(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを熱源とする定着装置と、前記ヒータを駆動するヒータ駆動手段と、前記ヒータにより加熱される部材の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の点灯閾値を基準として前記ヒータの点灯を行い、且つ、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の消灯閾値を基準として前記ヒータの消灯を行うことによって前記ヒータを制御する制御手段とを有する画像形成装置において、画像形成の非動作時における前記定着装置の定着温度検出周期が画像形成の動作時の前記定着装置の定着温度検出周期よりも長くなるように設定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置において、少なくとも画像形成の非動作時における消灯閾値は画像形成の非動作時における点灯閾値とは異なる値で且つ高い値に設定し、画像形成の非動作時における点灯閾値と消灯閾値との差を動作時における点灯閾値と消灯閾値との差よりも大きく設定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における点灯閾値及び消灯閾値はあらかじめ定められた一定値であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値の変更は非動作時において一定時間経過した後に行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値の変更は非動作時において段階的に低下するように行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値はともに動作時の消灯閾値よりも低いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６記載の画像形成装置において、当該装置内の冷却を行う冷却ファンをもうけ、前記画像形成装置の非動作時は前記冷却ファンの送風を停止させるとともに、当該装置の非動作時における消灯閾値は画像形成装置を構成する定着装置を除く他の構成部に対して熱的な影響の無い温度以上に設定していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１または２記載の画像形成装置において、画像形成動作を行う作像部と、当該作像部の温度を検出する第２の温度検出手段を備え、前記第２の温度検出手段の検出温度結果により前記画像形成装置の非動作状態における前記消灯閾値を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１または２記載の画像形成装置において、画像形成動作を行う作像部と、当該作像部の温度を検出する第２の温度検出手段と、当該装置内の冷却を行う冷却ファンを備え、前記第２の温度検出手段の検出温度結果により当該装置の非動作時に前記冷却ファンの駆動状態を変更することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、一般に定着装置の熱源としてハロゲンランプなどのヒータを用いている。特開平６ー２８２１９９号公報には、電子写真式印刷装置のヒータランプ制御方法において、ヒータランプに給電するたびに、必ず低く制限した給電電流を、ヒータランプの温度制御に影響をおよぼすことのない一定時間ヒータランプに流し、大きな突入電流が流れることを防止するようにした方法が記載されている。また、特開平６ー３４８１７２号公報には、画像形成装置において、定着装置のヒータ非通電時にヒータ分岐端部の切り替えを行い、接点部の保護と電気ノイズの低減とを図るようにしたものが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平６ー２８２１９９号公報記載のヒータランプ制御方法では、制限電流供給用の回路を設けてヒータランプに給電するたびに低く制限した給電電流を一定時間ヒータランプに流すので、制限電流供給用の回路を構成する部品を追加するためのスペース及びコストと、ヒータに制限電流供給により常時通電することによる各部品（特にトライアック）の信頼性が懸念される。また、上記特開平６ー２８２１９９号公報には、ヒータが制限電流供給により常時オンとなる際に発生する高調波については全く記載されていない。
【０００４】
また、上記特開平６ー３４８１７２号公報記載の画像形成装置では、ヒータ自体にタップが分岐端部として設けてあり、その切り替えにより接点部の保護と電気ノイズの低減とを図っているが、電源電圧変動、高調波についての懸念、抑制は上記特開平６ー３４８１７２号公報に全く記載されていない。
従来技術においては、ヒータへの突入電流から保護するということが行われているが、これは部品を保護するためだけのものであり、電源電圧変動、商用電源への高調波の抑制、発生レベル等を考慮したものはない。
【０００５】
また、ハロゲンランプを熱源とする定着装置を有する画像形成装置では、ハロゲンランプ特有の点灯開始時の突入電流や、この突入電流を防止するためのハロゲンランプ駆動電圧の位相制御が周囲の商用電源を使用している装置に影響を与える場合が多い。例えば突入電流により生ずる電圧降下によって、照明器具の光量変動が生じたり商用電源電圧波形自体に歪みが生じたりする。また、一般的に画像形成装置は、電源投入期間中の大部分が待機状態であるので、待機状態での装置内冷却ファンの駆動による騒音は常時発生してしまう。
【０００６】
本発明は、ヒータへの突入電流により生ずる電圧変動回数を装置の各状態で最適に制御でき、電源電圧変動、商用電源への高調波の抑制をハードウェア部品、フィルタ部材の追加無しに極力抑制することができ、定着性や装置の生産性を犠牲にすることがなく、簡単な構成でヒータを制御することが可能になり、非動作時でも一定期間は動作時と同様のヒータ制御を行ってその一定期間中に再度動作するようなことがあっても定着性を低下させるようなことがなく、非動作時から再度動作時に戻るときの時間を短縮することができ、省電力を図ることができ、非動作時に装置を正常に維持することができて騒音が発生しないようにでき、非動作時の低温環境における装置の稼動に対して固有のニクロム線等を追加することなく結露マージンを向上させることができ、作像部の結露に対する余裕度を向上させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ヒータを熱源とする定着装置と、前記ヒータを駆動するヒータ駆動手段と、前記ヒータにより加熱される部材の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の点灯閾値を基準として前記ヒータの点灯を行い、且つ、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の消灯閾値を基準として前記ヒータの消灯を行うことによって前記ヒータを制御する制御手段とを有する画像形成装置において、画像形成の非動作時における前記定着装置の定着温度検出周期が画像形成の動作時の前記定着装置の定着温度検出周期よりも長くなるように設定したものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の画像形成装置において、少なくとも画像形成の非動作時における消灯閾値は画像形成の非動作時における点灯閾値とは異なる値で且つ高い値に設定し、画像形成の非動作時における点灯閾値と消灯閾値との差を動作時における点灯閾値と消灯閾値との差よりも大きく設定したものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における点灯閾値及び消灯閾値はあらかじめ定められた一定値であるものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値の変更は非動作時において一定時間経過した後に行うものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値の変更は非動作時において段階的に低下するように行うものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値はともに動作時の消灯閾値よりも低いものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項６記載の画像形成装置において、当該装置内の冷却を行う冷却ファンをもうけ、前記画像形成装置の非動作時は前記冷却ファンの送風を停止させるとともに、当該装置の非動作時における消灯閾値は画像形成装置を構成する定着装置を除く他の構成部に対して熱的な影響の無い温度以上に設定しているものである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、画像形成動作を行う作像部と、当該作像部の温度を検出する第２の温度検出手段を備え、前記第２の温度検出手段の検出温度結果により前記画像形成装置の非動作状態における前記消灯閾値を設定するものである。
