(57)【要約】【課題】被加熱体に対して効率良く温度制御を行えるヒータ制御装置を提供する。【解決手段】初期温度（１３０〜１４０℃）に維持制御するスタンバイ状態Ａから、目標温度（７０〜８０℃）に維持制御する省エネ状態Ｂヘ移行する第１移行期間ａにおいては、ヒータへの間欠的な通電のオン／オフを継続して、その全期間にわたって定着ローラの温度を初期温度から目標温度まで略一定の割合で徐々に低下させる。帰結温度（７０〜８０℃）に維持制御する省エネ状態Ｂから、温度を維持制御する必要がないスリープ状態Ｃヘ移行する第２移行期間ｂにおいては、ヒータへの通電をオフとして定着ローラの温度を帰結温度から周囲温度まで一気に低下させる。【選択図】図２
2008298978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱体を加熱するヒータへの通電を制御するヒータ制御装置において、
前記被加熱体を初期温度に維持制御する初期状態から前記初期温度より低くて周囲温度とは異なる目標温度に前記被加熱体を維持制御する目標状態へ移行する移行期間にあって、前記ヒータへの間欠的な通電のオン／オフにより、前記被加熱体の温度を前記初期温度から前記目標温度まで略一定の割合で低下させるように構成したことを特徴とするヒータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載した略一定の割合での連続的な低下処理を１または複数回行った後に帰結される帰結温度から周囲温度へ前記被加熱体を移行する移行期間にあって、前記帰結温度に前記被加熱体を維持制御する状態を所定時間継続させた後に、前記ヒータへの通電をオフとして、前記被加熱体の温度を前記帰結温度から前記周囲温度まで低下させるように構成したことを特徴とする請求項１記載のヒータ制御装置。
【請求項３】
被加熱体を加熱するヒータへの通電の制御により、前記被加熱体を第１温度に維持制御する初期状態から該第１温度より低い第２温度へ移行させるヒータ制御装置において、
前記被加熱体を前記第２温度に維持制御する必要の有無を判断する手段と、維持制御する必要がある場合には、前記被加熱体を前記初期状態から前記第２温度へ移行する移行期間にあって、前記ヒータへの間欠的な通電のオン／オフにより、前記被加熱体の温度を前記第１温度から前記第２温度まで略一定の割合で低下させ、維持制御する必要がない場合には、前記初期状態を所定時間継続させた後に、前記ヒータへの通電をオフとして、前記被加熱体の温度を前記第１温度から前記第２温度まで低下させるように制御する手段とを備えることを特徴とするヒータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱体を所定の温度にするために被加熱体を加熱するヒータへの通電を制御するヒータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像情報に応じた画像を用紙に記録するプリンタ、複写機などの画像形成装置には、画像を用紙に定着させるための定着器が備えられている。定着器は用紙の搬送路を挟む態様で設けられた定着ローラと加圧ローラとを有している。定着ローラは、その内部に配設されたヒータによって加熱され、その表面に設けられたサーミスタの検知結果に基づいて所定の温度に維持される。
【０００３】
この際、定着ローラの温度設定状態には、定着処理に必要な温度に定着ローラを維持する第１の状態と、省電力化のためにこの温度より低い温度に定着ローラを維持する第２の状態とが存在する。そして、一つの複写処理終了後に所定時間経過しても次の複写処理が指示されない場合には、第１の状態から第２の状態に移行する。ヒータを用いたこのような定着ローラの温度制御について種々の提案がなされている（特許文献１、２など）。
【特許文献１】特開平８−１６６７４０号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
