JP6904751B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
例えば、比較例として、長手方向において中央の発熱量が大きい発熱体Aと、長手方向において端部の発熱量が大きい発熱体Bとを設けたヒータを考慮する。発熱体A:発熱体Bの通電比率が100:100の場合に長手方向において均一な発熱分布となる。
図1〜図16を用いて本発明に係る画像形成装置の第1実施形態の構成について説明する。
先ず、図1を用いて本発明に係る画像形成装置9の構成について説明する。図1は、本発明に係る画像形成装置9の構成を示す断面説明図である。図1に示す本実施形態の画像形成装置9は、転写式の電子写真画像形成プロセスを用いたカラーレーザプリンタの一例である。画像形成装置9の最高プロセス速度は135mm/secである。プロセス速度が135mm/secにおいて、A4サイズの記録材Pを横送り(短手方向と搬送方向とが平行)する。そのとき、毎分30ppm(page per minute)のスループット(Throughput;単位時間あたりの印刷枚数)を実現したカラーレーザプリンタである。
次に図2及び図3を用いて本実施形態の定着装置40の構成について説明する。図2は、本実施形態の定着装置40の構成を示す断面説明図である。図3は、本実施形態の定着装置40の定着ニップ部N近傍の構成を示す断面説明図である。図2に示す定着装置40は、筒状で可撓性部材からなる定着スリーブ41と、加圧部材としての加圧ローラ42と、加熱体としてのヒータ60とを有して構成される。図示しない付勢手段により加圧ローラ42を定着スリーブ41を介在してヒータ60に加圧することにより定着スリーブ41の外周面と加圧ローラ42とにより定着ニップ部Nを形成している。
定着スリーブ41は、図3に示すように、エンドレス状に形成した基層41aの外周面上に弾性層41bを形成し、該弾性層41bの外周面上に離型層41cを形成したものである。定着スリーブ41は、円筒形状の状態において外径が24mmに設定されている。
次に図3及び図4を用いて本実施形態のヒータ60の構成について説明する。図4は、本実施形態のヒータ60の構成を示す平面説明図である。図3及び図4に示すように、ヒータ60は、長手方向に細長い電気的絶縁性を有する基板60aを有する。基板60aは、アルミナ(酸化アルミニウム)や窒化アルミニウム等のセラミックから成る良熱伝導性の絶縁性基板である。本実施形態の基板60aは、熱容量と強度との兼ね合いから厚み(図3の上下方向の長さ)が1mm、幅(図4の上下方向の長さ)が8mm、長手方向(図4の左右方向)の長さが375mmの長方形に形成したアルミナ(酸化アルミニウム)を用いている。
発熱層60b,60cは、材料のばらつきや寸法のばらつき等により電気抵抗値に±7%程度のばらつきが生じる。本実施形態では、発熱層60b,60cの電気抵抗値のばらつきを通電比率制御の補正に使用する。このため発熱層60b,60cの電気抵抗値を実測し、その実測された抵抗値情報を記憶手段となる記憶部14に記憶する。
次に、図5〜図8を用いて発熱層60b,60cを実測した電気抵抗値情報を用いた通電比率の制御方法について説明する。図5は、本実施形態のヒータ60の第1の抵抗値条件の発熱分布を示す図である。図6は、本実施形態のヒータ60の第2の抵抗値条件の発熱分布を示す図である。図7は、本実施形態のヒータ60の第3の抵抗値条件の発熱分布を示す図である。図8は、各種条件下で記録材Pの幅の長さDに応じた通電比率を示す図である。先ず、発熱層60b,60cの規格抵抗値を用いて以下の数1式により規格抵抗値比Raを算出する。
Ra=(発熱層60cの規格抵抗値)/(発熱層60bの規格抵抗値)
Rb=(発熱層60cの実測抵抗値)/(発熱層60bの実測抵抗値)
k=Rb/Ra
次に、図5〜図7に示す第1〜第3の抵抗値条件下における発熱層60bと発熱層60cとの通電比率の補正の一例について説明する。
図5は、発熱層60b,60cのそれぞれの実測抵抗値が規格抵抗値のばらつきの中心である場合の発熱割合の長手方向の分布を示す。ここで、発熱層60bの規格抵抗値は20Ωである。また、発熱層60cの規格抵抗値は30Ωである。図5の左縦軸は、発熱層60b,60cの発熱割合を示す。図5の右縦軸は、発熱層60b,60cの合計の発熱割合を示す。
図6は、発熱層60bの実測抵抗値が規格抵抗値(20Ω)のばらつき(±7%)の下限(18.6Ω=20Ω×0.93)である。更に、発熱層60cの実測抵抗値が規格抵抗値(30Ω)のばらつき(±7%)の上限(32.1Ω=30Ω×1.07)である。その場合の発熱割合の長手方向の分布を示す。図6の左縦軸は、発熱層60b,60cの発熱割合を示す。図6の右縦軸は、発熱層60b,60cの合計の発熱割合を示す。
図7は、発熱層60bの実測抵抗値が規格抵抗値(20Ω)のばらつき(±7%)の上限(21.4Ω=20Ω×1.07)である。更に、発熱層60cの実測抵抗値が規格抵抗値(30Ω)のばらつき(±7%)の下限(27.9Ω=30Ω×0.93)である。その場合の発熱割合の長手方向の分布を示す。図7の左縦軸は、発熱層60b,60cの発熱割合を示す。図7の右縦軸は、発熱層60b,60cの合計の発熱割合を示す。
図5〜図7に示して前述した発熱層60b,60cの第1〜第3の抵抗値条件のように発熱層60b,60cの抵抗値がばらついた場合の定着性と、定着ニップ部Nの記録材Pが通過しない非通過領域の昇温確認を行った。第1比較例としては、前述した発熱層60b,60cの通電比率の補正を行わない構成とした。
