JP2009223229A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着不良を最小限に抑え、無駄のない温度制御を行う。
【解決手段】入力された画像データに基づいて給紙部１０６から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像部１２０と、前記作像部１２０で用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着ユニット１０９とを有する画像形成装置において、制御部１０４は格納された用紙の紙種と前記定着手段の温度を検出し、前記給紙部１０６から給紙される用紙の紙種毎に目標定着温度を設定し、給紙部１０６から給紙された用紙の紙種、及び前記目標定着温度と前記検出された温度との温度差から前記定着ユニット１０９の温度を制御するとともに、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御を行う開始位置を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明はシート状記録媒体（本明細書で用紙を称する）上に形成されたトナー画像を加熱して定着する熱定着装置における定着温度制御装置、この定着温度制御装置を備えた定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうちの少なくとも２機能を備えたデジタル複合機などの画像形成装置に関する。

この種の技術として、例えば特許文献１あるいは２に記載された発明が公知である。このうち、特許文献１には、近年の画像形成装置においては、印字速度の高速化と同様に高解像度化が進行し、そのような装置を設計・製作する上で、従来の１種類の画像形成モードではなく、１装置に複数種類の画像形成モードを備えることによって、ユーザの要求に合った画像形成を行うようにした装置が提案されている旨、記載されている。

更に、このような画像形成モードの違いに対して、例えば定着部においては、１枚の用紙が該定着部を通過するときに加えられる圧力、熱量によって定着性能が決定するが、複数のプロセス速度を有するときには１枚の用紙が定着部を通過する時間が異なり、また、そのことによって定着性能が各プロセス速度で異なることについても記載されている。具体的には、例えば、従来のプロセス速度である低速モードのままで、高速に定着を行ってしまうと、前記低速モードに適合した比較的低温の定着温度のまま、高速に、すなわち短時間の定着が行われることになり、トナーを溶融させる熱量が不足し、未溶融トナーが定着ローラに付着し、１回転する間に溶融して、次回の定着時に用紙に付着する、いわゆる低温オフセットが発生することから、この問題に対処するために、特許文献１に開示された発明が提案されている。

この発明は、記録媒体に形成した未定着画像を熱定着器に通すことによって永久画像として定着させる画像形成装置であって、複数の画像形成モードを有し、それぞれのモードに適した処理条件で画像形成用熱定着制御を行い、画像の熱定着を行うようにした画像形成装置において、画像形成開始後、モード切り替えが発生した場合には、前記画像形成用熱定着制御とは異なる処理条件でモード切り替え用熱定着制御を行うことを特徴とするものである。この発明では、定着温度を制御するために、フィードバック制御だけではなく、予測制御を用いて温度制御を行っているが、モードの切り替えタイミングに付いては一定であり、予測制御で制御しきれない場合は、予測制御そのものを一時的に用いないという制御を行っている。
一方、特許文献２には、温度検出部はＦＣ廃熱加熱部材の温度を検出し、用紙厚検出部は記録媒体の厚さを検出し、インク種検出部は記録ヘッドから記録媒体に吐出されるインクの種類を検出し、適正温度記憶部は、使用条件に応じたＦＣ廃熱加熱部材の適正温度を適正温度情報として記憶し、冷却制御部及び加熱制御部は、使用条件に応じた切替部の指令により冷却量や加熱量を調整しながらＦＣ廃熱加熱部材を冷却及び加熱することが記載されている。
特開２００５−３３８３６２号公報 特開２００６−１９９００３号公報

本発明が制御しようとする定着装置は一般的に、定着温度の変化を検出してから制御を開始するフィードバック制御方式を用いているが、既知の外乱である紙種の変化、線速の変化、用紙サイズの変化、片面及び両面モードの変化、モノクロ及びカラーモードの変化、用紙幅の変化、用紙長の変化などに合わせてその制御の操作量を事前に調整しておくフィードフォワード制御方式も併用している。しかしながら、制御開始のタイミングが固定されていると、例えばある紙種に対しては最適なタイミングとなっても、他の紙種においてはタイミングが遅すぎて十分な温度追従ができなかったり、逆に早すぎる場合には熱量過多でオーバーシュートを発生させてしまう等の問題があった。これらの問題は、線速の変化、用紙サイズの変化、片面及び両面モードの変化、モノクロ及びカラーモードの変化、用紙幅の変化、用紙長の変化などの用紙に関連する変化要素に全て当てはまる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、用紙に関連する変化要素に対して定着不良を最小限に抑え、無駄のない温度制御を可能とすることにある。

