JPS63228177A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、コピー用紙上に転写されたトナー像を熱定
着させる画像形成装置、特にクイックスタート及び省エ
ネルギー化を図った画像形成装置に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、画像形成装置として小形の静電式複写機が発表さ
れ、この複写機の分野において、軽薄化、コンパクト化
、省エネルギー化等が要求されてきている。この小形複
写機の使用者は、一般企業や事務所等の大形、中形機の
使用者と異り、小規模の店舗や医師、弁護士などの個人
事務所、あるいは家庭などの個人が対象となっている。

このため、特に省エネルギー化された比較的安価な製品
であることが必要であり、それと共に、これまでのこの
種の複写機において要求される保守管理を必要最小限に
することが必要である。この一つの解決方法として、保
守管理の主な対象である感光ドラム、現像Ｗ（トナー）
、クリーナ（廃トナー受け）等を一体化してカートリッ
ジに収め、ある一定枚数複写後にそのカートリッジ毎交
換する方法が提案されている。これにより、例えば現像
器内のトナーの色を違えたカートリッジを数種類用意し
ておけば、多色刷り複写も可能となる。

第１１図はこの種の小型静電式複写機の概略を示す構成
図である。図において、１は矢印方向に往復動する原稿
載置台で、透明な部材で形成されている。２は原稿載置
台１上にある原稿像の光像を感光ドラム３上にスリット
露光する集束性光伝送体で、感光ドラム３は矢印方向に
回転する。

４は感光ドラム３上に一様に帯電を施こすコロナ帯電器
、５はトナーを有した現像器で、一様に帯電された感光
ドラム３に集束性光伝送体２により光像を露光して形成
した静電潜像を顕像化する。

６．７はそれぞれ転写紙（コピー用紙）８をドラム面に
送り込む給紙ローラ及びレジストローラ、９は転写紙８
にドラム上の画像を転写する転写帯電器、１０はその転
写紙８をドラム３から分離する分離ローラで、分離され
た転写紙８はガイド１１を通って定着器１２に送られ、
ここでトナー像が定着される。１３はトナーが定着され
た転写紙８をトレイ１４上に排出する排出ローラ、！５
は感光ドラム３上に残存したトナーをかき落して回収す
るクリーナ、１６はＷ、稿を露光する露光源、１７は熱
線吸収用のフィルタ、１８は手差し用ローラ、１９は上
記感光ドラム３、現像器５、クリーナ１５等を一体化し
て収めたカートリッジ（図の斜線で囲まれた部分を示す
）、２０は駆動用ＤＣ（直流）モータである。

以−Ｆのような構成の複写機において、原稿載置台１上
に原稿を載せてコピースタート用押釦スイッチを押すと
、原稿載置台１が移動すると共に感光ドラム３が回転し
、感光ドラム３に原稿の静電潜像が形成される。この静
電潜像は現像器５により顕像化され、転写紙８に転写さ
れる。そしてトナー像が形成された転写紙８はガイド１
１に沿って定着器１２に送られ、ここでトナーが定着さ
れる。

ここで、上記トナーを定着する方法として、熱によりト
ナーを転写紙８に融着させる熱定着法が採用されており
、このため、電源が投入されてからしばらくの間は複写
動作が実行不可能となっている。即ち、電源スィッチを
ＯＮにしてから複写可能になるまでの間、定着器１２が
規定の温度（例えば１６５℃）に達するまでのウェイト
（待ち）時間が存在する。このウェイト時間は、小形機
の速いもので２０〜３０秒程度であり、中高速機には５
分以上のものもある。小形機は、ｍｌ述のように個人的
な事務所などで使用されている場合が多く、使用頻度な
ど複写状況はまちまちである。そして、比較的−日のコ
ピ一枚数が少ない場合には、コピーする毎に電源スィッ
チをＯＮ、ＯＦＦすることが多く、またコピ一枚数が多
い場合は電源スィッチを入れたままで常にスタンバイの
状態にしておくことが多い。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の画像形成装置は上記のように構成されているため
、画像形成の都度電源スィッチをＯＮ、ＯＦＦする場合
にはウェイト時間が長くなり、また電源スィッチを入れ
たままにしておくと電力消Ｔｔｍが大きくなるという問
題点があったこの発明は、このような問題点に着目して
なされたもので、ウェイト時間が短かく、また電力消費
量の小さい画像形成装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の画像形成装置は、画像形成プロセスの条件を
可変する可変手段を備え、画像形成中のみ定着器熱源を
付勢し且つ画像形成指示時の定着器温度に応じて上記プ
ロセスの条件が決定される画像形成モードと、電源が投
入されている間定着器熱源を付勢し且つ一定のプロセス
の条件となる画像形成モードとを選択できる選択手段を
具備したものである。

