JP4922117B2 - 画像形成装置及び画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載される、誘導加熱方式を用いた、定着装置及び定着装置の制御方法に関する。

近年電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に使用される誘導加熱方式の定着装置がある。この誘導加熱方式の定着装置は、誘導加熱コイルを用いて、定着装置の金属層に渦電流を発生させて定着装置を発熱させている。そして従来は、誘導加熱コイルに供給する電力をオン・オフ制御して定着装置の温度を一定に保持する装置がある。

但し、画像形成装置をクイックスタートしあるいは、消費エネルギーを節約する観点から、熱容量の小さい定着装置を用いる場合がある。このように熱容量の小さい定着装置の場合、誘導加熱コイルの供給電力をオン・オフ制御するのみでは、定着装置の温度変動が大きくなる。このため定着性能に悪影響を生じるおそれがある。そこで誘導加熱コイルの供給電力をより細かく制御するように、ＣＰＵを用いて、高電力側は、インバータ回路のスイッチング素子の制御をオン幅制御し、小電力側は、インバータ回路のスイッチング素子をＯＮ−ＯＦＦ制御して、誘導加熱コイルに供給する電力量を可変して、定着装置の温度をよりなめらかにするよう制御する装置もある（例えば特許文献１）。
日本特許特開２００２−２３１４２７号公報(（００８４）〜（０１０４）カラム、図１１)

しかしながら特許文献１では、電力を平均化するために、小電力についてスイッチング素子をＯＮ−ＯＦＦ制御するものであり、誘導加熱コイルへの供給電力は、あくまでも電力を可変して行っている。このため、ＣＰＵの処理速度によっては、瞬時に供給電力を調整制御できない恐れがある。この様な制御遅れにより、定着装置の温度リップルが拡大し、更にはオーバーシュートを生じるおそれがある。定着装置がオーバーシュートすると、高温オフセットを原因とする画質の劣化を生じる可能性がある。更には、ＣＰＵが制御不能になるおそれもあり、安全上十分とはいえない。

このため、誘導加熱方式の定着装置において、誘導加熱コイルへの供給電力を調整制御して、熱容量の小さい定着装置であっても、均一な定着温度を保持し、高画質の定着画像を得る画像形成装置の定着装置の開発が望まれる。しかも十分な安全性を得て、信頼性の高い画像形成装置の定着装置の開発が望まれる。

そこで本発明は上記課題を解決するものであり、発熱部材の熱容量の大きさにかかわらず、発熱部材の温度変動を低減し、定着性能を向上して高画質を得るとともに、安全性の高い画像形成装置及び画像形成装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、金属導電層を有する発熱部材と、前記発熱部材の周囲に配置される誘導電流発生コイルと、前記誘導電流発生コイルに電力を出力する電力供給部と、前記発熱部材の周囲に配置される温度センサと、画像形成装置全体を制御し第１の基準温度と前記温度センサの検知結果とを比較して前記電力供給部の出力を制御する制御部と、第２の基準温度と前記温度センサの検知結果とを比較して前記電力供給部をスイッチングするオンオフ回路とを有するものである。

本発明によれば、発熱部材をより適した電力量でより高精度に温度制御出来、発熱部材の表面温度を一定温度に容易に保持して、定着性能向上及び電力の節約を得る。且つ制御遅れを防止して、発熱部材の温度制御の安全性を高めることが出来る。

以下この発明の実施例について図１乃至図９を参照して詳細に説明する。図１はこの発明の実施例の画像形成装置１を示す概略構成図である。画像形成装置１は、原稿を読み取るスキャナ部６及び、画像を形成するプリンタ部２並びにシート紙Ｐを供給する給紙部３を備えている。スキャナ部６は、上面に設けられる自動原稿送り装置４により供給される原稿を読み取り、読み取った画像情報を、アナログ信号に変換する。

プリンタ部２は、矢印ｑ方向に回転される転写ベルト１０ａに沿って、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋがタンデムに並べられた画像形成ユニット１０を備える。更に画像形成ユニット１０は、各色の画像形成ステーション１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに画像情報に応じたレーザビームを照射するレーザ露光装置１９を備える。更にプリンタ部２は、定着装置１１、排紙ローラ４０を備え、定着後のシート紙Ｐを排紙部５に搬送する排紙搬送路４１を有している。

