JP2010128465A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、定着ローラや定着ベルト等の定着部材を用い、熱と圧力を用いてトナーを画像記録媒体上へ定着させる定着装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention uses a fixing member such as a fixing roller and a fixing belt, and uses an image of a copying machine, a printer, a facsimile, or a complex machine of these having a fixing device that fixes heat onto an image recording medium using heat and pressure. The present invention relates to a forming apparatus.
様々な産業分野において電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置は現在広く普及している。これらの電子写真方式の画像形成装置においては、定着ローラや定着ベルト等の定着部材を用いて熱や圧力などでトナー像を画像記録媒体上へ定着させる方式が一般的に良く用いられている。近年の環境問題意識の高まりから、これらの電子写真方式による画像形成装置においても省エネルギー化が進んでいる。画像形成装置の省エネルギー化を考えるにあたって最も重要視するべきなのは定着装置の省電力化である。定着装置は定着部材を昇温し、なおかつ温度を維持するために多くの電力を用いるためである。定着装置の省電力化については多くの技術が開発されており、例えば定着温度立ち上げ時間を短縮して必要なときにだけ定着部材を昇温する、いわゆるオンデマンド定着方式や、消費電力に対する発熱効率が高いといわれる電磁誘導を利用したIH定着方式などが既に実用化されている。
また、定着立ち上り時間は短縮化されているが、待ち時間低減の要求は益々高まっており、印刷命令後からのファーストプリント時間を短縮させることが重要になっている。
In various industrial fields, image forming apparatuses such as electrophotographic copiers, printers, facsimiles, or multifunction peripherals thereof are now widely used. In these electrophotographic image forming apparatuses, a method in which a toner image is fixed onto an image recording medium with heat or pressure using a fixing member such as a fixing roller or a fixing belt is generally used. Due to the recent increase in awareness of environmental problems, energy saving is also progressing in these electrophotographic image forming apparatuses. What is most important in considering energy saving of the image forming apparatus is power saving of the fixing device. This is because the fixing device uses a large amount of electric power to raise the temperature of the fixing member and maintain the temperature. Many technologies have been developed to reduce the power consumption of the fixing device. For example, the so-called on-demand fixing method in which the fixing member is heated only when necessary by shortening the fixing temperature rise time, and heat generation for power consumption. An IH fixing method using electromagnetic induction, which is said to have high efficiency, has already been put into practical use.
In addition, although the fixing rise time is shortened, there is an increasing demand for waiting time reduction, and it is important to shorten the first print time after the print command.
そこで例えば特許文献1(特開平7−287474号公報)に記載の従来技術では、最適のレディ温度を設定することができ、定着温度到達のタイミングから定着開始タイミングまでのムダ時間を最小とすることができる画像形成装置を提供することを目的として、加熱体が定着温度より低い所定温度で画像形成を開始、もしくは可能状態とする画像形成装置において、前記トナー画像形成手段の中断不可能なプロセス処理時間をあらかじめ決定するプロセス処理時間決定手段と、前記予想処理時間に応じて前記所定温度を決定する補正値決定手段とによって、前記所定温度の補正を行うことにより、プロセス処理時間に比例した残りウォームアップ時間(多重処理時間)となるよう最適のレディ温度を設定することができ、定着温度到達タイミングから定着開始タイミングまでのムダ時間が最小になるようにできるとしている。 Therefore, for example, in the conventional technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-287474), an optimum ready temperature can be set, and the waste time from the arrival of the fixing temperature to the fixing start timing is minimized. In order to provide an image forming apparatus capable of performing image processing, in the image forming apparatus in which the heating body starts or enables image formation at a predetermined temperature lower than the fixing temperature, the toner image forming means cannot be interrupted. By correcting the predetermined temperature by the process processing time determining means for determining the time in advance and the correction value determining means for determining the predetermined temperature according to the expected processing time, the remaining warm temperature proportional to the process processing time is determined. The optimum ready temperature can be set so that the up time (multiple processing time) is reached. Dead time from timing to the fixing start timing is set to be so as to minimize.
しかしながら、上記従来技術の方式では、定着温度を制御するためのフローについて制御するパラメータが多く煩雑であるため、定着目標温度に達するまでに実際にかかる時間が推定値とずれてしまうことは避けられない。また、消費電力低減の観点からいえば、待機中の電力を十分に低減できない。 However, in the above-described prior art method, since the parameters for controlling the flow for controlling the fixing temperature are many and complicated, it is unavoidable that the actual time required to reach the fixing target temperature is not deviated from the estimated value. Absent. Further, from the viewpoint of reducing power consumption, the standby power cannot be sufficiently reduced.
定着装置の省電力化についての他の方法として、待機時の消費エネルギーの削減が挙げられる。未使用時あるいは長時間の待機時には電力供給を限りなくゼロに近づけることで大幅な省電力が図れる。
しかしながら従来の定着装置の構成では、待機時の電力をゼロにすると、再使用時には定着部材の昇温時間がかかるため、画像出力可能となるまでの待ち時間が長くなり使用者の使い勝手が悪化してしまう。通常、従来の制御では、印刷命令を受けてから、定着昇温が完了した後に画像形成動作を行っていたため、定着昇温時間はフルに待ち時間になっていた。
Another method for power saving of the fixing device is to reduce energy consumption during standby. Significant power savings can be achieved by bringing the power supply to zero as much as possible when not in use or for a long standby time.
However, in the conventional fixing device configuration, if the standby power is set to zero, it takes a long time for the fixing member to warm up when it is reused, so the waiting time until the image can be output becomes longer and the usability of the user deteriorates. End up. Normally, in the conventional control, since the image forming operation is performed after the temperature increase of the fixing is completed after receiving the print command, the temperature increase time of the fixing is a full waiting time.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ファーストプリントタイムを短縮して、画像形成処理の高速化を達成し、生産性を向上させることができる画像形成装置を提供することを課題とする。
また、本発明では、上記の目的に加え、作像タイミングのシーケンスは単純であり、定着目標温度達成までにかかる時間に対する制御パラメータは定着装置の構成によって決定されるために定着装置へ投入される電力量のみを管理すれば良く、精度の良い制御を行うことが可能である画像形成装置を提供することを課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of shortening the first print time, achieving high-speed image forming processing, and improving productivity. To do.
In the present invention, in addition to the above object, the sequence of image forming timing is simple, and the control parameter for the time required to reach the fixing target temperature is determined by the configuration of the fixing device, and is input to the fixing device. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that can manage only the amount of electric power and can perform highly accurate control.
前述の課題を解決するために、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第1の手段は、像担持体にトナー像を形成し画像記録媒体に転写する作像手段と、前記トナー像を前記画像記録媒体上に定着させる定着装置を有する画像形成装置において、前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動開始から前記画像記録媒体が前記定着装置の定着部材へ進入するまでにかかる時間をS、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間をTとしたとき、少なくとも、前記定着装置を除いた画像形成装置の起動開始は前記定着装置の昇温完了より早く、かつ、T≦Sとなる時点から前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動を開始し、前記定着装置の昇温完了と同時に前記画像記録媒体が前記定着装置へ進入することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following solutions.
The first means of the present invention is an image forming apparatus comprising: an image forming means for forming a toner image on an image carrier and transferring the toner image to an image recording medium; and a fixing device for fixing the toner image on the image recording medium. The time taken from the start of the image forming start operation of the image forming apparatus excluding the fixing device until the image recording medium enters the fixing member of the fixing device is S, and the fixing member When the estimated remaining time until the target temperature is reached is T, at least the start of activation of the image forming apparatus excluding the fixing device is earlier than the completion of the temperature rise of the fixing device and the time T ≦ S is satisfied. The image forming apparatus image forming start operation excluding the fixing device is started, and the image recording medium enters the fixing device simultaneously with completion of the temperature increase of the fixing device.
本発明の第2の手段は、第1の手段の画像形成装置であって、前記作像手段は、光書込みにより像担持体に潜像を形成する光書込手段と、前記像担持体上の潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を前記画像記録媒体に転写する転写手段とを有することを特徴とする。 A second means of the present invention is the image forming apparatus of the first means, wherein the image forming means includes an optical writing means for forming a latent image on the image carrier by optical writing, and an image on the image carrier. And developing means for developing the latent image with toner into a visible image, and transfer means for transferring the toner image on the image carrier to the image recording medium.
本発明の第3の手段は、第1の手段の画像形成装置であって、前記作像手段は、回転する光偏向器を介してレーザ光を走査し前記像担持体に潜像を形成する光書込手段と、前記像担持体上の潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を前記画像記録媒体に転写する転写手段とを有し、前記光偏向器と前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動開始から前記画像記録媒体が前記定着装置の定着部材へ進入するまでにかかる時間をS、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間をTとしたとき、少なくとも、前記定着装置を除いた画像形成装置の起動開始は、前記光偏向器の回転が定常状態となった後、前記定着装置の昇温完了より早く、かつ、T≦Sとなる時点から前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動を開始し、前記定着装置の昇温完了と同時に前記画像記録媒体が前記定着装置へ進入することを特徴とする。 The third means of the present invention is the image forming apparatus of the first means, wherein the image forming means forms a latent image on the image carrier by scanning laser light via a rotating optical deflector. Optical writing means; developing means for developing the latent image on the image carrier with toner to make it visible; and transfer means for transferring the toner image on the image carrier to the image recording medium. The time taken from the start of the image forming apparatus image forming start operation excluding the optical deflector and the fixing device to the entry of the image recording medium into the fixing member of the fixing device is S, and the temperature of the fixing device is increased. When the estimated remaining time until the fixing member reaches the target temperature after the start is T, at least the start of the image forming apparatus excluding the fixing device is started after the rotation of the optical deflector is in a steady state. , Faster than completion of temperature increase of the fixing device, and T ≦ S. It starts the activation of the image forming apparatus image forming start operation except for the fixing device from the point, at the same time the image recording medium and complete heating of the fixing device is characterized in that entering into the fixing device.
本発明の第4の手段は、第1の手段の画像形成装置であって、前記作像手段は、前記像担持体である中間画像受取部材と、該中間画像受取部材上にトナー像を形成する少なくとも1つのプリントステーションと、前記中間画像受取部材上のトナー像を前記画像記録媒体に転写する転写手段とを有することを特徴とする。 A fourth means of the present invention is the image forming apparatus of the first means, wherein the image forming means forms an intermediate image receiving member as the image carrier and a toner image on the intermediate image receiving member. And at least one print station and transfer means for transferring the toner image on the intermediate image receiving member to the image recording medium.
本発明の第5の手段は、第1〜第4のいずれか一つの手段の画像形成装置において、T=Sとなる時点から前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動を開始し、前記定着装置の昇温完了と同時に前記画像記録媒体が前記定着装置へ進入することを特徴とする。
また、本発明の第6の手段は、第1〜第5のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tは、前記定着装置に設けた温度モニター装置からの温度情報を元にして予測することを特徴とする。
According to a fifth means of the present invention, in the image forming apparatus of any one of the first to fourth means, the start of the image forming apparatus image forming start operation excluding the fixing device is started from the time when T = S. The image recording medium enters the fixing device simultaneously with completion of the temperature increase of the fixing device.
According to a sixth means of the present invention, in the image forming apparatus of any one of the first to fifth means, an estimated remaining time T until the fixing member reaches a target temperature after the temperature rise of the fixing device is started. Is predicted based on temperature information from a temperature monitoring device provided in the fixing device.
