JP4441199B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、画像形成装置に使用される定着装置の定着温度設定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機のデジタル化に伴い、複写機、スキャナ、プリンタ、ファクシミリなどの機能を統合した複合機（ＭＦＰ：マルチファンクションプリンタ）が多く見られるようになってきている。これらの複合機で最も一般的なものは、感光体にレーザ光を照射して静電潜像を描き、これを現像ユニットでトナー像として用紙に転写し、定着器によりトナーを溶融・定着するものである。このトナー像を用紙に定着する方法としては、加熱部材としてヒータを内蔵した加熱定着ローラもしくは加熱定着ベルトと、それと対になる加圧ローラで挟叉搬送しつつ加熱・加圧し定着する熱定着方式が最も一般的である。
また、近年の複合機は環境に配慮して省エネルギー化を図るために、機器を使用していない場合には待機モードに入り、定着装置の温度を下げるようになっているものが多い。さらに、待機モードからコピー動作が可能となるまでの時間を早くするために、定着装置の熱容量を小さくした機械も多くなっている。
【０００３】
また前記の熱定着方式を備えた複合機においては、複写機として使用するための原稿から読み取った画像データの出力も、プリンタとして使用するための外部からの画像データの出力も基本的に同様に扱われる。そして、コピーの場合は待機モードからの立ち上がりからコピーの完了まで、利用者が機械の前にいるのが前提であり、その間、時間が占有されてしまうかわりに、必要ならばコピー可能温度に上がるまで利用者の判断で待つことができる。しかし、プリンタの場合は利用者は自分の座席にいて出力が完了する頃にプリンタまで取りに行くのが前提であり、プリンタの前で印刷可能温度に上がるまで待たせることは好ましくない。また、コピーの場合は、原稿の用紙長に比例して通紙時間がかかるので、その分定着温度の立ち上がりを遅くしてもかまわない。しかし、プリンタの場合は原稿を通紙するといった動作はないので、定着温度の立ち上がりは速くする必要がある。従って、複合機の定着温度は、コピーの場合は待機モードからの立ち上がりからコピー動作可能になるまでの時間を短くし（言い換えると、定着可能温度までの時間を長くする）、プリンタの場合は待機モードからの立ち上がりからプリンタ動作可能になるまでの時間を多少長くすることが望ましい（言い換えると、定着可能温度までの時間を短くする）。
従来例として特開２００２−７２７６１公報には、印刷データの準備にかかる時間に応じて定着ヒータを立ち上げ、無駄な電力消費を抑制することが可能な画像形成装置および画像形成システムについて開示されている。それによると、複合機能複写機において、コントローラは、省電力状態でネットワークインタフェースから印刷要求データを受信入力すると、定着ヒータを除く一部ユニットへの電力供給を復帰し、前記印刷要求データに添付された情報に基づき、１枚目の印刷データを準備するのに要する準備時間を算出し、定着立上り時間と前記準備時間との差に応じて定着ヒータの通電タイミングを設定するようにしている。
【特許文献１】
特開２００２−７２７６１公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の省エネルギータイプの複合機は、待機モードからの復帰を早くしようとすればするほど、定着に必要な熱量の余裕が少なくなり、温度の安定性が失われてしまうといった問題がある。
またコピー機能とプリンタ機能を併せ持つ従来の複合機の場合、前記夫々の使用形態に合った定着温度の制御がされているとは限らず、一律に同じ制御で行っていたため、特にプリンタ動作においてデータを送信してから印刷が完了するまで時間がかかり過ぎ、利用者の利便性の点で問題があった。
また特許文献１は、プリンタの印刷データを印刷するために、印刷データ受信から準備までの時間と定着立ち上がり時間との差から定着の通電タイミングを決定するものであり、コピー動作時の定着の通電タイミングについては言及していない。
