JP3563970B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機のように、トナーを記録材に定着させるための熱源、およびハウジング内部を換気するファンなどを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機などの画像形成装置では、近年、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒなどの省エネルギーを考慮した設計が望まれるようになってきている。Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒは、米国の環境保護局（ＥＰＡ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ）が国際エネルギースタープログラム（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒ Ｐｒｏｇｒａｍ）において定めた低消費電力に関する基準である。省エネルギーのためには、特に、画像形成装置の定着装置における消費電力の抑制が効果的であり、具体的に次のような対策が挙げられる。
【０００３】
まず、トナーとして比較的低融点の材料を使用することが挙げられる。低融点のトナーを使用すると、定着温度は低く設定され、定着装置による消費電力が削減される。定着装置は、一般に、ヒータを内蔵して固定された軸部材と、軸部材を覆って回転するスリーブとで構成された定着ローラを有するが、この定着ローラに肉薄のスリーブを使用することで、ウォーミングアップに要する時間を短縮し、定着装置による消費電力が削減される。
【０００４】
特開平７−１６０１７８では、定着装置に温度センサを設け、装置本体内に冷却ファンを設け、温度センサの示す温度が充分な温度に上昇するまで冷却ファンを作動させないように制御を行うことで、冷却ファンによる消費電力を削減している。
【０００５】
特開平７−２８３５６では、定着装置の定着ローラに温度センサを設け、定着装置からの高温空気を排気する排気ファンを設け、待機状態において、定着装置の温度を通常より低く設定し、さらに排気ファンを通常より低速で回転させるように制御することで、排気ファンによる消費電力を削減している。
【０００６】
特開昭６１−１３３９６８では、定着装置は、定着ローラにヒータを内蔵し、感光体上に残留するトナーを清掃するクリーニング装置を備え、定着ローラの温度を検出する定着サーミスタとクリーニング装置の温度を検出するクリーニングサーミスタとを備えている。この定着装置では、定着サーミスタによる検知温度、およびクリーニングサーミスタによる検知温度によって、ヒータの出力を制御し、ヒータによる消費電力を削減している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低融点トナーを使用した場合、定着装置からの熱の影響で、クリーニング装置で回収したトナーが、溶けてしまう。一度、溶けたトナーは、凝集した状態で凝固してしまうので、搬送が困難であり、再利用が難しい。搬送して再利用できたとしても、記録材に形成された画像にむらが発生してしまうなどの悪影響がある。
【０００８】
また、定着ローラのスリーブが肉薄である場合、記録材によってスリーブから熱が奪われ、定着装置の温度低下を招来してしまう。定着温度が低下すると、トナーの定着が不足し、記録材に形成された画像品質を劣化させてしまう。
【０００９】
また特開平７−１６０１７８および特開平７−２８３５６では、定着装置の温度によってのみ、ファンの動作が制御されるので、定着装置を除く部分については温度管理が不可能であり、画像形成装置内の他の電子部品の特性が変化したり、またはトナーの物理状態が変化することなどによって、記録材に形成された画像の品質を劣化させてしまうことがある。
【００１０】
さらに特開昭６１−１３３９６８では、ヒータの出力のみが制御されるので、定着装置を除く部分についての温度管理が困難である。定着装置の温度を重視すれば、定着装置を除く部分、特にクリーニング装置が過剰に熱せられることで、低融点トナーを使用する場合と同様に、トナーの再利用が困難となってしまう。また再利用できたとしても、画像の品質を劣化させてしまう。一方、クリーニング装置の温度を重視すれば、定着温度の低下によってトナーの定着が不足し、画像品質が劣化してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、トナーを確実に定着させて画質を向上し、残留トナーの温度を管理してトナーを確実に再利用し、消費電力を節減できる省エネルギータイプの画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジングと、
記録材に転写するためのトナー像を担持する担持体と、
転写されたトナー像を記録材に定着させるための熱源を有する定着手段と、
転写後に担持体に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段と、
クリーニング手段の温度を検出するクリーニング温度センサと、
ハウジング内部を、定着手段およびクリーニング手段を含む第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とに仕切る隔壁と、
ハウジング内部の第１領域の空気をハウジング外部に排出して、第１領域を換気する第１換気手段と、
ハウジング内部の第２領域の空気をハウジング外部に排出して、第２領域を換気する第２換気手段と、
クリーニング温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
本発明に従えば、担持体に担持されたトナー像は、記録材に転写され、転写されたトナー像は、定着手段によって記録材に定着される。トナー像の転写後に担持体に残留したトナーは、クリーニング手段によって除去される。定着手段の熱源からの熱は、ハウジング内に拡散して定着手段近傍のクリーニング手段にも伝わる。クリーニング手段の温度が検出されて、第１換気手段および第２換気手段の換気量が個別に制御されるので、クリーニング手段の温度がトナーの融点付近まで上昇しないように各換気手段を制御するなどして、ハウジング内の高温の空気を排出することができる。よって、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。
【００１４】
また第１換気手段はハウジング内部の隔壁によって仕切られる第１領域だけを換気し、第２換気手段はハウジング内部の隔壁によって仕切られる第１領域とは異なる第２領域だけを換気する。第１領域には、特に温度管理が必要な定着手段およびクリーニング手段が設けられるので、クリーニング温度センサから出力された温度が比較的低温である場合は、第１換気手段だけを駆動すれば、充分な冷却が可能である。またクリーニング温度センサから出力された温度が比較的高温である場合は、第１換気手段に加えて第２換気手段をも駆動することで、冷却能力を高めることができる。このように、必要に応じて各換気手段を効率的に駆動することができ、消費電力を節減することができる。
【００１５】
また本発明は、ハウジングと、
記録材に転写するためのトナー像を担持する担持体と、
転写されたトナー像を記録材に定着させるための熱源を有する定着手段と、
転写後に担持体に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段と、
クリーニング手段の温度を検出するクリーニング温度センサと、
ハウジング内部の定着手段およびクリーニング手段を含む第１領域を換気する第１換気手段と、
ハウジング内部の第１領域を除く第２領域の空気をハウジング外部に排出して、第２領域を換気する第２換気手段と、
クリーニング温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
本発明に従えば、担持体に担持されたトナー像は、記録材に転写され、転写されたトナー像は、定着手段によって記録材に定着される。トナー像の転写後に担持体に残留したトナーは、クリーニング手段によって除去される。定着手段の熱源からの熱は、ハウジング内に拡散してクリーニング手段にも伝わる。クリーニング手段の温度が検出されて、第１換気手段および第２換気手段の換気量が個別に制御されるので、クリーニング手段の温度がトナーの融点付近まで上昇しないように各換気手段を制御するなどして、ハウジング内の高温の空気を排出することができる。よって、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。
【００１７】
また第１換気手段および第２換気手段を備えるので、特にハウジング内の熱が発生しやすい箇所に第１換気手段を設けることで、その熱源の箇所だけを集中的に冷却することができる。第２換気手段は、ハウジング内全体が高温になった場合など、特別な場合に限って使用すればよい。このように、第１換気手段および第２換気手段を使い分けることで、消費電力を節減できる。
【００１８】
また本発明は、制御手段は、定着手段を相異なる温度状態に保持する複数の制御モードを有し、
電源の投入または画像形成の開始を指示する入力を行う入力手段と、
