JP4134565B2 - 画像形成装置の冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱可能な対象物（例えば定着器の加熱ローラ）の温度を示す温度信号を出力する温度検出器と、温度検出器からの温度信号に基づいて対象物を冷却するファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、全体を制御する中央処理装置とを有する画像形成装置の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置において、定着器冷却用のファンモータの回転駆動は、騒音防止や消費電力の節減の観点から、短い方が望ましい。
【０００３】
図１は一般的な画像形成装置の冷却装置を示すブロック図である。
【０００４】
図１において、１は全体を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、２はプログラムやデータを入力するための入力装置、３は文字や画像を表示する表示装置、４はプログラムやデータを記憶する記憶装置、５はＡ／Ｄ変換器、６は発熱可能な対象物（ここでは定着器の加熱ローラ）の温度を示す温度信号を出力する温度検出器（ここではサーミスタ）、７はＤ／Ａ変換器、８はファンモータ９を駆動するファンモータ駆動回路、１０はバスである。
【０００５】
また、図２は画像形成装置たとえば複写機の一般的な定着器を示す断面図であり、図３は図２の定着器を示す斜視図である。
【０００６】
図２、図３において、６は図１と同様のサーミスタ、９は図１と同様のファンモータ、２１は加圧ローラ、２２は加熱ローラ、２３はローラ２２を加熱するハロゲンヒータ、２４は記録用紙、２５は定着前のトナー、２６は定着後のトナーである。図２に示すように、サーミスタ６は加熱ローラ２２に摺動状態で接触している。
【０００７】
このような構成の冷却装置において、従来は、ファンモータ９の回転駆動はサーミスタの温度に基づいて制御され、通紙状態等における加熱駆動状態では加熱ローラ２２の温度が最高温度（トナーの融着に必要な温度、たとえば１８０℃）となるように制御され、加熱駆動停止状態では最低温度（トナーが固着しない温度、たとえば５０℃）となるように制御されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の画像形成装置の冷却装置では、加熱ローラの温度が最高温度または最低温度の一定温度となるように制御されるので、ファンモータが常に回転駆動され、ファンモータにより常に騒音が発生し、また電力が無駄に消費されるという問題点を有していた。この場合、定着器の蓄熱量を検出し、その検出値に基づいてファンモータの回転を制御することとすれば、騒音や消費電力は抑制されるが、蓄熱量検出器が必要であり、コスト高になるという問題がある。
【０００９】
この画像形成装置の冷却装置では、定着器の加熱ローラ等の対象物を推定蓄熱量に基づいて効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することが要求されている。
【００１０】
本発明は、これらの要求を満たすため、定着器の加熱ローラ等の対象物を推定蓄熱量に基づいて効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができる画像形成装置の冷却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】
上記課題を解決するために本発明の画像形成装置は、加熱ローラを冷却するファンモータと、ファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、ファンモータ駆動回路を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱ローラにおける蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段を有し、蓄熱指数算出手段は、加熱ローラの加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱係数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱係数とを有し、第１と第２の蓄熱係数および各経過時間に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、加熱駆動の停止後において、全体の蓄熱指数が所定の蓄熱指数以上の場合はファンモータを回転させるとともに、算出した全体の蓄熱指数が大きいほどファンモータを長い時間回転するようファンモータ駆動回路を制御する。
【００１２】
これにより、定着器の加熱ローラ等の対象物を推定蓄熱量に基づいて効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができる画像形成装置の冷却装置が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、加熱ローラを冷却するファンモータと、ファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、ファンモータ駆動回路を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱ローラにおける蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段を有し、蓄熱指数算出手段は、加熱ローラの加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱係数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱係数とを有し、第１と第２の蓄熱係数および各経過時間に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、加熱駆動の停止後において、全体の蓄熱指数が所定の蓄熱指数以上の場合はファンモータを回転させるとともに、算出した全体の蓄熱指数が大きいほどファンモータを長い時間回転するようファンモータ駆動回路を制御することとしたものである。
