JP7267751B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
(2)記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、少なくとも第1の発熱体と前記第1の発熱体よりも長手方向における長さが短い第2の発熱体とを有するヒータを備え、前記画像形成手段により記録材上に形成された未定着のトナー像を定着する定着手段と、前記ヒータの前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体のいずれか一方に対して電力供給可能となるように電力供給経路を切り替える切替手段と、前記長手方向において第1の幅の記録材と前記第1の幅より短い第2の幅の記録材とが混在した複数の記録材に印刷を行う場合に、前記第2の幅の記録材が連続して印刷される枚数が所定枚数以上である場合に、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第2の発熱体に切り替えるように制御する制御手段と、前記ヒータの前記長手方向における中央部及び端部の温度を検知する検知手段と、を備え、前記第1の幅の記録材は、前記第1の発熱体の前記長手方向の長さに対応した幅を有する記録材であり、前記第2の幅の記録材は、前記第2の発熱体の前記長手方向の長さに対応した幅を有し前記第1の幅の記録材よりも短い幅を有する記録材であり、前記制御手段は、 前記電力供給経路を前記第2の発熱体に電力が供給されるように切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材の後に前記第1の幅の記録材に印刷が行われる場合に、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の発熱体に電力が供給されるように切り替えるように制御し、前記電力供給経路を前記第2の発熱体に電力が供給されるように切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材が連続して印刷されている間であっても、前記第2の幅の記録材の後に前記第1の幅の記録材に印刷が行われる予定である場合には、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の発熱体に電力が供給されるように予め切り替えるように制御し、前記電力供給経路を前記第2の発熱体に電力が供給されるように切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材が連続して印刷されている間に、前記検知手段により検知した前記中央部における温度と前記端部における温度との差が所定の温度差以上となったタイミングで前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の発熱体に電力が供給されるように切り替えるように制御することを特徴とする画像形成装置。
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プリント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に対してプリント指令を出力し、プリント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及び図4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の長さを幅という。図3は、定着装置50の断面模式図、図4(a)はヒータ54の模式図、図4(b)は電力制御部97の回路模式図である。
ヒータ54について、図3、図4(a)を用いて詳しく説明する。ヒータ54は、基板54a、発熱体54b1、54b2、導体54c、接点54d1~54d3、保護ガラス層54eからなる。基板54a上に、発熱体54b1、54b2、導体54c、接点54d1~54d3が形成され、その上に発熱体54b1、54b2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。第1の発熱体である発熱体54b1と第2の発熱体である発熱体54b2とは、長手方向の長さ(以下、サイズともいう)が異なっている。具体的には、発熱体54b1の長手方向の長さがL1であり、発熱体54b2の長手方向の長さがL2であり、長さL1と長さL2は、L1>L2の関係になっている。発熱体54b1の長さL1は、この画像形成装置によってプリントする(又は、搬送する)ことが可能な用紙Pのうち最大の幅(以下、最大通紙幅という)を有する用紙Pを定着可能な長さになっている。以下、第1の幅の記録材である長さL1の用紙PをL1幅の用紙P、第2の幅の記録材である長さL2の用紙PをL2幅の用紙Pという。発熱体54b1は導体54cを介して接点54d1、54d3に電気的に接続されており、発熱体54b2は導体54cを介して接点54d2、54d3に電気的に接続されている。すなわち、接点54d3は、発熱体54b1、54b2に共通して接続されている接点である。
