JP2006084695A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】品質を損なうことなく高速に立ち上げることができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置の設置環境を検知する環境温度検知手段と、第１の発熱体を有する定着器と、前記発熱体への電力の供給を調整する発熱電力調整手段と、前記第１の発熱体によって加熱された前記定着器の内部に構成される定着ローラの表面温度を検知する定着温度検知手段と、前記第１の発熱体へ通電するための電源スイッチと、前記定着器に構成された第１の発熱体以外の１つ又は複数の第２の発熱体と、を有する画像形成装置であって、前記の電源スイッチが投入されたときの前記環境温度検知手段の値と、前記定着温度検知手段の値により、前記第２の発熱体への通電を制御することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機等の画像形成装置に関する。

従来の複写機の動作を、図２を用いて説明する。

１０００は複写機（画像形成装置）本体を示したものである。

１００１は原稿を露光位置に搬送する自動原稿搬送装置、１００２は原稿載置手段としての原稿台ガラスである。媒体３０は給紙カセット１５に積載されている。媒体は、通常、紙であるが、機器によりオーバーヘッドプロジェクタ等の所謂ＯＨＰフィルムが可能なものもある。３００はピックアップローラで積載された媒体を送り出す。１００と２００で構成された分離給紙ローラにより１枚に分離され、搬送経路１９に送り込まれる。各搬送ローラ１１４によりレジストローラ１１３まで搬送され、光学系等、他の条件が揃ったところでレジストローラ１１３が動作する。感光ドラム１０１に潜像された画像は転写部１０５で媒体に転写され、分離部１０６により感光ドラムに巻き付かないように分離して搬送ベルト１０２に送り込む。定着ローラ１０３と加圧ローラ１０４まで運ばれ１０３と１０４によって定着される。そのまま１１１，１１２の排紙ローラにより機外へ排出される。

両面動作を行う場合には、フラッパ１２２により、機外へ排出されず、下方の両面搬送ユニットに送り込まれる。反転ローラ１２３が回転しＡ方向へ媒体を送り込み反転位置１２４に到達した時点で、反転ローラ１２３は逆回転し、媒体をＢ方向へ搬送する。媒体は両面搬送路１２５を通り、レジストローラ１１３まで搬送される。

媒体が前述の搬送路を通過していく過程において、センサ１２１，１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３１を通過し、常に現在位置を検知する事で正常に搬送されているかどうかの判断を行うとともに、レジストローラ１１３やフラッパ１２２が制御される。

前記感光ドラム１０１は、特に図示しないが内部に感光ドラムの感光特性の最も好ましい温度に感光ドラムの温度を維持させる制御装置とヒータが内蔵され一定温度に保つことで、該感光ドラムの感光特性の向上が図られている。

又、前記給紙カセット１５近傍には、給紙カセット１５に積載された用紙を加熱するタイプの加熱手段であるカセットヒータが備えられており、特に高温高湿環境下に、画像形成装置が設置された場合の紙の吸湿による搬送不良を低減することが可能となる。

特開２００２−１４８９９６号公報

前記従来の画像形成装置にあって、例えばオフィス環境における朝の電源投入時には、定着装置が充分に冷え切っているため、複写機を立ち上げた場合ウォームアップが完了するまでの待ち時間が多くなってしまうという問題が発生する。

又、近年、省エネルギの観点から、節電モード、スリープモードといった、一定時間使われていないと自動的に電源が切れてしまう機能が搭載され、使用頻度も高くなっている。このような機能は、省エネルギーの観点から非常に有効では有るが、いざ使おうとするときに、なかなか使用できないという使い勝手の悪さを併せ持つ。

例えば、ファーストコピー４秒を謳う装置であっても、自動的に電源が切れていて、使用者が複写機を立ち上げて、更に５分も待たされるような状態では非常に使い勝手が悪い。

従って、電源投入時に定着装置が急速に立ち上がるだけの電力を投入すれば良いが、特に日本国内での一般配線の許容値である１５００Ｗに抑える必要があるために、上限は機器のシステム構成により決まってしまう。

又、画像形成装置は、出力画像の品質は環境条件によるところが非常に大きく、画像を安定させるために、カセットヒータやドラムヒータが必要となり、その配分も定着電力を低減せざるを得ない理由となる。感光ドラム表面の温度を一定にするドラムヒータや、結露防止を目的とするレンズヒータ、紙の吸湿を防ぎ搬送制を安定させるカセットヒータなど複数の環境ヒータが装着された場合、例えばドラムヒータ８０Ｗ、レンズヒータ２０Ｗ、カセットヒータが、更にオプションも加え複数個使いになると６０Ｗとなり、合計で１６０Ｗにも及ぶ計算になる。よって、１５００Ｗに抑えるためには、１３４０Ｗがシステム全体として許容される上限の消費電力となってしまう。

