JP3355910B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やレーザプ
リンタなどにおいて転写紙などに記録された画像を定着
をするための定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、複写機やレーザプリンタなどに
おいては、感光体ドラムに形成されたトナー像を転写チ
ャージャの電荷による静電力により転写紙上に転写する
ようになっている。この転写されたトナー像は、触れる
とすぐに剥がれる不安定な状態なので、これをヒータが
内蔵された定着ローラによって所定の温度で加熱しなが
ら加圧することにより、当該トナーの成分を転写紙の繊
維の中まで浸透させて定着させるようにしている。

【０００３】この定着温度が安定しないと定着の度合い
にムラが生じ、ひいては再現画像における画像ムラの原
因となるため、従来の定着装置は、当該ヒータへの通電
／非通電を制御することにより定着温度が所定温度に維
持されるようにしている。ところが、ヒータは通常コイ
ル状であるため、この通電／非通電の切替えの際に電磁
誘導が生じて電圧が大きく変動し、他の電気器具に少な
からず影響を及ぼすことになる。特に影響を受け易いの
は蛍光灯などの照明器具であって、この通電／非通電の
切替えが頻繁に行われると、蛍光灯のちらつき（フリッ
カー）が生じ不快の原因となる。

【０００４】そこで、従来においては、ヒータ温度が所
定の温度以上または以下になってもすぐに通電を停止ま
たは開始するのではなく、当該通電の開始もしくは通電
の停止から所要時間経過していなければ、通電／非通電
の切替を行わないように時間管理をしながら、プレヒー
ト時（待機時）および定着時（プリント時またはコピー
時）における定着ローラの温度制御を行っている。

【０００５】このような温度制御によれば、フリッカー
の発生を防止できると共に、ヒータの寿命も延ばすこと
ができ、二重の効果が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の通電／非通電の切替えに時間制限を設けた
温度制御によれば、プレヒート時から定着時への切替え
時、もしくは定着時からプレヒート時への切替え時にお
いて次のような問題があった。図９（ａ）（ｂ）は、そ
れぞれ従来の複写機における定着装置の温度制御方法に
おいて、プレヒート時から定着時への切替え時、および
定着時からプレヒート時への切替え時における、ヒータ
点灯信号と温度変化の様子を示す図である。

【０００７】図９（ａ）に示すように、プレヒート時に
おいて、プレヒート時の設定温度Ｔｐを基準にして、所
定時間ｔ以上の周期で出力されるヒータ点灯信号のＯＮ
／ＯＦＦに合わせて、定着ローラの温度がＴｐｕ、Ｔｐ
ｄの範囲で波形に変化しながら制御される。この状態
で、利用者が、例えば、操作パネルからコピー開始の指
示をすると、プレヒート信号がＯＦＦとなり、定着時の
設定温度Ｔａまで、引き上げられる。

【０００８】ところが、図に示すようにプレヒート信号
がＯＦＦの時点で、ヒータ点灯信号がＯＦＦの状態であ
った場合、このヒータ点灯ＯＦＦの時間が上述のように
所定時間ｔ以上とされているため、残りの時間Δｔ１が
経過して初めてヒータが点灯されることになる。したが
って、プレヒート信号がＯＦＦになった時点の定着ロー
ラの温度が仮にＴ１であったとすると、その後一旦Ｔｐ
ｄに下がってから、ヒータが点灯されてＴ１に上昇する
までの時間Δｔ２だけ定着温度Ｔａに達する時間が遅く
なる結果となる。

【０００９】利用者は、すぐにでもコピーしたいと思っ
ているにもかかわらず、それだけ余分に待たされること
となり、作業能率が大変悪くなる。しかも、一旦、温度
Ｔｐｄまで下がってから再度温度Ｔ１に上昇するまでに
余分な電力が必要となり、電力の浪費となる。一方、定
着時からプレヒート時に変化する場合にも同様な問題が
生じる。

【００１０】すなわち、図９（ｂ）に示すように、操作
パネルから節電スイッチが入力されることにより、もし
くは自動節電機能を有する複写機にあっては最後のコピ
ー動作から所定時間ｔｓを経過することにより、プレヒ
ート信号がＯＮになる。この際、ヒータ点灯信号がＯＮ
の状態であれば、上述した時間制限があるため、同図に
示すようにΔｔ３だけ待って初めてヒータ点灯ＯＦＦと
なる。これにより、不必要な通電をΔｔ３だけすること
になり、それだけ無駄な電力を消費することになる。

