JP2004012759A - 定着制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電磁誘導加熱定着器において、ウォームアップ終了直後のファーストプリントタイム改善手段を提供する。
【解決手段】回転定着面周上に配置したヒータにより加熱した定着面を回転挟圧搬送し定着を行い、電源投入後のウォームアップ終了時は回転を停止してスタンバイ温調制御を行う定着装置において、ウォームアップ終了後に所定時間空回転温調を行う。空回転時間は、ウォームアップ処理温度上昇率に応じて調整する。空回転温調終了後所定時間スタンバイ温調目標温度を高くした後スタンバイ温調温度とする。スタンバイ温調目標温度切り換えタイミングは、ウォームアップ処理温度上昇率に応じて調整する。空回転速度はプリント時より遅くする。これら空回転予備加熱温調制御手段を具備した定着制御装置によりコールドスタート時のウォームアップ終了直後にファーストプリントタイムが悪化するのを防止する。
【選択図】 図１
【解決手段】回転定着面周上に配置したヒータにより加熱した定着面を回転挟圧搬送し定着を行い、電源投入後のウォームアップ終了時は回転を停止してスタンバイ温調制御を行う定着装置において、ウォームアップ終了後に所定時間空回転温調を行う。空回転時間は、ウォームアップ処理温度上昇率に応じて調整する。空回転温調終了後所定時間スタンバイ温調目標温度を高くした後スタンバイ温調温度とする。スタンバイ温調目標温度切り換えタイミングは、ウォームアップ処理温度上昇率に応じて調整する。空回転速度はプリント時より遅くする。これら空回転予備加熱温調制御手段を具備した定着制御装置によりコールドスタート時のウォームアップ終了直後にファーストプリントタイムが悪化するのを防止する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
レーザービームプリンタ等電子写真プリンタに供するオンデマンド定着器の予備加熱制御手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラーレーザービームプリンタ等のカラー電子写真プリンタにおいては、複数色のトナーを十分に溶かし色再現性、グロス制御性を確保するため、シリコンゴム層により弾性を持たせ、白黒に比べ高い温度に精密に保った定着面を有したスリーブを電磁誘導加熱方式により加熱し記録紙を挟圧搬送することにより、熱と圧力によりトナー像を定着させている。
【０００３】
図１０は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器の横断面を説明する概略構成図である。
【０００４】
また図１１は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器の用紙搬送方向より見た構造を説明する概略構成図である。
【０００５】
また図１２は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器の磁力線分布と発熱分布を説明する概略構成図である。
【０００６】
また図１３は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器のヒーター電源と温調制御部ハードウエア構成を説明する概略構成図である。
【０００７】
１００１は定着スリーブでありテフロン（登録商標）よりなる離型層をシリコンゴム層を介して貼り付けた磁性金属チューブを耐熱樹脂よりなるホルダ１００２の周りに回転可能に配設している。１００３は加圧ローラであり駆動軸１００４を駆動ギア１１０３を介して駆動モータ１００５で回転させることにより定着スリーブを回転駆動する。ホルダ１００２内部にはフェライトコア１０１０と励磁コイル１００８を配置し加圧バネ１１０１によりガイド１１０２、加圧ステー１００９、ホルダ１００２、摺動板１００６を介して加圧ローラに圧力を加えている。１０１１はサーミスタチップでありサーミスタバネ１０１２により定着スリーブ１００１に内接摺動し定着面の温度を検出している。
【０００８】
１２０１は励磁コイル１００８に高周波電流を通電した時の磁力線分布である。１２０２は前記磁力線１２０１により定着スリーブ１００１上に誘起された渦電流分布を表す。１２０２は前記渦電流１２０２により定着スリーブ１００１上に発生した抵抗損失によるジュール熱分布を説明する図である。このように定着スリーブ１００１上に発生する熱は励磁コイルを定着スリーブに投影した渦電流分布１２０２に沿って発生する。
【０００９】
従って、定着動作は駆動モータ１００５により定着スリーブ１００１を回転させることにより摺動板１００６部にサーミスタ１０１１により温調加熱した定着スリーブを送り出すことにより行うよう構成されている。
【００１０】
次に図１３に沿ってヒーター電源及び温調制御回路構成を説明する。
【００１１】
１３０１は一次ドライブ回路部であり商用電源１３０５を発振制御部１３０２からの制御パルスに基づいて励磁コイル１３２０への通電をスイッチし高周波電流を供給するインバータ電源のドライブ部を構成している。
【００１２】
一次ドライブ回路部１３０１は、安全ヒューズ１３０６、ラインフィルタ１３０７を介して商用電源１３０５に接続し、過昇温保護の為の安全回路リレー１、２（１３０８、１３０９）を通じてブリッジダイオード１３１０により全波整流を行い、ノイズ流出防止のためのチョークコイル１３１１及びインピーダンス低減のための平滑コンデンサ１３１２を接続して構成されるインバータ用ＤＣ電源回路と発振制御部１３０２の２相の制御パルスを入力し、励磁コイルの通電をスイッチするインバータスイッチ回路より構成される。
【００１３】
インバータスイッチ回路は発振制御部１３０２の２相の制御パルスをパルストランス１、２（１３２５、１３２６）、波形成型回路１、２（１３１４、１３１３）を介してＩＧＢＴよりなるメインスイッチ１３１６とサブスイッチ１３１５のゲートに入力し、パルス信号に応じて励磁コイルの通電をスイッチする。
【００１４】
１３１７、１３１８はそれぞれのＩＧＢＴよりなるメインスイッチ１３１６とサブスイッチ１３１５の還流ダイオード２、１であり励磁コイル逆起電力による逆バイアスを防止している。メイン共振コンデンサ１３１９はメインスイッチ１３１６に並列に接続されメインスイッチＯＦＦ時に励磁コイル１３２０とフライバック共振を行う。１３２４はサブ共振コンデンサでありサブスイッチ１３１５を介して励磁コイルに並列に接続されサブスイッチＯＮ時に励磁コイル１３２０とフライバック共振を行う。
【００１５】
発振制御部１３０２により発せられる２相の制御パルス１３３８、１３３９は入力電圧１３３６に応じてＯＮ幅を調整せしめた２相発振器ＶＣＯ（１３３１）により発せられる。ＶＣＯ（１３３１）により発せられる２相の信号はドライバ１３３０によりパルストランス１３２５、１３２６を駆動し、サブスイッチ１３１５のゲート信号はメインスイッチ１３１６のＯＦＦ期間にＯＮするよう交互に発せられ、またメインスイッチ１３１６との同時ＯＮを避けるためデッドタイム１３１４を付加してある。
【００１６】
メインスイッチ１３１６がＯＮすると励磁コイル１３２０に電源電圧ＶＢが掛かり、ＶＢを等価インダクタンス１３２１で割った電流勾配で電流がチャージされる。従って、励磁コイルチャージ電力はメインスイッチ１３１６のＯＮ時間に比例して変化する。メインスイッチ１３１６がＯＦＦするとメインスイッチ１３１６コレクタ電圧Ｖｓ１は励磁コイル１３２０にチャージされた電流によりまずメイン共振コンデンサ１３１９をチャージし、さらにサブスイッチ１３１５の還流ダイオード１３１７がＯＮする電圧に達するとさらにサブ共振コンデンサ１３２４をチャージし、サブ共振コンデンサ１３２４の容量とメイン共振コンデンサ１３１９の容量を合わせた容量と励磁コイル１３２０の等価インダクタンス１３２１で決まる時定数で電源電圧ＶＢを中心に電圧共振する。
【００１７】
電圧共振のＶｓ１下降区間中にサブスイッチ１３１５をＯＦＦさせると励磁コイル１３２０に反転チャージされた電流エネルギがメインとサブ両共振コンデンサ合わせた容量への反転チャージからサブ共振コンデンサ１３２４のみへの反転チャージに集中させるよう切り換わり電圧を急激に降下させる。
【００１８】
ここで、サブ共振コンデンサ１３２４の容量をメイン共振コンデンサ１３１９の容量に対し十分大きな容量とすることにより、メインスイッチＯＮ時間が小さく小振幅時においても確実に０Ｖまで降下させ、メインスイッチＯＮ時におけるソフトスイッチングを行うとともにフライバック共振波形を矩形波状に近づけ、スイッチング周期に対し短いＯＦＦ時間であってもフライバックピーク電圧を抑制し、低い耐圧のＩＧＢＴで大きな最大電力を確保しながら広い電力調整範囲とを得ることができる。
【００１９】
１３２７はカレントトランスであり一次側はインバータのＤＣ電源のメインスイッチ１３１５のエミッタとＧＮＤラインに直列に接続し、励磁コイル１３２０のチャージ電流を検出している。２次側にはカレントトランス負荷抵抗１３２８接続し、電圧波形に変換して電流ピーク検出回路１３２９に入力している。電流ピーク検出回路１３２９は励磁コイル１３２０にチャージした電流のピーク値を所定時定数でホールドし最大電力設定回路１３３２に入力する。
【００２０】
最大電力設定回路１３３２は最大電力制御信号１３３７を最大電力リミッタ１３３３に入力し、エンジン制御部１３０３からの電力制御信号１３３６の値を最大電力制御信号１３３７以下に制限してＶＣＯ（１３３１）に入力することによりメインスイッチ１３１６のＯＮ時間を規制し電源電圧の変動による最大電力の変動を抑制している。
【００２１】
１３０４は回転発熱体、発熱体等価抵抗１３２２に流れたときの損失ジュール熱により加熱されながら、当接する加圧ローラー１３４６を定着モータ１３４７の駆動力により回転し用紙を挟圧搬送する。１３２３はサーミスタであり回転発熱体１３０４に摺動内接し定着面の温度を基準抵抗１３５６との分圧により電気信号に変換する。
【００２２】
１３０３はエンジン制御部でありＣＰＵ１３３５にＡ／Ｄコンバータ１３４１とＤ／Ａコンバータ１３３４のインタフェースを備えてなり、Ａ／Ｄコンバータ１３４１でサーミスタ１３２３の検出電圧を取り込み、Ｄ／Ａコンバータ１３３４で前記インバータ電源の電力制御信号１３３６を出力する。ＣＰＵ１３３５は、回転発熱体１３０４の温度を所定の目標温度とリアルタイムに比較するリニアフィードバック制御により電力制御信号を出力してメインスイッチのＯＮ時間を加減することにより、励磁電流を調整し発熱電力を制御し温調制御を行う。１３４３はＯＮ信号でありＣＰＵ１３３５の出力ポートから発振制御部１３０２のＶＣＯ１３３１に入力し、ＬレベルでＶＣＯの発振を止める機能があり定着温調オフ時にはインバータ電源を制御入力１３３６の値に関わらずオフさせる。
【００２３】
１３４５は安全回路であり温度検出回路１３５０、ラッチ回路１３５１、ドライブトランジスタ１３５３、バイアス抵抗１３５４、１３５５よりなる。安全回路１３４５は温度検出回路１３５０内臓コンパレータにより安全回路保護温度基準電圧と基準抵抗１３５６により電圧変換したサーミスタ出力と比較し、ラッチ回路１３５１に出力し、安全回路保護温度を超えた時にはリレー１３０８、１３０９をＯＦＦしインバータ電源ＡＣ入力を遮断するとともに電源ＯＦＦまで保持する。
【００２４】
図１４は前記図１１〜１３のハードウエア構成における、電源投入時のソフトウエア定着制御処理構成を説明するフローチャート図である。また図１５は図１４ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。
【００２５】
図１５の１５０１は定着スリーブ非加熱領域の温度推移を表し、１５０３は定着スリーブ加熱領域のサーミスタ検知温度の推移を表す。１５０４はスタンバイ温調熱平衡時の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移を表し、１５１６はウォームアップ終了後２分の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移を表す。１５０５、１５０６は前記１５０４、１５１６温度推移を、プリント受付けタイミングを基準に立上げ特性を比較したものである。１５１８はスタンバイ温調熱平衡時の立上げの定着モータ回転速度推移を、１５１９はウォームアップ終了後２分の立上げの定着モータ回転速度推移を表す。
【００２６】
以後制御構成を図１４フローチャート及び図１５制御推移グラフ図に沿って説明する。
【００２７】
