JPH0816027A - 画像形成装置ならびにこの画像形成装置に適した定着装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、安定した定着条件を維持で
きる画像形成装置を提供することにある。 【構成】この発明の複写装置２の定着装置６２のヒート
ローラ６２ａおよび６２ｂを加熱するメインヒータ６２
ｍおよび補助ヒータ６２ｓは、ヒータ制御回路７４によ
り、各ヒータを定格出力で制御温度Ｔ_Hoまで加熱するウ
ォームアップモードと、制御温度Ｔ_Hoの変化量が第１の
目標値内で推移するよう各ヒータを断続的に付勢するレ
ディモードと、制御温度Ｔ_Hoの変化量が第２の目標値内
で推移するよう各ヒータに供給する電力を変化させると
ともに各ヒータを断続的に付勢するコピーモードとによ
り、各ローラの表面温度が一定の範囲内で維持されるよ
う制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静電写真プロセスに
よって像担持体に画像を形成し、トナーによって画像を
現像して用紙に出力する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置、たとえば、静電式複写装
置では、原稿の画像を照明して得られる原稿からの反射
光により、予め所定の極性に帯電された感光体ドラム
に、潜像が形成される。感光体ドラムに形成された潜像
は、現像装置によりトナーが供給されることで現像さ
れ、感光体ドラムに静電力によって吸着された用紙に複
写画像として転写される。

【０００３】用紙に転写された複写画像すなわちトナー
像は、用紙とともに感光体ドラムから剥離され、定着装
置を介して用紙に定着される。このとき、トナー像すな
わちトナーは、定着装置の加熱ヒータの熱により溶融さ
れる。この溶融されたトナーが用紙の繊維の間に入り込
むことで、用紙とトナーとが強固に接着され、複写物と
して排出される。

【０００４】定着装置は、用紙に転写された熱溶融性の
トナーを溶かすために必要な十分な熱 (一般には、１８
０℃ないし２００℃程度) を提供するための加熱ヒー
タ、たとえば、ハロゲンランプあるいは発熱体を有して
いる。ハロゲンランプあるいは発熱体からの熱は、用紙
に対して熱を提供するとともに用紙に加圧するための上
下一対のローラにより、用紙と用紙に転写されたトナー
に供給される。

【０００５】加熱ヒータは、たとえば、ローラの表面近
傍に配置された温度センサあるいはサーミスタを介して
検知されるローラ表面温度に対応してオン／オフされる
トライアックなどの半導体素子により形成されたソリッ
ドステートリレー (ＳＳＲ)を介して制御されている。
すなわち、温度センサあるいはサーミスタを介して検知
されたローラの表面が予め設定されている温度よりも低
ければヒータがオンされ、一方、ローラの表面が予め設
定されている温度の上限に達した時点でヒータがオフさ
れるというフィードバック制御により、ローラの表面の
温度が所定の範囲内に維持される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、今日、複写
装置の小形化およびウォームアップ時間の短縮の要求に
対応するために、肉厚の薄いすなわち熱容量の小さなロ
ーラが利用されている。しかしながら、たとえば、サー
ミスタでは、時定数すなわち温度変化を検知できる最小
時間が２〜３秒と比較的長いことから、ローラの表面の
温度変化が４０℃ないし５０℃にも達することがある。
このことは、温度が低いときには、定着不良を、一方、
温度が高いときには、複写画像のオフセットあるいは剥
離爪の変形などを引き起こす問題がある。

【０００７】また、時定数の小さな温度センサ、たとえ
ば、熱電対素子などを利用することにより温度変化を範
囲を制限する方法も提案されているが、この場合、熱電
対素子をローラ表面に接触させる必要が生じることによ
りローラ表面が傷ついたり、反対に、熱電対素子が損傷
を受ける (たとえば、断線する) 問題がある。

【０００８】この発明の目的は、定着装置の定着要素の
温度を正確に制御することで、安定した定着条件を維持
できる画像形成装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づき成されたもので、原稿の画像情報に対応する光
に基づいて潜像が形成される像担持体と、この像担持体
に形成された潜像に対し、現像剤を供給することで可視
化する可視化手段と、この可視化手段により可視化され
た原稿の画像情報の像を媒体に転写する転写手段と、を
含む画像形成手段と、上記媒体に熱を伝達する熱伝達手
段と、この熱伝達手段を加熱する加熱手段と、を含む定
着手段と、上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで
加熱する第１の状態と、所定の温度に達した時点で、こ
の所定の温度を中心として規定されている第１の目標値
内で上記所定の温度の変化量が推移するよう上記加熱手
段を断続的に付勢する第２の状態と、この第２の状態に
おいて上記熱伝達手段に上記媒体が接触されることによ
り上記熱伝達手段の温度の変化が上記所定の温度を中心
として規定されている第２の目標値内で推移するよう上
記加熱手段を断続的に付勢する第３の状態と、により上
記加熱手段を付勢する付勢手段と、を有する画像形成装
置を提供するものである。

