(57)【要約】【課題】確実に適切な温度範囲で定着を行うことができる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、サーミスタ２６により定着ローラ２４の温度の検出を開始し（Ｓ１１）、温度データが所定の値以下となれば（Ｓ１２）、スイッチ２８をオンさせてヒータ２５への通電を開始する（Ｓ１３）。その後、タイマにより所定の時間としての時定数τを計測する（Ｓ１４）。時定数τの経過後、サーミスタ２６の出力する温度データ定着ローラ２４の温度を検出する（Ｓ１５）。ここで、定着ローラ２４の温度が設定温度となっているか否かを判断する（Ｓ１６）。【選択図】図３
2009282316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、
通電により前記定着ローラを加熱するヒータと、
前記定着ローラの温度を検出し、検出した温度データを出力する温度検出手段と、
前記ヒータへの通電を開始してから所定の時間を経過するまでの時間を計測する時間計測手段と、
前記時間計測手段により計測した所定の時間を経過したときの前記温度検出手段の出力する温度データを基に、前記ヒータの通電の制御を行なう制御手段とを備える、定着装置。
【請求項２】
前記所定の時間は、前記ヒータに通電を開始してから前記定着ローラが所定の温度に達するまでの時間に相当する時定数である、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記時定数は、予め前記時間計測手段により計測した所定の時間を平均化した値である、請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記時定数から所定の範囲内の前記温度検出手段の出力する温度データを基に、前記ヒータの通電の制御を行なう、請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項５】
予め前記時間計測手段により計測した所定の時間を格納する格納手段を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置を含む、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、定着装置および画像形成装置に関するものであり、特に、ヒータにより定着ローラを加熱する定着装置、およびこのような定着装置を含む画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なデジタル複合機には、形成されたトナー画像を用紙に定着させる定着装置が備えられている。定着装置は、熱により用紙にトナーを定着させる定着ローラを備える。デジタル複合機は、トナー画像を感光体上に形成した後、これを用紙に転写し、ヒータにより所定の温度に加熱された定着ローラによって、トナー画像を用紙に定着させる。
【０００３】
ここで、定着ヒータの温度の監視装置を備える画像形成装置に関する技術が、特開平１０−３０７５１４号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、定着ヒータの過熱による災害を未然に防止するために、サーミスタからの定着ヒータの温度検知信号に基づくＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）による監視と、ＭＰＵとは独立して設けられる温度異常監視回路という二重の監視装置を設けることとしている。
【特許文献１】特開平１０−３０７５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示すような従来の画像形成装置に含まれる定着装置における定着制御においては、定着ヒータの温度検知信号に基づき、随時定着ヒータへの通電制御を行なっている。しかし、このような定着制御においては、温度検知信号に含まれるノイズにより、適切に定着ローラの温度制御を行うことができない場合がある。すなわち、例えば、定着ローラの温度が実際には所定の温度に達していても、ノイズが温度検知信号に発生し、ノイズを含んだ温度検知信号により定着ローラが所定の温度に達していないと判断した場合には、定着ヒータに通電し、昇温異常を生じてしまう虞がある。このような昇温異常が発生する状況では、定着ヒータへの通電を適切に制御して、定着ローラを適切な温度範囲に設定することができない。また、このような定着装置を含む画像形成装置は、形成した画像を確実に用紙に定着させることが困難となる。
【０００５】
この発明の目的は、確実に適切な温度範囲で定着を行うことができる定着装置を提供することである。
【０００６】
この発明の他の目的は、形成した画像を確実に用紙に定着することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る定着装置は、定着ローラと、通電により定着ローラを加熱するヒータと、定着ローラの温度を検出し、検出した温度データを出力する温度検出手段と、ヒータへの通電を開始してから所定の時間を経過するまでの時間を計測する時間計測手段と、時間計測手段により計測した所定の時間を経過したときの温度検出手段の出力する温度データを基に、ヒータの通電の制御を行なう制御手段とを備える。
