JP2002351255A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
ォームアップ時間短縮と定着性の安定化を両立させる。 【解決手段】 定電圧電源を有する画像形成装置におい
てヒータに印加する電圧を複数水準持つことでウォーム
アップ時とプリント時に定着装置の最大消費電力を可変
にする。画像形成装置の動作状態(ウォームアッププリ
ント、コピー)、接続機器の動作状態に応じてヒータの
ワンタッチ切り換え、プリントスピードの切り換えを行
なう。
Description
写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関し、
特に、加熱装置及び定着装置を備えた画像形成装置に関
するものである。
装置としてレーザプリンタ等が知られている。図12に
レーザプリンタの一従来例を示す。1は感光体ドラム、
2は露光装置、3は現像装置、4は転写部材、5はクリ
ーニング装置、6は帯電部材、7は定着装置、Cは供給
する転写材をいれる給紙カセット、8は給紙装置、Pは
転写材の搬送路、Lは露光装置2から出たレーザ光であ
る。
感光ドラム1の表面に対して、露光装置2は画像情報に
応じたレーザ光Lをオン/オフさせて照射し、電荷を除
電することで静電潜像を感光ドラム1上に形成する。
す)、現像容器、および現像スリーブ31から構成され
る。現像スリーブ31からは、静電潜像に応じてトナー
が供給され、感光体ドラム1上にはトナー像が形成され
る。その後、転写部材4により感光体ドラム1上のトナ
ー像は転写材の表面に転写される。この転写材上の未定
着トナー像は定着装置7により加熱加圧されることで転
写材に永久定着され、画像形成装置から排出される。
トナーや紙紛などはクリーニング装置5により取り除か
れる。
装置は図1に示すような構造となっている。図1におい
て10は定着ローラであり、一例として、アルミニウム
や鉄などの芯金11上にPFA、PTFE等の離型性樹
脂層12を設け、また、内部はヒータ13によって加熱
されるようになっている。定着ローラ10の温度は、該
定着ローラ10に当接される温度検知素子30(以後サ
ーミスタと記す)によって、該定着ローラ10の表面温
度として検出され、温度制御回路によってヒータ13を
1水準の入力電圧において断続的に作動させることで、
上記表面温度は所定の温度に制御される。
転する加圧ローラであり、一例として、アルミニウムや
鉄等の金属芯金21上に、耐熱性を有しかつ硬度の低い
シリコーンゴムやシリコーンスポンジ等の弾性層22を
設け、その表面にPFA、PTFE等の離型性の高い樹
脂による被覆層23を有した構造をなしている。
入ロガイド24によって定着ローラ10と加圧ローラ2
0の間のニップ部に導かれ、加熱かつ加圧されることで
定着される。この入ロガイド24はPBT等の抵抗制御
材(109から1011Ω)で作るか、もしくはステンレ
ス等の金属でガイド面を構成し、定着フレームとの接点
に前記抵抗制御材を用いることが一般的である。これ
は、絶縁物等で入ロガイド形成すると、転写材との摺擦
によりガイド面が帯電し、トナーの飛び散り等の弊害が
生じるためである。また、転写材Tがニップ部を通過す
るときにシワが発生しないように、前記定着ローラ10
及び加圧ローラ20の長手方向に適正な逆クラウン形状
を付けるとともに、入ロガイド24により定着ニップヘ
の侵入位置を適正化することが一般的に行われている。
ナー像を固着した転写材Tは、定着ローラ分離爪25あ
るいは、加圧ローラ分離爪26によりいずれかのローラ
から分離され、排紙ガイド27により排紙ローラ28に
導かれ装置外へ排出される。
ンタにおいて、プリントスピードの高速化を図ろうとす
る場合、商用電源の電力容量により、画像形成装置自身
の動作に必要な電力が増加し、定着装置に振り分けられ
る電力が制限される。特に、給紙装置、排紙スタッカ等
の給排紙オプションを装着した場合、または、リードス
キャナを備えた複写機においては、さらに定着装置に振
り分けられる電力が制限される。よって、画像形成装置
において最も電力を消費する定着ヒータの最大定格入力
は、オプション機器の接続数が増加するにつれて制限さ
れ、プリントスピード、ウォームアップ時間に大きく影
響を与えるものである。
したレーザプリンタにおいて、商用電源の電力容量の範
囲内で、プリントスピードとウォームアップ時間を著し
く低下させることなく、商用電源から加熱手段への導
通、または遮断の切り換えを制御できる加熱装置、定着
装置、及びこの加熱装置を備えた画像形成装置を提供す
ることを目的とする。
的は、商用電源からの電力を受けて発熱する加熱手段か
らの温度を温度検知体によって検知する加熱装置であっ
