(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を周面に担持する感光体ドラムと、ポリゴンモーターの回転駆動によって前記感光体ドラムの周面に前記画像に応じた静電潜像を形成するレーザースキャニングユニットと、前記感光体ドラムからシート材に転写された前記画像を熱によって前記シート材に定着させる定着部と、前記定着部を収容している機内を冷却する冷却ファンと、を有する画像形成装置であって、
前記定着部における温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、
前記温度検出回路の出力電圧と所定の基準電圧との大小を比較し、該比較結果に応じた信号を出力する比較回路と、
前記比較回路の出力信号に応じて前記冷却ファンに駆動電流を流す駆動回路と、
前記ポリゴンモーターの駆動信号の入力があった場合に、前記冷却ファンを第１回転速度で回転させ、前記ポリゴンモーターの駆動信号の入力がない場合に、前記冷却ファンを前記第１回転速度より低い第２回転速度で回転させる回転速度制御回路と、を有する、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記温度検出回路は、サーミスターを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、またはファクシミリ装置等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した画像形成装置の一つとして、レーザープリンターが知られている。この画像形成装置は、レーザースキャニングユニットを用いて感光体ドラムに静電潜像を形成し、トナーによって該静電潜像に基づく画像を現像するように構成されている。この画像は、感光体ドラムから用紙等のシート材に転写され、その後、定着ユニットによって熱を加えられ、シート材に定着する。
【０００３】
このような画像形成装置では、定着ユニットのヒーター熱や、基板上の電子部品の自己発熱等によって温度上昇する機内を、冷却ファンの回転駆動により冷却している。従来、この冷却ファンの制御（回転、停止、速度制御）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）により行っている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１９７９２２号公報
【特許文献２】特開２００１−３１８５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術では、ＣＰＵに冷却ファンの制御のため専用のポートが必要となり、その分のポート数が増加してしまう。近年、ローエンド機などでは、更なる低コストの装置が求められており、例えば２つ以上の機能を１つのＣＰＵポートを兼用して使用するなど、低コスト化のためにＣＰＵのポート削減が求められている。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＣＰＵのポート削減を実現し、低コスト化を図ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明は、熱によって画像をシート材に定着させる定着部と、上記定着部を収容している機内を冷却する冷却ファンと、を有する画像形成装置であって、上記定着部における温度に応じた電圧を出力する温度検出回路と、上記温度検出回路の出力電圧と所定の基準電圧との大小を比較し、該比較結果に応じた信号を出力する比較回路と、上記比較回路の出力信号に応じて上記冷却ファンに駆動電流を流す駆動回路と、を有する、という構成を採用する。
【０００８】
また、本発明では、外部信号の入力があった場合に、上記冷却ファンを第１回転速度で回転させ、上記外部信号の入力がない場合に、上記冷却ファンを上記第１回転速度より低い第２回転速度で回転させる回転速度制御回路を有する、という構成を採用する。
【０００９】
また、本発明では、上記外部信号は、上記画像に応じた静電潜像を形成するレーザースキャニングユニットのポリゴンモーターの駆動信号である、という構成を採用する。
【００１０】
また、本発明では、上記温度検出回路は、サーミスターを有する、という構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定着部における温度に応じて出力される出力電圧と基準電圧との大小の比較により出力される出力信号に応じて冷却ファンに駆動電流が流れるため、ＣＰＵを介さずに冷却ファンの駆動を制御できる。
