(57)【要約】【課題】実際に定着する記録用紙の幅を認識することなく、定着部のヒートローラ内の長ヒータと短ヒータを切り替えることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】印刷実行指示があると、ヒートローラの温度制御を開始し、ヒートローラの端部の温度Ｔｂとヒートローラの中央部の温度Ｔａの差が所定のしきい値Ｔoより大きい場合、長ヒータをオフした後、中央部の温度Ｔａが定着温度Ｔαより低いか否かを判定して短ヒータのオン／オフを制御することにより、ヒートローラの温度を定着温度に維持する（ステップ101〜106）。また、端部の温度Ｔｂと中央部の温度Ｔａに差がない場合、短ヒータをオフした後、中央部の温度Ｔａが定着温度Ｔαより低いか否かを判定して長ヒータのオン／オフを制御することにより、ヒートローラの温度を定着温度に維持する（ステップ107〜110）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
広い用紙幅用のヒータと狭い用紙幅用のヒータを有するヒートローラを備えた定着手段と、上記ヒートローラの温度に応じて各ヒータを制御する制御手段とを備えた画像形成装置であって、
上記ヒートローラの中央部と端部に温度検出センサが設けられ、上記定着手段による定着動作時に、上記制御手段が、上記ヒートローラの中央部と端部との温度差が小さい場合、広い用紙幅用のヒータを使用してヒートローラを温度制御し、上記ヒートローラの中央部と端部との温度差が大きい場合、狭い用紙幅用のヒータを使用してヒートローラを温度制御する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、
上記ヒートローラの中央部に設けられた温度検出センサの検出温度が定着温度を超えた場合、上記制御手段が、温度制御に使用しているヒータをオフすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された画像形成装置において、
上記ヒートローラの端部に設けられた温度検出センサの検出出力に基づいてヒートローラの異常昇温を防止する手段を備えた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、定着部のヒータとして長さの異なる複数のヒータ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ヒートローラに搬送し、ヒート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コピー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、定着部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】
また、従来の電子写真方式の画像形成装置では、定着部の温度をサーミスタなどを使用して検出し、定着部の温度が待機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る。
なお、記録開始時に定着部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部の温度を待機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】
一方、電子写真方式の画像形成装置では、幅の狭い用紙に画像を形成する場合、印刷用紙のある部分、すなわち、定着部のヒートローラの中央部付近からのみ熱が奪われるために、ヒートローラの端部の温度が上昇するので、ヒートローラ内に広い用紙幅用のヒータと狭い用紙幅用のヒータを設け、記録紙の幅によって使用するヒータを切り替えることにより、はがきなどの幅の短い記録紙の場合にヒートローラの端部の異常昇温を防止するとともに、高速で印字可能となるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−７６２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、ヒートローラ内に広い用紙幅用のヒータと狭い用紙幅用のヒータを設け、記録用紙の幅に応じて使用するヒータを切り替えるようにした画像形成装置では、画像を定着する際、常に、その時点でユーザが使用しようとしている記録紙、すなわち、実際に定着する記録紙の幅を認識してヒートローラの温度制御を行わなければならず、定着時の温度制御が煩雑になるという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、実際に定着する記録用紙の幅を認識することなく、定着部のヒートローラ内の広い用紙幅用のヒータと狭い用紙幅用のヒータを切り替える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】
【０００８】