画像形成ユニット１０のイエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙは、矢印ｒ方向に回転する感光体ドラム１２Ｙの周囲に、帯電器１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、転写ローラ１５Ｙ、クリーナ１６Ｙ、除電器１７Ｙを配置してなっている。マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様の構成とされる。

給紙部３は第１及び第２の給紙カセット３ａ、３ｂを備える。給紙カセット３ａ、３ｂから、画像形成ユニット１０に至るシート紙Ｐの搬送路７には、給紙カセット３ａ、３ｂからシート紙Ｐを取り出すピックアップローラ７ａ、７ｂ、分離搬送ローラ７ｃ、７ｄ、搬送ローラ７ｅ及びレジストローラ８が設けられる。

プリント操作開始により、プリンタ部２のイエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙでは、感光体ドラム１２Ｙが矢印ｒ方向に回転され、帯電器１３Ｙにより一様に帯電される。次いで感光体ドラム１２Ｙは、レーザ露光装置１９により、スキャナ部６で読取ったイエロの画像情報に対応する露光々を照射され静電潜像を形成される。この後感光体ドラム１２Ｙは現像装置１４Ｙによりトナーを供給され、感光体ドラム１２Ｙ上にイエロ（Ｙ）のトナー像が形成される。このイエロ（Ｙ）のトナー像は、転写ローラ１５Ｙ位置で、転写ベルト１０ａ上を矢印ｑ方向に搬送されるシート紙Ｐに転写される。トナー像を転写終了後、感光体ドラム１２Ｙはクリーナ１６Ｙにより残留トナーをクリーニングされ、除電器１７Ｙにより感光体ドラム１２Ｙ表面を除電され、次のプリント可能とされる。

マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋにおいても、イエロ（Ｙ）の画像形成ステーション１８Ｙと同様にして、トナー像を形成する。画像形成ステーション１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋで形成された各色のトナー像は、各転写ローラ１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ位置にて、イエロのトナー像を形成されたシート紙Ｐに順次転写される。このようにしてカラートナー像を形成されたシート紙Ｐは、定着装置１１により加熱加圧定着されプリント画像を完成され排紙部５に排紙される。

次に定着装置１１について述べる。図２は、定着装置１１を示す概略構成図である。定着装置１１は、発熱部材であるヒートローラ２０とプレスローラ３０を有する。ヒートローラ２０とプレスローラ３０はそれぞれ直径４０ｍｍとされる。ヒートローラ２０は、定着モータ３６により矢印ｓ方向に駆動される。プレスローラ３０は、スプリング４４を有する加圧機構によりヒートローラ２０に加圧接触される。これによりヒートローラ２０及びプレスローラ３０間に一定幅のニップ３７が形成される。プレスローラ３０は、ヒートローラ２０に従動して矢印ｔ方向に回転される。

ヒートローラ２０は、芯金２０ａの周囲に厚さ５ｍｍの発泡ゴム(スポンジ）２０ｂ、ニッケル（Ｎｉ）からなる厚さ４０μｍの金属導電層２０ｃ、厚さ２００μｍのソリッドゴム層２０ｄ及び、厚さ３０μｍの離型層２０ｅを有している。金属導電層２０ｃは、ニッケルに限らず、ステンレス、アルミニウム、あるいはステンレスとアルミニウムの複合材等であっても良い。金属導電層２０ｃ、ソリッドゴム層２０ｄ及び、離型層２０ｅは、これ等を一体として、発泡ゴム(スポンジ）２０ｂに接着しないで、発泡ゴム(スポンジ）２０ｂに対してスライド可能となるように構成しても良い。

プレスローラ３０は、芯金３０ａ周囲に、シリコンゴム層３０ｂ及び、離型層３０ｄを被覆して構成される。

更にヒートローラ２０の外周には、剥離爪５４、誘導電流発生コイルである誘導加熱コイル５０、温度センサであるサーモパイル式の赤外線センサ５６及び、サーモスタット５７が設けられる。剥離爪５４は、定着後のシート紙Ｐがヒートローラ２０に巻きつくのを防止する。剥離爪５４は、接触式あるいは非接触式のいずれであっても良い。誘導加熱コイル５０は、ヒートローラ２０の外周に所定のギャップを介して設けられ、ヒートローラ２０の金属導電層２０ｃを発熱させる。赤外線センサ５６は、非接触でヒートローラ２０のほぼ中央部の表面温度を検出し電圧に変換する。サーモスタット５７は、ヒートローラ２０の表面温度の異常を検知して、誘導加熱コイル５０への電力供給を強制的にオフする。サーモスタット５７は、例えば後述するＣＰＵ６２の暴走等によりヒートローラ２０の表面温度が上昇し、あらかじめ設定された第３の基準温度に達した場合に、誘導加熱コイル５０への電力供給を強制的にオフする。

