(57)【要約】【課題】メインヒータとサブヒータとを効率良く用いて定着器の温度制御を行う。【解決手段】本発明の画像形成装置は、ヒータ交互点灯制御の開始時に、メインサーミスタ１０によるメインヒータ検知温度がMAIN目標温度ｔｍｈより高く、サブサーミスタ９によるサブヒータ検知温度がSUB目標温度ｔｓｈより低い場合、エンジン制御部４は、メインヒータランプ７の規定時間Ｔｍｃｐ内であっても制御対象をサブヒータランプ９に切替え、SUB ON信号［１］をドライバ８に出力してサブヒータランプ９をオンにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヒータランプで加熱される第１のヒートローラと、第２のヒータランプで加熱される第２のヒートローラとから構成される定着器を有する画像形成装置において、
上記第１のヒートローラの表面温度を検知する第１の検知手段と、
上記第２のヒートローラの表面温度を検知する第２の検知手段と、
ウォーミングアップ時に、上記第１と第２のヒータランプを同時点灯し、画像形成動作時及び待機動作中は、上記第１と第２のヒータランプを規定時間だけ交互に点灯し、この交互点灯時に、点灯中の第１または第２のヒータランプの加熱による上記第１または第２のヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以上で、非点灯中の第１または第２のヒータランプによる上記第１または第２のヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替える制御を行う制御手段と、
を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
第１のヒータランプと第２のヒータランプとで加熱されるヒートローラで構成される定着器を有する画像形成装置において、
上記第１のヒータランプで加熱された際の上記ヒートローラの表面温度を検知する第１の検知手段と、
上記第２のヒータランプで加熱された際の上記ヒートローラの表面温度を検知する第２の検知手段と、
ウォーミングアップ時に、上記第１と第２のヒータランプを同時点灯し、画像形成時及び待機動作中は、上記第１と第２のヒータランプを規定時間だけ交互に点灯し、この交互点灯時に、点灯中の第１または第２のヒータランプの加熱による上記ヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以上で、非点灯中の第１または第２のヒータランプによる上記ヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替える制御を行う制御手段と、
を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
メインとサブのヒータランプで加熱される第１のヒートローラと、第２のヒータランプで加熱される第２のヒートローラとから構成される定着器を有する画像形成装置において、
上記メインのヒータランプで加熱された際の上記第１のヒートローラの表面温度を検知する第１の検知手段と、
上記第２のヒータランプで加熱された際の上記第２のヒートローラの表面温度を検知する第２の検知手段と、
ウォーミングアップ時に、上記メインとサブと第２のヒータランプを同時点灯し、画像形成動作時及び待機動作中は、上記メインのヒータランプと、サブと第２のヒータランプとを規定時間だけ交互に点灯し、この交互点灯時に、点灯中のメインのヒータランプ、またはサブと第２のヒータランプの加熱による上記第１または第２のヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以上で、非点灯中のメイン、またはサブと第２のヒータランプによる上記第１または第２のヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替える制御を行う制御手段と、
を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
第１のヒータランプで加熱される第１のヒートローラと、第２のヒータランプで加熱される第２のヒートローラとから構成される定着器の温度制御方法であって、
上記第１のヒートローラの表面温度を検知し、
上記第２のヒートローラの表面温度を検知し、
ウォーミングアップ時に、上記第１と第２のヒータランプを同時点灯し、
画像形成動作時及び待機動作中は、上記第１と第２のヒータランプを規定時間だけ交互に点灯し、