本発明の第7の手段は、第1〜第6のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記定着装置への投入電力をモニターする電力検出手段を有し、画像形成装置に装着している周辺機の動作や原稿読取部の動作などによって前記定着装置へ投入される電力が減少したときは、該投入電力に応じて前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus of any one of the first to sixth aspects, the image forming apparatus includes a power detection unit that monitors input power to the fixing device, and is attached to the image forming apparatus. When the power supplied to the fixing device decreases due to the operation of the peripheral device or the operation of the document reading unit, until the fixing member reaches the target temperature after the heating start of the fixing device according to the input power The estimated remaining time T is predicted in advance.
本発明の第8の手段は、第1〜第6のいずれか一つの手段の画像形成装置において、画像形成装置へ電力を供給する電源部に対して、そこへ入力される電圧が低下したときには、入力される電圧に応じて前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする。 According to an eighth means of the present invention, in the image forming apparatus of any one of the first to sixth means, when the voltage input to the power supply unit that supplies power to the image forming apparatus decreases. According to the input voltage, a predicted remaining time T until the fixing member reaches a target temperature after the start of temperature raising of the fixing device is predicted in advance.
本発明の第9の手段は、第1〜第6のいずれか一つの手段の画像形成装置において、機外温度をモニターする温度検出手段を有し、検出された機外温度によって、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする。 According to a ninth means of the present invention, in the image forming apparatus of any one of the first to sixth means, the image forming apparatus has a temperature detecting means for monitoring an outside temperature, and the fixing device is configured to detect the outside temperature. The estimated remaining time T until the fixing member reaches the target temperature after the start of temperature increase is predicted in advance.
本発明の第10の手段は、第1〜第6のいずれか一つの手段の画像形成装置において、用いる画像記録媒体の種類や厚さのそれぞれに対応して、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする。 According to a tenth means of the present invention, in the image forming apparatus of any one of the first to sixth means, the temperature of the fixing device is increased according to the type and thickness of the image recording medium to be used. A predicted remaining time T until the fixing member reaches a target temperature is predicted in advance.
第1〜第4の手段の画像形成装置においては、従来作像開始動作の開始条件となっている定着昇温完了よりも早く作像開始動作を開始し、且つ確実に定着昇温完了してから画像記録媒体が定着装置に進入するため、定着不良を伴うことなくファーストプリントタイムを短縮し生産性の向上を図ることができると同時に、定着装置の温度維持に要する電力消費を低減できるため、省エネが達成できる。 In the image forming apparatuses of the first to fourth means, the image forming start operation is started earlier than the fixing temperature raising completion, which is the start condition of the conventional image forming starting operation, and the fixing temperature raising is completed with certainty. Since the image recording medium enters the fixing device, the first print time can be shortened and productivity can be improved without accompanying fixing failure, and at the same time, the power consumption required to maintain the temperature of the fixing device can be reduced. Energy saving can be achieved.
第5の手段の画像形成装置においては、定着昇温完了のタイミングすなわち従来の作像開始動作の開始のタイミングで定着装置に画像記録媒体が進入するため、定着不良を伴わない範囲で最大限にファーストプリントタイムを短縮でき生産性を向上させることができると同時に、無駄な電力消費を最大限に低減し省エネを達成することができる。 In the image forming apparatus of the fifth means, the image recording medium enters the fixing device at the timing of completion of the fixing temperature rise, that is, the timing of starting the conventional image forming start operation. The first print time can be shortened and productivity can be improved, and at the same time, wasteful power consumption can be reduced to the maximum and energy saving can be achieved.
第6の手段の画像形成装置においては、定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tを算出するための要となる定着温度を直接モニターして現在の温度と目標温度を比較し、Tをより正確に算出することができるため、定着不良を伴うことなくファーストプリントタイムを短縮し生産性の向上を図ることができると同時に、定着装置の温度維持に要する電力消費を低減できるため、省エネが達成できる。 In the image forming apparatus of the sixth means, the fixing temperature, which is a key for calculating the estimated remaining time T until the fixing member reaches the target temperature, is directly monitored and the current temperature is compared with the target temperature. Can be calculated more accurately, reducing the first print time without improper fixing and improving productivity, and at the same time reducing the power consumption required to maintain the temperature of the fixing device. Can be achieved.
第7の手段の画像形成装置においては、定着装置への投入電力をモニターすることで、例えば装着している周辺機の動作や原稿読取部の動作などによって定着装置へ投入される電力が減少したときは、そのときの投入電力に応じて予測残り時間Tを補正して算出することができるため、電力消費を伴ういかなる動作が定着昇温と平行して行われたとしても、常に正確にTを算出することができ、これによって、定着不良を伴うことなくファーストプリントタイムを短縮し生産性の向上を図ることができると同時に、定着装置の温度維持に要する電力消費を低減できるため、省エネが達成できる。 In the image forming apparatus of the seventh means, the power input to the fixing device is reduced by monitoring the power input to the fixing device, for example, due to the operation of the peripheral device attached or the operation of the document reading unit. Since the estimated remaining time T can be corrected and calculated according to the input power at that time, even if any operation accompanied by power consumption is performed in parallel with the fixing temperature rise, T As a result, the first print time can be shortened and productivity can be improved without improper fixing, and at the same time the power consumption required to maintain the temperature of the fixing device can be reduced. Can be achieved.
第8の手段の画像形成装置においては、電源部から画像形成装置への入力電圧を随時モニターし、その入力電圧が低下した際にもそれに応じて予測残り時間Tを補正して算出することができるため、電源部からの入力電圧が減少したとしても、常に正確にTを算出することができ、これによって、定着不良を伴うことなくファーストプリントタイムを短縮し生産性の向上を図ることができると同時に、定着装置の温度維持に要する電力消費を低減できるため、省エネが達成できる。 In the image forming apparatus of the eighth means, the input voltage from the power supply unit to the image forming apparatus is monitored as needed, and when the input voltage decreases, the estimated remaining time T is corrected and calculated accordingly. Therefore, even if the input voltage from the power supply unit is reduced, T can always be calculated accurately, thereby shortening the first print time and improving productivity without causing fixing failure. At the same time, power consumption required for maintaining the temperature of the fixing device can be reduced, so that energy saving can be achieved.
第9の手段の画像形成装置においては、機外温度をモニターすることにより予測残り時間Tを補正して算出することができるため、いかなる温度条件下においても常に正確にTを算出することができ、これによって、定着不良を伴うことなくファーストプリントタイムを短縮し生産性の向上を図ることができると同時に、定着装置の温度維持に要する電力消費を低減できるため、省エネが達成できる。 In the image forming apparatus of the ninth means, the estimated remaining time T can be corrected and calculated by monitoring the outside temperature, so that T can always be calculated accurately under any temperature condition. As a result, the first print time can be shortened and productivity can be improved without accompanying fixing failure, and at the same time, the power consumption required for maintaining the temperature of the fixing device can be reduced, so that energy saving can be achieved.
第10の手段の画像形成装置においては、用いる画像記録媒体の種類や厚さ毎の定着昇温目標温度に対して予測残り時間Tを算出することができるため、いかなる画像記録媒体を用いた場合でも常に正確にTを算出することができ、これによって、定着不良を伴うことなくファーストプリントタイムを短縮し生産性の向上を図ることができると同時に、定着装置の温度維持に要する電力消費を低減できるため、省エネが達成できる。 In the image forming apparatus of the tenth means, since the estimated remaining time T can be calculated with respect to the fixing temperature increase target temperature for each type and thickness of the image recording medium to be used, any image recording medium is used. However, T can always be calculated accurately, thereby reducing the first print time without improper fixing and improving productivity, and at the same time reducing the power consumption required to maintain the temperature of the fixing device. This can save energy.
本発明に係る画像形成装置の構成、動作及び作用効果の具体的な実施例を以下に示す。 Specific examples of the configuration, operation, and effects of the image forming apparatus according to the present invention are shown below.
まず、第1の実施例として、作像手段の光書込手段(光書込ユニット)に発光ダイオード(LED)アレイを用いた電子写真方式の画像形成装置について説明する。
図1は電子写真方式の画像形成装置の一例である電子写真プリンタを示す概略構成図である。
図1において、符号1は像担持体の一例である光導電性の感光体ドラムであり、矢印A方向に回転可能な感光ドラム1の周囲には、帯電ユニット2、光書込ユニット3、現像ユニット4、転写ユニット5、及びクリーニングユニット6が各々所定位置に配置されている。光書込手段である光書込ユニット3は、発光源であるLEDアレイ7と、LEDアレイ7を搭載した基板8と、このLEDアレイ7が照射する光を集めて感光ドラム1上に結像するセルフォックレンズ(登録商標、以下レンズと称す)9とから成っている。そして、LEDアレイ7から感光ドラム1の光書込部1aまでの距離Bは、レンズ9の種類によって決まる一定値である。
First, an electrophotographic image forming apparatus using a light emitting diode (LED) array as an optical writing means (optical writing unit) of an image forming means will be described as a first embodiment.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an electrophotographic printer which is an example of an electrophotographic image forming apparatus.
In FIG. 1,
次に、上記構造を有する従来の電子写真プリンタの印刷プロセスを同じく図1に従って説明する。帯電ユニット2により感光ドラム1の周囲を一様に帯電し、LEDアレイ7の光照射により感光ドラム1に静電潜像を形成した後、現像ユニット4で感光ドラム1上の静電潜像に従ってトナーを吸着させ現像処理をする。そして転写ユニット5で、感光ドラム1に吸着したトナーを画像記録媒体である用紙Pに転写し、用紙Pは定着装置(以下、定着ユニットと言う)10に送られ、定着ユニット10は転写したトナーを用紙P上に加熱定着する。一方、感光ドラム1上に残った余分なトナーは、クリーニングユニット6により掻き落とされ、感光ドラム1がクリーニングされる。以上のプロセスが繰り返されることによって、印刷が行われる。
Next, the printing process of the conventional electrophotographic printer having the above structure will be described with reference to FIG. The charging
光書込手段である光書込ユニット3は、図1に示すように、板状部材である基板8とレンズ9とから成っている。そして、この基板8には、図2に示すように、LEDアレイ7、及びLEDアレイ7を駆動するドライバIC15が搭載されている。LEDアレイ7上には、図2に示すように複数個の発光素子7aが一列に並んでおり、これらの発光素子7aが発光して、LEDアレイ7による光照射が行われるようになっている。ところで、発光素子7aが発光する方向は垂直方向のみではなく、発光素子7aがLEDアレイ7から露出している部分全体から広範囲に発光されるようになっている。そして、LEDアレイ7から垂直に照射される光が一番強くなっている。
As shown in FIG. 1, the
また、この光書込ユニット3は、図3に示すように、LEDアレイ7を回転中心として、感光ドラム1の接平面17に対し角度θだけ傾いて設けることも可能である。この角度θは、LEDアレイ7から照射される光が印字精度に影響を与えない程度に、レンズ9が感光ドラム1上に十分集光できるよう設定された適正角度である。
Further, as shown in FIG. 3, the
次に光書込動作を説明する。ドライバIC15を駆動して、LEDアレイ7の発光素子7aを選択的に発光させて光照射を行うと、それぞれの発光素子7aが照射する光18はレンズ9をそれぞれ通過し、帯電された感光ドラム1の光書込部1a上に結像される。以上により、感光ドラム1上に印刷データ(静電潜像)が書き込まれていく。
Next, the optical writing operation will be described. When the
次に、定着部材として加熱部材を内包したヒータローラ(以下、定着ローラと言う)を用いた一般的な定着装置について詳細に説明する。
定着装置10は、図4に示すように、定着ローラ18と、これに図示しないスプリングの付勢力で押し当てられた加圧ローラ19を有している。定着ローラ18は、断熱ブッシュ51,51、軸受52,52を介して定着側板50,50に取り付けられており、図示しない駆動源に係合した歯車53により回転駆動される。定着ローラ18の内部には輻射ヒータ23が設けられており、その輻射ヒータ23の端部はヒータ保持部材24により保持されている。
Next, a general fixing device using a heater roller (hereinafter referred to as a fixing roller) including a heating member as a fixing member will be described in detail.
