JP2019158983A - 画像形成装置および定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の光沢度を達成するためのテストモードを実施した際に発生するユーザの待ち時間が短い画像形成装置および定着装置を提供する。【解決手段】光沢度に関係する複数の定着条件項目のうち、比較的短時間で変更可能な定着条件項目を変更しながらテストプリントを行うことで、テストモードを短時間で実施し、そのテストプリントの結果から、定着温度といった変更に時間を要する定着条件項目に関して、正規プリント時の設定値を決定する。【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に係り、特に、所望の光沢度を達成できる定着装置とその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来から、所望の画質を得るために、正規プリント前にテストプリントを用いて画像形成条件を調整するテストモードが提案されている。

例えば、特許文献１のように、画像形成条件を振りながらプリント出力し、そのテストプリント結果を本体内のセンサで読み取るといったテストモードが提案されている。これにより、メディアに最適な条件（転写条件・定着条件）を決定し、本体内に記憶し、正規プリント時に使用することができる。

また、先行文献２には、テストモードにおいて、濃度の異なるパッチを所定温度で定着し、画像の正反射・乱反射を検出し、乱反射から正規プリント時の現像バイアス、正反射から正規プリント時の定着速度を決定するといったテストモードが提案されている。

特開２００４−０２９３０４号公報 特開２００８−３０９９８３号公報

しかしながら、特許文献１で提案されているテストモードでは、テストプリント時と正規プリント時との画像形成条件が同一であるため、例えば、テストプリント時に定着温度を変えながら、最適な定着温度を決定した場合、テストモードにおいて、温調切換時間などの待ち時間が発生し、結果、テストモードの時間が長くなってしまう。

また、特許文献２で提案されているテストモードでは、濃度の異なるパッチでユーザが狙いの濃度を選択可能であるため、濃度の選択幅は広い。しかしながら、テストプリント時は、所定の定着温度・定着速度で未定着トナー像を定着するため、測定した正反射成分を狙いの光沢度としてしまい、ユーザにとっての光沢度の選択幅は小さくなってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みて考案されたものであり、その目的は、所望の光沢度を達成するためのテストモードを実施した際に発生するユーザの待ち時間を短くすることにある。

本発明の画像形成装置は、記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、
前記記録材上の未定着トナー像を熱と圧力で前記記録材に定着させる定着手段と、
前記記録材を前記定着手段に通過させる際の搬送速度を制御する搬送速度制御手段と、
前記定着手段の定着温度を制御する温度制御手段と、
を有する画像形成装置において、
前記搬送速度制御手段で制御することで、搬送速度が異なる条件で定着された複数枚の出力物を出力するテストモードと、
前記テストモードの出力結果から、正規プリント時に前記温度制御手段によって設定する定着温度を決定する定着温度決定手段を有することを特徴としている。

本発明の画像形成装置によれば、テストプリント時に定着速度変更など、定着温度変更時間に比べて短時間の動作で、正規プリント時の定着温度を決定できるので、テストモードを実施した際に発生するユーザの待ち時間を短くすることができる。

実施例の画像形成装置を示す断面図 実施例の定着装置を示す断面図 実施例１の定着装置の制御に関わるブロック図 実施例１のテストプリントモードに関わるフローチャート 実施例のテストプリントで出力されるサンプルの説明図 実施例１におけるテストサンプルと正規プリント時の定着温度との関係を示すテーブル 実施例２の定着装置の制御に関わるブロック図 実施例２における搬送速度と光沢度の測定結果、及び、光沢度と定着温度の計算結果 本発明の効果を従来技術と比較して説明した表

［実施例１］
本実施例では、テストプリント時に、記録材の搬送速度を変更しながら、光沢度が異なる複数のサンプルを出力する。これらの出力サンプルの中から、所望の光沢度に近いサンプルをユーザが選択し、その選択結果から、正規プリント時の定着温度を決定する。

＜画像形成装置＞
はじめに、画像形成装置の全体構成について、図１を用いて説明する。本例の画像形成装置は、電子写真方式を採用したレーザビームプリンタである。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。

図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部Ｕを備えている。感光ドラム２は、帯電ローラ３によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム２は、レーザスキャナ４によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器５によってトナー像になる。感光ドラム２のトナー像は、像担持体である例えば中間転写ベルト８に順次転写される。