【００１０】また、この発明によれば、原稿の画像情報
に対応する光に基づいて潜像が形成される像担持体と、
この像担持体に形成された潜像に対し、現像剤を供給す
ることで可視化する可視化手段と、この可視化手段によ
り可視化された原稿の画像情報の像を媒体に転写する転
写手段と、を含む画像形成手段と、上記媒体に熱を伝達
する熱伝達手段と、この熱伝達手段を加熱する加熱手段
と、を含む定着手段と、 上記加熱手段を、定格出力で
所定の温度まで加熱する第１の状態と、所定の温度に達
した時点で、この所定の温度を中心として規定されてい
る第１の目標値内で上記所定の温度の変化量が推移する
よう上記加熱手段に供給する電力を変化させる第２の状
態と、この第２の状態において上記熱伝達手段に上記媒
体が接触されることにより上記熱伝達手段の温度の変化
が上記所定の温度を中心として規定されている第２の目
標値内で推移するよう上記加熱手段に供給する電力を変
化させる第３の状態と、により上記加熱手段を付勢する
付勢手段と、を有する画像形成装置が提供される。さら
に、この発明によれば、原稿の画像情報に対応する光に
基づいて潜像が形成される像担持体と、この像担持体に
形成された潜像に対し、現像剤を供給することで可視化
する可視化手段と、この可視化手段により可視化された
原稿の画像情報の像を媒体に転写する転写手段と、を含
む画像形成手段と、上記媒体に熱を伝達する熱伝達手段
と、この熱伝達手段を加熱する加熱手段と、を含む定着
手段と、上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで加
熱する第１の状態と、所定の温度に達した時点で、この
所定の温度を中心として規定されている第１の目標値内
で上記所定の温度の変化量が推移するよう上記加熱手段
を断続的に付勢する第２の状態と、この第２の状態にお
いて上記熱伝達手段に上記媒体が接触されることにより
上記熱伝達手段の温度の変化が上記所定の温度を中心と
して規定されている第２の目標値内で推移するよう上記
加熱手段に供給する電力を変化させるとともに上記加熱
手段を断続的に付勢する第３の状態と、により上記加熱
手段を付勢する付勢手段と、を有する画像形成装置が提
供される。

【００１１】またさらに、この発明によれば、媒体に熱
を伝達する熱伝達手段と、この熱伝達手段を加熱する加
熱手段と、を含む定着装置において、上記加熱手段を、
定格出力で所定の温度まで加熱する第１の状態と、所定
の温度に達した時点で、この所定の温度を中心として規
定されている第１の目標値内で上記所定の温度の変化量
が推移するよう上記加熱手段を断続的に付勢する第２の
状態と、この第２の状態において上記熱伝達手段に上記
媒体が接触されることによる上記熱伝達手段の温度の変
化が上記所定の温度を中心として規定されている第２の
目標値内で推移するよう上記加熱手段に供給する電力を
変化させる第３の状態と、により上記熱伝達手段の温度
を制御する定着装置の制御方法が提供される。

【００１２】さらにまた、この発明によれば、媒体に熱
を伝達する熱伝達手段と、この熱伝達手段を加熱する加
熱手段と、を含む定着装置において、上記加熱手段を、
定格出力で所定の温度まで加熱する第１の状態と、所定
の温度に達した時点で、この所定の温度を中心として規
定されている第１の目標値内で上記所定の温度の変化量
が推移するよう上記加熱手段を断続的に付勢する第２の
状態と、この第２の状態において上記熱伝達手段に上記
媒体が接触されることにより上記熱伝達手段の温度の変
化が上記所定の温度を中心として規定されている第２の
目標値内で推移するよう上記加熱手段に供給する電力を
変化させるとともに上記加熱手段を断続的に付勢する第
３の状態と、により上記熱伝達手段の温度を制御する定
着装置の制御方法が提供される。

【００１３】

【作用】この発明の画像形成装置の定着装置では、定格
出力で加熱する第１の状態と、第１の目標値内で上記所
定の温度の変化量が推移するよう加熱手段を断続的に付
勢する第２の状態と、第２の目標値内で推移するよう加
熱手段に供給する電力を変化させる第３の状態とにより
制御される加熱手段から供給される熱により、熱伝達手
段が所定の温度に加熱される。

【００１４】またこの発明の画像形成装置の定着装置で
は、定格出力で加熱する第１の状態と、第１の目標値内
で上記所定の温度の変化量が推移するよう加熱手段を断
続的に付勢する第２の状態と、第２の目標値内で推移す
るよう加熱手段に供給する電力を変化させるとともに加
熱手段を断続的に付勢する第３の状態とにより制御され
る加熱手段から供給される熱により、熱伝達手段が所定
の温度に加熱される。従って、熱伝達手段に媒体が接触
されることによる温度の変化の程度が低減される。

【００１５】一方、この発明の画像形成装置は、定格出
力で加熱する第１の状態と、第１の目標値内で上記所定
の温度の変化量が推移するよう加熱手段を断続的に付勢
する第２の状態と、第２の目標値内で推移するよう加熱
手段に供給する電力を変化させるとともに加熱手段を断
続的に付勢する第３の状態とにより制御される加熱手段
から供給される熱により、熱伝達手段を所定の温度に維
持できる定着装置を有することから、媒体が通過される
ことによる温度の変化の影響を受けにくい、安定な定着
条件を維持できる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００１７】図１を参照すれば、画像形成装置すなわち
複写装置２では、原稿テーブル１０に載置された複写対
象物すなわち原稿Ｄに記録されている画像情報は、原稿
押さえ１２により原稿テーブル１０に密着されたのち、
露光ランプ１４および反射板１６を介して照明されるこ
とにより生じる反射光として、第一キャリッジ２０の第
１ミラー１８、第二キャリッジ２６の第２ミラー２２お
よび第３ミラー２４、レンズ２８、ミラー保持枠３４に
保持されている第４ミラー３０および第５ミラー３２、
及び、折返し (露光) ミラー３６を順に通過されて、帯
電装置４０および周辺領域消去ＬＥＤ４２により予め所
定の電位が与えられている感光体ドラム３８に案内され
る。

【００１８】感光体ドラム３８に案内された原稿Ｄから
の反射光すなわち画像情報は、ドラム３８により、画像
情報に対応した静電潜像に変換される。ドラム３８上の
静電潜像は、現像装置４４により供給されるトナーによ
りトナー像として現像されたのち、転写装置４６によ
り、スロット５２ａおよび５２ｂに挿入されている用紙
カセット５０ａおよび５０ｂのいづれかから、給紙ロー
ラ５４ａまたは５４ｂ、搬送ローラ５６ａまたは５６ｂ
およびタイミングローラ５８を介して供給される用紙
に、転写される。