【００１４】
この構成により、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量に基づいてファンモータの回転駆動を制御することができ、蓄熱量に基づいてファンモータを駆動制御するのと同等程度の制御効率を達成することができるので、定着器の加熱ローラ等の対象物を効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができるという作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は、加熱駆動の開始から停止までのファンモータの回転速度と、加熱駆動停止後のファンモータの回転速度とを異なるようにファンモータ駆動回路を制御することとしたものである。
【００２６】
この構成により、加熱駆動の有無に応じてファンモータを正確に回転駆動することができるので、ファンモータによる加熱ローラ等の対象物の冷却効率を一層高めることができると共に、加熱駆動停止後におけるファンモータの回転速度を低下させて騒音を防止することができるという作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図９を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による画像形成装置の冷却装置の構成は図１の構成であり、画像形成装置の定着器の構成は図２、図３の構成である。
【００２９】
このように構成された画像形成装置の冷却装置について、その概略動作を図４〜図６を用いて説明する。図４は一般的な蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図であり、図５は１枚ずつ印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図、図６は複数枚数を連続して印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図である。
【００３０】
まず、図４において、周囲温度Ｔａの温度環境下、時刻ｔ０に加熱ローラ２２のハロゲンヒータ２３の加熱駆動を開始し、サーミスタ６により加熱ローラ２２の温度が最高温度Ｔｃ（１８０℃）に達したとＣＰＵ１が判定するまで、加熱ローラ２２を加熱する。加圧ローラ２１、加熱ローラ２２の回転駆動およびファンモータ９の回転駆動は時刻ｔ１の前に開始されるが、時刻ｔ１において加熱ローラ２２が最高温度Ｔｃに達したと判定すると、図２の矢印方向の通紙を開始する。時刻ｔ２においてＣＰＵ１が通紙終了であると判定すると、直ちに加圧ローラ２１、加熱ローラ２２の回転駆動およびファンモータ９の回転駆動は停止され、時刻ｔ３において加熱駆動を停止する。なお、通紙開始は定着器の入り口側のセンサにより検知し、通紙終了は定着器の出口側のセンサで検知する。
【００３１】
次に、図４に示す蓄熱指数について説明する。時刻ｔ０の加熱駆動開始から時刻ｔ１の通紙開始までの間は非通紙状態であり、この間の蓄熱係数はＡである。時刻ｔ１から時刻ｔ２の通紙終了までの間は通紙状態であり、この間の蓄熱係数はＢである。このように通紙状態と非通紙状態とで蓄熱係数を異なるものとするのは、通紙状態においては紙による放熱効果を有するためである。次に、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間は時刻ｔ０〜ｔ１と同様に蓄熱係数Ａである。時刻ｔ３と時刻ｔ４との間は加熱ローラ２２が所定温度Ｔｂ（中間温度）に達するまでの時間であり、この間は蓄熱量は保持され（Ｃ＝０）、所定温度Ｔｂに達した時刻ｔ４の後、蓄熱量がゼロとなる時刻ｔ５までの蓄熱係数はＤとなる。なお、蓄熱係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは経験値である。
【００３２】
ここでＡ＝２０、Ｂ＝１０、Ｃ＝０、Ｄ＝２とし、ｔ０＝０秒、ｔ１＝１０秒、ｔ２＝２５秒、ｔ３＝３０秒とすると、全体の蓄熱指数ＴＱは（１）式の通りとなる。
【００３３】
ＴＱ＝１０×２０＋１５×１０＋５×２０＝４５０・・・・（１）
この値４５０を減算によりゼロとする必要があるので、減算時間ＴＳを求める式として（２）式が成立する。
【００３４】
ＴＳ＝ｔ５−ｔ４＝４５０÷Ｄ＝４５０÷２＝２２５秒・・・・・（２）
このように、算出蓄熱指数（推定蓄熱量）に基づいたファンモータ９の駆動により、蓄熱指数を減算してゼロにすることができる。
【００３５】
次に、図４で示した蓄熱指数が限界値（限界蓄熱指数）を越えた場合を図５、図６を用いて説明する。
【００３６】
ここで、限界蓄熱指数は６５０であり、蓄熱指数が限界蓄熱指数を越えると、図５、図６に示すようにファンモータ９は回転を開始する。なお、ファンモータ９は、加熱駆動開始（図４の時刻ｔ０）から制御停止（図４の時刻ｔ３）までは所定回転速度で駆動される。ここで、問題とするのは、サーミスタ６の検出温度が中間温度Ｔｂに達した後にファンモータ９を駆動するか否かである。図５または図６は、時刻ｔ９または時刻ｔ４以降のしばらくのあいだファンモータ９が回転駆動されることを示している。そして、このときの蓄熱係数Ｄ＝２であり、ファンモータ９は低速回転させればよく、ファンモータ９の騒音は抑制される。
【００３７】
図５において、ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３は図４と同様であり、ｔ３〜ｔ４は１００秒（１００ｓ）、ｔ４〜ｔ５は１００秒、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８は間隔的にはｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３に相当する。従って、時刻ｔ８、ｔ９における蓄熱指数は８００となり、ＴＳ＝ｔ１０−ｔ９＝８００÷２＝４００秒となり、４００秒の減算時間が必要となる。このとき、図５に示すように、ファンモータ９は時刻ｔ９からしばらく回転する。
【００３８】
