JP5824948B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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このような問題を解決するため、例えば特許文献1では、定着部の定着ベルトの搬送速度を速度検知パターンと光学センサによって検知し、その速度を制御することにより、転写材のたるみ過ぎや引っ張りを無くして上記不具合を解消し、良好な画像を得ることができる画像形成装置を開示している。
また、その温度センサとして、定着装置には定着ベルトの温度を制御するために必ず設ける必要がある温度センサを兼用する。そのため、専用の耐熱性の高い光学センサを設けなくてよいので、安価に実施できる。
図1はこの発明による画像形成装置の一実施形態の全体構成を示す概略図である。
この画像形成装置はタンデム型中間転写方式のカラープリンタであり、周回する中間転写ベルト1が、駆動ローラ2と従動ローラ3及び二次転写対向ローラ4とテンションローラ7によって、所定の張力をもって張り渡されている。
さらに、各画像形成ユニット8,9,10,11に対して中間転写ベルト1を挟んで対向する位置に、転写ローラである一次転写ローラ8e,9e,10e,11eが配置されている。
その二次転写位置から用紙搬送方向下流側には、用紙搬送装置17と定着装置6、および排紙用搬送ローラ対19等が配設されている。
まず、各画像形成ユニット8,9,10,11での作像工程が順に開始され、各感光体ドラム8a,9a,10a,11aの表面が帯電器8c,9c,10c,11cによって均一に帯電され、画像書込ユニット12A,12Bによる光走査によって各色の画像に応じて露光されて、その各表面に静電潜像が形成される。それが現像器8d,9d,10d,11dの各色のトナーによってそれぞれ現像されて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像が順次形成される。
カラー画像が転写された用紙14は、用紙搬送装置17によって定着装置6へ搬送され、そこで加熱及び加圧による定着処理がなされた後、複数の排紙用搬送ローラ対19によって図示していない排紙トレイに排出される。
この図2に示す定着装置6は、加熱ローラ60及び定着ローラ61と、その加熱ローラ60と定着ローラ61の間に巻き付くように張り渡された定着ベルト62と、定着ローラ61との間に定着ベルト62を挟んで定着ニップNを形成する加圧ローラ63と、定着ベルト62の中間部の外周面を加圧するように設けられたテンションローラ64とを備えている。さらに、定着ベルト62の温度を検出する温度センサであるサーモパイル65と、定着ニップNの下流側で定着ベルト62及び加圧ローラ63の表面から用紙14を分離する分離爪66も備えている。
加圧ローラ63は、図示しないばね等の弾性力によって定着ローラ61に対して加圧している。さらに、この加圧ローラ63は図示していない駆動モータによって矢示B方向に回転駆動され、それにより定着ローラ61が矢示C方向に従動回転し、定着ベルト62が矢示F方向に周回移動するようになっている。なお、加圧ローラ63の芯金内にもハロゲンランプ等の加熱手段68を内蔵している。
サーモパイル65は、複数の熱電対(thermocouple)を直列あるいは並列に接続して出力電圧を高くしたもので、熱電堆(thermopile)とも称される。そのサーモパイル65を、温度検知面を定着ベルト62の外周面の両側部に近い領域に近接させて非接触に一対配置している。その詳細は後述する。
なお、この実施形態においては、駆動モータによって加圧ローラ63を駆動するように説明したが、駆動モータによって定着ローラ61を駆動させて、加圧ローラ63を従動回転させるようにしてもよい。
この図3に示す定着ベルト62には、幅方向のトナー画像と接触し得る領域Aの外側の領域に開孔69a,69bが設けられている。
しかし、開孔69a又は69bの一方だけを、定着ベルト62の全周長に対して1個だけ設けるか、定着ベルト62の周回方向(矢示F方向)に等間隔に複数個設けてもよい。
定着ベルト62の周長の間に設ける開孔の数を増やせば、周長の1/2、1/4など周長より短い移動距離でその速度を算出することができ、速度算出精度を高めることができる。しかし、定着ベルトの速度制御は、それ程精度を要求されないので、定着ベルトの周長の間に1個の開孔を設けただけでも、実用上問題はない。