て、商用電源から加熱手段へ導通またはその遮断のいず
れかに切り換え自在な調整手段と、温度検知体の検知温
度に応じて調整手段の切り換えを制御する制御手段とを
有する加熱装置において、画像形成装置の動作状態に応
じて入力電圧を切り換えることにより、画像形成装置が
使用可能な最大の電力を使用可能にすることにより達成
される。
実施例として、図1に定着装置の断面図を示す。この定
着装置は、A3(297mm)幅を最大通紙サイズとす
る転写材を装置の通紙中心を基準として搬送する中央基
準の例であり、ヒータ4は100V入力時に1300
W、89.7V入力時に1100Wの出力がでるものを
使用し、ヒータ配光も通紙基準に対して対称な分布にな
っている。定着ローラ10はアルミニウムを芯金11と
する直径40mm、厚さ3.0mmのローラであり、表
層にはPFAの離型層12を被覆している。加圧ローラ
20はステンレス芯金21上にシリコーンスポンジの弾
性層22、表層にPFAの離型層23を有し、直径30
mm、製品硬度50°の物を用いており、300Nの加
圧力をかけることで定着ローラとの間に5.0mmのニ
ップ幅を作ることができる。
置しているため、温度検知素子へのトナー付着に対し
て、クリーニング手段を必要としている。ただし、サー
ミスタを定着ローラの略中央部に設置することで、定着
ローラの表面温度を正確に調節することができ、安定し
た定着性を確保することができる。本実施例においては
190℃に温調制御を行うことにより、A4横送りで3
0枚/分のプリントを可能にする。
合わせて設計されたレーザプリンタの電力配分を示す。
ウォームアップ時は転写材の搬送のためのモータ駆動、
露光装置のモータなどは動作させないため、電源の20
0Wを除いて1300Wを定着のヒータに使用可能とす
る。図3に示す定電圧出力回路102により、定着ヒー
タ13には100Vを入力し、1300Wの出力を発生
させる。
のためのモータ駆動、露光装置のモータ駆動などに20
0Wを分配するため、定着ヒータは1100Wの電力を
使用可能となる。そこで、プリント時においては定電圧
出力回路の出力を89.7Vに設定することで1100
Wの出力が可能となる。
FET103と、インダクタ104、スナバ用ダイオー
ド105とからなる降圧型のDC−DCコンバータを有
している。定電圧出力回路102は、ヒータ13への出
力電圧および出力電流と商用電源の入力実効値電圧およ
び入力電圧波形とを検知するためのコントロールIC1
06(本実施形態ではUNITRODE社のUC385
4を使用)が、上記出力電圧を電圧検知回路107で、
上記出力電流を電流検出抵抗108で、上記入力実効値
を抵抗109およびコンデンサ110で、入力電圧波形
を抵抗111および112でそれぞれ検出し、出力電圧
を一定かつ出力電圧波形を入力電圧波形と相似波形とな
るよう約100kHzでオン/オフしているチョッピン
グFET103のオンデューティを制御するようになっ
ている。
力ポート(いずれも図示せず)等を具備し、画像形成装
置、および接続機器の動作状態を認識する手段を備え
る。MPU113に設けられたデジタル出力ポートP1
が抵抗114を介してトランジスタ115のベースに接
続されており、デジタル出力ポートP1からの信号をH
IGHにすることによりトランジスタ115がオンさ
れ、抵抗116を介して+5V電源に接続されているフ
ォトダイオード117がオンされ、フォトトランジスタ
118がオンされ、トランジスタ120がオフされるこ
とにより電源VCCの電圧が抵抗121を介してコント
ロールIC106のイネーブル端子ENAに入力され、
コントロールIC106を動作させ定電圧出力を制御す
るようになっている。
デジタル出力ポートP2が抵抗122を介してトランジ
スタ123のベースに接続されており、デジタル出力ポ
ートP2からの信号をHIGHにすることによりトラン
ジスタ123がオンされ、抵抗124を介して+5V電
源に接続されているフォトダイオード125がオンさ
れ、フォトトランジスタ127がオンされる。
定電圧出力回路106のVsenseには(抵抗129
+抵抗126)と抵抗128による分圧値89.7Vが
入力され、フォトトランジスタ127がオフのとき、抵
抗128と129による分圧値100Vがコンデンサ1
30を介してVsenseに入力される。MPU113
は画像形成装置の動作状態を判断し、デジタル出力ポー
トP2の値を切り換えることにより、定着ヒータに印加
される電圧値を変更する。
るヒータ電力とウォームアップ時間の関係を図4に示
す。プリント時を考慮したヒータの消費電力は1100
Wとなり、このヒータでウォームアップを行う場合は立
ち上げ時間は80秒となる。本実施例にあるように10
0V(1300W)と89.7V(1100W)の2水