定着ローラなどの被加熱体において所望の温度パターンを実現するためのヒータの制御では、ヒータの消費電力をできる限り抑えて効率良く実行することが求められる。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、被加熱体に対して効率良く温度制御を行えるヒータ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るヒータ制御装置は、被加熱体を加熱するヒータへの通電を制御するヒータ制御装置において、前記被加熱体を初期温度に維持制御する初期状態から前記初期温度より低くて周囲温度とは異なる目標温度に前記被加熱体を維持制御する目標状態へ移行する移行期間にあって、前記ヒータへの間欠的な通電のオン／オフにより、前記被加熱体の温度を前記初期温度から前記目標温度まで略一定の割合で低下させるように構成したことを特徴とする。
【０００７】
加熱時にあっては、被加熱体の温度は加熱時間に対して概ねリニアに上昇していく。よって、例えば被加熱体の温度を１０℃だけ上昇させるために要する時間は、周囲環境の影響を受けることがなく、周囲温度にかかわらずに一定である。これに対して、放熱時にあっては、被加熱体の温度は時間に対してリニアに下降していかない。つまり、被加熱体の温度を１０℃だけ下降させるために要する時間は、周囲温度の影響を受けて一定ではない。例えば、１４０℃から１３０℃まで温度を１０℃だけ下降させる場合と、８０℃から７０℃まで温度を１０℃だけ下降させる場合とでは、それぞれに要する時間が異なり、周囲温度が室温であるときには、前者の場合の方が後者の場合に比べて、要する時間は短くなる。このような放熱の特性に着目して、本発明では効率良い制御を実現している。
【０００８】
本発明のヒータ制御装置にあっては、初期温度に維持制御する初期状態から目標温度に維持制御する目標状態への移行期間において、ヒータへの間欠的な通電のオン／オフ制御を行って、被加熱体の温度を初期温度から目標温度まで略一定の割合で徐々に低下させる放熱方式（以下、徐々放熱方式ともいう）を実行する。
【０００９】
これに対して、上記移行期間において、しばらく初期温度に維持した後に、被加熱体の温度を初期温度から目標温度まで一気に低下させて、その後にしばらく目標温度に維持するような放熱方式（以下、一気放熱方式ともいう）が考えられる。前述した特許文献１、２では、このような一気放熱方式が採用されている。
【００１０】
本発明の徐々放熱方式と従前の一気放熱方式とを比べると、移行期間における加熱時間の合計（電力消費量に対応）を同じとした場合、従前の一気放熱方式では初期温度の時間より目標温度の時間の方が長くなるため、徐々放熱方式では一気放熱方式に比べて、移行期間全体において初期温度へ復帰する時間の平均値を短くすることができる。言い換えると、初期温度へ復帰する時間の平均値を同じとした場合に、徐々放熱方式では一気放熱方式に比べて、加熱時間の合計（電力消費量）を少なくすることができる。この結果、本発明の徐々放熱方式では、効率が良い制御を行える。
【００１１】
なお、上述したような徐々放熱方式における利点は、移行する温度差が小さい場合により顕著となる。これは、保温のために必要な加熱時間の割合が小さくなるからである。
【００１２】
本発明に係るヒータ制御装置は、上述した徐々放熱方式（略一定の割合での連続的な低下処理）を１または複数回行った後に帰結される帰結温度から周囲温度へ前記被加熱体を移行する移行期間にあって、前記帰結温度に前記被加熱体を維持制御する状態を所定時間継続させた後に、前記ヒータへの通電をオフとして、前記被加熱体の温度を前記帰結温度から前記周囲温度まで低下させるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のヒータ制御装置にあっては、帰結温度に維持制御する状態から周囲温度への移行期間において、帰結温度に維持制御する状態を所定時間継続させた後に、被加熱体の温度を帰結温度から周囲温度まで一気に低下させる。つまり、帰結温度に維持制御する状態から維持制御を必要としない周囲温度への移行期間においては、上述したような徐々放熱方式ではなく上述したような一気放熱方式を採用する。よって、帰結温度への復帰時間の平均値が短く、効率が良い制御を行える。
【００１４】