前記課題を解決するため、第１の手段は、入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、格納された用紙の紙種を検出する紙種検出手段を有する複数の給紙手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記給紙手段から給紙される用紙の紙種毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、前記給紙手段から給紙された用紙について前記紙種検出手段によって検出された紙種、及び前記目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、を備えていることを特徴とする。

第２の手段は、第１の手段と同一の前提の画像形成装置において、複数の線速で給紙する複数の給紙手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記給紙手段から給紙される用紙の線速毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、前記給紙手段から給紙された用紙について前記線速、及び前記目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、を備えていることを特徴とする。

第３の手段は、第１の手段と同一の前提の画像形成装置において、格納された用紙のサイズを検出する用紙サイズ検出手段を有する複数の給紙手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記給紙手段から給紙される用紙のサイズ毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、前記給紙手段から給紙された用紙について前記用紙サイズ検出手段によって検出された用紙サイズに対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、を備えていることを特徴とする。

第４の手段は、第１の手段と同一の前提の画像形成装置において、片面及び両面モード毎の給紙が可能な給紙手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記片面及び両面モード毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、前記給紙手段から給紙された用紙の処理モードに対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、を備えていることを特徴とする。

第５の手段は、第１の手段と同一の前提の画像形成装置において、モノクロ及びカラーモード毎の給紙が可能な給紙手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記モノクロ及びカラーモード毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、前記給紙手段から給紙された用紙の処理モードに対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、を備えていることを特徴とする。

第６の手段は、第１の手段と同一の前提の画像形成装置において、格納された用紙の幅を検出する用紙幅検出手段を有する複数の給紙手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記給紙手段から給紙される用紙の幅毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、前記給紙手段から給紙された用紙について前記用紙幅検出手段によって検出された用紙幅に対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、を備えていることを特徴とする。

第７の手段は、第１の手段と同一の前提の画像形成装置において、格納された用紙の長さを検出する用紙幅検出手段を有する複数の給紙手段と、前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、前記給紙手段から給紙される用紙の長さ毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、前記給紙手段から給紙された用紙について前記用紙幅検出手段によって検出された用紙長に対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、を備えていることを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、記憶手段はメモリ１０２に、給紙手段は給紙部１０６、１０６ａ、１０６ｂに、作像手段は作像部１２０に、定着手段は定着ユニット１０９に、温度検出手段は定着温度センサ１０８に、紙種検出手段は操作表示部１０３からの入力によって紙種を判定する制御部１０４に、温度設定手段、温度制御手段、及びタイミング変更手段は制御部１０４に、用紙サイズ検出手段は給紙部の給紙段からサイズを検出する制御部１０４に、用紙幅検出手段は給紙部の給紙段から用紙幅を検出する制御部１０４に、用紙長検出手段は給紙部の給紙段から用紙幅を検出する制御部１０４にそれぞれ対応する。

本発明によれば、用紙に関連する変化要素に関する目標定着温度と検出された温度との温度差から定着手段の温度を制御し、連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始タイミングを変更するので、用紙に関連する変化要素に対して定着不良を最小限に抑えることができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの概略構成を示す図である。同図において、本実施形態に係るプリンタは、プリンタコントローラ１０１、メモリ部１０２、表示操作部１０３、制御部１０４及びプロッタ部１０５から基本的に構成されている。プリンタコントローラ１０１は、転送された画像データを変換し、画像信号としてメモリ部１０２に送る。メモリ部１０２は、プリンタコントローラ１０１から送られてきた画像信号を記録し、印刷する際にプロッタ部１０５へ画像信号を送る。このメモリ部１０２は、複数ページの画像信号を記憶する十分な記憶容量を持っている。

表示操作部１０３は、ユーザが各種の設定を行い、また各種の情報を表示する。制御部１０４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、インターフェース等の素子で構成され、ＣＰＵがＲＯＭ内に書き込まれたソフトウエア（プログラム）により、ＲＡＭをワークエリアとして使用しながらプリンタのリソースの動作を制御する。プリンタコントローラ部１０１より印刷要求が発行されると、連続的にメモリ部１０２に記録された画像は、順次プロッタ部１０５に出力するよう制御される。

