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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−174900
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−361805
出願日 平成9年(1997)12月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】世良 和信 (外2名)
発明者 杉野 修
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】電力供給によって発熱する加熱手段を有した定着装置によって、転写材上に形成された未定着画像を定着させる画像形成装置において、電力供給を行って動作させる駆動部のうち、稼動中の駆動部の数および種類に応じて前記加熱手段への電力供給の配分を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】電力供給によって発熱する加熱手段を有した定着装置によって、転写材上に形成された未定着画像を定着させる画像形成装置において、使用電力を計測する計測手段を設け、該計測手段の計測に基づいて、前記加熱手段への電力供給の配分を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項3】前記加熱手段へは所定の一定電力を配分すると共に、装置全体の最大定格電力から稼動中の駆動部に必要な電力を引いた、余裕分の電力から加熱手段へ更に配分可能とすることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
【請求項4】前記加熱手段は複数の加熱部材を有し、該加熱部材は、所定の一定電力を配分される主加熱部材と、余裕分の電力が配分される副加熱部材と、を有することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
【請求項5】定着装置による加熱部の温度を測定する測定手段を設け、該測定手段の測定結果に基づいて、前記余裕分の電力から加熱手段へ更に配分する電力量を決定することを特徴とする請求項3または4に記載の画像形成装置。
【請求項6】定着させる転写材の使用設定枚数に応じて、前記余裕分の電力から加熱手段へ更に配分する電力量を決定することを特徴とする請求項3,4または5に記載の画像形成装置。
【請求項7】周囲の環境状況を測定する環境センサを設け、該環境センサによる測定結果に基づいて、前記余裕分の電力から加熱手段へ更に配分する電力を決定することを特徴とする請求項3〜6のいずれか一つに記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転写材上に形成された未定着画像を定着させる定着装置を備えた、例えば複写機やプリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の画像形成装置としては、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などがある。
【0003】複写機は、一般的に、原稿等の画像を読み取る機能を備え、読み取った画像情報に基づいて転写材に画像を形成するものであるが、近年では、通信機能等を備えて外部から送られる画像情報を入力する機能を備えた複写機もある。
【0004】また、プリンタは、一般的に外部の装置、例えば、コンピュータなどの装置から送られる画像情報に基づいて転写材に画像を形成するものであり、ファクシミリ装置は、一般的に原稿等の画像を読み取る機能、および、通信機能を備え、読み取った画像情報を外部へ送り、また、外部から送られた情報に基づいて転写材に画像を形成するものである。
【0005】これらの画像形成装置には、転写材上に形成された未定着画像を定着させる定着装置を備えたものがある。
【0006】定着装置は、概略、内部に加熱ヒータを備えた加熱ロールと、この加熱ロール側に加圧される加圧ロールと、を備え、これらによって転写材を挟持しながら搬送することで加熱及び加圧を行って転写材上に形成された未定着画像を定着させるものである。
【0007】このような定着装置においては、転写材への画像定着の良否は加熱ロールの表面温度に左右される。
【0008】加熱ロールの使用電力を十分に多くとることができる場合には、複写速度が速い画像形成装置でも加熱ロールの表面温度の低下は少ないため、転写材への画像定着の程度は特に低下はしない。
【0009】しかし、使用電力が限られている場合(例えば1.5kW)には、定着装置に配分される電力は一定値以下に制限される。
【0010】複写速度の遅い画像形成装置の場合は、加圧ロールの表面温度の低下は少ないため画像定着に関しては問題はないが、複写速度の速い画像形成装置では、単位時間当たりの加熱ロールの熱の供給力に対して複写紙に与える熱量が大きいため、加熱ロールの表面温度が低下しやすく、その結果、画像の定着のレベルが低下するという問題がある。
