(57)【要約】【課題】ウォームアップ時間を短縮するとともに、電源のオン／オフが繰り返された場合でも定着器の破損を防ぐことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】定着器の温度を検出するサーミスタ１９と抵抗Ｒ１により分圧された端子ａの電圧は、Ａ／Ｄ変換器５１によってデジタル値に変換されてＭＰＵに送られる。また、切替器５３は、電源オン時用の基準電圧１、待機時用の基準電圧２、プリント時用の基準電圧３を切り替えてコンパレータ５２に入力し、定着器の温度が高温になり、ａ点の電圧が切替器５３により選択された、ポジション１〜３のいずれかの基準電圧より高くなると、コンパレータ５２の出力がＬレベルとなるので、ＭＰＵからのヒータオン／オフ信号が入力されるＡＮＤゲート回路５４の出力もＬレベルになり、トライアック５６、すなわち、ヒータのオン／オフ制御スイッチがオフされるので、定着器の過熱を防止することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着器の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出出段の出力と基準電圧を比較する電圧比較手段と、上記電圧比較手段の出力により定着器のヒータの電源をオフする電源オフ手段とを備えた画像形成装置において、
上記電圧比較手段に入力される基準電圧として、複数の基準電圧を設定可能であり、これらの複数の基準電圧の一つを選択して上記電圧比較手段に入力する選択手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載された画像形成装置において、
上記複数の基準電圧が、電源オン時用基準電圧、待機時用基準電圧及びプリント時用基準電圧であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、特に、定着器のヒータへの通電を制限する機能を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント画像情報に対応させて記録紙に付着させたトナーを定着部で加熱することにより記録紙に定着させる電子写真方式の画像形成装置においては、プリント画像情報に基づいて変調された光により感光体に静電潜像を形成し、静電潜像の形成された感光体にトナーを付着して現像する。この感光体に付着されたトナーを記録紙に転写した後、トナーの付着された記録紙を定着ヒータにより加熱される定着ローラに搬送し、定着ローラによってトナーを記録紙に定着させるようにしている。
【０００３】
このようなファクシミリ装置や複写機などに用いられる熱定着部を有する電子写真方式の画像形成装置では、近年、省エネルギーの要求が強まっており、特に、画像形成を実行していない待機状態での消費電力の低減が強く求められているため、画像形成を実行していない待機状態において省電力を図る省エネルギーモードを備えている。この省エネルギーモードでは、定着器への電力供給を停止することにより、消費電力の低減を図っている。
【０００４】
一方、従来の電子写真方式の画像形成装置では、定着器の温度をサーミスタなどを使用して検出し、定着器の温度が予熱温度あるいは定着温度などに保持されるように、上記温度より高くなればシステムの制御によりヒータへの通電を停止し、低くなれば通電を再開するように制御していた。
なお、記録開始時に定着器のヒータをオンしていては、プリント可能になるのに時間がかかり、ユーザを待たせることになるので、通常、電源投入直後から定着器の温度を予熱温度に立ち上げて待機状態とすることにより、記録開始から定着温度に達するまでの時間、つまり定着立上げ時間を短縮するようにしている。
【０００５】
