JP2005055788A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トータルな印字時間を短縮することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置において、実行しようとするジョブサイズによって、スループットを変更する。或は、実行する１つのジョブの中で、ジョブのページカウントによってスループットを変更する。この場合、スループットを変更するために、プロセススピードを変更させることで行う。又は、スループットを変更するために、紙間を変更させることで行う。

本発明によれば、ジョブのサイズに応じてスループットを変更することにより、大きなジョブを実施する場合にはスループットを上げて全体の印字時間を短くするとともに、小さなジョブの時にはFPOTを短く維持することができるため、結果的に全てのジョブに対してトータルな印字時間を最短にすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。

紙等の記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、複数の記録媒体に連続的に画像を形成する場合のスループット（画像形成を行うスピード（＝プロセススピード）は固定された一定の枚数とするのが一般的である。

そして、記録媒体に転写されたトナーを定着させるには或る一定以上の熱量が必要であるため、画像形成装置のスループットをアップさせる場合には、定着性を確保するために、スループットが上がった分単位時間当たりに供給する熱量を維持するために、定着温調温度を上げている。

しかしながら、高いスループットを得るために、スピードが上がった分単位時間当たりに供給する熱量を維持するためには、定着温調温度を上げる必要があり、実際に印字を行うためには、印字動作を行うに当たり予め定着器をその温度まで上げる必要がある。その場合、定着器に供給できる電力量には限界があるため、定着器の温度が高くなればそれだけ時間が長くなり、結果的に１枚目が出力させるまでの時間（First Print Out Time＝FPOT）が長くなる。

大量に印字を行う場合には、スループットを上げるとトータル時間が短くなるというメリットはあるものの、１枚や２枚という小さなジョブを行う場合には、FPOTが長くなると実際にはトータルな印字時間は長くなってしまう。

又、スループットを上げた場合でも短いFPOTを維持するためには、スタンバイ時の定着温度を高くするという手段もあるが、その場合、スタンバイ時の消費電力が多くなってしまう。又、定着器を高い温度の状態で長時間放置すると部品やユニットそのものが熱により劣化していく。

そこで、連続して画像形成を行う場合の印字枚数に応じて、印字枚数が少ない場合はスループットを低く、枚数が多いときはスループットを高く設定することで、１枚目を出力するまでに要する時間（FPOT）とスタンバイ時の消費電力の軽減を実現する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１２２０７１号公報

しかしながら、外部装置等から送信されるプリントジョブに応じて連続して画像形成を行う印字枚数に応じて一様にスループットを決定してしまうと、必ずしも装置の性能を発揮し得ない場合がある。例えば、プリント（印字）を開始する際の定着器の温度によっては、連続してプリント（印字）できる単位時間当たりの記録媒体の枚数（スループット）が異なるので、装置の性能を最大限に発揮するにはプリント（印字）を開始する際の定着器の温度に応じたスループットとするのが望ましい。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、トータルな印字時間を短縮することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、実行しようとするジョブサイズによって、スループットを変更することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、実行する１つのジョブの中で、ジョブのページカウントによってスループットを変更することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、スループットを変更するために、プロセススピードを変更させることで行うことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、スループットを変更するために、紙間を変更させることで行うことを特徴とする。

本発明によれば、ジョブのサイズに応じてスループットを変更することにより、大きなジョブを実施する場合にはスループットを上げて全体の印字時間を短くするとともに、小さなジョブの時にはFPOTを短く維持することができるため、結果的に全てのジョブに対してトータルな印字時間を最短にすることができる。

画像形成装置において、実行しようとするジョブサイズによって、スループットを変更し、或は実行する１つのジョブの中で、ジョブのページカウントによってスループットを変更することによって、全てのジョブに対してトータルな印字時間を最短にすることができる。

本発明の実施例は、フルカラーレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）をモデルに説明する。

図３はカラー画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面図である。

図３に示すカラー画像形成装置は、垂直方向に並設された４個の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１上の静電潜像を形成するスキャナユニット３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）、感光体ドラム１上のトナー像を転写材Ｓに転写させる静電転写装置（転写ローラ）５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）等が配設されている。尚、４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）は現像ローラである。

ここで、感光体ドラム１と帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６は、一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を構成している。

以下、感光体ドラム１から順に詳述する。

感光体ドラム１は、例えば直径３０ｍｍのアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光体ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ( 不図示) からの駆動力が伝達されることにより、反時計回りに回転駆動される。

帯電装置２としては、接触帯電方式のものを使用することができる。帯電部材は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム１表面に当接させるとともに、このローラに帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるものである。

スキャナユニット３は、感光体ドラム１の略水平方向に配置され、レーザーダイオード（不図示）によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター（不図示）によって高速回転されるポリゴンミラー９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）に照射される。ポリゴンミラー９に反射した画像光は、結像レンズを介して帯電済みの感光体ドラム１表面を選択的に露光して静電潜像を形成するように構成している。

