(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱用の磁界を発生する誘導コイルと、前記誘導コイルにより発生する磁界により発熱する定着ローラとを有し、前記定着ローラに圧接させた加圧ローラとにより熱定着する熱定着装置を有する画像形成装置において、
前記定着ローラの温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段により測定された温度に応じて前記誘導コイルに供給する電力値を決定する電力値決定手段と、
前記温度測定手段により測定される温度と前記電力値決定手段により決定された電力値に基づいて前記誘導コイルへの電力供給を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、電力値決定手段により決定された電力値が予め定めた電力値より大きい場合に、前記誘導コイルに前記電力値決定手段により決定された電力値の電力を供給し、前記決定された電力値が前記予め定めた電力値以下である場合に、前記定着ローラの温度が所定の目標温度になるように前記誘導コイルへの電力供給をＯＮ−ＯＦＦ制御するものであり、
前記ＯＮ−ＯＦＦ制御では、前記温度測定手段により測定される温度が前記目標温度未満であれば前記誘導コイルに前記予め定めた電力値の電力を供給し、前記温度測定手段により測定される温度が前記目標温度を超えていれば前記誘導コイルへの電力供給を停止することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
電磁誘導加熱用の磁界を発生する誘導コイルと、前記誘導コイルにより発生する磁界により発熱する定着ローラとを有し、前記定着ローラに圧接させた加圧ローラとにより熱定着する熱定着装置を有する画像形成装置の電力供給制御方法において、
前記定着ローラの温度を測定する温度測定ステップと、
前記温度測定ステップで測定された温度に応じて前記誘導コイルに供給する電力値を決定する電力値決定ステップと、
前記温度測定ステップで測定される温度と前記電力値決定ステップで決定された電力値に基づいて前記誘導コイルへの電力供給を制御する制御ステップと、
前記電力値決定ステップで決定された電力値が前記予め定めた電力値より大きい場合に、前記誘導コイルに前記電力値決定ステップで決定された電力値の電力を供給する第１電力供給制御ステップと、
前記電力値決定ステップで決定された電力値が前記予め定めた電力値以下である場合に、前記定着ローラの温度が所定の目標温度になるように、前記温度測定ステップで測定される温度が前記目標温度未満であれば前記誘導コイルに前記予め定めた電力値の電力を供給し、前記温度測定ステップで測定される温度が前記目標温度を超えていれば前記誘導コイルへの電力供給を停止するＯＮ−ＯＦＦ制御により前記誘導コイルへの電力供給をする第２電力供給制御ステップと、
を備えたことを特徴とする電力供給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを採用した画像形成装置および電力供給制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置においては、間接（転写）方式または直接方式の電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセス、その他公知の各種の作像原理、プロセスにより、作像部にてトナー像が形成され、形成されたトナー像は転写紙、記録用紙、感光紙、静電記録紙等の記録材に転写され、その後、熱ローラ方式の熱定着器によりトナー像記録材に定着され、記録材上に永久画像が得られる。
【０００３】
この熱ローラ方式は、内部にヒータを備えた定着ローラ（加熱ローラともいう）と、これに対向圧接させた加圧ローラとを用い、この一対のローラ間の定着ニップ部に記録材を導入通過させることにより、記録材面上のトナー像を熱と圧力で記録材面に定着させるものである。
【０００４】
近年、熱定着器は、利便性と消費エネルギー削減の点から、▲１▼立ち上がりが高速で、▲２▼スタンバイ温度制御が不要なものが求められている。
【０００５】
立ち上がりを高速にするため、すなわち、所望の温度までの昇温時間を短縮するため、熱ローラの肉厚を薄くすることにより熱容量を小さくし、その熱源として、ＩＨ（電磁誘導加熱方式）が用いることが考えられている。
【０００６】
