(57)【要約】【課題】レーザ走査ユニットに悪影響を与え難い定着ユニットの通電制御方法が採用された画像形成装置を提供する。【解決手段】この画像形成装置では、ＬＳＵ３が動作している間は、予め定める固定デューティ比Ｄｏでヒータ１６が通電される。つまり、ヒータ１６の通電量は変化しないので、ヒータ１６への通電量変化に基く電気的ノイズが生じず、ＬＳＵ３において、電気的ノイズに基く静電潜像形成の不具合が生じることはない。【選択図】図４
2009009010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
感光体表面を所定の電位に帯電させる帯電器と、
レーザ光を走査して感光体表面を画像情報に応じて選択的に露光し、感光体表面に静電潜像を形成するレーザ走査ユニットと、
感光体表面の静電潜像をトナー像に顕像化する現像器と、
感光体表面のトナー像を、搬送されてくる記録媒体に転写させる転写器と、
記録媒体に転写されたトナー像を加熱および加圧によって定着させる定着ユニットと、を備える画像形成装置であって、
前記定着ユニットは、対をなす加熱ローラおよび加圧ローラと、
前記加熱ローラを加熱するためのヒータと、
前記加熱ローラの温度を検知する温度センサと、
前記温度センサが検知した前記加熱ローラの温度に基いて、ヒータへの通電をデューティ比を可変させて制御するデューティ制御回路と、を有し、
前記デューティ制御回路は、前記レーザ走査ユニットが動作している間は予め定める固定デューティ比で制御を行うことを特徴とする、画像形成装置。
【請求項２】
前記デューティ制御回路は、予め決められた複数の固定デューティ比を記憶する記憶手段を有し、
前記固定デューティ比は、記録媒体の大きさおよび枚数によって、前記記憶手段に記憶されている複数の固定デューティ比のいずれか一つが選択されることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成装置が連続的に動作するとき、先行する画像形成における前記レーザ走査ユニットの動作が終了した時点の前記加熱ローラの温度によって、後続する画像形成における前記レーザ走査ユニットが動作する間の固定デューティ比を一定量増減させることを特徴とする、請求項１または２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、たとえば複写機、プリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置に関し、特に定着装置の温度制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機等においては、感光体の表面に静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成し、このトナー像を記録紙に転写してから、定着装置で加熱および加圧してトナー像を記録紙に定着させている。
定着装置には、加熱ローラを加熱するためのヒータが備えられ、このヒータに流れる電流を制御することによって加熱ローラの温度を制御している。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００１−２６５１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に示した画像形成装置では、定着ローラ（加熱ローラ）の温度が待機温度から、リロード温度（特許文献１において、定着可能な状態への立ち上がりを示す温度をいう。）に達するまでは、ヒータへの通電量を最大にして定着ローラを加熱し、リロード温度に達した後は、一定の時間周期中でヒータを一部オフとする時間を設けることでヒータを最大消費電力の６０％で動作させ、省エネを実現している。また、ヒータをオン・オフするとき、交流電源電圧波形が０Ｖとなったところで切り替えることで、電気的ノイズを抑制できるようにしている。
【０００４】
つまり、特許文献１に示した画像形成装置は、定着ローラの温度がリロード温度に達した後は、可変デューティ比によるデューティ制御を行っている。
ところが、特許文献１に記載の画像形成装置は、レーザ光学系の動作に関係なく、ハロゲンヒータをこまめに制御して定着温度のリップルが小さくなるようにヒータのオン・オフを行っている。このため、たとえ交流電源電圧波形が０Ｖとなる時点でヒータをオン・オフするとはいえ、ヒータのオン・オフがレーザ光学系に悪影響を与え、異常画像を生じさせる原因になるという課題があった。
【０００５】
この発明は、このような背景のもとになされたもので、レーザ走査ユニットに悪影響を与え難い定着ユニットの通電制御方法が採用された画像形成装置を提供することを主たる目的とする。
