JP2005249871A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コールドスタート時における印刷開始までの待ち時間の長期化を回避するとともに、用紙の過熱を防ぐ。
【解決手段】 コールドスタート時には、蓄熱期間の間定着ローラ２２を通常待機温度Ｔｒよりも高い第２待機温度Ｔｉに維持することで、定着装置７全体を早く温めることができるため、印刷開始までの待ち時間が長くなることを回避できる。また、第２待機温度Ｔｉは定着動作時の定着温度Ｔｐよりも低い温度に設定されるため、過熱によるトナーの再付着を防止できる。また、第２待機温度Ｔｉのヒステリシス幅が通常待機温度Ｔｒに比べて小さくなるように設定されるため、定着装置７の蓄熱が不十分な状態から定着動作が開始される場合でも定着動作開始直後の温度のばらつきを抑えて、定着不良の発生を防ぐことができる。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、レーザプリンタ等の画像形成装置に関する。

レーザプリンタなどの画像形成装置には、通常、未定着トナー像を担持した用紙を加熱してそのトナー像を定着させるための定着装置が設けられている。定着装置は、一般的には、内部にヒータを備えた定着ローラと、定着ローラに押し付けられた状態で配された加圧ローラと、定着ローラの表面温度を検出するサーミスタ等を備えており、印刷時には、サーミスタからの信号に基づいてヒータをオン・オフ制御することにより、定着ローラの表面温度を所定の定着温度に維持しつつ定着動作を行うようにしている。

このような画像形成装置において、電源投入時やスリープモード解除時などのコールドスタート後にすぐに印刷を行う場合には、ウォームアップ動作により定着ローラの表面温度が定着温度に達していたとしても、その他の部位が十分に温まっていないことから、印刷を開始するとその他の部位や用紙への熱の散逸によって定着ローラの加熱が追いつかなくなり、この結果、定着不良を生じることがあった。そこで従来では、このような定着不良を防ぐために、電源投入後の一定期間は、印刷動作を禁止したり、あるいは定着ローラの温度を一時的に定着温度よりも高く維持したり（特許文献１参照）する方法がとられている。
特許第３１１９６９０号公報

しかしながら、前者の方法では、印刷が開始されるまでの待ち時間が長くなるという問題があり、後者の方法では、用紙に必要以上に熱が加えられて過熱によりトナーが定着ローラに再付着することがあるという問題がある。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、コールドスタート時における印刷開始までの待ち時間の長期化を回避するとともに、用紙の過熱を防ぐことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、定着ローラと、この定着ローラに押し付けられて配された加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱手段と、前記定着ローラの表面温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段によって検出される温度に基づき前記定着ローラの温度が目標温度となるように前記加熱手段を制御する温度制御手段とを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとにより未定着トナー像が担持された定着媒体を搬送しつつ加熱することにより前記定着媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、前記温度制御手段は、前記定着ローラの目標温度を、前記未定着トナー像を定着させるための定着温度と、この定着温度よりも低い待機温度である通常待機温度と、この通常待機温度よりも高くかつ前記定着温度よりも低い第２待機温度とから選択的に設定するとともに、コールドスタート時においては、前記定着温度の目標温度を前記第２待機温度に設定するとともに前記定着装置に蓄熱させるための蓄熱期間の間その状態を維持し、その蓄熱期間の終了後に前記定着ローラの目標温度を前記通常待機温度に設定するところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記温度制御手段は、前記第２待機温度と前記通常待機温度とのそれぞれの目標温度について、前記加熱手段をオフにする上限値と前記加熱手段をオンにする下限値とを設定するとともに、前記蓄熱期間における前記第２待機温度の上限値と下限値との差が、前記通常待機温度の上限値と下限値との差よりも小さくなるように設定するところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載のものにおいて、前記画像形成装置は、コールドスタートか否かを判定するコールドスタート判定手段と、前記コールドスタート判定手段によりコールドスタートと判断された場合に、前記定着ローラの温度がコールドスタート時の温度から前記通常待機温度に至るまでの時間を測定する計時手段と、前記計時手段により測定された時間に基づき前記蓄熱期間の長さを決定する蓄熱期間長さ決定手段とを備え、前記温度制御手段は、前記期間長さ決定手段により決定された長さ分前記蓄熱期間を維持させるところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１または２に記載のものにおいて、前記画像形成装置は、コールドスタートか否かを判定するコールドスタート判定手段と、前記コールドスタート判定手段によりコールドスタートと判断された場合に、そのコールドスタート時における前記温度検出手段の検出温度に基づき前記蓄熱期間の長さを決定する蓄熱期間長さ決定手段とを備え、前記温度制御手段は、前記期間長さ決定手段により決定された長さ分前記蓄熱期間を維持させるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のものにおいて、前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が開始され終了したと判断された場合、前記定着ローラの目標温度を前記通常待機温度に設定するところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のものにおいて、前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が終了したと判断された場合、前記定着温度を維持した時間に基づき、前記定着ローラの目標温度を前記第２待機温度に設定するかあるいは前記通常待機温度に設定するかを判定する待機温度判定手段を備えるところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のものにおいて、前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が終了したと判断された場合、前記定着動作がなされた定着媒体の種別に応じて、前記定着ローラの目標温度を前記第２待機温度に設定するかあるいは前記通常待機温度に設定するかを判定する待機温度判定手段を備えるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１から７のいずれかに記載のものにおいて、前記加熱手段は、前記定着ローラの内部に配されたハロゲンヒータからなるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
コールドスタート時には、蓄熱期間を設けてその間定着ローラを通常待機温度よりも高い第２待機温度に維持しておくことで、通常待機温度に維持するよりも定着装置全体を早く温めることができる。また、装置が第２待機温度において充分温められるので、印刷指令により定着温度に昇温した場合も定着ローラの温度不足は生じない。さらに、通常待機温度よりも高い第２待機温度から定着温度へはすぐに昇温できるため、一定期間印刷動作を禁止するよりも印刷開始までの待ち時間が長くなることを回避できる。また、第２待機温度は定着動作時の定着温度よりも低い温度に設定されるため、過熱によるトナーの再付着を防止できる。加えてコールドスタート時にすぐに印刷を開始しない場合には、定着温度よりも低い第２待機温度までしか温度を上げないため、必ず定着温度よりも一時的に温度を高める場合に比べ電力消費を抑えることができる。