入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える切換手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、操作者が入力手段から電源の投入を指示すると、切換手段は入力手段からの信号に基づいて制御モードを切換える。たとえば、電源投入の直後に定着手段を暖機する制御モードに切換え、所定の温度まで達したときに、別の制御モードに切換えて、画像形成がいつでも開始できるような一定の温度を保持するなどの動作が可能である。また、操作者が入力手段から画像形成の開始を指示したときにも、切換手段は入力手段からの信号に基づいて制御モードを切換える。たとえば、画像形成開始を指示した直後に、また別の制御モードに切換えて、定着手段の温度を画像形成の実行中に必要な一定の温度に保持するなどの動作が可能である。
【００２０】
このように、電源投入または画像形成開始などの画像形成装置の動作に関する制御モードに合わせて、換気量の制御、または放熱量および換気量を組合わせた制御を行うので、さらに無駄な消費電力を節減することができる。
【００２１】
また本発明は、制御手段は、定着手段を相異なる温度状態に保持する複数の制御モードを有し、
記録材の紙質を指示する入力を行う入力手段と、
入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える切換手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、操作者が入力手段から記録材の材質を指示する。たとえば、複数の給紙トレイの中から、所望の材質の記録材の入った給紙トレイを選択するなどして、記録材の材質を指示する。記録材の材質が指示されると、切換手段は、入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える。たとえば、ＰＰＣ（Plain Paper Copier）用紙を選択した場合には、定着手段の温度を比較的低く保持する制御モードに切換え、ＯＨＰ（Overhead Projector）シートなどの特殊な材質を選択した場合には、定着手段の温度を比較的高く保持する制御モードに切換えるなどの動作が可能である。
【００２３】
このように、記録材の材質に合わせて、換気量の制御、または換気量および放熱量の制御が可能であるので、トナーを確実に定着させることができるとともに、熱源の不要な駆動を防止して消費電力を節減することができる。
【００２４】
また本発明は、定着手段の温度を検出する定着温度センサをさらに備え、
制御手段は、クリーニング温度センサおよび定着温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、定着手段およびクリーニング手段の温度を検出して、熱源の放熱量および換気手段の換気量を制御するので、定着手段の温度を低下させずに、かつクリーニング手段の温度をトナーの融点付近まで上昇させない温度管理が実現可能である。よって、トナーの定着不足による画質の劣化を防止して、かつ再利用するトナーの劣化を防止することで、良好な画質を実現できる。また、上記のような温度管理によって、過剰な加熱または過剰な冷却を解消することができ、加熱または冷却のための消費電力を節減することができる。
【００２６】
また本発明は、定着手段の温度を検出する定着温度センサをさらに備え、
定着手段は、ヒータを内蔵するローラと、ローラに押圧する加圧体と、転写されたトナー像を記録材に定着させるためのヒータから成る熱源とを有し、ヒータは、ローラの中央部を加熱する第１ヒータと、ローラの両端部を加熱する第２ヒータとを含み、
制御手段は、クリーニング温度センサおよび定着温度センサからの出力に応じて、各ヒータの放熱量を個別に制御することを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、定着温度センサおよびクリーニング温度センサからの出力に応じて、各ヒータの放熱量を個別に制御するので、温度が比較的高温の場合は、第１ヒータおよび第２ヒータのうちいずれか一方だけを駆動し、比較的低温の場合には、第１ヒータおよび第２ヒータを駆動するなど、温度状態に合わせた駆動制御が可能である。このように、第１ヒータおよび第２ヒータを使い分けることで消費電力を節減できるとともに、クリーニング手段の温度を管理することによってトナーの溶解を防止し形成画像の劣化を防止できる。ヒータを内蔵したローラと加圧体とで定着手段を構成することで、両者の間に記録材を挟みながら搬送することができ、同時に記録材の加熱および加圧が可能である。このように、トナーの記録材への定着を、簡単で確実に実現できる。
【００２８】
また、大きさの異なる記録材が定着手段を通過する場合、特に、全てのサイズの記録材が定着手段の中央部を通過する場合、比較的小さい記録材の通過時には第１ヒータだけを駆動するだけで熱の補償が可能であり、大きい記録材の通過時には第１ヒータおよび第２ヒータの両方を駆動することで熱の補償が可能である。このように、画像形成に使用した記録材のサイズに応じて、第１ヒータおよび第２ヒータを使い分けることができ、それによってトナーを確実に定着でき、かつ消費電力を節減することができる。
【００２９】
また本発明は、トナーが転写された記録材が定着手段を通過するときに、第１ヒータおよび第２ヒータのうち、少なくともいずれか一方のヒータに対して所定量の通電を行うように制御することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、最も熱の供給が必要な記録材の通過タイミングに合わせて、ヒータに必要な放熱量に対応した所定量の通電だけを行うので、無駄な電力消費を解消することができ、かつ記録材によって奪われる熱を確実に補償して、以降に搬送されて来る記録材の定着を良好に実行することができる。
【００３１】
また本発明は、制御手段は、トナーが転写された記録材が定着手段を通過する直前に、第１ヒータおよび第２ヒータに対して、それぞれ所定量の通電を行うように制御することを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、記録材によって熱が奪われる記録材の通過時の直前に予め、熱を供給しておくことで、常時、定着に必要な温度を確保することができ、トナーをさらに確実に定着することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態である複写機３０の構成を示す図である。複写機３０は、ハウジング３１を備えており、このハウジング３１の上側に自動原稿送り装置３６が設けられている。複写機３０は、複写すべき原稿の画像情報を読取る原稿読取り部４０と、読取った画像情報に基づいて複写画像を形成する画像形成部４７から構成され、原稿読取り部４０がハウジング３１の上部に配置され、画像形成部４７がハウジング３１の下部に配置されている。
【００３７】
まず、原稿読取り部４０について概説すると、原稿読取り部４０は、第１の光学ユニット４０ａと、第２の光学ユニット４０ｂと、受光ユニット１とを備えている。ハウジング３１の上面には、透明ガラスからなる原稿載置プレート３５が設けられ、この原稿載置プレート３５を覆うように自動原稿送り装置３６が配設されている。自動原稿送り装置３６は、複写すべき原稿を１枚ずつ原稿載置プレート３５に送給してその上面に位置付け、原稿載置プレート３５に位置付けられた原稿が原稿読取り部４０の作用によって読取られる。
【００３８】
第１の光学ユニット４０ａは、原稿載置プレート３５上の原稿を露光する露光ランプ４１および第１反射鏡４２ａを備え、また第２の光学ユニット４０ｂは第２反射鏡４０ｂおよび第３反射鏡４０ｃを備えている。また、受光ユニット１は、複数枚のレンズを有するレンズ組立体４３、およびＣＣＤ（光電変換素子）などの受光素子４４を備えている。原稿を走査する際、第１の光学ユニット４０ａは、所定速度で図１において右方に原稿載置プレート３５に沿って実質上平行に移動され、第２の光学ユニット４０ｂは、上記所定速度の半分の速度で図１において右方に実質上平行に移動される。露光ランプ４１は、原稿載置プレート３５上の原稿を照射し、原稿からの反射光は、第１反射鏡４２ａ、第２反射鏡４２ｂおよび第３反射鏡４２ｃに順次反射された後にレンズ組立体４３に導かれ、このレンズ組立体４３を通して受光素子４４に受光される。
【００３９】
したがって、原稿の画像情報は、受光素子４４によって読取られる。読取られた画像情報は、画像データとして図示しない画像データ処理手段に送給され、この画像データ処理手段にて所要のとおりに処理された後に図示しない画像メモリに一旦記憶される。画像メモリに記憶された画像情報は、その後画像形成部４７に供給され、原稿の複写画像が形成される。
【００４０】
画像形成部４７は、複写画像を形成するための複写画像形成部３２と、シート状の記録材を複写画像形成部３２に供給するための記録材供給部５０とを備えている。複写画像形成部３２は、その表面に感光層を有する感光ドラム４８を備え、矢印で示す方向に回動される感光ドラム４８の周囲に、電荷付与用帯電器２、現像装置３、転写用帯電器４、剥離用帯電器５およびクリーニング装置６がこの順序で配置されている。これら感光ドラム４８、電荷付与用帯電器２、現像装置３などは、電子写真プロセスを遂行する電子写真プロセス部を構成する。
【００４１】
感光ドラム４８の上方には、画像情報を有するレーザ光を、電荷付与後の感光ドラム４８の表面に照射するための走査装置７が設けられている。この走査装置７はレーザ光学ユニット４６を備え、このレーザ光学ユニット４６内には、画像情報を有するレーザ光を照射するレーザ光源等が設けられている。このレーザ光学ユニット４６の構成については後述する。走査装置７は、また、反射鏡８を備え、レーザ光学ユニット４６からのレーザ光は、反射鏡８によって反射された後に感光ドラム４８の表面に導かれる。
【００４２】
