JP2009069605A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の温まリ具合に応じて、ヒートローラの設定温度を定着温度から待機温度に切り替える時機を変え、不必要な熱をヒートローラに供給しない効率的な画像形成装置を提供する。
【解決手段】次に、ステップＳ１０１で検出された表面温度Ｔｐが所定温度Ｔ３以上であれば、即ちＴｐ≧Ｔ３であれば（Ｓ１０２でＹｅｓ）、プリンタコントローラ１１は、第１制御手段として、ＰＤＳ３３がオフとなる第１時機に合わせて、ヒートローラ２７の設定温度を定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替える（Ｓ１０３）。一方、ステップＳ１０２で、Ｔｐ≧Ｔ３でなければ（Ｓ１０２でＮｏ）、ＰＤＳ３３からの検出信号に基づいてＰＤＳがオフとなるのを検出する（Ｓ１０６）。次に、第２制御手段として、第１時機から所定時間経過後のモータ３４が停止する第２時機に合わせて、ヒートローラ２７の設定温度を定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替える（Ｓ１０７）。
【選択図】図２

Description

この発明は画像形成装置に関し、特に電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、記録紙を加熱及び加圧することにより記録紙に転写されたトナー像を定着させる定着器を備えている。この定着器は、ヒートローラと、ヒートローラに加圧及び接触して対向するように設置されるプレスローラと、ヒートローラに内蔵されるヒータと、ヒートローラの表面に接触して設置される温度センサとを備えている。ヒータには例えばハロゲンランプが用いられる。トナー像の定着性を安定させるために、ヒートローラの表面温度が所定の定着温度に維持されるように、ヒートローラの表面温度が制御されている。ヒートローラの表面温度の制御は、ヒータから供給される熱を利用して、ヒータのオン／オフ制御により行われている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、温度センサによって検出されるヒートローラの表面温度が、上記定着温度より高くなれば、ヒータを停止させ、上記定着温度より低くなれば、ヒータを作動させる。又、一連の画像形成処理が終了すると、ヒートローラの表面温度に対する設定温度は定着温度から待機温度に切り替えられる。待機温度は、待機時の消費エネルギーを削減するための定着温度より低い温度である。上記設定温度を定着温度から待機温度に切り替える時機は、一連の画像形成処理が終了した後、所定時間経過後である。例えば、ヒートローラやプレスローラを回転させるモータが停止する時機に合わせて切り替えられている。

特開２００１−２２８７４４号公報

上記のような従来の画像形成装置では、装置が温まっているかいないかに関わらず、ヒートローラの表面温度に対する設定温度は、一連の画像形成処理終了後、一定時間経過後に定着温度から待機温度に切り替えられている。装置が温まっていない場合は、一連の画像形成処理終了後しばらくしてから設定温度が待機温度に切り替わると、一連の画像形成処理が終了してもヒートローラに熱が供給され続け、ヒートローラの表面温度は所定時間経過後に下降し始める。そのため、複写開始ボタンが押されてから１枚目の記録紙の後端がトレイに排出されるまでの時間、いわゆるＦＣＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｃｏｐｙ Ｏｕｔｐｕｔ Ｔｉｍｅ）が長くなることが防止されている。しかし、装置が温まっている場合は、一連の画像形成処理が終了してもしばらく設定温度が定着温度に維持され、所定時間ヒートローラに不必要な熱を供給することとなる。更に、その熱により装置が必要以上に温まってしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、装置の温まリ具合に応じて、ヒートローラの設定温度を定着温度から待機温度に切り替える時機を変え、不必要な熱をヒートローラに供給しない効率的な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、記録紙を加熱及び加圧して記録紙に転写されたトナー像を定着させることにより画像形成処理が行われる画像形成装置であって、ヒートローラと、ヒートローラに内蔵され、ヒートローラに熱を供給するヒータと、ヒートローラに接触して設置されるプレスローラと、ヒートローラ及びプレスローラの記録紙の排出側に設置され、記録紙の通過を検出する記録紙排出センサと、プレスローラの表面温度を検出する温度検出手段と、検出された表面温度が所定温度より高い場合に、一連の前記画像形成処理において最後の記録紙が通過して記録紙排出センサがオフとなる第１時機に合わせて、ヒートローラの設定温度を定着温度から待機温度に切り替える第１制御手段と、検出された表面温度が所定温度より低い場合に、第１時機から所定時間経過後に設定温度を定着温度から待機温度に切り替える第２制御手段とを備えたものである。