＜請求項２の発明＞
定着ローラに対する目標温度のヒステリシス幅が小さいと、加熱手段のオン・オフが頻繁に切り替えられるため、蛍光灯のチラツキ等のフリッカが頻繁に発生することになる。このフリッカの発生を抑えるために、通常待機温度及び第２待機温度のヒステリシス幅は比較的大きな値に設定される。しかし一方で、目標温度のヒステリシス幅が大きいと、特に定着装置の蓄熱が不十分な状態から定着動作が開始される場合に、定着動作開始直後の定着ローラの温度がばらつきやすくなり、過熱や温度不足による定着不良を引き起こすおそれがある。これに対し、本構成では、第２待機温度のヒステリシス幅が通常待機温度に比べて小さくなるように設定されるため、定着装置の蓄熱が不十分な状態から定着動作が開始される場合でも定着動作開始直後の温度のばらつきを抑えて、定着不良の発生を防ぐことができる。なお、フリッカーが頻繁に発生する可能性があるが、第２待機温度に維持する期間は通常待機温度に維持する期間よりも短いから、その影響を最小限に抑えることができる。

＜請求項３の発明＞
定着ローラがコールドスタート時の温度から通常待機温度に至るまでの時間に基づいて蓄熱期間の長さを決定するため、蓄熱期間の長さを必要最小限に留めて消費電力を抑えることができる。

＜請求項４の発明＞
コールドスタート時の定着ローラの温度に基づいて蓄熱期間の長さを決定するため、蓄熱期間の長さを必要最小限に留めて消費電力を抑えることができる。

＜請求項５の発明＞
蓄熱期間中に定着動作が開始されかつ終了された場合には、蓄熱期間が終了していなくても、定着動作が行われたことによって定着装置は十分に温まっているため、定着ローラの目標温度を第２待機温度ではなく通常待機温度に設定することで、消費電力をより抑えることができる。

＜請求項６の発明＞
蓄熱期間中に定着動作が開始されかつ終了した場合には、その蓄熱期間中において定着温度に維持された時間の長さによって装置の蓄熱が十分に行われたか否かが分かれる場合がある。そこで、定着温度に維持される時間が十分である場合には、定着ローラの目標温度を第２待機温度ではなく通常待機温度に設定し、不十分である場合には、定着ローラの目標温度を第２待機温度に設定して定着装置の蓄熱を続行することで、蓄熱不足による定着不良の発生を防ぎつつ、消費電力を抑えることができる。

＜請求項７の発明＞
蓄熱期間中に定着動作が開始されかつ終了した場合に、例えば、通常の用紙に対して定着動作を行った場合には、定着ローラの目標温度を第２待機温度に設定して定着装置の蓄熱を続行し、熱容量の大きい厚紙に対して定着動作を行った場合には、定着装置の蓄熱が十分に行われているとみて、定着ローラの目標温度を通常待機温度に設定する。これにより、消費電力をより抑えることができる。

＜請求項８の発明＞
加熱手段としてハロゲンヒータを用いたため、例えば定着ローラの表面付近に抵抗発熱体を配した定着装置に比べて、安価に構成することができる。

＜第１実施形態＞
次に本発明の第１実施形態について図１から図１１を参照して説明する。
図１は、本実施形態のレーザプリンタ１（本発明の「画像形成装置」に相当）の縦断面を概略的に表した図である。
［画像形成装置の機械的構成］
このレーザプリンタ１では、本体ケーシング２内の下部に配置されたトレイ３または第２トレイ４から供給される用紙５（本発明の「定着媒体」に相当）に対し、画像形成部６にてトナー像を形成した後、定着装置７にてそのトナー像を加熱して定着処理を行い、最後にその用紙５を本体ケーシング２内の上部に位置する排紙トレイ８に排紙する構成となっている。

画像形成部６は、スキャナ部１０、現像カートリッジ１３、感光ドラム１７、帯電器１８、転写ローラ１９等を備えて構成されている。
スキャナ部１０は、本体ケーシング２内の上部に配置されており、レーザ発光部（図示せず）、ポリゴンミラー１１、複数の反射鏡１２及び複数のレンズ（図示せず）等を備えている。このスキャナ部１０では、レーザ発光部から発射されたレーザ光を、ポリゴンミラー１１、反射鏡１２、レンズを介して一点鎖線で示すように感光ドラム１７の表面上に高速走査にて照射させる。

