JP2009086623A - 画像形成装置及び定着制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】定着手段20の加熱定着用のローラ21、22の接触面を回転方向に複数領域に分割し、ローラ21、22を駆動するギア24の回転を検知するフォトセンサ23等の出力信号によりローラ21、22が接触する領域を検出して、複数の領域毎にローラ21、22の接触時間を積算する。複数領域毎の接触時間を比較し、最少の接触時間の領域を、回転するローラ21、22が回転停止時に接触すべき停止領域として決定し、回転停止時には、ローラ21、22の回転を制御して決定された停止領域で接触するように停止させる。
【選択図】 図2
Description
定着手段100による駆動を停止させて長時間放置等すると、図示のように、各ローラ110、120の回転も停止して、互いに外周面が接触して加圧及び加熱された状態に長時間保持(図15A参照)される。これに伴い、加圧ローラ120の外周面の弾性体層121が局部的に加圧され、高温の定着ローラ110との接触(圧接)で接触部(ニップ部)122を中心に変形した状態に保持されて、その間に、接触部122の弾性体層121が圧縮永久変形(歪み)を起こすことがある。
本発明は、互いに接触した状態で回転可能な一対の回転体により記録媒体上の未定着画像を加熱定着させる定着手段を制御する定着制御方法であって、前記一対の回転体の外周面を回転方向に複数領域に分割した中の1領域を、該回転体同士が接触する接触領域として検出する接触領域検出ステップと、前記複数領域毎に前記一対の回転体が回転を停止している時の回転体同士の接触時間をそれぞれ積算する積算ステップと、前記積算ステップで積算した複数領域毎の接触時間に基づき、前記複数領域の中から前記一対の回転体が回転を停止する時の停止領域を決定する停止領域決定ステップと、回転する前記一対の回転体を前記停止領域決定ステップで決定された領域で接触するように停止させる回転停止ステップと、を有することを特徴とする。
本実施形態の画像形成装置は、互いに接触した状態で回転可能な一対の回転体と、回転体を回転させる駆動手段とを有する定着手段を備え、回転する一対の回転体により未定着画像の定着を行う装置である。また、この定着手段は、加熱定着方式の定着装置(定着器)であり、記録用紙やOHP(Over Head Projector)用等の樹脂フィルム等のシート状の記録媒体を、回転する一対の回転体間に形成されるニップ部を通過させることで、回転体を介して加圧加熱し、記録媒体上に担持されたトナー画像等の未定着画像を記録媒体に加熱定着させるようになっている。
この画像形成装置1は、図示のように、複数枚の記録用紙Pを収納可能な給紙トレイ4と、その上方に配置された転写ベルト5と、転写ベルト5に沿って配置された複数のカートリッジ(電子写真プロセス部)6K、6M、6C、6Yと、それらの上方に配置された露光器11と、記録用紙Pの搬送経路40中に設けられた定着手段20等を備えている。ここではカラー成分色をブラック(K)、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)として、4色分のカートリッジ6K、6M、6C、6Yを有し、それぞれ電子写真プロセスによって各成分色のトナー画像を生成する。
図2は、この定着手段20の概略構成を示す斜視図である。
この定着手段20は、図2に示すように、互いに外周面を対向させて接触(当接)する定着ローラ21と加圧ローラ22とからなる一対の回転体(以下「一対のローラ」ともいう)を備え、それらの軸線を略平行にした状態で回転可能に支持している。これら一対のローラは、それぞれ略同じ直径の円筒状をなし、いずれか一方(ここでは定着ローラ21)に駆動手段が取り付けられ、定着ローラ21が駆動手段により軸線周りに回転駆動されると、これに接触する加圧ローラ22が、互いに接触した状態で軸線周りに従動回転するようになっている。
駆動手段は、モータ(図示せず)とモータの回転を定着ローラ21に伝えるギア(1)24、ギア(2)25及びギア(3)26、よりなるギア列を要素とする。なお、ギア(1)24には、回転を検知するためのフォトセンサ23を設けている。フォトセンサ23の回転検知信号は、定着ローラ21と加圧ローラ22の接触領域を検出するために用いられる(接触領域の検出については後記で詳述)。
一対のローラが停止している間に、これらのローラが互いに加圧されて接触した状態にとどまることによって起きるローラが受ける損傷や変形については、上記[背景技術]で述べたとおりである。
具体的には、停止時の接触位置の履歴情報として、一対のローラが接触する外周面を所定の領域に分け、各領域における接触時間の積算値を求め、求めた領域毎に積算した接触時間を管理し、管理した領域毎の接触時間をもとに、停止させる際の領域を決定し、決定した領域への停止制御を行う。
図3は、定着ローラを駆動するギアに設けたフォトセンサの構成を示す図である。同図Bは正面図、即ちギア(1)24の軸線方向から見た図で、同図Aは、側面から見た図である。
