定着装置、及び定着装置を使用した印刷装置
【課題】本発明はハロゲンランプを使用し、印刷開始のウォームアップ時間を短縮する定着装置を提供するものである。
【解決手段】加熱手段を有する定着装置であって、電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、上記第１の加熱手段、又は上記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、上記加熱ローラが所定温度以下の時、上記第１の加熱手段に電圧を供給し、上記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、上記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段とを有することを特徴とする。
【解決手段】加熱手段を有する定着装置であって、電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、上記第１の加熱手段、又は上記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、上記加熱ローラが所定温度以下の時、上記第１の加熱手段に電圧を供給し、上記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、上記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置、及び定着装置を使用した印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、地球環境の保持が世界的に叫ばれ、地球温暖化防止会議を中心としてＣＯ２（二酸化炭素）などの温室効果ガスの排出規制が実現化に向かっている。このような状況において、印刷装置においてもＣＯ２削減に対応する取り組みが行われている。特に、印刷装置に使用される熱定着器は消費電力が大きく、印刷装置の消費電力削減のためには定着器による消費電力を削減することが重要である。
【０００３】
例えば、最近の電子写真方式の印刷装置では、消費電力を削減するため、熱定着器への電源供給を印刷処理が終了した後、１分程度で省電力モードに移行させている。例えば、熱定着器に内蔵されたヒータへの通電を印刷処理終了後、１分程度で停止し、印刷装置をスリープモードに設定している。
【０００４】
しかし、上記のような省電力モードへの移行制御を行うと、次の印刷処理を行う際、ウォームアップに長時間を要する。このため、ユーザからのウォームアップ時間の短縮の要望が強い。
【０００５】
ここで、特許文献１は短時間での装置のウォームアップを維持しつつ、省電力可能な定着装置を用いた画像形成装置の発明である。この特許文献１に係る発明は、商用電源から電力供給されて定着ローラの幅方向中央部を加熱する発熱部をもつ中央加熱ヒータと、補助電源装置の放電中に点灯して定着ローラを加熱する補助ヒータとを備え、定着装置の立上げ時、又は復帰時、上記補助ヒータを点灯せず中央加熱ヒータを点灯して定着ローラのウォームアップを行う発明である。
【０００６】
尚、定着器にハロゲンランプを使用する発明として、特許文献２及び３が提案されている。特許文献２はハロゲンランプのフィラメントの断線を防ぎ、ランプ寿命を伸ばす調光装置の発明であり、特許文献３はハロゲンランプの電力量を抑えることにより、装置全体の電力容量を小さくする感光材料処理装置に関する発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１８６６６５号公報
【特許文献２】特開平０６−２８９５７５号公報
【特許文献３】特開平０７−１１４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１による定着器の温度制御は、商用電源から電力供給される中央加熱ヒータと補助電源装置から電源供給される補助ヒータを使用する構成であり、商用電源と共に、補助電源装置が必要である。一方、ウォームアップ時間を短縮する為には、例えばＩＨ（Induction Heating)ヒータを使用することが考えられる。しかし、この場合大電力の高周波誘導回路が必要となり、装置のコストアップの原因となる。
【０００９】
そこで、本発明はハロゲンランプを使用し、熱定着器のウォームアップ時間を短縮した定着装置、及び定着装置を使用した印刷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は本発明によれば、電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段とを有する定着装置を提供することによって達成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価なハロゲンランプを使用した定着装置を使用でき、ウォームアップ時間の短い定着装置を提供することができる。また、この定着装置をプリンタ等の印刷装置に適用することによって、節電モードから短時間で印刷処理が可能な印刷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】加熱ローラに設けられたヒータを駆動する回路構成を説明する図である。
【図２】本実施形態における印刷装置の内部構成を説明する断面図である。
【図３】定着装置の概略図である。
【図４】実施形態１の処理動作を説明するフローチャートである。
【図５】実施形態２の回路構成を説明する回路図である。
【図６】実施形態２の処理動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施形態２の処理動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図２は、本実施形態におけるプリンタ装置（印刷装置）の内部構成を説明する断面図である。同図に示すプリンタ装置１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラープリンタ装置であり、４つの画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。
【００１４】
上記４つの画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ、及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００１５】
上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。
【００１６】
画像形成ユニット６Ｋは、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、印字ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。