【００１１】本発明は、上述のような問題に鑑み、ヒー
タへの通電／非通電の切替時間を管理しながら温度制御
する定着装置において、プレヒート時と定着時の切替時
における迅速性や節電を達成することができる定着装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る定着装置は、発熱手段を有する定着ロ
ーラと、前記発熱手段への通電・非通電を制御して前記
定着ローラの温度を定着時の第１の温度とこの第１の温
度より低い待機時の第２の温度に制御する温度制御手段
を備える定着装置であって、前記温度制御手段は、前記
定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、定着時と
待機時に対応して、それぞれ第１の温度と第２の温度を
基準温度として設定する基準温度設定手段と、前記基準
温度と前記温度検出手段により検出された温度を比較し
て、通電／非通電の判定を行う判定手段と、前記判定手
段の判定結果に基づき、少なくとも通電／非通電の１サ
イクルが、所定時間以内にならない状態で、前記発熱手
段への通電／非通電の制御を行う第１の制御手段と、待
機状態の開始を指示する待機開始信号を出力する待機信
号出力手段と、前記待機開始信号を受け、前記第１の制
御手段により定着時における通電中であっても即座に通
電を停止させると共に、前記基準温度設定手段に当該基
準温度を前記第２の温度に変更するように指示する第２
の制御手段と、を備えることを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る定着装置は、発熱手段
を有する定着ローラと、前記発熱手段への通電・非通電
を制御して前記定着ローラの温度を定着時の第１の温度
とこの第１の温度より低い待機時の第２の温度に制御す
る温度制御手段を備える定着装置であって、前記温度制
御手段は、前記定着ローラの温度を検出する温度検出手
段と、定着時と待機時に対応して、それぞれ第１の温度
と第２の温度を基準温度として設定する基準温度設定手
段と、前記基準温度と前記温度検出手段により検出され
た温度を比較して、通電／非通電の判定を行う判定手段
と、前記判定手段の判定結果に基づき、少なくとも通電
／非通電の１サイクルが、所定時間以内にならない状態
で、前記発熱手段への通電／非通電の制御を行う第１の
制御手段と、待機状態の解除を指示する待機解除信号を
出力する待機解除信号出力手段と、前記待機解除信号を
受け、前記第１の制御手段により待機時における非通電
中であっても即座に通電を開始させると共に、前記基準
温度設定手段に当該基準温度を前記第１の温度に変更す
るように指示する第２の制御手段と、を備えることを特
徴とする。

【００１４】なお、本明細書において、「定着時」と
は、定着実行のため定着ローラが所定の定着温度に維持
されている状態をいう。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る定着装置の実
施の形態を、デジタル複写機における定着装置を例にし
て説明する。 （１）デジタル複写機全体の構成 まず、当該デジタル複写機（以下、単に「複写機」とい
う。）の全体の構成を説明する。

【００１６】図１は、当該複写機の全体の構成を示して
おり、本図に示すように当該複写機は、大きく原稿画像
を読み取るイメージリーダ部１０と、このイメージリー
ダ部１０で読み取った画像を再現するプリンタ部２０と
に分けられる。イメージリーダ部１０におけるスキャナ
１１は、原稿を照射する露光ランプ１２と、当該原稿か
らの反射光を集光するロッドレンズアレー１３と、集光
された光を電気信号に変換する密着型のＣＣＤカラーイ
メージセンサ（以下、単に「ＣＣＤセンサ」という。）
１４を備えている。

【００１７】利用者が、原稿押さえ１６を上方に開放し
て、原稿をその原稿面を下にして原稿ガラス板１５上に
設置し、コピー開始を指示すると、スキャナ１１は、ス
キャナモータＭ２により駆動されて矢印の方向に移動
し、上記原稿をスキャンする。スキャナ１１の露光ラン
プ１２の照射による原稿の反射光は、ＣＣＤセンサ１４
において光電変換され、これにより得られた画像データ
は、制御部１００においてＡ／Ｄ変換されてデジタル信
号となり、さらにシェーディング補正や濃度変換、エッ
ジ強調など必要な処理を加えられた後、レーザダイオー
ド２１の駆動信号として出力される。

【００１８】レーザダイオード２１から発光されたレー
ザ光は、コリメートレンズ２２を通過して平行光とな
り、さらにポリゴンモータ２４により定速で回転駆動さ
れるポリゴンミラー２３のミラー面で反射して偏向され
る。偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ２５を通過し
て、折り返しミラー２６ａ、２６ｂに反射され、感光体
ドラム２７の表面を露光走査する。

【００１９】感光体ドラム２７は、上記露光を受ける前
にクリーナ２８で感光体表面の残留トナーを除去され、
さらにイレーサランプ２９に照射されて除電された後、
帯電チャージャ３０により一様に帯電されており、この
ように一様に帯電した状態で露光を受けると、感光体ド
ラム２７の表面の感光体に静電潜像が形成される。この
静電潜像は、現像器３１により現像され、当該感光体ド
ラム２７表面にトナー像が形成される。

【００２０】この感光体ドラム２７の回転動作と同期し
て用紙カセット３４に載置された転写紙（図示せず）
が、給紙ローラ３４１、タイミングローラ３４２および
搬送ベルト３３によって感光体ドラム２７の下方の転写
位置まで給紙され、この転写位置において、搬送ベルト
３３の裏に設置された転写チャージャ３２の電荷により
感光体ドラム２７に形成されたトナー像が転写紙上に転
写される。

