JP5418240B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、用紙上に形成された画像を定着する定着装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a fixing device that fixes an image formed on a sheet.
近年、プリンタ及びデジタル複合機等の電子写真方式の画像形成装置に対し、市場から高品質な画像の出力と電子写真プロセス関連部品の長寿命の要求が強くなっている。 2. Description of the Related Art In recent years, demands for high-quality image output and long-life of electrophotographic process-related parts have increased from the market for electrophotographic image forming apparatuses such as printers and digital multifunction peripherals.
このような市場要求に応えて、定着装置に繰り返し通紙する用紙の側端部による定着部材の摩耗が表面の一箇所に集中しないように、定着部材、あるいは用紙を何れか一方に対して幅方向に変位(揺動)させる技術が提案されている(特許文献1及び2等)。その結果として、定着部材の表面摩耗による画像不良(オイル汚れ、光沢ムラ等)及び定着ローラの早期交換を防止して高品質な画像の提供、及び定着ローラの長寿命化を図っている。
In response to such market requirements, the width of the fixing member or the paper is limited to either one so that the wear of the fixing member due to the side edge of the paper repeatedly passing through the fixing device does not concentrate on one surface. Techniques for displacement (swing) in the direction have been proposed (
特許文献1に記載の画像形成装置は、転写紙の位置を幅方向に変更可能にする位置変更手段を画像形成部の転写上流側に設けて、転写部に搬送される転写紙の位置に合わせて画像形成部における書き込み開始の位置を変更するものである。定着ローラのニップに進入する用紙の位置を幅方向に変位させて定着ローラの局部的な摩耗を防止可能にしている。 The image forming apparatus described in Patent Document 1 is provided with a position changing unit that can change the position of the transfer paper in the width direction on the upstream side of the transfer of the image forming unit, and matches the position of the transfer paper conveyed to the transfer unit. Thus, the writing start position in the image forming unit is changed. The position of the sheet entering the nip of the fixing roller is displaced in the width direction to prevent local wear of the fixing roller.
特許文献2に記載の画像形成装置は、転写定着装置に搬出する用紙に対して転写定着体(定着部材)を幅方向に変位させて、用紙の側端部による転写定着体(定着部材)の局部的な摩耗を低減し、転写定着体(定着部材)の耐久性を向上させるものである。
In the image forming apparatus described in
ところが、上記特許文献1〜2に記載の定着装置を備えた画像形成装置は、定着部材と用紙との幅方向における相対的な位置関係を経時的に変化させるために定着部材の側端側において定着部材から用紙に奪われる熱量が経時的に変化し、定着部材の温度が定着部材と用紙との相対的な位置関係に応じて大きく変動する。そのために、側端側の用紙上に光沢ムラ、色ムラ等の画質不良が発生するという問題を有している。
However, in the image forming apparatus including the fixing device described in
本発明の目的は、定着部材と用紙との相対的な位置変化によって定着部材の側端部に生じる温度変動を低減する定着温度制御を提供して、光沢ムラ、色ムラ等のない高品質な画像を長期に提供可能な、定着部材の耐久性に優れた定着装置を備えた画像形成装置の提供を可能にすること。 An object of the present invention is to provide a fixing temperature control that reduces temperature fluctuations that occur at the side edge of the fixing member due to a relative positional change between the fixing member and the paper, and has high quality without gloss unevenness and color unevenness. It is possible to provide an image forming apparatus including a fixing device that can provide an image for a long time and has excellent durability of a fixing member.
前記目的は、下記に記載する発明により達成する。 The object is achieved by the invention described below.
1.用紙上にトナー像を形成する画像形成部と、
定着部材と、前記定着部材を加熱するヒータと、前記定着部材の温度を検出する第1の温度センサと、を有し、少なくとも前記定着部材の熱を用いて前記用紙上のトナー像を前記用紙上に定着する定着装置と、
前記第1の温度センサにより検出された検出温度に基づき、前記定着部材の温度が基準温度になるよう、前記ヒータの出力を制御する定着制御部と、
前記定着部材、あるいは前記用紙の何れか一方を用紙搬送方向と直交する幅方向に変位させる変位手段と、を備える画像形成装置であって、
前記ヒータは、前記定着部材の中央部を加熱する中央定着ヒータ及び前記定着部材の両側部を加熱する両側定着ヒータとから構成され、
第2の温度センサが前記定着部材の前記幅方向における一端側に配設され、
前記定着制御部は、前記変位手段による前記定着部材、あるいは前記用紙の変位量に応じて端部基準温度を補正し、前記第2の温度センサにより検出された検出温度に基づき、前記定着部材の一端側の温度が前記端部基準温度になるよう、前記両側定着ヒータの出力を制御することを特徴とする画像形成装置。
1. An image forming unit for forming a toner image on paper;
A fixing member; a heater that heats the fixing member; and a first temperature sensor that detects a temperature of the fixing member, and at least the heat of the fixing member is used to transfer the toner image on the paper to the paper. A fixing device for fixing on top;
A fixing controller that controls the output of the heater based on the detected temperature detected by the first temperature sensor so that the temperature of the fixing member becomes a reference temperature;
An image forming apparatus comprising: a displacement unit configured to displace either the fixing member or the sheet in a width direction orthogonal to a sheet conveyance direction ;
The heater is composed of a central fixing heater that heats a central portion of the fixing member and a both-side fixing heater that heats both side portions of the fixing member,
A second temperature sensor is disposed on one end side in the width direction of the fixing member;
The fixing control unit corrects an end reference temperature according to a displacement amount of the fixing member or the sheet by the displacement unit, and based on a detected temperature detected by the second temperature sensor, An image forming apparatus , wherein the output of the fixing heaters on both sides is controlled so that the temperature on one end side becomes the end reference temperature .
2.前記定着制御部は、前記定着部材と前記用紙との相対的な位置関係において前記用紙が前記定着部材に対し上記一端側に経時的に変位している場合に前記端部基準温度を経時的に低下させ、前記位置関係において前記用紙が前記定着部材に対し上記一端側と反対する側に経時的に変位している場合に前記端部基準温度を経時的に増大させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 2. The fixing control unit sets the edge reference temperature over time when the sheet is displaced toward the one end side with respect to the fixing member in the relative positional relationship between the fixing member and the sheet. The edge reference temperature is increased with time when the sheet is displaced with time in a position opposite to the one end side with respect to the fixing member in the positional relationship. The image forming apparatus according to 1.
3.前記端部基準温度を変化させる時点が前記定着部材、あるいは前記用紙の変位量が設定された時点より所定の遅延時間が経過した時点であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 3. 3. The image according to claim 1, wherein a time point at which the edge reference temperature is changed is a time point when a predetermined delay time has elapsed from a time point when the displacement amount of the fixing member or the sheet is set. Forming equipment.
4.前記変位手段はステッピングモータを有し、前記定着制御部はホームポジションに対する前記ステッピングモータの駆動パルス数に基づき前記変位量を算出することを特徴とする前記1から3までの何れか1項に記載の画像形成装置。 4). The displacement unit includes a stepping motor, and the fixing control unit calculates the displacement amount based on the number of drive pulses of the stepping motor with respect to a home position. Image forming apparatus.
5.前記変位手段は前記定着装置を変位し、前記定着部材を前記用紙に対し前記幅方向に変位させることを特徴とする前記1から4までの何れか1項に記載の画像形成装置。 5. 5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the displacement unit displaces the fixing device and displaces the fixing member in the width direction with respect to the sheet.
6.前記定着部材は耐熱性樹脂で成るエンドレスベルトであることを特徴とする前記1から5までの何れか1項に記載の画像形成装置。 6). 6. The image forming apparatus according to any one of 1 to 5, wherein the fixing member is an endless belt made of a heat resistant resin.
7.前記定着部材はローラ状の基体に耐熱性樹脂層が形成されているローラであることを特徴とする前記1から5までの何れか1項に記載の画像形成装置。 7). 6. The image forming apparatus according to any one of 1 to 5, wherein the fixing member is a roller in which a heat-resistant resin layer is formed on a roller-shaped substrate.