この実施形態に示すフォトセンサ23は、透過型センサであり、発光素子から出る検知光Lが受光素子に当たるように向かい合った構造になっており、発光素子からの検知光Lが遮断されると受光素子の出力が変化する。フォトセンサ23は、図3に示すように、ギア(1)24によって検知光Lが遮断される位置に設けるが、ギア(1)24に開けたスリット24Sでは検知光Lが透過し、透過光が受光素子に入射する。
図2の例では、定着ローラ21を駆動するギア列の入力側のギア(1)24の回転数を120rpmとして、定着ローラ21側のギア(3)26の回転数は60rpmに落としている。つまり、定着ローラ21が1回転する間に入力側のギア(1)24は2回転するギヤ比としている。
ギア(1)24には回転方向に180度位相をずらしかつ大きさの違うスリット24Sが2個開いており、スリット24Sがフォトセンサ23の間を通過するときに、センサ出力大きくなるので、図4に示すように、出力が矩形波状になる。ギア(1)24は、回転数120rpmで等速に回転するので、0.5secの回転周期で矩形波の立下りの間隔は0.25secとなる。
このとき、スリット24Sの大きさが異なるため、フォトセンサ23の出力変化の時間が異なり、幅の大きいスリットが通過するときは4n+1又は4n+3、幅の小さいスリットが通過する時は4n、4n+2のカウント数になる。また、領域と4つの矩形波との関係を一意に決めるために定着ローラ21のホームポジションを定めて、4つの矩形波との関係を固定する必要がある。
このセンサ出力はギアの歯(突出)部ごとに矩形波を出力するので、上記したと同様に接触領域を認識する場合には、歯数を領域に対応させ、その歯数分のセンサ出力に現れる矩形波をカウントすることで、接触領域を検出する。なお、この方法で実施するときにも、定着ローラ21の領域と歯数分の矩形波によって検出する領域との関係を一意に決めるためには、定着ローラ21のホームポジションを定めて、歯数分の矩形波によって検出する領域との関係を固定する必要がある。
図5は、画像形成装置1が備える制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。この制御システムの各機能部(各種センサを除く)は、画像形成装置1内蔵の中央演算処理装置(CPU)やROM、RAM等の各種メモリ等を備えたマイクロコンピュータにより構成できる。
なお、図5の制御システムは、全実施形態に共通のシステムを示すもので、定着ローラ21における接触時間の積算及び決定した領域への停止制御の基本動作として示す下記「定着ローラ停止時の接触領域変更動作」においては、定着温度検出部32や大気温度検出部34の検出を必要としない例を示す。この様な場合には、不要な要素を省略した構成で実施し得る。
フォトセンサ23の出力は、フォトセンサ出力検出部27で増幅する。フォトセンサ検出部27には、オペアンプを用いており、フォトセンサ23の出力が基準以上である場合に、ギア(1)24のスリット24Sを透過した発光素子の光を受光したときであるとし、出力を増幅して、メイン制御部28に出力する。
接触領域の認識は、定着手段20の動作を制御する間、メイン制御部28によって常に認識すべき動作状態の一つであり、認識結果として得られるカウント数は、記憶部29で記憶、管理される。
従って、メイン制御部28は、一対のローラが停止した時に上記した接触領域の認識動作によって記憶部29で管理されているカウント数を読出し、読出したカウント数から、現在、一対のローラが接触している領域を求め、停止時の接触領域を特定する。
また、停止時の接触時間は、一対のローラを停止させてから、その後一対のローラの駆動が開始されるまでの時間として求める。例えば、停止時に時計を読んで得られる時刻を記憶しておき、次の駆動開始時に再び時計を読んで得られる時刻と停止時に記憶しておいた時刻を演算し、特定された接触領域の接触時間として求めることができる。
ただ、停止している間にリアルタイムで接触時間の積算値を必要とする場合(後記「定着ローラ停止時の接触領域変更動作」等)には、所定の間隔で積算動作を行う方法を採用する。
ここで求めた接触時間は、停止時の接触時間の履歴として領域毎に管理するので、該当する接触領域の履歴として既に管理されている接触時間に積算し、得られる時間により接触時間の履歴情報を更新し、記憶部29で管理する。なお、接触時間の検出と管理動作は、後記で図7を参照して説明する。
また、停止領域決定部31は、メイン制御部28の指示に従って、記憶部29に記憶され、管理された上記した領域毎の接触時間に基づき、一対のローラの回転停止(終了)時に互いに接触すべき停止領域を予め決定する。その際、この停止領域決定部31は、各接触時間を比較する比較手段としても機能し、この比較手段により、記憶された複数の領域毎の接触時間同士を比較して、最も短い接触時間(接触時間値が最小のもの)を判定し、複数の領域から、この接触時間が最少(最短)の領域を停止領域とし、一対のローラがこの領域で接触して停止するように決定する。
次に、上記した制御システム(図5)が履歴情報として管理された接触時間を用いて行う定着ローラ21と加圧ローラ22とからなる一対のローラの停止制御の基本動作を説明する。
図6は、この定着ローラの停止制御の動作手順を示すメインフローチャートであり、印刷終了に伴い一対のローラの回転駆動を停止し、再度駆動させるまでの手順を示している。
