JP2005043821A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱ローラ定着方式を採用した画像形成装置において、プリント画像のプリント面に占める画像形成部分の割合である印字率の大小に応じて定着温度を設定し、定着時に、無駄なエネルギー消費をできるだけ抑えることを課題とする。
【解決手段】 通常定着を行う第１の定着目標温度よりも低い第２の定着目標温度に設定する省エネ定着モードを備え、プリント画像の印字率が所定の値未満のときに、省エネ定着モードに設定する画像形成装置１とする。この省エネ定着モードは設定解除可能に構成されており、プリント画像の印字率が所定の値以上のときに、設定を解除して第２の定着目標温度から第１の定着目標温度へ設定を切り換える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、熱ローラ定着方式を採用した画像形成装置に関する。

従来より、プリンタや、複写機、ファクシミリ等には熱ローラ定着方式を採用した電子写真画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置は、プリント原稿の種類の選択に、文字モード、写真モード、文字写真モード、カラーモードを有しており、何れかのモードに手動又は自動で設定し、スタート操作を実行することで、給紙カセットから記録紙が取り込まれ、該記録紙に画像情報が転写されて、定着が行われた後、排紙トレイ上にプリントアウトされるようになっている。

写真などの黒ベタ画像は、文章画像に比べてプリント画像のプリント面に占める画像形成部分の割合（印字率）が多いことから、記録紙に現像剤を定着させる際により多くの熱が奪われ、このため前者は後者に比べて定着温度を高くする必要がある。

そこで、メーカー側では、黒ベタ画像でも問題がないように、定着温度Ｔｓを高めに設定しており、どのモードの画像に対しても該定着温度Ｔｓで定着を行うようにしている。これにより、どのモードの画像も記録紙に確実に定着されて、信頼性が向上する。

しかしながら、前述のように、文章画像の理想の定着温度Ｔｐは写真などの黒ベタ画像の理想の定着温度Ｔｑに比べて低く、一律に高めに設定した定着温度Ｔｓ（Ｔｐ＜Ｔｑ≦Ｔｓ）で定着を行うとなると、省エネルギー化の観点からは、効率的ではない。
さらに、実使用では、印字率が低い文章画像等のプリントアウトがほとんどで、写真などの黒ベタ画像のプリントアウトは稀であり、このような点を鑑みても、エネルギー効率が良くない。

このような点を鑑みると、文字モード、写真モード、文字写真モード、カラーモードなど、プリント画像のプリント面に占める画像形成部分の割合である印字率の大小に応じて定着目標温度を設定することが有効であり、現在のところ、このような技術は発明されていない。

なお、特許文献１には、カラー画像形成装置について、黒色の現像剤と、シアン、マゼンダ、イエローのカラー現像剤との溶融温度が異なることから、定着性を向上させるために、カラー現像剤に対する黒色現像剤の割合を判断し、カラー現像剤の割合が黒色現像剤の割合より多いときと、少ないときとに場合分けして、定着装置で与えられる熱あるいは圧力を変更する技術が開示されている。

具体的には、記録材上に形成される未定着像中のカラー現像剤に対する黒色現像剤の割合を設定せしめるモード選択手段が設けられており、黒色現像剤の溶融温度がカラー現像剤の溶融温度よりも高いときには、モード選択手段によって黒色現像剤の割合が大きいモードが選択された場合、定着装置で与えられる熱あるいは圧力を増加させて定着を行い、黒色現像剤の割合が小さいモードが選択された場合は、定着装置で与えられる熱あるいは圧力を減少させて定着を行うように制御している。

一方、黒色現像剤の溶融温度がカラー現像剤の溶融温度よりも低いときには、モード選択手段によって黒色現像剤の割合の大きなモードが選択された場合、定着装置で与えられる熱あるいは圧力を減少させて定着を行い、黒色現像剤の割合が大きいモードが選択された場合は、定着装置で与えられる熱あるいは圧力を増加させて定着を行うように制御している。

特開平５−２４１４７４号公報

本発明では、以上の点を鑑み、熱ローラ定着方式を採用した画像形成装置において、プリント画像のプリント面に占める画像形成部分の割合である印字率の大小に応じて定着温度を設定し、定着時に、無駄なエネルギー消費をできるだけ抑えることを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

