(57)【要約】【課題】温度センサと温度制御回路とを感光体ドラムの内部に設置し、感光体ドラムの外部から内部へドラムヒータ設定温度情報をドラムヒータ通電用の電源線を通して伝送することにより、感光体ドラムの内部で温度制御を行う。【解決手段】感光体ドラム７の内部に、ドラムヒータ３１と、サーミスタ３２と、ドラムヒータ３１への通電を制御する温度制御回路３３とを設置し、画像形成装置内のドラム外部に本体制御回路を設置する。本体制御回路は、ドラムヒータ設定温度信号を、ドラム外部からドラムヒータへ電源を供給する電源線４０に重畳して送出する。温度制御回路３３は、電源線４０に重畳されたドラムヒータ設定温度信号を読み取り、サーミスタ３２の検出温度と、読み取られたドラムヒータ設定温度との比較に基づいて、ドラムヒータ３１への通電を制御する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置内の感光体ドラム内部に設置された、ドラムヒータと、感光体ドラムの温度を検出する温度センサと、ドラムヒータへの通電を制御する温度制御回路とを有し、
画像形成装置内のドラム外部に設置された本体制御回路を有し、
前記本体制御回路は、ドラムヒータ設定温度信号を、ドラム外部からドラムヒータへ電源を供給する電源線に重畳して送出する回路であり、
前記温度制御回路は、電源線に重畳されたドラムヒータ設定温度信号を読み取り、温度センサの検出温度と、読み取られたドラムヒータ設定温度との比較に基づいて、ドラムヒータへの通電を制御する回路であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記ドラムヒータ設定温度信号は、温度情報を含む変調電圧信号であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ドラムヒータ設定温度信号は、温度情報をパルス数に変調したパルス電圧信号であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記温度制御回路は、温度センサで検出された温度信号に基づく感光体ドラムの温度が、前記ドラムヒータ設定温度よりも低い場合は、ドラムヒータを通電し、温度センサで検出された温度信号に基づく感光体ドラムの温度が、前記ドラムヒータ設定温度よりも高い場合は、ドラムヒータの通電を切る制御を行うことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
画像形成装置内のドラム外部に設置された環境センサをさらに有し、前記本体制御回路は、環境センサによって測定される感光体ドラムの周囲環境に応じて、ドラムヒータ設定温度を決定するものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記環境センサによって測定される感光体ドラムの周囲環境は、機内温度、機内湿度のいずれか１つ又は両方であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置に用いられる感光体ドラムの画像転写機能を良好に発揮するためには、感光体ドラムを、周囲温度、湿度などに応じて適正な温度に保持する必要がある。
従来では、感光体ドラムの近傍に温度センサであるサーミスタを設置し、その検出温度に基づいて感光体ドラム内部のドラムヒータに通電して、感光体ドラムの温度を、ドラムヒータ設定温度に近くなるように制御している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８４９９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の構成では、サーミスタは感光体ドラムの近傍に設置されているものの離間されているので、サーミスタの検出温度は、機内温度等の影響を受け、感光体ドラムの温度を正確に反映したものではなかった。
サーミスタを感光体ドラムの内部に設置できればよいが、こうするとサーミスタの検出温度信号を外部に伝達するための制御線が、ドラムヒータに通電する電源線とは別に必要となり、感光体ドラムから制御線を引き出すフランジ構造が１つ余分に必要となる。このため、感光体ドラムが長手方向に長くなり、現像ユニット全体が大きくなってしまうという問題がある。また、フランジとブラシとの摺動抵抗のため、サーミスタの検出温度信号にノイズが載るおそれもある。
【０００５】
