JP2006350071A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電流計等を多数配置したり、電力加算集計装置を設置したりすることなく、低コストで定着装置に送る電力を効率よく最大限に供給し、ＷＵ時間を短縮すると共に、画像作成能力を高め、安定した定着性能を持った画像形成装置を提供する。
【解決手段】 電力が供給されて駆動する定着装置を含む複数の駆動部を有する画像形成装置において、定着装置の加熱手段のウォーミングアップのとき、定着装置の加熱手段を除く複数の駆動部の中で、ウォーミングアップ中に駆動停止可能な駆動部のうちの少なくとも一つの駆動部を停止させた状態で前記ウォーミングアップを行なう駆動禁止モードの場合は、停止させない状態で前記ウォーミングアップを行なう駆動許可モードの場合に比し、定着装置の加熱手段を除く複数の駆動部に供給する電力に対して、定着装置の加熱手段に供給する電力の値を増加させる制御を行う制御手段を有する画像形成装置。
【選択図】 図８

Description

本発明は、画像形成の定着にヒータを熱源として用いる画像形成装置の効率的な制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置にあっては、トナー像を用紙等の画像支持体に熱と圧力を掛けて固定させる熱定着手段が用いられている。

熱定着には所定の定着温度が必要であり、電源ＯＦＦから定着性が確保できる温度になるまでの待ち時間、所謂ウォーミングアップ（以下ＷＵと記す）時間が必要である。そしてＷＵ時間中は定着条件が整わないため画像形成を禁止している。この期間は、ユーザが使用できず利便性が損なわれている期間になっている。このようなＷＵ時間を短縮するために色々な試みがなされている。一つは、定着温度が低いトナー等の資材の開発であり、一つは定着装置自体の熱容量を低下させることであり、一つは定着装置に加える電力を増加させることである。

低い温度で定着可能なトナー等の資材の開発といっても、安易に融点を下げても周囲温度により変質する可能性も高く、定着性と保存性を両立させるトナーの開発には難しさがある。

また、熱容量を低下させた定着装置を採用しても連続印字を行うときは、用紙に奪われる熱量が定着装置に供給可能な熱量を上回った場合には、定着装置の温度は下がり定着性を著しく損なってしまう。

また、定着装置に対する電力を増加する手段といっても、画像形成装置全体で使用する電力が、家庭用電力仕様から工業用電力仕様に代わってしまうほど増加させて、一般ユーザに対して使用制約がかかるようになるまで増加させることは、決して好ましくなく避けるべきである。

この制約下の対策として、画像形成装置全体で使用できる電力を家庭用電力仕様の規格電力を超えないように決めておき、定着装置に供給できる電力を機械内部でどのように配分して最大量に持って行き、ＷＵ時間を短縮させるようにするかが重要になる。これについては特許文献１に示すものでは、各部の使用電力を常時測定して演算、集計して上記の条件を満足させるようにしている。
特開２００４−３７６９９号公報

しかし、特許文献１に示す手段では、各駆動部で使用される電力の測定に、それぞれセンサとして電流計を配置しており、その電力演算集計装置が設置され、画像形成装置全体のコストが大きくなってしまうという問題が生じている。

本発明はこのような問題を解決して低コストで定着装置に送る電力を効率よく最大限に供給し、ＷＵ時間を短縮すると共に、画像作成能力を高め安定した定着性能を持った画像形成装置を提供することを課題にする。

この目的は、次の技術手段（１）〜（３）の何れかによって達成される。

（１）電力が供給されて駆動する定着装置を含む複数の駆動部を有する画像形成装置において、定着装置の加熱手段のウォーミングアップのとき、定着装置の加熱手段を除く複数の駆動部の中で、ウォーミングアップ中に駆動停止可能な駆動部のうちの少なくとも一つの駆動部を停止させた状態で前記ウォーミングアップを行なう駆動禁止モードの場合は、前記駆動部を停止させない状態で前記ウォーミングアップを行なう駆動許可モードの場合に比し、定着装置の加熱手段を除く複数の駆動部に供給する電力に対して、定着装置の加熱手段に供給する電力の値を増加させる制御を行う制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。

（２）（１）項の画像形成装置において、節電のためのオフモードからの前記定着装置のウォーミングアップのときは、前記制御手段は、前記駆動禁止モードにより駆動停止可能な駆動部を全て停止させて、停止された駆動部の電力を前記定着装置の熱源に供給するように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。

（３）前記駆動停止可能な駆動部の駆動はフィニッシャの位置確認動作駆動及びパッチ作成のための高電圧印加駆動のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする（１）項又は（２）項に記載の画像形成装置。