【００１５】
請求項９に係る発明は、請求項１または２記載の画像形成装置において、画像形成動作を行う作像部と、当該作像部の温度を検出する第２の温度検出手段と、当該装置内の冷却を行う冷却ファンを備え、前記第２の温度検出手段の検出温度結果により当該装置の非動作時に前記冷却ファンの駆動状態を変更するものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の第１実施形態の回路構成の概略を示す。この第１実施形態は、複写機からなる画像形成装置の一実施形態であり、装置本体に原稿給送装置、転写紙仕分け装置、両面ユニット、ステープルユニット、大量給紙装置などの周辺機を選択的に取り付けることが可能である。装置本体においては、原稿台上の原稿がスキャナにより読み取られ、このスキャナからの画像信号が露光手段へ送られる。
【００１７】
感光体からなる像担持体、例えば感光体ドラムは、メイン駆動モータにより回転駆動されて帯電手段により一様に帯電された後に露光手段にて上記スキャナからの画像信号により露光されて静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置により現像されてトナー像となり、このトナー像が転写手段により給紙装置１８〜２０のうちの選択されたもの又は手差しテーブルからレジストローラを介して給送されてきた転写材としての転写紙へ転写された後に定着装置により定着されて排出される。
【００１８】
感光体ドラムは、トナー像転写後にクリーニング装置によりクリーニングされ、除電ランプにより除電される。定着装置は定着ローラと加圧ローラとが加圧機構により互いに圧接されて駆動源により回転駆動され、定着ローラが定着ヒータとしてのハロゲンヒータにより加熱される。定着ローラの表面温度は温度検出手段としてのサーミスタにより検出される。
【００１９】
原稿給送装置は、原稿を装置本体の原稿台上に給紙し、この原稿台上の原稿を複写終了後に排出する。転写紙仕分け装置は装置本体から排出された転写紙を仕分けし、ステープルユニットは転写紙を綴じる。両面ユニットは両面モードで装置本体から排出された表面複写の転写紙を表裏反転した後にレジストローラへ給送し、この転写紙はレジストローラにより所定のタイミングで送出されて裏面に感光体ドラム上のトナー像が転写手段により転写された後に定着装置によりトナー像が定着されて排出される。
【００２０】
両面ユニットが装置本体に取り付けられていない場合には、両面モードでは表面複写の転写紙は、定着装置から中間トレイへ搬送され、中間トレイから表裏が反転されてレジストローラへ給送される。この転写紙は、レジストローラにより所定のタイミングで送出されて裏面に感光体ドラム上のトナー像が転写手段により転写された後に定着装置によりトナー像が定着されて排出される。また、大量給紙装置は選択時に転写紙をレジストローラへ給送する。
【００２１】
第１実施形態の上記構成は周知のものである。ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３からなるマイクロコンピュータは制御手段を構成する。ＣＰＵ１１は、デコーダ２９を介して各チップを選択して動作させ、ラッチ回路２８を用いてＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３のアドレスを指定する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２内のプログラム及び固定データに従ってＲＡＭ１３を使用しながら動作し、システム制御部とは信号の授受を行う。
【００２２】
給紙装置１８〜２０は、周知のものであり、ＣＰＵ１１からの信号をシリアルパラレルレシーバ２１〜２３により受信してドライバーによりピックアップソレノイド（ＳＯＬ）、給紙クラッチ（ＣＬ）、トレイロックＳＯＬ、上昇モータを駆動し、用紙（転写紙）サイズセンサ、ペーパーエンドセンサ、トレイセットセンサ、接続検知センサ、中従センサ、右ドアオープンセンサの検知信号を入力用ゲートアレー２４を介してＣＰＵ１１やＲＡＭ１３へ転送する。
【００２３】
上記露光手段は、上記スキャナ等からの画像信号がＣＰＵ１１によりビデオ用ゲートアレー２５を介して入力され、この画像信号により半導体レーザ（ＬＤ）駆動回路でＬＤを駆動する。このＬＤからのレーザ光はポリゴンミラーにより偏向走査されて感光体ドラムに照射される。また、装置本体内における給紙搬送用の中従センサ、レジストセンサ、定着センサ、排紙センサや、カートリッジ用のドアオープンセンサ、突当開封センサの検知信号、高圧電源の帰還電圧やサーミスタ、濃度センサなどからのアナログ信号がゲートアレー２６を介してＣＰＵ１１やＲＡＭ１３へ転送される。
【００２４】
さらに、ＣＰＵ１１は、出力用ゲートアレー２７を介して給紙搬送用の中継ＣＬ、中間ＣＬ、レジストＣＬ、カートリッジ用のドアロックＳＯＬ、ピンチＳＯＬ、加圧ＳＯＬ、搬送モータ、開封モータ、接離ソレノイド、及びメイン駆動モータ、ブレードＳＯＬ、トナー補給ＳＯＬ、ポリゴンモータ、定着ヒータとしての上記ヒータ、高圧電源、除電ランプ、トナー濃度センサなどを制御する。
【００２５】
図４は第１実施形態におけるゼロクロス信号生成回路を示し、図５はその各部の電圧波形を示す。この第１実施形態は、一般的な商用電源ＡＣから電力が供給される。図４に示すゼロクロス信号生成回路は上記商用電源ＡＣからの入力電圧のゼロクロスポイントでゼロクロス信号を生成する。すなわち、このゼロクロス信号生成回路は、整流回路ＤＢと、フォトカプラＰＣと、トランジスタＴｒと、抵抗Ｒ１〜Ｒ５及びコンデンサＣにより構成され、パワーサプライユニットとアースＧＮＤに接続されてパワーサプライユニットから＋５Ｖなどの所定の直流電圧が印加される。
【００２６】
商用電源ＡＣから入力される交流電圧は、抵抗Ｒ１、Ｒ２及びコンデンサＣからなる回路を介して整流回路ＤＢにより全波整流され、フォトカプラＰＣを介してトランジスタＴｒのベースに加えられてトランジスタＴｒが商用電源ＡＣからの交流電圧のゼロクロスポイント付近でオンし、トランジスタＴｒのコレクタに接続された出力端子（Ｂ部）からゼロクロス信号が出力される。
【００２７】
図１は第１実施形態のヒータ駆動制御部を示し、図２はその各部の信号波形を示す。ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、割込みコントローラ１４、ＰＩ／Ｏ１５は、制御手段を構成し、上記ゼロクロス信号生成回路のＢ部からのゼロクロス信号が割込みコントローラ１４の割込み端子ＩＮＴ１に入力されてゼロクロス信号の立下りエッジで割込みがかけられる。ヒータ駆動回路１６は商用電源ＡＣからの交流入力によりヒータ１７の駆動タイミングの基準を上記ゼロクロス信号としてヒータ１７をオン／オフさせる。
【００２８】
ＣＰＵ１１は、上記ゼロクロス信号による割込みで位相角タイマをスタートさせる。この位相角タイマは所定の値が設定され、位相角タイマが所定の値をカウントすると、タイムオーバー割込みが発生する。ＣＰＵ１１はそのタイムオーバー割込みが発生するとヒータトリガ信号をヒータ駆動回路１６へ出力し、ヒータ駆動回路１６がヒータ用トライアックからなるヒータ駆動用素子をオンさせることにより、商用電源ＡＣからの交流入力をヒータ駆動用素子を通してヒータ１７に通電させる。ＣＰＵ１１は次のゼロクロス信号によりヒータ駆動回路１６へのヒータトリガ信号をオフさせてヒータ用トライアックをオフさせることによりヒータ１７への通電をオフさせる。
【００２９】
位相角タイマ値が大きいとヒータ１７の電圧（ヒータ１７の点灯電圧又は実効電圧）が小さくなり、位相角タイマ値が小さいとヒータ１７の電圧が大きくなる。ＣＰＵ１１は、このように位相角タイマ値を大きな値から少しずつ小さな値に変更し、最終的にはヒータトリガ信号を低レベルとしてヒータ１７を点灯させることによりハロゲンヒータ特有の突入電流の発生無しにヒータ１７の消灯からの点灯を可能とする。
【００３０】
