JP2009080362A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力の異なる複数系統の発熱体を画像形成装置の感光体ドラム内に設け、各発熱体への通電を制御して、過度の加熱を防止し、かつ、感光体ドラムを迅速に暖める。
【解決手段】画像形成装置は、感光体ドラム６１と、感光体ドラム６１内に設けられ、通電により発熱するとともに互いに出力の異なる複数の発熱体Ｈで構成されるドラムヒータ９と、感光体ドラム６１の温度を検出するための温度センサ９２と、複数の前記発熱体Ｈへの通電を制御する通電制御部とを有し、通電制御部は、ウォーミングアップ動作において、まず発熱体Ｈの全て、又は、複数の発熱体Ｈに通電し、像担持体の温度上昇とともに通電する発熱体Ｈを減少させ、所定温度に到達した後は、最も出力が小さい前記発熱体Ｈの通電を制御して所定温度を維持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、感光体ドラム等の像担持体を暖めるための発熱体を有する複写機、複合機、プリンタ、ファクシミリ機等の画像形成装置に関する。

トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置は、一般に、像担持体としての感光体ドラムを備え、画像データに基づき像担持体を帯電装置で帯電させた後、静電潜像を生成し、この静電潜像をトナーで現像しトナー像を得る。そして、トナー像を用紙等のシートに転写し、定着部で加熱・加圧しトナー像を定着させ、一連の画像形成動作が完了する。

このような像担持体（感光体ドラム）を備える画像形成装置では、感光体ドラムを暖めて感光体ドラム周面への結露等による水分付着を防ぐため、通常、感光体ドラムにヒータを設ける。水分が感光体ドラムに付着すれば、静電潜像の形成や適切な現像の妨げとなることや、いわゆる画像流れの原因となる等、画像形成の品質低下の要因となるためである（更に、感光体ドラムは、帯電装置から生ずるオゾンにより酸化され、水分を吸着し易くなる場合もある）。要するに、画質低下防止のためヒータが感光体ドラムに設けられる。

ここで、一般に温度センサを設け、温度センサの検知に基づき、ヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御する。即ち、感光体ドラムの温度が過度に上昇すると、感度の変化等により形成される画像に影響が出てしまい、感光体ドラムにトナーが融着し易くなること等、不具合が発生してしまう場合があるため、感光体ドラムは一定温度を維持するように制御される。

しかし、温度センサが一定温度到ったことを検知した際に、感光体ドラムのヒータをＯＦＦしてもその時点でのヒータの有する熱により、感光体ドラムは更に暖められることになり、オーバーシュートが生じ、感光体ドラムが一定温度よりも暖められてしまう場合がある。そうすると、上述の不具合が発生し得るものとなる。特に、温度センサの検知温度と実際の感光体ドラムの温度に差がある場合（例えば、非接触式センサ）、問題となりやすい。

そこで、感光体ドラムの加熱におけるオーバーシュートを防ぐため、特許文献１記載の発明が提案されている。特許文献１には、像担持体と、像担持体を加熱する加熱手段と、加熱手段に通電する通電手段と、像担持体の温度を検知する温度検知手段と、加熱手段への通電を制御する通電制御手段とを有し、通電制御手段は、加熱手段への通電を周期的に停止するモードを有すること特徴とする画像形成装置が開示されている。（特許文献１：請求項１、図３等参照）。
特開２００５−９９３３２

特許文献１記載の発明によれば、確かに、感光体ドラム温度のオーバーシュートを防ぎ易くなると思われるが、感光体ドラムのヒータのＯＮ／ＯＦＦを繰り返すので、感光体ドラムが一定温度に達するまで時間を要するものとなる。即ち、電源投入時や、スリープモードからの復帰時に、画像形成を行えるようにするためのウォーミングアップに要する時間が長くなるという問題がある。従って、使用者の待ち時間が増えるという問題がある。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、感光体ドラムを暖めるため、出力の異なる複数系統の発熱体を備え、この発熱体への通電を制御して、感光体ドラムの過度の加熱を防止するとともに、感光体ドラムを迅速に暖めることができる画像形成装置を提供すること課題とする。

請求項１に係る発明は、周面に感光層が設けられた像担持体と、前記像担持体を所定温度にまで暖めるため前記像担持体内に設けられ、通電により発熱するとともに互いに出力の異なる複数の発熱体で構成される加熱部と、前記像担持体の温度を検出するための温度検知体と、複数の前記発熱体への通電を制御する通電制御部と、を有し、前記通電制御部は、ウォーミングアップ動作において、まず前記発熱体の全て、又は、複数の前記発熱体に通電し、前記像担持体の温度上昇とともに通電する前記発熱体を減少させ、所定温度に到達した後は、１つの前記発熱体の通電をＯＮ／ＯＦＦして所定温度を維持することとした。

この構成によれば、ウォーミングアップの開始時には、全て、又は、複数の発熱体に通電を行って、像担持体を暖め、像担持体の理想的な温度である所定温度に近づくにつれ、通電する発熱体を減少させるので、感光体ドラムを所定温度にまで急速に暖めて、ウォーミングアップに要する時間を少なくすることができ、かつ、オーバーシュートによる像担持体の過度の加熱も防ぐことができる。又、所定温度到達後は、１つの発熱体のみに通電を行うので、像担持体を暖めすぎることなく温度を維持することができる。