ハウジング３１内には、感光ドラム４８と転写用帯電器４および剥離用帯電器５との間を通して記録材を搬送するための搬送経路３３が延びている。この搬送経路３３は図１において右方に延び、その一端には給紙テーブル機構９が設けられている。この給紙テーブル機構９は給紙テーブル５４上に載置された記録材を１枚ずつ搬送経路に送給する。
【００４３】
また、搬送経路３３の一端部は分岐し、搬送経路３３の下方に配設された両面複写用給紙装置５５および記録材を収容した記録材供給装置５１，５２，５３まで延びている。両面複写用給紙装置５５は、記録材の両面に複写画像を形成する場合に用いられ、片面に複写画像を有する記録材を一時的に収容し、他面に複写画像を形成するためにこの記録材を搬送経路３３に向けて再度送給する。また、記録材供給装置５１，５２，５３は、積層状態に収容された記録材を１枚ずつ搬送経路３３に向けて送給する。
【００４４】
搬送経路４６の下流側部には、定着装置４９が配設される。定着装置４９は、定着ローラ対１０を備えており、定着ローラ対１０は記録材の表面に形成されたトナー画像を定着して永久像にする。この搬送経路３３の他端には、複写後の記録材を仕分けするソータとしての後処理装置３４が設けられる。
【００４５】
図２は、図１の換気系統を示す図である。ハウジング３１は前面板６１、背面板６２、側面板６３，６４を有する。感光ドラム４８は、その回転軸が前面板６１から背面板６２に向かうように配設されている。記録材は側面板６３側から感光ドラム４８に搬送されて、画像の転写が終了すると、さらに側面板６４に向かって搬送される。感光ドラム４８の記録材搬送方向下流側である側面板６４側には、クリーニング装置６が感光ドラム４８に対向配置される。クリーニング装置６は、感光ドラム４８の回転軸に沿って延びる箱型のハウジングで覆われている。クリーニング装置６のさらに記録材搬送方向下流側には、クリーニング装置６との間に間隔をおいて、定着装置４９が配設される。定着装置４９は、感光ドラム４８の回転軸と平行に延びる箱型のハウジングに覆われ、ハウジング内に定着ローラ対１０を備えている。
【００４６】
クリーニング装置６と定着装置４９との間に挟まれた空間６５の一端に位置する前面板６１には、ファン６６が配設される。ファン６６は、ハウジング３１外部からのエアーを引込んでハウジング３１内部に送込む。ファン６６によってハウジング３１内に送られたエアーは、空間６５を背面板６２に向かって流れる。定着装置４９およびクリーニング装置６の上方には隔壁６７が設けられており、空間６５の上面を規定している。空間６５の背面板６２側の端部の上方に位置する隔壁６７には、ファン６８が配設されている。ファン６８は、空間６５からのエアーを隔壁６７の上方に送る。ファン６８に最も近い側面板６４の位置には、ファン６９が設けられており、ファン６８からのエアーをハウジング３１外部へ排出する。
【００４７】
側面板６４にはファン６９の側方にファン７１，７２が互いに隣接して配設される。ファン７１，７２は、隔壁６７の上方に配置され、ハウジング３１内のエアーを側面から側面に向かって流し、ハウジング３１外部に排出する。
【００４８】
なお、ファン６６，６８，６９は第１換気系統ＦＡ１を構成し、ファン７１，７２は第２換気系統ＦＡ２を構成している。第１換気系統は、空間６５のエアーを排出することで、定着装置４９およびクリーニング装置６を冷却することを主目的とし、第２換気系統は、帯電器、放電器などから発生したオゾンまたは現像槽から飛散したトナーを排出したり、駆動系のモータの熱を除去するためのものである。また、ファン６６，６８，６９，７１，７２は、いずれも軸流式の送風機であり、薄型構造を実現している。
【００４９】
図３は、主に複写機３０の電気的な構成を示す図である。クリーニング装置６には、温度センサＴＨ１が配設される。定着装置４９の定着ローラ対１０は、加熱ローラ７６と加圧ローラ７７とから構成される。加熱ローラ７６は、ヒータＨ１を内蔵する固定された軸部材７９と、軸部材７９回りに回転するスリーブ７８とを備える。スリーブ７８には、温度センサＴＨ２が配設される。複写機３０は、さらに制御部７３を備えている。制御部７３は、温度センサＴＨ１，ＴＨ２からの温度情報に基づいて、第１換気系統ＦＡ１、第２換気系統ＦＡ２およびヒータＨ１の駆動を制御する。
【００５０】
ヒータＨ１については、一定電圧のもとで通電時間が制御され、これによってヒータＨ１の放熱量が制御される。第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２については、それぞれを構成する各ファンへの印加電圧を調整することで、ファンの回転速度が制御される。これによって、ファンによる風量、すなわち換気量が制御される。切換部７４および入力部７５については、第２実施形態として後述する。
【００５１】
本実施形態では、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒに対応するため、スリーブ７８は厚さが１．１ｍｍ程度の薄いものを使用し、トナーは軟化点が１２０℃程度の低いものを使用する。このように薄いスリーブ７８、低融点のトナーを使用しても、上記のように、温度センサＴＨ１，ＴＨ２の検出温度に応じてヒータＨ１、第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２を制御することで、細かい温度管理が可能となり、スリーブ７８の過剰な冷却が防止され、クリーニング装置６で再利用するトナーの溶解を防止することができる。
【００５２】
また、第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とが隔壁６７によって分離され、第１換気系統ＦＡ１による気流と第２換気系統ＦＡ２による気流が混じり合うことがないので、一方系統が他方系統からの影響を考慮することなく個別に温度管理することができ、温度管理が容易となる。
【００５３】
なお、このように第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とが隔壁６７によって分離されるが、第１実施形態では、隔壁６７を除去した構成としてもよい。隔壁６７が除去された構成では、第１換気系統ＦＡ１は、ハウジング３１内の定着装置４９およびクリーニング装置６を含む一部の領域を換気し、第２換気系統ＦＡ２は、ハウジング３１内の全領域を換気することができる。よって、第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とを使い分けることで、消費電力を節減できる。また、第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とを併用することで、急速かつ確実な換気が可能である。
【００５４】
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の複写機３０に図３の切換部７４と入力部７５とを備えたものである。制御部７３は、次に示すように、複写機３０の動作に関する５つの制御モードを有しており、切換部７４は、制御モードを切換える。入力部７５は、操作者が電源の投入または複写の開始を指示するスイッチなどである。
【００５５】
制御部７３の第１の制御モードは、ウォームアップモードである。入力部７５において電源が投入されたときに、切換部７４は、制御モードをウォームアップモードに切換える。ウォームアップモードでは、制御部７３は、ヒータ７９に通電して、所定の温度Ｔ１に達するまで、定着装置４９を暖機する制御を行う。温度Ｔ１は、トナーの定着が可能な温度Ｔ２よりも僅かに低い温度であり、たとえば１９０℃である。温度Ｔ１に達すれば、切換部７４は、制御部７３の制御モードを第２の制御モードであるレディモードに切換える。レディモードでは、制御部７３は、定着装置４９を温度Ｔ１に保持し、複写開始がいつでも可能なように待機する。
【００５６】
レディモードで待機中に、複写の開始が指示されると、切換部７４は、制御モードを第３の制御モードであるコピーモードに切換える。コピーモードでは、制御部７３は、コピー実行中の定着装置４９を温度Ｔ２に保持する制御を行う。またレディモードにおいて、所定の時間、複写の開始が指示されないときに、切換部７４は、制御モードを第４の制御モードである予熱モードに切換える。予熱モードでは、制御部７３は、定着装置４９の温度を温度Ｔ１よりも低い予熱温度Ｔ３に保持する制御を行う。予熱温度Ｔ３は、たとえば１４０℃である。
【００５７】
予熱モード中に、複写の開始が指示されると、切換部７４は制御モードを第５の制御モードである復帰モードに切換える。復帰モードでは、制御部７３は、定着装置４９の温度を予熱温度Ｔ３から温度Ｔ１にまで上昇させてレディモードに復帰させる制御を行い、続けてコピーモードへ移行する制御を行う。
【００５８】
また上記のコピーモードは、次のように、記録材の材質によって異なる複数の制御モードで構成してもよい。すなわち、入力部７５は、手差し記録材送り装置５４に設けられた記録材検出センサを含んでいる。記録材検出センサが記録材を検出しない場合、記録材供給装置５１，５２，５３のカセットからＰＰＣ用紙が搬送されるとともに、切換部７４は、制御部７３の制御モードを第１コピーモードに切換える。第１コピーモードでは、制御部７３は定着装置４９の温度を温度Ｔ２１に保持する制御を行う。温度Ｔ２１は、比較的低いたとえば１９０℃程度の温度であるが、紙質の記録材ならば充分にトナーの定着が可能な温度である。
【００５９】
一方、入力部７５の記録材検出センサで記録材が検出された場合、切換部７４は、制御部７３の制御モードを第２コピーモードに切換える。第２コピーモードでは、制御部７３は定着装置４９の温度を温度Ｔ２２に保持する制御を行う。温度Ｔ２２は、温度Ｔ２１よりも高いたとえば２００℃程度の温度であり、ＯＨＰシートなどのように、紙質よりもトナーが定着しにくい記録材でも、確実にトナーを定着させることが可能な温度である。