このＩＨに対する温度制御方式として、熱源としてのハロゲンランプの温度制御で用いられていたＯＮ−ＯＦＦ制御方式が考えられるが、この方式によれば、熱容量の小さい熱ローラが急激に温度変化することになり、制御が困難であった。
【０００７】
そこで、ＩＨ方式で用いられる熱源に供給される電力を、熱定着器の温度計測結果に応じてリニアに調節するフィードバック方式が考えられている（図８）。図８の縦軸は熱源に供給する電力値Ｐｏであり、横軸は温度Ｔである。定着器の温度がＴａのときに熱源に対しＰａの電力が供給されることになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、ＩＨにおいて誘導コイルに供給される電力と電力効率の関係は図９に示すようになる。図９の縦軸は電力効率ηであり、横軸は熱源に供給される電力Ｐｏである。誘導コイルに２００Ｗの電力が供給されるとき、電力効率は約８８％であるが、２００Ｗ以下の電力が供給されるときは、電力効率が大きく低下することになる。
【０００９】
画像形成時の定着温度は一般的に２１０℃以下であることが多いが、ＩＨ方式の電源を構成するコイルに２００Ｗの電力を供給する場合は、温度が２１０℃を超えてしまうことがある。
【００１０】
しかしながら、２００Ｗ以下の領域を使用すると、省エネの点で不利となる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記のような問題点を解決し、定着装置の電力効率をより向上させることができる画像形成装置および電力供給制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電磁誘導加熱用の磁界を発生する誘導コイルと、前記誘導コイルにより発生する磁界により発熱する定着ローラとを有し、前記定着ローラに圧接させた加圧ローラとにより熱定着する熱定着装置を有する画像形成装置において、前記定着ローラの温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段により測定された温度に応じて前記誘導コイルに供給する電力値を決定する電力値決定手段と、前記温度測定手段により測定される温度と前記電力値決定手段により決定された電力値に基づいて前記誘導コイルへの電力供給を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、電力値決定手段により決定された電力値が予め定めた電力値より大きい場合に、前記誘導コイルに前記電力値決定手段により決定された電力値の電力を供給し、前記決定された電力値が前記予め定めた電力値以下である場合に、前記定着ローラの温度が所定の目標温度になるように前記誘導コイルへの電力供給をＯＮ−ＯＦＦ制御するものであり、前記ＯＮ−ＯＦＦ制御では、前記温度測定手段により測定される温度が前記目標温度未満であれば前記誘導コイルに前記予め定めた電力値の電力を供給し、前記温度測定手段により測定される温度が前記目標温度を超えていれば前記誘導コイルへの電力供給を停止することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、電磁誘導加熱用の磁界を発生する誘導コイルと、前記誘導コイルにより発生する磁界により発熱する定着ローラとを有し、前記定着ローラに圧接させた加圧ローラとにより熱定着する熱定着装置を有する画像形成装置の電力供給制御方法において、前記定着ローラの温度を測定する温度測定ステップと、前記温度測定ステップで測定された温度に応じて前記誘導コイルに供給する電力値を決定する電力値決定ステップと、前記温度測定ステップで測定される温度と前記電力値決定ステップで決定された電力値に基づいて前記誘導コイルへの電力供給を制御する制御ステップと、前記電力値決定ステップで決定された電力値が前記予め定めた電力値より大きい場合に、前記誘導コイルに前記電力値決定ステップで決定された電力値の電力を供給する第１電力供給制御ステップと、前記電力値決定ステップで決定された電力値が前記予め定めた電力値以下である場合に、前記定着ローラの温度が所定の目標温度になるように、前記温度測定ステップで測定される温度が前記目標温度未満であれば前記誘導コイルに前記予め定めた電力値の電力を供給し、前記温度測定ステップで測定される温度が前記目標温度を超えていれば前記誘導コイルへの電力供給を停止するＯＮ−ＯＦＦ制御により前記誘導コイルへの電力供給をする第２電力供給制御ステップと、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態を示す。これは転写式電子写真プロセスを利用したレーザプリンタ１の例である。レーザプリンタ１は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、画像メモリ１０４と、入出力部１０５と、画像形成部インタフェース１０６と、入出力部１０８と、電力供給部１１０が、システムバスを介して相互に接続してある。