【００２１】複写紙に転写されたトナー像は、触れると
すぐに剥がれる不安定な状態であるので、搬送ベルト３
５により定着装置３６まで搬送され、ここで高温で加圧
されて定着された後、排出ローラ３７により排紙トレイ
３８上に排出される。なお、イメージリーダ部１０前面
の操作しやすい位置には、利用者がコピー開始などの入
力をするための操作パネル１７が設けられている。 （２）定着装置（機械的部分）の構成 次に、上記定着装置３６について制御系を除いた機械的
部分の構成について説明する。

【００２２】図２は、当該定着装置３６の機械的部分の
拡大縦断面図であり、本図に示すように定着装置３６
は、内部にヒータ４１を備えた定着ローラ４２と、当該
定着ローラ４２の下方に配設され当該ローラの外周面と
当接して回転する加圧ローラ４３と、定着ローラ４２も
しくは加圧ローラ４３に転写紙が密着した場合にこれを
分離するための分離爪４４，４５と、定着ローラ４２の
表面温度を検出するサーミスタ４６と、過熱防止のため
のサーモスイッチ４７と、これらを収納する保温ケース
４８とからなる。

【００２３】分離爪４４、４５は、保温ケース４８の内
壁に固定された支軸４４ａ、４５ａによって軸支され、
それぞれ引っ張りバネ４４ｂ、４５ｂにより定着ローラ
４２、加圧ローラ４３方向に付勢されている。また、サ
ーミスタ４６、サーモスイッチ４７はそれぞれ、板バネ
４６ａ、４７ａによって、各感熱部分が定着ローラ４２
の表面に当接するように付勢される。

【００２４】定着ローラ４２および／もしくは加圧ロー
ラ４３は、図示しない回転駆動装置によって図の矢印方
向に回転駆動され、転写紙がガイド板４９に沿って搬送
されてくると、当該定着ローラ４２と加圧ローラ４３に
よって挟持して加圧しながら、排出ローラ３７方向に送
り出す。定着ローラ４２の表面温度は、後述する温度制
御装置６０（図３）によって、約１９０℃の高温に維持
されており、このような高熱で加圧されると、転写紙表
面に付着したトナー像が、しっかりと転写紙の繊維間に
入り込んで定着する。

【００２５】加圧時に転写紙が定着ローラ４２もしくは
加圧ローラ４３に密着した場合でも、前述のように各ロ
ーラの表面に付勢された分離爪４４、４５の先端部がそ
の隙間に入り込んで当該ローラ表面から転写紙を引き剥
してローラへの巻き込みを防止する。こうしてトナー像
が定着した転写紙は、ガイド板５０ａ、５０ｂに沿って
排出ローラ３７に送られ、排紙トレイ３８（図１）上に
排出される。 （３）温度制御装置の構成 図３に、上記定着ローラ４２の温度を制御するための温
度制御装置６０のブロック図を示す。

【００２６】この温度制御装置６０は、ＣＰＵ６１と、
カウンタ部６２と、ＲＡＭ６３と、プレヒート信号発生
部６４と、Ａ／Ｄ変換器６５と、ＳＳＲ（ソリッドステ
ートリレー）６６とからなる。サーミスタ４６は、一端
が接地されており、定着ローラ４２の表面温度の変化に
つれてその抵抗値を変化させ、これにより出力側の電圧
Ｖｓの値が変化する。Ａ／Ｄ変換器６５は、その電圧Ｖ
ｓの値をデジタル信号値に変換してＣＰＵ６１に入力す
る。

【００２７】ＲＡＭ６３には、定着時およびプレヒート
時（待機時）における設定温度Ｔａ、Ｔｐ（より正確に
は当該温度に相当するデジタル信号値）および通電／非
通電の時間管理のための所定の初期カウント値Ｃｓが格
納されており、ＣＰＵ６１は、現在設定されている動作
状態（プレヒート時か定着時か）に応じて温度制御のた
めの基準温度として上記Ｔａ、Ｔｂを選択し、この基準
温度に相当するデジタル信号値とサーミスタ４６により
検出されＡ／Ｄ変換器６５で変換されて得られたデジタ
ル信号値とを比較する（以下、このような迂遠な表現を
避けるため、上記双方のデジタル信号値同士の比較を、
単に「基準温度と検出温度を比較する」と表現す
る。）。

【００２８】一方、カウンタ部６２は、ＣＰＵ６１から
ＳＳＲ６６に対してヒータ点灯ＯＮ（通電開始）および
ヒータ点灯ＯＦＦ（通電停止）の信号が出力されるたび
にＲＡＭ６３に格納された初期カウンタ数Ｃｓを初期値
として設定し、「１」ずつ減算カウントする。ＣＰＵ６
１は、ヒータ４１に通電中のときに、上記カウント値が
「０」となると、上記基準温度と検出温度とを比較し、
検出温度が基準温度より高いと判定された場合には、Ｓ
ＳＲ６６にヒータ点灯ＯＦＦの信号を送る。ＳＳＲ６６
は、この信号を受けて内部のリレー接点を開放して、ヒ
ータ４１への通電を停止する。

【００２９】また、ヒータ４１に通電されていないとき
（非通電のとき）に上記カウント値が「０」となると、
上記基準温度と検出温度とを比較し、検出温度が基準温
度より低いと判定された場合には、ＳＳＲ６６にヒータ
点灯ＯＮの信号を送り、ＳＳＲ６６は、この信号を受け
て内部のリレー接点を閉じて、ヒータ４１への通電を開
始する。

