JP6412693B2 - 定着装置、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

定着装置、画像形成装置及び画像形成方法 Download PDF

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Description

実施形態は、記録媒体にトナー画像を加熱定着する定着装置、画像形成装置及び画像形成方法に関する。
画像形成装置にてシートにトナー画像を加熱定着する定着装置のレディ温度は、一定且つマージンを持って設定され、定着装置に最大負荷がかかるジョブにおいても最終プリントまで良好な定着を得ている。しかしながら定着装置は、トナーの種類、プリント枚数、シートサイズ等のジョブ条件に応じて、実際に必要とする熱量が異なる。このため、定着装置にかかる負荷が小さいジョブを実施する場合には、レディ温度が過大となりエネルギーの節約を妨げる恐れがある。また、画像形成装置がスリープから復帰する場合に、必要以上に高いレディ温度に達するためのウォームアップに時間がかかるという恐れがある。
特開2009−31637号公報
この発明が解決しようとする課題は、定着装置の制御に用いるレディ温度に過大なマージンを持たせないことにより、エネルギーの節約を図り、またウォームアップ時間の短縮を図る定着装置、画像形成装置及び画像形成方法を提供することである。
上記課題を達成するために、実施形態の定着装置は、記録媒体にトナー像を定着させる定着部と、前記定着部を加熱する加熱部と、ユーザに入力されるジョブ情報に対応するジョブ条件に基づいたレディ温度条件で前記加熱部を制御して、前記定着部をレディ温度より高くなる加熱する制御部と、を備え、前記ジョブ情報は、画像形成装置がスリープ状態から復帰するのに先行して入力され、前記制御部は、前記画像形成装置がスリープ状態から復帰する場合に、定着基準温度と、前記定着基準温度より低く、前記ジョブ条件に応じて段階的に設定された定着温度のいずれかを、前記ジョブ条件に基づいて選択的に前記レディ温度に設定し、前記レディ温度が設定されたときに、前記定着部の温度が、前記レディ温度より低い場合に、前記定着部を加熱し、前記レディ温度が設定されたときに、前記定着部の温度が、前記定着基準温度より低く前記レディ温度より高い場合に、前記定着部を加熱せずレディとする。
第1の実施形態のMFPを示す概略構成図。 第1の実施形態の定着装置を示す概略構成図。 第1の実施形態のMFPの定着装置の制御を主体とする制御系を示す概略ブロック図。 第1の実施形態のMFPの定着基準温度と下限温度の説明図。 第1の実施形態のMFPのジョブ条件に対応するレディ温度条件を示す表。 第1の実施形態のMFPのスリープからの復帰を示すフローチャート。 第1の実施形態にてカラーモードかつ1枚プリントの場合に、MFPがスリープから復帰するウォームアップ時間を示し、(a)はスリープ中の定着部が117℃の場合のウォームアップ時間、(b)はスリープ中の定着部が136℃の場合のウォームアップ時間を示すグラフ。 第1の実施形態にてモノクロモードかつ1枚プリントの場合に、MFPがスリープから復帰するウォームアップ時間を示し、(a)はスリープ中の定着部が117℃の場合のウォームアップ時間、(b)はスリープ中の定着部が136℃の場合のウォームアップ時間を示すグラフ。 第2の実施形態のMFPのジョブ条件に対応するレディ温度条件を示す表。 第2の実施形態のMFPのスリープからの復帰を示すフローチャート。
以下実施形態について説明する。
(第1の実施形態)
第1の実施形態の画像形成装置について図1乃至図8を参照して説明する。図1は、第1の実施形態の画像形成装置の一例であるカラーのMFP(Multi-Function Peripherals)10を示す。MFP10は、画像形成部であるプリンタ部11、スキャナ部12及びコントロールパネル13を備える。MFP10は、MFP10の全体を制御する制御部であるCPU100を備える。
プリンタ部11は、矢印m方向に回転する中間転写ベルト18の下側に沿って並列に配置される、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の4組の画像形成ステーション20Y、20M、20C及び20Kを備える。プリンタ部11は、各画像形成ステーション20Y、20M、20C及び20Kの上方に、補給カートリッジ21Y、21M、21C及び21Kを備える。