近年、電気機器の電源高調波、電圧変動規則等の規格に基づき、様々な対応が電気機器でとられている。電源高調波は電気機器から商用電源に回り込む高調波成分の規制があり、上述のようにトライアックで商用電源ＡＣからヒータ１７への供給電力の位相制御を行うとトライアックのスイッチングにより商用電源ＡＣに回り込む高調波成分が増加する。電圧変動はヒータへの突入電流等の消費電流の急激な変動の回数、変動レベルの規制があり、急激な電流増は周囲の商用電源ラインに電圧降下を瞬時に引き起し、一般的な照明器具等のチラツキ等を引き起す。これらの規制はいずれもＥＮ規格である。
【００３１】
画像形成装置においては、一般的に待機時（画像毛形成を行わない非動作時）と動作時（画像形成を行う動作時）とで消費電力、消費電力量が異なり、待機時には消費電力量が１５０Ｗｈ前後であった装置が、動作時には５００Ｗｈを越えてしまう場合が多い。例えば転写紙上にトナー像を形成してこれを定着ローラ、ヒータを含む定着装置で定着しヒータへの供給電圧の位相制御及びヒータのソフトスタート点灯を行う画像形成装置では、動作時は、定着装置にて転写紙と定着ローラの回転により大幅に熱量が奪われることにより、ヒータが高いデューティ比で点灯してしまい、消費電力量が増大する。さらに、動作時は、制御回路、駆動回路（モータ、ファン、照明ランプを駆動する回路）での消費電力も大きくなり、ヒータ以外での消費電力も当然増加する。
【００３２】
また、待機時は、制御回路、駆動回路（モータ、ファン、照明ランプを駆動する回路）での消費電力が少ないので、ヒータのソフトスタート点灯時に発生する高調波成分の割合が極端に大きくなる。しかし、ヒータのソフトスタート点灯を実施しないと、電源電圧変動レベルが極端に大きくなる。また、動作時にも言えることであるが、装置の消費電力、電力量の違いにより高調波、電圧変動の双方のバランスの取れるヒータ点灯方式が異なってくる。
【００３３】
また、電圧変動はヒータの容量によっても異なる。図６はヒータの容量によるＰｓｔの違いの一例を示す。ここに、Ｐｓｔは、フリッカメータによる所定時間内の電圧変動レベルを示す値であり、電圧変動のレベル、発生頻度それぞれが小さければ小さな値となり、電圧変動レベルが小さい装置といえる。なお、図６はヒータの点灯方式が同一でヒータの容量のみ異なる画像形成装置の待機状態の値を示す。
【００３４】
図７はヒータのソフトスタート回数によるＰｓｔの違いの一例を示す。図７は、ヒータの容量が同一でソフトスタート回数のみを変更した画像形成装置の動作時の値を示す。図８はヒータのソフトスタート回数による高調波の違いの一例を示す。図８において、○は高調波発生レベルがＥＮ規格内と判定された場合であり、×は高調波発生レベルがＥＮ規格外と判定された場合である。図８は、高調波発生レベルを示すもので、動作モードの違い（装置の消費電力の違い）により、異なる。
【００３５】
また、第１実施形態は、装置本体に周辺機としての原稿給送装置、転写紙仕分け装置、両面ユニット、ステープルユニットを選択的に取り付けることが可能であり、動作時の消費電力、電力量が一定ではなく、原稿給送装置、転写紙仕分け装置、両面ユニット、ステープルユニットの有無、動作モードとしてこれらの周辺機を使用するか否か、これらの周辺機をどのようなデューティ比で稼動するかにより、ヒータ１７の最適な点灯方式が大きく異なる。つまり、上記のような構成形態により、ヒータ１７の最適な点灯方式が異なってくる。
【００３６】
そこで、第１実施形態では、装置の動作モードによりＣＰＵ１１にてヒータ１７の点灯方式を次のように変更する。これにより、装置に大型の電源ラインフィルタ等を必要とせずに、高調波、電圧変動の双方のレベルをバランス良く対応させることができる。
【００３７】
すなわち、第１実施形態では、定着ローラの温度を検出する温度検出手段により求められる温度に基づき、ヒータ１７の点灯／消灯制御による定着温度制御を、動作時には転写紙の定着性を優先させる定着温度制御とし、非動作時には省電力とヒータ１７の特有の点灯開始の突入電流の発生回数を少なくできる定着温度制御とするために、上記温度検出手段により求められる温度に基づき、動作時と非動作時とで異なるヒータ１７の消灯の閾値を設け、これらの閾値は動作時の閾値より非動作時の閾値の方を低く設定する。そして、非動作時のヒータ１７の消灯の閾値は、ヒータ１７の温度オーバーシュートが装置に影響を与えないレベルとし、突入電流により生ずる電圧変動回数を装置の各状態で最適に抑制する。
【００３８】
つまり、非動作時（待機時）は、定着ローラ温度がヒータ１７の点灯閾値となってヒータ１７が連続点灯を開始し、定着ローラ温度がヒータ１７の消灯閾値となると、直ちにヒータ１７が消灯するが、定着ローラ温度のオーバーシュートが発生する。このオーバーシュート分を予め考慮して非動作時のヒータ１７の消灯の閾値を動作時のヒータ１７の消灯の閾値よりもオーバーシュート分だけ低く設定することにより、定着ローラ温度のオーバーシュートによる無用なヒートストレスを定着装置に与えることがなく、その閾値を下げた分だけ省電力にもなり、発生する電圧変動、高調波、雑音端子電圧の抑制に有効である。
【００３９】
また、第１実施形態では、上記温度検出手段により求められる温度に基づき、ヒータ１７の点灯／消灯制御による定着温度制御を、動作時には転写紙の定着性を優先させる定着温度制御とし、非動作時には省電力とヒータ１７特有の点灯開始の突入電流の発生回数を少なくできる定着温度制御とするために、上記温度検出手段により求められる温度に基づき、動作時と非動作時とで異なるヒータ１７の点灯の閾値を設け、これらの閾値は動作時の閾値より非動作時の閾値の方を低く設定する。そして、非動作時のヒータ１７の点灯の閾値は複写生産性（ファーストコピーの生産性）に影響を与えない下限とし、突入電流により生ずる電圧変動回数自体を装置の各状態で最適に抑制する。
【００４０】
ここに、待機時においては、極力、ヒータ１７の点灯時間を短くしヒータ１７の点灯回数を少なくすることが、発生する電圧変動、高調波、雑音端子電圧、消費電力の抑制に有効である。しかしながら、待機状態であまり低い定着ローラ温度を設定すると、電源投入後に画像形成動作を直ちに開始することができず（定着ローラ温度が定着可能な所定温度に復帰する時間が長くなり）、定着ローラ温度が所定温度に上昇するまでオペレータを待たせることになり、生産性が低下してしまう。そこで、待機状態においては、ヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値とに格差を持たせることにより、一度点灯したヒータ１７は定着ローラ温度が消灯閾値に達するまでは連続点灯を行う。これにより、ヒータ１７の点灯回数を少なくすることができ、発生する電圧変動、高調波、雑音端子電圧の抑制に有効である。また、画像形成動作の開始から転写紙が定着装置に到達するまでに必要な所要時間と、定着ローラ温度が点灯閾値から画像形成動作可能温度まで復帰するのに必要な所要時間とが略同一となるように設定することにより、定着ローラ温度が画像形成動作可能温度に上昇するまでオペレータを待たせることが無くなり、生産性の低下も生じない。
【００４１】
さらに、第１実施形態では、上記温度検出手段により求められる温度に基づき、ヒータ１７の点灯／消灯制御による定着温度制御の周期を、動作時には転写紙の定着性を優先させる定着温度制御の周期とし、非動作時には省電力とヒータ１７特有の点灯開始時の突入電流の発生回数を少なくできるような、上記動作時の定着温度制御の周期よりも長い定着温度制御の周期とするために、上記温度検出手段により求められる温度に基づき、ヒータ１７の点灯／消灯制御による定着温度制御の周期を、装置の動作時と非動作時とで異なる周期とし、突入電流により生ずる電圧変動回数自体を装置の各状態で最適に抑制する。
【００４２】
すなわち、定着装置の制御温度の絶対値、温度変動抑制が転写紙定着性の向上、転写紙シワの抑制に寄与するので、異常検出処理も同様に細かく温度変動等を検出することになる。待機状態では、電圧変動、高調波を抑制できる定着温度制御方式とし、定着制御温度の絶対値、定着温度変動抑制は装置の立ち上がり時間（待機状態から動作状態への移行に要する時間）に従来と差異がなければ、生産性等に影響を与えない。そこで、制御手段の処理能力動作時はヒータ１７の点灯／消灯の制御周期を温度変動等のレベルから早くし、待機状態は、その制御周期を遅くし、これにより、結果的にヒータの待機時の点灯回数を減少させることができ、発生する電圧変動、高調波、雑音端子電圧の抑制に有効であるとともに、ヒータ１７自体のフィラメントの劣化に対しても有効であるため、装置稼動時間に対してヒータ１７の延命が可能となる。
【００４３】