一方、第１または第２の給紙カセット１５または１６に収容されている記録材Ｐは、給紙機構の動作により１枚毎分離給送され、搬送路１７を通ってレジストローラ対１８に送られる。レジストローラ対１８は、記録材Ｐを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対１８は、中間転写ベルト８上のトナー像と同期を取って、記録材を中間転写ベルト８と二次転写ローラ１４との間に搬送する。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である二次転写ローラ１４によって記録材Ｐに転写される。

その後、記録材のトナー像は、記録材が定着装置１００において加熱、加圧されることによって記録材上に定着される。その後、トナー画像が定着された記録材Ｐは排出ローラ対２０によって装置上部の排出トレイ２１へと搬送排出される。

＜定着装置＞
図２は本実施例に関する定着装置１００の構成の説明図である。定着装置１００は、内部にハロゲンヒータ６２a、６２ｂを含んだ定着ローラ６０と加圧ローラ６１、定着上分離爪６６等から成る。ここで、この定着装置６は、記録材Ｐと、静電的に記録材に担持されたトナーＫとを、回転している定着ローラ６０と加圧ローラ６１との圧接部Ｎで挟持搬送して溶融定着させる熱ローラ方式である。

定着ローラ６０は、外径５０mmで、厚みが１２ｍｍのＡｌの中空芯金上に、中間層として１２ｍｍ程度のＳｉゴム層を有し、Ｓｉゴム層の上にＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を２０μm程度コートして表層を形成している。加圧ローラ６１は、外径５０mmで、厚みが１２ｍｍのＡｌの中空芯金上に２５μmのシリコーンゴム層を有し、トップ層は５０μm程度のＰＦＡチューブを被覆している。

図３は定着装置１００の制御に関わるブロック図である。加圧モータ６９は加圧カム７０を回転させることで、定着ローラ６０に対して加圧ローラ６１を接離させ、圧接部Ｎにかかる加圧力が変更することができる。また、定着ローラ６０、加圧ローラ６１は、それぞれ、駆動モータ６８により駆動され、その回転速度も変更可能である。

ハロゲンヒータ６２a、６２ｂは、定着ローラ６０、加圧ローラ６１の内側面をそれぞれ赤外線加熱する。６３a、６３ｂはサーミスタ、サーモパイル等の温度検知素子であり、この温度検知素子６３a、６３ｂの出力信号に基づいて、定着ローラ６０、および、加圧ローラ６１の表面温度を検知し、制御部６４をへてハロゲンヒータ６２a、６２ｂが制御され、画像形成中、定着ローラ６０、加圧ローラ６１の表面温度を所定の温度に保つように制御されている。

制御部６４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを有する。ＣＰＵは、画像形成装置１全体を制御する制御回路であり、ＰＣ及びＦＡＸ等の外部装置から画像データを受信し、画像形成装置１全体を制御して記録材Ｐへの画像形成動作を行う。ＲＯＭには、本実施例のテストプリントモードの制御プログラム、および、テストプリント画像データをはじめ、画像形成装置１で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭは、ＣＰＵが動作するためのシステムワークメモリであり、また画像データを一時記憶するための画像メモリとしても機能する。また、ユーザは、入力部２３上の入力キーを用いて、ユーザが希望する光沢度情報を制御部６４に入力するなど、画像形成装置１００に対する操作入力を行うことができる。

＜テストプリントモード＞
本実施例のテストプリントモードに関して説明する。図４は、テストプリントモードに関わるフローチャートである。本実施例では、ユーザが正規プリント前に、操作部上の入力部２３でテストプリントモードを選択すると、画像形成装置はテストモードに遷移する（Ｓ１０１）。まず、操作部上の表示で、正規プリント時に使用する記録材が給紙部に入っていることをユーザに確認させる（Ｓ１０２）。その後、ユーザが入力部２３上の確認済ボタンを押すと、定着ローラ６０の表面温度を１６０℃、加圧ローラ６１の表面温度を１００℃に制御する（Ｓ１０３）。

定着ローラ６０および加圧ローラ６１の表面温度がそれぞれ１６０℃、１００℃に到達したことを温度センサ６３ａ、６３ｂが検知すると、入力部２３上のテストプリント開始が選択可能になる。テストプリント開始を選択すると（Ｓ１０４）、自動的に紙搬送速度を変えながら、３枚のテストサンプルが出力される（Ｓ１０５）。

ここで、テストサンプルの出力動作に関して説明する。図５は、本実施例のテストプリントで出力されるサンプルの説明図である。まず、画像形成部Ｕおよび定着装置１００への搬送速度を３５０ｍｍ/secに設定し、予めＲＡＭ内に格納されている画像データからトナー像を、中間転写ベルト８に形成し二次転写ローラ１４との対向部で記録材に転写する。その後、搬送速度３５０ｍｍ/secで定着装置１００に記録材Ｐａが搬送され定着が実施され、記録材Ｐａは排紙トレイ２１に排出される。

