(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023034497
(43)【公開日】2023-03-13
(54)【発明の名称】定着装置、及び、画像形成装置
(51)【国際特許分類】
G03G 15/20 20060101AFI20230306BHJP
【FI】
G03G15/20 510
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021140756
(22)【出願日】2021-08-31
(71)【出願人】
【識別番号】000006747
【氏名又は名称】株式会社リコー
(74)【代理人】
【識別番号】100117215
【弁理士】
【氏名又は名称】北島 有二
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 健人
(72)【発明者】
【氏名】足利谷 淳史
【テーマコード(参考)】
2H033
【Fターム(参考)】
2H033AA41
2H033BA25
2H033BA27
2H033BB02
2H033BB03
2H033BB05
2H033BB06
2H033BB18
2H033BB29
2H033BB30
2H033CA44
2H033CA45
(57)【要約】
【課題】良好な定着性を維持して、フリッカーを生じにくくする。
【解決手段】トナー像Tを加熱してシートPの表面に定着する定着ローラ21(定着部材)と、定着ローラ21に圧接することでシートPが搬送されるニップ部を形成する加圧ローラ31(加圧部材)と、が設けられている。また、定着ローラ21の幅方向中央部を加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の中央部ヒータ26A~26Cと、定着ローラ21の幅方向両端部をそれぞれ加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の端部ヒータ27A~27Cと、が設けられている。
【選択図】
図4
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トナー像を加熱してシートの表面に定着する定着部材と、
前記定着部材に圧接することでシートが搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着部材の幅方向中央部を加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の中央部ヒータと、
前記定着部材の幅方向両端部をそれぞれ加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の端部ヒータと、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項2】
前記中央部ヒータと前記端部ヒータとは、いずれもハロゲンヒータであって、
前記定着部材は、中空部を有する定着ローラであって、前記中空部に前記複数の中央部ヒータと前記複数の端部ヒータとが設置されたことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
【請求項3】
前記複数の中央部ヒータのうち1つの中央部ヒータと、前記複数の端部ヒータのうち1つの端部ヒータと、がワット数の大きさの順位にしたがってヒータセットとして組み合わせられ、
前記複数組のヒータセットのうち選択した1つのヒータセットによって前記定着部材を加熱することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。
【請求項4】
周囲温度が低いときには、周囲温度が高いときに比べて、ワット数の高いヒータセットによって前記定着部材を加熱することを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
【請求項5】
前記ヒータセットに印加される電圧が低いときには、前記ヒータセットに印加される電圧が高いときに比べて、ワット数の高いヒータセットによって前記定着部材を加熱することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の定着装置。
【請求項6】
前記ニップ部に搬送されるシートの厚みが厚いときには、前記ニップ部に搬送されるシートの厚みが薄いときに比べて、ワット数の高いヒータセットによって前記定着部材を加熱することを特徴とする請求項3~請求項5のいずれかに記載の定着装置。
【請求項7】
前記ヒータセットは、前記中央部ヒータのワット数が、前記端部ヒータのワット数よりも高くなるように構成されたことを特徴とする請求項3~請求項6のいずれかに記載の定着装置。
【請求項8】