4組の画像形成ステーション20Y、20M、20C及び20Kは、それぞれ、感光体ドラム22の周囲に、帯電チャージャ23、露光走査ヘッド24、現像装置26、及び感光体クリーナ27を備える。現像装置26は、各画像形成ステーション20Y、20M、20C及び20K毎に、夫々Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)或いはK(ブラック)のトナーと、キャリアとからなる二成分の現像剤を備える。トナーは、例えば非消色のトナー或いは消色トナーを用いる。
消色トナーは、例えば所定の消色温度以上に加熱することにより消色可能なトナーである。消色トナーは、例えば色材として、呈色性化合物、顕色剤及び消色剤を備える。消色トナーを用いて形成したトナー画像を所定の消色温度以上に加熱すると、消色トナー中の呈色性化合物と顕色剤とが解離してトナー画像を消色する。
バックアップローラ18a、従動ローラ18b及びテンションローラ19は、中間転写ベルト18を支持する。プリンタ部11は、中間転写ベルト18を介して、各画像形成ステーション20Y、20M、20C及び20Kの感光体ドラム22と対向する位置にそれぞれ1次転写ローラ28を備える。プリンタ部11は、中間転写ベルト18を介してバックアップローラ18aと対向する位置に2次転写ローラ30を備える。
MFP10は、プリンタ部11の下方に、給紙カセット部16を備える。給紙カセット部16は、シートPを収納する給紙カセット16a及び給紙カセット16aからシートPを取り出すピックアップローラ16bを備える。給紙カセット16aは、未使用のシート或いはリユースのシート(例えば画像を消色処理により消色したシート)等を給紙可能である。プリンタ部11は、手差し給紙トレイ17及びピックアップローラ17aを備える。
プリンタ部11は、搬送路31に沿って、レジストローラ31aを備える、プリンタ部11は、2次転写ローラ30の下流に定着装置32、排紙ローラ対33を備える。
MFP10は、スキャナ部12等からの画像データに従い、プリンタ部11でシートPにトナー像を形成し、排紙部10aに排紙する。画像形成装置はMFP10に限らない。画像形成装置は、モノクロの画像形成装置であっても良く、画像形成ステーションの数も限定されない。画像形成装置は、感光体から直接シートにトナー像を転写しても良い。また画像形成装置は複数のプリンタ部を備えていても良い。
次に定着装置32について詳述する。定着装置32は、図2に示すように、定着部36と定着部36を加熱する加熱部46を備える。定着部36は、例えば定着ベルト37と、加圧ローラ38を備える。定着部36は、定着ベルト37と加圧ローラ38の間にニップ40を形成し、シートPをニップ40に挟んで搬送して、シートPにトナー像を加熱加圧定着する。
定着ベルト37は、例えばニッケル(Ni)にゴム層を積層した表面をフッ素チューブ等で被覆している。定着ベルト37は、定着ローラ37aとヒートローラ37bとの間に掛け渡される。ヒートローラ37bは中空内部に、加熱部46を構成し定着ベルト37を加熱する第1のヒータランプ46aを備える。加圧ローラ38は、中空内部に、加熱部46を構成し加圧ローラ38を加熱する第2のヒータランプ46bを備える。定着装置32は加圧ローラ38周囲に剥離爪39を備える。
定着装置32は、定着ベルト37の周囲に定着ベルト37の温度を検知する第1のサーミスタ47と定着ベルト37の安全装置として機能する第1のサーモスタット48を備える。定着装置32は、加圧ローラ38の周囲に加圧ローラ38の温度を検知する第2のサーミスタ50と加圧ローラ38の安全装置として機能する第2のサーモスタット51を備える。定着装置32は、例えば加圧ローラ38を矢印q方向に回転し、定着ベルト37を矢印r方向に従動回転する。定着ベルト37及び加圧ローラ38はそれぞれ別駆動で回転しても良い。
定着装置の構造は限定されず、例えば定着部の定着ベルトあるいは加圧ローラを、IHコイルを用いて加熱してもよい。また定着部を、定着ローラと加圧ベルトとで構成する等任意である。
CPU100は、予め設定される定着温度条件である各種制御温度に従って、定着部36の温度を制御する。CPU100は、第1のサーミスタ47による第1の検知結果と第2のサーミスタ48による第2の検知結果から定着部36が予め定めた制御温度に達すると、第1のヒータランプ46aあるいは第2のヒータランプ46bを、オン/オフ制御して、定着部36の表面温度を所定温度に保持する。