【0011】これに対し、加熱ロールの熱容量をアップし加熱ロールの蓄熱量を大きくすることで、複写速度の比較的速い画像形成装置で複写枚数の多い場合にも、加熱ロールの表面温度低下を軽減することで画像の定着レベルを維持していく方法がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱ロールの熱容量をアップし加熱ロールの蓄熱量を大きくする方法を用いた場合においても、複写速度が一定値までは対応することができるが、一定値をこえると加熱ロールへの蓄熱量+加熱ロールへの熱の供給量に対して、転写材に与える熱量が大きくなっていくため、画像の定着のレベルが低下してしまっていた。
【0013】本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、限られた電力においても定着装置の加熱温度の維持性を向上させて、処理速度の向上に対応可能とする画像形成装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明にあっては、電力供給によって発熱する加熱手段を有した定着装置によって、転写材上に形成された未定着画像を定着させる画像形成装置において、電力供給を行って動作させる駆動部のうち、稼動中の駆動部の数および種類に応じて前記加熱手段への電力供給の配分を制御することを特徴とする。
【0015】したがって、稼動中の駆動部の数および種類により、これらに必要とされる電力量が予測でき、この必要電力量以外の可能な限りの電力を加熱手段へ配分することができる。
【0016】また、電力供給によって発熱する加熱手段を有した定着装置によって、転写材上に形成された未定着画像を定着させる画像形成装置において、使用電力を計測する計測手段を設け、該計測手段の計測に基づいて、前記加熱手段への電力供給の配分を制御することも可能である。
【0017】したがって、実際に加熱手段以外に使用される電力を計測できるので、この計測された電力量以外の可能な限りの電力を加熱手段へ配分することができる。
【0018】前記加熱手段へは所定の一定電力を配分すると共に、装置全体の最大定格電力から稼動中の駆動部に必要な電力を引いた、余裕分の電力から加熱手段へ更に配分可能とするとよい。
【0019】前記加熱手段は複数の加熱部材を有し、該加熱部材は、所定の一定電力を配分される主加熱部材と、余裕分の電力が配分される副加熱部材と、を有するとよい。
【0020】定着装置による加熱部の温度を測定する測定手段を設け、該測定手段の測定結果に基づいて、前記余裕分の電力から加熱手段へ更に配分する電力量を決定するとよい。
【0021】定着させる転写材の使用設定枚数に応じて、前記余裕分の電力から加熱手段へ更に配分する電力量を決定するとよい。
【0022】周囲の環境状況を測定する環境センサを設け、該環境センサによる測定結果に基づいて、前記余裕分の電力から加熱手段へ更に配分する電力を決定するとよい。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0024】(第1の実施の形態)図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置に具備される定着装置について説明する。
【0025】なお、画像形成装置の基本的な構成等については公知技術であるので、その詳細な説明は省略し、以下簡単に説明する。
【0026】まず、画像形成装置に備えられた像担持体(例えば感光体)上に画像光(レーザ光)を照射することによって像担持体上に静電潜像を形成させる。
【0027】そして、この静電潜像に現像装置によって現像剤を静電的に付着させることによって、像を現像化(トナー像化)させることができる。
【0028】その後、搬送される転写材上に現像(トナー像)を転写させて、この転写材を定着装置に搬送して、この転写材上に形成された未定着画像を定着させることで、画像形成が完了する。
【0029】本発明の実施の形態においては、このような画像形成装置に具備される定着装置に特徴を有するものであるので、以下、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置に具備される定着装置について詳しく説明する。
【0030】図1は本発明の第1の実施の形態に係る画像形成装置に具備される定着装置の概略構成図である。
【0031】画像形成装置には、図1に示すように、未定着トナー像1を加熱および加圧することによって、転写材である記録紙2上に永久画像として定着させる定着装置3が具備されている。
【0032】定着装置3に備えられた定着ロール(加熱ロール)4は、アルミニウム、ステンレスなどの中空の芯金5を有し、この芯金5の外周面には4弗化エチレン樹脂などの耐熱離型性を有する樹脂層6が形成されている。
【0033】樹脂層6の厚さ寸法は例えば20〜100μm程度とすることができる。
