JP2008116631A - 電磁誘導方式の加熱装置を備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘導加熱方式の加熱装置を備えた画像形成装置において、良好な定着性を維持しつつ、低電力モードからの復帰後のスタンバイモード時の消費電力を低減させること。
【解決手段】磁束発生手段３の温度を検知する温度検知手段８を備え、低電力モードからの復帰開始時における磁束発生手段３の温度に応じて、復帰するスタンバイモードが選択可能である。また、低電力モード中の時間をカウントするカウンタを設け、低電力モードからの復帰開始時におけるカウンタの値に応じて、復帰するスタンバイモードが選択可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、電磁誘導方式の加熱装置を備える複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式・静電記録方式等の画像形成装置は、シート状の記録材（記録紙・転写材など）上に転写方式或いは直接方式で形成した未定着のトナー画像を固着画像として加熱定着させる加熱装置（定着装置）を備える。

この加熱装置は、一般に、互いに圧接して回転して記録材を挟持搬送する加熱・加圧ニップ部を形成する、加熱ローラ（定着ローラ）もしくはエンドレスの加熱ベルトである加熱手段と、加圧ローラもしくはエンドレスの加圧ベルトである加圧手段と、を有する。

加熱手段（以下、加熱ローラと記す）は、発熱体によって内部または外部より、直接もしくは間接的に加熱されて、表面温度が所定の画像定着温度に温調される。発熱体は、例えばハロゲンヒータや抵抗発熱体等が挙げられる。

被加熱材としての、未定着のトナー画像が形成された記録材は、上記のニップ部に導入されて挟持搬送される過程において加熱ローラの熱により加熱されるとともに、ニップ圧で加圧されて、未定着のトナー画像が記録材面に固着画像として定着される。

近年は、画像形成装置の省エネルギー化と、ユーザーの操作性向上（クイックプリント、ウォームアップ時間の短縮）との両立を図ることが重視されている。このことから、発熱効率の高い誘導加熱方式を用いた加熱装置（以下、誘導加熱装置と記す）が提案されている（特許文献１）。

この誘導加熱装置は、励磁コイルが発生する磁束の作用によって、金属導体からなる中空の加熱ローラに誘導電流（渦電流）を発生させ、加熱ローラ自体の表皮抵抗によって加熱ローラそのものをジュール発熱させる。この誘導加熱装置によれば、発熱効率が極めて向上するため、ウォームアップ時間の短縮が可能となる。

また、このような誘導加熱装置においては、印加する高周波電流の周波数、加熱ローラの透磁率および固有抵抗値とから決定される表皮抵抗に比例した電力で発熱する。したがって、印加する高周波電流の周波数を制御することによって、加熱ローラの発熱量を常に最適化することができ、装置の省エネルギー化を達成することが可能となる。

一方で、このような誘導加熱装置にあっては、加熱ローラの厚みが厚くても発熱量は変わらないため、加熱ローラの厚さが厚い場合、かえって発熱効率が低下してしまい、ウォームアップ時間短縮の効果を得ることが困難となる。逆に加熱ローラの厚さが薄すぎてしまうと、磁束が加熱ローラを突き抜けてしまい、発熱効率が低下したり、加熱ローラ周辺の金属部材を加熱してしまう。したがって、加熱ローラの厚さはおおよそ５０〜２０００μｍ程度が望ましい。

また、近年では、画像形成装置が動作可能であるスタンバイモードから、消費電力量を低減できる低電力モードへ移行可能な画像形成装置が知られている（特許文献２）。このような低電力モードを有する画像形成装置は、通常、スタンバイモードにおいて画像形成動作を行なうことなく所定時間だけ待機すると、消費電力量を低減する低電力モードへ移行し、その加熱装置も低電力モードへ移行する。

従来の画像形成装置における低電力モード時の加熱装置の制御方法としては、１）低電力モード時には発熱源に電力供給をしない。２）もしくは、加熱ローラの温度をスタンバイモードよりも低い温度に維持するように電力供給を制御する。この１）や２）等により画像形成装置の消費電力量を低減させている。

また、上述のような低電力モード中にユーザーの操作がなされると、加熱装置に電力を印加して加熱ローラの温度を所定の設定温度に上昇させる復帰モードを経て、スタンバイモードに移行する。ユーザーの操作とは、コピー操作、プリント操作、ＦＡＸ操作、スキャナ操作、低電力モード解除操作等である。
特開昭５９−３３７８７号公報 特開２００１−２２２３４号公報

誘導加熱装置は他の加熱装置との対比において、加熱手段である加熱ローラもしくは加熱ベルトの熱容量が、励磁コイル等からなる磁束発生手段の熱容量と比べて比較的小さい。このため、低電力モード時において、加熱手段の温度が下がっても、磁束発生手段の温度は比較的高く保たれる。また、加熱手段の温度が同じであっても、磁束発生手段の温度によっては、低電力モードからの復帰後の加熱動作時の定着性が異なる。

すなわち、磁束発生手段の温度を考慮しない従来の復帰モードおよびスタンバイモードでは、磁束発生手段の温度が比較的高い状態時において、低電力モードからスタンバイモードへ復帰したとき、必要以上に電力を必要とする。そのため、磁束発生手段の温度が比較的低い状態時において、低電力モードからスタンバイモードへ復帰したとき、低電力モードからスタンバイモードへ復帰する時間（リカバリー時間）も大きくなってしまう。逆に、磁束発生手段の温度が比較的高い状態からの復帰時においては、磁束発生手段の温度を考慮しない従来の復帰モードにあっては、必要以上に時間がかかってしまうということでもある。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものである。その目的は、誘導加熱方式の加熱装置を備えた画像形成装置において、良好な定着性を維持しつつ、低電力モードからの復帰後の消費電力をさらに低減させることである。