この場合、モータが停止してから定着ローラ21が停止するまでの距離は、回転速度が同等なら同じと考えられるため、予めモータ停止から定着ローラ21が停止するまでの距離を求めておき、この停止距離を考慮してモータを停止する制御を行う。定着ローラ21の回転速度は60rpm又は30rpmのため、各々停止までの距離を求めておき、回転速度によりモータを停止するタイミングを変える。
確認の結果、両領域が一致していないときには(ステップS105、NO)、再度、一対のローラを駆動して回転させ(ステップS112)、上記したステップS103〜S105の動作を繰り返す。
他方、現在の接触領域と決定された停止領域が一致するときには(ステップS105、YES)、接触時間の積算を開始するとともに、積算の開始時刻と現在の接触領域を記憶部29に記憶する(ステップS106)。
また、このように管理される接触時間に基づき、一対のローラの回転を停止させる際には、その都度、上記と同様に複数の領域から一対のローラが回転停止時に接触すべき停止領域を決定し、その決定された停止領域で接触するように一対のローラを停止させる。
こうした動作を行うことによって、定着手段20の一対のローラの表面を偏りが生じないように平均的に停止時の接触領域に使うようにすることで、熱や圧力によるダメージを分散させて、ローラ接触面に損傷や変形等が生じるのを抑制し、定着手段20を高寿命にすることができる。
次に、一対のローラの回転停止中に、履歴情報として管理している複数領域毎の接触時間を所定時間間隔で比較し、この比較結果に基づいて、例えば予め設定された条件を満たしたときや、所定の関係となったとき等に、停止領域決定部31により停止中の一対のローラの停止領域を他の領域に変更するよう決定する。
この実施形態では、現在一対のローラが接触している領域の積算した接触時間と現在の接触領域以外の領域における最小(最短)の接触時間とを比較し、比較した接触時間の差が所定時間以上であるとき、つまり現在の接触領域の接触時間が確実に最小で無くなったことが確認でき所定のマージンを考慮した値を超えたときに、一対のローラを再駆動して、一対のローラの停止領域を比較の対象になった領域に変更するように決定する。次いで、この決定に従い、駆動系制御部30を介して回転停止中の図6のフローの回転を制御して、変更後の新たな停止領域で接触するように一対のローラの停止制御を行う。
他方、T3経過までに印刷要求がないときには(ステップS109、YES)、駆動系制御部30により、定着手段20の一対のローラを再び駆動して回転を開始する(ステップS110)。
次いで、メイン制御部28は、一対のローラを接触・停止させる領域をステップS107で得た接触時間が最少(T2)の領域とする停止領域決定部31の決定に従い、一対のローラの回転を制御して当該領域で停止させ(ステップS111)、ステップS103に戻って、ステップS103以降の動作や手順等を繰り返す。
こうした動作を行うことによって、定着手段20の一対のローラ表面の損傷や変形に繋がる偏りを生じ難くすることで、定着手段20をさらに高寿命にすることができる。
なお、本実施形態では、定着手段20における一対のローラの回転停止中に、各接触時間の比較結果等に応じて一対のローラを回転させて停止領域を変更するよう制御したが、この変更制御は、当然のことながら、画像成形装置1の省エネモード時や予熱時等、通常稼働時以外のときに行ってもよい。
上記制御システム(図6)では、主電源(装置の稼動電源スイッチ)をオフして装置を停止させたときにも、再稼動までの間の時間を接触時間として積算することを可能にする。
記憶部29は、1秒毎に時刻を記憶しており、主電源をオフした時は、主電源停止時刻を記憶することになる。定着手段20の一対のローラが駆動中に主電源をオフし、再度電源をオンにした場合、記憶部29は、主電源停止時刻と主電源再稼動時刻から主電源停止時間を求める。
駆動系制御部30は、一対のローラの定着ローラ21を駆動し、ギア(1)24のスリット24Sがフォトセンサ23を通過した時、メイン制御部28は、スリットの大小を判断し、正しければ記憶部29は、現在保持しているカウント数から接触領域を求め、その領域の接触時間として主電源再稼動時に求めた主電源停止時間を加算し、記憶する。
また、定着ローラ21の駆動中に主電源が停止され、主電源停止中にギア(1)24のスリット24Sがフォトセンサ23を通過する場合がある。この場合は、ギア(1)24のスリット24Sのうち同じ大きさのスリットが2度続けて通過することになり、主電源停止中にギア(1)24のスリット24Sがフォトセンサ23の間を通過したことを検知でき、通過したスリット24Sとカウント数から求められる現在の接触領域の前の接触領域を停止中の接触領域とすることで、接触時間を正しく加算できる。
この動作手順は、上記した定着ローラの停止制御のフローチャート(図6)のいずれかのステップで主電源がオフされたときにスタートする。
主電源がオフ(ステップS201)され、主電源が再度オン(ステップS202)された後に、主電源がオフされる前は、印刷動作中、即ち定着手段20の一対のローラが回転駆動中であったか、或いは、印刷待機中であったかを判定する(ステップS203)。