【００１９】トナー像が転写された用紙は、搬送装置６
０を介して定着装置６２に搬送されたのち、定着装置６
２によりトナー像すなわちトナーが固着されて、排出ロ
ーラ６４により装置２の外部へ案内される。

【００２０】一方、トナー像を用紙に引き渡した感光体
ドラム３８は、クリーニング除電装置４８により表面に
残った電荷およびトナーが除去されたのち、再び、次の
画像形成に利用される。

【００２１】なお、複写枚数が２以上の場合あるいは次
の原稿が供給された場合には、上記一連の複写動作が繰
り返される。

【００２２】次に、定着装置のローラ表面の温度が制御
可能であることを具体的に示すために、定着装置の構造
について詳細に説明する。

【００２３】図２には、用紙が通過される方向に沿って
切断された定着装置の断面が示されている。

【００２４】定着装置６２は、ローラ表面が互いに圧接
されたヒートローラ対を含み、ローラソウ相互間を用紙
が通過される際に用紙に保持されているトナーを加熱す
ることでトナー像を溶融させつつトナー像と用紙とを加
圧することで、用紙にトナー像を固定させる。

【００２５】図２を参照すれば、定着装置６２は、メイ
ンヒータ６２ｍが内部に挿入された上ヒートローラ６２
ａと、上ヒートローラ６２ａに図示しないスプリングを
介して圧接されるとともに、補助ヒータ６２ｓが組込ま
れた下ヒートローラ６２ｂを有し、用紙に保持されてい
るトナーを加熱することでトナー像を溶融させつつトナ
ー像と用紙とを加圧することで、用紙にトナー像を固定
させる。なお、ヒータ６２ｍおよび補助ヒータ６２ｓ
は、後述するヒータ制御回路により所定のタイミングで
点灯される。また、上ヒートローラ６２ａは、たとえ
ば、図示しないギヤなどの伝達機構を介して、図示しな
い定着モータ (またはモータ) より所定の速度で回転さ
れる。

【００２６】図２によれば、さらに、定着装置６２の上
ヒートローラ６２ａの外周面には、ローラ６２ａに付着
することのある転写用紙上のトナーを除去するクリーニ
ングローラ６２ｄ、ローラ６２ａの外周面にトナーが付
着することを低減するためにローラ６２ａにシリコンオ
イルを供給するクリーニングフェルトローラ６２ｅ、ロ
ーラ６２ａの表面温度を検知するサーミスタ６２ｆ、及
び、上ヒートローラ６２ａから用紙を剥離する上剥離爪
６２ｇなどがローラ６２ａの外周面に接触するよう配置
されている。また、ローラ６２ａの異常発熱を阻止する
ためのサーモスタット６２ｈが上ヒートローラ６２ａの
外周面に対して所定の距離を置いて配置されている (密
着されてもよい) 。

【００２７】下ヒートローラ６２ｂの外周面には、上ヒ
ートローラ６２ａの外周面に付着されたトナーが転移さ
れることにより生じる不要トナーを取り除くためのクリ
ーニングフェルト６２ｉ、下ヒートローラ６２ｂに用紙
が巻込まれることを防止する下剥離爪６２ｊ、及び、ロ
ーラ６２ｂの表面温度を検知するサーミスタ６２ｋがロ
ーラ６２ｂの外周面に接触するよう配置されている。

【００２８】次に、定着装置のローラ表面の温度が制御
可能であることを具体的に示すために、複写装置に組み
込まれているさまざまな要素と、それぞれの要素に対応
する制御回路との間の電気的接続について説明する。

【００２９】図３によれば、主制御装置としてのＣＰＵ
７０には、装置２を動作させるために必要なデータおよ
び後述する表面電位制御ルーチンなどが予め書き込まれ
ているＲＯＭ７２ａ、操作パネル９０ (図４参照) を介
して入力される複写枚数或いは複写倍率の数値データな
ど一時的に記憶するために利用されるＲＡＭ７２ｂ、及
び、操作パネル９０を介して入力される調整データある
いは合計複写枚数などが記憶される不揮発性メモリ７２
ｃがなどが接続されている。

【００３０】また、ＣＰＵ７０には、定着装置６２のヒ
ータ６２ｍおよび補助ヒータ６２ｓを所定のタイミング
で点灯させるヒータ制御回路７４、サーミスタ６２ｆお
よび６２ｋからの温度データをＣＰＵ７０に入力するた
めのＡ／Ｄコンバータ (入力回路) 、及び、ＣＰＵ７０
から出力される温度指示値をヒータ制御回路７４のヒー
タ電圧制御部に供給するためのＤ／Ａコンバータ (出力
回路) ７８が接続されている。なお、ＣＰＵ７０には、
さらに、インタフェース８０を介して、さまざまな複写
条件、たとえば、複写枚数、用紙サイズあるいは両面複
写などに対応する指示を入力するための操作パネル９０
も接続されている。

【００３１】また、帯電装置４０の主帯電部および転写
装置４６の転写部には、電圧発生部により、帯電装置４
０のバイアス部および現像装置４４には、バイアス電圧
発生部により、及び、転写装置４６の分離部には、交流
発生部により、それぞれ、所定の極性の電圧が供給され
る。一方、照明ランプ１４は、ランプレギュレータによ
り、また、図示しないモータおよび図示しない走査モー
タ (現像モータおよび定着モータを有する場合もある)
は、モータ駆動部により、それぞれ、所定の明るさおよ
び回転速度で付勢される。図４には、図１に示されてい
る複写装置の上部前面に配置される操作パネルが示され
ている。