上述の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、高周波磁場を発生する磁束発生手段と、前記磁束発生手段に電力を印加する高周波電源と、前記磁束発生手段の発生する磁束の作用により加熱される加熱手段と、前記加熱手段を所定温度に維持するよう前記高周波電源を制御する温度制御手段と、を有する電磁誘導加熱方式の加熱装置を備え、画像形成手段により画像を形成した記録材を前記加熱手段により加熱して画像形成物を出力する画像形成装置において、前記加熱装置が記録材を加熱可能（画像定着可能）である複数のスタンバイモードと、前記複数のスタンバイモードよりも加熱装置の消費電力が少ない低電力モードと、前記低電力モードから前記複数のスタンバイモードのうちのいずれかに復帰させる復帰モードと、を備えており、前記磁束発生手段の温度を検知する温度検知手段を有し、復帰モード開始時において検知される磁束発生手段の温度に応じて、復帰するスタンバイモードが選択されることを特徴とする。

また、上述の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の他の代表的な構成は、高周波磁場を発生する磁束発生手段と、前記磁束発生手段に電力を印加する高周波電源と、前記磁束発生手段の発生する磁束の作用により加熱される加熱手段と、前記加熱手段を所定温度に維持するよう前記高周波電源を制御する温度制御手段と、を有する電磁誘導加熱方式の加熱装置を備え、画像形成手段により画像を形成した記録材を前記加熱手段により加熱して画像形成物を出力する画像形成装置において、前記加熱装置が記録材を加熱可能（画像定着可能）である複数のスタンバイモードと、前記複数のスタンバイモードよりも加熱装置の消費電力が少ない低電力モードと、前記低電力モードから前記複数のスタンバイモードのうちのいずれかに復帰させる復帰モードと、を備えており、低電力モード開始から復帰モード開始までの時間を計測するカウンタを有し、復帰モード開始時における前記カウンタの値に応じて、復帰するスタンバイモードが選択されることを特徴とする。

本発明によれば、誘導加熱方式の加熱装置を備える画像形成装置において、低電力モードからの復帰時に磁束発生手段の温度を検知し、その温度に応じて消費電力の異なるスタンバイモードを選択する。例えば、低電力モードからの復帰時において、加熱手段の温度が低く、かつ磁束発生手段の温度が所定温度よりも高い状態の場合は、複数のスタンバイモードのうち消費電力の少ないスタンバイモードに復帰する。これにより、良好な定着性を維持しつつ、画像形成装置の消費電力を低減することが可能となる。

また、低電力モード開始から復帰モード開始までの時間を計測し、そのカウントに応じて消費電力の異なるスタンバイモードを選択する。例えば、低電力モードが比較的短い場合では、磁束発生手段の温度が所定温度よりも高い状態にあると推測されるから、低電力モードからの復帰時において、複数のスタンバイモードのうち消費電力の少ないスタンバイモードに復帰する。これにより、良好な定着性を維持しつつ、画像形成装置の消費電力を低減することが可能となる。

ここで、本発明において、スタンバイモードには、記録材（被加熱材）を加熱している動作時と、記録材を加熱していない待機時と、の２つの状態時を含めている。より厳密に言うと、低電力モードから復帰したのちに、記録材を加熱可能な状態のことを指す。

低電力モードからの復帰後におけるスタンバイモードにおいては、待機時の設定温度と、プリント時の設定温度は、同一であっても、異なっていても、どちらでもかまわない。また、待機時の設定温度は、画像定着可能である温度以上であっても、未満であっても、かまわない。

加熱手段（加熱ローラ/加熱ベルトなど）の熱容量と、磁束発生手段の熱容量に大きな差がある。そのため、磁束発生手段の温度が低い場合、スタンバイモード時（待機時および動作時）では、磁束発生手段が発生するエネルギーは、記録材および加熱手段の加熱だけでなく、磁束発生手段自身の温度上昇にも使われてしまう。逆に、磁束発生手段の温度が高い場合においては、磁束発生手段の温度上昇に使われるエネルギーが少ないため、スタンバイモード（待機時および動作時）の温度を低く/電力を小さくすることで、定着性を維持しつつ消費電力を低減することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図面にしたがって説明する。

（１）画像形成部
図１は本発明に従う画像形成装置例の概略構成図である。この画像形成装置２１は、転写方式電子写真プロセスを用いた、複写機・プリンタ・ファクシミリの３つの機能を有する電子写真画像形成装置である。

２２は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の速度（プロセススピード）にて回転駆動される。その回転するドラムの周面が帯電ローラ２３により所定の極性・電位に一様に帯電される。そのドラムの帯電面が、画像情報信号に対応して変調されたレーザー光Ｌを出力するレーザースキャナ２４により走査露光される。これにより、ドラム面に走査露光した画像情報パターンに対応した静電像（静電潜像）が形成される。

