JP2008233916A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着ユニットのウォーミングアップに要する時間を短縮できる画像形成装置およびその制御方法を提供すること。
【解決手段】 メインスイッチのオフ時、商用交流電源８０の電力により蓄電デバイス９３を充電する。メインスイッチのオン時、かつ定着ユニットのウォーミングアップが必要なとき、加熱ローラ４１内のハロゲンヒータ５１を商用交流電源８０の電力により動作させるとともに、加熱ローラ４１内のハロゲンヒータ５２を蓄電デバイス９３の放電電力により動作させる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置およびその制御方法に関する。

コピー機やプリンタなどの画像形成装置では、原稿が載置された原稿台が露光され、その原稿台からの反射光が光電変換素子たとえばＣＣＤ（charge coupled device）に導かれる。ＣＣＤは、原稿の画像に対応する画像信号を出力する。この画像信号に応じたレーザ光が感光体ドラムに照射されて、感光体ドラムの周面に静電潜像が形成される。

感光体ドラムの周面に形成された静電潜像は、現像剤（トナー）により顕像化される。感光体ドラムには、その感光体ドラムの回転にタイミングを合わせて用紙が送られており、その用紙に感光体ドラム上の顕像（現像剤像）が転写される。現像剤像が転写された用紙は、定着ユニットに送られる。定着ユニットは、加熱ローラと、この加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転する加圧ローラとを備え、この両ローラ間に用紙を挟み込んでその用紙を搬送しながら、加熱ローラの熱によって用紙上の現像剤像を定着させる。加熱ローラは、熱源として、電気ヒータを内蔵している。（例えば特許文献１を参照）
特開２００５―１７４５８９号公報

一方、ユーザの待ち時間を短縮するため、また省エネルギ対策のために、定着ユニットのウォーミングアップに要する時間を短縮することが望まれる。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、定着ユニットのウォーミングアップに要する時間を短縮することができる画像形成装置およびその制御方法を提供することである。

本発明の画像形成装置は、メイン電源の電力による当該画像形成装置の動作を、オンにより許容してオフにより禁止するメインスイッチと、加熱ローラを有する定着ユニットと、前記加熱ローラ内に設けられた第１電気ヒータおよび第２電気ヒータと、充電および放電が可能な蓄電手段と、前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力により前記蓄電手段を充電し、前記メインスイッチのオン時、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータを動作させるとともに前記蓄電手段の放電電力により前記第２電気ヒータを動作させる制御手段と、を備えていることを特徴としている。

かかる手段を講じた本発明によれば、定着ユニットのウォーミングアップに要する時間を短縮することができる画像形成装置およびその制御方法を提供することができる。

［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本体１の上部に原稿セット用の透明の原稿台（ガラス板）２が設けられ、その原稿台２の上にプラテンカバー３が開閉自在に設けられている。また、原稿台２の下面側にキャリッジ４が設けられ、そのキャリッジ４に露光ランプ５が設けられている。キャリッジ４は、原稿台２の下面に沿って往復動することができる。キャリッジ４が往動しながら、露光ランプ５が点灯することにより、原稿台２に載置されている原稿が露光される。

この露光により、原稿台２に載置されている原稿の反射光像が得られ、それが反射ミラー６，７，８および変倍用レンズブロック９によってＣＣＤ（Charge Coupled Device）１０に投影される。ＣＣＤ１０は、受光量に対応する電圧レベルの信号を出力する。

キャリッジ４、露光ランプ５、反射ミラー６，７，８、変倍用レンズブロック９、およびＣＣＤ１０により、原稿台２に載置された原稿を光学的に読取るスキャナが構成されている。ＣＣＤ１０から出力される画像信号が増幅され且つデジタル信号に変換され、そのデジタル信号が画像処理された後、レーザユニット２７に供給される。レーザユニット２７は、入力信号に応じたレーザビームＢを発する。

本体１内の略中央部に、感光体ドラム２０が回転自在に設けられている。この感光体ドラム２０の周囲に、帯電ユニット２１、現像ユニット２２、転写ユニット２３、剥離ユニット２４、クリーナ２５、除電ユニット２６が順次に配設されている。そして、上記レーザユニット２７から発せられるレーザビームＢが、帯電ユニット２１と現像ユニット２２との間を通って感光体ドラム２０の表面に照射される。