次に、画像形成部Ｕおよび定着装置１００への搬送速度を２５０ｍｍ/secに変更し、同様に記録材Ｐｂに画像が定着され、排紙トレイ２１に排出される。さらに、画像形成部Ｕおよび定着装置１００への搬送速度を１５０ｍｍ/secに変更し、同様に記録材Ｐｃに画像が定着され、排紙トレイ２１に排出される。

それぞれのサンプルには、どの搬送速度の条件下で定着装置によって定着されたテストサンプルであるかが判別できるように、識別文字が施されている。本実施例では、搬送速度３５０ｍｍ/secの条件下で定着されたテストサンプルＰａには、画像面右上に「ａ」の識別文字が形成されている。同様に、テストサンプルＰａ、Ｐｂには、「ｂ」「ｃ」の識別文字がそれぞれ形成されている。本実施例では識別文字は「ａ」などのアルファベットとしたが、「３５０ｍｍ/sec」など搬送速度そのものの表記であってもよい。

白地部の光沢度が４０のコート紙を記録材として、本実施例のテストモードを実施したところ、テストサンプルＰａ、Ｐｂ、Ｐｃにおけるベタ画像パッチ部の光沢度は、それぞれ１５、３０、４５であった。これは、搬送速度が遅いほど、記録材上のトナーに与える熱量が多く、トナー表面を平滑に溶かすことができるためであり、上記のように搬送速度が異なる３水準の条件でテストプリントを実行することで、温調切換時間などの待ち時間を発生させることなく、短時間で光沢度が大きく異なる出力物を出すことができる。

次に、操作部上の入力部２３上の表示で、ユーザに所望の光沢度に近いサンプルは、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃいずれのサンプルであるかを選択させる（Ｓ１０６）。ユーザは操作部上の入力部２３から、最も好ましいサンプルを入力する。例えば、好ましい光沢度がＰａのサンプルで有る場合、「ａ」と入力部に入力する。ユーザの入力を受けて、画像形成装置は、ＲＡＭ内の正規プリント時の定着温度テーブル（図６）を参照して、正規プリント時の定着温度を決定する（Ｓ１０７）。

図６は、テストサンプルと正規プリント時の定着温度との関係を示すテーブルである。例えば、ユーザが好ましい光沢度としてテストサンプルＰｂ（ベタ画像部の光沢度が３０）を選択し、「ｂ」と入力部に入力すると、正規プリント時の定着条件を、定着温度１８０℃、紙搬送速度３５０ｍｍ/secに決定し、テストプリントモードを終了する（Ｓ１０８）。その後の正規プリント時は、決定した定着条件である定着温度１８０℃、紙搬送速度３５０ｍｍ/secで画像形成を行うことで、ユーザが望ましいと考えるテストサンプルＰｂと同等の光沢度で成果物を出力することができる。

以上のように、テストプリント時に、短時間で変更可能な記録材の搬送速度を変更しながら、光沢度が異なる複数のサンプルを出力し、これらの出力サンプルの中から、所望の光沢度に近いサンプルをユーザが選択し、その選択結果から、正規プリント時の定着温度を決定し、正規プリントを実行する。これにより、テストプリントモード時に温調切換時間などの待ち時間を発生させることなく、所望の光沢度を達成するための定着温度を決定することができる。

図９は、本発明の効果を従来技術と比較して説明した表である。従来技術はテストプリントモードで定着ローラの温度変更を行うことで、所望の光沢度を実現できる定着条件を決定する。しかしながら、定着ローラの温度変更には、時間を要するため、テストプリントの所要時間は８０secになり、ユーザに不利益な待ち時間を発生させてしまう。一方で、本実施例では、温度変更に比べて、短時間で変更可能な搬送速度を変更することで、所望の光沢度を実現できる定着条件を決定する。これにより、従来技術に比べて、テストプリント時の待ち時間を３０secに短縮することができる。この点において、従来技術に比べて本発明は優位である。

また、代替技術として、テストモードで異なる搬送速度でサンプルを出力し、所望の光沢度となる搬送速度を選択し、正規プリント時もその搬送速度でプリントする方法が考えられるが、この方法では、所望の光沢度が高い場合など正規プリント時の生産性が低下するケースがある。例えば、ユーザが所望の光沢度として４５を選択した場合、代替技術では、正規プリント時の搬送速度は１５０ｍｍ/secとなり、成果物の生産性は３０ｐｐｍに低下してしまう。