図4(b)は定着装置50の制御回路である電力制御部97の模式図である。定着装置50の電力制御部97は、発熱体54b1、54b2(ヒータ54)、交流電源55、トライアック56、発熱体切り替え器57からなる。トライアック56は、交流電源55から発熱体54b1、54b2へ電力を供給する際に導通し、交流電源55から発熱体54b1、54b2への電力の供給を遮断する際に非導通となる。トライアック56は、電力のヒータ54への供給を接続又は遮断する接続手段として機能する。CPU94は定着温度センサ59の検知結果である温度情報に基づいて、発熱体54b1、54b2を目標温度に制御するために必要な電力を算出し、トライアック56を導通又は非導通に制御する。
(切り替えがない場合)
次に図5、図6を用いて、図1~図4を用いて説明した実施例1の画像形成装置の構成の利点に関して説明する。図5は、上述した構成において、発熱体切り替え器57の切り替えを行わずに発熱体54b1のみを用いてプリントを行う際の図である。図5は、1つのジョブに異なる幅の用紙Pが混在している場合で、例えば、L1幅の用紙α1、L2幅の用紙β1~β5、L1幅の用紙α2の順に7枚プリントするケースの図である。なお、L1幅の用紙α1、α2を総称して用紙α、L2幅の用紙β1~β5を総称して用紙βということもある。用紙αは発熱体54b1の長さ(L1)に対応した幅を有し、用紙βは発熱体54b2の長さ(L2)に対応した幅を有する。
続いて図6は、図1~図4で説明した構成において、用紙サイズに応じたヒータ54を用いるように発熱体切り替え器57の切り替えを行いながらプリントを行う際の図である。図6の(i)~(vi)は図5の(i)~(vi)と同様のグラフを示す。図6は、1つのジョブに異なる幅の用紙Pが混在している場合で、例えば、L1幅の用紙α1、L2幅の用紙β1~β5、L1幅の用紙α2の順に7枚プリントするケースの図である。この際、用紙α1と用紙β1との間、用紙β5と用紙α2との間でヒータ54を切り替える。CPU94は、発熱体切り替え器57によりヒータ54を切り替える前にトライアック56によりヒータ54への電力の供給を遮断し、発熱体切り替え器57によりヒータ54を切り替えた後にトライアック56によりヒータ54への電力の供給を接続する。説明にあたり、図5と重複する箇所に関しては、説明を省略する。
一方、L2幅の用紙βの枚数が少ない場合は、ヒータ54の切り替えのための時間が際立ち、発熱体切り替え器57の切り替えを行わない方が、行う場合に比べて大きなスループットを出すことができる場合がある。これを、図7、図8を用いて説明する。図7、図8は、どちらも1つのジョブに異なる幅の用紙Pが混在している場合で、例えばL1幅の用紙α1、L2幅の用紙β1、L1幅の用紙α2の順に3枚プリントするケースを示した図である。図7、図8の(i)~(vi)は、図5の(i)~(vi)と同様の図である。図7は発熱体切り替え器57の切り替えを行う場合の図あり、図8は発熱体切り替え器57の切り替えを行わない場合の図である。
まず図7を説明する。図7において、用紙β1を給紙搬送し、目標温度TE2で定着するまでの動作は図6で説明したものと同じである。また、用紙β1を目標温度TE2で定着した後の動作は、図6で説明した用紙β5を目標温度TE2で定着した後の動作と同じである。図7において、用紙α1の先端が定着ニップ部Nに突入してから、用紙α2の後端が定着ニップ部Nを抜けるまでの時間Tth9は以下の式(1)を用いて算出される。
Tth9=(T1enα+Toff+Tsw)×2
+Twarmβ+Twarmα+Tlenβ 式(1)
以上のように、図6を用いて説明したのと同様に、発熱体切り替え器57の切り替えを行う場合には、切り替えのための時間や、低下した定着ニップ部Nの端部の温度が目標温度TE2に達するまでの時間が必要になる。
次に図8を説明する。図8において、用紙β1を給紙搬送し、目標温度TE2で定着するまでの動きは図5で説明したものと同じである。そして、用紙β1を定着し終えたタイミングt1001では、図5と同様に定着ニップ部Nの端部の温度は抑制温度TE4に達しない(vi)。そのため、CPU94は、用紙β1と用紙α2との紙間が最小紙間Titvlとなるよう、給紙動作を行う。これにより、用紙α2は給紙搬送され、定着ニップ部Nが目標温度TE2となっている状態で定着ニップ部Nに突入する(t1002)(vi)。その後、用紙α2は後端にかけて目標温度TE2で定着され、定着ニップ部Nを通過する(t1003)。
時間Tth10の算出にあたり、用紙α1、α2の搬送時間Tlenα、用紙β1の搬送時間Tlenβ、最小紙間Titvlをパラメータとして用いる。
Tth10=(Tlenα+Titvl)×2+Tlenβ 式(2)
以上より、L2幅の用紙βの枚数が少ない場合においては、発熱体切り替え器57の切り替えを行わない方が、最適なスループットを出すことができる。
図9は実施例1の画像形成装置の発熱体切り替え実施判断処理を示すフローチャートである。CPU94がビデオコントローラ91からプリント指示を受信した後の制御に関して説明する。CPU94は、ビデオコントローラ91からプリント指示を受信すると、ステップ(以下、sとする)1001以降の処理を実施する。