本体１内の底部に、複数のカセット３０が設けられている。これらカセット３０には、互いに異なるサイズの多数枚のペーパーシートＰが収容されている。プリントキーがオンされると、各カセット３０のいずれか１つからペーパーシートＰが１枚ずつ取出される。この取出し用として、各カセット３０にピックアップローラ３１が設けられている。取出されたペーパーシートＰは、分離ユニット３２によりカセット３０から分離され、レジストローラ３３に送られる。レジストローラ３３は、感光体ドラム２０の回転を考慮したタイミングで、ペーパーシートＰを感光体ドラム２０と転写ユニット２３との間に送り込む。

上記帯電ユニット２１は、高電圧を感光体ドラム２０に印加することにより、感光体ドラム２０の表面に静電荷を帯電させる。この帯電が済んだ感光体ドラム２０の表面に、レーザユニット２７から発せられるレーザビームＢが照射される。レーザユニット２７は、感光体ドラム２０の表面を一方向に主スキャンし且つその主スキャンを感光体ドラム２０の回転に伴って繰返す副スキャンにより、上記スキャナで読取られた画像に対応する静電潜像を感光体ドラム２０の表面に形成する。

感光体ドラム２０に形成された静電潜像は、現像ユニット２２から現像剤（トナー）を受けることにより、顕像化される。この顕像が、転写ユニット２３により、ペーパーシートＰに転写される。転写が済んだペーパーシートＰは、剥離ユニット２４により、感光体ドラム２０から剥離される。ペーパーシートＰが剥離された感光体ドラム２０の表面には、現像剤および電荷が残留している。残留している現像剤は、クリーナ２５により除去される。残留している電荷は、除電ユニット２８により除去される。

感光体ドラム２０から剥離されたペーパーシートＰは、搬送ベルト３４によって定着ユニット３５に送られる。定着ユニット３５は、ペーパーシートＰに転写されている像を熱によって定着させる。定着が済んだペーパーシートＰは、排紙ローラ３６によってトレイ３７へ排出される。上記感光体ドラム２０からトレイ３７までの構成により、上記スキャナで読取られた画像をペーパーシートＰ上にプリントするプリンタが構成されている。

そして、本体１の側面に、メインスイッチ１１が設けられている。このメインスイッチ１１は、後述の商用交流電源８０の電力による当該画像形成装置の動作を、オンにより許容して、オフにより禁止する。

定着ユニット３５の具体的な構成を図２に示している。
ペーパーシートＰの搬送路を上下に挟む位置に、加熱ローラ４１および加圧ローラ４２が設けられている。加圧ローラ４２は、図示していない加圧機構により、加熱ローラ４１の周面に加圧状態で接している。これらローラ４１，４２の接触部は一定のニップ幅を持つ。

加熱ローラ４１は、導電性材料たとえば鉄を筒状に成形し、その鉄の外周面を被覆したもので、図示右方向に回転駆動される。加圧ローラ４２は、加熱ローラ４１の回転を受けて図示左方向に回転する。この加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との接触部をペーパーシートＰが通過し、かつペーパーシートＰが加熱ローラ４１から熱を受けることにより、ペーパーシートＰ上の現像剤像ＴがペーパーシートＰに定着される。

加熱ローラ４１の周囲に、ペーパーシートＰを加熱ローラ４１から剥離するための剥離爪４３、加熱ローラ４１上に残るトナーおよび紙屑等を除去するためのクリーニング部材４４、加熱ローラ４１の表面に離型剤を塗布するための塗布ローラ４５が配設されている。

加熱ローラ４１の内部に、第１電気ヒータたとえばハロゲンヒータ５１、および第２電気ヒータたとえばハロゲンヒータ５２が収容されている。このハロゲンヒータ５１，５２により、加熱ローラ４１が加熱される。

本体１の制御回路を図３に示している。
メインＣＰＵ６０に、コントロールパネルＣＰＵ６１、スキャンＣＰＵ６２、およびプリントＣＰＵ９０が接続されている。スキャンＣＰＵ６２に、スキャンユニット６３が接続されている。メインＣＰＵ６０は、コントロールパネルＣＰＵ６１、スキャンＣＰＵ６２、およびプリントＣＰＵ９０を統括的に制御する。

プリントＣＰＵ７０に、制御プログラム記憶用のＲＯＭ７１、データ記憶用のＲＡＭ７２、プリントエンジン７３、シート搬送ユニット７４、プロセッシングユニット７５、および上記定着ユニット３５が接続されている。