【００１７】
現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備え、下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。
【００１８】
中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。
【００１９】
上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットとしている。
【００２０】
この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。
【００２１】
ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ、及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させ、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させ、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。
【００２２】
上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーナユニットが配置され、下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。
給紙部４は、上中下３段に配置された３個の給紙カセット２１ａ〜２１ｃを備え、３個の給紙カセット２１ａ〜２１ｃの給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
【００２３】
この二次転写部の下流（図では上方）側には、熱定着手段としての熱定着装置２７が配置され、熱定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙を熱定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。尚、熱定着装置２７は加熱ローラ４０及び加圧ローラ４１等で構成され、詳しく後述する。
【００２４】
両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。
【００２５】
また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、クリーニング部３５、取り込みローラ３６が配置されている。クリーニング部３５は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去し、取り込みローラ３６はクリーニング部３５が除去した廃トナーを引き継いで、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。
【００２６】
また、上記のクリーニング部３５を適度の圧力で転写ベルト１４に圧接させるため、中間転写ベルトユニット３側には、下方から転写ベルト１４をクリーニング部３５に向けて押圧する押圧ローラ３７が設けられている。
【００２７】
上記構成において、図３は上記熱定着装置２７の構成をより具体的に説明する図である。同図において、熱定着装置２７は加熱ローラ４０と加圧ローラ４１で構成され、加熱ローラ４０と加圧ローラ４１は圧接して配設されている。また、例えば加圧ローラ４１を矢印方向に回動することによって、加熱ローラ４０と加圧ローラ４１間にトナー４２が付着した用紙４３を挟持し、矢印方向に搬送する。
【００２８】
加熱ローラ４０内には３本のヒータＨＴ１〜ＨＴ３が配設され、加熱ローラ４０を加熱する。用紙４３に付着したトナー４２は加熱ローラ４０と加圧ローラ４１間を挟持搬送される間、熱と圧力によって熔融し、用紙４３に印字される。尚、用紙４３に印字されたトナー（像）４２´は前述の排紙トレー２９に排出される。
【００２９】
図１は、上記構成の加熱ローラ４０に設けられたヒータを駆動する回路構成を説明する図である。加熱ローラ４０には商用電源（ＡＣ入力）から電源ユニット４５を介して電力供給が行われる。加熱ローラ４０には３本のヒータＨＴ１〜ＨＴ３が配設されている。
ＨＴ１は、例えば定格９０Ｖのヒータであり、ＨＴ２は、例えば定格１０Ｖのヒータであり、ＨＴ３は、例えば幅の狭い用紙を印刷する場合に使用するヒータである。
【００３０】
電源ユニット４５は２つのトライアックＴｒ１、Ｔｒ２、及びスイッチ４６で構成され、トライアックＴｒ１はスイッチ４６を介してヒータＨＴ１、ＨＴ２に接続され、ヒータＨＴ１、ＨＴ２の加熱制御を行う。また、トライアックＴｒ２はヒータＨＴ３に接続され、ヒータＨＴ３の加熱制御を行う。尚、スイッチ４６は駆動するヒータを選択するスイッチであり、スイッチ４６が“１”側に切り替えられている場合、ヒータＨＴ１のみを選択し、スイッチ４６が“２”側に切り替えられている場合、ヒータＨＴ１、ＨＴ２を選択し、ヒータＨＴ１とＨＴ２の直列回路を構成する。このスイッチ４６の切り替えは、制御部４７からの制御信号によって切り替え制御される。
【００３１】
また、トライアックＴｒ１及びＴｒ２も制御部４７からの制御信号によって駆動し、制御部４７には加熱ローラ４０に取り付けられた温度検知素子４８からの温度検知信号が入力する。制御部４７は温度検知素子４８からの温度検知信号に基づいて、トライアックＴｒ１及びＴｒ２の駆動制御を行う。
【００３２】
以上の構成において、以下に本実施形態の処理動作を説明する。図４は本例の加熱ローラ４０の温度制御動作を説明するフローチャートである。先ず、スリープ状態であるプリンタ装置１の印刷開始ボタンを操作すると、ウェイクアップ処理を開始する（ステップ（以下、Ｓで示す）１）。具体的には、制御部４７が温度検知素子４８からの温度検知信号に基づいて、加熱ローラ４０の温度を検出し、加熱ローラ４０の温度が印刷可能温度以下であるか判断する（Ｓ２）。
【００３３】
最初のこの判断では、加熱ローラ４０の加熱処理を開始したばかりであり、加熱ローラ４０の温度は印刷可能温度以下である（Ｓ２がＹＥＳ）。このため、制御部４７はスイッチ４６を“１”に切り替え、トライアックＴｒ１を制御する（Ｓ３）。例えば、トライアックＴｒ１のゲート（Ｇ）に所定時間トリガ信号を印加し、トライアックＴｒ１の駆動を開始し、ヒータＨＴ１のみに電源供給を行う。この処理によって、ヒータＨＴ１には電流が流れ、ヒータＨＴ１は加熱ローラ４０を加熱する。
【００３４】