本発明は、定着部材の温度を維持するための端部基準温度を変位手段による定着部材、あるいは用紙の変位量に応じて補正することにより、定着部材の端部に生じる温度変動を低減して、高品質な画像を安定的に提供可能な、定着部材の耐久性に優れた画像形成装置の提供を可能にする。 The present invention reduces the temperature fluctuation generated at the end portion of the fixing member by correcting the reference temperature for the end portion for maintaining the temperature of the fixing member according to the amount of displacement of the fixing member by the displacing means or the sheet. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that can stably provide a high-quality image and has excellent durability of the fixing member.
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。 Although the present invention will be described based on an embodiment, the present invention is not limited to the embodiment. The description in this column does not limit the technical scope of the claims or the meaning of terms.
[画像形成装置]
図1は、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置Aの構成図である。
[Image forming apparatus]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus A including a fixing device according to the present invention.
画像形成装置Aは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像形成部10、給紙装置20及び定着装置30等から構成されている。画像形成部10は、複数組の各色画像形成部10Y、10M、10C、10Kと転写部で構成されている。
The image forming apparatus A is called a tandem color image forming apparatus, and includes an
画像形成装置Aの上部には、画像読取装置Bが設置されている。原稿台上に載置された原稿は画像読取装置Bの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれる。ラインイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、露光手段3Y,3M,3C,3Kに入力される。 On the upper part of the image forming apparatus A, an image reading apparatus B is installed. The document placed on the document table is scanned and exposed by the optical system of the document image scanning exposure apparatus of the image reading apparatus B, and read by the line image sensor. The analog signal photoelectrically converted by the line image sensor is subjected to analog processing, A / D conversion, shading correction, image compression processing and the like in the image processing unit, and then input to the exposure means 3Y, 3M, 3C, 3K. .
イエロー(Y)色の画像を形成するY色画像形成部10Yは、像担持体としての感光体ドラム1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像装置4Y及びクリーニング手段5Yを有する。マゼンタ(M)色の画像を形成するM色画像形成部10Mは、像担持体としての感光体ドラム1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像装置4M及びクリーニング手段5Mを有する。シアン(C)色の画像を形成するC色画像形成部10Cは、像担持体としての感光体ドラム1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像装置4C及びクリーニング手段5Cを有する。黒(K)色の画像を形成するK色画像形成部10Kは、像担持体としての感光体ドラム1K、帯電手段2K、露光手段3K、現像装置4K及びクリーニング手段5Kを有する。帯電手段2Yと露光手段3Y、帯電手段2Mと露光手段3M、帯電手段2Cと露光手段3C及び帯電手段2Kと露光手段3Kとは、潜像形成手段を構成する。
A Y-color image forming unit 10Y that forms a yellow (Y) image includes a charging unit 2Y, an exposure unit 3Y, a developing unit 4Y, and a cleaning unit 5Y disposed around a
4Y、4M、4C、4Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。 Reference numerals 4Y, 4M, 4C, and 4K denote developing devices that contain a two-component developer composed of a small particle size toner of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) and a carrier.
転写部は、複数のローラにより巻回され回動可能に支持されているベルト状の中間転写体6と、一次転写手段7Y、7M、7C、7Kを有する一次転写部と、二次転写手段9を有する二次転写部とで構成される。
The transfer unit includes a belt-like
各色画像形成部10Y、10M、10C、10Kより形成された各色のトナー像は、一次転写部の一次転写手段7Y、7M、7C、7Kにより、回動する中間転写体6上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。
The toner images of the respective colors formed by the color image forming units 10Y, 10M, 10C, and 10K are sequentially transferred onto the rotating
給紙装置20の用紙収納部(給紙カセット)21内に収容された記録媒体(以下、用紙と称す)Sは、給紙手段(第1給紙部)22により給紙され、給紙ローラ23,24,25A、25B、レジストローラ(第2給紙部)26等を経て、二次転写部の二次転写手段9に搬送され、用紙S上にカラー画像が転写される。上述のように画像形成部10によって用紙上に各色トナー像からなるカラー画像が形成される。
A recording medium (hereinafter referred to as “paper”) S stored in a paper storage unit (paper cassette) 21 of the paper supply device 20 is supplied by a paper supply unit (first paper supply unit) 22 and is supplied by a paper supply roller. 23, 24, 25A, 25B, registration rollers (second paper feed unit) 26, etc., are conveyed to the secondary transfer means 9 of the secondary transfer unit, and the color image is transferred onto the paper S. As described above, the
なお、画像形成装置Aの下部に鉛直方向に縦列配置された3段の用紙収納部21は、ほぼ同一の構成をなすものであり、同符号を付してある。また、3段の給紙手段22も、ほぼ同一の構成をなすものであり、同符号を付してある。用紙収納部21、給紙手段22を含めて給紙装置20と称す。 It should be noted that the three-stage paper storage units 21 arranged vertically in the vertical direction below the image forming apparatus A have substantially the same configuration and are given the same reference numerals. Further, the three-stage sheet feeding means 22 has substantially the same configuration and is given the same reference numerals. The paper storage unit 21 and the paper supply means 22 are collectively referred to as a paper supply device 20.
用紙収納部21に収容された用紙Sのサイズ及び紙種は操作部11の表示画面に表示され、任意に選択設定される。また、原稿サイズと複写倍率とによって用紙Sのサイズを自動設定する事も可能である。 The size and paper type of the paper S stored in the paper storage unit 21 are displayed on the display screen of the operation unit 11 and are arbitrarily selected and set. It is also possible to automatically set the size of the paper S according to the document size and the copy magnification.
画像形成部10でカラー画像が形成された用紙Sは、定着装置30に搬送される。そして、熱と圧力の作用が加えられ、用紙上のカラートナー像(あるいはトナー像)は用紙S上に定着される。
The sheet S on which the color image is formed by the
定着処理された用紙Sは、搬送ローラ対37に挟持されて搬送され、排紙搬送路に設けられた排紙ローラ27から機外に排出されて機外の排紙トレイ28上に載置される。
The fixed sheet S is nipped and conveyed by the
一方、二次転写手段9により用紙Sにカラー画像を転写した後、用紙Sを曲率分離した中間転写体6は、クリーニング手段8により残留トナーが除去される。
On the other hand, after the color image is transferred to the sheet S by the
定着処理された用紙Sを反転排紙する場合には用紙Sは定着装置30と排紙ローラ27の中間の分岐点に配置された分岐板29の図示右側の搬送路を通過し、下方の搬送路r1(反転搬送路)に搬送された後に逆転搬送される。そして、分岐板29の左側の搬送路r2を通過して、排紙ローラ27により装置外に排出される。
In the case of reversely discharging the fixed sheet S, the sheet S passes through the conveyance path on the right side of the branch plate 29 arranged at the middle branch point between the fixing
なお、上記の説明では、画像形成装置Aでカラー画像を形成する場合でしたが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。 In the above description, a color image is formed by the image forming apparatus A, but a case of forming a monochrome image is also included in the present invention.