そこで、本発明は、温度センサと温度制御回路とを感光体ドラムの内部に設置し、感光体ドラムの外部から内部へドラムヒータ設定温度情報をドラムヒータ通電用の電源線を通して伝送することにより、感光体ドラムの内部で温度制御が可能な画像形成装置を実現することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、画像形成装置内の感光体ドラム内部に設置された、ドラムヒータと、感光体ドラムの温度を検出する温度センサと、ドラムヒータへの通電を制御する温度制御回路とを有し、画像形成装置内のドラム外部に設置された本体制御回路を有し、前記本体制御回路は、ドラムヒータ設定温度信号を、ドラム外部からドラムヒータへ電源を供給する電源線に重畳して送出する回路であり、前記温度制御回路は、電源線に重畳されたドラムヒータ設定温度信号を読み取り、温度センサの検出温度と、読み取られたドラムヒータ設定温度との比較に基づいて、ドラムヒータへの通電を制御する回路である。
【０００７】
前記の構成によれば、感光体ドラム内部にドラムヒータと、温度センサと、温度制御回路とを設置し、ドラム外部の画像形成装置内に本体制御回路を設置している。前記本体制御回路は、ドラムヒータ設定温度信号を、ドラム外部からドラムヒータへ電源を供給する２本の電源線に重畳して送出すると、温度制御回路は、電源線に重畳されたドラムヒータ設定温度信号を読み取り、感光体ドラム内部の温度センサの検出温度と、読み取られたドラムヒータ設定温度との比較に基づいて、ドラムヒータへの通電を制御するので、感光体ドラムの温度を、ドラムヒータ設定温度に近づけることができる。
【０００８】
したがって、サーミスタの検出温度を外部に伝達するための制御線は特に必要でなくなり、現像ユニット全体の大型化を避けることができる。
前記電源線への重畳は、電源線に温度情報を含む変調電圧信号を印加して行うことができる。変調方法は、アナログ変調、ディジタル変調など任意であるが、例えば、温度情報をパルス数に変調したパルス電圧信号で行うこともできる。
前記温度制御回路は、温度センサで検出された温度信号に基づく感光体ドラムの温度が、前記ドラムヒータ設定温度よりも低い場合は、ドラムヒータを通電し、温度センサで検出された温度信号に基づく感光体ドラムの温度が、前記ドラムヒータ設定温度よりも高い場合は、ドラムヒータの通電を切る制御を行うものでもよい。
【０００９】
すなわち、本発明の温度制御回路は、読み取られた温度信号に基づく感光体ドラムの温度と、所定のドラムヒータ設定温度との比較に基づいて、ドラムヒータのオンオフ制御を行う。これにより、感光体ドラムの温度を、ドラムヒータ設定温度と同じ一定温度に保つことができる。
また、画像形成装置内のドラム外部に設置された環境センサをさらに有し、前記本体制御回路は、環境センサによって測定される感光体ドラムの周囲環境に応じて、ドラムヒータ設定温度を決定するものであってもよい。この構成によれば、ドラムヒータ設定温度を機内環境条件に応じた最適な値に選ぶことができる。前記環境センサによって測定される感光体ドラムの周囲環境は、例えば、機内温度、機内湿度のいずれか１つ又は両方である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下に述べる本発明の実施形態では、電子写真方式の複写機についてのものであるが、本発明はこれに限らず、プリンタ、ファクシミリ等の各種画像形成装置にも適用できる。
図１は、本発明の実施形態に係る複写機の断面図である。
【００１１】
複写機１は、ロール紙またはカット紙を収容するための用紙収容部２、用紙を画像形成部５へと給紙するための搬送機構３、原稿を読み取るための光学系、光学系から与えられる光に基づいて画像を形成しその画像を用紙に転写するための画像形成部５、および用紙に転写された画像を定着するための定着装置６、原稿テーブル１１などを備えている。
原稿テーブル１１は、可動式となっていて、矢印Ａ方向に動かせば、原稿搬送板１２に接続されるようになっている。
【００１２】
搬送機構３は、複写する用紙の先端を揃えるためのレジストローラ対２３ａ，２３ｂ、用紙を画像形成部５に導くための転写前ローラ対２４ａ，２４ｂなどを含んでいる。
画像形成部５には、感光体ドラム７、感光体ドラム７を帯電させるためのチャージャ８、感光体ドラム７に静電潜像を形成するための露光部４、感光体ドラム７に形成された静電潜像をトナー像に現像するための現像装置９、および残留トナーを清掃するためのクリーナ１０が含まれている。
【００１３】
