(57)【要約】【課題】短時間の内に効率良く機内の除湿を行うことができ、また、電力消費量が常に定格値を越えることがなく、画像形成可能な待機状態に達するまでに要する時間も比較的短い画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ローラを加熱する定着ヒータ４、機内を除湿する除湿ヒータ５、機内の湿度を検出する湿度センサ９、および各ヒータ４，５の通電制御を行う制御手段１１を備え、制御手段１１は電源投入時に湿度センサ９の検出出力が基準値以上の場合に、定着ヒータ４への通電を停止すると共に除湿ヒータ５を連続通電し、湿度センサ９の検出出力が基準値未満であれば、除湿ヒータ５への供給電力を制限して定着ヒータ４の通電制御を行う。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラを加熱する定着ヒータと、機内の除湿を行う除湿ヒータを備えた画像形成装置において、
機内の湿度を検出する湿度センサと、
電源投入時に前記湿度センサの検出出力値が予め設定された基準値以上であるときに、前記定着ヒータへの通電を行わずに前記除湿ヒータを連続通電し、その後、前記湿度センサの検出出力値が予め設定された基準値未満となったときに、前記除湿ヒータへの供給電力を制限するとともに前記定着ヒータの通電制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段が、間欠通電制御により前記除湿ヒータへの供給電力を制限する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記間欠通電制御の通電時間間隔を前記湿度センサの検出出力値に応じて異なるものとする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
定着ローラを加熱する定着ヒータと、機内の除湿を行う除湿ヒータを備えた画像形成装置において、
電源投入時から所定時間内は前記定着ヒータへの通電を行わずに前記除湿ヒータを連続通電し、前記所定時間経過後は除湿ヒータへの供給電力を制限するとともに前記定着ヒータの通電制御を行う制御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】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に係り、特には当該装置の機内に設けられている除湿ヒータを効率良く稼働させるための技術に関する。
【従来の技術】
従来の画像形成装置、例えば複写機は、用紙を格納する給紙トレイ、静電潜像に応じて可視像化されたトナー像を形成する感光体ドラム、この感光体ドラムから用紙に転写されたトナー像を熱定着する定着ローラなどを備えて構成されている。
そして、上記の定着ローラには、熱定着用のハロゲンランプ等の定着ヒータが内蔵されている。特に、この定着ヒータは、トナーを熱定着する上で定着ローラの表面温度を約２００℃程度に加熱する必要があるために消費電力が大きい。
ところで、上記のような複写機において、電源が投入された初期では、機内は外部環境と略同じ状態になっており、外部の湿度が高い場合には、機内の湿度も高い状態になっていることが多い。このため、用紙やトナー等が吸湿し、転写性能を劣化させる等の不具合が発生していた。
例えば、吸湿した用紙を用いて複写を開始すると、感光体ドラム上の静電潜像を用紙に良好に転写できず、また、定着ローラで加熱および加圧される際に用紙にシワができて円滑な搬送を行えず、紙詰まりを起こすなどの不具合を生じる。
そのための対策として、従来、給紙トレイ内等に、適宜、除湿ヒータを設け、この除湿ヒータを通電加熱して除湿を行うようにしている（たとえば、特許文献１，２等参照）。
この場合の除湿ヒータの通電制御として、▲１▼電源が投入されると直ちに除湿ヒータへの連続通電を開始する、あるいは、▲２▼機内の給紙トレイの近傍に湿度センサを設け、この湿度センサの検出出力が予め設定された基準レベルを越えている場合に除湿ヒータへの通電を行う、といったことが行われている。そして、▲１▼、▲２▼のいずれの場合も、定着ヒータに関しては、電源投入後は定着設定温度まで一旦昇温して待機状態にする必要があることから、除湿ヒータのオン／オフとは無関係に電源が投入されると直ちに通電が開始されるようになっている。
なお、上記の特許文献１には、コピー動作が長時間行われないために待機モードに移行している状態で機内温度が基準値よりも低下しているときには、除湿ヒータを通電加熱する技術が、また、特許文献２には、省エネモードで定着ヒータがオフされているときに除湿ヒータを通電加熱する技術が、それぞれ開示されている。
【特許文献１】
特開平８−２２５１６９号公報
【特許文献２】
特開２００３−５８０２５号公報