又、請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記通電制御部は、通電する前記発熱体を減少させる場合、出力の大きい前記発熱体から通電をＯＦＦし、所定温度に到達した後は、最も出力が小さい前記発熱体の通電を制御して所定温度を維持することとした。

この構成によれば、所定温度付近では、複数の発熱体のうち出力の小さな発熱体で緩やかに像担持体を暖めるから、オーバーシュートが生じても、その量が少なくてすみ、形成する画像の画質に悪影響が出る等の不具合も生じない。又、所定温度到達後は、最小出力の発熱体のみに通電を行うので、ほぼ所定温度を維持することができる。

又、請求項３に係る発明は、画像形成装置において、周面に感光層が設けられた像担持体と、前記像担持体を所定温度にまで暖めるため前記像担持体内に設けられ、通電により発熱するとともに互いに出力の異なる複数の発熱体で構成される加熱部と、前記像担持体の温度を検出するための温度検知体と、複数の前記発熱体への通電を制御する通電制御部と、を有し、前記通電制御部は、ウォーミングアップ動作において、まず前記発熱体の全て、又は、複数の前記発熱体に通電し、所定温度よりも低い温度で設定される通電遮断温度に達した際に、全ての前記発熱体への通電を遮断して余熱により前記像担持体の温度を所定温度に到達させ、所定温度に到達した後は、１つの前記発熱体の通電をＯＮ／ＯＦＦして所定温度を維持することとした。

この構成によれば、通電遮断温度で全ての発熱体の通電をＯＦＦし、余熱により像担持体の温度を所定温度に到達させるから、像担持体が過度に暖められることを無くすことができる。又、通電遮断温度までは、複数の発熱体により加熱を行うので、迅速に感光体ドラムを暖めることができる。

又、請求項４に係る発明は、請求項１乃至３記載の画像形成装置において、前記通電制御部は、ウォーミングアップ動作において、前記温度検知体の検知結果に基づき、通電する前記発熱体の組み合わせを定めることとした。

この構成によれば、ウォーミングアップ時に通電を行う発熱体を検知された温度に基づき行うので、常に、全ての発熱体に通電を行うのではなく、像担持体を暖めるために必要な発熱体だけに通電を行うことができ、省電力を達成することができる。

又、請求項５に係る発明は、請求項１乃至４記載の画像形成装置において、前記像担持体は複数設けられ、前記加熱部及び前記温度検知体は、前記像担持体にそれぞれ設けられ、前記通電制御部は、前記像担持体ごとに、所定温度となるように前記発熱体への通電を制御することとした。

この構成によれば、例えば、多量の熱を発する定着装置の近傍に設置されている場合や外気の導入又は排気するための通風口の近傍に設置されている場合など、画像形成装置内における各像担持体の設置位置により温度上昇に差があっても、その差に対応しつつ、各像担持体を所定温度にまで迅速に暖めるとともに、所定温度を維持させることができる。

上述したように、本発明によれば、迅速に感光体ドラムを暖めることができ、画像形成装置が使用可能な状態となるまで、使用者を長時間待たせることがなく、利便性の高い画像形成装置を提供することができる。しかも、過度のオーバーシュートもないから、形成される画像の品質が高い状態で維持される画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態について図１〜６を参照しつつ説明する。但し、各実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

まず、図１及び図２により本発明の第１の実施形態に係る複写機１（画像形成装置に相当）の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る複写機１の模型的正面断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る複写機１の画像形成ユニット６０の一部拡大模型的断面図である。

本実施形態における複写機１は、原稿を読み取った画像データや図略のコンピュータから送信される画像データに基づき、シートに画像を形成する。そのための構成として、図１に示すように、複写機１は、上部に原稿自動送り装置２が設けられ、その下部の複写機１本体に、原稿読取部３、シート供給部４、シート搬送路５、画像形成部６、中間転写部７、定着部８等を備える。尚、画像形成部６については、図２を用いて別途説明する。

前記原稿読取部３は、原稿を読み取り、読み取った原稿の画像データを形成するものである。原稿読取部３内には、露光ランプ、反射板、ミラー、レンズ、ＣＣＤセンサ等（いずれも不図示）が設けられ光学的に原稿を走査し、画像データを生成する。又、原稿読取部３の上面にコンタクトガラス３１が設けられ、載置読取用コンタクトガラス３１ａ上に載置される原稿や原稿自動送り装置２により送り読取用コンタクトガラス３１ｂを接するように搬送される原稿を走査して読み取りを行い、画像データを生成する。

前記原稿自動送り装置２は、原稿トレイ２１に載置された原稿を送り読取用コンタクトガラス３１ｂに接するように、自動かつ連続的に原稿を搬送する。原稿自動送り装置２は、原稿トレイ２１、複数の原稿搬送ローラ対２２、原稿搬送路２３、原稿排出トレイ２４を備える。原稿トレイ２１上の原稿は、１枚ずつ原稿搬送路２３に送り出される。又、原稿自動送り装置２は、紙面奥側設けられた支点により、上方に持ち上げ可能であり、例えば書籍等の原稿を載置読取用コンタクトガラス３１ａに載せることもできる。