この時、加熱ローラ４０は前述のように、定格９０Ｖのヒータであり、商用電源１００Ｖに対して定格以下のヒータである。このため、ヒータＨＴ１には定格以上の電流が流れ、大きな熱量を発生し、加熱ローラ４０を急速に加熱する。以後、制御部４７は加熱ローラ４０の温度を検出し、加熱ローラ４０の温度が印刷可能温度以下である間（Ｓ２がＹＥＳ）、上記処理を繰り返し、加熱ローラ４０を加熱する。
【００３５】
その後、加熱ローラ４０の温度が印刷可能温度以上になると（Ｓ２がＮＯ）、制御部４７はスイッチ４６に制御信号を出力し、スイッチ４６を“２”に切り替え、トライアックＴｒ１の制御を行う（Ｓ４）。すなわち、加熱ローラ４０内の回路をヒータＨＴ１とＨＴ２の直列回路に切り替え、ヒータＨＴ１とＨＴ２を１００Ｖの定格で駆動する。その後、用紙を給紙し、印刷処理を開始する（Ｓ５）。
【００３６】
尚、ヒータＨＴ３の駆動制御は、制御部４７からの制御信号に基づいてトライアックＴｒ２を駆動することによって行われる。例えば、ヒータＨＴ３は加熱ローラ４０の中央部の温度低下を中心に保障するものであり、制御部４７は対応する制御信号をトライアックＴｒ２に出力し、ヒータＨＴ３の駆動制御を行う。
【００３７】
前述の図１に示すヒータＨＴ１、ＨＴ２の例の場合、ヒータＨＴ１は定格９０Ｖのヒータであり、ヒータＨＴ２は定格１０Ｖのヒータであり、何れも電源電圧１００Ｖより低い定格のヒータである。したがって、上記処理（Ｓ３）において、ヒータＨＴ１には定格以上の電圧が印加され、大きな電力が供給される。
【００３８】
この場合、ハロゲンランプの特性からウォームアップ時の電力は、1000W×(100/90)^1.54＝1176Wであり、更に電力に対する効率が(100/90)^1.83＝1.21倍となり、1176W×1.21＝1428W相当の電力によって加熱ローラ４０を加熱する。したがって、加熱ローラ４０を短時間で印刷可能状態に設定することができる。
【００３９】
尚、スイッチ４６が“２”に切り替えられ、ヒータＨＴ１とＨＴ２の直列回路を使用する場合には（Ｓ４）、ヒータに定格電圧が印加される為、電力は次の様になる。
通常動作時電力＝1000W＋111W＝1111W
【００４０】
以上のように本実施形態によれば、節電状態のプリンタ装置１を短時間で印刷可能状態に設定でき、ヒータの寿命も低下させることがない熱定着装置２７を提供することができる。したがって、このような構成の熱定着装置２７を使用することによって、ユーザの要望に適用した短時間での印刷開始が可能な印刷装置を提供することができる。
（実施形態２）
【００４１】
次に、本発明の実施形態２について説明する。尚、本実施形態において使用される定着装置は前述の実施形態１の説明において使用されたプリンタ装置１に使用されるものである。また、熱定着装置２７の構成も基本的に前述の図２に示す構成と同様であり、加熱ローラと加圧ローラが圧接して用紙を挟持搬送する構成である。
【００４２】
図５は本実施形態の加熱ローラ５０に設けられたヒータを駆動する回路構成を説明する図である。加熱ロー５０には商用電源（ＡＣ入力）からトライアックＴｒ３、Ｔｒ４を介して加熱ローラ５０に電力供給が行われる。加熱ローラ５０には２本のヒータＨＴ４、及びＨＴ５が配設されている。ＨＴ４は、例えば定格８０Ｖのヒータであり、ＨＴ２は、例えば定格１００Ｖのヒータである。したがって、本例においては、ヒータＨＴ４が電源電圧より低い定格であり、ヒータＨＴ５は電源電圧と同じ定格である。
【００４３】
また、本例ではヒータＨＴ４は加熱ローラ５０の全幅に渡って配設され、ヒータＨＴ５は加熱ローラ５０の中央に配設されている。また、ヒータＨＴ４はトライアックＴｒ３によって駆動され、ヒータＨＴ５はトライアックＴｒ４によって駆動される。
【００４４】
また、加熱ローラ５０の端部には端部サーミスタ５１が配設され、加熱ローラ５０の中央には中央サーミスタ５２が配設されている。トライアックＴｒ３及びＴｒ４はＣＰＵ５３の制御によって駆動し、ＣＰＵ５３はＲＯＭ５４に記憶されたプログラムに従って制御を行う。また、ＣＰＵ５３には端部サーミスタ５１から加熱ローラ５０の端部の検出温度のデータが入力し、中央サーミスタ５２から加熱ローラ５０の中央部の検出温度のデータが入力する。ＣＰＵ５３は上記端部サーミスタ５１及び中央サーミスタ５２から入力する温度検知信号に基づいて、トライアックＴｒ３及びＴｒ４の駆動制御（オン、オフ制御）を行う。
【００４５】
以上の構成において、以下に本実施形態の処理動作を説明する。
図６及び図７は本例の加熱ローラ５０の温度制御動作を説明するフローチャートであり、図６は加熱ローラ５０の全幅に渡って配設されたヒータＨＴ４の駆動制御を説明するフローチャートであり、図７は加熱ローラ５０の中央部に配設されたヒータＨＴ５の駆動制御を説明するフローチャートである。
【００４６】
先ず、図６に示すフローチャートに従って、ヒータＨＴ４の駆動制御を説明する。スリープ状態であるプリンタ装置１の印刷開始ボタンを操作すると、ヒータＨＴ４の駆動を開始する。具体的には、端部サーミスタ５１が加熱ローラ５０の端部の温度を検出し（ステップ（以下、ＳＴで示す）１）、ＣＰＵ５３は端部サーミスタ５１からの検知信号に基づいて、加熱ローラ５０の端部の温度が目標温度以上であるか判断する（ＳＴ２）。
【００４７】
最初のこの判断では、前述と同様、加熱ローラ５０の加熱処理を開始したばかりであり、加熱ローラ５０の温度は目標温度以下である（ＳＴ２がＹＥＳ）。このため、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ３を駆動するためゲート（Ｇ）をトリガし、トライアックＴｒ３の駆動を開始する（ＳＴ３）。
【００４８】
この処理によって、ヒータＨＴ４には電流が流れ、ヒータＨＴ４は加熱ローラ５０を加熱する。この時、ヒータＨＴ４は定格９０Ｖのヒータであり、前述と同様、商用電源１００Ｖに対して定格以下のヒータである。このため、ヒータＨＴ４には定格以上の電流が流れ、大きな熱量を発生し、加熱ローラ５０を急速に加熱する。
【００４９】
以後、ＣＰＵ５３は加熱ローラ５０の端部の温度を検出し、加熱ローラ５０の温度が目標温度以下である間（ＳＴ２がＹＥＳ）、上記処理を繰り返し、加熱ローラ５０を加熱する。
【００５０】
その後、加熱ローラ５０の温度が目標温度以上になると（Ｓ２がＮＯ）、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ３の駆動制御を行い、ヒータＨＴ４の駆動を停止する（ＳＴ４、ＳＴ５）。すなわち、以後加熱ローラ５０の温度制御をトライアックＴｒ４を駆動制御することによって行う。
【００５１】
すなわち、図７に示すフローチャートに従って、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ４の駆動制御を行い、中央サーミスタ５２から加熱ローラ５０の中央部の温度データを測定し（ステップ（以下、ＳＴＰで示す）１）、加熱ローラ５０の中央部の温度が目標温度以下である時（ＳＴＰ２がＹＥＳ）、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ４を駆動するためゲート（Ｇ）をトリガし、トライアックＴｒ４の駆動を開始する（ＳＴＰ３）。
