JP6976102B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
シートに形成されたトナー画像に熱と圧力を加えて当該シートに当該トナー画像を定着させる定着手段と、
前記定着手段の端部の温度を検知する温度検知手段と、
前記定着手段の端部を冷却する冷却手段と、
前記温度検知手段により検知された前記定着手段の端部の温度に応じて前記冷却手段による冷却レベルを制御する冷却制御手段と、
前記冷却レベルに基づき前記定着手段の周囲温度を取得する取得手段と、
前記周囲温度に依拠したパラメータに基づき画像形成装置から排出される超微粒子の排出量を予測する予測手段と、
前記排出量に応じて超微粒子の排出量が抑制されるよう前記画像形成装置を制御する排出量制御手段と
を有し、
前記冷却手段は、
前記定着手段の端部に空気を送り込む送風手段と、
前記送風手段の出口に設けられた開閉自在なシャッタと、を有し、
前記取得手段は、一定時間ごとに前記周囲温度を取得するように構成されているとともに、前記シャッタの開口量に基づき求められる収束温度と、前回取得された周囲温度との差分に温度係数を乗算し、さらに前記前回取得された周囲温度を加算することで前記定着手段の周囲温度を求めるように構成されていることを特徴とする画像形成装置を提供する。
図1が示すように、画像形成装置100は電子写真方式のプリンタである。プリンタエンジンと呼ばれることもある画像形成部は、フルカラー画像を形成するための四つのステーションを有している。四つのステーションはそれぞれ色の異なるトナーを用いて画像を形成する。図1においてYMCKの文字はトナーの色であるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを意味している。なお、四色に共通する事項が説明されるときには、YMCKの文字は参照符号から省略される。帯電装置7は感光体ドラム5を一様に帯電させる。光学部10は画像信号に応じたレーザ光を出力する。レーザ光が感光体ドラム5の表面を走査することで、静電潜像が形成される。現像装置8は静電潜像にトナーを付着させることで静電潜像を現像してトナー画像を形成する。一次転写装置4は感光体ドラム5の表面に担持されているトナー画像を中間転写体12に転写する。中間転写体12は回転することでトナー画像を二次転写部に搬送する。給紙カセット20はシートSを収容している。給紙ローラ21は給紙カセット20に収容されているシートSを搬送路25に送り出す。レジストローラ3は、シートSを二次転写部に搬送する。二次転写部には二次転写ローラ9が設けられている。二次転写ローラ9は、中間転写体12と協働してシートSを挟持しながら搬送する。これにより、中間転写体12により搬送されてきたトナー画像がシートSに転写される。シートSは定着装置13に搬送される。
図3(A)は画像形成装置100の制御部を示している。エンジンコントローラ101は、CPU104、ROM105、RAM106などを有している。CPU104は、ROM105に記憶されている制御プログラムを実行することで画像形成装置100の各部を制御する。ROM105は不揮発性の記憶装置である。RAM106は変数などを記憶する揮発性の記憶装置である。画像形成部110は、上述された定着装置13などである。モータ駆動部111は、搬送路25に設けられた搬送ローラや加圧ローラ15などを駆動する。モータ駆動部111は、冷却ファン51やモータ56を駆動する。センサ部112は温度センサ31、32を含む。
図4は冷却制御部120の動作を示している。エンジンコントローラ101は、プリントコントローラ102からプリント指示を受信すると、冷却制御部120を起動する。
・S401で冷却制御部120は温度センサ32から定着ローラ14の端部温度Teを取得する。
・S402で冷却制御部120は端部温度TeがUP閾値Tupを超えているかどうかを判定する。端部温度TeがUP閾値Tupを超えていれば、冷却制御部120はS403に進む。端部温度TeがUP閾値Tupを超えていなければ、冷却制御部120はS404に進む。
・S403で冷却制御部120は冷却レベルを上げる。一例として、冷却レベルは0から3までの値をとる。冷却レベルの初期値は0である。その後、冷却制御部120はS406に進む。
・S404で冷却制御部120は端部温度TeがDOWN閾値Tdownを下回っているかどうかを判定する。端部温度TeがDOWN閾値Tdownを下回っていなければ、冷却制御部120はS407に進む。端部温度TeがDOWN閾値Tdownを下回っていれば、冷却制御部120はS405に進む。
・S405で冷却制御部120は冷却レベルを下げる。その後、冷却制御部120はS406に進む。