図3を参照して定着装置32のレディ温度制御を主体とする、MFP10の制御系60について説明する。制御系60は、例えば、MFP10全体を制御するCPU100、記憶部であるROM(Read Only Memory)101及びRAM(Random Access Memory)102、第1のサーミスタ47、第2のサーミスタ50を備える。CPU100は、表示部及び制御ボタン等を備えるコントロールパネル13、第1のヒータランプ46a及び第2のヒータランプ46bを制御する。CPU100は、外部インターフェース103を介してユーザPC等の外部装置104と接続する。
ROM101は、画像形成処理の基本的な動作を司る制御プログラム及び制御データなどを記憶する。ROM101は、制御データとして、例えばMFP10をスリープから復帰する場合の、定着部36のレディ温度条件をテーブル101aに記憶する。RAM102は、制御パラメータ、プリント枚数、プリント時間等を記憶する。
ROM101のテーブル101aに記憶する、予め設定される定着部36のレディ温度条件の例を説明する。MFP10が図4に示す定着基準温度と、下限温度を備えている場合にテーブル101aに記憶されるジョブ条件に対応するレディ温度条件(1)を図5に示す。
定着基準温度は、最大枚数を連続プリントした場合でも定着不良が発生しないよう、マージンを持った温度である。下限温度は、プリント枚数が1枚であれば定着不良を発生しない温度である。MFP10は、例えばカラートナーからなるトナー画像を定着する場合の定着基準温度を160℃とし、下限温度を150℃とする。MFP10は、例えばモノクロトナーからなるトナー画像を定着する場合の定着基準温度を140℃とし、下限温度を130℃とする。
ジョブ条件のパラメータを、プリント枚数とトナーモードとする。テーブル101aは、ジョブ条件に対応するレディ温度条件を記憶する。図5に示すように、トナーモードがカラーモードである場合、プリント枚数が1枚であれば、MFP10のレディ温度条件を例えば150℃とする。同様にカラーモードである場合のプリント枚数が5枚以下であればレディ温度条件を152℃、プリント枚数が10枚以下であればレディ温度条件を155℃、プリント枚数が11枚以上であればレディ温度条件を160℃とする。
トナーモードがモノクロモードである場合、プリント枚数が1枚であれば、MFP10のレディ温度条件を例えば130℃とする。同様にモノクロモードである場合のプリント枚数が5枚以下であればレディ温度条件を132℃、プリント枚数が10枚以下であればレディ温度条件を135℃、プリント枚数が11枚以上であればレディ温度条件を140℃とする。
ユーザが入力するプリントジョブ情報に従って、テーブル101aに記憶されるレディ温度条件でスリープから復帰して、プリントを実施した場合、MFP10はジョブの最終プリントまで定着不良を生じない。
ユーザがコントロールパネル13あるいは外部装置104等からプリントに関するジョブ情報を入力し、プリントを開始する場合の、MFP10のスリープからの復帰について説明する。図6のフローチャートに示すように、MFP10のスリープ中に、ユーザによるジョブ情報の入力を受け付けると、CPU100は、ジョブ情報からプリントがカラーモードであるかモノクロモードであるかを判断する(ACT120)。CPU100は、カラーモードであればACT121に進み、モノクロモードであればACT122に進む。
ジョブ情報から、カラーモードかつプリント枚数が1枚の場合(ACT121でNo.)、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度を150℃に設定する(ACT123)。ジョブ情報から、カラーモードかつプリント枚数が複数枚の場合(ACT121でYes.)、CPU100はテーブル101aを参照する(ACT124)。テーブル101aを参照して、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度をカラーモードのプリント枚数に応じた温度に設定する(ACT126)。