前記シート供給部４は、中間転写部７に向けてシートを供給する。シート供給部４は、各サイズの用紙等のシートが収納されるカセット４１と、カセット４１からシートを１枚ずつシート搬送路５に送り出すピックアップローラ４２等を備える。例えば、複写機１に画像形成を行う旨の入力がなされると、ピックアップローラ４２が回転駆動し、シートが１枚ずつシート搬送路５に供給される。

シート搬送路５は、シート供給部４から供給されたシートを中間転写部７、定着部８に向けて搬送し、定着後のシートを排出トレイ５２に排出する。そのため、シート搬送路５には、複数の搬送ローラ対５１やシートの搬送方向を案内するガイド板等が設けられる。

前記中間転写部７は、画像形成部６の下方に設けられ、感光体ドラム６１からトナー像の１次転写を受け、又、シートに２次転写を行う部分である。そして、中間転写ベルト７１は、中間転写ベルト７１の上側の外周面と各感光体ドラム６１が当接するように、駆動ローラ７２と、従動ローラ７３と４本の１次転写ローラ７４に張架される。ここで、駆動ローラ７２にはモータ、ギア等からなる駆動手段（不図示）が接続され、駆動ローラ７２の駆動により、中間転写ベルト７１は、図１において時計方向（矢印方向）に周回する。

又、１次転写ローラ７４は、各感光体ドラム６１と中間転写ベルト７１を介し当接する位置に１本ずつ回転可能に配される。この１次転写ローラ７４にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を所定の大きさでタイミングを合わせて印加することで、各色のトナー像が、感光体ドラム６１から中間転写ベルト７１に重畳されつつ１次転写され、中間転写ベルト７１上にフルカラーのトナー像が形成される。

この中間転写ベルト７１に転写されたトナー像は、駆動ローラ７２に中間転写ベルト７１を介して当接し、回転可能に支持される２次転写ローラ７５によりシートに２次転写される。具体的には、２次転写ローラ７５は、２次転写部（２次転写ローラ７５と中間転写ベルト７１のニップ）にシートとトナー像が進入した際に、所定の電圧が印加される。尚、ベルトクリーニング装置７６は、シートに転写されなかった残トナー等を中間転写ベルト７１から除去する。

定着部８は、シートに転写されたトナー像を定着させる。本実施形態における定着部８は、主として加熱ローラ８１とこれに圧接する加圧ローラ８２とで構成される。加熱ローラ８１には、定着発熱源８３が内蔵され、トナー像が加熱ローラ８１と加圧ローラ８２とのニップを通過すると、トナーが溶融・加熱され、トナー像がシートに定着する。

次に、画像形成部６を図２に基づき説明する。

画像形成部６は、形成すべき画像の画像データに基づきトナー像の形成を行う。そして、画像形成部６は、形成するトナー像の色に合わせて４つの画像形成ユニット６０Ｋ（ブラック）、６０Ｙ（イエロー）、６０Ｃ（シアン）、６０Ｍ（マゼンタ）で構成される。従って、本実施形態の複写機１は、フルカラーの画像形成を行うことができる。尚、各画像形成ユニット６０は、使用するトナーが異なるが、基本的構成は同様であるから以下の説明では特に説明する場合を除き、Ｋ、Ｙ、Ｃ、Ｍの記号は省略する（図２も同様）。

図２に示すように、各画像形成ユニット６０は、同図中に示す矢印方向に回転可能に支持された感光体ドラム６１（像担持体に相当）、感光体ドラム６１の周囲に配設された帯電装置６２、露光装置６３、現像装置６４、クリーニング部６５を備える。

感光体ドラム６１は、所定の方向に回転駆動される。帯電装置６２は、感光体ドラム６１の下方に設けられ、感光体ドラム６１の表面を所定電位に均一に帯電させる。露光装置６３は、帯電装置６２の下方に設けられ、原稿読取部３で形成された画像データや外部のコンピュータ（図略）から送信される画像データ等に基づき、光を各感光体ドラム６１に向けて出力し、走査・露光して静電潜像を形成する。現像装置６４は、感光体ドラム６１の右方に設けられ、静電潜像にトナーを供給して現像（可視像化）する。現像されたトナー像は、中間転写ベルト７１に１次転写され、クリーニング部６５が１次転写後の感光体ドラム６１表面を清掃する。

次に、図３に基づき、本発明の第１の実施形態に係る各感光体ドラム６１内に設けられるドラムヒータ９について説明する。図３（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る各感光体ドラム６１の拡大断面図であり、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るドラムヒータ９の一例を示す図である。

次に、図３（ａ）に示すように、各感光体ドラム６１は、アルミ等の金属を基材とするドラム本体の周面に表面にアモルファスシリコン等の感光層（不図示）が設けられる。そして、各感光体ドラム６１の内部には、所定温度まで暖めて結露等を防止して、感光層に水分が付着することを防ぐために、通電により発熱し、互いに出力の異なる複数の発熱体Ｈで構成されるドラムヒータ９（加熱部に相当）が設けられる。図３（ｂ）に示すように、このドラムヒータ９は、例えばシート状に形成され、感光体ドラム６１の内周面に沿うように設けられる。

