JP7309531B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は実施例1の定着装置を搭載した一例の画像形成装置である、インライン方式のカラー画像形成装置を示す構成図である。図1を用いて電子写真方式のカラー画像形成装置の動作を説明する。なお、第1ステーションをイエロー(Y)色のトナー画像形成用のステーション、第2ステーションをマゼンタ(M)色のトナー画像形成用のステーションとしている。また、第3ステーションをシアン(C)色のトナー画像形成用のステーション、第4ステーションをブラック(K)色のトナー画像形成用のステーションとしている。
図2は画像形成装置の動作を説明するブロック図であり、この図を参照しながら画像形成装置の印刷動作について説明する。ホストコンピュータであるPC110は、画像形成装置の内部にあるビデオコントローラ91に対して印刷指令を出力し、印刷画像の画像データをビデオコントローラ91に転送する役割を担う。
次に、実施例1における定着装置50の構成について図3を用いて説明する。ここで、長手方向とは、後述する用紙Pの搬送方向と略直交する加圧ローラ53の回転軸方向のことである。また、搬送方向に略直交する方向(長手方向)の用紙Pの長さや発熱体の長さを幅という。図3は、定着装置50の断面模式図である。また、図4(a)はヒータ54の模式図、図4(b)はヒータ54の断面模式図、図5は定着装置50のヒータ54の電力制御部97の回路模式図である。また、図4(b)は、発熱体54b1a、54b1b、54b2、54b3の長手方向の中心線であり、定着装置50に搬送される用紙Pの長手方向の中心線(図4(a)中一点鎖線a)におけるヒータ54の断面を示す図である。以下、線aを基準線aという。
ヒータ54について、図4(a)を用いて詳しく説明する。ヒータ54は、基板54a、第1の発熱体である発熱体54b1a、第4の発熱体である発熱体54b1b、第2の発熱体である発熱体54b2、第3の発熱体である発熱体54b3、導体54c、接点54d1~54d4、保護ガラス層54eからなる。以下、発熱体54b1a、54b1b、54b2、54b3を総称して発熱体54bということもある。また、長手方向の長さが略同じ長さである発熱体54b1a、54b1bを総称して発熱体54b1ということもある。基板54aは、セラミックであるアルミナ(Al2O3)を用いている。セラミック基板としてはアルミナ(Al2O3)、窒化アルミ(AlN)、ジルコニア(ZrO2)、炭化ケイ素(SiC)等が広く知られている。中でも、アルミナ(Al2O3)は価格的にも安く工業的に入手容易である。また、基板54aには、強度面に優れる金属を用いてもよく、金属基板としては、ステンレス(SUS)が価格的にも強度的にも優れており好適に用いられる。基板54aとしてセラミック基板、金属基板のいずれを用いる場合においても、導電性を有する場合は絶縁層を設けて使用すればよい。基板54a上に、発熱体54b1a、54b1b、54b2、54b3、導体54c、接点54d1~54d4が形成されている。そして、その上に発熱体54b1a、54b1b、54b2、54b3とフィルム51との絶縁を確保するために保護ガラス層54eが形成されている。
図5は定着装置50のヒータ54と電力制御部97の電力制御回路の模式図である。定着装置50の電力制御回路は、発熱体54b1、54b2、54b3、交流電源55、トライアック56a、トライアック56b、トライアック56c、発熱体切り替え器57からなる。接点54d1はトライアック56cに接続され、トライアック56cを介して交流電源55の第1の極に接続されている。接点54d2は発熱体切り替え器57、及び交流電源55の第2の極に接続されている。接点54d3はトライアック56b、及び発熱体切り替え器57に接続され、トライアック56bを介して交流電源55の第1の極に接続されている。接点54d4はトライアック56aに接続され、トライアック56aを介して交流電源55の第1の極に接続されている。なお、発熱体切り替え器57によって電力供給路を切り替えることによって発熱する発熱体54bが切り替わるため、電力供給路を切り替えることを、発熱体54bを切り替えるとも表現する。実施例1では、発熱体切り替え器57は、具体的にはa接点構成の電磁リレーである。トライアック56a、56b、56cは、導通又は非導通となることで、交流電源55から発熱体54b1、54b2、54b3への電力の供給又は電力供給の遮断を行うトライアックである。CPU94は、メインサーミスタ素子59から報知される温度情報に基づいてヒータ54を所定の温度(定着に必要な目標温度)にするために必要な電力を算出し、トライアック56a、56b、56cの導通/非導通の指示を行う。電磁リレーである発熱体切り替え器57は、エンジンコントローラ92の制御によって、接点54d2と接点54d3とが接続された状態と、遮断された状態と、のいずれか一方の状態となる。