誘導加熱コイル５０は、ヒートローラ２０と略同軸形状を有し、ヒートローラ２０に磁束を集中させるための磁性体コア５２に線材を周回して形成されている。線材として、例えば耐熱性のポリアミドイミドで被覆して、お互いに絶縁された銅線材を複数本束ねて構成されるリッツ線を用いている。線材をリッツ線とすることにより、線材の径を磁界の浸透深さより小さくすることが出来る。これにより線材に高周波電流を有効に流すことが可能になる。本実施例においては、直径０．５ｍｍの銅線材を１９本束ねてリッツ線としている。

この様なリッツ線に所定の高周波電流を供給すると、誘導加熱コイル５０は磁束を発生する。この磁束により、金属導電層２０ｃに、磁界の変化を妨げるように渦電流を発生させる。この渦電流と金属導電層２０ｃの抵抗値によりジュール熱が発生して、ヒートローラ２０は瞬時に発熱される。

次にヒートローラ２０を発熱させる誘導加熱コイル５０の制御系７０について図３を参照して述べる。制御系７０は、二次側７０ａに、オンオフ回路である温度比較回路６１及び、制御部であるＣＰＵ６２を有する。制御系７０は、一次側７０ｂに、電力供給部であり誘導加熱コイル５０に駆動電力を供給するインバータ回路７１、商用交流電源７６からの電流を整流してインバータ回路７１に供給する整流回路７２、コイル制御回路７３、整流回路７２の出力を検出して、電力が一定になるようにフィードバックする電力検出回路７４及びヒューズ７５を有する。

二次側７０ａの温度比較回路６１並びにＣＰＵ６２からの信号は、フォトカプラ６４を介して、一次側７０ｂのコイル制御回路７３に送信される。フォトカプラ６４を使用することにより、制御系７０の二次側７０ａと一次側７０ｂとを絶縁できる。

温度比較回路６１からコイル制御回路７３には、インバータ回路７１による電力供給をオンあるいはオフするよう指示する信号を送る。ＣＰＵ６２からコイル制御回路７３には、インバータ回路７１からの電力供給を調整するよう指示する信号を送る。制御系７０の二次側７０ａからフォトカプラ６４に信号が送られると、フォトカプラ６４がオンすることで、コイル制御回路７３、更にインバータ回路７１が作動し、誘導加熱コイル５０に高周波電流が流され、電力値を調整され、更には高周波電力がオフされる。

温度比較回路６１は、ＣＰＵ６２による誘導加熱コイル５０への出力値が、調整可能な最低出力値になっても、ヒートローラ２０が、第２の基準温度を超えてしまった場合に作動する。温度比較回路６１は、図４に示すように、基準値入力端子４２から入力される第２の基準温度に相当する基準電圧と、測定値入力端子４３から入力される赤外線センサ５６の検知結果に相当する検知電圧とを比較するコンパレータ４５を有する。コンパレータ４５で、検知電圧が基準電圧を超えた場合、温度比較回路６１は、フォトカプラ６４にオフ信号を送る。コンパレータ４５で、検知電圧が基準電圧未満の場合、温度比較回路６１は、フォトカプラ６４へのオン信号を出力する。第２の基準温度は、変動可能であり、例えば後述する第１の基準温度との相対的な関係に従い設定される。

ＣＰＵ６２は、画像形成装置１全体を制御すると共に、フォトカプラ６４に送る信号のビット値を変えることで、インバータ回路７１が誘導加熱コイル５０に供給する高周波電力を調整するよう、コイル制御回路７３に指示する。コイル制御回路７３は、赤外線センサ５６の検出結果に応じてインバータ回路７１により誘導加熱コイル５０に供給する電力である高周波電力をフィードバック制御する。ＣＰＵ６２は、第１の基準温度と、赤外線センサ５６の検知結果とを比較して、フォトカプラ６４へ送る信号を制御する。第１の基準温度は、定着装置１１の各種モード時のヒートローラ２０の制御温度に応じて、予め、複数設定される。

