(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともトナーカートリッジおよびヒータを含む定着部を有する画像形成装置における冷却用ファンモータの回転速度を立ち上がり時には停止、待機時の初期は速やかに冷却するために中速回転、後に低速回転、画像形成動作中には高速回転に切替制御するファンモータ駆動制御装置であって、ＰＷＭ発生ユニットと、ＰＷＭ信号により電源をスイッチングする制御部と、スイッチングされた電源を平滑化する回路と、前記平滑化された電源電圧に基づきＰＷＭ制御されるファンモータと、ファンモータのＰＷＭ制御のＰＷＭ比率を各ステップごとに設定する手段と、設定されたＰＷＭ比率により定着部に備えたサーミスタの検出した温度を比較する手段を備え、ＰＷＭ設定値に対応して定着部の温度を管理することを特徴とするファンモータ駆動制御装置。
【請求項２】
トナーカートリッジの最も温度上昇が発生し得る箇所に第２サーミスタを備え、定着部のヒータＯＮの待機時には第２サーミスタが規定の温度まで達しないようにヒータを制御することを特徴とする請求項１記載のファンモータ駆動制御装置。
【請求項３】
表示手段を更に備え、ＰＷＭ比率の設定状態を表示すると共に、これに基づくウォーミング時間を表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載のファンモータ駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ，コピー機，ファクシミリ装置等の画像形成装置におけるファンモータ駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ，コピー機，ファクシミリ装置に搭載されている画像形成部は、トナーを紙に定着させるために高温に保たれたローラーを備えているが、機器内部には未使用のトナーを有しているので、機器内部の温度は低温に保たなければならない。よって、高温である定着部とトナーを有しているトナーカートリッジ間にファンモータにより風の流れを発生させ、この風の流れを制御することにより、上記の条件を満たすようにしており、以下図面を参照しながら従来のファンモータの制御装置について説明する。
【０００３】
図８は従来の画像形成装置の要部構成を示す側面図であり、プリンタ，コピー機，ファクシミリ装置等に搭載されているものである。図９は図８に示す画像形成装置の定着部付近の概略構成を模式的に示す平面図、図１０は従来のファンモータ制御装置の第１例における冷却効果の説明図、図１１は従来のファンモータ制御装置の第２例における冷却効果の説明図、図１２は従来のファンモータ制御装置の第３例における冷却効果の説明図である。
【０００４】
図８において、１はトナーカートリッジ、２はトナーカートリッジ１内に充填されたトナー、３は定着部、４はヒータ、５は定着ローラであり、トナーカートリッジ１と定着部３の間の図面上背面陰となる位置にファンモータ６を内蔵している。この機器の立ち上がり時においては、できる限り早く使用可能状態にするため、ファンモータ６を停止した状態でヒータ４をＯＮし、定着部３が２００度に至るまで風の流れを止めたままにしておく。印字時においては、定着部３の温度により、トナー２が固まらないように、風の流れを最大にする。待機時においては、定着温度を印字準備ができるための予備温度である中間温度に保ち、かつ温度雰囲気が機器内にこもらないように、最小の風を発生させ、定着部３とトナーカートリッジ１の間に風の壁７を発生させ、トナー２の温度が上がらないようにファンモータ６の回転を制御している。なお、図９に示すように、ヒータ４の中央に印字中のヒータ４の温度を均一１８０度に保つためにサーミスタ８が配置され、サーミスタ８を中心に温度設定がなされている。
【０００５】
このような従来のファンモータの回転制御は、ファンモータ６にかかる電源をＯＮ／ＯＦＦして回転制御する方法と、複数の電源電圧を切り替える方法とが用いられているが、ＯＮ／ＯＦＦ方式においては、ＯＮしているときの音が大きく、また、複数の電源電圧を切り替える方式は、コストがかかる等の問題点を内蔵している。
【０００６】