図10は実施例2の発熱体切り替え実施判断処理を示すフローチャートである。CPU94がビデオコントローラ91からプリント指示を受信した後の制御に関して説明する。s1101でCPU94は、1枚目の予約がL2幅の用紙βの予約で、かつ、その後L2幅の用紙βの予約が切替閾値枚以上続くか否かを判断する。s1101でCPU94は、1枚目の予約がL2幅の用紙βの予約で、かつ、その後L2幅の用紙βの予約が切替閾値枚以上続くと判断した場合、処理をs1108に進める。s1108でCPU94は、発熱体切替え器57により発熱体54b2に切り替え、トライアック56をオンして発熱体54b2に電力を供給する。s1101でCPU94は、1枚目の予約がL1幅の用紙αの予約である、又は、1枚目の予約がL2幅の用紙βの予約ではあるが、その後L2幅の用紙βの予約が切替閾値枚未満であると判断した場合、処理をs1102に進める。CPU94は、トライアック56をオンして発熱体54b1に電力を供給する。以降は、図9を用いて説明した実施例1の画像形成装置と同様の制御を、CPU94は行う。すなわち、s1103~s1107、s1109、s1110の処理は、図9のs1003~s1007、s1009、s1010の処理と同様である。
実施例1の画像形成装置では、用紙サイズが変わる用紙β5と用紙α2との紙間で発熱体切り替え器57による発熱体の切り替えを行った。一方、実施例3の画像形成装置は、定着ニップ部Nの端部の温度と中央部の温度との差(以下、温度差という)が大きい場合に、用紙β5よりも手前のいずれかの紙間で発熱体切り替え器57による切り替えを行う。これにより、目標温度TE2に対して温度が低下してしまった端部を、L2幅の用紙βが定着装置50を通過している際中に昇温させる。そして、定着ニップ部Nの端部の温度が目標温度TE2に達するまでの待ち時間を少なくする。この際、定着ニップ部Nの端部と中央部との温度差に応じて、用紙β5よりも手前のどの用紙βの紙間で切り替えを行うかが決定される。
図12は実施例3の発熱体切り替え実施判断処理を示すフローチャートである。CPU94がビデオコントローラ91からプリント指示を受信した後の制御に関して説明する。なお、図12のフローチャートのs1301~s1310の処理は、図9のs1001~s1010の処理と同じである。そのため、図9と異なるs1311とs1312に関連する箇所のみを説明する。
実施例4の定着装置50に用いられるヒータ54及び電力制御部97を、図13に示す。実施例4のヒータ54は、図3、図4で示すヒータ54に対して発熱体54mや接点54nの数が多く、実施例1、2、3のヒータ54とは異なる。実施例4では、3種類の発熱体54m、具体的には、発熱体54m1、発熱体54m2、発熱体54m3を有する。また、実施例4では、4つの接点54n、具体的には、接点54n1、接点54n2、接点54n3、接点54n4を有する。同様に、実施例4の電力制御部97も、図4に示す回路に対して、2つのトライアック56a、56bを有し、電気的接続も実施例1、2、3の電力制御部97とは異なる。以下に詳しく説明する。ただし、ヒータ54及び電力制御部97以外の構成に関しては、実施例1、2、3と同じ構成であるため、説明を省略する。
実施例4の画像形成装置は発熱体54mの種類が3種類であることから、有する発熱体の種類が2種類である実施例1、2、3の画像形成装置に対し、どの発熱体54mを用いるかの判断及び処理が異なる。以下に、図14を用いて説明する。図14は実施例4の画像形成装置の発熱体切り替え実施判断処理を示すフローチャートである。CPU94がビデオコントローラ91からプリント指示を受信した後の制御に関して説明する。CPU94は、ビデオコントローラ91からプリント指示を受信すると、s1401以降の処理を実施する。なお、s1401~s1407、s1414、s1415の処理は、図9のs1001~s1007、s1009、s1010の処理と同様の処理であるため説明を省略する。なお、これらの処理においては、発熱体54bを発熱体54mに読み替える。
54 ヒータ
54b1、54b2 発熱体
57 発熱体切り替え器
94 CPU
Claims (19)
- 記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
少なくとも第1の発熱体と前記第1の発熱体よりも長手方向における長さが短い第2の発熱体とを有するヒータを備え、前記画像形成手段により記録材上に形成された未定着のトナー像を定着する定着手段と、
前記ヒータの前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体のいずれか一方に対して電力供給可能となるように電力供給経路を切り替える切替手段と、
前記切替手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記長手方向において第1の幅の記録材と前記第1の幅より短い第2の幅の記録材とが混在した複数の記録材に印刷を行う場合に、前記第1の発熱体に電力を供給する第1の電力供給路に切り替えて前記第1の幅の記録材を定着させた後、
前記第2の幅の記録材を第1の枚数連続して定着するときは、前記第1の発熱体により前記第2の幅の記録材を定着させ、
前記第2の幅の記録材を前記第1の枚数より多い第2の枚数連続して定着するときは、前記第2の幅の記録材を定着する前に、前記第1の電力供給路から、前記第2の発熱体に電力を供給する第2の電力供給路に切り替えて前記第2の幅の記録材を定着させることを特徴とする画像形成装置。 - 前記第1の幅の記録材は、前記第1の発熱体の前記長手方向の長さに対応した幅を有する記録材であり、