【００３２】図４を参照すれば、操作パネル９０は、複
写装置２により複写あるいはプリントアウトされる画像
を作成するための条件、たとえば、複写枚数、複写倍率
あるいは複写すべき画像データが供給される供給元を指
定するための複数の入力キーおよび装置２の動作状態を
表示するパネルを有している。

【００３３】たとえば、操作パネル９０の中央右よりに
は、０〜９までの数字を入力可能であって、複写枚数あ
るいは複写倍率を入力するための数字キー９２ (９２ａ
〜９２ｊ) 、入力されている全てのを条件をクリアする
とともに、現在の動作を中断させるオールクリアキー９
４ａ、複写動作あるいはプリントアウトの本体２側での
スタートのための動作開始信号を出力するプリントキー
９４ｂおよび数字キー９２を介して入力された条件を
“０”に戻すためのクリアキー９４ｃなどが配置されて
いる。

【００３４】操作パネル９０のおおむね中央には、原稿
Ｄのサイズと記録用紙のサイズを入力することにより複
写倍率を自動的に設定する自動倍率モードのための原稿
サイズ入力キー９６ａ、記録用紙サイズ入力キー９６
ｂ、複写倍率を任意に設定するための倍率入力キー９６
ｃおよび複写された画像あるいはプリントアウトされた
画像の濃淡を変更するためのデータを入力するための濃
度調整キー９６ｄなどが配置されている。

【００３５】操作パネル９０にはまた、複写装置２が提
供可能な複写モード、たとえば、両面複写、枠消し、と
じしろ、マスキング／トリミング、あるいは、合成／編
集などの各モードを設定するためのモード設定キー９６
ｅないし９６ｉが配置されている。

【００３６】操作パネル９０にはさらに、複写装置２の
動作を示すＬＥＤパネル９８ａおよび複写装置２の操作
方法の説明あるいはトナーまたは用紙の補給タイミング
を表示するＬＣＤパネル９８ｂも配置されている。

【００３７】次に、図２に示されている定着装置の上ヒ
ートローラおよび下ヒートローラの表面すなわち外周面
の温度を所定の範囲内に維持する第１の方法について詳
細に説明する。

【００３８】図５には、ヒータ制御回路７４、メインヒ
ータ６２ｍ、サーミスタ６２ｆ、上ヒートローラ６２ａ
などが代表されている概略回路図である (下ヒートロー
ラ６２ｂ、サーミスタ６２ｋおよび補助ヒータ６２ｓに
ついても実質的に同様であるから、ここでは省略する)
。

【００３９】図示しない電源スイッチが投入されること
で、ＲＯＭ７２ａに記憶されているイニシャルデータに
従って、ＣＰＵ７０を介して、第１に、ウォームアップ
モードによる温度制御が開始される。

【００４０】ＣＰＵ７０の入力ポートＩＮ１に、複写装
置２内のカバースイッチ１０２および図示しない用紙セ
ンサなどからの出力が入力され、メインヒータ６２ｍお
よび補助ヒータ６２ｓへの通電すなわち電力供給に支障
がないことが確認される。

【００４１】続いて、ＣＰＵ７０の制御により、操作パ
ネル９０のメッセージ表示部９８ｂに、「しばらくお待
ちください」などのメッセージが表示されたのち、ＣＰ
Ｕ７０の出力ポートＯＵＴ１からの指示に応じてメイン
リレー１０４がオンされ、上ヒートローラ６２ａのメイ
ンヒータ６２ｍが、ソリッドステートリレー１０６の制
御により加熱される。なお、下ヒートローラ６２ｂの補
助ヒータ６２ｍも同様に加熱される。このとき、ソリッ
ドステートリレー１０６は、全波全位相制御、すなわ
ち、各ヒータ６２ｍ (６２ｓ) を単にオン／オフする制
御、により作動される。また、各ローラ６２ａおよび６
２ｂは、一部の表面の温度が突出することのないよう、
所定の速度 (たとえば、複写時の１／２) で回転され
る。

【００４２】なお、ヒートローラ６２ａ (６２ｂ) の表
面に接触されているサーミスタ６２ｆ (６２ｋ) によ
り、電力が供給された時点でのローラの表面温度Ｔ_H が
計測され、ＣＰＵ７０を介して予め設定されている (Ｒ
ＯＭ７２ａに記憶されている)制御温度Ｔ_Hoとの差が求
められ、ヒータ６２ｍ (６２ｓ) へ通電すべき通電時間
ｔが規定される。

【００４３】通電時間ｔは、ｋ₁ を比例定数、ｆをロー
ラ熱容量、ヒータの加熱能力 (一般にワット数) 、放熱
量などに応じて予め決められている関数とするとき、 ｔ ＝ ｋ₁ ｆ (Ｔ_Ho − Ｔ_H ) により求められる。なお、近似的に、 ｔ ＝ ｋ₁ (Ｔ_Ho − Ｔ_H ) でも求められる。

【００４４】「ｔ」秒経過により、操作パネル９０のメ
ッセージ表示部９８ｂに、「複写できます」を表示さ
せ、第２に、レディモード (複写可能状態維持モード)
による温度制御が開始される。

【００４５】レディモードでは、サーミスタ６２ｆ (６
２ｋ) から出力される温度計測値の平均値Ｔ_Haveが制御
温度Ｔ_Hoに対して「±ａ」の範囲に収まるか否かが判断
される。すなわち、ウォームアップモードにおいて全波
全位相制御で作動されていたソリッドステートリレー１
０６がＲＯＭ７２ａに記憶されているレディ標準シーケ
ンスに従って所定のタイミングでオン／オフされること
による、ヒータ６２ａ(６２ｂ) の点灯周期に対応する
平均値Ｔ_Haveが検知される。なお、「ａ」は、制御温度
Ｔ_Hoに対して許容できる偏差であって、その大きさは、
実験あるいは経験的に求められ、たとえば、±１０℃に
規定される。