また図６において、ｔ０＝０秒、ｔ１＝１０秒、ｔ２＝６０秒、ｔ３＝６５秒、ｔ４＝１００秒であり、従って、時刻ｔ３、ｔ４における蓄熱指数は９００となり、ＴＳ＝ｔ５−ｔ４＝９００÷２＝４５０秒となり、４５０秒の減算時間が必要となる。このとき、図６に示すように、ファンモータ９は時刻ｔ４からしばらく回転する。
【００３９】
図７は、図１の中央処理装置１の構成を示す機能ブロック図であり、ソフトウェアにより実現される機能実現手段を示す。
【００４０】
図７において、１１は時間計測を行う計時手段、１２は加熱ローラを加熱する加熱手段、１３は蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段、１４はファンモータ駆動回路８を介してファンモータ９を駆動するモータ駆動手段、１５はサーミスタ（温度検出器）６で検出された温度（サーミスタ６から出力される温度信号の示す温度）に基づいて加熱ローラ２２の実温度を判定する温度判定手段、１６は通紙終了か否かを判定する通紙判定手段、１７は全体の蓄熱指数としての累積値を判定する累積値判定手段、１８はファンモータ９の回転速度を制御する回転速度制御手段である。
【００４１】
このように構成された中央処理装置１について、その動作を図８を用いて説明する。図８は中央処理装置１の動作（つまり画像形成装置の冷却装置の動作）を示すフローチャートである。
【００４２】
図８において、まず、入力装置２を介して印字信号を入力すると（Ｓ１）、計時手段１１は時刻ｔ０であると判定し、加熱手段１２は加熱ローラ２２（ハロゲンヒータ２３）の加熱駆動を開始すると共に、蓄熱指数算出手段１３は蓄熱指数算出を開始する（Ｓ２）。蓄熱指数の算出は、前述したように、蓄熱係数×経過時間に基づいて行う。次に、モータ駆動手段１４は、ローラ２１、２２の駆動モータを駆動すると共に、ファンモータ９を駆動する（Ｓ３）。次に、温度判定手段１５は、サーミスタ６からの温度信号に基づき、第１の所定温度（最高温度）Ｔｃに達したか否かを判定し（Ｓ４）、達したと判定したときは通紙開始を指示する（Ｓ５）。次に、通紙判定手段１６は、前述したセンサ（図示せず）に基づき通紙終了したか否かを判定し（Ｓ６）、通紙終了したと判定した場合には、モータ駆動手段１４はローラ２１、２２、ファンモータ９の回転駆動を停止し、蓄熱指数算出手段１３は蓄熱指数の算出を停止する（Ｓ７）。次に、累積値判定手段１７は累積値（全体の蓄熱指数、換言すれば各蓄熱指数を累積した値）が限界蓄熱指数（６５０）に達したか否かを判定し（Ｓ８）、達していないと判定した場合は、モータ駆動手段１４はファンモータ９の停止を指示する（Ｓ９）。すなわちファンモータ９の停止状態を維持する。次に、温度判定手段１５は、サーミスタ６の検出温度が第２の所定温度（中間温度）Ｔｂに達したか否かを判定し（Ｓ１０）、達したと判定したときはＤ＝２に基づく減算を開始する（Ｓ１１）。減算結果としての累積値は、（全体の蓄熱指数−Ｄ×時間）となる。次に、累積値判定手段１７は累積値がゼロに達したか否かを判定し（Ｓ１２）、ゼロに達したと判定したときは減算を終了する（Ｓ１３）。
【００４３】
ステップＳ８において累積値が限界蓄熱指数に達したと判定したときは、モータ駆動手段１４はファンモータ９に低速回転を指示し（Ｓ１４）、温度判定手段１５はサーミスタ６の検出温度が第２の所定温度（中間温度）Ｔｂに達したか否かを判定し（Ｓ１５）、達したと判定したときはＤ＝２に基づく減算を開始する（Ｓ１６）。次に、累積値判定手段１７は累積値がゼロに達したか否かを判定し（Ｓ１７）、ゼロに達したと判定したときは減算を終了し（Ｓ１８）、モータ駆動手段１４はファンモータ９の停止を指示する（Ｓ１９）。
【００４４】
図９（ａ）、（ｂ）はファンモータ９の回転速度を制御する制御信号を示すタイミング図である。図９はデューティ比により回転速度を制御する場合を示し、図９（ａ）は印加電圧Ｖ１でデューティ比が７５％の場合を示し、図９（ｂ）は印加電圧が同じくＶ１でデューティ比が５０％の場合を示す。このように同じ印加電圧Ｖ１でデューティ比を変えることにより、ファンモータ９の回転速度を制御することができる。また、印加電圧の値を変えても、ファンモータ９の回転速度を制御することができる。
【００４５】
以上のように本実施の形態によれば、発熱可能な対象物の温度を示す温度信号を出力する温度検出器６と、温度信号に基づいて対象物を冷却するファンモータ９を駆動するファンモータ駆動回路８と、全体を制御する中央処理装置１とを有する画像形成装置の冷却装置であって、中央処理装置１は、対象物における蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段１３と、算出した蓄熱指数に基づいてファンモータ駆動回路８を介してファンモータ９を駆動するモータ駆動手段１４とを有することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量に基づいてファンモータ９の回転駆動を制御することができ、蓄熱量に基づいてファンモータ９を駆動制御するのと同等程度の制御効率を達成することができるので、定着器の加熱ローラ２２等の対象物を効率良く冷却して、ファンモータ９の騒音や消費電力を抑制することができる。
【００４６】
また、モータ駆動手段１４は、蓄熱の程度を示す蓄熱指数が限界蓄熱指数以下の場合にはファンモータ９を駆動しないことにより、算出した蓄熱指数が限界蓄熱指数以下、すなわち推定蓄熱量が所定蓄熱量以下の場合にはファンモータ９を駆動しないので、従来は定常的であったファンモータ９の回転駆動が抑制され、ファンモータ９の騒音や消費電力を抑制することができる。
【００４７】
さらに、対象物は通紙にトナーを付着する定着器の加熱ローラ２２であり、蓄熱指数算出手段１３は加熱ローラ２２を加熱駆動する時間に応じて蓄熱指数を算出することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量を正確に算出することができる。
【００４８】
さらに、蓄熱指数算出手段１３は、蓄熱時間と蓄熱係数とを乗算して蓄熱指数を算出し、蓄熱係数を非通紙状態と通紙状態とで異なるものとすることにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量を更に正確に算出することができる。
【００４９】