本発明に係るヒータ制御装置は、被加熱体を加熱するヒータへの通電の制御により、前記被加熱体を第１温度に維持制御する初期状態から該第１温度より低い第２温度へ移行させるヒータ制御装置において、前記被加熱体を前記第２温度に維持制御する必要の有無を判断する手段と、維持制御する必要がある場合には、前記被加熱体を前記初期状態から前記第２温度へ移行する移行期間にあって、前記ヒータへの間欠的な通電のオン／オフにより、前記被加熱体の温度を前記第１温度から前記第２温度まで略一定の割合で低下させ、維持制御する必要がない場合には、前記初期状態を所定時間継続させた後に、前記ヒータへの通電をオフとして、前記被加熱体の温度を前記第１温度から前記第２温度まで低下させるように制御する手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のヒータ制御装置にあっては、移行後の温度を維持制御する必要の有無に応じて、その移行期間における制御方式を切り替える。つまり、移行後の第２温度を維持制御する必要がある場合には、上述したような徐々放熱方式を採用し、移行後の第２温度を維持制御する必要がない場合には、上述したような一気放熱方式を採用する。よって、何れの場合においても、効率が良い制御を行える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のヒータ制御装置では、初期温度に維持制御する初期状態から目標温度に維持制御する目標状態への移行期間において、ヒータへの間欠的な通電のオン／オフ制御を行って、被加熱体の温度を初期温度から目標温度まで略一定の割合で徐々に低下させるようにしたので、効率が良い制御を行うことができ、消費電力の低減を図ることができる。
【００１７】
また、本発明のヒータ制御装置では、帰結温度に維持制御する状態から周囲温度への移行期間において、帰結温度に維持制御する状態を所定時間継続させた後に、被加熱体の温度を帰結温度から周囲温度まで一気に低下させるようにしたので、効率が良い制御を行うことができ、消費電力の低減を図ることができる。
【００１８】
また、本発明のヒータ制御装置では、移行後の温度を維持制御する必要の有無に応じて、その移行期間における制御方式を切り替えるようにしたので、何れの場合においても、効率が良い制御を行うことができ、消費電力の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明に係るヒータ制御装置を有する定着器２０の構成図である。図１において、１は被加熱体としての定着ローラである。定着ローラ１に接した態様で加圧ローラ２が設けられており、加圧ローラ２は定着ローラ１に圧接して回転する。公知の画像形成処理によってトナー像が転写された用紙が、定着ローラ１、加圧ローラ２間に搬送されて加熱、加圧されることによって、トナー像が用紙に定着される。
【００２１】
定着ローラ１の中空部には、定着ローラ１を加熱するためのヒータ３が配置されている。また、定着ローラ１の表面に接して、定着ローラ１の温度を検知するためのサーミスタ４が設けられている。ヒータ制御装置１０は、サーミスタ４の検知結果に基づいて、ヒータ３への通電のオン／オフ制御を行う。
【００２２】
ヒータ制御装置１０は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１が実行する制御シーケンスのプログラムなどを格納したＲＯＭ１２と、制御シーケンスの実行時に生じるデータなどを一時的に記憶するＲＡＭ１３と、ヒータ３への通電を制御する通電制御部１４とを有している。      
【００２３】
次に、本発明の特徴部である定着ローラ１の温度制御について説明する。図２は、本発明における定着ローラ１の温度パターンの概略を示すグラフである。この温度パターンには、定着処理可能な初期温度（例えば１３０〜１４０℃）に維持制御する初期状態Ａ（スタンバイ状態Ａ）と、初期温度より低くて周囲温度とは異なる目標温度（例えば７０〜８０℃）に維持制御する目標状態Ｂ（省エネ状態Ｂ）と，目標温度より更に低い周囲温度（常温）である状態Ｃ（スリープ状態Ｃ）とが存在する。また、スタンバイ状態Ａと省エネ状態Ｂとの間は初期温度から目標温度に移行する第１移行期間ａとなっており、省エネ状態Ｂとスリープ状態Ｃとの間は帰結温度から周囲温度に移行する第２移行期間ｂとなっている。