【００２２】
ＲＯＭ１０２は制御プログラム等がストアしてある。ＣＰＵ１０１はＲＯＭ１０２の制御プログラムにしたがってレーザプリンタ１の各部を制御するものである。ＲＡＭ１０３はＣＰＵ１０１のワークエリアとして用いられている。
【００２３】
入出力部１０５はコンピュータから入力されたＰＤＬ（ページ記述言語）をビットマップに展開するものである。画像メモリ１０４は処理された画像データをストアするためのものである。画像形成部１０７は画像形成部Ｉ／Ｆに接続してあり、画像データに基づき潜像を形成し、潜像を現像し、現像により得られたトナー像を記録材に転写するものである。
【００２４】
電力供給部１１０は定着ローラ１１１を誘導加熱するための誘導コイル１１１ｃに、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの高周波スイッチング電源からの高周波電流を供給するものであり、ＣＰＵ１０１から電力値設定信号と電力供給ＯＮ／ＯＦＦ信号が入力されている。温度センサ１０９は定着ローラ１１１の温度を検出するものである。入出力部１０８は温度センサ１０９が接続してある。
【００２５】
図２は図１のレーザプリンタ１の構造を示す。図２において、２３１は回転ドラム型の電子写真感光体であり、図２に矢印で示す方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。２３２は帯電ローラであり、電子写真感光体２３１を所定の極性・電位に一様に帯電させるものである。２３２はレーザスキャナであり、電子写真感光体２３１に対して、目的の画像情報パターンに対応したレーザビーム走査露光Ｌを行なうものであり、この走査露光により、電子写真感光体２３１面に目的の画像情報パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００２６】
２３４は現像装置であり、電子写真感光体２３１面上の静電潜像を現像するものである。この現像により電子写真感光体２３１面上にトナー像が得られる。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像との組合せで用いられることが多い。
【００２７】
２３５は転写ローラであり、電子写真感光体２３１との間の転写ニップ部２３６に、給紙部３７からに所定のタイミングで給送された記録材（転写材）２１３に対して、電子写真感光体２３１面上のトナー像を転写させるものである。トナー像が転写された記録材２１３は電子写真感光体２３１面から分離され、搬送ガイド８を通って定着装置２５１へ搬送される。定着装置２５１は記録材２１３上のトナー像を熱と圧力により定着するものである。
【００２８】
２４４は搬送ローラ対であり、定着装置２５１からシート排出パス２４３に案内された定着済みの記録材２１３を搬送するものである。２４５は排出ローラ対であり、搬送ローラ対２４４により搬送された記録材２１３を排紙トレイ２４６に排出するものである。
【００２９】
２３７は給紙カセットであり、記録材２１３を収納するためのものである。２３８は給紙ローラ２３８であり、不図示の一枚分離部材と協働して、給紙カセット２３７から記録材２１３を１枚づつ分離するものである。２３９は搬送ローラ対であり、給紙カセット２３７から分離された記録材２１３を、所定の制御タイミングで、シートパス２４１を通って転写ニップ部２３６に給送するものである。２４０はトップセンサであって、シートパス２４１に設けてあり、記録材２１３の先端を検知するものである。
【００３０】
２４２はクリーナであり、転写後に電子写真感光体２３１面上に残留する転写残トナーや紙粉等の付着汚染物を除去するためのものである。表面清掃された電子写真感光体２３１は繰り返して作像に供される。
【００３１】