さらに、蓄熱指数算出手段１３は、加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱指数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱指数とを有し、第１と第２の蓄熱係数に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、モータ駆動手段１４は、加熱駆動の停止後において温度信号の示す温度が所定温度に達した後の蓄熱指数の算出に使用される第３の蓄熱係数に基づいて、全体の蓄熱指数がゼロとなるまでファンモータ９を駆動する駆動信号を出力することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量を更に正確に算出することができると共にファンモータ８を冷却上効率良く回転駆動することができ、ファンモータ９の騒音や消費電力を正確に抑制することができる。
【００５０】
さらに、モータ駆動手段１４は、加熱駆動の開始から停止までのファンモータ９の回転速度と、加熱駆動停止後のファンモータ９の回転速度とを異なるものとすることにより、加熱駆動の有無に応じてファンモータ９を正確に回転駆動することができるので、ファンモータ９による加熱ローラ２２等の対象物の冷却効率を一層高めることができると共に、加熱駆動停止後におけるファンモータ９の回転速度を低下させて騒音を防止することができる。
【００５１】
さらに、モータ駆動手段１４は、ファンモータ９に供給する印加電圧の値または印加のデューティ比に基づいて回転速度の制御を行うことにより、ファンモータ９の回転速度を正確に制御することができ、ファンモータ９による対象物の冷却の効率を一層高めることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の画像形成装置によれば、加熱ローラを冷却するファンモータと、ファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、ファンモータ駆動回路を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱ローラにおける蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段を有し、蓄熱指数算出手段は、加熱ローラの加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱係数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱係数とを有し、第１と第２の蓄熱係数および各経過時間に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、加熱駆動の停止後において、全体の蓄熱指数が所定の蓄熱指数以上の場合はファンモータを回転させるとともに、算出した全体の蓄熱指数が大きいほどファンモータを長い時間回転するようファンモータ駆動回路を制御することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量に基づいてファンモータの回転駆動を制御することができ、蓄熱量に基づいてファンモータを駆動制御するのと同等程度の制御効率を達成することができるので、定着器の加熱ローラ等の対象物を効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができるという有利な効果が得られる。
【００５８】
請求項２に記載の画像形成装置によれば、請求項１に記載の画像形成装置において、加熱駆動の開始から停止までのファンモータの回転速度と、加熱駆動停止後のファンモータの回転速度とを異なるようにファンモータ駆動回路を制御することにより、加熱駆動の有無に応じてファンモータを正確に回転駆動することができるので、ファンモータによる加熱ローラ等の対象物の冷却効率を一層高めることができるとともに、加熱駆動停止後におけるファンモータの回転速度を低下させて騒音を防止するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な画像形成装置の冷却装置を示すブロック図
【図２】画像形成装置たとえば複写機の一般的な定着器を示す断面図
【図３】図２の定着器を示す斜視図
【図４】一般的な蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図
【図５】１枚ずつ印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図
【図６】複数枚数を連続して印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図
【図７】図１の中央処理装置の構成を示す機能ブロック図
【図８】中央処理装置の動作を示すフローチャート
【図９】（ａ）ファンモータの回転速度を制御する制御信号を示すタイミング図
（ｂ）ファンモータの回転速度を制御する制御信号を示すタイミング図
【符号の説明】
１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２ 入力装置
３ 表示装置
４ 記憶装置
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 温度検出器（サーミスタ）
７ Ｄ／Ａ変換器
８ ファンモータ駆動回路
９ ファンモータ
１０ バス
１１ 計時手段
１２ 加熱手段
１３ 蓄熱指数算出手段
１４ モータ駆動手段
１５ 温度判定手段
１６ 通紙判定手段
１７ 累積値判定手段
１８ 回転速度制御手段
２１ 加圧ローラ
２２ 加熱ローラ
２３ ハロゲンヒータ
２４ 記録用紙
２５、２６ トナー
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱可能な対象物（例えば定着器の加熱ローラ）の温度を示す温度信号を出力する温度検出器と、温度検出器からの温度信号に基づいて対象物を冷却するファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、全体を制御する中央処理装置とを有する画像形成装置の冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置において、定着器冷却用のファンモータの回転駆動は、騒音防止や消費電力の節減の観点から、短い方が望ましい。