定着装置６は、用紙を加熱するための定着ローラ６４、定着ローラ６４に圧接する圧ローラ６５、定着後の用紙を排出する排出ローラ６７などを有している。以下、本発明に関連する感光体ドラム７の温度制御機構について詳しく説明する。
図２は、感光体ドラム７の構造を示す正面図である。感光体ドラム７は、円筒構造をしており、その回転軸３８は、複写機１の本体内面に固定された軸受け（図示せず）に支持されている。感光体ドラム７は、ベルトなどから回転力を受けることにより、回転軸３８を中心に所定方向に回転することができる。
【００１４】
感光体ドラム７の内面には、感光体ドラム７の表面温度を所定温度に保つためのドラムヒータ３１が設置されている。さらに、感光体ドラム７の内部には、温度検出用のサーミスタ３２と、サーミスタ３２の検出温度などに基づいて感光体ドラム７の温度を制御する温度制御回路３３を搭載した制御基板３９とが設置されている。
感光体ドラム７の回転軸３８には、ドラムヒータ３１及び温度制御回路３３に電源を供給するための２本のリング３４，３５が装着されている。複写機１の本体側には、これらのリング３４，３５に電源を供給するためのブラシ電極３６，３７が配置されている。供給される電源電圧は、１本は正電圧、他の１本は接地電圧となる。このリング３４，３５とブラシ電極３６，３７との接触により、感光体ドラム７の回転中静止中にかかわらず、感光体ドラム７の内部に電源が供給される構造となっている。
【００１５】
ブラシ電極３６，３７には、前記温度制御回路３３にドラムヒータ設定温度情報を提供する本体制御回路４２（図３（ａ）参照）が接続されている。
次に、画像形成装置内の感光体ドラム７の外部に設置された本体制御回路４２の構成と動作を説明する。図３（ａ）は、本体制御回路４２の回路構成を示す図である。
本体制御回路４２は、環境センサ４７、ＲＯＭ４８、オンオフ制御信号を作り出すＣＰＵ（中央処理回路）５０、ＣＰＵ５０のオンオフ制御信号に基づき前記温度制御回路３３に供給する２４Ｖ入力電源を変調するスイッチング回路５１などを備えている。
【００１６】
環境センサ４７は、複写機の温度を検出する温度センサと、湿度センサとを備えている。
ＲＯＭ４８は、複写機の温度、湿度に応じて、最適なドラムヒータ設定温度を記憶したドラムヒータ温度設定テーブルを記憶している。このドラムヒータ温度設定テーブルの例を表１に示す。
【００１７】
【表１】
2004184529.tif 000003
【００１８】
このドラムヒータ温度設定テーブルによれば、機内温度が高いほど、ドラムヒータ設定温度は高くなる傾向にある。湿度が高いほど、ドラムヒータ設定温度は高くなる傾向にある。
なお、温度、湿度以外に、通紙条件（片面印字／両面印字、複写枚数など感光体ドラム７の負荷に関係する条件）をパラメータに追加してもよい。通紙条件をパラメータに追加した場合、両面印字、複写枚数が複数枚のときにドラムヒータ設定温度は低く、片面／両面印字、複写枚数が１枚のときにドラムヒータ設定温度はやや高く、片面印字、複写枚数が複数枚のときにドラムヒータ設定温度はもっとも高くなる傾向に設定するとよい。
【００１９】
ＣＰＵ５０は、環境センサ４７から機内温度、湿度のデータを取得すると、ドラムヒータ温度設定テーブルを参照して、最適なドラムヒータ設定温度を決定する。そして、所定の約束（アルゴリズム）に従い、オンオフ制御信号を作り出す。オンオフ制御信号は例えば、矩形パルス信号であって、一定周期の間に、オンオフを繰り返す。その繰り返し回数がドラムヒータ設定温度に関連付けられている。例えば、表２のように、ドラムヒータ設定温度が２０°Ｃならば１回、・・４５°Ｃならば６回、などと設定する。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
なお、パルス電圧信号のパルス変調方式は、前記のようなパルス数変調に限られず、パルスコード変調などの他の方式を採用してもよい。また、電圧信号を、ドラムヒータ設定温度に応じて振幅変調、位相変調などアナログ変調してもよい。
スイッチング回路５１は、電力用電界効果トランジスタからなるものである。しかし、電源をスイッチングできるものであれば、この構成に限定されるものではない。例えば、バイポーラトランジスタ、サイリスタ、機械式リレーであってもよい。
【００２２】
図３（ｂ）は、ＣＰＵ５０から出力されるオンオフ制御信号ａ及びスイッチング回路５１から出力される２４Ｖ入力電源ｂの波形図である。
オンオフ制御信号ａは、矩形パルス信号となっており、その繰り返しパルス数は、前述したように、ドラムヒータ設定温度に応じたオンオフ回数に対応している。図３（ｂ）では、オンオフが２回繰り返されたパルス信号を例示している。
