JP2009288432A - 画像形成装置と画像形成方法とプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成時の定着不良を最小限に抑えた無駄の無い温度制御を行えるようにする。
【解決手段】 トレイ部１５から複数の用紙を連続的に給紙し、各感光体１１Ｋ〜１１Ｙで用紙Ｐにそれぞれトナー画像を転写し、定着ユニット１８でトナー画像が転写された用紙Ｐに対して所定の温度で加熱して用紙Ｐ上にトナー画像を定着させるとき、制御部４は、定着ローラ１９の定着温度を予め設定された目標温度になるように制御すると共に、その制御の開始タイミングを所定の条件に基づいて可変させ、定着温度制御を行っても定着温度が目標温度にならない場合は、加熱温度のデューティを変更する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、プリンタ，ファクシミリ装置，複写機，複合機を含む画像形成装置と画像形成方法とプログラムに関する。

従来、プリンタ，ファクシミリ装置，複写機，複合機を含む画像形成装置においては、定着装置の定着温度（用紙に転写されたトナー画像を用紙上に定着させるために加熱する温度）を制御する場合、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を制御しているが、その制御の開始タイミングについては固定されており、さらに、予測制御で温度が制御しきれない場合、その予測制御そのものを一時的に用いないようにする技術（例えば、特許文献１参照）があった。
特開２００５−３３８３６２号公報

しかしながら、従来の画像形成装置のように、定着温度の制御の開始タイミングが固定されていると、印刷する用紙の紙種、サイズ、用紙幅、用紙長、印刷時の線速によっては、また、片面モード時と両面モード時、モノクロ印刷時とカラー印刷時のモードの違いによっては、開始タイミングが遅過ぎて定着温度が十分に目標温度に追従できなかったり、逆に開始タイミングが早過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という問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、画像形成時の定着不良を最小限に抑えた無駄の無い温度制御を行えるようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、複数の用紙を連続的に給紙する給紙手段と、その給紙手段によって給紙された各用紙にそれぞれトナー画像を転写する転写手段と、その転写手段によってトナー画像が転写された各用紙に対して所定の温度で加熱して用紙上にトナー画像を定着させる定着手段と、その定着手段の所定の温度を予め設定された目標温度になるように制御する定着温度制御手段を備え、上記定着温度制御手段による制御の開始タイミングを所定の条件に基づいて可変させる制御を行う可変制御手段と、その可変制御手段によって上記定着温度制御手段による制御の開始タイミングを可変させる制御を行っても上記定着手段の温度が上記目標温度にならない場合、上記定着温度制御手段に対して上記定着手段への加熱温度のデューティを変更する変更手段を設けた画像形成装置を提供する。

また、上記所定の条件を、上記用紙の紙種毎に前記目標温度を変更する場合は上記用紙の紙種毎の目標温度と上記定着手段から検出された温度との差分に、印刷時の線速毎に上記目標温度を変更する場合は上記印刷時の線速毎の目標温度と上記定着手段から検出された温度との差分に、上記用紙のサイズ，幅，又は長さ毎に前記目標温度を変更する場合は上記用紙のサイズ，幅，又は長さ毎の目標温度と上記定着手段から検出された温度との差分に、印刷モード毎に上記目標温度を変更する場合は印刷モード毎の目標温度と上記定着手段から検出された温度との差分にするとよい。
さらに、上述のような画像形成装置の各機能にそれぞれ相当する各工程からなる画像形成方法と、コンピュータに、上記画像形成方法における各工程に相当する各手順を実行させるためのプログラムも提供する。