ＣＰＵ１３３５は電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ１４０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、定着モーターを駆動し、定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（１４０２、１４０３、１４０４）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（１５０２）、温調目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止させプリント要求受信迄スタンバイ温調を行う（１４０５、１４０６、１４０７、１４０８、１４０９）。ホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせるとともに定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（１４０９、１４１０、１４１１、１４１２）。ステップ１４１０でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（１５０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（１４１３、１４１４、１４１５）。
【００２８】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（１５１０）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行うことにより定着動作を達成せしめたものである（１４１６）。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図１０〜１３ハード構成及び図１４定着イニシャル処理シーケンスによれば、朝など定着器のコールドスタート時においては、ホルダ１００２、励磁コイル１００８フェライトコア１０１０、ステー１００９等、定着スリーブ１００１内の部材と加圧ローラ１００３が冷えきっているため、ウォームアップが終了後定着スリーブの回転を停止するとスタンバイ温調をしていても、図１５の１５０１の温度推移に示すように非加熱部スリーブ温度が急激にそれら部材に冷却される。
【００３０】
従って、１５１６立上げ温度推移のようにウォームアップ終了後２分前後の最もスリーブ温度が低下するタイミングにプリント立上げシーケンスを開始した場合は、スタンバイ温調が熱平衡状態に達したタイミングに立上げシーケンスを開始した場合の温度推移１５０４と比べて１５０５と１５０６に示すように定着スリーブの初期温度が異なるため、温度上昇特性が遅くなる。よって、ステップ１４１３、１４１４制御により１５０６温度推移のように立上げレディ判定タイミング１５０８において立上げレディ判定温度１５１７に到達しない場合、用紙が定着ニップに到達するタイミング（１５１０、１５１１）にて定着温度到達を保証するため、ピックアップ処理が立上げレディ判定温度に到達する１５０９タイミングまで延期するよう制御される。結果として、ウォームアップ終了後２分前後に立上げを行った場合のファーストプリントタイム１５１３は、スタンバイ温調が熱平衡状態に達したタイミングに立上げシーケンスを開始した場合のファーストプリントタイム１５１４に比べて１５１２で示される時間だけ遅延してしまう問題点があった。
【００３１】
ヒーター電源の出力は限りがあるため、保証ファーストプリントタイムは、コールドスタート時直後の立上げ時間に制限され、使用状態の大半占めるスタンバイ温度熱平衡状態からのファーストプリントタイムを保証値として採用できない問題点があった。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために考案したものであり、離型層よりなる定着面を形成した回転担持体と、前記回転担持体を回転駆動する駆動手段と、回転担持体周上に対向配置した加熱手段と、前記加熱手段への電力供給を制御入力に応じて調節する電源手段と、定着面の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度情報を予め記憶した目標温度と比較し、目標温度に収束制御する温調制御手段と、前記温調制御手段により定着面を所定温度に加熱しながら回転駆動し、記録材を挟圧搬送してトナー像を定着する定着装置において、電源投入等イニシャル起動時に前記駆動手段と温調制御手段を同時に駆動しウォームアップ終了温度までウォームアップを行う定着イニシャル制御手段を有し、ウォームアップ終了温度到達タイミングからの経過時間を計時する計時手段とを備え、前記計時手段によりウォームアップ終了温度到達タイミングより所定時間回転担持体の目標温度での空回転温調駆動を継続せしめた空回転予備加熱温調制御手段を講じ、コールドスタート時直後の立上げ時間をスタンバイ温度平衡状態からの立上げ時間のレベルまで短縮せしめたものである。
【００３３】
また、前記空回転時間は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整し、ホットスタート時には空回転温調時間を短縮せしめたものである。
【００３４】
また、空回転温調終了後の所定時間スタンバイ温調目標温度を高くしコールドスタート直後の立上げ時間を短縮せしめたものである。
【００３５】
また、スタンバイ温調目標温度移行タイミングは、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整しホットスタート時にはスタンバイ温度の移行を短縮せしめたものである。
【００３６】
また、空回転速度は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整したことによりホットスタート時には空回転速度を低下せしめたものである。
【００３７】
また、プリント信号の受付は、ウォームアップ終了温度到達タイミング以降に許可したことにより空回転温調によるプリントの受付け遅延を防止したものである。
【００３８】
また、前記電源手段は、電磁誘導加熱方式の高周波電源により構成せしめたものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明第１実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図２は前記図１ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。
【００４０】
図２の２０３は第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表し、１５０１は従来制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表す。２０６は第１実施例制御の定着モータ回転速度推移を、２０７は従来制御の定着モータ回転速度推移を表す。
【００４１】
以後制御構成を図１フローチャート及び図２制御推移グラフに沿って説明する。
ＣＰＵ１３３５は前記従来例同様、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ１０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、定着モータを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し、定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（１０２、１０３、１０４）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（１５０２）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせる（１０５、１０６）。ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ１０６でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続ける（１０７、１０８）。設定空回転時間に到達すると（２０２）、目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止させプリント要求受信迄スタンバイ温調を行う（１０９、１１０、１１１、１１２）。
【００４２】
ホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせるとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（１１３、１１４、１１５）。ステップ１１３でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（１５０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（１１６、１１７、１１８）。
【００４３】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（１５１０）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行うことにより定着動作を達成したものである（１１９、１２０）。
【００４４】
以上説明した制御により、定着ウォームアップレディ温度に到達して後、定着空回転温調を所定時間２０４付加するよう定着空回転温調制御手段を構成せしめたことにより、定着スリーブ加熱領域で発生した熱を効果的に非加熱領域に伝達することができ定着スリーブに接する部材を速く温めることができる。
【００４５】
よって、従来制御の定着スリーブ非加熱領域の温度推移１５０１に対して２０３で示される定着スリーブ非加熱領域の温度推移に改善（２０５）し、コールドスタート時ウォームアップ終了直後であってもスタンバイ温調熱平衡状態と同じファーストプリントタイムを実現したものである。
【００４６】
（実施例２）
図３は本発明第２実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図４は前記図３ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例及び第１実施例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。本第２の実施例の特徴として、前記第１実施例では定着空回転温調を終了して後プリント信号を受付けたのに対し定着ウォームアップレディ温度に到達後の定着空回転温調期間中もプリント信号を受付けるようソフトウェア制御手段を改良せしめたものである。
【００４７】
図４の４０１は第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表し、４０２は本第２実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表す。４０３は第１実施例制御の定着モータ回転速度推移を、４０４は本第２実施例制御の定着モータ回転速度推移を表す。４０５は第１実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移を表す。４０６は本第２実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移を表す。
【００４８】
以降制御構成を図３フローチャート及び図４制御推移グラフに沿って説明する。
【００４９】
ＣＰＵ１３３５は前記第１実施例同様、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ３０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、定着モーターを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（３０２、３０３、３０４）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（６０５及び１５０２）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせる（３０５、３０６）。
【００５０】
ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ３０６でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続けるとともにステップ３１３でホストよりプリント要求の有無を監視し、プリント要求を検出するとステップ３１４に制御を移す。（３０７、３０８、３１３）。
【００５１】
設定空回転時間に到達すると（６０５及び２０２）、目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止させプリント要求受信迄スタンバイ温調を行い、プリント要求を検出するとステップ３１４に制御を移す。（３０９、３１０、３１１、３１２）。
【００５２】
ステップ３１３又はステップ３１２にてホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせるとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（３１４、３１５、３１６）。ステップ３１４でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（１５０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（３１７、３１８、３１９）。