【００２４】
スタンバイ状態Ａ及び省エネ状態Ｂでは一定の温度に維持制御しており、スリープ状態Ｃでは温度の維持制御は行わない。このスタンバイ状態Ａ及び省エネ状態Ｂにおける定着ローラ１の温度制御では、サーミスタ４によって定着ローラ１の温度を検知し、その検知結果に基づいてヒータ３への通電のオン／オフをヒータ制御装置１０（通電制御部１４）にて制御して、一定の温度に維持している。
【００２５】
具体的には、次のような制御処理を行っている。
（１）ヒータオン温度ｔONでヒータ３をオンとして定着ローラ１を加熱する。
（２）定着ローラ１がヒータオフ温度ｔOFF （ｔON＜ｔOFF ）に到達するとヒータ３をオフとして加熱を中断する。
（３）定着ローラ１がヒータオン温度ｔONまで冷えると再びヒータ３をオンとして加熱を再開する。
（４）上記（２）、（３）の処理を繰り返して、スタンバイ状態Ａ及び省エネ状態Ｂにおいて定着ローラ１を一定の温度に維持する。
【００２６】
本発明では、図２に示すように、第１移行期間ａでは全期間にわたって温度を略一定の割合で徐々に低下させていき、第２移行期間ｂでは期間内の一部でのみ温度を一気に低下させる。
【００２７】
図３は、この第１移行期間ａにおける定着ローラ１の温度の経時変化の詳細を示すグラフである。図３にあって、縦軸は定着ローラ１の温度（℃）、横軸は時間（秒）を表し、太線のパターン１が本発明における温度変化の制御例を示している。また、図３には対照として他の温度変化の制御例を細線でパターン２として示している。
【００２８】
本発明のパターン１では、初期温度（１３０〜１４０℃）に維持制御するスタンバイ状態Ａから、目標温度（７０〜８０℃）に維持制御する省エネ状態Ｂヘ移行する第１移行期間ａにおいて、ヒータ３への間欠的な通電のオン／オフをヒータ制御装置１０（通電制御部１４）にて継続して、その全期間にわたって定着ローラ１の温度を初期温度から目標温度まで略一定の割合で徐々に低下させる放熱方式（徐々放熱方式）を実行している。
【００２９】
このような第１移行期間ａの徐々放熱方式では、以下の演算式にしたがってヒータオン温度ｔON、ヒータオフ温度ｔOFF 温度を一定の割合で徐々に下げながら、ヒータ３への通電のオン／オフを制御する。
ヒータオン温度ｔON＝−ｋ・ｔ＋１３０（℃）
ヒータオフ温度ｔOFF ＝−ｋ・ｔ＋１４０（℃）
但し、ｋ（＞０）：温度変化係数、ｔ：時間
（ｋの値はヒータオン温度ｔONとヒータオフ温度ｔOFF とで異なっても良い）      
【００３０】
なお、上記のような演算式に基づくのではなく、予め記憶しておいたテーブルデータを参照して徐々放熱方式を実行しても良い。
【００３１】
これに対して、パターン２では、この第１移行期間ａにおいて、しばらく初期温度に維持した後に、定着ローラ１の温度を初期温度から目標温度まで一気に低下させて、その後に目標温度に維持するような放熱方式（一気放熱方式）を実行している。
【００３２】
定着ローラ１の放熱時にあって、定着ローラ１の温度は時間に対してリニアに下降していかない。つまり、周囲温度との温度差が大きい場合には、その温度差が小さい場合に比べて速く定着ローラ１の温度が下降していく。
【００３３】
したがって、パターン１（徐々放熱方式）とパターン２（一気放熱方式）とを比べた場合、第１移行期間ａにおける加熱時間の合計（電力消費量に対応）を同じとすると、パターン２では初期温度の時間（Ｔ1 ）より目標温度の時間（Ｔ2 ）の方が長くなるため、パターン１ではパターン２に比べて、第１移行期間ａ全体において初期温度へ復帰する時間の平均値を短くすることができる。言い換えると、初期温度へ復帰する時間の平均値を同じとした場合に、パターン１ではパターン２に比べて、加熱時間の合計（電力消費量）を少なくすることができる。この結果、本発明のパターン１（徐々放熱方式）では、効率良い制御を行うことが可能である。
【００３４】