・S406で冷却制御部120は冷却レベルに応じて冷却ファン51の風量yとシャッタ53の開口量xを変更する。シャッタ53がホームポジションに位置しているときに、シャッタ53は開口部54を完全に塞いでいる。つまり、ホームポジションにおける開口量xは0である。冷却制御部120はシャッタ53の開口量xが冷却レベルに応じた開口量xとなるように、モータ56を回転させる。開口量xとモータ56の回転量との関係を予めテーブル化されてROM105に格納されている。つまり、冷却制御部120は冷却レベルから開口量xを取得し、開口量xに対応する回転量をROM105から取得する。なお、シャッタ53がホームポジションに位置していることを検知するホームポジションセンサが追加されてもよい。
・S407で冷却制御部120はプリント指示に基づくプリントジョブが終了したかを判定する。プリントジョブが終了していなければ、冷却制御部120はS401に戻る。
温度予測部121は定着装置13の周辺温度C(t)を予測し、UFP予測部122などに提供する。以下では、この予測処理が詳細に説明される。
ここで、C(t−1)は前回(1秒前)に予測された周辺温度である。Cxは事前実験によって求められた現在の画像形成装置100の動作状況に対応する収束温度である。kは温度カーブ係数である。
本実施例ではUFP排出量Us(t)は無単位の相対的な値として扱われる。図6(A)は画像形成開始からの経過時間tとUFP排出量Us(t)との関係を示している。画像形成開始時において周辺温度C(t)は環境温度にほぼ一致しているものとする。シートSの搬送速度は全速に設定されている。ここでは、A4用紙(紙幅297mm)のUFP排出量Us(t)と、Letter用紙(紙幅279.4mm)のUFP排出量Us(t)とが示されている。Letter用紙では、画像形成開始から約100秒が経過したときに冷却制御部120がシャッタ53を開いている。シャッタ53が開かれるまで、二種類のシートSのUFP排出量Us(t)は同じである。しかし、シャッタ53が開いた後は、Letter用紙のUFP排出量Us(t)がA4用紙のUFP排出量Us(t)よりも増加する。シャッタ53が開くと、UFP排出量Us(t)の収束が遅くなり、かつ、UFP排出量Us(t)も増加する。
ここで、Us(t−1)は前回(1秒前)に予測されたUFP排出量を示している。Nは直近1秒間で行われた画像形成枚数を示しており、N決定部133により求められる。Rxは図6(B)に示されたテーブルから開口量xと風量yとの組み合わせに基づきRx決定部135により求められるUFP排出比率である。Rcは図6(C)に示されたテーブルから周辺温度C(t)に基づきRc決定部134により求められるUFP排出比率である。UFP予測部122は、画像形成装置100の電源が投入されると、1秒間隔で(2)式にしたがってUFP排出量Us(t)を演算する。
図7(A)はUFP制御部123の動作を示している。エンジンコントローラ101はプリントコントローラ102からプリント指示を受信すると、UFP制御部123を起動する。
・S701でUFP制御部123はUFP予測部122から現在の予測結果であるUFP排出量Us(t)を取得する。
・S702でUFP制御部123は、UFP排出量Us(t)が閾値Uthを超えているかどうかを判定する。UFP排出量Us(t)が閾値Uthを超えていれば、UFP制御部123はS703に進む。一方、UFP排出量Us(t)が閾値Uthを超えていなければ、UFP制御部123はS703をスキップしてS704に進む。
・S703でUFP制御部123はUFP排出量Us(t)が減るように画像形成条件を変更する。たとえば、UFP制御部123は搬送速度を全速から半速に切り替え、定着ヒータ30の目標温度を180℃から160℃に変更する。
・S704でUFP制御部123はプリントジョブが終了したかどうかを判定する。UFP制御部123はプリントジョブが終了するまで、S701ないしS704を繰り返し実行する。
実施例1では定着装置13の端部温度Teに応じて冷却機構50の冷却レベルが制御されている。実施例2では、さらに、UFP排出量Us(t)も考慮された定着装置13の端部の冷却制御が採用される。これは、搬送速度を維持するために有利であろう。実施例2において実施例1と共通または類似する事項の説明は省略される。
図8(A)は第二モードにおける冷却レベルごとの搬送間隔の延長時間を示している。冷却レベルと搬送間隔の延長時間との関係はテーブル化されてROM105に格納されている。ここでは、搬送間隔が、先行するシートSの後端の通過時刻から後続のシートSの先端の通過時刻までの時間間隔と定義されている。第二モードは、定着装置13を通過するシートSの搬送間隔を広げることで、定着ヒータ30を動作させる間隔が広げられる。これにより、端部の温度の上昇が抑制される。実施例2における冷却レベルの決定方法は実施例1の決定方法と同じである。図8(A)が示すように、冷却レベルに応じた搬送間隔の延長時間が増加する。