【００５３】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（４０７）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行う様定着制御動作を構成したものである（３２０、３２１）。
【００５４】
以上説明した制御により、定着ウォームアップレディ温度に到達して後の定着空回転温調期間においてプリント要求受信の有無監視ステップ３１３を付加するよう定着空回転温調制御手段を構成せしめたことにより、定着空回転温調期間においてプリント要求を受付ける様作用せしめたものである。
【００５５】
よって、前記第１実施例のイニシャル直後のプリント終了タイミング４０１に対して４０２で示される本第２実施例のプリント終了タイミングのように、定着空回転温調期間分速くプリントが得られるよう改良したものである。
【００５６】
（実施例３）
図５は本発明第３実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図６は前記図５ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。本第３の実施例の特徴として、前記第１及び第２実施例では定着空回転時間は、定着器の初期温度に関わらず一定であったのに対し、本第３実施例においては、電源投入によるイニシャル処理開始時点から定着ウォームアップレディ温度に到達迄の立上がり経過時間に応じて定着空回転温調時間を調整したことにある。また、前記定着空回転温調時間は、前記立上り経過時間が短いほど短縮する正比例の関係となるようソフト制御手段を構成したものである。
【００５７】
図６の６０１はコールドスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移を表し、６０２はホットスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移を表す。６０３はコールドスタート時の定着モータ回転速度推移を、６０４はホットスタート時の定着モータ回転速度推移を表す。
【００５８】
以降制御構成を図５フローチャート及び図６制御推移グラフに沿って説明する。
【００５９】
ＣＰＵ１３３５は、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ５０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、ＣＰＵ内臓タイマーをスタートし、イニシャルシーケンス経過時間を計時する（５０２）。次に、定着モーターを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（５０３、５０４、５０５）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（１５０２及び６０５）、ステップ５０２でスタートしたタイマ値を判定し、２５秒未満の時、空回転温調時間を０秒に設定する（５０７、５１１）。タイマ値が３０秒未満の時、空回転温調時間を３０秒に設定する（５０８、５１０）。タイマ値が３０秒以上の時、空回転温調時間を６０秒に設定する（５０８、５０９）。
【００６０】
次に、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせ空回転温調時間の計時を開始する（５１２）。
【００６１】
ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ５１２でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続けるとともに、ステップ５１５でホストよりプリント要求の有無を監視し、プリント要求を検出するとステップ５２０に制御を移す。（５１３、５１４、５１５）。
【００６２】
設定空回転時間（６０５及び２０２）に到達すると、目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止し、プリント要求受信迄スタンバイ温調を行い、プリント要求を検出するとステップ５２０に制御を移す。（５１６、５１７、５１８、５１９）。
【００６３】
ステップ５１５又はステップ５１９にてホストよりプリント要求を受信すると（６０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートしプリントシーケンスを計時開始するとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（５２０、５２１、５２２）。ステップ５２０でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（６０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（５２３、５２４、５２５）。
【００６４】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（６０９）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行う様定着制御動作を構成したものである（５２６、５２７）。
【００６５】
以上説明した制御により、電源投入によるイニシャル処理開始時点から定着ウォームアップレディ温度に到達迄の立上がり経過時間（６１０、６１１）に応じて定着空回転温調時間（６１２）を調整したことにある。また、前記定着空回転温調時間は、前記立上り経過時間が短いほど短縮する様ステップ５０７〜５１１のソフト制御手段を作用せしめたものである。
【００６６】
よって、前記第２実施例に加えてイニシャル立上り特性に応じて定着空回転温調時間を切替えホットスタート時には無駄な空回転動作を短縮し、ファーストプリントタイム（６１３）を悪化させることなく、定着器寿命の延長と電力効率を改善したものである。
【００６７】
（実施例４）
図７は本発明第４実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図８は前記図７ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。本第４の実施例の特徴として、前記第１及び第２実施例では定着空回転温調後は、直ちにスタンバイ温度に切替えスタンバイ状態に移行したのに対し、本第４実施例においては、定着空回転温調後に所定時間スタンバイ温度より高いスタンバイ移行温度を設け立上り時間を短縮したことにある。
【００６８】
図８を説明する。
【００６９】
８０１は、本第４実施例である図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの非加熱部定着スリーブの温度推移を表し、８０５はその時点でのプリント立ち上げ温度推移を表す。８０２は、図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの加熱部定着スリーブの温度推移を表し、８０６はその時点でのプリント立ち上げ温度推移を表す。２０３は、従来スタンバイ温調移行制御でスタンバイ温度１５０３に直接移行したときの非加熱部定着スリーブの温度推移を表す。１５０４はスタンバイ熱平衡状態でのプリント立ち上げ温度推移を表す。８０８は本第４実施例制御プリント立ち上げ温度推移８０５を拡大し、従来８０６をプリント立上げ開始タイミングを基準に従来スタンバイ温調移行制御プリント立ち上げ温度推移８０６と比較するため示したものである。
【００７０】
以降制御構成を図７フローチャート及び図８制御推移グラフに沿って説明する。
【００７１】
尚、定着空回転温調終了迄の制御ステップ７０１〜７１５は前記実施例３ステップ５０１〜５１５説明と同様である。
【００７２】
ＣＰＵ１３３５は、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ７０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、ＣＰＵ内臓タイマーをスタートし、イニシャルシーケンス経過時間を計時する（７０２）。次に、定着モーターを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（７０３、７０４、７０５）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると、ステップ７０２でスタートしたタイマ値を判定し、２５秒未満の時、空回転温調時間を０秒にセットし（７０７、７１１）、３０秒未満の時、空回転温調時間を３０秒にセットし（７０８、７１０）、３０秒以上の時、空回転温調時間を６０秒にセットする（７０８、７０９）。
【００７３】
次に、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせ空回転温調時間の計時を開始する（７１２）。
【００７４】
ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ７１２でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続けるとともにステップ７１５でホストよりプリント要求の有無を監視し、プリント要求を検出するとステップ７２５に制御を移す。（７１３、７１４、７１５）。
【００７５】
設定空回転時間（２０２）に到達すると、ＣＰＵ内臓タイマをスタートしスタンバイ移行状態の計時を開始させるとともに目標温度をスタンバイ移行温度に設定し、定着モータを停止させスタンバイ移行温度での温調制御を行う。（７１６、７１７、７１８、７１９）。
【００７６】
ステップ７１６で設定したタイマを監視し、所定のスタンバイ移行時間８０９までの間、スタンバイ移行温度８０２での温調制御を行い、その期間にプリント要求を検出するとステップ７２５に制御を移す（７１９、７２０、７２１）。
【００７７】
プリント要求のないまま所定のスタンバイ移行時間経過すると温調目標温度をスタンバイ温度１５０３に設定しホストよりプリント要求を受信するまでスタンバイ温度１５０３での温調を行い、プリント要求を受信するとステップ７２５に制御を移す（７２２、７２３、７２４）。
【００７８】
ステップ７１５、７２０又はステップ７２４にてホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートしプリントシーケンスを計時開始するとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（７２５、７２６、７２７）。ステップ７２０でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミングに到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（７２８、７２９、７３０）。
【００７９】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミングにはプリント時定着温度に到達、温調制御を行う様定着制御動作を構成したものである（７３１、７３２）。
【００８０】
以上説明した制御により、定着空回転温調後は、スタンバイ温度より高いスタンバイ移行温度８０２を所定時間（８０９）設け定着空回転温調終了直後にスタンバイ温調温度１５０３に切り換えスリーブ温度の急激な低下を抑制するよう作用せしめたものである。よって、初期温度が最も低下する定着空回転温調終了直後における立上り時間８１０を短縮（８１２）し、空回転温調時間を抑制しつつ、ファーストプリントタイム短縮手段を講じたものである。
【００８１】
（その他の実施例）
以上説明したように電源投入によるイニシャル処理における定着ウォームアップにおいて定着ウォームアップレディ温度に到達して後、所定時間定着空回転温調を行う定着空回転温調制御手段を構成せしめたことにより、定着ウォームアップ終了直後の定着スリーブの温度低下を防ぐ様作用せしめたものである。よって、前記制御に伴うパラメータ制御は前記空回転時間やプリント受付けタイミング、空回転温調後の目標温度のみだけでなく、例えば図９フローチャート図制御の様に空回転速度をフォームアップ立上り時間により切り替えたり、実施例４のスタンバイ温度移行タイミングをフォームアップ立上り時間により切り替えたりしても良い。
【００８２】
図９は本発明その他の実施例である第５実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。
【００８３】
以後制御構成を図９フローチャートに沿って説明する。
【００８４】
なお、制御ステップ９０１〜９０６は前記実施例４制御ステップ７０１〜７０６説明に対応するので省略する。
【００８５】