【０００３】
図１は一般的な画像形成装置の冷却装置を示すブロック図である。
【０００４】
図１において、１は全体を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）、２はプログラムやデータを入力するための入力装置、３は文字や画像を表示する表示装置、４はプログラムやデータを記憶する記憶装置、５はＡ／Ｄ変換器、６は発熱可能な対象物（ここでは定着器の加熱ローラ）の温度を示す温度信号を出力する温度検出器（ここではサーミスタ）、７はＤ／Ａ変換器、８はファンモータ９を駆動するファンモータ駆動回路、１０はバスである。
【０００５】
また、図２は画像形成装置たとえば複写機の一般的な定着器を示す断面図であり、図３は図２の定着器を示す斜視図である。
【０００６】
図２、図３において、６は図１と同様のサーミスタ、９は図１と同様のファンモータ、２１は加圧ローラ、２２は加熱ローラ、２３はローラ２２を加熱するハロゲンヒータ、２４は記録用紙、２５は定着前のトナー、２６は定着後のトナーである。図２に示すように、サーミスタ６は加熱ローラ２２に摺動状態で接触している。
【０００７】
このような構成の冷却装置において、従来は、ファンモータ９の回転駆動はサーミスタの温度に基づいて制御され、通紙状態等における加熱駆動状態では加熱ローラ２２の温度が最高温度（トナーの融着に必要な温度、たとえば１８０℃）となるように制御され、加熱駆動停止状態では最低温度（トナーが固着しない温度、たとえば５０℃）となるように制御されていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の画像形成装置の冷却装置では、加熱ローラの温度が最高温度または最低温度の一定温度となるように制御されるので、ファンモータが常に回転駆動され、ファンモータにより常に騒音が発生し、また電力が無駄に消費されるという問題点を有していた。この場合、定着器の蓄熱量を検出し、その検出値に基づいてファンモータの回転を制御することとすれば、騒音や消費電力は抑制されるが、蓄熱量検出器が必要であり、コスト高になるという問題がある。
【０００９】
この画像形成装置の冷却装置では、定着器の加熱ローラ等の対象物を推定蓄熱量に基づいて効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することが要求されている。
【００１０】
本発明は、これらの要求を満たすため、定着器の加熱ローラ等の対象物を推定蓄熱量に基づいて効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができる画像形成装置の冷却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】
上記課題を解決するために本発明の画像形成装置は、加熱ローラを冷却するファンモータと、ファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、ファンモータ駆動回路を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱ローラにおける蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段を有し、蓄熱指数算出手段は、加熱ローラの加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱係数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱係数とを有し、第１と第２の蓄熱係数および各経過時間に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、加熱駆動の停止後において、全体の蓄熱指数が所定の蓄熱指数以上の場合はファンモータを回転させるとともに、算出した全体の蓄熱指数が大きいほどファンモータを長い時間回転するようファンモータ駆動回路を制御する。
【００１２】
これにより、定着器の加熱ローラ等の対象物を推定蓄熱量に基づいて効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができる画像形成装置の冷却装置が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、加熱ローラを冷却するファンモータと、ファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、ファンモータ駆動回路を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱ローラにおける蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段を有し、蓄熱指数算出手段は、加熱ローラの加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱係数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱係数とを有し、第１と第２の蓄熱係数および各経過時間に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、加熱駆動の停止後において、全体の蓄熱指数が所定の蓄熱指数以上の場合はファンモータを回転させるとともに、算出した全体の蓄熱指数が大きいほどファンモータを長い時間回転するようファンモータ駆動回路を制御することとしたものである。
【００１４】
この構成により、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量に基づいてファンモータの回転駆動を制御することができ、蓄熱量に基づいてファンモータを駆動制御するのと同等程度の制御効率を達成することができるので、定着器の加熱ローラ等の対象物を効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができるという作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御手段は、加熱駆動の開始から停止までのファンモータの回転速度と、加熱駆動停止後のファンモータの回転速度とを異なるようにファンモータ駆動回路を制御することとしたものである。