しかしながら、近年においては、待機時の消費電力や待機時の騒音の低減等が指摘され、これに答える必要性が生じてきており、これに対応するために、本件出願人は先に出願した特願平１１−１３８９７６号においてファンモータへの電圧を供給する際、ＰＷＭ制御（パルス幅変調信号による制御）によってその供給電圧を制御する装置を提案している。この装置によれば、定着部へ複数の動作モードに応じて設定された風量を送ることができるものであるが、待機時のファンモータの音がうるさいと感じるオペレータや、印字開始するためのヒータのウォーミングアップ時間が長くなっても、待機時のファンモータ音を下げたいと希望するオペレータ、ファンモータの音よりも印字開始を早くしたいと希望するオペレータ等、最近ではそのニーズも多様化してきており、既存の一つの準備された設定では、これらを全て満足させることはできない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の技術においては、図９に示すように、ヒータ４の中央に印字中のヒータ４の温度を均一１８０度に保つためにサーミスタ８が配置され、サーミスタ８を中心に温度設定がなされると共に、定着部３とトナーカートリッジ１の間に風の通路が構成され、ファンモータ６により空気が移動することにより風の壁７を構成している。しかしながら、図１０（ａ），図１０（ｂ）に示すように印字時のファンモータ６を１００％動作させているときには、ヒータ４が１８０度に均一になるように設計している。このときには、トナーカートリッジ１の温度も４５度程度に保たれている。
【０００８】
しかし、前記オペレータのニーズにより、これを変更して図１１（ａ），図１１（ｂ）に示すように、ファンモータの制御を５０％動作にすると構成上生じる各部品の隙間より空気が流れ込み、風の壁７はバランスを崩して、サーミスタ制御を行っている中央部の温度は１８０度に保たれるが、ファンモータ６のある出口側は冷え、入口側は風が流れずに温度が上がってしまう。よってトナーカートリッジ１も入口側は５０度くらいになってしまいトナー２の固着が起こりやすくなる。更に、図１２（ａ），図１２（ｂ）に示すように、ファンモータの制御を３０％動作にするとファンモータ６で発生した風はファンモータ６の周辺の空気を拡散するだけで、サーミスタ制御を行っている中央部は１８０度に保たれるが、出口側は更に冷え、入口側は更に温度が上昇して、トナーカートリッジ１の温度は５５度を超えてしまいトナー２の固着がより起こりやすくなる。
【０００９】
図１３はファンモータの回転率とヒータの温度分布を示すグラフであり、このグラフからわかるようにトナーカートリッジの温度が一番問題である入口側の温度をサーミスタ検知温度である１８０度に保つことが、トナーを固着させずに、かつ次の印字のためのヒータウォーミング時間を短くすることができる維持温度であり、このままではオペレータのニーズに対応することはできない。
【００１０】
本発明は前記従来の問題を解決し、サーミスタ検知温度とファンモータの回転率の関係をデータとして備え、これを維持しつつ、ファンモータの回転制御とヒータ温度制御をオペレータが任意に設定することができるファンモータ駆動制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、少なくともトナーカートリッジおよびヒータを含む定着部を有する画像形成装置における冷却用ファンモータの回転速度を立ち上がり時には停止、待機時の初期は速やかに冷却するために中速回転、後に低速回転、画像形成動作中には高速回転に切替制御するファンモータ駆動制御装置であって、ＰＷＭ発生ユニットと、ＰＷＭ信号により電源をスイッチングする制御部と、スイッチングされた電源を平滑化する回路と、前記平滑化された電源電圧に基づきＰＷＭ制御されるファンモータと、ファンモータのＰＷＭ制御のＰＷＭ比率を各ステップごとに設定する手段と、設定されたＰＷＭ比率により定着部に備えたサーミスタの検出した温度を比較する手段を備え、ＰＷＭ設定値に対応して定着部の温度を管理するようにしたものであり、待機時のファンモータの回転率をオペレータが自由に設定することが可能となり、待機時の異音をオペレータの感覚に応じて調整することができる。
【００１２】
また、トナーカートリッジのもっとも温度上昇が発生し得る箇所に第２のサーミスタを備え、ヒータＯＮの待機時には第２のサーミスタが規定の温度まで達しないようにヒータを制御することにより、どのような環境下にあってもトナーの固着を防止することができる。
