JP2007140400A - 画像形成装置およびその定着器制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】紙間時間に応じて紙間でのより適正な温度制御を行う。
【解決手段】第１の記録紙が定着器から排出された後、第２の記録紙が定着器に進入するまでの紙間時間Ｔに対して、記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａから、非通紙中に必要な供給電力Ｂ（＜Ａ）まで時間Ｔ／２をかけて変化するために必要な一定時間Δｔ毎の電力変化量Δｗを算出しておく。紙間期間の開始時から、一定時間Δｔ毎に電力変化量Δｗずつ電力を低下させる制御を行うとともに、前半時間の経過後に、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗずつ電力を増加させる制御を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真プロセスで形成される現像剤像（トナー像）を記録紙上に定着器により定着させる画像形成装置における定着器の制御に関するものである。

従来の定着器においては、吸湿した記録紙を加圧ローラ高温時に定着ニップに通紙すると、記録紙が保持する水分の蒸発が激しくなるため、記録紙と加圧ローラの間に水蒸気層ができることから搬送力が低下して、記録紙のスリップが発生しやすくなる。

また、スリップが発生すると記録紙上に転写された画像が乱れたり、記録紙の搬送不良が発生するおそれがある。

そのため、図３に示すように、従来は記録紙が通過していない間（紙間）は温調温度を低下させて加圧ローラの温度上昇を抑えスリップの発生を抑制している。

しかし、このような制御を行うと目標温度を変化させたときに供給電力が急激に変化することから、フリッカノイズが発生してしまう問題があった。

このようなフリッカノイズを低減させるために、ある目標温度から次の目標温度に切り替える際に、一定時間Δｔに一定電力ΔＷだけ設定電力を下げ、段階的に設定電力を低下させていく技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開平１０−１８６９３７号公報

上記特許文献１に記載の技術では、一定電力ΔＷを大きく設定すれば目標温度への到達は早いがフリッカノイズの低減の効果は低下する。逆に一定電力ΔＷを小さくすれば、目標温度に到達するまでに時間がかかり、許容される時間内に目標温度に到達しない場合が生じうる。

本発明はこのような背景において成されたものであり、その目的は、紙間時間に応じて紙間でのより適正な温度制御を行うことができる画像形成装置およびその定着器制御方法を提供することにある。

本発明による定着制御方法は、記録紙上に現像剤像を形成し、この現像剤像を定着器により熱定着し、前記定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置の定着制御方法において、第１の記録紙が定着器から排出された後第２の記録紙が定着器に進入するまでの紙間時間Ｔを第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２（＝ｔ１）に二分し、記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａから、非通紙中に必要な供給電力Ｂ（＜Ａ）まで時間Ｔ／２をかけて変化するために必要な一定時間Δｔ毎の電力変化量Δｗを算出し、紙間期間の開始時から、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗずつ電力を低下させる制御を行うとともに、前記第１の時間ｔ１の経過後に、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗずつ電力を増加させる制御を行うことを特徴とする。

この構成によれば、従来のように固定的な一定電力ΔＷずつの供給電力の段階的な制御ではなく、紙間時間Ｔおよび供給電力差（Ａ−Ｂ）に基づいて電力変化量Δｗを可変的に決定することができるので、紙間時間Ｔの全体を利用して比較的緩い傾斜で供給電力の減少・増加を行うことができる。

本発明による他の定着制御方法は、記録紙上に現像剤像を形成し、この現像剤像を定着器により熱定着し、前記定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置の定着制御方法において、第１の記録紙が定着器から排出された後第２の記録紙が定着器に進入するまでの紙間時間Ｔを第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２（＝Ｔ−ｔ１）に二分し、記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａから、非通紙中に必要な供給電力Ｂ（＜Ａ）まで前記第１の時間ｔ１をかけて変化するために必要な一定時間Δｔ毎の電力変化量Δｗ１を算出するとともに、前記供給電力Ｂから供給電力Ａまで前記第２の時間ｔ２をかけて変化するために必要な一定時間Δｔ毎の電力変化量Δｗ２を算出し、紙間期間の開始時から、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗ１ずつ電力を低下させる制御を行うとともに、前記第１の時間ｔ１の経過後に、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗ２ずつ電力を増加させる制御を行うことを特徴とする。