プロッタ部１０５は、電子写真方式で画像を形成するプリンタエンジンを備え、直接転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置として構成されている。プロッタ部１０５は作像部１２０を中心に、複数の給紙段（図示せず）を備えた給紙部１０６と定着ユニット１０９が前記作像部１２０の前段と後段にそれぞれ設けられている。また、定着ユニット１０９には定着温度センサ１０８が、また、定着ユニット１０９から温度の影響を直接受けることのないプロッタ部１０５の内部には環境温度センサ１１０が配置されている。

作像部１２０は光学ユニット１２１と、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各作像ステーション１７０Ｙ，１７０Ｍ，１７０Ｃ，１７０Ｋ、紙搬送ベルト１２２とを備え、給紙部１０６のいずれかの給紙段から給紙された用紙上にＹ，Ｍ，ＣＫの順で画像を順次転写しながらフルカラーのトナー画像を形成する。トナー画像は定着ユニット１０９で加圧及び加熱され、余紙上に定着されて排紙部１２３から排紙トレイ１２４上に排紙される。すなわち、各作像ステーション１７０Ｙ，１７０Ｍ，１７０Ｃ，１７０Ｋは、それぞれ感光体ドラムの外周に帯電ユニット、現像ユニット、転写ユニット、クリーニングユニット、及び除電ユニットなどを備えている。各作像ステーション１７０Ｙ，１７０Ｍ，１７０Ｃ，１７０Ｋでは、各ステーション毎にメモリ１０２部から送られてくる画像信号に基づいて各色の感光体ドラムに光書き込みを行い、書き込まれた潜像をトナー現像し、紙搬送ベルト１２２に静電吸着により吸着された状態で搬送されてくる用紙上に転写ユニットによって各色毎のトナー画像が転写され、定着ユニット１０９で定着されることになる。定着は定着温度センサ１０８の情報及び、事前の情報により温度の制御を行う定着ユニット１０９により所定の定着温度で定着される。

なお、給紙段は図１においては１段しか図示していないが、他の給紙段は図示を省略した給紙装置に設けられており、縦搬送路１０６ｆから選択された給紙段の用紙が給紙される。また、光書き込み、現像、転写などの各電子写真プロセスは公知であり、一般に使用されているので、ここでの詳細な説明は省略する。また、符号１２５は現像ユニットに補給するためのトナーが収容されたトナーボトルである。

図２は、本実施形態における制御部１０４の制御手順を示すフローチャートである。この制御手順では、最初に連続印刷中に、現在の印刷条件と違うモードの印刷要求が来たかどうかをチェックする（ステップＳ１０１）。印刷要求が来ていれば、次の印刷モードが要求する目標温度が現在の印刷モードの制御温度に対して大幅に差があるかどうかをチェックする。このチェックの判断は、事前に基準となる温度を予め設定し、「差が大きい」、「通常」、「小さい」の３パターンの定義に基づいて行う。このチェックで差が大きいと判断した場合には、温度制御変更の基準位置に対して遠い位置からの制御変更を指示する（ステップＳ１０６）。同様に目標温度の差が小さい場合は近い位置に（ステップＳ１０３、Ｓ１０５）、その中間（通常と判断）の場合は、基準位置から（ステップＳ１０３、Ｓ１０４）制御変更を行うようにする。なお、ステップＳ１０３の判断に際しては、ステップＳ１０２の判断と同様に事前に基準位置を設定しておく。例えば、基準位置をレジスト再開位置とした場合、遠い位置は給紙開始位置、近い位置は定着入口位置などである。

ステップＳ１０４ないしステップＳ１０６のいずれかの処理が終了し、制御変更位置に用紙が到達すると同時に（ステップＳ１０７−ＹＥＳ）現在の制御温度と目標温度の差分より、最適な制御値（ヒータ点灯DUTY値や、点灯時間等）を計算し、あるいは事前に用意した制御テーブル等から選択して、制御を行う。