準ヒータの入力電圧を選択できる場合、ウォームアップ
時に1300Wをヒータに投入することで、ウォームア
ップ時間を65秒(15秒短縮)にすることができた。
また、900W1水準のヒータ電力設定とした場合、ウ
ォームアップ時間は100秒となった。
して、図5に定着装置の断面図を示す。この定着装置
は、A3(297mm)幅を最大通紙サイズとする転写
材を装置の通紙中心を基準として搬送する中央基準の例
であり、ヒータ以外は第1の実施例と同じものを用いた
ため説明を省略する。ヒータ13aは100V入力時に
700W、90.5V入力時に600Wの出力がでるも
のを使用し、ヒータ13bは100V入力時に600
W、88.8V入力時に500Wの出力がでるものを使
用する。
6、図7に示す。それぞれ、通紙基準に対して対称な分
布になっており、中央部に重点的に配光分布をもつヒー
タ13aと、短部に重点的に配光分布を持つヒータ13
bの2本のヒータを使用する。この2本のヒータを組み
合わせることにより、様々な紙サイズに対して高いプリ
ントスピードを確保することができる。
ウォームアップ時は2本のヒータを合わせて1300W
の電力を使用し、プリント時は2本合わせて1100W
を使用することを示す。回路図については、図3に示す
定電圧出力回路102を並列に設けることで第1の実施
例と同様なヒータ制御を行うことができる。
して、図9に画像形成装置の概略図を示す。本実施例に
おいては、レーザプリンタに給紙デッキIと排紙スタッ
カOとリードスキャナRを備えたデジタル複写機の構成
例を示す。画像形成装置および定着装置は第1の実施例
で示したものと同様な構成であるため説明を省略する。
に合わせて設計されたデジタル複写機の電力配分を示
す。本体電源:200W、モータ駆動:200W、リー
ドスキャナR:300W、給紙デッキI:50W、排紙
スタッカ:50Wとなり、コピー時の定着ヒータヘの電
力配分は700Wとなる。よって、100V入力時に1
300Wのヒータを使用した場合、プリント時に84.
3Vを入力することにより1000Wを定着ヒータに配
分し、コピー時には66.9Vを入力することにより7
00Wを定着ヒータに配分する。
ョッピング用FET103と、インダクタ104、スナ
バ用ダイオード105とからなる降圧型のDC−DCコ
ンバータを有している。定電圧出力回路102は、ヒー
タ13への出力電圧および出力電流と商用電源の入力実
効値電圧および入力電圧波形とを検知するためのコント
ロールIC106(本実施形態ではUNITRODE社
のUC3854を使用)が、上記出力電圧を電圧検知回
路107´で、上記出力電流を電流検出抵抗108で、
上記入力実効値を抵抗109およびコンデンサ110
で、入力電圧波形を抵抗111および112でそれぞれ
検出し、出力電圧を一定かつ出力電圧波形を入力電圧波
形と相似波形となるよう約100kHzでオン/オフし
ているチョッピングFET103のオンデューティを制
御するようになっている。
力ポート(いずれも図示せず)等を具備し、画像形成装
置、および接続機器の動作状態を認識する手段を備え
る。MPU113に設けられたデジタル出力ポートP1
が抵抗114を介してトランジスタ115のベースに接
続されており、デジタル出力ポートP1からの信号をH
IGHにすることによりトランジスタ115がオンさ
れ、抵抗116を介して+5V電源に接続されているフ
ォトダイオード117がオンされ、フォトトランジスタ
118がオンされ、トランジスタ120がオフされるこ
とにより電源VCCの電圧が抵抗121を介してコント
ロールIC106のイネーブル端子ENAに入力され、
コントロールIC106を動作させ定電圧出力を制御す
るようになっている。
ップラPC2、PC3の動作によって設定される。フォ
トカップラPC2は、MPU113のデジタル出力ポー
トP2が抵抗122を介してトランジスタ123のベー
スに接続されており、デジタル出力ポートP2からの信
号をHIGHにすることによりトランジスタ123がオ
ンされ、抵抗124を介して+5V電源に接続されてい
るフォトダイオード125がオンされ、フォトトランジ
スク127がオンされる。
13のデジタル出力ポートP3が抵抗135を介してト
ランジスタ139のベースに接続されており、デジタル
出力ポートP3からの信号をHIGHにすることにより
トランジスタ139がオンされ、抵抗136を介して+
5V電源に接続されているフォトダイオード138がオ
ンされ、フォトトランジスタ141がオンされる。
オフのとき、定電圧出力目路106のVsenseに
は、抵抗128と129による分圧値100Vがコンデ
ンサ130を介して入力される。
給され、ウォームアップの状態となる。
トトランジスタ141がオフのときは(抵抗126+抵