【００５２】
この処理によって、ヒータＨＴ５に電流が流れ、ヒータＨＴ５は加熱ローラ５０を加熱し、加熱ローラ５０の中央部の温度が目標温度以上になると（ＳＴＰ２がＮＯ）、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ４の駆動を停止し（ＳＴＰ４、ＳＴＰ５）、ヒータＨＴ４によって加熱ローラ５０の中央部の温度低下を中心に温度制御を行う。
【００５３】
以上のように本実施形態によっても、節電状態のプリンタ装置１を短時間で印刷可能状態に設定でき、ヒータの寿命も低下させることがない熱定着装置を提供することができる。また、このような構成の熱定着装置を使用することによって、ユーザの要望に適用した短時間での印刷開始が可能な印刷装置を提供することができる。
【００５４】
尚、以下に本実施形態の効果の例を示す。例えば、ヒータＨＴ４として、８０ｖ、１ＫＷ定格のヒータを使用する場合、このヒータＨＴ４に１００ｖの電圧を印加するの、電力、及び光エネルギーは以下のようになる。
・電力 ＝ １０００ｗｘ（１．２５）＾１．５４＝１４１０ｗ
・光エネルギ＝ １０００ｗｘ（１．２５）＾３．３８＝２１２６ｗ
また、ウォームアップ時間の短縮は、例えば３０秒から２１秒に短縮される。すなわち、通常３０秒のウォームアップ時間を必要とする熱定着装置であれば、２１秒で印刷処理を行うことができるようになる。
【００５５】
また、省エネルギーについて検討すると、
１Ｋｗｘ３０秒 ＝ ３００００ジュール
↓
１４１０ｗｘ２１秒＝２９６１０ジュール
であり、消費する電力も削減することができる。
【００５６】
本発明はいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下、本件特許出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００５７】
付記１
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【００５８】
付記２
前記第１、第２の加熱手段の直列回路に供給する電圧は、前記電源電圧と同じ定格の電圧であることを特徴とする付記１に記載の定着装置。
【００５９】
付記３
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段と、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像が形成された記録媒体を前記加熱ローラと加圧ローラ間で挟持搬送して前記トナー像を前記記録媒体に定着し、該記録媒体を排出する画像形成処理手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００６０】
付記４
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【００６１】
付記５
前記第１の加熱手段は前記加熱ローラの全幅に渡って設置され、前記第２の加熱手段は前記加熱ローラの中央部に設置されていることを特徴とする付記４に記載の定着装置。
【００６２】
付記６
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段と、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像が形成された記録媒体を前記加熱ローラと加圧ローラ間で挟持搬送して前記トナー像を前記記録媒体に定着し、該記録媒体を排出する画像形成処理手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・プリンタ装置
２・・・画像形成部
３・・・中間転写ベルトユニット
４・・・給紙部
５・・・両面印刷用搬送ユニット
６、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ・・画像形成ユニット
７・・・感光体ドラム
８・・・クリーナ
９・・・帯電ローラ
１１、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ・・印字ヘッド
１２・・現像器
１３・・現像ローラ
１４・・転写ベルト
１５・・駆動ローラ
１６・・従動ローラ
１７・・ベルト位置制御機構
１８・・一次転写ローラ
１９・・廃トナー回収容器
２１・・給紙カセット
２２・・用紙取出ローラ
２３・・給送ローラ
２４・・捌きローラ
２５・・待機搬送ローラ対
２７・・熱定着装置
２８・・搬出ローラ対
２９・・排紙トレー
３１・・排紙ローラ対
３２ａ・・開始返送路
３２ｂ・・中間返送路
３２ｃ・・終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ・・返送ローラ対
３５・・クリーニング部
３６・・取り込みローラ
３７・・押圧ローラ
４０・・加熱ローラ
４１・・加圧ローラ
４２・・トナー
４３・・用紙
４５・・電源ユニット
４６・・スイッチ
４７・・制御部
４８・・温度検知素子
５０・・加熱ローラ
５１・・端部サーミスタ
５２・・中央サーミスタ
５３・・ＣＰＵ
５４・・ＲＯＭ
ＨＴ１〜ＨＴ３・・ヒータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置、及び定着装置を使用した印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、地球環境の保持が世界的に叫ばれ、地球温暖化防止会議を中心としてＣＯ２（二酸化炭素）などの温室効果ガスの排出規制が実現化に向かっている。このような状況において、印刷装置においてもＣＯ２削減に対応する取り組みが行われている。特に、印刷装置に使用される熱定着器は消費電力が大きく、印刷装置の消費電力削減のためには定着器による消費電力を削減することが重要である。
【０００３】
例えば、最近の電子写真方式の印刷装置では、消費電力を削減するため、熱定着器への電源供給を印刷処理が終了した後、１分程度で省電力モードに移行させている。例えば、熱定着器に内蔵されたヒータへの通電を印刷処理終了後、１分程度で停止し、印刷装置をスリープモードに設定している。
【０００４】
しかし、上記のような省電力モードへの移行制御を行うと、次の印刷処理を行う際、ウォームアップに長時間を要する。このため、ユーザからのウォームアップ時間の短縮の要望が強い。
【０００５】