【0034】芯金5の内部には、加熱手段としての加熱用ヒータ7が内蔵されている。
【0035】また、定着ロール4は駆動モータ(図示せず)からの駆動力をうけ、図中矢印方向へ回転される。
【0036】定着ロール4には加圧ロール8が回転可能に圧接され、この加圧ロール8は定着ロール4に従動回転される。
【0037】加圧ロール8は定着ロール4と協働して記録紙2を挾圧搬送するためのニップ部を形成する。
【0038】加圧ロール8は中空の芯金9を有し、この芯金9の外周面には、シリコンゴム、フッ素ゴム、フロロシリコンゴムなどからなる弾性体層10が形成されている。
【0039】弾性体層10の厚さ寸法は例えば3mm〜10mm程度とすることができる。
【0040】芯金9の内部には加熱手段としての低加熱用ヒータ11が内蔵されている。
【0041】なお、この場合の低加熱用ヒータ11は、例えば点灯状態が続いても、加圧ロールの表面温度が定着ロール表面の制御温度に達しないものを用いて温度制御をしない方式をとってもよいし、また定格電力をあげて定着ロール同様加圧ロールも温度制御を行ってもよい。
【0042】定着ロール4の周囲には、定着ロール4の表面温度を検出する測定手段としての温度検出素子12と、定着後の記録紙2を定着ロール4または加圧ロール8から確実に分離するための分離爪13,14と、定着ロール4表面に付着したオフセットトナー、紙粉などの異物を定着ロール4表面から除去するクリーニング手段などが配置されている。
【0043】なお、図1中符号16〜18,20〜29によりクリーニング手段を構成しており、16〜18はクリーニングウエブユニットで定着ロールのオフセットトナーおよび紙粉等のクリーニング部材である。
【0044】また、20,23はウエブを定着ロールに対して押し当てて、クリーニング能力を向上させるための加圧部材であり、26はその心金、27〜29はその表層を形成する部材であり、例えば弾性層である。
【0045】また、21,22はウエブの搬送経路を形成させる円筒状部材(回転体)であり、24,25はウエブのたるみを防止する加圧部材である。
【0046】定着ロールおよび加圧ロール内に設置された各ヒータ7,11へは、電源33から電力制御回路32を通して電力が供給されており、CPU31からの信号により印加電圧のON,OFFおよび印加電圧が決定される。
【0047】例えば、一例として、ヒータ7および11の基準電力を、それぞれ90V/750W,90V/70Wとする。
【0048】まず、立ち上げ時にはヒータ以外の使用電力は非常に少ないことから(モーター、画像露光用ランプは作動していないため)、立ち上げ時のヒータ7への印加電圧を例えば100V、ヒータ11への印加電圧を例えば105Vとする。
【0049】こうすることで加圧ロールの温度の上昇が早まるため、画像形成装置自体が立ち上がった状態での定着装置全体で持っている熱量は基準電力の場合より大きくなる。
【0050】そして、その後複写動作を行う際、ヒータ7,11にはまず基準値の90Vが印加される。
【0051】次にCPU31により、現在動作中のモーター、ランプ等(すなわち、電力供給により駆動する駆動部のうち、稼動中の駆動部の数および種類)を把握できるため、装置全体のおおよその使用電力は推定することができる。
【0052】この時の、使用電力と上限値(最大定格電力値として例えば1.5kW)とを比較し、上限値から使用電力を差し引いた電力(余裕分の電力)を電圧換算して、ヒータ7あるいは11に補正分の電圧値(例えば95V)を印加する。
【0053】以上のような構成によって、限られた電力のなかで定着用のヒータへの電力を最大限に確保でき、複写速度の速い画像形成装置に対しても、一定の定着レベルを確保することが可能になった。
【0054】このような制御は、特に定着装置に多量の熱量を必要とする連続多数枚複写時には有効である。
【0055】なお、以上の説明では、稼動中の駆動部の数および種類から装置全体のおおよその使用電力を推定して、この推定値に基づいて余裕分の電力を求める構成を示したが、画像形成装置自体に計測手段としての電力計を設置すれば、実測値に基づいて余裕分の電力を求めることができるので、より細かい電力制御を行うことが可能となる。
【0056】また、上述の説明では定着ロールと加圧ロールの双方に加熱手段を有する場合について述べたが、定着ロールにのみ加熱手段を有する場合でも同様に補正分を配分することにより、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【0057】さらに、上述の説明では、追加分の電力を供給する際においても、基準電圧を供給するものと同一のヒータの印加電圧をupすることで電力upに対応したが、基準電圧用のヒータ(主加熱部材)とは異なる電力up用のヒータ(副加熱部材)を別に備えて、追加分の電力を供給する際にはその電力up用のヒータを点灯させても良い。
【0058】(第2の実施の形態)本実施の形態においては、装置の使用状態等に応じて、追加分の電力を供給するか否か、あるいは供給する場合の供給量を決定する制御を行う構成としている。