実施例2においても温度予測部121およびUFP予測部122は実施例1と同じ処理を実行する。UFP制御部123の閾値Uthは120である。図9(A)は制御モードの選択式Tdを説明するための図である。選択式Tdは、現在のUFP排出量Us(t)と周辺温度C(t)に基づき、第一モードと第二モードのどちらかを選択する。選択式Tdは3つの領域にわかれている。第一モード領域aは周辺温度C(t)が高い場合に第一モードを選択する領域である。第一モード領域bは周辺温度C(t)が低い場合に第一モードを選択する領域である。第二モード領域は第二モードを選択する領域である。各領域の境界は、以下のように決められている。
図9(B)はUFP排出量が考慮された冷却制御を示している。エンジンコントローラ101は、プリントコントローラ102からプリント指示を受信すると、UFP制御部123を起動する。
・S901でUFP制御部123は制御モードとして第一モードを選択する。
・S902でUFP制御部123は制御モードとして第一モードが選択されているかどうかを判定する。制御モードとして第一モードが選択されていれば、第一モードから第二モードへの切り替えが必要かどうかを判定するために、UFP制御部123はS903に進む。すでに第二モードが選択されていれば、UFP制御部123はS907に進む。
・S903でUFP制御部123は冷却レベルが1以上かどうかを判定する。冷却レベルが1以上でなければ、第二モードへの切り替えは不要であるため、UFP制御部123はS909に進む。一方で、冷却レベルが1以上であれば、UFP制御部123はS904に進む。
・S904でUFP制御部123は、残り枚数が所定枚数(例:120枚)以上かどうかを判定する。残り枚数とは、プリントジョブにより指定された画像形成枚数のうちまだ画像形成が完了していない画像形成枚数である。UFP制御部123は画像形成部110が形成した画像の枚数をカウントし、プリントジョブにより指定された画像形成枚数からカウント値を減算することで、残り枚数を演算する。残り枚数が所定枚数未満であれば、第二モードへの切り替えは不要であるため、UFP制御部123はS909に進む。一方で残り枚数が所定枚数以上であれば、UFP制御部123はS905に進む。
・S905でUFP制御部123は選択式Tdを用いて、UFP予測部122により求められたUFP排出量US(t)と温度予測部121により求められた周辺温度C(t)に基づき、第二モードへの切り替えが必要かどうかを判定する。UFP排出量US(t)と周辺温度C(t)との組み合わせが第一モード領域a、bの内部にあれば、UFP制御部123は第二モードへの切り替えは不要と判定し、S909に進む。一方で、UFP排出量US(t)と周辺温度C(t)との組み合わせが第二モード領域の内部にあれば、UFP制御部123は第二モードへの切り替えが必要と判定し、S906に進む。
・S906でUFP制御部123は第二モードを選択して、S909に進む。つまり、制御モードは第一モードから第二モードに切り替えられる。
・S907でUFP制御部123は現在の周辺温度C(t)が閾値Cthを超えているか、または、UFP排出量Usが閾値Uthを超えているかを判定する。これは論理和の条件となっている。周辺温度C(t)が閾値Cthを超えず、かつ、UFP排出量Usが閾値Uthを超えていなければ、UFP制御部123はS909に進む。一方で、周辺温度C(t)が閾値Cthを超えていれば、UFP制御部123はS908に進む。また、UFP排出量Usが閾値Uthを超えていれば、UFP制御部123はS908に進む。閾値Cthは予め実験により決定される。
・S908でUFP制御部123は制御モードとして第一モードを選択する。つまり、制御モードは第二モードから第一モードに切り替えられる。
・S909でUFP制御部123はプリントジョブが終了したかどうかを判定する。UFP制御部123はプリントジョブが終了するまで、S901ないしS909を繰り返し実行する。
図10は実施例1、2の実験結果を示している。実施例1と実施例2について同じ条件で実験が実行された。UsIは実施例1のUFP排出量を示している。NsIは実施例1の総画像形成枚数を示している。UsIIは実施例2のUFP排出量を示している。NsIIは実施例2の総画像形成枚数を示している。
実施例3では、画像形成開始前に周辺温度C(t)を上げてから画像形成を開始することでUFP排出量が抑制される。実施例3において実施例1、2と共通する事項についての説明は省略される。
図9(A)に示された判定式Tdの第一モード領域aは、UFP排出量Usが閾値Uthよりも低い値で収束する条件を示している。よって、周辺温度C(t)が第一モード領域aに位置している状態で画像形成が開始されれば、搬送速度を低下させることなく、UFP排出量Usが抑制される。また、高い生産性も維持される。
図11(A)はUFP排出量が考慮された定着装置13の温度制御を示している。エンジンコントローラ101のCPU104は、プリントコントローラ102からプリント指示を受信すると、CPU104は定着装置13の温度制御を開始する。