請求項1~請求項7のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、トナー像を加熱してシートの表面に定着する定着装置と、それを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置における定着装置において、棒状のヒータを定着部材(定着ローラ)の中空部に設置する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
詳しくは、定着装置は、定着ローラ(定着部材)に、加圧ローラ(加圧部材)が圧接していて、シート(用紙)が搬送されるニップ部(定着ニップ)が形成されている。定着ローラは、内部に設置されたヒータによって加熱される。そして、ニップ部に搬送されたシート上のトナー像が、定着ローラから受ける熱と、ニップ部の圧力と、によって、シート上に定着されることになる。
【0004】
一方、特許文献1には、電力容量の異なる2つのヒータを加熱ローラ(定着部材)の内部に設置する技術が開示されている。そして、モノクロ画像を形成するときには電力容量の大きなヒータをオンして、カラー画像を形成するときには電力容量の小さなヒータをオンしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の定着装置は、良好な定着性を維持しつつ、フリッカー(商用電源に接続された装置が設置された室内において蛍光灯がちらつく現象である。)の発生を充分に軽減することができなかった。
【0006】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、良好な定着性が維持されて、フリッカーが生じにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明における定着装置は、トナー像を加熱してシートの表面に定着する定着部材と、前記定着部材に圧接することでシートが搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材の幅方向中央部を加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の中央部ヒータと、前記定着部材の幅方向両端部をそれぞれ加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の端部ヒータと、を備えたものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、良好な定着性が維持されて、フリッカーが生じにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
【
図5】周囲温度と使用ヒータとの関係を示す表図である。
【
図6】印加電圧と使用ヒータとの関係を示す表図である。
【
図7】シート種類と使用ヒータとの関係を示す表図である。
【
図8】変形例としての、定着装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【0011】
まず、
図1にて、画像形成装置1における全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、を示す。
また、7は用紙等のシートPが収容される給紙部、9はシートPの搬送タイミングを調整するレジストローラ(タイミングローラ)、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、を示す。
【0012】
また、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に形成されたトナー像をシートPの表面に重ねて転写する1次転写ローラ、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に残留した未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
また、16は中間転写ベルト17を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上のカラートナー像をシートP上に転写するための2次転写ローラ、20はシートP上のトナー像(未定着画像)を定着する定着装置、を示す。
【0013】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作(印刷動作)について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
【0014】
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス5上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【0015】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応する感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に向けて発せられる。
