JP2005249871A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 コールドスタート時には、蓄熱期間の間定着ローラ22を通常待機温度Trよりも高い第2待機温度Tiに維持することで、定着装置7全体を早く温めることができるため、印刷開始までの待ち時間が長くなることを回避できる。また、第2待機温度Tiは定着動作時の定着温度Tpよりも低い温度に設定されるため、過熱によるトナーの再付着を防止できる。また、第2待機温度Tiのヒステリシス幅が通常待機温度Trに比べて小さくなるように設定されるため、定着装置7の蓄熱が不十分な状態から定着動作が開始される場合でも定着動作開始直後の温度のばらつきを抑えて、定着不良の発生を防ぐことができる。
【選択図】 図10
Description
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、コールドスタート時における印刷開始までの待ち時間の長期化を回避するとともに、用紙の過熱を防ぐことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
コールドスタート時には、蓄熱期間を設けてその間定着ローラを通常待機温度よりも高い第2待機温度に維持しておくことで、通常待機温度に維持するよりも定着装置全体を早く温めることができる。また、装置が第2待機温度において充分温められるので、印刷指令により定着温度に昇温した場合も定着ローラの温度不足は生じない。さらに、通常待機温度よりも高い第2待機温度から定着温度へはすぐに昇温できるため、一定期間印刷動作を禁止するよりも印刷開始までの待ち時間が長くなることを回避できる。また、第2待機温度は定着動作時の定着温度よりも低い温度に設定されるため、過熱によるトナーの再付着を防止できる。加えてコールドスタート時にすぐに印刷を開始しない場合には、定着温度よりも低い第2待機温度までしか温度を上げないため、必ず定着温度よりも一時的に温度を高める場合に比べ電力消費を抑えることができる。
定着ローラに対する目標温度のヒステリシス幅が小さいと、加熱手段のオン・オフが頻繁に切り替えられるため、蛍光灯のチラツキ等のフリッカが頻繁に発生することになる。このフリッカの発生を抑えるために、通常待機温度及び第2待機温度のヒステリシス幅は比較的大きな値に設定される。しかし一方で、目標温度のヒステリシス幅が大きいと、特に定着装置の蓄熱が不十分な状態から定着動作が開始される場合に、定着動作開始直後の定着ローラの温度がばらつきやすくなり、過熱や温度不足による定着不良を引き起こすおそれがある。これに対し、本構成では、第2待機温度のヒステリシス幅が通常待機温度に比べて小さくなるように設定されるため、定着装置の蓄熱が不十分な状態から定着動作が開始される場合でも定着動作開始直後の温度のばらつきを抑えて、定着不良の発生を防ぐことができる。なお、フリッカーが頻繁に発生する可能性があるが、第2待機温度に維持する期間は通常待機温度に維持する期間よりも短いから、その影響を最小限に抑えることができる。
定着ローラがコールドスタート時の温度から通常待機温度に至るまでの時間に基づいて蓄熱期間の長さを決定するため、蓄熱期間の長さを必要最小限に留めて消費電力を抑えることができる。
コールドスタート時の定着ローラの温度に基づいて蓄熱期間の長さを決定するため、蓄熱期間の長さを必要最小限に留めて消費電力を抑えることができる。
蓄熱期間中に定着動作が開始されかつ終了された場合には、蓄熱期間が終了していなくても、定着動作が行われたことによって定着装置は十分に温まっているため、定着ローラの目標温度を第2待機温度ではなく通常待機温度に設定することで、消費電力をより抑えることができる。
蓄熱期間中に定着動作が開始されかつ終了した場合には、その蓄熱期間中において定着温度に維持された時間の長さによって装置の蓄熱が十分に行われたか否かが分かれる場合がある。そこで、定着温度に維持される時間が十分である場合には、定着ローラの目標温度を第2待機温度ではなく通常待機温度に設定し、不十分である場合には、定着ローラの目標温度を第2待機温度に設定して定着装置の蓄熱を続行することで、蓄熱不足による定着不良の発生を防ぎつつ、消費電力を抑えることができる。
