JP7114389B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
(画像形成装置)
図1は、本発明の実施形態に係る画像加熱装置を搭載した画像形成装置の全体概略構成図である。図1において、像担持体であるドラム状の電子写真感光体(以下、感光ドラム)1を備えている。感光ドラム1は、OPC、アモルファスSe、アモルファスSi等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。感光ドラム1は、矢印cの方向に回転駆動され、その表面は帯電装置としての帯電ローラ2によって一様に帯電される。
次に、本実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置10について説明する。図2は、本実施形態の定着装置10の構成を示す側断面図である。ここで、本願明細書において、長手方向とは記録材の搬送方向および記録材の厚さ方向に直交する方向で、記録材の幅方向に対応する。
定着ローラ14は、例えば外径60mm、長さ360mm、厚さ10mmのアルミニウムからなる円筒状のコアロール(芯金)に、コアロール表面の金属磨耗を防止する保護層として、厚さ200μmのフッ素樹脂が皮膜して形成されたハードロールである。ただし、定着ローラ14は、この構成に限られるものではなく、加圧ロール12との間でニップ部Nを形成する際に、加圧ロール12からの押圧力に対して殆ど変形を生じない充分にハードなロールとして機能する構成であればよい。
定着ベルト13は、例えば周長500mm、幅340mmの変形可能な無端ベルトである。また、定着ベルト13は多層構造を有しており、例えば、厚さ70μmのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側(外周面側)に積層された厚さ200μmのシリコーンゴムからなる弾性体層を備える。さらに、弾性体層の上に被覆された例えば厚さ30μmのテトラフルオロエチレン-ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)チューブからなる離型層を備える。
加熱ローラ15は、例えば外径100mm、肉厚2mm、長さ360mmのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして、加熱ローラ15の内部には加熱源として定格1200Wのハロゲンヒータ17a、17b、17cが配置されており、温度センサTH1と後述する制御部100とによって、表面温度を制御している。したがって、加熱ローラ15は、定着ベルト13を張架する機能と、定着ベルト13を内周面側から加熱する機能とを併有する。
次に、加圧ロール12は、例えば、直径55mm、長さ360mmのアルミニウムからなる円柱状ロールを基体とする。この加圧ロール12は、基体側から順に、シリコーンゴムからなる厚さ10mmの弾性層と、膜厚100μmのPFAチューブからなる離型層とが積層されて構成されたソフトロールである。
TH1は、例えばサーミスタ等の温度センサ(温度検出素子)であり、加熱ローラ15に当接させて配設してある。この温度センサTH1は、ニップ部Nを通過する最大幅の記録材に対応した長手方向の領域における加熱ローラ15の表面温度を検出し、その検出温度情報が制御部100(図4)にフィードバックされる。制御部100は、この温度センサTH1から入力する検出温度が所定の目標温度に維持されるようにハロゲンヒータ17a、17b、17cに入力する電力を制御している。
次に、図3を参照して、本実施形態における定着ベルト13に対する冷却ファン30を使用した場合について説明する。冷却ファン30は、定着ベルト13に向けて送風し、定着ベルト13を冷却する装置である。冷却ファン30は、シロッコファン、クロスフローファン、軸流ファン等が用いられる。冷却ファン30は、軸流ファンを使用し、回転数は最大6000rpmのものを用い、電圧を調節することで回転数を可変制御する。冷却ファン30の最大回転数は、これより大きいもしくは小さくてもよい。
画像形成装置には、図4に示すように、制御手段としての制御部100と、この制御部100に接続された操作部200、前述の画像形成部300及び定着装置10と、が設けられている。操作部200は、ユーザーが装置にアクセスするためのインターフェースとして機能する。制御部100は、装置内各所の動作を監視、制御しつつ、各ユニット間の命令系統を統括することで、画像形成装置全体の動作を取りまとめている。