【０００８】
本願発明者は、ヒータへの通電後、即時に定着ローラの加熱が開始されて温度上昇を行なうことはなく、ヒータへ通電してから定着ローラの加熱が開始されるまでに要する所定の時間、すなわち、微小なタイムラグがあると考えた。すなわち、このタイムラグの間は、実際に定着ローラの温度が低下し続け、定着ローラが温度上昇を開始することはない。したがって、このタイムラグ中における温度検出手段の出力値は実際の定着ローラの温度に追随しておらず、タイムラグ中に発生する温度上昇や温度下降を示す出力データはノイズであると考えた。本願発明者はこのような着想の基に本願発明を行なったものである。
【０００９】
好ましくは、所定の時間は、ヒータに通電を開始してから定着ローラが所定の温度に達するまでの時間に相当する時定数である。ここで、時定数は、各定着装置の有するコンデンサや回路等構成について決定され、各定着装置にそれぞれ固有の値となる。
【００１０】
また、時定数は、予め時間計測手段により計測した所定の時間を平均化した値としてもよい。
【００１１】
さらに好ましくは、制御手段は、時定数から所定の範囲内の温度検出手段の出力する温度データを基に、ヒータの通電の制御を行なう。
【００１２】
さらに好ましくは、予め時間計測手段により計測した所定の時間を格納する格納手段を備える。
【００１３】
この発明の他の局面においては、画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を含む。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、ヒータに通電を開始してから所定の時間が経過するまでの時間を測定し、所定の時間が経過したときの温度検出手段の出力する温度データに基づいて、ヒータの通電の制御を行なう。そうすると、ヒータに通電を開始した後、所定の時間に達するまでに発生した温度検出手段の出力する温度データのノイズの影響を受けることなく、ヒータの通電の制御を行うことができる。したがって、定着ローラの温度制御が適切になり、確実に適切な温度範囲で定着することができる。
【００１５】
この発明に係る画像形成装置によると、確実に適切な温度範囲で定着させることができる定着装置を含むため、形成した画像を確実に用紙に定着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施形態に係る定着装置を含む画像形成装置をデジタル複合機１０に適用した場合のデジタル複合機１０の構成を示すブロック図である。図１を参照して、デジタル複合機１０は、デジタル複合機１０全体を制御する制御部１１と、画像データ等の書込みや読出しを行うためのＤＲＡＭ１２と、デジタル複合機１０の有する情報を表示する表示画面を含み、デジタル複合機１０におけるユーザとのインターフェースとなる操作部１３と、原稿を自動的に所定の原稿読取り位置へ搬送する原稿送り装置１４と、原稿送り装置１４によって搬送されてきた原稿の画像を所定の読取り位置で読取る画像読取り部１５と、画像読取り部１５で読取られた原稿等からその画像を形成し、用紙に出力する画像形成部１６と、画像データ等を格納するハードディスク１７と、公衆回線２０に接続されるＦＡＸ通信部１８と、ネットワーク２１と接続するためのネットワークＩＦ（インターフェース）部１９とを含む。
【００１７】
画像形成部１６は、感光体（図示せず）上に形成したトナーによる画像を用紙に出力するに際し、トナー画像を用紙に定着させる定着装置２３を含む。定着装置２３は、トナーによる可視像が転写された用紙において、トナーを所定の温度まで加熱し、用紙に定着させる。なお、定着装置２３の構成の詳細については、後述する。
【００１８】
制御部１１は、画像読取り部１５から出力される原稿データをＤＲＡＭ１２に圧縮符号化して書き込み、ＤＲＡＭ１２に書き込んだデータを読出し、伸張符号化して画像形成部１６により出力する。
【００１９】
デジタル複合機１０は、画像読取り部１５により読取られた原稿を用いて、ＤＲＡＭ１２を介して画像形成部１６において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、デジタル複合機１０は、ネットワークＩＦ部１９を通じて、ネットワーク２１に接続されたパソコン２２から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭ１２を介して画像形成部１６において画像を形成することにより、プリンターとして作動する。さらに、デジタル複合機１０は、ＦＡＸ通信部１８を通じて、公衆回線２０から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭ１２を介して画像形成部１６において画像を形成することにより、また、画像読取り部１５により読取られた原稿の画像データを、ＦＡＸ通信部１８を通じて公衆回線２０に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。