この発明はまた、定着ユニットの温度制御が良好に行え、かつ、良好な画像形成を達成できる画像形成装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、感光体（１）と、感光体表面を所定の電位に帯電させる帯電器（２）と、レーザ光を走査して感光体表面を画像情報に応じて選択的に露光し、感光体表面に静電潜像を形成するレーザ走査ユニット（３）と、感光体表面の静電潜像をトナー像に顕像化する現像器（５）と、感光体表面のトナー像を、搬送されてくる記録媒体に転写させる転写器（７）と、記録媒体に転写されたトナー像を加熱および加圧によって定着させる定着ユニット（１３）と、を備える画像形成装置であって、前記定着ユニット（１３）は、対をなす加熱ローラ（１４）および加圧ローラ（１５）と、前記加熱ローラを加熱するためのヒータ（１６）と、前記加熱ローラの温度を検知する温度センサ（１７）と、前記温度センサが検知した前記加熱ローラの温度に基いて、ヒータへの通電をデューティ比を可変させて制御するデューティ制御回路（２０，５１）と、を有し、前記デューティ制御回路（２０，５１）は、前記レーザ走査ユニットが動作している間は予め定める固定デューティ比で制御を行うことを特徴とする、画像形成装置である。
【０００７】
上記説明中の括弧書きの数字は、後述する実施形態の説明に対応する構成要素の参照番号を示し、説明の便宜のために記載したもので、この発明を限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、レーザ走査ユニット（３）が動作している間は、予め定める固定デューティ比でヒータ（１６）が通電される。つまり、ヒータの通電量は変化しないので、ヒータ（１６）への通電量変化に基く電気的ノイズが生じず、レーザ走査ユニット（３）において、電気的ノイズに基く静電潜像形成の不具合が生じることはない。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記デューティ制御回路（２０，５１）は、予め決められた複数の固定デューティ比を記憶する記憶手段（２１）を有し、前記固定デューティ比は、記録媒体の大きさおよび枚数によって、前記記憶手段（２１）に記憶されている複数の固定デューティ比のいずれか一つが選択されることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置である。
【０００９】
記録媒体の大きさや枚数によって、加熱ローラ（１４）が奪われる熱量が変化する。たとえば、Ａ４サイズの用紙と、Ａ３サイズの用紙とでは、加熱ローラ（１４）が奪われる熱量が異なる。また、複写枚数が一枚か、複数枚かによっても、奪われる熱量が変化する。この発明では、請求項１に記載のように、レーザ走査ユニット（３）の動作中は、ヒータ（１６）への通電量を変化させないので、請求項２の構成では、ヒータ（１６）への固定通電量が記録媒体の大きさや枚数によって適切な通電量になるようにした。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記画像形成装置が連続的に動作するとき、先行する画像形成における前記レーザ走査ユニット（３）の動作が終了した時点の前記加熱ローラ（１４）の温度によって、後続する画像形成における前記レーザ走査ユニット（３）が動作する間の固定デューティ比を一定量増減させることを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置である。
【００１１】
この発明では、レーザ走査ユニット（３）が動作中は、ヒータ（１６）への通電量を一定にするので、レーザ走査ユニット（３）の動作が終了した時点で加熱ローラ（１４）の温度が制御温度よりも高かったり低かったりする場合がある。そこで、請求項３記載の発明では、先行する画像形成時のレーザ走査ユニット（３）の動作終了時の加熱ローラ（１４）の温度を、後続する画像形成時のレーザ走査ユニット（３）の動作中におけるヒータ（１６）に対する通電量にフィードバックして、より適切な固定デューティ比による通電制御を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複写機の内部構成を概略化した断面図である。
この複写機は、感光体としての感光体ドラム１を有し、感光体ドラム１は回転方向１９に沿って一定速度で回転する。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の外周面に対向するように、帯電器２、現像器５、転写器７、クリーナ８および除電ランプ９が、回転方向１９に沿ってこの順に配置されている。
【００１３】