【００４６】平均値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対して「±
ａ」の範囲に収まる場合には、操作パネル９０を介して
複写開始信号が入力されるまで、そのまま、レディモー
ドが維持される。

【００４７】これに対して、平均値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ
_Hoに対して「±ａ」の範囲を越える場合には、レディ偏
差収縮モードに移行される。すなわち、全波全位相制御
で作動されているソリッドステートリレー１０６がオン
される時間τ (すなわち、各ヒータ６２ｍ (６２ｓ) を
点灯するためのタイミングパルスが「１」入力されるこ
とでにより通電される時間であって、通常は、２秒に規
定される) は、偏差の大きさに対応して変化される通電
時間ατ、αは、温度偏差ａを設定するための指標とな
る係数、及び、τは、ローラの熱容量により規定される
定数) に変更される。なお、単位時間あたりに供給され
る電力量を示す係数Ｍは、ここでは、「ウォームアップ
モード ＝ レディモード ＝ コピーモード ＝
１」に規定される。

【００４８】このとき、「α」の大きさは、ｎを、余裕
倍率とするとき、 α ＝ α_Roｎ により求められる。なお、余裕倍率「ｎ」は、１．０
５，１．１０，１．１５および１．２０から選択され
る。また、「α_Ro」は、標準モードにおいて実験あるい
は経験的に求められる指標であって、識別のためにα_Ro
と示され、たとえば、０．３ないし０．４の範囲に規定
される。

【００４９】従って、レディ偏差収縮モードにおいてソ
リッドステートリレー１０６がオンされる時間ατは、
１．０５α_Roτ，１．１０α_Roτ，‥‥‥の順に、平均
値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対して「±ａ」の範囲に収ま
るまで、順に変更されるとともに、最後に変更されたデ
ータに基づいてレディモードが維持される。すなわち、
通常は、２秒に規定される通電時間Ｍτの長さは、図７
(ａ) に示されるように、１．０５α_Roτ，１．１０α
_Roτ，‥‥‥の順に、小刻みに変化される。なお、この
ようにして求められたατの最終値すなわち変更されず
に保持されているデータは、不揮発性メモリ７２ｃ (Ｒ
ＡＭ７２ｂでも装置のコンセントが抜かれなければ保持
できるものもある) に記憶される。

【００５０】一方、レディモードによりヒータ６２ｍ
(６２ｓ) がシーケンス制御されている状態で操作パネ
ル９０から複写開始信号が入力された (プリントキー９
４ｂがオンされた) 場合には、コピーモードに移行され
る。

【００５１】コピーモードでは、プリントキー９４ｂの
オンに先だって操作パネル９０により入力された複写条
件、すなわち、複写用紙サイズＡ、複写モード (両面複
写／片面複写) Ｓおよび複写枚数ｍに基づくコピー標準
シーケンスが不揮発性メモリ７２ｃまたはＲＯＭ７２ａ
から読み出され、読み出されたコピー標準シーケンスに
従ってヒータ６２ｍ (６２ｓ) が所定のタイミングで制
御される。すなわち、平均値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対
して「±ｂ」の範囲に収まるか否かが判断される。な
お、「ｂ」は、制御温度Ｔ_Hoに対してコピーモード (複
写動作中) に許容できる偏差であって、実験あるいは経
験的に求められ、たとえば、±２０℃に規定される。こ
こで、平均値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対して「±ｂ」の
範囲に収まる場合には、そのまま、コピーモードすなわ
ち複写動作が維持され、全ての複写が終了するまで、一
連の複写動作およびヒータ６２ｍ (６２ｓ) のそれぞれ
に関連するコピー標準シーケンスが継続される。

【００５２】これに対して、平均値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ
_Hoに対して「±ｂ」の範囲を越える場合には、コピー偏
差収縮モードに移行される。すなわち、ソリッドステー
トリレー１０６がオンされる時間τは、Ｎがヒータ６２
ｍ (６２ｓ) がオンされる回数であって、ｋ₂ を比例定
数およびｇ (ｍ，Ａ) を複写用紙サイズＡと複写枚数ｍ
によって規定される必要熱容量とするとき、 Ｎ ＝ ｋ₂ ｇ (ｍ，Ａ) により求められる制御回数量であるとすれば、Ｎτと変
形される。

【００５３】ここで、「Ｎτ ＝ ατ」として、レデ
ィ偏差収縮モードをコピー偏差収縮モードに適用する
と、「α」の大きさは、 α ＝ α_Coｎ
と書き換えられる。なお、余裕倍率
「ｎ」は、１．０５，１．１０，１．１５，１．２０お
よび１．２５から選択される。また、「α_Co」は、標準
モードにおいて実験あるいは経験的に求められる指標で
あって、識別のためにα_Coと示され、たとえば、０．８
ないし０．９の範囲に規定される。

【００５４】従って、コピー偏差収縮モードでは、ソリ
ッドステートリレー１０６がオンされる時間ατは、
１．０５α_Coτ，１．１０α_Coτ，‥‥‥の順に平均値
Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対して「±ｂ」の範囲に収まる
まで、順に、変更されるとともに、最後に変更されたデ
ータに基づいてレディモードが維持される。すなわち、
通電時間Ｍτの長さは、レディ偏差収縮モードと同様に
小刻みに変化される (図７ (ａ) 参照) 。なお、このよ
うにして求められたατすなわちＮτの最終値すなわち
変更されずに保持されているデータは、レディモードと
同様に不揮発性メモリ７２ｃ (ＲＡＭ７２ｂでも装置の
コンセントが抜かれなければ保持できるものもある) に
記憶される。