As shown in FIG. 4, the fixing
定着ローラ18の表面には温度モニター装置として温度センサ60が当接され、温度センサ60により検出された信号は制御部37の入力回路61を経て中央処理装置(CPU)63に取り込まれる。CPU63は温度センサ60により検出した定着ローラ18の温度に基づいてドライバ62を介して輻射ヒータ23への通電を制御するように構成されている。
通常は画像形成装置の電源が投入されると、ドライバ62を介して輻射ヒータ23へ電流が流れ、定着ローラ18は180℃前後の所定の設定温度まで急激に上昇される。
A
Normally, when the power of the image forming apparatus is turned on, a current flows to the
図5に示すように、定着ローラ18は、金属製であるアルミニウム製の薄肉パイプ27を基体とすることが多い。この定着ローラ18の外面には、定着後の用紙Pの分離性を向上させるためにフッ素系の表面離型層26を形成することが好ましい。
加圧ローラ19は、芯金40と、弾性材料としての発泡シリコンゴム層42を有している。
As shown in FIG. 5, the fixing
The
輻射ヒータ23は、タングステンフィラメント29をガラス管28で覆うように構成されて、そのガラス管28内には、少なくとも不活性ガスが封入されており、必要に応じてタングステンフィラメント29の酸化を防ぐ窒素や、ヨウ素、臭素、塩素などを含むハロゲン物質等が封入されている。
The
尚、図4に示す制御部37のCPU63は、マイクロコンピュータ、各種制御プログラムや制御用データ等を記憶するメモリ(ROM、RAM、不揮発メモリ等)、入出力装置、クロック、タイマ等を備えており、温度センサ60や各種検出手段(電力量モニタ、入力電圧モニタ、機外温度センサ等)からの入力信号、操作部からの入力情報等に基いて、後述する「定着装置の昇温完了までの残り時間T」等の制御データを補正して算出する機能を備えている。また、CPU63は、補正したデータに基づいて定着装置10や、その他の装置各部の動作の制御を行う機能を備えている。
The
次に定着昇温曲線について説明する。
定着装置10への電力供給時間と定着ローラ18の温度との関係データの例を図6に示す。図6は、外部電源からドライバ62を介して輻射ヒータ23へ供給される供給電力が一定とした場合に、横軸を外部電源から輻射ヒータ23への電力供給時間、縦軸を定着ローラ温度としたときに、電力供給と共に定着ローラ18の温度が上昇する様子を示す概念図である。定着部材の構成や条件によって電力供給時間に対する定着ローラ温度の上昇勾配は変化する。ここでの定着部材構成や条件とは、定着ローラ18や加圧ローラ19の径や材質やローラ厚さや表面コート層の有無や、定着ニップ幅やニップ圧やオフセット量やローラ線速などである。この昇温曲線は定着部材構成や条件が同じであれば何回繰り返しても、同じ勾配の昇温曲線を描く特性を有する。そのためそれぞれの定着部材構成や条件に対して、定着装置10に供給する電力量に応じて時間t1に対応する基準温度TSをあらかじめ抽出しておけば、輻射ヒータ23への電力供給時間の長さに対して定着ローラ温度が何度になるかを予測することが出来る。
Next, the fixing temperature rise curve will be described.
An example of the relationship data between the power supply time to the fixing
もちろんこの昇温曲線は輻射ヒータ23への電力供給が一定の場合に限定されるが、定着装置の立上がりの場合には、通常、輻射ヒータ23にフル電力が供給されて加熱されることから、図7に示すように電力供給時間と定着ローラ18の温度との関係、すなわち昇温カーブは一様である。例えば、昇温曲線のある時点における昇温勾配ΔT/Δtやリロード温度(例えば185℃)到達までの所要時間tは一定となる。
Of course, this temperature rise curve is limited to the case where the power supply to the
次に定着温度制御について詳しく説明する。
定着ローラ18の昇温時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギーすなわち定格電力を大きくするのが効果的である。実際に、プリント速度の速い高速機には、電源電圧を200Vにして対応しているものもある。しかしながら、日本国内の一般的なオフィスでは、電源は、一般的に100V/15A(1500W)が上限であり、電源電圧200Vに対応させるためには、設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とは言えない。このため、定着ローラ18を短時間で昇温させようとしても、投入エネルギーの上限を上げられないのが実状である。
Next, the fixing temperature control will be described in detail.
In order to shorten the temperature raising time of the fixing
次に作像シーケンスについて説明する。
ここでは、上記のように感光体ドラム1を有し、定着部材として加熱部材を内包したヒータローラ(定着ローラ)18を用いた一般的な定着装置10を含む画像形成装置(電子写真装プリンタ)での一例を示す。図8、図9は、画像形成装置の定着加熱動作と、感光体ドラムモータ等を含む作像系動作のタイミングシーケンスを模式的に表している。
図8は通常(従来)の印刷動作を表している。印刷準備開始となった場合には定着加熱動作を開始する。定着装置10は加熱動作開始後にある時間で昇温完了状態へ推移する。作像系動作は昇温完了状態となった場合に開始する。つまり、定着装置10を除いた画像形成装置の起動から画像記録媒体(用紙)Pが定着装置10の定着部材(定着ローラ)18へ進入するまでにかかる時間をSとすると、定着装置10の昇温完了状態からS(sec)を経過したのちに定着装置10へ画像記録媒体(用紙)Pが進入することとなる。これは定着装置10が昇温完了状態へ推移してから定着装置10へ画像記録媒体(用紙)Pが進入するまでにS(sec)経過することを示しており、ファーストプリントタイムを含む生産性や省エネの観点において不利であることが分かる。
Next, an image forming sequence will be described.
Here, the image forming apparatus (electrophotographic printer) including the
FIG. 8 shows a normal (conventional) printing operation. When printing preparation is started, the fixing heating operation is started. The fixing
それに対して、図9は本実施例の印刷動作を表している。定着装置昇温開始後に定着部材(定着ローラ)18が目標温度に達するまでの予測残り時間をTとしたときに、作像系動作の開始タイミングを、定着昇温完了より早く且つT≦Sとなる時点とした場合(図9の(1) )、従来よりも早いタイミングで作像系が動作開始し、且つ画像記録媒体(用紙)Pが定着装置10に進入するまでに昇温が完了するため(図9の(2) )、画像記録媒体(用紙)Pへのトナーの定着が不十分となることなく、ファーストプリントタイムを短縮することができる。さらにこのとき、作像系の動作開始タイミングを図8に示される従来のタイミングよりもT(sec)だけ早くすることで、定着装置10が昇温完了状態へ推移するのと同時に定着装置10へ画像記録媒体(用紙)Pを進入させることが可能となった。言い換えると、図8に示される従来のシーケンスと比較して、図9に示される本実施例のシーケンスではファーストプリントタイムをS(sec)短縮することができ(図9の(3) )、省エネも達成できることが示された。
On the other hand, FIG. 9 shows the printing operation of this embodiment. When the estimated remaining time until the fixing member (fixing roller) 18 reaches the target temperature after the temperature rise of the fixing device is T, the start timing of the image forming system operation is earlier than the completion of the temperature rise of the fixing and T ≦ S. When the time is reached ((1) in FIG. 9), the image forming system starts to operate at a timing earlier than before and the temperature rise is completed before the image recording medium (paper) P enters the fixing
本実施例の制御を行う際、定着装置10にその温度をモニターする装置(温度センサ)60を設けた場合、定着装置10の昇温開始から随時定着装置の温度と昇温完了目標温度とを比較することで、昇温完了にかかる残り時間Tをより精度良く算出することができる。また、不揮発メモリー等に検出された温度センサ60の信号(温度データ)を一時的に記憶しておけば、そのデータに基づいて昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。従って、本発明によれば、無駄な昇温待ち時間を発生させること無く、且つ昇温不十分とならない範囲で、画像記録媒体を定着装置に進入させることができるようになる。
When the control of this embodiment is performed, if the fixing
尚、昇温完了にかかる残り時間Tは、あらかじめ実験データに基づいて作成しておいた前述の昇温曲線(図6、図7)等を用いて決定することができ、また、温度センサ60の信号(温度データ)に基づいて補正することができるが、昇温完了までの残り時間Tは画像形成装置の動作状態や環境等により変化することがあるので、本実施例では、後述するように種々の条件に応じてTを補正し、リアルタイム制御することを前提にしており、例えばFeed Foward制御等をがそれにあたる。以下に具体例を示す。
The remaining time T required to complete the temperature increase can be determined using the above-described temperature increase curve (FIGS. 6 and 7) prepared based on experimental data in advance, and the
例えば画像形成装置にて複写を行う際には、定着の昇温と同時に原稿読取部が動作している場合がある。また、画像形成装置にステープルやパンチを行う周辺機が装着されている場合には、定着の昇温と同時に周辺機の初期動作が行われることがある。このように、定着装置10の昇温と同時に種々の電力消費動作が行われた場合には、昇温のために定着装置10に投入する電力が一時的に減少してしまい、実際の昇温完了は予想よりも遅延してしまうことになる。しかし、定着装置10へ投入されている電力量をモニターすることができる画像形成装置においては、前述の電力低下が起こった場合でも、随時定着装置に実際に投入されている電力量から、昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。
For example, when copying is performed in the image forming apparatus, the document reading unit may be operating at the same time as the temperature of fixing is increased. When a peripheral device that performs stapling or punching is mounted on the image forming apparatus, the initial operation of the peripheral device may be performed at the same time as the temperature of fixing is increased. As described above, when various power consumption operations are performed simultaneously with the temperature rise of the fixing
定着装置10への投入電力が減少する原因は上記にとどまらず、例えば電源部から画像形成装置へ入力される電圧自体が低くなってしまっている場合もある。この場合、昇温完了に要する時間は想定よりも実際は長くかかってしまうことになるが、電源部から画像形成装置への入力電圧を随時モニター可能な画像形成装置においては、こういった場合にもその入力電圧に応じて昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。
The reason why the input power to the fixing
その他、機外温度によっても、定着装置10の昇温完了に要する時間は変動する。具体的には、機外温度が低いと昇温完了までの残り時間Tは長くなり、逆に機外温度が高いと短くなる。そこで機外温度をモニターする温度検出手段(温度センサ)を有し、機外温度を随時モニターすることができる画像形成装置においては、こういった変動に対しても、その時々の機外温度からTを補正し算出することが可能となる。
In addition, the time required for completing the temperature increase of the fixing
また、昇温完了の目標温度自体が異なる場合にも、当然昇温完了に要する時間は異なってくる。すなわち、通常は用いる画像記録媒体(用紙)Pの厚さや種類によって、昇温完了となる目標温度は異なってくるが、これに対しその目標温度毎に昇温完了までの残り時間Tを補正し算出する手段を有する画像形成装置においては、用いる画像記録媒体によらず、より正確にTを算出することができる。 Further, even when the target temperature itself for completion of temperature rise is different, the time required for completion of temperature rise naturally varies. That is, the target temperature at which the temperature increase is completed usually varies depending on the thickness and type of the image recording medium (paper) P to be used. On the other hand, the remaining time T until the temperature increase is completed is corrected for each target temperature. In an image forming apparatus having a calculating means, T can be calculated more accurately regardless of the image recording medium used.
