JP5516219B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
これに対しては、一般的には冷却ファンやダクト等によって、画像形成装置内の温度がある一定の温度以上にならないように抑制したり、高速機では機内温度調整用のエアコンを有し、温度制御を行ったりする例が既に知られている。
また、小サイズ紙の連続通紙によって定着ローラが局所的に温度上昇するような例では、直接に、定着ローラの温度を監視することにより、一時的に通紙間隔を広げ、定着ローラ上の温度不均一を均すような制御が既に知られている。
また、定着装置以外の作像ユニット、例えば、現像装置は、その温度を直接監視できないために、温度状態を制御できず、長時間(走行距離)の連続した動作を行った場合には現像装置内の軸受け部等の摺動部及び現像剤自体の温度がかなり温度上昇し現像装置内でトナーが溶融してしまう場合があるという問題があった。
引用文献2には、トナー消費が多い場合のトナー規制部材へのトナー固着を防止する目的で、書き込みドット数が規定の閾値以上だった場合に、画像形成動作を間欠的に行い、現像ローラ上のトナー層の温度を低減するような制御を行う技術が開示されている。
しかし、書き込みドット数が少ない場合に現像ユニット内軸受け部等の摺動部及び現像剤自体の温度がかなり温度上昇し現像ユニット内でトナーが溶融してしまうという問題は解消できていない。
引用文献3には、トナーを攪拌することによる流動性の維持と帯電量の低下を抑える目的で、現像ユニット動作時間に応じて現像剤供給元を切り替える技術が開示されている。
しかし、現像ユニット動作量に応じて制御を行うが、厚紙印刷等低線速での印刷時にも、高線速時と同様に時間が加算されるが、両線速で現像ユニット及び現像剤にかかるストレスは異なるため、制御が困難であるという問題が解消できていない。
本発明の画像形成装置は、潜像を形成する像担持体と、潜像を現像する現像ローラを有する現像装置と、を備える画像形成装置において、現像ローラを駆動させる駆動部材と、画像形成装置の動作制御及び現像装置の走行距離演算を行う制御手段と、現像装置の総走行距離及び制御条件を記憶しておく記憶手段と、前記制御条件を設定可能な操作部とを有し、画像形成動作における一定時間における分割された時間毎の現像装置の総走行距離を算出/記憶しておき、総走行距離値と予め定めた時間前に算出/記憶した総走行距離値との差分から、予め定めた時間からの現像装置の走行距離を算出し、算出した走行距離が、所定の走行距離閾値以上であった場合に、以後所定時間内は、連続印刷を所定ページ数に制限した間欠印刷動作を行うことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記間欠印刷動作実行判断の対象とする前記予め定めた時間が、任意の値に設定可能であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記間欠印刷動作実行判断に用いる所定の走行距離閾値が、任意の値に設定可能であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記間欠印刷動作時に可能な連続印刷の所定ページ数が、任意の値に設定可能であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記連続印刷動作の制限を解除するための、間欠印刷動作開始からの経過時間閾値が、任意の値に設定可能であることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記間欠印刷動作を開始した時刻を記憶しておくことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記間欠印刷動作時の、現像装置の駆動停止から駆動再開までの最短時間が、任意の値に設定可能であることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、所定時間内は多ページの連続印刷要求であっても、印刷動作を間欠的に行うことにより、時間当りの現像ユニットの停止時間を増やし現像ユニットの温度上昇を防ぐので、温度を検知するための新規部品を追加すること無く、現像ユニットの温度上昇を未然に防ぐことができる。
本発明は、長時間連続印刷時の印刷動作処理に際して、以下の特徴を有する。
要するに、現像ローラの駆動時間と駆動線速とから、例えば、過去200分間分、5分毎に現像装置の総走行距離を算出/記憶しておき、その最新の総走行距離値と例えば100分前に記憶した総走行距離値との差分から、最新100分間の現像装置の走行距離を算出する。これが所定の走行距離値以上であった場合には、現像装置の温度が限界に達する恐れがあると推定し、以後所定時間内は多ページの連続印刷要求であっても、印刷動作を間欠的に行うことにより、時間当りの現像装置の停止時間を増やし現像装置の温度上昇を防ぐことが特徴になっている。
以下、本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
図1のプリンタである画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、C、M、Kと記す)のトナー像を生成するための4つの画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kを備えている。
これら画像形成ユニット1は、画像を形成する画像形成−+物質として互いに異なる色のYトナー,Cトナー,Mトナー,Kトナーを用いるが、それ以外は同じ構成になっている。
Yトナー像を生成するための画像形成ユニット1Yを例にすると、画像形成ユニット1Yは、感光体ユニット2Yと現像装置7Yとを有している。これら感光体ユニット2Y、現像装置7Yは、画像形成ユニット1Yとして一体的にプリンタ本体に対して着脱可能なものである。但し、プリンタ本体から取り外した状態では、現像装置7Yを不図示の感光体ユニットに対して着脱することができる。