・S1101でCPU104は温度予測部121により取得された周辺温度C(t)とUFP予測部122により取得されたUFP排出力Us(t)の組み合わせが第一モード領域aに存在するかどうかを、判定式Tdを用いて判定する。第一モード領域aにC(t)とUs(t)の組み合わせが位置していれば、CPU104はS1102ないしS1104をスキップしてS1105に進み、プリントを開始する。第一モード領域aにC(t)とUs(t)の組み合わせが位置していなければ、CPU104はS1102に進む。
・S1102でCPU104はシャッタ53の開口量を0mmに設定してシャッタ53を閉じる。モータ駆動部111は開口量が0mmとなるようにモータ56を駆動する。これにより、周辺温度C(t)が上昇しやすくなる。
・S1103でCPU104は定着装置13の目標温度を180℃に設定し、定着ヒータ30への電力の供給を開始する。
・S1104でCPU104は温度予測部121により取得された周辺温度C(t)とUFP予測部122により取得されたUFP排出力Us(t)の組み合わせが第一モード領域aに存在するかどうかを、判定式Tdを用いて判定する。第一モード領域aにC(t)とUs(t)の組み合わせが位置するようになるまで、CPU104は待機する。第一モード領域aにC(t)とUs(t)の組み合わせが位置するようになると、S1105に進む。
・S1105でCPU104はプリント(画像形成)を開始する。
図11(B)は同じ条件で画像形成を行った場合の、実施例1と実施例3の実験結果を示している。UsIIIは実施例3によるUPF排出量である。NsIIIは実施例3による総画像形成枚数である。実施例1の実験結果は図10を用いてすでに説明したとおりである。実施例3では0秒の時点で判定式Tdの判定結果が第二モード領域に属していた。そのため、CPU104はシャッタ53を閉じて、定着ヒータ30の温度制御を開始している。これにより周辺温度C(t)が上昇し始める。約10秒が経過した時点で、判定式Tdの判定結果が第一モード領域aに遷移する。これにより、画像形成が開始される。判定式Tdの判定結果が第一モード領域aに遷移した状態で画像形成が開始されるため、UFP排出量Usは低い値に収束する。つまり、実施例3では搬送速度の低下によるUFP排出量の抑制は実施されないため、高い生産性が維持される。総画像形成枚数NsIIIが180枚を超える辺り(約190秒が経過した時点)で、実施例3の生産性が実施例1の生産性を上回る。その後は実施例3の生産性が実施例1の生産性よりも高くなる。よって、画像形成枚数が多い場合、実施例3は、UFP排出量Usを抑制しつつ高い生産性を達成する。
定着装置13はシートSに形成されたトナー画像に熱と圧力を加えて当該シートSに当該トナー画像を定着させる定着手段として機能する。温度センサ32は定着ローラ14の端部の温度を検知する温度検知手段として機能する。冷却機構50は定着ローラ14の端部を冷却する冷却手段として機能する。冷却制御部120は温度センサ32より検知された定着ローラ14の端部の温度に応じて冷却機構50による冷却レベルを制御する冷却制御手段として機能する。冷却レベルは冷却機構50の制御状態と置換可能な用語である。温度予測部121は画像形成装置100が設置された環境の環境温度または前回の周囲温度に基づく初期値と画像形成装置100の稼働時間とに基づき定着装置13の周囲温度C(t)を取得する取得手段として機能する。前回の周囲温度とは、画像形成装置100の電源がオフまたは省エネモードに遷移するときに取得された周囲温度である。たとえば、周囲温度が環境温度まで低下する前に、画像形成装置100の電源がオフオンされることが考えられる。この場合、画像形成装置100の電源がオンされたときの周囲温度は環境温度よりも前回予測された周囲温度に近い。この場合前回予測された周囲温度と電源がオンされたときからの経過時間(稼働時間)に基づき周囲温度C(t)が予測されてもよい。UFP予測部122は冷却レベルと周囲温度C(t)とのうち少なくとも一方に依拠したパラメータに基づき画像形成装置100から排出される超微粒子の排出量Us(t)を予測する予測手段として機能する。なお、温度予測部121は冷却レベルに基づき周囲温度C(t)を予測してもよい。UFP制御部123は排出量Us(t)に応じて超微粒子の排出量が抑制されるよう画像形成装置100を制御する排出量制御手段として機能する。本実施例によれば、少なくとも冷却レベルが考慮されるため、UFPの排出量Us(t)の予測精度が向上する。
Claims (10)
- シートに形成されたトナー画像に熱と圧力を加えて当該シートに当該トナー画像を定着させる定着手段と、
前記定着手段の端部の温度を検知する温度検知手段と、
前記定着手段の端部を冷却する冷却手段と、
前記温度検知手段により検知された前記定着手段の端部の温度に応じて前記冷却手段による冷却レベルを制御する冷却制御手段と、
前記冷却レベルに基づき前記定着手段の周囲温度を取得する取得手段と、