本実施形態では、坪量が所定値未満の記録材(薄紙)Pの通紙時の定着ベルト13の目標温度を150℃、加熱ローラ15の目標温度を170℃としている。また、坪量が所定値以上の記録材(厚紙)Pの通紙時の定着ベルト13の目標温度を170℃、加熱ローラ15の目標温度を190℃としている。
図5に示すように、薄紙を連続通紙した後に厚紙を通紙するような混載ジョブの場合には、加熱ローラ15温度を170℃から190℃まで上げる時間を要するため、待機時間が発生し、トータル生産性が低下する。
図6に示すように、厚紙を連続通紙した後に薄紙を通紙するような混載ジョブの場合には、加熱ローラ15の表面温度を190℃から170℃まで下げるための時間を要するため、待機時間が長くなり、トータル生産性が低下する。特に厚紙の連続通紙ジョブ中は、定着ベルト13の表面温度の低下を抑制するためにハロゲンヒータ17a、17b、17cがほぼ点灯したままの状態となり、比較的熱容量の大きい加熱ローラ15の全体温度が上昇する。よって、厚紙の連続通紙後は定着ベルト13の温度が下がりにくい状態になっている。
次に、本実施形態におけるメディア混載ジョブ時の定着ベルト13と加熱ローラ15の温調温度(目標温度)制御、冷却ファン30の動作フローについて説明する。図7は、これらの場合の動作フローを示すフローチャート図である。
引き続き、図7のフローチャートを用いて、坪量300g/m2の厚紙100枚から坪量60g/m2の薄紙100枚へ切り替わる混載ジョブを例に挙げて、実際の動作フローについて説明する。
本実施形態は、定着ベルトの移動方向でニップ部Nの上流側および下流側に、冷却ファンを複数設けたものである。定着ベルト温度として、第1の実施形態の図5、図6で説明した混載ジョブにおける厚紙の目標設定温度(170℃)はトナーオフセット定着性の観点からは十分である。しかし、例えばコート紙のような高光沢画像を必要とする場合、更なる高温(180℃)での定着処理が望ましい。
図9は、本実施形態に係る画像加熱装置としての定着装置20の構成を示す側断面図である。この定着装置20は、定着ベルトモジュール11に第1の冷却ファンとしての冷却ファン30のみならず、第2の冷却ファンとしての冷却ファン40が増設されている。冷却ファン40は、冷却ファン30と同様の構成で、ニップ部Nの搬送方向出口部から加熱ローラ15の間の領域の表面を送風によって冷却する。
混載時の動作制御は、以下で説明するファン冷却制御以外については第1の実施形態で説明した動作を踏襲する。
F1≦F2
次に、厚コート紙を連続通紙した後に薄紙を通紙する混載ジョブの場合には、ジョブ切り替え時に定着ベルト13の表面温度を180℃から150℃へ変更する必要がある(図8)。この場合の冷却動作も同様に、F1≦F2によって定着ベルト13を冷却し、後続ジョブを実行する。
第1、第2の実施形態で説明した混載ジョブにおいて、先行ジョブが薄紙、後続ジョブが厚紙の場合(図5、図8)、先行ジョブが9枚以下の場合には、薄紙時混載ジョブ用制御を実施しない構成としていた。本実施形態では、混載ジョブの先行ジョブ枚数が9枚以下の場合においても、待機時間を極小とする混載制御を行うが、これについて説明する。
ここでは、厚紙5枚通紙の後、薄紙5枚通紙し、さらに厚紙5枚通紙するといったような少数の薄紙と厚紙が交互に混載する場合のジョブにおける定着制御について説明する。第1のジョブは坪量300g/m2の厚紙5枚で、定着ベルト13の目標温度170℃、第2のジョブは坪量60g/m2の薄紙5枚で、定着ベルト13の目標温度150℃とし、第3のジョブは第1のジョブと同じとする。これら第1乃至第3のジョブが連結して混載するジョブに対して、定着動作を実行するものとする。
図12のフローチャートを用いて、坪量60g/m2の薄紙5枚から坪量300g/m2の厚紙5枚へと切り替わり、更に坪量60g/m2の薄紙5枚へと切り替わる混載ジョブを例に挙げて、実際の動作フローについて説明する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
例えば、上述した実施形態のベルトモジュール11では、定着ベルト13を定着ローラ14と加熱ローラ15で張架する構成としたが、加熱ローラは複数あってもよい。すなわち、図13で示すように、例えば2つの加熱ローラ15A、15Bに定着ベルト13が張架されていもよい。また、ニップ部Nを形成するニップ形成部材として、加圧ローラ12と対向する部材として、押圧部材14Bでもよく、定着ベルト13の裏面との摺動面を形成しつつ、加圧ローラ12とニップ部Nを形成する構成でも良い。
(変形例2)