定着ウォームアップレディ温度に到達すると、ステップ９０２でスタートしたタイマ値を判定し、２５秒未満の時、空回転温調時間を０秒に設定するともにスタンバイ温度移行時間を０分に設定する（９０７、９１２、９１３）。タイマ値が３０秒未満の時、空回転温調時間を３０秒に設定するとともに空回転速度を１／２速に設定しさらにスタンバイ温度移行時間を５分に設定する（９０８、９１４、９１５、９１６）。タイマ値が３０秒以上の時、空回転温調時間を６０秒に設定するとともに空回転速度を１／１速に設定保持しさらにスタンバイ温度移行時間を１０分に設定する（９０８、９１０、９１１）。
【００８６】
次の、制御ステップ９１７〜９３７は前記実施例４制御ステップ７１２〜７３２説明に対応するので省略する。
【００８７】
以上制御により、定着器のイニシャルウォームアップ速度に応じて空回転温調回転速度を切り換え、ホットスタート時の定着スリーブから定着部材への熱量の吸収が緩やかなときには、通常より空回転速度を落とすよう作用せしめたものである。また定着器のイニシャルウォームアップ速度に応じてスタンバイ温度移行時間を切り換え、ホットスタート時の定着空回転終了後の冷却が緩やかなときには、スタンバイ温度移行時間を短縮するよう作用せしめたものである。
【００８８】
これらの制御により、ファーストプリントタイムを短縮しつつ、定着器寿命の延長や消費電力の低減、騒音の低減を実現する効果がある。
【００８９】
なお、前記実施例計時手段はＣＰＵ内臓タイマであったがソフトウエアタイマであっても良いし、各パラメータの切り替えも段階的でなくても計算式による連続的に切り替えても良い。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、離型層よりなる定着面を形成した回転担持体と、前記回転担持体を回転駆動する駆動手段と、回転担持体周上に対向配置した加熱手段と、定着面温度を監視し、前記加熱手段により定着面を所定温度に温調する温調制御手段と、前記温調定着面を回転駆動し、記録材を挟圧搬送してトナー像を定着する定着装置において、電源投入等イニシャル起動時に前記駆動手段と温調制御手段を同時に駆動しウォームアップ終了温度までウォームアップを行う定着イニシャル制御手段を有し、ウォームアップ終了温度到達タイミングからの経過時間を計時する計時手段とを備え、ウォームアップ終了温度到達タイミングより所定時間回転担持体の目標温度での空回転温調駆動を継続せしめた空回転予備加熱温調制御手段を講じ、コールドスタート時直後の立上げ時間をスタンバイ温度平衡状態の立上げ時間のレベルまで短縮するよう作用させたものである。スタンバイ温調熱平衡状態のファーストプリントタイムに比べてコールドスタート時直後にファーストプリントタイムが悪化する問題を防止する効果がある。
【００９１】
また、前記空回転時間は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整し、ホットスタート時には空回転温調時間を短縮せしめたことにより定着器の寿命延長及び不必要な電力消費を抑える効果がある。
【００９２】
また、空回転温調終了後の所定時間スタンバイ温調目標温度を高くしコールドスタート直後の立上げ時間を短縮せしめたことによりファーストプリントタイムを短縮する効果がある。
【００９３】
また、スタンバイ温調目標温度移行タイミングは、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整しホットスタート時にはスタンバイ温度の移行を短縮せしめ不必要な電力消費を抑える効果がある。
【００９４】
また、空回転速度は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整したことによりホットスタート時には空回転速度を低下せしめ定着器の寿命延長及び不必要な電力消費と騒音を抑える効果がある。
【００９５】
また、プリント信号の受付は、ウォームアップ終了温度到達タイミング以降に許可したことにより空回転温調によるプリントの受付け遅延を防止しウォームアップタイムの増大を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明第１実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図２】発明第１実施例の図１のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図３】発明第２実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図４】発明第２実施例の図３のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図５】発明第３実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図６】発明第３実施例の図５のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図７】発明第４実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図８】発明第４実施例の図７のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図９】発明第５実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図１０】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器の横断面を説明する概略構成図。
【図１１】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器の用紙搬送方向より見た構造を説明する概略構成図。
【図１２】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器の磁力線分布と発熱分布を説明する概略構成図。
【図１３】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器のヒーター電源と温調制御部ハードウエア構成を説明する概略構成図。
【図１４】前記図１１〜１３のハードウエア構成における、電源投入時のソフトウエア定着制御処理構成を説明するフローチャート図。
【図１５】図１４ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【符号の説明】
１０１〜１２０ フローチャートステップ（文中記載）
２０１ ウォームアップターゲット温度到達時点
２０２ 空回転温調終了
２０３ 第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移
２０４ 空回転温調区間
２０６ 第１実施例制御の定着モータ回転速度推移
２０７ 従来制御の定着モータ回転速度推移を表す
３０１〜３２１ フローチャートステップ（文中記載）
４０１ 第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移
４０２ 第２実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移
４０３ 第１実施例制御の定着モータ回転速度推移
４０４ 本第２実施例制御の定着モータ回転速度推移
４０５ 第１実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移
４０６ 本第２実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移
４０７ 本第２実施例制御の定着ニップ到達タイミング
５０１〜５２７ フローチャートステップ（文中記載）
６０１ コールドスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移
６０２ ホットスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移
６０３ コールドスタート時の定着モータ回転速度推移
６０４ ホットスタート時の定着モータ回転速度推移
６０５ ウォームアップレディ判定温度到達タイミング
６０７ プリント立上げタイミング
６０８ 立上げレディ判定タイミング
６０９ 定着ニップ到達タイミング
６１０ ホットスタート時のウォームアップ区間
６１１ コールドスタート時のウォームアップレディ判定温度到達タイミング
６１２ 定着空回転温調区間
６１３ ファーストプリントタイム
７０１〜７３２ フローチャートステップ（文中記載）
８０１ 本第４実施例である図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの非加熱部定着スリーブの温度推移
８０２ 図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの加熱部定着スリーブの温度推移
８０５ ８０１スタンバイ温調移行制御時点でのプリント立ち上げ温度推移
８０６ ８０２スタンバイ温調制御時点でのプリント立ち上げ温度推移
８０７ ８０６をプリント立上げ開始タイミングを基準に拡大表示
８０８ ８０５プリント立ち上げ温度推移をプリント立上げ開始タイミングを基準に拡大表示
８０９ スタンバイ温度切り換えタイミング
８１０ 本第４実施例である図７のスタンバイ温調移行制御ファーストプリントタイム
８１１ 従来スタンバイ温調制御ファーストプリントタイム
８１２ ファーストプリントタイム改善時間
９０１〜９３７ フローチャートステップ（文中記載）
１００１ 定着スリーブ
１００２ ホルダ
１００３ 加圧ローラ
１００４ 駆動軸
１００５ 駆動モータ
１００６ 摺動板
１００７ フィルタ
１００８ 励磁コイル
１００９ 加圧ステー
１０１０ フェライトコア
１０１１ サーミスタチップ
１０１２ サーミスタバネ
１０１３ 記録紙
１０１４ トナー
１１０１ 加圧バネ
１１０２ ガイド
１１０３ 駆動ギア
１２０１ 磁力線分布
１２０２ 渦電流分布
１２０３ ジュール熱分布
１３０１ 一次回路部
１３０２ 発振制御部
１３０３ エンジン制御部
１３０４ 回転加熱体
１３０５ 商用電源
１３０６ 安全ヒューズ
１３０７ ラインフィルタ
１３０８ リレー１
１３０９ リレー２
１３１０ ブリッジダイオード
１３１１ チョークコイル
１３１２ 平滑コンデンサ
１３１３ 波形成型回路２
１３１４ 波形成型回路１
１３１５ サブスイッチ
１３１６ メインスイッチ
１２１７ 還流ダイオード２
１３１８ 還流ダイオード１
１３１９ メイン共振コンデンサ
１３２０ 励磁コイル
１３２１ 等価インダクタンス
１３２２ 発熱体等価抵抗
１３２３ サーミスタ
１３２４ サブ共振コンデンサ
１３２５ パルストランス１
１３２６ パルストランス２
１３２７ カレントトランス
１３２８ カレントトランス負荷抵抗
１３２９ 電流ピーク検出回路
１３３０ ドライバ
１３３１ ＶＣＯ
１３３２ 最大電力設定回路
１３３３ 最大電力リミッタ
１３３４ Ｄ／Ａコンバータ１
１３３５ ＣＰＵ
１３３６ 電力制御信号
１３３７ 最大電力制御信号
１３３８ メイン励磁信号
１３３９ サブ励磁信号
１３４０ ピーク電流検出信号
１３４１ Ａ／Ｄコンバータ
１３４２ Ｄ／Ａコンバータ２
１３４３ ＯＮ信号
１３４４ 比較アンプ
１３４５ 安全回路
１３４６ 加圧ローラ
１３４７ 定着モータ
１３４８ 分圧抵抗２
１３４９ モータ制御ポート
１３５０ 温度検出回路
１３５１ ラッチ回路
１３５２ プリント要求
１３５３ ドライブトランジスタ
１３５４ バイアス抵抗
１３５５ バイアス抵抗
１３５６ 基準抵抗
１４０１〜１４１７ フローチャートステップ（文中記載）
１５０１ 定着スリーブ非加熱領域の温度推移
１５０２ ウォームアップレディ判定温度到達タイミング
１５０３ 定着スリーブ加熱領域のサーミスタ検知温度の推移（スタンバイ温調温度）
１５０４ スタンバイ温調熱平衡時の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移
１５０５ １５０４温度推移を、プリント受付けタイミングを基準に拡大比較したもの１５０６ １５１６温度推移を、プリント受付けタイミングを基準に拡大比較したもの
１５０７ プリント立上げタイミング
１５０８ １５０４の立上げレディ判定タイミング
１５０９ １５１６の立上げレディ判定タイミング
１５１０ １５０４の定着ニップ到達タイミング
１５１１ １５１６の定着ニップ到達タイミング
１５１２ ファーストプリントタイム悪化時間
１５１３ １５０４のファーストプリントタイム
１５１４ １５１６のファーストプリントタイム
１５１５ スタンバイ温調温度到達タイミング
１５１６ ウォームアップ終了後２分の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移
１５１７ プリント立上げレディ判定温度
１５１８ スタンバイ温調熱平衡時の立上げの定着モータ回転速度推移
１５１９ ウォームアップ終了後２分の立上げの定着モータ回転速度推移
【発明の属する技術分野】