ここで、複写機機能時には、画像形成装置本体に搭載したイメージスキャナ３８により光電読取りした原稿画像の電気的な画像情報信号が制御回路部（ＣＰＵ）４０を介してレーザースキャナ２４に入力する。その画像情報信号に対応して変調されたレーザー光Ｌがスキャナ２４から出力される。プリンタ機能時には、パーソナルコンピュータ・イメージスキャナ等の外部ホスト装置４１からの画像情報信号が制御回路部４０を介してスキャナ２４に入力し、その画像情報信号に対応して変調されたレーザー光Ｌが出力される。ファクシミリ受信機能時には、相手方ファクシミリからの画像情報信号が制御回路４０を介してスキャナ２４に入力し、その画像情報信号に対応して変調されたレーザー光Ｌが出力される。ファクシミリ送信機能時には、イメージスキャナ３８により光電読取りした原稿画像の電気的な画像情報信号が制御回路部４０を介して外部の相手方ファクシミリに送信される。

ドラム面に形成された静電像は現像装置２５によりトナー画像として現像される。一方、所定の制御タイミングで給紙ローラ２９が駆動されることで給紙カセット２８内に積載して収納されている記録材Ｐが一枚分離され、搬送路３０を通ってレジストローラ対３１に至る。記録材Ｐはこのレジストローラ対３１によって斜行矯正されるとともに、所定の制御タイミングにて、ドラム２２と転写ローラ２６との当接部である転写ニップ部Ｔに転写前ガイド３２で案内されて導入される。記録材Ｐが転写ニップ部Ｔを挟持搬送されていく過程で、転写ローラ２６に所定の転写バイアスが印加され、ドラム面のトナー画像が記録材面に順次に静電的に転写される。

転写ニップ部Ｔを出た記録材Ｐはドラム面から分離され、転写後ガイド３３に案内されて加熱装置（定着装置）３４に導入され、記録材Ｐ上の未定着トナー画像が熱と圧力で固着画像として定着される。画像定着された記録材Ｐは排出ローラ対３５により排紙口３６から装置外の排紙トレイ３７上に画像形成物として送り出される。

記録材Ｐに対するトナー画像転写後にドラム２２の面に残留する転写残トナーはクリーニング装置２７でドラム面から除去される。清掃されたドラムは繰り返して作像に供される。

３９は画像形成装置の操作部（コントロールパネル）である。この操作部３９には、メイン電源スイッチ、コピースタートキー、その他の操作用キー類、表示器類等が配設してあり、操作者が所望に画像形成条件の設定をすることができ、また各種情報の表示がなされる。

制御回路部４０は、操作部３９や外部ホスト装置４１と各種信号の授受をする。また、作像機構部の各種プロセス機器類から入力する信号や各種プロセス機器類への指令信号の処理、情報の表示、所定の作像シーケンス処理を司る。ＲＯＭ内に格納された制御プログラムや参照テーブルにしたがって制御を実行する。

（２）加熱装置３４
図２は加熱装置３４の要部の横断面模型図と制御系のブロック図である。この加熱装置３４は電磁誘導加熱方式・加熱ローラ方式の加熱装置である。

１は加熱手段としての加熱ローラ（定着ローラ）、２は加圧手段としての加圧ローラ、３は加熱ローラ１内に挿入して配設した、高周波磁場を発生する磁束発生手段としての励磁コイルユニットである。

加熱ローラ１は、本例においては、外径４０ｍｍ・厚さ０．５ｍｍ・長さ３４０ｍｍの導電性金属よりなる円筒状の芯金１ａに、表面のトナー離型性を高めるためにＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂より成る厚さ３０μｍの表層１ｂを設けたものである。ここで、カラー画像等の高画質な定着画像を得るために、芯金１ａと表層１ｂの間にシリコーンゴムなどの耐熱弾性層を設けても良い。芯金１ａを構成する導電性金属は、ニッケル、鉄、強磁性ＳＵＳ、鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−クロム合金、ニッケル−コバルト合金等の磁性金属である。この加熱ローラ１はその両端部側をそれぞれ定着装置筐体の不図示の側板間に軸受を介して回転可能に保持させて配設してある。

加圧ローラ２は、本例においては、外径２８ｍｍ・肉厚３ｍｍの円筒状の芯金２ａの周面に、肉厚３ｍｍ・長さ３３０ｍｍの耐熱弾性層２ｂを設け、さらにＰＦＡ・ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂より成る厚さ３０μｍの表層２ｃを設けたものである。この加圧ローラ２を加熱ローラ１の下側に並行に配列し、芯金２ａの両端部側をそれぞれ定着装置筐体の不図示の側板間に軸受を介して回転可能に保持させて配設してある。

そして、加熱ローラ１と加圧ローラ２を互いに不図示の加圧機構によって加圧ローラ２の弾性層２ｂの弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて、本例においては、記録材搬送方向において幅約５ｍｍの定着ニップ部Ｎを形成させている。

加熱ローラ１と加圧ローラ２は、その何れかが不図示の駆動モータによって駆動されて、それぞれ矢印の方向に、本例においては、３００ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転される。

励磁コイルユニット３は、励磁コイル４と、励磁コイル４で発生した磁束を加熱ローラ１に導く磁性コア５と、これらを保持するホルダ（保持部材）６を有する。

励磁コイル４は、リッツ線を用い、これを加熱ローラ１の長手方向（ローラ軸線方向）に並行に延び、両端部で折り曲げて複数回巻回して横長舟型にしたものである。磁性コア５はフェライト・パーマロイ等の高透磁率で残留磁束密度の低い材料であって、本例においては、横断面Ｔ字型に配置している。図３は励磁コイル４と磁性コア５との斜視模型図である。ホルダ６は、横断面略半円弧状樋型の本体６ａと蓋板６ｂとを有しており、ＰＰＳ系樹脂・ＬＰＣ（液晶ポリマー）等の高耐熱性樹脂の成形体である。ホルダ本体６ａ内に励磁コイル４と磁性コア５を収納し、蓋板６ｂを被せてユニット３としてある。このユニット３を、円筒状の加熱ローラ１の内空部に挿入する。そして、所定の回転角度姿勢でかつ加熱ローラ１の内面に対してホルダ本体６ａの半円弧状外面を非接触に所定の隙間を存して対向させた状態にして、ホルダ６の両端部を不図示の不動部材に対して非回転に固定支持させて配設してある。

