JP2011232531A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着温度からスタンバイ温度に温度が下がっていく状況において印字指令が出力された場合であっても、適正な定着温度で記録シートに定着処理を施すことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】制御ユニットは、定着ユニットの温度（検知温度）が定着温度からスタンバイ温度に下がっていく状態（Ｓ１；Ｙｅｓ）において、印字指令を受けた場合に（Ｓ２；Ｙｅｓ）、定着ユニットの温度に関する情報（検知温度）に基づいて、印字指令を受けてから記録シートを搬送し始めるまでの待ち時間を、定着ユニットの温度が定着温度であるときの第１時間間隔Ｇ１よりも長い第２時間間隔Ｇ２にするように（Ｓ４，Ｓ６）、搬送ユニットを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録シートに現像剤を熱定着するための定着ユニットを有する画像形成装置に関する。

従来より、用紙（記録シート）が定着ユニットに到達するときに、定着ユニット内の加熱ローラが最適な定着温度となっているように、用紙の搬送タイミング（印字指令を受けてから給紙を開始するまでの時間間隔）を制御するものが知られている。例えば、特許文献１には、ヒータを所定時間ＯＮしているときに温度センサによって検知された検知温度の温度上昇率を算出し、その温度上昇率などに基づいて、用紙の搬送タイミングを制御することが開示されている。

特開平１０−１０９５１号公報

しかしながら、上記の構成によると、定着温度からそれよりも低い温度のスタンバイ温度に温度が下がっていく状況において、印字指令が出力されると、温度上昇率を算出できないため、用紙を適正な搬送タイミングで搬送することができず、適正な定着温度で定着処理を施すことができなかった。

そこで、本発明は、定着温度からスタンバイ温度に温度が下がっていく状況において印字指令が出力された場合であっても、適正な定着温度で記録シートに定着処理を施すことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、記録シートに現像剤を熱定着するための定着ユニットと、定着ユニットの温度を、定着温度と、定着温度よりも低いスタンバイ温度とに維持する制御を実行可能な制御ユニットと、記録シートを定着ユニットへ搬送するための搬送ユニットと、を備えた画像形成装置であって、制御ユニットは、定着ユニットの温度が定着温度からスタンバイ温度に下がっていく状態において、印字指令を受けた場合に、定着ユニットの温度に関する情報に基づいて、印字指令を受けてから記録シートを搬送し始めるまでの待ち時間を、定着ユニットの温度が前記定着温度であるときの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔にするように、搬送ユニットを制御することを特徴とする。

ここで、「定着ユニットの温度」とは、熱定着に関係する部材の温度をいい、例えば加熱ローラや熱源の温度などを意味する。また、「定着ユニットの温度に関する情報」とは、定着ユニットの温度を推定できる情報をいい、例えば温度や、熱源をＯＦＦしてからの経過時間などを意味する。

本発明によれば、定着温度からスタンバイ温度に下がっていく状況において定着ユニットの温度が下がりすぎた場合でも、搬送開始までの待ち時間を長くすることで、記録シートの到達前に定着ユニットの温度を定着温度まで上げることができるので、適正な定着温度で記録シートに定着処理を施すことができる。

本発明によれば、定着温度からスタンバイ温度に温度が下がっていく状況において印字指令が出力された場合であっても、適正な定着温度で記録シートに定着処理を施すことができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例としてのレーザプリンタを示す断面図である。 レーザプリンタの電源をＯＮしてからの加熱ローラの温度変化を示す説明図である。 制御ユニットの動作を示すフローチャートである。

＜レーザプリンタの全体構成＞
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１は、装置本体２内に記録シートの一例としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。

フィーダ部４は、装置本体２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７を備えている。また、フィーダ部４は、給紙トレイ６の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パット９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１０，１１を備えている。さらに、フィーダ部４は、紙粉取りローラ１０，１１に対して下流側に設けられるレジストローラ１２を備えている。

そして、このように構成されるフィーダ部４では、給紙トレイ６内の用紙３が、用紙押圧板７によって給紙ローラ８側に寄せられ、この給紙ローラ８および給紙パット９で送り出されて各種ローラ１０〜１２を通った後一枚ずつ画像形成部５に搬送されるようになっている。

画像形成部５は、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７、定着ユニット１８などを備えている。

スキャナ部１６は、装置本体２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３，２４などを備えている。そして、スキャナ部１６では、レーザビームが図の鎖線で示す経路を通って、プロセスカートリッジ１７の感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。