レーザービームプリンタ等電子写真プリンタに供するオンデマンド定着器の予備加熱制御手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラーレーザービームプリンタ等のカラー電子写真プリンタにおいては、複数色のトナーを十分に溶かし色再現性、グロス制御性を確保するため、シリコンゴム層により弾性を持たせ、白黒に比べ高い温度に精密に保った定着面を有したスリーブを電磁誘導加熱方式により加熱し記録紙を挟圧搬送することにより、熱と圧力によりトナー像を定着させている。
【０００３】
図１０は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器の横断面を説明する概略構成図である。
【０００４】
また図１１は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器の用紙搬送方向より見た構造を説明する概略構成図である。
【０００５】
また図１２は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器の磁力線分布と発熱分布を説明する概略構成図である。
【０００６】
また図１３は、電磁誘導加熱方式を用いた定着器のヒーター電源と温調制御部ハードウエア構成を説明する概略構成図である。
【０００７】
１００１は定着スリーブでありテフロン（登録商標）よりなる離型層をシリコンゴム層を介して貼り付けた磁性金属チューブを耐熱樹脂よりなるホルダ１００２の周りに回転可能に配設している。１００３は加圧ローラであり駆動軸１００４を駆動ギア１１０３を介して駆動モータ１００５で回転させることにより定着スリーブを回転駆動する。ホルダ１００２内部にはフェライトコア１０１０と励磁コイル１００８を配置し加圧バネ１１０１によりガイド１１０２、加圧ステー１００９、ホルダ１００２、摺動板１００６を介して加圧ローラに圧力を加えている。１０１１はサーミスタチップでありサーミスタバネ１０１２により定着スリーブ１００１に内接摺動し定着面の温度を検出している。
【０００８】
１２０１は励磁コイル１００８に高周波電流を通電した時の磁力線分布である。１２０２は前記磁力線１２０１により定着スリーブ１００１上に誘起された渦電流分布を表す。１２０２は前記渦電流１２０２により定着スリーブ１００１上に発生した抵抗損失によるジュール熱分布を説明する図である。このように定着スリーブ１００１上に発生する熱は励磁コイルを定着スリーブに投影した渦電流分布１２０２に沿って発生する。
【０００９】
従って、定着動作は駆動モータ１００５により定着スリーブ１００１を回転させることにより摺動板１００６部にサーミスタ１０１１により温調加熱した定着スリーブを送り出すことにより行うよう構成されている。
【００１０】
次に図１３に沿ってヒーター電源及び温調制御回路構成を説明する。
【００１１】
１３０１は一次ドライブ回路部であり商用電源１３０５を発振制御部１３０２からの制御パルスに基づいて励磁コイル１３２０への通電をスイッチし高周波電流を供給するインバータ電源のドライブ部を構成している。
【００１２】
一次ドライブ回路部１３０１は、安全ヒューズ１３０６、ラインフィルタ１３０７を介して商用電源１３０５に接続し、過昇温保護の為の安全回路リレー１、２（１３０８、１３０９）を通じてブリッジダイオード１３１０により全波整流を行い、ノイズ流出防止のためのチョークコイル１３１１及びインピーダンス低減のための平滑コンデンサ１３１２を接続して構成されるインバータ用ＤＣ電源回路と発振制御部１３０２の２相の制御パルスを入力し、励磁コイルの通電をスイッチするインバータスイッチ回路より構成される。
【００１３】
インバータスイッチ回路は発振制御部１３０２の２相の制御パルスをパルストランス１、２（１３２５、１３２６）、波形成型回路１、２（１３１４、１３１３）を介してＩＧＢＴよりなるメインスイッチ１３１６とサブスイッチ１３１５のゲートに入力し、パルス信号に応じて励磁コイルの通電をスイッチする。
【００１４】
１３１７、１３１８はそれぞれのＩＧＢＴよりなるメインスイッチ１３１６とサブスイッチ１３１５の還流ダイオード２、１であり励磁コイル逆起電力による逆バイアスを防止している。メイン共振コンデンサ１３１９はメインスイッチ１３１６に並列に接続されメインスイッチＯＦＦ時に励磁コイル１３２０とフライバック共振を行う。１３２４はサブ共振コンデンサでありサブスイッチ１３１５を介して励磁コイルに並列に接続されサブスイッチＯＮ時に励磁コイル１３２０とフライバック共振を行う。
【００１５】
発振制御部１３０２により発せられる２相の制御パルス１３３８、１３３９は入力電圧１３３６に応じてＯＮ幅を調整せしめた２相発振器ＶＣＯ（１３３１）により発せられる。ＶＣＯ（１３３１）により発せられる２相の信号はドライバ１３３０によりパルストランス１３２５、１３２６を駆動し、サブスイッチ１３１５のゲート信号はメインスイッチ１３１６のＯＦＦ期間にＯＮするよう交互に発せられ、またメインスイッチ１３１６との同時ＯＮを避けるためデッドタイム１３１４を付加してある。
【００１６】
メインスイッチ１３１６がＯＮすると励磁コイル１３２０に電源電圧ＶＢが掛かり、ＶＢを等価インダクタンス１３２１で割った電流勾配で電流がチャージされる。従って、励磁コイルチャージ電力はメインスイッチ１３１６のＯＮ時間に比例して変化する。メインスイッチ１３１６がＯＦＦするとメインスイッチ１３１６コレクタ電圧Ｖｓ１は励磁コイル１３２０にチャージされた電流によりまずメイン共振コンデンサ１３１９をチャージし、さらにサブスイッチ１３１５の還流ダイオード１３１７がＯＮする電圧に達するとさらにサブ共振コンデンサ１３２４をチャージし、サブ共振コンデンサ１３２４の容量とメイン共振コンデンサ１３１９の容量を合わせた容量と励磁コイル１３２０の等価インダクタンス１３２１で決まる時定数で電源電圧ＶＢを中心に電圧共振する。
【００１７】
電圧共振のＶｓ１下降区間中にサブスイッチ１３１５をＯＦＦさせると励磁コイル１３２０に反転チャージされた電流エネルギがメインとサブ両共振コンデンサ合わせた容量への反転チャージからサブ共振コンデンサ１３２４のみへの反転チャージに集中させるよう切り換わり電圧を急激に降下させる。
【００１８】
ここで、サブ共振コンデンサ１３２４の容量をメイン共振コンデンサ１３１９の容量に対し十分大きな容量とすることにより、メインスイッチＯＮ時間が小さく小振幅時においても確実に０Ｖまで降下させ、メインスイッチＯＮ時におけるソフトスイッチングを行うとともにフライバック共振波形を矩形波状に近づけ、スイッチング周期に対し短いＯＦＦ時間であってもフライバックピーク電圧を抑制し、低い耐圧のＩＧＢＴで大きな最大電力を確保しながら広い電力調整範囲とを得ることができる。
【００１９】
１３２７はカレントトランスであり一次側はインバータのＤＣ電源のメインスイッチ１３１５のエミッタとＧＮＤラインに直列に接続し、励磁コイル１３２０のチャージ電流を検出している。２次側にはカレントトランス負荷抵抗１３２８接続し、電圧波形に変換して電流ピーク検出回路１３２９に入力している。電流ピーク検出回路１３２９は励磁コイル１３２０にチャージした電流のピーク値を所定時定数でホールドし最大電力設定回路１３３２に入力する。
【００２０】
最大電力設定回路１３３２は最大電力制御信号１３３７を最大電力リミッタ１３３３に入力し、エンジン制御部１３０３からの電力制御信号１３３６の値を最大電力制御信号１３３７以下に制限してＶＣＯ（１３３１）に入力することによりメインスイッチ１３１６のＯＮ時間を規制し電源電圧の変動による最大電力の変動を抑制している。
【００２１】
１３０４は回転発熱体、発熱体等価抵抗１３２２に流れたときの損失ジュール熱により加熱されながら、当接する加圧ローラー１３４６を定着モータ１３４７の駆動力により回転し用紙を挟圧搬送する。１３２３はサーミスタであり回転発熱体１３０４に摺動内接し定着面の温度を基準抵抗１３５６との分圧により電気信号に変換する。
【００２２】
１３０３はエンジン制御部でありＣＰＵ１３３５にＡ／Ｄコンバータ１３４１とＤ／Ａコンバータ１３３４のインタフェースを備えてなり、Ａ／Ｄコンバータ１３４１でサーミスタ１３２３の検出電圧を取り込み、Ｄ／Ａコンバータ１３３４で前記インバータ電源の電力制御信号１３３６を出力する。ＣＰＵ１３３５は、回転発熱体１３０４の温度を所定の目標温度とリアルタイムに比較するリニアフィードバック制御により電力制御信号を出力してメインスイッチのＯＮ時間を加減することにより、励磁電流を調整し発熱電力を制御し温調制御を行う。１３４３はＯＮ信号でありＣＰＵ１３３５の出力ポートから発振制御部１３０２のＶＣＯ１３３１に入力し、ＬレベルでＶＣＯの発振を止める機能があり定着温調オフ時にはインバータ電源を制御入力１３３６の値に関わらずオフさせる。
【００２３】
１３４５は安全回路であり温度検出回路１３５０、ラッチ回路１３５１、ドライブトランジスタ１３５３、バイアス抵抗１３５４、１３５５よりなる。安全回路１３４５は温度検出回路１３５０内臓コンパレータにより安全回路保護温度基準電圧と基準抵抗１３５６により電圧変換したサーミスタ出力と比較し、ラッチ回路１３５１に出力し、安全回路保護温度を超えた時にはリレー１３０８、１３０９をＯＦＦしインバータ電源ＡＣ入力を遮断するとともに電源ＯＦＦまで保持する。
【００２４】
図１４は前記図１１〜１３のハードウエア構成における、電源投入時のソフトウエア定着制御処理構成を説明するフローチャート図である。また図１５は図１４ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。
【００２５】
図１５の１５０１は定着スリーブ非加熱領域の温度推移を表し、１５０３は定着スリーブ加熱領域のサーミスタ検知温度の推移を表す。１５０４はスタンバイ温調熱平衡時の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移を表し、１５１６はウォームアップ終了後２分の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移を表す。１５０５、１５０６は前記１５０４、１５１６温度推移を、プリント受付けタイミングを基準に立上げ特性を比較したものである。１５１８はスタンバイ温調熱平衡時の立上げの定着モータ回転速度推移を、１５１９はウォームアップ終了後２分の立上げの定着モータ回転速度推移を表す。
【００２６】
以後制御構成を図１４フローチャート及び図１５制御推移グラフ図に沿って説明する。
【００２７】
ＣＰＵ１３３５は電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ１４０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、定着モーターを駆動し、定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（１４０２、１４０３、１４０４）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（１５０２）、温調目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止させプリント要求受信迄スタンバイ温調を行う（１４０５、１４０６、１４０７、１４０８、１４０９）。ホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせるとともに定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（１４０９、１４１０、１４１１、１４１２）。ステップ１４１０でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（１５０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（１４１３、１４１４、１４１５）。
【００２８】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（１５１０）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行うことにより定着動作を達成せしめたものである（１４１６）。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図１０〜１３ハード構成及び図１４定着イニシャル処理シーケンスによれば、朝など定着器のコールドスタート時においては、ホルダ１００２、励磁コイル１００８フェライトコア１０１０、ステー１００９等、定着スリーブ１００１内の部材と加圧ローラ１００３が冷えきっているため、ウォームアップが終了後定着スリーブの回転を停止するとスタンバイ温調をしていても、図１５の１５０１の温度推移に示すように非加熱部スリーブ温度が急激にそれら部材に冷却される。
【００３０】