本発明は、かかる課題に鑑み、待機状態からコピー動作若しくはプリンタ動作を開始するタイミングを定着温度により区分けすることにより、各動作の開始タイメングを最適とする画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、定着加熱部材と該定着加熱部材に接触加圧される加圧手段によって被転写体上のトナー像を加熱、加圧して定着する熱定着装置と、前記定着加熱部材の温度を検出する定着加熱温度検出手段とを備え、原稿から読み取った画像データを出力するコピー動作と、外部装置から受け取った画像データを出力するプリンタ動作とが可能な画像形成装置において、当該画像形成装置が待機状態から動作状態に移行するとき、前記定着加熱温度検出手段により検出される前記定着加熱部材の温度が、ある移行時間で、待機状態の温度から所定の上昇カーブを描いて所定の定着温度まで上昇する場合、前記定着加熱部材の温度が、前記移行時間から、待機状態時に原稿が当該画像形成装置の読取部に挿入されて前記熱定着装置における定着が行われるまでのコピー所要時間だけさかのぼったタイミングでの前記上昇カーブにおける温度である第１の温度に達すると、コピー動作を許可し、前記定着加熱部材の温度が、前記移行時間から、待機状態時に前記外部装置から画像データが入力されてから前記熱定着装置における定着が行われるまでの、前記コピー所要時間よりも短いプリント所要時間だけさかのぼったタイミングでの前記上昇カーブにおける温度である第２の温度に達すると、プリント動作を許可する制御手段を備え、前記定着加熱部材の温度を上昇させる間に、コピー動作が要求されたとき、コピー動作が許可されている場合はコピー動作を行い、プリンタ動作が要求されたとき、プリンタ動作が許可されている場合はプリンタ動作を行うことを特徴とする。
熱定着装置の温度制御の基本は、サーミスタ等を定着加熱部材の表面に当接して定着加熱部材の温度を検出し、その温度情報をフィードバックして一定温度に制御している。従って、コピー動作或いはプリンタ動作を開始するためのトリガ（例えば、原稿挿入、或いは印刷データの受信等）を検知すると、待機状態から定着加熱部材の温度は上昇し、コピー出力を許可する第１の温度領域からプリンタ出力を許可する第２の温度領域へ順次上昇し、定着可能な制御温度に達するとその温度に保たれる。そして、その過程でトリガを検知しただけでは実際の動作に移らず、例えば、コピー動作であれば第１の温度領域に達して初めて原稿を読み込む動作を開始するものである。
かかる発明によれば、定着加熱温度検出手段により定着加熱部材の温度が各温度領域の何れかに達したと検出した場合、この検出した温度領域の出力を開始するので、確実に定着温度に達する時間を見込んで動作を開始でき、印刷の未定着といった問題を防止することができる。
また、コピー動作は、原稿を挿入してから実際の定着が行われるまで、プリンタ動作に比べて多くの時間を要する。言い換えると、コピー動作のトリガが発生してから、実際のコピー動作を開始する温度はプリンタに比べて低くても構わないことを意味している。
かかる発明によれば、コピー出力を許可する温度領域を、プリンタ出力を許可する温度領域より低く設定するので、コピー動作の開始を速くすることができ、且つ消費電力を低減することができる。
【０００６】
請求項２は、前記定着加熱部材の温度が前記第１の温度に達し、且つ外部装置から受け取った画像データをプリンタ出力するために前記定着加熱部材の温度が前記第２の温度に達するのを待機している際にコピー出力が要求された場合、該コピー出力を優先して行うことを特徴とする。
本発明の特徴は、定着温度によりコピー動作とプリンタ動作のどちらを許可するかを決定するところにある。従って、画像データを受信してプリンタ出力をするために、定着温度が第１の温度を超えて第２の温度に達する過程で、コピー動作のトリガが発生した場合、コピー動作を優先的に実行するものである。これにより、機器まで足を運んだ利用者が待たされることなくコピー動作を行うことができる。
かかる発明によれば、定着温度が第１の温度を超えて第２の温度に達する過程で、コピー動作のトリガが発生した場合、コピー動作を優先的に実行するので、機器まで足を運んだ利用者が待たされることなくコピー動作を行うことができる。
【０００７】
請求項３は、前記定着温度、前記第１の温度及び前記第２の温度は、使用される用紙の種類及び厚さにより異なることを特徴とする。
紙にトナー画像を転写して定着する場合、紙の種類と厚さにより定着温度は異なってくる。特に紙の種類は多種に亘りトレーシングペーパ、普通紙、フィルム等がある。そして同じトレーシングペーパでも厚さが厚い方が温度は高くなる。