ここに、主電源がオンされている間は、記憶部29に、印刷要求がなされたときに印刷動作中であるとして記憶し、印刷が終了したときに印刷待機中であると記憶しておき、記憶部29に記憶された情報に基づいて上記した判定を行う。また、記憶部29には、1秒毎に現在の時刻を更新して記憶させ、主電源がオフされた時の時刻を、主電源のオフ時刻として記憶させ、主電源をオフしても、再度のオン時に主電源をオフした時刻がわかるようになっている。
また、現在の時刻と、記憶部29に記憶された主電源オフ直前の時刻の差を算出して、主電源オフから主電源オンまでの間の時間(Time1)を求める(ステップS205)。
次に、求めた時間(Time1)を、ステップS204で確認した現在の接触領域の接触時間に加えて両接触時間を積算し(ステップS206)、記憶部29に記憶する。
その後、算出した経過時間を複数領域毎の対応する接触時間に積算して記憶部29に記憶し、上記した印刷終了に伴う定着ローラの停止制御(図6参照)に使用する。
定着ローラ21と加圧ローラ22は互いに圧接されているため、接触面の損傷や変形が生じることになるが、温度が高いほど損傷や変形を受けやすい。従って、温度条件を考慮しないで、接触状態にある時間を一律に積算し得られる接触時間に基づいて定着ローラの停止領域を決定する上記停止制御方法による場合に、接触面の損傷や変形を平均化するための最適な制御条件が得られる保証はない。
そこで、以下には、温度条件を考慮して、接触面の損傷や変形を平均化できるようにするための手段を付加することにより、この課題に適応可能とする。ここでは、上記実施形態で述べた接触時間、即ち定着ローラ21の接触面を分割した複数領域毎に積算し管理される接触時間を温度条件によって調整し、調整した値を上記停止制御に反映させることにより、意図する接触面の損傷や変形の平均化が実現できるようにする。
方法(I):定着手段20の一対のローラが停止している間の定着温度を所定の時間間隔で検出することで、接触時の定着温度を時系列で求め、この実測値から求めた時系列で変化する定着温度に応じて接触時間を調整する方法である。
方法(II):定着手段20の一対のローラが停止した時点の定着温度を検出することで、定着温度の時間変化を推定し、推定した温度条件との関係で接触時間を調整する方法である。
定着温度検出部32は、定着手段20に設けたサーミスタ33の入力を検出して温度情報に変換し、定着手段20の現在温度を記憶部29に通知し、記憶部29はこれを記憶する。この動作を0.5秒間隔で常に行うものとする。定着温度検出部32で検出される定着温度によって得られる温度条件を接触時間に関連付け、目的とする接触時間の調整を行うことができる。
先ず、上記方法(I)による実施形態として、検出される定着手段20の温度が所定値以上の場合にのみ接触時間を積算する調整例を説明する。
定着手段20が動作を停止すると、定着部の温度は、例えば、図9のグラフにおいて特性線C1で示すような時間変化を示す。なお、図9の縦軸は、サーミスタ33によって検出された温度(℃)であり、横軸は停止時を0とした経過時間(分)である。
図9の特性線C1が示すように、温度の変化は、停止後に時間経過とともに徐々に低下する。
このような特性を示すので、温度が所定値よりも低下すれば、それ以降の温度条件は、接触面の損傷や変形への影響は小さい。そこで、本実施形態では、定着手段20の温度が150℃以上の場合にのみ、記憶部29で管理する接触時間として扱うために積算を行い、150℃よりも低い温度の影響は無視することで、データ量を小さくし、データ処理に必要な処理負担の軽減化を図る。
この動作手順は、上記した定着ローラの停止制御のフローチャート(図6)のステップS106においてスタートし、定着ローラが停止している間に行う。
図11のフローによると、先ず、定着部の温度を検出する(ステップS301)。この温度検出ステップは、定着温度検出部32によって0.5秒間隔で定着部の温度が検出されているので、この間隔で実測値としての検出温度が更新されるが、ここでは、定着温度検出部32の検出値を例えば、1秒間隔で参照することで、1秒間隔で温度を検出する。
他方、定着部の温度が150℃以上の場合は(ステップS302、YES)、現在定着手段20の一対のローラが接触している領域を確認し、即ちカウント数のチェックにより接触面の分割領域の1つを特定し(ステップS303)、特定した領域に対する接触時間として時間の積算を開始する(ステップS304)。
その後、定着部の温度が150℃よりも下がるか否かを判定する(ステップS305)。ここで、150℃よりも下らない場合は(ステップS305、NO)、このステップを1秒間隔で繰り返し、接触時間の積算は継続される。また、150℃よりも下った場合は(ステップS305、YES)、接触時間の積算を終了する(ステップS306)。なお、図11のフローには示していないが、印刷要求があった場合は、ステップ306に進み接触時間の積算を終了する。
上記“方法(I)による接触時間の調整(1)”では、検出される定着部の温度が所定値以上の場合にのみ接触時間を積算する例を示した。ここでは、検出される定着部の温度を複数の温度領域に区分し、それぞれの区分に対応した係数を用意し、この係数により基準の接触時間への換算を行うことで、調整する方法を採る。
例えば、定着部の温度を200℃以上、150℃以上200℃未満、150℃未満の3つの領域に区分し、この3つの温度領域に対応して、200℃以上は3倍、150℃以上200℃未満は2倍、150℃未満は1倍の係数を用意する。つまり、150℃未満の温度領域の接触時間を基準に、200℃以上に3倍、150℃以上200℃未満に2倍の係数を用いて換算する。