加熱ローラ１の表面には第１の温度検知手段としてのメインサーミスタ７を当接させて配設してあり、このメインサーミスタ７から制御回路部４０へ加熱ローラ１の表面温度に関する電気的情報が入力する。このサーミスタ７は、装置に通紙可能な大小どのサイズの記録材も通紙領域となる加熱ローラ部分の面に対して当接させて配設してある。温度検知手段７はサーミスタに限られず、温度検知素子であればよく、接触式でも非接触式でもよい。

制御回路部４０は、画像形成装置の操作部３９のメイン電源スイッチがＯＮされると、装置を起動する。加熱装置３４については、定着ローラ１と加圧ローラ２を回転させ、高周波インバーター（高周波電源）９により励磁コイル４に１０〜１００ｋＫｚの交流電流を印加する。これにより、励磁コイル４から発生する磁束（交番磁界）が磁性コア５を介して加熱ローラ１に導かれ、導電性金属（誘導発熱性部材）である加熱ローラ芯金１ａが誘導発熱（うず電流損によるジュール発熱）する。これにより、加熱ローラ１が昇温する。この加熱ローラ１の表面温度がメインサーミスタ７で検知されて、加熱ローラ１の表面温度に関する電気的情報が制御回路部４０に入力する。制御回路部４０はこのサーミスタ７から入力する加熱ローラ１の表面温度に関する電気的情報が所定の設定温度（定着温度）に対応する電気的情報に維持されるように、高周波インバーター８から励磁コイル４への供給電力を制御して加熱ローラ１を温調する。すなわち、メインサーミスタ７の出力に応じて、高周波インバーター９が励磁コイル４に印加する交流電流の周波数を制御することによって、加熱ローラ１の表面は所定の設定温度に温調維持される。

そして、制御回路部４０は、画像形成スタート信号（プリント信号）に基いて、ドラム１に対するトナー画像の形成、記録材Ｐに対するトナー画像の転写の作像動作を実行し、未定着トナー画像を担持させた記録材Ｐを加熱装置３４に導入する。加熱装置３４に導入された記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程において、加熱ローラ１の熱で加熱され、かつニップ部圧で加圧されて、未定着トナー画像ｔが固着画像として記録材面に定着される。

（３）スタンバイモード、低電力モード、復帰モード
スタンバイモードは、画像形成装置が画像形成動作（プリント動作）可能な状態に保持されている制御モードであり、加熱装置３４は、ローラ１と２が回転され、加熱ローラ１が記録材Ｐを加熱可能な所定の設定温度（定着温度）に加熱温調されている。

低電力モードは、画像形成装置の消費電力をスタンバイモード時よりも低減させた状態に保持する制御モードであり、加熱装置３４は、スタンバイモード時よりも消費電力が少ない状態に制御される。

制御回路部４０は、スタンバイモード状態にある画像形成装置が画像形成動作を行うことなく所定時間を超えて待機のままであるときは、画像形成装置の消費電力を低減する低電力モードに移行する。

制御回路部４０は、低電力モード中に、復帰指令（所定の信号の入力）を受けたら、加熱装置３４の加熱ローラ１の温度を所定の設定温度（定着温度）に上昇させる復帰モードを経て、画像形成装置を再び画像形成動作可能なスタンバイモードに移行する。

復帰指令は、ユーザーの画像形成装置操作信号、例えば、コピー操作信号、プリント操作信号、ＦＡＸ操作信号、スキャナ操作信号、低電力モード解除操作信号等である。

本実施例においては、加熱装置３４が記録材を加熱可能であるスタンバイモードを、第１のスタンバイモードＡと第１のスタンバイモードＢの２つを具備させている。また、この第１と第２の２つのスタンバイモードＡとＢよりも加熱装置３４の消費電力が少ない低電力モードと、この低電力モードから上記の第１と第２のスタンバイモードＡとＢのうちのいずれかに復帰させる復帰モードと、を具備させている。また、磁束発生手段である励磁コイルユニット３の温度を検知する第２の温度検知手段であるサブサーミスタ８を具備させている。そして、復帰モード開始時において、このサブサーミスタ８で検知される励磁コイルユニット３の温度に応じて、復帰するスタンバイモードＡまたはＢが選択される。

本実施例においては、励磁コイルユニット３の温度を検知するサブサーミスタ８は、励磁コイル４のホルダ本体６ａ側とは反対側の励磁コイル内面に当接させて配設してある。このサブサーミスタ８から制御回路部４０に励磁コイル４の温度に関する電気的情報が磁束発生手段の温度情報として入力する。

図４は、本実施例における、第１と第２の２つのスタンバイモードＡとＢ、低電力モード、復帰モードに関するフローチャートである。以下のフローチャートは、制御回路部４０で実行される。