蓄熱期間中に定着動作が開始されかつ終了した場合に、例えば、通常の用紙に対して定着動作を行った場合には、定着ローラの目標温度を第2待機温度に設定して定着装置の蓄熱を続行し、熱容量の大きい厚紙に対して定着動作を行った場合には、定着装置の蓄熱が十分に行われているとみて、定着ローラの目標温度を通常待機温度に設定する。これにより、消費電力をより抑えることができる。
加熱手段としてハロゲンヒータを用いたため、例えば定着ローラの表面付近に抵抗発熱体を配した定着装置に比べて、安価に構成することができる。
次に本発明の第1実施形態について図1から図11を参照して説明する。
図1は、本実施形態のレーザプリンタ1(本発明の「画像形成装置」に相当)の縦断面を概略的に表した図である。
[画像形成装置の機械的構成]
このレーザプリンタ1では、本体ケーシング2内の下部に配置されたトレイ3または第2トレイ4から供給される用紙5(本発明の「定着媒体」に相当)に対し、画像形成部6にてトナー像を形成した後、定着装置7にてそのトナー像を加熱して定着処理を行い、最後にその用紙5を本体ケーシング2内の上部に位置する排紙トレイ8に排紙する構成となっている。
スキャナ部10は、本体ケーシング2内の上部に配置されており、レーザ発光部(図示せず)、ポリゴンミラー11、複数の反射鏡12及び複数のレンズ(図示せず)等を備えている。このスキャナ部10では、レーザ発光部から発射されたレーザ光を、ポリゴンミラー11、反射鏡12、レンズを介して一点鎖線で示すように感光ドラム17の表面上に高速走査にて照射させる。
感光ドラム17の上方には、帯電器18が間隔を隔てて配置されている。この帯電器18は、スコロトロン方式のものであって、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用の帯電器であり、感光ドラム17の表面を一様に正極性に帯電させる。
また、感光ドラム17の下方には、転写ローラ19が感光ドラム17に対向して配置されている。転写時にはこの転写ローラ19に転写バイアスが印加される。
ヒータ24は、例えばハロゲンヒータであって、定着ローラ22の内部にその中心軸に沿って配置されており、後述するCPU32からの出力信号に基づいて通断電(オン・オフ)制御されるようになっている。
図3は、レーザプリンタ1の電気的な構成を示すブロック図である。このレーザプリンタ1は、制御基板30、インターフェイス37、エンジン39等を備えて構成されている。
制御基板30には、ASIC31、CPU32、ROM33、RAM34及びNVRAM35が設けられている。
(i)定着ローラ22の温度が目標温度となるようにヒータ24を制御する「温度制御手段」
(ii)コールドスタートか否かを判定する「コールドスタート判定手段」
(iii)定着ローラ22の温度がコールドスタート時の温度から後述する通常待機温度に至るまでの時間を計測する「計時手段」(本実施例では、これを「ウオームアップ計測タイマ」と称する。)
(iv)通常待機温度よりも高温の第2待機温度に定着ローラの温度を維持することにより定着装置に蓄熱する期間(「蓄熱期間」という)の長さを決定する「蓄熱期間長さ決定手段」
(v)定着動作の開始及び終了を判断する「定着動作判断手段」
(vi)上述の「蓄熱期間」中に定着動作が終了した場合に、その定着動作がなされた定着媒体の種別に応じて定着ローラの目標温度を通常待機温度に設定するか、第2待機温度に設定するかを決定する「待機温度判定手段」
NVRAM35は、レーザプリンタ1の電源を切ったり、リセットしたりした場合にも、記憶されたデータが消去されない不揮発性メモリであり、例えば定着ローラ22に対する各目標温度(後述する)等が書き込まれる。
エンジン39は、例えば、定着ローラ22等を回転駆動するためのメインモータ41、サーミスタ25、ヒータ24等を含む、印刷処理を実行するための各種の機械要素によって構成されている。
本実施形態のプリンタは、CPU32によってROM33から読み出される印刷制御プログラムによって制御される。これは、後述する定着ローラの温度制御用プログラムに対して上位に位置しており、PC38からの印刷指令を受けて印刷処理を実行するほか、プリンタの動作モードを切り替える機能を有し、印刷指令を受けていないときにはプリンタを待機モードに設定し(定着ローラ22の目標温度を通常待機温度Trとした「通常待機モード」と、それを第2待機温度Tiとした「第2待機モード」との2種類がある)、印刷指令を受けると印刷モードに設定し、待機モードが予め定められた時間だけ継続するとスリープモードに設定する。各モードの設定は、印刷制御プログラムを実行するCPU32がその動作モードに応じた値をRAM34の記憶領域に書き込み、CPU32が温度制御プログラムの実行時にそれを読み込むことによって実行される。
