JP4808396B2

JP4808396B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4808396B2
Application number: JP2004360825A
Authority: JP
Inventors: 竜一新田
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: JP2006171143A

Description

本発明は、用紙上に形成されたトナー像を加熱定着する定着ローラを目標温度に加熱制御する加熱制御手段と、給紙される用紙の種類またはサイズを選択する用紙選択手段と、複写動作の実行中に前記用紙選択手段により選択された用紙の種類またはサイズに基づいて前記目標温度を標準温度とは異なる温度に切り替える定着温度切替手段と、給紙される用紙のサイズを検出するサイズ検出手段とを備えて構成される画像形成装置に関する。

従来から、画像形成装置を用いて画像出力を行なう際、目標温度に加熱制御した定着ローラにより、出力用紙上に形成されたトナー像を加熱定着するという処理が行なわれていた。前記目標温度は、給紙される出力用紙のサイズや厚さに応じて制御され、特に出力用紙が厚くなるほど熱吸収容量が大きくなるため、その目標温度を高く設定する必要があった。例えば、特許文献１では、前記画像形成装置の給紙部に厚紙センサ等を設置し、出力用紙の厚さに応じて前記目標温度を制御することが記載されている。
特開平９−９０７９５号公報

しかし、上述した厚紙センサは実用的なものが少なく、現実的にはユーザの入力操作により、前記出力用紙が一般的な厚さの出力用紙（標準用紙）であるか、それよりも厚い出力用紙（厚紙用紙）であるかの初期設定を行なった後、夫々のいずれかの出力用紙を設置給紙して画像形成の実行を行なっている。特に手差し給紙といった場合、複数の出力用紙に連続して画像形成を実行している途中で、厚紙用紙から標準用紙に出力用紙の変更を行なう場合や、また、その逆の変更を行なう場合が頻繁に生じるが、このとき定着ローラは、前記初期設定が変更されない限り、初期に設定した出力用紙に対応した目標温度で実行され続ける。特に、前記初期設定において出力用紙が厚紙用紙であるとし、前記定着ローラの目標温度が高めに設定された場合において、前記画像形成実行中に、厚紙用紙から標準用紙に出力用紙が変更されると、想定熱吸収容量を下回ることで、前記定着ローラが異常加熱し、前記定着ローラを加熱するための加熱ヒータが破損したり、前記加熱ヒータを保護するための温度ヒューズが切れるといった不具合が生じていた。

本発明は、上述の従来欠点に鑑み、出力用紙の種類と定着温度制御とのミスマッチにより発生する故障を未然に防止することが可能な画像形成装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、用紙上に形成されたトナー像を加熱定着する定着ローラを目標温度に加熱制御する加熱制御手段と、給紙される用紙の種類とサイズを選択する用紙選択手段と、複写動作の実行中に前記用紙選択手段により選択された用紙が標準用紙であれば前記目標温度を標準温度に切り替え、標準用紙よりも厚さが厚い厚紙であれば前記目標温度を前記標準温度よりも高い温度に切り替える定着温度切替手段と、給紙される用紙のサイズを検出するサイズ検出手段とを備えて構成される画像形成装置であって、前記定着温度切替手段は、前記目標温度を前記標準温度よりも高い温度に切り替えた状態で、前記サイズ検出手段により検出されたサイズが前記用紙選択手段により選択されたサイズと異なるときに、前記目標温度を前記標準温度よりも高い温度から前記標準温度に再切替するように構成されている点にある。

上述の構成とすることにより、一般的に画像形成に用いられる標準用紙よりも紙厚が厚い厚紙用紙に画像形成するために、標準用紙に対応した標準温度よりも高い温度で定着ローラが制御されていた状態から、給紙される出力用紙のサイズが当初と異なった時点で、画像形成される出力用紙が標準用紙に変更になったとみなして標準温度に切替えられる。つまり、給紙される出力用紙のサイズが当初と異なった時点で、前記定着ローラの温度に対応した出力用紙を供給しないと前記定着ローラが異常加熱する状態から、前記定着ローラの温度に対応した出力用紙を供給しなくても前記定着ローラが異常加熱しない状態に切替えられる。出力用紙のサイズ変更が出力用紙の厚さの変更とは限らない場合においても、少なからず厚紙用紙から標準用紙へ変更があった可能性のある時点で、確実に前記定着ローラが異常加熱しない状態に切替えられることにより、加熱ヒータの破損や、ヒューズが切れるといった不具合の発生を未然に防止することができるのである。