抗129)と抵抗128による分圧値89.7VがVs
enseに入力される。つまり、ヒータ13には110
0Wの電力が供給され、プリント状態となる。
トトランジスタ141がオンのときは(抵抗129+抵
抗140)と抵抗128による分圧値66.9VがVs
enseに入力される。つまり、ヒータ13には700
Wの電力が供給され、コピー状態となる。
判断し、デジタル出力ポートP2、P3の値を切り換え
ることにより、画像形成装置の動作状態に合わせて定着
ヒータに印加される電圧値を変更する。
着装置の電力は1100Wから700Wまで減少するた
め、プリントスピードを30枚/分から25枚/分に低
下させることにより定着性を満足させることができた。
ついて説明したが、本実施例で示したフォトカップラP
Cを複数備えることにより、オプション機器の接続に対
して定着ヒータのさらに複数水準の電力設定を行うこと
が可能である。
画像形成装置の動作状態に合わせて定着装置に供給され
る電力を変更することにより、ウォームアップ、プリン
ト、コピーの各動作状態において最大の性能を発揮でき
る画像形成装置を提供することができる。特に、オプシ
ョン機器の接続により使用電力が制限された条件におい
ても、各々の条件に合わせて定着装置の電力を設定可能
であるため、電力の制限が少ない条件においてはプリン
トスピードを増加させることが可能である。つまり、各
動作状態において最適なプリントスピードを選択できる
ため、安定した定着性を確保することができる。また、
定電圧電源を使用しているため、商用電源の入力電圧に
よらずウォームアップ時間と定着性の安定化を両立させ
ることができる。
断面図。
装置の電力配分を示す図。
力回路図。
力とウォームアップ時間の関係を示す図。
断面図。
セグメント配置を示す図。
光を示す図。
装置の電力配分を示す図。
装置の概略図。
成装置の電力配分を示す図。
出力回路図。
Claims (5)
- 【請求項1】 表面にトナー像を担持した転写材をその
ニップ部で担持することにより定着するための熱定着手
段と加圧手段と、商用電源から加熱手段へ導通または遮
断のいずれかに切り換え自在な調整手段と、調整手段か
らの通電により前記熱定着手段を加熱するための加熱手
段と、前記熱定着手段の表面温度を検出する温度検知手
段と、前記温度検知手段の検知情報に基づいて前記調整
手段を制御する制御手段と、画像形成装置内の動作状態
および電力の使用状態を認識する認識手段と、を有する
画像形成装置において、 前記調整手段は前記加熱手段に対する印加電圧を複数水
準切り換え可能であって、前記画像形成装置内の動作状
態、あるいは電力の使用状態を認識する認識手段の情報
にもとづき、所定の印加電圧を選択できることを特徴と
する画像形成装置。 - 【請求項2】 前記調整手段は、商用電源からの電圧を
定電圧化する定電圧手段を有す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】 複数の加熱手段に対して独立に印加電圧
を設定可能な調整手段を備えたことを特徴とする請求項
1記載の画像形成装置。 - 【請求項4】 前記画像形成装置内の動作状態および電
力の使用状態を認識する認識手段は、画像形成装置に接
続されたオプション機器の動作状態、あるいは電力の使
用状態を認識可能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5】 前記画像形成装置内の動作状態、および
画像形成装置に接続されたオプション機器の動作状態に
もとづき、前記調整手段による加熱手段への印加電圧変
更とともに、プリントスピードを変更することを特徴と
する請求項1記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001161306A JP4944310B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001161306A JP4944310B2 (ja) | 2001-05-29 | 2001-05-29 | 画像形成装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2002351255A true JP2002351255A (ja) | 2002-12-06 |
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- 2001-05-29 JP JP2001161306A patent/JP4944310B2/ja not_active Expired - Fee Related
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