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、定着ヒータと除湿ヒータの通電制御が互いに関連性をもたずに、電源投入の直後から定着ヒータへの通電が行われている状態で前記▲１▼のように電源投入とともに除湿ヒータを連続通電したり、あるいは、前記▲２▼の場合で電源投入された直後の機内の湿度が高いために除湿ヒータへの通電が直ちに開始されると、両ヒータが同時使用の状態になり、その結果、電力消費量が大きくなって定格値を越えてしまうことになる。
そのため、従来技術では、電源投入後の機内が湿度の高い状態であっても、待機状態にするために定着ヒータへの通電制御が行われているときには、除湿ヒータへの通電を無条件に停止するか、あるいは電源投入後の機内が湿度の高い状態であるときには、除湿ヒータへの電力供給量を極力抑えて定着ヒータへの通電制御に支障が生じないようにするなどして対処している。
しかし、このような対処の仕方では、電源を投入してから用紙が十分に除湿された状態になるまでに相当の時間が必要となり、待機状態になかなか達することができず、また、除湿が不十分になって依然として転写不良や紙詰まりを起こすなどの問題を生じる。
しかし、上記特許文献１，２には、電源投入から待機状態に移行するまでの初期の段階で定着ヒータと除湿ヒータとをどのような関連性をもたせて通電制御するかの技術までは明示されていない。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、電源投入から待機状態に達するまでの初期段階で定着ヒータと除湿ヒータとの通電制御を行う場合に、機内の湿度に応じて両者間に一定の関連性をもたせることにより、短時間の内に効率良く用紙の除湿を行えて転写不良や紙詰まり等の発生を有効に防止でき、また、電力消費量が常に定格値を越えることがなく、さらに画像形成可能な待機状態に達するまでに要する時間も比較的短くて済む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】
本発明は、上記の課題を解決するために、次の構成を採用している。
すなわち、本発明の画像形成装置は、定着ローラを加熱する定着ヒータと、機内の除湿を行う除湿ヒータを備えた画像形成装置において、機内の湿度を検出する湿度センサと、電源投入時に前記湿度センサの検出出力値が予め設定された基準値以上であるときに、前記定着ヒータへの通電を行わずに前記除湿ヒータを連続通電し、その後、前記湿度センサの検出出力値が予め設定された基準値未満となったときに、前記除湿ヒータへの供給電力を制限するとともに前記定着ヒータの通電制御を行う制御手段とを備えた構成としている。
これにより、電源投入の初期で機内の湿度が高い状態にあるときには、定着ヒータよりも優先して除湿ヒータが通電加熱されるので、短時間で効率良く除湿することができる。機内の湿度が十分に低下した後は、除湿ヒータへの供給電力を制限して定着ヒータの加熱制御が実行されるため、電力消費量が常に定格値を越えることはなく、短時間の内に画像形成可能な待機状態に達することができる。加えて、定着ヒータと除湿ヒータを同時に連続通電することがないので、除湿ヒータとして出力（消費電力）の大きなヒータを使用することができ、効率よく除湿を行うことが可能となる。
また、前記制御手段が行う前記除湿ヒータへの供給電力の制限は、半波制御や位相制御等の間欠通電制御で行い、この場合の通電時間間隔が、前記湿度センサの検出出力値に応じて定まる構成としてもよい。
これにより、機内の湿度が再び上昇して基準値以上になってしまうといった不具合発生を防止することができるとともに、機内の湿度に応じて除湿ヒータの温度が設定されるので、機内の湿度は常に適正範囲内に収まるように調整される。また、間欠通電制御を行うことにより、ヒータの消費電力を低減することができるため、無駄な電力消費を抑えつつ、用紙の転写不良や紙詰まり等の不具合発生を防止することができる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置として複写機に適用した場合を例にとって説明する。
図１は本発明の実施の形態における複写機の要部構成を示すブロック図である。
この実施の形態の複写機は、商用の交流電源に接続されるＡＣ入力プラグ１からの交流電力をオン／オフするパワースイッチ２、このパワースイッチ２を経由して供給される交流電力を直流化するＤＣ／ＤＣコンバータなどの直流電源回路３を備える。
図示しない定着ローラ内には、ハロゲンランプ等からなる定着ヒータ４が備えられており、図示しない給紙トレイの底部等には、ヒーズヒータ等からなる除湿ヒータ５が備えられている。この定着ヒータ４と除湿ヒータ５には、第１スイッチ回路６と第２スイッチ回路７がそれぞれ個別に接続されており、供給される交流電源がオン／オフされるようになっている。