【００３０】このようにカウンタ部６２のカウント値が
「０」にならなければ、ＣＰＵ６１は、ＳＳＲ６６にヒ
ータ点灯のＯＮ／ＯＦＦの信号を発しないので、ヒータ
４１への通電／非通電の切替が定められた時間以下に短
くなることはなく、上述したフリッカーの防止に寄与す
ると共に、ヒータ４１の寿命を延ばすことができる。プ
レヒート信号発生部６４は、プレヒート信号を発し、定
着時からプレヒート時に移行するときに当該信号のレベ
ルをＬからＨに変化させ（プレヒート信号ＯＮ）、一
方、プレヒート時から定着時に移行する場合にはＨから
Ｌに変化させる（プレヒート信号ＯＦＦ）。

【００３１】このプレヒート信号発生部６４は、内部タ
イマーにより最後のコピー動作から計時を開始して所定
時間（例えば、１０分）経過した場合や、操作パネル１
７から節電の入力操作があった場合に、プレヒート信号
をＯＮ（ＬからＨに変化）にし、一方、操作パネル１７
からコピー開始やその他の入力操作があった場合にプレ
ヒート信号をＯＦＦ（ＨからＬに変化）する。

【００３２】ＣＰＵ６１は、このプレヒート信号のＬか
らＨに変化するエッジを検出して、プレヒート開始を実
行し、現在ヒータ４１に通電中である場合には、カウン
タ部６２のカウンタ値にかかわらず直ちにヒータ点灯Ｏ
ＦＦの信号をＳＳＲ６６に発して通電を停止させ、ＲＡ
Ｍ６３からプレヒート時の設定温度Ｔｐを読み出して基
準温度とし、以下この温度に基づきプレヒート時におけ
る温度制御を行う。

【００３３】なお、このプレヒート時の設定温度Ｔｐ
は、例えば１６０℃に設定される。また、ＣＰＵ６１
は、このプレヒート信号がＨからＬに変化するエッジを
検出して、現在通電停止中である場合には、カウンタ部
６２のカウンタ値にかかわらず直ちにヒータ点灯ＯＮの
信号をＳＳＲ６６に発して通電を開始させ、ＲＡＭ６３
から定着時の設定温度Ｔａを読み出して、この温度を基
準温度として以下定着時における温度制御を行う。

【００３４】なお、この定着時の設定温度Ｔａは、前述
したように例えば１９０℃に設定される。次に、上述の
温度制御装置６０における温度制御のルーチンを図４の
フローチャートに基づき詳説する。ＣＰＵ６１は、プレ
ヒート信号発生部６４から入力されるプレヒート信号の
レベル変化（エッジ）を検出してプレヒートのＯＮ／Ｏ
ＦＦを判断しており（ステップＳ１、Ｓ２）、当該エッ
ジを検出しない間は、次のステップＳ３からステップＳ
１６までの通常の温度制御を行う。

【００３５】この通常の温度制御においては、まず、現
在ヒータが０ＦＦの状態であるか否かを判断して（ステ
ップＳ３）、ヒータＯＦＦであれば（すなわち、非通電
中であれば）、カウンタ部６２のカウント値Ｃｏｆｆが
０であるか否かを判断する（ステップＳ４）。このカウ
ント値Ｃｏｆｆは、通電を停止してから所定時間ｔ（こ
のような所定時間ｔは、例えば、１０秒ぐらいに設定さ
れ、この間、通電／非通電の切替が原則として制限され
るので、以下「切替制限時間」という。）に対応する初
期カウントＣｓから減算カウントされていくものであっ
て、このカウント値Ｃｏｆｆ＝０であれば、通電を停止
してから当該切替制限時間ｔを経過しているわけである
から、次に、基準温度Ｔｓとサーミスタ４６による検出
温度Ｔを比較し、「Ｔ≦Ｔｓ」であれば、ＳＳＲ６６に
ヒータ点灯信号を出してヒータＯＮにし（ステップＳ
５、Ｓ６）、カウンタ部６２に設定され、ヒータＯＮに
なった時点から減算カウントされるカウント値Ｃｏｎを
初期カウント値Ｃｓにリセットする（ステップＳ７）。

【００３６】ステップＳ４において、カウント値Ｃｏｆ
ｆ＝０でなければ、切替制限時間ｔがまだ経過していな
いわけであるから、カウント値を「１」だけ減算して
（ステップＳ８）リターンする。また、ステップＳ５に
おいて、「Ｔ≦Ｔｓ」でなければ、通電を開始する必要
がないから、そのままリターンされる。また、ステップ
Ｓ３において、現在ヒータＯＦＦの状態でない場合、す
なわち通電中であれば、ステップＳ９に移って、カウン
タ部６２のカウント値Ｃｏｎが０であるか否かを判断す
る（ステップＳ９）。