次に、第2の実施例として、作像手段の光書込手段に、レーザダイオード(LD)と光偏向器(ポリゴンミラー等)と走査結像光学系からなる光書込部を用いた電子写真方式の画像形成装置について説明する。
ここでは一例として、図10に示すようなレーザ走査方式の光書込部を有する一般的なタンデム型のカラー画像形成装置について説明する。
図10において、符号100は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、30は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する光書込部、81は原稿Dを原稿読取部82に搬送する原稿搬送部、82は原稿Dの画像情報を読み取る原稿読取部である。
符号1Y、1M、1C、1Kは各色(イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K))のトナー像が形成される像担持体である光導電性の感光体ドラム、2Y、2M、2C、2Kは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上を帯電する帯電部、4Y、4M、4C、4Kは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上に形成される静電潜像を現像する現像部、5Y、5M、5C、5Kは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上に形成されたトナー像を画像記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ、6Y、6M、6C、6Kは各感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上の未転写トナーを回収するクリーニング部をそれぞれ示している。また、符号70は転写用紙等の画像記録媒体Pが収容される給紙部、71は給紙ローラ、72は画像記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、73は複数色のトナー像が画像記録媒体P上に重ねて担持されるように画像記録媒体Pを搬送する転写ベルト、74は転写ベルト73を清掃する転写ベルトクリーニング部、75は転写ベルト73から画像記録媒体Pを分離する分離チャージャ、10は画像記録媒体P上のトナー像(未定着画像)を定着する定着装置をそれぞれ示している。
Next, as a second embodiment, an electron using an optical writing unit comprising a laser diode (LD), an optical deflector (polygon mirror, etc.) and a scanning imaging optical system as an optical writing unit of the image forming unit. A photographic image forming apparatus will be described.
Here, as an example, a general tandem type color image forming apparatus having a laser scanning type optical writing unit as shown in FIG. 10 will be described.
In FIG. 10,
以下、図10に示す構成の画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部81の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読取部82のコンタクトガラス83上に載置される。そして、原稿読取部82で、コンタクトガラス83上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus having the configuration shown in FIG. 10 will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
詳しくは、原稿読取部82は、コンタクトガラス83上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、光書込部30に送信される。そして、光書込部30からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ対応する感光体ドラム1Y、1M、1C、1BK上に向けて発せられる。
Specifically, the
Then, image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kは、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面は、帯電部2Y、2M、2C、2Kとの対向部で、一様に帯電される(帯電工程である)。こうして、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム1Y、1M、1C、1K表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
On the other hand, the four
光書込部30において、図示しない4つの光源(LD)から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である)。
例えばイエロー成分に対応したレーザ光は、図示しない光偏向器と走査結像光学系を介して紙面左側から1番目の感光体ドラム1Y表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、光偏向器(例えばポリゴンモータによって高速回転するポリゴンミラー)により、感光体ドラム1Yの回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部2Yにて帯電された後の感光体ドラム1Y上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
In the
For example, a laser beam corresponding to the yellow component is irradiated on the surface of the first
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、図示しない光偏向器と走査結像光学系を介して紙面左から2番目の感光体ドラム1M表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、図示しない光偏向器と走査結像光学系を介して紙面左から3番目の感光体ドラム1C表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、図示しない光偏向器と走査結像光学系を介して紙面左から4番目の感光体ドラム1K表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, a laser beam corresponding to the magenta component is irradiated to the surface of the second
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面は、それぞれ、現像手段である現像部4Y、4M、4C、4Kとの対向位置に達する。そして、各現像部4Y、4M、4C、4Kから感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上の潜像が現像される(現像工程である)。
Thereafter, the surfaces of the
その後、現像工程後の感光体ドラム1Y、1M、1C、1K表面は、それぞれ、転写ベルト73との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト73の内周面に当接するように転写バイアスローラ5Y、5M、5C、5Kが設置されている。そして、転写バイアスローラ5Y、5M、5C、5Kの位置で、転写ベルト73上の画像記録媒体Pに、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(転写工程である)。
Thereafter, the surfaces of the
そして、転写工程後の感光体ドラム1Y、1M、1C、1K表面は、それぞれ、クリーニング部6Y、6M、6C、6Kとの対向位置に達する。そして、クリーニング部6Y、6M、6C、6Kで、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である)。
その後、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kにおける一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surfaces of the
Thereafter, the surfaces of the
他方、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K上の各色のトナーが重ねて転写(担持)された画像記録媒体Pは、図中の矢印方向に走行して、分離チャージャ75との対向位置に達する。そして、分離チャージャ75との対向位置で、画像記録媒体Pに蓄積された電荷が中和されて、トナーのちり等を生じさせることなく画像記録媒体Pが転写ベルト73から分離される。
その後、転写ベルト73表面は、転写ベルトクリーニング部74の位置に達する。そして、転写ベルト73上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部74に回収される。
On the other hand, the image recording medium P onto which the toners of the respective colors on the
Thereafter, the surface of the
ここで、転写ベルト73上に搬送される画像記録媒体Pは、給紙部70からレジストローラ72等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、画像記録媒体Pを収納する給紙部70から、給紙ローラ71により給送された画像記録媒体Pが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ72に導かれる。レジストローラ72に達した画像記録媒体Pは、タイミングを合わせて、転写ベルト73の位置に向けて搬送される。
Here, the image recording medium P transported on the
Specifically, the image recording medium P fed by the
そして、フルカラー画像が転写された画像記録媒体Pは、転写ベルト73から分離された後に定着装置10に導かれる。定着装置10では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像(トナー像)が画像記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の画像記録媒体Pは、不図示の排紙ローラによって、装置本体外の排紙トレイや後処理装置(ステープル、パンチ、仕分け等を行う装置)に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Then, the image recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the image recording medium P after the fixing process is discharged as an output image by a paper discharge roller (not shown) to a paper discharge tray and a post-processing device (a device that performs stapling, punching, sorting, and the like) outside the apparatus main body. A series of image forming processes is completed.
次に、定着部材として加熱部材を内包したヒータローラ(定着ローラ)18を用いた定着装置10の構成は図4、図5と同様であり、実施例1で説明したとおりである。
すなわち、定着装置10は、図4に示すように、定着ローラ18と、これに図示しないスプリングの付勢力で押し当てられた加圧ローラ19を有している。定着ローラ18は、断熱ブッシュ51,51、軸受52,52を介して定着側板50,50に取り付けられており、図示しない駆動源に係合した歯車53により回転駆動される。定着ローラ18の内部には輻射ヒータ23が設けられており、その輻射ヒータ23の端部はヒータ保持部材24により保持されている。
Next, the configuration of the fixing
That is, as shown in FIG. 4, the fixing
定着ローラ18の表面には温度モニター装置として温度センサ60が当接され、温度センサ60により検出された信号は制御部37の入力回路61を経てCPU63に取り込まれる。CPU63は温度センサ60により検出した定着ローラ18の温度に基づいてドライバ62を介して輻射ヒータ23への通電を制御するように構成されている。
通常は画像形成装置の電源が投入されると、ドライバ62を介して輻射ヒータ23へ電流が流れ、定着ローラ18は180℃前後の所定の設定温度まで急激に上昇される。
なお、定着ローラ18や加圧ローラ19の構成は実施例1で説明しているので、ここでは説明を省略する。
A
Normally, when the power of the image forming apparatus is turned on, a current flows to the
Since the configuration of the fixing
定着昇温曲線についても実施例1と同様であり、定着装置10への電力供給時間と定着ローラ18の温度との関係データの例は図6に示したとおりである。
すなわち、図6は、外部電源からドライバ62を介して輻射ヒータ23へ供給される供給電力が一定とした場合に、横軸を外部電源から輻射ヒータ23への電力供給時間、縦軸を定着ローラ温度としたときに、電力供給と共に定着ローラ18の温度が上昇する様子を示す概念図であり、定着部材の構成や条件によって電力供給時間に対する定着ローラ温度の上昇勾配は変化する。ここでの定着部材構成や条件とは、定着ローラ18や加圧ローラ19の径や材質やローラ厚さや表面コート層の有無や、定着ニップ幅やニップ圧やオフセット量やローラ線速などである。この昇温曲線は定着部材構成や条件が同じであれば何回繰り返しても、同じ勾配の昇温曲線を描く特性を有する。そのためそれぞれの定着部材構成や条件に対して、定着装置10に供給する電力量に応じて時間t1に対応する基準温度TSをあらかじめ抽出しておけば、輻射ヒータ23への電力供給時間の長さに対して定着ローラ温度が何度になるかを予測することが出来る。
The fixing temperature rise curve is the same as that in the first embodiment, and an example of the relational data between the power supply time to the fixing
That is, in FIG. 6, when the supply power supplied from the external power source to the
もちろんこの昇温曲線は輻射ヒータ23への電力供給が一定の場合に限定されるが、定着装置の立上がりの場合には、通常、輻射ヒータ23にフル電力が供給されて加熱されることから、図7に示すように電力供給時間と定着ローラ18の温度との関係、すなわち昇温カーブは一様である。例えば、昇温曲線のある時点における昇温勾配ΔT/Δtやリロード温度(例えば185℃)到達までの所要時間tは一定となる。
Of course, this temperature rise curve is limited to the case where the power supply to the
定着温度制御についても実施例1で説明したとおりであり、定着ローラ18の昇温時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギーすなわち定格電力を大きくするのが効果的である。実際に、プリント速度の速い高速機には、電源電圧を200Vにして対応しているものもある。しかしながら、日本国内の一般的なオフィスでは、電源は、一般的に100V/15A(1500W)が上限であり、電源電圧200Vに対応させるためには、設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とは言えない。このため、定着ローラ18を短時間で昇温させようとしても、投入エネルギーの上限を上げられないのが実状である。
The fixing temperature control is also as described in the first embodiment. In order to shorten the heating time of the fixing
次に作像シーケンスについて説明する。
ここでは、上記のように感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kを有し、定着部材として加熱部材を内包したヒータローラ(定着ローラ)18を用いた一般的な定着装置10を含む画像形成装置での一例を示す。図11、図12は、画像形成装置のポリゴンモータ動作、定着加熱動作、感光体ドラムモータ等を含む作像系動作のタイミングシーケンスを模式的に表している。
Next, an image forming sequence will be described.