上記のようにシステム制御により定着器の温度を制御しているが、システムの暴走等によりヒータを制御できない事態が発生すると、定着器の温度が異常に高温になってもヒータへの通電が停止されず、発煙に至るような事態にもなるため、制御システムの他にコンパレータを設け、定着器の温度検出出力と基準電圧とをこのコンパレータで比較し、制御システムがヒータ制御不能状態になって異常高温になった場合、コンパレータの出力によりヒータへの通電を停止させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２６２９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような定着器の温度制御において、電源が投入されてシステムが立ち上がった後、定着器のヒータ、すなわち、ハロゲンランプを点灯し、目標温度まで定着器を加熱して待機状態に移行するようにすると、ウォームアップ時間が長くなるという問題が生じる。
このウォームアップ時間短縮のため、電源投入した直後より定着器のハロゲンランプを点灯させて加熱すると、システムが立ち上がるまでは温度コントロールできないので、もし電源オン／オフが繰り返されて定着器が加熱され続けたり、ソフトが立ち上がらなかった場合、定着器破損に至る恐れがある。
【０００７】
一方、上記のように、定着器の破損を防止するため、コンパレータにより定着器の異常昇温を検知し、ヒータの電源をオフする技術が提案されているが、これはヒータの温度が定着温度＋αを上回ったときに、ヒータの電源をオフするものであり、例えば、もし電源オン／オフが繰り返されて定着器が加熱され続けた場合、システムの立ち上がり時にヒータはオンになったが、モータが回転していない、すなわち、ヒートローラやニップローラが回転していない状態では、局部的に高温になり、部品が変形したりするという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、ウォームアップ時間を短縮するとともに、ソフト制御が効かない電源投入直後（定着ランプ強制点灯時）に電源のオン／オフが繰り返された場合でも定着器の破損を防ぐことが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】
【０００９】
上述の目的を達成するため、請求項１に係る発明の画像形成装置は、定着器の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出出段の出力と基準電圧を比較する電圧比較手段と、上記電圧比較手段の出力により定着器のヒータの電源をオフする電源オフ手段とを備えた画像形成装置において、上記電圧比較手段に入力される基準電圧として、複数の基準電圧を設定可能であり、これらの複数の基準電圧の一つを選択して上記電圧比較手段に入力する選択手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置は、請求項１に記載された画像形成装置において、上記複数の基準電圧が、電源オン時用基準電圧、待機時用基準電圧及びプリント時用基準電圧であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、請求項２に係る発明の画像形成装置によれば、電圧比較手段、すなわち、コンパレータの基準電圧として複数の基準電圧を持つため、システムの立ち上がり時や、一旦立ち上がった後の暴走に対しても装置の状況に応じた適切な温度で定着器ヒータの電源を遮断することができ、機構部品の熱変形等の破損を防止することができる。
【００１２】
具体的には、システム立ち上がり時には、コンパレータの基準電圧として比較的低い電源オン時用基準電圧を適用することにより、システム立ち上がり時の異常昇温温度を低い温度に抑えることができるので、ウォームアップ時間を短縮するため電源投入直後に定着器ランプを点灯することができ、また、ソフト制御が効かない定着ランプ強制点灯時に電源のオン／オフが繰り返された場合でも低温度設定側で保護回路が働き、定着器の破損を防ぐことができる。
また、待機時、プリント時には、コンパレータの基準電圧として待機時用基準電圧、プリント時用基準電圧を適用することにより、状況に対応した基準温度以上に温度が上昇することを防止することができる。
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の画像形成装置を複写機能、ファクシミリ機能、プリント機能、スキャナ機能等を有するデジタル複合機に適用した実施例について説明する。