【００３７】カウント値Ｃｏｎ＝０であれば、通電を開
始してから切替制限時間ｔを経過している訳であるから
通電停止が許可されていることになる。そこで、次に、
基準温度Ｔｓと検出温度Ｔを比較して、「Ｔ＞Ｔｓ」で
あれば、ヒータ４１への通電を停止するようにＳＳＲ６
６に信号を出して、ヒータＯＦＦにし（ステップＳ１
０、Ｓ１１）、カウンタ部６２に設定されるカウント値
Ｃｏｆｆを初期カウント値Ｃｓにリセットする（ステッ
プＳ１２）。

【００３８】ステップＳ９において、カウント値Ｃｏｎ
＝０でなければ、切替制限時間ｔが経過していないわけ
であるから、当該カウント値を「１」だけ減算して（ス
テップ１３）リターンする。また、ステップＳ１０にお
いて、「Ｔ＞Ｔｓ」でなければ、通電を停止する必要が
ないから、そのままリターンされる。このようにして、
通常の定着時もしくはプレヒート時における温度制御に
あっては、まず切替制限時間ｔが経過したか否かを判断
し、経過していると判定されれば、その時点で始めて基
準温度Ｔｓ（後述するように、定着時はＴｓ＝Ｔａ、プ
レヒート時にはＴｓ＝Ｔｐに設定される。）と検出温度
Ｔとを比較して必要に応じてヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御
しており、フリッカー対策のための時間優先の制御とな
っている。

【００３９】もちろん、切替制限時間ｔが過ぎるまで
に、温度が上がり過ぎたり、または下がり過ぎたりして
高低の温度差（温度リップル）が大きくなると、特に、
定着時においては定着ムラが生じてしまうので、切替制
限時間ｔは、当該温度リップルが許容範囲内になるよう
に、使用するヒータの加熱能力とのかねあいで最適な値
に決定される。

【００４０】このような通常の温度制御がされていると
きにおいて、ステップＳ１で、ＣＰＵ６１がプレヒート
信号がＯＮになったのを検出すると、ステップＳ１４に
移り、現在ヒータＯＮの状態か否かを判断し（ステップ
Ｓ１４）、ヒータＯＮであれば、カウンタ部６２のカウ
ント値にかかわらず、直ちにＳＳＲ６６に通電停止の信
号を発してヒータＯＦＦにし、基準温度Ｔｓをプレヒー
ト時の設定温度Ｔｐに変更する（ステップＳ１５、Ｓ１
６）。また、ステップＳ１４においてヒータＯＮの状態
でなければ、改めてヒータＯＦＦにする必要はなく、そ
のまま基準温度Ｔｓをプレヒート時の設定温度Ｔｐに変
更して（ステップＳ１６）リターンされ、以下、この設
定温度Ｔｐに基づいて、上述のステップＳ３からステッ
プＳ１３までの通常の温度制御がなされることになる。

【００４１】このようなプレヒート開始における割り込
み制御により、プレヒート状態への移行が速やかになさ
れ、無駄な電力を消費することがなく、節電対策として
有効である。また、ステップＳ１においてプレヒート信
号ＯＮになったのが検出されず、ステップＳ２において
プレヒート信号がＯＦＦになったのが検出された場合に
は、これはすなわち、プレヒートの停止（定着時への移
行）を意味するから、ステップＳ１７に移って、現在ヒ
ータＯＦＦの状態（すなわち非通電中）であるかを判断
し、ヒータＯＦＦの状態であれば、カウンタ部６２のカ
ウント値にかかわらず、直ちにＳＳＲ６６に通電開始の
信号を発してヒータＯＮにし、基準温度Ｔｓを定着時の
設定温度Ｔａに変更する（ステップＳ１８，Ｓ１９）。

【００４２】また、ステップＳ１７においてヒータＯＦ
Ｆの状態でなければ（すなわち通電中であれば）、改め
てヒータＯＮにする必要はなく、そのまま基準温度Ｔｓ
を定着時の設定温度Ｔａに変更して（ステップＳ１９）
リターンされ、以下、この設定温度Ｔａに基づいて、上
述のステップＳ３からステップＳ１３までの温度制御が
なされる。

【００４３】このようにプレヒートＯＦＦの信号を検出
すると直ちに割り込み制御してヒータＯＮにするので、
定着時の状態への移行が速やかになされ、利用者が不必
要に待たされることがなくなる。上述の温度制御ルーチ
ンによる定着ローラの温度変化の様子を図５（ａ）
（ｂ）に示す。

【００４４】図５（ａ）は、プレヒート時から定着時へ
移行するときの温度変化の様子を示しており、プレヒー
ト信号ＯＦＦになると、直ちにヒータ点灯信号がＯＮに
なって、定着ローラの温度が定着時の設定温度Ｔａに向
けて上昇していくのがよく分かる。また、図５（ｂ）
は、定着時からプレヒート時へ移行するときの温度変化
の様子を示しており、プレヒート信号ＯＮになると、直
ちにヒータ点灯信号がＯＦＦになって、定着ローラの温
度がプレヒート時の設定温度Ｔｐに向けて下降していく
のがよく分かる。 （４）温度制御装置の変形例 （第１の変形例）上述した温度制御装置６０において
は、定着時とプレヒート時における切替制限時間が同じ
ｔに設定されている。この切替制限時間ｔの値は、上述
したように、定着時に許容される温度リップルとヒータ
の発熱量とのかねあいで決定されるが、しかし、プレヒ
ート時においては、定着時ほど厳密な温度制御は必要で
なく、定着温度より低いある一定の温度域内にさえあれ
ばよいわけであるから、本変形例では、プレヒート時と
定着時における切替制限時間ｔの値を異ならせ、プレヒ
ート時の切替制限時間ｔを定着時のそれよりも長く設定
している。