前記周囲温度に依拠したパラメータに基づき画像形成装置から排出される超微粒子の排出量を予測する予測手段と、
前記排出量に応じて超微粒子の排出量が抑制されるよう前記画像形成装置を制御する排出量制御手段と
を有し、
前記冷却手段は、
前記定着手段の端部に空気を送り込む送風手段と、
前記送風手段の出口に設けられた開閉自在なシャッタと、を有し、
前記取得手段は、一定時間ごとに前記周囲温度を取得するように構成されているとともに、前記シャッタの開口量に基づき求められる収束温度と、前回取得された周囲温度との差分に温度係数を乗算し、さらに前記前回取得された周囲温度を加算することで前記定着手段の周囲温度を求めるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記周囲温度に基づき第二排出係数を決定する第二決定手段をさらに有し、
前記予測手段は、前記周囲温度に依拠したパラメータとして前記第二排出係数を用いて前記超微粒子の排出量を予測することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記予測手段は、前記パラメータに加え、単位時間あたりの画像形成枚数に基づき前記画像形成装置からの超微粒子の排出量を予測することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記前回取得された周囲温度が前記収束温度を超えていれば第一温度係数を選択し、前記前回取得された周囲温度が前記収束温度を超えていなければ前記第一温度係数よりも小さな第二温度係数を選択し、前記取得手段に渡す選択手段をさらに有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記排出量制御手段は、前記排出量に応じて前記定着手段を搬送されるシートの搬送速度を制御することで、前記超微粒子の排出量を抑制することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記排出量制御手段は、前記シートの搬送速度を制御することで前記超微粒子の排出量を抑制する第一モードと、隣り合った二枚のシートの搬送間隔を制御することで前記超微粒子の排出量を抑制する第二モードとを有し、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが第一モード領域に属する場合に前記第一モードを選択し、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが第二モード領域に属する場合に前記第二モードを選択することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記第二モードが選択されると、前記冷却手段は停止することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記排出量制御手段は、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが前記第二モード領域に属し、かつ、前記冷却手段の冷却レベルが所定レベル以上である場合には、前記第二モードを選択し、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが前記第二モード領域に属しているが、前記冷却手段の冷却レベルが前記所定レベル以上でない場合には、前記第一モードを選択することを特徴とする請求項6または7に記載の画像形成装置。
- 前記排出量制御手段は、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが前記第二モード領域に属し、かつ、前記冷却手段の冷却レベルが所定レベル以上であり、かつ、前記画像形成装置に投入されたプリントジョブにおいて残りの画像形成枚数が所定枚数以上である場合には、前記第二モードを選択し、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが前記第二モード領域に属しているが、前記冷却手段の冷却レベルが所定レベル以上でないか、または、前記画像形成装置に投入されたプリントジョブにおいて残りの画像形成枚数が前記所定枚数以上でない場合には、前記第一モードを選択することを特徴とする請求項6または7に記載の画像形成装置。
- 前記排出量制御手段は、前記画像形成装置にプリントジョブが投入されたときに、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが前記第一モード領域に属していないときは、前記予測手段により予測された超微粒子の排出量と前記周囲温度とが前記第一モード領域に属するようになるまで、前記定着手段を加熱させることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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