JP5423248B2 - 画像形成装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及びプログラムに関する。

従来、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置においては、画像データに基づいて感光体ドラム上にトナー像を現像し、そのトナー像を用紙等の記録媒体上に転写して、定着部（定着器）において熱定着することで、当該記録媒体上に画像を形成している。

定着部において加圧ローラが高温の状態からプリント（画像形成）を開始すると、用紙の進入によって奪われた定着ローラの熱がローラ２周目までに回復することができず、ローラ１周目と２周目の温度差（定着ローラの表面温度の温度差）ができる。この温度差により、定着画像、特にベタ画像において光沢段差が発生する。

具体的に、加圧部材（加圧ローラや加圧ベルト）が冷えた状態で定着ローラを回転させると、定着ローラから加圧ローラへの熱の移動が発生する。この熱の移動による定着ローラの温度低下を防ぐため、熱の供給（ヒータＯＮ）が開始される。熱が供給されている状態で用紙を通紙した場合、用紙が定着ローラから熱を奪うがその分の熱を供給する余力があるため、定着ローラ自体にそれほど温度差が発生しない。一方、加圧部材が十分熱を持った状態で定着ローラを回転させると、定着ローラから加圧ローラへの熱の移動はほとんど発生せず、用紙を通紙した時点で定着ローラの熱が奪われることとなる。このとき、定着ローラには熱の供給余力がないため、定着ローラ１周目で奪われた熱を２周目までに回復できず温度差が発生する。

この不具合を改善する対策として、冷却ファン等を使用して、アイドリング中の加圧部材の温度を低く保ち、通紙前に予備回転を行うことで通紙直前の加熱部材（定着ローラや定着ベルト）の熱を奪う、外部加熱ヒータを用いて加熱部材の熱の低下を抑える、加圧部材を冷却ファンで冷やす等の技術が開示されている。

また、加圧ローラや転写材の情報に基づいて、予備加熱手段で通紙前に用紙を加熱する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００７−１７４９５号公報

しかし、これらの技術では、冷却ファン、外部加熱ヒータ、予備加熱手段等の機能部を新たに設置する必要があり、画像形成装置が大型になってしまう。また、これらの機能部を作動させるために必要な電気代等のコストが余分にかかってしまう。

本発明は、上述したような課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、より簡易な構成で、光沢段差の発生を防ぐ画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
記録媒体上のトナー像を当該記録媒体に定着させるための定着部を備えた画像形成装置であって、
前記定着部への前記記録媒体の進入を検知する検知手段と、
前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知された直後に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より大きくし、前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知されてから二回転目に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より小さくするとともに、二回転目の途中から前記定着ローラの回転速度を徐々に大きくしてプロセス速度と同じ大きさにする制御手段と、
を備える。

請求項２に記載のプログラムは、
記録媒体上のトナー像を当該記録媒体に定着させるための定着部を備えたコンピュータを、
前記定着部への前記記録媒体の進入を検知する検知手段、
前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知された直後に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より大きくし、前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知されてから二回転目に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より小さくするとともに、二回転目の途中から前記定着ローラの回転速度を徐々に大きくしてプロセス速度と同じ大きさにする制御手段、
として機能させる。

請求項１、２に記載の発明によれば、制御手段は、検知手段により定着部への記録媒体の進入が検知された直後に定着ローラの回転速度をプロセス速度より大きくし、検知手段により定着部への記録媒体の進入が検知されてから二回転目に定着ローラの回転速度をプロセス速度より小さくするとともに、二回転目の途中から定着ローラの回転速度を徐々に大きくしてプロセス速度と同じ大きさにする。

このように、定着ローラの一回転目の回転速度をプロセス速度より大きくすることで記録媒体に奪われる熱量を少なくすることができる。また、定着ローラの二回転目の回転速度をプロセス速度より小さくすることで記録媒体に熱量を多く与えることができる。そのため、一回転目で奪われた熱量低下分を補填することができる。よって、より簡易な構成で、光沢段差の発生を防ぐ画像形成装置を提供することができる。