【００５５】次に、図２に示されている定着装置の上ヒ
ートローラおよび下ヒートローラの表面すなわち外周面
の温度を所定の範囲内に維持する第２の方法について詳
細に説明する。

【００５６】既に説明した第１の方法は、ウォームアッ
プモード、レディモードおよびコピーモードのいづれの
ヒータ制御モードに関しても、ソリッドステートリレー
１０６を全波全位相制御で作動させ、ヒータ点灯時間τ
の長さを、ローラ６２ａおよび６２ｂの表面の温度に応
じて変化させる方法である。

【００５７】これに対して、以下に示す、第２の方法
は、レディモードにおいて、ヒータ点灯時間τにより各
ヒータ６２ｍ (６２ｓ) がオンされている間に供給され
る電力(位相上の通電時間比) Ｍを、３０％ないし５０
％に、及び、コピーモードにおいて、通電時間比Ｍを、
８０％ないし１００％に変化させる方法である。

【００５８】詳細には、図５を再び参照すれば、ソリッ
ドステートリレー１０６は、いうまでもなく、入力され
るトリガパルスが供給されるタイミングに基づいて、出
力電力の大きさが変更可能である。

【００５９】従って、ヒータ６２ｍ (６２ｓ) を点灯す
るための通電時間τ (タイミングパルスが「１」入力さ
れることでにより通電される時間であって、通常は、２
秒に規定される) を、一定値に維持しつつ、「Ｍ」の大
きさを変化させることで、各ローラの表面温度を最適に
維持できる。なお、この種の制御方法は、一般に、位相
制御とよばれていることはいうまでもない。また、位相
制御回路の一例としては、図６に示されているような公
知のさまざまな制御回路が利用できる。

【００６０】より詳細には、レディモードにおいては、
第１の方法で既に説明した通電時間ατでは、Ｍ＝１に
相当する第２の方法のＭατに関し、「Ｍ ＝ ０．３
０，０．４０および０．５０」を順に代入するととも
に、平均値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対して「±ａ」の範
囲に収まるまで、「α ＝ α_Roｎ，ｎ ＝ １．０
５，１．１０，１．１５，１．２０」を順に設定するこ
とにより、ローラの表面の温度が最適な温度範囲で制御
される (図７ (ｂ) 参照) 。なお、図７ (ｂ) における
「Ｍα_o (縦軸) 」は、レディモードにおける「Ｍ
α_Ro」および「Ｍα_Co」を代表して示すもので、図７
(ｃ) から明らかなように、位相制御のタイミングすな
わち「Ｍ」の大きさを示すチャートである。また、この
ようにして求められたＭατの最終値すなわち変更され
ずに保持されているデータは、不揮発性メモリ７２ｃに
記憶される。

【００６１】一方、コピーモードにおいては、通電時間
ＭατすなわちＭＮτに関し、「Ｍ＝ ０．８０，０．
９０および１．００」を順に代入するとともに、平均値
Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対して「±ｂ」の範囲に収まる
まで、「α ＝ α_Coｎ，ｎ ＝ １．０５，１．１
０，１．１５，１．２０，１．２５」を順に設定するこ
とにより、ローラの表面の温度が最適な温度範囲で制御
される。このＭατの最終値すなわち変更されずに保持
されているデータは、同様に、不揮発性メモリ７２ｃに
記憶される。

【００６２】次に、図２に示されている定着装置の上ヒ
ートローラおよび下ヒートローラの表面すなわち外周面
の温度を所定の範囲内に維持する第３の方法について詳
細に説明する。

【００６３】既に説明した第１の方法は、ウォームアッ
プモード、レディモードおよびコピーモードのいづれの
ヒータ制御モードに関しても、ソリッドステートリレー
１０６を全波全位相制御で作動させ、また、第２の方法
は、レディモードおよびコピーモードにおけるヒータ制
御モードに関して、通電時間Ｍτ (タイミングパルスが
「１」入力されることでにより通電される時間であっ
て、通常は、２秒に規定される) を、一定値に維持しつ
つ、「Ｍ」の大きさを、３０％ないし５０％に、及び、
コピーモードにおいて、通電時間比Ｍを、８０％ないし
１００％に変化させる方法である。

【００６４】これに対して、以下に示す、第３の方法
は、レディモードあるいはコピーモード、特に、コピー
モードにおいて、ヒータ点灯時間τすなわちＭατに関
し、ヒータ６２ｍ (６２ｓ) がオンされている間に供給
される電力 (位相上の通電時間比) Ｍを変化させるとと
もに、通電時間τの長さも同時に変更する方法である。

【００６５】詳細には、図５を再び参照すれば、ソリッ
ドステートリレー１０６は、入力されるトリガパルスが
供給されるタイミングに基づいて、出力電力の大きさが
変更可能であって、さらに、一定の時間を単位として各
ヒータ６２ｍ (６２ｓ) を点灯可能である。

【００６６】すなわち、既に第１の方法および第２の方
法で説明したように、レディ偏差収縮モードにおいて
は、Ｍατでヒータ点灯が示されるとき、平均値Ｔ_Have
が制御温度Ｔ_Hoに対して「±ａ」の範囲に収まるまで、
「Ｍ ＝ ０．３０，０．４０および０．５０」を順に
代入しつつ、さらに、「α ＝ α_Roｎ，ｎ ＝ １．
０５，１．１０，１．１５，１．２０」を順に設定する
ことにより電力の大きさを変化させるとともに、各ヒー
タ６２ｍ (６２ｓ) を点灯するためのタイミングパルス
が「１」入力されることでにより通電される時間周期τ
すなわち実際に通電される時間Ｍατを、小刻みに変更
することで、ローラの表面の温度の変化をより低減でき
る。