【００２６】
この構成により、加熱駆動の有無に応じてファンモータを正確に回転駆動することができるので、ファンモータによる加熱ローラ等の対象物の冷却効率を一層高めることができると共に、加熱駆動停止後におけるファンモータの回転速度を低下させて騒音を防止することができるという作用を有する。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図９を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１による画像形成装置の冷却装置の構成は図１の構成であり、画像形成装置の定着器の構成は図２、図３の構成である。
【００２９】
このように構成された画像形成装置の冷却装置について、その概略動作を図４〜図６を用いて説明する。図４は一般的な蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図であり、図５は１枚ずつ印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図、図６は複数枚数を連続して印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図である。
【００３０】
まず、図４において、周囲温度Ｔａの温度環境下、時刻ｔ０に加熱ローラ２２のハロゲンヒータ２３の加熱駆動を開始し、サーミスタ６により加熱ローラ２２の温度が最高温度Ｔｃ（１８０℃）に達したとＣＰＵ１が判定するまで、加熱ローラ２２を加熱する。加圧ローラ２１、加熱ローラ２２の回転駆動およびファンモータ９の回転駆動は時刻ｔ１の前に開始されるが、時刻ｔ１において加熱ローラ２２が最高温度Ｔｃに達したと判定すると、図２の矢印方向の通紙を開始する。時刻ｔ２においてＣＰＵ１が通紙終了であると判定すると、直ちに加圧ローラ２１、加熱ローラ２２の回転駆動およびファンモータ９の回転駆動は停止され、時刻ｔ３において加熱駆動を停止する。なお、通紙開始は定着器の入り口側のセンサにより検知し、通紙終了は定着器の出口側のセンサで検知する。
【００３１】
次に、図４に示す蓄熱指数について説明する。時刻ｔ０の加熱駆動開始から時刻ｔ１の通紙開始までの間は非通紙状態であり、この間の蓄熱係数はＡである。時刻ｔ１から時刻ｔ２の通紙終了までの間は通紙状態であり、この間の蓄熱係数はＢである。このように通紙状態と非通紙状態とで蓄熱係数を異なるものとするのは、通紙状態においては紙による放熱効果を有するためである。次に、時刻ｔ２と時刻ｔ３との間は時刻ｔ０〜ｔ１と同様に蓄熱係数Ａである。時刻ｔ３と時刻ｔ４との間は加熱ローラ２２が所定温度Ｔｂ（中間温度）に達するまでの時間であり、この間は蓄熱量は保持され（Ｃ＝０）、所定温度Ｔｂに達した時刻ｔ４の後、蓄熱量がゼロとなる時刻ｔ５までの蓄熱係数はＤとなる。なお、蓄熱係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは経験値である。
【００３２】
ここでＡ＝２０、Ｂ＝１０、Ｃ＝０、Ｄ＝２とし、ｔ０＝０秒、ｔ１＝１０秒、ｔ２＝２５秒、ｔ３＝３０秒とすると、全体の蓄熱指数ＴＱは（１）式の通りとなる。
【００３３】
ＴＱ＝１０×２０＋１５×１０＋５×２０＝４５０・・・・（１）
この値４５０を減算によりゼロとする必要があるので、減算時間ＴＳを求める式として（２）式が成立する。
【００３４】
ＴＳ＝ｔ５−ｔ４＝４５０÷Ｄ＝４５０÷２＝２２５秒・・・・・（２）
このように、算出蓄熱指数（推定蓄熱量）に基づいたファンモータ９の駆動により、蓄熱指数を減算してゼロにすることができる。
【００３５】
次に、図４で示した蓄熱指数が限界値（限界蓄熱指数）を越えた場合を図５、図６を用いて説明する。
【００３６】
ここで、限界蓄熱指数は６５０であり、蓄熱指数が限界蓄熱指数を越えると、図５、図６に示すようにファンモータ９は回転を開始する。なお、ファンモータ９は、加熱駆動開始（図４の時刻ｔ０）から制御停止（図４の時刻ｔ３）までは所定回転速度で駆動される。ここで、問題とするのは、サーミスタ６の検出温度が中間温度Ｔｂに達した後にファンモータ９を駆動するか否かである。図５または図６は、時刻ｔ９または時刻ｔ４以降のしばらくのあいだファンモータ９が回転駆動されることを示している。そして、このときの蓄熱係数Ｄ＝２であり、ファンモータ９は低速回転させればよく、ファンモータ９の騒音は抑制される。
【００３７】
図５において、ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３は図４と同様であり、ｔ３〜ｔ４は１００秒（１００ｓ）、ｔ４〜ｔ５は１００秒、ｔ５、ｔ６、ｔ７、ｔ８は間隔的にはｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３に相当する。従って、時刻ｔ８、ｔ９における蓄熱指数は８００となり、ＴＳ＝ｔ１０−ｔ９＝８００÷２＝４００秒となり、４００秒の減算時間が必要となる。このとき、図５に示すように、ファンモータ９は時刻ｔ９からしばらく回転する。
【００３８】
また図６において、ｔ０＝０秒、ｔ１＝１０秒、ｔ２＝６０秒、ｔ３＝６５秒、ｔ４＝１００秒であり、従って、時刻ｔ３、ｔ４における蓄熱指数は９００となり、ＴＳ＝ｔ５−ｔ４＝９００÷２＝４５０秒となり、４５０秒の減算時間が必要となる。このとき、図６に示すように、ファンモータ９は時刻ｔ４からしばらく回転する。
【００３９】
図７は、図１の中央処理装置１の構成を示す機能ブロック図であり、ソフトウェアにより実現される機能実現手段を示す。
【００４０】
図７において、１１は時間計測を行う計時手段、１２は加熱ローラを加熱する加熱手段、１３は蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段、１４はファンモータ駆動回路８を介してファンモータ９を駆動するモータ駆動手段、１５はサーミスタ（温度検出器）６で検出された温度（サーミスタ６から出力される温度信号の示す温度）に基づいて加熱ローラ２２の実温度を判定する温度判定手段、１６は通紙終了か否かを判定する通紙判定手段、１７は全体の蓄熱指数としての累積値を判定する累積値判定手段、１８はファンモータ９の回転速度を制御する回転速度制御手段である。
