JP5894091B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明の実施形態は、定着基準温度の異なる複数のトナーを使用して画像形成を行う画像形成装置に関する。

従来、複数のトナーを扱う画像形成装置で定着に必要な温度は、トナーにより異なっている。例えば、カラー画像形成装置では、４色（Ｋ／Ｃ／Ｍ／Ｙ）のトナーを搭載している。定着温度は、環境温度によって目指すべき値が適宜変更するが、搭載するトナーによって定着温度は分けていない。これは４色同時に定着（印刷）対象となるからでもある。

また、消えるトナーと通常の消えないトナーの両方を搭載した画像形成装置の場合は、印刷時にいずれか一方しか使わないケースがある。この場合、ウォーミングアップ時に目指すべき定着基準温度がトナー特性で違うことになるが、どちらの印刷も可能なように高い方の定着温度に設定している。

しかしながら、定着基準温度が低い方のトナーを使う場合には、ヒータの立下り時間が立ち上がり時間に比して長いという特性ある。定着温度が低い側のトナーで印刷する場合は、ユーザーに余計な待ち時間を強いてしまう、という課題があった。

特開２０１２−１４０００５号公報

この発明が解決しようとする課題は、定着基準温度の異なる複数のトナーを使用した場合におけるウォーミングアップ時間の短縮を図るとともに、待機電力も抑えることのできる画像形成装置を提供することである。

実施形態の画像形成装置は、第１の定着基準温度を有する第１のトナーと、前記第１の定着基準温度より低い第２の定着基準温度を有する第２のトナーと、読み取った画像を、シート上に前記第１または前記第２のトナーを用いて画像形成処理を行う画像形成部と、前記シート上に形成された前記第１または前記第２のトナーによる画像を加熱によって定着するための定着器と、前記第１のトナーによる画像形成時には、第１の定着基準温度により画像の定着を行い、前記第２のトナーによる画像形成時には、第２の定着基準温度により画像の定着を行い、前記画像形成部の待機時には、前記定着器の温度を前記第２の定着基準温度より高く、前記第１の定着基準温度より低く制御する制御部と、を備える。

画像形成装置にかかる第１の実施形態を示す模式図である。 図１の要部を拡大して示す模式図である。 トナーの定着基準温度と待機時設定温度について説明するための図である。 画像形成装置の制御系を示すブロック図である。 画像形成装置の定着温度の制御例について説明するためのフローチャートである。 各モード時における定着温度の特性例について説明するための図である。 画像形成装置にかかる第２の実施形態について説明するための図である。 画像形成装置にかかる第３の実施形態を説明するための図２に相当する模式図である。 トナーの定着基準温度と待機時設定温度について説明するための図である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、画像形成装置にかかる第１の実施形態を示す模式図である。図２は、図１の要部を拡大して示す模式図である。

この実施形態は、画像形成装置としてデジタル複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）１００を例に挙げている。ＭＦＰ１００は、消色性着色剤による画像形成処理と非消色性着色剤による画像形成処理を有する。消色性着色剤は、所定の温度に加熱すると化学反応により色が消える特性を有する。非消色性着色剤は、所定の温度に加熱しても色が消えない特性を有する。消色性着色剤によって現像された用紙などのシートは、加熱により消色性着色剤を消色することでリユースが可能となる。

ＭＦＰ１００は、クライアント端末などのその他の装置が、図示しないネットワークを介して接続することにより構成する。クライアント端末としては、ネットワークを介して接続されるデスクトップ型、モバイル型、タブレット型のコンピュータが考えられる。また、スマートフォンなどの携帯型端末でもよく、ＭＦＰ１００と無線通信などにより接続されている構成であってもよい。

ＭＦＰ１００は、画像読取部１１と、印刷用シートを供給するシート供給部１２と、画像形成部１３と、排紙部１５とを備えている。その他に図示はしないが、露光装置なども備えている。

シート供給部１２は、未使用シートＳａが供給される未使用シート供給部１２ａと再利用シートＳｂが供給される再利用シート供給部１２ｂで構成する。未使用シートＳａは、全く新しいシートの他に、印刷済みであっても、裏面が未印刷状態で、非消色剤で印刷する場合には、ここでは未使用シートとして取り扱う。再利用シートＳｂは、消色着色剤で画像が形成されシートを、加熱により消色して再利用するシートである。また、シート供給部１２には、図示しない手差しシート供給部も備えてもよい。