本実施の形態における画像形成装置の機能構成例について示した図である。 定着部の機能構成例について示した図である。 制御部の機能構成例について示したブロック図である。 定着ローラ速度制御処理を示すフローチャート図である。 定着ローラの速度制御の様子を示すグラフである。 定着ローラ速度制御処理の変形例を示すフローチャート図である。

以下、本発明の画像形成装置の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。

[画像形成装置の構成]
まず、構成を説明する。図１に、本実施の形態における画像形成装置１の機能構成例を示す。図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、画像形成部２０、電源部３０、制御部４０、搬送部９０を備えて構成される。

画像読取部１０は、自動原稿給紙装置１１、原稿画像走査装置１２等から構成されている。自動原稿給紙装置１１は、原稿台に載置された原稿ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２の方へ送り出し、原稿画像走査装置１２は搬送された原稿ｄを光走査し、センサＣＣＤにより光電変換して原稿画像を読み取る。

画像読取部１０により読み取られた原稿画像（アナログ画像信号）は、後述する制御部４０に出力され、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換処理、シェーディング補正、画像圧縮処理等の各種画像処理が施された後、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（クロ）の各色に色分解され、出力用画像データとして画像形成部２０の露光ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに出力される。

なお、自動原稿給紙装置１１は、原稿の両面を読み取るための搬送機構を有しており、原稿台から搬送される多数枚の原稿ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能である。読み取られた原稿画像のデータは画像形成部２０内部の画像メモリに記憶され、出力時に順次出力用データとして読み出されて露光ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに出力されることとなる。この機能は、複写機能により多数枚の原稿画像を複写する場合、或いはファクシミリ機能により多数枚の原稿ｄのデータを送信する場合等に利用する。

画像形成部２０は、タンデム方式で用紙（記録媒体）に画像形成を行うものであり、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色ごとに、主走査方向にライン状に配列した発光素子などである露光ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、現像ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、一次転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、中間転写ベルト８などを備えている。感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの周囲には、帯電を行う帯電部５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、感光体ドラム４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ上の残存トナーを除去するクリーニング部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが設けられている。

また、画像形成部２０は、中間転写ベルト８上に転写されたトナー像を用紙上に転写するための二次転写ローラ２１、用紙上に転写後のトナー像を熱定着させる定着部５０を備えている。中間転写ベルト８は、複数のローラにより巻回されて回動可能に支持されている。この中間転写ベルト８に面して、当該中間転写ベルト８上の残存トナーを除去するクリーニング部９が設けられている。

画像形成部２０における画像形成は、後述する制御部４０の制御の下、露光ユニットにより各色の感光体ドラムに静電潜像を形成し、その静電潜像へトナーを付着させたトナー像を中間転写ベルト８に形成して用紙へ転写し、その用紙上のトナー像を定着部５０で熱定着して行う。

電源部３０は、図示しない商用交流電源に接続され、商用交流電源から入力されたＡＣ（交流）電源電力をＤＣ（直流）電源電力に変換し、必要な電圧を各部にそれぞれ供給する。電源部３０は制御部４０からの制御命令に従って電源供給を行う。

制御部４０は、各機能部の動作の制御と、各機能部間のデータ入出力の制御等を行うことで画像形成装置１を統括的に管理・制御する。例えば、制御部４０は、定着部５０を構成する定着ローラ５２の回転速度を変化させる。

搬送部９０は、搬送用のローラ機構などにより、ＡＴＳ給紙機能により制御可能な用紙トレイＴ１〜Ｔ３に載置された用紙を搬送経路に沿って各部へ搬送し、機外の排紙トレイ９１に排紙する。具体的には、搬送部９０は、用紙トレイＴ１〜Ｔ３に載置された用紙の二次転写ローラ２１への搬送、二次転写ローラ２１でトナー画像を転写された後の用紙の定着部５０への搬送、定着部５０で熱定着された用紙の排紙トレイ９１への排紙などを行う。

[定着部の構成]
図２に、定着部５０の機能構成例を示す。図２に示すように、定着部５０は、加熱するための発熱部５４を内部に有する定着ローラ５２、この定着ローラ５２に圧接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ５３、及び定着部５０への用紙の進入を検知する検知部５１から構成される。