この例で接触領域毎の接触時間として管理する際には、各温度領域の接触時間が10分であったとすると、10分に各温度領域の係数を掛けて計算し、
10分×3(200℃以上の係数)+10分×2(150℃以上200℃未満の係数)+10分×1(150℃未満の係数)=60分
の接触時間を換算値として得る。
この方法を採ることにより、上記“方法(I)による接触時間の調整(1)”に比べてより適切な調整を行える。
この動作手順は、上記した定着ローラの停止制御のフローチャート(図6)のステップS106においてスタートし、定着ローラが停止している間に行う。
図12のフローによると、先ず、定着部の温度を検出する(ステップS501)。この温度検出ステップは、定着温度検出部32によって0.5秒間隔で定着部の温度が検出されているので、この間隔で実測値としての検出温度が更新されるが、ここでは、定着温度検出部32の検出値を例えば、1秒間隔で参照することで、1秒間隔で温度を検出する。
その後、定着部の温度が200℃よりも下がるか否かを判定する(ステップS505)。ここで、200℃よりも下らない場合は(ステップS505、NO)、このステップを1秒間隔で繰り返し、接触時間の積算は継続される。また、200℃よりも下った場合は(ステップS505、YES)、接触時間の積算を終了する(ステップS506)。
この温度領域の接触時間の積算を終了した時点で、積算された接触時間を3倍する調整を行い、得られた値を記憶部29に記憶し管理する(ステップS507)。なお、接触時間を3倍する換算をこのフローでは、ステップS505、YESになるまで待って、行っているが、待ち時間内に行うようにしてもよい。
その後、定着部の温度を検出するステップS501に戻る。
その後、定着部の温度が150℃未満か否か又は200℃以上であるか否かを判定する(ステップS515)。ここで、150℃未満ではないか又は200℃以上でない場合は(ステップS515、NO)、このステップを1秒間隔で繰り返し、接触時間の積算は継続される。また、150℃よりも下るか又は200℃以上になった場合は(ステップS515、YES)、接触時間の積算を終了する(ステップS516)。
この温度領域の接触時間の積算を終了した時点で、積算された接触時間を2倍する調整を行い、得られた値を記憶部29に記憶し管理する(ステップS517)。
その後、定着部の温度を検出するステップS501に戻る。
その後、定着部の温度が150℃以上であるか否かを判定する(ステップS525)。ここで、150℃以上でない場合は(ステップS525、NO)、このステップを1秒間隔で繰り返し、接触時間の積算は継続される。また、150℃以上になった場合は(ステップS525、YES)、接触時間の積算を終了する(ステップS526)。
この温度領域の接触時間の積算を終了した時点で、積算された接触時間に対して調整をすることなく、1倍のまま得られた値を記憶部29に記憶し管理する(ステップS527)。
その後、定着部の温度を検出するステップS501に戻る。
方法(II)では、定着手段20において、一対のローラを駆動するモータやヒータの駆動を停止することにより、定着動作が停止された時、この時点の定着部における温度を検出することで、その後、経時に起きる温度変化を実測することなく、推定する。
推定値は、予め同一の条件で実験を行うことによって得たデータを当てる。即ち、定着部が動作を停止した状態において経時に起きる温度変化を停止時の温度条件を変えて実験的に計測することにより求めた温度特性のバリエーションの中から停止時点の温度条件に適合する特性を求め、この特性に基づいて温度の時間変化を推定する。
この温度の時間変化を推定する方法によると、一対のローラが停止した時点の温度を検出するだけで、その後の検出動作を不要にする。また、この方法は、主電源がオフになり、制御動作が不能になり、実測値に基づく温度変化の検出できなくなる場合にも、推定値で補償することができる。
図10に示す例は、定着動作が停止した時に検知された定着部の温度が240℃で、その後の定着部における温度(℃)を経過時間(分)との関係で計測することにより得られた特性線C2を示すものである。
このような温度特性を表すデータを、例えば、基点の温度を106℃から240℃まで20℃きざみのバリエーションで予め実験によって計測し、記憶部29に記憶しておく。
この推定値に基づいて200℃から150℃の温度領域に対する接触時間の調整を行うことができる。調整方法は、“方法(I)による接触時間の調整(2)”におけると同様に行うことができる。
上記では、定着動作が停止された場合を例にしたが、主電源がオフになったときに、オフ後の定着部における温度の経時変化を推定する場合に適用してもよい。このため比較的低温度の100℃を基点とするバリエーションも用意している。
そこで、この雰囲気温度の違いを補償するための手段を備えることで、この課題に適応可能とする。ここでは、まず、温度特性を表すデータ(図10参照)のバリエーションとして雰囲気温度により3種類(高温・中温・低温)のデータを作成し、あらかじめ記憶部29に用意しておく。また、画像形成装置1の制御システムの構成要素として、図6に示すように、温度センサ35と大気温度検出部34を備える。