【００６７】また、コピー偏差収縮モードにおいては、
平均値Ｔ_Haveが制御温度Ｔ_Hoに対して「±ｂ」の範囲に
収まるまで「Ｍ ＝ ０．８０，０．９０および１．０
０」を順に代入しつつ、さらに、「α ＝ α_Coｎ，ｎ
＝ １．０５，１．１０，１．１５，１．２０，１．
２５」を順に設定することにより電力の大きさを変化さ
せるとともに、「ｎτ ＝ １．０５τ，１．１０，‥
‥‥」の順に変更することによって、同様に、ローラの
表面の温度の変化を低減できる。また、このようにして
求められたＭατの最終値すなわち変更されずに保持さ
れているデータは、不揮発性メモリ７２ｃに記憶され
る。

【００６８】なお、画像が記録された (トナー像が転写
された) 用紙が各ローラ間を通過されている間すなわち
複写動作中におけるローラの表面の表面の温度が変化が
顕著であることから、この第３の方法は、コピー偏差収
縮モードのみに利用されてもよい。また、不揮発性メモ
リ７２ｃに記憶されたデータは、次の動作モードの時に
呼び出され、制御値に入れられる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の定着装
置の制御方法によれば、定格出力で加熱する第１の状態
と、第１の目標値内で上記所定の温度の変化量が推移す
るよう加熱手段を断続的に付勢する第２の状態と、第２
の目標値内で推移するよう加熱手段に供給する電力を変
化させる第３の状態とにより制御される加熱手段から供
給される熱により、熱伝達手段を所定の温度に維持でき
る。また、定格出力で加熱する第１の状態と、第１の目
標値内で上記所定の温度の変化量が推移するよう加熱手
段を断続的に付勢する第２の状態と、第２の目標値内で
推移するよう加熱手段に供給する電力を変化させるとと
もに加熱手段を断続的に付勢する第３の状態とにより制
御される加熱手段から供給される熱により、熱伝達手段
を所定の温度に維持できる。

【００７０】一方、この発明の画像形成装置は、定格出
力で加熱する第１の状態と、第１の目標値内で上記所定
の温度の変化量が推移するよう加熱手段を断続的に付勢
する第２の状態と、第２の目標値内で推移するよう加熱
手段に供給する電力を変化させるとともに加熱手段を断
続的に付勢する第３の状態とにより制御される加熱手段
から供給される熱により、熱伝達手段を所定の温度に維
持できる定着装置を有することから、媒体が通過される
ことによる温度の変化の影響を受けにくい、安定な定着
条件を維持できる。

【００７１】また、定着装置の各ヒートローラを加熱す
るメインヒータおよび補助ヒータは、ヒータ制御回路に
より、各ヒータを定格出力で制御温度まで加熱するウォ
ームアップモードと、制御温度の変化量が第１の目標値
内で推移するよう各ヒータを断続的に付勢するレディモ
ードと、制御温度の変化量が第２の目標値内で推移する
よう各ヒータに供給する電力を変化させるとともに各ヒ
ータを断続的に付勢するコピーモードとにより、各ロー
ラの表面温度が一定の範囲内で維持されるよう制御され
る。

【００７２】従って、熱容量の小さなヒートローラが利
用された場合であっても、定着不良あるいは急激な加熱
に伴う剥離爪などの損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例が利用される複写装置を示す
概略断面図。