【００１３】
また、表示手段を更に備え、ＰＷＭ比率の設定状態を表示すると共に、これに基づくウォーミング時間を表示することにより、ＰＷＭ比率の設定状態により変動するウォーミング時間が、待ち時間として表示されるので、オペレータに設定による待機時間を認識させることが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、前記従来のものと同一の部分および各実施形態間において共通の部分については同一符号を用いるものとする。
【００１５】
(実施の形態１)
図１は本発明のファンモータの駆動制御装置の各実施形態に共通する基本構成を示すブロック回路図である。なお、第２サーミスタの回路は実施の形態２において用いられるものであり本実施形態においては存在しない。図２は図１に示す装置に用いられる操作パネルの概要を示す平面図、図３は本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態１における動作の流れを示すフローチャートである。
【００１６】
図１において、ＣＰＵ１０１は画像生成部を制御すると共に、ファンモータ６の回転速度を制御する。ＰＷＭ発生ユニット１０２はファンモータ６へ供給する電源電圧をＰＷＭのデュティー比率で出力する。電源１０３（＋２４Ｖ）は機器内の電源電圧である。トランジスタ（以下ＴＲという）１０４は、ＰＷＭ信号により＋２４Ｖをスイッチングする。コイルＬ１とコンデンサＣ１は、ＬＣフィルターを構成し、スイッチングされた電源を平滑する。ダイオードＤ１は、コイルＬ１により発生する逆起電力を低下させるためにＴＲ１０４がＯＦＦの時にグランドより電流が供給される。ファンモータ６は汎用のファンモータである。ＰＷＭが１００％ＯＮの時は、ファンモータ６に＋２４Ｖの電源が供給される。しかし、ＰＷＭが５０％のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うと、電源１０３の電圧＋２４ＶはＴＲ１０４によりＯＮ／ＯＦＦされ、コイルＬ１により電圧が波うつが、コンデンサＣ１により平滑され、＋２４Ｖの５０％つまり＋１２Ｖの電圧としてファンモータ６に供給される。８はサーミスタであり、電源１０５の電圧＋５ＶとＧＮＤ間に固定抵抗とサーミスタ８を直列に接続することにより、温度変化により生じたサーミスタの抵抗値変化を分圧電圧としてＣＰＵ１０１へ知らせることができ、ＣＰＵ１０１は内蔵するＡ／Ｄコンバータ１０６を用いてこれを電圧変化として検出することができる。なお、後述の実施の形態２において用いられる第２サーミスタ１０７も同様の動作をする。ヒータ４は商用電源ＡＣ１００ＶをスイッチｓｗによりＯＮ／ＯＦＦすることにより制御している。ＯＮ／ＯＦＦは、一般に半導体を使用したトライアック素子や、リレー素子を使用して行われる。操作パネル１０８はＬＣＤ，ＬＥＤ，キースイッチを備え、オペレータの操作や、操作にともなう表示を行うものであり、図２に示すように、ＵＰキー１０９、ＤＯＷＮキー１１０を備え、操作パネル１０８には１０％刻みにファンモータの回転率を設定可能にし、かつ回転率により次に印字するためのヒータウォーミング時間が逆に増加することも示すことができる。
【００１７】
次にその動作を説明する。図３のフローチャートにおいて、まず、始めに初期設定を行うが、ここでは例としてＰＷＭ＝５０％を設定する（ステップ３０１）。次にオペレータが図２に示す操作パネル１０８より初期値を変更するか判断する（ステップ３０２）。もし変更しない場合はステップ３０８へ行く。もし変更する場合、ＵＰキー１０９が押されたか、ＤＯＷＮキー１１０が押されたか判断する（ステップ３０３）。ＵＰキー１０９が押されたら、現在設定されているＰＷＭ値より１ＳＴＥＰ上の値を設定する（ステップ３０４）。ＤＯＷＮキー１１０が押されたら、現在設定されているＰＷＭ値より１ＳＴＥＰ下の値を設定する（ステップ３０５）。次に再設定した値が最小値、最大値の限界値か判断する（ステップ３０６）。限界値の時は、ステップ３０８へ行く。限界値ではない場合はさらに再設定を行うか判断する（ステップ３０７）。再設定する場合は、ステップ３０３へ戻る。設定が完了した場合、設定したＰＷＭ値より図１３のグラフに記載した値が記憶されている図示しない記憶部より読み出し、サーミスタ温度を設定する（ステップ３０８）。