance belt, 54 ... First conveyance belt drive motor, 60 ... Second belt conveyance device, 61 ...
Claims (2)
前記転写部で前記記録材に転写された画像を所定の定着速度で加熱定着する定着部と、
前記転写部から前記定着部まで前記記録材を所定の搬送速度で搬送するとともに、記録材の搬送方向長さが、使用可能な記録材の最大長さよりも大きくなるように設定される搬送部とを有し、
順次供給される複数の記録材に対して、前記転写部による画像の転写、前記搬送部による搬送および前記定着部による定着が順次実行される1ジョブにおいて、
前記1ジョブの開始前における前記定着部の定着温度は、当該1ジョブの開始に伴って当該定着部を通過する記録材によって奪われる熱量を加味した大きさに設定され、
前記転写部における前記転写速度は前記1ジョブにわたって一定に維持され、
前記定着部における前記定着速度は、前記1ジョブにおける1枚目の記録材が当該定着部を通過するときには、前記転写速度よりも高速となるように設定され、当該1ジョブにおける2枚目から予め決められた所定の枚数目の記録材が当該定着部を通過する間においては、当該1枚目の記録材のときよりも低速であって当該転写速度よりも高速となり、且つ、当該定着部を通過する記録材の枚数に応じて順次低減されるように設定され、当該1ジョブにおける当該所定の枚数目を超えた後の記録材が当該定着部を通過するときには、当該転写速度と同一となるように設定され、
前記搬送部における前記搬送速度は、記録材の搬送方向後端が前記転写部を通過した後であって当該記録材の搬送方向先端が前記定着部に到達する前に前記転写速度から前記定着速度に変更され、当該記録材の搬送方向後端が当該搬送部を通過した後であって次の記録材の搬送方向先端が当該搬送部に到達する前に当該定着速度から当該転写速度に変更されることを特徴とする画像形成装置。 A transfer section for transferring an image formed on the image carrier to a recording material at a predetermined transfer speed;
A fixing unit that heat-fixes the image transferred to the recording material at the transfer unit at a predetermined fixing speed;
A conveyance unit configured to convey the recording material from the transfer unit to the fixing unit at a predetermined conveyance speed, and to set the conveyance direction length of the recording material to be larger than the maximum usable recording material. Have
In one job in which image transfer by the transfer unit, conveyance by the conveyance unit, and fixing by the fixing unit are sequentially performed on a plurality of recording materials sequentially supplied.
The fixing temperature of the fixing unit before the start of the one job is set to a magnitude that takes into account the amount of heat taken by the recording material passing through the fixing unit when the one job starts,
The transfer speed in the transfer section is kept constant over the one job ,
The fixing speed in the fixing unit is set to be higher than the transfer speed when the first recording material in the one job passes through the fixing unit, and is previously set from the second sheet in the one job. While the determined predetermined number of recording materials pass through the fixing portion, the recording material is slower than the first recording material and faster than the transfer speed, and the fixing portion is is set to so that is sequentially reduced in accordance with the number of recording materials which pass, when the recording material after exceeding the predetermined number-th in the one job is passing through the fixing unit is the same as the corresponding transfer rate Is set to
The conveyance speed in the conveyance unit is determined from the transfer speed to the fixing speed after the recording material conveyance direction rear end passes through the transfer unit and before the recording material conveyance direction front end reaches the fixing unit. After the rear end of the recording material in the transport direction has passed through the transport section, and before the front end of the next recording material in the transport direction reaches the transport section, the fixing speed is changed to the transfer speed. image forming apparatus characterized by that.
前記転写部で画像が転写された前記記録材を第1搬送速度で搬送する第1搬送部と、
前記第1搬送部によって搬送される前記記録材を第2搬送速度で搬送するとともに、記録材の搬送方向長さが、使用可能な記録材の最大長さよりも大きくなるように設定される第2搬送部と、
前記第2搬送部によって搬送される前記記録材を所定の定着速度で定着する定着部とを備え、
順次供給される複数の記録材に対して、前記転写部による画像の転写、前記第1搬送部による搬送、前記第2搬送部による搬送および前記定着部による定着が順次実行される1ジョブにおいて、
前記1ジョブの開始前における前記定着部の定着温度は、当該1ジョブの開始に伴って当該定着部を通過する記録材によって奪われる熱量を加味した大きさに設定され、
前記転写部における前記転写速度は前記1ジョブにわたって一定に維持され、
前記第1搬送部における前記第1搬送速度は前記1ジョブにわたって前記転写速度と同じとなるように設定され、
前記定着部における前記定着速度は、前記1ジョブにおける1枚目の記録材が当該定着部を通過するときには、前記転写速度よりも高速となるように設定され、当該1ジョブにおける2枚目から予め決められた所定の枚数目の記録材が当該定着部を通過する間においては、当該1枚目の記録材のときよりも低速であって当該転写速度よりも高速となり、且つ、当該定着部を通過する記録材の枚数に応じて順次低減されるように設定され、当該1ジョブにおける当該所定の枚数目を超えた後の記録材が当該定着部を通過するときには、当該転写速度と同一となるように設定され、
前記第2搬送部における前記第2搬送速度は、記録材の搬送方向後端が前記第1搬送部を通過した後であって当該記録材の搬送方向先端が前記定着部に到達する前に前記転写速度から前記定着速度に変更され、当該記録材の搬送方向後端が当該第2搬送部を通過した後であって次の記録材が当該第2搬送部に到達する前に当該定着速度から当該転写速度に変更されることを特徴とする画像形成装置。 A transfer section for transferring an image formed on the image carrier to a recording material at a predetermined transfer speed;
A first transport unit that transports the recording material on which the image has been transferred by the transfer unit at a first transport speed;
The recording material transported by the first transport unit is transported at a second transport speed, and the length of the recording material in the transport direction is set to be larger than the maximum usable recording material . A transport section;
A fixing unit that fixes the recording material conveyed by the second conveying unit at a predetermined fixing speed;
In one job in which image transfer by the transfer unit, conveyance by the first conveyance unit, conveyance by the second conveyance unit, and fixing by the fixing unit are sequentially performed on a plurality of recording materials sequentially supplied.
The fixing temperature of the fixing unit before the start of the one job is set to a magnitude that takes into account the amount of heat taken by the recording material passing through the fixing unit when the one job starts,
The transfer speed in the transfer section is kept constant over the one job ,
The first transport speed in the first transport unit is set to be the same as the transfer speed over the one job ,
The fixing speed in the fixing unit is set to be higher than the transfer speed when the first recording material in the one job passes through the fixing unit, and is previously set from the second sheet in the one job. While the determined predetermined number of recording materials pass through the fixing portion, the recording material is slower than the first recording material and faster than the transfer speed, and the fixing portion is is set to so that is sequentially reduced in accordance with the number of recording materials which pass, when the recording material after exceeding the predetermined number-th in the one job is passing through the fixing unit is the same as the corresponding transfer rate Is set to
The second transport speed in the second transport unit is determined after the recording material transport direction rear end passes through the first transport unit and before the recording material transport direction leading edge reaches the fixing unit. The transfer speed is changed to the fixing speed, and after the trailing end of the recording material in the transport direction passes through the second transport section, before the next recording material reaches the second transport section, the fixing speed is changed. An image forming apparatus that is changed to the transfer speed .
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