次に定着ローラ22を温度制御するためのソフトウエア的構成を、図6から図11に示すフロー図、グラフ等を参照して説明する。
まず、定着ローラ22の制御目標となる目標温度としては、図10に示されるように、定着温度Tp、通常待機温度Tr及び第2待機温度Tiの3種類があり、各目標温度にはそれぞれ下限値(各目標温度の符号の最後に1を付す)と、上限値(同じく2を付す)との2つの値が設定されている。
また、スリープモード設定S15はヒータ24をオフさせる処理である。
なお、上記「コールドスタート判定」の意義については、次の作用説明によって明らかにされる。
図9に各動作モードの遷移状態を示すように、レーザプリンタ1の電源が投入されると初期化が行われ(ステップS31)、まずスリープモードに設定された後(S32)、直ちに通常待機モードに設定される。すると、温度制御ルーチンのモード監視ルーチン(図7参照)において、モード判定が行われ、まず通常待機モード設定、すなわち定着ローラ22の目標温度として下限値Tr1=165℃、上限値Tr2=180℃が設定される。そして、これらの値を参照してヒータ制御ルーチン(図8参照)が実行されるから、まずヒータ24が連続的に通電されて定着ローラ22の温度が急速に上昇する。
これに対し、本実施形態では、「第2待機モード」におけるヒステリシス幅を「通常待機モード」に比べて小さくしているため、定着動作開始直後における定着ローラ22の表面温度Tのばらつきを抑えることができ、従ってそれに起因したトナーの定着不良の発生を防止できるのである。
なお、「第2待機モード」終了後の「通常待機モード」中にPC38から印刷指令が与えられた場合には、「印刷モード」に遷移して定着動作が実行される。この場合、「通常待機モード」では上述のように目標温度が比較的大きなヒステリシスを有しているため、先の「第2待機モード」から「印刷モード」に遷移したケース(段落[0057]参照)で述べた定着不良の発生を懸念する見方もあり得る。しかし、「第2待機モード」終了後の「通常待機モード」中にPC38から印刷指令が与えられた場合には、蓄熱期間において既に定着装置7の蓄熱が十分になされているので、定着動作開始直後においてヒステリシス幅の大きさに起因して生じる定着ローラ22の表面温度Tのばらつきは小さく、定着不良は発生しない。
蓄熱期間の終了間際に印刷指令を受けた場合には、定着動作の終了時には第2待機モードタイマのカウントが既に終了していることになり(ステップS50で「Yes」)、この結果、プリンタの動作モードは「通常待機モード」に遷移する(ステップS51)。
このようにした理由は、定着ローラ22は第2待機温度Tiに十分に長い時間維持されていたことになるから、定着装置7への蓄熱は十分に行われており、定着動作終了後に「通常待機モード」に遷移しても、その後に印刷指令が与えられたときに、定着ローラ22を迅速に定着温度Tpに上昇させることができ、かつ、定着不良を生じさせないからである。「第2待機モード」に遷移させる場合に比べて、電力消費量を節約できる。
次に本発明の第2実施形態について図12を参照して説明する。図12は、電源投入後からの定着ローラ22の表面温度Tの推移を示したグラフである。
本実施形態では、蓄熱期間tsの略前半は「第2待機モード」における目標温度のヒステリシス幅(上限値と下限値との差)が比較的小さく設定されており、蓄熱期間tsの略後半はヒステリシス幅が前半よりも大きくなるように設定されている。より詳細には、例えば、第2待機温度として、ヒステリシス幅の異なる上限値と下限値との組が2組用意されている。そして、第2待機モードにおいては、はじめにヒステリシス幅の小さい上限値と下限値との組が定着ローラ22に対する目標温度として設定され、第2待機モードタイマのカウントが所定値ts2(蓄熱期間の長さtsより小さい値)に至ると、ヒステリシス幅の大きい方の上限値と下限値との組が定着ローラ22の目標温度として設定される。
本実施形態によれば、蓄熱期間中であっても蓄熱がある程度進んだときにはヒステリシス幅を大きくとるため、フリッカの発生を抑えることができる。
5…用紙(定着媒体)
7…定着装置
22…定着ローラ
23…加圧ローラ
24…ヒータ(加熱手段)
25…サーミスタ(温度検出手段)
32…CPU(温度制御手段、コールドスタート判定手段、計時手段、蓄熱期間長さ決定手段、定着動作判断手段、待機温度判定手段)