本発明により、電流計等を多数配置したり、電力演算集計装置を設置したりすることなく、低コストで定着装置に送る電力を効率よく最大限に供給することができるようになり、ＷＵ時間を短縮すると共に、画像作成能力を高め、安定した定着性能を持った画像形成装置を提供することが可能になった。

以下、本発明の画像形成装置の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。

図１（ａ）は本発明の画像形成装置、詳しくはデジタル方式による画像形成装置の実施の形態の全体構成図であり、画像読取り部Ａ、画像処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、シート状の記録紙としての転写材Ｐを搬送する転写材搬送手段である転写材搬送部Ｄから構成されている。

画像読取部Ａの上部には原稿を自動搬送する自動原稿送り手段が設けられていて、原稿載置台１１上に載置された原稿は原稿搬送ローラ１２によって１枚宛分離搬送され読み取り位置１３ａにて画像の読み取りが行われる。原稿読み取りが終了した原稿は原稿搬送ローラ１２によって原稿排紙皿１４上に排出される。

それと共に、別の読取手段があり、それによって、プラテンガラス１３上に置かれた場合の原稿の画像は、走査光学系を構成する照明ランプ及び第１ミラーから成る第１ミラーユニット１５の速度ｖによる読み取り動作と、Ｖ字状に位置した第２ミラー及び第３ミラーから成る第２ミラーユニット１６の同方向への速度ｖ／２による移動動作によって読み取られる。

このように、露光部即ち、画像読取部の駆動がなされる。

読み取られた画像は、投影レンズ１７を通してラインセンサである撮像素子ＣＣＤの受光面に結像される。このＣＣＤの調製駆動等も行われる。撮像素子ＣＣＤ上に結像されたライン状の光学像は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施された後、画像データは一旦メモリに記憶される。

画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとして、像担持体であるドラム状の感光体２１と、その外周に、該感光体２１を帯電させる帯電手段２２、帯電した感光体の表面電位を検出する電位検出手段２２０、現像手段としての現像器２３、転写分離手段である転写極２４及び分離極２５、前記感光体２１のクリーニング装置２６及び光除電手段としてのＰＣＬ（プレチャージランプ）２７が各々動作順に配置されている。また、現像手段としての現像器２３の下流側には感光体２１上に現像されたパッチ像の反射濃度を測定する反射濃度検出手段２２２が設けられている。感光体２１は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体（ＯＰＣ）が好ましく使用され、図示の時計方向に駆動回転される。

回転する感光体２１へは帯電手段２２による一様帯電がなされた後、像露光手段としての露光光学系３０により画像処理部Ｂのメモリから呼び出された画像信号に基づいた像露光が行われる。書き込み手段である像露光手段としての露光光学系３０は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし、回転するポリゴンミラー３１、ｆθレンズ３４、シリンドリカルレンズ３５を経て反射ミラー３２により光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体２１に対してＡｏの位置において像露光が行われ、感光体２１の回転（副走査）によって潜像が形成される。本実施の形態の一例では文字部に対して露光を行い潜像を形成する。

感光体２１上の潜像は現像手段としての現像器２３によって反転現像が行われ、感光体２１の表面に可視像のトナー像が形成される。転写材搬送部Ｄでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズのシート状の記録紙としての転写材Ｐが収納された給紙ユニット４１（Ａ）、４１（Ｂ）、４１（Ｃ）と搬送ローラ４３が設けられ、また側方には手差し給紙を行う手差し給紙ユニット４２が設けられていて、それらの何れかから選択された転写材Ｐは案内ローラ４３によって搬送路４０に沿って給紙される。

そして給紙される転写材Ｐの傾きと偏りの修正を行うレジストローラ対４４によって転写材Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、搬送路４０、転写前ローラ４３ａ、給紙経路４６及び進入ガイド板４７に案内され、感光体２１上のトナー画像が転写位置Ｂｏにおいて転写極２４及び分離極２５によって転写材Ｐ上に転写され、搬送ベルト装置４５の搬送ベルト４５４に載置搬送されながら前記転写材Ｐは感光体２１面より分離し、前記搬送ベルト装置４５により定着手段としての定着装置５０に搬送される。

定着装置５０は、加熱手段としての加熱源を持つ回転体加熱部材としての加熱ローラ５１と加圧部材としての加圧ローラ５４とを有している。そして前記加熱源は電力供給を受けて熱エネルギが出力される。転写材Ｐを加熱ローラ５１と加圧ローラ５４との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナーを定着させる。