かかる発明によれば、用紙の種類及び厚さにより温度領域を変更することができるので、用紙に最適な定着温度を選択することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の定着装置を使用した画像形成装置の概略構造を示す模式図である。この画像形成装置は、レーザにより感光体に潜像を書き込むレーザ書き込み部１と、レーザ書き込み部１により表面に帯電された電荷を露光し、潜像を形成する感光体２と、感光体２上の残存トナーを除去するクリーナ１２と、感光体２上を一様に帯電する帯電チャージャ３と、感光体の潜像にトナー像を形成する現像器４と、トナー像を記録紙に転写する転写ドラム５と、トナー像を記録紙側に引き寄せるための電荷を発生する転写チャージャ６と、記録紙上に転写されたトナー像を固着する本発明の定着装置７と、外部からの記録情報を制御する情報処理部８と、記録紙を収納し、１枚ずつ給紙する給紙装置９と、定着された記録紙を排紙する排紙トレイ１０と、外部とのインターフェースを司る通信ポート１１から構成されている。
【００１０】
図２は図１の本発明に係る定着装置７の構成概念図である。この定着装置７は、その表面をＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の耐熱離型層でコーティングし、内部に熱源２２を有する定着ローラ２１と、ハロゲンヒータや赤外線（ニクロム線）ヒータにより構成される熱源２２と、定着ローラ２１の表面の温度を検知する温度検知手段２３と、表面が耐熱ゴム（シリコンゴム）層で構成され、その軸の両端を加圧レバー２５により押し上げることで定着ローラ２１に加圧される加圧ローラ２４と、その一端を軸により回転自在に支持し、他端を上方へ回動付勢しているスプリング２６とを備えて構成される。
この装置の定着ローラ２１は、その表面をＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の耐熱離型層でコーティングし、内部に熱源２２を有する。熱源には、ハロゲンヒータや赤外線（ニクロム線）ヒータを用いる。定着ローラには温度検知手段２３をそなえており、定着ローラの温度が適正な値となるように図示しない制御装置によって熱源を制御する。定着ローラ２１と対をなす加圧ローラ２４は、表面が耐熱ゴム（シリコンゴム）層で構成され、その軸の両端を加圧レバー２５により押し上げることで定着ローラ２１に加圧される。加圧レバー２５は、その一端を軸により回転自在に支持し、他端にスプリング２６を掛けて上方へ回動付勢してある。そして定着ローラ２１は図示しない定着モータによって矢印方向に回転駆動され、未定着画像を形成された転写紙２７を搬送しつつ加熱、加圧しトナーを溶融、定着する。
図３は本発明に係る画像処理部周辺の概略構成を示すブロック図である。画像処理部３１はスキャナ等で構成される画像読み取り手段３２と、画像処理部３１により画像処理された画像データを記憶する画像記憶手段３３と、レーザ書き込み装置等で構成される画像書き込み手段３４と、外部のホストとのデータの授受を行なう外部入出力部３５と接続されており、図示しない制御部からの指示に従い画像データのやりとりを行う。例えば、コピー動作では画像読み取り手段３２より送られた画像データを画像記憶手段３３に記憶し、制御部から指示されるタイミングで画像記憶手段３３から画像データを画像書き込み手段３４に送る。また、プリンタ動作では外部入出力部３５から入力された画像データを画像書き込み手段３４に送る。
【００１１】
図４は本発明に係る制御部の一部分の概略を示すブロック図である。制御部は主に各種の処理動作を行うＣＰＵ４１と、時計情報を計数するタイマ／カウンタ４２と、制御用プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ４３と、各種情報を一時記憶するＲＡＭ４４と、Ｉ／Ｏユニット４５などから構成されている。そして、Ｉ／Ｏユニット４５には上述の各モータやセンサ等が接続されている。