このように構成すると、装置が温まっている場合に、一連の画像形成処理終了後すぐにヒートローラの表面温度が下降し始める。又、装置が温まっていない場合に、一連の画像形成処理が終了して所定時間経過後にヒートローラの表面温度が下降し始める。

第２の発明は、第１の発明の構成において、ヒートローラ及びプレスローラを回転させるモータを更に備え、第２制御手段は、第１時機の後モータが停止する第２時機に合わせて、設定温度を定着温度から待機温度に切り替えるものである。

このように構成すると、装置が温まっていない場合に、一連の画像形成処理が終了してから所定時間経過後のモータの停止に合わせて、ヒートローラの表面温度が下降し始める。

第３の発明は、第１又は第２の発明の構成において、プレスローラの表面に接触して設置される温度センサを更に備え、温度検出手段は、温度センサによりプレスローラの表面から直接に表面温度を検出するものである。

このように構成すると、プレスローラの表面に直接接触する温度センサを利用して装置の温まり具合が判断される。

以上説明したように、第１の発明は、装置が温まっている場合に、一連の画像形成処理終了後すぐにヒートローラの表面温度が下降し始めるため、不必要な熱をヒートローラに供給しない効率的な画像形成装置となる。又、一連の画像形成処理終了後に不必要な熱をヒートローラに供給しないため、装置が必要以上に温まってしまうことを防止することができ、消費エネルギーも削減することができる。装置が温まっていない場合に、一連の画像形成処理が終了して所定時間経過後にヒートローラの表面温度が下降し始めるため、一連の画像形成処理の終了しても所定時間ヒートローラに熱が供給され続け、装置が温められるため、ＦＣＯＴが長くなるのを防止することができる。

第２の発明は、第１の発明の効果に加えて、装置が温まっていない場合に、一連の画像形成処理が終了してから所定時間経過後のモータの停止に合わせて、ヒートローラの表面温度が下降し始めるため、更に効率的な画像形成装置となる。

第３の発明は、第１又は第２の発明の効果に加えて、プレスローラの表面に直接接触する温度センサを利用して装置の温まり具合が判断されるため、更に効率的な画像形成装置となる。

次に、発明の実施の形態について図を用いて説明する。

図１はこの発明の第１の実施の形態による画像形成装置の概略構成を示したブロック図である。

図１を参照して、例えばファクシミリやコピー機に組み込まれる画像形成装置１０は、感光ドラム１２と、記録紙搬送路を挟んで感光ドラム１２に接触して対向するように設置される転写ローラ１３と、それらの記録紙搬送方向下流側に設置される定着器１５と、感光ドラム１２の周囲に設置される現像器１４と、画像形成装置１０の各部を制御するプリンタコントローラ１１とを備えている。

感光ドラム１２は、露光により帯電する感光体であり、図示しない駆動源により回転される。感光ドラム１２の周囲には、ブラシローラ式の帯電器である帯電ブラシ１６、露光部であるＬＥＤプリントヘッド１８、メモリ除去ブラシ１９が設置されている。帯電ブラシ１６には、帯電バイアス印加回路１７により所定のバイアス電圧が印加される。バイアス電圧が印加された帯電ブラシ１６は、回転しながら感光ドラム１２の外周面を一様に帯電させる。ＬＥＤプリントヘッド１８は、多数のＬＥＤを並設して構成され、入力された画像情報に基づいて感光ドラム１２の外周面に光を照射し、その外周面に画像情報に対応する静電潜像を形成する。メモリ除去ブラシ１９には、メモリ除去ブラシ電圧印加回路２０により所定のバイアス電圧が印加される。バイアス電圧が印加されたメモリ除去ブラシ１９は、転写後に感光ドラム１２の外周面に画像の輪郭に沿って残るトナー像を除去する。

