JP5494679B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
これにより、熱定着時に定着ニップを通過してトナー像が熱定着された記録シートは、分離爪の先端部によって定着回転体の外周面から剥離され、定着回転体から分離される。その結果、定着ニップを通過した記録シートが、定着回転体の外周面に付着したまま、定着回転体から分離されないといったジャムが発生するのを防止している。
又、定着回転体に付着した紙粉を除去するためのクリーニング装置を設けることも考えられるが、クリーニング装置を設けた場合には、定着回転体の熱の一部がクリーニング装置に奪われてしまい、その分、ウォームアップ時の定着回転体の昇温効率が悪くなり、ウォームアップに要する時間が長くなってしまうという不具合が生じる。
ここで、前記制御は、前記紙粉付着量が前記許容量以上である場合に、前記許容量未満である場合の前記定着回転体の定着温度よりも前記定着回転体の定着温度を上昇させる制御であることとしてもよい。
これにより、定着回転体への記録シートの紙粉付着量が許容量以上となり、紙粉の付着に起因する、熱定着時の記録シートのジャムが発生しやすくなると、紙粉付着量が許容量未満の場合に比べ、記録シートが定着ニップを通過する時間を長くすることにより、記録シートへの熱供給量が増やされるので、定着ニップへの電力供給量を増やすことなく、消費電力の増大をおさえながら、定着回転体への紙粉の付着に起因する記録シートのジャムの発生の低減化を図ることができる。
これにより、定着回転体への記録シートの紙粉付着量が許容量以上となり、紙粉の付着に起因する、熱定着時の記録シートのジャムが発生しやすくなると、定着ニップに通紙される記録シート間の紙間距離を長くすることにより、記録シートが定着ニップを通過する頻度を少なくし、記録シートの通過による定着ニップの熱量の低下量が低減されるので、紙粉付着量が許容量未満の場合に比べ、記録シートへの熱供給量を増やすことができる。その結果、定着ニップへの電力供給量を増やすことなく、消費電力の増大をおさえながら、定着回転体への紙粉の付着に起因する記録シートのジャムの発生の低減化を図ることができる。
以下、本発明に係る一形態の画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンター(以下、単に「プリンター」という。)に適用した場合を例にして説明する。
[1]プリンターの構成
先ず、本実施の形態に係るプリンター1の構成について説明する。図1は、本実施の形態に係るプリンター1の構成を示す図である。同図に示すように、このプリンター1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着装置5、制御部60を備えている。
作像部3Yは、感光体ドラム31Yと、その周囲に配設された帯電器32Y、現像器33Y、一次転写ローラー34Y、および感光体ドラム31Yを清掃するためのクリーナー35Yなどを有しており、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像する。現像器33Yは、感光体ドラム31Yに対向し、感光体ドラム31Yに帯電トナーを搬送する。中間転写ベルト11は、無端状のベルトであり、駆動ローラー12と従動ローラー13に張架されて矢印C方向に周回駆動される。又、従動ローラー13の近傍には、中間転写ベルト上に残留するトナーを除去するためのクリーナー21が配置されている。
各現像器により現像されて各感光体ドラム上に対応する色のトナー像が形成され
る。形成されたトナー像は、作像部3Y、3M、3C、3Kの各一次転写ローラー(図1では、作像部3Yに対応する一次転写ローラーのみ符号34Yを付し、他の一次転写ローラーについては、符号を省略している。)により、中間転写ベルト11上の同じ位置で重ね合わされるように、中間転写ベルト11上にタイミングをずらして順次一次転写された後、二次転写ローラー45による静電力の作用により中間転写ベルト11上のトナー像が一括して記録シート上に二次転写される。
給紙部4は、記録シート(図1の符号Sで表す)を収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内の記録シートを搬送路43上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラー42と、繰り出された記録シートを二次転写位置46に送り出すタイミングをとって記録シートを搬送するタイミングローラー44などを備えている。
タイミングローラー44は、中間転写ベルト11上の同じ位置で重ね合わされるように中間転写ベルト11上に一次転写されたトナー像が二次転写位置46に搬送されるタイミングに合わせて、記録シートをニ次転写位置46に搬送する。そして、二次転写位置46において、ニ次転写ローラー45により中間転写ベルト11上のトナー像が一括して記録シート上に二次転写される。
[2]定着装置の構成
次に定着装置5の構成について説明する。図2は、定着装置5の構成を示す断面図である。同図の符号Sは、未定着画像が形成された記録シートを示す。同図に示すように、定着装置5は、定着制御部50、定着ローラー51、加熱ローラー53、定着ローラー51と加熱ローラー53とによって張架される定着ベルト52、定着ベルト52を介して定着ローラー51を押圧して定着ニップnを形成する加圧ローラー54、加圧ローラー54を回転駆動させる加圧ローラー駆動モーター55、ヒーター電源56、ヒーター57、温度センサー58、表面電位検出装置59、定着ニップnの出口近傍において、先端部が定着ベルト52の外周面と当接する分離爪550等から構成され、定着制御部50によって定着装置5全体の動作が制御される。