【００４５】図６（ａ）は、その温度制御の概要を示す
図であって、プレヒート時における切替制限時間ｔ１が
定着時における切替制限時間ｔ２よりかなり大きくとら
れており、プレヒート時においてフリッカー防止および
ヒータ寿命を特に優先させている。したがって、本変形
例における温度制御装置６０の構成自体は、図３と同じ
であって、ＲＡＭ６３に格納されている初期カウント値
の内容およびＣＰＵ６１による温度制御ルーチンのみが
以下に述べるように異なる。

【００４６】図７は、本変形例における温度制御装置６
０の温度制御ルーチンを示すフローチャートである。ス
テップＳ２３からステップＳ３３までは、プレヒート時
もしくは定着時における通常の温度制御ルーチンであ
り、図４のフローチャートのステップＳ３からステップ
Ｓ１３の制御内容と全く同じである。

【００４７】また、ステップＳ２１、Ｓ３４〜Ｓ３６と
続く、プレヒート時へ切替えるための割り込みルーチン
も図４のステップＳ１、Ｓ１４〜Ｓ１６とほぼ同じであ
る。ただし、ステップＳ３６の次にステップＳ３７が追
加されており、このステップにおいて、初期カウント値
Ｃｓが、上記図６（ａ）における切替制限時間ｔ１に相
当するカウント値Ｃ１に変更される。

【００４８】これによりプレヒート時の温度制御におけ
るステップＳ２８、Ｓ３３のカウント値の減算がカウン
ト値Ｃ１を初期値として行われることになる。一方、ス
テップＳ２２、Ｓ３８〜Ｓ４０と続く、定着時への切替
えのための割り込みルーチンも図４のステップＳ２、Ｓ
１７〜Ｓ１９とほぼ同じであるが、ただし、ステップＳ
４０の次にステップＳ４１が追加されており、切替禁止
のための初期カウント値Ｃｓが、上記図６（ａ）におけ
る切替制限時間ｔ２に相当するカウント値Ｃ２に変更さ
れる。

【００４９】これにより定着時の温度制御におけるステ
ップＳ２８、Ｓ３３のカウント値の減算がカウント値Ｃ
２を初期値として行われることになる。もちろん、Ｃ１
＞Ｃ２であって、これによりプレヒート時の切替制限時
間が定着時のそれよりも長く設定されることになる。な
お、これらの初期カウント値Ｃ１，Ｃ２は、予めＲＡＭ
６３に格納されており、必要に応じてＣＰＵ６１に読み
出される。

【００５０】従来の温度制御方法においては、このよう
にプレヒート時の切替制限時間を長くすると、定着時へ
移行するまでの待ち時間がそれだけ長くなるおそれがあ
ったが、本発明によれば、定着時への割り込みルーチン
によって直ちに通電可能なので、プレヒート時の切替制
限時間を多少長くしても問題は生じない。 （第２の変形例）この温度制御装置の第２の変形例にお
いても、上記第１の変形例と同様、プレヒート時と定着
時における切替制限時間ｔの値を異ならせ、プレヒート
時の切替制限時間ｔを定着時のそれよりも長く設定して
いる。

【００５１】ただし、切替制限時間として設定されるの
は、ヒータ点灯から次のヒータ点灯までの通電／非通電
の１サイクルの時間であり、ヒータ点灯からヒータ消灯
に移行する場合には、温度制御のみによっている点が異
なる。図６（ｂ）は、その温度制御の概要を示す図であ
って、プレヒート時におけるヒータＯＮ／ＯＦＦの１サ
イクルの切替制限時間をｔ３、定着時における１サイク
ルの切替制限時間ｔ４とし、ｔ３＞ｔ４に設定してい
る。

【００５２】したがって、本変形例においても温度制御
装置６０の構成自体は、図３の実施の形態と同じであっ
て、ＲＡＭ６３に格納されている初期カウント値の内容
およびＣＰＵ６１による温度制御ルーチンのみが以下に
述べるように異なる。図８は、本変形例における温度制
御装置６０の温度制御ルーチンを示すフローチャートで
ある。