転写ローラ１３は、感光ドラム１２の回転に追従して回転され、転写器として感光ドラム１２の外周面に形成されたトナー像を記録紙に転写する。転写ローラ１３には、転写バイアス印加回路２１により所定のバイアス電圧が印加される。転写ローラ１３と転写バイアス印加回路２１との間には、電流検出部２２が設置され、転写バイアス電圧印加時に流れる電流を検出し、プリンタコントローラ１１に信号が送られる。

現像器１４は、供給ローラ２３、現像ローラ２４及びブレード２５を備えている。供給ローラ２３は、トナーを収容した図示しないトナーケースからトナーを帯電させながら現像ローラ２４に供給する。現像ローラ２４は、供給ローラ２３と感光ドラム１２との間に双方に接触して設置され、感光ドラム１２へトナーを転移する。ブレード２５は、現像ローラ２４の外周面に弾性的に接触され、現像ローラ２４の外周面に付着したトナー層の層圧を均一にする。供給ローラ２３、現像ローラ２４及びブレード２５には、現像器バイアス印加回路２６により所定のバイアス電圧が印加される。

定着器１５は、ヒートローラ２７と、ヒートローラ２７に加圧及び接触して対向するように設置されるプレスローラ２８と、ヒートローラ２７に内蔵され、ヒートローラに熱を供給するヒータ２９とを備えている。ヒートローラ２７の表面には温度センサ３０が接触して設置され、プレスローラ２８の表面には温度センサ３２が接触して設置されている。ヒータ２９には例えばハロゲンランプが用いられる。ヒートローラ２７には、ヒータ作動回路３１が接続されており、プリンタコントローラ１１からの制御信号に基づいてヒータ作動回路３１が動作してヒータ２９が作動する。又、ヒートローラ２７及びプレスローラ２８は、プリンタコントローラ１１からの制御信号に基づいてモータ３４が駆動することにより、回転する。尚、感光ドラム１２、供給ローラ２３及び現像ローラ２４等も、モータ３４が駆動することにより回転する。

プリンタコントローラ１１は、温度センサ３０の検出信号に基づいてヒータ作動回路３１に信号を送信してヒータ２９のオン／オフを制御し、ヒートローラ２７の表面温度が、トナー像の定着性が安定する所定の定着温度（例えば、１９０℃）に維持されるようにする。具体的には、温度センサ３０によって検出されるヒートローラ２７の表面温度が、上記定着温度より高くなれば、ヒータ２９を停止させ、上記定着温度より低くなれば、ヒータ２９を作動させる。複写開始ボタンを押してから一連の画像形成処理が終了した後においては、ヒートローラ２７の表面温度に対する設定温度が定着温度から待機温度（例えば、１１０℃）に切り替えられる。これにより、ヒートローラ２７に供給される熱が減少し、画像形成処理の待機時における消費エネルギーが削減される。一連の画像形成処理とは、例えばコピー機において、1枚だけ複写する場合はその1枚の画像形成処理のことであり、複数枚を連続して複写する場合はその複数枚すべての画像形成処理のことである。又、プリンタコントローラ１１は、温度センサ３２の検出信号に基づいて、プレスローラ２８の表面温度を検出する。