現像カートリッジ１３は、着脱可能に装着されており、その内部には、正帯電性の非磁性成分のトナーが収容されている。また、現像カートリッジ１３のトナー供給口には、現像ローラ１４、供給ローラ１５が互いに対向した状態で設けられ、さらに現像ローラ１４は感光ドラム１７に対向した状態で配置されている。この現像ローラ１４には、現像時に現像バイアスが印加される。現像カートリッジ１３内のトナーは、供給ローラ１５の回転により現像ローラ１４に供給されるとともに、供給ローラ１５と現像ローラ１４との間で正に摩擦帯電され、現像ローラ１４に担持される。

感光ドラム１７は、ドラム本体が接地され、その表面はポリカーボネート等から構成される正帯電性の感光層により形成されている。
感光ドラム１７の上方には、帯電器１８が間隔を隔てて配置されている。この帯電器１８は、スコロトロン方式のものであって、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用の帯電器であり、感光ドラム１７の表面を一様に正極性に帯電させる。
また、感光ドラム１７の下方には、転写ローラ１９が感光ドラム１７に対向して配置されている。転写時にはこの転写ローラ１９に転写バイアスが印加される。

感光ドラム１７の表面は回転されつつ、まず帯電器１８によって一様に正極性に帯電される。次いで、スキャナ部１０からのレーザ光により感光ドラム１７上に静電潜像が形成され、その後、感光ドラム１７が現像ローラ１４と接触して回転するときに、現像ローラ１４上に担持されかつ正帯電されているトナーが感光ドラム１７の表面上の静電潜像に供給されて担持されることによってトナー像が形成され、これによって反転現像が達成される。その後、感光ドラム１７の表面上に担持されたトナー像は、用紙５が感光ドラム１７と転写ローラ１９との間を通る間に、転写ローラ１９に印加される転写バイアスによって、用紙５に転写される。

図１では定着装置７を概略的に示したが、その詳細な構造は図２に示してあり、以下、図２を参照しながら説明する。定着装置７は、画像形成部６に対して用紙搬送方向の下流側に配置され、ケーシング２１内に、定着ローラ２２と、定着ローラ２２を押圧する加圧ローラ２３と、定着ローラ２２を加熱するヒータ２４（本発明の「加熱手段」に相当）と、サーミスタ２５（本発明の「温度検出手段」に相当）と、剥離爪２６と、クリーナ２７と、定着ローラ２２の用紙搬送方向の下流側に配された一対の搬送ローラ２９とを備えている。

定着ローラ２２は、アルミニウム等により円筒形状に形成されており、その軸方向の両端がケーシング２１に回転自在に支持されている。この定着ローラ２２は、メインモータ４１（図３参照）からの動力により、矢印方向に回転駆動される。
ヒータ２４は、例えばハロゲンヒータであって、定着ローラ２２の内部にその中心軸に沿って配置されており、後述するＣＰＵ３２からの出力信号に基づいて通断電（オン・オフ）制御されるようになっている。

加圧ローラ２３は、金属製の軸部の周囲にゴム材料等の弾性材を巻装してなり、定着ローラ２２の下方から定着ローラ２２に向かって図示しないばねによって押圧された状態で、ケーシング２１に回転自在に支持されている。この加圧ローラ２３は、定着ローラ２２が回転駆動されると、それに伴って定着ローラ２２と反対方向（矢印方向）に回転駆動される。

サーミスタ２５は、接触式の温度センサであって、弾性を有する平板状に形成されており、その基端部がケーシング２１に固着されるとともに、その自由端が定着ローラ２２の軸方向の中央位置において定着ローラ２２の表面に接触するように付勢されている。このサーミスタ２５は定着ローラ２２の表面温度を検出してその温度に応じた信号を出力するもので、ＣＰＵ３２がその信号を定期的に読み取る。

剥離爪２６は、合成樹脂材等からなり、その基端部がケーシング２１に固着されるとともに、その鋭利になった先端部が、定着ローラ２２における加圧ローラ２３との接触部分の用紙搬送方向の下流側において、定着ローラ２２の回転方向に対向する向きから定着ローラ２２の表面に接触するように配置されている。またこの剥離爪２６では、定着ローラ２２と加圧ローラ２３との間を通過した用紙５を、鋭利な先端部によって定着ローラ２２の表面から引き剥がすようになっている。

クリーナ２７は、ゴム等の弾性部材からなり、ケーシング２１における定着ローラ２２の上方にばね２８を介して取り付けられ、ばね２８の弾性力により定着ローラ２２側へ付勢されている。クリーナ２７の下端部は、定着ローラ２２の回転方向における剥離爪２６の用紙搬送方向の下流側に、定着ローラ２２の軸方向に沿って接触しており、このため、用紙５から定着ローラ２２の表面に付着したトナーを除去するようになっている。

この定着装置７においては、印刷処理動作中（定着動作中）には、ＣＰＵ３２によりヒータ２４がオン・オフ制御されることで、定着ローラ２２の表面温度が後述する定着温度に維持される。そして、画像形成部６にて用紙５上に転写されたトナーを、用紙５が定着ローラ２２と加圧ローラ２３の間を通過する間に加熱して用紙５に定着させ、その後、その用紙５を一対の搬送ローラ２９により送り出すようになっている。

［画像形成装置の電気的構成］
図３は、レーザプリンタ１の電気的な構成を示すブロック図である。このレーザプリンタ１は、制御基板３０、インターフェイス３７、エンジン３９等を備えて構成されている。
制御基板３０には、ＡＳＩＣ３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４及びＮＶＲＡＭ３５が設けられている。

ＡＳＩＣ３１は、ＣＰＵ３２と、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４及びＮＶＲＡＭ３５、インターフェイス３７及びエンジン３９を接続するためのＩＣ回路であって、制御基板３０上において、ＣＰＵ３２と、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４及びＮＶＲＡＭ３５とそれぞれバス３６により接続され、制御基板３０の外部において、インターフェイス３７及びエンジン３９とそれぞれバス３６によって接続されている。