図１はデジタル複合機のハードウェア構成を示す概略ブロック図であり、図に示すように、デジタル複合機はＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２、ＳＲＡＭ（Static  Random  Access  Memory）３、メモリコントローラ４、画像メモリ５、コーデック６、モデム７、ネットワーク制御ユニットＮＣＵ８、スキャナ９、操作パネル１０、プリンタ用画像処理回路１１、プリンタ機構制御回路１２、ＬＡＮインターフェース（Ｉ／Ｆ）１３等により構成され、各部がバス１４を介して接続されている。
【００１４】
ＭＰＵ１はバス１４を介してデジタル複合機のハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ２に記憶されたプログラムに基づいて各種のプログラムを実行する。ＲＯＭ２は、デジタル複合機の動作に必要な種々のプログラムや操作メッセージ等を記憶し、ＳＲＡＭ３はプログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。
【００１５】
メモリコントローラ４は画像メモリ５への画像信号の書込み、読出しを制御し、画像メモリ５はＳＤＲＡＭ等を用いて構成され、送信すべき画像データまたは受信した画像データあるいは読み取った画像データを記憶する。コーデック６は所定の符号化方式に対応して符号化・復号するものであり、読み取った原稿の画像データを送信するためにＭＨ、ＭＲまたはＭＭＲ方式により符号化し、外部から受信した画像データを復号する。
【００１６】
また、モデム７はバス１４に接続されており、ファクシミリ通信が可能なファクスモデムとしての機能を有し、このモデム７は同様にバス１４に接続されたＮＣＵ８と接続されている。ＮＣＵ８はアナログ回線の閉結及び開放の動作を行うハードウェアであり、必要に応じてモデム７を公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）に接続する。
【００１７】
スキャナ９は、オートドキュメントフィーダー（ＡＤＦ）やフラットベッドスキャナ（ＦＢＳ）等の読取り用原稿載置台を備え、ＣＣＤ等を利用して原稿を読み取り、ドットイメージデータを出力する。また、操作パネル１０は、デジタル複合機の動作状態を表示したり、種々の機能の操作画面の表示を行う表示部と、デジタル複合機を操作するための複数のキーよりなる。
【００１８】
さらに、プリンタ用画像処理回路１１は、プリント画像信号を処理してプリンタエンジン１５に入力し、プリンタ機構制御回路１２はプリンタエンジン１５を制御することにより、受信したデータ、コピー原稿データ等をプリントアウトする。このプリンタエンジン１５の定着器ヒータ１６は電源スイッチ１７、ヒータのオン／オフ制御スイッチ１８を介して商用交流電源ＡＣにより加熱され、定着器の温度を検出するサーミスタ１９の出力が、プリンタ機構制御回路１２に入力される。
【００１９】
また、ＬＡＮインターフェース１３はＬＡＮ（図示せず）に接続され、インターネット網からの信号を受信する一方、ＬＡＮに対して信号やデータを送信するものであり、信号変換やプロトコル変換などのインターフェース処理を実行し、電源回路２０は電源スイッチ１７を介して供給される商用交流電源ＡＣより各種の直流電圧を発生し、デジタル複合機の各部に供給する。
【００２０】
デジタル複合機は上記のような構成を備えており、ファクシミリ送信時には、原稿の画像データがスキャナ９により読み取られ、読み取られた画像信号がコーデック６で圧縮されてメモリコントローラ４を介して画像メモリ５に蓄積される。この圧縮された画像データが画像メモリ５から読み出されてモデム７で変調され、ＮＣＵ８からＰＳＴＮを通して通信相手先に送信される。また、ファクシミリ受信時には、受信した画像データがモデム７で復調され、メモリコントローラ４を介して画像メモリ５に蓄積された後、コーデック６で復号され、プリンタ用画像処理回路１１がプリンタエンジン１５にプリント画像信号を供給することによりプリントが実行される。
【００２１】
次に、プリンタエンジン１５の構造の詳細について図２により説明する。