画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kの図中下方には、光書込装置20が配設されている。潜像形成手段たる光書込装置20は、画像情報に基づいてレーザ光Lを、各画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kの感光体3Y,3C,3M,3Kに照射する。これにより、感光体3Y,3C,3M,3K上にY,C,M,K用の静電潜像が形成される。なお、光書込装置20は、光源から発したレーザ光Lを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー21によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体3Y,3C,3M,3Kに照射するものである。かかる構成のものに代えて、LEDアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。
給紙路33の末端には、レジストローラ対35が配設されている。レジストローラ対35は、搬送ローラ対34から送られてくる記録紙Pをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Pを適切なタイミングで後述の二次転写ニップへ向けて送り出す。
二次転写ニップを通過しても記録紙Pに転写されずに中間転写ベルト41に残った転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット42によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット42は、クリーニングブレード42aを中間転写ベルト41のおもて面に当接させ、これによってベルト上の転写残トナーを掻き取って除去するものである。
二次転写ニップの図中上方には、定着装置60が配設されている。この定着装置60は、ハロゲンランプなどの発熱源を内包する加圧加熱ローラ61と、定着ベルトユニット62を備えている。定着ベルトユニット62は、定着部材たる定着ベルト64、ハロゲンランプなどの発熱源63aを内包する加熱ローラ63、テンションローラ65、駆動ローラ66などを有している。そして、無端状の定着ベルト64を加熱ローラ63、テンションローラ65及び駆動ローラ66によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト64は加熱ローラ63によって裏面側から加熱される。このようにして加熱された定着ベルト64の加熱ローラ63掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ61がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ61と定着ベルト64とが当接する定着ニップが形成されている。
二次転写ニップを通過した記録紙Pは、中間転写ベルト41から分離した後、定着装置60内に送られる。そして、定着装置60内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト64及び加圧加熱ローラ61によって加熱され、押圧されて、フルカラートナー像が定着せしめられる。
このようにして定着処理が施された記録紙Pは、排紙ローラ対67のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部68が形成されており、排紙ローラ対67によって機外に排出された記録紙Pは、このスタック部68に順次スタックされる。
なお、転写装置40の上方には、Yトナー,Cトナー,Mトナー,Kトナーを収容する4つのトナーカートリッジ19Y,19C,19M,19Kが配設されている。トナーカートリッジ19Y,19C,19M,19K内の各色トナーは、画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kの現像装置7Y,7C,7M,7Kそれぞれに適宜供給される。これらトナーカートリッジ19Y,19C,19M,19Kは、画像形成ユニット1Y,1C,1M,1Kとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
図3は、イエロー画像形成ユニットの説明する外観斜視図である。
感光体ユニット2Yは、潜像担持体たるドラム状の感光体3Y、ドラムクリーニング装置4Y、不図示の除電装置、帯電装置5Yなどを有している。帯電装置5Yは、不図示の駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動せしめられる感光体3Yの表面を一様帯電せしめる。図2においては、不図示の電源によって帯電バイアスが印加されながら、図中反時計回りに回転駆動される帯電ローラ6Yを感光体3Yに近接させることで、感光体3Yを一様帯電せしめる方式の帯電装置5Yを示している。帯電ローラ6Yの代わりに、帯電ブラシを当接させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャーのように、チャージャー方式によって感光体3Yを一様帯電せしめるものを用いてもよい。帯電装置5Yによって一様帯電せしめられた感光体3Yの表面は、後述する光書込装置から発せられるレーザ光によって露光走査されてY用の静電潜像を担持する。