ＣＰＵ３２は後述する作用説明によって明らかにされるがレーザプリンタ１の制御の中枢であって、次の各機能手段として機能する。
(i)定着ローラ２２の温度が目標温度となるようにヒータ２４を制御する「温度制御手段」
(ii)コールドスタートか否かを判定する「コールドスタート判定手段」
(iii)定着ローラ２２の温度がコールドスタート時の温度から後述する通常待機温度に至るまでの時間を計測する「計時手段」（本実施例では、これを「ウオームアップ計測タイマ」と称する。）
(iv)通常待機温度よりも高温の第２待機温度に定着ローラの温度を維持することにより定着装置に蓄熱する期間（「蓄熱期間」という）の長さを決定する「蓄熱期間長さ決定手段」
(v)定着動作の開始及び終了を判断する「定着動作判断手段」
(vi)上述の「蓄熱期間」中に定着動作が終了した場合に、その定着動作がなされた定着媒体の種別に応じて定着ローラの目標温度を通常待機温度に設定するか、第２待機温度に設定するかを決定する「待機温度判定手段」

ＲＯＭ３３は、レーザプリンタ１を制御するための各種のプログラムが格納されており、例えば、印刷処理を実行するための印刷制御プログラムが格納され、この印刷制御プログラムには、定着ローラ２２の表面温度を制御するための温度制御プログラム等が含まれている。

ＲＡＭ３４は、一時的な数値やデータを格納するメモリであって、サーミスタ２５によって検出された定着ローラ２２の表面温度等が書き込まれている。
ＮＶＲＡＭ３５は、レーザプリンタ１の電源を切ったり、リセットしたりした場合にも、記憶されたデータが消去されない不揮発性メモリであり、例えば定着ローラ２２に対する各目標温度（後述する）等が書き込まれる。

インターフェイス３７には、外部のパーソナルコンピュータ３８が接続される。
エンジン３９は、例えば、定着ローラ２２等を回転駆動するためのメインモータ４１、サーミスタ２５、ヒータ２４等を含む、印刷処理を実行するための各種の機械要素によって構成されている。

このレーザプリンタ１では、サーミスタ２５によって定着ローラ２２の温度を検出し、その温度信号を温度制御プログラムを実行するＣＰＵ３２に入力することで定着ローラ２２の温度が目標温度の上限値に達したらＣＰＵ３２からの信号によってヒータ２４をオフし、目標温度の下限値にまで下がったらヒータ２４をオンするように制御し、これにより定着ローラ２２の表面温度を制御することができる。なお、ヒータ２４の制御としては、上述したオンオフ制御に限らず、例えば通電電流を変化させて発熱量を変化させるようにしてもよい。

［印刷制御プログラムの概要］
本実施形態のプリンタは、ＣＰＵ３２によってＲＯＭ３３から読み出される印刷制御プログラムによって制御される。これは、後述する定着ローラの温度制御用プログラムに対して上位に位置しており、ＰＣ３８からの印刷指令を受けて印刷処理を実行するほか、プリンタの動作モードを切り替える機能を有し、印刷指令を受けていないときにはプリンタを待機モードに設定し（定着ローラ２２の目標温度を通常待機温度Ｔｒとした「通常待機モード」と、それを第２待機温度Ｔｉとした「第２待機モード」との２種類がある）、印刷指令を受けると印刷モードに設定し、待機モードが予め定められた時間だけ継続するとスリープモードに設定する。各モードの設定は、印刷制御プログラムを実行するＣＰＵ３２がその動作モードに応じた値をＲＡＭ３４の記憶領域に書き込み、ＣＰＵ３２が温度制御プログラムの実行時にそれを読み込むことによって実行される。

なお、このレーザプリンタ１では、通常の用紙５への印刷の他、ユーザの選択によって厚紙に対する印刷（周知の「厚紙印刷」）も実行できるようになっており、この場合には、定着ローラ２２の目標温度は通常の印刷の目標温度Ｔｐよりも高くされる。

また、印刷制御プログラムがプリンタの動作モードを「第２待機モード」に切り替える前には、図４に示すように、同時にソフトウエアタイマとして構成した第２待機モードタイマのセットが行われる。すなわち、後述するウオームアップ時間ｔｗを取得し（ステップＳ４０）、これを例えば６倍して第２待機モードタイマの時間ｔｓとしてセットし（ステップＳ４１、Ｓ４２）、第２待機モードに遷移するのである（ステップＳ４３）。

また、印刷処理が終了して印刷モードから待機モードに遷移する場合には、印刷制御プログラムにおいて図５に示す待機モード判定処理が実行されて「通常待機モード」又は「第２待機モード」が選択的に設定される。ここで、「第２待機モードタイマカウンタ」は、「第２待機モード」が開始されることによって起動され、ある値から順次ダウンカウントされるもので、第２待機モードの実行時間が時間ｔｓに達すると０になる。

［定着ローラの温度制御のためのソフトウエア的構成］
次に定着ローラ２２を温度制御するためのソフトウエア的構成を、図６から図１１に示すフロー図、グラフ等を参照して説明する。
まず、定着ローラ２２の制御目標となる目標温度としては、図１０に示されるように、定着温度Ｔｐ、通常待機温度Ｔｒ及び第２待機温度Ｔｉの３種類があり、各目標温度にはそれぞれ下限値（各目標温度の符号の最後に１を付す）と、上限値（同じく２を付す）との２つの値が設定されている。