Here, as described above, the image forming apparatus includes the
図11は通常(従来)の印刷動作を表している。印刷準備開始となった場合にはポリゴンモータ動作および定着加熱動作を開始する。光書込部30のポリゴンモータは動作開始後にある時間で定常状態(ポリゴンモータロック)に推移し、定着装置10も加熱動作開始後にある時間で昇温完了状態へ推移する。作像系動作はポリゴンモータロックおよび昇温完了状態となった場合に開始する。つまり、定着装置10を除いた画像形成装置の起動から画像記録媒体Pが定着部材(定着ローラ)18へ進入するまでにかかる時間をSとすると、定着装置の昇温完了状態からS(sec)を経過したのちに定着装置10へ画像記録媒体(用紙)Pが進入することとなる。これは定着装置10が昇温完了状態へ推移してから定着装置へ画像記録媒体が進入するまでにS(sec)経過することを示しており、ファーストプリントタイムを含む生産性や省エネの観点において不利であることが分かる。
FIG. 11 shows a normal (conventional) printing operation. When printing preparation is started, polygon motor operation and fixing heating operation are started. The polygon motor of the
それに対して、図12は本実施例の印刷動作を表している。定着装置10の昇温開始後に定着部材(定着ローラ)18が目標温度に達するまでの予測残り時間をTとしたときに、作像系動作の開始タイミングを、定着昇温完了より早く、且つT≦Sとなる時点とした場合(図12の(1) )、従来よりも早いタイミングで作像系が動作開始し、且つ画像記録媒体Pが定着装置10に進入するまでに昇温が完了するため(図12の(2) )、画像記録媒体Pへのトナーの定着が不十分となることなく、ファーストプリントタイムを短縮することができる。さらにこのとき、作像系の動作開始タイミングを図11に示される従来のタイミングよりもT(sec)だけ早くし、T=Sとなった時点とすることで、定着装置10が昇温完了状態へ推移するのと同時に定着装置10へ画像記録媒体Pを進入させることが可能となった。言い換えると、図11に示される従来のシーケンスと比較して、図12に示される本実施例のシーケンスではファーストプリントタイムをS(sec)短縮することができ(図12の(3) )、省エネも達成できることが示された。
On the other hand, FIG. 12 shows the printing operation of this embodiment. When the estimated remaining time until the fixing member (fixing roller) 18 reaches the target temperature after the temperature rise of the fixing
本実施例の制御を行う際、定着装置10にその温度をモニターする装置(温度センサ)60を設けた場合、定着装置10の昇温開始から随時定着装置の温度と昇温完了目標温度とを比較することで、昇温完了にかかる残り時間Tをより精度良く算出することができる。また、不揮発メモリー等に検出された温度センサ60の信号(温度データ)を一時的に記憶しておけば、そのデータに基づいて昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。従って、本発明によれば、無駄な昇温待ち時間を発生させること無く、且つ昇温不十分とならない範囲で、画像記録媒体を定着装置に進入させることができるようになる。
When the control of this embodiment is performed, if the fixing
尚、昇温完了にかかる残り時間Tは、あらかじめ実験データに基づいて作成しておいた前述の昇温曲線(図6、図7)等を用いて決定することができ、また、温度センサ60の信号(温度データ)に基づいて補正することができるが、昇温完了までの残り時間Tは画像形成装置の動作状態や環境等により変化することがあるので、本実施例では、後述するように種々の条件に応じてTを補正し、リアルタイム制御することを前提にしており、例えばFeed Foward制御等をがそれにあたる。以下に具体例を示す。
The remaining time T required to complete the temperature increase can be determined using the above-described temperature increase curve (FIGS. 6 and 7) prepared based on experimental data in advance, and the
例えば画像形成装置にて複写を行う際には、定着の昇温と同時に図10に示されるような原稿読取部82が動作している場合がある。また、画像形成装置にステープルやパンチを行う周辺機が装着されている場合には、定着の昇温と同時に周辺機の初期動作が行われることがある。このように、定着装置10の昇温と同時に種々の電力消費動作が行われた場合には、昇温のために定着装置10に投入する電力が一時的に減少してしまい、実際の昇温完了は予想よりも遅延してしまうことになる。しかし、定着装置10へ投入されている電力量をモニターすることができる画像形成装置においては、前述の電力低下が起こった場合でも、随時定着装置に実際に投入されている電力量から、昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。
For example, when copying is performed in the image forming apparatus, the
定着装置10への投入電力が減少する原因は上記にとどまらず、例えば電源部から画像形成装置へ入力される電圧自体が低くなってしまっている場合もある。この場合、昇温完了に要する時間は想定よりも実際は長くかかってしまうことになるが、電源部から画像形成装置への入力電圧を随時モニター可能な画像形成装置においては、こういった場合にもその入力電圧に応じて昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。
The reason why the input power to the fixing
その他、機外温度によっても、定着装置の昇温完了に要する時間は変動する。具体的には、機外温度が低いと昇温完了までの残り時間Tは長くなり、逆に機外温度が高いと短くなる。そこで機外温度をモニターする温度検出手段(温度センサ)を有し、機外温度を随時モニターすることができる画像形成装置においては、こういった変動に対しても、その時々の機外温度からTを補正して算出することが可能となる。 In addition, the time required to complete the temperature increase of the fixing device varies depending on the outside temperature. Specifically, when the outside temperature is low, the remaining time T until the temperature rise is completed becomes long, and conversely, when the outside temperature is high, the remaining time T becomes short. Therefore, in an image forming apparatus that has temperature detection means (temperature sensor) for monitoring the temperature outside the machine and can monitor the temperature outside the machine at any time, even from such fluctuation, It is possible to calculate by correcting T.
また、昇温完了の目標温度自体が異なる場合にも、当然昇温完了に要する時間は異なってくる。すなわち、通常は用いる画像記録媒体Pの厚さや種類によって、昇温完了となる目標温度は異なってくるが、これに対しその目標温度毎に昇温完了までの残り時間Tを補正して算出する手段を有する画像形成装置においては、用いる画像記録媒体Pによらず、より正確にTを算出することができる。 Further, even when the target temperature itself for completion of temperature rise is different, the time required for completion of temperature rise naturally varies. In other words, the target temperature at which the temperature increase is completed usually varies depending on the thickness and type of the image recording medium P to be used. On the other hand, the remaining time T until the temperature increase is corrected for each target temperature. In the image forming apparatus having the means, T can be calculated more accurately regardless of the image recording medium P to be used.
次に、第3の実施例として、ダイレクト印刷方式の画像形成装置について説明する。
図13に示すように、本実施例に係る画像形成装置は、少なくとも1個のプリントステーション203(好適には図示例のように4個のプリントステーション203Y,203M,203C,203K)と、像担持体である中間画像受取部材201と、駆動ローラ210と、少なくとも1個の支持ローラ211と、好適には数個の可変保持要素212とを備えている。4個のプリントステーション203Y,203M,203C,203Kは、像担持体である中間画像受取部材201に対して所定の関係で配置されている。中間画像受取部材201は好適には中間転写ベルトであり、この中間転写ベルト201は、駆動ローラ210と複数の支持ローラに装備されている。そして少なくとも1個の支持ローラ211には、中間転写ベルト201を一定の張力に維持し、中間転写ベルト201の幅方向の動きを妨げる仕組みが備わっている。また、支持ローラを兼ねた可変保持要素212は各プリントステーション203Y,203M,203C,203Kに対し中間転写ベルト201を正確に位置決めするためのものである。
Next, a direct printing type image forming apparatus will be described as a third embodiment.
As shown in FIG. 13, the image forming apparatus according to this embodiment includes at least one print station 203 (preferably four
駆動ローラ210は好適には円筒状の金属製スリーブで、中間転写ベルト201の移動方向に垂直に延びる回転軸と、1印刷サイクルあたり1個のドット位置にアドレス可能な速度で中間転写ベルト201を搬送するように調整されている回転速度を持ち、行単位走査印刷を行う。可変保持要素212は、ベルト表面を各プリントステーション203Y,203M,203C,203Kから所定の間隔で維持できるように配置されている。可変保持要素212は好適には円筒状のスリーブで、ベルトの移動方向に垂直にアーチ状に配置されており、ベルト張力と結合して安定化力成分を作り出すために、少なくとも各プリントステーション203Y,203M,203C,203Kの近傍で中間転写ベルト201をわずかに曲げる。この安定化力成分は、対応するプリントステーション203Y,203M,203C,203Kにかかる各々異なる電位との相互作用により中間転写ベルト201に作用する静電引力成分とは逆方向で、好適には静電引力成分よりも大きい。
可変保持要素212には、背面電界を生成する電源に接続する導電面が備わっている。よって、可変保持要素212は隣接するプリントステーション203Y,203M,203C,203Kに対する背面電極となる。
The
The
中間転写ベルト201は、主材として複合材料を含んだ無端ベルトであるのが好ましい。中間転写ベルト201の複合材料は炭素等の充填剤の濃度が均一であるものが好ましく、このことにより中間転写ベルト201の表面全体にわたって導電性は均一となる。中間転写ベルト201の外表面は、適当な導電性、耐熱性、接着性、剥離性及び表面平滑性を持つ導電性高分子材料から成る被覆層で被覆されているのが好ましい。
The
中間転写ベルト201は異なる4個のプリントステーション203Y,203M,203C,203Kを通過して搬送されるが、トナー粒子は中間転写ベルト201の外表面上に付着され、重ねられて4色のトナー画像を形成する。次に、トナー画像は、幅方向に配置され中間転写ベルト201の内表面に直接接する固定ホルダ214を備えた定着部(定着装置)213を通過して搬送されるのが好ましい。固定ホルダ214は、加熱部材215を備え、加熱部材215は中間転写ベルト201の内表面と接触する状態に維持されている。電流が加熱部材215に流れると、固定ホルダ214は中間転写ベルト201の外表面に付着したトナー粒子を溶かすのに必要な温度に達する。定着部213は、中間転写ベルト201の幅方向にわたって配置され固定ホルダ214と対向する加圧ローラ216をさらに備えている。未処理の普通紙(各種定形用紙)や厚紙、葉書、OHPシート、その他のダイレクト印刷装置に適した媒体等である情報キャリア(画像記録媒体)202が、給紙部221から供給され、加圧ローラ216と中間転写ベルト201との間に搬送される。加圧ローラ216は固定ホルダ214の加熱された表面にかかる圧力で回転し、溶融したトナー粒子を情報キャリア(画像記録媒体)202上に融着し最終的な画像を形成する。定着部213を通過後、中間転写ベルト201は移動してクリーニング部217と接触する。クリーニング部217は、中間転写ベルト201の幅にわたって延びており、外表面から転写しなかったトナー粒子を全て取り除く。
The