定着性を確認するために記録材Pの全面に2次色(secondary color)のトナーを載せた画像を連続して100枚印刷した。尚、2次色とは、三原色のイエローY、マゼンタM、シアンCのうちの二つの色を刷り重ねてつくられた色をいう。例えば、イエローYとマゼンタMを重ねると赤色となる。イエローYとシアンCを重ねると緑色となる。シアンCとマゼンタMを重ねると紫色となる。
第1比較例では、図5に示して前述した発熱層60b,60cの第1の抵抗値条件下では、定着スリーブ41の内周面の長手方向における温度分布は、図11のグラフrに示す通りである。図10に示すグラフrでは、本実施形態と同様に所望の発熱分布が得られるため定着性に問題は無かった(図9の「○」参照)。しかし、図6に示して前述した発熱層60b,60cの第2の抵抗値条件下では、定着スリーブ41の内周面の長手方向における温度分布は、図11のグラフtに示すように、長手方向両端部の温度が低下している。そのため長手方向両端部に若干の定着不良が見られた(図9の「△」参照)。
第2比較例では、図6に示して前述した発熱層60b,60cの第2の抵抗値条件下では、定着スリーブ41の内周面の長手方向における温度分布は、図12のグラフtに示す通りである。図12のグラフtに示すように、長手方向両端部の温度が低下しているものの図10及び図11に示す温度分布と比較して全体的に定着温度が高いため定着性は問題無かった(図9の「○」参照)。
本実施形態と第1、第2比較例の各画像形成装置9を用いて坪量が90g/m2のレター(Letter)サイズの紙の記録材Pを横送り(幅279mm、長さ216mm)で500枚の連続印刷を行った。図10に示す本実施形態と、図11に示す第1比較例とでは、サーミスタ63により検知される定着スリーブ41の内周面の温度が170℃を維持するように制御を行った。図12に示す第2比較例では、サーミスタ63により検知される定着スリーブ41の内周面の温度が175℃を維持するように制御を行った。
次に図16を用いて第1実施形態のヒータ60の変形例の構成について説明する。図16は、第1実施形態のヒータ60の変形例の構成を示す平面説明図である。図4に示して前述した実施形態では、記録材Pの搬送方向(図4の上下方向)に沿って複数(2つ)の発熱層60b,60cが配置されたヒータ60を有して構成される。
次に、図17を用いて本発明に係る画像形成装置の第2実施形態の構成について説明する。図17は、本実施形態のヒータ60の発熱層60b,60cの実側された抵抗値情報を算出する算出手段の構成を示す図である。尚、前記第1実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。前記第1実施形態において、前記数1式及び数2式に示す規格抵抗値比Raと、実測抵抗値比Rbとを用いた発熱層60b,60cの通電比率の補正制御に関しても同様であるため重複する説明は省略する。
α=V/(発熱層60bの実測抵抗値)
β=V/(発熱層60cの実測抵抗値)
α/β=(発熱層60cの実測抵抗値)/(発熱層60bの実測抵抗値)
Rb=(発熱層60cの実測抵抗値)/(発熱層60bの実測抵抗値)=α/β
12…電源
60b,60c…発熱層(複数の発熱体)
Claims (6)
- 記録材にトナー画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置であって、
記録材に接触しつつ回転する定着スリーブと、前記定着スリーブの内面に接触するヒータであって、基板上に発熱分布が異なる複数の発熱体を有するヒータと、を有し、記録材に形成されたトナー画像を前記定着スリーブを介した前記ヒータの熱で記録材に定着する定着手段と、
前記複数の発熱体にそれぞれ電力を印加する電源と、
前記電源から前記複数の発熱体に電力を印加する際に実測された抵抗値情報に基づいて前記複数の発熱体への通電比率を補正する補正手段と、
を有し、
前記補正手段は前記画像形成装置で使用可能な最大サイズの記録材を定着処理する時も、その他のサイズの記録材を定着処理する時も、前記通電比率を補正することを特徴とする画像形成装置。 - 前記実測された抵抗値情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記複数の発熱体に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知結果に基づいて前記実測された抵抗値情報を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記複数の発熱体のうちの少なくとも一つは、長手方向中央に比べて長手方向端部の方が発熱量が小さい発熱体で構成され、他の少なくとも一つは、長手方向中央に比べて長手方向端部の方が発熱量が大きい発熱体で構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記補正手段は、前記複数の発熱体の規格抵抗値比Raと、前記複数の発熱体の実測抵抗値比Rbとの比{Rb/Ra}を補正値として前記複数の発熱体への通電比率を補正することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記複数の発熱体のうちの少なくとも二つは、長手方向中央を中心として左右対称に形成された発熱体で構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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