定着温度Ｔｐは、印刷処理動作時（定着動作時）において、未定着トナー像を用紙５に熱定着させるための目標温度であり、定着状態を均一にするために、下限値と上限値とをほとんど等しくして温度がなるべく一定になるように設定される（例えばＴｐ＝２１３℃）。なお、通常の用紙よりも熱容量の大きい厚紙を印刷する「厚紙印刷」が実行される場合には、定着温度Ｔｐが通常の用紙に対する定着温度よりも高く設定される（例えばＴｐ＝２２０℃）。

通常待機温度Ｔｒ及び第２待機温度Ｔｉは、ともに、印刷処理動作が休止状態にあるときに、定着ローラ２２の表面温度Ｔを定着温度Ｔｐよりも低く維持することで消費電力を抑えるとともに、次に印刷処理動作が開始されたときに、迅速に定着温度Ｔｐに昇温可能なように待機するための目標温度である。通常待機温度Ｔｒでは、例えば下限値Ｔｒ１＝１６５℃、上限値Ｔｒ２＝１８０℃に設定される。

また、第２待機温度Ｔｉは、電源投入時やスリープモード解除時などのコールドスタート後に、定着ローラ２２の表面温度を通常待機温度Ｔｒよりも高い温度に維持することで、定着装置７における定着ローラ２２以外の部位を温めるための目標温度であって、コールドスタート後のある期間（蓄熱期間という）にわたって、定着ローラ２２の目標温度が第２待機温度Ｔｉに設定される（例えばＴｉ１＝１８０℃、Ｔｉ２＝１８５℃）。

さて、定着ローラ２２の温度制御は、図６に示す温度制御ルーチンによって実行される。この温度制御ルーチンは例えばＣＰＵ３２のタイマ割り込み機能を利用して例えば５ｍ秒毎に開始され、モード監視ルーチンＳ１、ヒータ制御ルーチンＳ２及びタイマダウンカウント処理Ｓ３を順に実行する。

モード監視ルーチンＳ１は、図７に示す処理を行う。まず、印刷制御プログラムによって設定されているモードを読み込んで現在のモードを判定する（ステップＳ１１）。そして、判定結果に応じて、次に述べる印刷モード設定（ステップＳ１２）、通常待機モード設定（ステップＳ１３）、第２待機モード設定（ステップＳ１４）又はスリープモード設定（ステップＳ１５）が実行される。

印刷モード設定Ｓ１２は定着ローラ２２の目標温度を定着温度Ｔｐ（例えば２１３℃）に設定し、通常待機モード設定Ｓ１３はそれを通常待機温度Ｔｒ（例えば下限値Ｔｒ１＝１６５℃、上限値Ｔｒ２＝１８０℃）に設定し、第２待機モード設定Ｓ１４はそれを第２待機温度Ｔｉ（例えば下限値Ｔｉ１＝１８０℃、上限値Ｔｉ２＝１８５℃）に設定する。これらの設定は、ＣＰＵ３２からの信号に基づきＮＶＲＡＭ３５の記憶領域に対応する値を記憶させることにより行う。
また、スリープモード設定Ｓ１５はヒータ２４をオフさせる処理である。

そして、ヒータ制御ルーチンＳ２は、図８に示すように、現在の動作モードがスリープモード以外の場合には（ステップＳ２０で「Ｎ」）、ＣＰＵ３２が上記ＮＶＲＡＭ３５に書き込まれた値を読み込むことにより、目標上限温度及び下限温度を取り込むとともに（ステップＳ２１，Ｓ２２）、サーミスタ２５から得られる温度情報を読み込み（ステップＳ２３）、それらの温度を比較して（ステップＳ２４，Ｓ２５）、それに基づいてヒータ２４の通断電制御を行う（ステップＳ２６，Ｓ２７）。これにより、定着ローラ２２の温度が設定された目標温度に維持される。また、動作モードがスリープモードであるときには（ステップＳ２０で「Ｙｅｓ」）、ヒータ２４をオフにして（ステップＳ２８）、定着ローラ２２の温度が低下するに任せる。

ここで、「通常待機モード」以外の動作モードから「通常待機モード」に切り替えられて最初にヒータ制御ルーチンＳ２が実行されるときには、印刷制御プログラムにおいて次のようなコールドスタート判定が同時的に実行される。このコールドスタート判定は、「通常待機モード」に設定されたときに別プロセスとして構成されたソフトウエアタイマを起動し、そのモードにおける目標下限温度Ｔr1に到達するまでのウオームアップ時間ｔｗを計測するようになっており、その時間ｔｗが予め決められた所定時間よりも長い場合には「コールドスタート」と判定する処理である。コールドスタートと判定された場合には、動作モードを「通常待機モード」から「第２待機モード」に切り替え、コールドスタートでなければ（所定時間よりも短い場合）、「通常待機モード」のままとする。
なお、上記「コールドスタート判定」の意義については、次の作用説明によって明らかにされる。

［作用］
図９に各動作モードの遷移状態を示すように、レーザプリンタ１の電源が投入されると初期化が行われ（ステップＳ３１）、まずスリープモードに設定された後（Ｓ３２）、直ちに通常待機モードに設定される。すると、温度制御ルーチンのモード監視ルーチン（図７参照）において、モード判定が行われ、まず通常待機モード設定、すなわち定着ローラ２２の目標温度として下限値Ｔｒ１＝１６５℃、上限値Ｔｒ２＝１８０℃が設定される。そして、これらの値を参照してヒータ制御ルーチン（図８参照）が実行されるから、まずヒータ２４が連続的に通電されて定着ローラ２２の温度が急速に上昇する。