図３は図２の定着装置２５１の構造を示す。図３において、１０９，１１１，１１１ｃは図１と同一部分を示す。定着装置２５１は定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２が上下対向させて設けてある。加圧ローラ１１２は定着ローラ１１１の回転軸方向にバネなどを用いた不図示の加圧機構によって、定着ローラ１１１の下面部に所定の加圧力で圧接させて定着ニップ部（圧接ニップ部）Ｎを形成させてある。加圧ローラ１１２は約３０ｋｇ重で過重してあり、ニップ幅が約６ｍｍの定着ニップ部Ｎが形成される。荷重を変化させてニップ幅を変えることができるようになっている。
【００３２】
定着ローラ１１１が回転駆動されると、定着ローラ１１１の回転駆動に伴って、定着ニップ部Ｎでの摩擦力で、加圧ローラ１１２が従動回転する。
【００３３】
定着ローラ１１１は、基体としての芯金シリンダ（導電性円筒ローラ）に表面離型層が設けてある。芯金シリンダはその外径が４０ｍｍ、厚さが０．７ｍｍの導電性を有する鉄製のものである。表面離型層は、芯金シリンダ表面の離型性を高めるためのものであって、例えば、１０〜５０μｍのＰＴＦＥ（poly tetra fluoro ethylene）やＰＦＡ（per fluoro alkoxy）のものである。また、定着性を向上させ、定着ローラ１１１の表面温度ムラを低減させるため、芯金シリンダと表面離型層との間に、例えば、２０〜５００μｍのシリコンゴム製の弾性層を設けてもよい。
【００３４】
芯金シリンダの内部空間には、誘導コイルアセンブリ３１４が設けてあり、誘導コイルアセンブリは誘導コイル１１１ｃと、コイルホルダ３０５と、コア（磁心）３０７と、ステー３０６とを有する。
【００３５】
コイルホルダ３０５はＰＰＳ（poly phenylene sulfide）、ＰＥＥＫ（poly ethel ethel keton）、フェノール樹脂などの耐熱性樹脂からなる横断面略半円形桶型のものである。誘導コイル１１１ｃは素線を５０〜１５０本撚ってあるリッツ線をコイルホルダ３０５６ターン巻いて形成してある。巻き数は例えば４ターンから１０ターンにすることができる。誘導コイル１１１ｃは下向きにして芯金シリンダの内面に近接させてあり、ステー３０６の両端部が不図示の定着ユニットフレーム間に固定支持されている。コア３０７はコイルホルダ５の内側に横断面Ｔ字型に組んで設け、誘導コイルアセンブリ３１４として一体化させてある。
【００３６】
誘導コイル１１１ｃは電力供給部１１０（図１）から供給される高周波の交流電流によって交番磁束を発生し、交流電流によって誘導された磁界は芯金シリンダの内面に渦電流を流し、ジュール熱を発生させ、定着ローラ１１１を加熱昇温させる。
【００３７】
加圧ローラ１１２は、中空芯金３１１と、その外周面に形成した表面離型性耐熱ゴム層か、あるいは中空芯金３１１と表面との断熱を兼ねたスポンジ層である弾性層３１２とからなる。
【００３８】
３１０は分離爪であり、定着ニップ部Ｎを通過した記録材を分離するためのものである。
【００３９】
定着ローラ１１１の発熱は、誘導コイル１１１ｃの巻き数を増やしたり、コア３０７をフェライトやパーマロイのような高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いたり、交流電流の周波数を高くしたりすることにより増加させることができる。
【００４０】
図４は図１のＲＯＭ１０３にストアされる制御プログラムの一例を示すフローチャートである。ここで、定着装置２５１は誘導コイル１１１ｃに２００Ｗの電力を供給した場合に、目標温度Ｔｔを超えるものとする。
【００４１】
温度センサ１０９により定着ローラ１１１の表面温度（以下、ローラ温度Ｔという）を計測し（Ｓ０１）、温度センサ１０９から得られた温度から誘導コイル１１１ｃに供給する電力の電力値Ｐｏを決定する（Ｓ０２）。そして、誘導コイル１１１ｃに供給する電力値Ｐｏと、予め定めた電力値である２００Ｗを比較し（Ｓ０３）、電力値Ｐｏが２００Ｗより大きい場合は、電力供給部１１０により誘導コイル１１１ｃに電力値Ｐｏの電力を供給させる（Ｓ０４）。その後、Ｓ０１に戻る。
【００４２】
他方、電力値Ｐｏが２００Ｗ以下である場合は（Ｓ０３）、得られたローラ温度Ｔと目標温度Ｔｔを比較する（Ｓ０５）。ローラ温度Ｔが目標温度Ｔｔ以下である場合は、電力供給部１１０により誘導コイル１１１ｃに２００Ｗの電力を供給させる（Ｓ０６）。その後、Ｓ０１に戻る。
【００４３】
他方、ローラ温度Ｔが目標温度Ｔｔ以上である場合は（Ｓ０５）、電力供給部１１０による誘導コイル１１１ｃへの電力供給を停止させる（Ｓ０７）。その後、Ｓ０１に戻る。
【００４４】