本実施例においては、第２のスタンバイモードＢは、第１のスタンバイモードＡよりも加熱装置３４の消費電力が少ないスタンバイモードである。

より具体的に、第１のスタンバイモードＡは、加熱ローラ１と２を回転させ、励磁コイル４に通電して加熱ローラ１を設定温度１９０℃に加熱温調するモードとしている。

また、第２のスタンバイモードＢは、加熱ローラ１と２を回転させ、励磁コイル４に通電して加熱ローラ１を設定温度１８０℃に加熱温調するモードとしている。

まず、画像形成装置が画像形成可能な第１のスタンバイモードＡ又は第２のスタンバイモードＢに保持されているスタンバイ状態（ステップＳ１０１）において、所定の低電力モード移行条件が満たされたかどうかを判別する（Ｓ１０２）。本実施例において、低電力モード移行条件は、画像形成装置がスタンバイ状態で５分以上放置された状態とする。

Ｓ１０２において、低電力モード移行条件が満たされた、すなわち、画像形成装置のスタンバイ状態が５分以上継続したと判断したら、低電力モードに移行する（Ｓ１０３）。

本実施例では、低電力モードは、ローラ１・２の回転を停止させ、高周波インバーター９から励磁コイル４への通電をＯＦＦする制御としている。

その後、低電力モード中に、低電力モードからの復帰指令を検知すると（Ｓ１０４）、低電力モードからの復帰を開始する（Ｓ１０５）。

本実施例では、低電力モードからの復帰指令とは、画像出力命令（プリント信号）が制御回路部４０に入力した場合、もしくは、ユーザーによって画像形成装置が操作されたと制御回路部４０が検知した場合とする。

復帰開始時には、まず、サブサーミスタ８によって、励磁コイル４のコイル温度Ｔｃｏｉｌを検知し（Ｓ１０６）、この検知温度に応じて、第１のスタンバイモードＡ又は第２のスタンバイモードＢのいずれかを選択する（Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８）。

本実施例では、コイル温度Ｔｃｏｉｌが１２０℃よりも低い場合は、設定温調温度を１９０℃とした、消費電力の多い第１のスタンバイモードＡを選択させている。また、コイル温度Ｔｃｏｉｌが１２０℃以上の場合には、設定温調温度を１８０℃とした、消費電力の少ない第２のスタンバイモードＢを選択させている。

その後、ローラ１・２を回転させ、高周波インバーター９から励磁コイル４に所定の高周波電流を印加して、加熱ローラ１の温度立ち上げを開始して（Ｓ１０９）、選択された第１のスタンバイモードＡ又は第２のスタンバイモードＢへ移行させる。

すなわち、第１のスタンバイモードＡが選択されているときは、メインサーミスタ７が加熱ローラ１の設定温調温度１９０℃を検知したら、その温調温度１９０℃を維持させて第１のスタンバイモードＡに移行し、画像出力が可能となる（Ｓ１０１）。

また、第２のスタンバイモードＢが選択されているときはメインサーミスタ７が加熱ローラ１の温調温度１８０℃を検知したら、その温調温度１８０℃を維持させて第２のスタンバイモードＢに移行し、画像出力が可能となる（Ｓ１０１）。

本実施例において、スタンバイ状態を５分間継続したときの消費電力を測定した結果を、表１に示す。本実施例においては、コイル温度が１２０℃よりも低い状態時には、消費電力の多い第１のスタンバイモードＡで加熱温調され、コイル温度が１２０℃以上の状態時には、消費電力の少ない第２のスタンバイモードＢで加熱温調される。

また、低電力モードからスタンバイ状態へ復帰した直後に連続の画像出力を行ったときの定着性を評価した結果もあわせて示す。

さらに、比較例として、低電力モードからの復帰後のスタンバイモード中の加熱装置の温調温度を１８０℃とした場合（比較例１）と、１９０℃とした場合（比較例２）の、消費電力および定着性もあわせて示す。

本実施例にあっては、励磁コイル４の温度に応じて、低電力モードからの復帰後のスタンバイモードにおける加熱装置の温調温度を変更するため、良好な定着性を維持しつつ加熱装置の消費電力を低減することが可能である。

一方、比較例１にあっては、加熱装置の消費電力は本実施例とほぼ同等であるが、励磁コイル４の温度が低い場合では定着不良が発生した。

また、比較例２にあっては、良好な定着性を得られたが、励磁コイル４の温度が高い場合では、加熱装置の消費電力が悪化してしまった。

以上説明した実施例の構成は、本発明を限定するために記載されたものではなく、適用する加熱装置に応じて種々の変更が可能である。

１）例えば、加熱手段たる加熱ローラ１は、導電金属層を備えるエンドレスベルトであっても良いし、磁束発生手段である励磁コイルユニット３を加熱ローラ１もしくはエンドレスベルトの外部に配置しても良い。

２）磁束発生手段である励磁コイルユニット３の温度を測定する手段としては、本実施例では励磁コイル４にサーミスタ８を直接に当接させたが、励磁コイル４に接触する接触部材を介して温度を測定しても良い。サーモパイル等を用いて非接触で励磁コイル４あるは励磁コイル４に接触する接触部材の温度を検知しても良い。また、磁性コア５、あるいは励磁コイル４と磁性コア５を保持するホルダ（保持部材）６の温度を、温度検知素子を直接に当接させて、又は接触部材を介して当接させて、あるいは非接触で、検知しても良い。

図５は磁性コア５の温度をサーミスタ８で検知するようにしている。そして、図６のように、低電力モードからの復帰開始時には、まず、サブサーミスタ８によって、磁性コア５のコア温度Ｔｃｏｒｅを検知する（Ｓ２０６）。この検知温度に応じて、第１のスタンバイモードＡ又は第２のスタンバイモードＢのいずれかを選択する（Ｓ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８）。この例では、コア温度Ｔｃｏｒｅが１００℃よりも低い場合は、設定温調温度を１９０℃とした第１のスタンバイモードＡを、コイル温度Ｔｃｏｒｅが１００℃以上の場合には、設定温調温度を１８０℃とした第２のスタンバイモードＢを選択させている。図６において、Ｓ２０１〜２０５、２０９、２１０は、図４のＳ１０１〜１０５、１０９、１１０と同様であるので再度の説明を省略する。