赤外線センサ５６の検知結果が第１の基準温度未満の場合、ＣＰＵ６２は、誘導加熱コイル５０に供給する電力を増加するよう制御する。赤外線センサ５６の検知結果が第１の基準温度より大きい場合、ＣＰＵ６２は、誘導加熱コイル５０に供給する電力を低減するよう制御する。ＣＰＵ６２は、第１〜第３の基準温度等を記憶するメモリ６２ａを有する。

インバータ回路７１は、例えば図５に示す、準Ｅ級インバータ回路７１ａあるいは、図６に示す、ハーフブリッジインバータ回路７１ｂ等を用いることが可能である。本実施例で、例えばハーフブリッジインバータ回路７１ｂを用いた場合、商用交流電源７６をダイオードブリッジからなる整流回路７２で整流する。整流した電流の駆動周波数を、ハーフブリッジインバータ回路７１ｂにより、変動する。ハーフブリッジインバータ回路７１ｂは、ＣＰＵ６２から信号を受けたコイル制御回路７３により駆動されるドライバ８４により制御される。

即ちドライバ８４により、２個の直列に接続されたスイッチングトランジスタ８２、８３を交互に通電する。これにより直列共振回路の誘導加熱コイル５０と、共振コンデンサ８６に高周波電流を供給する。高周波電流の動作周波数は、商用交流電源７６から整流回路７２にいたる間の電流を検知するカレントトランス８７の電流値がＣＰＵ６２に指示された電流値となるよう、スイッチングトランジスタ８２、８３のオン・オフ時間を制御する。カレントトランス８７の電流値をＣＰＵ６２に指示された電流値と一致させることにより所望の動作周波数を得られる。これにより、誘導加熱コイル５０に供給する電力を所望の電力値に調整出来る。

尚制御系７０の一次側７０ｂのインバータ回路７１として、図５に示すように、準Ｅ級インバータ回路７１ａを用いても良い。準Ｅ級インバータ回路７１ａは、単一のスイッチング素子７７のオン−オフ時間をコイル制御回路７３で制御して、誘導加熱コイル５０に供給する電流の駆動周波数を変動する。駆動周波数を変動することで、誘導加熱コイル５０に供給する電力を調整可能となる。

次に、制御系７０による、ヒートローラ２０の温度制御及び、基準温度の設定について述べる。画像形成装置１の待機モードにおいては、第１の基準温度であるヒートローラ２０のローラ制御温度はＣＰＵ６２によりあらかじめ例えば１５０℃に設定される。この待機モード時、インバータ回路７１により誘導加熱コイル５０には５００Ｗの電力が供給される。又、画像形成装置１の定着モードにおいては、第１の基準温度であるヒートローラ２０のローラ制御温度は、ＣＰＵ６２によりあらかじめ例えば１７０℃に設定される。この定着モード時、インバータ回路７１により誘導加熱コイル５０には９００Ｗの電力が供給される。

電源投入によりウォーミングアップが開始されると、誘導加熱コイル５０には、インバータ回路７１により、先ず例えば９００Ｗの電力が供給される。これによりヒートローラ２０が制御温度まで加熱されたら、その後、誘導加熱コイル５０には、インバータ回路７１により５００Ｗの電力が供給されることとなる。ヒートローラ２０が待機モードの制御温度に達すると、ＣＰＵ６２は、ヒートローラ２０が制御温度１５０℃を保持するように、赤外線センサ５６の検知結果に応じて、コイル制御回路７３を制御する。これによりインバータ回路７１は誘導加熱コイル５０に供給する電力値を調整する。又印刷命令により、画像形成装置１が定着モードになり、ヒートローラ２０が定着モードの制御温度に達すると、ＣＰＵ６２は、ヒートローラ２０が制御温度１７０℃を保持するように、赤外線センサ５６の検知結果に応じて、コイル制御回路７３を制御する。これによりインバータ回路７１は誘導加熱コイル５０に供給する電力値を調整する。

次にヒートローラ２０を第１の基準温度に保持するための温度制御について述べる。ヒートローラ２０の温度制御は、ＣＰＵ６２による誘導加熱コイル５０に供給する電力値の調整制御と、温度比較回路６１による誘導加熱コイル５０への電力のオン・オフ制御の２段階で行われる。いずれも赤外線センサ５６によりヒートローラ２０の表面温度を検知して、フィードバック制御する。