具体的には、ヒータ１７の点灯方式を以下のように変更する。
【００４４】
動作時：
ヒータ１７のソフトスタート回数：１０〜１５回
ヒータ１７の点灯閾値：１８３℃
ヒータ１７の消灯閾値：１８５℃
定着温度検知周期：０．８秒
（ヒータ１７のオン／オフ更新周期）
待機時：
ヒータ１７のソフトスタート回数：５回
ヒータ１７の点灯閾値：１４０℃
ヒータ１７の消灯閾値：１６０℃
定着温度検知周期：０．８秒以上（動作時の０．８秒より長い周期）
（ヒータ１７のオン／オフ更新周期）
ヒータ１７のソフトスタート回数：
動作時は各周辺機の取り付けにより、１０〜１５回の間で画像形成動作開始時に適宜決定する。待機時は高調波の影響を考慮して動作時のソフトスタート回数よりも小さい値とする。
【００４５】
ヒータ１７の点灯／消灯の閾値：
動作時は、定着ローラ自体の温度、温度リップルが転写紙の定着性、定着時の転写紙のシワに大きな影響を与えるため、極力、定着ローラ自体の温度リップルを低減するようにヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値とを互いに近い異なる値とする。待機時は、待機時間内でのヒータ１７のオン／オフ回数を極力減らすことが高調波、電圧変動にとって有利となり、定着ローラの温度が問題となるのは画像形成動作要求時にすぐに対応できるような定着ローラ温度となっているかどうかということであり、定着ローラの温度リップルの問題はない。よって、ヒータ１７の点灯により定着ローラ温度が画像形成動作時に必要な温度（第１実施形態では１８５℃）に復帰する時間と、動作開始から転写紙が定着装置まで到達するのに必要な所要時間とが略同一となる設定とすれば、定着ローラ温度が所定温度に上昇するまでオペレータを待たせることも無く、生産性低下も生じない。ただ、ヒータ１７の点灯／消灯の閾値を低くしただけでは、ヒータ１７のオン／オフ回数はわずかしか減少しないので、ヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値との差を十分に大きくする。これにより、定着ローラの温度変化は図９に示すようになり、ヒータ１７のオン／オフ回数が大きく減少する。
【００４６】
定着温度検知周期：
ヒータ１７のオン／オフの更新周期（ヒータトリガ信号の更新周期）が長いと、高調波、電圧変動に対しては有利であるが、待機時は、上記のようにヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値との差が大きいので、ヒータ１７のオン／オフ周期自体が長くなり、定着温度検知周期を操作してもあまり変化がない。ちなみに、待機時のヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値との差を１５ｄｅｇ前後とすると、ヒータ１７のオン／オフ周期が約５０秒となり、ヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値との差を２０ｄｅｇとすると、ヒータ１７のオン／オフ周期が約５０秒となる。また、ヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値との差を４０ｄｅｇとすると、ヒータ１７のオン／オフ周期が約９０秒となる。
【００４７】
図１０に示すようにＣＰＵ１１は、画像形成動作（複写動作）中であるかどうかを判断して画像形成動作中でなければ（画像形成動作を行わない待機時であれば）各目標値を装置の構成、状態（各周辺機の有無、動作モード）により設定してヒータ１７の点灯閾値を１４０℃、ヒータ１７の消灯閾値を１６０℃に設定し、画像形成動作中であれば各目標値を装置の構成、状態（各周辺機の有無、動作モード）により設定してヒータ１７の点灯閾値を１８３℃、ヒータ１７の消灯閾値を１８５℃に設定する。
【００４８】
そして、ＣＰＵ１１は、ヒータ１７のオン／オフを更新し、つまり、上記温度検出手段からの入力値をサンプリングした値よりもヒータ１７の点灯閾値が高い場合（ヒータ１７の点灯閾値が定着ローラの表面温度より高い場合）にはヒータを点灯させるため“ヒータオンリクエスト”といったフラグ等をセットし、上記温度検出手段からの入力値をサンプリングした値よりもヒータ１７の点灯閾値が低い場合には“ヒータオンリクエスト”をリセットする。さらに、ＣＰＵ１１は、上記温度検出手段からの入力値をサンプリングして保持する。
【００４９】
このように、ＣＰＵ１１は、定着温度検出周期又はヒータオン／オフ更新周期に従ってヒータ１７のオン／オフを決定する。ＣＰＵ１１は、実際のヒータ駆動回路１６によるヒータ１７のオン／オフについては上記ゼロクロス信号を基準として行わせる。尚、上記以外にも、定着温度検出周期自体も目標値設定処理に加えて装置の状態、構成で変更できるようにしてもよい。また、待機状態を、通常待機状態と予熱待機状態というように分けてヒータ１７の点灯／消灯の閾値をさらに細かく各状態毎に段階的に設定すると、高調波、電圧変動以外に省電力化の効果もさらに向上させることができる。
【００５０】
図１１に示すように、ＣＰＵ１１は、各前後処理用周辺機の有無、動作の有無でヒータ１７のソフトスタート回数を変更する。すなわち、ＣＰＵ１１は、画像形成動作中であるか否かを判断し、画像形成動作中でなければヒータ１７のソフトスタート回数を５回に設定する。また、ＣＰＵ１１は、画像形成動作中であればヒータ１７のソフトスタート回数を１０回に設定し、装置本体に原稿給送装置（ＤＦ）、ステープルユニット・転写紙仕分け装置（ＦＩＮ）、両面ユニット（ＤＰＸ）、大量給紙装置（ＢＡＮＫ）が接続されたことをそれぞれ検知する各センサからの入力信号により、装置本体に原稿給送装置（ＤＦ）、ステープルユニット・転写紙仕分け装置（ＦＩＮ）、両面ユニット（ＤＰＸ）、大量給紙装置（ＢＡＮＫ）のいずれかが接続されているか否かを判断して装置本体に原稿給送装置（ＤＦ）、ステープルユニット・転写紙仕分け装置（ＦＩＮ）、両面ユニット（ＤＰＸ）、大量給紙装置（ＢＡＮＫ）のいずれかが接続されている場合にはヒータ１７のソフトスタート回数を１回増やす。
【００５１】
また、ＣＰＵ１１は、原稿給送装置（ＤＦ）が動作中であるか否かを判断して原稿給送装置（ＤＦ）が動作中であればヒータ１７のソフトスタート回数を１回増やし、ステープルユニット・転写紙仕分け装置（ＦＩＮ）が動作中であるか否かを判断してステープルユニット・転写紙仕分け装置（ＦＩＮ）が動作中であればヒータ１７のソフトスタート回数を２回増やす。さらに、ＣＰＵ１１は、両面ユニット（ＤＰＸ）、大量給紙装置（ＢＡＮＫ）が動作中であるか否かを判断して両面ユニット（ＤＰＸ）、大量給紙装置（ＢＡＮＫ）が動作中であればヒータ１７のソフトスタート回数を１回増やす。なお、第１実施形態は、複写機能以外にファクシミリ、プリンタ等の機能も有する複合機とした場合には、そのファクシミリ、プリンタ等のアプリケーションにより、図１１における１０回の部分を変更すると、より最適なヒータ１７のソフトスタート回数を設定することができる。
【００５２】
図１２に示すように、ＣＰＵ１１は、選択されて画像形成に使用される転写紙のサイズによりヒータ１７のソフトスタート回数を変更する。すなわち、ＣＰＵ１１は、商用電源ＡＣからの交流入力の周波数（電源周波数）が５０Ｈｚであるか６０Ｈｚであるかを判断し、電源周波数が５０Ｈｚである場合には、選択されて画像形成に使用される転写紙（以下使用転写紙という）のサイズがＡ３、Ｂ４のいずれかであればヒータ１７のソフトスタート回数を１２回とし、使用転写紙のサイズがＡ４、Ｂ５のいずれかであればヒータ１７のソフトスタート回数を１１回とし、使用転写紙のサイズがＡ３、Ｂ４、Ａ４、Ｂ５のいずれでもなければヒータ１７のソフトスタート回数を１０回とする。
【００５３】
また、ＣＰＵ１１は、電源周波数が６０Ｈｚである場合には、使用転写紙のサイズがＡ３、Ｂ４、Ａ４のいずれかであればヒータ１７のソフトスタート回数を１２回とし、使用転写紙のサイズがＢ５であればヒータ１７のソフトスタート回数を１１回とし、使用転写紙のサイズがＡ３、Ｂ４、Ａ４、Ｂ５のいずれでもなければヒータ１７のソフトスタート回数を１０回とする。
【００５４】
上記以外に特殊紙の使用頻度の多い手差し等は別途、設定温度、ヒータ１７のソフトスタート回数を変更するなどの処理を行ってもよい。また、転写紙の種類によっても、トナー像の定着に必要となる熱量等が異なるので、画像形成装置内で仕向地を認識できる構成をとっておき、図１１、図１２に示す処理に対して、ヒータ１７のソフトスタート回数をさらに仕向地ごとに詳細に設定するようにしてもよい。これにより、異なる紙種、異なる電源電圧、異なる高調波、電源電圧変動の規制、規格に対してそれぞれ最適な処理を行うことができる。