図14に示すように、本実施例に係る画像形成装置のプリントステーション203は、トナー粒子保持用の交換可能、または補充可能な容器230を好適には有する粒子供給部203を備えている。容器230は、前壁、後壁(図示せず)、一対の側壁、そして前壁から後壁に延びトナー供給要素232を備えた細長の開口部231がある底壁を有し、粒子帯電部材234を介して現像スリーブ233へトナー粒子を連続して供給する。粒子帯電部材234は、繊維性弾性材料からなる又は繊維性弾性材料で被覆された供給ブラシもしくはローラから形成されるのが好ましい。供給ブラシの繊維性材料と現像スリーブの被覆材料との間の摩擦による相互作用からトナー粒子の摩擦帯電で起こる接触電荷交換による粒子帯電のために、供給ブラシは現像スリーブ233の外周面に機械的に接触する。現像スリーブ233は導電性材料で被覆された金属からなるのが好ましく、略円筒形で、粒子容器230の細長の開口部231に平行に延びる回転軸を有するのが好ましい。帯電したトナー粒子は、基本的には(Q/D)2に比例する静電力により現像スリーブ233の表面に保持される。ここで、Qは粒子の電荷で、Dは粒子の電荷中心と現像スリーブ233の境界との間の距離である。帯電部は帯電用の電源(図示せず)をさらに備えていてもよく、この電源が電荷をトナー粒子に誘導または注入するための電界を供給する。接触電荷交換により粒子を帯電するのが好ましいが、従来の電荷注入装置、電荷誘導装置、コロナ帯電装置等の他の適した帯電装置を用いても問題は無い。
As shown in FIG. 14, the
調量部235は現像スリーブ233に近接して設置され、現像スリーブ233の外周面上のトナー粒子濃度を調整し、比較的薄くかつ均一な粒子層を形成する。調量部235は、柔軟性もしくは剛性のある絶縁物製もしくは金属製のブレード、またはローラ、あるいは他の均一な厚みの粒子層を供給するのに適した部材で形成されてもよい。調量部235はまた、調量用の電源(図示せず)に接続されてもよい。調量用の電源は、粒子層の摩擦帯電に影響を与え、現像スリーブの表面の粒子電荷密度を均一にする。
The
図15に示すように、現像スリーブ233は、現像スリーブ233の外周面に対しプリントヘッド構造205を所定の位置に正確に支持しかつ維持するような位置決め装置240との位置関係で配置されている。位置決め装置240は、前部、後部及び幅方向に延びている2個の側部ルーラ242、243を有するフレーム241から形成されており、側部ルーラ242、243は現像スリーブ233の両側にそれぞれ回転軸に平行に設置されている。第1の側部ルーラ242は、現像スリーブ233の回転方向に対し上流側に位置し、プリントヘッド構造205の幅全体にわたって延びる幅方向の締付軸に沿って、プリントヘッド構造205を固定する締付手段244を備えている。第2の側部ルーラ243は、現像スリーブ233の下流側に位置し、現像スリーブ233の外周面に対し所定の位置にプリントヘッド構造205を支持するための支持部245、またはピボットを備えている。支持部245と締付軸とは、プリントヘッド構造205をその少なくとも長手方向に延びる一部でアーチ形に維持するよう互いに位置決めされている。このアーチ形の曲率半径は、支持部245と締付軸との相対的な位置により決まり、現像スリーブ233の外周面の対応する部分でプリントヘッド構造205がたわむのを維持するのに必要な大きさにされる。支持部245は、プリントヘッド構造205の長手方向軸上の規定の支持位置でプリントヘッド構造205に接して配置され、プリントヘッド構造205の位置を規定の支持位置から長手方向及び幅方向にわずかに変位できるようにする。これは、現像スリーブ233が偏心した場合や不測の変化をした場合に適応させるためである。つまり、支持部245はプリントヘッド構造205が固定点の周りを回動可能なように配置されており、現像スリーブ233の不測の機械的不良に関係なく、印刷処理中のどんな時も、プリントヘッド構造205と現像スリーブ233の外周面との距離を幅方向全体にわたって確実に一定にする。位置決め装置240の前部及び後部には、固定部材246が備わっており、固定部材246には、粒子供給部203が定位置で配置され、現像スリーブ233の回転軸とプリントヘッド構造205の横断軸が一定の距離を保つようにしている。好適には、固定部材246は現像スリーブ233の前端及び後端に配置されており、現像スリーブ233と実際のプリントステーションに対向する中間転写ベルト201の可変保持要素212とが正確に一定の間隔を置くようにしている。
As shown in FIG. 15, the developing
図16(a)〜図16(c)に示すように、本発明に係る画像形成装置のプリントヘッド構造205は、柔軟性があり電気的に絶縁なポリイミド等の材料からなる基板250を備えている。基板250は、所定の厚みを有していて、現像スリーブ233に対向する第1の面と、中間転写ベルト201に対向する第2の面と、印刷範囲全体にわたり現像スリーブ233の回転軸に平行に延びる横断軸251と、基板250の第1の面から第2の面へ貫通するように形成された複数の孔252とを有している。第1のプリント回路は孔252と併せて配置された複数の制御電極253を備えており、実施形態の中には制御電極253と併せて配置された複数の遮蔽電極構造(図示せず)を備えたものもある。第1のプリント回路は基板250と第1の被覆層2501との間に配置されている。基板の第2の面は、絶縁材料からなる第2の被覆層2502で被覆されている。第2のプリント回路は複数の偏向電極254を備え、基板250と第2の被覆層2502との間に配置されている。プリントヘッド構造205はさらに、第2の被覆層2502の少なくとも一部に配置され中間転写ベルト201に対向する、帯電防止材料を備えている。プリントヘッド構造205は、各印刷工程中に対応する孔252を介して投入されるトナー粒子の量を制御する制御電位を供給するよう制御電極253と接続された可変制御電源を備えた制御部(図示せず)と連結されている。制御部はさらに、対応する孔252を通過できるトナー粒子の収束と軌跡を制御する偏向電圧パルスを供給するよう偏向電極254に接続された偏向電源(図示せず)を備えている。実施形態の中には、制御部が、隣接する制御電極253を静電遮蔽する遮蔽電位を供給するよう遮蔽電極に接続された遮蔽電源(図示せず)も備えたものがある。
As shown in FIGS. 16A to 16C, the
プリントヘッド構造205は、各印刷サイクルにおいて3つの偏向工程で600dpi印刷を行うような大きさにされるのが好ましく、つまり、各印刷サイクル中にプリントヘッド構造の各孔252を介して3個のドット位置がアドレス可能であるのが好ましい。従って、幅方向においてドット位置2つ置きに1個の孔252が設けられ、つまり、プリントヘッド構造205の横断軸251に平行に、1インチあたり200個の等間隔の孔が並んでいる。一般に孔252は、1列または数列、好適には各列が1インチあたり100個の孔からなる2つの平行な列に並んでいる。従って、孔のピッチ、言い換えると同じ列の隣りあう孔の中心軸の間隔は0.01インチ、つまり254μmである。孔の列は、好適にはプリントヘッド構造205の横断軸251の両側に位置し、全ての孔が幅方向に等間隔になるように互いに幅方向に移動させられる。孔の列の間の距離はドット位置の総数に対応して選択されるのが好ましい。
The
第1のプリント回路は、対応する孔252の外周を囲む環状構造を有する制御電極253と、好適には長手方向に延びて環状構造を対応する制御電源に接続するコネクタとを備えている。制御電極253は環状構造が好ましいが、孔252を連続的に、または部分的に囲む様々な形状であってもよく、望ましくは孔の中心軸に対し対称な形状がよい。実施形態の中には、特に孔252が1列にのみ配置されている場合に、制御電極は長手方向よりも幅方向の方が小さく形成されるのがよいものもある。
The first printed circuit includes a
第2のプリント回路は、複数の偏向電極254を備え、各偏向電極254は対応する孔252の周囲の所定の位置に間隔を置いて配置された2個の半円状または三日月状の偏向部2541、2542に分割されている。偏向部2541、2542は、孔252の中心を通り、長手方向に所定の偏向角dの傾きを持って延びている偏向軸2543の両側で孔252の中心軸に対し対称に配置されている。偏向軸2543は、各印刷サイクルごとに行われる偏向工程数に応じて決まる。これは印刷サイクル中のベルトの動きの影響を相殺するためで、結果として中間転写ベルト上に幅方向に並んだドット位置が得られる。例えば3つの偏向工程を使用する場合、最適な偏向角は、arctan(1/3)、すなわち約18.4°に設定される。したがって、第1のドットはベルトの動く方向に対しわずかに上流側に偏向し、第2のドットは偏向せず、第3のドットはベルトの動く方向に対しわずかに下流側に偏向し、よって中間転写ベルト上に幅方向の印刷ドット配列が得られる。つまり、偏向電極254は上流側偏向部2541と下流側偏向部2542を有し、上流側偏向部2541は全て第1の偏向電源D1(図示せず)に接続され、下流側偏向部2542は全て第2の偏向電源D2(図示せず)に接続されている。
The second printed circuit includes a plurality of deflecting
偏向電源D1、D2は制御部(図示せず)により制御される。各印刷サイクルにおいて3つの偏向工程(例えば:D1<D2;D1=D2;D1>D2)を行うことができ、D1とD2との差は孔252を通過するトナーの偏向軌跡、つまりトナー画像のドット位置を決定する。
The deflection power supplies D1 and D2 are controlled by a control unit (not shown). In each printing cycle, three deflection steps (for example: D1 <D2; D1 = D2; D1> D2) can be performed, and the difference between D1 and D2 is the deflection trajectory of the toner passing through the
図17(a)〜図17(c)に、本実施例に係るプリントヘッド構造の孔端縁での制御電極の形状例を示す。これらの図は、プリントヘッド構造205の孔252の両対向面と制御電極253の両対向端面の詳細断面図である。3つの実施形態全てにおいて、制御電極253は基板250上にある下面2532と第1の被覆層2501により被覆された上面2531とを有している。制御電極253はまた、孔252に臨む端面2533も有している。また、図17には偏向電極254も図示してあり、第1の被覆層2501及び第2の被覆層2502とも孔252の側面上まで延びていてもよい。図17において、偏向電極254は制御電極の真下に位置している。しかし、偏向電極254は孔の端縁からわずかに間隔を置いて配置してもよいのは勿論であり、このことにより孔に存在するトナー粒子の流れに好影響がもたらされる。
FIG. 17A to FIG. 17C show examples of the shape of the control electrode at the hole edge of the print head structure according to this embodiment. These drawings are detailed cross-sectional views of the opposing surfaces of the
偏向電極254の端面はほぼ直線状かつ平行で、偏向電極254の孔252に対向する端縁は基本的に直角である。一方、制御電極253の端面は、下面2532と端面2533との間に形成された制御電極253下端が上面2531と端面2533との間に形成された上端よりもさらに孔の方へ延びるように、傾斜している。よって、制御電極253の上面2531側の孔252の面積は下面2532側の孔252の面積よりも大きい。この円錐形状により、孔252のトナーの流れが向上し、プリントヘッド構造の目詰まりの原因となるトナーの散乱や孔壁へのトナー粒子の堆積がかなり減少する。さらに、制御電極の上端を後退させることにより得られる直接の効果は、孔252の開口部で電界がより均一になることである。特に、制御電極253の上端周辺の局部電界密度の影響が孔の開口部で著しく減少する。
The end face of the
図17(a)において、制御電極の端面2533は、上面2531から下面2532へ向かい内方へ湾曲する、またはくぼんでいる。この形状により、下面2532と端面2533との間で形成される下端は鋭角となり、一方上面2531と端面2533との間で形成される上端は90°以上の角度となる。制御電極253の下端は70°以下であるのが好ましい。結果として、孔252を囲む制御電極の端面2533は孔252の開口部で略円錐漏斗形を形成している。
In FIG. 17A, the
図17(b)に示す実施形態において、制御電極253の端面2533は、制御電極の上端がほぼ正方形、好適には90°以上となるようにその全長の一部が内方へ曲がる、またはくぼんでいる。しかし、図17(a)に示す実施形態とは違い、端面2533の下部は外方に曲がり、90°以上の角度で制御電極の下面2532と交わる。本実施形態においても、孔252へのトナーの流れが大幅に向上するという、漏斗形による効果が得られる。さらに、制御電極253の下端が丸まったことにより、制御電極253の下端での電界がより均一になり、孔を通過する電界密度の変化によりトナー粒子の散乱がさらに減少する。
In the embodiment shown in FIG. 17 (b), the
図17(c)に示す実施形態において、上面2531と端面2533との間に形成された制御電極253上端は、端面2533が上面2531からほぼ90°以上の角度で落下するような形状で丸まっている。端面2533の残りの部分、つまり下部はほぼ直線状で、制御電極の下端は好適には75°以下の鋭角である。図17(c)に示す実施形態では、図17(a)及び図17(b)に示す実施形態における電界形状の向上や漏斗形による効果に加えて、制御電極253の端部を丸めたことにより、制御電極の上端での電気的故障の可能性もかなり減少させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 17C, the upper end of the
図17(a)〜図17(c)に示す各実施形態に共通である漏斗形の制御電極により、トナー粒子の孔に入り通過する流れが非常に向上し、孔やその周辺にトナーが過剰に堆積し目詰まりを起こす可能性もかなり減少する。 The funnel-shaped control electrode common to each of the embodiments shown in FIGS. 17A to 17C greatly improves the flow of toner particles entering and passing through the holes, and excessive toner is present in and around the holes. The possibility of clogging and clogging is significantly reduced.