したがって、本発明によれば、ＣＰＵのポート削減を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における画像形成装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態における冷却ユニットの回路図である。
【図３】本発明の実施形態における温度検出回路に係る温度と出力電圧との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態における冷却ユニットの回路図である。
【図５】本発明の第２実施形態における冷却ユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態における画像形成装置Ａの概略構成を示す模式図である。
本実施形態に係る画像形成装置Ａは、図１に示すように、プリンター制御ユニット１と、操作パネル２と、通信部３と、画像形成部４と、冷却ユニット５とを備える。
【００１５】
本実施形態に係る画像形成装置Ａは、電子写真方式に基づいて記録紙（シート材）に画像形成するプリンターである。この画像形成装置Ａは、図１に示すように、クライアントコンピューターＢと通信可能に接続され、例えば、クライアントコンピューターＢから受信したＰＤＬ（Page Description Language）形式データをビットマップデータに展開し、該ビットマップデータに基づいて記録紙上にトナー画像を形成する。
【００１６】
プリンター制御ユニット１は、画像形成装置Ａの全体動作を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、及び、不図示のＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備える。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、操作パネル２、通信部３及び画像形成部４各々とデータバスにより接続され、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム、操作パネル２から入力される操作信号及び通信部３がクライアントコンピューターＢから受信したＰＤＬ形式データに基づいて各種の制御信号を生成することにより画像形成装置Ａの全体動作を制御する。
【００１７】
操作パネル２は、電源キーやリセットキーなどの各種操作キーや、ユーザーに各種情報を通知ための表示器などを備え、ユーザーと画像形成装置Ａとを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。操作パネル２は、押下された操作キーに応じた操作信号をＣＰＵ１１に出力するとともに、ＣＰＵ１１から入力された制御信号に基づいて表示器に各種情報を表示させる。
通信部３は、ＬＡＮ（Local Area Network）を介してクライアントコンピューターＢに通信可能に接続され、ＣＰＵ１１から入力された制御信号に基づいてクライアントコンピューターＢと通信するものである。
【００１８】
画像形成部４は、ＣＰＵ１１から入力された制御信号に基づいて記録紙を搬送し、ＲＡＭに記憶されているビットマップデータに基づいてトナーからなる画像を記録紙に形成するものである。この画像形成部４は、図１に示すように、感光体ドラム４１、帯電部４２、レーザースキャニングユニット４３、現像ユニット４４、転写ローラー４５、クリーナー４６、用紙カセット４７、給紙ローラー４８、搬送ローラー対４９、定着ユニット（定着部）５０、排紙トレイ５１を備えている。
【００１９】
感光体ドラム４１は、静電潜像に基づいて形成されたトナー画像を周面に担持する円筒部材からなり、画像形成装置Ａの正面から視て奥行き方向に延在して配置され、画像形成時に回転駆動される。帯電部４２は、感光体ドラム４１の周面に対向配置され、感光体ドラム４１の周面を帯電させるものである。
【００２０】
レーザースキャニングユニット４３は、ＣＰＵ１１から入力される制御信号に基づいてレーザー光を帯電状態の感光体ドラム４１の周面に照射することにより、感光体ドラム４１の周面に静電潜像を形成するものであり、レーザードライバー４３ａ、半導体レーザー４３ｂ、ポリゴンモーター４３ｃ、多面鏡４３ｄ（ポリゴンミラー）及び反射鏡４３ｅを備える。レーザードライバー４３ａは、半導体レーザー４３ｂの駆動回路であり、ＣＰＵ１１から入力される制御信号に基づいて半導体レーザー４３ｂにレーザー光を発生させる。
【００２１】