【００５５】
図１３はゼロクロス信号により行うゼロクロス割込み内処理を示す。ＣＰＵ１１は、ゼロクロス信号により行うゼロクロス割込み処理内で図１３に示す処理を行うが、まず、周波数検出済であるか否かを判断する。周波数検出とは、商用電源ＡＣの周波数が５０／６０Ｈｚと存在するため、ＣＰＵ１１が通常は図示しない周波数検出ルーチンで以下のように電源周波数を検出する。
【００５６】
すなわち、ＣＰＵ１１は、装置立上げ時等でヒータ駆動回路１６へのヒータ１７を駆動するためのヒータトリガ信号がオフとなる期間で、所定時間（５００ｍｓ前後）内に何回ゼロクロス信号による割込みが発生するかをカウントする。そして、ＣＰＵ１１は、そのカウント数により、電源周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚのいずれであるかを判定し、それにより以降のヒータ１７のソフトスタート時の位相角タイマ値の設定等を決定する。
【００５７】
ＣＰＵ１１は、周波数検出済でなければ周波数検出ルーチンへ飛び、周波数検出あれば“ヒータオンリクエスト”が有る（セットされている）か否かを判断して“ヒータオンリクエスト”が無ければ（セットされていなければ）ヒータ駆動回路１６へのヒータトリガ信号をオフさせてヒータ１７をオフさせ、ソフトスタート（Ｓスタート）終了フラグを０にリセットする。
【００５８】
ＣＰＵ１１は、“ヒータオンリクエスト”が有ればＳスタート終了フラグが１にセットされているか否かを判断し、ヒータ１７のソフトスタートが終了してＳスタート終了フラグが１にセットされればヒータ駆動回路１６へのヒータトリガ信号をオンさせてヒータ１７をオンさせる。従って、ヒータ１７が既に点灯している場合には、新たにソフトスタート処理を行わず、ヒータトリガ信号を継続してオンさせる。これは、突入電流の発生がなく、電源電圧変動の懸念がないからである。
【００５９】
また、ＣＰＵ１１は、ヒータ１７のソフトスタートが終了していなくてＳスタート終了フラグが０にりセットされていれば位相角タイマをセットして位相角タイマをスタートさせ、位相角タイマのスタート回数をカウントする。そして、ＣＰＵ１１は、位相角タイマのスタート回数が上記ソフトスタート回数に達したか否かを判断し、位相角タイマのスタート回数が上記ソフトスタート回数に達した時にＳスタート終了フラグを１にセットする。
【００６０】
従って、ＣＰＵ１１は、ヒータ１７を新たに点灯させる場合には、位相角タイマをセットして位相角タイマをスタートさせ、位相角タイマのスタート回数をカウントしてそのスタート回数が図１１、図１２に示す処理で求められたソフトスタート回数に一致するとＳスタート終了フラグを１にセットし、以降のゼロクロス割込み処理ではソフトスタート処理を行わずにヒータトリガ信号を継続してオンさせる。
【００６１】
このように、第１実施形態は、請求項１に係る発明の実施形態であって、ヒータ１７を熱源とする定着装置と、前記ヒータ１７を駆動するヒータ駆動手段としてのヒータ駆動回路１６と、前記ヒータ１７により加熱される部材としての定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の点灯閾値を基準として前記ヒータ１７の点灯を行い、且つ、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の消灯閾値を基準として前記ヒータ１７の消灯を行うことによって前記ヒータ１７を制御するＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、割込みコントローラ１４、ＰＩ／Ｏ１５からなる制御手段とを有する画像形成装置において、少なくとも画像形成の非動作時における消灯閾値は画像形成の非動作時における点灯閾値とは異なる値で且つ高い値に設定されており、画像形成の非動作時における前記ヒータ１７の制御周期は画像形成の動作時の前記ヒータ１７の制御周期よりも広くなるように前記非動作時の点灯閾値と消灯閾値とが設定されているので、非動作時において単位回数当りのヒータの点灯時間が長くなり、単位回数当りのヒータの点灯、消灯に関する突入電流、電圧変動が少なくなり、ヒータへの突入電流により生ずる電圧変動回数を装置の各状態で最適に制御でき、電源電圧変動、商用電源への高調波の抑制をハードウェア部品、フィルタ部材の追加無しに極力抑制することができ、定着性や装置の生産性を犠牲にすることがない。
【００６２】
また、第１実施形態は、請求項２に係る発明の実施形態であって、ヒータ１７を熱源とする定着装置と、前記ヒータ１７を駆動するヒータ駆動手段としてのヒータ駆動回路１６と、前記ヒータ１７により加熱される部材としての定着ローラの温度を周期的に検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の点灯閾値を基準として前記ヒータ１７の点灯を行い、且つ、この温度検出手段の検出温度に応じて所定の定められた消灯閾値を基準として前記ヒータ１７の消灯を行うことによって前記ヒータ１７を制御するＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、割込みコントローラ１４、ＰＩ／Ｏ１５からなる制御手段とを有する画像形成装置において、少なくとも画像形成の非動作時における消灯閾値は画像形成の非動作時における点灯閾値とは異なる値で且つ高い値に設定されており、画像形成の非動作時における点灯閾値と消灯閾値との差を動作時における点灯閾値と消灯閾値との差よりも大きく設定するので、非動作時において単位回数当りのヒータの点灯時間が長くなり、単位回数当りのヒータの点灯、消灯に関する突入電流、電圧変動が少なくなり、ヒータへの突入電流により生ずる電圧変動回数を装置の各状態で最適に制御でき、電源電圧変動、商用電源への高調波の抑制をハードウェア部品、フィルタ部材の追加無しに極力抑制することができ、定着性や装置の生産性を犠牲にすることがない。
【００６３】
また、第１実施形態は、請求項３に係る発明の実施形態であって、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における点灯閾値及び消灯閾値はあらかじめ定められた一定値であるので、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、簡単な構成でヒータを制御することが可能になる。
【００６４】
また、第１実施形態は、請求項６に係る発明の実施形態であって、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値はともに動作時の消灯閾値よりも低いので、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時の定着ローラの平均温度を低くすることができ、省電力を図ることができる。
【００６５】
図１４は本発明の第２実施形態の構成を示す。この第２実施形態では、上記第１実施形態において、上記スキャナからの画像信号が画像処理部で所定の処理がなされて上記露光手段へ送られる。上述した感光体ドラム、帯電手段、露光手段、現像装置、転写手段、クリーニング装置、除電ランプ、定着装置は、転写紙上に画像を形成する作像部を構成し、この作像部は上述のような画像形成動作を行う。上記画像処理部はＣＰＵ１１が兼ねている。
【００６６】
また、画像形成の非動作時におけるヒータ１７の消灯閾値は画像形成の非動作時におけるヒータ１７の点灯閾値とは異なる値で且つ高い値に設定されており、画像形成の非動作時におけるヒータ１７の制御周期は画像形成の動作時のヒータ１７の制御周期よりも広くなるように非動作時の点灯閾値と消灯閾値とが設定されている。さらに、画像形成の非動作時におけるヒータ１７の消灯閾値は画像形成の非動作時におけるヒータ１７の点灯閾値とは異なる値で且つ高い値に設定されており、画像形成の非動作時におけるヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値との差を動作時におけるヒータ１７の点灯閾値と消灯閾値との差よりも大きく設定する。
【００６７】
装置内冷却ファン３０は、装置本体の内部を冷却する冷却ファンであり、ＣＰＵ１１により出力用ゲートアレー２７及びドライバ３１を介して制御され、又は、ＣＰＵ１１により出力用ゲートアレー２７及びドライバ３２及び冷却ファン駆動電圧分割用抵抗３３を介して制御される。ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、割込みコントローラ１４、ＰＩ／Ｏ１５等のＣＰＵ周辺部品は制御部を構成し、この制御部は定着装置の温度制御だけでなく操作部制御、画像形成用のシーケンス制御、画像処理制御等も行っている。