まず、請求項１に記載のように、熱ローラ定着方式を用いた画像形成装置において、通常の定着時に設定される第１の定着目標温度に加えて、第１の定着目標温度よりも低い温度に設定される第２の定着目標温度を備え、プリント画像の印字率に基づいて第１の定着目標温度と第２の定着目標温度との切換を行う画像形成装置とする。
プリント画像の印字率が所定の値未満のときとは、プリント面に占める画像形成部分の割合が数パーセントから十数パーセントの文章画像をプリントするときなどであり、所定の値未満の判定は、ユーザーが目で見て、文章画像か写真画像かを判断すれば足り、あるいは、印字率を検出する検出手段を設けて、該検出手段による検出結果と、予め設定した所定の値とを比較するようにして判断してもよい。

そして、請求項２に記載のように、前記第２の定着目標温度から前記第１の定着目標温度への切換は、前記プリント画像の印字率が所定の値以上のときに行われる画像形成装置とする。
プリント画像の印字率が所定の値以上のときとは、プリント面に占める画像形成部分の割合が数十パーセントの文字写真画像や写真画像をプリントするときなどであり、所定の値以上の判定は、ユーザーが目で見て、写真画像か文章画像かを判断すれば足り、あるいは、印字率を検出する検出手段を設けて、該検出手段による検出結果と、予め設定した所定の値とを比較するようにして判断してもよい。

また、請求項３に記載のように、熱ローラ定着方式を用いた画像形成装置において、プリント画像の印字率を検出する検出手段と、該印字率と、予め設定された所定の値とを比較し、該印字率が該所定の値以上のときには、通常定着を行う第１の定着目標温度に設定し、該印字率が該所定の値未満のときには、該第１の定着目標温度よりも低い第２の定着目標温度に設定する比較選定手段と、を備えた画像形成装置とする。

まず、請求項１に記載の発明では、プリント画像の印字率が所定の値未満であるときに、省エネ定着モードに設定することで、通常プリントを行う第１の定着目標温度をそれよりも低い第２の定着目標温度に切り換えられ、これにより、定着時に、定着器が必要以上に加熱されることがなく、今回定着する記録紙にとっては適正な温度に加熱されて、無駄なエネルギー消費が抑えられ、省エネルギー化を図ることができる。

そして、請求項２に記載の発明では、プリント画像の印字率が所定の値以上であるときに、省エネ定着モードの設定を解除することで、第２の定着目標温度をそれよりも高い第１の定着目標温度に切り換えられ、これにより、定着時に、定着器が加熱不足となることがなく、今回定着する記録紙にとって適正な温度に加熱される。

また、請求項３に記載の発明では、自動的に、第１の定着目標温度又は第２の定着目標温度に切り換えが行われて、定着時には、定着器がプリント画像の印字率の大小に応じた適正な温度に加熱され、その結果、無駄なエネルギー消費が抑えられて、省エネルギー化を図ることができる。

次に、本発明の実施の一形態を、図面を参照しながら説明する。
図１はプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置１の概略構成であり、画像形成装置１は給紙カセット５の上方に配置されている。画像記録装置１の内部には、給紙カセット５から繰り込まれた記録紙８を搬送する記録紙搬送路９が形成されており、該記録紙搬送路９に沿い、下流側へ向けて、現像器ユニット２、感光体ユニット３、定着器ユニット４が配置されている。これらの装置により、画像記録装置１が構成され、給紙カセット５から取り込まれた記録紙８に画像情報が転写されて、定着が行われる。

定着器ユニット４は、ヒートローラ４１と、記録紙搬送路９を挟んでヒートローラ４１の外周面と接触するように配置されるプレスローラ４２とを備えている。ヒートローラ４１内の軸心位置には熱源としてハロゲンランプ等のランプヒータ４３が内装されており、ランプヒータ４３にて発生した熱がヒートローラ４１の外周部に伝達されるように構成されている。また、ヒートローラ４１の外周表面には、温度検出手段であるサーミスタ４５が設けられており、ヒートローラ４１の外周温度を検出するように構成されている。
このように定着器ユニット４は、定着熱ローラ方式で構成されており、ヒートローラ４１とプレスローラ４２とにより、トナー像を保持した記録紙８を、加熱および加圧しながら記録紙搬送路９に沿って挟持搬送し、トナー像を記録紙８に定着させている。