【００６０】
【表１】
【００６１】
表１は、制御部７３による第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２の制御を示している。表１には、制御モードおよび給紙モードごとに、クリーニング装置６の温度であるプロセス温度の区間が設定されている。プロセス温度の単位は℃であり、たとえば「＜２１」は２１℃未満の温度区間を示し、「＜２６」は２１℃以上で２６℃未満の温度区間を示している。さらにプロセス温度の区間ごとに、第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２を構成する各ファンの回転速度の比率が設定される。回転速度の比率は、最高速度を１００％とする百分率で示される。
【００６２】
また表１には、定着装置４９の目標温度も示される。目標温度の単位は℃であり、たとえば「１９０＋１０」は１９０℃〜２００℃の温度範囲の任意の温度を示し、「１９０−１０」は１９０℃〜１８０℃の温度範囲の任意の温度を示す。目標温度に対して定着温度が所定の温度幅だけ下回ったときに、制御部７３は、ヒータＨ１を駆動する制御を行う。逆に目標温度に対して定着温度が所定の温度幅だけ上回ったときに、制御部７３は、ヒータＨ１の駆動を停止する制御を行う。これによって、定着温度を目標温度に保持することができる。
【００６３】
このように、温度センサの検出温度に加えて制御モードに対応した制御を行うことで、複写機の動作または記録材の材質に対応したさらに細かな制御が可能である。
【００６４】
図４は、本発明の第３実施形態である画像形成装置の電気的な構成を示す図である。第３実施形態は、第１実施形態の定着装置４９の構成を変更したものである。すなわち、図３の定着装置４９のヒータＨ１に加えてヒータＨ２を設け、温度センサＴＨ２に加えて温度センサＴＨ３を設けている。ヒータＨ１の抵抗素子は、加熱ローラ７６の中央部に配置され、ヒータＨ２の抵抗素子は、加熱ローラ７６の両端部にそれぞれ配置される。また温度センサＴＨ２は、加熱ローラ７６の中央部に対向配置され、温度センサＴＨ３は、加熱ローラ７６の一端部に対向配置される。
【００６５】
制御部７３は、温度センサＴＨ１，ＴＨ２からの検出温度、さらに温度センサＴＨ３からの検出温度に応じて、ヒータＨ１，Ｈ２、第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２を制御する。このように、温度センサＴＨ２の検出温度にも対応し、かつヒータＨ２をも制御対象とすることで、さらに細かな温度管理が可能である。
【００６６】
また制御部７３は、記録材が通過する直前に、ヒータＨ１，Ｈ２に所定の電圧、たとえば印加可能な最大電圧を所定時間印加する。これによって、記録材に奪われる熱を補償することができ、トナーの定着不足を解消することができる。
【００６７】
また記録材供給装置５１，５２，５３からは、Ａ３サイズ、Ａ４サイズ、Ｂ４サイズ、Ｂ５サイズなどの各サイズのＰＰＣ用紙が供給され、手差し記録材送り装置５４からは任意のサイズの記録材が供給される。このとき、いずれのサイズの記録材も、その中心線が搬送経路３３の中心線を通るように搬送される。これによって、いずれのサイズの記録材も定着装置４９の中央部を通過する。この場合に、ヒータＨ１の通電量をヒータＨ２の通電量よりも多く設定することで、定着装置４９の中央部に抵抗素子を有するヒータＨ１の放熱量を、両端部に抵抗素子を有するヒータＨ２の放熱量よりも多くすることができる。たとえば、印加可能な一定の最大電圧のもとで、ヒータＨ１の通電時間を１０秒とし、ヒータＨ２の通電時間を５秒とする。これによって、全部のサイズの記録材が通過する定着装置４９の中央部に、より多くの熱を供給することができる。
【００６８】
また、上記の全部のサイズの記録材を定着装置４９の一方の端部に寄せて通過させることもできる。この場合、ヒータＨ２の通電量をヒータＨ１の通電量よりも多く設定することで、定着装置４９の端部に抵抗素子を有するヒータＨ２の放熱量を、中央部に抵抗素子を有するヒータＨ１の放熱量よりも多くすることができる。たとえば、印加可能な一定の最大電圧のもとで、ヒータＨ２の通電時間を１０秒とし、ヒータＨ１の通電時間を５秒とする。これによって、全部のサイズの用紙が通過する定着装置４９の一方の端部に、より多くの熱を供給することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。またクリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができ、第１換気手段および第２換気手段を備えることで、消費電力を節減できる。
【００７０】
また本発明によれば、クリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。またクリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができ、第１換気手段および第２換気手段を備えることで、消費電力を節減できる。
【００７１】
また本発明によれば、電源投入または画像形成開始などの画像形成装置の動作に関する制御モードに合わせて、換気量の制御、または放熱量および換気量を組合わせた制御を行うことで、さらに無駄な消費電力を節減することができる。
【００７２】
また本発明によれば、記録材の材質に合わせて、換気量の制御、または換気量および放熱量の制御を行うことで、トナーを確実に定着させることができるとともに、消費電力を節減することができる。
【００７３】
また本発明によれば、定着手段およびクリーニング手段の温度を検出して、熱源の放熱量および換気手段の換気量を制御することで、良好な画質を実現でき、消費電力を節減することができる。
【００７４】
また本発明によれば、定着温度センサおよびクリーニング温度センサからの出力に応じて、各ヒータの放熱量を個別に制御することで、消費電力を節減できるとともに、トナーの溶解を防止し形成画像の劣化を防止できる。
【００７５】
また本発明によれば、定着手段の中央部を加熱する第１ヒータと定着手段の端部を加熱する第２ヒータとを設けることで、トナーを確実に定着でき、かつ消費電力を節減することができ、記録材の通過タイミングに合わせて、ヒータに必要な放熱量に対応した所定量の通電だけを行うことで、無駄な電力消費を解消することができ、かつトナーの定着を良好に実行することができる。
【００７６】
また本発明によれば、記録材によって熱が奪われる記録材の通過時の直前に予め、熱を供給しておくことで、トナーをさらに確実に定着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である複写機３０の構成を示す図である。
【図２】図１の換気系統を示す斜視図である。
【図３】主に複写機３０の電気的な構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態である複写機３０の電気的な構成を示す図である。
【符号の説明】
６ クリーニング装置
３０ 複写機
３１ ハウジング
３３ 搬送経路
４８ 感光ドラム
４９ 定着装置
６６，６８，６９，７１，７２ ファン
６７ 隔壁
７３ 制御部
７４ 切換部
７５ 入力部
７６ 加熱ローラ
７７ 加圧ローラ
７８ スリーブ
７９ 軸部材
ＦＡ１ 第１換気系統
ＦＡ２ 第２換気系統
Ｈ１，Ｈ２ ヒータ
ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３ 温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機のように、トナーを記録材に定着させるための熱源、およびハウジング内部を換気するファンなどを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機などの画像形成装置では、近年、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒなどの省エネルギーを考慮した設計が望まれるようになってきている。Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒは、米国の環境保護局（ＥＰＡ：Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｇｅｎｃｙ）が国際エネルギースタープログラム（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒ Ｐｒｏｇｒａｍ）において定めた低消費電力に関する基準である。省エネルギーのためには、特に、画像形成装置の定着装置における消費電力の抑制が効果的であり、具体的に次のような対策が挙げられる。
【０００３】
まず、トナーとして比較的低融点の材料を使用することが挙げられる。低融点のトナーを使用すると、定着温度は低く設定され、定着装置による消費電力が削減される。定着装置は、一般に、ヒータを内蔵して固定された軸部材と、軸部材を覆って回転するスリーブとで構成された定着ローラを有するが、この定着ローラに肉薄のスリーブを使用することで、ウォーミングアップに要する時間を短縮し、定着装置による消費電力が削減される。
【０００４】
特開平７−１６０１７８では、定着装置に温度センサを設け、装置本体内に冷却ファンを設け、温度センサの示す温度が充分な温度に上昇するまで冷却ファンを作動させないように制御を行うことで、冷却ファンによる消費電力を削減している。
【０００５】