第二剤収容部14Y内の第二搬送スクリュー11Yは回転駆動せしめられ、Y現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。搬送途中のY現像剤は、第一剤収容部14Yの底部に固定されたトナー濃度センサ10Yによってそのトナー濃度が検知される。第二搬送スクリュー11Yの上方には、現像ロール11Yが第二搬送スクリュー11Yと平行に配設されている。この現像ロール11Yは、図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる非磁性パイプから成る現像スリーブ15Y内にマグネットローラ16Yを内包している。第二搬送スクリュー11Yによって搬送されるY現像剤の一部は、マグネットローラ16Yの発する磁力によって現像スリーブ15Y表面に汲み上げられる。そして、現像部材たる現像スリーブ15Yと所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード13Yによってその層厚が規制された後、感光体3Yと対向する現像領域まで搬送され、感光体3Y上のY用静電潜像にYトナーを付着させる。この付着により、感光体3Y上にYトナー像が形成される。現像によってYトナーを消費したY現像剤は、現像スリーブ15Yの回転に伴って第二搬送スクリュー11Y上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、不図示の連通口を経て第一剤収容部9Y内へ戻る。
画像形成装置100は、本体の筐体に、外部からの指示を操作する操作部101を備えている。この操作部101では、間欠印刷動作の実行する条件を設定することができる。
この操作部101は、現像ローラ12の総走行距離、設定された間欠印刷動作条件を記憶しておく記憶手段102に接続している。そして、この記憶手段102は、画像形成装置100の中に設けられている制御基板等に設けられている。
さらに、この記憶手段102は、現像ローラ12の駆動を指示し、現像ローラ12の走行距離を算出し、間欠印刷動作の実行の判断及びその実行を制御している制御手段103に接続している。そして、この制御手段103は、画像形成装置100の中に設けられている制御基板等に設けられている。
さらに、この制御手段103は、現像ローラ12を駆動する駆動部材105であるモータを制御する駆動制御部104に接続している。そして、駆動制御部104が、駆動部材105であるモータに接続している。
このモータ105が、駆動することによって現像装置7における現像ローラ12が駆動する。
本発明の画像形成装置100では、現像装置7の印刷動作を検知している。そして、この印刷時おける現像ローラ12の駆動から、その駆動時間と駆動線速から、現像ローラ102の走行距離を算出及び積算して、5分毎に現像装置7の総走行距離を記憶手段102に保存していく。
また、この制御手段103では、5分毎の保存時に、その最新値と所定時間前、例えば100分前の値との差分を算出し、その値が所定の走行距離閾値を超えていた場合には、記憶手段102に記憶された間欠印刷動作の実行条件から、間欠印刷動作を実行する。この所定時間及び所定の走行距離閾値は、記憶手段103に保存されており、操作部101よりその値を任意に設定することができる。
間欠印刷動作を実行してから、例えば4時間が経過した場合には、現像装置7の温度がある程度低下したとみなし、制御手段103は間欠印刷動作の限定を解除し連続印刷可能とする。
図5に示すように、画像形成装置100が電源OFF又はスリープモードにより、印刷動作を停止していた場合、その電源ON又は印刷動作の復帰時(ステップS1)に、その時刻Tを取得する(ステップS2)。
その取得した時刻Tが、最新確定時刻の時刻から、分割された時間の最小時間、つまり、分割された時間分だけが経過しているか判断する(ステップS4)。
その取得した時刻Tが、最新確定時刻の時刻から、分割された時間の最小時間、つまり、分割された時間分だけが経過している場合、さらに、分割された時間×2の時間分だけ経過しているか判断する(ステップS5)。
次ぎに、その取得した時刻Tが、最新確定時刻の時刻から、分割された時間×2の時間分だけ経過していると判断された場合、「最新カウンタ保存先」の値の+1のカウンタから、+Nの番号のカウンタまで、現像装置の総走行距離の値をセットする(ステップS6)。ただし、Nの値としては、{取得した現在の時刻T−(「最新確定時刻」の時刻+5分)}÷5として、小数点以下を切り捨てた値とする。
次ぎに、「最新カウンタ保存先」の値を「N+1」として、「最新カウンタ保存先」としてセットする(ステップS7)。
次ぎに、「最新確定時刻」に、{「最新確定時刻」の時刻+5分×(N+1)}の時刻をセットする(ステップS8)。
このときに、先のステップS4、S5で経過していないと判断された場合は、同様に、処理される。
次ぎに、次の確定までの残り時間R={「最新確定時刻」の時刻+5分}−T}を算出する(ステップS9)。
これで、次ぎに、タイマーをスタートさせる(ステップS10)。タイマーの値が、次の確定までの残り時間Rに達したところでストップさせ(ステップS11)、以降は、現像装置7の総走行距離の記憶する動作を開始する(ステップ16)。
ここで、その取得した時刻Tが、最新確定時刻の時刻から、現像装置走行距離を記憶可能な総時間(図中では200分)以上経過している場合は、現像装置7の総走行距離保存先全てに、現像装置7の総走行距離の値をセットする(ステップS12)。
このように、その取得した時刻Tが、最新確定時刻の時刻から停止していた時間を算出し、その時間分だけ同じ現像装置7の総走行距離値を記憶する。これにより、その間の2点間の差分を計算した際には、走行距離=0となり、駆動していない事が把握できる。
図6に示すように、ここでは、先のフローチャートで示した現像装置7の総走行距離の記憶する動作を説明している。
本発明の画像形成装置100における印刷時の現像装置7の総走行距離値記憶の流れとしては、まず、(a)に示すように、スタートしたときの最新確定時刻Tを所得し、最新カウンタ保存先をセットする。
