JP5896281B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体の一構成例を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、タンデム方式のカラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央部に、複数の色画像を形成する作像部(図示の例では4つの作像部)からなる画像ステーションが設けられている。複数の作像部は、無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト(以下「転写ベルト」という。)11の展張方向に沿って並置され、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
画像形成装置1000において作像動作が開始されると、各作像部における各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkが図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面が帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面には、光書込装置8からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkの表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkに露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上に形成された静電潜像に、各現像装置40Y、40C、40M、40Bkによってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化(可視像化)される。
図2は、本実施形態に係る定着装置100の一構成例を示す概略構成図である。図2において、定着装置100は、回転可能な加熱回転体からなる定着部材としての定着ベルト121と、定着ベルト121に対向して回転可能に設けられた対向回転体からなる加圧部材としての加圧ローラ122と、定着ベルト121を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ123とを備えている。更に、定着装置100は、定着ベルト121を介して対向する加圧ローラ122とニップ部Nを形成するニップ形成部材124と、ニップ形成部材124を支持する支持部材としてのステー125と、ハロゲンヒータ123から放射される光を定着ベルト121へ反射する反射部材126とを備えている。また、定着装置100は、定着ベルト121の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ127と、定着ベルト121から用紙を分離する記録媒体分離手段としての分離部材128と、加圧ローラ122を定着ベルト121へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。
具体的には、ハロゲンヒータ123によって定着ベルト121をニップ部N以外の箇所において直接加熱できるようにしている(直接加熱方式)。本実施形態では、ハロゲンヒータ123と定着ベルト121の図2の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ123からの輻射熱を定着ベルト121に直接与えるようにしている。
画像形成装置1000の本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ123に電力が供給されると共に、加圧ローラ122が図2中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト121は、加圧ローラ122との摩擦力によって、図2中の反時計回りに従動回転する。
その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Tが担持された用紙Pが、不図示のガイド板に案内されながら図2の矢印A1方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト121及び加圧ローラ122のニップ部Nに送入される。そして、ハロゲンヒータ123によって加熱された定着ベルト121による熱と、定着ベルト121と加圧ローラ122との間の加圧力とによって、用紙Pの表面にトナー画像Tが定着される。
トナー画像Tが定着された用紙Pは、ニップ部Nから図2中の矢印A2方向に搬出される。このとき、用紙Pの先端が分離部材128の先端に接触することにより、用紙Pが定着ベルト121から分離される。その後、分離された用紙Pは、上述のように、排紙ローラ7によって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。
図5は、本実施形態の定着装置100を制御する制御系の要部の一例を示すブロック図である。図5において、制御手段としての制御部200は、コントローラ部200aとエンジン制御部200bとを備えている。
図6は、本実施形態に係る画像形成装置で複数ページの画像を連続して形成する印刷ジョブを実行する場合における2ページ目以降について定着装置の定着目標温度を変更する一制御例を示すフローチャートである。
まず、図6のフローチャートにおける定着目標温度の設定値Tnと、その定着目標温度の変更前の設定値(最終決定前の候補値)A、Cと、画像情報に基づいて算出される温度補正値Δa、Δb、Δc、Δdとについて説明する。ここで、「n」は画像が形成されるページの順番を示す番号であり、T0は0(ゼロ)とする。定着目標温度は、用紙の紙種が変わらなければ、その用紙において最も定着に不利な画像パターンでも不具合が発生しないように設定されるのが通常である。また、カラー画像のプリントでは、モノクロ画像のプリントに比べトナー付着量が多いため、定着目標温度は高めに補正されて設定されるのが通常である。本制御例では、定着ベルト121の温度検知結果に基づいて算出される定着目標温度の変更前の設定値(候補値)を、モノクロ画像に対して「A」、カラー画像に対して「C」とする。また、これらの定着目標温度の変更前の設定値(候補値)A、Cから、画像情報(本制御例では、中間調画像部分の有無、及び中間調画像部分の階調を擬似的に表現するための画像処理に使用される階調処理手段の種類)に基づいて算出される温度補正値Δa、Δb、Δc、Δdのいずれかを減ずるように制御される。これらの温度補正値のうち、中間調画像部分がないモノクロ画像の場合に用いられる温度補正値をΔaとし、中間調画像部分があって階調処理手段がディザ法であるモノクロ画像の場合に用いられる温度補正値をΔbとしている。また、中間調画像部分がないカラー画像の場合に用いられる温度補正値をΔcとし、中間調画像部分があって階調処理手段がディザ法であるカラー画像の場合に用いられる温度補正値をΔdとしている。