このシート状に形成されたドラムヒータ９は、弾性を有し、各感光体ドラム６１内にドラムヒータ９を設ける場合には、ドラムヒータ９を筒状に丸め、各感光体ドラム６１の内部に挿入した後、離すとドラムヒータ９は固定され、設置されることになる。言い換えると、ドラムヒータ９自身が広がろうとする力で、各感光体ドラム６１の内周面にドラムヒータ９がはりつく。尚、ドラムヒータ９の各辺の長さは、感光体ドラム６１内部で広がった場合に、各感光体ドラム６１の内周面を重ならずに覆うように揃えられる。

そして、本実施形態では、ドラムヒータ９は、例えば、２５Ｗ（第１発熱体Ｈ１）、１２Ｗ（第２発熱体Ｈ２）、５Ｗ（第３発熱体Ｈ３）というように、３種類の互いに出力の異なる発熱体Ｈが組み合わされて（混在して）形成され、感光体ドラム６１の１本当たりのドラムヒータ９の総出力は、約４０Ｗ程度である。従って、本実施形態の複写機１は、感光体ドラム６１を４本備えるので、複写機１全体で、ドラムヒータ９の出力は、計１６０〜１７０Ｗ程度となる。

更に、具体的述べると、図３（ｂ）に示すように、各発熱体Ｈは、ニクロム線等のそれぞれ異なる電熱線で構成される。又、２５Ｗの出力となる電熱線ＥＬ１（＝第１発熱体Ｈ１、破線で図示）、１２Ｗの出力となる電熱線ＥＬ２（＝第２発熱体Ｈ２、実線で図示）、５Ｗの出力となる電熱線ＥＬ３（＝第３発熱体Ｈ３、２点鎖線で図示）が並行し、蛇行して配される。これにより、感光体ドラム６１を均等に暖め易くなる。尚、図３（ｂ）で示した配線は、一例に過ぎず、各電熱線の間隔を更に密にしても良いし、異なる配線をしても良く、感光体ドラム６１を暖めることができればよい。

そして、後述する通電制御部９１（図４参照）がそれぞれの発熱体Ｈ（第１発熱体Ｈ１、第２発熱体Ｈ２、第３発熱体Ｈ３）に対する電力供給を制御する。言い換えると、状況に応じて通電制御部９１は、１つの発熱体Ｈのみに通電したり、２つ以上の発熱体Ｈに通電をしたりして、第１発熱体Ｈ１、第２発熱体Ｈ２、第３発熱体Ｈ３への通電を制御し、ドラムヒータ９の出力を段階的に変化させることができる。

尚、各発熱体Ｈの出力は、発熱体Ｈは、３種類に限られるものではなく、２種類であっても良いし、４種類以上であっても良い。又、消費可能な電力と、定着部８の消費電力等、他の構成の消費電力を勘案しつつ、適宜設定することもできる。

更に、各感光体ドラム６１の温度を検知するための構成として、温度センサ９２（温度検知体に相当）が、各感光体ドラム６１内に１つずつ設けられる。尚、温度センサ９２の設置位置は各感光体ドラム６１外としても良い。そして、温度センサ９２は、例えば、サーミスタを採用することができるが、これに限るものではなく温度を検知することができれば良い。

次に、図４に基づき、本発明の第１の実施形態に係る複写機１における制御について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る複写機１の制御を説明するためのブロック図である。

図４に示すように、本実施形態に係る複写機１は、複写機１に適宜配される制御基板上に設けられる制御部１０を有する。制御部１０は、複写機１全体の動作を制御し、例えば、ＣＰＵ１１、記憶部１２等から構成される。

前記ＣＰＵ１１は、中央演算処理装置であって、記憶部１２のＲＯＭやＨＤＤに格納され、ＲＡＭに展開される制御プログラムに基づき複写機１の各部の制御や演算を行う。前記記憶部１２は、制御プログラムや各種データを保存し、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶装置で構成される。ＲＯＭは、複写機１の制御用プログラム、制御用データを記憶し、ＣＰＵ１１が制御用プログラムを読み出す場合などに用いられる。ＲＡＭは、制御用プログラム等を一時的に展開する場合や、画像データを一時的に保存しておく場合などに用いられる。ＨＤＤは、大容量の記憶装置であって、制御用プログラムや制御用データ、原稿読取部３でスキャンした画像データの保存や、使用者による複写機１の設定情報を保存する場合などに使用される。

そして、制御部１０は、複写機１を構成する画像形成部６、通電制御部９１等と接続され記憶部１２に展開される制御プログラムやデータに基づき、適切に画像形成が行われるように各部の動作を制御する。

又、図４に示すように、各発熱体Ｈを制御するための構成として装置内部に通電制御部９１が設けられる（尚、通電制御部９１を設けずにＣＰＵ１１が発熱体Ｈへの通電を制御してもよい。）。そして、通電制御部９１は、各感光体ドラム６１内のドラムヒータ９を構成する３種類の発熱体Ｈ（第１発熱体Ｈ１、第２発熱体Ｈ２、第３発熱体Ｈ３）への通電を制御し、例えば、各種ＬＳＩ、ＦＥＴ、デジタルＩＣ等のスイッチング可能な素子等で構成できる。又、通電制御部９１の設置位置は、感光体ドラム６１内部に設けても良く、感光体ドラム６１外の近傍でも良く、制御部１０と同一基板上に設けても良い。