ジョブ情報から、モノクロモードかつプリント枚数が1枚の場合(ACT122でNo.)、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度を130℃に設定する(ACT127)。ジョブ情報から、モノクロモードかつプリント枚数が複数枚の場合(ACT122でYes.)、CPU100はテーブル101aを参照する(ACT128)。テーブル101aを参照して、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度をモノクロモードのプリント枚数に応じた温度に設定する(ACT130)。
ACT123、ACT126、ACT127あるいはACT130で、MFP10をスリープから復帰させるレディ温度を設定した後、CPU100は、第1のサーミスタ47と第2のサーミスタ48の検知結果から定着部36がレディ温度以下であるかを判断する(ACT131)。定着部36がレディ温度以下の場合(ACT122でYes.)、CPU100は、第1のヒータランプ46a及び第2のヒータランプ46bを制御して、定着部36がレディ温度より高くなるまでMFP10をウォーミングアップする(ACT132)。
定着部36がレディ温度より高い場合(ACT122でNo.)、CPU100は、MFP10をスリープから復帰させてレディとし(ACT133)、ジョブ情報に従いプリントを開始する(ACT134)。
MFP10は、スリープからの復帰時、ユーザのジョブ情報に従って、レディ温度を変更することにより、プリント枚数が少ない場合等の定着負荷が小さい場合のウォームアップ(W/U)時間を短縮できる。図7及び図8を参照して、実際にMFP10がスリープから復帰する場合のウォームアップ時間について説明する。
例えば、カラーモードかつプリント枚数が1枚のジョブ情報を受け付けた場合のレディ温度は150℃であり、MFP10は、定着部36が150℃に達すると、スリープから復帰してレディとなる。例えばスリープ中の定着部36が117℃の時にジョブ情報を受け付けると、MFP10は図7(a)に示すように、ウォームアップ時間α1を経てレディとなる。仮にレディ温度を定着基準温度160℃に設定した場合のウォームアップ時間β1に比べて、MFP10は、ウォームアップ時間を短縮できる。
例えばスリープ中の定着部36が136℃の時に、カラーモードかつプリント枚数が1枚のジョブ情報を受け付けると、MFP10は図7(b)に示すように、ウォームアップ時間α2を経てレディとなる。仮にレディ温度を定着基準温度160℃に設定した場合の、ウォームアップ時間β2に比べて、MFP10は、ウォームアップ時間を短縮できる。
例えば、モノクロモードかつプリント枚数が1枚のジョブ情報を受け付けた場合のレディ温度は130℃であり、MFP10は、定着部36が130℃に達すると、スリープから復帰してレディとなる。例えばスリープ中の定着部36が117℃の時にジョブ情報を受け付けると、MFP10は図8(a)に示すように、ウォームアップ時間α3を経てレディとなる。仮にレディ温度を定着基準温度160℃に設定した場合の、ウォームアップ時間β3に比べて、MFP10は、ウォームアップ時間を短縮できる。
例えばスリープ中の定着部36が136℃の時に、モノクロモードかつプリント枚数が1枚のジョブ情報を受け付けると、MFP10は図8(b)に示すように、ウォームアップをせずに、直ちにレディとなる。仮にレディ温度を定着基準温度160℃に設定すると、MFP10は、ウォームアップ時間β4を要する。
同様に、プリント枚数が10枚以下のジョブ情報を受け付けた場合には、MFP10がスリープから復帰するためのレディ温度が、定着基準温度より低く設定されウォームアップ時間を短縮できる。
第1の実施形態によれば、MFP10は、テーブル101aにプリント枚数とトナーモードをパラメータとするジョブ条件に対応するレディ温度条件を記憶する。CPU100は、ユーザが入力するプリントのジョブ情報に応じて、MFP10がスリープから復帰するレディ温度を、テーブル101aから選択し設定する。第1の実施形態によれば、ジョブ情報に応じたレディ温度条件でMFP10をスリープから復帰出来、スリープから復帰する場合のMFP10のウォームアップ時間を短縮出来る。第1の実施形態によれば、ウォームアップ時間の短縮により、MFP10の操作性を向上しかつ消費エネルギーを節約する。
(第2の実施形態)