トナーカートリッジ１４は、図示しない現像器にトナーを供給する。トナーカートリッジ１４は、第１のトナーと第２のトナーを有する。第１のトナーとしては、非消色性着色剤であるブラックトナーＫを用いる。第２のトナーとしては消色性着色剤である消色トナーＸを用いる。

排紙部１５は、印刷され排出されるシートを排出する。ここでは、未使用シートＳａに非消色着色剤で印刷したシートと再利用シートＳｂに消色着色剤で印刷したシートとが共通の排紙部１５に排紙するようにする。排紙部１５は、未使用シートＳａを印刷した排紙用と再利用シートを印刷した排紙用とを専用に設けてもよい。

画像形成部１３は、通常の電子写真方式によって画像形成を行う装置である。画像形成部１３は、図２にも示すように非消色性着色剤で画像形成が指定されたページや指定部分の画像を形成する。画像形成部１３は、感光体ドラム１３ｋ、１３ｘと、中間転写ベルト１３１と、定着器１３２などを備えている。なお、上記したように露光装置については図示していない。

感光体ドラム１３ｋ、１３ｘは、それぞれ画像形成する画像データを構成する、ブラックトナーＫ、消色トナーＸのそれぞれの色データに対応する静電潜像を、それぞれの感光体ドラム１３ｋ，１３ｘの感光体面上に形成する。図示しない現像ローラから供給されるブラックトナーＫによって静電潜像が顕在化された現像剤像を形成する。

感光体ドラム１３ｋに形成されたブラックトナーＫによる現像剤像は、中間転写ベルト１３１に一時的に転写する。また、感光体ドラム１３ｘに形成された消色トナーＸによる現像剤像は、中間転写ベルト１３１に一時的に転写する。感光体ドラム１３ｋ，１３ｘには同時に対応のトナーが形成されることはない。ユーザーが、印刷時にシートに通常の印刷を行うか再利用の印刷を行うかを選択することで、対応のドラムに現像剤像を一時転写する。

中間転写ベルト１３１は、転写された現像剤像を転写位置Ｔで、画像形成対象のシートＳａまたはＳｂに転写する。

定着器１３２は、加熱ローラ１３２ａ，１３２ｂから構成する。定着器１３２は、転写位置Ｔでシートに転写された現像剤像を、シートに対して熱定着させ、画像を形成する。このとき定着温度としては、例えば図３に示すようになる。ブラックトナーＫの定着基準温度を第１の温度とし、例えば１６０℃とする。消色トナーＸの定着基準温度を第２の温度とし、例えば１２０℃とする。なお、定着器１３２には、定着温度を検出するための温度センサＳｔを配置する。

図４は、ＭＦＰ１００の制御系を示すブロック図である。

ＭＦＰ１００は、制御部４１と、メインメモリ４２と、非消色性着色剤あるいは消色性着色剤によって画像形成処理を行う画像形成部１３と、画像読取部１１と、表示パネル４４と、操作入力部４５と、ＦＡＸ部４６などを備えている。

制御部４１は、操作入力部４５などの操作に基づいて、画像読取部１１における画像読取処理や画像形成部１３における画像形成処理などのＭＦＰ１００における様々な処理を実行する。そして、制御部４１は、１ジョブ内または１ページ内で、非消色着色剤あるいは消色性着色剤によって画像形成するページまたは部分に画像を形成する。画像形成するページまたは部分が混在する場合は、シートに対して、画像形成部１３によって、非消色性着色剤あるいは消色着色剤で画像形成する処理を制御する。制御部４１は、メインメモリ４２に記憶されているプログラムを実行することにより、これらの機能を実現して処理を実行する。

制御部４１としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、ＣＰＵと同等の演算処理を実行可能なＭＰＵ（Micro Processing Unit）などを用いることができる。また、ＭＦＰ１００が備える機能の一部または全部を、プロセッサとしてのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）が実現してもよい。

メインメモリ４２は、画像形成処理や、上述したＭＦＰ１００による各処理を実行するためのプログラムを記憶する。また、メインメモリ４２は、画像形成処理において、ＲＩＰ処理により生成された画像データを一時的に格納したり、各種アプリケーションのワークエリアとして使用したりする。さらに、メインメモリ４２は、図示しないネットワークを介して取得される画像形成ジョブなどの信号や、操作入力部４５からの操作入力信号などを一時的に記憶する機能を有する。