この交互点灯時に、点灯中の第１または第２のヒータランプの加熱による上記第１または第２のヒートローラ表面の検知温度が目標温度以上で、非点灯中の第１または第２のヒータランプによる上記第１または第２のヒートローラ表面の検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替えるようにしたことを特徴とする定着器の温度制御方法。
【請求項５】
第１のヒータランプと第２のヒータランプとで加熱されるヒートローラで構成される定着器の温度制御方法であって、
上記第１のヒータランプで加熱された際の上記ヒートローラの表面温度を検知し、
上記第２のヒータランプで加熱された際の上記ヒートローラの表面温度を検知し、
ウォーミングアップ時に、上記第１と第２のヒータランプを同時点灯し、
画像形成時及び待機動作中は、上記第１と第２のヒータランプを規定時間だけ交互に点灯し、
この交互点灯時に、点灯中の第１または第２のヒータランプの加熱による上記ヒートローラ表面の検知温度が目標温度以上で、非点灯中の第１または第２のヒータランプによる上記ヒートローラ表面の検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替えるようにしたことを特徴とする定着器の温度制御方法。
【請求項６】
メインとサブのヒータランプで加熱される第１のヒートローラと、第２のヒータランプで加熱される第２のヒートローラとから構成される定着器の温度制御方法であって、
上記メインのヒータランプで加熱された際の上記第１のヒートローラの表面温度を検知し、
上記第２のヒータランプで加熱された際の上記第２のヒートローラの表面温度を検知し、
ウォーミングアップ時に、上記メインとサブと第２のヒータランプを同時点灯し、
画像形成動作時及び待機動作中は、上記メインのヒータランプと、サブと第２のヒータランプとを規定時間だけ交互に点灯し、
この交互点灯時に、点灯中のメインのヒータランプ、またはサブと第２のヒータランプの加熱による上記第１または第２のヒートローラ表面の検知温度が目標温度以上で、非点灯中のメイン、またはサブと第２のヒータランプによる上記第１または第２のヒートローラ表面の検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替えるようにしたことを特徴とする定着器の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置と、この画像形成装置における用紙上のトナー像を定着させる定着器の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置において、ローラ定着方式の加熱ローラを有する定着器が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、定着器制御装置と定着器の加熱温度制御方法の技術が記載されている。
【０００４】
この制御方法によれば、スタンバイ時はヒータをオフし、サーミスタの検知温度tthがサブヒータの加熱開始温度tson以下になるとサブヒータをオンする。その後、検知温度tthが加熱停止温度tsoffに到達したときは、サブヒータをオフする。そして、検知温度tthがメインヒータの加熱開始温度tmon以下になるとメインヒータをオンする。次いで、検知温度tthがメインヒータの加熱停止温度tmoffに到達したときは、メインヒータをオフする。このような処理を繰り返す。
【０００５】
一方、プリント時には、所定微小周期内において各ヒータに対して駆動期間と非駆動期間とを設け、且つ、その順番を１周期毎に切替えて温度制御する。
【０００６】
すなわち、スタンバイ時は、メインヒータとサブヒータとを交互に単独で制御温度と比較してオン／オフ制御している。プリント時は、駆動時間と非駆動時間とを定め、交互にオン／オフ制御している。
【０００７】
しかしながら、このような制御では、スタンバイ時には、メインヒータオン中はメインヒータが目標温度に到達するまで、サブヒータが定着異常となる温度以下になってもオンできない。また、その逆も同様である。
【０００８】
また、プリント時は、規定時間でオン／オフするため、規定時間内に制御側のヒータが目標温度に到達しても、非制御側のヒータに制御を切替ることができない。
【０００９】
さらに、メインヒータ、サブヒータを温度検知のみで制御する場合は、同時点灯が発生し、消費電力が増大するという欠点があり、効率良く温度制御を行うことができないという問題があった。
【特許文献１】特開平０９−３２５６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記したように、スタンバイ時には、メインヒータオン中はメインヒータが目標温度に到達するまで、サブヒータが定着異常となる温度以下になってもオンできない。また、その逆も同様である。また、プリント時は、規定時間でオン／オフするため、規定時間内に制御側のヒータが目標温度に到達しても、非制御側のヒータに制御を切替ることができない。さらに、メインヒータ、サブヒータを温度検知のみで制御する場合は、同時点灯が発生し、消費電力が増大するという欠点があり、効率良く温度制御を行うことができないという問題があった。