具体的には、各感光体ドラム６１に設けられる温度センサ９２（尚、本実施形態では、温度センサ９２は４つ設けられるが、図４では便宜上１のみ図示）の出力は、通電制御部９１若しくは制御部１０に入力され、その温度センサ９２の出力に基づき、通電制御部９１が各発熱体Ｈへの通電を制御する。

尚、本実施形態では、感光体ドラム６１は４本設けられているので、各感光体ドラム６１にドラムヒータ９及び温度センサ９２を１つずつ設け、通電制御部９１は計１２個の発熱体Ｈへの通電を制御するようにしてもよい。これにより、感光体ドラム６１が、複写機１の通風口に近くである場合や、定着部８からの熱により暖まりやすい等、複写機１内の感光体ドラム６１の設置位置ごとの状況にかかわらず、感光体ドラム６１の温度を一定に維持できる。尚、本実施形態ではドラムヒータ９等は複数設けられるが、図３では、簡略化して示している。又、通電制御部９１を各感光体ドラム６１に設け（計４つ）、感光体ドラム６１ごとに通電制御するようにしても良い。

尚、複写機１内部には、電源装置１３が設けられる。この電源装置１３は、商用電源と接続され、ＣＰＵ１１等の回路、素子の駆動や、発熱体Ｈへの通電や、複写機１内の感光体ドラム６１やローラを回転駆動させるためのモータに供するため、交流を直流に整流することができる。そして、この電源装置１３から供給可能な消費電力を超えないように、通電制御部９１が各発熱体Ｈへの通電の制御を行う。

次に、図５に基づき、ウォーミングアップ時の通電制御部９１による各発熱体Ｈへの通電制御の具体例を説明する。図５は、本発明の第１の実施形態に係るドラムヒータ９の通電制御と、温度上昇の一例を示すグラフである。

まず、本実施形態のドラムヒータ９の通電制御は、複写機１のウォーミングアップ時に関するものである。本発明のウォーミングアップとは、感光体ドラム６１等が冷えている場合に、画像形成可能な状態とするための複写機１の暖気動作のことをいう。言い換えると、暖める目標温度と感光体ドラム６１の現在の温度との差が、例えば１０°Ｃ以上あるような場合が該当する。例えば、昨日の業務終了後の電源ＯＦＦ後、翌日の出社時に複写機１の主電源が投入された場合や、省電力のため、複写機１での電力消費を極めて少なくするスリープモード（ドラムヒータ９への通電もＯＦＦ）で長時間経過し、感光体ドラム６１が冷えてしまった場合からの復帰時などが当てはまる。

上記の場合のように、感光体ドラム６１が冷えきると、結露等による水分が感光体ドラム６１の表面に付着し、品質の高い画像形成が行えない場合がある。即ち、感光体ドラム６１に水分が付着すると、水分が静電潜像の形成や現像の妨げとなり、又、画像流れの原因となる等、画像形成の品質低下の要因となる。要するに、画質低下防止のため、ドラムヒータ９が感光体ドラム６１に設けられる。

そこで、図５に基づき、本実施形態のウォーミングアップ時のドラムヒータ９への通電制御について説明する。尚、以下の実施形態の説明では、複写機１の主電源投入時のようなウォーミングアップ開始時の感光体ドラム６１の温度が２０°Ｃであり、感光体ドラム６１を３つの発熱体Ｈの全てを使用して所定温度まで暖める場合について説明する。

ここで、所定温度とは、感光体ドラム６１を暖める場合の目標となる温度であって、画像形成での感光体ドラム６１の最適な温度であり、本実施形態の説明では４０°Ｃとして説明する。そして、通電制御部９１は、迅速に感光体ドラム６１を暖め、かつ、この所定温度を感光体ドラム６１が維持するように、各発熱体Ｈへの通電制御を行う。尚、所定温度は、感光体ドラム６１の材料、トナー、複写機１の仕様等によって適宜定まるものであり、４０°Ｃに限られない。

まず、制御部１０及び通電制御部９１は、温度センサ９２の検出温度を確認し、現在の感光体ドラム６１の温度が２０°Ｃと確認した後、通電制御部９１は、第１発熱体Ｈ１、第２発熱体Ｈ２、第３発熱体Ｈ３の全てに通電を行う。これにより、ドラムヒータ９の出力が最も高い状態となり、最も早く感光体ドラム６１を暖めることができる状態となる。尚、全ての発熱体Ｈに通電を行う期間をｔ１として、図５に示す。

ここで、本説明は、ウォーミングアップ時に第１発熱体Ｈ１、第２発熱体Ｈ２、第３発熱体Ｈ３の全てに通電する場合について行っているが、感光体ドラム６１の温度が例えば３０°Ｃ以上の場合は、例えば、第１発熱体Ｈ１は通電しないなどのように（後述の表１参照）、一部の発熱体Ｈのみに通電を行うようにしても良い。即ち、通電制御部９１は、ウォーミングアップ動作において、温度センサ９２の検知結果に基づき、通電する発熱体Ｈの組み合わせを定めるようにしてもよい。言い換えると、ウォーミングアップの開始時、常に全ての発熱体Ｈに必ずしも通電する必要はなく、検出温度によって、通電する発熱体Ｈの組み合わせを変更しても良い。