次に、ヒートローラ４１の加熱温度設定について２つの実施形態を説明する。
まず、第１実施形態であるが、この第１実施形態に係る画像形成装置１には、通常定着を行う第１の定着目標温度よりも低い第２の定着目標温度に設定する省エネ定着モードを備え、プリント画像のプリント面に占める画像形成部分の割合である印字率が所定の値未満のときに、省エネ定着モードに設定するようにしている。
また、省エネ定着モードは設定解除可能に構成されており、プリント画像の印字率が所定の値以上のときに、設定を解除して第２の定着目標温度から第１の定着目標温度へ設定を切り換えるようにしている。

プリント画像の印字率が所定の値未満のときとは、プリント面に占める画像形成部分の割合が数パーセントから十数パーセントの文章画像をプリントするときなどであり、プリント画像の印字率が所定の値以上のときとは、プリント面に占める画像形成部分の割合が数十パーセントの文字写真画像や写真画像をプリントするときなどである。

所定の値未満又は所定の値以上の判定は、ユーザーが目で見て、文章画像か写真画像かを判断すれば足りる。あるいは、印字率を検出する検出手段を設けて、該検出手段による検出結果と、予め設定した所定の値とを比較するようにして判断してもよい。

図２は操作部７の平面図であり、操作部７の略中央には、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）で構成された表示パネル７０が配置されている。また、操作部７には各種操作キーが配置されており、表示パネル７０のユーザーの操作位置側には表示パネル７０に呼び出された設定事項を選択設定するための表示対応キー７１・７２・７３が配置され、表示パネル７０の一側方には表示パネル７０での表示事項をスクロールさせるためカーソルキー７５が配置されている。

３つの表示対応キー７１・７２・７３のうち、例えば、中央の表示対応キー７２に、前記省エネ定着モードを設定する機能を持たせ、カーソルキー７５を操作して省エネ定着モードの設定画面を表示し、「省エネ定着モードを設定するか否か」の問いかけに対し、「はい」に対応する中央の表示対応キー７２を押すことで、該省エネ定着モードが設定されるように構成されている。また、「いいえ」に対応する一側の表示対応キー７３を押すことで、該省エネ定着モードの設定が解除されるように構成されている。

なお、操作部７上に、省エネ定着モードに対応させた専用の操作キーを設け、該操作キーを押すなどしてオン操作することにより、省エネ定着モードを設定し、該操作キーをもう一度押すなどしてオフ操作することにより省エネ定着モードの設定を解除するように構成してもよい。この場合、操作キーにＬＥＤランプを取り付け、あるいは、操作キーの近傍にＬＥＤランプを設けて、該操作キーのオン／オフ操作に連動させて該ＬＥＤランプを点灯／消灯させ、省エネ定着モードの設定状態／設定解除状態をユーザーに報知するように構成してもよい。

図３は画像形成装置１の制御構成を示すブロック図であり、画像形成装置１の制御部には、制御手段であるＭＰＵ１０、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、画像メモリ（ＤＲＡＭ）１４が備えられ、前記の各部がバス１９を介して、通信可能に接続されている。

ＭＰＵ１０は、操作部７への入力操作及び制御プログラム等に基づいて、画像形成装置１の各部を制御する制御手段である。ＲＯＭ１２には、画像形成装置１を制御する制御プログラム等が記憶されている。また、ＲＡＭ１３には、画像形成装置１の制御状態等の各種情報が一時的に記憶され、画像メモリ１４には、コピー処理で読み取った原稿画像やファクシミリ受信した受信画像等の画像情報が一時的に記憶される。