第2の実施形態について図9及び図10を参照して説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態において、ジョブ条件のパラメータを用紙種類とトナーモードとする。MFP10は、テーブル101aに用紙種類とトナーモードをパラメータとするレディ温度条件(2)を記憶する。第2の実施形態にあって、前述の第1の実施形態で説明した構成と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
MFP10が図4に示す定着基準温度と、下限温度を備えている場合の、ジョブ条件のパラメータを用紙種類とトナーモードとするレディ温度条件(2)を図9に示す。図9に示すように、トナーモードがカラーモードである場合、シートPが普通紙/A4サイズであれば、MFP10のレディ温度条件を例えば150℃とする。同様にカラーモードである場合にシートPが普通紙/A3サイズであればレディ温度条件を152℃、シートPが厚紙/A4サイズであればレディ温度条件を155℃、シートPが厚紙/A3サイズであればレディ温度条件を160℃とする。
トナーモードがモノクロモードである場合、シートPが普通紙/A4サイズであれば、MFP10のレディ温度条件を例えば130℃とする。同様にモノクロモードである場合のシートPが普通紙/A3サイズであればレディ温度条件を132℃、シートPが厚紙/A4サイズであればレディ温度条件を135℃、シートPが厚紙/A3サイズであればレディ温度条件を140℃とする。
MFP10がスリープの間に、ユーザがプリントに関するジョブ情報を入力した場合の、MFP10のスリープからの復帰を図10のフローチャートに示す。MFP10のスリープ中に、ユーザによるジョブ情報の入力を受け付けると、CPU100は、ジョブ情報からプリントがカラーモードであるかモノクロモードであるかを判断する(ACT120)。CPU100は、カラーモードであればACT141に進み、モノクロモードであればACT146に進む。
ジョブ情報から、カラーモードかつシートPが普通紙/A4サイズの場合(ACT141でYes.)、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度を150℃に設定する(ACT142)。ジョブ情報から、カラーモードかつシートPが普通紙/A4で無い場合(ACT141でNo.)、CPU100はテーブル101aを参照する(ACT143)。テーブル101aを参照して、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度をカラーモードの用紙種類に応じた温度に設定する(ACT144)。
ジョブ情報から、モノクロモードかつシートPが厚紙/A4サイズの場合(ACT146でYes.)、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度を130℃に設定する(ACT147)。ジョブ情報から、モノクロモードかつシートPが厚紙/A4で無い場合(ACT146でNo.)、CPU100はテーブル101aを参照する(ACT148)。テーブル101aを参照して、CPU100はMFP10をスリープから復帰させるレディ温度をモノクロモードの用紙種類に応じた温度に設定する(ACT149)。
ACT142、ACT144、ACT147あるいはACT149で、MFP10をスリープから復帰させるレディ温度を設定した後、CPU100は、第1の実施形態と同様にACT131〜ACT134を実施して、ジョブ情報に従いプリントを開始する(ACT134)。
第2の実施形態によれば、MFP10は、テーブル101aにトナーモードと用紙種類をパラメータとするジョブ条件に対応するレディ温度条件を記憶する。CPU100は、ユーザから入力されるジョブ情報に応じて、MFP10がスリープから復帰するレディ温度を、テーブル101aから選択し設定する。第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、ジョブ情報に応じたレディ温度条件でMFP10をスリープから復帰出来、スリープから復帰する場合のMFP10のウォームアップ時間を短縮出来る。第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、ウォームアップ時間の短縮により、MFP10の操作性を向上しかつ消費エネルギーを節約する。