また、メインメモリ４２には、ブラックトナーＫと消色トナーＸのそれぞれの定着基準温度も記憶しておく。記憶される定着基準温度としては、例えばブラックトナーＫは１６０℃、消色トナーＸは１２０℃とする。

メインメモリ４２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＶＲＡＭ（Video RAM）、フラッシュメモリなどから構成することができる。

メインメモリ４２の他に、ＭＦＰ１００における様々な情報を記憶する補助的なメモリを有している。補助的なメモリとしては、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、フラッシュメモリやＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ以外の磁気ディスクなどを利用することもできる。

画像読取部１１は、コピー機やイメージスキャナなどに備えられる一般的な画像読取装置である。ＭＦＰ１００を用いて、原稿のコピーを行ったり、原稿をスキャンしたりする際に用いられる。

表示パネル４４は、ＭＦＰ１００の設定情報や動作状況などの様々な情報を表示する。表示パネル４４は、例えば、電子ペーパ、ＬＣＤ（Liquid crystal display）、ＥＬ（Electronic Luminescence）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）などから構成することができる。また、表示パネル４４をタッチパネルディスプレイで構成することにより、表示パネル４４が操作入力部４５の機能の一部または全部を実現することもできる。

操作入力部４５は、コピーやスキャンの条件を指定したり、ＦＡＸ番号を入力したりする操作を行う。操作入力部４５は、例えば、数字などの入力キー、キーボード、マウス、タッチパネル、タッチパッド、ペンタブレット、専用ボタンなどから構成することができる。

ＦＡＸ部４６は、ＭＦＰ１００においてネットワークを使い、ファクシミリの信号を送受信する機器である。

図５は、ＭＦＰの定着温度の制御の一例について説明するためのフローチャートである。図６は、各モード時における定着器１３２の定着温度の特性例について説明するための説明図である。

図５の温度制御で使用されるＭＦＰ１００は、非消色着色剤としてブラックトナーＫと消色着色剤として消色トナーＸが搭載された、いわゆるモノクロの印刷機能に適用した例を示す。

まず、電源がオンされると、制御部４１は、ＭＦＰ１００に搭載のブラックトナーＫと消色トナーＸの定着基準温度を、メインメモリ４２から取得する（ＡＣＴ１）。

制御部４１は、取得した定着基準温度（＝ａ）の一番低い方の温度を選択する（ＡＣＴ２）。この場合の一番低い定着基準温度ａは、図３に示すように消色トナーＸの１２０℃であり、１２０℃を選択する。

制御部４１は、ウオーミングアップの制御を行い、定着器１３２の到達目標温度に、ａを設定する（ＡＣＴ３）。

制御部４１は、定着器１３２の加熱ローラ１３２ａ，１３２ｂの加熱を開始し、ＭＦＰ１００のウォーミングアップを開始する（ＡＣＴ４）。

制御部４１は、加熱ローラ１３２ａ，１３２ｂを制御し、温度センサＳｔの温度検出情報に基づき、定着基準温度ａに到達したかを判断する（ＡＣＴ５）。

ＡＣＴ５において、定着基準温度ａに達していない場合（Ｎｏ）は、ＡＣＴ６に移行する。

ＡＣＴ６では、予め設定したタイムアウトを経過したかを判断する。タイムアウトを経過していない場合（Ｎｏ）は、ＡＣＴ５に戻る。タイムアウトを経過した場合（Ｙｅｓ）は、ウォーミングアップ制御を終了してエラー状態とし（ＡＣＴ７）、ウォーミングアップ制御を終了する。異常状態とは、例えば、定着器１３２が異常で定着基準温度ａに達せず、ウォーミングアップの状態にならないなどである。異常状態は、表示パネル４４を通じてユーザーに対し、メンテナンスが必要であるなどのメッセージを発信するようにする。

ＡＣＴ５において、定着基準温度ａに到達した場合（Ｙｅｓ）は、ウォーミングアップ制御を終了し、図６の示す待機時温度の状態で、ＭＦＰ１００を待機状態とする（ＡＣＴ８）。待機時の設定温度は、図３にも示すように消色トナーＸの定着基準温度と同じにしてある。