図７に、先ず温度比較回路６１の第２の基準温度を設定するためのフローチャートを示す。温度制御操作を開始すると、定着装置１１のモードに応じてメモリ６２ａから、第１の基準温度である制御温度を読み出す(ステップ１００）。定着装置１１が待機モードであれば、メモリ６２ａから制御温度１５０℃を読み出す一方、定着装置１１が定着モードであれば、制御温度１７０℃を読み出す。次いで赤外線センサ５６による、ヒートローラ２０の表面温度の検知結果に相当する検知電圧を獲得する(ステップ１０１）。

この後、後述する図８に示すフローチャートに従い、ＣＰＵ６２により、誘導加熱コイル５０に供給する電力値を設定する(ステップ１０２）。ステップ１０２で設定された電力値が、誘導加熱コイル５０への出力調整が可能な、最低限度である最低出力値(例えば２００Ｗ以下)で有るかを比較する(ステップ１０３）。設定された誘導加熱コイル５０に供給する電力値が、最低出力値であれば、ステップ１０４に進み第２の基準温度を、第１の基準温度と同じとなるように設定変更する。例えば定着モードの場合、第２の基準温度を、制御温度である１７０℃と同じ温度に設定変更する。この後図９に示す温度比較回路制御ルーチンに進む(ステップ１０６）。

これは後述するＣＰＵ６２による、供給電力の調整制御では、電力値が調整可能な最低出力値(例えば２００Ｗ以下）に達すると、それ以下には電力値を下げることができない、ということを考慮したものである。例えば、通常ヒートローラ２０の表面温度が、目標とする制御温度より高ければ、ＣＰＵ６２によるインバータ回路７１からの供給電力を徐々に低減することにより制御温度を保持する。但し供給電力を２００Ｗまで低減してもヒートローラ２０の表面温度が、目標とする制御温度を越えている場合には、電力値をこれ以上低減できず、電力値の調整による温度制御が不能となる。従ってこの様に電力値が調整可能な最低出力値に達している場合は、ＣＰＵ６２に代わって温度比較回路６１により温度制御を行う。このため、第２の基準温度を、制御温度である１７０℃と同じになるように設定変更しておき、ヒートローラ２０の表面温度が１７０℃に達したら、直ちに温度比較回路６１により、インバータ回路７１をオフ制御する。この様にすることによりヒートローラ２０を、制御温度に保持する。

一方図７のステップ１０３で、設定された電力値が、最低出力値で無ければ、ステップ１０７に進み第２の基準温度を、（第１の基準温度＋２０℃）となるように設定する。即ち例えば定着モードの場合、通常は第２の基準温度は、制御温度より２０℃高い１９０℃に設定される。この後図９に示す温度比較回路制御ルーチンに進む(ステップ１０８）。

これは、ヒートローラ２０の温度制御を、先ずは後述するＣＰＵ６２の、供給電力の調整制御により行うためである。即ち温度比較回路６１による制御は、ＣＰＵ６２によるヒートローラ２０の温度制御が十分でない場合に、次にとる制御手段としている。このため、ＣＰＵ６２の制御に先立ち、温度比較回路６１が先に作動しないように、第２の基準温度を、制御温度より２０℃高く設定する。尚この実施例にて、通常設定される第２の基準温度（例えば１９０℃）は、トナー定着時に画像性能に問題を生じる事のない、温度の上限値としている。第２の基準温度をこのように設定すれば、ＣＰＵ６２により温度調整制御可能な温度領域が広くなる。

次にヒートローラ２０を第１の基準温度に保持するための、ＣＰＵ６２による、インバータ回路７１の電力値の調整制御(ステップ１０２に相当）について述べる。図８に、フローチャートを示す。例えば定着モード時に、ヒートローラ２０を制御温度１７０℃に保持するよう、電力値調整制御ルーチンがスタートされる（ステップ１１０）。メモリ６２ａから、第１の基準温度である、定着モード時の制御温度(１７０℃）をＣＰＵ６２に入力する（ステップ１１１）。赤外線センサ５６からの検知結果を電圧として獲得する（ステップ１１２）。制御温度(１７０℃）と検知結果とを比較して（ステップ１１３）、検知結果が制御温度未満であればステップ１１４に進む。