半導体レーザー４３ｂは、レーザードライバー４３ａにより駆動されるレーザー発生器であり、所定波長のレーザー光を発生して多面鏡４３ｄの周面（側面）に向けて出射する。ポリゴンモーター４３ｃは、多面鏡４３ｄを回転駆動するものであり、例えばＤＣブラシレスモーター等からなる精密モーターである。多面鏡４３ｄは、多角柱（例えば六角柱）に形成され。かつ、各周面（側面）がレーザー光を反射する鏡面として形成されている。この多面鏡４３ｄは、軸心にポリゴンモーター４３ｃの回転軸が接続され、当該ポリゴンモーター４３ｃによって回転駆動されることによりレーザー光を反射鏡４３ｅに対して走査状に照射する。反射鏡４３ｅは、多面鏡４３ｄから照射されたレーザー光を感光体ドラム４１に向けて反射することにより感光体ドラム４１の周面に静電潜像を形成する。
【００２２】
現像ユニット４４は、トナーを内部に収容し、感光体ドラム４１の周面にトナーを供給することによって感光体ドラム４１の周面に形成された静電潜像をトナー像（画像）として現像するものである。転写ローラー４５は、感光体ドラム４１に対向配置されており、回転駆動と共にＣＰＵ１１から入力される制御信号に基づいて転写バイアス（高電圧）を記録紙に印加することにより、感光体ドラム４１の周面に形成されたトナー像を記録紙に転写する。クリーナー４６は、感光体ドラム４１の周面に残留するトナーを除去するものである。
【００２３】
用紙カセット４７は、画像形成に供される記録紙を複数枚収容する容器である。給紙ローラー４８は、用紙カセット４７に収容される記録紙を１枚ずつピックアップし、搬送ローラー対４９に供給する。搬送ローラー対４９は、給紙ローラー４８から給紙された記録紙を転写ローラー４５に向けて搬送する。
【００２４】
定着ユニット５０は、転写ローラー４５によって記録紙上に転写されたトナー像を記録紙上により強固に定着させるものであり、専用モーターにより回転駆動される加熱ローラー５０ａ（駆動ローラー）と、加熱ローラー５０ａに圧接しながら回転する加圧ローラー５０ｂ（従動ローラー）とを備える。加熱ローラー５０ａの内部には、ヒーター５０ｃが配設され、加熱ローラー５０ａの外周面には、加熱ローラー５０ａの温度を検出し、温度信号をＣＰＵ１１に出力するサーミスター５０ｄが配設されている。排紙トレイ５１は、定着ユニット５０により定着処理が完了した記録紙を収容する容器である。
【００２５】
冷却ユニット５は、定着ユニット５０のヒーター５０ｃの熱やプリンター制御ユニット１の基板上の部品等の自己発熱によって温度上昇する機内を空冷する冷却ファン６を有する。冷却ユニット５は、装置本体の機内を空冷する冷却ファン６の制御を、ＣＰＵ１１を用いずに、定着ユニット５０における温度上昇を検知するサーミスター５０ｄの出力に応じて行う構成となっている。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態における冷却ユニット５の回路図である。
図２に示すように、冷却ユニット５は、温度検出回路５２と、比較回路５３と、駆動回路５４とを有する。
温度検出回路５２は、定着ユニット５０における温度に応じた電圧を出力するものである。温度検出回路５２は、サーミスター５０ｄ、抵抗５５を含む分圧回路を有している。
【００２７】
比較回路５３は、温度検出回路５２の出力電圧Ｖｏと所定の基準電圧Ｖｒｅｆとの大小を比較し、該比較結果に応じた信号を出力するものである。比較回路５３は、オペアンプ５６を含み、出力電圧Ｖｏがオペアンプ５６の＋端子側に入力され、基準電圧Ｖｒｅｆがオペアンプ５６の−端子側に入力される。基準電圧Ｖｒｅｆは、抵抗５７、５８を含む分圧回路によって設定される。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態における温度検出回路５２に係る温度と出力電圧Ｖｏとの関係を示すグラフである。なお、図３は、抵抗５５を５．６［ｋΩ］と設定した場合のグラフである。
サーミスター５０ｄの抵抗値は温度に応じて変化するため、出力電圧Ｖｏは、温度に応じて図３に示すように変化する。定着ユニット５０のヒーター５０ｃは、ウォームアップ時、印字動作時において、ある設定温度（本実施形態では１８０［℃］）まで、加熱される。本実施形態では、冷却ファン６を駆動する閾値を設定温度より低い温度（本実施形態では１５０［℃］）とし、当該温度に対応する基準電圧Ｖｒｅｆ（本実施形態では）を分圧回路によって設定している。
【００２９】
図２に戻り、駆動回路５４は、比較回路５３の出力信号に応じて冷却ファン６に駆動電流を流すものである。駆動回路５４は、抵抗分圧された比較回路５３の出力信号が入力されるトランジスター５９を含む。トランジスター５９は、比較回路５３から「Ｈｉｇｈ」の出力信号が入力されたとき「ＯＮ」となる。トランジスター５９が「ＯＮ」となれば、冷却ファン６に電流が流れ、冷却ファン６が回転する。また、駆動回路５４は、サージ保護のためのダイオード６０を含む。