また、制御手段であるＭＰＵ１０には、表示手段としての表示パネル７０、モード入力手段としての表示対応キー７２、温度検出手段としてのサーミスタ４５、ハロゲンランプ４３への電力を供給又は遮断を行うための電源スイッチ１６等がバス１９を介して通信接続されている。
さらに、ＭＰＵ１０は、ハロゲンランプ４３への電力を供給又は遮断を行うための電源スイッチ１６と信号伝達可能に接続されており、該電源スイッチ１６のオン／オフを切り換えることで、ハロゲンランプ４３の通電を制御し、ヒートローラ４１の表面の温度を制御している。

ＲＯＭ１２には、定着目標温度を設定する手段として、目標温度設定プログラムが組み込まれている。定着時におけるヒートローラ４１の表面の目標温度が、定着目標温度である。目標温度設定プログラムは、前記省エネ定着モードに設定されると、通常定着を行う第１の定着目標温度よりも低い第２の定着目標温度に設定を変更し、該省エネ定着モードの設定が解除されると、通常定着を行う第１の定着目標温度に設定を変更して、ＭＰＵ１０が異なる定着目標温度で等温度制御することを可能としている。

この第１の定着目標温度が第２の定着目標温度よりも高い理由は、第１の定着目標温度は主として写真画像を定着させるときに用いられ、第２の定着目標温度は文章画像を定着させるときに用いられるのであるが、写真画像のように印字率が多いと、記録紙８に現像剤を定着させる際により多くの熱が奪われ、このため、第１の定着目標温度が第２の定着目標温度よりも高くなっている。逆に言えば、文章画像のように印字率が少ないと、記録紙８に現像剤を定着させる際に奪われる熱も少なくなり、第１の定着目標温度まで加熱しなくとも、第２の定着目標温度で十分に定着を行うことができる。
一例としては、この第１の定着目標温度は１９０℃に設定され、第２の定着目標温度は１８０℃に設定されている。

定着目標温度の設定は、具体的には、サーミスタ４５の検出温度に応じて、ハロゲンランプ４３の通電をオンするオン温度と、同じくオフするオフ温度との設定値を、変更することで行われる。

記録紙８の定着を行う際には、ヒートローラ４１の表面の温度が平均的に等温度となるように、ＭＰＵ１０は、ハロゲンランプ４３の通電をオン／オフ制御する。
ＭＰＵ１０による等温度制御は、サーミスタ４５によるヒートローラ４１の表面の温度検出値がオン温度を下回ると、ヒートローラ４１の加熱を開始し、該温度検出値がオフ温度を上回ると、ヒートローラ４１の加熱を停止して、行われる。

このようにして、ヒートローラ４１の表面の温度が、オフ温度からオン温度までの不感帯に収まるようにして、ヒートローラ４１の表面の温度が平均して第１の定着目標温度、又は第２の定着目標温度に保たれるように制御している。

以上、本発明に係る画像形成装置１の第１実施形態であり、この画像形成装置１では、プリント画像の印字率が所定の値未満であるとき、例えば、ユーザーが目で見てプリントする画像が文章画像であると判断したときには、省エネ定着モードに設定して、通常プリントを行う第１の定着目標温度をそれよりも低い第２の定着目標温度に切り換える。これにより、定着時に、ヒートローラ４１が必要以上に加熱されることがなく、今回定着する記録紙８にとっては適正な温度に加熱されて、無駄なエネルギー消費が抑えられ、省エネルギー化が図られる。

その後のプリントアウトで、プリント画像の印字率が所定の値以上であるとき、例えば、ユーザーが目で見てプリントする画像が写真画像であると判断したときには、省エネ定着モードの設定を解除して、第２の定着目標温度をそれよりも高い第１の定着目標温度に切り換える。これにより、定着時に、ヒートローラ４１が加熱不足となることがなく、今回定着する記録紙８にとって適正な温度に加熱される。

次に、ヒートローラ４１の加熱温度設定の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る画像形成装置１は、プリント画像のプリント面に占める画像形成部分の割合である印字率Ｘを検出して、該印字率Ｘに基づき、自動的に第１の定着目標温度又は第２の定着目標温度に設定するように構成されている。

この第２実施形態に係る画像形成装置１は、制御部であるＲＯＭ１２に、プリント画像の印字率Ｘを検出する検出手段としての検出プログラム１２ａと、検出した印字率Ｘと、予め設定された所定の値Ｒとを比較し、その比較結果に基づき、第１の定着目標温度、又は第２の定着目標温度に設定を行う比較選定手段としての比較選定プログラム１２ｂと、が組み込まれている。