[定着装置]
以下、画像形成装置Aの定着装置30を説明する。
[Fixing device]
Hereinafter, the fixing
図2は、加熱ベルト方式の定着装置30の実施形態を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a heating belt
定着装置30は、装置架台部40で用紙搬送方向に直交する幅方向に変位可能に支持される。
The fixing
定着装置30は、定着部材としての定着ベルト311を有する定着部31と、定着部材としの加圧ベルト321を有する加圧部32と、ニップNを形成する非図示の圧接機構と、を備え、ニップNに搬送された用紙S上のトナー像tを熱と圧力の作用により用紙S上に定着する。
The fixing
定着部31は、定着ベルト311と、内部に熱源として定着ヒータ33が配設され定着ベルト311を加熱する上加熱ローラ312と、定着ベルト311を加圧ベルト321に圧接する上圧着ローラ313と、を有し、定着ベルト311を張架し回動可能に支持している。
The fixing
加圧部32は、加圧ベルト321と、内部に熱源として加圧ヒータ34が配設され加圧ベルト321を加熱する下加熱ローラ322と、加圧ベルト321を定着ベルト311に圧接する下圧着ローラ323と、を有し、加圧ベルト321を張架し回動可能に支持している。
The pressurizing
非図示の圧接機構は、上圧着ローラ312と下圧着ローラ32を互いに圧接して、定着ベルト311を内部から定着ローラで押圧し、加圧ベルト321を内部から下圧着ローラ323で押圧して定着ベルト311の外表面と加圧ベルト321の外表面と圧接してニップNを形成している。
A pressure contact mechanism (not shown) presses the
定着ヒータ33及び加圧ヒータ34としてハロゲンランプを用いているが、誘導加熱手段等を用いてもよい。
Although halogen lamps are used as the fixing
定着ヒータ33は後述する中央定着ヒータ331と両側定着ヒータ332で構成されている。加圧ヒータ34も後述する中央加圧ヒータ341と両側加圧ヒータ342で構成されている。
The fixing
上加熱ローラ312の周囲には、定着ベルト311の温度を検出する定着温度センサTS1、定着ベルト311上の残余トナーをクリーニングする非図示のクリーニング機構、及び上加熱ローラ312の異常加熱を防止する非図示のサーモスタット等が配置されている。下加熱ローラ322の周囲にも、加圧温度センサTS2、異常温度防止用のサーモスタット等が配置されている。
Around the
定着温度センサTS1は定着ベルト311の幅方向における中央部を検出する中央定着温度センサTS11と、定着ベルト311の幅方向の一端側を検出する両側定着温度センサTS12とで構成されている。
The fixing temperature sensor TS1 includes a central fixing temperature sensor TS11 that detects a central portion of the fixing
加圧温度センサTS2も加圧ベルト321の幅方向における中央部を検出する定着温度センサTS1と、加圧ベルト321の幅方向の一端側を検出する中央加圧温度センサTS21と両側定着温度センサTS22とで構成されている。
The pressure temperature sensor TS2 also detects a fixing temperature sensor TS1 that detects a central portion in the width direction of the
定着ベルト311は、耐熱樹脂でなるエンドレスベルト状の基体と、基体の表面に形成される耐熱性のゴム層と、ゴム層の表面に形成される耐熱性の表層とで構成されている。基体はポリイミド樹脂等の耐熱樹脂で製作されている。その周長は円周にして直径80mm、その厚みは70μmであり、幅方向の長さは367mmである。基体上のゴム層は200μmの厚みを有し、表層は低表面エネルギーを有すPFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン)で、その層厚は30μmである。
The fixing
基体上のゴム層は、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴム等で形成される。さらに画像形成の高速化対応のために、上記合成ゴム中に、フィラーとしてシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末5〜30質量%を配合させるようにしてもよい。 The rubber layer on the substrate is formed of, for example, silicone rubber or fluoro rubber. Further, in order to cope with speeding up of image formation, 5-30% by mass of a powder of metal oxide such as silica, alumina, magnesium oxide or the like may be blended in the synthetic rubber as a filler.
上圧着ローラ313は鉄等の金属材料でなる芯金313A上に厚み3mmの弾性層313Bを有する外径26mmの弾性ローラである。弾性層313Bは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡材を用いたスポンジ状ゴム材であり、その硬度は30Hs〜70Hs(JIS−Aゴム硬度)である。
The
加圧ベルト312は、用紙の裏面に形成された画像を均質に処理するために定着ベルト311と同じベルトを用いているが、必ずしもこれに限定されるものではない。
The
また、下加熱ローラ322は、アルミニウム、鉄等の金属材料製であり、外径が52mmで、左記外径の幅方向に長さは370mmである。
The
また、下圧着ローラ323は、鉄等の金属材料でなる芯金323A上に厚み3mmの耐熱性弾性層323Bを有する外径26mmの弾性ローラである。弾性層323Bは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、あるいはシリコーンゴムの発泡材を用いたスポンジ状ゴム材であり、その硬度は30Hs〜70Hsである。
The
定着ベルト311は、後述の定着制御部によって定着温度センサTS1の出力に応じて定着ヒータ33を点灯させて、所定範囲の温度に維持される。加圧ベルト312も、後述の定着制御部によって加圧温度センサTS2の出力に応じて加圧ヒータ34を点灯させて、所定範囲の温度に維持される。
The fixing
ニップNを通過した用紙Sは、定着ベルト311及び加圧ベルト312の外周面から分離され、搬送ローラ対37に移動する。ニップNの下流側位置する分離爪36は、定着ベルト311から分離した用紙Sを搬送ローラ対37にスムーズに案内している。
The sheet S that has passed through the nip N is separated from the outer peripheral surfaces of the fixing
ローラ支持部38は、定着装置30の筐体381を兼ねており、定着ベルト311、上加熱ローラ312及び上圧着ローラ313を有する定着部31と、加圧ベルト311、下加熱ローラ322、及び下圧着ローラ323を有する加圧部32と、を支持している。
The
図示のように定着装置30は筐体381の底部における手前側と奥側にそれぞれ2つ固設された、4つの支持軸382を有し、各支持軸382に回転可能に支持されている4つのローラ383を有している。
As shown in the figure, the fixing
装置架台部40は画像形成装置に固設され、装着された定着装置30を幅方向に変位可能に支持する。装置架台部40は、画像形成装置に固設され、定着装置30の複数の回転ローラ383が載置される架台部材401と、変位可能に定着装置30の筐体381を規制する複数の規制部402とで構成される。
The
図3は、定着装置30の手前側に、且つ装置架台部40に配設され、定着装置30を幅方向に変位させる変位手段41を示す、正面図である。
FIG. 3 is a front view showing a displacing means 41 that is disposed on the front side of the fixing
図4は、図3のAA断面で見た変位手段41を示す、断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing the displacement means 41 as seen in the AA cross section of FIG.
図3、図4に示すように、A回転軸412、B回転軸413及びC回転軸414が架台部材411に固設された軸受で垂直、且つ回転可能に支持されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the A
A歯車G1とB歯車G2がA回転軸412に装着され、C歯車G3とD歯車G4がB回転軸393に装着されている。そして、C回転軸414は架台部材411に固設する変位モータM1の駆動軸であり、E歯車G5がC回転軸414に装着されている。
The A gear G1 and the B gear G2 are mounted on the
B歯車G2はC歯車G3と噛みあい、D歯車G4はE歯車G5と噛みあい、結果として変位モータM1の駆動によりA歯車G1が回転するように駆動連結を構成している。 The B gear G2 meshes with the C gear G3, the D gear G4 meshes with the E gear G5, and as a result, the A gear G1 is rotated by the drive of the displacement motor M1 to constitute a drive connection.
線形歯車G6は、平歯が幅方向に展開された構成であって、筐体381の底部切欠部38Cに固設されており(図5参照)、変位手段41のA歯車G1と噛みあっている。
The linear gear G6 has a configuration in which spur teeth are expanded in the width direction, and is fixed to the
図5は、変位手段のA歯車G1と線形歯車G6の噛み合い状態を示す、模式図(平面図)である。 FIG. 5 is a schematic diagram (plan view) showing the meshing state of the A gear G1 and the linear gear G6 of the displacement means.
図示の破線は最奥側に変位した筐体381及び線形歯車G6の状態を示し、実線は最手前側に変位した状態を示す。L1は、定着装置30の筐体381、つまり定着ベルト311と加圧ベルト321が変位する変位範囲(最手前側から最奥側までの距離)を示す。
The broken line in the figure shows the state of the
ローラ支持部38としての筐体381は、変位モータM1の駆動により図4の矢印a、あるいは矢印bに示すように幅方向にL1の変位範囲で変位可能である。換言すると、筐体381に一体的に支持される一対の定着部材としての定着ベルト311と加圧ベルト321は、変位モータM1の駆動によって変位範囲L1内で幅方向に変位可能である。一方、用紙Sは画像形成装置Aの幅方向における所定位置を搬送される。
The
従って、繰り返し搬入される用紙Sの位置は変位範囲L1で揺動するために、用紙側端部による定着ローラの摩耗は一箇所に集中せず分散され、一対の定着部材としての定着ベルト等の長寿命化を可能にする。 Therefore, since the position of the sheet S repeatedly carried in is swung within the displacement range L1, the wear of the fixing roller due to the end of the sheet side is not concentrated in one place but dispersed, and a fixing belt as a pair of fixing members, etc. Allows long life.