次に設定を行ったファンモータ６のＰＷＭ値に基づきファンモータ６の制御を開始する（ステップ３０９）。次にヒータ４を制御を開始する（ステップ３１０）。先にステップ３０８で設定したサーミスタ温度と実際のサーミスタ検知温度とを比較して現在の温度が高いか低いかを判断する（ステップ３１１）。高いと判断した場合にはヒータ４をＯＦＦする（ステップ３１２）。低いと判断した場合にはヒータ４をＯＮする（ステップ３１３）。最後に印字開始か、ヒータＯＦＦモード開始等のヒータＯＮでの待機モードが終了したか判断し（ステップ３１４）、継続の場合はステップ３１１へ戻る。終了の場合は、上記処理を停止して終了となる。
【００１８】
このように本実施形態では、待機時のファンモータの回転率をオペレータが自由に設定することができるので、待機時の異音をオペレータの感覚をもって下げるなどの調整が可能となる。
【００１９】
（実施の形態２）
図４は本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態２における画像形成装置の定着部付近の概略構成を模式的に示す平面図、図５は本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態２における動作の流れを示すフローチャートである。
【００２０】
本実施の形態は、実施の形態１に温度上問題となる空気の入口側にあるトナーカートリッジ１の温度を管理する手段を加えたものであり、その他の構成は実施の形態１と同様である。すなわち、図４に示すように印字中のヒータ４の温度を均一１８０度に保つために中央部に設けたサーミスタ８の他に、待機時のトナー２の固着を防止するために、新たに第２サーミスタ１０７をトナーカートリッジ１の空気の入口側に設けたものであり、全体の構成は図１に示す通りである。
【００２１】
次に、その動作を説明する。図５に示すフローチャートにおいて、３００番台の符号を付したステップは図３のフローチャートと同じであり、同様の動作を行うので詳細な説明は省略し、ステップ５０１から説明する。まず、ＰＷＭが設定完了した後、サーミスタ８から第２サーミスタ１０７に切り替えを行う（ステップ５０１）。次にファンモータ制御を開始し（ステップ３０９）、ヒータ制御を開始する（ステップ３１０）。ここで図３のフローチャートでは第１サーミスタ１０５の温度を調整していたが、第２サーミスタ１０７の温度が１８０度以上にならなければトナー固着が発生しないことから、１８０度より高いか低いかを判断し（ステップ５０２）、以下実施の形態１と同様に終了する。
【００２２】
このように本実施の形態では、オペレータによる機器動作の自由設定に加えて、空気の入口側にあるトナーカートリッジの温度管理が十分行われるので、動作設定の如何にかかわらず、トナー固着の発生を防止することができる。
【００２３】
（実施の形態３）
図６は本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態３における操作パネルの表示状態を示す平面図、図７は本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態３における動作の流れを示すフローチャートである。
【００２４】
本実施の形態は実施の形態１および実施の形態２のオペレータによる機器動作の自由設定により変動するヒータウォーミング時間を表示する手段をこれらに加えたものである。すなわち、オペレータが例えば、ファンモータ６の音を下げる設定をした場合は、待機状態から、印字状態へヒータ４を加熱するウォーミング時間が、前記の設定により左右されることになるので、操作パネルを待機時のウオーミング時間を表示する待ち時間表示として使用し、その旨を表示する。例としてＰＷＭを２０％にすれば時間がかかることを表示する場合は、まず、図６（ｎ１）に示すようにレベルを２個点灯させる。印字開始信号が発生してヒータがＯＮし、第１サーミスタで検知した温度が１００度に達したとき、図６（ｎ２）に示すようにレベルを３個点灯させる。以下、第１サーミスタで検出した温度にしたがって図６（ｎ３）に示すようにレベルを点灯していき、最後に印字可能な温度である１８０度に達したときに図６（ｎ１０）に示すようにレベルは全点灯し、印字開始を表示する。このように、ＰＷＭを２０％に設定するとレベルが少なく、全点灯するまで時間がかかることをオペレータに知らせることができ、ＰＷＭを１００％に設定すればすぐに印字可能で、８０％に設定した時は、あとレベルが２個増加すれば印字できることを容易に認識させることができる。