【0016】
一方、4つの感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKは、それぞれ、
図1の反時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、帯電部12との対向部で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面には、帯電電位が形成される。
その後、帯電された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する(露光工程である。)。詳しくは、書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる。
【0017】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目の感光体ドラム11Yの表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11Yの回転軸方向(主走査方向、幅方向)に走査される。こうして、帯電部12にて帯電された後の感光体ドラム11Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【0018】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から2番目の感光体ドラム11Mの表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から3番目の感光体ドラム11Cの表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目の感光体ドラム11BKの表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【0019】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に形成された潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写ローラ14が設置されている。そして、1次転写ローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
【0020】
そして、転写工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面は、除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
【0021】
他方、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKの表面の各色のトナーが重ねて転写(担持)された中間転写ベルト17は、
図1の時計方向に走行して、2次転写ローラ18との対向位置に達する。そして、2次転写ローラ18との対向位置で、シートP上に中間転写ベルト17上に担持されたカラーのトナー像が転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト17の表面は、中間転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部16に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
【0022】
ここで、中間転写ベルト17と2次転写ローラ18との間(2次転写ニップである。)に搬送されるシートPは、給紙部7からレジストローラ9等を経由して搬送されるものである。
詳しくは、シートPを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送されたシートPが、搬送経路を通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達したシートPは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
【0023】
そして、フルカラー画像が転写されたシートPは、搬送ベルトによって定着装置20に導かれる。定着装置20では、定着ローラと加圧ローラとのニップ部(定着ニップ)にて、カラー画像(トナー像)がシートPの表面に定着される(定着工程である。)。
そして、定着工程後のシートPは、排紙ローラによって、装置本体1の外部に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセス(印刷動作)が完了する。
【0024】