従って、１５１６立上げ温度推移のようにウォームアップ終了後２分前後の最もスリーブ温度が低下するタイミングにプリント立上げシーケンスを開始した場合は、スタンバイ温調が熱平衡状態に達したタイミングに立上げシーケンスを開始した場合の温度推移１５０４と比べて１５０５と１５０６に示すように定着スリーブの初期温度が異なるため、温度上昇特性が遅くなる。よって、ステップ１４１３、１４１４制御により１５０６温度推移のように立上げレディ判定タイミング１５０８において立上げレディ判定温度１５１７に到達しない場合、用紙が定着ニップに到達するタイミング（１５１０、１５１１）にて定着温度到達を保証するため、ピックアップ処理が立上げレディ判定温度に到達する１５０９タイミングまで延期するよう制御される。結果として、ウォームアップ終了後２分前後に立上げを行った場合のファーストプリントタイム１５１３は、スタンバイ温調が熱平衡状態に達したタイミングに立上げシーケンスを開始した場合のファーストプリントタイム１５１４に比べて１５１２で示される時間だけ遅延してしまう問題点があった。
【００３１】
ヒーター電源の出力は限りがあるため、保証ファーストプリントタイムは、コールドスタート時直後の立上げ時間に制限され、使用状態の大半占めるスタンバイ温度熱平衡状態からのファーストプリントタイムを保証値として採用できない問題点があった。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記問題点を解決するために考案したものであり、離型層よりなる定着面を形成した回転担持体と、前記回転担持体を回転駆動する駆動手段と、回転担持体周上に対向配置した加熱手段と、前記加熱手段への電力供給を制御入力に応じて調節する電源手段と、定着面の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度情報を予め記憶した目標温度と比較し、目標温度に収束制御する温調制御手段と、前記温調制御手段により定着面を所定温度に加熱しながら回転駆動し、記録材を挟圧搬送してトナー像を定着する定着装置において、電源投入等イニシャル起動時に前記駆動手段と温調制御手段を同時に駆動しウォームアップ終了温度までウォームアップを行う定着イニシャル制御手段を有し、ウォームアップ終了温度到達タイミングからの経過時間を計時する計時手段とを備え、前記計時手段によりウォームアップ終了温度到達タイミングより所定時間回転担持体の目標温度での空回転温調駆動を継続せしめた空回転予備加熱温調制御手段を講じ、コールドスタート時直後の立上げ時間をスタンバイ温度平衡状態からの立上げ時間のレベルまで短縮せしめたものである。
【００３３】
また、前記空回転時間は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整し、ホットスタート時には空回転温調時間を短縮せしめたものである。
【００３４】
また、空回転温調終了後の所定時間スタンバイ温調目標温度を高くしコールドスタート直後の立上げ時間を短縮せしめたものである。
【００３５】
また、スタンバイ温調目標温度移行タイミングは、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整しホットスタート時にはスタンバイ温度の移行を短縮せしめたものである。
【００３６】
また、空回転速度は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整したことによりホットスタート時には空回転速度を低下せしめたものである。
【００３７】
また、プリント信号の受付は、ウォームアップ終了温度到達タイミング以降に許可したことにより空回転温調によるプリントの受付け遅延を防止したものである。
【００３８】
また、前記電源手段は、電磁誘導加熱方式の高周波電源により構成せしめたものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
図１は本発明第１実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図２は前記図１ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。
【００４０】
図２の２０３は第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表し、１５０１は従来制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表す。２０６は第１実施例制御の定着モータ回転速度推移を、２０７は従来制御の定着モータ回転速度推移を表す。
【００４１】
以後制御構成を図１フローチャート及び図２制御推移グラフに沿って説明する。
ＣＰＵ１３３５は前記従来例同様、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ１０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、定着モータを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し、定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（１０２、１０３、１０４）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（１５０２）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせる（１０５、１０６）。ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ１０６でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続ける（１０７、１０８）。設定空回転時間に到達すると（２０２）、目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止させプリント要求受信迄スタンバイ温調を行う（１０９、１１０、１１１、１１２）。
【００４２】
ホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせるとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（１１３、１１４、１１５）。ステップ１１３でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（１５０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（１１６、１１７、１１８）。
【００４３】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（１５１０）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行うことにより定着動作を達成したものである（１１９、１２０）。
【００４４】
以上説明した制御により、定着ウォームアップレディ温度に到達して後、定着空回転温調を所定時間２０４付加するよう定着空回転温調制御手段を構成せしめたことにより、定着スリーブ加熱領域で発生した熱を効果的に非加熱領域に伝達することができ定着スリーブに接する部材を速く温めることができる。
【００４５】
よって、従来制御の定着スリーブ非加熱領域の温度推移１５０１に対して２０３で示される定着スリーブ非加熱領域の温度推移に改善（２０５）し、コールドスタート時ウォームアップ終了直後であってもスタンバイ温調熱平衡状態と同じファーストプリントタイムを実現したものである。
【００４６】
（実施例２）
図３は本発明第２実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図４は前記図３ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例及び第１実施例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。本第２の実施例の特徴として、前記第１実施例では定着空回転温調を終了して後プリント信号を受付けたのに対し定着ウォームアップレディ温度に到達後の定着空回転温調期間中もプリント信号を受付けるようソフトウェア制御手段を改良せしめたものである。
【００４７】
図４の４０１は第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表し、４０２は本第２実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移を表す。４０３は第１実施例制御の定着モータ回転速度推移を、４０４は本第２実施例制御の定着モータ回転速度推移を表す。４０５は第１実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移を表す。４０６は本第２実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移を表す。
【００４８】
以降制御構成を図３フローチャート及び図４制御推移グラフに沿って説明する。
【００４９】
ＣＰＵ１３３５は前記第１実施例同様、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ３０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、定着モーターを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（３０２、３０３、３０４）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（６０５及び１５０２）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせる（３０５、３０６）。
【００５０】
ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ３０６でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続けるとともにステップ３１３でホストよりプリント要求の有無を監視し、プリント要求を検出するとステップ３１４に制御を移す。（３０７、３０８、３１３）。
【００５１】
設定空回転時間に到達すると（６０５及び２０２）、目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止させプリント要求受信迄スタンバイ温調を行い、プリント要求を検出するとステップ３１４に制御を移す。（３０９、３１０、３１１、３１２）。
【００５２】
ステップ３１３又はステップ３１２にてホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせるとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（３１４、３１５、３１６）。ステップ３１４でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（１５０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（３１７、３１８、３１９）。
【００５３】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（４０７）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行う様定着制御動作を構成したものである（３２０、３２１）。
【００５４】
以上説明した制御により、定着ウォームアップレディ温度に到達して後の定着空回転温調期間においてプリント要求受信の有無監視ステップ３１３を付加するよう定着空回転温調制御手段を構成せしめたことにより、定着空回転温調期間においてプリント要求を受付ける様作用せしめたものである。
【００５５】
よって、前記第１実施例のイニシャル直後のプリント終了タイミング４０１に対して４０２で示される本第２実施例のプリント終了タイミングのように、定着空回転温調期間分速くプリントが得られるよう改良したものである。
【００５６】
（実施例３）
図５は本発明第３実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図６は前記図５ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。本第３の実施例の特徴として、前記第１及び第２実施例では定着空回転時間は、定着器の初期温度に関わらず一定であったのに対し、本第３実施例においては、電源投入によるイニシャル処理開始時点から定着ウォームアップレディ温度に到達迄の立上がり経過時間に応じて定着空回転温調時間を調整したことにある。また、前記定着空回転温調時間は、前記立上り経過時間が短いほど短縮する正比例の関係となるようソフト制御手段を構成したものである。
【００５７】
図６の６０１はコールドスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移を表し、６０２はホットスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移を表す。６０３はコールドスタート時の定着モータ回転速度推移を、６０４はホットスタート時の定着モータ回転速度推移を表す。