記録紙は記録紙搬送路に沿って、図示しない給紙カセットから転写ローラ１３を介して定着器１５へと１枚ずつ搬送される。定着器１５のヒートローラ２７及びプレスローラ２８の記録紙排出側には、記録紙排出センサであるＰＤＳ３３が設置され、記録紙の通過が検出される。具体的には、記録紙が記録紙搬送路に沿ってＰＤＳ３３を通過中は、ＰＤＳ３３がオンとなり、それ以外のときはＰＤＳ３３がオフとなる。そして、ＰＤＳのオン／オフの状態は、ＰＤＳ３３からの検出信号により、プリンタコントローラ１１に検出される。

次に、一連の画像形成処理が終了したときのヒートローラ２７の表面温度制御について説明する。

図２はこの発明の第１の実施の形態におけるヒートローラの表面温度制御の内容を示したフローチャートである。

図２を参照して、一連の画像形成処理において最後の記録紙がＰＤＳ３３を通過中でＰＤＳ３３がオンとなっている（Ｓ１００）。又、このとき、ヒートローラ２７の設定温度は定着温度Ｔ１となっている。ＰＤＳ３３がオンとなった後、プリンタコントローラ１１は、温度検出手段により温度センサ３２からの信号を受信してプレスローラ２８の表面温度Ｔｐを検出する（Ｓ１０１）。次に、ステップＳ１０１で検出された表面温度Ｔｐが所定温度Ｔ３以上であれば、即ちＴｐ≧Ｔ３であれば（Ｓ１０２でＹｅｓ）、プリンタコントローラ１１は、第１制御手段として、ＰＤＳ３３からの検出信号に基づいてＰＤＳ３３がオフとなるのを検出すると共に、ＰＤＳ３３がオフとなる第１時機に合わせて、ヒートローラ２７の設定温度を定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替える（Ｓ１０３）。記録紙の後端がＰＤＳ３３を通過することにより、ＰＤＳ３３はオフとなる。次に、プリンタコントローラ１１は、第１時機から所定時間経過後にモータ３４を停止させる（Ｓ１０４）。次に、画像形成装置１０は待機状態となる（Ｓ１０５）。

一方、ステップＳ１０２で、Ｔｐ≧Ｔ３でなければ（Ｓ１０２でＮｏ）、プリンタコントローラ１１は、ＰＤＳ３３からの検出信号に基づいてＰＤＳ３３がオフとなるのを検出する（Ｓ１０６）。次に、プリンタコントローラ１１は、第２制御手段として、ＰＤＳ３３がオフとなる第１時機から所定時間経過後にモータ３４を停止させ、モータ３４が停止する第２時機に合わせて、ヒートローラ２７の設定温度を定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替える（Ｓ１０７）。次に、画像形成装置１０はＴｐ≧Ｔ３の場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）と同様に待機状態となる（Ｓ１０５）。
上記制御では、プレスローラ２８の表面温度の高低により、装置の温まり具合が判断される。プレスローラ２８の表面温度が予め設定される所定温度Ｔ３より高い場合は装置が温まっていると判断され、逆に、所定温度Ｔ３より低い場合は装置が温まっていないと判断される。そして、装置の温まり具合によって、ヒートローラ２７の設定温度を定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替える時機が変えられている。

次に、上述したヒートローラ２７の表面温度制御におけるヒートローラ２７の表面温度Ｔｒ、設定温度、ＰＤＳ３３及びモータ３４の関係について説明する。

図３はヒートローラの表面温度Ｔｒ、設定温度、ＰＤＳ及びモータの関係を示した図１で示した画像形成装置におけるタイムチャートであって、図３ＡがＴｐ≧Ｔ３の場合のタイムチャートであり、図３ＢがＴｐ＜Ｔ３の場合のタイムチャートである。