【００６８】
ヒータ駆動回路１６は駆動回路部と上記ゼロクロス信号生成回路部により構成される。駆動回路部は、トライアック、トライアックトリガ用カプラ、トライアックのノイズ除去用のＳＮコイル、コンデンサ等からなり、商用電源ＡＣからの交流入力を定着ヒータ１７に供給して定着ヒータ１７を駆動する。ヒータ駆動回路１６は定着ヒータ１７の駆動タイミングの基準を上記ゼロクロス信号としてＣＰＵ１１による制御で定着ヒータ１７をオン／オフさせる。
【００６９】
定着ローラの表面温度を検出する定着装置用サーミスタは定着ローラの表面温度に対応する出力信号が抵抗値変化（電圧変化）となるため、この定着装置用サーミスタの出力信号はアナログ／デジタル変換器によりデジタル値に変換されてＣＰＵ１１に入力される。ＣＰＵ１１は、定着装置用サーミスタからアナログ／デジタル変換器を介して入力された温度検出信号によりヒータ駆動回路１６を制御して定着ヒータ１７をオン／オフさせることで定着ローラの表面温度を設定温度に保持するように制御し、画像形成動作中にはその設定温度を１８０℃としている。また、装置内冷却ファン３０は、ＣＰＵ１１によりドライバ３１、３２を介して制御され、画像形成動作中には高速回転して排風効果が最大限となる。
【００７０】
一般的に定着装置の温度制御は以下のように行われる。
上記ゼロクロス信号生成回路部は商用電源ＡＣから入力される交流電圧のゼロクロスポイントでゼロクロス信号を生成し、このゼロクロス信号の立ち上がり、立ち下がりのタイミングを制御上の外部割込み信号としてこれを商用電源ＡＣから定着ヒータ１７への供給電圧の制御の基準としている。
【００７１】
ＣＰＵ１１は、上記ゼロクロス信号による割込みで位相角タイマをスタートさせる。この位相角タイマは所定の値が設定され、位相角タイマがその設定値をカウントすると、タイムオーバー割込みが発生する。ＣＰＵ１１はそのタイムオーバー割込みが発生するとヒータトリガ信号をヒータ駆動回路１６へ出力し、ヒータ駆動回路１６がヒータ用トライアックからなるヒータ駆動用素子をオンさせることにより、商用電源ＡＣからの交流入力をヒータ用トライアックを通して定着ヒータ１７に通電させる。ヒータ駆動回路１６は次のゼロクロス信号によりヒータ用トライアックをオフさせて定着ヒータ１７への通電をオフさせる。
【００７２】
位相角タイマ値が大きいと定着ヒータ１７の電圧（定着ヒータ１７の点灯電圧又は実効電圧）が小さくなり、位相角タイマ値が小さいと定着ヒータ１７の電圧が大きくなる。ＣＰＵ１１は、このように位相角タイマ値を大きな値から少しずつ小さな値に変更し、最終的にはヒータトリガ信号を低レベル（定着ヒータ１７が点灯する状態）として定着ヒータ１７を点灯させることによりハロゲンヒータ特有の突入電流の発生無しに定着ヒータ１７の消灯からの点灯を可能とする。
【００７３】
定着ローラの表面温度を検出する温度検出手段の検出温度が設定温度より低い場合には上述のような方法で定着ヒータ（ハロゲンヒータ）１７を点灯させる。また、装置内冷却ファン３０は、一般的には高速回転、低速回転、停止という複数のモードを選択できる構成となっており、画像形成動作中にはドライバ３１により駆動されて高速で回転し、待機状態においてはその設定により各モードに変更することが可能となっている。つまり、ＣＰＵ１１は、画像形成動作中にはドライバ３１に装置内冷却ファン３０を高速回転させ、待機状態ではドライバ３１、３２を制御して装置内冷却ファン３０を設定モードとする。
【００７４】
図１５は第２実施形態の動作タイミングを示す。待機状態においては、画像形成動作終了から所定の時間Ｔ１が経過するまでは画像形成動作中の設定温度とほぼ同じ１８０℃前後で定着ヒータ１７の位相制御による定着装置の温度制御が行われ、冷却ファン３０はドライバ３２により抵抗３３を介して駆動されて低速回転を維持する。
【００７５】
但し、同じ１８０℃で制御されると言っても定着ヒータ１７の点灯の閾値と消灯の閾値とは画像形成動作中よりは格差を持たせてあり（消灯の閾値が点灯の閾値より高く設定してあり）、定着ヒータ１７は一度点灯すると定着装置用サーミスタの検出温度が消灯の閾値温度に達するまでは連続して点灯する。これにより、単位時間での定着ヒータ１７の点灯回数を少なくすることができ、電圧変動や高調波、雑音端子電圧の抑制に有効である。
【００７６】
また、画像形成動作開始から転写紙が定着装置に到達するのに必要な所要時間と、定着ローラの表面温度が画像形成動作開始時に定着ヒータ１７の点灯の閾値温度から画像形成動作可能な温度まで復帰するのに要する所要時間とが略同一となる設定とすれば、定着ローラの表面温度が画像形成動作開始時に画像形成動作可能な温度に上昇するまでオペレータを待たせることが無くなり、画像形成の生産性低下も生じない（画像形成動作開始時に定着ローラの表面温度を画像形成動作可能な温度に復帰させる時間が不要となる）。また、定着ローラの表面温度は高い温度に維持されているので、待機時に冷却ファン３０を完全に停止させることができないため、待機時に冷却ファン３０による騒音がわずかに発生する。
【００７７】
そこで、第２実施形態では、画像形成動作終了から所定の時間Ｔ１が経過した後に定着ローラの制御温度を大きく低下させ、例えば８０℃に低下させ、冷却ファン３０を低速回転状態から停止させる。この時、定着ローラの表面温度は約１８０℃であるから、定着ローラの表面が自然に冷却されて約８０℃となるまでは定着ヒータ１７がオフ状態となる。
【００７８】
定着ローラの表面温度が８０℃前後であると、第２実施形態の内部の各ユニットの温度上昇は、冷却ファン３０のオフでも問題のないレベルであり、通常の定着ローラ表面温度を１８０℃に制御して冷却ファン３０を低速回転させている時に比較すると、若干、作像用ユニット等の温度が上昇する。この状態であれば、第２実施形態は無騒音状態での待機が可能となる。定着ローラの表面温度は、定着ローラの制御温度を８０℃に低下させて冷却ファン３０を停止させた時から所定の時間Ｔ２が経過するまでは徐々に低下し、その後は約８０℃のままとなる。
【００７９】
定着ローラの表面温度が約８０℃になった時Ｔ３には、画像形成動作開始時に定着ローラの制御温度を１８０℃に戻すと同時に冷却ファン３０を高速回転させても、定着ローラの表面温度が定着可能な温度に復帰するまでの復帰時間が２０秒前後必要となる。しかし、Ｔ２の時には、定着ローラの表面温度が８０℃以上であるため、上記復帰時間が０から２０秒までの時間となり、復帰時間がＴ３の時より短縮される。定着ローラの表面温度が室温レベルから１８０℃の画像形成動作が可能な温度に到達するのに４０秒前後を必要とする定着装置でも、上述のように定着ローラの表面温度が８０℃から１８０℃へ到達する復帰時間は２０〜２５秒前後となる。
【００８０】
図１６はＣＰＵ１１の処理フローの一部を示す。ＣＰＵ１１は、画像形成動作が終了したか否かをチェックし、画像形成動作が終了すると、定着ローラの制御温度を画像形成動作時と同じ１８０℃として定着ヒータ１７の待機状態駆動を行う。ここに、定着ヒータ１７の点灯の閾値と消灯の閾値とは格差を持たせてあり、定着ヒータ１７の点灯の閾値温度は１７６℃、定着ヒータ１７の消灯の閾値温度は１８４℃に設定してある。
【００８１】
ＣＰＵ１１は、定着ヒータ１７の待機状態駆動では、図１７に詳しく示すように定着装置の温度（定着ローラの表面温度）を検出する定着装置用サーミスタからの温度検出信号を所定の周期でサンプリングし、この温度検出信号により定着装置用サーミスタの検出温度（定着ローラの表面温度）が点灯の閾値温度１７６℃以下であるか否かをチェックして定着装置用サーミスタの検出温度が点灯の閾値温度１７６℃以下であればヒータ駆動回路１６に定着ヒータ１７をオンさせる。  また、ＣＰＵ１１は、上記温度検出信号により定着装置用サーミスタの検出温度が消灯の閾値温度１８４℃以上であるか否かをチェックして定着装置用サーミスタの検出温度が消灯の閾値温度１８４℃以上であればヒータ駆動回路１６に定着ヒータ１７をオフさせる。このため、定着ヒータ１７が図１８に示すようにオン／オフして定着ローラの表面温度が図１８に示すように制御される。
【００８２】
したがって、定着ヒータ１７は、一度点灯すると定着装置用サーミスタの検出温度が消灯の閾値温度に達するまで連続して点灯する。これにより、単位時間当りの定着ヒータ１７の点灯回数を少なくすることができる。次に、ＣＰＵ１１は、出力用ゲートアレー２７を介してドライバ３１へのトリガー信号Ｔｒｇ１をオフさせると共にドライバ３２へのトリガー信号Ｔｒｇ２をオンさせて冷却ファン３０を低速回転させる。