その後、例えば、温度センサ９２が、３５〜３６°Ｃ程度まで感光体ドラム６１の温度が上昇したことを検知した場合、通電制御部９１は、最も出力、発熱量の大きい第１発熱体Ｈ１への通電をＯＦＦする。これは、感光体ドラム６１が４０°Ｃを大きく超えて暖められないようにするためである（オーバーシュート）。即ち、４０°Ｃに到達しことを温度センサ９２が検知した時点で、第１発熱体Ｈ１をＯＦＦしても、第１発熱体Ｈ１は熱を有しているから、その残っている熱（余熱）により感光体ドラム６１を暖め続け、オーバーシュートが生じてしまうので、３５〜３６°Ｃに到達した時点で、第１発熱体Ｈ１への通電をＯＦＦする。

次に、温度センサ９２が、３６〜３８°Ｃ程度まで、感光体ドラム６１の温度が上昇したことを検知した場合、通電制御部９１は、２番目の出力、発熱量の第２発熱体Ｈ２への通電をＯＦＦする。これも感光体ドラム６１のオーバーシュートを防ぐために、所定温度到達前に、第２発熱体Ｈ２への通電をＯＦＦする。尚、第１発熱体Ｈ１への通電をＯＦＦしてから、第２発熱体Ｈ２への通電をＯＦＦするまでの時間を図５にてｔ２として示す。

そして、所定温度に到るまでは、通電制御部９１は、最も発熱量の小さい第３発熱体Ｈ３のみに、通電を行う。尚、この時間を図５にてｔ３として示す。このように、所定温度に近づくに従って、複数の発熱体Ｈのうち、通電する発熱体Ｈを減らし、オーバーシュート量を極めて少なくすることができる。

所定温度に到達した後、一端、第３発熱体Ｈ３への通電をＯＦＦする。所定温度到達時には第３発熱体Ｈ３のみに通電がなされていたので、その結果、図５に示すように、大きなオーバーシュートが生ずることなく、感光体ドラム６１の温度が所定温度に到達することになる。そして、全ての発熱体Ｈへの通電をＯＦＦすれば、感光体ドラム６１の温度は低下してゆくので、通電制御部９１は、温度センサ９２の検出温度を参照しつつ、４０°Ｃを下回った段階で、第１発熱体Ｈ１、第２発熱体Ｈ２、第３発熱体Ｈ３のいずれか１系統への通電を再開する。

その後、通電制御部９１が通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、感光体ドラム６１の温度を所定温度で維持する（この期間を図５において、ｔ４として示す）。この感光体ドラム６１の温度維持は、複写機１の主電源ＯＦＦ時やスリープモード突入時までのように、感光体ドラム６１の温度の維持が必要である間、続けられる。尚、この温度維持では、温度の変動の幅（脈動）を小さくするため、本実施形態では、第３発熱体Ｈ３への通電を制御して、感光体ドラム６１の温度を所定温度で維持するようにすることができる。

要するに、通電制御部９１は、ウォーミングアップ動作において、まず発熱体Ｈの全て、又は、複数の発熱体Ｈに通電し、感光体ドラム６１の温度上昇とともに、出力の大きい発熱体Ｈから通電をＯＦＦして、通電する発熱体Ｈを減少させ、所定温度に到達した後は、最も出力が小さい発熱体Ｈの通電を制御して所定温度を維持するのである。

ここで、図５に示すグラフの各区間における温度上昇率、即ち、各区間におけるグラフの傾きは、ｔ１→ｔ２→ｔ３と発熱体Ｈの通電がＯＦＦされるに従って、緩やかとなるが、しかし、この傾きは、各発熱体Ｈの出力のみによってその傾きが定まるものではない。言い換えると、第１発熱体Ｈ１、第２発熱体Ｈ２を所定温度となる前にＯＦＦしても、余熱により感光体ドラム６１が暖め続けられるので、感光体ドラム６１の温度上昇が極端に遅くなるわけではない。即ち、全発熱体Ｈの出力４０Ｗ（期間ｔ１）に対し、第３発熱体Ｈ３の５Ｗ（期間ｔ３）と出力が１／８になったとしても、傾きが１／８になるというわけではなく、感光体ドラム６１のウォーミングアップ時間は、十分に実用的な時間内で所定温度にまで迅速に暖められる。

尚、表１に基づき、ウォーミングアップが一度完了し、未だ感光体ドラム６１が冷えきっていない場合の通電制御について説明する。例えば、所定温度と現在の感光体ドラム６１との温度差が１０°Ｃ未満であるような、複写機１の点検やエラー解消のため一度主電源をＯＦＦした場合や、省電力のため、ある程度は感光体ドラム６１や定着部８を暖めておくスタンバイ状態からの復帰時が該当する。