プロセスカートリッジ１７は、スキャナ部１６の下方に配設され、装置本体２に対して着脱可能な構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、現像カートリッジ２８とドラムユニット５１とで主に構成されている。

現像カートリッジ２８は、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナーホッパ３４を備えている。
ドラムユニット５１は、感光ドラム２７、帯電器２９および転写ローラ３０を主に備えている。

プロセスカートリッジ１７では、回転する感光ドラム２７の表面が、帯電器２９により一様に帯電された後、スキャナ部１６からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、感光ドラム２７の表面に画像データに基づく静電潜像が形成される。

次いで、回転駆動される現像ローラ３１によって現像カートリッジ２８内のトナーが感光ドラム２７の静電潜像に供給されて、感光ドラム２７の表面上にトナー像が形成される。その後、感光ドラム２７と転写ローラ３０の間で用紙３が搬送されることで、感光ドラム２７の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。

なお、本実施形態においては、前述したフィーダ部４、感光ドラム２７および転写ローラ３０によって、用紙３を定着ユニット１８へ搬送するための搬送ユニット５０が構成されている。また、装置本体２の外面には、装置本体２外の環境温度（定着ユニット外の環境温度）を検出する環境温度センサ６０が設けられている。

＜定着ユニットの構成＞
定着ユニット１８は、用紙３にトナーを熱定着するための装置であり、熱源の一例としてのハロゲンヒータＨＨと、加熱ローラ４１と、加圧ローラ４２と、定着用温度センサの一例としてのサーミスタＴＨとを備えている。

ハロゲンヒータＨＨは、円筒状の加熱ローラ４１内に配設されており、加熱ローラ４１を内側から加熱している。そして、このハロゲンヒータＨＨは、後で詳述する制御ユニット１００によって適宜制御されている。

加熱ローラ４１は、略円筒状に形成される金属製の部材であり、装置本体２に回転可能に支持されている。そして、この加熱ローラ４１は、制御ユニット１００からの制御信号で駆動する図示せぬ駆動装置から駆動力を受けることで回転するようになっている。なお、この加熱ローラ４１としては、例えば、アルミの円筒部材の表面をＰＴＦＥコーティングしたものを採用することができる。

加圧ローラ４２は、図示せぬバネによって加熱ローラ４１に押圧されており、回転する加熱ローラ４１と接触して従動回転するようになっている。なお、この加圧ローラ４２としては、例えば、芯金の周囲にウレタンゴムを設け、このウレタンゴムの表面をＰＴＦＥチューブで覆ったものを採用することができる。

サーミスタＴＨは、加熱ローラ４１の温度を検出するものであり、定着ユニット１８内のうち、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２とのニップ部分（接触部分）の下流側近傍に設けられている。そして、このサーミスタＴＨで検出した温度は、制御ユニット１００に出力されるようになっている。

そして、このように構成される定着ユニット１８では、ハロゲンヒータＨＨによって加熱ローラ４１が加熱されることで、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に用紙３上に転写されたトナー像が熱定着される。その後、用紙３は、搬送ローラ４３によって、排紙パス４４に搬送される。なお、排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。

＜制御ユニットの構成＞
次に、制御ユニット１００の構成について説明する。
制御ユニット１００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどを有し、予め用意されたプログラムに従い、印字指令（印刷データ）の受信、フィーダ部４、画像形成部５などの制御を行うように構成されている。

制御ユニット１００は、加熱ローラ４１の温度（定着ユニットの温度）を、用紙３上にトナー像を熱定着させるための定着温度Ｔｆ（図２参照）と、レーザプリンタ１を待機状態にしておく際のスタンバイ温度Ｔｓとに維持する公知の制御を実行可能となっている。ここで、「スタンバイ温度Ｔｓ」とは、定着温度Ｔｆよりも低い温度であり、用紙３の搬送タイミングが通常時のタイミング（後述する第１時間間隔Ｇ１）である場合には、１枚目の用紙３が定着ユニット１８に到達するまでの間の温度上昇幅を加算しても定着温度Ｔｆに満たないような温度をいう。

また、制御ユニット１００は、レーザプリンタ１の電源がＯＮされてから検知温度が最初に定着温度Ｔｆに到達したときには（時刻ｔ１）、ハロゲンヒータＨＨをＯＦＦにして、検知温度をスタンバイ温度Ｔｓまで下げる公知の制御も実行する。