上記スイッチ回路６，７には、例えばトライアック、サイリスタ、ＧＴＯ等のスイッチング素子を用いることができ、これらのスイッチング素子に代えてインバータ回路などを適用することも可能である。
上記定着ヒータ４に対応して、サーミスタ等からなる温度センサ８が、例えば定着ローラの表面に接する状態で取り付けられており、定着ローラの温度Ｔを検出する。また、機内の所定の位置、例えば給紙トレイに近接する位置には、機内湿度Ｍを検出する湿度センサ９が配置されている。
上記温度センサ８と湿度センサ９の検出出力は、マイクロコンピュータなどで構成される制御手段１１に入力され、当該制御手段１１は、入力されたセンサの検出出力と操作部１０から入力された定着設定温度Ｔｓや湿度制御の基準値Ｍｔｈの設定値に基づいて両ヒータ４、５の通電制御を行う。
このとき、制御手段１１は、第１、第２ゲート信号Ｇｄ、Ｇｍを出力することで、上記第１、第２スイッチ回路６、７をオン／オフさせて間欠通電制御を行い、各ヒータ４、５への供給電力を制御する。
次に、上記構成を有する複写機における定着ヒータ４および除湿ヒータ５の通電制御の具体的な動作について、図２に示すフローチャート、ならびに図３、図４に示すタイムチャートを参照して説明する。
電源投入時、すなわち、パワースイッチ２がオンされると、制御手段１１が起動され（Ｓ１）、制御手段１１は、温度センサ８で検出される定着ローラの温度Ｔ、および湿度センサ９により検出される機内湿度Ｍの各データを取り込む（Ｓ２）。
そして、湿度センサ９により検出される機内湿度Ｍの値と予め設定されている基準値Ｍｔｈとを比較する（Ｓ３）。この場合の基準値Ｍｔｈは、例えば用紙が転写不良や紙詰まりを生じない程度の湿度となる値に設定している。
湿度センサ９で検出される機内湿度Ｍが基準値Ｍｔｈ未満である場合には、機内は用紙が転写不良や紙詰まりを生じない程度の湿度であるので、図３に示すように、制御手段１１は、定着ローラを定着設定温度Ｔｓまで昇温するための通電制御を開始する（図３：時刻ｔ０）。
すなわち、制御手段１１は、出力した第１ゲート信号Ｇｄによって第１スイッチ回路６を常時オン状態にして定着ヒータ４を連続通電状態にする（Ｓ５）。そして、温度センサ８で検出される定着ローラの温度Ｔが定着設定温度Ｔｓに近付くと（Ｔｓより所定の温度αだけ低い温度、図３：時刻ｔ１）、第１ゲート信号Ｇｄの信号レベルを一定時間Ｐ１の周期で変化させ（Ｈ／Ｌ切り換え）、第１スイッチ回路６がオン／オフを繰り返す間欠通電制御に切り換え、定着ローラの温度Ｔを定着設定温度Ｔｓに維持する（Ｓ６及びＳ７）。
また、制御手段１１は、第２ゲート信号Ｇｍによって第２スイッチ回路７を一定時間間隔Ｐ２ごとにオン／オフを繰り返し、除湿ヒータ５の間欠通電制御を行うようにしている。これにより、装置起動後に、機内湿度Ｍが上昇して基準値Ｍｔｈ以上になることを防止し、機内の湿度を常に低湿度の状態に維持することができる。
このような除湿ヒータ５の間欠通電制御を開始するタイミングは、特に制限されるものではないが、本実施の形態では、定着ヒータ４が連続通電状態にある間は定着ローラの昇温を優先させるために、上記定着ヒータ４の間欠通電制御に移行する段階（時刻ｔ１）で、除湿ヒータ５の間欠通電制御を開始するようにしている。
一方、湿度センサ９で検出される機内湿度Ｍが基準値Ｍｔｈ以上である場合には、機内は用紙が転写不良や紙詰まりを生じるような湿度になっているため、図４に示すように、制御手段１１は、第１ゲート信号Ｇｄにより、第１スイッチ回路６をオフとして定着ヒータ４を非通電状態にするとともに、第２ゲート信号Ｇｍによって第２スイッチ回路７を常時オンとし、除湿ヒータ５を連続通電状態にする（図４：時刻ｔ０）（Ｓ４）。
このように、除湿ヒータ５を連続通電している間も、所定の時間間隔で、上記機内湿度Ｍと基準値Ｍｔｈの比較を行い、機内湿度Ｍが基準値Ｍｔｈ未満になれば（図４：時刻ｔ２）、制御手段１１は、第１ゲート信号Ｇｄによって第１スイッチ回路６を常時オンして定着ヒータ４を連続通電状態にする（Ｓ５）。そして、定着ローラの温度Ｔが定着設定温度Ｔｓに近付くと（Ｔｓより所定の温度αだけ低い温度、図４：時刻ｔ３）一定時間Ｐ１の周期でオン／オフを繰り返す間欠通電制御に切り換えて定着ヒータ４を定着設定温度Ｔｓに維持する。
このとき、制御手段１１は、上述の図３の例と同様に、上記の定着ヒータ４の間欠通電制御に移行した段階（時刻ｔ３）で第２ゲート信号Ｇｍによって第２スイッチ回路７を一定時間間隔Ｐ２ごとにオン／オフを繰り返して除湿ヒータ５の間欠通電制御を行うようにしている。