定着ローラ５２と加圧ローラ５３とは、回転駆動することで用紙をニップ部Ｎから通過させる。用紙上のトナー像は、ニップ部Ｎを通過する際に加圧及び加熱されることで熱定着される。

定着ローラ５２の回転速度は、制御部４０によって制御される。また、定着ローラ５２が回転駆動することにより、加圧ローラ５３が回転駆動する。即ち、定着ローラ５２の回転速度と加圧ローラ５３の回転速度とは同じになる。

または、定着ローラ５２と加圧ローラ５３とは、それぞれが回転駆動する構成としてもよい。この場合、定着ローラ５２と加圧ローラ５３との回転速度は、制御部４０によってそれぞれ制御される。そして、制御部４０は、各ローラの回転速度を同速度として制御する。また、この場合、定着ローラ５２と加圧ローラ５３を総称して「定着ローラ」と称すことがある。

[制御部の構成]
図３に、制御部４０の機能構成例を示す。図３に示すように、制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）４３と、入力ポート４４と、出力ポート４５と、ドライバ４６と、を備えて構成されている。

制御部４０は、ＣＰＵ４１においてＲＡＭ４２の所定領域を作業領域とし、ＨＤＤ４３やＲＯＭ（図示せず）等の記憶部に記憶される制御プログラムやアプリケーションプログラム、各種設定データを読み込んで順次実行することで、画像形成装置１の動作を統括制御する。また、制御部４０は、上述したプログラムを順次実行することで、前述した各種画像処理を行う。

ＨＤＤ４３には、定着ローラ速度制御プログラム４３１、定着ローラ速度制御データ４３２等が記憶されている。

入力ポート４４は、画像形成装置１の各所に設置された各種センサ（例えば、検知部５１）からの信号を受け取り、受信した信号をＣＰＵ４１に出力するインタフェースである。

出力ポート４５は、ＣＰＵ４１により出力された制御信号をドライバ４６に出力するインタフェースである。

ドライバ４６は、出力ポート４５から出力された制御信号に基づいて、画像形成装置１の各所に設置された各種モータの駆動制御等を司る。

制御部４０は、定着ローラ速度制御プログラム４３１と協働して、定着ローラ速度制御処理を行う。具体的に、制御部４０は、検知部５１から検知信号を受信すると、定着ローラ速度制御データ４３２に基づいて、定着ローラ５２の回転速度を制御する（変化させる）。

[定着ローラ速度制御処理]
次に、画像形成装置１の制御部４０において実行される定着ローラ速度制御処理の具体的な動作について、図４を用いて説明する。

まず、用紙が定着部５０に進入すると、検知部５１は、用紙の進入を検知する。検知部５１は、用紙進入の検知信号を制御部４０に出力（送信）する。

制御部４０は、検知部５１から検知信号を受信すると（ステップＳ１）、ＨＤＤ４３に記憶されている定着ローラ速度制御データ４３２に基づいて、定着ローラ５２の回転速度を制御する（ステップＳ２）。以上で処理が終了する。

[定着ローラ速度制御データ]
定着ローラ速度制御データ４３２は、定着ローラ５２の回転進行状態に対応する定着ローラ５２の回転速度を示すデータである。

図５は、定着ローラ速度制御データ４３２をグラフで表したものである。このグラフを定着ローラ速度制御グラフと称す。

図５に示すように、定着ローラ速度制御グラフの横軸は、定着ローラ５２の回転進行状態、即ち総回転数（周目）となっている。定着ローラ速度制御グラフの縦軸は、定着ローラ５２の回転速度（ｍｍ／ｓｅｃ）となっている。