一方で、本発明では、搬送速度が速い条件下での正規プリント時の温調温度を決定するので、正規プリント時の搬送速度は３５０ｍｍ/secとなり、成果物の生産性を７０ｐｐｍと高い状態に保つことができる。この点において、代替技術に比べて本発明は優位である。

本実施例のテストモードでは、搬送速度を３水準に制御して３枚のテストサンプルを出力したが、これをデフォルトモードとし、例えば５水準に搬送速度を制御して５枚のテストサンプルを出力する拡張テストモードをユーザが選択できるようにしてもよい。これにより、拡張テストモードはデフォルトモードに比べて所要時間がかかるが、光沢度の選択幅が広くなる、もしくは、選択する光沢度の精度が向上するなどのメリットがある。そのため、拡張テストモードをもつことで、光沢度に要求がより高いユーザの要望にも応えることができる。

本実施例では、記録材の搬送速度を変更しながら行ったテストプリントの結果から、正規プリント時の定着温度を決めたが、本発明は正規プリント時の定着温度の決定に限定されるものではない。例えば、テストプリント結果から、正規プリント時の加圧力、もしくは、正規プリント時の定着温度と加圧力の両方を決定するとしてもよい。

また、テストプリント時に変更する定着条件項目も、記録材の搬送速度に限定されるものではなく、例えば、加圧力を変更しながらテストプリントを実施し、そのテストプリント結果から、正規プリント時の定着温度、記録材の搬送速度、もしくは、これら両方の定着条件項目を決定するようにしてもよい。

本発明の目的とするところは、テストモード時に発生するユーザの待ち時間を短くする事にあり、テストプリント時に変更する定着条件項目と、テストプリント結果を受けて正規プリント時に設定される定着条件項目が異なる所に特徴がある。

すなわち、光沢度に関係する複数の定着条件項目のうち、記録材の搬送速度や定着手段の加圧力といった比較的短時間で変更可能な定着条件項目を変更しながらテストプリントを行うことで、テストモードを短時間で実施し、そのテストプリントの結果から、定着温度といった比較的変更に時間を要する定着条件項目に関して、正規プリント時の設定値を決定する。

また、熱容量が小さい定着装置では、定着温度を極めて短時間で変更可能で、加圧力や搬送速度などの定着条件項目の変更に比較的時間を要する場合も想定される。この場合、定着温度をテストプリント時に変更し、比較的変更に時間を要する加圧力や搬送速度に関して、正規プリント時の設定値を決めるようにすることが好ましい。

［実施例２］
本実施例では、定着装置の搬送方向下流側に出力サンプルの光沢度を測定する光沢度測定部２００（図１）を有しており、テストプリント時に記録材の搬送速度を変更しながら出力された複数枚のサンプルの光沢度を測定する。正規プリント前に、ユーザが所望の光沢度を入力すると、その入力値から、正規プリント時の定着温度を決定する。

本実施例は、実施例１に比べて、装置構成上の違いは、画像形成装置１が光沢度測定部２００を有しているところである。また、実施例１では、ユーザがテストサンプルの中から好ましい光沢度を有するサンプルを選んでいたのに対し、本実施例では、ユーザが所望の光沢度情報を入力する。

＜テストプリントモード＞
本実施例のテストプリントモードに関して、実施例１のテストプリントモードと異なる部分を説明する。

本実施例では、Ｓ１０５において、紙搬送速度を変えながら、３枚のテストサンプルが出力する際に、それぞれのテストサンプルの光沢度を、光沢度測定部２００で測定する。図７は定着装置１００の制御に関わるブロック図であり、光沢度測定部２００が測定した光沢度を、制御部６４に入力する。制御部のＣＰＵでは、図８ａのような搬送速度と光沢度の関係から、図８ｂのような搬送速度３５０ｍｍ/secにおける光沢度と定着表面温度との関係Ｔ（Ｇ）を計算する。

そして、本実施例のＳ１０６では、ユーザが所望の光沢度情報を入力する。その入力情報を元に、Ｓ１０7で、Ｓ１０５で計算した光沢度と定着表面温度との関係Ｔ（Ｇ）を用いて、正規プリント時の定着温度を決定する。例えば、ユーザが所望の光沢度として、入力部２３上から、光沢度３５の数値とを入力した場合、正規プリント時の正規プリント時の定着条件を、定着温度１８５℃、紙搬送速度３５０ｍｍ/secに決定する（図８ｂ）。その後の正規プリント時は、決定した定着条件である定着温度１８５℃、紙搬送速度３５０ｍｍ/secで画像形成を行うことで、ユーザが望ましいと考える光沢度で成果物を出力することができる。