このように、本実施の形態は、電源投入の初期で機内湿度Ｍが基準値Ｍｔｈよりも高い場合には、定着ヒータ４よりも優先して除湿ヒータ５を通電加熱するので、短時間の内に機内湿度は、例えば、用紙が転写不良や紙詰まりを生じない程度まで効率良く除湿できる。そして、機内湿度Ｍが基準値Ｍｔｈ未満まで低下した後は、除湿ヒータ５への供給電力が制限されて定着ヒータ４の通電制御が実行されるため、装置の電力消費量が常に定格値を越えることはなく、しかも、電源投入から短時間で画像形成可能な待機状態に達することができる。
また、間欠通電制御を行うことにより、ヒータの消費電力を低減することができるため、無駄な電力消費を抑えつつ、転写不良や紙詰まり等の不具合発生を確実に防止することができる。
加えて、定着ヒータと除湿ヒータを同時に連続通電しない構成としているので、従来に比べて、除湿ヒータとして出力（消費電力）の大きなヒータを使用することができ、効率よく除湿を行うことが可能となる。
上記の実施の形態について、次の変形例や応用例を考えることができる。
（１）  上記の実施の形態では、図４に示したように、最初に除湿ヒータ５が連続通電された後、機内湿度Ｍが基準値Ｍｔｈ未満になって定着ヒータ４の通電制御に移行した後の段階（時刻ｔ３以降）で除湿ヒータ５を間欠通電制御するようにしたが、定着ヒータ４の熱によって機内の湿度が低く維持できるのであれば、除湿ヒータ５の間欠通電制御を行わずに、通電を完全に停止させることも可能である。
（２）  また、上記の実施の形態では、図４における時刻ｔ３以降は、除湿ヒータ５を一定の時間間隔Ｐ２でもって間欠通電制御するようにしているが、この時間間隔Ｐ２は固定化されたものとせず、湿度センサ９で検出される機内湿度Ｍのレベルに応じて時間間隔Ｐ２を可変することも可能である。
これにより、機内湿度Ｍに応じて除湿ヒータ５の温度が制御されるため、機内湿度Ｍは常に適正範囲内に収まるように調整される。したがって、無駄な電力消費を抑えつつ、転写不良や紙詰まり等の不具合発生を防止することができる。
（３）  転写不良や紙詰まりを確実に防止する上では湿度センサ９を設けて実際の機内湿度Ｍを検出するのが好ましいが、これに限らず、湿度センサ９を省略し、電源投入から予め設定された所定時間内は定着ヒータ４への通電を停止するとともに除湿ヒータ５への連続通電を行い、一定期間の経過後は、定着ヒータ４の通電制御に移行するとともに、除湿ヒータ５の通電を停止または除湿ヒータ５を間欠通電制御することも可能である。この場合も上記の実施の形態と同様な効果が得られる。
（４）  この実施の形態では、本発明を画像形成装置としての複写機に適用した場合を例にとって説明したが、このような複写機に限定されるものではなく、プリンタやファクシミリなどの他の画像形成装置についても適用することができるのは勿論である。
【発明の効果】
本発明によれば、電源投入の初期で機内湿度が高い状態にあるときには、定着ヒータよりも優先して除湿ヒータが通電加熱されるので、短時間の内に転写不良や紙詰まりが生じない程度まで効率良く除湿できる。また、機内の湿度が十分に低下した後は、除湿ヒータへの供給電力を制限して定着ヒータの加熱制御が実行されるため、電力消費量が常に定格値を越えることはなく、電源投入から短時間の内に画像形成可能な待機状態に達することができる。加えて、定着ヒータと除湿ヒータを同時に連続通電することがないので、除湿ヒータとして出力（消費電力）の大きなヒータを使用することができ、効率よく除湿を行うことが可能となる。
また、上記除湿ヒータへの供給電力を間欠通電制御により制限することで、機内湿度が再び上昇して基準値以上になってしまうといった不具合発生を確実に防止することができる。
さらに、機内湿度に応じて除湿ヒータの温度が制御されるため、機内の湿度が常に適正範囲内に収まるように調整される。また、間欠通電制御を行うことにより、ヒータの消費電力を低減することができるため、無駄な電力消費を抑えつつ、転写不良や紙詰まり等の不具合発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における複写機の要部構成を示すブロック図である。
【図２】同複写機の定着ヒータおよび除湿ヒータの通電制御の動作説明に供するフローチャートである。
【図３】電源投入時の機内湿度が基準値未満である場合の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図４】電源投入時の機内湿度が基準値以上である場合の動作説明に供するタイミングチャートである。
【符号の説明】
４    定着ヒータ
５    除湿ヒータ
６    第１スイッチ回路
７    第２スイッチ回路
８    温度センサ
９    湿度センサ
１１    制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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