次に、図13に示す画像形成装置の定着部213の別の構成例として、加熱部材を内包したヒータローラ(定着ローラ)を用いた定着装置について説明する。
定着ローラを用いた定着装置の構成例としては図4、図5と同様であり、実施例1で説明したとおりである。
すなわち、定着装置10は、図4に示すように、定着ローラ18と、これに図示しないスプリングの付勢力で押し当てられた加圧ローラ19(図13の加圧ローラ216に相当する)を有している。定着ローラ18は、断熱ブッシュ51,51、軸受52,52を介して定着側板50,50に取り付けられており、図示しない駆動源に係合した歯車53により回転駆動される。定着ローラ18の内部には輻射ヒータ23が設けられており、その輻射ヒータ23の端部はヒータ保持部材24により保持されている。
Next, as another configuration example of the fixing
The configuration example of the fixing device using the fixing roller is the same as that shown in FIGS. 4 and 5, as described in the first embodiment.
That is, as shown in FIG. 4, the fixing
定着ローラ18の表面には温度モニター装置として温度センサ60が当接され、温度センサ60により検出された信号は制御部37の入力回路61を経てCPU63に取り込まれる。CPU63は温度センサ60により検出した定着ローラ18の温度に基づいてドライバ62を介して輻射ヒータ23への通電を制御するように構成されている。
通常は画像形成装置の電源が投入されると、ドライバ62を介して輻射ヒータ23へ電流が流れ、定着ローラ18は180℃前後の所定の設定温度まで急激に上昇される。
なお、定着ローラ18や加圧ローラ19の構成は実施例1で説明しているので、ここでは説明を省略する。
A
Normally, when the power of the image forming apparatus is turned on, a current flows to the
Since the configuration of the fixing
定着昇温曲線についても実施例1と同様であり、定着装置10への電力供給時間と定着ローラ18の温度との関係データの例は図6に示したとおりである(尚、定着部材に前述の加熱部材215を内包した固定ホルダ214を用いても同様の定着昇温曲線となる)。
すなわち、図6は、外部電源からドライバ62を介して輻射ヒータ23へ供給される供給電力が一定とした場合に、横軸を外部電源から輻射ヒータ23への電力供給時間、縦軸を定着ローラ温度としたときに、電力供給と共に定着ローラ18の温度が上昇する様子を示す概念図であり、定着部材の構成や条件によって電力供給時間に対する定着ローラ温度の上昇勾配は変化する。ここでの定着部材構成や条件とは、定着ローラ18や加圧ローラ19の径や材質やローラ厚さや表面コート層の有無や、定着ニップ幅やニップ圧やオフセット量やローラ線速などである。この昇温曲線は定着部材構成や条件が同じであれば何回繰り返しても、同じ勾配の昇温曲線を描く特性を有する。そのためそれぞれの定着部材構成や条件に対して、定着装置10に供給する電力量に応じて時間t1に対応する基準温度TSをあらかじめ抽出しておけば、輻射ヒータ23への電力供給時間の長さに対して定着ローラ温度が何度になるかを予測することが出来る。
The fixing temperature rise curve is the same as that of the first embodiment, and an example of the relational data between the power supply time to the fixing
That is, in FIG. 6, when the supply power supplied from the external power source to the
もちろんこの昇温曲線は輻射ヒータ23への電力供給が一定の場合に限定されるが、定着装置の立上がりの場合には、通常、輻射ヒータ23にフル電力が供給されて加熱されることから、図7に示すように電力供給時間と定着ローラ18の温度との関係、すなわち昇温カーブは一様である。例えば、昇温曲線のある時点における昇温勾配ΔT/Δtやリロード温度(例えば185℃)到達までの所要時間tは一定となる。
Of course, this temperature rise curve is limited to the case where the power supply to the
定着温度制御についても実施例1で説明したとおりであり、定着ローラ18の昇温時間を短くするためには、単位時間の投入エネルギーすなわち定格電力を大きくするのが効果的である。実際に、プリント速度の速い高速機には、電源電圧を200Vにして対応しているものもある。しかしながら、日本国内の一般的なオフィスでは、電源は、一般的に100V/15A(1500W)が上限であり、電源電圧200Vに対応させるためには、設置場所の電源関連に特別な工事を施す必要があり一般的な解決法とは言えない。このため、定着ローラ18を短時間で昇温させようとしても、投入エネルギーの上限を上げられないのが実状である。
The fixing temperature control is also as described in the first embodiment. In order to shorten the heating time of the fixing
次に作像シーケンスについて説明する。
ここでは図13に示すダイレクト印刷方式を採用し、定着部213には、加熱部材を内包したヒータローラ(定着ローラ)18と加圧ローラ19(図13の加圧ローラ216に相当する)を用いた定着装置10を含む構成の画像形成装置での一例を示す。尚、定着ローラ18に代えて、定着部材に前述の加熱部材215を内包した固定ホルダ214を用いても同様のシーケンスとなる。
図18、図19は、ダイレクト印刷方式の画像形成装置の定着部213の定着加熱動作、プリントステーションの作像駆動を含む作像系動作のタイミングシーケンスを模式的に表している。
Next, an image forming sequence will be described.
Here, the direct printing method shown in FIG. 13 is adopted, and a heater roller (fixing roller) 18 including a heating member and a pressure roller 19 (corresponding to the
18 and 19 schematically show a timing sequence of an image forming system operation including a fixing heating operation of the fixing
図18は通常(従来)の印刷動作を表している。印刷準備開始となった場合には定着加熱動作を開始する。定着部213の定着装置は加熱動作開始後にある時間で昇温完了状態へ推移する。作像系動作は昇温完了状態となった場合に開始する。つまり、定着装置を除いた画像形成装置の起動から画像記録媒体(用紙等の情報キャリア202)が定着部材(定着ローラ)へ進入するまでにかかる時間をSとすると、定着装置の昇温完了状態からS(sec)を経過したのちに定着装置へ画像記録媒体が進入することとなる。これは定着装置が昇温完了状態へ推移してから定着装置へ画像記録媒体が進入するまでにS(sec)経過することを示しており、ファーストプリントタイムを含む生産性や省エネの観点において不利であることが分かる。
FIG. 18 shows a normal (conventional) printing operation. When printing preparation is started, the fixing heating operation is started. The fixing device of the fixing
それに対して、図19は本実施例の印刷動作を表している。定着装置の昇温開始後に定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間をTとしたときに、作像系動作の開始タイミングを、定着装置の昇温完了より早く、且つT≦Sとなる時点とした場合(図19の(1) )、従来よりも早いタイミングで作像系が動作開始し、且つ画像記録媒体が定着装置の定着部材に進入するまでに昇温が完了するため(図19の(2) )、画像記録媒体へのトナーの定着が不十分となることなく、ファーストプリントタイムを短縮することができる。さらにこのとき、作像系の動作開始タイミングを図18に示される従来のタイミングよりもT(sec)だけ早くすることで、定着装置が昇温完了状態へ推移するのと同時に定着装置へ画像記録媒体を進入させることが可能となった。言い換えると、図18に示される従来のシーケンスと比較して、図19に示される本実施例のシーケンスではファーストプリントタイムをS(sec)短縮することができ(図19の(3) )、省エネも達成できることが示された。 On the other hand, FIG. 19 shows the printing operation of this embodiment. When the estimated remaining time until the fixing member reaches the target temperature after the temperature rise of the fixing device is T, the start timing of the image forming system operation is earlier than the temperature increase completion of the fixing device and T ≦ S. When the time is reached ((1) in FIG. 19), the image forming system starts operating at a timing earlier than the conventional timing, and the temperature rise is completed before the image recording medium enters the fixing member of the fixing device (FIG. 19). 19 (2)), the first print time can be shortened without insufficient toner fixing on the image recording medium. Further, at this time, by making the operation start timing of the image forming system earlier by T (sec) than the conventional timing shown in FIG. It became possible to enter the medium. In other words, compared with the conventional sequence shown in FIG. 18, in the sequence of the present embodiment shown in FIG. 19, the first print time can be shortened by S (sec) ((3) in FIG. 19) and energy saving. Has also been shown to be achieved.
本実施例の制御を行う際、定着装置にその温度をモニターする装置(温度センサ60)を設けた場合、定着装置10の昇温開始から随時定着装置の温度と昇温完了目標温度とを比較することで、昇温完了にかかる残り時間Tをより精度良く算出することができる。また、不揮発メモリー等に検出された温度センサ60の信号(温度データ)を一時的に記憶しておけば、そのデータに基づいて昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。従って、本発明によれば、無駄な昇温待ち時間を発生させること無く、且つ昇温不十分とならない範囲で、画像記録媒体を定着装置に進入させることができるようになる。
When the control of the present embodiment is performed, when the fixing device is provided with a device (temperature sensor 60) for monitoring the temperature, the temperature of the fixing device is compared with the target temperature for completion of temperature rising from the start of the temperature rising of the fixing
尚、昇温完了にかかる残り時間Tは、あらかじめ実験データに基づいて作成しておいた前述の昇温曲線(図6、図7)等を用いて決定することができ、また、温度センサ60の信号(温度データ)に基づいて補正することができるが、昇温完了までの残り時間Tは画像形成装置の動作状態や環境等により変化することがあるので、本発明では、後述するように種々の条件に応じてTを補正し、リアルタイム制御することを前提にしており、例えばFeed Foward制御等をがそれにあたる。以下に具体例を示す。
The remaining time T required to complete the temperature increase can be determined using the above-described temperature increase curve (FIGS. 6 and 7) prepared based on experimental data in advance, and the
例えば画像形成装置にて複写を行う際には、定着の昇温と同時に原稿読取部(図示せず)が動作している場合がある。また、画像形成装置にステープルやパンチを行う周辺機が装着されている場合には、定着の昇温と同時に周辺機の初期動作が行われることがある。このように、定着装置の昇温と同時に種々の電力消費動作が行われた場合には、昇温のために定着装置に投入する電力が一時的に減少してしまい、実際の昇温完了は予想よりも遅延してしまうことになる。しかし、定着装置へ投入されている電力量をモニターすることができる画像形成装置においては、前述の電力低下が起こった場合でも、随時定着装置に実際に投入されている電力量から、昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。 For example, when copying is performed by the image forming apparatus, a document reading unit (not shown) may be operating simultaneously with the temperature rise of fixing. When a peripheral device that performs stapling or punching is mounted on the image forming apparatus, the initial operation of the peripheral device may be performed at the same time as the temperature of fixing is increased. As described above, when various power consumption operations are performed simultaneously with the temperature rise of the fixing device, the electric power supplied to the fixing device for the temperature rise temporarily decreases, and the actual temperature rise completion is not completed. It will be delayed than expected. However, in an image forming apparatus that can monitor the amount of power supplied to the fixing device, even if the power reduction described above occurs, the temperature increase is completed from the amount of power actually supplied to the fixing device as needed. The remaining time T can be corrected and calculated.