この構成における制御部が定着装置７を制御する温度グラフの例を図５に示す。縦軸は各動作開始の定着温度を表し、横軸は時間（ｔ）を表している。図に示すように、この例では、コピー動作を許可する温度α（Ｐ点１４３℃）、プリンタ動作を許可する温度β（Ｑ点１６０℃）は定着ローラ２１の制御目標温度（Ｒ点１９５℃）よりも低く、かつα＜βとなるように設定されている。従って、機械の電源投入時、もしくは機械が待機状態で定着ローラが低温状態にあるときに、操作部で何らかの操作が行われるか、或いは外部よりプリンタ出力が要求されて機械が動作状態に復帰する場合には、まず温度αに達した時点でコピー動作が許可され、次いで温度βに達した時点でプリンタ動作が許可される。しかし、コピー動作が許可されるＰ点から制御温度Ｒ点までの時間ｔ１と、プリンタ動作が許可されるＱ点から制御温度Ｒ点までの時間ｔ２との間には、ｔ１＞ｔ２の関係となる。つまりコピー動作は、原稿を挿入してから実際の定着が行われるまで、プリンタ動作に比べて多くの時間を要する。言い換えると、コピー動作のトリガが発生してから、実際のコピー動作を開始する温度はプリンタに比べて低くても構わないことを意味している。これにより、コピー動作の開始を速くすることができ、且つ消費電力を低減することができる。
図６は本発明の定着装置の待機状態から温度が上昇するときの動作フローチャートである。電源投入時や動作状態への復帰で定着ローラの温度上昇が開始されると、まずコピー動作待ちフラグ及びプリンタ動作待ちフラグがセットされる（Ｓ１）。そして定着ローラの温度が図５に示す温度α（Ｐ点）まで上昇すると（Ｓ２）、コピー動作待ちフラグがリセットされ（Ｓ３）、温度β（Ｑ点）まで上昇すると（Ｓ４）、プリンタ動作待ちフラグがリセットされる（Ｓ５）。その後定着ローラの温度は制御目標温度まで上昇してから目標温度に追従するように制御される。
【００１２】
図７は定着装置が制御温度に達した後の動作制御を説明するフローチャートである。図７に示すように、出力が要求されると制御部はそれがコピー出力なのかプリンタ出力なのかを判断する（Ｓ６）。コピー出力ならばコピー動作待ちフラグを見て、フラグがセットされていればリセットされるまで待つ（Ｓ７）。プリンタ出力ならば、同様にプリンタ動作待ちフラグがリセットされるまで待つ（Ｓ８）。対応するフラグがリセットされたら出力を開始する（Ｓ９）このように制御部はこれらのフラグの状態を監視して制御を行う。
図８は他の実施形態に係る動作制御を説明するフローチャートである。出力が要求されると、その出力要求は待ち行列の最後尾に加えられる（Ｓ１１）。待ち行列が増減するか、コピーまたはプリンタ動作待ちフラグが変化すると（Ｓ１２）、待ち行列の先頭の出力要求に対しコピー出力なのかプリンタ出力なのかを判断する（Ｓ１３）。プリンタ出力でプリンタ動作待ちフラグがセットされており（Ｓ１６でＹＥＳのルート）、かつコピー動作待ちフラグはリセットされている場合は（Ｓ１７でＮＯのルート）、ただ待つのではなく待ち行列の出力要求を検索し（Ｓ１８）、コピー出力の要求があれば（Ｓ１９）、それを待ち行列の先頭に配置してコピー出力を実行する（Ｓ１５）。ステップＳ１３でコピー出力の場合は、コピー動作待ちフラグがセットすると（Ｓ１４）、それを待ち行列の先頭に配置してコピー出力を実行する（Ｓ１５）。
【００１３】
図９は制御における用紙種類ごとの出力許可温度の例を示す図である。この図から用紙種類と紙厚により各モードの温度が異なることを表している。たとえば、厚いトレーシングペーパと普通紙では制御目標温度が２０５℃と１９５℃と異なり、同じトレーシングペーパでも、紙厚により異なり、厚い場合は制御目標温度が２０５℃であるが、薄紙の場合は１９５℃と温度が低くなっている。従って、使用する用紙の種類及び厚さにより各モードの設定温度を切り替えるようにしておけば、用紙により最適な定着温度を選択することができる。
図１０は他の実施形態に係る動作制御を説明するフローチャートである。出力が要求されると、用紙種類とコピー出力かプリンタ出力かによって図９の表に従って出力許可温度と制御目標温度が決定される（Ｓ２１）。定着ローラに新たな制御目標温度を設定する（Ｓ２２）と共に、定着ローラの温度と出力許可温度を比較し（Ｓ２３）、定着ローラの温度の方が高ければ（Ｓ２３でＹＥＳのルート）出力を開始する（Ｓ２３）。定着ローラ温度の方が低い場合は（Ｓ２３でＮＯのルート）、温度上昇待ちフラグを立てて（Ｓ２４）出力の実行を保留し、定着ローラ温度が出力許可温度を超えたところで（Ｓ２５）温度上昇待ちフラグがリセットされて（Ｓ２６）出力が開始される（Ｓ２７）。尚、この制御は、図５、図６に挙げた方式をコピー、プリンタそれぞれ用紙種類ごとに別々のフラグを持つように拡張することによっても実現することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上記載のごとく請求項１の発明によれば、確実に定着温度に達する時間を見込んで動作を開始でき、印刷の未定着といった問題を防止することができる。