〔作用〕

この発明の画像形成装置においては、画像形成プロセス
の条件を可変する可変手段が設けられ、またそのプロセ
ス条件が相異する画像形成モードの選択手段が設けられ
ている。このため、画像形成指示時の定着器温度に応じ
たプロセス条件の画像形成を行うことができ、ウェイト
時間が短かくなると共に、電力消費量も少なくなる。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係る画像形成装置の回路構成を示す
ブロック図であり、ここでは複写機を示している。図に
おいて、２１は全体のシーケンス及びプロセス条件を制
御するマイクロコンピュータで、後述する複写モード（
画像形成モード）の選択手段が構成されている。２２は
帯電器４゜９及び現像器５を駆動する高圧トランスを有
したドライバ、２３は露光源のハロゲンランプ２４の位
相制御を行うドライバ、２５は定着器熱源であるハロゲ
ンランプ２６を駆動するドライバ、２７は駆動ＤＣモー
タ２０のドライバで、これらのドライバ２２．２３，２
５．２７によりプロセス条件の可変手段が構成されてい
る。２８は枚数表示などを行う表示系とコピースタート
スイッチ及びモード選択スイッチなどの操作系を含む表
示操作ユニット、２９はジャム検出センサや原稿検知セ
ンサなとのセンサユニット、３０は各駆動系のクラッチ
、プランジャー等のアクチェエータである。

第２図は上記マイクロコンピュータ２１の詳細を示す構
成図である。図中、３１はＣＰＵ、３２はプログラムメ
モリ、３３はデータメモリ、３４は５チヤンネル（ＡＮ
φ〜４）のＡ／Ｄ変換回路、３５はゼロクロス検知回路
、３６は４チヤンネル（ＰＷＭφ〜３）のパルス幅変調
回路、３７はクロックパルス発生器、３８は入出力イン
ターフェース、３９はパルス出力用タイマ・カウンタ群
、４０は割込制御器、４１はマスタ／スレイブ通信用イ
ンターフェース、４２は位相比較器である。

次に、プロセス条件の可変手段である各ドライバについ
て、その概略を説明する。先ず、帯電器及び現像器用の
ドライバ２２は第３図に示すような回路構成となってお
り、マイクロコンピュータ２１からＰＷＮ信号として周
波数２０〜４０にＨ８のパルス（ＰＷＭφ）が出力され
ると、そのパルスを増幅してフライバックトランス４３
を駆動する。これで、トランス４３の二次側に帯電出力
及び転写出力として−５〜−６ＫＶの高電圧が発生し、
この高電圧がコロナ帯電器４及び転写帯電器９に与えら
れ、各帯電器４．９ではコロナが発生してドラム上が帯
電されたり、ドラム上のトナー像が転写紙上に転写され
る。この時、帯電電流を一定にすればドラム上の帯電が
均一になるので、帯電電流を抵抗Ｒによって電流−電圧
変換してマイクロコンピュータ２１に取り込み、帯電電
流が一定となるように上記パルスの周波数、ＯＮ時間を
制御している。同時に、転写電流も帯電電流の増減に伴
って増減する。また、現像器５には現像バイアスが与え
られるが、この現像バイアスは帯電、露光によってでき
たドラム上の潜像をトナーにより顕像化する際にトナー
がドラム上にうまくジャンプするように現像スリーブに
印加するバイアスであり、周波数、１．６ＫＨｚ、電圧
１．３ＫＶ程度の正弦波あるいは矩形波のＡＣ（交流）
と−５０〜−５ｏｏｖ程度のＤＣを重畳させたものであ
る。マイクロコンピュータ２１から出力されるパルス（
ＰＯＵＴφ）は周波数１．６Ｋ）１２の矩形波であり、
これを増幅した後トランス４４で昇圧し、上記ＡＣ？ｌ
！圧とする。同時に、信号（ＰＷＭＩ）のチョッパ制御
によりトランス４５の二次側にＤＣ電圧を発生させ、こ
のＤＣ電圧と上記ＡＣＴｔ圧を重畳させて上記現像バイ
アスとしている。この時、ＤＣ成分は複写濃度を決定す
る要因となるため、その電圧を抵抗で分圧してマイクロ
コンピュータ２１に取り込み、フィードバック制御を行
っている。また、現像バイアスは定着温度による複写プ
ロセスの変化に伴って可変する必要はなく、濃度設定に
対してのみ−５０〜−５ｏｏｖのＤＣ成分を変化させれ
ば良い。