尚、前記出力用紙において、標準用紙とは厚さ８０〜１１０μｍ程度の用紙であり、厚紙用紙とはハガキ等に用いられるもので厚さ２００〜２５０μｍ程度の用紙である。つまり、前記標準用紙と前記厚紙用紙は、凡そ厚さ１５０μｍ前後で区別されるものである。

以上説明した通り、本発明によれば、出力用紙の種類と定着温度制御とのミスマッチにより発生する故障を未然に防止することが可能な画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に本発明による画像形成装置をデジタル方式の複写機に適用した場合について説明する。図１に示すように、画像形成装置としての複写機は、原稿の画像データを読み取る画像読取手段としての画像読取部１と、画像読取部１により読み取られた原稿画像データに所定の処理を施して出力画像データを生成する画像処理部２と、画像処理部２からの出力画像データに基づいて出力用紙１０に画像を形成して出力する画像出力手段としての画像出力部３と、複写機の各種ジョブの動作モードを設定するモード設定キーや設定されたジョブを起動するプリントスイッチなどが配置され、前記モード設定キーによる設定情報などが表示されるタッチパネル式の液晶表示部を備えた操作部４などを備えて構成してある。

前記画像読取部１は、原稿が載置される原稿トレイ１２と、原稿トレイ１２に載置された原稿を給紙する原稿給紙部（図示せず）と、原稿給紙部により給紙された原稿の画像を読み取るＣＣＤリニアセンサ（図示せず）などを備えて構成してある。

前記画像出力部３は、前記出力画像データに基づいて感光体６０にトナー画像を形成する画像形成部６と、形成されたトナー画像が転写される出力用紙１０を搬送する搬送部７と、転写された出力用紙１０上のトナー像を内部に挿入設置された加熱ヒータ（不図示）と温度センサ（付図示）により所定温度に加熱された定着ローラ８ａにより加熱溶融して定着する定着部８などを備えて構成してある。

前記画像形成部６は、感光体６０と、感光体６０の周囲に順に配置され、表面を均一にコロナ帯電する帯電チャージャー６１と、帯電された感光体６０を露光して静電潜像を形成するプリントヘッド６２と、形成された静電潜像にトナーを静電付着させて顕像化する現像部６３と、トナー像を出力用紙１０に転写する転写部と、転写後に残存するトナーを除去するクリーニング部６４と、感光体表面の残留電位を落して均一にする除電ランプ６５とを備えて構成し、現像部６３には、カラー画像を生成可能にシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の現像ブロックが配置してある。

前記搬送部７は、夫々サイズの異なる出力用紙１０が収容された一般給紙カセット１１ａ或いは任意に異なるサイズの出力用紙１０が設置される手差しカセット１１ｂから出力用紙１０を１枚ずつ搬送する給紙搬送部７ａと、給紙された出力用紙１０を転写部に搬送し、トナー像が転写された出力用紙１０を定着部８に向けて搬送する転写搬送部７ｂと、定着部８を通過した出力用紙１０をフェースアップで排紙トレイ９に排紙する第一排紙部７ｃと、フェイスダウン方式で排出する第二排紙部７ｄと、前記第二排紙部７ｄを経由して前記画像読取部１に搬送する第三排紙部７ｅと、両面プリント用の再搬送部７ｆなどを備えて構成してあり、夫々に搬送用のローラが設けられている。

前記手差しカセット１１ｂには、出力用紙１０のサイズを検出するサイズ検出手段５３が備えられている。前記サイズ検出手段５３は遮光センサとサイズ算出手段とにより構成され、前記遮光センサにより検出される当該遮光センサ上を通過する出力用紙１０の搬送される時間と速度から、前記サイズ算出手段により演算されることで出力用紙１０の縦方向の長さを検出することが可能となっている。また、出力用紙１０が搬送される方向と垂直な方向に複数個並べられた前記遮光センサにより出力用紙１０の横方向の長さを検出することも可能となっている。