ここで、特許文献１は短時間での装置のウォームアップを維持しつつ、省電力可能な定着装置を用いた画像形成装置の発明である。この特許文献１に係る発明は、商用電源から電力供給されて定着ローラの幅方向中央部を加熱する発熱部をもつ中央加熱ヒータと、補助電源装置の放電中に点灯して定着ローラを加熱する補助ヒータとを備え、定着装置の立上げ時、又は復帰時、上記補助ヒータを点灯せず中央加熱ヒータを点灯して定着ローラのウォームアップを行う発明である。
【０００６】
尚、定着器にハロゲンランプを使用する発明として、特許文献２及び３が提案されている。特許文献２はハロゲンランプのフィラメントの断線を防ぎ、ランプ寿命を伸ばす調光装置の発明であり、特許文献３はハロゲンランプの電力量を抑えることにより、装置全体の電力容量を小さくする感光材料処理装置に関する発明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１８６６６５号公報
【特許文献２】特開平０６−２８９５７５号公報
【特許文献３】特開平０７−１１４９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１による定着器の温度制御は、商用電源から電力供給される中央加熱ヒータと補助電源装置から電源供給される補助ヒータを使用する構成であり、商用電源と共に、補助電源装置が必要である。一方、ウォームアップ時間を短縮する為には、例えばＩＨ（Induction Heating)ヒータを使用することが考えられる。しかし、この場合大電力の高周波誘導回路が必要となり、装置のコストアップの原因となる。
【０００９】
そこで、本発明はハロゲンランプを使用し、熱定着器のウォームアップ時間を短縮した定着装置、及び定着装置を使用した印刷装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は本発明によれば、電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段とを有する定着装置を提供することによって達成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安価なハロゲンランプを使用した定着装置を使用でき、ウォームアップ時間の短い定着装置を提供することができる。また、この定着装置をプリンタ等の印刷装置に適用することによって、節電モードから短時間で印刷処理が可能な印刷装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】加熱ローラに設けられたヒータを駆動する回路構成を説明する図である。
【図２】本実施形態における印刷装置の内部構成を説明する断面図である。
【図３】定着装置の概略図である。
【図４】実施形態１の処理動作を説明するフローチャートである。
【図５】実施形態２の回路構成を説明する回路図である。
【図６】実施形態２の処理動作を説明するフローチャートである。
【図７】実施形態２の処理動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図２は、本実施形態におけるプリンタ装置（印刷装置）の内部構成を説明する断面図である。同図に示すプリンタ装置１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラープリンタ装置であり、４つの画像形成部２、中間転写ベルトユニット３、給紙部４、及び両面印刷用搬送ユニット５で構成されている。
【００１４】
上記４つの画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ、及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。
【００１５】
上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。
【００１６】
画像形成ユニット６Ｋは、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、印字ヘッド１１、及び現像器１２の現像ローラ１３が配置されている。
【００１７】
現像器１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備え、下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。
【００１８】
中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させる駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。
【００１９】
上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に用紙に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットとしている。
【００２０】
この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。
【００２１】
ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ、及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させ、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させ、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。
【００２２】
上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーナユニットが配置され、下面部のほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。
給紙部４は、上中下３段に配置された３個の給紙カセット２１ａ〜２１ｃを備え、３個の給紙カセット２１ａ〜２１ｃの給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
【００２３】
この二次転写部の下流（図では上方）側には、熱定着手段としての熱定着装置２７が配置され、熱定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙を熱定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。尚、熱定着装置２７は加熱ローラ４０及び加圧ローラ４１等で構成され、詳しく後述する。
【００２４】
両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。
【００２５】