【００８３】
ＣＰＵ１１は、上述のような処理を行うと共に、Ｔ１を計時するＴＩタイマーをスタートさせる。そして、ＣＰＵ１１は、Ｔ１タイマーがＴ１をカウントアップしたか否かをチェックし、Ｔ１タイマーがＴ１をカウントアップした時に定着ローラの制御温度を８０℃として定着ヒータ１７の待機状態駆動を行う。この場合、定着ヒータ１７の点灯の閾値と消灯の閾値とは格差を持たせてある。一般に定着装置用サーミスタのＳＮ特性の低下等があるため、定着ローラの制御温度を８０℃として定着ヒータ１７の待機状態駆動を行う時の定着ヒータ１７の点灯の閾値と消灯の閾値との格差は定着ローラの制御温度を１８０℃として定着ヒータ１７の点灯の閾値と消灯の閾値とに格差を持たせた場合よりも大きくした方がよい。
【００８４】
ＣＰＵ１１は、定着ローラの制御温度を８０℃として定着ヒータ１７の待機状態駆動を行う時には、定着ローラの制御温度を１８０℃として定着ヒータ１７の待機状態駆動を行う場合と同様に、定着装置用サーミスタからの温度検出信号を所定の周期でサンプリングし、この温度検出信号により定着装置用サーミスタの検出温度（定着ローラの表面温度）が点灯の閾値温度以下であるか否かをチェックして定着装置用サーミスタの検出温度が点灯の閾値温度以下であればヒータ駆動回路１６に定着ヒータ１７をオンさせ、上記温度検出信号により定着装置用サーミスタの検出温度が消灯の閾値温度以上であるか否かをチェックして定着装置用サーミスタの検出温度が消灯の閾値温度以上であればヒータ駆動回路１６に定着ヒータ１７をオフさせる。この場合における点灯の閾値温度、消灯の閾値温度とは、定着ローラの制御温度を８０℃とした場合における点灯の閾値温度、消灯の閾値温度である。
【００８５】
したがって、定着ヒータ１７は、一度点灯すると定着装置用サーミスタの検出温度が消灯の閾値温度に達するまで連続して点灯する。さらに、ＣＰＵ１１は出力用ゲートアレー２７を介してドライバ３１、３２へのトリガー信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２をオフさせて冷却ファン３０を停止させる。ＣＰＵ１１は電源投入時にも図６に示す処理フローを実行する。
【００８６】
一般的に画像形成装置は、電源投入期間中の大部分が画像形成動作を行わない待機状態であるため、定着ヒータ１７の駆動方法を上述のように変更して商用電源電圧波形自体に歪みを与えやすい定着ヒータ駆動電圧の位相制御の回数を変更することにより、突入電流により生ずる電圧変動量を抑制することができ、さらに待機時に定着ヒータの制御温度を上述のように段階的に低下させることにより省エネルギー効果を得ることができる。
【００８７】
このように、この第２実施形態は、請求項４に係る発明の一実施形態であって、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値の変更は非動作時において一定時間経過した後に行われるので、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時でも一定期間は動作時と同様のヒータ制御を行うため、その一定期間中に再度動作するようなことがあっても定着性を低下させるようなことがない。
【００８８】
また、第２実施形態は、請求項５に係る発明の一実施形態であって、請求項１または２記載の画像形成装置において、前記非動作時における消灯閾値及び点灯閾値の変更は非動作時において段階的に低下するように行われるので、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時から再度動作時に戻るときの時間を短縮することができる。
【００８９】
画像形成装置の作像部の感光体帯電装置には帯電ローラが使用される場合が多く、帯電ローラはインピーダンスの温度依存性が有るため、サーミスタ等で帯電ローラの温度又はその近傍温度を検出して帯電ローラの印加電圧を補正する構成が一般的である。帯電ローラの温度として低い温度が検出された場合は装置自体が低温環境にあることが予想されるため、暖房器具等による室温、湿度の急激な変動による結露現象が懸念される。結露により作像部に水滴が付着すると、異常画像がかなりの期間発生してしまう。
【００９０】
そこで、本発明の第３実施形態においては、上記第２実施形態において、上記帯電手段として帯電ローラが用いられて電源装置から帯電ローラに電圧が印加され、帯電ローラ自体の温度若しくは帯電ローラ近傍の温度が帯電ローラの温度としてサーミスタ等からなる帯電ローラ用温度検出手段により検出され、補正手段が帯電ローラ用温度検出手段からの温度検出信号により電源装置から帯電ローラへの印加電圧を補正する。
【００９１】
そして、ＣＰＵ１１は、Ｔ２の時点において帯電ローラ用温度検出手段からの温度検出信号に応じて待機時における定着ローラの制御温度８０℃をその前後で冷却ファン３０の停止可能な温度（画像形成動作開始時に定着ローラの表面温度を画像形成動作可能な温度に復帰させる時間が不要となる温度）まで段階的に変更して作像部の温度上昇レベルを変更する。これにより、低温環境での装置の稼動に対して、固有のニクロム線ヒータ等を追加することなく結露マージンを向上させることができる。
【００９２】
図１９は第３実施形態におけるＣＰＵ１１の処理フローの一部を示す。ＣＰＵ１１は、Ｔ１カウンタがＴ１をカウントアップすると、帯電ローラ用温度検出手段からの温度検出信号に応じて待機時における定着ローラの制御温度８０℃をその前後で変更してから、その変更した制御温度で定着ヒータ１７の待機状態駆動を行う。この場合、ＣＰＵ１１は、非動作時における消灯閾値を、画像形成装置を構成する定着装置を除く他の構成部に対して熱的な影響の無い温度以上に設定する。
【００９３】
すなわち、ＣＰＵ１１は、Ｔ１カウンタがＴ１をカウントアップすると、帯電ローラ用温度検出手段からの温度検出信号をサンプリングし、この温度検出信号により帯電ローラの温度をチェックして帯電ローラの温度が低ければ結露しやすいと判断して装置内の温度を高めるように定着ローラの制御温度を変更する。つまり、ＣＰＵ１１は、帯電ローラの温度が１５℃以下でなければ定着ヒータ１７の消灯の閾値温度を８０℃、定着ヒータ１７の点灯の閾値温度を７０℃に設定する。
【００９４】
また、ＣＰＵ１１は、帯電ローラの温度が１５℃以下で５℃より大きければ定着ヒータ１７の消灯の閾値温度を８０℃、定着ヒータ１７の点灯の閾値温度を７５℃に設定し、５℃以下であれば定着ヒータ１７の消灯の閾値温度を８５℃、定着ヒータ１７の点灯の閾値温度を８０℃に設定する。
【００９５】
しかる後に、ＣＰＵ１１は、これらの設定した定着ヒータ１７の消灯の閾値温度、点灯の閾値温度にて上記第１実施形態と同様に定着ヒータ１７の待機状態駆動を行って定着ヒータ１７をオン／オフさせ、出力用ゲートアレー２７を介してドライバ３１、３２へのトリガー信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２をオフさせて冷却ファン３０を停止させる。
【００９６】
この第３実施形態は、請求項７に係る発明の一実施形態であって、請求項６記載の画像形成装置において、当該装置内の冷却を行う冷却ファン３０をもうけ、前記画像形成装置の非動作時は前記冷却ファン３０の送風を停止させるとともに、当該装置の非動作時における消灯閾値は画像形成装置を構成する定着装置を除く他の構成部に対して熱的な影響の無い温度以上に設定しているので、請求項６記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、冷却ファンの稼動が無くともその他の構成部に熱的な影響が無い温度であることが定着装置の温度を検出する温度検出手段の温度検出結果のみから分かるため、非動作時に装置を正常に維持することができ、騒音が発生しないようにできる。
【００９７】
また、この第３実施形態は、請求項８に係る発明の一実施形態であって、請求項１または２記載の画像形成装置において、画像形成動作を行う作像部と、当該作像部の温度を検出する第２の温度検出手段を備え、前記第２の温度検出手段の検出温度結果により前記画像形成装置の非動作状態における前記消灯閾値を設定するので、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時の低温環境における装置の稼動に対して固有のニクロム線等を追加することなく結露マージンを向上させることができる。
【００９８】