ステップ１１４では、検知結果が、制御温度に対して、単位時間当たりどの位低下したかに応じて、インバータ回路７１から誘導加熱コイル５０に供給する電力値を設定する。例えば、ヒートローラ２０の表面温度が１秒間で５℃低下した場合には、供給電力を１００Ｗ増加するよう設定して、誘導加熱コイル５０に、１０００Ｗを供給するよう設定する。即ちＣＰＵ６２は、フォトカプラ６４を介して、一次側７０ｂのコイル制御回路７３に制御信号を送る。これによりコイル制御回路７３に駆動されるインバータ回路７１が、誘導加熱コイル５０に供給する電力を増加するよう調整制御され、誘導加熱コイル５０に１０００Ｗの電力が供給される（ステップ１１６）。この後ステップ１１２に戻り、ヒートローラ２０の温度制御を繰り返す。

ステップ１１３で、検知結果が制御温度より大きければステップ１１７に進む。ステップ１１７では、検知結果が、制御温度に対して、単位時間当たりどの位上昇したかに応じて、インバータ回路７１から誘導加熱コイル５０に供給する電力を設定する。例えば、ヒートローラ２０の表面温度が１秒間で１０℃上昇した場合には、供給電力を２００Ｗ低減するよう設定して、誘導加熱コイル５０に、７００Ｗを供給するよう設定する。ＣＰＵ６２は、フォトカプラ６４を介して、コイル制御回路７３に制御信号を送る。コイル制御回路７３に駆動されるインバータ回路７１が、誘導加熱コイル５０に供給する電力を低減するよう調整制御され、誘導加熱コイルに７００Ｗの電力が供給される（ステップ１１８）。この後ステップ１１２に戻り、ヒートローラ２０の温度制御を繰り返す。

即ちヒートローラ２０の制御温度のために、インバータ回路７１をオン・オフ制御するのではなく、インバータ回路７１の出力電圧を調整制御する。尚、画像形成装置１が待機モードの場合においても、同様にして、インバータ回路７１の出力値を調整制御する。但しこの実施例では、待機モードの時のヒートローラ２０の制御温度は１５０℃とされる。

尚、インバータ回路７１の調整制御は、ヒートローラ２０の温度変動率に応じて調整することに限定されない。例えば、ヒートローラ２０の表面温度が制御温度に到達した場合には供給電力を一定量低減する一方、制御温度より所定温度低下した場合には供給電力を一定量増加する、というように調整制御しても良い。

次にヒートローラ２０を第１の基準温度に保持するために、温度比較回路６１により、誘導加熱コイル５０に供給する電力をオン・オフ制御する場合について述べる。この温度比較回路６１による供給電力のオン・オフ制御は、ＣＰＵ６２による、供給電力値の調整制御を行っても、ヒートローラ２０の表面温度を制御しきれなかった場合に行う。これにより、ヒートローラ２０の温度リップルを低減して定着性向上を得ると共に、画像形成装置１の安全性を向上する。図９にフローチャートを示す。

図７のステップ１０４あるいはステップ１０７で設定された条件にて、温度比較回路制御ルーチンがスタートされる(ステップ１２０)。この時、ヒートローラ２０の表面温度が制御温度を超えていて、誘導加熱コイル５０に供給する電力値が、最低出力値まで低減されていたとする。この場合、例えば定着モード時であれば、第２の基準温度は、定着モード時の１７０℃と同じ温度に変更されている。一方、誘導加熱コイル５０に供給する電力値が、最低出力値より大きい場合には、第２の基準温度は、定着モード時の１７０℃＋２０℃＝１９０℃に設定される。この様な状態において赤外線センサ５６からの検知結果を電圧として獲得する（ステップ１２１）。

次いでステップ１０４あるいはステップ１０７で設定された第２の基準温度と検知結果とを比較して(ステップ１２２）、検知結果が第２の基準温度より大きければステップ１２３に進む。ステップ１２３では、温度比較回路６１は、コイル制御回路７３にオフ信号を出力して、インバータ回路７１による誘導加熱コイル５０への電力供給をオフする。この後ステップ１２１に戻る(ステップ１２４）。