【００５８】
以降制御構成を図５フローチャート及び図６制御推移グラフに沿って説明する。
【００５９】
ＣＰＵ１３３５は、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ５０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、ＣＰＵ内臓タイマーをスタートし、イニシャルシーケンス経過時間を計時する（５０２）。次に、定着モーターを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（５０３、５０４、５０５）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると（１５０２及び６０５）、ステップ５０２でスタートしたタイマ値を判定し、２５秒未満の時、空回転温調時間を０秒に設定する（５０７、５１１）。タイマ値が３０秒未満の時、空回転温調時間を３０秒に設定する（５０８、５１０）。タイマ値が３０秒以上の時、空回転温調時間を６０秒に設定する（５０８、５０９）。
【００６０】
次に、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせ空回転温調時間の計時を開始する（５１２）。
【００６１】
ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ５１２でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続けるとともに、ステップ５１５でホストよりプリント要求の有無を監視し、プリント要求を検出するとステップ５２０に制御を移す。（５１３、５１４、５１５）。
【００６２】
設定空回転時間（６０５及び２０２）に到達すると、目標温度をスタンバイ温度に設定し、定着モータを停止し、プリント要求受信迄スタンバイ温調を行い、プリント要求を検出するとステップ５２０に制御を移す。（５１６、５１７、５１８、５１９）。
【００６３】
ステップ５１５又はステップ５１９にてホストよりプリント要求を受信すると（６０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートしプリントシーケンスを計時開始するとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（５２０、５２１、５２２）。ステップ５２０でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミング（６０８）に到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（５２３、５２４、５２５）。
【００６４】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミング（６０９）にはプリント時定着温度に到達、温調制御を行う様定着制御動作を構成したものである（５２６、５２７）。
【００６５】
以上説明した制御により、電源投入によるイニシャル処理開始時点から定着ウォームアップレディ温度に到達迄の立上がり経過時間（６１０、６１１）に応じて定着空回転温調時間（６１２）を調整したことにある。また、前記定着空回転温調時間は、前記立上り経過時間が短いほど短縮する様ステップ５０７〜５１１のソフト制御手段を作用せしめたものである。
【００６６】
よって、前記第２実施例に加えてイニシャル立上り特性に応じて定着空回転温調時間を切替えホットスタート時には無駄な空回転動作を短縮し、ファーストプリントタイム（６１３）を悪化させることなく、定着器寿命の延長と電力効率を改善したものである。
【００６７】
（実施例４）
図７は本発明第４実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。また図８は前記図７ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。尚、前記従来例説明と同一機能を有する構成は、同一番号を付し説明を省略する。本第４の実施例の特徴として、前記第１及び第２実施例では定着空回転温調後は、直ちにスタンバイ温度に切替えスタンバイ状態に移行したのに対し、本第４実施例においては、定着空回転温調後に所定時間スタンバイ温度より高いスタンバイ移行温度を設け立上り時間を短縮したことにある。
【００６８】
図８を説明する。
【００６９】
８０１は、本第４実施例である図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの非加熱部定着スリーブの温度推移を表し、８０５はその時点でのプリント立ち上げ温度推移を表す。８０２は、図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの加熱部定着スリーブの温度推移を表し、８０６はその時点でのプリント立ち上げ温度推移を表す。２０３は、従来スタンバイ温調移行制御でスタンバイ温度１５０３に直接移行したときの非加熱部定着スリーブの温度推移を表す。１５０４はスタンバイ熱平衡状態でのプリント立ち上げ温度推移を表す。８０８は本第４実施例制御プリント立ち上げ温度推移８０５を拡大し、従来８０６をプリント立上げ開始タイミングを基準に従来スタンバイ温調移行制御プリント立ち上げ温度推移８０６と比較するため示したものである。
【００７０】
以降制御構成を図７フローチャート及び図８制御推移グラフに沿って説明する。
【００７１】
尚、定着空回転温調終了迄の制御ステップ７０１〜７１５は前記実施例３ステップ５０１〜５１５説明と同様である。
【００７２】
ＣＰＵ１３３５は、電源投入またはジャム処理ドアクローズによりステップ７０１より始まる定着イニシャル処理シーケンスを開始する。まず、ＣＰＵ内臓タイマーをスタートし、イニシャルシーケンス経過時間を計時する（７０２）。次に、定着モーターを回転させ定着スリーブを回転させるとともにウォームアップ目標温度を設定し定着ヒーターをオンさせ、ヒーターを最大電力で駆動する（７０３、７０４、７０５）。定着ウォームアップレディ温度に到達すると、ステップ７０２でスタートしたタイマ値を判定し、２５秒未満の時、空回転温調時間を０秒にセットし（７０７、７１１）、３０秒未満の時、空回転温調時間を３０秒にセットし（７０８、７１０）、３０秒以上の時、空回転温調時間を６０秒にセットする（７０８、７０９）。
【００７３】
次に、ＣＰＵ内臓タイマをスタートさせ空回転温調時間の計時を開始する（７１２）。
【００７４】
ウォームアップ目標温度に到達すると（２０１）、ステップ７１２でスタートしたタイマにより設定空回転時間に到達するまで目標温度での温調を続けるとともにステップ７１５でホストよりプリント要求の有無を監視し、プリント要求を検出するとステップ７２５に制御を移す。（７１３、７１４、７１５）。
【００７５】
設定空回転時間（２０２）に到達すると、ＣＰＵ内臓タイマをスタートしスタンバイ移行状態の計時を開始させるとともに目標温度をスタンバイ移行温度に設定し、定着モータを停止させスタンバイ移行温度での温調制御を行う。（７１６、７１７、７１８、７１９）。
【００７６】
ステップ７１６で設定したタイマを監視し、所定のスタンバイ移行時間８０９までの間、スタンバイ移行温度８０２での温調制御を行い、その期間にプリント要求を検出するとステップ７２５に制御を移す（７１９、７２０、７２１）。
【００７７】
プリント要求のないまま所定のスタンバイ移行時間経過すると温調目標温度をスタンバイ温度１５０３に設定しホストよりプリント要求を受信するまでスタンバイ温度１５０３での温調を行い、プリント要求を受信するとステップ７２５に制御を移す（７２２、７２３、７２４）。
【００７８】
ステップ７１５、７２０又はステップ７２４にてホストよりプリント要求を受信すると（１５０７）、ＣＰＵ内臓タイマをスタートしプリントシーケンスを計時開始するとともに、定着モータを駆動し温調目標温度にプリント目標温度を設定し、プリント立上げシーケンスを開始する（７２５、７２６、７２７）。ステップ７２０でスタートしたタイマにより定着立上げレディ判定タイミングに到達すると、定着立上げレディ判定温度に到達しているか否かを判定し、到達した場合用紙をピックアップし画像形成シーケンスを開始する（７２８、７２９、７３０）。
【００７９】
これらの制御により用紙が定着ニップに到達するタイミングにはプリント時定着温度に到達、温調制御を行う様定着制御動作を構成したものである（７３１、７３２）。
【００８０】
以上説明した制御により、定着空回転温調後は、スタンバイ温度より高いスタンバイ移行温度８０２を所定時間（８０９）設け定着空回転温調終了直後にスタンバイ温調温度１５０３に切り換えスリーブ温度の急激な低下を抑制するよう作用せしめたものである。よって、初期温度が最も低下する定着空回転温調終了直後における立上り時間８１０を短縮（８１２）し、空回転温調時間を抑制しつつ、ファーストプリントタイム短縮手段を講じたものである。
【００８１】
（その他の実施例）
以上説明したように電源投入によるイニシャル処理における定着ウォームアップにおいて定着ウォームアップレディ温度に到達して後、所定時間定着空回転温調を行う定着空回転温調制御手段を構成せしめたことにより、定着ウォームアップ終了直後の定着スリーブの温度低下を防ぐ様作用せしめたものである。よって、前記制御に伴うパラメータ制御は前記空回転時間やプリント受付けタイミング、空回転温調後の目標温度のみだけでなく、例えば図９フローチャート図制御の様に空回転速度をフォームアップ立上り時間により切り替えたり、実施例４のスタンバイ温度移行タイミングをフォームアップ立上り時間により切り替えたりしても良い。
【００８２】
図９は本発明その他の実施例である第５実施例のソフトウエア制御構成を説明するフローチャート図である。なお、ハードウエア構成は前記従来例図１０〜１３説明と同一であり説明を省略する。
【００８３】
以後制御構成を図９フローチャートに沿って説明する。
【００８４】
なお、制御ステップ９０１〜９０６は前記実施例４制御ステップ７０１〜７０６説明に対応するので省略する。
【００８５】
定着ウォームアップレディ温度に到達すると、ステップ９０２でスタートしたタイマ値を判定し、２５秒未満の時、空回転温調時間を０秒に設定するともにスタンバイ温度移行時間を０分に設定する（９０７、９１２、９１３）。タイマ値が３０秒未満の時、空回転温調時間を３０秒に設定するとともに空回転速度を１／２速に設定しさらにスタンバイ温度移行時間を５分に設定する（９０８、９１４、９１５、９１６）。タイマ値が３０秒以上の時、空回転温調時間を６０秒に設定するとともに空回転速度を１／１速に設定保持しさらにスタンバイ温度移行時間を１０分に設定する（９０８、９１０、９１１）。
【００８６】
次の、制御ステップ９１７〜９３７は前記実施例４制御ステップ７１２〜７３２説明に対応するので省略する。
【００８７】
以上制御により、定着器のイニシャルウォームアップ速度に応じて空回転温調回転速度を切り換え、ホットスタート時の定着スリーブから定着部材への熱量の吸収が緩やかなときには、通常より空回転速度を落とすよう作用せしめたものである。また定着器のイニシャルウォームアップ速度に応じてスタンバイ温度移行時間を切り換え、ホットスタート時の定着空回転終了後の冷却が緩やかなときには、スタンバイ温度移行時間を短縮するよう作用せしめたものである。
【００８８】
これらの制御により、ファーストプリントタイムを短縮しつつ、定着器寿命の延長や消費電力の低減、騒音の低減を実現する効果がある。
【００８９】
なお、前記実施例計時手段はＣＰＵ内臓タイマであったがソフトウエアタイマであっても良いし、各パラメータの切り替えも段階的でなくても計算式による連続的に切り替えても良い。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、離型層よりなる定着面を形成した回転担持体と、前記回転担持体を回転駆動する駆動手段と、回転担持体周上に対向配置した加熱手段と、定着面温度を監視し、前記加熱手段により定着面を所定温度に温調する温調制御手段と、前記温調定着面を回転駆動し、記録材を挟圧搬送してトナー像を定着する定着装置において、電源投入等イニシャル起動時に前記駆動手段と温調制御手段を同時に駆動しウォームアップ終了温度までウォームアップを行う定着イニシャル制御手段を有し、ウォームアップ終了温度到達タイミングからの経過時間を計時する計時手段とを備え、ウォームアップ終了温度到達タイミングより所定時間回転担持体の目標温度での空回転温調駆動を継続せしめた空回転予備加熱温調制御手段を講じ、コールドスタート時直後の立上げ時間をスタンバイ温度平衡状態の立上げ時間のレベルまで短縮するよう作用させたものである。スタンバイ温調熱平衡状態のファーストプリントタイムに比べてコールドスタート時直後にファーストプリントタイムが悪化する問題を防止する効果がある。
【００９１】