コピー処理で読み取られた原稿画像の画像情報や、ファクシミリ受信した受信画像の画像情報は、電気信号のオン信号とオフ信号とで黒か白のドットに振り分けられた情報であり、一旦、画像メモリ１４に格納される。ＲＯＭ１２に組み込まれた検出プログラム１２ａは、この画像メモリ１４に格納された画像情報からプリント画像の印字率、すなわち、プリント面に敷かれた全ドット数に対するオン信号のドット数の割合を検出するように構成されている。
比較選定プログラム１２ｂによる比較判定の基準である所定の値Ｒは、例えば、十数パーセントに設定されており、該所定の値Ｒに基づき、第１の定着目標温度、又は第２の定着目標温度に設定を行う。

次に、定着器ユニット４の温度設定制御について説明する。
図４に示すように、コピー原稿が読み取られて（又はファクシミリ受信して）、その画像情報が一旦、画像メモリ１４に蓄積されると（ステップＳ１）、検出プログラム１２ａにより、この蓄積された画像情報からプリント画像の印字率Ｘが検出される（ステップＳ２）。

そして、比較選定プログラム１２ｂによりこの検出した印字率Ｘと、予め設定された所定の値Ｒとが比較され（ステップＳ３）、該印字率Ｘが該所定の値Ｒ以上のときには、通常定着を行う第１の定着目標温度に設定されて（ステップＳ４）、今回コピーした画像（又はファクシミリ受信した画像）は記録紙８に転写された後、該第１の定着目標温度で定着される。

一方、前記印字率Ｘが前記所定の値Ｒ未満のときには、前記第１の定着目標温度よりも低い第２の定着目標温度に設定されて（ステップＳ５）、今回コピーした画像（又はファクシミリ受信した画像）は記録紙８に転写された後、該第２の定着目標温度で定着される。

このような構成で、自動的に、第１の定着目標温度又は第２の定着目標温度に切り換えが行われて、定着時には、定着器ユニット４のヒートローラ４１がプリント画像のプリント面に占める画像形成部分の割合である印字率の大小に応じて適正な温度に加熱され、その結果、無駄なエネルギー消費が抑えられて、省エネルギー化を図ることができる。

なお、コピー原稿、又はファクシミリ受信原稿が複数枚あるときは、ページ単位で、そのページの印字率Ｘに応じた定着目標温度が設定されるようになっている。

画像形成装置１の概略構成を示す側面断面図。 操作部７の平面図。 画像形成装置１の制御構成を示すブロック図。 第２実施形態に係る画像形成装置１のヒートローラ４１の加熱温度設定制御を示すフローチャート。

符号の説明

１ 画像形成装置
４ 定着器ユニット
７ 操作部
８ 記録紙
１０ ＭＰＵ
１２ ＲＯＭ
１２ａ 検出プログラム
１２ｂ 比較選定プログラム
１３ ＲＡＭ
１４ 画像メモリ
１６ 電源スイッチ
４１ ヒートローラ
４２ プレスローラ
４３ ハロゲンランプ
４５ サーミスタ
７０ 表示パネル
７１ 表示対応キー
７２ 表示対応キー
７３ 表示対応キー

Claims (3)

1. 熱ローラ定着方式を用いた画像形成装置において、
   通常の定着時に設定される第１の定着目標温度に加えて、第１の定着目標温度よりも低い温度に設定される第２の定着目標温度を備え、プリント画像の印字率に基づいて第１の定着目標温度と第２の定着目標温度との切換を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の定着目標温度から前記第１の定着目標温度への切換は、前記プリント画像の印字率が所定の値以上のときに行われることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 熱ローラ定着方式を用いた画像形成装置において、
   プリント画像の印字率を検出する検出手段と、
   該印字率と、予め設定された所定の値とを比較し、該印字率が該所定の値以上のときには、通常定着を行う第１の定着目標温度に設定し、該印字率が該所定の値未満のときには、該第１の定着目標温度よりも低い第２の定着目標温度に設定する比較選定手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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