図４は、この第２移行期間ｂにおける定着ローラ１の温度の経時変化の詳細を示すグラフである。図４にあって、縦軸は定着ローラ１の温度（℃）、横軸は時間（秒）を表し、太線のパターン３が本発明における温度変化の制御例を示している。また、図４には対照として他の温度変化の制御例を細線でパターン４として示している。
【００３５】
本発明のパターン３では、帰結温度（７０〜８０℃）に維持制御する省エネ状態Ｂから、周囲温度（常温）のスリープ状態Ｃヘ移行する第２移行期間ｂにおいて、帰結温度に維持制御する状態を所定時間継続させた後に、ヒータ制御装置１０（通電制御部１４）によりヒータ３への通電をオフとして定着ローラ１の温度を帰結温度から周囲温度まで一気に低下させる放熱方式（一気放熱方式）を実行している。この一気放熱方式では、開始時に帰結温度でヒータ３への通電をオフとし、周囲温度に達するまで通電オフを継続する。第２移行期間ｂでは、移行後の周囲温度を維持制御する必要がないので、このような一気放熱方式を行うこととなる。
【００３６】
これに対して、パターン４では、この第２移行期間ｂにおいて、ヒータ３への通電のオン／オフを間欠的に制御して、その全期間にわたって定着ローラ１の温度を帰結温度から周囲温度まで徐々に低下させる放熱方式（徐々放熱方式）を実行している。
【００３７】
なお、上述した例（図２）では、定着ローラ１を初期温度から１回の徐々放熱方式の処理にて帰結温度とし、更に周囲温度まで温度を低下させる場合について説明したが、初期温度から複数回の徐々放熱方式の処理を行って帰結温度とした後、一気放熱方式にて周囲温度まで温度を低下させるようにしても良い。
【００３８】
本発明では、移行後の温度の維持制御の有無に基づいて、その移行期間における温度制御を、徐々放熱方式による制御または一気放熱方式による制御に切り替える。図５は、このような切り替え処理の動作手順を示すフローチャートである。
【００３９】
まず、ＣＰＵ１１は、第１温度から第１温度より低い第２温度へ移行させる処理の情報（第１温度及び第２温度の具体値、この移行処理に要する時間、移行後の第２温度での維持制御の必要性の有無などの情報）を外部から入力する（ステップＳ１）。ＣＰＵ１１は、移行後の第２温度での維持制御が必要であるか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００４０】
移行後の第２温度での維持制御が必要である場合（Ｓ２：ＹＥＳ）（例えば、第２温度が前述した図２の例での帰結温度である場合）、ＣＰＵ１１は、徐々放熱方式（図３のパターン１）に応じたヒータ３への通電制御を通電制御部１４に実行させる（ステップＳ３）。一方、移行後の第２温度での維持制御が不要である場合（Ｓ２：ＮＯ）（例えば、第２温度が前述した図２の例での周囲温度である場合）、ＣＰＵ１１は、一気放熱方式（図４のパターン３）に応じたヒータ３への通電制御を通電制御部１４に実行させる（ステップＳ４）。
【００４１】
なお、定着ローラ１（定着器）を例として説明したが、これ以外の被加熱体に対しても同様に本発明を適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るヒータ制御装置を有する定着器の構成図である。
【図２】定着ローラの温度パターンの概略を示すグラフである。
【図３】第１移行期間における定着ローラの温度の経時変化の詳細を示すグラフである。
【図４】第２移行期間における定着ローラの温度の経時変化の詳細を示すグラフである。
【図５】本発明の切り替え処理の動作手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１  定着ローラ（被加熱体）
２  加圧ローラ
３  ヒータ
４  サーミスタ
１０  ヒータ制御装置
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  通電制御部
２０  定着器
【図１】
2008298978.tif 000003
【図２】
2008298978.tif 000004
【図３】
2008298978.tif 000005
【図４】
2008298978.tif 000006
【図５】
2008298978.tif 000007