即ちステップ１２３では、温度比較回路６１は、インバータ回路７１による誘導加熱コイル５０への電力供給をオフする。この温度比較回路６１による誘導加熱コイル５０への電力供給のオフ制御は、ＣＰＵ６２を介していないので、制御速度が速い。従って、ＣＰＵ６２による電力値調整制御速度が遅い時に、温度比較回路６１が作動することにより、ヒートローラ２０を迅速に温度制御でき、ヒートローラ２０の温度リップルを防止できる。

例えば熱容量が小さいヒートローラ２０にあっては、ヒートローラ２０表面の温度変動が急激となる。このため、ＣＰＵ６２による電力値調整の制御が遅いと、ヒートローラ２０は、目標とする制御温度を大きく超える恐れがある。この様な場合に、温度比較回路６１により、直ちに供給電力をオフ制御すれば、ヒートローラ２０の温度リップルを有効に防止出来る。この結果、良質の定着画像を得られる。又例えば、ＣＰＵ６２が別の動作を行っている間にあっては、ヒートローラ２０の温度制御のための処理速度が遅くなる場合がある。そしてＣＰＵ６２による処理速度が遅くなると、ヒートローラ２０は制御温度を超えるおそれがある。この様な場には、ヒートローラ２０が第２の基準温度に達すると、温度比較回路６１により、直ちに供給電力をオフ制御する。従って温度リップルを低減出来良質の定着画像を保持可能となる。

更には例えばＣＰＵ６２による電力値調整制御が不能となった場合でも、ヒートローラ２０が第２の基準温度に達すると、温度比較回路６１は、直ちに供給電力をオフ制御する。従って、ヒートローラ２０は異常温度まで加熱される恐れがない。しかも温度比較回路６１は、コンパレータ４５を用いるのみであることから、故障が極めて少なく、画像形成装置１の安全性をより確実に得ることとなる。

一方ステップ１２２で、検知結果が第２の基準温度未満であればステップ１２６に進む。ステップ１２６では、温度比較回路６１は、コイル制御回路７３にオン信号を出力して、インバータ回路７１による誘導加熱コイル５０への電力供給をオンする。この後図７のステップ１００に戻る(ステップ１２７）。

このようにＣＰＵ６２及び温度比較回路６１により、ヒートローラ２０の温度制御を行う間に、不具合により、インバータ回路７１の制御が不能となった場合は、サーモスタット５７が作動する。即ちヒートローラ２０の表面温度が第２の基準温度に達しても温度比較回路６１が作動せず、ヒートローラ２０の表面温度が第３の基準温度に達すると、サーモスタット５７は温度異常を検知して、インバータ回路７１を強制的にオフする。これにより、ヒートローラ２０は異常に発熱されることが無く、画像形成装置１の安全性のいっそうの向上を得られる。

この実施例の定着装置１１によれば、誘導加熱コイル５０の制御系７０は、ＣＰＵ６２制御により、インバータ回路７１による誘導加熱コイル５０に供給する電力値を調整制御している。従って、ヒートローラ２０をより適した電力量でより高精度に温度制御可能となる。これによりヒートローラ２０の表面温度をより温度リップルの少ない一定温度に容易に保持出来、定着性能の向上を図れ、更には電力の節約を得られる。

更に、誘導加熱コイル５０の制御系７０は、温度比較回路６１を備え、インバータ回路７１による誘導加熱コイル５０に供給する電力値をオン・オフ制御して、ＣＰＵ６２による電力値の調整制御をカバーしている。温度比較回路６１は、ヒートローラ２０の熱容量が小さい場合、あるいはＣＰＵ６２の制御速度が遅い場合等に、ＣＰＵ６２より先に作動する。この温度比較回路６１による迅速なオン・オフ制御により、ＣＰＵ６２の制御の遅れを原因とする温度リップルを防止でき、定着性能を良好に維持できる。しかも構造が簡単な温度比較回路６１は故障が少なく、ヒートローラ２０の温度制御の安全性を高めることが出来る。

尚この発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能である。例えば発熱部材の制御温度を含む第１〜第３の基準温度は、画像形成装置の性能、あるいは定着装置の特性等に応じて任意であるし、誘導電流発生コイルに供給する電力値も、定着装置の熱容量等に従い任意である。又、誘導加熱コイルは単体でなく、複数個に分割して、発熱部材の所定の領域をそれぞれに発熱させるようにしても良い。