この構成では、紙間時間Ｔを第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２（＝Ｔ−ｔ１）に二分する際にｔ１とｔ２を異ならせることにより、供給電力の減少時と増加時の変化率を異ならせることができる。

本発明による定着制御方法は、別の見地によれば、記録紙上に現像剤像を形成し、この現像剤像を定着器により熱定着し、前記定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置の定着制御方法において、第１の記録紙が定着器から排出された後第２の記録紙が定着器に進入するまでの紙間時間Ｔを第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２（＝Ｔ−ｔ１）に二分し、記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａから、非通紙中に必要な供給電力Ｂ（＜Ａ）まで前記第１の時間ｔ１をかけて供給電力を段階的に減少していき、供給電力Ｂに達したあと、直ちに供給電力を前記供給電力Ｂから前記供給電力Ａまで前記第２の時間ｔ２をかけて段階的に増加させる制御を行うことを特徴とする。

本発明は、上記定着制御方法を実施する画像形成装置として把握することもできる。すなわち、本発明による画像形成装置は、画像形成手段により記録紙上に現像剤像を形成し、熱定着手段により記録紙上の現像剤像を定着し、定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置において、記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａと、非通紙中に必要な供給電力Ｂと、紙間時間Ｔとから、供給電力の変化量Δｗ＝（Ａ−Ｂ）／｛（Ｔ／２）／Δｔ）｝を決定する手段と、記録紙が定着器を抜けた後、紙間時間の半分の時間Ｔ／２経過するまでは、前記決定した供給電力の変化量Δｗに従い供給電力を徐々に減少させ、前記半分の時間Ｔ／２の経過後、前記決定した供給電力の変化量Δｗに従い供給電力を徐々に増加させる制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明による他の画像形成装置は、画像形成手段により記録紙上に未定着現像剤像を形成し、熱定着手段により該記録紙上の現像剤像を定着し、定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置において、記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａと、非通紙中に必要な供給電力Ｂと、紙間時間Ｔを二分した第１の時間ｔ１及び第２の時間ｔ２（＝Ｔ−ｔ１）とから、第１の供給電力の変化量Δｗ１＝（Ａ−Ｂ）／（ｔ１／Δｔ）および第２の供給電力の変化量Δｗ２＝（Ａ−Ｂ）／（ｔ２／Δｔ）を決定する手段と、記録紙が定着器を抜けた後、時間ｔ１経過するまでは、前記第１の供給電力の変化量Δｗ１に従い供給電力を徐々に減少させ、時間ｔ１の経過後、前記第２の供給電力の変化量Δｗ２に従い供給電力を徐々に増加させる制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、定着器の紙間時間と目標の供給電力から、供給電力の変化量を決定し、それに応じて徐々に供給電力を制御することにより、紙間時間を最大限に利用して、非通紙時の急激な供給電力の変化をなくし、フリッカノイズの低減を図ることができる。

また、非通紙時における供給電力の減少時間と増加時間の割合を変えることにより、時間を大きく取った側の供給電力変化量をさらに小さくすることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、電子写真プロセスで形成されるトナー像を記録紙上に定着器により定着させる画像形成装置である。