感光体ドラム１の表面は、帯電器２によって一様な所定の電位に帯電される。帯電器２と現像器５との間には、レーザ走査ユニット（以下ＬＳＵという）３より照射されたレーザ光によって露光される露光位置４がある。感光体ドラム１表面の帯電領域は、感光体ドラム１の回転によって露光位置４に達すると、画像情報に応じて選択的に露光され、静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像器５が供給するトナーによって顕像化され、転写器７に対向した転写位置２３へ送られる。
【００１４】
一方、複写機には、記録媒体としての用紙Ｐを搬送するための搬送路２２が備えられている。搬送路２２には、搬送ガイド１０、一対のレジストローラ１２、レジストスイッチ１１、排出スイッチ１８が含まれている。
搬送路２２では、上記トナー像の形成に同期させ、用紙Ｐが搬送される。用紙Ｐは一対のレジストローラ１２に到達すると同時にレジストスイッチ１１をオンにする。レジストスイッチ１１は、用紙Ｐが一対のレジストローラ１２まで搬送されてきたという信号を制御部２０（図２参照）へ送信し、信号を受信した制御部２０は、感光体ドラム１表面に形成されたトナー像の先端が転写位置２３に到達するタイミングと、用紙Ｐの先端が転写位置２３に到達するタイミングとが一致するように、レジストローラ１２を駆動させる。
【００１５】
そして、転写位置２３に到達した用紙Ｐには、その裏面側から転写器７によって、放電電荷が浴びせられ、感光体ドラム１上のトナー像が用紙Ｐへ転写される。
感光体ドラム１の表面は、トナー像が用紙Ｐに転写された後、次の画像形成に備えるために、クリーナ８によって残存するトナーが除去され、さらに除電ランプ９によって残留電荷が除去される。そして、次の画像形成のために、帯電器２によって感光体ドラム１の表面は帯電され、上記のサイクルが繰り返される。
【００１６】
一方、トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送路２２によってさらに搬送され、定着ユニット１３に達する。定着ユニット１３は、対をなす加熱ローラ１４および加圧ローラ１５と、加熱ローラ１４を加熱するためのヒータ１６と、加熱ローラ１４表面の温度を検知するための温度センサ１７とを含んでいる。加熱ローラ１４および加圧ローラ１５の圧接部（以下、定着ニップ部ともいう）によって用紙Ｐが加熱および加圧されることにより、用紙Ｐ上のトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、排出スイッチ１８をオンさせながら図示しない排紙トレイへと排紙される。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態に係る上記複写機の電気的概略構成を示すブロック図である。
上記レジストスイッチ１１、排出スイッチ１８および温度センサ１７は、マイクロコンピュータ等からなる制御部２０に接続されており、レジストスイッチ１１、排出スイッチ１８および温度センサ１７からの信号が制御部２０に入力されるようになっている。また、制御部２０は、上記ヒータ１６への通電を行う定着ヒータ通電回路５１と、上記ＬＳＵ３とに接続されており、制御部２０によって定着ヒータ通電回路５１およびＬＳＵ３の動作が制御されるようになっている。
【００１８】
制御部２０は定着ヒータ通電回路５１をデューティ制御する。デューティ制御では、ある時間周期（１デューティサイクル）中に設定されたデューティ比でヒータ１６への通電がオン・オフされることによって、ヒータ１６への通電量が見かけ上、所望の通電量となる。
制御部２０にはメモリ２１が含まれている。メモリ２１には、後述する用紙サイズおよび枚数に対応した複数の固定デューティ比が記憶されている。
【００１９】
図３Ａおよび図３Ｂは本発明における１デューティサイクルの通電パターンを例示したものである。
これらの図では、１デューティサイクルを交流電源電圧波形１０周期（電圧ピーク２０カウント）に設定し、ゼロクロスタイミングでオン・オフを切り換えることにより、デューティ比０％から１００％までを５％ずつ変化させる２１段階の可変デューティ比を実現している。また、オン・オフはゼロクロスタイミングで行い、かつ、１デューティサイクル中に極力均等に割り付けているため、１デューティサイクルにおける温度変化は、等価の平均出力を持った電源（たとえば、１００Ｖ電源を５０％デューティで動作させている場合は、５０Ｖ電圧を持った電源）による温度変化に近く、ほぼ線形となる。
【００２０】
図４は、用紙の搬送タイミングおよびＬＳＵ３の動作タイミングと、ヒータ１６の通電制御との関係を示すタイミング図である。
図４（ａ）は、用紙の搬送タイミングおよびＬＳＵ３の動作タイミングを示している。