【００３０】
次に、このように構成された冷却ユニット５の動作について説明する。
画像形成装置Ａがウォームアップ状態のとき、先ず定着ユニット５０のヒーター５０ｃが加熱される。ヒーター５０ｃが加熱され、サーミスター５０ｄの検知温度（出力電圧Ｖｏ）が、冷却ファン６を駆動する閾値（基準電圧Ｖｒｅｆ）を超えた場合、オペアンプ５６の出力電圧は「Ｈｉｇｈ」となる。出力電圧が「Ｈｉｇｈ」となると、トランジスター５９が「ＯＮ」となり、冷却ファン６に電流が流れ、冷却ファン６が回転する。
【００３１】
具体的に、冷却ファン６は、定着ユニット５０が１５０［℃］以上となると駆動し、１５０［℃］未満になると停止する。このように、冷却ユニット５は、ＣＰＵ１１を介さずに、冷却ファン６の駆動を制御できる。このため、冷却ファン６の制御のためだけに、ＣＰＵ１１に設けたポートを占有する必要がなく、結果、その分のＣＰＵ１１のポート数を削減することができる。
【００３２】
したがって、上述の本実施形態によれば、熱によって画像を記録紙に定着させる定着ユニット５０と、定着ユニット５０を収容している機内を冷却する冷却ファン６と、を有する画像形成装置Ａであって、定着ユニット５０における温度に応じた電圧を出力する温度検出回路５２と、温度検出回路５２の出力電圧と所定の基準電圧との大小を比較し、該比較結果に応じた信号を出力する比較回路５３と、比較回路５３の出力信号に応じて冷却ファン６に駆動電流を流す駆動回路５４と、を有する、という構成を採用することによって、ＣＰＵ１１のポート削減を実現し、低コスト化を図ることのできる画像形成装置Ａが得られる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図４は、本発明の第２実施形態における冷却ユニット５の回路図である。
第２実施形態における冷却ユニット５は、上述の実施形態の回路に加えて、冷却ファン６の回転速度を制御する回転速度制御回路６１を有する。
【００３４】
回転速度制御回路６１は、外部信号（後述するＰＯＬＯＮ）の入力があった場合に、冷却ファン６を第１回転速度で回転させ、外部信号の入力がない場合に、冷却ファン６を第１回転速度より小さい第２回転速度で回転させるものである。上述の実施形態では、定着ユニット５０の温度検知に応じてのみ冷却ファン６を回転させるため、ウォームアップと機内冷却とが同時に進行され、結果。ウォームアップ時間が長くなる場合がある。このため、第２実施形態では、画像形成装置Ａのウォームアップ時間の短縮を図るべく、ウォームアップ時には通常時よりも低速で冷却ファン６を低速で回転させて、ウォームアップの効率化を図る。
【００３５】
ウォームアップ時と通常の印字動作時との区別をＣＰＵ１１を用いないで行うために、本実施形態では、ポリゴンモーター４３ｃのＯＮ／ＯＦＦ信号（以下、ＰＯＬＯＮ）を外部信号（Ｖ２）として入力して当該区別を行う構成となっている。
回転速度制御回路６１は、外部信号（Ｖ２）が「Ｈｉｇｈ」のときに「ＯＮ」となるトランジスター６２、６３と、冷却ファン６に流れる電流値を制限し、回転速度を抑える抵抗６４とを含む。本実施形態では、抵抗６４によって、冷却ファン６の回転速度を半分（第２回転速度）に抑える構成となっている。具体的に、冷却ファン６の回転速度と、比較回路５３の出力信号（Ｖ１）と、外部信号（Ｖ２）とは下表１に示す関係を有する。なお、表１では、外部信号（Ｖ２）が「Ｈｉｇｈ」、出力信号（Ｖ１）が「Ｈｉｇｈ」の場合は記載されてないが、この場合には回路の構成上、出力信号（Ｖ１）が「Ｌｏｗ」に落ちるため、表１の上部に示す全速となる。
【００３６】
【表１】
0005699101.tif 000002
【００３７】
次に、このように構成された冷却ユニット５の動作について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
先ず、待機時においては、定着ユニット５０のヒーター５０ｃは「ＯＦＦ」状態、ポリゴンモーター４３ｃも「ＯＦＦ」状態である。なお、ポリゴンモーター４３ｃのＯＮ／ＯＦＦ制御は、ＣＰＵ１１からの出力が「Ｈｉｇｈ」の場合に「ＯＮ（回転）」、「Ｌｏｗ」の場合に「ＯＦＦ（停止）」となる。そうすると、外部信号（Ｖ２）が「Ｌｏｗ」の場合、トランジスター６２、６３が「ＯＦＦ」となる。また、このとき比較回路５３の出力信号（Ｖ１）は「Ｌｏｗ」であるため、トランジスター６４、６５、５９も「ＯＦＦ」となるので、冷却ファン６は停止状態となる。
【００３８】