一方、この「通常待機モード」の開始と同時に前述したように「コールドスタート判定」が実行される。電源投入当初は、プリンタの全体の温度が低く、定着ローラ２２の温度も低いから、定着ローラ２２が「通常待機モード」の下限目標温度Ｔr1に到達するまでのウオームアップ時間ｔｗが比較的長いため、「コールドスタート判定」においては「コールドスタート」と判定され、その結果、動作モードが「第２待機モード」に切り替えられる。

すると、温度制御ルーチンのモード監視ルーチンＳ１において直ちに「第２待機モード」に切りかわったことが検出されるため、第２待機モード設定（図７ステップＳ１４）が実行され、定着ローラ２２の目標上限温度及び下限温度が「通常待機モード」のそれより高いそれぞれＴｉ１＝１８０℃、Ｔｉ２＝１８５℃に設定される。これにより、定着ローラ２２は「通常待機モード」の場合（１６５〜１８０℃）よりも高い温度（１８０〜１８５℃）に維持されることになる（図１０実線参照）。

そして、上述のようにプリンタの動作モードが「第２待機モード」にあるとき、ＰＣ３８から印刷指令が出されると、印刷制御プログラムは動作モードを「印刷モード」に切り替える。この結果、温度制御ルーチンのモード監視ルーチンＳ１によって「印刷モード」に切りかわったことが検出され、印刷モード設定が実行されて定着ローラ２２の目標温度が「第２待機モード」のそれより高い定着温度Ｔｐ（２１３℃）に設定され、ヒータ制御ルーチンＳ２が実行されて定着ローラ２２は定着温度Ｔｐに上昇される（図１０二点鎖線参照）。そして、用紙５が定着ローラ２２と加圧ローラ２３との間に送り込まれることにより定着動作が実行される。

ここで、上述したように「第２待機モード」の目標温度は１８０〜１８５℃であって、「通常待機モード」の目標温度（１６５〜１８０℃）より高く設定してある。このため、プリンタが「第２待機モード」に維持されている蓄熱期間の間に、定着ローラ２２から周囲に十分な熱が伝えられ、装置全体が温められた状態になる。従って、プリンタに電源が投入された直後にＰＣ３８から印刷指令が与えられた状況であっても、定着ローラ２２を定着温度Ｔｐまで上昇させる際に周囲に奪われる熱量を少なくでき、確実に定着温度Ｔｐまで上昇させることができ、定着不良の発生を防止できる。もちろん、「印刷モード」に至る前の蓄熱期間では、定着ローラ２２を通常待機温度よりも高い第２待機温度に維持すべくヒータ２４を制御しているから、通常待機温度から定着温度Ｔｐまで上昇させるよりも定着ローラ２２を早く加熱することができる。これは、電源投入から実際に印刷を開始できるまでの時間を、従来方式よりも短縮できることを意味する。

ところで、「第２待機モード」における目標温度の上限値（１８５℃）と下限値（１８０℃）との差、すなわちヒステリシス幅は、本実施形態では僅か５℃であって、「通常待機モード」におけるヒステリシス幅である１５℃よりも、小さく設定している。これは、定着不良をより一層確実に防止するためである。すなわち、このヒステリシス幅が「通常待機モード」の場合と同様な大きい値とした場合、定着ローラ２２が第２待機温度の上限値Ｔｉ２付近から加熱されるときには、定着動作開始直後の定着ローラ２２の表面温度Ｔが定着温度Ｔｐより高い過熱状態となり、トナーが用紙５に再付着することがある。逆に、第２待機温度の下限値Ｔｉ１付近から加熱されるときには、定着動作開始直後の定着ローラ２２の表面温度Ｔが定着温度Ｔｐより低くなり、定着不足を生じるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、「第２待機モード」におけるヒステリシス幅を「通常待機モード」に比べて小さくしているため、定着動作開始直後における定着ローラ２２の表面温度Ｔのばらつきを抑えることができ、従ってそれに起因したトナーの定着不良の発生を防止できるのである。

プリンタに電源を投入して「第２待機モード」でウオームアップが完了しているにも関わらず、ＰＣ３８から印刷指令が出されないときには、次のようにして「通常待機モード」に戻される。すなわち、「第２待機モード」に遷移する前に印刷制御プログラムにおいて第２待機モードタイマが起動し（図４ ステップＳ４２）、その後、温度制御ルーチンにおいて第２待機モードタイマをダウンカウント処理し（図６ ステップＳ３）、印刷制御プログラムにおいて第２待機モードタイマのタイムアップが監視される（図５ ステップＳ５０）。このため、「第２待機モード」の開始から時間ｔｓが経過したところで第２待機モードタイマのカウント値が０になり、その結果、プリンタの動作モードが「通常待機モード」に戻される。これは、プリンタが「第２待機モード」に時間ｔｓだけ維持されれば、定着装置７の全体に熱が廻るため、プリンタの待機時に定着ローラの目標温度が比較的低い「通常待機モード」に維持しておいても、直ちに「印刷モード」に必要な温度まで上昇させることができることに鑑み、プリンタの動作モードを「通常待機モード」に戻して待機電力を節約しようとするものである。