【００２０】
なお、図１において太線の矢印は画像データの流れを示しており、細線の矢印は制御信号または制御データの流れを示している。
【００２１】
次に、定着装置２３の構成の詳細について説明する。図２は、定着装置２３の構成を示す概略図である。図１および図２を参照して、定着装置２３は、中空状であって、用紙に当接して用紙上に転写されたトナー画像を用紙に定着させる定着ローラ２４と、中空状の定着ローラ２４の内方側に配置され、定着ローラ２４を加熱するヒータ２５と、定着ローラ２４の表面近傍に配置され、定着ローラ２４の表面温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ２６と、定着ローラ２４の外部側に設けられ、ヒータ２５に電力を供給する電源２７とを備える。ヒータ２５は、電源２７からの通電により発熱し、ヒータ２５の発熱により定着ローラ２４は加熱される。
【００２２】
ヒータ２５および電源２７は、スイッチ２８を挟んで一つの回路２９を形成している。スイッチ２８は、制御部１１によって制御されている。スイッチ２８のオンにより、ヒータ２５に通電を開始し、電源２７からヒータ２５に電力が供給される。スイッチ２８のオフにより、ヒータ２５への通電を停止する。なお、スイッチ２８には、ＴＲＩＡＣ（Ｔｒｉｏｄｅ  ＡＣ  ｓｗｉｔｃｈ）等が使用される。
【００２３】
定着装置２３における定着においては、適切な温度範囲がある。すなわち、定着ローラ２４の温度が高すぎたり低すぎたりすると、定着が不適切となる。したがって、定着ローラ２４が適切な温度範囲となるよう温度制御する必要がある。
【００２４】
ここで、制御部１１は、時間計測手段としてのタイマ（図示せず）を含む。タイマは、ヒータ２５に通電を開始してから定着ローラ２４の温度が所定の温度に達するまでの時間を時定数τとして計測する。
【００２５】
次に、上記したデジタル複合機１０によって、定着ローラの温度制御を行なう場合について説明する。図３は、この場合における制御部１１の動作を示すフローチャートである。また、図４は、この場合の（ａ）ヒータ２５に対する駆動制御信号３１、（ｂ）ヒータ２５の通電状態を示す信号３２、および（ｃ）サーミスタ２６の出力する温度データの信号３３である。
【００２６】
図１〜図４を参照して、制御部１１は、サーミスタ２６により定着ローラ２４の温度の検出を開始する（図３において、ステップＳ１１、以下、ステップを省略する）。この場合、信号３３に示すサーミスタ２６の出力する温度データをチェックし、所定の値以下となるか否かを随時判断する。そして、温度データが所定の値以下となれば（Ｓ１２）、スイッチ２８をオンさせてヒータ２５への通電を開始する（Ｓ１３）。具体的には、駆動制御信号３１において所定のタイミングでオンとする。ここで、通電オンとしたタイミングをＴ１とする。そうすると、（ｂ）通電状態を示す信号３２がオンとなり、ヒータ２５への通電を開始する。
【００２７】
次に、タイマにより所定の時間としての時定数τを計測する（Ｓ１４）。ここで、時定数τは、サーミスタ２６の出力により所定の温度上昇が検出されたタイミングであり、予め定められた所定の時間である。具体的には、時定数τは、Ｔ１からＴ２までの時間である。時定数τの経過後、サーミスタ２６の出力する温度データ定着ローラ２４の温度を検出する（Ｓ１５）。具体的には、（ｃ）サーミスタ２６の出力する温度データの信号３３をチェックする。ここで、定着ローラ２４の温度が設定温度となっているか否かを判断する（Ｓ１６）。
【００２８】
設定温度となっていなければ（Ｓ１６において、ＮＯ）、再びヒータ２５に通電を行ってヒータ２５を駆動させ、定着ローラ２４を加熱する（Ｓ１７）。一方、設定温度となっていれば（Ｓ１６において、ＹＥＳ）、ヒータ２５への通電は行なわずに通電を終了する（Ｓ１８）。
【００２９】
このように構成することにより、ヒータ２５に通電を開始した後、時定数τに達する前に発生したサーミスタ２６の出力する温度データのノイズの影響を受けることなく、ヒータ２５の通電の制御を行うことができる。具体的には、タイミングＴ１からタイミングＴ２の間に温度低下を示すノイズ３４ａや温度上昇を示すノイズ３４ｂが温度データの信号３３に含まれていても、その影響を受けることがない。したがって、定着ローラ２４の温度制御が適切になり、確実に適切な温度範囲で定着することができる。
【００３０】
次に、上記した時定数τを計測する方法について説明する。図５は、この場合における制御部１１の動作を示すフローチャートである。図６は、この場合の（ａ）ヒータ２５に対する駆動制御信号３６、（ｂ）ヒータ２５の通電状態を示す信号３７、および（ｃ）サーミスタ２６の出力する温度データの信号３８である。
【００３１】