また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、クリーニング部３５、取り込みローラ３６が配置されている。クリーニング部３５は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去し、取り込みローラ３６はクリーニング部３５が除去した廃トナーを引き継いで、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。
【００２６】
また、上記のクリーニング部３５を適度の圧力で転写ベルト１４に圧接させるため、中間転写ベルトユニット３側には、下方から転写ベルト１４をクリーニング部３５に向けて押圧する押圧ローラ３７が設けられている。
【００２７】
上記構成において、図３は上記熱定着装置２７の構成をより具体的に説明する図である。同図において、熱定着装置２７は加熱ローラ４０と加圧ローラ４１で構成され、加熱ローラ４０と加圧ローラ４１は圧接して配設されている。また、例えば加圧ローラ４１を矢印方向に回動することによって、加熱ローラ４０と加圧ローラ４１間にトナー４２が付着した用紙４３を挟持し、矢印方向に搬送する。
【００２８】
加熱ローラ４０内には３本のヒータＨＴ１〜ＨＴ３が配設され、加熱ローラ４０を加熱する。用紙４３に付着したトナー４２は加熱ローラ４０と加圧ローラ４１間を挟持搬送される間、熱と圧力によって熔融し、用紙４３に印字される。尚、用紙４３に印字されたトナー（像）４２´は前述の排紙トレー２９に排出される。
【００２９】
図１は、上記構成の加熱ローラ４０に設けられたヒータを駆動する回路構成を説明する図である。加熱ローラ４０には商用電源（ＡＣ入力）から電源ユニット４５を介して電力供給が行われる。加熱ローラ４０には３本のヒータＨＴ１〜ＨＴ３が配設されている。
ＨＴ１は、例えば定格９０Ｖのヒータであり、ＨＴ２は、例えば定格１０Ｖのヒータであり、ＨＴ３は、例えば幅の狭い用紙を印刷する場合に使用するヒータである。
【００３０】
電源ユニット４５は２つのトライアックＴｒ１、Ｔｒ２、及びスイッチ４６で構成され、トライアックＴｒ１はスイッチ４６を介してヒータＨＴ１、ＨＴ２に接続され、ヒータＨＴ１、ＨＴ２の加熱制御を行う。また、トライアックＴｒ２はヒータＨＴ３に接続され、ヒータＨＴ３の加熱制御を行う。尚、スイッチ４６は駆動するヒータを選択するスイッチであり、スイッチ４６が“１”側に切り替えられている場合、ヒータＨＴ１のみを選択し、スイッチ４６が“２”側に切り替えられている場合、ヒータＨＴ１、ＨＴ２を選択し、ヒータＨＴ１とＨＴ２の直列回路を構成する。このスイッチ４６の切り替えは、制御部４７からの制御信号によって切り替え制御される。
【００３１】
また、トライアックＴｒ１及びＴｒ２も制御部４７からの制御信号によって駆動し、制御部４７には加熱ローラ４０に取り付けられた温度検知素子４８からの温度検知信号が入力する。制御部４７は温度検知素子４８からの温度検知信号に基づいて、トライアックＴｒ１及びＴｒ２の駆動制御を行う。
【００３２】
以上の構成において、以下に本実施形態の処理動作を説明する。図４は本例の加熱ローラ４０の温度制御動作を説明するフローチャートである。先ず、スリープ状態であるプリンタ装置１の印刷開始ボタンを操作すると、ウェイクアップ処理を開始する（ステップ（以下、Ｓで示す）１）。具体的には、制御部４７が温度検知素子４８からの温度検知信号に基づいて、加熱ローラ４０の温度を検出し、加熱ローラ４０の温度が印刷可能温度以下であるか判断する（Ｓ２）。
【００３３】
最初のこの判断では、加熱ローラ４０の加熱処理を開始したばかりであり、加熱ローラ４０の温度は印刷可能温度以下である（Ｓ２がＹＥＳ）。このため、制御部４７はスイッチ４６を“１”に切り替え、トライアックＴｒ１を制御する（Ｓ３）。例えば、トライアックＴｒ１のゲート（Ｇ）に所定時間トリガ信号を印加し、トライアックＴｒ１の駆動を開始し、ヒータＨＴ１のみに電源供給を行う。この処理によって、ヒータＨＴ１には電流が流れ、ヒータＨＴ１は加熱ローラ４０を加熱する。
【００３４】
この時、加熱ローラ４０は前述のように、定格９０Ｖのヒータであり、商用電源１００Ｖに対して定格以下のヒータである。このため、ヒータＨＴ１には定格以上の電流が流れ、大きな熱量を発生し、加熱ローラ４０を急速に加熱する。以後、制御部４７は加熱ローラ４０の温度を検出し、加熱ローラ４０の温度が印刷可能温度以下である間（Ｓ２がＹＥＳ）、上記処理を繰り返し、加熱ローラ４０を加熱する。
【００３５】
その後、加熱ローラ４０の温度が印刷可能温度以上になると（Ｓ２がＮＯ）、制御部４７はスイッチ４６に制御信号を出力し、スイッチ４６を“２”に切り替え、トライアックＴｒ１の制御を行う（Ｓ４）。すなわち、加熱ローラ４０内の回路をヒータＨＴ１とＨＴ２の直列回路に切り替え、ヒータＨＴ１とＨＴ２を１００Ｖの定格で駆動する。その後、用紙を給紙し、印刷処理を開始する（Ｓ５）。
【００３６】
尚、ヒータＨＴ３の駆動制御は、制御部４７からの制御信号に基づいてトライアックＴｒ２を駆動することによって行われる。例えば、ヒータＨＴ３は加熱ローラ４０の中央部の温度低下を中心に保障するものであり、制御部４７は対応する制御信号をトライアックＴｒ２に出力し、ヒータＨＴ３の駆動制御を行う。
【００３７】
前述の図１に示すヒータＨＴ１、ＨＴ２の例の場合、ヒータＨＴ１は定格９０Ｖのヒータであり、ヒータＨＴ２は定格１０Ｖのヒータであり、何れも電源電圧１００Ｖより低い定格のヒータである。したがって、上記処理（Ｓ３）において、ヒータＨＴ１には定格以上の電圧が印加され、大きな電力が供給される。
【００３８】
この場合、ハロゲンランプの特性からウォームアップ時の電力は、1000W×(100/90)^1.54＝1176Wであり、更に電力に対する効率が(100/90)^1.83＝1.21倍となり、1176W×1.21＝1428W相当の電力によって加熱ローラ４０を加熱する。したがって、加熱ローラ４０を短時間で印刷可能状態に設定することができる。
【００３９】
尚、スイッチ４６が“２”に切り替えられ、ヒータＨＴ１とＨＴ２の直列回路を使用する場合には（Ｓ４）、ヒータに定格電圧が印加される為、電力は次の様になる。
通常動作時電力＝1000W＋111W＝1111W
【００４０】
以上のように本実施形態によれば、節電状態のプリンタ装置１を短時間で印刷可能状態に設定でき、ヒータの寿命も低下させることがない熱定着装置２７を提供することができる。したがって、このような構成の熱定着装置２７を使用することによって、ユーザの要望に適用した短時間での印刷開始が可能な印刷装置を提供することができる。
（実施形態２）
【００４１】
次に、本発明の実施形態２について説明する。尚、本実施形態において使用される定着装置は前述の実施形態１の説明において使用されたプリンタ装置１に使用されるものである。また、熱定着装置２７の構成も基本的に前述の図２に示す構成と同様であり、加熱ローラと加圧ローラが圧接して用紙を挟持搬送する構成である。