なお、特に、本実施形態では、図４に示すように「第２待機モード」から「通常待機モード」に復帰するまでの時間ｔｓをウオームアップに要した時間ｔｗの関数（６倍）としている。このため、特に寒冷時期では、プリンタ全体の温度が低いため、ウオームアップに要する時間ｔｗが長くなり、その結果、自然と「第２待機モード」の維持時間ｔｓ（蓄熱期間）が長くなり、その間にプリンタ全体を十分に予熱することができ、寒冷時期でも定着ローラ２２の温度を「通常待機モード」の目標温度（１６５〜１８０℃）から「印刷モード」の目標温度（定着温度Ｔｐ＝２１３℃）まで迅速に移行させることができるようになる。また、気温が高い時期には、ウオームアップに要する時間ｔｗが短くなり、その結果、第２待機モードの維持時間ｔｓ（蓄熱期間）が短くなるので、省電力化に寄与する。

また、特に本実施形態では、「通常待機モード」では、目標温度のヒステリシス幅（上限値Ｔｒ２と下限値Ｔｒ１との差）を１５℃として、「第２待機モード」のヒステリシス幅である５℃よりも大きく設定した。このため、ヒータ２４のオン・オフを切り替える頻度が少なくなり、蛍光灯のフリッカ等の発生を抑えることができる。
なお、「第２待機モード」終了後の「通常待機モード」中にＰＣ３８から印刷指令が与えられた場合には、「印刷モード」に遷移して定着動作が実行される。この場合、「通常待機モード」では上述のように目標温度が比較的大きなヒステリシスを有しているため、先の「第２待機モード」から「印刷モード」に遷移したケース（段落［００５７］参照）で述べた定着不良の発生を懸念する見方もあり得る。しかし、「第２待機モード」終了後の「通常待機モード」中にＰＣ３８から印刷指令が与えられた場合には、蓄熱期間において既に定着装置７の蓄熱が十分になされているので、定着動作開始直後においてヒステリシス幅の大きさに起因して生じる定着ローラ２２の表面温度Ｔのばらつきは小さく、定着不良は発生しない。

なお、前述したように、印刷制御プログラムは「通常待機モード」が予め決められた時間だけ継続すると、図９に示すように、動作モードを「スリープモード」に遷移させる。このため、その「スリープモード」中にＰＣ３８から印刷指令が与えられると、電源投入時と同様に、「コールドスタート判定」を行って、コールドスタートと判定されると「第２待機モード」を経て「印刷モード」に遷移し、コールドスタートと判定されない場合には直ちに「印刷モード」に遷移する。このため、「スリープモード」中にレーザプリンタ１の定着装置７付近が冷えてしまっている場合には「第２待機モード」による蓄熱期間を経て「印刷モード」が実行されることになるから、電源投入直後の印刷の場合と同様に定着不良の発生を確実に防止できる。また、「スリープモード」に遷移して短時間で印刷指令が与えられた場合のように、定着装置７付近に熱が残っている場合には「第２待機モード」を経ずして「印刷モード」が実行されることになるから、電力消費量を節約できる。

一方、「印刷モード」において定着動作が終了した時には、印刷制御プログラムは図５に示した待機モード判定を実行するから、次のような作用・効果が奏される。
蓄熱期間の終了間際に印刷指令を受けた場合には、定着動作の終了時には第２待機モードタイマのカウントが既に終了していることになり（ステップＳ５０で「Ｙｅｓ」）、この結果、プリンタの動作モードは「通常待機モード」に遷移する（ステップＳ５１）。
このようにした理由は、定着ローラ２２は第２待機温度Ｔｉに十分に長い時間維持されていたことになるから、定着装置７への蓄熱は十分に行われており、定着動作終了後に「通常待機モード」に遷移しても、その後に印刷指令が与えられたときに、定着ローラ２２を迅速に定着温度Ｔｐに上昇させることができ、かつ、定着不良を生じさせないからである。「第２待機モード」に遷移させる場合に比べて、電力消費量を節約できる。

また、蓄熱期間の途中に印刷指令を受け、定着動作の終了時には第２待機モードタイマのカウントが既に終了していない場合（ステップＳ５０で「Ｎｏ」）には、印刷枚数を判断材料として「通常待機モード」に遷移するか、「第２待機モード」に遷移するかを決定する。すなわち、印刷枚数が５枚以上であれば（ステップＳ５２で「Ｙｅｓ」）、定着ローラ２２は比較的長い時間定着温度Ｔｐに維持されていたのだから、定着装置７への蓄熱は十分に行われているはずである。そこで、「通常待機モード」に遷移する（図１１（Ａ）の実線参照）。これにより、次の印刷指令を受けたときでも迅速印刷及び定着不良の防止を可能にしながら電力消費を節約する。また、印刷枚数が５枚に満たなければ（ステップＳ５２で「Ｎｏ」）、「第２待機モード」（Ｓ５４）に遷移する（図１１（Ｂ）の実線参照）。これにより、次の印刷指令を受けたときの迅速印刷及び定着不良の防止を可能にする。

なお、印刷枚数が５枚に満たないとしても、「厚紙印刷」を行った場合（ステップＳ５３で「Ｙｅｓ」）には、「通常待機モード」に遷移する（ステップＳ５１）。これは、「厚紙印刷」の場合には、定着ローラ２２を通常の印刷の場合の定着温度Ｔｐよりも高い温度に維持されるから、定着装置７への蓄熱が十分になされ、次の印刷指令を受けたときでも迅速印刷及び定着不良の防止を可能にできるからである。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は、電源投入後からの定着ローラ２２の表面温度Ｔの推移を示したグラフである。
本実施形態では、蓄熱期間ｔｓの略前半は「第２待機モード」における目標温度のヒステリシス幅（上限値と下限値との差）が比較的小さく設定されており、蓄熱期間ｔｓの略後半はヒステリシス幅が前半よりも大きくなるように設定されている。より詳細には、例えば、第２待機温度として、ヒステリシス幅の異なる上限値と下限値との組が２組用意されている。そして、第２待機モードにおいては、はじめにヒステリシス幅の小さい上限値と下限値との組が定着ローラ２２に対する目標温度として設定され、第２待機モードタイマのカウントが所定値ｔｓ２（蓄熱期間の長さｔｓより小さい値）に至ると、ヒステリシス幅の大きい方の上限値と下限値との組が定着ローラ２２の目標温度として設定される。