図示の第1位置センサPS1は、筐体381が最手前側位置に移動したか否かを検出する手段であり、第2位置センサPS2は、筐体381が最奥位置に移動したか否かを検出する手段である。第1位置センサPS1および第2位置センサPS2は、筐体381の底部にある検出孔381Wがそれぞれの検出位置に到達すると、検出信号をONからOFFに切り替えるものである。L2は変位範囲L1と実質等しく、第1位置センサPS1の検知位置と第2位置センサPS2の検知位置との距離を示す。
The illustrated first position sensor PS1 is a means for detecting whether or not the
変位モータM1はステッピングモータであり、各励磁コイルに順番に電流を流すためのパルスを印加することでC回転軸414を決められたステップ角だけ回転可能である。また、励磁の順番を逆にすることでC回転軸414を逆向きに回転させる。
The displacement motor M1 is a stepping motor, and can rotate the
順番に励磁コイルに印加するパルス間隔の変更及び励磁順番の切替を適宜制御することによって、幅方向に変位する定着装置30の位置(変位量)を任意可変できる。
The position (displacement amount) of the fixing
第1位置センサPS1と第2位置センサPS2の中間を基準位置とすると、基準位置を中心にして定着装置30を−L1/2から+L1/2までの範囲内を任意の速度プロフィールで変位可能である。
If the intermediate position between the first position sensor PS1 and the second position sensor PS2 is a reference position, the fixing
また、基準位置に対する変位量(変位位置)が不明(不定)である場合に、第1位置センサPS1、あるいは第2位置センサPS2をホームポジションとして利用し、定着装置30を所望の変位位置に移動できる。
When the displacement amount (displacement position) with respect to the reference position is unknown (undefined), the first position sensor PS1 or the second position sensor PS2 is used as a home position, and the fixing
以上のように、定着制御部101Fは変位モータM1を駆動する駆動パルスを所定の経時的なパターンに基づき発生させることによって、定着装置30を所望の速度プリフィールで幅方向に変位(揺動)可能である。また、ホームポジションを経過した以降に発生させた変位モータM1の駆動パルス数により定着装置30の変位量Lを算出(設定)できる。
As described above, the fixing
[制御構成]
図6は、画像形成装置Aの制御関係を示すブロック図である。
[Control configuration]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a control relationship of the image forming apparatus A.
画像形成装置Aは、制御部101、プリンタ部102、画像処理部103、操作表示部105、記憶部104、送受信部106、プリントコントローラ部107等により構成される。各部はバス110により接続されている。また、バス110を介して画像形成装置Aの上部の設置された画像読取装置Bとも通信している。
The image forming apparatus A includes a
制御部101はCPU、ROM、RAM等で構成され、ROMに記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してRAMに展開し、展開したプログラムに従い画像形成装置Aの各部を集中して制御する。
The
制御部101はプリンタ部102の動作制御を司り、本発明に係る定着装置30の制御を司る定着制御部101Fを有する。
The
操作表示部105は、LCD(Liquid Crystal Display)により構成され、制御部101から入力される表示信号の指示に従って表示画面上に各種操作ボタンや装置の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。また、数字ボタン、スタートボタン等の各種操作ボタンを備え、ボタン操作による操作信号を制御部101に出力する。
The
画像読取装置Bは、原稿をR、G、Bのアナログ信号として読み取り、アナログ信号をA/D変換器でデジタル信号に変換してR、G、Bの画像データを生成する。その後に画像データをバス経由で画像形成装置Aの画像処理部103に出力する。
The image reading apparatus B reads an original as R, G, B analog signals, converts the analog signals into digital signals by an A / D converter, and generates R, G, B image data. Thereafter, the image data is output to the
画像処理部103は、画像読取装置Bから入力したR、G、Bの画像データを制御部101で処理可能なY、M、C、K色の画像データに変換させる。更に、プリンタ部102の出力特性に合わせてγ補正処理を行い、あるいは誤拡散方法等の2値化処理を行い、Y、M、C、K色の印刷データを生成する。そして、印刷データを制御部101に出力する。
The
送受信部106は、ネットワーク上のパソコンから印刷ジョブが受信されると、受信された印刷ジョブをプリントコントローラ部107に転送する。印刷ジョブは印刷処理に関する処理情報と印刷データ(ファイル)で構成されている。
When the transmission /
プリントコントローラ部107は、印刷ジョブの内容に基づきY、M、C、K色の画像データであるところの印刷データを生成し、処理情報と対応して制御部101へ出力する。
The
プリンタ部102は、画像処理部103及びプリンタコントーラ部107から入力された画像データを基づき各画像形成部10Y、10M、10C、10K、及び定着装置30等を動作してカラー画像が形成された用紙を画像形成装置Aから出力する。
The
定着制御部101Fは、モータ駆動部108とヒータ駆動部109を制御し、定着装置30を用紙に対し幅方向に揺動すると共に定着ベルト311の全領域における温度を所定範囲内に維持するよう、制御している。
The fixing
モータ駆動部108は、定着制御部101Fから出力された駆動パルスに応じて変位モータを駆動し、定着装置30を幅方向に変位させる。
The motor driving unit 108 drives the displacement motor according to the driving pulse output from the fixing
ヒータ駆動部109は、定着制御部101Fから出力された信号に基づき定着ヒータ33(331,332)、及び加圧ヒータ34(341,342)の点灯を独立に駆動して定着ベルトの温度を所定範囲に維持している。
The
つぎに、本発明に係る定着制御部101Fによって実行される定着ベルト311の温度の安定化制御に関し詳しく説明する。
Next, the temperature stabilization control of the fixing
図7は、定着ベルト311、上加熱ローラ312及び用紙Sの相対的な位置関係を示す、模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a relative positional relationship among the fixing
実際は定着ベルト311及び上加熱ローラ312が幅方向に変位しているが、図7は、用紙Sと定着ベルト311との相対的な位置関係は簡潔に示すために、定着ベルト311及び上加熱ローラ312を静止させ、用紙を幅方向に変位させるように表現している。
Actually, the fixing
図示のように定着ヒータ33は中央定着ヒータ331と両側定着ヒータ332で構成されている。中央定着ヒータ331は上加熱ローラの中央部を加熱し、その発熱部は通常用紙の幅サイズに対応している。両側定着ヒータ332は上加熱ローラの両側部を加熱し、その発熱部は中央定着ヒータ331の発熱部の両側部にある。
As illustrated, the fixing
図示のように、定着温度センサTS1は、定着ベルト311の中央部の温度を検知する中央定着温度センサTS11と、幅方向における定着ベルトの一端側(後方側)に配設され、両端加熱ヒータの後方端部に対応する定着ベルト311の温度を検出する端部定着温度センサTS12と、で構成される。
As shown in the figure, the fixing temperature sensor TS1 is disposed on the one end side (rear side) of the fixing belt in the width direction and the central fixing temperature sensor TS11 that detects the temperature of the center portion of the fixing
図示のSrは、用紙が定着ベルト311(上加熱ローラ312)に対し幅方向における最も後側(図示の右側)に変位した状態を示す。破線のSfは、用紙が幅方向における最も前側(図示の左側)に変位した状態を示す。L1は用紙が定着ベルト311(上加熱ローラ312)に対し相対的に変位する、図5で示した定着装置の変位範囲である。一点鎖線で示すX1,X2は変位範囲L1の中央位置に対応する基準位置である。 Sr in the figure indicates a state in which the sheet is displaced to the rearmost side (right side in the figure) in the width direction with respect to the fixing belt 311 (upper heating roller 312). A broken line Sf indicates a state in which the sheet is displaced to the foremost side (left side in the drawing) in the width direction. L1 is a displacement range of the fixing device shown in FIG. 5 in which the sheet is displaced relative to the fixing belt 311 (upper heating roller 312). X 1 and X 2 indicated by alternate long and short dash lines are reference positions corresponding to the center position of the displacement range L1.