第４図は露光用ハロゲンランプ２４と定着用ハロゲンラ
ンプ２６のドライバ２３．２５の詳細回路を示したもの
である。露光用ハロゲンランプ２４の出力光量は印加電
圧の３乗に比例するので、ＡＣ電源の少しの電圧歪の影
響が大きく出力光量に出てしまい、複写を均一にできな
い場合がある。そこで、ＡＣ電源の実効値を実効値検出
回路４６で検出してマイクロコンピュータ２１に取り入
れ、ここでＡ／Ｄ変換して半波毎に取り込み、位相毎の
フィードバック制御を行うことにより出力光量を一定に
している。即ち、ＡＣ電源のゼロクロス点を、マイクロ
コンピュータ２１にトランス４７で降圧した電圧を入力
させることにより検出し、このゼロクロスをトリガとし
て内部タイマをスタートさせ、そのタイマのオーバーフ
ローで一定幅のパルスを出力している。そして、この一
定幅のパルスでフォトトライアック４８を通してハロゲ
ンランプ２４と直列接続されたトライアック４９をＯＮ
させ、ハロゲンランプ２４を点灯させている。その際、
内部タイマの設定値によって位相角が決まり、一度タイ
マの設定値をレジスタにセットしてあけば、後は自動的
に同じ位相角でハロゲンランプ２４が点灯される。この
位相角は、マイクロコンピュータ２１に入力される上記
実効値が設定値からずれた時に修正され、実効値の取り
込みはゼロクロスと同期して半波毎に行われる。

一方、定着用ハロゲンランプ２６の場合は定着ローラの
表面温度が重要な要素となっており、温度センサとして
サーミスタ５０が設けられ、その検出値（電圧値）をマ
イクロコンピュータ２１に取り入れてフィードバック制
御を行フている。そして、露光用ハロゲンランプ２４の
場合と同様、フォトトライアック５１を通してトライア
ック５２をＯＮさせ、定着用ハロゲンランプ２６を点灯
させている。但し、この定着用ハロゲンランプ２６は、
位相制御ではなく、ＯＮ、ＯＦＦのみによって制御され
ている。

また、駆動用ＤＣモータ２０のドライバ２７は第５図に
示すような構成となっている。前述したように、マイク
ロコンピュータ２１内部には基準周波数のクロックパル
スを発生するクロックパルス発生器３７及び位相比較器
４２が設けられており、モータ２０のエンコーダ５３か
らのパルスを取り込み、このパルスと基準パルスの位相
を比較している。そして、遅れ位相と進み位相とで出力
信号を切り換えてモータ２０を位相制御し、またエンコ
ーダ５３からのパルスをトリガとしてワンショットパル
スを出力し、これを積分してＦ−Ｖ　（周波数−電圧）
交換を行い、速度誤差信号として使用している。このよ
うに、ＤＣモータ２０の位相制御と速度制御を行ってお
り、上記基準パルスの周波数を変えることで各スピード
設定値に対応している。

次に複写プロセス及びシーケンス動作について説明する
。表１は、前述したプロセス条件の三つの例を示したも
のである。

表　　１ また、第６図ないし第８図は前述のマイクロコンピュー
タ２１によって選択される複写モード及びそのシーケン
スを示す図である。第６図に示したモードは、表１のプ
ロセス条件３を採用したものであり、従来と同じ通常の
複写モード、つまり電源が投入されている間定着器熱源
であるハロゲンランプ２６を付勢し且つ一定のプロセス
条件３となるものである。第７図、第８図に示すモード
は、複写動作中（画像形成中）のみハロゲンランプ２６
を付勢し且つ複写指示時（画像形成指示時）の定着器温
度に応じてプロセス条件１〜３が決定されるモードで、
クイックスタートと省エネルギーを図ったモードとなっ
ている。

即ち、第６図のモードでは、電源ＯＮで定着器１２が通
電され、定着器温度が規定の温度に達するまではウェイ
ト時間としてコピースタートは受は付けられない。定着
器温度が規定の温度に達するとスタンバイの状態となり
、コピースタート（複写指示）用押釦スイッチが押され
るとコピ一枚数など各設定条件に従って複写動作が実行
される。この時、表１のプロセス条件３に基づいて複写
が行われる。