そして定着に当たっては、モータ、クラッチ等の機械的駆動が逐次掛けられている。

また、トナー画像の定着を終えた転写材Ｐは排出ローラ５５及びそれに押圧されるピンチローラ５６に挟持されて排紙トレイ８１上に排出される。

更に排紙に先立っては、フィニッシャ部にある前記排紙トレー８１の初期位置調整に当たる転写材の受け高さＨの調整が行われ、更に、図１（ｂ）に示すように、転写材の位置整合板８１Ｓが紙幅方向に移動して、紙揃えが正しく行われるようにするが、その確認のための駆動がなされる。

さて、このような画像形成装置において、電源ＯＮ後の一連のプロセスの動きを挙げると図２に示すようになる。

即ち、電源ＯＮによって、必要な駆動が許可されるモードのウォーミングアップ（以下ＷＵという）が行われ、ＷＵと共にあらゆる駆動がなされてＷＵが完了する。即ちこの段階までは駆動禁止がなされることなく、時間を十分掛けてＷＵがなされる。

そしてこの最初のＷＵが完了した時点において、コピー釦が押されると正常な一連の画像形成、所謂コピーモードの状態が続けられ、それが或る時間続けられて一段落すると、アイドリングモードに入る。そのアイドリングモードの休止状態が更に続くと自動的にオフモードに入る。このオフモード中は電力節約のため電力を下げており低電力モードともいわれる状態である。このモードのときコピー釦を押すと一部の駆動が禁止されるモードのＷＵが行われ、前述の駆動許可モードのＷＵよりも早い時間でＷＵが迅速になされて、次の一連のコピーにつなげられるようにしてある。

即ち、通電中にオフモードになった場合における前記定着装置のウォーミングアップ（ＷＵ）のときは、前記駆動停止可能な駆動部を停止させて、その電力を積極的に前記定着装置の熱源に供給するように制御することによって、ＷＵが迅速に達成され休止時間が大きく縮小される。

上記駆動許可時のタイムチャートは図３のようになり、駆動禁止時のタイムチャートは図５のようになる。そして、駆動許可時と駆動禁止時における定着装置５０の電力配分は表１にも示すように、１２９０Ｗと１３５０Ｗと大きく差が付けられている。

ここに画像読取部は、スキャナの駆動と、ＣＣＤ等のラインセンサの輝度調整を行っており、定着駆動部は定着装置のモータやクラッチ等の機械的駆動を行うものであり、感光体の高圧というのは感光体上に、画像補正用のパッチを作成するためのものである。フィニッシャ動作というのはスタッカ内の紙位置を揃える整合板４１Ｓや、排紙トレー８１の初期位置高さＨの確認のための機械的動作である。そして定着装置５０の出力は熱源を加熱するのに用いられる電力である。

図３の駆動許可モードのときは、感光体２１の高電圧動作及びフィニッシャ動作が定常的に作動しており、定着装置５０への電力援助ができない状態であり、常温から加熱されて２００℃のＷＵ完了に、図４の（Ａ）のグラフにも示すように３５秒要している。しかし、図５の駆動禁止モードのときは、感光体の高圧動作及びフィニッシャ動作が停止しており、その分、定着装置への電力援助に振り替えができている状態であり、したがって、ＷＵ完了に、図４の（Ｂ）のグラフにも示すように２７秒しか要せず、効率化されることが分かる。

このようにコピーモード以降のプロセスでは、駆動部の全てを動作させている場合と、前記駆動停止可能な駆動部を停止させている場合とで、前記画像形成装置の中の全ての消費電力中における前記定着装置の熱源へ供給する電力の割合及び電力の値を増加させる制御を行うことができる。

尚、図２に示したプロセスのコピー中に連続で多数枚の転写材Ｐを通紙するような場合には、定着温度の低下が起き、所定温度以下となるとコピー動作を中止し、そのときは駆動禁止のモードで迅速にＷＵを完了して、コピー動作を再開するようにしてある。但し、このときは定着装置の定着ローラの温度は２００℃から１７０℃程度にしか下がっておらず、極短時間でＷＵ完了の状態となる。

また、ＷＵ開始時の判断を示すフローチャートを図６に示す。

各ステップ（以下Ｓという）について説明する。

Ｓ１においてＷＵ状態かどうかが判断され、ｎｏであればＳ２に進み、各状態によって決められた電力を定着装置に供給する。ｙｅｓなら、Ｓ３に進み、パッチ作成により画像補正が済んだかどうかを判断し、ｙｅｓならＳ４に進み、フィニッシャの初期位置調整が実施済みかどうかを判断する。ｙｅｓなら、Ｓ６に進み、駆動禁止モードに設定する。更にＳ８に進み、発光光源の駆動によるパッチ像の作製とフィニッシャの駆動を禁止し、定着供給電力を最大にする。一方、Ｓ３においてｎｏの場合及びＳ４においてｎｏの場合は、共にＳ５に進んで駆動許可モードに設定し、更にＳ７に進んで発光光源の駆動によりパッチ像の作成とフィニッシャの駆動を許可し、定着供給電力を制限する。