図6の定着制御部101Fは、中央定着温度センサTS11の検出値を中央基準温度と比較し、当該検出値が中央基準温度未満であると中央定着ヒータ331を点灯させるON信号をヒータ駆動部109に出力する。一方、中央基準温度以上になると中央定着ヒータ331を消灯させるOFF信号をヒータ駆動部109に出力する。同様に、端部定着温度センサTS12の検出値を端部基準温度と比較し、当該検出値が端部基準温度未満であると、両側定着ヒータ332を点灯させるON信号をヒータ駆動部109に出力する。そして、端部基準温度以上になると両側定着ヒータ332を消灯させるOFF信号をヒータ駆動部109に出力する。
The fixing
ところが、定着装置、つまり定着ベルト311に対し用紙が図示のSrの状態、あるいはSfの状態に変位すると、定着ベルト311の後端側、あるいは前端側において定着ベルト311から用紙に流出する熱量に大きな差異が生じる。その結果、用紙が定着部材に対して最も後方に位置するSrの状態にある場合、端部定着温度センサTS12を配する後端側では端部基準温度に基づき制御されているため、所望の温度付近に制御されるが、一方、端部定着温度センサTS12を配さない前端側では、所望の温度に比して高い温度に制御される。
However, when the sheet is displaced with respect to the fixing device, that is, the fixing
逆に、用紙がSfの状態にある場合、端部定着温度センサTS12を配する後端側では同様に所望の温度付近に制御されるが、端部定着センサTS12を配さない前端側では所望の温度に比して低い温度に制御される。 On the other hand, when the sheet is in the Sf state, the temperature is similarly controlled near the desired temperature on the rear end side where the end fixing temperature sensor TS12 is disposed, but desired on the front end side where the end fixing sensor TS12 is not disposed. The temperature is controlled to be lower than the temperature.
このように、端部定着温度センサTS12を配さない定着ベルト311の前端側では、用紙の相対的な変位に応じて本来の制御温度に対する差異が生じる。用紙が基準位置に対して手前側に変位している時には低く、逆に用紙が基準位置に対して奥側に変位している時に高くなる。その結果、端部定着温度センサTS12を配さない前端側を通過する用紙上のトナー像は、定着ベルト311(定着装置30)の変位により定着ベルト311から付与される熱量が変動し、光沢ムラ(低下)、色ムラ等の画質問題を発生させる。
Thus, on the front end side of the fixing
本発明に係る定着制御部101Fは、定着装置を幅方向に所定プロフィールで変位させるようモータ駆動部に駆動パルスを出力する共に、定着装置の変位量Lに応じて端部設定温度Rに対し次式に示す補正演算処理を行い、端部基準温度CRを取得し、更に端部基準温度CRに基づき両側定着ヒータ332のON/OFF信号をヒータ駆動部109に出力している。このような制御によって、定着温度センサを配さない定着ベルトの前端側において定着ベルト温度の変動量を抑制している。
The fixing
端部基準温度CR=端部設定値R+補正温度C
図8は、定着装置の変位量Lと端部設定値Rに加算される補正温度C(℃)との対応表を示す、グラフである。横軸は基準位置をL=0としたときの定着装置の変位量L(mm)である。プラスは定着装置が基準位置に対し後方側に変位している状態を示し、マイナスは前方に変位している状態を示す。縦軸は上記の補正温度Cであり、定着ベルトの温度に換算された値(℃)で示されている。ここでは変位範囲L1は20mmである。
Edge reference temperature CR = edge setting value R + correction temperature C
FIG. 8 is a graph showing a correspondence table between the displacement amount L of the fixing device and the correction temperature C (° C.) added to the end set value R. The horizontal axis represents the displacement L (mm) of the fixing device when the reference position is L = 0. Positive indicates a state where the fixing device is displaced rearward with respect to the reference position, and negative indicates a state where the fixing device is displaced forward. The vertical axis represents the correction temperature C, and is indicated by a value (° C.) converted into the temperature of the fixing belt. Here, the displacement range L1 is 20 mm.
つまり、定着制御部101Fは、定着装置が用紙に対し相対的に後方側に経時的に変位している時に端部基準温度CRを経時的に増加させ、定着装置が用紙に対し相対的に前方側に経時的に変位している時に端部基準温度CRを低下させるように制御している。
That is, the fixing
定着制御部101Fは、端部定着温度センサTS12(図7)の検出温度を定着制御部101Fより出力された端部基準温度CRと比較し、当該検出温度が端部基準温度CR未満である場合に、両側定着ヒータ332(図7)を点灯させるON信号をヒータ駆動部109に出力する。一方、端部基準温度CR以上になると、両側定着ヒータ332を消灯させるOFF信号をヒータ駆動部109に出力する。
The fixing
上記のように、本発明に係る定着制御部は、定着装置の変位量Lに応じて端部設定温度Rに対し補正された端部基準温度CRに基づき両側定着ヒータ332の出力を制御しており、端部設定温度Rに常時固定された端部基準温度CRに基づき両側定着ヒータ332の出力を制御する従来方式に較べて端部定着温度センサTS12を配していない前端側における定着ベルトの温度を小さい変動範囲に維持可能にする。
As described above, the fixing control unit according to the present invention controls the output of the both-
本発明の定着制御部に係る実施形態について以下説明する。 An embodiment according to the fixing control unit of the present invention will be described below.
[第1の実施形態]
図9は、第1の実施形態に係る定着装置の変位プロフィールを示す、グラフである。横軸は画像形成処理の進行量に相当する時間(sec)である。縦軸は基準位置に対する定着装置(定着ベルト)の変位量Lである。定着装置(定着ベルト)は図示のように−10mmから+10mmまでの範囲を正弦関数(振幅=10mm)に基づき周期的に変位している。
[First Embodiment]
FIG. 9 is a graph showing a displacement profile of the fixing device according to the first embodiment. The horizontal axis represents time (sec) corresponding to the progress of the image forming process. The vertical axis represents the displacement L of the fixing device (fixing belt) with respect to the reference position. As shown in the figure, the fixing device (fixing belt) is periodically displaced in a range from −10 mm to +10 mm based on a sine function (amplitude = 10 mm).
なお、図9は、画像形成動作の開始時に定着装置30が変位範囲の基準位置に位置し、且つ定着装置を後方へ変位させる工程にある、そのような状態を示している。
FIG. 9 shows such a state in which the fixing
図10は、第1の実施形態における端部設定温度Rに加算される補正温度C(℃)の推移を示す、グラフである。横軸は図9と同期している時間であり、縦軸は定着制御部により取得された補正温度(℃)である。 FIG. 10 is a graph showing the transition of the correction temperature C (° C.) added to the end set temperature R in the first embodiment. The horizontal axis is the time synchronized with FIG. 9, and the vertical axis is the correction temperature (° C.) acquired by the fixing control unit.
定着制御部は、図8の対応表に参照して図9の変位量Lに応じて図10に示す補正温度Cを取得する。図示のような正弦関数(振幅=5℃)で周期的に変化している。 The fixing control unit obtains the correction temperature C shown in FIG. 10 according to the displacement L in FIG. 9 with reference to the correspondence table in FIG. It changes periodically with a sine function (amplitude = 5 ° C.) as shown.
表1は、比較例の定着制御方式で実際に画像形成処理を実行した場合に測定された定着ベルトの温度分布(軸方向)である。なお、比較例の定着制御方式は、端部設定温度Rに常時固定された端部基準温度CRに基づき端部ヒータの点灯を制御している。 Table 1 shows the temperature distribution (axial direction) of the fixing belt measured when the image forming process is actually executed by the fixing control method of the comparative example. The fixing control method of the comparative example controls lighting of the end heater based on the end reference temperature CR that is always fixed to the end set temperature R.
表1の列は定着ベルトの幅方向における代表的な3箇所の温度を示す。前端部、中央部、後端部に区分されている。表1の各行は定着装置(定着ローラ)の代表的な2つの変位状態において測定された定着ベルトの温度分布である。上段は定着装置の変位量Lが−10mm、つまり定着装置が最も前方に変位した状態における定着ベルトの温度分布を示す。下段はL=+10mm、最も後方に変位した状態における温度分布を示す。 The columns in Table 1 show three typical temperatures in the width direction of the fixing belt. It is divided into a front end portion, a central portion, and a rear end portion. Each row in Table 1 is a temperature distribution of the fixing belt measured in two typical displacement states of the fixing device (fixing roller). The upper row shows the temperature distribution of the fixing belt when the displacement amount L of the fixing device is −10 mm, that is, the fixing device is displaced most forward. The lower row shows the temperature distribution in a state where L = + 10 mm and the most rearward displacement.