表１に示すように、場合に分けて説明すると、
（１）温度センサ９２が検知した温度が、３５°Ｃ以上の場合
この場合は、所定温度（４０°Ｃ）との差が、それほど大きくないので、例えば、第３発熱体Ｈ３のみで所定温度にまで感光体ドラム６１を暖める。これにより必要以上の電力消費を抑えることができる。
（２）例えば、温度センサ９２が検知した温度が、３０°Ｃ以上３５°Ｃ未満の場合
この場合は、例えば、第２発熱体Ｈ２と第３発熱体Ｈ３で感光体ドラム６１を暖め始める。
（３）温度センサ９２が検知した温度が、３０°Ｃ未満の場合
この場合は、所定温度（４０°Ｃ）との差が大きいので、例えば、全ての発熱体Ｈで所定温度にまで感光体ドラム６１を暖め始める。

尚、（２）、（３）の場合は、上述と同様に、感光体ドラム６１の温度が、上昇するにつれて、通電する発熱体Ｈを減らしてゆくようにしてもよい。又、この表１は、一例に過ぎず、例えば、上述した制御と同様に、温度センサ９２の検知温度が３５〜３６°Ｃでは第２発熱体Ｈ２と第３発熱体Ｈ３を、３８°Ｃ以上では、第３発熱体Ｈ３のみに通電が行われるようにしても良く、温度と使用する発熱体Ｈの設定は適宜可能である。

このようにして、本実施形態の構成によれば、ウォーミングアップの開始時には、全て、又は、複数の発熱体Ｈに通電を行って、像担持体（感光体ドラム６１）を暖め、像担持体の理想的な温度である所定温度に近づくにつれて、通電する発熱体Ｈを減少させるので、感光体ドラム６１を所定温度にまで急速に暖めて、ウォーミングアップに要する時間を少なくすることができ、オーバーシュートにより像担持体を過度に暖めてしまうことも防ぐことができる。又、所定温度到達後は、１つの発熱体Ｈのみに通電を行うようにするので、像担持体を暖めすぎることなく温度を維持することができる。

又、所定温度付近では、複数の発熱体Ｈのうち出力の小さな発熱体Ｈで緩やかに像担持体を暖めるから、オーバーシュートが生じたとしても、その量が少なくてすみ、形成する画像の画質に悪影響が出る等の不具合も生じない。又、所定温度到達後は、最小出力の発熱体Ｈのみに通電を行うので、ほぼ所定温度を維持することができる。又、ウォーミングアップ時に通電を行う発熱体Ｈを検知された温度に基づき行うようにすることができるので、常に、全ての発熱体Ｈに通電を行うのではなく、像担持体を暖めるために必要な発熱体Ｈだけに通電を行うことができ、省電力を達成することができる。

又、通電制御部９１が各感光体ドラム６１ごとにドラムヒータ９の通電を制御するから、例えば、多量の熱を発する定着装置の近傍に設置されている場合や外気の導入又は排気するための通風口の近傍に設置されている場合など、画像形成装置内における各像担持体の設置位置により温度上昇に差があっても、その差に対応しつつ、各像担持体を所定温度にまで迅速に暖めるとともに、所定温度を維持させることができる。

次に、図６に基づき、本発明の第２実施形態に係るドラムヒータ９の通電制御について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係るドラムヒータ９の通電制御と、温度上昇の一例を示すグラフである。

ここで、本実施形態では、ウォーミングアップ時に感光体ドラム６１を所定温度にまで暖める際の各発熱体Ｈへの通電制御において差異がある。尚、第１の実施形態と第２の実施形態の大きな差異は、この通電制御の点であるから、以下では、第１の実施形態と異なる部分についてのみ説明し、重複する部分については同様に適用できるので説明を省略する。

具体的には、第１の実施形態は、所定温度に近づくにつれて通電する発熱体Ｈの数を減少させたが、本第２の実施形態は、所定温度の以下のある温度で、全ての発熱体Ｈの通電をＯＦＦし、各発熱体Ｈに残る熱によって感光体ドラム６１の温度を所定温度に到達させる点で異なる。

所定温度を４０°Ｃとすると、本実施形態では、通電制御部９１は、所定温度よりも低い一定の温度（例えば、３８〜３９°Ｃ、この通電を一斉にＯＦＦする温度を以下「通電遮断温度」と呼ぶ。）まで、全ての発熱体Ｈに通電を行う（図６に、この期間をｔ５として示す）。この通電遮断温度に達した時点で、全ての発熱体Ｈへの通電をＯＦＦする。

言い換えると、温度センサ９２が通電遮断温度に達したことを検知した時点で、全発熱体Ｈへの通電をＯＦＦし、発熱体Ｈが有する余熱で、感光体ドラム６１を所定温度まで暖める（図６に、この期間をｔ６として示す）。このような通電制御を行えば、若干、所定温度よりもオーバーシュートはあるものの、過度に感光体ドラム６１が暖められるようなことがなく、迅速に感光体ドラム６１を暖めることができ、しかもオーバーシュートの量を少なく収めることができる。