(態様A)
無端移動する表面を有する回転可能な定着ベルト121などの定着部材と、定着部材を加熱するハロゲンヒータ123などの加熱源と、定着部材に圧接してニップ部Nを形成するように加圧される回転可能な加圧ローラ122などの加圧部材とを有する定着装置100を備えた画像形成装置1000であって、定着装置を構成する部材の少なくとも一つの温度を検知する温度センサ127などの温度検知手段と、温度検知手段の検知温度が予め設定された目標温度に近づくように加熱源の通電を制御する制御部200などの制御手段と、を備え、制御手段は、複数ページの画像を連続して形成する場合、複数ページの1ページ毎に、ページの画像情報に基づいて目標温度を算出して設定し、複数ページのうち2ページ目以降の後続ページについては、後続ページについて算出した目標温度の設定値が、後続ページの一つ前に画像が形成された先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合に、後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、前記算出した目標温度よりも高い温度に変更する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、2ページ目以降の後続ページについて算出した目標温度の設定値が先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合に、算出した目標温度の設定値をそのまま加熱源の通電制御に用いると、熱容量の小さい定着部材を用いて後続ページに画像を形成するときに定着部材の温度が過剰に低下するおそれがある。そこで、この場合に、後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、前記算出した目標温度よりも高い温度に変更することにより、後続ページに画像が形成されるときの定着部材の過剰な低下を抑制できる。従って、連続して画像が形成される複数ページの1ページ毎に目標温度に基づいて熱容量の小さい定着部材の温度を制御するときの定着部材の過剰な温度低下による定着不良を防止できる。
(態様B)
上記態様Aにおいて、制御部200などの制御手段は、複数ページの画像を連続して形成する場合、複数ページの1ページ毎に、ページの画像のカラー情報に基づいて目標温度の候補値を算出し、ページの画像における中間調画像部分の有無と中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類とに基づいて温度補正値を決定し、前記候補値から前記温度補正値を減じて目標温度を算出して設定し、複数ページのうち2ページ目以降の後続ページについては、後続ページについて算出した目標温度の設定値が、後続ページの一つ前に画像が形成された先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合に、後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、前記温度補正値を減じない前記目標温度の候補値に変更する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、複数ページの1ページ毎に、加熱の過不足による定着不良の発生の有無に影響を与えるカラー情報に基づいて目標温度の候補値を算出することにより、複数ページの1ページ毎に画像のカラー情報に応じた適切な目標温度の設定が可能になる。そして、更に加熱の過不足による定着不良の発生の有無に影響を与える可能性がある中間調画像部分の有無と中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類とに基づいて、上記目標温度の候補値の補正に用いる温度補正値を決定している。この温度補正値を前記目標温度の候補値から減じて目標温度を算出して設定することにより、中間調画像部分の有無及び階調処理手段の種類に応じたより適切な目標温度の設定が可能になる。このように画像のカラー情報、中間調画像部分の有無および中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類の情報に応じた適切な目標温度を設定できる。
しかも、このような適切な目標温度の設定に、画像のカラー情報、中間調画像部分の有無および中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類という比較的少ない情報のみを取得すればよいので、1ページ毎の目標温度の設定をより確実に行うことができる。
更に、2ページ目以降の後続ページについて算出した目標温度の設定値が先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合には、その後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、前記温度補正値を減じない目標温度の候補値に変更している。このように温度補正値を減じない目標温度の候補値に変更するという簡易な制御で、熱容量の小さい定着部材の温度を制御するときの定着部材の過剰な温度低下による定着不良を防止できる。
(態様C)