表1に示すように、端部定着温度センサを配する後端部では中央部と同様に安定しているが、端部定着温度センサを配さない前端部の温度は上下に変動し、最高温度と最低温度の差分である温度変動範囲は14℃を示している。処理された用紙上の画像の評価においても、端部定着温度センサTS12を有さない手前側で光沢過多、光沢不足、光沢ムラ、あるいは色ムラ、濃度ムラが発生した。 As shown in Table 1, the rear end portion where the end fixing temperature sensor is arranged is stable similarly to the central portion, but the temperature of the front end portion where no end fixing temperature sensor is arranged fluctuates up and down, and is the highest. The temperature fluctuation range that is the difference between the temperature and the minimum temperature is 14 ° C. Also in the evaluation of the image on the processed paper, excessive gloss, insufficient gloss, gloss unevenness, color unevenness, and density unevenness occurred on the near side without the end fixing temperature sensor TS12.
表2は、第1の実施形態の定着制御部を備えた画像形成装置Aで実際に画像形成処理を実行した際に実測された定着ローラの温度分布(軸方向)である。 Table 2 shows the temperature distribution (axial direction) of the fixing roller measured when the image forming process is actually executed by the image forming apparatus A including the fixing control unit of the first embodiment.
表2に示すように、端部設定温度Rに補正温度Cを加算した端部基準温度CRに基づき端部ヒータの点灯を制御する本発明の定着制御部は、端部定着温度センサを配する後端部の温度変動範囲差は1℃から4℃に増加し、端部定着温度センサを配さない前端部の温度変動範囲は14℃から11℃に減小し、定着ローラ全体の偏差は14℃から11℃に改善した。 As shown in Table 2, the fixing controller of the present invention that controls lighting of the end heater based on the end reference temperature CR obtained by adding the correction temperature C to the end set temperature R includes an end fixing temperature sensor. The temperature fluctuation range difference at the rear end increases from 1 ° C. to 4 ° C., the temperature fluctuation range at the front end without the end fixing temperature sensor decreases from 14 ° C. to 11 ° C., and the deviation of the entire fixing roller is It improved from 14 degreeC to 11 degreeC.
その結果として、光沢ムラ、濃度ムラ等の画質評価においも改善が確認された。但し、幅方向における最側端に近い領域で光沢ムラ等が指摘される等の改善事項が残余し、更なる温度安定化策が望まれる。 As a result, improvement was also confirmed in image quality evaluation such as gloss unevenness and density unevenness. However, improvement matters such as gloss unevenness being pointed out in an area close to the outermost edge in the width direction remain, and further temperature stabilization measures are desired.
[第2の実施形態]
更なる改善のために、定着装置を変位させたときの定着ベルト温度分布の挙動について鋭意検討を行い、以下のような現象を見出した。
[Second Embodiment]
For further improvement, the inventors investigated the behavior of the fixing belt temperature distribution when the fixing device was displaced, and found the following phenomenon.
上記現象は、定着ベルトの温度分布における変化が定着装置の変位に対し所定時間遅れて発現するというものである。そして、この所定時間、つまり所定の遅延時間Tdが、上加熱ローラの熱容量等の定着装置仕様、および定着方式により異なる、定数である。 The above phenomenon is that a change in the temperature distribution of the fixing belt appears after a predetermined time with respect to the displacement of the fixing device. The predetermined time, that is, the predetermined delay time Td, is a constant that varies depending on the fixing device specifications such as the heat capacity of the upper heating roller and the fixing method.
本発明に係る第2の実施形態の定着制御部は、定着装置仕様で定まる上記の遅延時間Tdを考慮して第1の実施形態で同様にして取得された端部基準温度CRに基づき両側定着ヒータ332の出力を制御しており、以下に説明する。
The fixing control unit according to the second embodiment of the present invention performs both-side fixing based on the end reference temperature CR similarly obtained in the first embodiment in consideration of the delay time Td determined by the fixing device specifications. The output of the
第1の実施形態と同様に、T1なる作動時間に変位量Lを得る。そして、変位量Lに基づき補正温度Cを取得する。つぎに補正温度CをT1に対応付けて不揮発メモリに記憶する。一方、T1に対して遅延時間Tdだけ経過した時点で不揮発メモリに記憶された補正温度Cを不揮発メモリから読み出し、遅延補正温度DCとして取得する。つぎに遅延補正温度DCを端部設定温度Rに加算して端部基準温度CRを取得し、端部基準温度CRに基づき両側定着ヒータ332の出力を制御している。
Similar to the first embodiment, the displacement amount L is obtained during the operation time T1. Then, the correction temperature C is acquired based on the displacement amount L. Next, the correction temperature C is stored in the nonvolatile memory in association with T1. On the other hand, the correction temperature C stored in the nonvolatile memory when the delay time Td has elapsed with respect to T1 is read from the nonvolatile memory and acquired as the delay correction temperature DC. Next, the delay correction temperature DC is added to the edge setting temperature R to obtain the edge reference temperature CR, and the output of the both-
図11は、第2の実施形態の定着制御における、補正温度Cと遅延補正温度DCの推移を示す、グラフである。横軸は画像形成処理の進行を示す時間である。縦軸は補正温度C及び遅延補正温度DCである。図示の破線は第1の実施形態の定着制御部が利用する補正温度Cの推移である。実線は第2の実施形態の定着制御部が利用する遅延補正温度DCの推移である。 FIG. 11 is a graph showing the transition of the correction temperature C and the delay correction temperature DC in the fixing control of the second embodiment. The horizontal axis is the time indicating the progress of the image forming process. The vertical axis represents the correction temperature C and the delay correction temperature DC. The broken line in the figure is the transition of the correction temperature C used by the fixing control unit of the first embodiment. A solid line is a transition of the delay correction temperature DC used by the fixing control unit of the second embodiment.
図示のように実際に端部基準温度を変化させる遅延補正温度DCは、変位量Lから取得した補正温度Cに対して遅延時間Tdだけ時間的に遅れて推移している。 As shown in the figure, the delay correction temperature DC that actually changes the end reference temperature changes with respect to the correction temperature C acquired from the displacement L by a delay time Td.
第2の実施形態の定着制御は、変位量Lを取得した時点に対し遅延時間Tdが経過した時点において、変位量Lに応じて端部設定温度Rに対し補正された端部基準温度CRに基づき両側定着ヒータ332の出力を制御している。
In the fixing control of the second embodiment, when the delay time Td elapses from the time when the displacement amount L is acquired, the end reference temperature CR corrected with respect to the end set temperature R according to the displacement amount L is set. Based on this, the output of the both-
ここではTd=40secが設定されている。遅延時間Tdは上述の通り上加熱ローラの熱容量等の定着諸仕様で異なる定数であり、遅延時間Tdの適正値は実際に画像形成処理を行う実写実験により適宜取得可能である。 Here, Td = 40 sec is set. As described above, the delay time Td is a constant that varies depending on various fixing specifications such as the heat capacity of the upper heating roller.
図11では、画像形成処理の開始時から遅延時間Td分の間、強制的に無補正状態(遅延補正温度DCを零にする)にしている。このように処理開始時に適用させる初期補正プロフィールは、画像形成処理の停止時における定着装置アイドリング動作等でも異なり、画像形成装置を実際に動作させて得られた各種実験データに基づき定めている。また、実際に適用される初期補正プロフィールは制御負荷及ぶ画質への影響度を鑑みて適宜決定されている。 In FIG. 11, during the delay time Td from the start of the image forming process, the non-correction state is forcibly set (the delay correction temperature DC is set to zero). Thus, the initial correction profile to be applied at the start of processing differs depending on the fixing device idling operation when the image forming process is stopped, and is determined based on various experimental data obtained by actually operating the image forming apparatus. In addition, the initial correction profile to be actually applied is determined as appropriate in consideration of the degree of influence on the image quality over the control load.
表3は、第2の実施形態の定着制御部を備えた画像形成装置Aで実際に画像形成処理を実行した際に実測された定着ローラの温度分布(軸方向)である。 Table 3 shows the temperature distribution (axial direction) of the fixing roller measured when the image forming process is actually executed by the image forming apparatus A including the fixing control unit according to the second embodiment.