上述した複写機の制御部は、図２に示すように、前記画像読取部１による原稿の読取動作を制御する画像読取制御部１Ａと、前記画像処理部２と、前記画像出力部３を制御する画像出力制御部３Ａと、前記操作部４の入出力信号を制御する操作制御部４Ａと、上述の各制御ブロック１Ａ，２，３Ａ，４Ａのタイミングを制御して複写動作などの実行を管理するシステム制御部５とを備えて構成してあり、各制御ブロック１Ａ，２，３Ａ，４Ａ，５には夫々ＣＰＵ及びＣＰＵによる動作プログラムが格納されたＲＯＭなどが設けられている。

前記画像読取制御部１Ａは、原稿給紙部１０１を駆動して原稿トレイ１２に載置された原稿を給紙するとともに、ＣＣＤリニアセンサ１０２により読み取られた原稿画像に対応するアナログ信号をＡ／Ｄ変換手段１０３によりデジタルデータに変換して得られた画像データを、所定の変換テーブルが設けられた入力画像処理手段１０４によりシェーディング補正し、γ補正するように構成してある。

前記画像処理部２は、入力画像処理手段１０４から出力された画像データに対して空間フィルタ処理、中間調処理、拡縮処理などを施して出力画像データを生成する画像処理手段２０１と、画像処理手段２０１からの出力画像データをプリントヘッド６２に対する駆動信号に変換するデータ変換手段２０２などを備えて構成され、変換された駆動信号がプリントヘッド６２の駆動回路に出力されるように構成されている。

上述の複写機では、原稿トレイ１２に原稿を載置し、操作部４に複写枚数、出力用紙サイズ、複写倍率などのモード設定キーを適切に設定操作した後にプリントスイッチを押圧操作することにより複写動作が開始される。即ち、システム制御部５は、画像読取制御部１Ａに原稿画像の読取りコマンドを出力して、画像処理部２に読取られた画像データに基づいた出力画像の生成コマンドを出力し、画像出力制御部３Ａに画像出力コマンドを出力する。画像出力制御部３Ａは、搬送部７を駆動して一般給紙カセット１１ａ或いは手差しカセット１１ｂから出力用紙１０を搬送させた後に、所定のタイミングで画像出力制御部３Ａに画像データ出力コマンドを出力してプリントヘッド６２を駆動する。プリントヘッド６２により露光された感光体６０にトナー画像が形成されると、トナー像が出力用紙１０に転写され、定着部８で定着処理された後に機外に排出されるのである。

以下、前記定着部８の温度制御について詳細に説明する。定着ローラ８ａつまり、定着部８の温度制御を行うための機能ブロック構成は、図３に示すように、前記ヒーターランプ６０と前記温度センサ６１を用いて前記定着部８を目標温度に加熱制御する加熱制御手段５１と、前記操作部４からの操作に基づいて給紙される用紙の種類またはサイズを選択する用紙選択手段５４と、同じく給紙カセットを選択する給紙カセット選択手段５５と、前記目標温度を切り替える定着温度切替手段５２と、前記サイズ検出手段５３と、前記複写機の複写動作が実行されない時間Ｔｐを計測する待機時間カウント手段５６とを備えて構成されている。

前記加熱制御手段５１は、前記定着部８を加熱制御するために、その目標温度を設定する複数の目標温度設定モードを備える構成となっている。例えば、図４に示すように、前記複写機の複写動作時において、出力用紙１０が標準用紙であった場合に、当該標準用紙に適した目標温度Ｔｓｔ、つまり、標準温度に設定する標準温度モードと、同じく前記複写機の複写動作時において、出力用紙１０が前記厚紙用紙であった場合に、当該厚紙用紙に適した前記標準温度とは異なる温度である目標温度Ｔｈｅに設定する厚紙温度モードと、前記複写機の複写動作が行なわれていない状態において、前記標準温度より低い温度である目標温度Ｔｗａに設定する待機温度モードと、同じく前記複写機の複写動作が行なわれていない状態において、前記待機温度モードよりも更に低い温度である目標温度Ｔｓａに設定する節電温度モードと、前記複写機が起動された後に前記目標温度Ｔｗａまで素早く上昇させるための目標温度Ｔｂｏに設定する起動モードである。