また、第７図、第８図のモードでは、ウェイト時間を短
かくするために定着器温度が規定値より低くても複写可
能となるように各プロセス条件１〜３が選択される。つ
まり、プロセス条件１゜２においては定着器温度が低い
ので、転写紙及びトナーに熱エネルギーが多く与えられ
るようにＤＣモータ２０の駆動量を小さくしてプロセス
スピードを遅くしており、それに伴って帯電量及び露光
量も小さく設定されている。そして、これらのプロセス
条件１〜３はコピースタート時の定着器温度によって決
定され、例えばその温度が１００℃以下の時はプロセス
条件１，１００〜１４０℃の時はプロセス条件２．１４
０℃以上の時はプロセス条件３で複写が行われる。従っ
て、連続して複写を行う場合には、１枚目のコピーはプ
ロセス条件１．２枚目のコピーはプロセス条件２．３枚
目のコピーはプロセス条件３というような複写が可能で
あり、同様に１枚目のコピーがプロセス条件２であれば
２枚目以後のコピーをプロセス条件３で行うことも可能
である。また、複写終了後は即時あるいは一定時間（例
えば１０ｓｅｃ）経過後に定ｉ器１２への通電、つまり
ハロゲンランプ２６への通電が停止される。

上記第７図のモードのシーケンス動作を詳細に述べると
、先ずコピースタート押釦スイッチが押された時の定着
器温度は略２５℃であるので、この時点でプロセス条件
１が選択され、その制御量に基づいて各負荷が制御され
る。その際、原稿載置台（第１１図参照）を後進（Ｂ）
させ、折り返し点で約１秒停止（Ｓ）して前露光を行い
、次にＲｊＦ４載置台を蒲進（ＦＷ）させて感光ドラム
上に静電潜像を形成する。そして、現像器によりトナー
を付着させて顕像化し、そのトナー像を転写紙に転写す
る。ここで、図示のようにトナー像が転写された転写紙
が定着器１２に突入する以前に定着器温度はプロセス条
件１の温度Ｔ１に達しているので、プロセス条件１で制
御される。そして、転写紙が定着器１２から完全に離れ
た後に、定着器温度がプロセス条件２の温度Ｔ２になる
ように定着用ハロゲンランプ２６が通電される。この間
に原稿載置台は後進しており、この原稿載置台が折り返
し点に達した時点でプロセス条件２０制御量に切り換わ
り、この条件で次の複写が行われる。この２枚目のトナ
ー像が転写された転写紙が定着器１２に突入する時には
定着器温度がプロセス条件２の温度Ｔ２に達しているの
で、その条件で制御される。同様に転写紙が定着器１２
より離れると、定着器温度がプロセス条件３の温度Ｔ３
になるようにハロゲンランプ２６が通電され、次に原稿
載置台から折り返し点に達した時点でプロセス条件３の
制御量に切り換わり、３枚目以後はこのプロセス条件３
で複写が行われる。このようにして、連続コピーが行わ
れる。

また、第８図のモードはクイックスタートの複写モード
の他の例を示したもので、複写終了後定着器温度が下が
り始めた時に再びコピースタート押釦スイッチが押され
た場合を示している。例えば最初のコピースタート時点
の定着器温度が１３０℃であればプロセス条件２で複写
が行われ、この複写が終了すると定着器温度が下がるが
、次にコピースタート押釦スイッチが押された時に定ａ
Ｓ温度が１７０℃であればプロセス条件３で複写が行わ
れる。その後のシーケンスは、上記第７図のモードと同
様である。

以上クイックスタートの複写モードの動作について述べ
たが、ここでコピースタート押釦スイッチが押されてか
ら転写紙がトレイに排出されるまでの時間を求めて見る
と、第６図の通常のスタンバイモードでは約８秒、第７
図及び第８図の省エネルギーモードにおけるプロセス条
件！では約２３秒、プロセス条件２では約１６秒、プロ
セス条件３では約１２秒である。そこで、その日の使用
状況を考慮して、比較的複写枚数が少ない時と多い時と
で複写モードを選択することが有効なものとなる。その
際、定着２！！１２の間欠通電を行う省エネルギーモー
ドにおいても、プロセス条件を切り変えることによりク
イックスタートが可能であり、ウェイト時間が短かく、
消費電力も少ないものとなっている。