前記第2の幅の記録材は、前記第2の発熱体の前記長手方向の長さに対応した幅を有し前記第1の幅の記録材よりも短い幅を有する記録材であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記電力供給経路を前記第1の電力供給路に切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材が連続して印刷される場合であっても、前記第2の幅の記録材が連続して印刷される枚数が前記第1の枚数である場合には、前記切替手段による切り替えを行うことなく印刷を継続するよう制御することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記電力供給経路を前記第2の電力供給路に切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材の後に前記第1の幅の記録材に印刷が行われる場合に、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の電力供給路に切り替えるように制御することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記電力供給経路を前記第2の電力供給路に切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材が連続して印刷されている間であっても、前記第2の幅の記録材の後に前記第1の幅の記録材に印刷が行われる予定である場合には、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の電力供給路に予め切り替えるように制御することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記ヒータの前記長手方向における中央部及び端部の温度を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記電力供給経路を前記第2の電力供給路に切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材が連続して印刷されている間に、前記検知手段により検知した前記中央部における温度と前記端部における温度との差が所定の温度差以上となったタイミングで前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の電力供給路に切り替えるように制御することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記検知手段により検知した前記中央部における温度及び前記端部における温度が、目標温度に到達してから前記定着手段による定着処理を行うように制御することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記第1の幅の記録材と前記第2の幅の記録材とが混在した複数の記録材に印刷を行う場合に、1枚目が前記第2の幅の記録材であり、かつ、前記第2の幅の記録材が連続して印刷される枚数が前記第2の枚数である場合には、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第2の電力供給路に切り替えるように制御することを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記第1の幅の記録材と前記第2の幅の記録材とが混在した複数の記録材に印刷を行う場合に、1枚目が前記第2の幅の記録材であっても、前記第2の幅の記録材が連続して印刷される枚数が前記第1の枚数である場合には、前記切替手段による切り替えを行うことなく印刷を継続するよう制御することを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体への電力の供給を接続又は遮断する接続手段を備え、
前記制御手段は、前記切替手段により前記電力供給経路を切り替える前に前記接続手段により前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体への電力の供給を遮断し、前記切替手段により前記電力供給経路を切り替えた後に前記接続手段により前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体への電力の供給を接続することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記第2の発熱体は、第3の発熱体と、前記第3の発熱体よりも前記長手方向における長さが短い第4の発熱体と、を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記第1の発熱体、前記第3の発熱体、及び前記第4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た一方の前記第1の発熱体と、他方の端部に配置された他方の前記第1の発熱体とであり、
前記短手方向において、一方の前記第1の発熱体、前記第3の発熱体、前記第4の発熱体、他方の前記第1の発熱体の順に配置されていることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。 - 一方の前記第1の発熱体及び他方の前記第1の発熱体の一方の端部が電気的に接続された第1の接点と、