定着装置への投入電力が減少する原因は上記にとどまらず、例えば電源部から画像形成装置へ入力される電圧自体が低くなってしまっている場合もある。この場合、昇温完了に要する時間は想定よりも実際は長くかかってしまうことになるが、電源部から画像形成装置への入力電圧を随時モニター可能な画像形成装置においては、こういった場合にもその入力電圧に応じて昇温完了までの残り時間Tを補正して算出することができる。 The reason why the input power to the fixing device is reduced is not limited to the above. For example, the voltage itself input from the power supply unit to the image forming apparatus may be low. In this case, the time required to complete the temperature rise actually takes longer than expected, but in an image forming apparatus that can monitor the input voltage from the power supply unit to the image forming apparatus at any time, even in such a case, The remaining time T until the completion of the temperature rise can be corrected and calculated according to the input voltage.
その他、機外温度によっても、定着装置の昇温完了に要する時間は変動する。具体的には、機外温度が低いと昇温完了までの残り時間Tは長くなり、逆に機外温度が高いと短くなる。そこで機外温度をモニターする温度検出手段(温度センサ)を有し、機外温度を随時モニターすることができる画像形成装置においては、こういった変動に対しても、その時々の機外温度からTを補正して算出することが可能となる。 In addition, the time required to complete the temperature increase of the fixing device varies depending on the outside temperature. Specifically, when the outside temperature is low, the remaining time T until the temperature rise is completed becomes long, and conversely, when the outside temperature is high, the remaining time T becomes short. Therefore, in an image forming apparatus that has temperature detection means (temperature sensor) for monitoring the temperature outside the machine and can monitor the temperature outside the machine at any time, even from such fluctuation, It is possible to calculate by correcting T.
また、昇温完了の目標温度自体が異なる場合にも、当然昇温完了に要する時間は異なってくる。すなわち、通常は用いる画像記録媒体の厚さや種類によって、昇温完了となる目標温度は異なってくるが、これに対しその目標温度毎に昇温完了までの残り時間Tを補正して算出する手段を有する画像形成装置においては、用いる画像記録媒体によらず、より正確にTを算出することができる。 Further, even when the target temperature itself for completion of temperature rise is different, the time required for completion of temperature rise naturally varies. That is, the target temperature at which the temperature increase is completed usually differs depending on the thickness and type of the image recording medium to be used. On the other hand, a means for correcting and calculating the remaining time T until the temperature increase is completed for each target temperature. In an image forming apparatus having the above, T can be calculated more accurately regardless of the image recording medium used.
尚、以上の実施例1〜3においては、ヒータ等の加熱部材を内包した定着ローラ等の定着部材を有する定着装置を例に上げて説明したが、電磁誘導加熱を利用した定着装置を用いた場合にも同様の作像シーケンスを行うことができ、同様の効果を得ることができる。 In the first to third embodiments, the fixing device having a fixing member such as a fixing roller including a heating member such as a heater has been described as an example. However, a fixing device using electromagnetic induction heating was used. In this case, the same image forming sequence can be performed, and the same effect can be obtained.
1:感光体ドラム(像担持体)
1Y、1M、1C、1K:感光体ドラム(像担持体)
2:帯電ユニット
2Y、2M、2C、2K:帯電部
3:光書込ユニット(光書込手段)
4:現像ユニット(現像手段)
4Y、4M、4C、4K:現像部(現像手段)
5:転写ユニット(転写手段)
5Y、5M、5C、5K:転写バイアスローラ(転写手段)
6:クリーニングユニット
6Y、6M、6C、6K:クリーニング部
7:LEDアレイ
8:基板
9:レンズ
10:定着装置
18:定着ローラ
19:加圧ローラ
23:輻射ヒータ
30:光書込部(光書込手段)
37:制御部
60:温度センサ
61:入力回路
62:ドライバ
63:CPU
70:給紙部
71:給紙ローラ
72:レジストローラ
73:転写ベルト
74:転写ベルトクリーニング部
75:分離チャージャ
81:原稿搬送部
82:原稿読取部
201:中間画像受取部材(中間転写ベルト(像担持体))
202:情報キャリア(画像記録媒体)
203(203Y,203M,203C,203K):プリントステーション
205:プリントヘッド構造
210:駆動ローラ
211:支持ローラ
212:可変保持要素
213:定着部(定着装置)
214:固定ホルダ
215:加熱部材
216:加圧ローラ
217:クリーニング部
221:給紙部
230:容器
232:トナー供給要素
233:現像スリーブ
234:粒子帯電部材
235:調量部
240:位置決め装置
P:用紙(画像記録媒体)
1: Photosensitive drum (image carrier)
1Y, 1M, 1C, 1K: photosensitive drum (image carrier)
2:
4: Development unit (developing means)
4Y, 4M, 4C, 4K: developing unit (developing means)
5: Transfer unit (transfer means)
5Y, 5M, 5C, 5K: transfer bias roller (transfer means)
6:
37: Control unit 60: Temperature sensor 61: Input circuit 62: Driver 63: CPU
70: paper feed unit 71: paper feed roller 72: registration roller 73: transfer belt 74: transfer belt cleaning unit 75: separation charger 81: document transport unit 82: document reading unit 201: intermediate image receiving member (intermediate transfer belt (image Carrier))
202: Information carrier (image recording medium)
203 (203Y, 203M, 203C, 203K): print station 205: print head structure 210: drive roller 211: support roller 212: variable holding element 213: fixing unit (fixing device)
214: fixed holder 215: heating member 216: pressure roller 217: cleaning unit 221: paper feeding unit 230: container 232: toner supply element 233: developing sleeve 234: particle charging member 235: metering unit 240: positioning device P: Paper (image recording medium)
Claims (10)
前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動開始から前記画像記録媒体が前記定着装置の定着部材へ進入するまでにかかる時間をS、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間をTとしたとき、
少なくとも、前記定着装置を除いた画像形成装置の起動開始は前記定着装置の昇温完了より早く、かつ、T≦Sとなる時点から前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動を開始し、前記定着装置の昇温完了と同時に前記画像記録媒体が前記定着装置へ進入することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising: an image forming unit that forms a toner image on an image carrier and transfers the toner image to an image recording medium; and a fixing device that fixes the toner image on the image recording medium.
The time taken from the start of the image forming start operation of the image forming apparatus excluding the fixing device until the image recording medium enters the fixing member of the fixing device is S, and the fixing member When the estimated remaining time until reaching the target temperature is T,
At least the start of the image forming apparatus excluding the fixing device is started earlier than the completion of the temperature increase of the fixing device, and the image forming apparatus image forming start operation excluding the fixing device is started when T ≦ S. The image forming apparatus starts and the image recording medium enters the fixing device at the same time as the temperature rise of the fixing device is completed.
前記作像手段は、光書込みにより像担持体に潜像を形成する光書込手段と、前記像担持体上の潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を前記画像記録媒体に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming means includes: an optical writing means for forming a latent image on the image carrier by optical writing; a developing means for developing the latent image on the image carrier with toner to make it visible; and the image carrier An image forming apparatus comprising: transfer means for transferring the toner image on the image recording medium.
前記作像手段は、回転する光偏向器を介してレーザ光を走査し前記像担持体に潜像を形成する光書込手段と、前記像担持体上の潜像をトナーで現像して顕像化する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を前記画像記録媒体に転写する転写手段とを有し、
前記光偏向器と前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動開始から前記画像記録媒体が前記定着装置の定着部材へ進入するまでにかかる時間をS、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間をTとしたとき、
少なくとも、前記定着装置を除いた画像形成装置の起動開始は、前記光偏向器の回転が定常状態となった後、前記定着装置の昇温完了より早く、かつ、T≦Sとなる時点から前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動を開始し、前記定着装置の昇温完了と同時に前記画像記録媒体が前記定着装置へ進入することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming means includes an optical writing means for scanning a laser beam through a rotating optical deflector to form a latent image on the image carrier, and a latent image on the image carrier is developed with toner. A developing unit that forms an image, and a transfer unit that transfers the toner image on the image carrier to the image recording medium,
The time required from the start of the image forming apparatus image forming start operation excluding the optical deflector and the fixing device to the entry of the image recording medium into the fixing member of the fixing device is S, and the temperature rising of the fixing device is started. When T is an estimated remaining time until the fixing member reaches a target temperature later,
At least the start of the image forming apparatus excluding the fixing device is started earlier than when the temperature of the fixing device is increased and T ≦ S after the rotation of the optical deflector reaches a steady state. 2. An image forming apparatus comprising: starting an image forming start operation of an image forming apparatus excluding a fixing apparatus; and the image recording medium entering the fixing apparatus simultaneously with completion of temperature rise of the fixing apparatus.
前記作像手段は、前記像担持体である中間画像受取部材と、該中間画像受取部材上にトナー像を形成する少なくとも1つのプリントステーションと、前記中間画像受取部材上のトナー像を前記画像記録媒体に転写する転写手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1,
The image forming means includes an intermediate image receiving member as the image carrier, at least one print station for forming a toner image on the intermediate image receiving member, and a toner image on the intermediate image receiving member as the image recording unit. An image forming apparatus comprising: a transfer unit that transfers to a medium.
T=Sとなる時点から前記定着装置を除いた画像形成装置作像開始動作の起動を開始し、前記定着装置の昇温完了と同時に前記画像記録媒体が前記定着装置へ進入することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein:
The image forming apparatus image forming start operation excluding the fixing device is started from the time when T = S, and the image recording medium enters the fixing device simultaneously with completion of the temperature increase of the fixing device. Image forming apparatus.
前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tは、前記定着装置に設けた温度モニター装置からの温度情報を元にして予測することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The estimated remaining time T until the fixing member reaches a target temperature after the temperature of the fixing device starts to be increased is predicted based on temperature information from a temperature monitoring device provided in the fixing device. apparatus.
前記定着装置への投入電力をモニターする電力検出手段を有し、画像形成装置に装着している周辺機の動作や原稿読取部の動作などによって前記定着装置へ投入される電力が減少したときは、該投入電力に応じて前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A power detection unit that monitors power supplied to the fixing device, and when power supplied to the fixing device decreases due to operation of a peripheral device mounted on the image forming apparatus or operation of a document reading unit; An image forming apparatus that predicts in advance a predicted remaining time T until the fixing member reaches a target temperature after the start of temperature raising of the fixing device in accordance with the input power.
画像形成装置へ電力を供給する電源部に対して、そこへ入力される電圧が低下したときには、入力される電圧に応じて前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6,
When the voltage input to the power supply unit that supplies power to the image forming apparatus decreases, the temperature until the fixing member reaches the target temperature after the start of temperature increase of the fixing device according to the input voltage is reached. An image forming apparatus characterized in that a predicted remaining time T is predicted in advance.
機外温度をモニターする温度検出手段を有し、検出された機外温度によって、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A temperature detecting means for monitoring the outside temperature of the machine, and a predicted remaining time T until the fixing member reaches a target temperature after the start of temperature raising of the fixing device is predicted in advance based on the detected outside temperature; An image forming apparatus.
用いる画像記録媒体の種類や厚さのそれぞれに対応して、前記定着装置の昇温開始後に前記定着部材が目標温度に達するまでの予測残り時間Tをあらかじめ予測しておくことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6,
Corresponding to the type and thickness of the image recording medium to be used, an estimated remaining time T until the fixing member reaches a target temperature after the start of temperature rise of the fixing device is predicted in advance. Forming equipment.
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