まず、図１に本実施の形態における画像形成装置の概略のハードウェア構成をブロック図として示す。

画像形成装置は、制御部１０、作像部１１、転写部１２、定着器１３、給紙・搬送部１５、操作パネル１６、および各種センサ部１７を備える。制御部１０は、ＣＰＵ、メモリ、インタフェース部を含み、各部をソフトウェア制御する。作像部１１は、画像信号に基づいて作像する部位であり、例えば感光ドラムにレーザ光で形成された潜像をトナーで現像する。転写部１２は高電圧の生成部を含み、作像部で形成されたトナー像を記録紙に転写させる部位である。定着器１３は、前記転写されたトナー像を記録紙に熱で定着させる部位である。給紙・搬送部１５は、記録紙収納部（図示せず）から１枚ずつ記録紙を給紙し、順次、転写部１２、定着器１３の経路を搬送し、装置外へ排出する手段である。操作パネル１６は、ユーザが装置に対して指示やデータを入力する入力部および装置がユーザに対して情報を提供する表示部を含む。各種センサ部１７は、給紙・搬送部１５の経路中の各種に配置された記録紙のセンサや、定着器１３の温度を検知するためのサーミスタ等の各種のセンサを含む。その他、図示しないが、複写機では画像読取部、プリンタではホストコンピュータとの通信を行う通信部、ファクシミリでは公衆回線を介して他のファクシミリと通信を行う通信部を含む。

本発明では図１内の定着器１３の制御に関し、その内部構成例を図２に示す。

定着器１３の加熱部材としてのヒータ２２は交流電源２１から、電力制御回路２３を介して、所定の電力で駆動される。ゼロクロス検出器２５は交流電源２１の交流波形のゼロクロス点を検出する。サーミスタ２４は、ヒータ２２の温度を検出するための温度検出手段である。制御部２６は、ゼロクロス検出器２５の検出出力およびサーミスタ２４の出力に基づいて、電力制御回路２３を制御する。電力制御回路２３での制御としては、交流波形の複数半波を１周期として周期内の駆動半波数を可変するいわゆる波数制御、または、半波内のオン時間を切り替える位相制御等を利用することができる。

図４に本実施の形態において、定着器１３に複数枚の記録紙を連続的に通紙する際の紙間での第１の制御態様を表すタイミングチャートを示す。通紙中はＰ、ＰＩ、ＰＩＤといった既知の方法で制御を行い、用紙後端が定着器を抜け非通紙状態になってから次の用紙先端が定着器に突入するまでの時間、すなわち紙間時間Ｔは、次のような制御を行う。

一般に、紙間時間Ｔは紙種等によって異なるとしても、予め決定することができる。図４の場合、定着器に対して通紙中の供給電力Ａ、非通紙中の目標供給電力をＢとし、紙間時間Ｔを均等に２分割して、その間を単位時間Δｔごとに供給電力を逐次低減していき、時間Ｔ／２で電力Ｂに達するように制御する。単位時間Δｔは、供給電力を位相制御、端数制御で制御する場合の最小時間である。電力Ａ，Ｂは、プリント条件(目標温調温度、定着器の温度状態、用紙種類、プリントモード等)に応じてさまざまな値にすることが可能である。但し、本発明では電力Ａ，Ｂが与えられた後の処理に関するものなので、ここではその具体的な決定方法については言及しない。

設定電力が電力Ｂに達した後、直ちに、単位時間Δｔ毎に供給電力を逐次増加させていき、時間Ｔ／２で電力Ａに達するように制御する。

そのために、単位時間Δｔ毎に変化させる供給電力の変化量Δｗは、
Δｗ＝（Ａ−Ｂ）／（（Ｔ／２）／Δｔ）
とする。この式から分かるように、単位時間Δｔを固定としても、紙間時間Ｔに応じて、電力変化量Δｗは変動する。

なお、通信で記録対象の画像データを受信するような場合、通信状況等により紙間時間Ｔが延長されることもあるが、そのような場合は予定より早く電力Ｂに達することになるが、このことは特に問題とはならない。

図５は図４の制御態様に対応する紙間処理（１）の例を示すフローチャートである。この処理は上述した制御部のソフトウェア制御により実現される。後述する他のフローチャートについても同様である。

図５の処理において、まず、紙間時間Ｔを確認する（Ｓ１１）。ついで、上述したように電力変化量Δｗを算出する（Ｓ１２）。さらに、（Ｔ／２）／Δｔから整数Ｎを求める。割り切れない場合には四捨五入、切り捨て等の処理を行う。（Δｔは例えば半波に対応する１０ｍｓ程度の時間なので、Ｎの値の±１程度の誤差は問題にならない。）