次に、
図2等を用いて、画像形成装置本体1に設置される定着装置20の構成・動作について詳述する。
図2に示すように、定着装置20は、定着部材としての定着ローラ21、加熱手段としてのヒータ群25、加圧部材としての加圧ローラ31、定着ローラ21の幅方向中央部の温度(表面温度)を検知する中央部温度検知手段としての中央部温度センサ40、定着ローラ21の幅方向端部の温度(表面温度)を検知する端部温度検知手段としての端部温度センサ41、等で構成されている。
【0025】
ここで、定着部材としての定着ローラ21(定着回転体)は、ステンレス鋼などの金属材料からなる中空構造の芯金21a上に、被覆層21b(弾性層と離型層とが積層されたものである。)が形成された多層構造のローラ部材であって、加圧部材としての加圧ローラ31に圧接してニップ部(定着ニップ)を形成している。
定着ローラ21の被覆層21bにおける弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ローラ21の被覆層21bにおける離型層は、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂)等で形成されている。定着ローラ21の表層に離型層を設けることにより、トナーT(トナー像)に対する離型性(剥離性)が担保されることになる。定着ローラ21は、駆動モータ51によって
図2の時計方向に回転駆動される。
【0026】
中空構造の定着ローラ21(芯金21a)の内部(中空部)には、加熱手段としてのヒータ群25が固設されている。
ヒータ群25は、棒状に形成された複数のヒータ26A~26C、27A~27C(ハロゲンヒータ)からなるものであって、その両端部が定着装置20の側板に固定されている。そして、画像形成装置本体1のメインスイッチがオン(電源オン)された状態で、ヒータ群25のなかから選択された1つのヒータセット25A~25Cに電源部91から電力が供給される。そして、制御部90により出力制御(PID制御)されたヒータセット25A~25Cからの輻射熱によって定着ローラ21が加熱されて、さらに加熱された定着ローラ21の表面からシートP上のトナー像Tに熱が加えられる。
なお、このようなヒータ群25(ヒータセット25A~25C)については、後で詳しく説明する。
【0027】
また、加圧部材としての加圧ローラ31(加圧回転体)は、主として、芯金32と、芯金32の外周面を覆う被覆層としての弾性層33と、からなるローラ部材である。
加圧ローラ31の弾性層33(被覆層)は、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、等の材料で形成されている。なお、弾性層33の表層にPFA等からなる薄肉の離型層を設けて、弾性層33と離型層とで被覆層を構成することもできる。
そして、加圧ローラ31は、不図示の加圧機構によって定着ローラ21に圧接する。こうして、加圧ローラ31と定着ローラ21との間に、所望のニップ部が形成される。
加圧ローラ31は、定着ローラ21の回転にともない、
図2の反時計方向に従動回転する。
【0028】
上述のように構成された定着装置20は、次のように動作する。
装置本体1のメインスイッチが投入されると、電源部91からヒータセット(3つのヒータセット25A~25Cのうちの1つである。)に交流電圧が印加(給電)される。
そして、印刷指令(プリント要求)が入力されると、不図示の駆動モータ(駆動機構)によって定着ローラ21の時計方向の回転駆動が開始されて、加圧ローラ31の反時計方向の従動回転が開始される。その後、給紙部7からシートPが給送されて、2次転写ローラ18の位置で、中間転写ベルト17上のトナー像がシートP上に未定着画像として担持される。未定着画像T(トナー像)が担持されたシートPは、
図2の矢印方向に搬送されて、圧接状態にある定着ローラ21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。そして、定着ローラ21による加熱と、定着ローラ21及び加圧ローラ31の押圧力とによって、シートPの表面にトナー像Tが定着される。そして、定着工程後のシートPは、回転する定着ローラ21及び加圧ローラ31によって、ニップ部から矢印方向に送出される。
【0029】
以下、本実施の形態における定着装置20(画像形成装置1)において、特徴的な構成・動作について詳しく説明する。
先に
図2等を用いて説明したように、本実施の形態における定着装置20には、定着部材としての定着ローラ21を加熱する加熱手段としてヒータ群25が設けられている。
ここで、
図3、
図4等を参照して、ヒータ群25は、複数の中央部ヒータ26A~26C、複数の端部ヒータ27A~27Cからなる。
【0030】
複数の中央部ヒータ26A~26Cは、いずれもハロゲンヒータであって、定着ローラ21(定着部材)の幅方向中央部(