図6は図2に示した定着装置6の制御系の一例を示すブロック図である。その制御部30は、コントローラ31、駆動モータドライバ32、温度制御部33、及びメモリ34から構成されている。この制御部30は、この画像形成装置全体を制御する制御部を兼ねることができるが、ここではこの発明に直接係わる部分の構成のみを示している。
メモリ34は、定着ベルト62の周長Lや、定着ベルト62の基準速度及びその上限値と下限値等の必要なデータを記憶する。
図6に示した制御部30のコントローラ31による制御処理を、この図7及び図8によって説明する。
そして、まずステップS1でサーモパイル65からの温度検出信号を図5に示したように波形成形した信号をチェックし、パルス(立下がり)を検知したか否かを判断する。
この定着ベルト62の温度制御は、従来の定着装置における温度制御と同様であるので、詳細な説明は省略する。
ステップS1でパルスを検知したときは、ステップS2でタイマ計測中か否かを判断する。このタイマはコントローラ31内で発生するクロックパルスをカウントして、定着ベルト62が一周する時間を計測するタイマ機能である。最初はタイマ計測中ではないので、ステップS4でタイマをスタートして、ステップS6へ進んで定着ベルトの温度制御を実行する。
その後、ステップS5で定着ベルトの速度制御のサブルーチンを実行してから、ステップS6へ進んで定着ベルト62の温度制御を実行する。
なお、サーモパイル65を一対設けているので、実際にはステップS1〜S4の処理を各サーモパイルごとに行い、それぞれ個別のタイマで略同時に計測される2つの周期Tの平均値を記憶するようにするとよい。
ステップS5の定着ベルトの速度制御のサブルーチンでは、図8に示すように、まずステップS51で、メモリ34に記憶している定着ベルト62の周長L(mm)と図7のステップS3で記憶した周期T(sec)から定着ベルト62が周回移動する速度V(mm/sec)を、V=L/Tの演算によって算出する。
あるいは、定着ベルト62の速度をより高精度に制御するために、算出した速度Vと基準速度との差に応じて、その差をゼロにするように駆動モータ40に流す電流値を制御するようにしてもよい。
図7のステップS6で定着ベルトの温度制御を行なった後は、ステップS7で画像形成が終了したかどうかを判断し、終了していなければステップS1へ戻って、上述した処理を繰り返す。画像形成終了と判断した場合は、この処理を終了して待機状態になり、次の画像形成開始の指令信号を待つ。
また、その温度センサであるサーモパイル65を、定着ベルト62の温度を制御するために必要な温度センサと兼用しているので、安価に実施できる。
前述した実施形態においては、温度センサとしてサーモパイルを使用したが、サーミスタ等の他の温度センサを使用してもよい。
また、定着ベルトの温度制御用の温度センサと速度制御用の温度センサとを兼用にしたが、それぞれ別に設けてもよい。
8,9,10,11:Y,M,C,K用の画像形成ユニット
8a,9a,10a,11a:Y,M,C,K用の感光体ドラム
8c,9c,10c,11c:Y,M,C,K用の帯電器
8d,9d,10d,11d:Y,M,C,K用の現像器
8e,9e,10e,11e:Y,M,C,K用の一次転写ローラ
8f,9f,10f,11f:Y,M,C,K用のクリーナ
12A,12B:画像書込ユニット
13y,13m,13c,13k:Y,M,C,K用のトナーボトル
14:用紙(転写材) 15A,15B:ピックアップローラ
16:搬送ローラ対 17:用紙搬送装置 18:トナー画像
19:排紙用搬送ローラ対 20A,20B:給紙カセット
21:反転ローラ対 22:両面搬送ローラ対
30:制御部 31:コントローラ 32:駆動モータドライバ
33:温度制御部 34:メモリ 40:駆動モータ
60:加熱ローラ 61:定着ローラ 62:定着ベルト 63:加圧ローラ
64:テンションローラ 65:サーモパイル(温度センサ) 66:分離爪
67,68:加熱手段 69a,69b:開孔
Claims (8)
- 定着ローラと、周回移動する定着ベルトと、前記定着ローラとの間に前記定着ベルトを挟んで定着ニップを形成する加圧ローラと、該加圧ローラ又は前記定着ローラを回転駆動する駆動源とを備え、