以上のように、テストプリント時に、短時間で変更可能な記録材の搬送速度を変更しながら、光沢度が異なる複数のサンプルを出力し、これらの出力サンプルの光沢度を光沢度測定部２００で測定した結果を利用することで、温調切換時間などの待ち時間を発生させることなく、ユーザが望む任意の光沢度を実現できる定着温度を決定することができる。

本実施例では、光沢度を測定する光沢度測定部を画像形成装置内に備えた構成としたが、光沢度測定部はこの位置に限定されるものではない。例えば、光沢度測定部を画像形成装置の外に配置し、テストプリント時に出力したサンプルの光沢度をユーザが測定し、その測定結果を本体内に入力するようにしてもよい。

また、本実施例では、ユーザが所望の光沢度情報を入力するのは、入力部２３から数値として入力したが、入力方法はこれに限られない。例えば、ユーザ所有の理想的な光沢度サンプルを、装置外部に備えられた光沢度測定器で読み取り、その測定結果を、ユーザが所望の光沢度情報として、制御部２６に入力するようにしてもよい。

１００ 定着装置
６０ 定着ローラ
６１ 加圧ローラ
６２ 加熱源
６３ 温度検知素子
６４ 制御部
６８ 駆動モータ
６９ 加圧モータ
７０ 加圧カム
２３ 入力部
２００ 光沢度測定部
１ 画像形成装置
Ｐ 記録材

Claims (6)

1. 記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、
   前記記録材上の未定着トナー像を熱と圧力で前記記録材に定着させる定着手段と、
   前記記録材を前記定着手段に通過させる際の搬送速度を制御する搬送速度制御手段と、
   前記定着手段の定着温度を制御する温度制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記搬送速度制御手段で制御することで、搬送速度が異なる条件で定着された複数枚の出力物を出力するテストモードと、
   前記テストモードの出力結果から、正規プリント時に前記温度制御手段によって設定する定着温度を決定する定着温度決定手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、
   前記記録材上の未定着トナー像を熱と圧力で前記記録材に定着させる定着手段と、
   前記定着手段の加圧力を制御する加圧力制御手段と、
   前記定着手段の定着温度を制御する温度制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記加圧力制御手段で制御することで、加圧力が異なる条件で定着された複数枚の出力物を出力するテストモードと、
   前記テストモードの出力結果から、正規プリント時に前記温度制御手段によって設定する定着温度を決定する定着温度決定手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、
   前記記録材上の未定着トナー像を熱と圧力で前記記録材に定着させる定着手段と、
   前記定着手段の定着温度を制御する温度制御手段と、
   前記定着手段に前記記録材を通過させる回数を制御する定着回数制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記定着回数制御手段で制御することで、前記定着手段への通過回数が異なる複数枚の出力物を出力するテストモードと、
   前記テストモードの出力結果から、正規プリント時に前記温度制御手段によって設定する定着温度を決定する定着温度決定手段を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記定着温度決定手段は、前記テストモードの出力結果から、正規プリント時の定着温度の選択可能範囲を決め、正規プリント時の定着温度を前記選択可能範囲の中から決定する手段であり、前記定着温度の選択可能範囲が、前記テストモード時の定着温度の変動幅より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、
   前記記録材上の未定着トナー像を熱と圧力で前記記録材に定着させる定着手段と、
   前記記録材を前記定着手段に通過させる際の搬送速度を制御する搬送速度制御手段と、
   前記定着手段の加圧力を制御する加圧力制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記搬送速度制御手段で制御することで、搬送速度が異なる条件で定着された複数枚の出力物を出力するテストモードと、
   前記テストモードの出力結果から、正規プリント時に加圧力制御手段によって設定する加圧力を決定する加圧力決定手段を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 記録材上に未定着トナー像を形成する画像形成手段と、
   前記記録材上の未定着トナー像を熱と圧力で前記記録材に定着させる定着手段と、
   前記記録材を前記定着手段に通過させる際の搬送速度を制御する搬送速度制御手段と、
   前記定着手段の加圧力を制御する加圧力制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記加圧力制御手段で制御することで、加圧力が異なる条件で定着された複数枚の出力物を出力するテストモードと、
   前記テストモードの出力結果から、正規プリント時に搬送速度制御手段によって設定する搬送速度を決定する搬送速度決定手段を有することを特徴とする画像形成装置。