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、画像形成装置をスリープから復帰する場合のウォームアップ時間を短縮出来、画像形成装置の操作性を向上しかつ消費エネルギーを節約する。
この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えばジョブ条件のパラメータは限定されないし、定着部の定着基準温度あるいは下限温度も各種画像形成装置に応じて任意である。
この発明の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、変更を行うことが出来る。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。
10…MFP
32…定着装置
36…定着部
37…定着ベルト
38…加圧ローラ
46a…第1のヒータランプ
46b…第2のヒータランプ
100…CPU
101…ROM
101a…テーブル

Claims (6)

  1. 記録媒体にトナー像を定着させる定着部と、
    前記定着部を加熱する加熱部と、
    ユーザに入力されるジョブ情報に対応するジョブ条件に基づいたレディ温度条件で、前記加熱部を制御して、前記定着部をレディ温度より高くなるまで加熱する制御部と、
    を備え、
    前記ジョブ情報は、画像形成装置がスリープ状態から復帰するのに先行して入力され、
    前記制御部は、
    前記画像形成装置がスリープ状態から復帰する場合に、定着基準温度と、前記定着基準温度より低く、前記ジョブ条件に応じて段階的に設定された定着温度のいずれかを、前記ジョブ条件に基づいて選択的に前記レディ温度に設定し、
    前記レディ温度が設定されたときに、前記定着部の温度が、前記レディ温度より低い場合に、前記定着部を加熱し、
    前記レディ温度が設定されたときに、前記定着部の温度が、前記定着基準温度より低く前記レディ温度より高い場合に、前記定着部を加熱せずレディとすることを特徴とする定着装置。
  2. 前記ジョブ条件は、前記トナー像を形成するトナーの種類、前記記録媒体の定着枚数、前記記録媒体のサイズ、あるいは前記記録媒体の種類の少なくとも1つをパラメータとすることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 請求項1に記載の定着装置と、
    前記ジョブ条件に対応する前記定着部の前記レディ温度条件を予め記憶する記憶部と、
    を備え
    前記制御部は、前記ジョブ条件に従って前記記憶部の前記レディ温度条件を選択して、選択した前記レディ温度条件で、前記加熱部を制御することを特徴とする画像形成装置。
  4. 前記ジョブ情報は、画像形成装置がスリープ状態から復帰するのに先行して入力され、前記制御部は、前記定着部が前記選択したレディ温度条件に達した場合に、前記画像形成装置をスリープ状態から復帰することを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  5. 前記レディ温度条件は、前記ジョブ情報の最終プリントにて定着不良を生じない範囲であることを特徴とする請求項または請求項に記載の画像形成装置。
  6. ジョブ条件に対応する定着部のレディ温度条件を設定する工程と、
    入力されるジョブ情報に従って、前記レディ温度条件を選択する工程と、
    前記定着部の温度が、選択された前記レディ温度条件に基づいて設定されたレディ温度より高くなった場合に、画像形成装置をスリープ状態から復帰して記録媒体にトナー像を定着する工程と、
    を備え、
    前記レディ温度は、定着基準温度と、前記定着基準温度より低く、前記ジョブ条件に応じて段階的に設定された定着温度のいずれかに、選択された前記レディ温度条件に基づいて設定され
    前記トナー像を定着する工程は、
    前記レディ温度が設定されたときに、前記定着部の温度が前記レディ温度より低い場合に、前記定着部を加熱し、
    前記レディ温度が設定されたときに、前記定着部の温度が前記定着基準温度より低く前記レディ温度より高い場合に、前記定着部を加熱せずにレディとすることを特徴とする画像形成方法。
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