この発明による画像形成装置と画像形成方法は、画像形成時の定着不良を最小限に抑えた無駄の無い温度制御を行えるようにすることができる。
また、この発明によるプログラムは、コンピュータに画像形成時の定着不良を最小限に抑えた無駄の無い温度制御をさせるための機能を実現させることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔実施例〕
図１は、この発明の実施例であるプリンタの機能構成を示すブロック図である。
このプリンタは、例えば、このプリンタに対してネットワーク接続されているパソコン（図示を省略）から転送された画像データを画像信号に変換してメモリ２に送って一時的に記憶させるプリンタコントローラ１を有する。
メモリ２は、複数の画像信号を記憶する記憶容量を持っている記憶装置である。
表示操作部３は、ユーザが各種の設定情報を入力する入力手段と、ユーザに対して操作画面、操作情報、印刷情報を含む各種の情報を表示して通知する表示操作パネルである。
制御部４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート、インターフェースを含む素子で構成されたマイクロコンピュータであり、ＲＯＭ内に書き込まれたソフトウエア（プログラム）により、このプリンタの全体の動作を制御している。
すなわち、この制御部４は、この発明に係るプログラムを記憶し、そのプログラムの手順を実行することによってこの発明に係る画像形成方法を実行し、この発明に係る定着温度制御手段，可変制御手段，変更手段を含む各手段の機能を果たす。
プリンタコントローラ１より印刷要求が発行されると、連続的にメモリ２に記録された画像信号は、制御部４により順次プロッタ部１０に出力するよう制御される。

プロッタ部１０は、複数の感光体、ブラックの感光体１１Ｋ，シアンの感光体１１Ｃ，マゼンタの感光体１１Ｍ，イエローの感光体１１Ｙをそれぞれ図示を省略した公知の感光体駆動手段によってそれぞれ回転駆動させ、各感光体１１Ｋ〜１１Ｙ上をそれぞれの帯電ローラ１２Ｋ〜１２Ｙで帯電させ、その帯電した各感光体１１Ｋ〜１１Ｙ上に光学ユニット１３によって、制御部４からの画像信号に基づいてブラック部分の画像のレーザ光ＬＫ、シアン部分の画像のレーザ光ＬＣ、マゼンタ部分の画像のレーザ光ＬＭ、イエロー部分の画像のレーザ光ＬＹをそれぞれ照射して各感光体１１Ｋ〜１１Ｙ上に潜像を形成し、その形成された各潜像にブラックの現像器１４Ｋ，シアンの現像器１４Ｃ，マゼンタの現像器１４Ｍ，イエローの現像器１４Ｙによって各色トナーをそれぞれ付着させて互いに異なる色のトナー像に現像する。

また、トレイ部１５から所定のタイミングで用紙Ｐが給紙手段１６によって転写ベルト１７上に給紙され、転写ベルト１７上に乗った用紙Ｐが図中矢示Ａ方向に搬送されることにより、用紙Ｐ上に各色のトナー像が重ね合わせられて転写され、そのトナー像が転写された用紙Ｐを定着ユニット１８へ搬送する。図中では省略してしているが、トレイ部１５は複数種類備えており、各トレイ部にはそれぞれ異なる種類の紙種，サイズ，用紙幅，又は用紙長の用紙が収納されており、表示操作部３からの選択操作により、又は制御部４が画像データに基づいて自動的に選択したトレイ部から用紙Ｐを給紙する。
そして、定着ユニット１８では、制御部１４の制御により、定着ユニット１８内の定着温度センサ２１によって検出された温度が予め設定された目標温度になるように加熱制御された定着ローラ１９によって用紙Ｐのトナー像転写面に加圧・加熱し、用紙Ｐ上のトナー像を用紙面上に定着させ、排紙手段２０によってプロッタ部１０上の排紙トレイ上に排出される。

次に、このプリンタの印刷時の定着温度制御処理について説明する。
図２は、図１に示すプリンタにおける印刷時の定着温度制御処理を示すフローチャート図である。図中の温度ａ，ｂは、０＜ｂ＜ａの関係を有し、例えば、ａ＝１０℃，ｂ＝５℃である。また、温度αは、例えば、０．５℃である。
制御部４は、ステップ（図中「Ｓ」で示す）１で、連続印刷動作中に印刷時の指定内容の変更があったか否かを判断し、あったらステップ２へ進み、なかったらこの処理を終了する。
ステップ２では、変更された印刷時の指定内容に対応する目標温度と定着温度センサによって検出した定着温度（定着ローラの現在の温度）の差分（ここでは、絶対値を取っている）が予め設定した温度ａ以上か否かを判断し、温度ａ以上でなければステップ３へ進み、温度ａ以上ならばステップ９へ進む。