表3に示すように、遅延時間を考慮した本発明に係る第2の実施形態の定着制御部は、端部定着温度センサを配する後端部の温度変動範囲は4℃から7℃に増加し、端部定着温度センサを配さない前端部の温度変動範囲は11℃から7℃に減小し、定着ローラ全体の偏差は7℃に改善した。その結果として、光沢ムラ、濃度ムラ等の画質評価においも画像不良が解消し、大幅な改善が確認された。 As shown in Table 3, in the fixing control unit according to the second embodiment of the present invention in consideration of the delay time, the temperature fluctuation range of the rear end portion where the end fixing temperature sensor is arranged is increased from 4 ° C. to 7 ° C. However, the temperature fluctuation range at the front end without the end fixing temperature sensor was reduced from 11 ° C. to 7 ° C., and the deviation of the entire fixing roller was improved to 7 ° C. As a result, in the image quality evaluation such as gloss unevenness and density unevenness, image defects were eliminated and a significant improvement was confirmed.
[第3の実施形態]
本発明の定着制御部に係る第3の実施形態は、定着装置を幅方向に揺動させる変位プロフィールが第2の実施形態と異なるものである。図4、図5で示す第1位置センサPS1と第2位置センサPS2との間において定着装置を一定速度で変位させている。
[Third Embodiment]
The third embodiment according to the fixing control unit of the present invention is different from the second embodiment in the displacement profile for swinging the fixing device in the width direction. The fixing device is displaced at a constant speed between the first position sensor PS1 and the second position sensor PS2 shown in FIGS.
図12は、第3の実施形態に係る定着装置の変位プロフィールを示す、グラフである。横軸は時間(sec)であり、縦軸は基準位置に対する定着装置(定着ベルト)の変位量Lである。定着装置(定着ベルト)は図示のように−10mmから+10mmまでの範囲で一定速度の往復移動を繰り替えている。 FIG. 12 is a graph showing a displacement profile of the fixing device according to the third embodiment. The horizontal axis represents time (sec), and the vertical axis represents the displacement amount L of the fixing device (fixing belt) with respect to the reference position. The fixing device (fixing belt) repeats a reciprocating movement at a constant speed in a range from −10 mm to +10 mm as shown in the figure.
図13は、図12の変位プロファールの変位量Lに応じて取得される遅延補正温度DCの推移を示す、グラフである。遅延時間Tdとして40秒が設定されている。 FIG. 13 is a graph showing the transition of the delay correction temperature DC acquired in accordance with the displacement amount L of the displacement profile of FIG. Forty seconds is set as the delay time Td.
本発明に係る第3の実施形態の定着制御部を備えた画像形成装置でも定着ローラ全体の偏差及び画質評価において第2の実施形態の場合と同一レベルの改善が得られることが確認される。従って、本発明に係る定着制御部は、定着装置を幅方向に揺動させる種々の変位プロフィールに対し適用可能である。 It is confirmed that the image forming apparatus including the fixing control unit according to the third embodiment of the present invention can achieve the same level of improvement as the second embodiment in the deviation of the entire fixing roller and the image quality evaluation. Therefore, the fixing control unit according to the present invention can be applied to various displacement profiles that swing the fixing device in the width direction.
なお、上記の実施形態は、定着ベルト311の温度制御について主に説明しているが、加圧ベルト321の温度制御についても同様に適用可能であり、且つ同等の効果が確認されている。
Although the above embodiment mainly describes the temperature control of the fixing
以上のように本発明の定着制御部を備える画像形成装置Aは、用紙Sに対し定着部材としての定着ベルト311及び加圧ベルト321を幅方向に変位させて、用紙端部による定着部材に対する局部的な繰り返し摩耗を防止して定着部材の長寿命を実現可能にする。更に、定着部材の温度を維持するための端部基準温度を定着部材の変位量に応じて補正することによって、本発明に係る課題であり定着部材の端部側で発生する温度ムラに起因する、光沢ムラ及び色ムラ等の画質不良の改善・解消を可能にする。
As described above, the image forming apparatus A including the fixing control unit of the present invention displaces the fixing
なお、本発明に係る上記の実施形態では定着部材として定着ベルト311及び加圧ベルト321が用いられているが、これに限定されない。本発明に係る定着制御部は、定着部材としての定着ベルトを定着ローラに、又は定着部材としての加圧ベルトを加圧ローラに置換した熱ローラ型の定着装置に対しも適用可能である。
In the above-described embodiment according to the present invention, the fixing
図14は、本発明に係る定着制御部が適用可能な熱ローラ型の定着装置30の一例を示す、断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of a heat roller
定着装置30は、一対の定着部材としての定着ローラF1及び加圧ローラF2と、定着ローラF1を加熱する熱源としての定着ヒータ33と、加圧ローラF2を加熱する熱源としての加圧ヒータ34等を有する。
The fixing
定着ローラF1及び加圧ローラF2は、定着装置30の筐体に回動可能に支持され、相互に圧接してニップNを形成している。
The fixing roller F <b> 1 and the pressure roller F <b> 2 are rotatably supported by the casing of the fixing
定着ヒータ33及び加圧ヒータ34は、ハロゲンランプ、誘導加熱手段等が用いられる。定着ヒータ33は非図示の中央定着ヒータ331及び両側定着ヒータ332で構成され、加圧ヒータ34も非図示の中央加圧ヒータ341及び端部加圧ヒータ342で構成されている。
As the fixing
中央定着温度センサTS11、端部定着温度センサTS12等が定着ローラF1の周囲に配置されている。加圧ローラF2の周囲にも、中央加圧温度センサTS21、端部加圧温度センサTS22等が配置されている。 A central fixing temperature sensor TS11, an end fixing temperature sensor TS12, and the like are disposed around the fixing roller F1. A central pressure temperature sensor TS21, an end pressure temperature sensor TS22, and the like are also disposed around the pressure roller F2.
定着ローラF1は、熱伝導性基体としての芯金F11、弾性層F12、被覆層F13等により構成されている。 The fixing roller F1 is composed of a core metal F11 as a thermally conductive base, an elastic layer F12, a coating layer F13 and the like.
定着ローラF1は外径20〜70mmの円筒状部材である。円筒状の芯金F11としては、熱伝導性の良好なアルミニウム材が主として用いられ、非磁性ステンレス鋼材、耐熱性ガラス等も用いられる。芯金F11は所要の機械的強度を有し、厚さ(肉厚)が0.8〜10mm厚のものである。 The fixing roller F1 is a cylindrical member having an outer diameter of 20 to 70 mm. As the cylindrical metal core F11, an aluminum material having good thermal conductivity is mainly used, and a nonmagnetic stainless steel material, heat resistant glass, or the like is also used. The core metal F11 has a required mechanical strength and has a thickness (wall thickness) of 0.8 to 10 mm.
弾性層F12は、例えばシリコーンゴム等の耐熱性ゴムで形成される。さらに画像形成の高速化対応のために、フィラーとしてシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末5〜30質量%を配合させる。弾性層F12の厚さ(肉厚)は、0.3〜3mm、好ましくは1〜3mm厚で、JIS−Aゴム硬度のゴム硬度5Hs〜30Hsである。 The elastic layer F12 is formed of a heat resistant rubber such as silicone rubber. Furthermore, in order to cope with speeding up of image formation, 5-30% by mass of a powder of metal oxide such as silica, alumina, magnesium oxide or the like is added as a filler. The elastic layer F12 has a thickness (wall thickness) of 0.3 to 3 mm, preferably 1 to 3 mm, and a rubber hardness of 5Hs to 30Hs as a JIS-A rubber hardness.
被覆層F13は弾性層F12の外側(外周面)に被覆され、離型性の高いシリコーンゴム、PFA等の耐熱性樹脂層である。加圧ローラF2は、30〜70mm程度の外径を有する。 The coating layer F13 is a heat-resistant resin layer such as silicone rubber or PFA that is coated on the outer side (outer peripheral surface) of the elastic layer F12 and has high releasability. The pressure roller F2 has an outer diameter of about 30 to 70 mm.