定着ユニット３５の電気回路を図４に示す。
メイン電源である商用交流電源８０の電圧が、リレー接点９１を介して加熱ローラ４１内のハロゲンヒータ５１に供給される。リレー接点９１は、コントローラ９０の指令に応じてオン，オフする。ハロゲンヒータ５１は、交流電圧により動作するＡＣタイプである。

商用交流電源８０の電圧が充電回路９２を介して蓄電デバイス９３に供給され、その蓄電デバイス９３の出力電圧（直流電圧）が加熱ローラ４１内のハロゲンヒータ５２に供給される。蓄電デバイス９３は、例えばキャパシタあるいは蓄電池であり、充電回路９２からの充電、およびコントローラ９０の指令に応じた放電が可能である。充電回路９２は、コントローラ９０の指令に応じて蓄電デバイス９３を充電する。ハロゲンヒータ５２は、直流電圧により動作するＤＣタイプである。

加熱ローラ４１に温度センサ４６が取り付けられ、その温度センサ４６の検知信号がコントローラ９０に供給される。蓄電デバイス９３に蓄電デバイス９３の蓄電量を検出する蓄電量検出部９５が接続され、その蓄電量検出部９５の検出信号がコントローラ９０に供給される。そして、コントローラ９０に、上記メインスイッチ１１のオン，オフに連動するスイッチ１１ａが接続されている。

コントローラ９０は、主要な機能として、次の（１）〜（６）の手段を有している。
（１）蓄電デバイス９３の充電が必要か否かを、蓄電量検出部９５の検出結果に基づいて判定する判定セクション。例えば、蓄電量が８０％未満になると充電要と判定し、蓄電量が８０％以上になると充電不要と判定する。

（２）スイッチ１１ａ（メインスイッチ１１）のオフ時、かつ上記判定セクションで充電要が判定されたとき、充電回路９２の動作を開始して、商用交流電源８０の電力により蓄電デバイス９３を充電する第１制御セクション。

（３）スイッチ１１ａのオフ時、かつ上記判定セクションで充電不要が判定されたとき、充電回路９２の動作を停止して、商用交流電源８０の電力による蓄電デバイス９３の充電を停止する第２制御セクション。

（４）スイッチ１１ａがオンされたとき、そのときまで蓄電デバイス９３が充電中であったなら、充電回路９２の動作を開始して、その充電を中断する第３制御セクション。

（５）スイッチ１１ａのオン時、かつ定着ユニット３５のウォーミングアップが必要なとき（温度センサ４６の検知温度が定着に必要な温度に達していないとき）、リレー接点９１をオンして商用交流電源８０の電力によりハロゲンヒータ５１を動作させるとともに、蓄電デバイス９３を放電させてその放電電力によりハロゲンヒータ５２を動作させる第４制御セクション。

（６）スイッチ１１ａのオン時、かつ定着ユニット３５のウォーミングアップが終了したとき、上記第３制御セクションによって蓄電デバイス９３の充電が中断されていたなら、充電回路９２の動作を再開して、商用交流電源８０の電力による蓄電デバイス９３の充電を再開する第５制御セクション。

つぎに、図５のフローチャートを参照しながら、作用を説明する。

メインスイッチ１１（スイッチ１１ａ）のオフ時（ステップ１０１のＮＯ）、蓄電デバイス９３の蓄電量が検出される（ステップ１０２）。検出された蓄電量が８０％未満であれば、充電要と判定される（ステップ１０３のＹＥＳ）。この場合、商用交流電源８０の電力により、蓄電デバイス９３が充電される（ステップ１０４）。そして、充電フラグｆが“１”にセットされる（ステップ１０５）。

充電が進んで、蓄電デバイス９３の蓄電量が８０％以上になると、充電不要と判定される（ステップ１０３のＮＯ）。この場合、蓄電デバイス９３の充電が停止される。そして、充電フラグｆが“０”にセットされる（ステップ１０７）。

一方、メインスイッチ１１（スイッチ１１ａ）がオンされると（ステップ１０１のＹＥＳ）、充電フラグｆが“１”かどうか判定される（ステップ１０８）。充電フラグｆが“１”であれば（ステップ１０８のＹＥＳ）、そのときまで蓄電デバイス９３が充電中であったとの判断の下に、蓄電デバイス９３の充電が中断されて（ステップ１０９）、ステップ１１０の処理に移行する。充電フラグｆが“０”であれば（ステップ１０８のＮＯ）、そのときまで蓄電デバイス９３が充電中でなかったとの判断の下に、そのままステップ１１０の処理に移行する。