ステップ３では、変更された印刷時の指定内容に対応する目標温度と定着温度センサによって検出した定着温度（定着ローラの現在の温度）の差分（ここでは、絶対値を取っている）が予め設定した温度ｂよりも少ないか否かを判断し、温度ｂよりも少なくなければステップ４へ進み、温度ｂよりも少なければステップ８へ進む。
ステップ４では、定着温度制御の開始タイミングを予め設定した基準タイミングに設定し、ステップ８では、定着温度制御の開始タイミングを基準タイミングよりも遅くしたタイミングに設定し、ステップ９では、定着温度制御の開始タイミングを基準タイミングよりも早めたタイミングに設定し、それぞれステップ５へ進む。

すなわち、ステップ２〜４，８，９の処理で、現在の定着ローラの定着温度が目標温度よりもかなり違う場合は定着ローラの温度を目標温度まで近づけるのに時間がかかるので、定着温度制御の開始タイミングを早め、現在の定着ローラの定着温度が目標温度とあまり離れていない場合は定着ローラの温度を目標温度まで近づけるのに時間はかからないので、制御部４になるべく余計な制御を行わせないようにして処理負担を軽減するために、定着温度制御の開始タイミングを遅くするのである。

ステップ５では、上記設定した開始タイミングになったか否かを判断し、ならなければこの判断処理を繰り返し、なったら、ステップ６へ進む。
ステップ６では、定着温度センサによって検出される定着ローラの定着温度を、上記変更された印刷時の指定内容に対応する目標温度になるように定着ローラのヒータの加熱制御の定着温度制御を実行し、ステップ７へ進む。
上記定着温度制御は、例えば、現在の定着温度と目標温度の差分より、最適な制御値（点灯時間等）を計算、あるいは事前に用意した制御テーブルから選択し、その制御値に基づいて定着ローラのヒータの加熱制御の定着温度を制御する。
ステップ７では、定着温度と目標温度との差分（ここでは、絶対値を取っている）が予め設定した温度α内にまで収まったか否かを判断し、収まったら定着温度が目標温度に追従したものと判断して、この処理を終了する。

一方、ステップ７で定着温度制御をしても定着温度と目標温度との差分（ここでは、絶対値を取っている）が予め設定した温度α内に収まらなかったと判断したら、ステップ１０へ進む。
ステップ１０では、定着ローラを加熱するヒータの加熱温度のデューティを変更し、ステップ６へ戻って上述の処理を行う。

次に、上記開始タイミングについて説明する。
まず、上記基準タイミングは、例えば、用紙がレジスト再開位置に到達したことを検知して定着温度制御処理を開始する。
また、上記基準タイミングよりも遅くしたタイミングは、例えば、レジスト再開位置を基準位置とした場合、用紙の給紙開始位置から定着温度制御処理を開始し、上記基準タイミングよりも早めたタイミングは、例えば、用紙が定着ユニット１８の入り口に到達したことを検知して定着温度制御処理を開始する。

次に、上記印刷時の指定内容について説明する。
まず、印刷時の指定内容が用紙Ｐの紙種では、用紙Ｐの紙種毎に目標温度を変更する場合、変更した用紙Ｐの紙種に対応する目標温度と定着温度センサ２１から検出された温度との差分に基づいて、上述のように定着温度制御処理の開始タイミングを基準タイミング、基準タイミングよりも遅めたタイミング、基準タイミングよりも早めたタイミングのいずれかを設定し、用紙Ｐに対する定着を行う前に定着温度を適切な温度（目標温度）に能率良く移行させる。

このようにして、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と、既知の外乱である紙種の変化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を併用することにより、連続印刷中に用紙の紙種が変更された場合でも、その各紙種毎に定着温度に応じて定着温度制御の開始タイミングを可変させるので、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出来なかったり、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不具合を防止することができ、定着温度制御によって目標温度まで移行させることができない場合は、ヒータ制御のデューティ（ＤＵＴＹ）を変更するので、定着不良を最小限に抑えた無駄の無い定着温度制御を行うことができる。