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、広い用紙幅用のヒータと狭い用紙幅用のヒータを有するヒートローラを備えた定着手段と、上記ヒートローラの温度に応じて各ヒータを制御する制御手段とを備えた画像形成装置であって、上記ヒートローラの中央部と端部に温度検出センサが設けられ、上記定着手段による定着動作時に、上記制御手段が、上記ヒートローラの中央部と端部との温度差が小さい場合、広い用紙幅用のヒータを使用してヒートローラを温度制御し、上記ヒートローラの中央部と端部との温度差が大きい場合、狭い用紙幅用のヒータを使用してヒートローラを温度制御することを特徴とする。
【０００９】
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、上記ヒートローラの中央部に設けられた温度検出センサの検出温度が定着温度を超えた場合、上記制御手段が、温度制御に使用しているヒータをオフすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３に係る発明の画像形成装置は、請求項１または請求項２に記載された画像形成装置において、上記ヒートローラの端部に設けられた温度検出センサの検出出力に基づいてヒートローラの異常昇温を防止する手段を備えたことを特徴とする。
【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、定着手段による定着動作時に、ヒートローラの中央部と端部との温度差が小さい場合、定着している用紙の幅が広いと判断して広い用紙幅用のヒータを使用して温度制御し、ヒートローラの中央部と端部との温度差が大きい場合、定着している用紙の幅が狭いと判断して狭い用紙幅用のヒータを使用して温度制御するので、実際に定着する記録用紙の幅を認識する必要がなく、また、記録用紙の幅を温度制御に使用しないので、定着部の温度制御を簡略化することが可能となる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明の画像形成装置によれば、例えば、ヒートローラの端部に設けられた温度検出センサの検出出力と基準電圧とを比較するコンパレータ等のヒートローラの異常昇温を防止する手段が設けられ、ヒートローラの端部の実際の温度を監視することができるので、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ことができ、異常昇温を防止することができる。
【実施例】
【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ＣＰＵ１、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（ＮＣＵ）８、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】
ＣＰＵ１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は、定着器ヒータとして広い用紙幅用の長ヒータ１６と狭い用紙幅用の短ヒータ１７を備えており、これらのヒータは電源スイッチ１８、ヒータのオン／オフ制御スイッチ（ＳＷ）１９、２０を介して商用交流電源ＡＣにより加熱され、サーミスタ２１は定着器の温度を検出し、温度検出出力をプリンタ機構制御回路１２に入力する。
【００１９】
また、ＬＡＮインターフェース１３はＬＡＮ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３１を備え、この感光ドラム３１の回りに、その回転方向（図中矢印方向）に順に、転写ローラ３２、感光ドラム３１の電位を除去するメモリ除去ブラシ３３、感光ドラム３１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３４、感光ドラム３１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３５、感光ドラム３１上に形成された静電潜像をトナーで現像する現像器３６が配設され、さらに、この感光ドラム３１の用紙排出側に定着器３７が設けられている。
【００２２】
現像器３６は、現像ローラ３８とこの現像ローラ３８にトナーを供給する供給ローラ３９、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３８の表面に供給する撹拌パドル４０とを備えている。
また、転写ローラ３２、メモリ除去ブラシ３３、帯電コロナチャージャー３４、現像ローラ３８に各々高電圧を供給する転写バイアス用高電圧発生器４１、メモリ除去ブラシ用高電圧発生器４２、帯電バイアス用高電圧発生器４３、現像バイアス用高電圧発生器４４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する。
【００２３】