【００１１】
この発明の目的は、メインヒータとサブヒータとを効率良く用いて温度制御を行うことのできる画像形成装置と定着器の温度制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の画像形成装置は、第１のヒータランプで加熱される第１のヒートローラと、第２のヒータランプで加熱される第２のヒートローラとから構成される定着器を有する画像形成装置において、上記第１のヒートローラの表面温度を検知する第１の検知手段と、上記第２のヒートローラの表面温度を検知する第２の検知手段と、ウォーミングアップ時に、上記第１と第２のヒータランプを同時点灯し、画像形成動作時及び待機動作中は、上記第１と第２のヒータランプを規定時間だけ交互に点灯し、この交互点灯時に、点灯中の第１または第２のヒータランプの加熱による上記第１または第２のヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以上で、非点灯中の第１または第２のヒータランプによる上記第１または第２のヒートローラの上記第１または第２の検知手段による検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替える制御を行う制御手段とから構成されている。
【００１３】
また、この発明の定着器の温度制御方法は、第１のヒータランプで加熱される第１のヒートローラと、第２のヒータランプで加熱される第２のヒートローラとから構成される定着器の温度制御方法であって、上記第１のヒートローラの表面温度を検知し、上記第２のヒートローラの表面温度を検知し、ウォーミングアップ時に、上記第１と第２のヒータランプを同時点灯し、画像形成動作時及び待機動作中は、上記第１と第２のヒータランプを規定時間だけ交互に点灯し、この交互点灯時に、点灯中の第１または第２のヒータランプの加熱による上記第１または第２のヒートローラ表面の検知温度が目標温度以上で、非点灯中の第１または第２のヒータランプによる上記第１または第２のヒートローラ表面の検知温度が目標温度以下の場合、上記規定時間内であっても第１または第２のヒータランプに点灯を切替えるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像形成装置は、メインヒータとサブヒータとを効率良く用いて定着器の温度制御を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、この発明に係る画像形成装置におけるプリンタ部の制御系の概略構成を示すものである。すなわち、プリンタ部の制御系は、全体の制御を司るメインＣＰＵ１、制御プログラムなどが記憶されているＲＯＭ２、一時的にデータを記憶するＲＡＭ３、及びエンジン制御部４とから構成されている。
【００１７】
エンジン制御部４は、ＡＳＩＣで構成されている。このエンジン制御部４には、ドライバ６を介してメインヒータランプ７、ドライバ８を介してサブヒータランプ９、メインサーミスタ１０、及びサブサーミスタ１１とが接続されている。
【００１８】
なお、エンジン制御部４は、詳しくは後述するがタイマ１２を有して、時間制御も行っている。
【００１９】
図２は、本実施例の定着器２０の概略構造を示すものである。
【００２０】
定着器２０は、上述したメインヒータランプ７、サブヒータランプ９、メインサーミスタ１０、サブサーミスタ１１、さらにメインヒートローラ２１、メインサーモスタッド２２、定着ベルト２３、サブヒートローラ２５、サブサーモスタッド２６、剥離爪２７、下排紙ローラ２８、上排紙ローラ２９、剥離ガイド３０、オイルローラ３１、及びクリーニングローラ３２とから構成されている。
【００２１】
メインヒータランプ７とサブヒータランプ９は、定着器２０における用紙定着部の上下（用紙の裏表）に分割された構造となっている。各ヒータランプ７，９には、温度検知用のメインサーミスタ１０、サブサーミスタ１１が配置されている。トナー未定着の用紙が図上右側から挿入され、定着ローラ２４とサブヒートローラ２５との間で加圧、加熱され、トナーが用紙に定着される。
【００２２】
定着された用紙は、剥離ガイド３０、剥離爪２７で定着ローラ２４とサブヒートローラ２５から分離され、上下の排紙ローラ２８，２９により図示しない排紙ユニット（図上左側）ヘと搬送される。
【００２３】