スイッチング回路５１から出力される２４Ｖ入力電源ｂは、前記オンオフ制御信号ａに基づいて、２４Ｖ電圧を変調している。図３（ｂ）は、オンオフ制御信号ａで振幅変調された２４Ｖ電圧信号波形を示している。変調の深さは、深すぎると、５Ｖ電源生成回路５２による５Ｖ電源の生成ができなくなってしまい（図５（ｂ）参照）、浅すぎると、２４Ｖ電圧の自律変動や周囲ノイズと区別がつかなくなってしまう。したがって、ドラム内の電源電圧を確保でき、かつ、温度制御回路３３で十分復調可能なような範囲に設定することが好ましい。例えば電源電圧が２４Ｖであれば、電源電圧変動の底値（図３（ｂ）にＶ０で示している）の上限が１８Ｖ、下限が６〜７Ｖとなるように変調度を設定すればよい。
【００２３】
図４は、温度制御回路３３の回路構成を示す図である。
温度制御回路３３は、５Ｖ電源生成回路５２、オンオフ制御信号検出回路５３、比較電圧生成回路５４、温度比較回路５５、ドラムヒータ駆動回路５６を備えている。
本体制御回路４２から供給される２４Ｖ入力電源は、ブラシ電極３６，３７を通してまず５Ｖ電源生成回路５２に入り、ここで５Ｖの安定化電圧が生成される。この安定化電圧は、オンオフ制御信号検出回路５３や比較電圧生成回路５４を駆動する駆動電源として使われる。オンオフ制御信号検出回路５３は、２４Ｖ入力電源に含まれるオンオフ制御信号を検出するための復調回路である。比較電圧生成回路５４は、オンオフ制御信号に基づいてドラムヒータ設定温度に相当するアナログ値である比較電圧を生成する回路である。温度比較回路５５は、この比較電圧とサーミスタ３２で検出された感光体ドラム７内の検出温度とを比較して、その結果を出力する回路である。ドラムヒータ駆動回路５６は、温度比較回路５５の比較結果に基づいて、ドラムヒータ３１への通電を制御する回路である。
【００２４】
図５（ａ）に、５Ｖ電源生成回路５２の回路例を示す。５Ｖ電源生成回路５２は、三端子レギュレータからなり、変動のある２４Ｖ入力電源から、一定電圧を作り出す。図５（ｂ）に、２４Ｖ入力電源電圧波形ｂから作り出された、５Ｖ一定電圧信号波形ｃを示す。
図６（ａ）に、オンオフ制御信号検出回路５３の回路例を示す。２４Ｖ入力電源電圧は、抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧され、この分圧された電圧と、抵抗Ｒ３とツェナーダイオードＺＤとで作られる一定の検知電圧とが、演算増幅器５３ａにより比較される。前記検知電圧は電源電圧２４Ｖの変動範囲内の値に設定すればよい。例えば１５Ｖとする。これにより、２４Ｖ入力電源電圧が１５Ｖ未満のときに、演算増幅器５３ａからローレベル信号が出力され、１５Ｖ以上のときに、演算増幅器５３ａからハイレベル信号が出力される。ハイレベル信号は５Ｖ安定化電源により５Ｖまでプルアップされる。
【００２５】
このオンオフ制御信号検出回路５３の動作波形図を図６（ｂ）に示す。オンオフ制御信号ａに基づいて変調された２４Ｖ入力電源電圧ｂは、検知電圧１５Ｖと比較され、その結果、オンオフ制御信号ｄが生成される。ｃは、プルアップする５Ｖ電圧レベルを示している。生成されたオンオフ制御信号ｄは、比較電圧生成回路５４に供給される。
図７は、比較電圧生成回路５４の具体的な回路図である。比較電圧生成回路５４はシフトレジスタ５４ａ、ラダー抵抗回路５４ｂ及び演算増幅器５４ｃを備えている。前記オンオフ制御信号ｄは、比較電圧生成回路５４に入力され、ここでシリアル−パラレル変換されてラダー抵抗回路５４ｂに入力される。ラダー抵抗回路５４ｂはＤ／Ａ変換回路として機能し、オンオフ制御信号ｄに相当するアナログ電圧信号を発生する。このアナログ電圧信号は、演算増幅器５４ｃを通して、温度比較回路５５に供給される。
【００２６】
図８は、温度比較回路５５の具体的な回路図である。温度比較回路５５は、サーミスタ３２の検出電圧と、前記比較電圧ｅとを比較してその結果を出力する比較回路５５ａと、スイッチング回路５５ｂとを有している。比較回路５５ａは、前記比較信号をスイッチング回路５５ｂにスイッチング用のゲートトリガ電圧信号として供給する。
図９は、サーミスタ３２の検出電圧の温度特性を示すグラフであり、横軸に温度（°Ｃ）、縦軸に検出電圧（Ｖ）をとっている。このサーミスタ３２の検出電圧と、前記比較電圧生成回路５４で生成されるアナログ電圧信号ｅとが、比較回路５５ａにおいて比較される。なお、サーミスタの特性によって、サーミスタ３２の検出電圧が低すぎる場合は、サーミスタ３２と２４Ｖ電源電圧との間に挿入されている抵抗Ｒ５の値を調整することにより、サーミスタ３２の検出電圧を、アナログ電圧信号ｅと比較可能な範囲に移動させることができる。