そこで、ｎ＝１として（Ｓ１４）、設定電力をＡ−ｎ・Δｗとする（Ｓ１５）。このステップＳ１５の処理を、ｎがＮに達するまで（Ｓ１６）、単位時間Δｔ毎にｎを更新しながら（Ｓ１７）、繰り返して実行する。

ｎがＮに達したら、再度、ｎ＝１として（Ｓ１８）、今度は設定電力をＢ＋ｎ・Δｗとする（Ｓ１９）。このステップＳ１９の処理を、ｎがＮに達するまで（Ｓ２０）、単位時間Δｔ毎にｎを更新しながら（Ｓ２１）、繰り返して実行する。

次に、図６に本実施の形態における紙間での第２の制御態様を表すタイミングチャートを示す。この第２の制御態様は、図４に示した第１の制御態様と同様であるが、紙間時間Ｔを均等に分割するのではなく、時間ｔ１，ｔ２に分割した点で異なる。（ｔ１＝ｔ２とすれば、その制御態様は第１の制御態様と結果的に同じになる。）非通紙時間Ｔに対するｔ１、ｔ２の比率を変化させることにより、比率を大きくした側の供給電力変化量をさらに小さくすることができる。

時間ｔ１，ｔ２の決定方法としては、（１）予め両時間の比率を定めておき、この比率に基づいて時間ｔ１，ｔ２を決定する、（２）両時間の一方を固定にして、他方を紙間時間Ｔからその固定値を減算した値とする、等を採用することができる。

図７は図６に示した第２の制御態様に対応する紙間処理（２）の例を示すフローチャートである。

図７において、まず、紙間時間Ｔを確認する（Ｓ３１）。ついで、上述のように時間ｔ１，ｔ２を決定する（Ｓ３２）。さらに、次式に示すように電力変化量Δｗ１，Δｗ２を算出する（Ｓ３３）。
Δｗ１＝（Ａ−Ｂ）／（ｔ１／Δｔ）
Δｗ２＝（Ａ−Ｂ）／（ｔ２／Δｔ）

また、ｔ１／Δｔおよびｔ２／Δｔから整数Ｎ１，Ｎ２を求める（Ｓ３４）。前述と同様、割り切れない場合には四捨五入、切り捨て等の処理を行う。

そこで、ｎ＝１として（Ｓ３５）、設定電力をＡ−ｎ・Δｗ１とする（Ｓ３６）。このステップＳ３６の処理を、ｎがＮ１に達するまで（Ｓ３７）、単位時間Δｔ毎にｎを更新しながら（Ｓ３８）、繰り返して実行する。

ｎがＮ１に達したら、再度、ｎ＝１として（Ｓ３９）、今度は設定電力をＢ＋ｎ・Δｗ２とする（Ｓ４０）。このステップＳ４０の処理を、ｎがＮ２に達するまで（Ｓ４１）、単位時間Δｔ毎にｎを更新しながら（Ｓ４２）、繰り返して実行する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。

例えば、通紙中の供給電力がある用紙と次の用紙の通過時で変わる場合は、通紙中の供給電力Ａとして、紙間時間の前半部では前回通紙時の供給電力Ａ１を用い、後半部では次回通紙時での供給電力Ａ２を用いて、供給電力変化量を求めればよい。

本発明の実施の形態における画像形成装置の概略のハードウェア構成をブロック図である。 図１内の定着器のの内部構成例を示す図である。 従来の定着器の紙間での供給電力制御の態様を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態における紙間での第１の制御態様を表すタイミングチャートである。 図４の制御態様に対応する紙間処理（１）の例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における紙間での第２の制御態様を表すタイミングチャートである。 図６に示した第２の制御態様に対応する紙間処理（２）の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…制御部
１１…作像部
１２…転写部
１３…定着器
１５…給紙・搬送部
１６…操作パネル
１７…各種センサ部
２１…交流電源
２２…ヒータ
２３…電力制御回路
２４…サーミスタ
２５…ゼロクロス検出器
２６…制御部

Claims (5)