特開平７−２８３５６では、定着装置の定着ローラに温度センサを設け、定着装置からの高温空気を排気する排気ファンを設け、待機状態において、定着装置の温度を通常より低く設定し、さらに排気ファンを通常より低速で回転させるように制御することで、排気ファンによる消費電力を削減している。
【０００６】
特開昭６１−１３３９６８では、定着装置は、定着ローラにヒータを内蔵し、感光体上に残留するトナーを清掃するクリーニング装置を備え、定着ローラの温度を検出する定着サーミスタとクリーニング装置の温度を検出するクリーニングサーミスタとを備えている。この定着装置では、定着サーミスタによる検知温度、およびクリーニングサーミスタによる検知温度によって、ヒータの出力を制御し、ヒータによる消費電力を削減している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、低融点トナーを使用した場合、定着装置からの熱の影響で、クリーニング装置で回収したトナーが、溶けてしまう。一度、溶けたトナーは、凝集した状態で凝固してしまうので、搬送が困難であり、再利用が難しい。搬送して再利用できたとしても、記録材に形成された画像にむらが発生してしまうなどの悪影響がある。
【０００８】
また、定着ローラのスリーブが肉薄である場合、記録材によってスリーブから熱が奪われ、定着装置の温度低下を招来してしまう。定着温度が低下すると、トナーの定着が不足し、記録材に形成された画像品質を劣化させてしまう。
【０００９】
また特開平７−１６０１７８および特開平７−２８３５６では、定着装置の温度によってのみ、ファンの動作が制御されるので、定着装置を除く部分については温度管理が不可能であり、画像形成装置内の他の電子部品の特性が変化したり、またはトナーの物理状態が変化することなどによって、記録材に形成された画像の品質を劣化させてしまうことがある。
【００１０】
さらに特開昭６１−１３３９６８では、ヒータの出力のみが制御されるので、定着装置を除く部分についての温度管理が困難である。定着装置の温度を重視すれば、定着装置を除く部分、特にクリーニング装置が過剰に熱せられることで、低融点トナーを使用する場合と同様に、トナーの再利用が困難となってしまう。また再利用できたとしても、画像の品質を劣化させてしまう。一方、クリーニング装置の温度を重視すれば、定着温度の低下によってトナーの定着が不足し、画像品質が劣化してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、トナーを確実に定着させて画質を向上し、残留トナーの温度を管理してトナーを確実に再利用し、消費電力を節減できる省エネルギータイプの画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジングと、
記録材に転写するためのトナー像を担持する担持体と、
転写されたトナー像を記録材に定着させるための熱源を有する定着手段と、
転写後に担持体に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段と、
クリーニング手段の温度を検出するクリーニング温度センサと、
ハウジング内部を、定着手段およびクリーニング手段を含む第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とに仕切る隔壁と、
ハウジング内部の第１領域の空気をハウジング外部に排出して、第１領域を換気する第１換気手段と、
ハウジング内部の第２領域の空気をハウジング外部に排出して、第２領域を換気する第２換気手段と、
クリーニング温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
本発明に従えば、担持体に担持されたトナー像は、記録材に転写され、転写されたトナー像は、定着手段によって記録材に定着される。トナー像の転写後に担持体に残留したトナーは、クリーニング手段によって除去される。定着手段の熱源からの熱は、ハウジング内に拡散して定着手段近傍のクリーニング手段にも伝わる。クリーニング手段の温度が検出されて、第１換気手段および第２換気手段の換気量が個別に制御されるので、クリーニング手段の温度がトナーの融点付近まで上昇しないように各換気手段を制御するなどして、ハウジング内の高温の空気を排出することができる。よって、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。
【００１４】
また第１換気手段はハウジング内部の隔壁によって仕切られる第１領域だけを換気し、第２換気手段はハウジング内部の隔壁によって仕切られる第１領域とは異なる第２領域だけを換気する。第１領域には、特に温度管理が必要な定着手段およびクリーニング手段が設けられるので、クリーニング温度センサから出力された温度が比較的低温である場合は、第１換気手段だけを駆動すれば、充分な冷却が可能である。またクリーニング温度センサから出力された温度が比較的高温である場合は、第１換気手段に加えて第２換気手段をも駆動することで、冷却能力を高めることができる。このように、必要に応じて各換気手段を効率的に駆動することができ、消費電力を節減することができる。
【００１５】
また本発明は、ハウジングと、
記録材に転写するためのトナー像を担持する担持体と、
転写されたトナー像を記録材に定着させるための熱源を有する定着手段と、
転写後に担持体に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段と、
クリーニング手段の温度を検出するクリーニング温度センサと、
ハウジング内部の定着手段およびクリーニング手段を含む第１領域を換気する第１換気手段と、
ハウジング内部の第１領域を除く第２領域の空気をハウジング外部に排出して、第２領域を換気する第２換気手段と、
クリーニング温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
本発明に従えば、担持体に担持されたトナー像は、記録材に転写され、転写されたトナー像は、定着手段によって記録材に定着される。トナー像の転写後に担持体に残留したトナーは、クリーニング手段によって除去される。定着手段の熱源からの熱は、ハウジング内に拡散してクリーニング手段にも伝わる。クリーニング手段の温度が検出されて、第１換気手段および第２換気手段の換気量が個別に制御されるので、クリーニング手段の温度がトナーの融点付近まで上昇しないように各換気手段を制御するなどして、ハウジング内の高温の空気を排出することができる。よって、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。
【００１７】
また第１換気手段および第２換気手段を備えるので、特にハウジング内の熱が発生しやすい箇所に第１換気手段を設けることで、その熱源の箇所だけを集中的に冷却することができる。第２換気手段は、ハウジング内全体が高温になった場合など、特別な場合に限って使用すればよい。このように、第１換気手段および第２換気手段を使い分けることで、消費電力を節減できる。
【００１８】
また本発明は、制御手段は、定着手段を相異なる温度状態に保持する複数の制御モードを有し、
電源の投入または画像形成の開始を指示する入力を行う入力手段と、
入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える切換手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、操作者が入力手段から電源の投入を指示すると、切換手段は入力手段からの信号に基づいて制御モードを切換える。たとえば、電源投入の直後に定着手段を暖機する制御モードに切換え、所定の温度まで達したときに、別の制御モードに切換えて、画像形成がいつでも開始できるような一定の温度を保持するなどの動作が可能である。また、操作者が入力手段から画像形成の開始を指示したときにも、切換手段は入力手段からの信号に基づいて制御モードを切換える。たとえば、画像形成開始を指示した直後に、また別の制御モードに切換えて、定着手段の温度を画像形成の実行中に必要な一定の温度に保持するなどの動作が可能である。
【００２０】
このように、電源投入または画像形成開始などの画像形成装置の動作に関する制御モードに合わせて、換気量の制御、または放熱量および換気量を組合わせた制御を行うので、さらに無駄な消費電力を節減することができる。
【００２１】
また本発明は、制御手段は、定着手段を相異なる温度状態に保持する複数の制御モードを有し、
記録材の紙質を指示する入力を行う入力手段と、
入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える切換手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、操作者が入力手段から記録材の材質を指示する。たとえば、複数の給紙トレイの中から、所望の材質の記録材の入った給紙トレイを選択するなどして、記録材の材質を指示する。記録材の材質が指示されると、切換手段は、入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える。たとえば、ＰＰＣ（Plain Paper Copier）用紙を選択した場合には、定着手段の温度を比較的低く保持する制御モードに切換え、ＯＨＰ（Overhead Projector）シートなどの特殊な材質を選択した場合には、定着手段の温度を比較的高く保持する制御モードに切換えるなどの動作が可能である。
【００２３】
このように、記録材の材質に合わせて、換気量の制御、または換気量および放熱量の制御が可能であるので、トナーを確実に定着させることができるとともに、熱源の不要な駆動を防止して消費電力を節減することができる。