【００４１】
このように構成された中央処理装置１について、その動作を図８を用いて説明する。図８は中央処理装置１の動作（つまり画像形成装置の冷却装置の動作）を示すフローチャートである。
【００４２】
図８において、まず、入力装置２を介して印字信号を入力すると（Ｓ１）、計時手段１１は時刻ｔ０であると判定し、加熱手段１２は加熱ローラ２２（ハロゲンヒータ２３）の加熱駆動を開始すると共に、蓄熱指数算出手段１３は蓄熱指数算出を開始する（Ｓ２）。蓄熱指数の算出は、前述したように、蓄熱係数×経過時間に基づいて行う。次に、モータ駆動手段１４は、ローラ２１、２２の駆動モータを駆動すると共に、ファンモータ９を駆動する（Ｓ３）。次に、温度判定手段１５は、サーミスタ６からの温度信号に基づき、第１の所定温度（最高温度）Ｔｃに達したか否かを判定し（Ｓ４）、達したと判定したときは通紙開始を指示する（Ｓ５）。次に、通紙判定手段１６は、前述したセンサ（図示せず）に基づき通紙終了したか否かを判定し（Ｓ６）、通紙終了したと判定した場合には、モータ駆動手段１４はローラ２１、２２、ファンモータ９の回転駆動を停止し、蓄熱指数算出手段１３は蓄熱指数の算出を停止する（Ｓ７）。次に、累積値判定手段１７は累積値（全体の蓄熱指数、換言すれば各蓄熱指数を累積した値）が限界蓄熱指数（６５０）に達したか否かを判定し（Ｓ８）、達していないと判定した場合は、モータ駆動手段１４はファンモータ９の停止を指示する（Ｓ９）。すなわちファンモータ９の停止状態を維持する。次に、温度判定手段１５は、サーミスタ６の検出温度が第２の所定温度（中間温度）Ｔｂに達したか否かを判定し（Ｓ１０）、達したと判定したときはＤ＝２に基づく減算を開始する（Ｓ１１）。減算結果としての累積値は、（全体の蓄熱指数−Ｄ×時間）となる。次に、累積値判定手段１７は累積値がゼロに達したか否かを判定し（Ｓ１２）、ゼロに達したと判定したときは減算を終了する（Ｓ１３）。
【００４３】
ステップＳ８において累積値が限界蓄熱指数に達したと判定したときは、モータ駆動手段１４はファンモータ９に低速回転を指示し（Ｓ１４）、温度判定手段１５はサーミスタ６の検出温度が第２の所定温度（中間温度）Ｔｂに達したか否かを判定し（Ｓ１５）、達したと判定したときはＤ＝２に基づく減算を開始する（Ｓ１６）。次に、累積値判定手段１７は累積値がゼロに達したか否かを判定し（Ｓ１７）、ゼロに達したと判定したときは減算を終了し（Ｓ１８）、モータ駆動手段１４はファンモータ９の停止を指示する（Ｓ１９）。
【００４４】
図９（ａ）、（ｂ）はファンモータ９の回転速度を制御する制御信号を示すタイミング図である。図９はデューティ比により回転速度を制御する場合を示し、図９（ａ）は印加電圧Ｖ１でデューティ比が７５％の場合を示し、図９（ｂ）は印加電圧が同じくＶ１でデューティ比が５０％の場合を示す。このように同じ印加電圧Ｖ１でデューティ比を変えることにより、ファンモータ９の回転速度を制御することができる。また、印加電圧の値を変えても、ファンモータ９の回転速度を制御することができる。
【００４５】
以上のように本実施の形態によれば、発熱可能な対象物の温度を示す温度信号を出力する温度検出器６と、温度信号に基づいて対象物を冷却するファンモータ９を駆動するファンモータ駆動回路８と、全体を制御する中央処理装置１とを有する画像形成装置の冷却装置であって、中央処理装置１は、対象物における蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段１３と、算出した蓄熱指数に基づいてファンモータ駆動回路８を介してファンモータ９を駆動するモータ駆動手段１４とを有することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量に基づいてファンモータ９の回転駆動を制御することができ、蓄熱量に基づいてファンモータ９を駆動制御するのと同等程度の制御効率を達成することができるので、定着器の加熱ローラ２２等の対象物を効率良く冷却して、ファンモータ９の騒音や消費電力を抑制することができる。
【００４６】
また、モータ駆動手段１４は、蓄熱の程度を示す蓄熱指数が限界蓄熱指数以下の場合にはファンモータ９を駆動しないことにより、算出した蓄熱指数が限界蓄熱指数以下、すなわち推定蓄熱量が所定蓄熱量以下の場合にはファンモータ９を駆動しないので、従来は定常的であったファンモータ９の回転駆動が抑制され、ファンモータ９の騒音や消費電力を抑制することができる。
【００４７】
さらに、対象物は通紙にトナーを付着する定着器の加熱ローラ２２であり、蓄熱指数算出手段１３は加熱ローラ２２を加熱駆動する時間に応じて蓄熱指数を算出することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量を正確に算出することができる。
【００４８】
さらに、蓄熱指数算出手段１３は、蓄熱時間と蓄熱係数とを乗算して蓄熱指数を算出し、蓄熱係数を非通紙状態と通紙状態とで異なるものとすることにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量を更に正確に算出することができる。
【００４９】
さらに、蓄熱指数算出手段１３は、加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱指数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱指数とを有し、第１と第２の蓄熱係数に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、モータ駆動手段１４は、加熱駆動の停止後において温度信号の示す温度が所定温度に達した後の蓄熱指数の算出に使用される第３の蓄熱係数に基づいて、全体の蓄熱指数がゼロとなるまでファンモータ９を駆動する駆動信号を出力することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量を更に正確に算出することができると共にファンモータ８を冷却上効率良く回転駆動することができ、ファンモータ９の騒音や消費電力を正確に抑制することができる。