現像装置８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーをそれぞれ収納した現像器から構成される。

全ての感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト１１が配設される。静電転写ベルト１１は１０^１１〜１０^１４Ω・ｃｍの体積固有抵抗を持たせた厚さ約１５０μｍのフィルム状部材で構成される。この静電転写ベルト１１は、垂直方向に４軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Ｓを静電吸着して上記感光体ドラム１に転写材Ｓを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Ｓは静電転写ベルト１１により転写位置まで搬送され、感光体ドラム１上のトナー像を転写される。

この静電転写ベルト１１の内側に当接し、４個の感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向した位置に転写ローラ５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）が並設される。これら転写ローラ５から正極性の電荷が静電転写ベルト１１を介して転写材Ｓに印加され、この電荷による電界により、感光体ドラム１に接触中の用紙に感光体ドラム１上の負極性のトナー像が転写される。

静電転写ベルト１１は、周長約７００ｍｍ、厚み１５０μｍのベルトであり、駆動ローラ１３、従動ローラ１４ａ，１４ｂ、テンションローラ１５の４本のローラにより掛け渡され、図の矢印方向に回転する。これにより、上述した静電転写ベルト１１が循環移動して転写材Ｓが従動ローラ１４ａ側から駆動ローラ１３側へ搬送される間にトナー像を転写される。

給紙部１６は、画像形成部に転写材Ｓを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材Ｓが給紙カセット１７に収納されている。画像形成時には給紙ローラ１８（半月ローラ）、中間搬送ローラ２６及びレジストローラ対１９が画像形成動作に応じて駆動回転し、給紙カセット１７内の転写材Ｓを１枚毎分離給送するとともに、中間搬送ローラ２６によりレジストローラまで搬送され、レジストローラでは転写材Ｓ先端はレジストローラ対１９に突き当たり一旦停止し、ループを形成した後に静電転写ベルト１１の回転と画像書出し位置の同期を取って、レジストローラ対１９によって静電転写ベルト１１へと給紙されていく。又、該フルカラーレーザービームプリンタはＭＰ給紙トレーも有しており、給紙ローラ２４により、ＭＰトレー２５上の転写材Ｓも給紙を行うことができる。

定着部２０は、転写材Ｓに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、回転する加熱ローラ２１ａと、これに圧接して転写材Ｓに熱及び圧力を与える加圧ローラ２１ｂとから成る。

即ち、感光体ドラム１上のトナー像を転写した転写材Ｓは、定着部２０を通過する際に定着ローラ対２１で搬送されるとともに、定着ローラ対２１によって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材Ｓ表面に定着される。

画像形成の動作としては、プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄが印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ７に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ２は感光体ドラム１の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット３は、その感光体ドラム１の周面に画像信号に応じて露光を行って該感光体ドラム１の周面上に静電潜像を形成する。現像装置４内の現像ローラは、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム１の周面上にトナー像を形成（現像）する。

最上流の感光体ドラム１周面上のトナー像の先端が静電転写ベルト１１との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Ｓの印字開始位置が一致するように、レジローラ対１９が回転を開始して転写材Ｓを静電転写ベルト１１へ給送する。

転写材Ｓは、静電吸着ローラ２２と静電転写ベルト１１とによって挟み込むようにして静電転写ベルト１１の外周に圧接し、且つ、静電転写ベルト１１と静電吸着ローラ２２との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Ｓと静電転写ベルト１１の誘電体層に電荷を誘起し、転写材Ｓを静電転写ベルト１１の外周に静電吸着するように構成している。これにより、転写材Ｓは静電転写ベルト１１に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。

このように搬送されながら転写材Ｓは、各感光体ドラム１と転写ローラ５との間に形成される電界によって、各感光体ドラム１のトナー像を順次転写される。

４色のトナー像を転写された転写材Ｓは、ベルト駆動ローラ１３の曲率により静電転写ベルト１１から曲率分離され、定着部２０に搬入される。転写材Ｓは、定着部２０で上記トナー像を熱定着された後、排紙ローラ対２３によって、排紙部から画像面を下にした状態で排紙トレイ１０に排出される。

又、自動両面は先に説明したように、片面印字の場合は、カセット１７（ＭＰトレイ２５）から給紙された転写材Ｓは、排紙トレイ１０上に排紙されるが、両面印字の場合に紙は定着後排紙ローラ２３によって一旦機外に排出されるものの、転写材Ｓが全て排出されてしまう前に、つまり転写材Ｓの後端が排紙ローラ２３に挟まれている間に排紙ローラ２３が逆回転し、転写材Ｓがスイッチバックされる。

その後、スイッチバックされた転写材Ｓは、両面搬送ローラ３１，３２，３３，３４によって両面パスを搬送され、再びレジストローラ対１９に再給紙される。そして、スイッチバックされた転写材Ｓは、レジストローラ対１９で再び斜行取りされ、２面目の印字及び定着が行われ、排紙トレイ１０上に排紙される。