【００２４】
また本発明は、定着手段の温度を検出する定着温度センサをさらに備え、
制御手段は、クリーニング温度センサおよび定着温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、定着手段およびクリーニング手段の温度を検出して、熱源の放熱量および換気手段の換気量を制御するので、定着手段の温度を低下させずに、かつクリーニング手段の温度をトナーの融点付近まで上昇させない温度管理が実現可能である。よって、トナーの定着不足による画質の劣化を防止して、かつ再利用するトナーの劣化を防止することで、良好な画質を実現できる。また、上記のような温度管理によって、過剰な加熱または過剰な冷却を解消することができ、加熱または冷却のための消費電力を節減することができる。
【００２６】
また本発明は、定着手段の温度を検出する定着温度センサをさらに備え、
定着手段は、ヒータを内蔵するローラと、ローラに押圧する加圧体と、転写されたトナー像を記録材に定着させるためのヒータから成る熱源とを有し、ヒータは、ローラの中央部を加熱する第１ヒータと、ローラの両端部を加熱する第２ヒータとを含み、
制御手段は、クリーニング温度センサおよび定着温度センサからの出力に応じて、各ヒータの放熱量を個別に制御することを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、定着温度センサおよびクリーニング温度センサからの出力に応じて、各ヒータの放熱量を個別に制御するので、温度が比較的高温の場合は、第１ヒータおよび第２ヒータのうちいずれか一方だけを駆動し、比較的低温の場合には、第１ヒータおよび第２ヒータを駆動するなど、温度状態に合わせた駆動制御が可能である。このように、第１ヒータおよび第２ヒータを使い分けることで消費電力を節減できるとともに、クリーニング手段の温度を管理することによってトナーの溶解を防止し形成画像の劣化を防止できる。ヒータを内蔵したローラと加圧体とで定着手段を構成することで、両者の間に記録材を挟みながら搬送することができ、同時に記録材の加熱および加圧が可能である。このように、トナーの記録材への定着を、簡単で確実に実現できる。
【００２８】
また、大きさの異なる記録材が定着手段を通過する場合、特に、全てのサイズの記録材が定着手段の中央部を通過する場合、比較的小さい記録材の通過時には第１ヒータだけを駆動するだけで熱の補償が可能であり、大きい記録材の通過時には第１ヒータおよび第２ヒータの両方を駆動することで熱の補償が可能である。このように、画像形成に使用した記録材のサイズに応じて、第１ヒータおよび第２ヒータを使い分けることができ、それによってトナーを確実に定着でき、かつ消費電力を節減することができる。
【００２９】
また本発明は、トナーが転写された記録材が定着手段を通過するときに、第１ヒータおよび第２ヒータのうち、少なくともいずれか一方のヒータに対して所定量の通電を行うように制御することを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、最も熱の供給が必要な記録材の通過タイミングに合わせて、ヒータに必要な放熱量に対応した所定量の通電だけを行うので、無駄な電力消費を解消することができ、かつ記録材によって奪われる熱を確実に補償して、以降に搬送されて来る記録材の定着を良好に実行することができる。
【００３１】
また本発明は、制御手段は、トナーが転写された記録材が定着手段を通過する直前に、第１ヒータおよび第２ヒータに対して、それぞれ所定量の通電を行うように制御することを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、記録材によって熱が奪われる記録材の通過時の直前に予め、熱を供給しておくことで、常時、定着に必要な温度を確保することができ、トナーをさらに確実に定着することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態である複写機３０の構成を示す図である。複写機３０は、ハウジング３１を備えており、このハウジング３１の上側に自動原稿送り装置３６が設けられている。複写機３０は、複写すべき原稿の画像情報を読取る原稿読取り部４０と、読取った画像情報に基づいて複写画像を形成する画像形成部４７から構成され、原稿読取り部４０がハウジング３１の上部に配置され、画像形成部４７がハウジング３１の下部に配置されている。
【００３７】
まず、原稿読取り部４０について概説すると、原稿読取り部４０は、第１の光学ユニット４０ａと、第２の光学ユニット４０ｂと、受光ユニット１とを備えている。ハウジング３１の上面には、透明ガラスからなる原稿載置プレート３５が設けられ、この原稿載置プレート３５を覆うように自動原稿送り装置３６が配設されている。自動原稿送り装置３６は、複写すべき原稿を１枚ずつ原稿載置プレート３５に送給してその上面に位置付け、原稿載置プレート３５に位置付けられた原稿が原稿読取り部４０の作用によって読取られる。
【００３８】
第１の光学ユニット４０ａは、原稿載置プレート３５上の原稿を露光する露光ランプ４１および第１反射鏡４２ａを備え、また第２の光学ユニット４０ｂは第２反射鏡４０ｂおよび第３反射鏡４０ｃを備えている。また、受光ユニット１は、複数枚のレンズを有するレンズ組立体４３、およびＣＣＤ（光電変換素子）などの受光素子４４を備えている。原稿を走査する際、第１の光学ユニット４０ａは、所定速度で図１において右方に原稿載置プレート３５に沿って実質上平行に移動され、第２の光学ユニット４０ｂは、上記所定速度の半分の速度で図１において右方に実質上平行に移動される。露光ランプ４１は、原稿載置プレート３５上の原稿を照射し、原稿からの反射光は、第１反射鏡４２ａ、第２反射鏡４２ｂおよび第３反射鏡４２ｃに順次反射された後にレンズ組立体４３に導かれ、このレンズ組立体４３を通して受光素子４４に受光される。
【００３９】
したがって、原稿の画像情報は、受光素子４４によって読取られる。読取られた画像情報は、画像データとして図示しない画像データ処理手段に送給され、この画像データ処理手段にて所要のとおりに処理された後に図示しない画像メモリに一旦記憶される。画像メモリに記憶された画像情報は、その後画像形成部４７に供給され、原稿の複写画像が形成される。
【００４０】
画像形成部４７は、複写画像を形成するための複写画像形成部３２と、シート状の記録材を複写画像形成部３２に供給するための記録材供給部５０とを備えている。複写画像形成部３２は、その表面に感光層を有する感光ドラム４８を備え、矢印で示す方向に回動される感光ドラム４８の周囲に、電荷付与用帯電器２、現像装置３、転写用帯電器４、剥離用帯電器５およびクリーニング装置６がこの順序で配置されている。これら感光ドラム４８、電荷付与用帯電器２、現像装置３などは、電子写真プロセスを遂行する電子写真プロセス部を構成する。
【００４１】
感光ドラム４８の上方には、画像情報を有するレーザ光を、電荷付与後の感光ドラム４８の表面に照射するための走査装置７が設けられている。この走査装置７はレーザ光学ユニット４６を備え、このレーザ光学ユニット４６内には、画像情報を有するレーザ光を照射するレーザ光源等が設けられている。このレーザ光学ユニット４６の構成については後述する。走査装置７は、また、反射鏡８を備え、レーザ光学ユニット４６からのレーザ光は、反射鏡８によって反射された後に感光ドラム４８の表面に導かれる。
【００４２】
ハウジング３１内には、感光ドラム４８と転写用帯電器４および剥離用帯電器５との間を通して記録材を搬送するための搬送経路３３が延びている。この搬送経路３３は図１において右方に延び、その一端には給紙テーブル機構９が設けられている。この給紙テーブル機構９は給紙テーブル５４上に載置された記録材を１枚ずつ搬送経路に送給する。
【００４３】
また、搬送経路３３の一端部は分岐し、搬送経路３３の下方に配設された両面複写用給紙装置５５および記録材を収容した記録材供給装置５１，５２，５３まで延びている。両面複写用給紙装置５５は、記録材の両面に複写画像を形成する場合に用いられ、片面に複写画像を有する記録材を一時的に収容し、他面に複写画像を形成するためにこの記録材を搬送経路３３に向けて再度送給する。また、記録材供給装置５１，５２，５３は、積層状態に収容された記録材を１枚ずつ搬送経路３３に向けて送給する。
【００４４】
搬送経路４６の下流側部には、定着装置４９が配設される。定着装置４９は、定着ローラ対１０を備えており、定着ローラ対１０は記録材の表面に形成されたトナー画像を定着して永久像にする。この搬送経路３３の他端には、複写後の記録材を仕分けするソータとしての後処理装置３４が設けられる。
【００４５】
図２は、図１の換気系統を示す図である。ハウジング３１は前面板６１、背面板６２、側面板６３，６４を有する。感光ドラム４８は、その回転軸が前面板６１から背面板６２に向かうように配設されている。記録材は側面板６３側から感光ドラム４８に搬送されて、画像の転写が終了すると、さらに側面板６４に向かって搬送される。感光ドラム４８の記録材搬送方向下流側である側面板６４側には、クリーニング装置６が感光ドラム４８に対向配置される。クリーニング装置６は、感光ドラム４８の回転軸に沿って延びる箱型のハウジングで覆われている。クリーニング装置６のさらに記録材搬送方向下流側には、クリーニング装置６との間に間隔をおいて、定着装置４９が配設される。定着装置４９は、感光ドラム４８の回転軸と平行に延びる箱型のハウジングに覆われ、ハウジング内に定着ローラ対１０を備えている。
【００４６】