ここで、本実施形態における通電遮断温度は、その性質上、所定温度よりも低く設定されるが、あまりに低く設定すれば、余熱で所定温度にまで到達しない。従って、ドラムヒータ９の出力との兼ね合いもあるが、通電遮断温度は、所定温度と例えば３°Ｃ以内、より好ましくは２°Ｃ以内の範囲で所定温度よりも低く設定できる。そして、所定温度に達した後は、各発熱体Ｈのうち、温度センサ９２の検出温度を監視しつつ、一系統のみ（発熱体Ｈのいずれか１つのみ）に通電を行って、温度を維持すればよい（図６に、この期間をｔ７として示す）。

要するに通電制御部９１は、ウォーミングアップ動作において、まず発熱体Ｈの全て、又は、複数の発熱体Ｈに通電し、所定温度よりも低い温度で設定される通電遮断温度に達した際に、全ての発熱体Ｈへの通電を遮断して感光体ドラム６１の温度を所定温度に到達させ、所定温度に到達した後は、例えば、最も出力が小さい発熱体Ｈの通電を制御して所定温度を維持するのである。

このようにして、本実施形態の構成によれば、通電遮断温度で全ての発熱体Ｈの通電をＯＦＦし、余熱により像担持体の温度を所定温度に到達させるから、像担持体が過度に暖められることを無くすことができる。従って、この構成によっても、感光体ドラム６１を所定温度にまで急速に暖めて、ウォーミングアップに要する時間を少なくすることができ、オーバーシュートにより像担持体を過度に暖めてしまうことも防ぐことができる。

以下、他の実施形態について説明する。上記実施形態では、感光体ドラム６１を４本備えたタンデム式の複写機１について説明したが、感光体ドラム６１を１本のみ備えるモノクロの画像形成装置やロータリ方式の画像形成装置にも適用することができる。この場合、ドラムヒータ９における発熱体Ｈの出力は、上記実施形態と同様でも良いし、例えば４倍程度の出力（第１発熱体Ｈ１を１００Ｗ、第２発熱体Ｈ２を５０Ｗ、第３発熱体Ｈ３を２０Ｗ）とすれば総出力は同等であってドラムヒータ９の消費電力が大きくならない。即ち、ドラムヒータ９の出力は、感光体ドラム６１の大きさや本数、消費電力等を考慮して適宜定めればよい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、感光体ドラム等の像担持体を暖めるためのヒータを有する画像形成装置に利用可能である。

第１の実施形態に係る複写機の模型的正面断面図である。 第１の実施形態に係る複写機の画像形成ユニットの拡大模型的断面図である。 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係る感光体ドラムの拡大断面図であり、（ｂ）は、ドラムヒータの一例を示す図である。 第１の実施形態に係る複写機の構成の一例を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るドラムヒータの通電制御と、温度上昇の一例を示すグラフ 第２の実施形態に係るドラムヒータの通電制御と、温度上昇の一例を示すグラフである。

符号の説明

１ 複写機（画像形成装置）
６１ 感光体ドラム（像担持体）
９ ドラムヒータ（加熱部）
９１ 通電制御部
９２ 温度センサ（温度検知体）
Ｈ１ 第１発熱体（加熱部の一部）
Ｈ２ 第２発熱体（加熱部の一部）
Ｈ３ 第３発熱体（加熱部の一部）

Claims (5)

1. 周面に感光層が設けられた像担持体と、
   前記像担持体を所定温度にまで暖めるため前記像担持体内に設けられ、通電により発熱するとともに互いに出力の異なる複数の発熱体で構成される加熱部と、
   前記像担持体の温度を検出するための温度検知体と、
   複数の前記発熱体への通電を制御する通電制御部と、を有し、
   前記通電制御部は、ウォーミングアップ動作において、まず前記発熱体の全て、又は、複数の前記発熱体に通電し、前記像担持体の温度上昇とともに通電する前記発熱体を減少させ、所定温度に到達した後は、１つの前記発熱体の通電をＯＮ／ＯＦＦして所定温度を維持することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記通電制御部は、通電する前記発熱体を減少させる場合、出力の大きい前記発熱体から通電をＯＦＦし、所定温度に到達した後は、最も出力が小さい前記発熱体の通電を制御して所定温度を維持することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 周面に感光層が設けられた像担持体と、
   前記像担持体を所定温度にまで暖めるため前記像担持体内に設けられ、通電により発熱するとともに互いに出力の異なる複数の発熱体で構成される加熱部と、
   前記像担持体の温度を検出するための温度検知体と、
   複数の前記発熱体への通電を制御する通電制御部と、を有し、
   前記通電制御部は、ウォーミングアップ動作において、まず前記発熱体の全て、又は、複数の前記発熱体に通電し、所定温度よりも低い温度で設定される通電遮断温度に達した際に、全ての前記発熱体への通電を遮断して余熱により前記像担持体の温度を所定温度に到達させ、所定温度に到達した後は、１つの前記発熱体の通電をＯＮ／ＯＦＦして所定温度を維持することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記通電制御部は、ウォーミングアップ動作において、前記温度検知体の検知結果に基づき、通電する前記発熱体の組み合わせを定めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体は複数設けられ、
   前記加熱部及び前記温度検知体は、前記像担持体にそれぞれ設けられ、
   前記通電制御部は、前記像担持体ごとに、所定温度となるように前記発熱体への通電を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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