温度特性を表すデータ(図10参照)を使用する時に、上記のようにして検出される雰囲気温度によって、高温・中温・低温を判断し、予め用意しておいた高温・中温・低温の雰囲気温度に対応する温度特性を表すデータ(図10参照)のバリエーションの中から適合するデータを選択して用いる。
主電源(装置の稼動電源スイッチ)をオフして装置を停止させたときに、再稼動までの間の時間を接触時間として積算する場合に、上記“方法(II)による接触時間の調整”で示した接触時間を推定値で求める方法を採用すると、再稼動までの時間によって、誤った接触時間を求めることになる。つまり、推定した時間の前に再稼動してしまうと、実際の動作よりも余計な時間を積算する、という不都合が生じる。ここでは、この不都合を無くすことが課題となる。
この課題を次に示す方法によって解決する。即ち、主電源が再稼動されたとき、記憶部29に記憶されている主電源停止時の温度をもとに上記“方法(II)による接触時間の調整”で示した接触時間を推定値で求める方法によって接触時間T1を求める。他方、主電源停止時間T2を主電源停止時の時刻と主電源再稼動時の時刻を保持することにより求める。得られる接触時間T1と主電源停止時間T2のうち、より適正な接触時間を表す時間として、主電源停止時間T2が接触時間T1より大きい場合は、接触時間T1を採り、また、主電源停止時間T2が接触時間T1以下の場合は、主電源停止時間T2を採って、記憶部29で管理する接触時間として積算する。
この動作手順は、上記した定着ローラの停止制御のフローチャート(図6)のいずれかのステップで主電源がオフされたときにスタートする。
なお、以下に示すフローは、定着部の温度が150℃未満では接触時間の積算を行わない場合を例にする。
図13のフローによると、先ず、定着部の温度を検出し、記憶部29で記憶、管理する(ステップS401)。この温度検出動作は、主電源が稼動している限り(ステップS402、NO)、1秒毎に行い、また、記憶部29には同時に時刻も記憶される。
主電源が停止すると(ステップS402、YES)、温度検出動作を含め、メイン制御部28の制御動作が止まる。
確認の結果、150℃未満の場合は(ステップS404、NO)、主電源停止中に温度が上昇することは想定できないので、接触時間の積算は行わない。(ステップS410)。
他方、主電源停止直前の温度が150℃以上であった場合は(ステップS404、YES)、主電源停止直前の温度が150℃以下になるまでの時間T1を求める(ステップS405)。例えば、温度が190℃であった場合は、190℃に最も近い200℃を基点とする温度特性を表すデータ(図10参照)を用い、所定温度150℃以下になる時間T1(例えば6分)を求める。
その後、主電源停止時に定着手段20の一対のローラが接触していた領域を確認し、即ちカウント数のチェックにより接触面の分割領域の1つを特定する(ステップS407)。
接触領域を確認した後、ステップS405で求めた時間T1とステップS406で求めた時間T2を比較し、T1<T2であるか否かを判断する(ステップS408)。
T1<T2の場合は(ステップS408、YES)、時間T1(推定値)を記憶部29で管理する接触時間として積算する(ステップS409)。
また、T1≧T2の場合は(ステップS408、NO)、時間T2(主電源の停止時間)を記憶部29で管理する接触時間として積算する(ステップS411)。
上記「主電源オフ時の接触時管理(2)」では、主電源(装置の稼動電源スイッチ)をオフして装置を停止させたときにも、再稼動までの間の時間を接触時間として積算することを可能にしたが、温度条件による接触時間の調整を行っていない。
本実施形態では、主電源のオフ期間の接触時間を上記した“方法(I)による接触時間の調整(2)”の方法を適用することで温度条件による調整を行う例を示す。なお、ここでは、主電源のオフから再稼動までの全時間にわたる接触時間が調整の対象となる場合を示す。本実施形態の動作を行うことによって、主電源のオフ期間において温度条件を考慮した接触時間の調整が適正に行える。
この動作手順は、上記した定着ローラの停止制御のフローチャート(図6)のいずれかのステップで主電源がオフされたときにスタートする。
図14のフローによると、先ず、定着部の温度を検出し、記憶部29で記憶、管理する(ステップS601)。この温度検出動作は、主電源が稼動している限り(ステップS602、NO)、1秒毎に行い、また、記憶部29には同時に時刻も記憶される。
主電源が停止すると(ステップS602、YES)、温度検出動作を含め、メイン制御部28の制御動作が止まる。
また、主電源停止直前にステップS601で検出、記憶された定着部の温度が読出され、この定着部の温度とステップS604で求めた主電源停止時間に基づいて、主電源が停止する全時間にわたる接触時間を温度領域毎に求める(ステップS605)。具体例で説明すると、主電源停止直前の定着部の温度、例えば、温度が240℃であった場合は、240℃を基点とする温度特性を表すデータ(図10参照)を用い、200℃以上は4分、150℃以上200℃未満は6分、150℃未満は(主電源停止時間−10)分として求める。なお、150℃未満の(主電源停止時間−10)は、負にならないことが条件になる。