クリーニング装置６と定着装置４９との間に挟まれた空間６５の一端に位置する前面板６１には、ファン６６が配設される。ファン６６は、ハウジング３１外部からのエアーを引込んでハウジング３１内部に送込む。ファン６６によってハウジング３１内に送られたエアーは、空間６５を背面板６２に向かって流れる。定着装置４９およびクリーニング装置６の上方には隔壁６７が設けられており、空間６５の上面を規定している。空間６５の背面板６２側の端部の上方に位置する隔壁６７には、ファン６８が配設されている。ファン６８は、空間６５からのエアーを隔壁６７の上方に送る。ファン６８に最も近い側面板６４の位置には、ファン６９が設けられており、ファン６８からのエアーをハウジング３１外部へ排出する。
【００４７】
側面板６４にはファン６９の側方にファン７１，７２が互いに隣接して配設される。ファン７１，７２は、隔壁６７の上方に配置され、ハウジング３１内のエアーを側面から側面に向かって流し、ハウジング３１外部に排出する。
【００４８】
なお、ファン６６，６８，６９は第１換気系統ＦＡ１を構成し、ファン７１，７２は第２換気系統ＦＡ２を構成している。第１換気系統は、空間６５のエアーを排出することで、定着装置４９およびクリーニング装置６を冷却することを主目的とし、第２換気系統は、帯電器、放電器などから発生したオゾンまたは現像槽から飛散したトナーを排出したり、駆動系のモータの熱を除去するためのものである。また、ファン６６，６８，６９，７１，７２は、いずれも軸流式の送風機であり、薄型構造を実現している。
【００４９】
図３は、主に複写機３０の電気的な構成を示す図である。クリーニング装置６には、温度センサＴＨ１が配設される。定着装置４９の定着ローラ対１０は、加熱ローラ７６と加圧ローラ７７とから構成される。加熱ローラ７６は、ヒータＨ１を内蔵する固定された軸部材７９と、軸部材７９回りに回転するスリーブ７８とを備える。スリーブ７８には、温度センサＴＨ２が配設される。複写機３０は、さらに制御部７３を備えている。制御部７３は、温度センサＴＨ１，ＴＨ２からの温度情報に基づいて、第１換気系統ＦＡ１、第２換気系統ＦＡ２およびヒータＨ１の駆動を制御する。
【００５０】
ヒータＨ１については、一定電圧のもとで通電時間が制御され、これによってヒータＨ１の放熱量が制御される。第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２については、それぞれを構成する各ファンへの印加電圧を調整することで、ファンの回転速度が制御される。これによって、ファンによる風量、すなわち換気量が制御される。切換部７４および入力部７５については、第２実施形態として後述する。
【００５１】
本実施形態では、Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔａｒに対応するため、スリーブ７８は厚さが１．１ｍｍ程度の薄いものを使用し、トナーは軟化点が１２０℃程度の低いものを使用する。このように薄いスリーブ７８、低融点のトナーを使用しても、上記のように、温度センサＴＨ１，ＴＨ２の検出温度に応じてヒータＨ１、第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２を制御することで、細かい温度管理が可能となり、スリーブ７８の過剰な冷却が防止され、クリーニング装置６で再利用するトナーの溶解を防止することができる。
【００５２】
また、第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とが隔壁６７によって分離され、第１換気系統ＦＡ１による気流と第２換気系統ＦＡ２による気流が混じり合うことがないので、一方系統が他方系統からの影響を考慮することなく個別に温度管理することができ、温度管理が容易となる。
【００５３】
なお、このように第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とが隔壁６７によって分離されるが、第１実施形態では、隔壁６７を除去した構成としてもよい。隔壁６７が除去された構成では、第１換気系統ＦＡ１は、ハウジング３１内の定着装置４９およびクリーニング装置６を含む一部の領域を換気し、第２換気系統ＦＡ２は、ハウジング３１内の全領域を換気することができる。よって、第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とを使い分けることで、消費電力を節減できる。また、第１換気系統ＦＡ１と第２換気系統ＦＡ２とを併用することで、急速かつ確実な換気が可能である。
【００５４】
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態の複写機３０に図３の切換部７４と入力部７５とを備えたものである。制御部７３は、次に示すように、複写機３０の動作に関する５つの制御モードを有しており、切換部７４は、制御モードを切換える。入力部７５は、操作者が電源の投入または複写の開始を指示するスイッチなどである。
【００５５】
制御部７３の第１の制御モードは、ウォームアップモードである。入力部７５において電源が投入されたときに、切換部７４は、制御モードをウォームアップモードに切換える。ウォームアップモードでは、制御部７３は、ヒータ７９に通電して、所定の温度Ｔ１に達するまで、定着装置４９を暖機する制御を行う。温度Ｔ１は、トナーの定着が可能な温度Ｔ２よりも僅かに低い温度であり、たとえば１９０℃である。温度Ｔ１に達すれば、切換部７４は、制御部７３の制御モードを第２の制御モードであるレディモードに切換える。レディモードでは、制御部７３は、定着装置４９を温度Ｔ１に保持し、複写開始がいつでも可能なように待機する。
【００５６】
レディモードで待機中に、複写の開始が指示されると、切換部７４は、制御モードを第３の制御モードであるコピーモードに切換える。コピーモードでは、制御部７３は、コピー実行中の定着装置４９を温度Ｔ２に保持する制御を行う。またレディモードにおいて、所定の時間、複写の開始が指示されないときに、切換部７４は、制御モードを第４の制御モードである予熱モードに切換える。予熱モードでは、制御部７３は、定着装置４９の温度を温度Ｔ１よりも低い予熱温度Ｔ３に保持する制御を行う。予熱温度Ｔ３は、たとえば１４０℃である。
【００５７】
予熱モード中に、複写の開始が指示されると、切換部７４は制御モードを第５の制御モードである復帰モードに切換える。復帰モードでは、制御部７３は、定着装置４９の温度を予熱温度Ｔ３から温度Ｔ１にまで上昇させてレディモードに復帰させる制御を行い、続けてコピーモードへ移行する制御を行う。
【００５８】
また上記のコピーモードは、次のように、記録材の材質によって異なる複数の制御モードで構成してもよい。すなわち、入力部７５は、手差し記録材送り装置５４に設けられた記録材検出センサを含んでいる。記録材検出センサが記録材を検出しない場合、記録材供給装置５１，５２，５３のカセットからＰＰＣ用紙が搬送されるとともに、切換部７４は、制御部７３の制御モードを第１コピーモードに切換える。第１コピーモードでは、制御部７３は定着装置４９の温度を温度Ｔ２１に保持する制御を行う。温度Ｔ２１は、比較的低いたとえば１９０℃程度の温度であるが、紙質の記録材ならば充分にトナーの定着が可能な温度である。
【００５９】
一方、入力部７５の記録材検出センサで記録材が検出された場合、切換部７４は、制御部７３の制御モードを第２コピーモードに切換える。第２コピーモードでは、制御部７３は定着装置４９の温度を温度Ｔ２２に保持する制御を行う。温度Ｔ２２は、温度Ｔ２１よりも高いたとえば２００℃程度の温度であり、ＯＨＰシートなどのように、紙質よりもトナーが定着しにくい記録材でも、確実にトナーを定着させることが可能な温度である。
【００６０】
【表１】
表１は、制御部７３による第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２の制御を示している。表１には、制御モードおよび給紙モードごとに、クリーニング装置６の温度であるプロセス温度の区間が設定されている。プロセス温度の単位は℃であり、たとえば「＜２１」は２１℃未満の温度区間を示し、「＜２６」は２１℃以上で２６℃未満の温度区間を示している。さらにプロセス温度の区間ごとに、第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２を構成する各ファンの回転速度の比率が設定される。回転速度の比率は、最高速度を１００％とする百分率で示される。
【００６２】
また表１には、定着装置４９の目標温度も示される。目標温度の単位は℃であり、たとえば「１９０＋１０」は１９０℃〜２００℃の温度範囲の任意の温度を示し、「１９０−１０」は１９０℃〜１８０℃の温度範囲の任意の温度を示す。目標温度に対して定着温度が所定の温度幅だけ下回ったときに、制御部７３は、ヒータＨ１を駆動する制御を行う。逆に目標温度に対して定着温度が所定の温度幅だけ上回ったときに、制御部７３は、ヒータＨ１の駆動を停止する制御を行う。これによって、定着温度を目標温度に保持することができる。
【００６３】
このように、温度センサの検出温度に加えて制御モードに対応した制御を行うことで、複写機の動作または記録材の材質に対応したさらに細かな制御が可能である。
【００６４】
図４は、本発明の第３実施形態である画像形成装置の電気的な構成を示す図である。第３実施形態は、第１実施形態の定着装置４９の構成を変更したものである。すなわち、図３の定着装置４９のヒータＨ１に加えてヒータＨ２を設け、温度センサＴＨ２に加えて温度センサＴＨ３を設けている。ヒータＨ１の抵抗素子は、加熱ローラ７６の中央部に配置され、ヒータＨ２の抵抗素子は、加熱ローラ７６の両端部にそれぞれ配置される。また温度センサＴＨ２は、加熱ローラ７６の中央部に対向配置され、温度センサＴＨ３は、加熱ローラ７６の一端部に対向配置される。