尚、前記標準温度モードにおける標準温度は、出力用紙１０に標準用紙を用いた場合に出力用紙１０上に形成されたトナー像を加熱定着させるために最適な温度であり、前記トナー像を形成するトナー材料等に合わせて適宜変更可能な温度である。前記厚紙温度モードにおける目標温度Ｔｈｅは、前記厚紙用紙の熱吸収容量に対応して、前記標準温度よりも高い温度に設定される。

前記待機温度モードと節電温度モードは、前記複写機の複写動作が行なわれていない状態のときに設定されるモードである。前記待機温度モードは、前記複写機が起動後に所定の状態になってから或いは前回の複写動作終了後から、次回複写動作が開始されるまでの間において、所定時間Ｔｔｈ経過するまでの間に設定されるもので、次回の複写動作が迅速に行なうことが可能なように、前記標準温度よりも若干低い温度（目標温度Ｔｗａ）に設定されるモードである。前記節電温度モードは、前記複写機が起動後に所定の状態になってから或いは前回の複写動作終了後から、次回複写動作が開始されるまでの間において、所定時間Ｔｔｈ経過後に設定されるもので、節電効果を重視し、前記標準温度よりも遥かに低い温度（目標温度Ｔｓａ）に設定されるモードである。

前記温度切替手段５２は、前記用紙選択手段５４からの用紙の種類或いは用紙のサイズ情報と、前記給紙カセット選択手段５５からの給紙カセット情報と、前記サイズ検出手段５３からの用紙サイズ情報と、前記システム制御部５からの複写動作情報と、前記待機時間カウント手段５６からの待機時間情報とに基づいて、前述した前記加熱制御手段５１の備える目標温度設定モードを切替えるように構成されている。

前記定着部８の定着温度制御について、図５のフローチャートと図４に示す目標温度設定モードの切替りタイミングと目標温度との関係に基づいて説明する。前記複写機の電源が投入されると（ＳＡ１）、前記加熱制御手段５１は、前記温度切替手段５２により前記目温度設定モードを起動モードに設定され、前記定着部８の温度が素早く待機温度に上昇するようにウォームアップ動作を行なう（ＳＡ２、Ｔ１）。

前記定着部８の温度が待機温度になると、前記加熱制御手段５１は、前記目標設定温度モードを前記待機温度モードに切替えられ、前記定着部８を待機温度に維持する（ＳＡ３）。また同時に、前記待機時間カウント手段５６は、前記待機温度モードとなっている時間Ｔｐの計測を開始する。前記温度切替手段５２は前記待機温度モードとなっている時間Ｔｐが前記所定時間Ｔｔｈ以上経過すると、前記目標温度設定モードを前記節電温度モードに切替える（ＳＡ４，ＳＡ６、Ｔ３）。尚、前記待機時間カウント手段５６は、前記複写機の複写動作が開始されるとそのカウント値をリセットする。

前記操作部４により、種々の設定が行なわれプリントスイッチが押圧操作されることにより前記複写機の複写動作が開始されると（ＳＡ５、ＳＡ７）、前記加熱制御手段５１が前記待機温度モード或いは前記節電温度モードになっていることには拘らず、前記定着温度切替手段５２は、前記目標温度設定モードを前記種々の情報に基づいて切替える。

前記定着温度切替手段５２は、前記用紙選択手段５４からの用紙の種類或いは用紙のサイズ情報に基づいて、前記目標温度設定モードを切替える（ＳＡ８）。前記用紙の種類或いは用紙のサイズ情報から、出力用紙１０が標準用紙であったとすると、前記加熱制御手段５１は、前記標準温度モードに切替えられ（ＳＡ９、Ｔ４）、前記複写機の複写動作中の間、前記定着部８の温度が前記標準温度となるように制御する（ＳＡ１０）。また、前記定着温度切替手段５２は、前記複写動作の終了を待って、再び前記待機温度モードに切替える（ＳＡ１５、Ｔ５）。