求めた温度領域毎の接触時間は、記憶部29に一旦記憶される。
接触領域を確認した後、ステップS605で求めた温度領域毎の接触時間に対し基準とする接触時間への換算を行い、温度条件による調整を行う(ステップS607)。この換算は、例えば、150℃未満の温度領域を基準とする場合に、200℃以上は3倍に、150℃以上200℃未満は2倍にする。上記具体例(図10参照)の場合の接触時間は、
(4分×3)+(6分×2)+(主電源停止時間−10分)=24分+(主電源停止時間−10分)
となる。
このようにして温度条件による調整をした接触時間は、該当する接触面の分割領域の履歴として積算され、記憶部29に記憶し管理する。
上記「主電源オフ時の接触時間管理(2)」及び「主電源オフ時の接触時間管理(3)」では、主電源を停止した時点の定着部の温度の違いに応じて温度の経時変化が異なるので、主電源の停止時に検出した定着部の温度によって異なる接触時間を推定するという方法を採って、より適正な情報を得ている。ただ、データの増加や処理負担を伴うので、精度を要求されない機器においては、パフォーマンスが良くない。
そこで、この実施形態では、主電源停止時における定着部の温度検出や時刻の管理を省略し、主電源再稼動時に一律の時間を接触時間として積算する方法を採る。このような方法を採ることで、動作を簡略化し、データの増加や処理負担を低減することにより、パフォーマンスを良くすることができる。
Claims (19)
- 互いに接触した状態で回転可能な一対の回転体により記録媒体上の未定着画像を加熱定着させる定着手段を備えた画像形成装置であって、
前記一対の回転体の外周面を回転方向に複数領域に分割した中の1領域を、該回転体同士が接触する接触領域として検出する接触領域検出手段と、
前記一対の回転体が回転を停止している時の回転体同士の接触時間を前記複数領域毎に記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された接触時間に基づき、前記複数領域の中から前記一対の回転体が回転を停止する時の停止領域を決定する停止領域決定手段と、
前記一対の回転体の回転を停止させるときに、該一対の回転体を前記停止領域決定手段により決定された領域で接触するように停止させる回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載された画像形成装置において、
前記停止領域決定手段は、前記複数領域毎の接触時間を比較し、接触時間が最少の領域を得る第1の比較手段を備え、該比較手段が比較結果として得た領域を前記停止領域として決定することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2に記載された画像形成装置において、
前記一対の回転体が回転を停止している時の回転体同士の接触時間として、主電源のオフ時刻からオン時刻までの間の経過時間を前記複数領域毎の対応する接触時間に積算する積算手段を備え、
前記積算手段により積算された時間を前記記憶手段に記憶する接触時間としたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2又は3に記載された画像形成装置において、
前記停止領域決定手段が、前記一対の回転体が回転を停止している間に前記停止領域において変化した前記接触時間と前記停止領域以外の前記複数領域毎の接触時間を比較することで得られる最少の接触時間とを比較する第2の比較手段を備え、前記第2の比較手段の比較結果に基づいて、該回転体の停止領域を最少の接触時間の領域に変更することを決定し、
前記回転制御手段が、回転体を前記停止領域決定手段により決定された停止領域の変更に応じ前記一対の回転体を回転させた後、変更された停止領域で接触するように停止させることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4に記載された画像形成装置において、
前記第2の比較手段が、前記停止領域において変化した前記接触時間と前記第1の比較手段によって得られる最少の接触時間の差が所定時間以上であるか否かを比較結果として得ることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載された画像形成装置において、
前記定着手段の温度を検出する定着温度検出手段と、
前記一対の回転体が停止している間に前記定着温度検出手段で検出される温度が所定値以上であるか否かにより前記接触時間への係数を変更して積算することにより、前記記憶手段に記憶する接触時間を調整する接触時間調整手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6に記載された画像形成装置において、
前記接触時間調整手段が用いる前記接触時間への係数を前記定着温度検出手段で検出される温度が高いほど大きくすることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載された画像形成装置において、
前記定着手段の温度を検出する定着温度検出手段と、