冷却ファン30に関しては、以下のように構成されても良い。すなわち、冷却ファンによる風をエンドレスベルトに送り込むダクトを有し、ダクトの開口部は、エンドレスベルトの外周面に対向して設けられ、冷却領域は、開口部が対向している領域であるように構成されても良い。
Claims (8)
- 記録材上のトナー像を定着する定着装置であって、
回転可能な定着ベルトと、
記録材を挟持して搬送するニップを前記定着ベルトと共に形成する加圧ローラと、
前記定着ベルトの内周面に接触し、前記ニップにおいて前記定着ベルトを前記加圧ローラとの間で挟持するパッドと、
ヒータを有し、前記定着ベルトを張架する加熱ローラと、
前記定着ベルトに空気を吹き付けて冷却するファンを有し、前記定着ベルトの回転方向に関して、前記加熱ローラの下流、かつ、前記パッドの上流の位置において前記定着ベルトの表面に対向する冷却部と、
前記回転方向に関して、前記冷却部の下流、かつ、前記ニップの上流の位置において前記定着ベルトの前記表面の温度を検知するベルト温度検知部と、
前記ヒータに供給する電力を制御し、かつ、前記ベルト温度検知部からの出力に基づいて前記ファンの動作を制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする定着装置。 - 前記加熱ローラに接触し、前記加熱ローラの温度を検知するローラ温度検知部を備え、
前記制御部は、前記ベルト温度検知部からの出力と前記ローラ温度検知部からの出力とに基づいて前記ヒータに供給する前記電力を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 第1坪量を有する第1記録材が加熱されるとき、前記制御部は、前記ベルト温度検知部により検知される温度が第1目標温度であるように、前記ヒータに供給する前記電力を制御し、
前記第1坪量より大きい第2坪量を有する第2記録材が加熱されるとき、前記制御部は、前記ベルト温度検知部により検知される温度が前記第1目標温度より高い第2目標温度であるように、前記ヒータに供給する前記電力と前記ファンの動作とを制御する、
ことを特徴とする請求項2に記載の定着装置。 - 前記第1記録材が加熱されるとき、前記制御部は、前記ローラ温度検知部により検知される温度が第3目標温度であるように、前記ヒータに供給する前記電力を制御し、
前記第2記録材が加熱されるとき、前記制御部は、前記ローラ温度検知部により検知される温度が前記第3目標温度より高い第4目標温度であるように、前記ヒータに供給する前記電力を制御し、
複数の前記第1記録材が連続して搬送される第1画像形成ジョブの後に連続して、前記第2記録材が搬送される第2画像形成ジョブが実行されるとき、
前記制御部は、(i)前記ローラ温度検知部により検知される温度が前記第4目標温度であるように、かつ、前記ベルト温度検知部により検知される温度が前記第1目標温度であるように、前記第1画像形成ジョブの実行中に供給する前記電力の制御と共に前記ファンの動作を制御し、(ii)前記第2画像形成ジョブの実行を開始する、
ことを特徴とする請求項3に記載の定着装置。 - 前記ファンは第1ファンであり、
前記回転方向に関して、前記パッドの下流、かつ、前記加熱ローラの上流の位置において前記定着ベルトを冷却する第2ファンを備え、
複数の前記第2記録材が連続して搬送される第3画像形成ジョブの後に連続して、前記第1記録材が搬送される第4画像形成ジョブが実行されるとき、前記制御部は、前記第4画像形成ジョブの開始前に前記第1ファン及び前記第2ファンを動作させて前記定着ベルトを冷却する、
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の定着装置。 - 前記冷却部は、前記回転方向に関して、前記加熱ローラの下流、かつ、前記パッドの上流の位置において、前記定着ベルトの外周面に対向する開口を有するダクトを有し、
前記ダクトは、前記ファンによって吹き出された空気を前記定着ベルトに供給する、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の定着装置。 - 前記定着ベルトを張架する張架ローラを備える、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の定着装置。 - 前記回転方向に関して、前記加熱ローラは、前記張架ローラの下流、かつ、前記パッドの上流に配置される、
ことを特徴とする請求項7に記載の定着装置。
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