定着ベルト52の通紙領域を挟んで加熱ローラー53と対向する領域内には、定着ベルト52の温度を検出する温度センサー58が配置されており、定着制御部50は、温度センサー58の検出する検出温度に応じて加熱ローラー53の加熱を制御し、定着ベルト52の温度が目標温度(例えば、180℃)になるように制御する。
ここで、「目標温度」とは、熱定着動作における消費電力量を低減化する観点から定められている温度であって、記録シート上の未定着画像を支障なく熱定着することが可能な温度である定着温度の中で、最も低温の定着温度に相当する温度(ここでは、180℃に設定されているものとする。)のことをいう。目標温度は、記録シートの種類(厚紙、普通紙、薄紙等の種類)や印刷条件(例えば、モノクロ印刷、カラー印刷等の印刷条件)によって、異なる定着温度が設定されることとしてもよい。
芯金541に用いる金属としては、例えば、アルミニウム、鉄、SUS(ステンレス)等の金属を使用することができる。弾性層542としては、例えば、シリコーンゴム、シリコーンスポンジ、フッ素ゴム等の弾性材料を用いることができる。離型層543としては、定着ベルト52の離型層523と同様の材料を用いることができる。
図4は、制御部60の構成と制御部60の制御対象となる主構成要素との関係を示す図である。制御部60は、所謂コンピュータであって、同図に示されるように、CPU(Central Processing Unit)601、通信インターフェース(I/F)部602、ROM(Read Only Memory)603、RAM(Random Access Memory)604、画像データ記憶部605などを備える。
RAM604は、CPU601のプログラム実行時のワークエリアとして用いられる。
画像データ記憶部605は、通信I/F部602や画像読取部8を介して入力された、印刷用の画像データを記憶している。
[4]定着ベルトへの紙粉の付着とジャム発生との関係について
図5は、記録シートの種類と定着ベルトへの紙粉の付着量との関係について調べた実験結果を示す。実験は、JIS規格で白色度が90%以上の白色度が高い用紙(以下、「高白色度用紙」という。)と、白色度がJIS規格で70〜80%の用紙(以下、「低白色度用紙」という。)について、プリンター1を用いて、印刷速度35枚/分で100秒間印刷処理をそれぞれ行い、印刷処理期間中における両者の定着ベルト52への紙粉付着量を比較することにより行った。
又、同図の符号503で示す実線は、低白色度用紙を用いて印刷処理を行った場合におけるトナー汚れランクの経時変化を示し、同図の符号504は、高白色度用紙を用いて印刷処理を行った場合におけるトナー汚れランクの経時変化を示す。
図6(a)は、定着ベルト52への紙粉付着量が、定着ベルト52における表面電位が−1300V以下に相当する付着量に達している場合における、定着ニップから記録シートへ供給される熱供給量と、ジャム抑制効果との関係について調べた実験結果を示す図である。
又、各距離についてジャムの発生の有無を調べる実験において形成するパッチトナー像についての熱定着は、定着ニップから記録シートへの熱供給量をそれぞれ変えて(ここでは、定着ニップnにおける温度(T)を目標温度(180℃)±20℃の範囲内で変更して)行った。
当該曲線では、先端欠損幅の長さによって、ジャム抑制効果の大きさが示され、当該先端欠損幅の長さは、各温度において、ジャムの発生の有無が調べられた先端欠損幅の内、ジャムの発生が無かった最短の先端欠損幅(図6(a)の符号dで示す○印の先端欠損幅)の長さに対応している。そして、当該曲線では、当該先端欠損幅が短い程、ジャム抑制効果が大きくなることが示されている。
すなわち、ジャムの発生可能性がより高い所でジャムの発生が無かったことになり、ジャム抑制効果が大きいと評価できるからである。
通常トナーに含まれるワックス成分としては、例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックス、パラフィンワックス、サゾールワックス等の長鎖炭化水素系ワックス、トリメチロールプロパントリべヘネート、ペンタエリストロールテトラミリステート等のエステル系ワックス、エチレンジアミンジべヘニルアミド等のアミド系ワックス、ジステアリルケトン等のジアルキルケトン系ワックス、カルナウバワックス、モンタンワックス等が挙げられる。
[5]熱供給量制御処理
本実施の形態に係る定着装置5では、熱定着動作時に後述する熱供給量制御処理を行うことにより、定着ベルト52上の紙粉付着量を指標する値として、定着ベルト52の表面電位の測定値を取得し、当該測定値によって指標される紙粉付着量が許容量以上になった場合に、定着ニップnから記録シートへの熱供給量を、許容両未満の場合に比べ、増加させるように制御している。
定着制御部50は、印刷ジョブ開始指示があると、加熱ローラー53の内部に配置されているヒーター57へ電源を供給するヒーター電源56のオン・オフを温度センサー58の検出温度に応じて制御することにより、定着ベルト52の温度が目標温度になるように制御し、記録シートの熱定着動作を開始する(ステップS701)。次に定着制御部60は、表面電位の測定値(V1)を、定着ベルト52上の紙粉付着量を指標する値として表面電位検出装置59から取得し(ステップS702)、紙粉付着量が許容量以上かを判定する(ステップS703)。