図２０は本発明の第４実施形態におけるＣＰＵ１１の処理フローの一部を示す。この第４実施形態では、上記第２実施形態において、上記第３実施形態と同様に帯電手段として帯電ローラが用いられて電源装置から帯電ローラに電圧が印加され、帯電ローラ自体の温度若しくは帯電ローラ近傍の温度が帯電ローラの温度としてサーミスタ等からなる帯電ローラ用温度検出手段により検出され、補正手段が帯電ローラ用温度検出手段からの温度検出信号により電源装置から帯電ローラへの印加電圧を補正する。
【００９９】
そして、ＣＰＵ１１は、冷却ファン３０のオフ状態が装置内の温度上昇を促進して結露に対して有利となるため、帯電ローラ用温度検出手段からの温度検出信号により作像部のタイミング等を変更し、例えばＴ１を帯電ローラの温度が低くければ低いほど短くなるように段階的に変更し、結露マージンを向上させる。すなわち、ＣＰＵ１１は、Ｔ１タイマーをスタートさせる際に、帯電ローラ用温度検出手段からの温度検出信号をサンプリングしてこの温度検出信号により帯電ローラの温度をチェックし、帯電ローラの温度が１５℃以下でなければ定着ヒータ１７の消灯の閾値温度を８０℃、定着ヒータ１７の点灯の閾値温度を７０℃に設定し、Ｔ１を５分に設定してＴ１タイマーをスタートさせる。
【０１００】
また、ＣＰＵ１１は、帯電ローラの温度が１５℃以下で５℃より大きければ定着ヒータ１７の消灯の閾値温度を８０℃、定着ヒータ１７の点灯の閾値温度を７５℃に設定し、Ｔ１を２分に設定してＴ１タイマーをスタートさせる。また、ＣＰＵ１１は、帯電ローラの温度が５℃以下であれば定着ヒータ１７の消灯の閾値温度を８５℃、定着ヒータ１７の点灯の閾値温度を８０℃に設定し、Ｔ１を３０秒に設定してＴ１タイマーをスタートさせる。
【０１０１】
ＣＰＵ１１は、Ｔ１タイマーがＴ１をカウントアップすると、これらの設定した定着ヒータ１７の消灯の閾値温度、点灯の閾値温度にて上記実施形態と同様に定着ヒータ１７の待機状態駆動を行って定着ヒータ１７をオン／オフさせ、出力用ゲートアレー２７を介してドライバ３１、３２へのトリガー信号Ｔｒｇ１、Ｔｒｇ２をオフさせて冷却ファン３０を停止させる。
【０１０２】
この第４実施形態は、請求項９に係る発明の一実施形態であって、請求項１または２記載の画像形成装置において、画像形成動作を行う作像部と、当該作像部の温度を検出する第２の温度検出手段と、当該装置内の冷却を行う冷却ファン３０を備え、前記第２の温度検出手段の検出温度結果により当該装置の非動作時に前記冷却ファン３０の駆動状態を変更するので、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、作像部の結露に対する余裕度を向上させることができる。尚、以上説明した実施形態では画像形成動作の終了を判断して直ちに点灯の閾値、消灯の閾値を変更したり、タイマーＴ１を作動させているが、画像形成装置を頻繁に使用する様な画像形成動作終了後、所定時間経過後に点灯の閾値、消灯の閾値を変更したり、タイマーＴ１を作動させても良い。
【０１０３】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、上記構成により、非動作時において単位回数当りのヒータの点灯時間が長くなり、単位回数当りのヒータの点灯、消灯に関する突入電流、電圧変動が少なくなり、ヒータへの突入電流により生ずる電圧変動回数を装置の各状態で最適に制御でき、電源電圧変動、商用電源への高調波の抑制をハードウェア部品、フィルタ部材の追加無しに極力抑制することができ、定着性や装置の生産性を犠牲にすることがない。
【０１０４】
請求項２に係る発明によれば、上記構成により、非動作時において単位回数当りのヒータの点灯時間が長くなり、単位回数当りのヒータの点灯、消灯に関する突入電流、電圧変動が少なくなり、ヒータへの突入電流により生ずる電圧変動回数を装置の各状態で最適に制御でき、電源電圧変動、商用電源への高調波の抑制をハードウェア部品、フィルタ部材の追加無しに極力抑制することができ、定着性や装置の生産性を犠牲にすることがない。
【０１０５】
請求項３に係る発明によれば、上記構成により、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、簡単な構成でヒータを制御することが可能になる。
【０１０６】
請求項４に係る発明によれば、上記構成により、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時でも一定期間は動作時と同様のヒータ制御を行うため、その一定期間中に再度動作するようなことがあっても定着性を低下させるようなことがない。
【０１０７】
請求項５に係る発明によれば、上記構成により、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時から再度動作時に戻るときの時間を短縮することができる。
【０１０８】
請求項６に係る発明によれば、上記構成により、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時の定着ローラの平均温度を低くすることができ、省電力を図ることができる。
【０１０９】
請求項７に係る発明によれば、上記構成により、請求項６記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、冷却ファンの稼動が無くともその他の構成部に熱的な影響が無い温度であることが定着装置の温度を検出する温度検出手段の温度検出結果のみから分かるため、非動作時に装置を正常に維持することができ、騒音が発生しないようにできる。
【０１１０】
請求項８に係る発明によれば、上記構成により、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、非動作時の低温環境における装置の稼動に対して固有のニクロム線等を追加することなく結露マージンを向上させることができる。
【０１１１】
請求項９に係る発明によれば、上記構成により、請求項１または２記載の画像形成装置と同様な効果を奏し、さらに、作像部の結露に対する余裕度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のヒータ駆動制御部を示すブロック図である。
【図２】同第１実施形態の各部の信号波形を示す波形図である。
【図３】同第１実施形態の回路構成の概略を示すブロック図である。
【図４】同第１実施形態におけるゼロクロス信号生成回路を示す回路図である。
【図５】同ゼロクロス信号生成回路の各部の電圧波形を示す波形図である。
【図６】ヒータの容量によるＰｓｔの違いの一例を示す図である。
【図７】ヒータのソフトスタート回数によるＰｓｔの違いの一例を示す図である。
【図８】ヒータのソフトスタート回数による高調波の違いの一例を示す図である。
【図９】上記第１実施形態の定着ローラ温度変化を示す図である。
【図１０】上記第１実施形態におけるＣＰＵの処理フローを示すフローチャートである。
【図１１】同ＣＰＵの他の処理フローを示すフローチャートである。
【図１２】同ＣＰＵの他の処理フローを示すフローチャートである。
【図１３】同ＣＰＵの他の処理フローを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第２実施形態の回路構成を示すブロック図である。
【図１５】同第２実施形態の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図１６】同第２実施形態におけるＣＰＵの処理フローの一部を示すフローチャートである。
【図１７】図１６の一部を詳しく示すフローチャートである。
【図１８】同第２実施形態おける定着ヒータのオン／オフ及び定着ローラ表面温度の変化を示す図である。
【図１９】本発明の第３実施形態におけるＣＰＵの処理フローの一部を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第４実施形態におけるＣＰＵの処理フローの一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１      ＣＰＵ
１２      ＲＯＭ
１３      ＲＡＭ
１４      割込みコントローラ
１５      ＰＩＯ
１６      ヒータ駆動回路
１７      定着ヒータ
ＡＣ      商用電源
３０      冷却ファン
３１、３２      ドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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