各ヒータランプ７，９には、それぞれ加熱防止用のメインサーモスタッド２２、サブサーモスタッド２６が直列に挿入され、異常温度になると回路を遮断する構成になっている。
【００２４】
次に、このような構成において、メインヒータランプ７とサブヒータランプ９を用いた定着器２０の温度制御の動作を図３のタイムチャートを参照して説明する。
【００２５】
まず、設定温度が、以下の６種で別々に設定可能とされている。
【００２６】
メインヒータ目標温度ｔｍｈ
サブヒータ目標温度ｔｓｈ
メインヒータ下限温度ｔｍｌ
サブヒータ下限温度ｔｓｌ
メインヒータ異常温度ｔｍｅｒｒ
サブヒータ異常温度ｔｓｅｒｒ
また、制御信号は、下記の通りである。
【００２７】
Start信号：メインＣＰＵ１がエンジン制御部４に対して加熱開始を指示する信号。
【００２８】
Warm UP信号：Warm UP時（同時点灯可能時）にメインＣＰＵ１が設定する。
【００２９】
MAIN High信号：メインヒータランプ７の温度検知結果で、設定温度以上ならば［１］で、未満ならば［０］。
【００３０】
MAIN Low信号：メインヒータランプ７の温度検知結果で、設定温度以上ならば［１］で、未満ならば［０］。
【００３１】
SUB High信号：サブヒータランプ９の温度検知結果で、設定温度以上ならば［１］で、未満ならば［０］。
【００３２】
SUB Low信号：サブヒータランプ９の温度検知結果で、設定温度以上ならば［１］で、未満ならば［０］。
【００３３】
MAIN ERR信号：メインヒータランプ７の温度検知結果で、設定温度以上ならば［１］で、未満ならば［０］。
【００３４】
SUB ERR信号：メインヒータランプ７の温度検知結果で、設定温度以上ならば［１］で、未満ならば［０］。
【００３５】
HEAT SEL信号：ヒータ制御切替え信号で、メインヒータランプ７が［０］、サブヒータランプ９が［１］。
【００３６】
MAIN ON信号：メインヒータランプ７のオン信号で、オンの時は［１］。
【００３７】
SUB ON信号：サブヒータランプ９のオン信号で、オンの時は［１］。
【００３８】
Timer OUT信号：各ヒータランプの経過時間が規定時間以上になったら［１］。
【００３９】
定着器２０は、上述した設定温度と各制御信号により、以下のように温度制御される。
【００４０】
まず、ウォーミングアップ時は、図示しない搬送用モータ等の２次側電力の消費が印刷中に比較して少ない。そのため、メインＣＰＵ１は、エンジン制御部４に対してWarm UP信号を［１］に設定する。
【００４１】
Warm UP信号［１］を受けてエンジン制御部４は、MAIN ON信号［１］をドライバ６に出してメインヒータランプ７をオンとし、同時にSUB ON信号［１］をドライバ８に出してサブヒータランプ９をオンとして同時点灯を開始する（ｔ０）。それによって起動時間を短縮する。メインヒータランプ７とサブヒータランプ９とを同時点灯した際のヒータ消費電力は、本実施例では１３００Ｗ程度になる。
【００４２】
メインＣＰＵ１は、メインサーミスタ１０によるメインヒータ検知温度がMAIN目標温度ｔｍｈと同じか高く、サブサーミスタ１１によるサブヒータ検知温度がSUB下限温度ｔｓｌ（またはSUB目標温度ｔｓｈ）と同じか高くなった際、印刷可能状態としてWarm UP信号を「０」に設定する（ｔ１）。
【００４３】
それによって、本実施例の特徴であるヒータ交互点灯制御が開始される。
【００４４】
ヒータ交互点灯制御に際しては、予めメインヒータランプ７の印刷中に連続点灯する規定時間Ｔｍｃｐ、及びサブヒータランプ９の印刷中に連続点灯する規定時間Ｔｓｃｐが設けられている。エンジン制御部４は、メインヒータランプ７のオンで、タイマ１２を起動して規定時間Ｔｍｃｐであるかの判定を行う。同様にエンジン制御部４は、サブヒータランプ９のオンで、タイマ１２を起動して規定時間Ｔｓｃｐであるかの判定を行う。
【００４５】
エンジン制御部４は、各ヒータランプのオンからの連続点灯時間が規定時間（ＴｍｃｐまたはＴｓｃｐ）を超えた場合、目標温度に到達しない場合でも制御対象をもう１方のヒータランプに切替える。
【００４６】
なお、規定時間の設定は、通常環境化で通常用紙を使用しての印刷動作で、下限温度から目標温度に到達するのに十分な時間（数秒から十数秒）とされる。また、下限温度は、これより温度が低下した場合に定着品質低下が顕著となる温度より、若干（数℃）高めに設定される。
【００４７】
メインＣＰＵ１からStart信号［１］を受けた際（ｔ０）、エンジン制御部４は、制御対象を自動的にメインヒータランプ７に切替える（HEAT SEL信号＝０）。
【００４８】