1. 記録紙上に現像剤像を形成し、この現像剤像を定着器により熱定着し、前記定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置の定着制御方法において、
   第１の記録紙が定着器から排出された後第２の記録紙が定着器に進入するまでの紙間時間Ｔを第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２（＝ｔ１）に二分し、
   記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａから、非通紙中に必要な供給電力Ｂ（＜Ａ）まで時間Ｔ／２をかけて変化するために必要な一定時間Δｔ毎の電力変化量Δｗを算出し、
   紙間期間の開始時から、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗずつ電力を低下させる制御を行うとともに、前記第１の時間ｔ１の経過後に、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗずつ電力を増加させる制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置の定着器制御方法。
2. 記録紙上に現像剤像を形成し、この現像剤像を定着器により熱定着し、前記定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置の定着制御方法において、
   第１の記録紙が定着器から排出された後第２の記録紙が定着器に進入するまでの紙間時間Ｔを第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２（＝Ｔ−ｔ１）に二分し、
   記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａから、非通紙中に必要な供給電力Ｂ（＜Ａ）まで前記第１の時間ｔ１をかけて変化するために必要な一定時間Δｔ毎の電力変化量Δｗ１を算出するとともに、前記供給電力Ｂから供給電力Ａまで前記第２の時間ｔ２をかけて変化するために必要な一定時間Δｔ毎の電力変化量Δｗ２を算出し、
   紙間期間の開始時から、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗ１ずつ電力を低下させる制御を行うとともに、前記第１の時間ｔ１の経過後に、一定時間Δｔ毎に前記電力変化量Δｗ２ずつ電力を増加させる制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置の定着器制御方法。
3. 記録紙上に現像剤像を形成し、この現像剤像を定着器により熱定着し、前記定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置の定着制御方法において、
   第１の記録紙が定着器から排出された後第２の記録紙が定着器に進入するまでの紙間時間Ｔを第１の時間ｔ１と第２の時間ｔ２（＝Ｔ−ｔ１）に二分し、
   記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａから、非通紙中に必要な供給電力Ｂ（＜Ａ）まで前記第１の時間ｔ１をかけて供給電力を段階的に減少していき、供給電力Ｂに達したあと、直ちに供給電力を前記供給電力Ｂから前記供給電力Ａまで前記第２の時間ｔ２をかけて段階的に増加させる制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置の定着器制御方法。
4. 画像形成手段により記録紙上に現像剤像を形成し、熱定着手段により記録紙上の現像剤像を定着し、定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置において、
   記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａと、非通紙中に必要な供給電力Ｂと、紙間時間Ｔとから、
   供給電力の変化量Δｗ＝（Ａ−Ｂ）／｛（Ｔ／２）／Δｔ）｝
   を決定する手段と、
   記録紙が定着器を抜けた後、紙間時間の半分の時間Ｔ／２経過するまでは、前記決定した供給電力の変化量Δｗに従い供給電力を徐々に減少させ、前記半分の時間Ｔ／２の経過後、前記決定した供給電力の変化量Δｗに従い供給電力を徐々に増加させる制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 画像形成手段により記録紙上に未定着現像剤像を形成し、熱定着手段により該記録紙上の現像剤像を定着し、定着器への供給電力を記録紙が通過中か否かで変化させる画像形成装置において、
   記録紙が定着器を通過する時に必要な供給電力Ａと、非通紙中に必要な供給電力Ｂと、紙間時間Ｔを二分した第１の時間ｔ１及び第２の時間ｔ２（＝Ｔ−ｔ１）とから、
   第１の供給電力の変化量Δｗ１＝（Ａ−Ｂ）／（ｔ１／Δｔ）および
   第２の供給電力の変化量Δｗ２＝（Ａ−Ｂ）／（ｔ２／Δｔ）
   を決定する手段と、
   記録紙が定着器を抜けた後、時間ｔ１経過するまでは、前記第１の供給電力の変化量Δｗ１に従い供給電力を徐々に減少させ、時間ｔ１の経過後、前記第２の供給電力の変化量Δｗ２に従い供給電力を徐々に増加させる制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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