【００５０】
さらに、モータ駆動手段１４は、加熱駆動の開始から停止までのファンモータ９の回転速度と、加熱駆動停止後のファンモータ９の回転速度とを異なるものとすることにより、加熱駆動の有無に応じてファンモータ９を正確に回転駆動することができるので、ファンモータ９による加熱ローラ２２等の対象物の冷却効率を一層高めることができると共に、加熱駆動停止後におけるファンモータ９の回転速度を低下させて騒音を防止することができる。
【００５１】
さらに、モータ駆動手段１４は、ファンモータ９に供給する印加電圧の値または印加のデューティ比に基づいて回転速度の制御を行うことにより、ファンモータ９の回転速度を正確に制御することができ、ファンモータ９による対象物の冷却の効率を一層高めることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に記載の画像形成装置によれば、加熱ローラを冷却するファンモータと、ファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、ファンモータ駆動回路を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、加熱ローラにおける蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段を有し、蓄熱指数算出手段は、加熱ローラの加熱駆動の開始から停止までの非通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱係数と、加熱駆動の開始から停止までの通紙状態において蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱係数とを有し、第１と第２の蓄熱係数および各経過時間に基づいて加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、加熱駆動の停止後において、全体の蓄熱指数が所定の蓄熱指数以上の場合はファンモータを回転させるとともに、算出した全体の蓄熱指数が大きいほどファンモータを長い時間回転するようファンモータ駆動回路を制御することにより、算出した蓄熱指数すなわち推定蓄熱量に基づいてファンモータの回転駆動を制御することができ、蓄熱量に基づいてファンモータを駆動制御するのと同等程度の制御効率を達成することができるので、定着器の加熱ローラ等の対象物を効率良く冷却して、ファンモータの騒音や消費電力を抑制することができるという有利な効果が得られる。
【００５８】
請求項２に記載の画像形成装置によれば、請求項１に記載の画像形成装置において、加熱駆動の開始から停止までのファンモータの回転速度と、加熱駆動停止後のファンモータの回転速度とを異なるようにファンモータ駆動回路を制御することにより、加熱駆動の有無に応じてファンモータを正確に回転駆動することができるので、ファンモータによる加熱ローラ等の対象物の冷却効率を一層高めることができるとともに、加熱駆動停止後におけるファンモータの回転速度を低下させて騒音を防止するという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な画像形成装置の冷却装置を示すブロック図
【図２】画像形成装置たとえば複写機の一般的な定着器を示す断面図
【図３】図２の定着器を示す斜視図
【図４】一般的な蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図
【図５】１枚ずつ印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図
【図６】複数枚数を連続して印字する場合の蓄熱指数算出動作を説明するためのタイミング図
【図７】図１の中央処理装置の構成を示す機能ブロック図
【図８】中央処理装置の動作を示すフローチャート
【図９】（ａ）ファンモータの回転速度を制御する制御信号を示すタイミング図
（ｂ）ファンモータの回転速度を制御する制御信号を示すタイミング図
【符号の説明】
１ 中央処理装置（ＣＰＵ）
２ 入力装置
３ 表示装置
４ 記憶装置
５ Ａ／Ｄ変換器
６ 温度検出器（サーミスタ）
７ Ｄ／Ａ変換器
８ ファンモータ駆動回路
９ ファンモータ
１０ バス
１１ 計時手段
１２ 加熱手段
１３ 蓄熱指数算出手段
１４ モータ駆動手段
１５ 温度判定手段
１６ 通紙判定手段
１７ 累積値判定手段
１８ 回転速度制御手段
２１ 加圧ローラ
２２ 加熱ローラ
２３ ハロゲンヒータ
２４ 記録用紙
２５、２６ トナー
Claims (2)
- 加熱ローラを冷却するファンモータと、前記ファンモータを駆動するファンモータ駆動回路と、前記ファンモータ駆動回路を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記加熱ローラにおける蓄熱の程度を示す蓄熱指数を算出する蓄熱指数算出手段を有し、前記蓄熱指数算出手段は、前記加熱ローラの加熱駆動の開始から停止までの前記非通紙状態において前記蓄熱指数の算出に使用される第１の蓄熱係数と、前記加熱駆動の開始から停止までの前記通紙状態において前記蓄熱指数の算出に使用される第２の蓄熱係数とを有し、前記第１と第２の蓄熱係数および各経過時間に基づいて前記加熱駆動の開始から停止までの全体の蓄熱指数を算出し、前記加熱駆動の停止後において、算出した全体の蓄熱指数が所定の蓄熱指数以上の場合は前記ファンモータを回転させるとともに、算出した全体の蓄熱指数が大きいほど前記ファンモータを長い時間回転するよう前記ファンモータ駆動回路を制御することを特徴とする画像形成装置の冷却装置。
- 前記制御手段は、前記加熱駆動の開始から停止までの前記ファンモータの回転速度と、前記加熱駆動停止後の前記ファンモータの回転速度とを異なるように前記ファンモータ駆動回路を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置の冷却装置。
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