次に発熱体54b1と発熱体54b2、及び発熱体54b1と発熱体54b3を交互に切り替えて電力を供給する方法を説明する。図6に、3種類の長さの発熱体54b1、54b2、54b3を設けたヒータ54、発熱体54b1~54b3への3通りの電流経路(電気的な経路であり電力供給経路でもある)を示す。なお、図6に示す電流経路はほんの一例であり、その他の電流経路構成でも構わない。
交流電源55から発熱体54b1に電力供給する場合の電流は、図6(a)の太線で示すルートで流れる。定着温度センサ59(図6には不図示)はヒータ54の温度を検知し、CPU94は検知した温度情報に基づいて、定着温度センサ59の検知結果が所定温度になるようにトライアック56aを動作させる。これにより、発熱体54b1への電力供給が制御される。発熱体54b1への電力供給はトライアック56b、56c及びa接点構成の電磁リレーである発熱体切り替え器57の状態に依らない。すなわち、発熱体54b1に電力供給する場合には、発熱体切り替え器57は開放状態であっても短絡状態であってもよい。なお、図6(a)では、一例として発熱体切り替え器57は開放状態となっている。
交流電源55から発熱体54b2に電力供給する場合の電流は、図6(b)の太線で示すルートで流れる。発熱体54b2に電力供給を行う場合には、a接点構成の電磁リレーである発熱体切り替え器57の接点を開放状態に設定する。開放状態のa接点構成の発熱体切り替え器57の接点インピーダンスは発熱体54b2より十分に大きいため、a接点構成の発熱体切り替え器57にはほぼ電流が流れず発熱体54b2のみを発熱させることができる。発熱体54b2に供給される電力はトライアック56bにより制御される。
交流電源55から発熱体54b3に電力供給する場合の電流は、図6(c)の太線で示すルートで流れる。発熱体54b3に電力供給を行う場合には、a接点構成の発熱体切り替え器57の接点を短絡状態に設定することで、電流はほぼ全て発熱体54b3に流れる。短絡状態のa接点構成の発熱体切り替え器57の接点インピーダンスは発熱体54b2より十分に小さいため、発熱体54b2に電流がほぼ流れず発熱体54b3のみを発熱させることができる。発熱体54b3に供給される電力はトライアック56cにより制御される。
発熱体54b1への電力供給経路(図6(a))と発熱体54b2への電力供給経路(図6(b))との切り替えは、予めa接点構成の発熱体切り替え器57の接点を開放状態にしておく。これにより、トライアック56aとトライアック56bの無接点スイッチのみによって独立して制御することができる。したがって、電力供給経路(図6(a))と電力供給経路(図6(b))との間をシームレスに状態遷移したり、電力供給経路(図6(a))とともに電力供給経路(図6(b))を使用したりすることが可能である。
表1を用いて大サイズ紙への印刷を行う場合と小サイズ紙への印刷を行う場合の発熱体の選択を説明する。
暖気レベルの決定方法について、図7の暖気レベルの決定処理を示すフローチャートを用いて説明する。CPU94は、プリント信号を受信するとステップ(以下、Sとする)701以降の処理を実施する。暖気レベルの決定方法は、直前の印刷ジョブからの経過時間に応じて、大きく2つの方法に分けられる。
ここで、小サイズ紙であっても、幅の長い発熱体54b1、発熱体54b2を用いて定着処理を行う理由は、次のとおりである。すなわち、定着ニップ部N内の長手方向全体に均一に熱を伝え、フィルム51内面のグリスを均一に軟化させることで、フィルム51の変形を防止するためである。
実施例1と比較例とを用いて、上述した非通紙部の昇温を抑制する効果を説明する。比較例は実施例1と同じ構成で、小サイズ印刷1における全幅の発熱体54b1の発熱体54b2に対する電力比率と小サイズ印刷2における全幅の発熱体54b1の発熱体54b3に対する電力比率とを同一とした画像形成装置である。比較例では、小サイズ印刷1、小サイズ印刷2共に表3の電力比率R1を用いている。
実施例1では、3つの発熱体54bのそれぞれに、別個のトライアック56を用いて電力を供給する構成を説明した。しかしながら、発熱体54bへの電力の供給方法はこれに限るものではない。図9は他の電力制御部の構成を示す図であり、図5と同じ構成には同じ符号を付し説明を省略する。例えば、図9に示すように、発熱体54b1にトライアック56aを接続し、発熱体54b2及び発熱体54b3は1つのトライアック56bからC接点リレーである発熱体切り替え器57aを用いて発熱体54bを切り替える構成であってもよい。
実施例2の画像形成装置では、印刷される用紙Pの幅に対する発熱体54bの選択が実施例1とは異なる。表5を用いて、大サイズ紙への印刷を行う場合と、紙幅の異なる小サイズ紙へ印刷を行う場合の発熱体54bの選択を説明する。
電力比率R3、R5は、小サイズ印刷4及び小サイズ印刷6の電力比率R4、R6よりも
大きい(R3>R4、R5>R6)。この理由を、小サイズ印刷3を例に説明する。幅198mmの用紙Pに印刷する場合には、発熱体54b2の外側に用紙Pの端部がある。用紙Pの両端付近に存在するトナー像を定着するためには、発熱体54b1と発熱体54b2から通紙部に供給される熱量だけでなく、発熱体54b1から非通紙部に供給される熱量が必要となる。
53 加圧ローラ