目標温度のヒステリシス幅が小さい期間にＰＣ３８から印刷指令を受けた場合には、定着装置７の蓄熱が不十分ではあるが、ヒステリシス幅が小さいために、この状態から定着ローラ２２を定着温度Ｔｐまで加熱して定着動作を開始した場合でも定着動作開始直後の温度のばらつきは少ない。また、目標温度のヒステリシス幅が大きい期間に印刷指令を受けた場合には、定着装置７全体がある程度まで温まってきているため、ヒステリシス幅がある程度大きくても定着動作開始直後の温度のばらつきは少ない。
本実施形態によれば、蓄熱期間中であっても蓄熱がある程度進んだときにはヒステリシス幅を大きくとるため、フリッカの発生を抑えることができる。

本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、上記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

本発明の第１実施形態におけるレーザプリンタの概略図 定着装置の断面図 レーザプリンタの電気的な構成を示すブロック図 第２待機モードタイマセットのフロー図 待機モード判定のフロー図 温度制御ルーチンのフロー図 モード監視ルーチンのフロー図 ヒータ制御ルーチンのフロー図 動作モードの状態遷移図 定着ローラの表面温度の時間に対する温度変化の一例を示す図 （Ａ）（Ｂ）定着ローラの表面温度の時間に対する温度変化の他の例を示す図 第２実施形態における定着ローラの表面温度の時間に対する温度変化の一例を示す図

符号の説明

１…レーザプリンタ（画像形成装置）
５…用紙（定着媒体）
７…定着装置
２２…定着ローラ
２３…加圧ローラ
２４…ヒータ（加熱手段）
２５…サーミスタ（温度検出手段）
３２…ＣＰＵ（温度制御手段、コールドスタート判定手段、計時手段、蓄熱期間長さ決定手段、定着動作判断手段、待機温度判定手段）

Claims (8)

1. 定着ローラと、この定着ローラに押し付けられて配された加圧ローラと、前記定着ローラを加熱する加熱手段と、前記定着ローラの表面温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段によって検出される温度に基づき前記定着ローラの温度が目標温度となるように前記加熱手段を制御する温度制御手段とを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとにより未定着トナー像が担持された定着媒体を搬送しつつ加熱することにより前記定着媒体上の未定着トナー像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置であって、
   前記温度制御手段は、前記定着ローラの目標温度を、前記未定着トナー像を定着させるための定着温度と、この定着温度よりも低い待機温度である通常待機温度と、この通常待機温度よりも高くかつ前記定着温度よりも低い第２待機温度とから選択的に設定するとともに、コールドスタート時においては、前記定着温度の目標温度を前記第２待機温度に設定するとともに前記定着装置に蓄熱させるための蓄熱期間の間その状態を維持し、その蓄熱期間の終了後に前記定着ローラの目標温度を前記通常待機温度に設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度制御手段は、前記第２待機温度と前記通常待機温度とのそれぞれの目標温度について、前記加熱手段をオフにする上限値と前記加熱手段をオンにする下限値とを設定するとともに、前記蓄熱期間における前記第２待機温度の上限値と下限値との差が、前記通常待機温度の上限値と下限値との差よりも小さくなるように設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、コールドスタートか否かを判定するコールドスタート判定手段と、前記コールドスタート判定手段によりコールドスタートと判断された場合に、前記定着ローラの温度がコールドスタート時の温度から前記通常待機温度に至るまでの時間を測定する計時手段と、前記計時手段により測定された時間に基づき前記蓄熱期間の長さを決定する蓄熱期間長さ決定手段とを備え、前記温度制御手段は、前記期間長さ決定手段により決定された長さ分前記蓄熱期間を維持させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成装置は、コールドスタートか否かを判定するコールドスタート判定手段と、前記コールドスタート判定手段によりコールドスタートと判断された場合に、そのコールドスタート時における前記温度検出手段の検出温度に基づき前記蓄熱期間の長さを決定する蓄熱期間長さ決定手段とを備え、前記温度制御手段は、前記期間長さ決定手段により決定された長さ分前記蓄熱期間を維持させることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が開始され終了したと判断された場合、前記定着ローラの目標温度を前記通常待機温度に設定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が終了したと判断された場合、前記定着温度を維持した時間に基づき、前記定着ローラの目標温度を前記第２待機温度に設定するかあるいは前記通常待機温度に設定するかを判定する待機温度判定手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、定着動作の開始及び終了を判断する定着動作判断手段を備え、前記温度制御手段は、前記定着動作判断手段により前記蓄熱期間中に定着動作が終了したと判断された場合、前記定着動作がなされた定着媒体の種別に応じて、前記定着ローラの目標温度を前記第２待機温度に設定するかあるいは前記通常待機温度に設定するかを判定する待機温度判定手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記加熱手段は、前記定着ローラの内部に配されたハロゲンヒータからなることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の画像形成装置。

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