図５によれば、制御部４０は、用紙の進入時から定着ローラ５２の一周目の途中まで、定着ローラ５２の回転速度を３００ｍｍ／ｓｅｃとする。即ち、制御部４０は、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）より大きくする。そして、制御部４０は、定着ローラ５２の一周目の途中から、徐々に回転速度を小さくし、二周目に入る際に回転速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとする。そして、制御部４０は、二周目の途中まで、回転速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとする。そして、制御部４０は、二周目の途中から、徐々に回転速度を大きくし、回転速度をプロセス速度（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）に戻す。図５における回転速度の変動幅は、１００ｍｍ／ｓｅｃとなる。ここで、プロセス速度とは、回線速度を変化させない場合の基準となる速度（通常の速度）である。

即ち、制御部４０は、検知部５１により定着部５０への用紙（記録媒体）の進入が検知されてから一回転目（一周目）に、定着ローラ５２の回転速度を大から小へと変化させる。ここで、回転速度「大」とは、回転速度「小」に比べて大きい速度のことをいう。また、回転速度「小」とは、回転速度「大」に比べて小さい速度のことをいう。

また、制御部４０は、検知部５１により定着部５０への用紙（記録媒体）の進入が検知された直後に定着ローラ５２の回転速度を最大（３００ｍｍ／ｓｅｃ）にし、二回転目（二周目）に定着ローラ５２の回転速度を最小（２００ｍｍ／ｓｅｃ）にする。

また、制御部４０は、検知部５１により定着部５０への用紙（記録媒体）の進入が検知された直後に定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）より大きくし、二回転目（二周目）に定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）より小さくする。

また、制御部４０は、検知部５１により定着部５０への用紙（記録媒体）の進入が検知されてから二回転目（二周目）に定着ローラ５２の回転速度を徐々に大きくしてプロセス速度（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）と同じ大きさにする。

[定着ローラ速度制御処理による効果]
定着ローラ５２の回転速度が一定の場合（従来の制御）と、定着ローラ５２の回転速度を制御部４０が変化させる場合（本発明の技術）とで、用紙（記録媒体）に発生する光沢段差の発生レベルを下記の条件で比較した。

即ち、定着ローラ５２のプロセス速度が２５０ｍｍ／ｓｅｃ、定着温度が１９０℃、ベルト温度が１４０℃（連続印刷直後）、紙斤量が１２８ｇ／ｍ²の条件で比較した。また、制御部４０が変化させる定着ローラ５２の回転速度の変動幅を４０ｍｍ／ｓｅｃ、６０ｍｍ／ｓｅｃ、８０ｍｍ／ｓｅｃの３パターンで比較を行った。

その結果、定着ローラ５２の回転速度が一定の場合は、光沢段差が発生した。また、制御部４０が定着ローラ５２の回転速度を制御し、その回転速度の変動幅が４０ｍｍ／ｓｅｃである場合、光沢段差は発生した。また、制御部４０が定着ローラ５２の回転速度を制御し、その回転速度の変動幅が６０ｍｍ／ｓｅｃである場合、光沢段差は軽微に発生した。また、制御部４０が定着ローラ５２の回転速度を制御し、その回転速度の変動幅が８０ｍｍ／ｓｅｃである場合、光沢段差は発生しなかった。

以上、本実施形態によれば、制御部４０は、検知部５１から検知信号を受信すると、ＨＤＤ４３に記憶されている定着ローラ速度制御データ４３２に基づいて、検知信号を受信後から一回転目（一周目）に定着ローラ５２の回転速度を大から小へと変化させる。

このように、定着ローラ５２の一回転目の回転速度を大きくすることで記録媒体に奪われる熱量を少なくすることができる。また、定着ローラの二回転目の回転速度を小さくすることで記録媒体に熱量を多く与えることができる。そのため、一回転目で奪われた熱量低下分を補填することができる。よって、より簡易な構成で、光沢段差の発生を防ぐ画像形成装置を提供することができる。

[定着ローラ速度制御処理の変形例]
次に、画像形成装置１の制御部４０において実行される定着ローラ速度制御処理の変形例の具体的な動作について、図６を用いて説明する。

まず、用紙が定着部５０に進入すると、検知部５１は、用紙の進入を検知する。検知部５１は、用紙進入の検知信号を制御部４０に出力（送信）する。

制御部４０は、検知部５１から検知信号を受信すると（ステップＳ１０１）、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（通常線速）の大きさから１５％大きくした速度で制御する（ステップＳ１０２）。