【００２７】
スイッチング回路５５ｂの電力用電界効果トランジスタは、比較回路５５ａから出力されるゲートトリガ電圧信号に基づき、２４Ｖ入力電源を一定のヒステリシスでオンオフ制御する。このオンオフ制御により、サーミスタ３２の検出温度が前記比較電圧ｅに相当する温度よりも高いければ、２４Ｖ入力電源は遮断されドラムヒータ３１への通電は停止される。サーミスタ３２の検出温度が前記比較電圧ｅに相当する温度よりも低ければ、２４Ｖ入力電源はオンとなり、ドラムヒータ３１への通電が行われる。このようなオンオフ制御により、感光体ドラム７の温度は、ドラムヒータ設定温度にほぼ等しく保たれる。
【００２８】
以上のように、本発明の実施形態によれば、サーミスタ３２と温度制御回路３３とを感光体ドラム７の内部に設置し、感光体ドラム７の外部から内部へドラムヒータ設定温度情報をドラムヒータ通電用の電源線４０を通して伝送するだけで、温度制御回路３３は、感光体ドラムの内部で温度制御が可能となる。感光体ドラム７への配線は、従来どおり、２本の電源線だけでよく、新たに制御線を設ける必要がないので、現像ユニットの小型化を図ることができる。また、制御線を設けることに伴う、ブラシ電極でのノイズの発生の問題が起こらない。さらに、ドラムヒータ設定温度テーブルは、感光体ドラム７の外部の本体制御回路４２のＲＯＭ４８に格納しているので、ドラムヒータ設定温度テーブルを変更するときは、本体制御回路４２のメモリユニット交換のみで行える。
【００２９】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、感光体ドラム内部にドラムヒータと、温度センサと、温度制御回路とを設置し、ドラム外部の画像形成装置内に本体制御回路を設置し、前記本体制御回路が、ドラムヒータ設定温度信号を、ドラム外部からドラムヒータへ電源を供給する２本の電源線に重畳して送出すると、温度制御回路は、電源線に重畳されたドラムヒータ設定温度信号を読み取り、感光体ドラム内部の温度センサの検出温度と、読み取られたドラムヒータ設定温度との比較に基づいて、ドラムヒータへの通電を制御することができる。したがって、感光体ドラムの温度を、ドラムヒータ設定温度に近づけることができるとともに、サーミスタの検出温度を外部に伝達するための制御線は特に必要でなくなり、現像ユニット全体の大型化を避けることができ、画像形成装置全体の小型化が図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る複写機の断面図である。
【図２】感光体ドラム７の構造を示す正面図である。
【図３】（ａ）は、本体制御回路４２の回路構成を示す図である。（ｂ）は、ＣＰＵ５０から出力されるオンオフ制御信号ａ及びスイッチング回路５１から出力される２４Ｖ入力電源ｂの波形図である。
【図４】温度制御回路３３の回路構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は、５Ｖ電源生成回路５２の回路例を示す回路図である。（ｂ）は、２４Ｖ入力電源電圧波形ｂから作り出された、５Ｖ一定電圧信号波形ｃを示す図である。
【図６】（ａ）は、オンオフ制御信号検出回路５３の回路例を示す回路図である。
（ｂ）は、このオンオフ制御信号検出回路５３の動作波形図を示す波形図であ  る。
【図７】比較電圧生成回路５４の具体的な回路図である。
【図８】温度比較回路５５の具体的な回路図である。
【図９】サーミスタ３２の検出電圧の温度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
７  感光体ドラム
３１  ドラムヒータ
３２  サーミスタ
３３  温度制御回路
３４，３５  リング
３６，３７  ブラシ電極
４０  電源線
４２  本体制御回路
４７  環境センサ
４８  ＲＯＭ
５０  ＣＰＵ（中央処理回路）
５１  スイッチング回路
５２  ５Ｖ電源生成回路
５３  オンオフ制御信号検出回路
５４  比較電圧生成回路
５５  温度比較回路
５６  ドラムヒータ駆動回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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