ステップ１１０では、定着ユニット３５のウォーミングアップが必要かどうか、判定される。すなわち、加熱ローラ４１の温度が温度センサ４６で検知されており、その検知温度が定着に必要な温度に達していなければ、ウォーミングアップが必要と判定される（ステップ１１０のＹＥＳ）。このとき、リレー接点９１がオンされて、商用交流電源８０の電力によりハロゲンヒータ５１が動作する（ステップ１１１）。同時に、蓄電デバイス９３が放電され、その放電電力によりハロゲンヒータ５２が動作する（ステップ１１２）。このハロゲンヒータ５１，５２の動作により、定着ユニット３５のウォーミングアップが開始される。

このウォーミングアップは、温度センサ４６の検知温度が定着に必要な温度に達するまで、継続される。ウォーミングアップが終了すると（ステップ１１３のＹＥＳ）、充電フラグｆが“１”かどうか判定される（ステップ１１４）。充電フラグｆが“１”であれば（ステップ１１４のＹＥＳ）、蓄電デバイス９３の充電が中断されていたとの判断の下に、商用交流電源８０の電力によって蓄電デバイス９３の充電が再開される（ステップ１１５）。この充電再開に際しては、本体１の他の動作に支障を及ぼさないよう、蓄電デバイス９３に対する充電量が、本体１の全体の消費電力に応じて制御される。そして、蓄電デバイス９３の蓄電量が検出される（ステップ１１６）。

検出された蓄電量が８０％以上になると、充電完了と判定される（ステップ１１７のＹＥＳ）。このとき、蓄電デバイス９３に対する充電が停止されるとともに（ステップ１１８）、充電フラグｆが“０”にセットされる（ステップ１１９）。

以上のように、定着ユニット３５の加熱ローラ４１内に２本のハロゲンヒータ５１，５２を設け、ハロゲンヒータ５１を商用交流電源８０の電力により動作させることに加え、ハロゲンヒータ５２を蓄電デバイス９３により動作させることにより、定着ユニットのウォーミングアップに要する時間を大幅に短縮することができる。

メインスイッチ１１のオフ時に蓄電デバイス９３を充電するので、商用交流電源８０の電力のほとんどを蓄電デバイス９３の充電に回すことができる。よって、蓄電デバイス９３の充電に要する時間を短縮することができる。例えば、商用交流電源８０の定格電流が１５Ａであれば、１４Ａ以上の電流で蓄電デバイス９３を充電することができる。

定着ユニット３５のウォーミングアップ時は当然ながら蓄電デバイス９３の充電を中断するので、商用交流電源８０の電力を定着ユニット３５のウォーミングアップに最大限に利用することができる。

定着ユニット３５のウォーミングアップが終了した後で蓄電デバイス９３の充電を再開するので、蓄電デバイス９３の蓄電量を次のウォーミングアップに備えて十分な状態に準備しておくことができる。

［２］第２の実施形態について説明する。
図６に示すように、定着ユニット３５の加圧ローラ４２内に、第３電気ヒータたとえばハロゲンヒータ５３が収容されている。このハロゲンヒータ５３により、加圧ローラ４２が加熱される。

そして、図７に示すように、メイン電源である商用交流電源８０の電圧が、リレー接点９１を介してハロゲンヒータ５１，５３に供給される。ハロゲンヒータ５３は、ハロゲンヒータ５１と同じく、交流電圧により動作するＡＣタイプである。

作用を図８のフローチャートに示している。第１の実施形態のステップ１１１の処理に代わり、ステップ１１１ａの処理が実行される。すなわち、ウォーミングアップが必要なとき（ステップ１１０のＹＥＳ）、リレー接点９１がオンされて、商用交流電源８０の電力によりハロゲンヒータ５１，５３が動作する（ステップ１１１ａ）。

他の構成、作用、および効果は、第１の実施形態と同じである。

その他、この発明は上記各実施形態に限定するものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。

各実施形態の構成を示す図。 第１の実施形態における定着ユニットの要部の構成を示す図。 各実施形態の制御回路のブロック図。 第１の実施形態における定着ユニットの電気回路のブロック図。 第１の実施形態の作用を説明するためのフローチャート。 第２の実施形態における定着ユニットの要部の構成を示す図。 第２の実施形態における定着ユニットの電気回路のブロック図。 第２の実施形態の作用を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１…本体、１１…メインスイッチ、１１ａ…スイッチ、３５…定着ユニット、４１…加熱ローラ、４６…温度センサ、５１，５２…ハロゲンヒータ、８０…商用交流電源、９０…コントローラ、９１…リレー接点、９２…充電回路、９３…蓄電デバイス、９５…蓄電量検出部