第９図は上述した制御動作のフローチャートであり、こ
れはマイクコンピュータ２１に格納されているプログラ
ムによって実行されるものである。

第９図（ａ）はコピー動作開始時のフローチャートであ
り、電源がＯＮされると先ずイニシャライズが行われ（
ステップ１０１）、マイクロコンピュータ２１内外の各
部の初期設定が行われる。次に、スイッチにより設定さ
れた複写モードが省エネルギーモードかスタンバイモー
ドかを判定しくステップ１０２）、省エネルギーモード
であれば直ちにコピースタート押釦スイッチの入力待ち
となる。しかし、スタンバイモードでは直ぐには上記ス
イッチの入力待ちとはならず、定着器の温度を１８０℃
に設定して（ステップ１０３）、定着器への通電を行い
、定着器温度が１６５℃に達したと判定すると（ステッ
プ１０４）、初めて上記スイッチの入力待ちとなる。

上記省エネルギーモードの場合、コピースタート押釦ス
イッチが押されたと判定すると（ステップ１０５）、定
着器温度Ｔを測定し、その温度Ｔが１００℃以上である
か、１４０℃以上であるか、あるいはその間であるかど
うかを判定する（ステップ１０６，１０７）。次に、そ
の判定結果に基づいて各プロセス条件１〜３を決定し、
各負荷の制御レジスタにその制御量の設定を行う（ステ
ップ１０８〜１１９）。そして、上記決定されたプロセ
ス条件１〜３に従って露光用ハロゲンランプ、帯電器、
現像器、駆動用ＤＣモータをＯＮさせ（ステップ１２０
〜１２３）、その条件のもとに複写を行う。なお、スタ
ンバイモードでは、当然プロセス条件３の制御量が設定
されて複写が行われる。

第９図（ｂ）はコピー動作終了時のフローチャートであ
り、複写が終了すると上記モータ、現像器、帯電器、及
び露光用ハロゲンランプがＯＦＦになる（ステップ１２
４〜１２７）。また省エネルギーモードと判定されると
くステップ１２８）、定着器の温度制御も停止される（
ステラ７’１２９）。この定着器は、次にコピースター
ト押釦スイッチが押されるまでは通電されない。しかし
、スタンバイモードでは定着器の温度制御だけは続けら
れ、定着器温度を１８０℃に保持している。

上記定着器など各負荷の制御は、第１０図（ａ）〜（ｅ
）に示すようにタスク化されており、例えば帯電、現像
バイアス制御は１ｍ５ｅｃ毎に帯電電流と現像バイアス
のＤＣ成分が取り込まれフィードバック制御が行われて
いる。同様に、定着器の温度制御は１００ｍ５ｅｃ毎に
、露光用ハロゲンランプの制御は１０ｍ５ｅｃ　（５０
Ｈ２地域）毎にフィードバック制御が行われている。ま
た、第９図に示したシーケンス制御及び表示、操作系の
制御も同様にタスク化されている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、プロセス条件
の可変手段と画像形成モードの選択手段を備えたため、
ウェイト時間が短かくなり、また電力消費量が少なくな
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の回路構成を示すブロック
図、第２図は第１図のマイクロコンピュータの詳細を示
す構成図、第３図は第１図の帯電器及び現像器用ドライ
バの詳細を示す回路図、第４図は第１図の露光用及び定
着用ハロゲンランプのドライバの詳細を示す回路図、第
５図は第１図の駆動用ＤＣモータのドライバの詳細を示
す回路図、第６図は通常の複写モードを示す説明図、第
７図はクイックスイッチスタートの複写モードの一例を
示す説明図、第８図はクイックスタートの複写モードの
他の例を示す説明図、第９図（ａ）、（ｂ）は全体の制
御動作を示すフローチャート、第１０図（ａ）、（ｂ）
。 （ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は各負荷の動作制御の説明図、
第１１図は小形複写機の概略を示す構成図である。 ３−−−−−感光ドラム ４・・・・−コロナ帯電器 ５−−−−−−現像器 ９−−−−転写帯電器 １２−−−−一定着器 １６−−−−−露光源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像形成プロセスの条件を可変する可変手段を備
   え、画像形成中のみ定着器熱源を付勢し且つ画像形成指
   示時の定着器温度に応じて前記プロセスの条件が決定さ
   れる画像形成モードと、電源が投入されている間定着器
   熱源を付勢し且つ一定のプロセスの条件となる画像形成
   モードとを選択できる選択手段を具備したことを特徴と
   する画像形成装置。
2. （２）画像形成プロセスの条件は、定着器温度、露光量
   、帯電量、及び駆動用モータの駆動量であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。