図3の範囲Nである。)を加熱可能に形成されている。また、複数の中央部ヒータ26A~26Cは、互いにワット数が異なり同一形状のものである。
具体的に、本実施の形態では、幅方向長さや外径やヒータ範囲などの外形が同形状の3つの中央部ヒータ26A~26Cが、定着ローラ21の中空部に設置されている。中央部ヒータ26A~26Cは、幅方向長さが定着ローラ21の幅方向長さとほぼ同等に形成されているものの、ヒータとして機能する部分(ヒータ主部)は中央部にのみ形成されている。また、第1の中央部ヒータ26Aのワット数は850W(ワット)に設定され、第2の中央部ヒータ26Bのワット数は800Wに設定され、第3の中央部ヒータ26Cのワット数は750Wに設定されている。
【0031】
複数の端部ヒータ27A~27Cは、いずれもハロゲンヒータであって、定着ローラ21(定着部材)の幅方向両端部(
図3の範囲Mよりも僅かに広い範囲から範囲Nを除いた範囲である。)を加熱可能に形成されている。また、複数の端部ヒータ27A~27Cは、互いにワット数が異なり同一形状のものである。
具体的に、本実施の形態では、幅方向長さや外径やヒータ範囲などの外形が同形状の3つの端部ヒータ27A~27Cが、定着ローラ21の中空部に設置されている。端部ヒータ27A~27Cは、幅方向長さが定着ローラ21の幅方向長さとほぼ同等に形成されているものの、ヒータとして機能する部分(ヒータ主部)は両端部にのみ形成されている。また、第1の端部ヒータ27Aのワット数は650W(ワット)に設定され、第2の端部ヒータ27Bのワット数は600Wに設定され、第3の端部ヒータ27Cのワット数は550Wに設定されている。
【0032】
なお、本実施の形態において、上述した定着ローラ21の「幅方向中央部」の範囲Nは、幅方向の中央位置X(
図3参照)又はその近傍であって、通紙可能な最小サイズのシートPの通紙領域、すなわち、通紙可能なすべてのサイズのシートPに対して通紙領域となりうる部分としている。そして、この範囲N(本実施の形態では、中央位置Xである。)に、中央部温度センサ40が配置されている。
また、上述した定着ローラ21の「幅方向両端部」の範囲(M-N)における、範囲Mは、通紙可能な最大サイズのシートPの通紙領域を含み、それよりも僅かに広い範囲に設定されている。そして、この範囲M(本実施の形態では、一端側のみである。)に、端部温度センサ41が配置されている。
【0033】
そして、本実施の形態では、複数の中央部ヒータ26A~26Cのうち1つの中央部ヒータと、複数の端部ヒータ27A~27Cのうち1つの端部ヒータと、がワット数の大きさの順位にしたがってヒータセット25A~25Cとして組み合わせられている。
具体的に、本実施の形態では、3組のヒータセット25A~25Cが設けられている。
第1ヒータセット25Aは、第1の中央部ヒータ26A(850W)と第1の端部ヒータ27A(650W)とからなり、ワット数が最も大きなもの同士を組み合わせたものである。
第2ヒータセット25Bは、第2の中央部ヒータ26B(800W)と第2の端部ヒータ27B(600W)とからなり、ワット数が中程度のもの同士を組み合わせたものである。
第3ヒータセット25Cは、第3の中央部ヒータ26C(750W)と第3の端部ヒータ27C(550W)とからなり、ワット数が最も小さなもの同士を組み合わせたものである。
【0034】
そして、本実施の形態では、複数組のヒータセット25A~25Cのうち選択した1つのヒータセットによって定着ローラ21(定着部材)を加熱することになる。
詳しくは、所定条件に基づいて、制御部90による、電源部91の電圧印加と、切替回路93の切替制御と、によって、第1ヒータセット25Aにのみ電圧を印加して定着工程をおこなったり、第2ヒータセット25Bにのみ電圧を印加して定着工程をおこなったり、第3ヒータセット25Cにのみ電圧を印加して定着工程をおこなったりすることになる。
【0035】
また、いずれのヒータセット25A~25Cを用いて定着工程をおこなう場合にも、中央部ヒータ26A~26Cは、定着ローラ21表面に非接触で対向する中央部温度センサ40(中央部温度検知手段)によるローラ表面温度の検知結果に基づいてオン・オフ制御される。詳しくは、中央部温度センサ40(サーモパイル)の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、電源部91から選択された1つの中央部ヒータ(例えば、第1の中央部ヒータ26Aである。)に交流電圧が印加される。このような中央部ヒータの出力制御によって、定着ローラ21の中央部における温度(定着温度)を所望の温度(目標制御温度)に調整制御することができる。