待機時温度がａの状態下で制御部４１は、操作入力部４５を操作による印刷がブラックトナーＫか消色トナーＸかを判断する（ＡＣＴ９）。

ＡＣＴ９において、消色トナーＸによる印刷と判断した場合の制御部４１は、定着器１３２の温度を消色トナーＸの定着基準温度（１２０℃）に設定する（ＡＣＴ１０）。ここでの定着器１３２の温度は、待機時の温度と同じ１２０℃であることを確認し、ＡＣＴ１１に移行する。

ＡＣＴ１１において、消色トナーＸによる印刷を行い、ＡＣＴ１２に移行する。

ＡＣＴ９において、ブラックトナーＫによる印刷と判断した場合は、定着器１３２の温度を上げ、ブラックトナーＫの定着基準温度（１６０℃）に設定し（ＡＣＴ１３）、ＡＣＴ１４に移行する。

ＡＣＴ１４において、ブラックトナーＫによる印刷を行い、ＡＣＴ１２に移行する。

ＡＣＴ１２では、操作入力部４５の操作による新たな印刷があるかを判断する。新たな印刷が選択された判断した場合（Ｙｅｓ）は、ＡＣＴ９に戻って、ＡＣＴ９以降の処理を実行する。新たな印刷がないと判断した場合（Ｎｏ）は、温度制御を終了する。

ところで、ＡＣＴ５、ＡＣＴ８の処理における定着器１３２の温度制御は、図６に示すＡ１領域である。ＡＣＴ９、ＡＣＴ１３の処理における定着器１３２の温度制御は、図６に示すＡ２領域である。ＡＣＴ１４における温度制御は、図６に示すＡ３領域である。

図６のＡ４に示す領域の温度制御は、ＡＣＴ１４でブラックトナーＫによる印刷が行われた後に、ＡＣＴ１２で新たな印刷を選択（Ｙｅｓ）し、ＡＣＴ９で消色トナーＸの印刷を選択した場合である。この場合は、ブラックトナーＫに対応した１６０℃から消色トナーＸに対応した１２０℃に低下させる制御が必要となる。温度は、冷却ファンなどの冷却手段で強制的に下げることは可能であるが、図６に示すように、温度を上げる時間ｔ１に対し下げる時間ｔ２は、ｔ１<<ｔ２の関係がある。そこで、ブラックトナーＫで印刷した後に、消色トナーＸによる印刷の要求があった場合は、表示パネル４４から例えば「お待ちください」の表示を行う。

図６に示すＡ２領域での温度を上昇させる時間は、短いｔ１とすることが可能となる。従って、ブラックトナーＫによる印刷を選択した場合にかかる時間は、短いｔ１となり、ウォーミングアップにかかる時間の短縮化を図ることができる。ウォーミングアップ終了時は、印刷可能である旨の、「Ｒｅａｄｙ」、「コピーできます」、「印刷可能」などのメッセージを早く表示することができる。

この実施形態は、複数のトナーを扱う場合に、各トナーの特性から定着基準温度に差がある場合は、ウォーミングアップ時に目指すべき定着温度を低い方を選択するようにした。これにより定着基準温度が低い方のトナーを取り扱う場合の余計なウォーミングアップ時間を短縮化することができる。

（第２の実施形態）
図７は、画像形成装置にかかる第２の実施形態を説明するための図である。この実施形態は、待機時の温度を各トナーがもつ定着基準温度よりも、低い温度に設定したものである。

すなわち、待機時の定着器１３２の温度を、図７に示すように、最低のトナー温度である消色トナーＸよりも低い温度とした。この場合は、消色トナーＸで印刷を行うときに待機時の温度から消色トナーＸの定着基準温度までに時間ｔ０を要する。しかし、待機時温度の設定にもよるが、時間ｔ０は短く、待機時温度を低くした分の省エネの効果を図ることができる。

（第３の実施形態）
図８は、画像形成装置にかかる第３の実施形態を説明するための図２に相当する模式図である。図９は、トナーの定着基準温度と待機時設定温度について説明するための図である。

この実施形態は、図８に示すように消色着色剤としての消色トナーＸに加え、カラー印刷に対応するために非消色着色剤としての各種トナーを備えたＭＦＰ１００に対応したものである。非消色のトナーとしては、例えばブラックトナーＫ、シアントナーＣ、マゼンタトナーＭ、イエロートナーＹとする。

図９に示すように、それぞれの定着基準温度は、消色トナーＸを１２０℃、ブラックトナーＫを１６０℃、シアントナーＣを１６０℃、マゼンタトナーＭを１６０℃、イエロートナーＹを１６０℃とする。