【００４２】
図５は本実施形態の加熱ローラ５０に設けられたヒータを駆動する回路構成を説明する図である。加熱ロー５０には商用電源（ＡＣ入力）からトライアックＴｒ３、Ｔｒ４を介して加熱ローラ５０に電力供給が行われる。加熱ローラ５０には２本のヒータＨＴ４、及びＨＴ５が配設されている。ＨＴ４は、例えば定格８０Ｖのヒータであり、ＨＴ２は、例えば定格１００Ｖのヒータである。したがって、本例においては、ヒータＨＴ４が電源電圧より低い定格であり、ヒータＨＴ５は電源電圧と同じ定格である。
【００４３】
また、本例ではヒータＨＴ４は加熱ローラ５０の全幅に渡って配設され、ヒータＨＴ５は加熱ローラ５０の中央に配設されている。また、ヒータＨＴ４はトライアックＴｒ３によって駆動され、ヒータＨＴ５はトライアックＴｒ４によって駆動される。
【００４４】
また、加熱ローラ５０の端部には端部サーミスタ５１が配設され、加熱ローラ５０の中央には中央サーミスタ５２が配設されている。トライアックＴｒ３及びＴｒ４はＣＰＵ５３の制御によって駆動し、ＣＰＵ５３はＲＯＭ５４に記憶されたプログラムに従って制御を行う。また、ＣＰＵ５３には端部サーミスタ５１から加熱ローラ５０の端部の検出温度のデータが入力し、中央サーミスタ５２から加熱ローラ５０の中央部の検出温度のデータが入力する。ＣＰＵ５３は上記端部サーミスタ５１及び中央サーミスタ５２から入力する温度検知信号に基づいて、トライアックＴｒ３及びＴｒ４の駆動制御（オン、オフ制御）を行う。
【００４５】
以上の構成において、以下に本実施形態の処理動作を説明する。
図６及び図７は本例の加熱ローラ５０の温度制御動作を説明するフローチャートであり、図６は加熱ローラ５０の全幅に渡って配設されたヒータＨＴ４の駆動制御を説明するフローチャートであり、図７は加熱ローラ５０の中央部に配設されたヒータＨＴ５の駆動制御を説明するフローチャートである。
【００４６】
先ず、図６に示すフローチャートに従って、ヒータＨＴ４の駆動制御を説明する。スリープ状態であるプリンタ装置１の印刷開始ボタンを操作すると、ヒータＨＴ４の駆動を開始する。具体的には、端部サーミスタ５１が加熱ローラ５０の端部の温度を検出し（ステップ（以下、ＳＴで示す）１）、ＣＰＵ５３は端部サーミスタ５１からの検知信号に基づいて、加熱ローラ５０の端部の温度が目標温度以上であるか判断する（ＳＴ２）。
【００４７】
最初のこの判断では、前述と同様、加熱ローラ５０の加熱処理を開始したばかりであり、加熱ローラ５０の温度は目標温度以下である（ＳＴ２がＹＥＳ）。このため、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ３を駆動するためゲート（Ｇ）をトリガし、トライアックＴｒ３の駆動を開始する（ＳＴ３）。
【００４８】
この処理によって、ヒータＨＴ４には電流が流れ、ヒータＨＴ４は加熱ローラ５０を加熱する。この時、ヒータＨＴ４は定格９０Ｖのヒータであり、前述と同様、商用電源１００Ｖに対して定格以下のヒータである。このため、ヒータＨＴ４には定格以上の電流が流れ、大きな熱量を発生し、加熱ローラ５０を急速に加熱する。
【００４９】
以後、ＣＰＵ５３は加熱ローラ５０の端部の温度を検出し、加熱ローラ５０の温度が目標温度以下である間（ＳＴ２がＹＥＳ）、上記処理を繰り返し、加熱ローラ５０を加熱する。
【００５０】
その後、加熱ローラ５０の温度が目標温度以上になると（Ｓ２がＮＯ）、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ３の駆動制御を行い、ヒータＨＴ４の駆動を停止する（ＳＴ４、ＳＴ５）。すなわち、以後加熱ローラ５０の温度制御をトライアックＴｒ４を駆動制御することによって行う。
【００５１】
すなわち、図７に示すフローチャートに従って、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ４の駆動制御を行い、中央サーミスタ５２から加熱ローラ５０の中央部の温度データを測定し（ステップ（以下、ＳＴＰで示す）１）、加熱ローラ５０の中央部の温度が目標温度以下である時（ＳＴＰ２がＹＥＳ）、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ４を駆動するためゲート（Ｇ）をトリガし、トライアックＴｒ４の駆動を開始する（ＳＴＰ３）。
【００５２】
この処理によって、ヒータＨＴ５に電流が流れ、ヒータＨＴ５は加熱ローラ５０を加熱し、加熱ローラ５０の中央部の温度が目標温度以上になると（ＳＴＰ２がＮＯ）、ＣＰＵ５３はトライアックＴｒ４の駆動を停止し（ＳＴＰ４、ＳＴＰ５）、ヒータＨＴ４によって加熱ローラ５０の中央部の温度低下を中心に温度制御を行う。
【００５３】
以上のように本実施形態によっても、節電状態のプリンタ装置１を短時間で印刷可能状態に設定でき、ヒータの寿命も低下させることがない熱定着装置を提供することができる。また、このような構成の熱定着装置を使用することによって、ユーザの要望に適用した短時間での印刷開始が可能な印刷装置を提供することができる。
【００５４】
尚、以下に本実施形態の効果の例を示す。例えば、ヒータＨＴ４として、８０ｖ、１ＫＷ定格のヒータを使用する場合、このヒータＨＴ４に１００ｖの電圧を印加するの、電力、及び光エネルギーは以下のようになる。
・電力 ＝ １０００ｗｘ（１．２５）＾１．５４＝１４１０ｗ
・光エネルギ＝ １０００ｗｘ（１．２５）＾３．３８＝２１２６ｗ
また、ウォームアップ時間の短縮は、例えば３０秒から２１秒に短縮される。すなわち、通常３０秒のウォームアップ時間を必要とする熱定着装置であれば、２１秒で印刷処理を行うことができるようになる。
【００５５】
また、省エネルギーについて検討すると、
１Ｋｗｘ３０秒 ＝ ３００００ジュール
↓
１４１０ｗｘ２１秒＝２９６１０ジュール
であり、消費する電力も削減することができる。
【００５６】
本発明はいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下、本件特許出願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
【００５７】
付記１
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【００５８】
付記２
前記第１、第２の加熱手段の直列回路に供給する電圧は、前記電源電圧と同じ定格の電圧であることを特徴とする付記１に記載の定着装置。
【００５９】
付記３