【００５３】図７のフローチャートと実質的に異なるの
は、ステップＳ４３〜Ｓ４９の通常の温度制御ルーチン
である。プレヒート信号のＯＮ／ＯＦＦが検出されてい
ない状態で、カウンタ部６２によるカウント値Ｃが
「０」になると（ステップＳ４１、Ｓ４２、Ｓ４３）、
切替制限時間が経過したことになるので、定着ローラの
検出温度Ｔと基準温度Ｔｓを比較して、「Ｔ≦Ｔｓ」の
場合にはヒータをＯＮにし、カウント値Ｃｏｎを初期カ
ウント値Ｃｓ（後述するように、現在定着時における温
度制御がなされている場合には、このＣｓは、時間ｔ４
（図６（ｂ）参照）に相当するカウント値Ｃ４であり、
プレヒート時における温度制御がなされている場合に
は、Ｃｓは、時間ｔ３に相当するカウント値Ｃ３であ
る。）に設定してリターンされる（ステップＳ４４、Ｓ
４５、Ｓ４６）。

【００５４】また、ステップＳ４４で「Ｔ≦Ｔｓ」でな
い場合、すなわち「Ｔ＞Ｔｓ」である場合には、ヒータ
をＯＦＦにして、リターンされる（ステップＳ５０）。
ステップＳ４３において、カウント値Ｃがまだ「０」に
なっていない場合には、さらに１カウントだけ減算し
（ステップＳ４７）、検出温度Ｔと基準温度Ｔｓを比較
する（ステップＳ４８）。

【００５５】「Ｔ＞Ｔｓ」の場合には、本実施の形態に
おいては、ヒータＯＦＦに関して時間の制約がないの
で、直ちにヒータＯＦＦにして（ステップＳ４９）リタ
ーンされ、「Ｔ＞Ｔｓ」でない場合には、そのままリタ
ーンしてさらに定着ローラの温度が上昇するのを待つ。
なお、ステップＳ４１、Ｓ５１〜Ｓ５４からなるプレヒ
ート時への切替の割り込みルーチンは、図７の割り込み
ルーチン（ステップＳ２１、Ｓ３４〜Ｓ３７）とほぼ同
じであるが、ステップＳ５４における初期カウント値Ｃ
ｓは上述のように通電／非通電の１サイクルの最低時間
を規律するものであり、プレヒート時にはこの値がＣ３
に設定される点が異なる。

【００５６】同様に、ステップＳ４２、Ｓ５５〜Ｓ５８
からなる定着時への切替の割り込みルーチンは、図７の
割り込みルーチン（ステップＳ２２、Ｓ３８〜Ｓ４１）
とほぼ同じであるが、ステップＳ５８における初期カウ
ント値Ｃｓは、通電／非通電の１サイクルの最低時間を
規律するものであり、定着時においてこの値がＣ４に設
定される。

【００５７】もちろん、Ｃ３＞Ｃ４であって、これらの
初期カウント値は、予めＲＡＭ６３に格納されており、
必要に応じてＣＰＵ６１に読み出されるようになってい
る。このように本変形例においては、通電／非通電の１
サイクル分についてのみ時間の制約があるだけなので、
温度制御のルーチンが簡易になる。このため、通電から
通電の停止までの時間の制約は見かけ上はなくなってし
まうが、１サイクルの時間が所定時間以上であるという
ことは、通電を停止してからある一定以上温度降下する
ということであり、再通電から所定の基準温度Ｔｓに上
昇するまで、それに応じた時間が要求されるので、当該
通電から非通電への切替が極端に短くなるという心配は
ない。

【００５８】なお、本変形例においては、ヒータ点灯信
号がＯＮとなったときからカウント値をリセットして減
算カウントを行ったが、ヒータ点灯信号がＯＦＦになっ
た時点でリセットして減算カウントして次のヒータ点灯
信号がＯＦＦになるまでの１サイクルの時間を制限する
ようにしてもよい。以上、本発明を実施の形態や変形例
に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上述のも
のに限定されないのはもちろんであり、他に次のような
変形例が考えられる。

【００５９】上記温度制御装置の第１の変形例と第２の
変形例を組み合わせて、プレヒート時においては、第２
の変形例におけるように通電／非通電の１サイクルの時
間のみで制約し、定着時においては、第１の変形例にお
けるように通電／非通電の切替ごとに切替制限時間によ
って監視して、よりきめ細やかに制御してもよい。ま
た、温度制御装置の第２の変形例において、定着時とプ
レヒート時の切替制限時間ｔ３とｔ４を等しくしてもよ
い。

【００６０】さらに、上記実施の形態においては、定着
ローラのみにヒータを設けたが、加圧ローラにもヒータ
を設けて、同様な温度制御をするようにしてもよい。こ
れにより、転写紙を定着ローラと加圧ローラで加圧する
際、上下ローラの温度差がほとんどなくなり、より安定
したトナー像の定着が可能となる。上記実施の形態にお
いては、プレヒート時の設定温度Ｔｐ（約１６０℃）と
定着時の設定温度Ｔａ（約１９０℃）の２段階で温度制
御したが、例えば、必要に応じてスタンバイ状態を設定
し、その設定温度を１８０℃にして同様な制御をするよ
うにすれば、定着時の温度到達までの時間をさらに短縮
することもできる。

【００６１】なお、本発明に係る定着装置は、上述のデ
ジタル複写機に限らず、アナログ複写機や、レーザプリ
ンタなど、要するに所定の温度を維持しながら定着させ
る定着部を有する全ての画像形成装置に適用可能であ
る。