待機時の定着器１３２の温度を、最低の定着基準温度である消色トナーＸの１２０℃に設定する。

この実施形態においても、図６に示すＡ２領域の領域での温度を上昇させる時間は、短いｔ１とすることが可能となる。従って、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエロートナーＹの各トナーによりカラーの印刷を選択した場合にかかる時間は、ｔ１となり、ウォーミングアップにかかる時間の短縮化を図ることができる。

この実施形態は、定着基準温度の異なる消色トナーＸとさらに非消色用でカラー用の４種類のトナーＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの場合でも、電源オンから印刷可能な待機時になるまでの待ち時間を少なくでき、かつ待機時の消費電力も少なくすることができる。

（第４の実施形態）
画像形成装置にかかる第４の実施形態について説明する。第２の実施形態では、待機時温度を最低の定着基準温度よりもやや低い値に設定した。この実施形態は、逆に待機時温度を最低の定着基準温度を有する消色トナーＸよりもやや温度を上げたものである。

図７に示すように、温度が上昇する時間ｔ１に比べて温度が低下する時間ｔ２はｔ１≪ｔ２の関係にあるが、これはブラックトナーＫと消色トナーＸに４０℃の開きがあるためである。

待機時の温度を、例えば１２５℃±数度程度に最低のトナー温度よりも高くした場合は、消色トナーＸで印刷する場合に１２０℃まで下がるまでの時間は短いものとなる。待機時温度からブラックトナーＫで印刷の要求があった場合は、ブラックトナーＫの定着基準温度に達するまでの時間を短縮できる。

この実施形態では、待機時の温度を、定着基準温度の異なる複数のトナーのうち、最低の定着基準温度を有するトナーよりやや高めに設定した。定着基準温度が低い側のトナーの印刷を選択された場合は、印刷可能温度に達するまでに多少の時間を要するものの、定着基準温度が高い側のトナーの印刷可能時間の短縮化を図ることが可能となる。

上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、消色着色剤の定着基準温度は１２０℃とし、非消色着色剤の基準温度は、ブラックおよびカラー用のもの１６０℃の例を挙げたこれに限らない。消色着色剤や非消色着色剤の定着基準温度は、使われる材料により異なる。また、消色着色剤および非消色着色剤は、定着基準温度が異なればインクジェット方式の印刷に対応のインクタイプのものであってもよく、インクタイプのものであっても、トナーの表現で言い換える。さらに、非消色着色剤と消色着色剤による定着温度の制御例を挙げたが、非消色着色剤であっても定着基準温度が異なるものを使用する場合にも適用が可能である。

また、各トナーの温度特性は、画像形成装置の本体が設定値として記憶している情報を使ってもよいし、トナーカートリッジ付属の情報、例えばＩＣチップなどの記憶装置から情報を得てもよい。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００ ＭＦＰ
１１ 画像読取部
１２ シート供給部
１２ａ 未使用シート供給部
１２ｂ 再利用シート供給部
Ｓａ 未使用シート
Ｓｂ 再利用シート
１３ 画像形成部
１３ｘ，１３ｋ，１３ｃ，１３ｍ，１３ｙ 感光ドラム
１３１ 中間転写ベルト
１３２ 定着器
１４ トナーカートリッジ
１５ 排紙部
Ｘ 消色トナー
Ｋ ブラックトナー
Ｃ シアントナー
Ｍ マゼンタトナー
Ｙ イエロートナー
Ｓｔ 温度センサ

Claims (3)

1. 第１の定着基準温度を有する第１のトナーと、
   前記第１の定着基準温度より低い第２の定着基準温度を有する第２のトナーと、
   読み取った画像を、シート上に前記第１または前記第２のトナーを用いて画像形成処理を行う画像形成部と、
   前記シート上に形成された前記第１または前記第２のトナーによる画像を加熱によって定着するための定着器と、
   前記第１のトナーによる画像形成時には、第１の定着基準温度により画像の定着を行い、前記第２のトナーによる画像形成時には、第２の定着基準温度により画像の定着を行い、前記画像形成部の待機時には、前記定着器の温度を前記第２の定着基準温度より高く、前記第１の定着基準温度より低く制御する制御部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記第１のトナーは、非消色性着色剤であり、前記第２のトナーは消色性着色剤である、請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１または前記第２のトナーは、カラー印刷に対応した複数種からなる、請求項１または２記載の画像形成装置。

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