同様に、いずれのヒータセット25A~25Cを用いて定着工程をおこなう場合にも、端部ヒータ27A~27Cは、定着ローラ21表面に非接触で対向する端部温度センサ41(端部温度検知手段)によるローラ表面温度の検知結果に基づいてオン・オフ制御される。詳しくは、端部温度センサ41(サーモパイル)の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、電源部91から選択された1つの端部ヒータ(例えば、第1の端部ヒータ27Aである。)に交流電圧が印加される。このような端部ヒータの出力制御によって、定着ローラ21の両端部における温度(定着温度)を所望の温度(目標制御温度)に調整制御することができる。
そして、これらの中央部温度センサ40の検知結果に基づく温度制御と、端部温度センサ41の検知結果に基づく温度制御と、をおこなうことで、定着ローラ21を幅方向全域にわたって所望の温度に調整制御することができる。
【0036】
ここで、本実施の形態において、周囲温度が低いときには、周囲温度が高いときに比べて、ワット数の高いヒータセット25A~25Cによって定着ローラ21(定着部材)を加熱するように制御している。
詳しくは、
図1、
図2を参照して、画像形成装置1には、その外装部に、周囲温度を検知する温度計70(周囲温度検知手段)が設けられている。
そして、
図5に示すように、温度計70で検知された温度Tが第1温度T1以下であるとき(低温時)には、最もワット数が高くて発熱量が高い組み合わせの第1ヒータセット25A(第1の中央部ヒータ26A、第1の端部ヒータ27A)を用いて定着工程がおこなわれる。これに対して、温度計70で検知された温度Tが第1温度T1より高く第2温度T2(>T1)より低いとき(常温時)には、中程度のワット数で発熱量が中程度の組み合わせの第2ヒータセット25B(第2の中央部ヒータ26B、第2の端部ヒータ27B)を用いて定着工程がおこなわれる。さらに、温度計70で検知された温度Tが第2温度T2以上であるとき(高温時)には、最もワット数が低くて発熱量が低い組み合わせの第3ヒータセット25C(第3の中央部ヒータ26C、第3の端部ヒータ27C)を用いて定着工程がおこなわれる。
【0037】
このような制御をおこなうのは、低温時にはヒータ能力が不足気味になって定着ローラ21を所望の温度に維持するために必要な熱量を得にくくなり、高温時にはヒータ能力が過剰気味になって定着ローラ21を所望の温度に維持するためにオン・オフが頻繁に繰り返されてフリッカーが生じやすくなるためである。
本実施の形態では、周囲温度に応じてワット数(発熱量)の異なる3つのヒータセット25A~25Cのうち最適なものを選択しているため、これらの問題の発生が軽減される。
具体的に、低温時にはヒータ能力が高い第1ヒータセット25Aを用いて定着工程をおこなっているため、定着ローラ21を所望の温度に維持するために必要な熱量を得やすくなる。また、高温時にはヒータ能力が低い第3ヒータセット25Cを用いて定着工程をおこなっているため、定着ローラ21を所望の温度に維持するためにオン・オフが頻繁に繰り返されることなく、連続点灯されやすくなるため、フリッカーが生じにくくなる。
【0038】
また、本実施の形態において、電源部91からヒータセット25A~26Cに印加される電圧が低いときには、電源部91からヒータセット25A~25Cに印加される電圧が高いときに比べて、ワット数の高いヒータセット25A~25Cによって定着ローラ21(定着部材)を加熱するように制御している。
詳しくは、
図2を参照して、画像形成装置1には、電源部91からヒータセット25A~25Cに印加される電圧の大きさを検知する電圧検知部92が設けられている。
そして、
図6に示すように、電圧検知部92で検知された電圧Vが第1電圧V1以下であるとき(電圧降下時など低電圧時)には、最もワット数が高くて発熱量が高い組み合わせの第1ヒータセット25A(第1の中央部ヒータ26A、第1の端部ヒータ27A)を用いて定着工程がおこなわれる。これに対して、電圧検知部92で検知された電圧Vが第1電圧V1より大きく第2電圧V2(>V1)より小さいとき(通常電圧時)には、中程度のワット数で発熱量が中程度の組み合わせの第2ヒータセット25B(第2の中央部ヒータ26B、第2の端部ヒータ27B)を用いて定着工程がおこなわれる。さらに、電圧検知部92で検知された電圧Vが第2電圧V2以上であるとき(電圧上昇時など高電圧時)には、最もワット数が低くて発熱量が低い組み合わせの第3ヒータセット25C(第3の中央部ヒータ26C、第3の端部ヒータ27C)を用いて定着工程がおこなわれる。
【0039】
このような制御をおこなうのは、低電圧時にはヒータ能力が不足気味になって定着ローラ21を所望の温度に維持するために必要な熱量を得にくくなり、高電圧時にはヒータ能力が過剰気味になって定着ローラ21を所望の温度に維持するためにオン・オフが頻繁に繰り返されてフリッカーが生じやすくなるためである。
本実施の形態では、印加電圧に応じてワット数(発熱量)の異なる3つのヒータセット25A~25Cのうち最適なものを選択しているため、これらの問題の発生が軽減される。