54b1、54b2、54b3 発熱体
94 CPU
Claims (12)
- 第1の発熱体と、前記第1の発熱体よりも長手方向の長さが短い第2の発熱体と、前記第2の発熱体よりも前記長手方向の長さが短い第3の発熱体と、を有するヒータと、前記ヒータにより加熱される第1の回転体と、前記第1の回転体とともにニップ部を形成する第2の回転体と、温度検知手段と、を有する定着装置と、
前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記ヒータの温度を制御する制御手段と、
を備え、前記第1の発熱体及び前記第2の発熱体に電力を供給する第1のモード、又は前記第1の発熱体及び前記第3の発熱体に電力を供給する第2のモードで動作することが可能な画像形成装置であって、
前記第1のモードにおいて前記第2の発熱体に供給される電力に対する前記第1の発熱体に供給される電力の割合である第1の電力比率は、前記第2のモードにおいて前記第3の発熱体に供給される電力に対する前記第1の発熱体に供給される電力の割合である第2の電力比率よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 前記第1のモードにおいて印刷される記録材は、前記長手方向における長さである紙幅が前記第2の発熱体の前記長手方向の長さよりも短く、
前記第2のモードにおいて印刷される記録材は、前記紙幅が前記第3の発熱体の前記長手方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記第1のモードにおいて記録材に形成されるトナー像の中で最大のトナー像の前記長手方向における幅である最大画像形成幅は、前記第2の発熱体の前記長手方向の長さよりも短く、
前記第2のモードにおいて記録材に形成される前記最大画像形成幅は、前記第3の発熱体の前記長手方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記第1のモードにおいて、前記第2の発熱体の前記長手方向の長さよりも長い紙幅の記録材に印刷を行う場合の前記第1の電力比率は、前記第2の発熱体の前記長手方向の長さよりも短い紙幅の記録材に印刷を行う場合の前記第1の電力比率よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記第2のモードにおいて、前記第3の発熱体の前記長手方向の長さよりも長い紙幅の記録材に印刷を行う場合の前記第2の電力比率は、前記第3の発熱体の前記長手方向の長さよりも短い紙幅の記録材に印刷を行う場合の前記第2の電力比率よりも大きいことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記ヒータは、前記第1の発熱体、前記第2の発熱体、及び前記第3の発熱体が配置される基板を備え、
前記第1の発熱体は、前記基板の短手方向の一方の端部に配置され、
前記第1の発熱体と対称となるように前記基板の前記短手方向の他方の端部に配置された第4の発熱体を有し、
前記第2の発熱体及び前記第3の発熱体は、前記基板の前記短手方向において前記第1の発熱体と前記第4の発熱体との間に配置されることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記第2の発熱体と前記第3の発熱体は、前記基板の前記短手方向において対称となるように配置されることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記第1の発熱体及び前記第4の発熱体の一方の端部が電気的に接続された第4の接点と、
前記第1の発熱体、前記第4の発熱体及び前記第2の発熱体の他方の端部が電気的に接続された第2の接点と、
前記第2の発熱体及び前記第3の発熱体の一方の端部が電気的に接続された第3の接点と、
前記第3の発熱体の他方の端部が電気的に接続された第1の接点と、
を備えることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記第1の回転体は、フィルムであることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ヒータは、前記フィルムの内面に接するように設けられており、
前記ニップ部は、前記フィルムを介して前記ヒータと前記第2の回転体により形成されていることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。 - 前記第2の発熱体は、前記第1の発熱体とともに電力が供給され、
前記第3の発熱体は、前記第1の発熱体とともに電力が供給されることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記第2の発熱体と前記第3の発熱体とは排他的に電力が供給されることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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