まず、画像形成動作が開始されると、搬送路２２を介して用紙Ｐが搬送される。一対のレジストローラ１２に達した用紙Ｐは、一対のレジストローラ１２に用紙Ｐの先端が当たって停止する。用紙Ｐが一対のレジストローラ１２に達するのとほぼ同時に、レジストスイッチ１１によって用紙Ｐが検知され、レジストスイッチ１１がオンとなる（ｔ１）。レジストスイッチ１１が用紙Ｐを検知後の所定タイミングｔ２でレジストクラッチがオンされてレジストローラ１２が回転を開始する。また、タイミングｔ３でＬＳＵ３がオンされて露光が開始される。
【００２１】
ここで、タイミングｔ２とｔ３とは、ＬＳＵ３による露光で感光体ドラム１表面に形成された静電潜像が現像器５によってトナー像にされ、その先端が転写位置２３へ到達するタイミングと、レジストローラ１２に送り出される用紙Ｐの先端が転写位置２３へ到達するタイミングとが同時になるように、タイミングｔ２およびｔ３が設定されている。
トナー像が転写された用紙Ｐは、タイミングｔ４で定着ニップ部に達し、トナー像の定着が開始される。その後、用紙Ｐの先端が排出スイッチ１８に達し、その後端が排出スイッチ１８を通過するまで、排出スイッチはオン状態となる。
【００２２】
なお、レジストスイッチ１１と排出スイッチ１８とが同時にオフとなると、画像形成が一旦終了するので（ｔ９）、画像形成装置は、待機状態となる。
図４（ｂ）は、従来の定着温度制御による加熱ローラ１４の温度変化を示している。この実施形態の構成をより明確にするため、まず、図４（ｂ）を参照しながら、従来の制御について説明する。
【００２３】
複写機が待機状態にあるときは、加熱ローラ１４はスタンバイ温度Ｔｓ（たとえば、１５０℃）に保たれるように制御されている。図４（ａ）を同時に参照して、たとえば、レジストクラッチがオンとなったタイミングｔ１で、ヒータ１６への通電が開始される。通電は一定のデューティ比（たとえば、７０％）で行われる。ここで、ヒータ１６は、用紙Ｐが定着ニップ部に到達するタイミング（ｔ４）までに加熱ローラ１４の温度を定着が可能となる温度である制御温度ＴＬ（たとえば、１７５℃）に上昇させるように上記一定のデューティ比が設定されている。
【００２４】
加熱ローラ１４の温度が制御温度ＴＬに到達した後は、ＬＳＵ３が動作しているか否かに拘らず可変デューティ比による制御が行われ、加熱ローラ１４の温度は、制御温度ＴＬに保たれる。
図４（ｃ）および（ｄ）は、本発明の一実施形態に係る加熱ローラ１４の温度変化を示している。
【００２５】
複写機が待機状態にあるときは、加熱ローラ１４はスタンバイ温度Ｔｓに保たれるように制御されている。図４（ａ）を同時に参照して、たとえば、レジストクラッチがオンとなったタイミングｔ１で、ヒータ１６への通電が開始される。通電は、予め定められた固定デューティ比Ｄｏで行われる。ここで、固定デューティ比Ｄｏは、たとえば６５％とされている。これは、用紙Ｐの大きさおよび枚数によって、制御部２０のメモリ２１に記憶されている複数の固定デューティ比から、いずれか一つの適当な値が選択されたものである。この実施形態の特徴は、加熱ローラ１４の温度が制御温度ＴＬに達しても、ＬＳＵ３が動作中であれば、そのままの固定デューティ比Ｄｏでヒータへの通電を継続するように制御する点である。換言すれば、加熱ローラ１４の温度を制御温度ＴＬにしようとすれば、ヒータ１６への通電を固定デューティ比ではなく可変デューティ比に切り換えて制御する必要があるが、それは行わずに、固定デューティ比による通電制御を継続する点が、この実施形態の特徴である。そして、ＬＳＵ３の動作が終了したタイミングｔ５において、固定デューティ比Ｄｏの制御から可変デューティ比制御に切り替える。また、タイミングｔ５における加熱ローラ１４の温度Ｔが温度センサ１７で検知され、制御部２０に記憶される。
【００２６】
複写機が連続的に動作するとき、先行する画像形成の際に制御部２０に記憶された温度Ｔは、予め定められた温度制御範囲の上温度ＴＨおよび下温度と比較される。この実施形態では、制御温度ＴＬが下温度に設定されている。
図４（ｃ）においては、温度Ｔが上温度ＴＨよりも高いので、制御部２０によって後続する画像形成の際の固定デューティ比Ｄｏが、たとえば、５ポイント下げられて６０％とされ、温度上昇の傾きが下がる。これにより、後続する画像形成において、ＬＳＵ３の動作が終了した時点（ｔ８）での加熱ローラ１４の温度Ｔ２が、制御温度ＴＬから上温度ＴＨまでの範囲に収まるように制御できる。
【００２７】
図４（ｄ）においては、温度Ｔが制御温度ＴＬ以下なので、制御部２０によって後続する画像形成の際の固定デューティ比Ｄｏが、たとえば、５ポイント上げられて７０％とされ、温度上昇の傾きが上がる。これにより、後続する画像形成において、ＬＳＵ３の動作が終了した時点（ｔ８）での加熱ローラ１４の温度Ｔ３が、制御温度ＴＬから上温度ＴＨまでの範囲に収まるように制御できる。