以上の定着ローラ１１１の温度制御により、誘導コイル１１１ｃに供給される電力が２００Ｗ以上である場合は、ローラ温度Ｔにより決定される電力を供給するリニア制御を行い、他方、２００Ｗ以下の電力を供給する必要がある場合は、２００Ｗの電力供給をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより、電力効率の低くなる２００Ｗ以下の電力値を使わない温度制御が可能となる。温度と供給電力との関係と制御切り換えの一例を図５に示す。
【００４５】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は第１の実施の形態との比較でいえば、定着ローラ１１１の温度制御方法が異なる。
【００４６】
図６は第２の実施の形態において図１のＲＯＭ１０３にストアされる制御プログラムの一例を示すフローチャートである。温度センサ１０９により定着ローラ１１１の表面温度（以下、ローラ温度Ｔという）を計測し（Ｓ１１）、温度センサ１０９から得られた温度から、誘導コイル１１１ｃに供給する電力値Ｐｏを決定する（Ｓ１２）。そして、計測したローラ温度Ｔと、目標温度Ｔｔより低い所定の温度値Ｔｂを比較し（Ｓ１３）、
ローラ温度Ｔが所定温度値Ｔｂ未満である場合は、電力供給部１１０により誘導コイル１１１ｃに電力値Ｐｏの電力を供給させる（Ｓ１４）。
【００４７】
他方、ローラ温度Ｔが所定温度Ｔｂ以上である場合は、目標温度Ｔｔとローラ温度Ｔを比較する（Ｓ１５）。ローラ温度Ｔが目標温度Ｔｔ以上である場合は、電力供給部１１０による誘導コイル１１１ｃへの電力供給を停止させる（Ｓ１７）。他方、ローラ温度Ｔが目標温度Ｔｔ未満である場合は、誘導コイル１１１ｃへ２００Ｗの電力を供給する（Ｓ１６）。温度と供給電力との関係と制御切り換えの一例を図７に示す。
【００４８】
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００４９】
前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体をシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、完成されることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、電力効率をより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の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のレーザプリンタの構造を示す断面図である。
【図３】図２の定着装置２５１の構造を示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態において図１のＲＯＭ１０３にストアされる制御プログラムの一例を示すフローチャートである。
【図５】温度と供給電力との関係と制御切り換えの一例を示す図である。
【図６】第２の実施の形態において図１のＲＯＭ１０３にストアされる制御プログラムの一例を示すフローチャートである。
【図７】温度と供給電力との関係と制御切り換えの一例を示す図である。
【図８】従来の温度制御における温度と供給電力との関係の一例を示す図である。
【図９】誘導コイルに供給される電力と電力効率との関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  レーザプリンタ
１０１  ＣＰＵ
１０２  ＲＯＭ
１０３  ＲＡＭ
１０４  画像メモリ
１０５，１０８  入出力部
１０６  画像形成部インタフェース
１０７  画像形成部
１０９  温度センサ
１１０  電力供給部
１１１  定着ローラ
１１１ｃ  誘導コイル
１１２  加圧ローラ
【図１】
0004717244.tif 000002
【図２】
0004717244.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004717244.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004717244.tif 000007
【図７】
0004717244.tif 000008
【図８】
0004717244.tif 000009
【図９】
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