【００２５】
次に、この動作の流れを更に説明すると、図７に示すフローチャートにおいて、始めにサーミスタ８よりヒータ温度を検出する（ステップ７０１）。検出した温度よりレベルをいくつ表示するか計算し、レベル分点灯させる（ステップ７０２）。次にサーミスタ８が１８０度以上を検知したか判断（ステップ７０３）し、１８０度未満の時はステップ７０１へ戻り、１８０度以上の時は印字開始を表示して終了する（ステップ７０４）。
【００２６】
このように本実施の形態では、オペレータによる動作の自由設定に加えて、その設定により変動するウォーミング時間が、待ち時間として表示されるので、オペレータに設定による待機時間を認識させることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、待機時のファンモータの回転率をオペレータが自由に設定できるので、待機時の異音をオペレータの感覚に合わせて調整することが可能となる。
【００２８】
また、待機時の温度上昇による問題であったトナー固着の原因となる部分に新たにサーミスタを追加したので、どのような環境下においても、固着を防止することができる。
【００２９】
また、待機時のファンモータの回転率を下げると待機時からの立ち上げ時間がかかることを表示素子をもってレベルメーターとして表示するのでオペレータに対して設定による待機時間増加を認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファンモータの駆動制御装置の各実施形態に共通する基本構成を示すブロック回路図
【図２】図１に示す装置に用いられる操作パネルの概要を示す平面図
【図３】本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態１における動作の流れを示すフローチャート
【図４】本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態２における画像形成装置の定着部付近の概略構成を模式的に示す平面図
【図５】本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態２における動作の流れを示すフローチャート
【図６】本発明のファンモータの駆動制御装置の実施形態３における操作パネルの表示状態を示す平面図
【図７】本発明のファンモータの駆動制御装置の実施の形態３における動作の流れを示すフローチャート
【図８】従来の画像形成装置の要部構成を示す側面図
【図９】図８に示す画像形成装置の定着部付近の概略構成を模式的に示す平面図
【図１０】従来のファンモータ制御装置の第１例における冷却効果の説明図
【図１１】従来のファンモータ制御装置の第２例における冷却効果の説明図
【図１２】従来のファンモータ制御装置の第３例における冷却効果の説明図
【図１３】ファンモータの回転率とヒータの温度分布を示すグラフ
【符号の説明】
４  ヒータ
６  ファンモータ
８  サーミスタ
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＰＷＭ発生ユニット
１０３  電源
１０４  トランジスタ
１０５  電源
１０６  Ａ／ｄコンバータ
１０７  第２サーミスタ
【図１】
0003836277.tif 000002
【図２】
0003836277.tif 000003
【図３】
0003836277.tif 000004
【図４】
0003836277.tif 000005
【図５】
0003836277.tif 000006
【図６】
0003836277.tif 000007
【図７】
0003836277.tif 000008
【図８】
0003836277.tif 000009
【図９】
0003836277.tif 000010
【図１０】
0003836277.tif 000011
【図１１】
0003836277.tif 000012
【図１２】
0003836277.tif 000013
【図１３】
0003836277.tif 000014