そこで、(b)に示すように、「最新確定時刻」から、分割された時間の5分の後までは、印刷終了時に現像装置7の総走行距離値を随時に、「最新カウンタ保存先」に示されるアドレスであるカウンタ006に保存する。そして、(c)に示すように、分割された時間の5分が経過した時点でそのアドレスの値は確定し、「最新確定時刻」を現在時刻に更新し、「最新カウンタ保存先」を一つ進めて、最新カウンタ保存先はカウンタ007となり、そのカウンタ007には、間欠印刷動作の条件として定めている一定時間である200分の前の総走行距離がセットされている。
これが、間欠印刷動作の条件として定めている分割された時間が、ここでは、5分が経過する毎に更新されていく。
これによって、画像形成装置100における印刷時の現像装置7の総走行距離が記憶手段102に記憶されていくことになる。
次ぎに、記憶された総走行距離から間欠印刷動作を実行する場合について説明する。
先の図6に示した次の分割された時間に進んでいるとして(ステップS21)、最新の現像装置7の総走行距離値と、「判定時間」として設定されている時間前の総走行距離値との差分を計算する(ステップS22)。
その差分の値が「走行距離閾値」として設定されている値を超えていると判断された場合(ステップS23)、間欠印刷動作すなはち連続印刷ページ数(最大Pページ)の制限を実行する(ステップS24)。
この結果、例えば、Pが1で合った場合には、複数ページの印刷要求があっても、連続印刷では無く、駆動開始⇒1ページ印刷⇒駆動停止⇒駆動開始⇒1ページ印刷⇒駆動停止⇒・・・という間欠印刷となる。
これによって、連続印刷をすることによる画像形成装置100の中の温度の上昇、現像装置7の部品、収納されている現像剤のトナーの温度上昇による画像形成装置100等の障害を取り除くことができる。特に、トナー等が溶融し、さらに、温度が低下して固着すると、現像ローラ12の回転軸等が固着して駆動しなくなるのを防止することができる。
尚、この制限を実行開始した時刻を記憶しておき、その後、例えば、4時間が経過していれば、間欠印刷動作の条件として定めている一定時間を経過していることから、十分に現像装置7の温度が低下したと考え、それ以降の印刷は前記制限を解除する。
2 感光体ユニット
3 感光体
4 ドラムクリーニング装置
5 帯電装置
6 帯電ローラ
7 現像装置
8 第一搬送スクリュー
9 第一剤収容部
10 トナー濃度センサ
11 第二搬送スクリュー
12 現像ローラ
13 ドクターブレード
14 第二剤収納部
15 現像スリーブ
16 マグネットローラ
19 トナーカートリッジ
20 光書込装置
21 ポリゴンミラー
31 第一給紙カセット
31a 第一給紙ローラ
32 第二給紙カセット
32a 第二給紙ローラ
33 給紙路
34 搬送ローラ対
35 レジストローラ対
40 転写装置
41 中間転写ベルト
42 ベルトクリーニングユニット
42a クリーニングブレード
43 第一ブラケット
44 第二ブラケット
45 一次転写ローラ
46 二次転写バックアップローラ
47 駆動ローラ
48 補助ローラ
49 テンションローラ
50 二次転写ローラ
60 定着装置
61 加圧加熱ローラ
61a 発熱源
62 定着ベルトユニット
63 加熱ローラ
63a 発熱源
64 定着ベルト
65 テンションローラ
66 駆動ローラ
67 排紙ローラ対
68 スタック部
100 画像形成装置
101 操作部
102 記憶手段
103 制御手段
104 駆動制御
105 駆動部材
Claims (7)
- 潜像を形成する像担持体と、
潜像を現像する現像ローラを有する現像装置と、を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、
現像ローラを駆動させる駆動部材と、
画像形成装置の動作制御及び現像装置の走行距離演算を行う制御手段と、
現像装置の総走行距離及び制御条件を記憶しておく記憶手段と、
前記制御条件を設定可能な操作部とを有し、
画像形成動作における一定時間における分割された時間毎の現像装置の総走行距離を算出/記憶しておき、
総走行距離値と予め定めた時間前に算出/記憶した総走行距離値との差分から、予め定めた時間からの現像装置の走行距離を算出し、
算出した走行距離が、所定の走行距離閾値以上であった場合に、以後所定時間内は、連続印刷を所定ページ数に制限した間欠印刷動作を行う
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記間欠印刷動作実行判断の対象とする前記予め定めた時間が、任意の値に設定可能である
ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記間欠印刷動作実行判断に用いる所定の走行距離閾値が、任意の値に設定可能である
ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。 - 前記間欠印刷動作時に可能な連続印刷の所定ページ数が、任意の値に設定可能である
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記連続印刷動作の制限を解除するための、間欠印刷動作開始からの経過時間閾値が、任意の値に設定可能である
ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記間欠印刷動作を開始した時刻を記憶しておく
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記間欠印刷動作時の、現像装置の駆動停止から駆動再開までの最短時間が、任意の値に設定可能である
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の画像形成装置。
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