図７はホルダ６の温度をサーミスタ８で検知するようにしている。そして、図８のように、低電力モードからの復帰開始時には、まず、サブサーミスタ８によって、ホルダ６のホルダ温度Ｔｈを検知する（Ｓ３０６）。この検知温度に応じて、第１のスタンバイモードＡ又は第２のスタンバイモードＢのいずれかを選択する（Ｓ３０６、Ｓ３０７、Ｓ３０８）。この例では、ホルダ温度Ｔｈが８５℃よりも低い場合は、設定温調温度を１９０℃とした第１のスタンバイモードＡを、コイル温度Ｔｃｏｒｅが８５℃以上の場合には、設定温調温度を１８０℃とした第２のスタンバイモードＢを選択させている。図８において、Ｓ３０１〜３０５、３０９、３１０は、図４のＳ１０１〜１０５、１０９、１１０と同様であるので再度の説明を省略する。

３）励磁コイル４の温度を測定する別の手段として、励磁コイル４のＤＣ抵抗を測定してもよい。一般に、導電金属の温度が上昇すると電気抵抗も増加するため、励磁コイル４のＤＣ抵抗を測定、もしくは励磁コイル４のＤＣ電流およびＤＣ電圧を測定して抵抗を算出することで、励磁コイル４の温度を類推することができる。

図９は上記の具体例を示すものである。４２は励磁コイル４に対する定電圧電源であり、制御回路４０は励磁コイル４の温度測定時にこの電源をＯＮして励磁コイル４に所定の電圧を印加する。このとき励磁コイル４に流れる電流量が電流測定手段としての電流計４３で検知され、検知電流量に関する電気的情報が制御回路部４０に入力する。制御回路部４０は抵抗演算機能部（抵抗測定手段）４０ａにおいて、励磁コイル４に対する印加電圧と入力した検知電流量とから励磁コイル４の抵抗値を演算（抵抗測定）する。そして、コイル温度算出機能部（コイル温度算出手段）４０ｂにおいて、予め記憶させてある励磁コイル４の電気抵抗値−温度相関テーブルに基いて、上記の演算抵抗値に対応する温度を算出する。これにより、サーミスタ８を用いないで、励磁コイル４の温度を測定するようにしたものである。

また、コイル温度算出機能部４０ｂにおいて、予め記憶させてある励磁コイル４の定電圧印加時の電流値−温度相関テーブルに基いて、電流計４３から入力する検知電流値に対応する温度を算出させる。これにより、サーミスタ８を用いないで、励磁コイル４の温度を測定するようにすることもできる。

図１０は更に他の具体例を示すものである。４４は励磁コイル４に対する定電流電源であり、制御回路４０は励磁コイル４の温度測定時にこの電源をＯＮして励磁コイル４に所定の電流を印加する。このとき励磁コイル４にかかる電圧値が電圧測定手段としての電圧計４５で検知され、検知電圧値に関する電気的情報が制御回路部４０に入力する。制御回路部４０は、コイル温度算出機能部（コイル温度算出手段）４０ｂにおいて、予め記憶させてある励磁コイル４の定電流印加時の電圧値−温度相関テーブルに基いて、電圧計４５から入力する検知電圧値に対応する温度を算出する。これにより、サーミスタ８を用いないで、励磁コイル４の温度を測定するようにしたものである。

４）また、本実施例では、復帰モード開始時において磁束発生手段の検知温度に応じて選択されて復帰するスタンバイモードとして、第１と第２の２段階のスタンバイモードＡとＢを備えたが、これに限られない。さらに細分化して３段階以上の複数のスタンバイモードを具備させ、復帰モード開始時において磁束発生手段の検知温度に応じて復帰するスタンバイモードを選択させてもよい。

５）また、本実施例では、複数の各スタンバイモードの温調温度を変化させた。すなわち、複数の各スタンバイモードは、加熱装置が記録材を加熱していない待機時における加熱手段である加熱ローラ１の設定温度（温調温度）を異ならせている。画像形成時の温調温度を別に設定して、これを変化させることによって、画像形成時においても消費電力を低減させることが可能となる。すなわち、複数の各スタンバイモードは、加熱装置が記録材を加熱している時における加熱手段である加熱ローラ１の設定温度（温調温度）を異ならせるようにすることもできる。

６）また、高周波インバーター９に印加する最大電力を、復帰モード開始時において磁束発生手段の検知温度に応じて適時変更しても良い。すなわち、複数のスタンバイモードは、記録材を加熱していない待機時あるいは記録材を加熱している動作時における加熱手段である加熱ローラ１に印加される最大電力を異ならせるようにすることもできる。

７）また、低電力モードに移行する条件、および低電力モードからスタンバイモードに復帰する条件も、適時変更可能であることは無論である。

本実施例は、図１１のように、低電力モード開始から復帰モード開始までの時間を計測するカウンタ（時計機能部）４０ｃを制御回路部４０に具備させてある。磁束発生手段である励磁コイルユニット３の温度を測定する手段は具備させていない。そして、復帰モード開始時における前記カウンタ４０ｃの値に応じて、復帰するスタンバイモードを第１のスタンバイモードＡか第２のスタンバイモードＢかに選択するようにしている。