図３Ａを参照して、図３Ａは上述したステップＳ１０１で検出されたプレスローラ２８の表面温度Ｔｐが所定温度Ｔ３以上、即ちＴｐ≧Ｔ３の場合（Ｓ１０２でＹｅｓ）のタイムチャートである。図３Ａは装置が温まっていると判断された場合である。横軸には経過時間が採られ、上段からヒートローラ２７の表面温度Ｔｒの変化、ヒートローラ２７の表面温度Ｔｒに対する設定温度、ＰＤＳ３３のオン／オフ状態、モータ３４のオン／オフ状態が示されている。尚、ＰＤＳ３３のオン／オフ状態及びモータ３４のオン／オフ状態は、図３Ａと図３Ｂとは同一である。

ＰＤＳ３３とモータ３４のタイムチャートをみると、ＰＤＳ３３がオフとなる第１時機から所定時間経過後にモータ３４が停止している。このＰＤＳ３３がオフとなる第１時機は、一連の画像形成処理において、複数枚の記録紙に印字がされる場合の最後の記録紙の後端がＰＤＳ３３を通過する時機である。次に、設定温度とＰＤＳ３３のタイムチャートをみると、ＰＤＳ３３がオフとなる第１時機に合わせて、設定温度が定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替えられている。更に、ヒートローラ２７の表面温度Ｔｒのタイムチャートをみると、設定温度が定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替わる時機まで、定着温度Ｔ１を中心に温度リップルが形成され、それ以降緩やかに待機温度Ｔ２にむかって傾斜している。

図３Ｂを参照して、図３Ｂは上述したステップＳ１０１で検出されたプレスローラ２８の表面温度Ｔｐが所定温度Ｔ３より低い、即ちＴｐ＜Ｔ３の場合（Ｓ１０２でＮｏ）のタイムチャートである。図３Ｂは装置が温まっていないと判断された場合である。図３Ｂのタイムチャートの構成は図３Ａと同様である。

設定温度とモータ３４のタイムチャートをみると、モータ３４が停止する第２時機に合わせて、設定温度が定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替えられている。ヒートローラ２７の表面温度Ｔｒのタイムチャートをみると、設定温度が定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替わる時機まで、定着温度Ｔ１を中心に温度リップルが形成され、それ以降図３Ａの場合より急な勾配で待機温度Ｔ２にむかって傾斜している。

尚、装置が温まっている場合は、ヒートローラ２７に接触して設置されるプレスローラ２８も温まっているため、装置は急に冷えず、プレスローラ２８や定着器１５全体にヒートローラ２７が熱を奪われにくくなっている。そのため、装置が温まっていない場合と比較して早い時機に設定温度を定着温度から待機温度に切り替えても、ＦＣＯＴは長くならない。一方、装置が温まっていない場合は、一連の画像形成処理が終了して所定時間経過後に設定温度を定着温度から待機温度に切り替える。よって、上記所定時間の間ヒートローラ２７に熱が供給されるため、装置が温まっている場合よりヒートローラ２７の表面温度Ｔｒが急に冷えてもＦＣＯＴが長くなりにくい。

上記のようにヒートローラ２７の表面温度Ｔｒが制御される画像形成装置１０では、一連の画像形成処理において最後の記録紙が通過してＰＤＳ３３がオンとなっているときに、プレスローラ２８の表面温度Ｔｐが所定温度Ｔ３より高ければ、装置が温まっていると判断される。そして、装置が温まっている場合には、一連の画像形成処理終了後すぐに、ＰＤＳ３３がオフとなる時機に合わせて設定温度が定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替えられる。したがって、装置が温まっている場合には、一連の画像形成処理終了後すぐにヒートローラ２７の表面温度Ｔｒが下降し始めるため、画像形成処理終了後の不必要な熱をヒートローラ２７に供給しない効率的な画像形成装置とすることができる。又、一連の画像形成処理終了後に不必要な熱をヒートローラ２７に供給しないため、装置が必要以上に温まってしまうことを防止することができ、消費エネルギーも削減することができる。尚、上記不必要な熱は、ヒートローラ２７の表面温度Ｔｒを定着温度Ｔ１に維持するための熱である。