前記一対の回転体が停止した時に前記定着温度検出手段で検出された定着手段の温度をもとに、該温度が所定値以下に低下するまでの時間を演算することにより前記記憶手段に記憶する接触時間を調整する接触時間調整手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8に記載された画像形成装置において、
大気温度を検出する大気温度検出手段を備え、
前記接触時間調整手段が、前記大気温度検出手段により検出される温度に対応して、前記定着手段の温度が所定値以下に低下するまでの時間の演算方法を変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6乃至9のいずれかに記載された画像形成装置において、
前記接触時間調整手段によって得られる接触時間T1が無調整の接触時間T2以下の場合に前記接触時間T1を前記記憶手段に記憶する接触時間とし、前記接触時間調整手段によって得られる接触時間T1が無調整の接触時間T2を超える場合に前記接触時間T2を前記記憶手段に記憶する接触時間とする接触時間の管理手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 互いに接触した状態で回転可能な一対の回転体により記録媒体上の未定着画像を加熱定着させる定着手段を制御する定着制御方法であって、
前記一対の回転体の外周面を回転方向に複数領域に分割した中の1領域を、該回転体同士が接触する接触領域として検出する接触領域検出ステップと、
前記複数領域毎に前記一対の回転体が回転を停止している時の回転体同士の接触時間をそれぞれ積算する積算ステップと、
前記積算ステップで積算した複数領域毎の接触時間に基づき、前記複数領域の中から前記一対の回転体が回転を停止する時の停止領域を決定する停止領域決定ステップと、
回転する前記一対の回転体を前記停止領域決定ステップで決定された領域で接触するように停止させる回転停止ステップと、
を有することを特徴とする定着制御方法。 - 請求項11に記載された定着制御方法において、
前記停止領域決定ステップは、前記複数領域毎の接触時間を比較し、接触時間が最少の領域を得る第1の比較ステップを有し、該第1の比較ステップで比較結果として得た領域を前記停止領域として決定することを特徴とする定着制御方法。 - 請求項11又は12に記載された定着制御方法において、
主電源のオフ時刻を記憶するオフ時刻記憶ステップと、
前記主電源をオンした後に、該オン時刻と前記オフ時刻記憶ステップで記憶されたオフ時刻との間の経過時間を算出する経過時間算出ステップとを有し、
前記積算ステップは、前記経過時間算出ステップで算出した経過時間を前記複数領域毎の対応する接触時間に積算することを特徴とする定着制御方法。 - 請求項12又は13に記載された定着制御方法において、
前記停止領域決定ステップは、前記一対の回転体が回転を停止している間に前記停止領域において変化した前記接触時間と前記停止領域以外の前記複数領域毎の接触時間を比較することで得られる最少の接触時間とを比較する第2の比較ステップを有し、該第2の比較ステップの比較結果に基づいて、該回転体の停止領域を最少の接触時間の領域に変更することを決定し、
前記回転停止ステップは、回転体を前記停止領域決定ステップで決定された停止領域の変更に応じ前記一対の回転体を回転させた後、変更された停止領域で停止させることを特徴とする定着制御方法。 - 請求項14に記載された定着制御方法において、
前記第2の比較ステップは、前記停止領域において変化した前記接触時間と前記第1の比較ステップによって得られる最少の接触時間の差が所定時間以上であるか否かを比較結果として得ることを特徴とする定着制御方法。 - 請求項11乃至15のいずれかに記載された定着制御方法において、
前記定着手段の温度を検出する定着温度検出ステップと、
前記一対の回転体が停止している間に前記定着温度検出ステップで検出される温度が所定値以上であるか否かにより前記接触時間への係数を変更して前記積算ステップで積算する接触時間を調整する接触時間調整ステップと、
を有することを特徴とする定着制御方法。 - 請求項16に記載された定着制御方法において、
前記接触時間調整ステップで用いる前記接触時間への係数を前記定着温度検出ステップで検出される温度が高いほど大きくすることを特徴とする定着制御方法。 - 請求項11乃至15のいずれかに記載された定着制御方法において、
前記定着手段の温度を検出する定着温度検出ステップと、
前記一対の回転体が停止した時に前記定着温度検出ステップで検出された定着手段の温度をもとに、該温度が所定値以下に低下するまでの時間を演算することにより前記積算ステップで積算する接触時間を調整する接触時間調整ステップと、
を有することを特徴とする定着制御方法。 - 請求項16乃至18のいずれかに記載された定着制御方法において、
前記接触時間調整ステップによって得られる接触時間T1が無調整の接触時間T2以下の場合に前記接触時間T1を前記積算ステップで積算する接触時間とし、前記接触時間調整ステップによって得られる接触時間T1が無調整の接触時間T2を超える場合に前記接触時間T2を前記積算ステップで積算する接触時間とする接触時間の管理ステップを備えたことを特徴とする定着制御方法。
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