通常、１５００Ｗに抑えるためには、ＤＣ電源分の６００Ｗ程度を差し引くと８００〜９００Ｗがヒータへの配分になり、そのうちの１６０Ｗであると、実に２割に上ることになる。

この解決手段として、例えば特許文献１（特開２００２−１４８９９６号公報）に開示されているように、ピーク時の消費電流の低減を図るために定着ヒータに通電している時には、カセットヒータへの通電を中断すると制御を行う複写装置が知られている。

この公報では、定着ヒータやオイルヒータが加熱駆動されているときにはカセットヒータや、ドラムヒータを中断する制御を行なう。このような構成にすることによって消費電力を抑えた複写装置にすることができる。

こうした構成により、定着に供給する電力と、前記各種環境ヒータに供給する電力が共存しない排他的な制御を行うことで有効では有るが、前述したように、出力画像の品質が環境条件によるところが大きいので、場合によっては品質が劣る事態を招いてしまう。

環境ヒータは、その目的が電源投入後の品質保証であり、夜間に通電できるようにスイッチを有する。よって夜間通電を行い所定の機内温度に保たれているのであれば前記排他的な制御で、環境ヒータ分を定着ヒータに分配し、より高速な立ち上げ制御と言えるが、前記夜間通電用のスイッチがオフの場合、例えば、前述したようなオフィス環境における朝の電源投入時には、エアコンも効いてない状態である事も多く、機内状態はそのまま環境状態と同じであることが多く、前述したような朝一の環境においては品質劣化を招くことになり兼ねず、環境ヒータへの通電遮断は好ましくない。

逆に環境ヒータへの通電を一定して行うと、朝一以外での、エアコンが充分に効いた通常のオフィス環境で、先に述べたような、自動的に電源が切れスリープ状態に入っている状態から立ち上げを行うと、環境ヒータへの通電はその殆どが余り有用と言えず、単なるエネルギの無効消費となってしまうだけでなく、高速に立ち上げるための足かせになってしまう。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、品質を損なうことなく高速に立ち上げることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、画像形成装置の設置環境を検知する環境温度検知手段と、第１の発熱体を有する定着器と、前記発熱体への電力の供給を調整する発熱電力調整手段と、前記第１の発熱体によって加熱された前記定着器の内部に構成される定着ローラの表面温度を検知する定着温度検知手段と、前記第１の発熱体へ通電するための電源スイッチと、前記定着器に構成された前記第１の発熱体以外の１つ又は複数の第２の発熱体と、を有する画像形成装置であって、前記の電源スイッチが投入されたときの前記環境温度検知手段の値が所定の値である時及び前記定着温度検知手段の値が所定値以下の際には、前記第２の発熱体への通電を禁止することを特徴とする。

又、前記第２の発熱体へ通電するための通電選択手段を有し、前記電源スイッチが投入されたときの、前記第２の発熱体への通電選択手段状態により、前記第２の発熱体への通電を制御することを特徴とする画像形成装置であって、電源が投入されていない時の環境ヒータへの通電状態により、環境ヒータオフの高速立ち上げか、環境ヒータＯＮの品質優先立ち上げかの最適な状態が選択される

本発明によれば、定着器の温度が充分低く、且つ、環境温度が品質に影響を与えない状態では、環境ヒータの通電を制御し定着電力を多く供給できるので、品質を損なうことなく高速に立ち上げることが可能である。又、電源が投入されていない時の環境ヒータへの通電状態により、環境ヒータオフの高速立ち上げか、環境ヒータＯＮの品質優先立ち上げかの最適な状態が選択される。

以下に本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明に係る実施の形態のフローチャート、図２は定着装置の一例、図３は定着装置内に配されたヒータの駆動回路図、図４は本実施の形態及び従来例に用いられる画像形成装置である。

定着装置を図２を参照して説明する。

図２に示す定着装置は、表面のトナー像と接触する定着ローラ１０３と、裏面側と接する加圧ローラ１０４とを有している。この定着装置１０では、未定着トナー像を表面に担持した記録材は定着ローラ１０３と加圧ローラ１０４との間の定着ニップに挟持搬送され、その際、加圧・加熱を受け、トナーの定着が行われる。