プリンタエンジン１５は、所定の速度で回転駆動される像担持体としての感光ドラム２１を備え、この感光ドラム２１の回りに、その回転方向（図中矢印方向）に順に、転写ロール２２、感光ドラム２０の電位を除去するメモリ除去ブラシ２３、感光ドラム２１の表面を一様に帯電する帯電器である帯電コロナチャージャー２４、感光ドラム２１の表面に画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置としてのＬＥＤプリントヘッド２５、感光ドラム２１上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器２７が配設され、さらに、この感光ドラム２１の用紙排出側に定着器２８が設けられている。
【００２２】
現像器２７は、現像ローラ２９とこの現像ローラ２９にトナーを供給する供給ローラ３０、及び、その底部に沿ってトナー補給部（図示せず）から補給されたトナーとキャリヤからなる現像剤を撹拌しながら現像ローラ２９の表面に供給する撹拌パドル３１とを備えている。
また、転写ロール２２、メモリ除去ブラシ２３、帯電コロナチャージャー２４、現像ローラ２９に各々高電圧を供給する転写バイアス用高電圧発生器３２、メモリ除去ブラシ用高電圧発生器３３、帯電バイアス用高電圧発生器３４、現像バイアス用高電圧発生器３５はプリンタ機構制御回路１２によって制御されて各高電圧を発生し、電流検出用抵抗３６は、帯電コロナチャージャー２４への供給電流を検出してプリンタ機構制御回路１２に入力する。
【００２３】
一方、定着器２８はヒートローラ３７とヒートローラ３７に押し付けられて回転するニップローラ３８よりなり、ヒータとしてのハロゲンランプ３９がヒートローラ３７の中心軸上に配され、商用交流電源ＡＣによって点灯される。そして、ヒートローラ３７に接触する形で設けられた温度検出素子であるサーミスタ１９の出力に基づいて、ＭＰＵ１がプリンタ機構制御回路１２を介してヒータのオン／オフ制御スイッチ１８を制御することにより、ヒートローラ３７の温度を待機温度、定着温度等に制御する。
【００２４】
メモリ除去ブラシ２３は、各々のトナー像の転写工程が終了した後の感光ドラム２１の表面の残留トナーや紙粉等を除去するとともに、帯電を除去して、次の画像形成プロセスに備えさせるものであり、モータ４０はプリンタ機構の各回転部を回転させるためのモータで、モータドライバ４１を介してプリンタ機構制御回路１２により制御される。
また、ＬＥＤプリントヘッド２５は、ＬＥＤアレイの各ＬＥＤチップで発光された光ビームを各対応するマイクロレンズで集光して感光ドラム２１の外周面上に結像させることにより、ＬＥＤプリントヘッド２５全体として、感光ドラム２１の軸線方向に所定の解像度で光ビームを照射可能に構成されている。
【００２５】
プリンタエンジンは以上のように構成されているが、このプリンタエンジンで画像を形成する場合には、感光ドラム２１の表面を帯電コロナチャージャー２４によって一様に帯電し、次に、帯電された感光ドラム２１の表面をＬＥＤプリントヘッド２５から画像データに応じて出射される画像形成用の光で露光することにより静電潜像を形成する。このように感光ドラム２１上に形成された静電潜像は、現像器２７によってトナーにより可視トナー像に現像される。これらの可視トナー像は、転写ローラ２２の帯電作用によって用紙上に順次転写された後、トナー像が転写された用紙が定着器２８により加熱及び加圧されてトナー像が定着され、その後、排紙部（図示せず）に排出案内されるようになっている。
【００２６】
次に、プリンタ機構制御回路１２内の定着器過熱防止回路の構成について図３により説明する。
電源電圧Ｖccがサーミスタ１９と抵抗Ｒ１により分圧された端子ａの電圧は温度に対応した電圧であり、この電圧は、Ａ／Ｄ変換器５１によってデジタル値に変換されてＭＰＵ１に送られるとともに、コンパレータ５２の−端子に入力される。
【００２７】