そして、制御ユニット１００は、サーミスタＴＨで検知した加熱ローラ４１の温度（以下、検知温度という。）が定着温度Ｔｆからスタンバイ温度Ｔｓに下がっていく状態において、印字指令を受けた場合に、本発明特有の制御を実行するように構成されている。具体的には、制御ユニット１００は、検知温度が定着温度Ｔｆからスタンバイ温度Ｔｓに下がっていく状態において、印字指令を受けた場合に、検知温度（定着ユニット１８の温度に関する情報）に基づいて、印字指令を受けてから１枚目の用紙３を搬送し始めるまでの待ち時間を、通常時（定着ユニット１８の温度が定着温度Ｔｆであるとき）の第１時間間隔Ｇ１よりも長い第２時間間隔Ｇ２にするように、搬送ユニット５０を制御する。

より詳しくは、制御ユニット１００は、検知温度が定着温度Ｔｆから復帰可能温度Ｔｃに下がっていく状態において、印字指令を受けた場合には、待ち時間を第１時間間隔Ｇ１とし、検知温度が復帰可能温度Ｔｃからスタンバイ温度Ｔｓに下がっていく状態において、印字指令を受けた場合には、待ち時間を第２時間間隔Ｇ２とするように、搬送ユニット５０を制御する。

ここで、「復帰可能温度Ｔｃ」とは、定着温度Ｔｆ付近の温度（定着温度Ｔｆとスタンバイ温度Ｔｓの間の温度）であり、用紙３の搬送タイミングが通常時のタイミング（第１時間間隔Ｇ１）である場合でも、１枚目の用紙３が定着ユニット１８に到達するまでの間の温度上昇幅を加算すると定着温度Ｔｆ以上となる温度をいう。

さらに、制御ユニット１００は、スタンバイ温度Ｔｓに維持する制御を実行している状態において、印字指令を受けた場合には、待ち時間が第２時間間隔Ｇ２よりもさらに長い第３時間間隔Ｇ３となるように、搬送ユニット５０を制御する。

また、制御ユニット１００は、環境温度センサ６０で検知した環境温度に基づいて、環境温度が低い程、待ち時間が長くなるように、待ち時間を変更する制御を行っている。

以上のように、制御ユニット１００が制御を実行することで、図２に示すように、検知温度が定着温度Ｔｆから復帰可能温度Ｔｃに下がっていく状況においては（時刻ｔ２〜ｔ３）、待ち時間が通常時と同じ第１時間間隔Ｇ１に設定される。なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間（検知温度が目標値である定着温度ＴｆになったときにハロゲンヒータＨＨをＯＦＦしてから一旦上昇した検知温度が再び定着温度Ｔｆまで下がるまでの間）は、通常の印字時と同じように検知温度が定着温度Ｔｆ付近となっているため、通常の第１時間間隔Ｇ１に設定される。

また、時刻ｔ３からスタンバイ温度Ｔｓとなる時刻ｔ４までの間は、待ち時間が第１時間間隔Ｇ１よりも長い第２時間間隔Ｇ２に設定される。さらに、時刻ｔ４以降は、待ち時間が第２時間間隔Ｇ２よりも長い第３時間間隔Ｇ３に設定される。

以下に、図３を参照して、制御ユニット１００の制御について詳細に説明する。

図３に示すように、制御ユニット１００は、検知温度の前回値と今回値を比較することにより、検知温度が下がり傾向か否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において下り傾向であると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御ユニット１００は、印字指令を受けたか否かを判断する（Ｓ２）。

ステップＳ２において印字指令を受けていない場合には（Ｎｏ）、制御ユニット１００は本制御を終了する。ステップＳ２において印字指令を受けている場合には（Ｙｅｓ）、制御ユニット１００は、検知温度が復帰可能温度Ｔｃよりも高いか否かを判断する（Ｓ３）。

ステップＳ３において検知温度が復帰可能温度Ｔｃよりも高い場合には（Ｙｅｓ）、制御ユニット１００は、待ち時間を第１時間間隔Ｇ１にする（Ｓ４）。ステップＳ３において検知温度が復帰可能温度Ｔｃ以下である場合には（Ｎｏ）、制御ユニット１００は、検知温度がスタンバイ温度Ｔｓよりも高いか否かを判断する（Ｓ５）。