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段と、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像が形成された記録媒体を前記加熱ローラと加圧ローラ間で挟持搬送して前記トナー像を前記記録媒体に定着し、該記録媒体を排出する画像形成処理手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００６０】
付記４
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【００６１】
付記５
前記第１の加熱手段は前記加熱ローラの全幅に渡って設置され、前記第２の加熱手段は前記加熱ローラの中央部に設置されていることを特徴とする付記４に記載の定着装置。
【００６２】
付記６
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段と、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像が形成された記録媒体を前記加熱ローラと加圧ローラ間で挟持搬送して前記トナー像を前記記録媒体に定着し、該記録媒体を排出する画像形成処理手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【符号の説明】
【００６３】
１・・・プリンタ装置
２・・・画像形成部
３・・・中間転写ベルトユニット
４・・・給紙部
５・・・両面印刷用搬送ユニット
６、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ・・画像形成ユニット
７・・・感光体ドラム
８・・・クリーナ
９・・・帯電ローラ
１１、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ・・印字ヘッド
１２・・現像器
１３・・現像ローラ
１４・・転写ベルト
１５・・駆動ローラ
１６・・従動ローラ
１７・・ベルト位置制御機構
１８・・一次転写ローラ
１９・・廃トナー回収容器
２１・・給紙カセット
２２・・用紙取出ローラ
２３・・給送ローラ
２４・・捌きローラ
２５・・待機搬送ローラ対
２７・・熱定着装置
２８・・搬出ローラ対
２９・・排紙トレー
３１・・排紙ローラ対
３２ａ・・開始返送路
３２ｂ・・中間返送路
３２ｃ・・終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ・・返送ローラ対
３５・・クリーニング部
３６・・取り込みローラ
３７・・押圧ローラ
４０・・加熱ローラ
４１・・加圧ローラ
４２・・トナー
４３・・用紙
４５・・電源ユニット
４６・・スイッチ
４７・・制御部
４８・・温度検知素子
５０・・加熱ローラ
５１・・端部サーミスタ
５２・・中央サーミスタ
５３・・ＣＰＵ
５４・・ＲＯＭ
ＨＴ１〜ＨＴ３・・ヒータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１、第２の加熱手段の直列回路に供給する電圧は、前記電源電圧と同じ定格の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段とを有する定着装置を使用し、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像を前記定着装置に搬送し、前記定着装置によって前記トナー像を前記記録媒体に熱定着する画像形成処理手段を、
有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記第１の加熱手段は前記加熱ローラの全幅に渡って設置され、前記第２の加熱手段は 前記加熱ローラの中央部に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段 とを有する定着装置を使用し、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像を前記定着装置に搬送し、前記定着装置によって前記トナー像を前記記録媒体に熱定着する画像形成処理手段を、
有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１、第２の加熱手段の直列回路に供給する電圧は、前記電源電圧と同じ定格の電圧であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
電源電圧より低い定格の第１、第２の加熱手段を備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第１、第２の加熱手段の直列回路を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第１、第２の加熱手段の直列回路に電圧を供給する制御手段とを有する定着装置を使用し、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像を前記定着装置に搬送し、前記定着装置によって前記トナー像を前記記録媒体に熱定着する画像形成処理手段を、
有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記第１の加熱手段は前記加熱ローラの全幅に渡って設置され、前記第２の加熱手段は 前記加熱ローラの中央部に設置されていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
電源電圧より低い定格の第１の加熱手段と、前記電源電圧と同じ定格の第２の加熱手段とを備える加熱ローラと、
該加熱ローラに圧接して記録媒体を挟持搬送する加圧ローラと、
前記第１の加熱手段、又は前記第２の加熱手段を選択する選択手段と、
前記加熱ローラが所定温度以下の時、前記第１の加熱手段に電圧を供給し、前記加熱ローラが所定温度又は所定温度以上の時、前記第２の加熱手段に電圧を供給する制御手段 とを有する定着装置を使用し、
前記記録媒体にトナー像を形成し、該トナー像を前記定着装置に搬送し、前記定着装置によって前記トナー像を前記記録媒体に熱定着する画像形成処理手段を、
有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１７３５０９（Ｐ２０１２−１７３５０９Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３５２８０（Ｐ２０１１−３５２８０）
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２２日（２０１１．２．２２）
【出願人】（０００１０４１２４）カシオ電子工業株式会社 (601)
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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