紙粉付着量が許容量以上である場合には(ステップS703:YES)、定着制御部50は、ヒーター57へ電源を供給するヒーター電源56のオン・オフを制御することにより、定着ベルト52の温度が予め設定されている目標温度よりも高い定着温度(ここでは、190℃とする。))になるように制御する(ステップS704)。
定着制御部50は、印刷ジョブが終了するまで(ステップS706:YES)、ステップS703〜705の処理を繰り返す。
具体的には、紙粉付着量が許容量以上になった時に、定着制御部50は、ヒーター57への電力供給量を、許容量未満の場合と同じ電力供給量に維持しつつ、加圧ローラー駆動モーター55の駆動を制御して加圧ローラー54の回転速度を、許容量未満の場合に比べて遅くするように制御することとしてもよい。この場合、制御部60側では、上記制御に対応するように、給紙部4からの記録シートの搬送速度や画像プロセス部3の画像形成速度やタイミングローラー44の駆動タイミング等が制御される。
又、搬送速度を制御する代わりに、定着ニップnに通紙する記録シートの通紙間隔を制御することにより、定着ニップnから記録シートへの熱供給量を制御することとしてもよい(以下、「変形例2」という。)。
高白色度用紙及び低白色度用紙をそれぞれ使用した印刷処理において、以下の実施例1〜4の何れかの熱供給量制御処理を行った場合と何れの熱供給量制御処理も行わなかった場合(対照例)について、トナー汚れランク及びジャム発生の有無を比較する実験を行った。
実施例2:変形例1の熱供給量制御処理を行い、紙粉付着量が許容量以上である場合の搬送速度(加圧ローラー54の回転速度)を100mm/秒、許容量を未満の場合の搬送速度を200mm/秒とした。
実施例3:変形例2の熱供給量制御処理を行い、紙粉付着量が許容量以上の場合の、定着ニップnへ通紙する記録シート間の紙間距離を60mm、許容量未満の場合の当該紙間距離を30mmとした。
実施例5:実施例1と3を組み合わせた熱供給量制御処理を行った。
なお、実験は、図5の実験と同じ実験条件で行い、「トナー汚れランク」は、印刷処理開始後100秒後のランク値を比較した。又、実施例1での搬送速度は200mm/秒、紙間距離は30mmである。
(変形例)
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(2)本実施の形態では、定着ベルト52の通紙領域の表面電位を測定し、その測定値を、定着ベルト52上の紙粉付着量を指標する値として使用したが、当該指標値は、表面電位の測定に限定されず、他の方法で取得することとしてもよい。例えば、定着ベルト52の通紙領域の表面の光反射率を測定し、その測定値を、紙粉付着量を指標する値として用いることとしてもよい。
2 エンジン制御部
3 画像プロセス部
3Y〜3K 作像部
4 給紙部
5 定着装置
7 操作パネル
8 画像読取装置
10 露光部
11 中間転写ベルト
12 駆動ローラー
13 従動ローラー
21、35Y クリーナー
31Y 感光体ドラム
32Y 帯電器
33Y 現像器
34Y 一次転写ローラー
41 給紙カセット
42 繰り出しローラー
43 搬送路
44 タイミングローラー
45 二次転写ローラー
46 二次転写位置
51 定着ローラー
52 定着ベルト
53 加熱ローラー
54 加圧ローラー
55 加圧ローラー駆動モーター
56 ヒーター電源
57 ヒーター
58 温度センサー
59 表面電位検出装置
60 制御部
71 排出ローラー
72 排紙トレイ
Claims (7)
- 定着回転体に加圧部材が圧接されて形成される定着ニップに記録シートを通紙させて、未定着画像の熱定着を行う定着装置であって、
前記定着回転体への紙粉付着量を指標する値を取得する紙粉量取得手段と、
取得した値によって指標される紙粉付着量が許容量以上である場合に、熱定着時における記録シートへの熱供給量を、許容量未満である場合の当該熱供給量よりも増やす制御をする熱供給量制御手段と、
を備えることを特徴とする定着装置。 - 前記指標する値は、前記定着回転体の通紙領域における表面電位の測定値である
ことを特徴とする請求項1記載の定着装置。 - 前記制御は、前記紙粉付着量が前記許容量以上である場合に、前記許容量未満である場合の前記定着回転体の定着温度よりも前記定着回転体の定着温度を上昇させる制御である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。 - 前記制御は、前記紙粉付着量が前記許容量以上である場合に、記録シートが前記定着ニップを通過する通過速度を前記許容量未満である場合における当該通過速度よりも遅くする制御である
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の定着装置。 - 前記制御は、前記紙粉付着量が前記許容量以上である場合に、前記定着ニップに通紙される記録シート間の紙間距離を、前記許容量未満である場合における当該紙間距離よりも長くする制御である
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の定着装置。 - 定着回転体は、無端状の定着ベルトである
ことを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の定着装置。 - 請求項1〜6の何れかに記載の定着装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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