【図２】図１に示されている複写装置の定着装置を詳細
に示す断面図。

【図３】図１に示されている複写装置に組込まれている
さまざまな要素と、対応する制御回路との間の電気的接
続を示す概略ブロック図。

【図４】図１に示されている複写装置の入力装置 (操作
パネル) を示す概略平面図。

【図５】図３に示されているヒータ制御回路の一例を示
す概略回路図。

【図６】図３に示されているヒータ制御回路のヒータ点
灯制御部の位相発生部の一例を示す概略回路図。

【図７】図６に示されている位相発生部による位相制御
の一例を示す線図。

【符号の説明】

２…複写装置、 １０…原稿テーブ
ル、１２…原稿押さえ、 １４…照明
ランプ、１６…反射板、 １８…
第１ミラー、２０…第一キャリッジ、 ２
２…第２ミラー、２４…第３ミラー、
２６…第二キャリッジ、２８…結像レンズ、
３０…第４ミラー、３２…第５ミラー、
３４…保持枠、３６…折返しミラー、
３８…感光体ドラム、４０…帯電装置、
４４…現像装置、４６…転写装
置、 ４８…クリーニング除電装
置、６０…搬送装置、 ６２…定着
装置、６２ａ…上ヒートローラ、 ６２ｂ…
下ヒートローラ、６２ｄ…クリーニングローラ、
６２ｅ…クリーニングフェルトローラ、６２ｆ…サー
ミスタ、 ６２ｇ…上剥離爪、６２ｈ…
サーモスタット、 ６２ｉ…クリーニングフ
ェルト、６２ｊ…下剥離爪、 ６２ｋ
…サーミスタ、６２ｍ…メインヒータ、
６２ｓ…補助ヒータ、６４…排出ローラ、
７０…ＣＰＵ、７２ａ…ＲＯＭ、
７２ｂ…ＲＡＭ、７２ｃ…不揮発性メモリ、
７４…ヒータ制御回路、７６…Ａ／Ｄコンバ
ータ (入力回路) 、７８…Ｄ／Ａコンバータ (出力回
路)、 ８０…インタフェース、 ９０…
操作パネル、１０２…カバースイッチ、 １
０４…メインリレー、１０６…ソリッドステートリレ
ー。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原稿の画像情報に対応する光に基づいて潜
   像が形成される像担持体と、この像担持体に形成された
   潜像に対し、現像剤を供給することで可視化する可視化
   手段と、この可視化手段により可視化された原稿の画像
   情報の像を媒体に転写する転写手段と、を含む画像形成
   手段と、 上記媒体に熱を伝達する熱伝達手段と、この熱伝達手段
   を加熱する加熱手段と、を含む定着手段と、 上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで加熱する第
   １の状態と、所定の温度に達した時点で、この所定の温
   度を中心として規定されている第１の目標値内で上記所
   定の温度の変化量が推移するよう上記加熱手段を断続的
   に付勢する第２の状態と、この第２の状態において上記
   熱伝達手段に上記媒体が接触されることにより上記熱伝
   達手段の温度の変化が上記所定の温度を中心として規定
   されている第２の目標値内で推移するよう上記加熱手段
   を断続的に付勢する第３の状態と、により上記加熱手段
   を付勢する付勢手段と、を有する画像形成装置。
2. 【請求項２】原稿の画像情報に対応する光に基づいて潜
   像が形成される像担持体と、この像担持体に形成された
   潜像に対し、現像剤を供給することで可視化する可視化
   手段と、この可視化手段により可視化された原稿の画像
   情報の像を媒体に転写する転写手段と、を含む画像形成
   手段と、 上記媒体に熱を伝達する熱伝達手段と、この熱伝達手段
   を加熱する加熱手段と、を含む定着手段と、 上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで加熱する第
   １の状態と、所定の温度に達した時点で、この所定の温
   度を中心として規定されている第１の目標値内で上記所
   定の温度の変化量が推移するよう上記加熱手段に供給す
   る電力を変化させる第２の状態と、この第２の状態にお
   いて上記熱伝達手段に上記媒体が接触されることにより
   上記熱伝達手段の温度の変化が上記所定の温度を中心と
   して規定されている第２の目標値内で推移するよう上記
   加熱手段に供給する電力を変化させる第３の状態と、に
   より上記加熱手段を付勢する付勢手段と、を有する画像
   形成装置。
3. 【請求項３】原稿の画像情報に対応する光に基づいて潜
   像が形成される像担持体と、この像担持体に形成された
   潜像に対し、現像剤を供給することで可視化する可視化
   手段と、この可視化手段により可視化された原稿の画像
   情報の像を媒体に転写する転写手段と、を含む画像形成
   手段と、 上記媒体に熱を伝達する熱伝達手段と、この熱伝達手段
   を加熱する加熱手段と、を含む定着手段と、 上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで加熱する第
   １の状態と、所定の温度に達した時点で、この所定の温
   度を中心として規定されている第１の目標値内で上記所
   定の温度の変化量が推移するよう上記加熱手段を断続的
   に付勢する第２の状態と、この第２の状態において上記
   熱伝達手段に上記媒体が接触されることにより上記熱伝
   達手段の温度の変化が上記所定の温度を中心として規定
   されている第２の目標値内で推移するよう上記加熱手段
   に供給する電力を変化させる第３の状態と、により上記
   加熱手段を付勢する付勢手段と、を有する画像形成装
   置。
4. 【請求項４】媒体に熱を伝達する熱伝達手段と、この熱
   伝達手段を加熱する加熱手段と、を含む定着装置におい
   て、 上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで加熱する第
   １の状態と、 所定の温度に達した時点で、この所定の温度を中心とし
   て規定されている第１の目標値内で上記所定の温度の変
   化量が推移するよう上記加熱手段を断続的に付勢する第
   ２の状態と、 この第２の状態において上記熱伝達手段に上記媒体が接
   触されることによる上記熱伝達手段の温度の変化が上記
   所定の温度を中心として規定されている第２の目標値内
   で推移するよう上記加熱手段に供給する電力を変化させ
   る第３の状態と、により上記熱伝達手段の温度を制御す
   る定着装置の制御方法。
5. 【請求項５】原稿の画像情報に対応する光に基づいて潜
   像が形成される像担持体と、この像担持体に形成された
   潜像に対し、現像剤を供給することで可視化する可視化
   手段と、この可視化手段により可視化された原稿の画像
   情報の像を媒体に転写する転写手段と、を含む画像形成
   手段と、 上記媒体に熱を伝達する熱伝達手段と、この熱伝達手段
   を加熱する加熱手段と、を含む定着手段と、 上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで加熱する第
   １の状態と、所定の温度に達した時点で、この所定の温
   度を中心として規定されている第１の目標値内で上記所
   定の温度の変化量が推移するよう上記加熱手段を断続的
   に付勢する第２の状態と、この第２の状態において上記
   熱伝達手段に上記媒体が接触されることにより上記熱伝
   達手段の温度の変化が上記所定の温度を中心として規定
   されている第２の目標値内で推移するよう上記加熱手段
   に供給する電力を変化させるとともに上記加熱手段を断
   続的に付勢する第３の状態と、により上記加熱手段を付
   勢する付勢手段と、を有する画像形成装置。
6. 【請求項６】媒体に熱を伝達する熱伝達手段と、この熱
   伝達手段を加熱する加熱手段と、を含む定着装置におい
   て、 上記加熱手段を、定格出力で所定の温度まで加熱する第
   １の状態と、 所定の温度に達した時点で、この所定の温度を中心とし
   て規定されている第１の目標値内で上記所定の温度の変
   化量が推移するよう上記加熱手段を断続的に付勢する第
   ２の状態と、 この第２の状態において上記熱伝達手段に上記媒体が接
   触されることにより上記熱伝達手段の温度の変化が上記
   所定の温度を中心として規定されている第２の目標値内
   で推移するよう上記加熱手段に供給する電力を変化させ
   るとともに上記加熱手段を断続的に付勢する第３の状態
   と、により上記熱伝達手段の温度を制御する定着装置の
   制御方法。