Claims (10)

1. メイン電源の電力による当該画像形成装置の動作を、オンにより許容してオフにより禁止するメインスイッチと、
   加熱ローラを有する定着ユニットと、
   前記加熱ローラ内に設けられた第１電気ヒータおよび第２電気ヒータと、
   充電および放電が可能な蓄電手段と、
   前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力により前記蓄電手段を充電し、前記メインスイッチのオン時、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータを動作させるとともに前記蓄電手段の放電電力により前記第２電気ヒータを動作させる制御手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、
   前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力により前記蓄電デバイスを充電する手段と、
   前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を停止する手段と、
   前記メインスイッチがオンされたとき、そのときまで前記蓄電手段が充電中であったなら、その充電を中断する手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが必要なとき、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータを動作させるとともに、前記蓄電手段の放電電力により前記第２電気ヒータを動作させる手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが終了したとき、前記充電の中断がなされていたなら、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を再開する手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記蓄電手段の蓄電量を検出する検出手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、
   前記蓄電手段の充電が必要か否かを、前記検出手段の検出結果に基づいて判定する判定手段と、
   前記メインスイッチのオフ時、かつ前記判定手段で充電要が判定されたとき、前記メイン電源の電力により前記蓄電手段を充電する手段と、
   前記メインスイッチのオフ時、かつ前記判定手段で充電不要が判定されたとき、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を停止する手段と、
   前記メインスイッチがオンされたとき、そのときまで前記蓄電手段が充電中であったなら、その充電を中断する手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが必要なとき、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータを動作させるとともに、前記蓄電手段の放電電力により前記第２電気ヒータを動作させる手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが終了したとき、前記充電の中断がなされていたなら、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を再開する手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記定着ユニットは、前記加熱ローラを有するとともに、加圧ローラを有し、
   前記加圧ローラは、前記加熱ローラに加圧状態で接しながらその加熱ローラと共に回転するとともに、内部に第３電気ヒータを有している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力により前記蓄電手段を充電し、前記メインスイッチのオン時かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが必要なとき、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータおよび前記第３電気ヒータを動作させるとともに前記蓄電手段の放電電力により前記第２電気ヒータを動作させることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、
   前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力により前記蓄電手段を充電する手段と、
   前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を停止する手段と、
   前記メインスイッチがオンされたとき、そのときまで前記蓄電手段が充電中であったなら、その充電を中断する手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが必要なとき、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータおよび前記第３電気ヒータを動作させるとともに、前記蓄電手段の放電電力により前記第２電気ヒータを動作させる手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが終了したとき、前記充電の中断がなされていたなら、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を再開する手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記蓄電手段の蓄電量を検出する検出手段をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、
   前記蓄電手段の充電が必要か否かを、前記検出手段の検出結果に基づいて判定する判定手段と、
   前記メインスイッチのオフ時、かつ前記判定手段で充電要が判定されたとき、前記メイン電源の電力により前記蓄電手段を充電する手段と、
   前記メインスイッチのオフ時、かつ前記判定手段で充電不要が判定されたとき、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を停止する手段と、
   前記メインスイッチがオンされたとき、そのときまで前記蓄電手段が充電中であったなら、その充電を中断する手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが必要なとき、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータを動作させるとともに、前記蓄電手段の放電電力により前記第２電気ヒータを動作させる手段と、
   前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが終了したとき、前記充電の中断がなされていたなら、前記メイン電源の電力による前記蓄電手段の充電を再開する手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. メイン電源の電力による当該画像形成装置の動作をオンにより許容してオフにより禁止するメインスイッチと、加熱ローラを有する定着ユニットと、前記加熱ローラ内に設けられた第１電気ヒータおよび第２電気ヒータと、充電および放電が可能な蓄電デバイスと、を有する画像形成装置において、
    前記メインスイッチのオフ時、前記メイン電源の電力により前記蓄電デバイスを充電するステップと、
    前記メインスイッチのオン時、かつ前記定着ユニットのウォーミングアップが必要なとき、前記メイン電源の電力により前記第１電気ヒータを動作させるとともに、前記蓄電デバイスの放電電力により前記第２電気ヒータを動作させるステップと、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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