図１２は、本実施例に係る画像形成装置における、低電力モード、復帰モードおよび複数のスタンバイモードに関するフローチャートである。以下のフローチャートは、制御回路部４０で実行される。

まず、画像形成装置が画像形成可能な第１のスタンバイモードＡ又は第２のスタンバイモードＢに保持されているスタンバイ状態（Ｓ４０１）において、所定の低電力モード移行条件が満たされたかどうかを判別する（Ｓ４０２）。本実施例において、低電力モード移行条件は、画像形成装置がスタンバイ状態で５分以上放置された状態とする。

Ｓ４０２において、低電力モード移行条件が満たされた、すなわち、画像形成装置のスタンバイ状態が５分以上継続したと判断したら、低電力モードに移行する（Ｓ４０３）。

本実施例では、低電力モードは、ローラ１・２の回転を停止させ、高周波インバーター９から励磁コイル４への通電をＯＦＦする制御としている。このときからカウンタ４０ｃの動作を開始する。

その後、低電力モード中に、低電力モードからの復帰指令を検知すると（Ｓ４０４）、カウンタ４０ｃの動作を停止して、低電力モードからの復帰を開始する（Ｓ４０５）。

復帰開始時には、まず、カウンタ４０ｃの値を検知して（Ｓ４０６）、このカウンタ４０ｃの値に応じて、消費電力の多い第１のスタンバイモードＡ又は消費電力の少ない第２のスタンバイモードＢのいずれかを選択する（Ｓ４０６、Ｓ４０７、Ｓ４０８）。

本実施例では、カウンタ４０ｃの値が６０分以上の場合は、磁束発生手段の温度が所定温度よりも低い状態にあると推測されるから、設定温調温度を１９０℃とした、消費電力の多い第１のスタンバイモードＡを選択させている。また、６０分未満の場合には、磁束発生手段の温度が所定温度よりも高い状態にあると推測されるから、設定温調温度を１８０℃とした、消費電力の少ない第２のスタンバイモードＢを選択させている。

その後、カウンタ４０ｃをリセットし、ローラ１・２を回転させる。また、高周波インバーター９から励磁コイル４に所定の高周波電流を印加して、加熱ローラ１の温度立ち上げを開始して（Ｓ４０９）、選択された第１のスタンバイモードＡ又は第２のスタンバイモードＢへ移行させる。

すなわち、第１のスタンバイモードＡが選択されているときは、メインサーミスタ７が加熱ローラ１の設定温調温度１９０℃を検知したら、その温調温度１９０℃を維持させて第１のスタンバイモードＡに移行し、画像出力が可能となる（Ｓ１０１）。

また、第２のスタンバイモードＢが選択されているときはメインサーミスタ７が加熱ローラ１の温調温度１８０℃を検知したら、その温調温度１８０℃を維持させて第２のスタンバイモードＢに移行し、画像出力が可能となる（Ｓ１０１）。

本実施例にあっては、低電力モードの経過時間に応じて低電力モードからの復帰後のスタンバイモード中の加熱装置の温調温度を変更するため、良好な定着性を維持しつつ加熱装置の消費電力を低減することが可能となる。

ここで、実施例においては、リカバリー開始時の磁束発生手段の温度によって、スタンバイモードＡもしくはスタンバイモードＢに切り換えている。本実施例では、途中で磁束発生手段の温度が所定温度を超えた場合であっても、モードを切り換えることはしていない。もちろん、切り換えてもかまわないが、加熱手段（加熱ローラ/加熱ベルトなど）の熱容量が小さく、磁束発生手段の熱容量が大きい構成にあっては、加熱手段の温度上昇に比べて磁束発生手段の温度上昇は相当遅くなる。そのため、途中で切り換えても、それほど効果が無いように思われる。

本実施例の構成は、本発明を限定するために記載されたものではなく、前述の実施例１の構成と同様に、適用する加熱装置に応じて種々の変更が可能であることは自明である。

本実施例では、復帰モード開始時においてカウンタ４０ｃの値に応じて選択されて復帰するスタンバイモードとして、第１と第２の２段階のスタンバイモードＡとＢを備えたが、これに限られない。さらに細分化して３段階以上の複数のスタンバイモードを具備させ、復帰モード開始時において磁束発生手段の検知温度に応じて復帰するスタンバイモードを選択させてもよい。

本実施例では、複数の各スタンバイモードの温調温度を変化させた。すなわち、複数の各スタンバイモードは、加熱装置が記録材を加熱していない待機時における加熱手段である加熱ローラ１の設定温度（温調温度）を異ならせている。画像形成時の温調温度を別に設定して、これを変化させることによって、画像形成時においても消費電力を低減させることが可能となる。すなわち、複数の各スタンバイモードは、加熱装置が記録材を加熱している時における加熱手段である加熱ローラ１の設定温度（温調温度）を異ならせるようにすることもできる。

高周波インバーター９に印加する最大電力を、復帰モード開始時において磁束発生手段の検知温度に応じて適時変更しても良い。すなわち、複数のスタンバイモードは、記録材を加熱していない待機時あるいは記録材を加熱している動作時における加熱手段である加熱ローラ１に印加される最大電力を異ならせるようにすることもできる。