上記態様Aにおいて、制御部200などの制御手段は、複数ページの画像を連続して形成する場合、前記複数ページの1ページ毎に、ページの画像のカラー情報に基づいて目標温度の候補値を算出し、ページの画像における中間調画像部分の有無と中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類とに基づいて温度補正値を決定し、前記候補値から前記温度補正値を減じて目標温度を算出して設定し、複数ページのうち2ページ目以降の後続ページについては、後続ページについて算出した目標温度の設定値が、後続ページの一つ前に画像が形成された先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合に、後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、先行ページについて用いられた目標温度の設定値との温度差が所定の許容値以内になる値に変更する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、上記態様Bの場合と同様に、画像のカラー情報、中間調画像部分の有無および中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類の情報に応じた適切な目標温度を設定できるともに、1ページ毎の目標温度の設定をより確実に行うことができる。
更に、2ページ目以降の後続ページについて算出した目標温度の設定値が先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合には、その後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、該先行ページについて用いられた目標温度の設定値との温度差が所定の許容値以内になる値に変更している。このように先行ページについて用いられた目標温度の設定値との温度差が所定の許容値以内になる値に変更するという簡易な制御で、熱容量の小さい定着部材の温度を制御するときの定着部材の過剰な温度低下による定着不良を防止できる。
(態様D)
上記態様A乃至態様Cのいずれかにおいて、前記目標温度の設定値を変更するタイミングは、後続ページについて算出した目標温度の値が先行ページについて用いられた目標温度の設定値から上がる場合と下がる場合とで異なる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、後続ページについて算出した目標温度の設定値が先行ページについて用いられた目標温度の設定値から上がる場合と下がる場合とで、互いに独立に適切なタイミングに前記目標温度の設定値を変更することができるようになる。
(態様E)
上記態様Dにおいて、前記目標温度の設定値を変更するタイミングは、後続ページについて算出した目標温度の値が先行ページについて用いられた目標温度の設定値から上がる場合に比べて下がる場合が遅い。
これによれば、上記実施形態について説明したように、後続ページの目標温度の算出値が先行ページの目標温度の設定値から上がる場合には、前記目標温度の設定値をより速やかに変更し、後続ページの画像が形成される記録媒体の先端がニップ部に到達する前に定着部材を確実に所定温度にしておくことができる。これにより、後続ページの記録媒体の先端から所定温度で定着を行うことができ、後続ページについて定着部材の加熱温度不足に起因した定着不良を防止できる。一方、後続ページの目標温度の算出値が先行ページの目標温度の設定値から下がる場合には上がる場合に比べて遅く前記目標温度の設定値を変更することにより、先行ページの記録媒体の後端側が所定温度より低い温度で定着が行われるのを回避することができる。
(態様F)
上記態様Eにおいて、前記目標温度の設定値を変更するタイミングは、先行ページの画像が形成された用紙Pなどの記録媒体が定着装置100のニップ部Nを抜けた後である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、先行ページの記録媒体の後端までより確実に所定温度で定着を行うことができる。
(態様G)
上記態様A乃至態様Fのいずれかにおいて、加熱ローラ122などの加圧部材は回転駆動されるように構成され、定着ベルト121などの定着部材は、ハロゲンヒータ123などの加熱源を配置可能な中空の内部空間を有し、回転駆動される加圧ローラ122などの加圧部材に連れ回るように従動可能なベルト部材又はフィルム部材であり、定着装置111は、定着部材を介して加圧部材からの加圧を受けてニップ部Nを形成するように定着部材の内部空間に設けられたニップ形成部材124を更に備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、定着部材の内部空間に設けられたニップ形成部材が定着部材を介して加圧部材からの加圧を受けることにより、定着部材と加圧部材との間に所定のニップ部を形成することができる。そして、定着部材は、その中空の内部空間に配置された加熱源により加熱されるとともに、回転駆動される加圧部材に連れ回るように従動することにより、その定着部材が加圧部材に接触して移動するニップ部の温度を定着に必要な所定の温度に維持することができる。
しかも、加熱源で加熱されるベルト部材からなる定着部材は、ローラ部材などからなる定着部材に比して熱容量が低いので、定着部材の加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、省エネ性とウォームアップ時間及びファーストプリント時間の短縮化とを図ることができる。また、このように低熱容量化されたことによりニップ部で記録媒体から熱が奪われて温度低下しやすい定着部材を用いる場合でも、前記目標温度の変更の制御により、連続して画像が形成される複数ページの2ページ以降において定着部材の過剰な温度低下による定着不良を防止できる。
(態様H)
上記態様A乃至態様Gのいずれかにおいて、ハロゲンヒータ123などの加熱源は、定着ベルト121などの定着部材を輻射熱によって直接加熱する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱源と定着部材と間に熱を伝えるための金属熱伝導体を介在させる必要がないので、省エネ性とウォームアップ時間及びファーストプリント時間の短縮化とを更に図ることができる。
(態様I)
上記態様A乃至態様Gのいずれかにおいて、温度センサ127などの温度検知手段は、定着ベルト121などの定着部材の温度を検知する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、定着部材の温度の検知結果に基づいて、その定着部材を加熱する加熱源の通電を制御するので、定着部材の温度制御の精度を高めることができる。