更に、駆動許可モード中の判断を示すフローチャートを図７に示す。

Ｓ１１において、パッチ作成により画像補正が済んだかどうかを判断し、ｎｏであればＳ１２に進み、そこでフィニッシャの初期位置調整が実施済みかどうかを判断する。そこでもｎｏであればＳ１５に進み定着供給電力を最大にする。そしてＳ１１がｙｅｓであればＳ１３に進み定着供給電力を制限する。また、Ｓ１２がｙｅｓであればＳ１４に進み定着供給電力を制限する。そしてＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の判断結果で各電力供給状況を制御しながらＳ１１に戻り周期的な判断を繰り返して行く。

以上のフローチャートやタイムチャートに示す一連のプロセスの制御について図８のブロック回路図によって説明する。

スキャナの駆動と、ＣＣＤ等のラインセンサの輝度調整を行う露光部即ち画像読取部Ａ、画像処理部Ｂ、画像形成部Ｃ、転写材搬送部Ｄ、定着装置のモータやクラッチ等の機械的駆動を行う定着駆動部はそれぞれ電源部９４が投入されると、通常、制御手段９０が作動し、スイッチ９６に繋げられ、それぞれに所定の電力が供給される。

それに対して感光体２１上に、画像補正用のパッチを作成するための感光体２１への高電圧印加のための電力、フィニッシャ８０内の紙位置を揃える整合板８１Ｓの作動や、排紙トレー８１の初期位置高さＨ確認作動のための電力、所謂フィニッシャの機械的動作のための電力は、必要時以外は、前記各動作の開始及び完了信号による制御手段９０の指令に基づいて、スイッチング回路９１を介して駆動禁止モードが発効するようにしてあり、定着装置５０の加熱源ヒータ５１Ｈへの定着補強電力として、転用して増強させうるようになる。

上述のような制御手段を施すことにより、従来のように電流計等を多数配置したり、電力演算集計装置を設置したりすることなく、コストを上げることなく、定着装置に送る電力を効率よく最大限に供給することができるようになり、ＷＵ時間を短縮すると共に、画像作成能力を高め、安定した定着性能を持った画像形成装置を提供することが可能になった。

以上は電子写真画像形成装置を用いて説明したが、本発明は電子写真方式以外の定着装置を有する画像形成装置、例えばインクジェット画像形成装置にも適用可能である。

（ａ）は本発明の画像形成装置の実施の形態の全体構成図であり、（ｂ）は各スタッカの紙揃え装置を示す模式図である。 画像形成装置においる電源ＯＮ後の一連のプロセスの動きを示すブロック図である。 本発明における駆動許可時のタイムチャートである。 駆動許可モードのときと駆動禁止モードのときとでＷＵ完了までの時間と温度の関係を示すグラフである。 本発明における駆動禁止時のタイムチャートである。 ＷＵ開始時から駆動許可お駆動禁止に至る挙動を示すフローチャートである。 駆動許可モード中の判断を示すフローチャートである。 本発明の制御回路を示すブロック図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２１ 感光体
２２ 帯電手段
２３ 現像器
４１（Ａ）、４１（Ｂ）、４１（Ｃ） 給紙ユニット
５０ 定着装置
５１ 定着ローラ
５１Ｈ 熱源ヒータ
８０ フィニッシャ
８１ 排紙トレー
８１Ｓ 整合板
９０ 制御手段
９１ スイッチング回路

Claims (3)

1. 電力が供給されて駆動する定着装置を含む複数の駆動部を有する画像形成装置において、定着装置の加熱手段のウォーミングアップのとき、定着装置の加熱手段を除く複数の駆動部の中で、ウォーミングアップ中に駆動停止可能な駆動部のうちの少なくとも一つの駆動部を停止させた状態で前記ウォーミングアップを行なう駆動禁止モードの場合は、前記駆動部を停止させない状態で前記ウォーミングアップを行なう駆動許可モードの場合に比し、定着装置の加熱手段を除く複数の駆動部に供給する電力に対して、定着装置の加熱手段に供給する電力の値を増加させる制御を行う制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、節電のためのオフモードからの前記定着装置のウォーミングアップのときは、前記制御手段は、前記駆動禁止モードにより駆動停止可能な駆動部を全て停止させて、停止された駆動部の電力を前記定着装置の熱源に供給するように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記駆動停止可能な駆動部の駆動はフィニッシャの位置確認動作駆動及びパッチ作成のための高電圧印加駆動のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

Images