例えば、図１０に示す変形例のように、第１の誘導加熱コイル１５０によりヒートローラ２０の中央部を発熱し、直列に接続される第２及び第３の誘導加熱コイル１５１、１５２によりヒートローラ２０の両側部を発熱しても良い。この変形例では、第１のセンサ１５７による検知結果をフィードバックして、ＣＰＵ６２と第１の温度比較回路１５４とで、第１の誘導加熱コイル１５０の電力制御を行う。又、第２のセンサ１５８による検知結果をフィードバックして、ＣＰＵ６２と第２の温度比較回路１５６とで、第２及び第３の誘導加熱コイル１５１、１５２の電力制御を行うこととなる。又このように複数の誘導加熱コイル１５０−１５２を用いる場合に、ヒートローラ２０の表面温度を全長にわたり均一にするために、ＣＰＵ６２は、第１及び第２のセンサ１５７、１５８の検知結果を比較して、ヒートローラ２０の表面温度が低い側の誘導加熱コイルに電力を供給するように制御する等も可能である。

本発明の実施例の画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明の実施例の定着装置を示す概略構成図である。 本発明の実施例の誘導加熱コイルの制御系を示す概略ブロック図である。 本発明の実施例の温度比較回路を示すブロック図である。 本発明の実施例の制御系の一部に準Ｅ級インバータ回路を用いる状態を示す概略構成図である。 本発明の実施例の制御系の一部にハーフブリッジインバータ回路を用いる状態を示す概略構成図である。 本発明の実施例の第２の基準温度を設定する方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例のＣＰＵによるヒートローラの温度制御を示すフローチャートである。 本発明の実施例の温度比較回路によるヒートローラの温度制御を示すフローチャートである。 本発明の変形例の誘導加熱コイルの制御系を示す概略ブロック図である。

符号の説明

１…画像形成装置
２…プリンタ部
１０…画像形成ユニット
１０ａ…転写ベルト
１１…定着装置
２０…ヒートローラ
２０ｃ…金属導電層
３０…プレスローラ
３６…定着モータ
４０…加圧機構
４４…スプリング
５０…誘導加熱コイル
５６…赤外線センサ
５７…サーモスタット
６１…温度比較回路
６２…ＣＰＵ
６２ａ…メモリ
６４…フォトカプラ
７０…制御系
７０ａ…二次側
７０ｂ…一次側
７１…インバータ回路
７１ｂ…ハーフブリッジインバータ回路
７３…コイル制御回路
７４…電力検出回路
８４…ドライバ
８７…カレントトランス

Claims (7)

1. 金属導電層を有する発熱部材と、
   前記発熱部材の周囲に配置される誘導電流発生コイルと、
   前記誘導電流発生コイルに電力を出力する電力供給部と、
   前記発熱部材の周囲に配置される温度センサと、
   画像形成装置全体を制御し第１の基準温度と前記温度センサの検知結果とを比較して前記電力供給部の出力を制御する制御部と、
   第２の基準温度と前記温度センサの検知結果とを比較して前記電力供給部をスイッチングするオンオフ回路とを具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の基準温度は、前記第１の基準温度より高く設定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第１の基準温度と前記温度センサの検知結果との差に応じて前記電力供給部の出力を変動するよう制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記電力供給部の出力が、調整可能限度の最低出力である場合に、前記温度センサからの検知結果が所定温度を超えたら、前記第２の基準温度の設定を前記第１の基準温度と同じになるように変更することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 発熱部材周囲の誘導電流発生コイルへの供給電力を調整するための制御に用いる第１の基準温度及び、前記誘導電流発生コイルへの供給電力をスイッチングするための第２の基準温度を設定する工程と、
   前記第１の基準温度と前記発熱部材の温度とを比較する工程と、
   前記第１の基準温度と前記発熱部材の温度との比較結果から、前記誘導電流発生コイルへの前記供給電力を調整するよう制御する工程と、
   前記第２の基準温度と前記発熱部材の温度とを比較する工程と、
   前記第２の基準温度と前記発熱部材の温度との比較結果から、前記誘導電流発生コイルへの前記供給電力をスイッチングする工程とを具備することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
6. 前記第２の基準温度を、前記第１の基準温度より高く設定することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置の制御方法。
7. 前記誘導電流発生コイルへの前記供給電力が、調整可能限度の最低出力である場合に、前記発熱部材の温度が所定温度を超えたら、前記第２の基準温度の設定を前記第１の基準温度と同じになるように変更することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の画像形成装置の制御方法。

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