加圧ローラF2は、定着ローラF1と対をなす下側の円筒状部材であり、熱伝導性基体F21、弾性層F22、被覆層F23から成る。加圧ローラF2の構成部材は、定着ローラF1の構成部材とほぼ同一の材料、特性、寸法に形成されている。 The pressure roller F2 is a lower cylindrical member that forms a pair with the fixing roller F1, and includes a heat conductive base F21, an elastic layer F22, and a coating layer F23. The constituent members of the pressure roller F2 are formed with substantially the same material, characteristics, and dimensions as the constituent members of the fixing roller F1.
例えば、弾性層F22はシリコーンゴム層、フッ素ゴム層、あるいはスポンジ状のシリコーンゴム層である。そして、弾性層の層厚(肉厚)は0.3〜5mmであり、ゴム硬度は30Hs〜70Hs(JIS−Aゴム硬度)である。 For example, the elastic layer F22 is a silicone rubber layer, a fluorine rubber layer, or a sponge-like silicone rubber layer. And the layer thickness (thickness) of an elastic layer is 0.3-5 mm, and rubber hardness is 30Hs-70Hs (JIS-A rubber hardness).
加圧ローラF2は固定位置に回転可能に支持され、上側の定着ローラF1にバネの付勢力で圧接されて、定着ローラF1との間で平面状のニップNを形成している。 The pressure roller F2 is rotatably supported at a fixed position, and is pressed against the upper fixing roller F1 by a biasing force of a spring to form a flat nip N with the fixing roller F1.
ニップNを通過した用紙Sは、定着ローラF1及び加圧ローラF2の外周面から分離され、搬送ローラ対37に移動する。ニップNの下流側位置する分離爪36は、定着ローラF1から分離した用紙Sを搬送ローラ対37にスムーズに案内している。
The sheet S that has passed through the nip N is separated from the outer peripheral surfaces of the fixing roller F1 and the pressure roller F2, and moves to the
ローラ支持部38は定着ローラF1と、定着ローラに圧接してニップNを形成する加圧ローラF2とを一体的に支持しており、定着装置30の筐体381を兼ねている。
The
以上のように本発明の定着制御部を備える画像形成装置Aは、用紙Sに対し定着部材としての定着ローラF1及び加圧ローラF2を幅方向に変位させて、用紙端部による定着部材に対する局部的な繰り返し摩耗を防止して定着部材の長寿命を実現可能にする。更に、定着部材の変位量に応じて定着部材の温度を維持するための端部基準温度を補正して、本発明に係る課題であり、定着部材の端部側で発生する温度ムラに起因する、光沢ムラ及び色ムラ等の改善・解消を可能にする。 As described above, the image forming apparatus A including the fixing control unit according to the present invention displaces the fixing roller F1 and the pressure roller F2 as the fixing members with respect to the sheet S in the width direction, and localizes the fixing member by the end of the sheet. Long wear of the fixing member can be realized by preventing repeated repeated wear. Furthermore, the end reference temperature for maintaining the temperature of the fixing member is corrected according to the displacement amount of the fixing member, which is a problem according to the present invention, which is caused by temperature unevenness occurring on the end side of the fixing member. Improve and eliminate gloss unevenness and color unevenness.
なお、上記実施形態では、画像形成処理の進行に対し定着装置を所定の変位プロフィールで連続的に変位させているが、用紙端部の摩耗による画質問題が発生しない範囲で断続的に変位させるようにしても良い。 In the above-described embodiment, the fixing device is continuously displaced with a predetermined displacement profile with respect to the progress of the image forming process. Anyway.
また、上記実施形態では定着装置30、又は画像形成装置Aの動作時間に応じて定着装置30の変位量Lを設定させているが、用紙Sの処理枚数、又は処理される用紙Sの長さに応じて定着ローラF1と加圧ローラF2の変位位置を変位させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the displacement amount L of the fixing
本発明に係る実施形態は、変位手段41を有する装置架台部40を定着装置30と一体にして画像形成装置Aに装着させるような形態であってもよい。
The embodiment according to the present invention may be configured such that the
上記の本発明に係る実施形態では、定着ローラF1及び加圧ローラF2を回動可能に支持するローラ支持部38が定着装置30の筐体381であり、筐体381を幅方向に変位可能にしている。なお、ローラ支持部38を定着装置の筐体381と別体にして、ローラ支持部38を筐体381に対して幅方向に変位可能にする形態でもよく、この実施形態も本発明に係る範囲である。
In the above-described embodiment of the present invention, the
上記の本発明に係る実施形態では定着装置を幅方向に変位させているが、本発明に係る定着制御部は、定着装置を固設させて定着装置に入る用紙を幅方向に変位(揺動)させる用紙変位機構を有する画像形成装置でも適用可能で、権利対象の範囲である。 In the embodiment according to the present invention described above, the fixing device is displaced in the width direction. However, the fixing control unit according to the present invention displaces (oscillates) the paper entering the fixing device by fixing the fixing device in the width direction. This is applicable to an image forming apparatus having a paper displacement mechanism, and is within the scope of a right object.
10 画像形成部
30 定着装置
311 定着ベルト(定着部材)
321 加圧ベルト(定着部材)
33 定着ヒータ
34 加圧ヒータ
41 変位手段
101 制御部
101F 定着制御部
108 モータ駆動部
109 ヒータ駆動部
A 画像形成装置
C 補正温度
F1 定着ローラ(定着部材)
F2 加圧ローラ(定着部材)
L 変位量
N ニップ
M1 変位モータ
R 端部設定温度
CR 端部基準温度(基準温度)
S 用紙
Td 遅延時間
TS1 定着温度センサ(温度センサ)
TS2 加圧温度センサ(温度センサ)
DESCRIPTION OF
321 Pressure belt (fixing member)
33 Fixing heater 34
F2 pressure roller (fixing member)
L Displacement N Nip M1 Displacement motor R End set temperature CR End reference temperature (reference temperature)
S paper Td delay time TS1 fixing temperature sensor (temperature sensor)
TS2 Pressure temperature sensor (temperature sensor)
Claims (7)
定着部材と、前記定着部材を加熱するヒータと、前記定着部材の温度を検出する第1の温度センサと、を有し、少なくとも前記定着部材の熱を用いて前記用紙上のトナー像を前記用紙上に定着する定着装置と、
前記第1の温度センサにより検出された検出温度に基づき、前記定着部材の温度が基準温度になるよう、前記ヒータの出力を制御する定着制御部と、
前記定着部材、あるいは前記用紙の何れか一方を用紙搬送方向と直交する幅方向に変位させる変位手段と、を備える画像形成装置であって、
前記ヒータは、前記定着部材の中央部を加熱する中央定着ヒータ及び前記定着部材の両側部を加熱する両側定着ヒータとから構成され、
第2の温度センサが前記定着部材の前記幅方向における一端側に配設され、
前記定着制御部は、前記変位手段による前記定着部材、あるいは前記用紙の変位量に応じて端部基準温度を補正し、前記第2の温度センサにより検出された検出温度に基づき、前記定着部材の一端側の温度が前記端部基準温度になるよう、前記両側定着ヒータの出力を制御することを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit for forming a toner image on paper;
A fixing member; a heater that heats the fixing member; and a first temperature sensor that detects a temperature of the fixing member, and at least the heat of the fixing member is used to transfer the toner image on the paper to the paper. A fixing device for fixing on top;
A fixing controller that controls the output of the heater based on the detected temperature detected by the first temperature sensor so that the temperature of the fixing member becomes a reference temperature;
An image forming apparatus comprising: a displacement unit configured to displace either the fixing member or the sheet in a width direction orthogonal to a sheet conveyance direction ;
The heater is composed of a central fixing heater that heats a central portion of the fixing member and a both-side fixing heater that heats both side portions of the fixing member,
A second temperature sensor is disposed on one end side in the width direction of the fixing member;
The fixing control unit corrects an end reference temperature according to a displacement amount of the fixing member or the sheet by the displacement unit, and based on a detected temperature detected by the second temperature sensor, An image forming apparatus , wherein the output of the fixing heaters on both sides is controlled so that the temperature on one end side becomes the end reference temperature .
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