本実施例において、先ず、パターン１の場合には、FPOTつまりスキャナーが回転を始め、又、転写材Ｓがカセット１７から給紙され、転写、定着された後に排紙トレイ１０に完全に排紙され終わるまでの時間は２０秒で、又、その際、転写材Ｓが定着器に到達する前に設定の温度に到達している必要がある。そして、スループットを２０ｐｐｍに設定する。

この場合、１枚プリントアウトする（排紙トレイ１０上に完全に排紙されるまで）には２０秒掛かり、２枚プリントアウトするには２３秒掛かる。従って、ｎ枚プリントアウトするには
ｔ_２０［秒］＝２０＋（ｎ−１）×３ （式１）
の時間が必要である。

一方、パターン２の場合、つまり印字する速度、所謂プロセススピードを上げて３０ｐｐｍにスループットをアップさせたときには、FPOTが２４．５秒になったと想定すると、その場合、１枚プリントアウトする（排紙トレイ１０上に完全に排紙されるまで）には２４．５秒掛かり、２枚プリントアウトするには２６．５秒掛かる。従って、ｎ枚プリントアウトするには、
ｔ_３０［秒］＝２４．５＋（ｎ−１）×２ （式２）
の時間が必要である。

上記式１と式２を比較すると、
ｎ≦５までは ｔ_２０＜ｔ_３０
であり、
ｎ≧６になって ｔ_２０＞ｔ_３０
となり、トータルな印字時間の長さは逆転する。

従って、この状況の中、５枚までのジョブの印字を行う場合にはFPOTを優先させて遅いスループットである２０ｐｐｍで印字を行い、６枚以上のジョブを行う場合にはスループットを上げた状態で印字を行うことで、トータル印字時間を短縮した印字を行うことができる。

尚、本実施例においては、ジョブ５枚までを小さなジョブ、６枚以上を大きなジョブとして記載したが、本体の構成や定着器に仕様等によりその枚数の条件は変化するものである。

以下、図２に基づいて実施例２について説明する。

前記実施例１では、プロセススピードを上げてスループットを速くする印字モードと、スループットを上げない印字モードを２つ持つことで、ジョブのサイズで２つのモードを使い分けトータルの印字時間を短くすることができないというものであったが、ジョブの途中でスループットを変更し、トータルな印字時間を短くすることも可能である。

スループットを上げて印字を行う場合、一定時間内に供給する熱量を上げるために定着の温調温度を上げる必要がある。一方、ジョブを始める場合には、冷えた状態から定着器を暖めるために最も多くの電力を必要とする。しかし、一度に使用できる最大電力には限界があるため、定着温調温度が高くなった状態では、供給するトータル電力量も多くなり、結果的に供給時間が長くなってFPOTも長くなる。

しかし、初期遅いスループットでスタートさせた場合には、印字初期に必要な電力に変化がないのでFPOTを維持することができ、そして、その状態で印字をスタートさせると電力的に余裕ができるため、その後定着温調温度を上げることは可能になり、プロセススピードを上げてスループットを上げることも可能になる。

例えば、ジョブの最初の４枚までは２０ｐｐｍのスループットで印字を行い、その後、１秒速度の切り替え掛けて３０ｐｐｍに上げる場合には、
４枚目までの印字の所要時間は、式１と同じであるものの、
５枚目以降の印字の所要時間は、
ｔ可変［秒］＝２０＋３×３＋１＋（ｎ−４）×２
＝３０＋（ｎ−４）×２ （式３）
となる。従って、６枚以上印字する場合には、式１や式２の場合よりもトータルな印字時間は短くすることができる。

実施例２では、印字の途中でプロセススピードを変更してスループットを上げるものであったが、元々紙間の距離が長い場合で、しかも定着器の熱容量が或る程度大きい場合には、紙間を詰めてスループットを上げることも可能である。定着器の熱容量が大きい場合には、紙間で定着器に熱量を蓄えておき、紙が通過する際にその熱量を放出して定着を行うことが可能となる。

その場合、式３の中には速度切り替えのための時間として１秒加えてあるが、その時間を短縮することができ、更にトータルの印字時間を短縮することができる。

本発明は、電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置に対して適用可能である。

本発明の実施例１を示すタイミング図である。 本発明の実施例２を示すタイミング図である。 従来例及び本発明の実施例を説明するためのフルカラーレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）の主断面図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
３ スキャナユニット
７ プロセスカートリッジ
１１ 静電転写ベルト装置
１７ 給紙カセット
１８ 給紙ローラ
１９ レジストローラ
２０ 定着器
２３ 定着排紙ローラ
３１，３２ ガイド

Claims (4)

1. 実行しようとするジョブサイズによって、スループットを変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 実行する１つのジョブの中で、ジョブのページカウントによってスループットを変更することを特徴とする画像形成装置。
3. スループットを変更するために、プロセススピードを変更させることで行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. スループットを変更するために、紙間を変更させることで行うことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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