なお、前記印刷モードの差とは紙種の違い、線速の違い、用紙サイズの違い、片面/両面の違い、モノクロとカラーの違い、用紙幅の違い、及び用紙長の違いを意味している。

図３は、プロッタ１０５の他の実施形態を示す概略構成図である。このプロッタ１０５は、用紙を反転させる反転トレイ１０６ｃと、反転トレイ１０６ｃに用紙を導く両面搬送路１０６ｄを備えるとともに、給紙段を複数段備えた例である。給紙段は２段の給紙部１０６ａ，１０６ｂを備え、両者にはサイズの異なる用紙が収納されている。用紙サイズは表示操作部１０３に表示される。また、用紙サイズに代えて用紙幅あるいは用紙長とすることもできる。用紙サイズ、用紙幅、及び用紙長は給紙部１０６において用紙が収納される収納段に基づいて制御部１０４が判断する。

また、印刷モードとして、片面モードと両面モードが設定され、また、モノクロモードとカラーモードも設定されているが、このモードの設定は、操作表示部１０３からの指示、あるいはプリンタコントローラ１０１からの指示に基づいて行われる。

以上のように本実施形態によれば、使用される用紙の紙種毎、使用される線速毎、使用される用紙サイズ毎、使用される印刷モード毎、使用されるカラーモード毎、使用される用紙幅毎、あるいは使用される用紙長毎に制御開始のタイミングを変更することが可能なので、定着不良を最小限に抑え、無駄のない温度制御を行うことができる。

なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項全てに及ぶことは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの概略構成を示す図である。 本実施形態における制御部の制御手順を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態におけるプリンタの概略構成を示す図である。

１０１ プリンタコントローラ
１０２ メモリ部
１０３ 表示操作部
１０４ 制御部
１０５ プロッタ部
１０６，１０６ａ，１０６ｂ 給紙部
１０６ｃ 反転トレイ
１０６ｄ 両面トレイ
１０６ｆ 縦搬送路
１０８ 定着温度センサ
１０９ 定着ユニット
１１０ 環境温度センサ

Claims (7)

1. 入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、
   を有する画像形成装置において、
   格納された用紙の紙種を検出する紙種検出手段を有する複数の給紙手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記給紙手段から給紙される用紙の紙種毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、
   前記給紙手段から給紙された用紙について前記紙種検出手段によって検出された紙種、及び前記目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、
   連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、
   を有する画像形成装置において、
   複数の線速で給紙する複数の給紙手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記給紙手段から給紙される用紙の線速毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、
   前記給紙手段から給紙された用紙について前記線速、及び前記目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、
   連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
3. 入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、
   を有する画像形成装置において、
   格納された用紙のサイズを検出する用紙サイズ検出手段を有する複数の給紙手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記給紙手段から給紙される用紙のサイズ毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、
   前記給紙手段から給紙された用紙について前記用紙サイズ検出手段によって検出された用紙サイズに対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、
   連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
4. 入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、
   を有する画像形成装置において、
   片面及び両面モード毎の給紙が可能な給紙手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記片面及び両面モード毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、
   前記給紙手段から給紙された用紙の処理モードに対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、
   連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
5. 入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、
   を有する画像形成装置において、
   モノクロ及びカラーモード毎の給紙が可能な給紙手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記モノクロ及びカラーモード毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、
   前記給紙手段から給紙された用紙の処理モードに対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、
   連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
6. 入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、
   を有する画像形成装置において、
   格納された用紙の幅を検出する用紙幅検出手段を有する複数の給紙手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記給紙手段から給紙される用紙の幅毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、
   前記給紙手段から給紙された用紙について前記用紙幅検出手段によって検出された用紙幅に対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、
   連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
7. 入力された画像データに基づいて給紙手段から給紙される用紙上にトナー画像を形成する作像手段と、
   前記作像手段によって前記用紙上に形成されたトナー画像を熱によって定着する定着手段と、
   を有する画像形成装置において、
   格納された用紙の長さを検出する用紙幅検出手段を有する複数の給紙手段と、
   前記定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   前記給紙手段から給紙される用紙の長さ毎に目標定着温度を設定する温度設定手段と、
   前記給紙手段から給紙された用紙について前記用紙幅検出手段によって検出された用紙長に対応する目標定着温度と前記温度検出手段によって検出された温度との温度差から前記定着手段の温度を制御する温度制御手段と、
   連続印刷時に前記温度差から前記温度制御の開始位置を変更する開始位置変更手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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