一方の前記第1の発熱体、他方の前記第1の発熱体及び前記第3の発熱体の他方の端部が電気的に接続された第4の接点と、
前記第3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2の接点と、
前記第4の発熱体の他方の端部が電気的に接続された第3の接点と、
を備えることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。 - 前記第1の発熱体への電力の供給を接続又は遮断する第1の接続手段と、
前記第2の発熱体への電力の供給を接続又は遮断する第2の接続手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記切替手段により前記電力供給経路を切り替える前に前記第1の接続手段又は前記第2の接続手段により前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体への電力の供給を遮断し、前記切替手段により前記電力供給経路を切り替えた後に前記第1の接続手段又は前記第2の接続手段により前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体への電力の供給を接続することを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。 - 記録材にトナー像を形成する画像形成手段と、
少なくとも第1の発熱体と前記第1の発熱体よりも長手方向における長さが短い第2の発熱体とを有するヒータを備え、前記画像形成手段により記録材上に形成された未定着のトナー像を定着する定着手段と、
前記ヒータの前記第1の発熱体又は前記第2の発熱体のいずれか一方に対して電力供給可能となるように電力供給経路を切り替える切替手段と、
前記長手方向において第1の幅の記録材と前記第1の幅より短い第2の幅の記録材とが混在した複数の記録材に印刷を行う場合に、前記第2の幅の記録材が連続して印刷される枚数が所定枚数以上である場合に、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第2の発熱体に切り替えるように制御する制御手段と、
前記ヒータの前記長手方向における中央部及び端部の温度を検知する検知手段と、
を備え、
前記第1の幅の記録材は、前記第1の発熱体の前記長手方向の長さに対応した幅を有する記録材であり、
前記第2の幅の記録材は、前記第2の発熱体の前記長手方向の長さに対応した幅を有し前記第1の幅の記録材よりも短い幅を有する記録材であり、
前記制御手段は、
前記電力供給経路を前記第2の発熱体に電力が供給されるように切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材の後に前記第1の幅の記録材に印刷が行われる場合に、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の発熱体に電力が供給されるように切り替えるように制御し、
前記電力供給経路を前記第2の発熱体に電力が供給されるように切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材が連続して印刷されている間であっても、前記第2の幅の記録材の後に前記第1の幅の記録材に印刷が行われる予定である場合には、前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の発熱体に電力が供給されるように予め切り替えるように制御し、
前記電力供給経路を前記第2の発熱体に電力が供給されるように切り替えている状態において、前記第2の幅の記録材が連続して印刷されている間に、前記検知手段により検知した前記中央部における温度と前記端部における温度との差が所定の温度差以上となったタイミングで前記切替手段により前記電力供給経路を前記第1の発熱体に電力が供給されるように切り替えるように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第1の発熱体の前記長手方向の長さは、前記画像形成装置において印刷することが可能な記録材のうち最大の幅を有する記録材の幅に応じた長さであることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 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、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項16のいずれか1項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17に記載の画像形成装置。
- 前記ヒータは、前記フィルムの内部空間に配置されており、前記ヒータと前記第2の回転体により前記フィルムを挟持しており、記録材上の画像は前記フィルムと前記第2の回転体の間に形成されたニップ部で前記フィルムを介して加熱されることを特徴とする請求項18に記載の画像形成装置。
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