定着ローラ１０３は、肉厚０．７ｍｍ、外径３７．６ｍｍの中空の鉄製芯金３１上に、弾性層として１．２ｍｍ厚のシリコーンゴム層３２を設け、その表面にトナー離型層として、３０μｍ厚のＰＦＡコーティング層３３を被覆・形成し、直径４０ｍｍとされている。この３０μｍ厚のトナー離型層は、平均粒径２３μｍのＰＦＡ粉体を所望の厚さに静電塗装後、焼成することによって作製される。

一方、加圧ローラ１０４は、鉄製の中実芯金３４上に、５ｍｍ厚のシリコーンゴム層３５と、更に、その表面に５０μｍ厚のＰＦＡチューブ層３６を被覆し、直径３０ｍｍとされている。

上述の定着ローラ１０３には、発熱手段として、中空の芯金３１内にハロゲンヒータ３７，３８，３９が配設されている。又、サーミスタ４１を定着ローラ１０３に当設するように配設して、定着ローラ１０３の温度を検知している。この検知温度に基づいて制御装置４０によりハロゲンヒータ３７，３８，３９を制御して定着ローラ１０３の温度を一定に維持する。尚、定着ローラ１０３と加圧ローラ１０４とは、加圧機構（不図示）によって総圧約３０ｋｇ重で加圧されている。又、定着時には、定着ローラ１０３と加圧ローラ１０４は回転して記録材を挟持搬送する。

尚、本実施の形態に示す定着装置の形態はあくまで一例であって、定着ローラ及び加圧ローラの構成・寸法、用いる材料等は、目的の記録材寸法、トナー粒子材質等に応じて、適宜選択すると良い。

尚、定着ローラのトナー離型層は、フッ素樹脂粉体を静電塗装後、焼成により作製するため、厚さが１５μｍよりも薄くなると、均一な厚さのコーティングが困難となる。一方、厚さが５０μｍを超えると、用いるフッ素樹脂粉体の平均粒径にもよるが、一般にフッ素樹脂粉体を焼成して得られる構造に因る柔軟性が次第に発揮されなくなる。その結果、トナー離型層全体としては、次第に固くなってしまい、本来の弾性領域として機能・作用が発揮されなくなる。従って、トナー離型層の厚さは、少なくとも１５μｍ以上に、又、５０μｍを超えない範囲に選択することがより好ましい。

その際、用いるフッ素樹脂粉体の平均粒径は、トナー粒子の平均粒径に応じて選択する、即ち、この例にも示すように、用いるフッ素樹脂粉体の平均粒径は、一般にトナー粒子の平均粒径以上の範囲に選択する。加えて、フッ素樹脂粉体の平均粒径が３０μｍを超えると、静電塗装後、焼成を行う手法では、次第に均一なコーティングが困難となるので、平均粒径３０μｍ以下のフッ素樹脂粉体を選択することが望ましい。尚、本実施の形態の装置構成においては、用いられるトナー粒子の平均粒径は７μｍに選択されている。

本実施の形態では、ハロゲンヒーターを３本有することで、複数の電力の組み合わせができ、後述する定着ヒータの電力増減に対応する。

又、ハロゲンヒータを１本にして定電圧制御及び電磁誘導加熱による制御手段を用いても電力増減の可変制御が行うことができる。

図３に示したのが定電圧駆動であり、ＡＣはＤ１〜Ｄ４とＣ１により、整流、平滑された後、図中のＤＣコントローラからＴＲ１をスイッチングすることで、ヒータＨ１には所望の電圧が印加電圧の増加減により、
Ｆ１（Ｗ）／Ｆ２（Ｗ）＝（Ｖ１（Ｖ）／Ｖ２（Ｖ））^1.54
の関係で電力が変動する。

例えば、１００Ｖ／５００Ｖのヒータを７０Ｖで駆動すると、
Ｆ１（Ｗ）／５００（Ｗ）＝（７０（Ｖ）／１００（Ｖ））^1.54
Ｆ１＝２８８（Ｗ）
となり、増加減が行える。