一方、上記同様にＰＤＳ３３がオンとなっているときに、プレスローラ２８の表面温度Ｔｐが所定温度Ｔ３より低ければ、装置が温まっていないと判断される。そして、装置が温まっていない場合には、一連の画像形成処理終了後、所定時間経過後のモータ３４の停止する時機に合わせて設定温度が定着温度Ｔ１から待機温度Ｔ２に切り替えられる。装置が温まっていない場合には、一連の画像形成処理が終了してからモータが停止するまでの所定時間経過後にヒートローラの表面温度が下降し始める。したがって、装置が温まっていない場合には、一連の画像形成処理が終了しても所定時間ヒートローラ２７に熱が供給され続け、装置が温められるため、ＦＣＯＴが長くなることを防止することができる。ここで供給され続ける熱は、ヒートローラ２７の表面温度Ｔｒを定着温度Ｔ１に維持するための熱である。又、装置の温まり具合は、ヒートローラ２７に供給される熱を奪うプレスローラ２８の表面に直接接触する温度センサ３２を利用して判断されるため、更に効率的な画像形成装置となる。

尚、上記の実施の形態では、温度検出手段としてプレスローラの表面に接触して設置された温度センサを利用してプレスローラの表面温度を検出しているが、プレスローラの表面温度に関連して検出することができれば、プレスローラの近傍に配置された温度センサを利用して検出してもよい。又、プレスローラが断熱壁で囲まれている場合の断熱壁内温度等、他の温度を利用して間接的にヒートローラの表面温度を検出してもよい。

又、上記の実施の形態では、装置が温まっていない場合にモータが停止する時機に合わせてヒートローラの設定温度が定着温度から待機温度に切り替えられているが、ＰＤＳがオフとなる時機から所定時間経過していれば、他の時機に切り替えてもよい。

この発明の第１の実施の形態による画像形成装置の概略構成を示したブロック図である。 この発明の第１の実施の形態におけるヒートローラの表面温度制御の内容を示したフローチャートである。 ヒートローラの表面温度Ｔｒ、設定温度、ＰＤＳ及びモータの関係を示した図１で示した画像形成装置におけるタイムチャートであって、図３ＡがＴｐ≧Ｔ３の場合のタイムチャートであり、図３ＢがＴｐ＜Ｔ３の場合のタイムチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
２７ ヒートローラ
２８ プレスローラ
２９ ヒータ
３２ 温度センサ
３３ ＰＤＳ
３４ モータ

Claims (3)

1. 記録紙を加熱及び加圧して前記記録紙に転写されたトナー像を定着させることにより画像形成処理が行われる画像形成装置であって、
   ヒートローラと、
   前記ヒートローラに内蔵され、前記ヒートローラに熱を供給するヒータと、
   前記ヒートローラに接触して設置されるプレスローラと、
   前記ヒートローラ及び前記プレスローラの前記記録紙の排出側に設置され、前記記録紙の通過を検出する記録紙排出センサと、
   前記プレスローラの表面温度を検出する温度検出手段と、
   前記検出された表面温度が所定温度より高い場合に、一連の前記画像形成処理において最後の前記記録紙が通過して前記記録紙排出センサがオフとなる第１時機に合わせて、前記ヒートローラの設定温度を定着温度から待機温度に切り替える第１制御手段と、
   前記検出された表面温度が前記所定温度より低い場合に、前記第１時機から所定時間経過後に前記設定温度を前記定着温度から前記待機温度に切り替える第２制御手段とを備えた、画像形成装置。
2. 前記ヒートローラ及び前記プレスローラを回転させるモータを更に備え、
   前記第２制御手段は、前記第１時機の後前記モータが停止する第２時機に合わせて、前記設定温度を前記定着温度から前記待機温度に切り替える、請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記プレスローラの表面に接触して設置される温度センサを更に備え、
   前記温度検出手段は、前記温度センサにより前記プレスローラの表面から直接に前記表面温度を検出する、請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。

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