また、コピー動作の開始を速くすることができ、且つ消費電力を低減することができる。
また請求項２では、機器まで足を運んだ利用者が待たされることなくコピー動作を行うことができる。
また請求項３では、用紙に最適な定着温度を選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置を使用した画像形成装置の概略構造を示す模式図。
【図２】本発明の定着装置７の構成概念図。
【図３】本発明の画像処理部周辺の概略構成を示すブロック図。
【図４】本発明の制御部の一部分の概略を示すブロック図。
【図５】本発明の制御部が定着装置７を制御する温度グラフの例を示す図。
【図６】本発明の定着装置の待機状態から温度が上昇するときの動作フローチャート。
【図７】本発明の定着装置が制御温度に達した後の動作制御を説明するフローチャート。
【図８】本発明の他の実施形態に係る動作制御を説明するフローチャート。
【図９】本発明の制御における用紙種類ごとの出力許可温度の例を示す図。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る動作制御を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１ レーザ書き込み部、２ 感光体、３ 帯電チャージャ、４ 現像器、５ 転写ドラム、６ 転写チャージャ、７ 定着装置、８ 情報処理部、９ 給紙装置、１０ 排紙トレイ、１１ 通信ポート

Claims (3)

1. 定着加熱部材と該定着加熱部材に接触加圧される加圧手段によって被転写体上のトナー像を加熱、加圧して定着する熱定着装置と、前記定着加熱部材の温度を検出する定着加熱温度検出手段とを備え、原稿から読み取った画像データを出力するコピー動作と、外部装置から受け取った画像データを出力するプリンタ動作とが可能な画像形成装置において、
   当該画像形成装置が待機状態から動作状態に移行するとき、前記定着加熱温度検出手段により検出される前記定着加熱部材の温度が、ある移行時間で、待機状態の温度から所定の上昇カーブを描いて所定の定着温度まで上昇する場合、
   前記定着加熱部材の温度が、前記移行時間から、待機状態時に原稿が当該画像形成装置の読取部に挿入されて前記熱定着装置における定着が行われるまでのコピー所要時間だけさかのぼったタイミングでの前記上昇カーブにおける温度である第１の温度に達すると、コピー動作を許可し、
   前記定着加熱部材の温度が、前記移行時間から、待機状態時に前記外部装置から画像データが入力されてから前記熱定着装置における定着が行われるまでの、前記コピー所要時間よりも短いプリント所要時間だけさかのぼったタイミングでの前記上昇カーブにおける温度である第２の温度に達すると、プリント動作を許可する制御手段を備え、
   前記定着加熱部材の温度を上昇させる間に、コピー動作が要求されたとき、コピー動作が許可されている場合はコピー動作を行い、プリンタ動作が要求されたとき、プリンタ動作が許可されている場合はプリンタ動作を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着加熱部材の温度が前記第１の温度に達し、且つ外部装置から受け取った画像データをプリンタ出力するために前記定着加熱部材の温度が前記第２の温度に達するのを待機している際にコピー出力が要求された場合、該コピー出力を優先して行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着温度、前記第１の温度及び前記第２の温度は、使用される用紙の種類及び厚さにより異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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