【００６５】
制御部７３は、温度センサＴＨ１，ＴＨ２からの検出温度、さらに温度センサＴＨ３からの検出温度に応じて、ヒータＨ１，Ｈ２、第１換気系統ＦＡ１および第２換気系統ＦＡ２を制御する。このように、温度センサＴＨ２の検出温度にも対応し、かつヒータＨ２をも制御対象とすることで、さらに細かな温度管理が可能である。
【００６６】
また制御部７３は、記録材が通過する直前に、ヒータＨ１，Ｈ２に所定の電圧、たとえば印加可能な最大電圧を所定時間印加する。これによって、記録材に奪われる熱を補償することができ、トナーの定着不足を解消することができる。
【００６７】
また記録材供給装置５１，５２，５３からは、Ａ３サイズ、Ａ４サイズ、Ｂ４サイズ、Ｂ５サイズなどの各サイズのＰＰＣ用紙が供給され、手差し記録材送り装置５４からは任意のサイズの記録材が供給される。このとき、いずれのサイズの記録材も、その中心線が搬送経路３３の中心線を通るように搬送される。これによって、いずれのサイズの記録材も定着装置４９の中央部を通過する。この場合に、ヒータＨ１の通電量をヒータＨ２の通電量よりも多く設定することで、定着装置４９の中央部に抵抗素子を有するヒータＨ１の放熱量を、両端部に抵抗素子を有するヒータＨ２の放熱量よりも多くすることができる。たとえば、印加可能な一定の最大電圧のもとで、ヒータＨ１の通電時間を１０秒とし、ヒータＨ２の通電時間を５秒とする。これによって、全部のサイズの記録材が通過する定着装置４９の中央部に、より多くの熱を供給することができる。
【００６８】
また、上記の全部のサイズの記録材を定着装置４９の一方の端部に寄せて通過させることもできる。この場合、ヒータＨ２の通電量をヒータＨ１の通電量よりも多く設定することで、定着装置４９の端部に抵抗素子を有するヒータＨ２の放熱量を、中央部に抵抗素子を有するヒータＨ１の放熱量よりも多くすることができる。たとえば、印加可能な一定の最大電圧のもとで、ヒータＨ２の通電時間を１０秒とし、ヒータＨ１の通電時間を５秒とする。これによって、全部のサイズの用紙が通過する定着装置４９の一方の端部に、より多くの熱を供給することができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、クリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。またクリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができ、第１換気手段および第２換気手段を備えることで、消費電力を節減できる。
【００７０】
また本発明によれば、クリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、クリーニング手段によって回収されたトナーの溶解を防止でき、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができる。またクリーニング手段の温度を検出して、第１換気手段および第２換気手段の換気量を個別に制御することで、回収されたトナーを有効に再利用して良好な画質を確保することができ、第１換気手段および第２換気手段を備えることで、消費電力を節減できる。
【００７１】
また本発明によれば、電源投入または画像形成開始などの画像形成装置の動作に関する制御モードに合わせて、換気量の制御、または放熱量および換気量を組合わせた制御を行うことで、さらに無駄な消費電力を節減することができる。
【００７２】
また本発明によれば、記録材の材質に合わせて、換気量の制御、または換気量および放熱量の制御を行うことで、トナーを確実に定着させることができるとともに、消費電力を節減することができる。
【００７３】
また本発明によれば、定着手段およびクリーニング手段の温度を検出して、熱源の放熱量および換気手段の換気量を制御することで、良好な画質を実現でき、消費電力を節減することができる。
【００７４】
また本発明によれば、定着温度センサおよびクリーニング温度センサからの出力に応じて、各ヒータの放熱量を個別に制御することで、消費電力を節減できるとともに、トナーの溶解を防止し形成画像の劣化を防止できる。
【００７５】
また本発明によれば、定着手段の中央部を加熱する第１ヒータと定着手段の端部を加熱する第２ヒータとを設けることで、トナーを確実に定着でき、かつ消費電力を節減することができ、記録材の通過タイミングに合わせて、ヒータに必要な放熱量に対応した所定量の通電だけを行うことで、無駄な電力消費を解消することができ、かつトナーの定着を良好に実行することができる。
【００７６】
また本発明によれば、記録材によって熱が奪われる記録材の通過時の直前に予め、熱を供給しておくことで、トナーをさらに確実に定着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である複写機３０の構成を示す図である。
【図２】図１の換気系統を示す斜視図である。
【図３】主に複写機３０の電気的な構成を示す図である。
【図４】本発明の第３実施形態である複写機３０の電気的な構成を示す図である。
【符号の説明】
６ クリーニング装置
３０ 複写機
３１ ハウジング
３３ 搬送経路
４８ 感光ドラム
４９ 定着装置
６６，６８，６９，７１，７２ ファン
６７ 隔壁
７３ 制御部
７４ 切換部
７５ 入力部
７６ 加熱ローラ
７７ 加圧ローラ
７８ スリーブ
７９ 軸部材
ＦＡ１ 第１換気系統
ＦＡ２ 第２換気系統
Ｈ１，Ｈ２ ヒータ
ＴＨ１，ＴＨ２，ＴＨ３ 温度センサ
Claims (8)
- ハウジングと、
記録材に転写するためのトナー像を担持する担持体と、
転写されたトナー像を記録材に定着させるための熱源を有する定着手段と、
転写後に担持体に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段と、
クリーニング手段の温度を検出するクリーニング温度センサと、
ハウジング内部を、定着手段およびクリーニング手段を含む第１領域と、前記第１領域とは異なる第２領域とに仕切る隔壁と、
ハウジング内部の第１領域の空気をハウジング外部に排出して、第１領域を換気する第１換気手段と、
ハウジング内部の第２領域の空気をハウジング外部に排出して、第２領域を換気する第２換気手段と、
クリーニング温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 - ハウジングと、
記録材に転写するためのトナー像を担持する担持体と、
転写されたトナー像を記録材に定着させるための熱源を有する定着手段と、
転写後に担持体に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段と、
クリーニング手段の温度を検出するクリーニング温度センサと、
ハウジング内部の定着手段およびクリーニング手段を含む第１領域を換気する第１換気手段と、
ハウジング内部の第１領域を除く第２領域の空気をハウジング外部に排出して、第２領域を換気する第２換気手段と、
クリーニング温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。 - 制御手段は、定着手段を相異なる温度状態に保持する複数の制御モードを有し、
電源の投入または画像形成の開始を指示する入力を行う入力手段と、
入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える切換手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。 - 制御手段は、定着手段を相異なる温度状態に保持する複数の制御モードを有し、
記録材の紙質を指示する入力を行う入力手段と、
入力手段からの信号に基づいて、制御手段の制御モードを切換える切換手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。 - 定着手段の温度を検出する定着温度センサをさらに備え、
制御手段は、クリーニング温度センサおよび定着温度センサからの出力に応じて、第１換気手段および第２換気手段による換気量を個別に制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。 - 定着手段の温度を検出する定着温度センサをさらに備え、
定着手段は、ヒータを内蔵するローラと、ローラに押圧する加圧体と、転写されたトナー像を記録材に定着させるためのヒータから成る熱源とを有し、ヒータは、ローラの中央部を加熱する第１ヒータと、ローラの両端部を加熱する第２ヒータとを含み、
制御手段は、クリーニング温度センサおよび定着温度センサからの出力に応じて、各ヒータの放熱量を個別に制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。 - 制御手段は、トナーが転写された記録材が定着手段を通過するときに、第１ヒータおよび第２ヒータのうち、少なくともいずれか一方のヒータに対して所定量の通電を行うように制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
- 制御手段は、トナーが転写された記録材が定着手段を通過する直前に、第１ヒータおよび第２ヒータに対して、それぞれ所定量の通電を行うように制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
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