次に、印刷時の指定内容が線速では、印刷時の線速毎に目標温度を変更する場合、変更した線速に対応する目標温度と定着温度センサ２１から検出された温度との差分に基づいて、上述のように定着温度制御処理の開始タイミングを基準タイミング、基準タイミングよりも遅めたタイミング、基準タイミングよりも早めたタイミングのいずれかを設定し、用紙Ｐに対する定着を行う前に定着温度を適切な温度（目標温度）に能率良く移行させる。

このようにして、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と、既知の外乱である線速の変化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を併用することにより、連続印刷中に線速が変更された場合でも、その各線速毎に定着温度に応じて定着温度制御の開始タイミングを可変させるので、ある線速に対しては最適なタイミングとなっても、他の線速においてはタイミングが遅すぎて十分な温度追従が出来なかったり、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不具合を防止することができ、定着温度制御によって目標温度まで移行させることができない場合は、ヒータ制御のデューティ（ＤＵＴＹ）を変更するので、定着不良を最小限に抑えた無駄の無い定着温度制御を行うことができる。

次に、印刷時の指定内容が用紙Ｐのサイズ，幅，又は長さでは、用紙Ｐのサイズ（例えば、Ａ４，Ｂ５等），幅，又は長さ毎に目標温度を変更する場合、変更した用紙Ｐのサイズ，幅，又は長さに対応する目標温度と定着温度センサ２１から検出された温度との差分に基づいて、上述のように定着温度制御処理の開始タイミングを基準タイミング、基準タイミングよりも遅めたタイミング、基準タイミングよりも早めたタイミングのいずれかを設定し、用紙Ｐに対する定着を行う前に定着温度を適切な温度（目標温度）に能率良く移行させる。

このようにして、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と、既知の外乱であるサイズ，幅，又は長さの変化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を併用することにより、連続印刷中に用紙のサイズ，幅，又は長さが変更された場合でも、その各サイズ，幅，又は長さに毎に定着温度に応じて定着温度制御の開始タイミングを可変させるので、あるサイズ，幅，又は長さに対しては最適なタイミングとなっても、他のサイズ，幅，又は長さにおいてはタイミングが遅すぎて十分な温度追従が出来なかったり、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不具合を防止することができ、定着温度制御によって目標温度まで移行させることができない場合は、ヒータ制御のデューティ（ＤＵＴＹ）を変更するので、定着不良を最小限に抑えた無駄の無い定着温度制御を行うことができる。

次に、印刷時の指定内容が印刷モードでは、片面印刷モードと両面印刷モードとで目標温度を変更する場合、変更したモードに対応する目標温度と定着温度センサ２１から検出された温度との差分に基づいて、上述のように定着温度制御処理の開始タイミングを基準タイミング、基準タイミングよりも遅めたタイミング、基準タイミングよりも早めたタイミングのいずれかを設定し、用紙Ｐに対する定着を行う前に定着温度を適切な温度（目標温度）に能率良く移行させる。
また、モノクロ印刷モードとカラー印刷モードとで目標温度を変更する場合でも、変更したモードに対応する目標温度と定着温度センサ２１から検出された温度との差分に基づいて、上述のように定着温度制御処理の開始タイミングを基準タイミング、基準タイミングよりも遅めたタイミング、基準タイミングよりも早めたタイミングのいずれかを設定し、用紙Ｐに対する定着を行う前に定着温度を適切な温度（目標温度）に能率良く移行させる。

このようにして、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と、既知の外乱である印刷モードの変化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を併用することにより、連続印刷中に印刷モードが変更された場合でも、その印刷モード毎に定着温度に応じて定着温度制御の開始タイミングを可変させるので、ある印刷モードに対しては最適なタイミングとなっても、他の印刷モードにおいてはタイミングが遅すぎて十分な温度追従が出来なかったり、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不具合を防止することができ、定着温度制御によって目標温度まで移行させることができない場合は、ヒータ制御のデューティ（ＤＵＴＹ）を変更するので、定着不良を最小限に抑えた無駄の無い定着温度制御を行うことができる。