図５および図６を参照して、まず、ヒータ２５への通電を行なうと共に、タイマによる時間計測を開始する（Ｓ２１）。その後、サーミスタ２６により最も低くなった温度３９ａから温度３９ｂまで所定の温度ΔＴだけ上昇するまで随時温度を検知する（Ｓ２２、Ｓ２３）。所定の温度ΔＴだけ上昇すれば、時間計測を開始してからのこのタイミングまでの時間を時定数τとして検出する（Ｓ２４）。その後、このようにして計測した時定数τをＤＲＡＭ１２やハードディスク１７等に格納する。ＤＲＡＭ１２等に格納された時定数τは、その後、図３に示すフローチャートにおいて定着装置２３における定着制御に利用される。
【００３２】
なお、供給電源がＡＣ電源であった場合、連続サイクルにより定着制御を行うこともできる。図７は、この場合の（ａ）ＡＣ供給電源の信号４１、（ｂ）ヒータ２５に対する駆動制御信号４２、（ｃ）ヒータ２５の通電状態を示す信号４３、および（ｄ）サーミスタ２６の出力する温度データの信号４４であり、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）が図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）にそれぞれに対応する。
【００３３】
図７を参照して、供給電源は交流であって、信号４１は所定の周波数を有する。そして、タイミング４５ａから時定数τが経過したタイミング４５ｂにおいて、設定温度に達していなければ、通電をオンし続ける。ここで、図中の矢印Ａ１〜Ａ８で示す周波数に合わせたタイミングで温度データを検出し、設定温度Ｘに達しているか否かを判断する。また、その後の通電オンのタイミングは、矢印で示す間隔において検出した温度データが設定温度Ｘをクロスしているか否かにより判断する。ここでは、タイミングＡ４とタイミングＡ５の間でクロスしているため、その後のタイミングで通電オンを行う。このようにして定着制御を行なってもよい。この場合、矢印４６で示すように、タイムラグが発生することになる。
【００３４】
なお、上記の実施の形態においては、時定数を所定の時間として適用することにしたが、これに限らず、例えば、図７中に示す時定数τ±αの値を所定の時間として適用することにしてもよい。すなわち、時定数から所定の範囲内のサーミスタの出力する温度データを基に、ヒータの通電の制御を行なうようにしてもよい。こうすることにより、時定数τの多少のばらつきによる影響を緩和することができる。
【００３５】
また、上記の実施の形態においては、定着制御時において時定数を複数回計測し、計測した各時定数を平均化し、これを所定の時間として利用することにしてもよい。すなわち、時定数は、予めタイマにより計測した所定の時間を平均化した値としてもよい。こうすることにより、より正確に定着制御を行うことができる。
【００３６】
なお、上記の実施の形態においては、定着装置は、デジタル複合機に含まれる制御部で制御することにしたが、これに限らず、定着装置が独自に制御部を有し、この制御部により、定着装置全体を制御するよう構成してもよい。
【００３７】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の一実施形態に係る定着装置を含むデジタル複合機の全体構成を示すブロック図である。
【図２】定着装置の構成を示す概略図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るデジタル複合機を用いて定着制御を行う場合の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】定着制御を行う場合の（ａ）ヒータに対する駆動制御信号、（ｂ）ヒータの通電状態を示す信号、および（ｃ）サーミスタの出力する温度データの信号である。
【図５】時定数を計測する場合の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図６】時定数を計測する場合の（ａ）ヒータに対する駆動制御信号、（ｂ）ヒータの通電状態を示す信号、および（ｃ）サーミスタの出力する温度データの信号である。
【図７】定着制御を連続で行なう場合の（ａ）ＡＣ供給電源の信号、（ｂ）ヒータに対する駆動制御信号、（ｃ）ヒータの通電状態を示す信号、および（ｄ）サーミスタの出力する温度データの信号である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  デジタル複合機、１１  制御部、１２  ＤＲＡＭ、１３  操作部、１４  原稿送り装置、１５  画像読取り部、１６  画像形成部、１７  ハードディスク、１８  ＦＡＸ通信部、１９  ネットワークＩＦ部、２０  公衆回線、２１  ネットワーク、２２  パソコン、２３  定着装置、２４  定着ローラ、２５  ヒータ、２６  サーミスタ、２７  電源、２８  スイッチ、２９  回路、３１，３２，３３，３６，３７，３８，４１，４２，４３，４４  信号、３４ａ，３４ｂ  ノイズ、３９ａ，３９ｂ  温度、４５ａ，４５ｂ  タイミング、４６  矢印。
【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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