ヒータ交互点灯制御の開始時（ｔ１）に、メインヒータ検知温度（メインサーミスタ１０）がMAIN目標温度ｔｍｈより高く、サブヒータ検知温度（サブサーミスタ１１）がSUB目標温度ｔｓｈより低い場合、エンジン制御部４は、メインヒータランプ７の規定時間Ｔｍｃｐ内であっても制御対象をサブヒータランプ９に切替える（HEAT SEL信号＝１）。そして、エンジン制御部４は、SUB ON信号［１］をドライバ８に出力してサブヒータランプ９をオンにする（ｔ１直後）。
【００４９】
逆に、サブヒータランプ９のオン中に、サブヒータ検知温度がSUB目標温度ｔｓｈと同じか高く、メインヒータ検知温度がMAIN目標温度ｔｍｈより低い場合、エンジン制御部４は、サブヒータランプ９の規定時間Ｔｓｃｐに達していなくても、即座に制御対象をメインヒータランプ７に切替える（HEAT SEL信号＝０）。
【００５０】
また、メインヒータランプ７のオン中に、メインヒータ検知温度がMAIN目標温度ｔｍｈより低く、連続点灯時間が規定時間Ｔｍｃｐ未満であっても、サブヒータ検知温度がSUB下限温度ｔｓｌより低くなった場合（ｔ２）、エンジン制御部４は、即座に制御対象をサブヒータランプ９に切替える（HEAT SEL信号＝１）。
【００５１】
また、サブヒータランプ９のオン中に、サブヒータ検知温度がサブヒータ目標温度ｔｓｈで、連続点灯時間が規定時間Ｔｓｃｐ未満であっても、メインヒータ検知温度がメインヒータ下限温度ｔｍｌとなった場合、エンジン制御部４は、即座に制御対象をメインヒータランプ７に切替える（HEAT SEL信号＝０）。
【００５２】
印刷中に、メインヒータ検知温度がメインヒータ下限温度ｔｍｌ、サブヒータ検知温度がサブヒータ下限温度ｔｓｌとなった場合（ｔ３）、エンジン制御部４は、メインＣＰＵ１に対して低温エラーを通知する。低温エラー通知を受けてメインＣＰＵ１は、印刷を一時停止し、Warm UP信号［１］をエンジン制御部４に設定する。メインＣＰＵ１は、上述したウォーミングアップ行われて印刷可能状態になった際（ｔ４）、Warm UP信号を［０］にする。
【００５３】
また、メインヒータ検知温度がメインヒータ異常温度ｔｍｅｒｒ、またはサブヒータ検知温度がサブヒータ異常温度ｔｓｅｒｒとなった際（ｔ５またはｔ６）、エンジン制御部４は、異常高温と判断して強制的にヒータ制御をオフにすると同時に、メインＣＰＵ１に異常高温を通知する。メインＣＰＵ１は、異常高温を通知を受信した際、エラー処理を実行する。
【００５４】
図４は、ヒータランプを１本のヒートローラの中央部（メイン）と両端部（サブ）に分割した定着ローラの変形例である。すなわち、定着ローラの変形例は、図に示すようにヒートローラ４０と圧着ローラ４１とから構成されている。ヒートローラ４０は、メインヒータランプ７とサブヒータランプ９とを内蔵している。そして、ヒートローラ４０の中央部にはメインサーミスタ１０が設けられ、端部にはサブサーミスタ１１が設けられている。
【００５５】
このような構成においても、上述した温度制御が有効である。
【００５６】
また、図２に示したメインヒータランプ７を図４に示すように中央部と両端部とで分割した構成でも良い。この場合、図２に示したサブヒータランプ９とメインヒータランプ７の両端部とは、１セットでサブヒータとして制御される。温度は、それぞれ独自に制御される。
【００５７】
以上説明したように上記発明の実施の形態によれば、メインヒータランプとサブヒータランプとの同時点灯によるウォーミングアップ動作の高速化と、分割点灯による印刷中の電力の平均化を図ることができる。
【００５８】
また、時間と温度で制御対象を切替えることで、より最適な電力の平均化を実現することができる。
【００５９】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも１つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも１つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明に係る画像形成装置におけるプリンタ部の制御系の概略構成を示すブロック図。
【図２】本実施例の定着器の概略構造を示す断面図。
【図３】定着器の温度制御の動作を説明するためのタイムチャート。
【図４】定着ローラの変形例を示す図。
【符号の説明】
【００６１】
１…メインＣＰＵ１、２…ＲＯＭ、３…ＲＡＭ、４…エンジン制御部、６，８…ドライバ、７…メインヒータランプ、９…サブヒータランプ、１０…メインサーミスタ、１１…サブサーミスタ、４０…ヒートローラ、４１…圧着ローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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