この発明による画像形成装置と画像形成方法とプログラムは、プリンタ，ファクシミリ装置，複写機，複合機を含む画像形成装置全般で適用することができる。

この発明の実施例であるプリンタの機能構成を示すブロック図である。 この実施例のプリンタにおける印刷時の定着温度制御処理を示すフローチャート図である。

符号の説明

１：プリンタコントローラ ２：メモリ ３：表示操作部 ４：制御部 １０：プロッタ部 １１Ｋ〜１１Ｙ：感光体 １２Ｋ〜１２Ｙ：帯電ローラ １３：光学ユニット １４Ｋ〜１４Ｙ：現像器 １５：トレイ部 １６：給紙手段 １７：転写ベルト １８：定着ユニット １９：定着ローラ ２０：排紙手段 ２１：定着温度センサ

Claims (7)

1. 複数の用紙を連続的に給紙する給紙手段と、該給紙手段によって給紙された各用紙にそれぞれトナー画像を転写する転写手段と、該転写手段によってトナー画像が転写された各用紙に対して所定の温度で加熱して用紙上にトナー画像を定着させる定着手段と、該定着手段の所定の温度を予め設定された目標温度になるように制御する定着温度制御手段とを備えた画像形成装置において、
   前記定着温度制御手段による制御の開始タイミングを所定の条件に基づいて可変させる制御を行う可変制御手段と、該可変制御手段によって前記定着温度制御手段による制御の開始タイミングを可変させる制御を行っても前記定着手段の温度が前記目標温度にならない場合、前記定着温度制御手段に対して前記定着手段への加熱温度のデューティを変更する変更手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の条件は、前記用紙の紙種毎に前記目標温度を変更する場合、前記用紙の紙種毎の目標温度と前記定着手段から検出された温度との差分であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記所定の条件は、印刷時の線速毎に前記目標温度を変更する場合、前記印刷時の線速毎の目標温度と前記定着手段から検出された温度との差分であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記所定の条件は、前記用紙のサイズ，幅，又は長さ毎に前記目標温度を変更する場合、前記用紙のサイズ，幅，又は長さ毎の目標温度と前記定着手段から検出された温度との差分であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記所定の条件は、印刷モード毎に前記目標温度を変更する場合、印刷モード毎の目標温度と前記定着手段から検出された温度との差分であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 複数の用紙を連続的に給紙する給紙工程と、該給紙工程によって給紙された各用紙にそれぞれトナー画像を転写する転写工程と、該転写工程によってトナー画像が転写された各用紙に対して所定の温度で加熱して用紙上にトナー画像を定着させる定着工程と、該定着工程における所定の温度を予め設定された目標温度になるように制御する定着温度制御工程と、前記定着温度制御工程による制御の開始タイミングを所定の条件に基づいて可変させる制御を行う可変制御工程と、該可変制御工程によって前記定着温度制御工程による制御の開始タイミングを可変させる制御を行っても前記定着工程における温度が前記目標温度にならない場合、前記定着温度制御工程に対して前記定着工程での加熱温度のデューティを変更する変更工程とからなることを特徴とする画像形成方法。
7. コンピュータに、複数の用紙を連続的に給紙する給紙手順と、該給紙手順によって給紙された各用紙にそれぞれトナー画像を転写する転写手順と、該転写手順によってトナー画像が転写された各用紙に対して所定の温度で加熱して用紙上にトナー画像を定着させる定着手順と、該定着手順における所定の温度を予め設定された目標温度になるように制御する定着温度制御手順と、前記定着温度制御手順による制御の開始タイミングを所定の条件に基づいて可変させる制御を行う可変制御手順と、該可変制御手順によって前記定着温度制御手順による制御の開始タイミングを可変させる制御を行っても前記定着手順における温度が前記目標温度にならない場合、前記定着温度制御手順に対して前記定着手順での加熱温度のデューティを変更する変更手順とを実行させるためのプログラム。

Images