また、低電力モードに移行する条件、および低電力モードからスタンバイモードに復帰する条件も、適時変更可能であることは無論である。

実施例１における画像形成装置の概略構成図 加熱装置の要部の横断面模型図と制御系のブロック図 励磁コイルと磁性コアとの斜視模型図 モード制御に関するフローチャート 磁性コアの温度を測定するようにした加熱装置の要部の横断面模型図と制御系のブロック図 図５の加熱装置のモード制御に関するフローチャート 励磁コイルと磁性コアを保持するホルダの温度を測定するようにした加熱装置の要部の横断面模型図と制御系のブロック図 図７の加熱装置のモード制御に関するフローチャート 励磁コイルの温度を励磁コイルの抵抗測定により検知するようにした加熱装置の要部の横断面模型図と制御系のブロック図 励磁コイルの温度を励磁コイルにかかる電圧測定により検知するようにした加熱装置の要部の横断面模型図と制御系のブロック図 実施例２の加熱装置の要部の横断面模型図と制御系のブロック図 モード制御に関するフローチャート

符号の説明

３４・・加熱装置（定着装置）、１・・加熱着ローラ（加熱手段）、２・・加圧ローラ（加圧手段）、３・・励磁コイルユニット（磁束発生手段）、４・・励磁コイル、５・・磁性コア、６・・ホルダ、７・・メインサーミスタ（第１の温度検知手段）、８・・サブサーミスタ（第２の温度検知手段）、９・・高周波インバーター（高周波電源）、３９・・操作部（コントロールパネル）、４０・・制御回路部（制御手段、ＣＰＵ）、４１・・外部ホスト装置

Claims (19)

1. 高周波磁場を発生する磁束発生手段と、前記磁束発生手段に電力を印加する高周波電源と、前記磁束発生手段の発生する磁束の作用により加熱される加熱手段と、前記加熱手段を所定温度に維持するよう前記高周波電源を制御する温度制御手段と、を有する電磁誘導加熱方式の加熱装置を備え、画像形成手段により画像を形成した記録材を前記加熱手段により加熱して画像形成物を出力する画像形成装置において、
   前記加熱装置が記録材を加熱可能である複数のスタンバイモードと、前記複数のスタンバイモードよりも加熱装置の消費電力が少ない低電力モードと、前記低電力モードから前記複数のスタンバイモードのうちのいずれかに復帰させる復帰モードと、を備えており、
   前記磁束発生手段の温度を検知する温度検知手段を有し、復帰モード開始時において検知される磁束発生手段の温度に応じて、復帰するスタンバイモードが選択されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記磁束発生手段は、励磁コイルを備え、前記温度検知手段は前記励磁コイルの温度を検知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. 前記温度検知手段は、励磁コイルと、前記励磁コイルに接触する接触部材を備え、前記温度検知手段は前記接触部材の温度を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記温度検知手段は、励磁コイルの抵抗を測定する抵抗測定手段と、抵抗測定手段の測定結果から励磁コイルの温度を算出するコイル温度算出手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記温度検知手段は、励磁コイルに所定の電圧を印加する電圧印加手段と、励磁コイルに流れる電流を測定する電流測定手段と、電流測定手段の測定結果から励磁コイルの温度を算出するコイル温度算出手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記温度検知手段は、励磁コイルに所定の電流を印加する電流印加手段と、励磁コイルにかかる電圧を測定する電圧測定手段と、電圧測定手段の測定結果から励磁コイルの温度を算出するコイル温度算出手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記磁束発生手段は、励磁コイルと、励磁コイルを保持する保持部材と、を有し、前記温度検知手段は前記保持部材の温度を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記磁束発生手段は、励磁コイルと、励磁コイルが発生した磁束を前記加熱手段に導く磁性コアと、を有し、前記温度検知手段は前記磁性コアの温度を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記温度検知手段の検知温度が所定以上であった場合は、前記複数のスタンバイモードのうち、加熱装置の消費電力がより少ないスタンバイモードに復帰することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱している動作時における前記加熱手段に印加される最大電力が異なることを特徴とする、請求項１から請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱している動作時における、前記加熱手段の設定温度が異なることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱していない待機時における、前記加熱手段に印加される最大電力が異なることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱していない待機時における、前記加熱手段の設定温度が異なることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 高周波磁場を発生する磁束発生手段と、前記磁束発生手段に電力を印加する高周波電源と、前記磁束発生手段の発生する磁束の作用により加熱される加熱手段と、前記加熱手段を所定温度に維持するよう前記高周波電源を制御する温度制御手段と、を有する電磁誘導加熱方式の加熱装置を備え、画像形成手段により画像を形成した記録材を前記加熱手段により加熱して画像形成物を出力する画像形成装置において、
    前記加熱装置が記録材を加熱可能である複数のスタンバイモードと、前記複数のスタンバイモードよりも加熱装置の消費電力が少ない低電力モードと、前記低電力モードから前記複数のスタンバイモードのうちのいずれかに復帰させる復帰モードと、を備えており、
    低電力モード開始から復帰モード開始までの時間を計測するカウンタを有し、復帰モード開始時における前記カウンタの値に応じて、復帰するスタンバイモードが選択されることを特徴とする画像形成装置。
15. 前記カウンタの値が所定以下であった場合は、複数のスタンバイモードのうち、加熱装置の消費電力がより少ないスタンバイモードに復帰することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱している動作時における、前記加熱手段に印加される最大電力が異なることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱している動作時における、前記加熱手段の設定温度が異なることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の画像形成装置。
18. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱していない待機時における、前記加熱手段に印加される最大電力が異なることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の画像形成装置。
19. 前記複数のスタンバイモードは、記録材を加熱していない待機時における、前記加熱手段の設定温度が異なることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の画像形成装置。

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