【００２８】
また、温度Ｔが、制御温度ＴＬから上温度ＴＨまでの範囲にあるときは、良好な温度制御が行われているということなので、固定デューティ比Ｄｏは増減されない。
なお、ＬＳＵ３が動作していない期間中は（ｔ５からｔ６間またはｔ８からｔ９間）、可変デューティ比による加熱ローラ１４の温度制御が行われ、加熱ローラ１４の温度は、制御温度ＴＬに保たれる。
【００２９】
図５は制御部２０が行う加熱ローラ１４の温度制御の流れを示したフローチャートである。
まず、複写機が待機状態であるときは、加熱ローラ１４はスタンバイ温度Ｔｓに保たれるように制御される（ステップＳ１およびステップＳ２）。画像形成動作が開始され、レジストスイッチ１１がオンとなる（ステップＳ３でＹＥＳ）と、予め定められた固定デューティ比Ｄｏによってヒータ１６への通電が行われ、加熱ローラ１４が加熱される（ステップＳ８）。固定デューティ比Ｄｏによるヒータ１６への通電は、ＬＳＵ３の動作が終了するまで続けられ（ステップＳ８とステップＳ９の繰り返し）、ＬＳＵ３の動作が終了した時点で、加熱ローラの温度Ｔが制御部に記憶される（ステップＳ１０）。
【００３０】
複写機が連続して動作する場合には、ステップＳ３の後に、ステップＳ１０で記憶された温度Ｔと、上温度ＴＨとが比較され（ステップＳ４）、温度Ｔが上温度ＴＨよりも高ければ、固定デューティ比Ｄｏの値を、たとえば、５ポイント下げる（ステップＳ５）。また、温度Ｔと、制御温度ＴＬ（この実施形態では、制御温度ＴＬが下温度ＴＬと設定されている）とが比較され（ステップＳ６）、温度Ｔが制御温度ＴＬ以下であれば、固定デューティ比Ｄｏの値を、たとえば、５ポイント上げる（ステップＳ７）。
【００３１】
また、先行する画像形成におけるＬＳＵ３の動作終了と、後続する画像形成におけるＬＳＵ３の動作開始との間および、全ての画像形成が完了した後に、排出スイッチ１８がオフされるまでの間は、ステップＳ１１に示すように可変デューティ比による温度制御が行われ、加熱ローラ１４の温度が制御温度ＴＬに保たれる。
この複写機では、ＬＳＵ３が動作している間は、予め定める固定デューティ比Ｄｏでヒータ１６への通電を行っているから、ヒータ１６への一定の通電量が変化しない。したがって、デューティ比を可変させて通電量が変化する制御に比べ、電気的ノイズの発生を抑制することができ、ＬＳＵ３に対する悪影響を防止できる。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
たとえば、上記の実施形態では、ＬＳＵ３の動作が終了した時点での加熱ローラ１４の温度Ｔと、温度制御の範囲である上温度ＴＨおよび下温度としての制御温度ＴＬとを比較して、温度Ｔが、上温度ＴＨよりも高ければ固定デューティ比Ｄｏを一定量（たとえば、５ポイント）下げ、制御温度ＴＬよりも低ければ固定デューティ比Ｄｏを一定量（たとえば、５ポイント）上げるとしたが、この固定デューティ比Ｄｏを増減する量は、温度Ｔと、上温度ＴＨおよび制御温度ＴＬとの差によって、複数の値から選ばれる一つであってもよい。
【００３３】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複写機の内部構成を概略化した断面図である。
【図２】図１の複写機の電気的概略構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図１の複写機の１デューティサイクルの通電パターンについて、ディーティ比０〜５０％の範囲を例示したものである。
【図３Ｂ】図１の複写機の１デューティサイクルの通電パターンについて、デューティ比５５〜１００％の範囲を例示したものである。
【図４】図１の複写機の用紙Ｐの搬送タイミングおよびＬＳＵ３の動作タイミングと、ヒータ１６の通電制御との関係を示すタイミング図である。
【図５】図１の複写機において、制御部２０が行う加熱ローラ１４の温度制御の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１      感光体ドラム
２      帯電器
３      ＬＳＵ（レーザ走査ユニット）
５      現像器
７      転写器
１３    定着ユニット
１４    加熱ローラ
１５    加圧ローラ
１６    ヒータ
１７    温度センサ
２０    制御回路
【図１】
2009009010.tif 000003
【図２】
2009009010.tif 000004
【図３Ａ】
2009009010.tif 000005
【図３Ｂ】
2009009010.tif 000006
【図４】
2009009010.tif 000007
【図５】
2009009010.tif 000008