制御部４０は、定着ローラ５２が用紙の進入時から０．５周回転するまで、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（通常線速）の大きさから１５％大きくした速度で制御する（ステップＳ１０３；ＮＯ、ステップＳ１０２）。

制御部４０は、定着ローラ５２が用紙の進入時から０．５周回転したと判定すると（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（通常線速）の大きさから１５％小さくした速度で制御する（ステップＳ１０４）。

制御部４０は、定着ローラ５２が用紙の進入時から１．２周回転するまで、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（通常線速）の大きさから１５％小さくした速度で制御する（ステップＳ１０５；ＮＯ、ステップＳ１０４）。

制御部４０は、定着ローラ５２が用紙の進入時から１．２周回転したと判定すると（ステップＳ１０５；ＹＥＳ）、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度（通常線速）の大きさで制御する（ステップＳ１０６）。以上で処理が終了する。尚、本フローチャートのステップＳ１０２、ステップＳ１０４において、制御部４０は、定着ローラ５２の回転速度の変動幅を±１５％としたが、±２０％、±２５％等、±１５％以上の変動幅としてもよい。逆に、変動幅を±１５％未満とすると、光沢段差を防ぐ効果が少なくなってしまう。

以上、本変形例によれば、制御部４０は、検知部５１から検知信号を受信すると、検知信号を受信後から０．５周目まで、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度の大きさから１５％大きくした速度で制御する。また、制御部４０は、０．５周目から１．２周目まで、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度の大きさから１５％小さくした速度で制御する。そして、制御部４０は、１．２周目から、定着ローラ５２の回転速度をプロセス速度で制御する。

このように、定着ローラ５２の一回転目の回転速度を大きくすることで記録媒体に奪われる熱量を少なくすることができる。また、定着ローラの二回転目の回転速度を小さくすることで記録媒体に熱量を多く与えることができる。そのため、一回転目で奪われた熱量低下分を補填することができる。よって、より簡易な構成で、光沢段差の発生を防ぐ画像形成装置を提供することができる。

尚、本実施形態における記述は、本発明に係る画像形成装置の一例であり、これに限定されるものではない。画像形成装置の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。

また、本実施形態では、プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な媒体としてＨＤＤを使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記憶媒体、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリ等を適用することが可能である。また、プログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウェーブ（搬送波）も適用可能である。

１ 画像形成装置
８ 中間転写ベルト
１０ 画像読取部
１１ 自動原稿給紙装置
１２ 画像走査装置
２０ 画像形成部
２１ 二次転写ローラ
３０ 電源部
４０ 制御部
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＨＤＤ
４４ 入力ポート
４５ 出力ポート
４６ ドライバ
５０ 定着部
５１ 検知部
５２ 定着ローラ
５３ 加圧ローラ
５４ 発熱部
９０ 搬送部
４３１ 定着ローラ速度制御プログラム
４３２ 定着ローラ速度制御データ

Claims (2)

1. 記録媒体上のトナー像を当該記録媒体に定着させるための定着部を備えた画像形成装置であって、
   前記定着部への前記記録媒体の進入を検知する検知手段と、
   前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知された直後に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より大きくし、前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知されてから二回転目に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より小さくするとともに、二回転目の途中から前記定着ローラの回転速度を徐々に大きくしてプロセス速度と同じ大きさにする制御手段と、
   を備える画像形成装置。
2. 記録媒体上のトナー像を当該記録媒体に定着させるための定着部を備えたコンピュータを、
   前記定着部への前記記録媒体の進入を検知する検知手段、
   前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知された直後に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より大きくし、前記検知手段により前記定着部への前記記録媒体の進入が検知されてから二回転目に前記定着ローラの回転速度をプロセス速度より小さくするとともに、二回転目の途中から前記定着ローラの回転速度を徐々に大きくしてプロセス速度と同じ大きさにする制御手段、
   として機能させるためのプログラム。

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