制御ユニット１００は、ステップＳ５において検知温度がスタンバイ温度Ｔｓよりも高い場合には（Ｙｅｓ）、待ち時間を第２時間間隔Ｇ２にし（Ｓ６）、スタンバイ温度Ｔｓ以下の場合には（Ｎｏ）、待ち時間を第３時間間隔Ｇ３にする（Ｓ７）。

ステップＳ４、ステップＳ６またはステップＳ７において待ち時間を設定した後、制御ユニット１００は、環境温度センサ６０で検知した環境温度に基づいて待ち時間を補正（変更）する（Ｓ８）。具体的には、例えば環境温度が低くなる程、待ち時間を長くするような複数の補正値を、複数の環境温度に応じたマップとして記憶部に記憶させておき、制御ユニット１００が、マップを用いて環境温度から補正値を算出し、算出した補正値で待ち時間を補正することができる。

ステップＳ８の後、制御ユニット１００は、補正した待ち時間に基づいて印字制御を実行する（Ｓ９）。ここで、印字制御とは、公知の制御であり、搬送ユニット５０の駆動や、ハロゲンヒータＨＨのＯＮや、スキャナ部１６による露光制御などが実行される。そして、この印字制御中における搬送ユニット５０の駆動開始の時期が、待ち時間に応じて適宜変更されるようになっている。

すなわち、印字制御において、制御ユニット１００は、印字指令を受けてから所定の待ち時間の経過後に、搬送ユニット５０の駆動を開始させる。これにより、各時間間隔Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３に対応した適性な搬送タイミングで給紙が開始されるので、検知温度が下がり傾向にある場合であっても、用紙３が定着ユニット１８に到着する際には、検知温度を定着温度Ｔｆに確実に上げておくことができる。

なお、検知温度が下がり傾向にない場合には（Ｓ１；Ｎｏ）、制御ユニット１００は本制御を終了して、各ケースに応じた公知の制御を実行する。具体的には、定着温度Ｔｆに維持する制御を実行している場合には待ち時間を第１時間間隔Ｇ１とし、スタンバイ温度Ｔｓに維持する制御を実行している場合には待ち時間を第３時間間隔Ｇ３にしている。

なお、検知温度が上がり傾向にある場合には、例えば従来技術で開示したような方法で搬送タイミングを決めてもよい。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
定着温度Ｔｆからスタンバイ温度Ｔｓに温度が下がっていく状況において印字指令が出力された場合であっても、適正な定着温度Ｔｆで用紙３に定着処理を施すことができる。

定着温度Ｔｆから復帰可能温度Ｔｃの間（ステップＳ３；Ｙｅｓ）では、通常時と同じ第１時間間隔Ｇ１で用紙３が搬送されるので（ステップＳ４）、この間（時刻ｔ２〜ｔ３）の印字待ちをなくすことができる。なお、仮に定着温度Ｔｆから復帰可能温度Ｔｃの間（時刻ｔ２〜ｔ３）で第２時間間隔Ｇ２とすると、待ち時間が長すぎてオーバーシュート（検知温度が定着温度Ｔｆを大きく超えてしまう現象）が起こるおそれがあるが、このような問題も解消することができる。

検知温度が下がり傾向にある場合の待ち時間（第２時間間隔Ｇ２）よりも、スタンバイ温度Ｔｓ時での待ち時間を長くしたので、下がり傾向時よりも温度の低いスタンバイ温度Ｔｓ時において、適正なタイミングで用紙３を搬送して、適正な定着温度Ｔｆで用紙３に定着処理を施すことができる。

環境温度が低い程、待ち時間が長くなるように待ち時間を変更したので、環境が変化しても、適正な定着温度Ｔｆで用紙３に定着処理を施すことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、定着ユニットの温度に関する情報として、定着ユニット１８内に設けられたサーミスタＴＨで検出した温度情報を利用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、定着ユニットの温度に関する情報として、少なくとも定着ユニットの熱源をＯＦＦしてからの経過時間を含む時間情報を利用してもよい。

具体的には、例えば図２に示すように、ハロゲンヒータＨＨをＯＦＦした時刻ｔ１からの経過時間が、第１経過時間α（α≦ｔ３−ｔ１）であれば待ち時間を第１時間間隔Ｇ１とし、第２経過時間β（ｔ３−ｔ１＜β≦ｔ４−ｔ１）であれば待ち時間を第２時間間隔Ｇ２とし、第３経過時間γ（γ＞ｔ４−ｔ１）であれば待ち時間を第３時間間隔Ｇ３とすればよい。また、このような経過時間が考慮されていれば、例えば、レーザプリンタの電源ＯＮ時からの経過時間で、待ち時間を設定してもよい。