Claims (8)
- 定着ローラと、この定着ローラに押し付けられて配された加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱手段と、前記定着ローラの表面温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段によって検出される温度に基づき前記定着ローラの温度が目標温度となるように前記加熱手段を制御する温度制御手段とを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとにより未定着トナー像が担持された定着媒体を搬送しつつ加熱することにより前記定着媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、
前記温度制御手段は、前記定着ローラの目標温度を、前記未定着トナー像を定着させるための定着温度と、この定着温度よりも低い待機温度である通常待機温度と、この通常待機温度よりも高くかつ前記定着温度よりも低い第2待機温度とから選択的に設定するとともに、コールドスタート時においては、前記定着温度の目標温度を前記第2待機温度に設定するとともに前記定着装置に蓄熱させるための蓄熱期間の間その状態を維持し、その蓄熱期間の終了後に前記定着ローラの目標温度を前記通常待機温度に設定することを特徴とする画像形成装置。 - 前記温度制御手段は、前記第2待機温度と前記通常待機温度とのそれぞれの目標温度について、前記加熱手段をオフにする上限値と前記加熱手段をオンにする下限値とを設定するとともに、前記蓄熱期間における前記第2待機温度の上限値と下限値との差が、前記通常待機温度の上限値と下限値との差よりも小さくなるように設定することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置は、コールドスタートか否かを判定するコールドスタート判定手段と、前記コールドスタート判定手段によりコールドスタートと判断された場合に、前記定着ローラの温度がコールドスタート時の温度から前記通常待機温度に至るまでの時間を測定する計時手段と、前記計時手段により測定された時間に基づき前記蓄熱期間の長さを決定する蓄熱期間長さ決定手段とを備え、前記温度制御手段は、前記期間長さ決定手段により決定された長さ分前記蓄熱期間を維持させ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。
- 前記画像形成装置は、コールドスタートか否かを判定するコールドスタート判定手段と、前記コールドスタート判定手段によりコールドスタートと判断された場合に、そのコールドスタート時における前記温度検出手段の検出温度に基づき前記蓄熱期間の長さを決定する蓄熱期間長さ決定手段とを備え、前記温度制御手段は、前記期間長さ決定手段により決定された長さ分前記蓄熱期間を維持させ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。
- 前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が開始され終了したと判断された場合、前記定着ローラの目標温度を前記通常待機温度に設定することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が終了したと判断された場合、前記定着温度を維持した時間に基づき、前記定着ローラの目標温度を前記第2待機温度に設定するかあるいは前記通常待機温度に設定するかを判定する待機温度判定手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が終了したと判断された場合、前記定着動作がなされた定着媒体の種別に応じて、前記定着ローラの目標温度を前記第2待機温度に設定するかあるいは前記通常待機温度に設定するかを判定する待機温度判定手段を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記加熱手段は、前記定着ローラの内部に配されたハロゲンヒータからなることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の画像形成装置。
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