121 定着ベルト
122 加圧ローラ
123 ハロゲンヒータ
124 ニップ形成部材
125 ステー
125a ベース部
125b 立ち上がり部
126 反射部材
127 温度センサ
128 分離部材
129 加圧ローラ駆動部
130 摺動シート
131 ベースパッド
132 板金
140 ベルト保持部材
141 スリップリング
142 側板
151 操作部
152 外部通信インターフェース部
200 制御部
200a コントローラ部
200b エンジン制御部
1000 画像形成装置
N ニップ部
P 用紙
Claims (9)
- 無端移動する表面を有する回転可能な定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱源と、前記定着部材に圧接してニップ部を形成するように加圧される回転可能な加圧部材とを有する定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置を構成する部材の少なくとも一つの温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度が予め設定された目標温度に近づくように前記加熱源の通電を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、複数ページの画像を連続して形成する場合、
前記複数ページの1ページ毎に、該ページの画像情報に基づいて前記目標温度を算出して設定し、
前記複数ページのうち2ページ目以降の後続ページについては、該後続ページについて算出した目標温度の設定値が、該後続ページの一つ前に画像が形成された先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合に、該後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、前記算出した目標温度よりも高い温度に変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記制御手段は、複数ページの画像を連続して形成する場合、
前記複数ページの1ページ毎に、該ページの画像のカラー情報に基づいて前記目標温度の候補値を算出し、該ページの画像における中間調画像部分の有無と該中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類とに基づいて温度補正値を決定し、前記候補値から前記温度補正値を減じて前記目標温度を算出して設定し、
前記複数ページのうち2ページ目以降の後続ページについては、該後続ページについて算出した目標温度の設定値が、該後続ページの一つ前に画像が形成された先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合に、該後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、前記温度補正値を減じない前記目標温度の候補値に変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
前記制御手段は、複数ページの画像を連続して形成する場合、
前記複数ページの1ページ毎に、該ページの画像のカラー情報に基づいて前記目標温度の候補値を算出し、該ページの画像における中間調画像部分の有無と該中間調画像部分の画像処理に使用される階調処理手段の種類とに基づいて温度補正値を決定し、前記候補値から前記温度補正値を減じて前記目標温度を算出して設定し、
前記複数ページのうち2ページ目以降の後続ページについては、該後続ページについて算出した目標温度の設定値が、該後続ページの一つ前に画像が形成された先行ページについて用いられた目標温度の設定値よりも低い場合に、該後続ページの画像形成に用いられる目標温度の設定値を、該先行ページについて用いられた目標温度の設定値との温度差が所定の許容値以内になる値に変更することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれかの画像形成装置において、
前記目標温度の設定値を変更するタイミングは、前記後続ページについて算出した目標温度の値が前記先行ページについて用いられた目標温度の設定値から上がる場合と下がる場合とで異なることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
前記目標温度の設定値を変更するタイミングは、前記後続ページについて算出した目標温度の値が前記先行ページについて用いられた目標温度の設定値から上がる場合に比べて下がる場合が遅いことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5の画像形成装置において、
前記目標温度の設定値を変更するタイミングは、前記先行ページの画像が形成された記録媒体が前記定着装置のニップ部を抜けた後であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6のいずれかの画像形成装置において、
前記加圧部材は、回転駆動されるように構成され、
前記定着部材は、前記加熱源を配置可能な中空の内部空間を有し、前記回転駆動される加圧部材に連れ回るように従動可能なベルト部材又はフィルム部材であり、
前記定着装置は、前記定着部材を介して前記加圧部材からの加圧を受けて前記ニップ部を形成するように該定着部材の内部空間に設けられたニップ形成部材を更に備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7のいずれかの画像形成装置において、
前記加熱源は、前記定着部材を輻射熱によって直接加熱することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至8のいずれかの画像形成装置において、
前記温度検知手段は、前記定着部材の温度を検知することを特徴とする画像形成装置。
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