また、前記空回転時間は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整し、ホットスタート時には空回転温調時間を短縮せしめたことにより定着器の寿命延長及び不必要な電力消費を抑える効果がある。
【００９２】
また、空回転温調終了後の所定時間スタンバイ温調目標温度を高くしコールドスタート直後の立上げ時間を短縮せしめたことによりファーストプリントタイムを短縮する効果がある。
【００９３】
また、スタンバイ温調目標温度移行タイミングは、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整しホットスタート時にはスタンバイ温度の移行を短縮せしめ不必要な電力消費を抑える効果がある。
【００９４】
また、空回転速度は、起動からウォームアップ終了温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整したことによりホットスタート時には空回転速度を低下せしめ定着器の寿命延長及び不必要な電力消費と騒音を抑える効果がある。
【００９５】
また、プリント信号の受付は、ウォームアップ終了温度到達タイミング以降に許可したことにより空回転温調によるプリントの受付け遅延を防止しウォームアップタイムの増大を防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明第１実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図２】発明第１実施例の図１のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図３】発明第２実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図４】発明第２実施例の図３のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図５】発明第３実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図６】発明第３実施例の図５のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図７】発明第４実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図８】発明第４実施例の図７のソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【図９】発明第５実施例のソフトウエア定着制御構成を説明するフローチャート図。
【図１０】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器の横断面を説明する概略構成図。
【図１１】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器の用紙搬送方向より見た構造を説明する概略構成図。
【図１２】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器の磁力線分布と発熱分布を説明する概略構成図。
【図１３】従来電磁誘導加熱方式を用いた定着器のヒーター電源と温調制御部ハードウエア構成を説明する概略構成図。
【図１４】前記図１１〜１３のハードウエア構成における、電源投入時のソフトウエア定着制御処理構成を説明するフローチャート図。
【図１５】図１４ソフトウエア定着制御処理構成における制御動作を説明する制御推移グラフ図。
【符号の説明】
１０１〜１２０ フローチャートステップ（文中記載）
２０１ ウォームアップターゲット温度到達時点
２０２ 空回転温調終了
２０３ 第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移
２０４ 空回転温調区間
２０６ 第１実施例制御の定着モータ回転速度推移
２０７ 従来制御の定着モータ回転速度推移を表す
３０１〜３２１ フローチャートステップ（文中記載）
４０１ 第１実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移
４０２ 第２実施例制御の非加熱領域スリーブ温度の推移
４０３ 第１実施例制御の定着モータ回転速度推移
４０４ 本第２実施例制御の定着モータ回転速度推移
４０５ 第１実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移
４０６ 本第２実施例制御のホストへのプリントレディ信号推移
４０７ 本第２実施例制御の定着ニップ到達タイミング
５０１〜５２７ フローチャートステップ（文中記載）
６０１ コールドスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移
６０２ ホットスタート時の非加熱領域スリーブ温度の推移
６０３ コールドスタート時の定着モータ回転速度推移
６０４ ホットスタート時の定着モータ回転速度推移
６０５ ウォームアップレディ判定温度到達タイミング
６０７ プリント立上げタイミング
６０８ 立上げレディ判定タイミング
６０９ 定着ニップ到達タイミング
６１０ ホットスタート時のウォームアップ区間
６１１ コールドスタート時のウォームアップレディ判定温度到達タイミング
６１２ 定着空回転温調区間
６１３ ファーストプリントタイム
７０１〜７３２ フローチャートステップ（文中記載）
８０１ 本第４実施例である図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの非加熱部定着スリーブの温度推移
８０２ 図７のスタンバイ温調移行制御を行ったときの加熱部定着スリーブの温度推移
８０５ ８０１スタンバイ温調移行制御時点でのプリント立ち上げ温度推移
８０６ ８０２スタンバイ温調制御時点でのプリント立ち上げ温度推移
８０７ ８０６をプリント立上げ開始タイミングを基準に拡大表示
８０８ ８０５プリント立ち上げ温度推移をプリント立上げ開始タイミングを基準に拡大表示
８０９ スタンバイ温度切り換えタイミング
８１０ 本第４実施例である図７のスタンバイ温調移行制御ファーストプリントタイム
８１１ 従来スタンバイ温調制御ファーストプリントタイム
８１２ ファーストプリントタイム改善時間
９０１〜９３７ フローチャートステップ（文中記載）
１００１ 定着スリーブ
１００２ ホルダ
１００３ 加圧ローラ
１００４ 駆動軸
１００５ 駆動モータ
１００６ 摺動板
１００７ フィルタ
１００８ 励磁コイル
１００９ 加圧ステー
１０１０ フェライトコア
１０１１ サーミスタチップ
１０１２ サーミスタバネ
１０１３ 記録紙
１０１４ トナー
１１０１ 加圧バネ
１１０２ ガイド
１１０３ 駆動ギア
１２０１ 磁力線分布
１２０２ 渦電流分布
１２０３ ジュール熱分布
１３０１ 一次回路部
１３０２ 発振制御部
１３０３ エンジン制御部
１３０４ 回転加熱体
１３０５ 商用電源
１３０６ 安全ヒューズ
１３０７ ラインフィルタ
１３０８ リレー１
１３０９ リレー２
１３１０ ブリッジダイオード
１３１１ チョークコイル
１３１２ 平滑コンデンサ
１３１３ 波形成型回路２
１３１４ 波形成型回路１
１３１５ サブスイッチ
１３１６ メインスイッチ
１２１７ 還流ダイオード２
１３１８ 還流ダイオード１
１３１９ メイン共振コンデンサ
１３２０ 励磁コイル
１３２１ 等価インダクタンス
１３２２ 発熱体等価抵抗
１３２３ サーミスタ
１３２４ サブ共振コンデンサ
１３２５ パルストランス１
１３２６ パルストランス２
１３２７ カレントトランス
１３２８ カレントトランス負荷抵抗
１３２９ 電流ピーク検出回路
１３３０ ドライバ
１３３１ ＶＣＯ
１３３２ 最大電力設定回路
１３３３ 最大電力リミッタ
１３３４ Ｄ／Ａコンバータ１
１３３５ ＣＰＵ
１３３６ 電力制御信号
１３３７ 最大電力制御信号
１３３８ メイン励磁信号
１３３９ サブ励磁信号
１３４０ ピーク電流検出信号
１３４１ Ａ／Ｄコンバータ
１３４２ Ｄ／Ａコンバータ２
１３４３ ＯＮ信号
１３４４ 比較アンプ
１３４５ 安全回路
１３４６ 加圧ローラ
１３４７ 定着モータ
１３４８ 分圧抵抗２
１３４９ モータ制御ポート
１３５０ 温度検出回路
１３５１ ラッチ回路
１３５２ プリント要求
１３５３ ドライブトランジスタ
１３５４ バイアス抵抗
１３５５ バイアス抵抗
１３５６ 基準抵抗
１４０１〜１４１７ フローチャートステップ（文中記載）
１５０１ 定着スリーブ非加熱領域の温度推移
１５０２ ウォームアップレディ判定温度到達タイミング
１５０３ 定着スリーブ加熱領域のサーミスタ検知温度の推移（スタンバイ温調温度）
１５０４ スタンバイ温調熱平衡時の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移
１５０５ １５０４温度推移を、プリント受付けタイミングを基準に拡大比較したもの１５０６ １５１６温度推移を、プリント受付けタイミングを基準に拡大比較したもの
１５０７ プリント立上げタイミング
１５０８ １５０４の立上げレディ判定タイミング
１５０９ １５１６の立上げレディ判定タイミング
１５１０ １５０４の定着ニップ到達タイミング
１５１１ １５１６の定着ニップ到達タイミング
１５１２ ファーストプリントタイム悪化時間
１５１３ １５０４のファーストプリントタイム
１５１４ １５１６のファーストプリントタイム
１５１５ スタンバイ温調温度到達タイミング
１５１６ ウォームアップ終了後２分の非加熱領域スリーブ温度の立上げ温度推移
１５１７ プリント立上げレディ判定温度
１５１８ スタンバイ温調熱平衡時の立上げの定着モータ回転速度推移
１５１９ ウォームアップ終了後２分の立上げの定着モータ回転速度推移
Claims (9)
- 離型層よりなる定着面を形成した回転担持体と、前記回転担持体を回転駆動する駆動手段と、回転担持体周上に対向配置した加熱手段と、前記加熱手段への電力供給を制御入力に応じて調節する電源手段と、定着面の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度情報を予め記憶した目標温度と比較し、目標温度に収束制御する温調制御手段と、前記温調制御手段により定着面を所定温度に加熱しながら回転駆動し、記録材を挟圧搬送してトナー像を定着する定着装置において、電源投入またはジャム処理復帰後の起動時に前記駆動手段と温調制御手段を同時に駆動し第一の温度までウォームアップを行う定着イニシャル制御手段を有し、第一の温度到達タイミングからの経過時間を計時する計時手段とを備え、前記計時手段により第一の温度到達タイミングより所定時間回転担持体の目標温度での空回転温調駆動を継続せしめた空回転予備加熱温調制御手段を具備した定着制御装置。
- 空回転温調駆動後は回転担持体の駆動を停止し第二の温度で温調を行うことを特徴とする特許請求項１記載の定着制御装置。
- 前記空回転時間は、起動から第一の温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整したことを特徴とする空回転温調制御手段を有する特許請求項１及び２記載の定着制御装置。
- 空回転温調終了後の所定時間第二の温度（スタンバイ温度）より高い第三の温度で温調した後、第二の温度に変更するスタンバイ温度移行温調制御手段を有したことを特徴とする特許請求項２記載の定着制御装置。
- スタンバイ温調目標温度移行タイミングは、起動から第一の温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整したことを特徴とするスタンバイ温度移行温調制御手段を有したことを特徴とする特許請求項４記載の定着制御装置。
- 空回転速度は、起動から第一の温度到達タイミング迄の温度上昇率に応じて調整したことを特徴とする空回転温調制御手段を有する特許請求項１及び２記載の定着制御装置。
- 空回転速度は、プリント時より遅くしたことを特徴とする特許請求項６記載の定着制御装置。
- プリント信号の受付は、第一の温度到達タイミング以降に許可したことを特徴とする特許請求項１〜７何れか１項記載の定着制御装置。
- 前記電源手段は、電磁誘導加熱方式の高周波電源よりなる特許請求項１〜８何れか１項記載の定着制御装置。
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| JP2002165419A JP2004012759A (ja) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | 定着制御装置 |
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| JP2010256928A (ja) * | 2010-07-02 | 2010-11-11 | Ricoh Co Ltd | 定着装置、及びこれを用いた画像形成装置 |
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-
2002
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