機器のＡＣ入力部としては、１００Ｖの電源環境で使用した場合、
５００／１００Ｖ＝５Ａ
から、
２８８／１００Ｖ＝２．８８Ａ
に低減することが可能となる。

又、詳細説明は割愛するが、電磁誘導加熱方式も高周波スイッチング駆動であることから同様に増加減は可能である。

次に、図１のフローチャートを用いて、本実施の形態の動作を説明する。

１００１において電源が投入されると、１０１１において、夜間通電が許可されていたか否かを検知する。このとき通電されていたのであれば、各種環境ヒータにより機内の温度は所定の温度を保持しており、品質を損ねるような状態ではないため、高速立ち上げを優先し、ウォームアップのみ通電を遮断する。夜間通電がなされていなければ１０２１において定着器温度Ｔ１が、予め定めた温度Ａ以下か否かを判断する。例えば、Ａが５０℃に設定してあれば、３０℃と検知した時は朝一状態と判断でき、逆に１００℃であれば、高速立ち上げを優先するまでもなく、高速に立ち上がる温度領域なので、夜間通電されていない環境ヒータを強制遮断するまでもない。よって、１０６１において環境ヒータをオンする。但し、この場合にはＴ１の温度によっては必要に応じてオンすれば良い。

一方、Ｔ１が低い場合は朝一なので１０３１において環境温度Ｔ２で必要条件を判断する。例えば、ｔ１が２５℃、ｔ２が１５℃とする。

ｔ１以上であれば、日本国内の場合はまず、高温高湿環境であって画像品質の低下を引き起こし易い。よって、環境ヒーターの通電は必須条件となり１０６１に進む。又、ｔ２の場合は低温環境下と位置付けられる。この場合も画質品質に影響を与えるが、特に十分低温下であれば、立ち上げ時間が長くなり、立ち上げ時間に対する環境ヒータの有無は殆ど無視できるので、わざわざ環境ヒータの通電を遮断する必要はなく、１０６１に進む。本実施の形態では、温度としているが、温湿度が検知できればより好ましく、各地域特有の気候に沿って設定できるようにしても良い。

Ｔ２が、ｔ１＞Ｔ２＞ｔ２を満たすと、１０４１において環境ヒータをオフし、１０５１において定着ヒータのワッテージ設定を上げる。

この場合、定着ヒータが、予め１６０Ｗのヒータを個別に持つ構成であるものとして、図２におけるハロゲンヒーター３７，３８，３９の少なくとも１本は１６０Ｗである。又は、前述のように、その他の電力増減の可変制御が行える構成であれば、１６０Ｗ分の電力を増加させる。

１０７１においてウォームアップを開始し、１０８１において完了すると、１０９１において環境ヒータがオンしているか否かを判断し、オンしていなければオンする。この場合、前段階で強制オフしていたため、オンを許可するものであって、強制的にオンするものではない。１１０１にてスタンバイに遷移する。

本発明のフローチャートである。 本発明に用いられる定着装置の構成図である。 本発明に用いられる加熱体駆動回路の構成図である。 本発明及び従来画像形成装置の主要部の詳細図である。

符号の説明

１０１ 感光ドラム
１０２ 搬送ベルト
１０３ 定着ローラ
１０４ 加圧ローラ
１０００ 本体
１００２ プラテンガラス

Claims (4)

1. 画像形成装置の設置環境を検知する環境温度検知手段と、第１の発熱体を有する定着器と、前記発熱体への電力の供給を調整する発熱電力調整手段と、前記第１の発熱体によって加熱された前記定着器の内部に構成される定着ローラの表面温度を検知する定着温度検知手段と、前記第１の発熱体へ通電するための電源スイッチと、前記定着器に構成された前記第１の発熱体以外の１つ又は複数の第２の発熱体と、を有する画像形成装置であって、
   前記の電源スイッチが投入されたときの前記環境温度検知手段の値と、前記定着温度検知手段の値により、前記第２の発熱体への通電を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の発熱体へ通電するための通電選択手段を有し、前記電源スイッチが投入されたときの前記第２の発熱体への通電選択手段状態により、前記第２の発熱体への通電を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 画像形成装置の設置環境を検知する環境温度検知手段と、第１の発熱体を有する定着器と、前記発熱体への電力の供給を調整する発熱電力調整手段と、前記第１の発熱体によって加熱された前記定着器の内部に構成される定着ローラの表面温度を検知する定着温度検知手段と、前記第１の発熱体へ通電するための電源スイッチと、前記定着器に構成された前記第１の発熱体以外の１つ又は複数の第２の発熱体と、を有する画像形成装置であって、
   前記の電源スイッチが投入されたときの前記環境温度検知手段の値と、前記定着温度検知手段の値により、前記第２の発熱体への通電を制御すると共に、前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の配分を、前記第１の発熱体を優先した電力配分を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記第２の発熱体へ通電するための通電選択手段を有し、前記電源スイッチが投入されたときの前記第２の発熱体への通電選択手段状態により、前記第２の発熱体への通電を制御すると共に、前記第１の発熱体と前記第２の発熱体の配分を、前記第１の発熱体を優先した電力配分を行うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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