トナー画像が転写された転写材が前記定着ニップに挟まれながら搬送される過程で、前記定着ベルトと前記加圧ローラによって加熱及び加圧されて、前記トナー画像が前記転写材に定着される定着装置において、
前記定着ベルトの幅方向のトナー画像と接触し得る領域より外側の領域に、1個又は該定着ベルトの周回方向に等間隔に複数個の開孔を設けるとともに、
前記定着ベルトの温度を制御するために該定着ベルトの温度を検出する温度センサを、該定着ベルトの前記開孔が通過する位置に近接して配置し、
該温度センサの温度検出領域を前記開孔が通過したときの該温度センサの温度検出信号の変化に基いて前記定着ベルトが周回移動する速度を算出し、その速度が所定の速度範囲内になるように前記駆動源を制御する制御手段を設けたことを特徴とする定着装置。 - 定着ローラと、周回移動する定着ベルトと、前記定着ローラとの間に前記定着ベルトを挟んで定着ニップを形成する加圧ローラと、該加圧ローラ又は前記定着ローラを回転駆動する駆動源とを備え、
トナー画像が転写された転写材が前記定着ニップに挟まれながら搬送される過程で、前記定着ベルトと前記加圧ローラによって加熱及び加圧されて、前記トナー画像が前記転写材に定着される定着装置において、
前記定着ベルトの幅方向のトナー画像と接触し得る領域より外側の領域に、1個又は該定着ベルトの周回方向に等間隔に複数個の開孔を設けるとともに、
前記定着ベルトの温度を検出する温度センサを該定着ベルトの前記開孔が通過する位置に近接して配置し、
該温度センサの温度検出領域を前記開孔が通過したときの該温度センサの温度検出信号の変化に基いて前記定着ベルトが周回移動する速度を算出し、その速度が所定の速度範囲内になるように前記駆動源を制御する制御手段を設け、
前記定着ベルトの開孔を、該定着ベルトの幅方向のトナー画像と接触し得る領域より外側の両側部の領域に、該定着ベルトの周回方向の位置を一致させて対に設け、
前記温度センサを、前記定着ベルトの前記両側部の領域のそれぞれ前記開孔が通過する位置に近接して一対配置し、
前記制御手段は、前記一対の各温度センサの各温度検出領域を前記開孔が通過したときの該各温度センサの温度検出信号の変化に基いて前記定着ベルトが周回移動する速度を算出し、その速度が所定の速度範囲内になるように前記駆動源を制御することを特徴とする定着装置。 - 前記温度センサがサーモパイル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。
- 請求項1に記載の定着装置において、
前記定着ベルトの開孔を、該定着ベルトの幅方向のトナー画像と接触し得る領域より外側の両側部の領域に、該定着ベルトの周回方向の位置を一致させて対に設け、
前記温度センサを、前記定着ベルトの前記両側部の領域のそれぞれ前記開孔が通過する位置に近接して一対配置し、
前記制御手段は、前記一対の各温度センサの各温度検出領域を前記開孔が通過したときの該各温度センサの温度検出信号の変化に基いて前記定着ベルトが周回移動する速度を算出し、その速度が所定の速度範囲内になるように前記駆動源を制御することを特徴とする定着装置。 - 前記所定の速度範囲は、予め記憶している基準速度を中心として±0.5%から±1%の速度を下限値及び上限値とする速度範囲であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の定着装置。
- 前記制御手段によって前記定着ベルトの移動速度を制御する前記所定の速度範囲の基準速度が、使用する転写材の厚さによって異なり、該厚さが厚いときには薄いときより遅いことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の定着装置。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載の定着装置と、トナー画像を作像して転写材に転写する作像部とを備え、該作像部で転写材に転写されたトナー画像を前記定着装置によって定着することを特徴とする画像形成装置。
- 前記定着装置における前記制御手段が前記定着ベルトの移動速度を制御する前記所定の速度範囲が、前記作像部における転写速度より遅い速度範囲であることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
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