具体的に、低電圧時にはヒータ能力が高い第1ヒータセット25Aを用いて定着工程をおこなっているため、定着ローラ21を所望の温度に維持するために必要な熱量を得やすくなる。また、高電圧時にはヒータ能力が低い第3ヒータセット25Cを用いて定着工程をおこなっているため、定着ローラ21を所望の温度に維持するためにオン・オフが頻繁に繰り返されることなく、連続点灯されやすくなるため、フリッカーが生じにくくなる。
【0040】
また、本実施の形態において、ニップ部(定着ニップ)に搬送されるシートPの厚みが厚いときには、ニップ部(定着ニップ)に搬送されるシートPの厚みが薄いときに比べて、ワット数の高いヒータセット25A~25Cによって定着ローラ21(定着部材)を加熱するように制御している。
詳しくは、
図1、
図2を参照して、ユーザーが厚み検知手段として機能する操作パネル100を操作して、通紙するシートPの種類(厚み)に関する情報が入力されると、その情報に基づいて制御部90でシートPの厚みが把握される。
そして、
図7に示すように、通紙されるシートPの種類が厚紙であるとき(厚紙通紙時)には、最もワット数が高くて発熱量が高い組み合わせの第1ヒータセット25A(第1の中央部ヒータ26A、第1の端部ヒータ27A)を用いて定着工程がおこなわれる。これに対して、通紙されるシートPの種類が普通紙であるとき(普通紙通紙時)には、中程度のワット数で発熱量が中程度の組み合わせの第2ヒータセット25B(第2の中央部ヒータ26B、第2の端部ヒータ27B)を用いて定着工程がおこなわれる。さらに、通紙されるシートPの種類が薄紙であるとき(薄紙通紙時)には、最もワット数が低くて発熱量が低い組み合わせの第3ヒータセット25C(第3の中央部ヒータ26C、第3の端部ヒータ27C)を用いて定着工程がおこなわれる。
【0041】
このような制御をおこなうのは、厚紙通紙時にはヒータ能力が不足気味になって定着ローラ21を所望の温度に維持するために必要な熱量を得にくくなり、薄紙通紙時にはヒータ能力が過剰気味になって定着ローラ21を所望の温度に維持するためにオン・オフが頻繁に繰り返されてフリッカーが生じやすくなるためである。
本実施の形態では、シートPの厚みに応じてワット数(発熱量)の異なる3つのヒータセット25A~25Cのうち最適なものを選択しているため、これらの問題の発生が軽減される。
具体的に、厚紙通紙時にはヒータ能力が高い第1ヒータセット25Aを用いて定着工程をおこなっているため、定着ローラ21を所望の温度に維持するために必要な熱量を得やすくなる。また、薄紙通紙時にはヒータ能力が低い第3ヒータセット25Cを用いて定着工程をおこなっているため、定着ローラ21を所望の温度に維持するためにオン・オフが頻繁に繰り返されることなく、連続点灯されやすくなるため、フリッカーが生じにくくなる。
【0042】
なお、
図5~
図7を用いて説明した制御条件が重なってしまったときに、そのままでは、3つのヒータセット25A~25Cのうち最適なものを選択できなくなる可能性がある。
例えば、周囲温度Tが第1温度T1以下であって、印加電圧Vが第2電圧V2以上であるような場合には、第1ヒータセット25Aを選択するのか、第3ヒータセット25Cを選択するのか、そのままでは定められなくなる。
本実施に形態では、そのような不具合を防止するために、3つのヒータセット25A~25Cのうち最適なものを選択するための3つの条件(周囲温度T、印加電圧V、シートPの厚み)に優先順位を設定している。例えば、3つの条件のうち、優先度が高いものから、周囲温度T、印加電圧V、シートPの厚みとなるようにしている。したがって、上述した例(周囲温度Tが第1温度T1以下であって、印加電圧Vが第2電圧V2以上であるような場合である。)では、第1ヒータセット25Aが選択されることになる。
また、このような優先順位に基づいた制御ではなくて、3つの制御条件が重なってしまったときに、予め定められたプログラムに基づいて3つのヒータセット25A~25Cのうち最適なものを選択するように制御しても良い。
【0043】
このように、本実施の形態における定着装置20には、互いにワット数が異なり同一形状の複数の中央部ヒータ26A~26Cと、互いにワット数が異なり同一形状の複数の端部ヒータ27A~27Cと、が設けられている。
これにより、良好な定着性を維持しつつ、フリッカー(商用電源に接続された装置が設置された室内において蛍光灯がちらつく現象である。)の発生を軽減することができる。
同一形状のワット数が異なる複数のヒータセット25A~25C(中央部ヒータ26A~26C、端部ヒータ27A~27C)を設けることで、目標とする定着温度等の制御条件は同一のまま共通で、周囲温度T、印加電圧V、シート種類等の条件の違いから、その都度、最適な1つのヒータセットを選択することが可能になる。そのため、あたかも3組のワット数(熱量)の設定の異なる定着装置を入れ替えて定着工程をおこなっているような状況を、1つの定着装置で作り出すことができる。そのため、最適なワット数(熱量)での定着工程をおこない定着画像の定着性を良好に安定的に維持することができるとともに、最適なワット数でオン・オフの切替回数が少ない制御がおこなわれてフリッカーの発生を軽減することができる。