一方、定着器３７はヒートローラ４５とヒートローラ４５に押し付けられて回転するニップローラ４６よりなり、ヒートローラ４５内には、図３に示すように、広い用紙幅用の長ヒータ１６としてのハロゲンランプ４７と狭い用紙幅用の短ヒータ１７としてのハロゲンランプ４８が配置されている。
また、ヒートローラ４５の中央部と端部にはそれぞれヒートローラ４５に接触する形で温度検出素子であるサーミスタ２１ａ、２１ｂが設けられ、これらのサーミスタ２１ａ、２１ｂの出力に基づいて、ＣＰＵ１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１９、２０を制御することにより、ヒートローラ４５の温度制御を実行する。
【００２４】
ＬＥＤプリントヘッド３５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３１の外周面上に結像させることにより、ＬＥＤプリントヘッド３５全体として、感光ドラム３１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。
また、メモリ除去ブラシ３３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３１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４９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５０を介してプリンタ機構制御回路１２により制御される。
【００２５】
プリンタエンジンは以上のように構成されており、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３１の表面を帯電コロナチャージャー３４によって一様に帯電し、次に、帯電された感光ドラム３１の表面をＬＥＤプリントヘッド３５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３１上に形成された静電潜像は、現像器３６によってトナーにより可視トナー像に現像される。この可視トナー像は、転写ローラ３２の帯電作用によって記録紙上に順次転写された後、トナー像が転写された記録紙が定着器３７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、ＣＰＵ１がプリンタ機構制御回路１２を介して定着器３７の温度制御を実行する場合の作用について説明する。
デジタル複合機の電源が投入されると、ＣＰＵ１は、プリンタ機構制御回路１２を介してＳＷ１９へのヒータオン／オフ信号をオンにすることにより、長ヒータ１６、すなわち、広い用紙幅用のハロゲンランプ４７をオンしてヒートローラ４５を加熱し、その後、サーミスタ２１ａの検出温度、すなわち、ヒートローラ４５の中央部の温度Ｔａが待機温度に維持されるようにＳＷ１９へのヒータオン／オフ信号を制御する。
【００２７】
この待機状態において、印刷実行指示があると、ＣＰＵ１は、図４のフローチャートに示すプリント時の温度制御プログラムを開始し、サーミスタ２１ｂの検出温度、すなわち、ヒートローラの端部の温度Ｔｂが、サーミスタ２１ａの検出温度、すなわち、ヒートローラの中央部の温度Ｔａより高いか否かを判定し（ステップ１０１）、ヒートローラの端部の温度Ｔｂがヒートローラの中央部の温度Ｔａより高いと判定した場合、ヒートローラの端部の温度Ｔｂとヒートローラの中央部の温度Ｔａの差が所定のしきい値Ｔoより大きいか否かを判定する（ステップ１０２）。
【００２８】
ヒートローラの端部の温度Ｔｂとヒートローラの中央部の温度Ｔａの差が所定のしきい値Ｔoより大きいと判定した場合、ＣＰＵ１は、幅の狭い用紙に画像を形成し、印刷用紙のある部分、すなわち、ヒートローラ４５の中央部付近からのみ熱が奪われていると判断し、長ヒータ１６がオンしていた場合には、ＳＷ１９へのヒータオン／オフ信号をオフにすることにより、長ヒータ１６をオフする（ステップ１０３）。
【００２９】
次に、ＣＰＵ１は、サーミスタ２１ａの検出温度、すなわち、ヒートローラの中央部の温度Ｔａが定着温度Ｔαより低いか否かを判定し（ステップ１０４）、ヒートローラの中央部の温度Ｔｂが定着温度Ｔαより低いと判定した場合、ＳＷ２０へのヒータオン／オフ信号をオンにすることにより、短ヒータ１７、すなわち、狭い用紙幅用のハロゲンランプ４８をオンする（ステップ１０５）。
また、ヒートローラの中央部の温度Ｔａが定着温度Ｔαより高いと判定した場合、ＣＰＵ１は、ＳＷ２０へのヒータオン／オフ信号をオフすることにより、短ヒータ１７をオフする（ステップ１０６）。
【００３０】
一方、ステップ１０１でヒートローラの端部の温度Ｔｂがヒートローラの中央部の温度Ｔａより低いと判定した場合、または、ステップ１０２でヒートローラの端部の温度Ｔｂとヒートローラの中央部の温度Ｔａの差が所定のしきい値Ｔoより小さいと判定した場合、ＣＰＵ１は、定着している用紙が広い幅の用紙であると判断し、短ヒータ１７がオンしていた場合には、ＳＷ２０へのヒータオン／オフ信号をオフした（ステップ１０７）後、サーミスタ２１ａの検出温度、すなわち、ヒートローラの中央部の温度Ｔａが定着温度Ｔαより低いか否かを判定する（ステップ１０８）。