【００６２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明に係る
定着装置によれば、定着ローラの発熱手段への通電／非
通電を制御して前記定着ローラの温度を定着時の第１の
温度とこの第１の温度より低い待機時の第２の温度に制
御する温度制御手段を備える定着装置において、少なく
とも通電／非通電の１サイクルの時間が所定時間以上に
なるように通電／非通電の制御をして、フリッカーの防
止やヒータの長寿命化に寄与しながら、一方で、待機開
始の信号により、現在定着時における通電中であっても
即座に通電を停止させて、すみやかに待機時の温度に移
行させるので、無駄な電力の消費がなくなり、節電に貢
献することができる。

【００６３】また、本発明に係る定着装置によれば、定
着ローラの発熱手段への通電／非通電を制御して前記定
着ローラの温度を定着時の第１の温度とこの第１の温度
より低い待機時の第２の温度に制御する温度制御手段を
備える定着装置において、少なくとも通電／非通電の１
サイクルの時間が所定時間以上になるように通電／非通
電の制御をして、フリッカー対策やヒータの長寿命化に
寄与しながら、一方で、待機解除の信号により、現在待
機時における通電停止中であっても即座に通電を開始さ
せて、すみやかに定着時の温度に移行させることができ
るので、例えば複写機などにおいてコピーが可能になる
までの待ち時間が不必要に長くなるおそれがなくなっ
た。

【００６４】また、定着ローラの温度が当該制御温度域
の下限に到る前に通電を開始することができるので、従
来の温度制御のように一旦制御温度域の下限まで下がっ
てから再び当該温度に上げるまでの電力が不要となり、
この点で節電にも貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置が適用される複写機の全
体の構成を示す図である。

【図２】本発明に係る定着装置の機械的部分の縦断面図
である。

【図３】本発明に係る定着装置における温度制御装置の
ブロック図である。

【図４】上記温度制御装置における温度制御の動作を示
すフローチャートである。

【図５】上記温度制御装置の制御によって定着ローラの
温度が変化する様子を示す図である。

【図６】プレヒート時と定着時において、通電／非通電
の切替制限時間を異ならせた場合の定着ローラの温度変
化の様子を示す図である。

【図７】温度制御装置の第１の変形例における温度制御
動作を示すフローチャートである。

【図８】温度制御装置の第２の変形例における温度制御
動作を示すフローチャートである。

【図９】従来の定着装置における定着ローラの温度制御
の様子を示す図である。

【符号の説明】

３６ 定着装置 ４１ ヒータ ４２ 定着ローラ ４３ 加圧ローラ ６０ 温度制御装置 ６１ ＣＰＵ ６２ カウンタ部 ６３ ＲＡＭ ６４ プレヒート信号発生部 ６５ Ａ／Ｄ変換器 ６６ ＳＳＲ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱手段を有する定着ローラと、前記発
   熱手段への通電／非通電を制御して前記定着ローラの温
   度を定着時の第１の温度とこの第１の温度より低い待機
   時の第２の温度に制御する温度制御手段を備える定着装
   置であって、 前記温度制御手段は、 前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、 定着時と待機時に対応して、それぞれ第１の温度と第２
   の温度を基準温度として設定する基準温度設定手段と、 前記基準温度と前記温度検出手段により検出された温度
   を比較して、通電／非通電の判定を行う判定手段と、 前記判定手段の判定結果に基づき、少なくとも通電／非
   通電の１サイクルが、所定時間以内にならない状態で、
   前記発熱手段への通電／非通電の制御を行う第１の制御
   手段と、 待機状態の開始を指示する待機開始信号を出力する待機
   信号出力手段と、 前記待機開始信号を受け、前記第１の制御手段により定
   着時における通電中であっても即座に通電を停止させる
   と共に、前記基準温度設定手段に当該基準温度を前記第
   ２の温度に変更するように指示する第２の制御手段と、
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 発熱手段を有する定着ローラと、前記発
   熱手段への通電／非通電を制御して前記定着ローラの温
   度を定着時の第１の温度とこの第１の温度より低い待機
   時の第２の温度に制御する温度制御手段を備える定着装
   置であって、 前記温度制御手段は、 前記定着ローラの温度を検出する温度検出手段と、 定着時と待機時に対応して、それぞれ第１の温度と第２
   の温度を基準温度として設定する基準温度設定手段と、 前記基準温度と前記温度検出手段により検出された温度
   を比較して、通電／非通電の判定を行う判定手段と、 前記判定手段の判定結果に基づき、少なくとも通電／非
   通電の１サイクルが、所定時間以内にならない状態で、
   前記発熱手段への通電／非通電の制御を行う第１の制御
   手段と、 待機状態の解除を指示する待機解除信号を出力する待機
   解除信号出力手段と、 前記待機解除信号を受け、前記第１の制御手段により待
   機時における非通電中であっても即座に通電を開始させ
   ると共に、前記基準温度設定手段に当該基準温度を前記
   第１の温度に変更するように指示する第２の制御手段
   と、を備えることを特徴とする定着装置。