また、電源電圧Ｖccを分圧する抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５により分圧された電圧は切替器５３により選択されてコンパレータ５２の＋端子に入力される。なお、切替ポジション１の電圧は、電源オン時用の基準電圧であり、デジタル複合機の電源オフ時及び電源立ち上げ時にシステムが立ち上がるまでの間、切替器５３は切替端子をこのポジション１に接続している。また、切替ポジション２の電圧は待機時用の基準電圧で、切替ポジション３の電圧はプリント時用の基準電圧であり、待機時、プリント時にＭＰＵ１により切替器５３の切替端子がそれぞれの切替ポジションに切り替えられる。
【００２８】
一方、ＡＮＤゲート回路５４にはコンパレータ５２の出力とＭＰＵ１からのヒータのオン／オフ信号が入力され、コンパレータ５２の出力がＨレベルの場合には、ＭＰＵ１からのヒータオン／オフ信号によりトランジスタＴｒ１が制御され、ＭＰＵ１からヒータオン信号が入力されているとき、トランジスタＴｒ１がオンし、フォトカップラ５５を介してトライアック５６、すなわち、ヒータのオン／オフ制御スイッチ１８がオンして定着器２８のハロゲンランプ３９に商用交流電源ＡＣが供給されてヒートローラ３７が加熱される。
【００２９】
一方、サーミスタ１９はサーミスタ周囲温度が高温であれば低抵抗値を示し、周囲温度が低温であれば高抵抗値を示すので、電源電圧Ｖccがサーミスタ１９と抵抗Ｒ１で分圧されるａ点の電圧は、定着器２８の温度が高温なら高い電圧、低温なら低い電圧になる。
そして、定着器２８の温度が上昇し、ａ点の電圧が切替器５３により選択された、ポジション１〜３のいずれかの基準電圧より高くなると、コンパレータ５２の出力がＬレベルになるので、ＡＮＤゲート回路５４の出力もＬレベルになり、トライアック５６、すなわち、ヒータのオン／オフ制御スイッチ１８がオフし、ハロゲンランプ３９への通電が中断されるので、定着器の過熱を防止することができる。
【００３０】
上記したように、定着器２８の温度制御はＭＰＵ１により実行されるが、以下、ＭＰＵ１が定着器の温度制御を実行する場合の作用について、図４のフローチャートにより説明する。
デジタル複合機の電源がオンになると、ＭＰＵ１は、図４のフローチャートに示すプログラムを開始し、システム初期化処理を実行する（ステップ１０１）。
【００３１】
このシステム初期化処理中、すなわち、システムが立ち上がっていない状態では、ＡＮＤゲート回路５４に入力されるＭＰＵ１からの信号はＨレベルとなっているので、電源投入直後より定着器２８のハロゲンランプ３９が点灯されてヒートローラ３７が加熱されるが、切替器５３の切替端子はポジション１に接続されているので、コンパレータ５２には電源オン時用の低い基準電圧が入力されている。したがって、このソフト制御が効かない状態でヒートローラ３７の温度が上昇しても、比較的に低い温度でヒータがオフされるので、定着器の破損を防ぐことができる。
【００３２】
そして、システム初期化処理が終了すると、ＭＰＵ１は、定着器を省エネルギーモードに移行させるための時間を計測するタイマＴａをスタートさせた（ステップ１０２）後、切替器５３の切替端子をポジション２、すなわち、待機時用基準電圧に切り替える（ステップ１０３）。次に、ＭＰＵ１は、Ａ／Ｄ変換器５１からのデジタル値に基づいて定着器の温度が待機温度より高いか否かを判定し（ステップ１０４）、待機温度に到達していない場合、ヒータオン／オフ信号をオンにして定着器を加熱し（ステップ１０５）、待機温度に到達したと判定した場合、プリントジョブが発生したか否かを判定する（ステップ１０６）。
【００３３】
プリントジョブが発生していないと判定した場合、ＭＰＵ１は、タイマＴａがタイムアップしたか否かを判定し（ステップ１０７）、タイマＴａがタイムアップしていないと判定した場合、ステップ１０４に戻って再び定着器の温度が待機温度より高いか否かを判定する。
一方、ステップ１０６でプリントジョブが発生したと判定した場合、ＭＰＵ１は、切替器５３の切替端子をポジション３、すなわち、プリント時用の基準電圧に切り替えた（ステップ１０８）後、Ａ／Ｄ変換器５１からのデジタル値に基づいて定着器の温度が定着温度より高いかか否かを判定し（ステップ１０９）、定着温度に到達していない場合、ヒータオン／オフ信号をオンして定着器を加熱し（ステップ１１０）、定着温度に到達したと判定した場合、プリント処理を実行する（ステップ１１１）。
【００３４】