【００３１】
そして、ヒートローラの中央部の温度Ｔａが定着温度Ｔαより低いと判定した場合、ＣＰＵ１は、ＳＷ１９へのヒータオン／オフ信号をオンにすることにより、長ヒータ１６、すなわち、広い用紙幅用のハロゲンランプ４７をオンする（ステップ１０９）。
また、ヒートローラの中央部の温度Ｔａが定着温度Ｔαより高いと判定した場合、ＣＰＵ１は、ＳＷ１９へのヒータオン／オフ信号をオフすることにより、長ヒータ１６をオフする（ステップ１１０）。
【００３２】
ステップ１０５、ステップ１０６、ステップ１０９またはステップ１１０でヒータのオン／オフ制御を行った後、ＣＰＵ１は、印刷が終了したか否かを判定し（ステップ１１１）、印刷が終了していないと判定した場合、ステップ１０１に戻って、再び、ヒートローラの端部の温度Ｔｂがヒートローラの中央部の温度Ｔａより高いか否かを判定し、ステップ１１１で印刷が終了したと判定した場合には、プログラムを終了する。
【００３３】
以上のように、定着器による定着動作時に、ヒートローラ４５の中央部と端部との温度差が小さい場合、定着している用紙の幅が広いと判断して広い用紙幅用の長ヒータ１６を温度制御に使用し、ヒートローラの中央部と端部との温度差が大きい場合、定着している用紙の幅が狭いと判断して狭い用紙幅用の短ヒータ１７を温度制御に使用するので、実際に定着する記録用紙の幅を認識する必要がなく、また、記録用紙の幅を温度制御に使用しないので、定着器の温度制御を簡略化することできる。
【００３４】
一方、ＣＰＵ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、ヒートローラの温度が異常に高温になった場合、長ヒータ１６、短ヒータ１７への通電を停止するため、異常昇温防止回路を設ける必要がある。
【００３５】
図５は、ヒートローラの異常昇温防止回路を示す図であり、電源電圧Ｖccがサーミスタ２１ｂ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ＣＰＵ１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。また、電源電圧Ｖccを分圧する抵抗Ｒ２、Ｒ３により分圧された電圧がコンパレータ５２の＋端子に入力される。
【００３６】
サーミスタ２１ｂ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２１ｂと抵抗Ｒ１で分圧されるａ点の電圧は、ヒートローラ４５の端部の温度Ｔｂが高温なら高い電圧、低温なら低い電圧になる。
そして、ヒートローラ４５の端部の温度が上昇し、ａ点の電圧が電源電圧Ｖccの抵抗Ｒ２、Ｒ３による分圧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、ヒータの電源スイッチ１８がオフし、長ヒータ１６、短ヒータ１７への通電が中断されるので、ヒートローラ４５の異常過熱を防止することができる。
【００３７】
このように、ヒートローラ４５の端部に設けられたサーミスタ２１ｂの検出出力と基準電圧とを比較するコンパレータによってヒータへの通電が停止されるので、ヒートローラ４５の端部の実際の温度を監視し、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には、ヒータへの通電を中断することができる。
【００３８】
なお、上記の実施例では、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】
【００３９】
【図１】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】ヒートローラ内のハロゲンランプの配置状態を示す図である。
【図４】プリント時の定着器温度制御の作用を示すフローチャートである。
【図５】ヒートローラの異常昇温防止回路を示す図である
【符号の説明】
【００４０】
１  ＣＰＵ
２  ＲＯＭ
３  ＳＲＡＭ
４  メモリコントローラ
５  画像メモリ
６  コーデック
７  モデム
８  ＮＣＵ
９  スキャナ
１０  操作パネル
１１  プリンタ用画像処理回路
１２  プリンタ機構制御回路
１３  ＬＡＮ  Ｉ／Ｆ
１４  バス
１５  プリンタエンジン
１６  長ヒータ
１７  短ヒータ
１８  電源スイッチ
１９、２０  スイッチ（ＳＷ）
２１ａ、２１ｂ  サーミスタ
【図１】
2008197307.tif 000003
【図２】
2008197307.tif 000004
【図３】
2008197307.tif 000005
【図４】
2008197307.tif 000006
【図５】
2008197307.tif 000007