前記用紙の種類或いは用紙のサイズ情報から出力用紙１０が厚紙であったとすると、前記厚紙温度モードに切替える（ＳＡ１１、Ｔ６、Ｔ７）。この場合更に、前記給紙カセット選択手段５５からの給紙カセット情報から、前記出力用紙１０が前記一般給紙カセット１１ａから給紙を選択されているとすると（ＳＡ１２）、前記加熱制御手段５１は、前記複写機の複写動作中の間、前記目標温度設定モードを切替えられることなく、前記定着部８の温度が前記目標温度Ｔｈｅとなるように制御する（ＳＡ１０）。また、前記加熱制御手段５１は、前記複写動作の終了を待って、再び前記待機温度モードに切替えられる（ＳＡ１５、Ｔ８）。

前記給紙カセット情報から、出力用紙１０が前記手差しカセット１１ｂからの給紙を選択されているとすると（ＳＡ１２）、前記用紙選択手段５４からの用紙の種類或いは用紙のサイズ情報から得られる前記操作部４により設定された出力用紙１０のサイズと、前記サイズ検出手段５３により検出される前記複写機の複写動作中に実際に供給されている出力用紙１０のサイズとを常時比較する。前記加熱制御手段５１は、前記サイズが一致している間、目標温度設定モードが切替えられることなく、前記定着部８の温度が前記目標温度Ｔｈｅとなるように制御する。また、複写動作の終了をまって待機温度モードに切替えられる（ＳＡ１３、ＳＡ１４、ＳＡ１５、Ｔ８）。

前記検出された実際に供給される出力用紙サイズの変更が検出され、前記設定された出力用紙サイズと異なったとき、前記加熱制御手段５１は、前記定着部８の温度が前記目標温度Ｔｈｅとなるように制御していた前記厚紙温度モードから、前記標準温度モードに切替えられる（ＳＡ１３、ＳＡ９、Ｔ９）。つまり、確実に前記定着ローラ８ａが異常加熱しない標準温度に切替えられる。また、複写動作の終了を待って待機温度モードに切替えられる（ＳＡ１０、ＳＡ１５、Ｔ１０）。

上述した実施形態では、前記手差しカセット１１ａにのみ前記サイズ検出手段５３を備えていたが、一般給紙カセット１１ａにおいても前記サイズ検出手段５３を備える構成とし、前記厚紙温度モードに設定されている状態において、一般給紙カセット１１ａから給紙される出力用紙のサイズ変更が検出された場合にも前記標準温度モードに切替えられる構成としてもよい。

上述した実施形態では、前記複写機の複写動作中における目標温度設定モードが標準温度モードと厚紙温度モードの２モードの場合について説明したが、前記厚紙温度モードに対応する目標温度設定モードとして、出力用紙の厚さ分類を更に複数分割することで、各厚さの出力用紙に対応した目標温度設定モードを備えた構成としてもよい。夫々の目標温度設定モードの場合において、前記サイズ検出手段５３によってサイズ変更が検出された際、前記標準温度モードに切替えられる構成とすればよい。

複写機の説明図複写機の回路構成の説明図定着温度制御における機能ブロック構成の説明図加熱制御手段の備える目標温度設定モードの切替りタイミングと目標温度との関係についての説明図定着温度制御の動作を説明するためのフローチャート

５：システム制御部
８：定着部
８ａ：定着ローラ
１０：出力用紙
１１ａ：一般給紙カセット
１１ｂ：手差しカセット
５１：加熱制御手段
５２：定着温度切替手段
５３：サイズ検出手段
５４：用紙選択手段５５
５５：給紙カセット選択手段
５６：待機時間カウント手段
６０：加熱ヒータ
６１：温度センサ

Claims

用紙上に形成されたトナー像を加熱定着する定着ローラを目標温度に加熱制御する加熱制御手段と、給紙される用紙の種類とサイズを選択する用紙選択手段と、複写動作の実行中に前記用紙選択手段により選択された用紙が標準用紙であれば前記目標温度を標準温度に切り替え、標準用紙よりも厚さが厚い厚紙であれば前記目標温度を前記標準温度よりも高い温度に切り替える定着温度切替手段と、給紙される用紙のサイズを検出するサイズ検出手段とを備えて構成される画像形成装置であって、
前記定着温度切替手段は、前記目標温度を前記標準温度よりも高い温度に切り替えた状態で、前記サイズ検出手段により検出されたサイズが前記用紙選択手段により選択されたサイズと異なるときに、前記目標温度を前記標準温度よりも高い温度から前記標準温度に再切替するように構成されている画像形成装置。