【0059】基本的な構成等については上述の第1の実施の形態で図1を参照して説明した構成等と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略し、本実施の形態の特徴である制御について以下に詳しく説明する。
【0060】本実施の形態では、画像形成(複写)動作中に、電力の上限値(例えば1.5kW)と使用電力との差分の電力値を定着装置に配分する際に、画像形成装置の動作状況に対応して電力の配分を切り替えている。
【0061】まず、画像形成(複写)動作がなされた際、一定の時間間隔で定着ロールの表面温度の値は測定されている。
【0062】この時、定着ロールの表面温度と定着ロールの制御温度と比較し、その差が一定値以上(例えば5°以上)となった場合、あるいは、一定時間内の定着ロールの温度低下が急激な場合には、定着ロールの熱量がかなり不足していると考えられる。
【0063】従って、本実施の形態の場合には、画像の定着性を維持するために定着ロールの温度低下を抑えるように、最大定格電力値と使用電力値との差分の電力を定着ロールヒータに、優先的に、あるいは定着ヒータのみに供給していくと定着ロールの温度低下が抑えられ、定着レベルを維持することが可能になる。
【0064】また、一定時間間隔で定着ロールの表面温度を見た場合に、表面温度と制御温度との差が一定値以下の場合には、定着ロールの持つ熱量は十分であると判断し、上限値との差分の電力を加圧ロールのヒータに供給するか、または差分の電力は供給しない。
【0065】こうしていくことで、定着装置使用時に熱量が不足することが著しい場合には、優先的に定着ロールに対して、上限値との差分の電力を供給していくことで、複写速度の速い画像形成装置に対しても、定着レベルを維持することが可能になる。
【0066】さらに、このとき設定された複写枚数も同時に判断条件にいれると、細かい制御が可能となる。
【0067】例えば、設定枚数が少ないと判断した場合(枚数設定が一定値以下の場合)には、定着ロールの温度低下は少ないと判断できるため、上限電力値との差分を定着装置に付加することをしない。
【0068】その場合でも定着レベルを維持することができる。
【0069】しかし、設定枚数が多い場合には、定着ロールの温度低下が大きいと判断できるため、複写動作がスタートした直後から上限電力値と使用電力との差の電力値を優先して定着ロールヒータに供給することにより、定着ロールの温度低下が低減され、定着レベルを維持することが可能となる。
【0070】例えば、定着装置の通常の使用電力が750Wであり、プロセススピード380mm/s程度で、60枚/分の複写能力を持つ画像形成装置を用いて多数枚の複写(例えば400〜500枚)を行う場合、複写設定枚数が100枚以上の場合上限電力値との差分(例えば80W程度)を複写スタート時から定着ロールヒーターに供給するという制御条件を入れれば、定着ロール表面温度は図2に示すように差分を定着ロールに加えない場合に比べて10℃程度異なるため、定着レベルを維持することが可能となる。
【0071】これは一例であり定着装置の熱容量あるいは、定着ロールの制御温度が変われば変化しうる量である。
【0072】なお、上述の説明では、画像形成装置が置かれた環境については特に言及してはいないが、環境センサーにより差分の電力を付加する条件を変えれば(例えば低温時あるいは高湿時には差分の電力を加えるタイミングを早める)さらに細かい対応が可能となる。
【0073】また、定着ロールの表面温度と定着ロールの制御温度との温度差や設定枚数等に応じて、追加する電力を数段階に分けることもできる。
【0074】以上のように、装置の使用状態や使用環境状態に応じた対応をすることができる。
【0075】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、電力供給を行って動作させる駆動部のうち、稼動中の駆動部の数および種類に応じて加熱手段への電力供給の配分を制御することで、稼動中の駆動部の数および種類により、これらに必要とされる電力量が予測でき、この必要電力量以外の可能な限りの電力を加熱手段へ配分することができるので、限られた電力においても定着装置の加熱温度を適正に維持することができ、処理速度の向上に対応することができる。
【0076】また、使用電力を計測する計測手段を設けて、この計測手段の計測に基づいて、加熱手段への電力供給の配分を制御するようにすれば、一層細かな配分制御が可能となる。
【0077】定着装置による加熱部の温度を測定する測定手段の測定結果や、定着させる転写材の使用設定枚数、あるいは周囲の環境状況を測定する環境センサによる測定結果に基づいて、加熱手段へ更に配分する電力量を決定すれば、使用状況に応じた対応が可能となる。




 

 


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