次に、ステップＳ１のウォームアップ状態では、多くの場合、定着ユニット５０のヒーター５０ｃが先ず加熱される。サーミスター５０ｄは、ヒーター５０ｃの加熱によって定着ユニット５０の温度が閾値温度Ｔａ（１５０℃）以上となったか否かを検知する（ステップＳ２）。サーミスター５０ｄの温度検知が閾値温度Ｔａ以上となった場合、オペアンプ５６の出力信号（Ｖ１）は「Ｈｉｇｈ」となるため、トランジスター６４が「ＯＮ」となる。トランジスター６４が「ＯＮ」となると、トランジスター６５のベースに電位差が生じてトランジスター６５も「ＯＮ」となり、さらに、トランジスター５９のベースに「Ｈｉｇｈ」が入力され、トランジスター５９も「ＯＮ」となる。
【００３９】
ここで、ウォームアップ状態では、ポリゴンモーター４３ｃは未だ「ＯＦＦ」状態であるため、外部信号（Ｖ２）は「Ｌｏｗ」となり、トランジスター６２、６３が「ＯＦＦ」となる。そうすると、トランジスター６３が「ＯＦＦ」、トランジスター５９が「ＯＮ」の関係となり、駆動電流がトランジスター５９を介して流れ、冷却ファン６が回転する。このとき、冷却ファン６とトランジスター５９との間には抵抗６４があるため、冷却ファン６に流れる電流値が制限され、回転速度を抑えることができる。したがって、ウォームアップ状態では、冷却ファン６が半速（第２回転速度）で回転する（ステップＳ３）。
【００４０】
次に、ステップＳ４の印字動作状態では、レーザースキャニングユニット４３によって静電潜像を形成するため、ポリゴンモーター４３ｃが回転する（ステップＳ５）。このようにポリゴンモーター４３ｃが回転しているときＣＰＵ１１からは「Ｈｉｇｈ」が入力されているため、外部信号（Ｖ２）は「Ｈｉｇｈ」となる。外部信号（Ｖ２）が「Ｈｉｇｈ」となると、トランジスター６２、６３が「ＯＮ」となる。トランジスター６２が「ＯＮ」となった場合、サーミスター５０ｄの温度検知が閾値温度Ｔａ以上であってもトランジスター６４のベース（Ｖ１）は「Ｌｏｗ」となるため、トランジスター６４が「ＯＦＦ」となり、結果、トランジスター５９が「ＯＦＦ」となる。
【００４１】
そうすると、トランジスター６３が「ＯＮ」、トランジスター５９が「ＯＦＦ」の関係となり、駆動電流がトランジスター６３を介して流れ、冷却ファン６が回転する。このとき、冷却ファン６とトランジスター６３との間には制限抵抗が存在しないため、冷却ファン６は、全速（第１回転速度）で回転する（ステップＳ６）。
なお、その後、印字動作中でなくなり、ステップＳ７でポリゴンモーター４３ｃが停止すると、トランジスター６３が「ＯＦＦ」、トランジスター５９が「ＯＮ」の関係となり、冷却ファン６が半速（第２回転速度）で回転する（ステップＳ８）。また、その後、待機状態となり、サーミスター５０ｄの温度検知が閾値温度Ｔａ未満となった場合（ステップＳ９）、トランジスター６３が「ＯＦＦ」、トランジスター５９が「ＯＦＦ」の関係となり、冷却ファン６は停止状態となる（ステップＳ１０）。
【００４２】
このように、上述した第２実施形態によれば、サーミスター５０ｄの検知温度と、ポリゴンモーター４３ｃのＯＮ／ＯＦＦ信号とによって、ＣＰＵ１１を用いずに冷却ファン６を回転させることができる。
また、第２実施形態における回転速度制御回路６１によれば、ウォームアップ時、印字動作時において回転速度を変更することができる。このため、印字動作時においては通常の機内冷却を行え、ウォームアップ時においては定着ユニット６０の温度を速やかに上昇させてウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
また、印字動作終了後、定着ユニット５０の温度が閾値温度を下回るまでは、冷却ファン６が半速回転で動作するため、騒音解消の効果がある。
なお、ウォームアップ時に同期信号の有無を確認するためにレーザースキャニングユニット４３を動作させ、ポリゴンモーター４３ｃを回転させる場合もあるが、この場合、ウォームアップ時間に対して短い時間であるため影響は小さく、問題はない。
【００４３】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４４】
例えば、上記実施形態では、画像形成装置として、プリンターを例示したが、本発明は、例えば、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
Ａ…画像形成装置、５…冷却ユニット、６…冷却ファン、４３…レーザースキャニングユニット、４３ｃ…ポリゴンモーター、５０…定着ユニット（定着部）、５０ｄ…サーミスター、５２…温度検出回路、５３…比較回路、５４…駆動回路、６１…回転速度制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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