そして、プリント処理が終了すると、ＭＰＵ１は、タイマＴａを再スタートするとともに、待機モードに移行するための時間を計測するタイマＴｂをスタートさせる（ステップ１１２）。この後、ＭＰＵ１は、プリントジョブが発生したか否かを判定し（ステップ１１３）、プリントジョブが発生していないと判定した場合、タイマＴｂがタイムアップしたか否かを判定する（ステップ１１４）。タイマＴｂがタイムアップしていないと判定した場合、ＭＰＵ１は、ステップ１１３に戻って再びプリントジョブが発生したか否かを判定する。
また、ステップ１１３でプリントジョブが発生したと判定した場合、ＭＰＵ１は、ステップ１０９に戻って定着器の温度が定着温度より高いか否かを判定し、プリント実行のための処理を行う。
【００３５】
一方、ステップ１１４でタイマＴｂがタイムアップした、すなわち、待機モードへの移行時間が経過したと判定した場合、ＭＰＵ１は、切替器５３の切替端子をポジション２に切り替えた（ステップ１１５）後、Ａ／Ｄ変換器５１からのデジタル値に基づいて定着器の温度が待機温度より高いか否かを判定し（ステップ１１６）、待機温度以下であると判定した場合、ヒータオン／オフ信号をオンして定着器を加熱し（ステップ１１７）、待機温度以上であると判定した場合、プリントジョブが発生したか否かを判定する（ステップ１１８）。
【００３６】
そして、ステップ１１８でプリントジョブが発生していないと判定した場合、ＭＰＵ１は、タイマＴａがタイムアップしたか否かを判定し（ステップ１１９）、タイマＴａがタイムアップしていないと判定した場合、ステップ１１６に戻って再び定着器の温度が待機温度より高いか否かを判定する。
また、ステップ１１８でプリントジョブが発生したと判定した場合、ＭＰＵ１は、ステップ１０８に戻って切替器５３の切替端子をポジション３に切り替え、プリント実行のための処理を行う。
【００３７】
一方、ステップ１１９またはステップ１０７でタイマＴａがタイムアップした、すなわち、省エネルギーモードへの移行時間が経過したと判定した場合、ＭＰＵ１は、ヒータオン／オフ信号を常時オフすることにより、定着器ヒータをオフした（ステップ１２０）後、切替器５３の切替端子をポジション１に切り替える（ステップ１２１）。そして、この後、ＭＰＵ１は、常時、プリントジョブが発生したか否かを判定し（ステップ１２２）、プリントジョブが発生したと判定した場合、ステップ１０２に戻ってタイマＴａをスタートさせ、上記と同様にしてプリント実行のための処理を行う。
【００３８】
以上のように、状況に応じて切替器５３の切替端子を切り替え、システム立ち上がり時には、比較的低い電源オン時用基準電圧を適用することにより、システム立ち上がり時の異常昇温を低い温度に抑えることができ、待機時、プリント時には、待機時用基準電圧、プリント時用基準電圧を適用することにより、状況に応じた基準温度以上に定着器の温度が上昇することを防止することができる。
【００３９】
なお、以上の実施例では、本発明の画像形成装置を、デジタル複合機に適用した場合について説明したが、本発明の画像形成装置はファクシミリ装置やコピー機等の他の画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】デジタル複合機のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】プリンタエンジンの構造の詳細を示す図である。
【図３】定着器過熱防止回路の構成を示す図である。
【図４】定着器の温度制御を実行する場合の作用を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１９  サーミスタ
５１  Ａ／Ｄ変換器
５２  コンパレータ
５３  切替器
５４  ＡＮＤゲート回路
５５  フォトカプラ
５６  トライアック
【図１】
2008164973.tif 000003
【図２】
2008164973.tif 000004
【図３】
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【図４】
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