前記実施形態では、レーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙３を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。

前記実施形態では、定着ユニットとして加熱ローラ４１を有する装置を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば円筒状の定着フィルムを介して熱定着する装置などを採用してもよい。
また、搬送ユニットの構造は、前記実施形態に限定されず、例えば定着ユニットと感光ドラムの間に配置した搬送ローラを含む構造であってもよい。また、カラープリンタの場合には、用紙搬送ベルトを有する搬送ユニットを採用してもよい。

前記実施形態では、温度が定着温度からスタンバイ温度に下がっていく状態を、画像形成装置の電源ＯＮから熱源の温度が一旦定着温度まで上がった後に下がっていく状態を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば印字制御後に定着温度から温度が下がっていく場合にも適用できる。

前記実施形態では、定着ユニットの温度が定着温度から復帰可能温度に下がっていく状態においては、待ち時間を第１時間間隔としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、第１時間間隔よりも長く、かつ、第２時間間隔（復帰可能温度からスタンバイ温度までの待ち時間）よりも短い時間間隔に設定してもよい。

前記実施形態では、スタンバイ温度時の待ち時間を、第２時間間隔よりも長い第３時間間隔としたが、本発明はこれに限定されず、例えば第２時間間隔と同じ時間間隔であってもよい。

前記実施形態では、環境温度センサ６０を装置本体２外に配置したが、本発明はこれに限定されず、装置本体内の温度を検出するように環境温度センサを装置本体内の定着ユニット外の位置に配置してもよい。

前記実施形態では、温度が下がり傾向か否かの判断を、検知温度の前回値と今回値を比較することで行なったが、本発明はこれに限定されず、例えば画像形成装置の電源をＯＮにしてからの経過時間が所定時間になったときに下り傾向であると判断するようにしてもよい。

前記実施形態では、マップを用いて環境温度に基づく補正を行なうようにしたが、本発明はこれに限定されず、例えば計算式などから環境温度に基づいて補正値を算出してもよい。

前記実施形態では、熱源の一例としてハロゲンヒータＨＨを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば誘導加熱方式のＩＨ（Induction Heating)ヒータや発熱抵抗体などを採用してもよい。

１ レーザプリンタ
３ 用紙
１８ 定着ユニット
４１ 加熱ローラ
４２ 加圧ローラ
５０ 搬送ユニット
１００ 制御ユニット
Ｇ１ 第１時間間隔
Ｇ２ 第２時間間隔
Ｔｆ 定着温度
Ｔｓ スタンバイ温度

Claims (6)

1. 記録シートに現像剤を熱定着するための定着ユニットと、
   定着ユニットの温度を、定着温度と、定着温度よりも低いスタンバイ温度とに維持する制御を実行可能な制御ユニットと、
   記録シートを定着ユニットへ搬送するための搬送ユニットと、を備えた画像形成装置であって、
   制御ユニットは、
   定着ユニットの温度が定着温度からスタンバイ温度に下がっていく状態において、印字指令を受けた場合に、
   定着ユニットの温度に関する情報に基づいて、印字指令を受けてから記録シートを搬送し始めるまでの待ち時間を、定着ユニットの温度が前記定着温度であるときの第１時間間隔よりも長い第２時間間隔にするように、搬送ユニットを制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 制御ユニットは、
   定着ユニットの温度が定着温度から復帰可能温度に下がっていく状態において、印字指令を受けた場合には、待ち時間を前記第１時間間隔とし、
   定着ユニットの温度が復帰可能温度からスタンバイ温度に下がっていく状態において、印字指令を受けた場合には、待ち時間を前記第２時間間隔とするように、搬送ユニットを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 制御ユニットは、
   スタンバイ温度に維持する制御を実行している状態において、印字指令を受けた場合には、待ち時間が前記第２時間間隔よりもさらに長い第３時間間隔となるように、搬送ユニットを制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 定着ユニット外の環境温度を検出する環境温度センサを備え、
   制御ユニットは、
   前記環境温度に基づいて、環境温度が低い程、前記待ち時間が長くなるように、前記待ち時間を変更することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記定着ユニットの温度に関する情報は、前記定着ユニット内に設けられた定着用温度センサで検出した温度情報であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記定着ユニットの温度に関する情報は、少なくとも定着ユニットの熱源をＯＦＦしてからの経過時間を含む時間情報であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   

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