また、幅方向にわたって中央部と両端部とに分割されない一続きのヒータを複数設けるのではなくて、中央部ヒータ26A~26Cと端部ヒータ27A~27Cとをそれぞれ複数設けることで、定着ローラ21の両端部と中央部との昇温特性の違いがあっても、定着ローラ21を幅方向にわたってバランスよく効率的に加熱することができる。
【0044】
特に、本実施の形態において、ヒータセット25A~25Cは、中央部ヒータ26A~26Cのワット数が、端部ヒータ27A~27Cのワット数よりも高くなるように構成されている。
具体的に、第1ヒータセット25Aにおいて第1の中央部ヒータ26Aのワット数(850W)は第1の端部ヒータ27Aのワット数(650W)よりも高く、第2ヒータセット25Bにおいて第2の中央部ヒータ26Bのワット数(800W)は第2の端部ヒータ27Bのワット数(600W)よりも高く、第3ヒータセット25Cにおいて第3の中央部ヒータ26Cのワット数(750W)は第3の端部ヒータ27Cのワット数(550W)よりも高く設定されている。
これは、定着ローラ21の両端部は中央部からの伝熱がある分、中央部に比べて昇温しやすいためである。
このように構成することにより、定着ローラ21を幅方向にわたってバランスよく効率的に加熱することができる。
【0045】
<変形例>
図8に示すように、変形例における定着装置20は、ベルト式定着装置(定着部材として定着ベルト22が用いられた定着装置である。)であって、加熱ローラ24の内部に加熱手段としてのヒータ群25(複数のヒータセット25A~25C)を設置している。詳しくは、定着部部材としての定着ベルト22は、定着補助ローラ23、加熱ローラ24、テンションローラなどの複数のローラ部材によって張架・支持されている。また、定着補助ローラ23は、定着ベルト22を介して加圧ローラ31に圧接してニップ部を形成している。さらに、中空構造の加熱ローラ24の内部には、定着部材としての定着ベルト22を間接的に加熱するヒータ群25が固設されている。
そして、変形例においても、ヒータ群25は、複数の中央部ヒータ26A~26Cと複数の端部ヒータ27A~27Cとで構成されている。
これにより、良好な定着性が維持されて、フリッカーが生じにくくなる。
【0046】
以上説明したように、本実施の形態における定着装置20は、トナー像Tを加熱してシートPの表面に定着する定着ローラ21(定着部材)と、定着ローラ21に圧接することでシートPが搬送されるニップ部を形成する加圧ローラ31(加圧部材)と、が設けられている。また、定着ローラ21の幅方向中央部を加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の中央部ヒータ26A~26Cと、定着ローラ21の幅方向両端部をそれぞれ加熱可能に形成されて、互いにワット数が異なり同一形状の複数の端部ヒータ27A~27Cと、が設けられている。
これにより、良好な定着性が維持されて、フリッカーが生じにくくなる。
【0047】
なお、本実施の形態では、加圧部材として加圧ローラ31を用いたが、加圧部材はこれらに限定されることなく、例えば、加圧部材として加圧ベルトを用いることもできる。
また、本実施の形態では、
図3において端部温度センサ41を中央位置Xに対して左側端部に設置したが、端部温度センサ41を中央位置Xに対して右側端部に設置することもできる。
そして、それらのような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
【0048】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【0049】
なお、本願明細書等において、「幅方向」とは、シートの搬送方向に対して直交する方向であるものと定義する。
また、本願明細書等において、「シート」とは、紙(用紙)の他に、コート紙、ラベル紙、OHPシート、フィルムシート等のシート状の記録媒体のすべてを含むものと定義する。
【符号の説明】
【0050】
1 画像形成装置(画像形成装置本体)、
20 定着装置、
21 定着ローラ(定着部材)、
25 ヒータ群、
25A~25C ヒータセット、
26A~26C 中央部ヒータ、
27A~27C 端部ヒータ、
31 加圧ローラ(加圧部材)、
40 中央部温度センサ(中央部温度検知手段)、
41 端部温度センサ(端部温度検知手段)、
70 温度計(周囲温度検知手段)、
P シート(記録媒体)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0051】