JP2000276000A - 熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、入力電圧が変動した場合であって
も、加熱ローラを目標温度近傍に保つことができるよう
にして、定着不良が発生するのを防止することができる
とともに構成部品の劣化および破損が発生するのを防止
することができる熱定着装置を提供するものである。 【解決手段】 画像形成装置の納入時等にオペレータ操
作等によって入力電圧を測定し、この入力電圧に対応す
る最適な通電テーブルのデューティ比を選択することに
より、このデューティ比に基づいてハロゲンランプ２を
加熱して加熱ローラ３の表面温度を目標温度になるよう
に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱定着装置に関
し、詳しくは、電子写真方式のファクシミリ装置、プリ
ンター装置、複写機等に用いられた熱定着装置に関し、
詳しくは、画像転写部材でトナー画像が転写された記録
紙を加熱ローラで熱定着することができる熱定着装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式のファクシミリ装
置あるいは複写機等にあっては、受信した画像またはコ
ピー画像を記録紙に記録するためのプリンター装置が備
えられており、このプリンター装置にあっては、記録紙
にトナー画像を熱定着するための熱定着装置が備えられ
ている。

【０００３】この熱定着装置は、トナー像の定着時に待
機温度から目標温度（定着温度）まで早期に温度を上昇
させる必要があるため、比較的パワーの大きなヒータを
備えた加熱ローラが必要となっている。そして、加熱ロ
ーラで定着が終了した後に待機温度に復帰される。

【０００４】この熱定着装置にあっては、比較的パワー
の大きなヒータを有しているため、定着時に定着温度を
一定に保つ制御がし難いことから、定着温度を一定に保
つための制御が必要となる。

【０００５】従来の温度制御方法としては、例えば、特
開平７−１４０８３５号公報に記載されたようなものが
ある。このものは、サーミスタによって加熱ローラの表
面温度を検知し、この表面温度が目標温度以下であれば
一定時間（例えば１秒）中、ある点滅サイクル（例え
ば、ヒータのＯＮ／ＯＦＦデューティ比を８対２にす
る）でヒータの通電を行なって加熱ローラの表面温度を
上昇させ、また、加熱ローラの温度が目標温度以上であ
れば、ある点滅サイクル（例えば、ヒータのＯＮ／ＯＦ
Ｆデューティ比を２対８にする）でヒータに通電を行な
って加熱ローラの表面温度を下降させることにより、目
標温度付近で加熱ローラの表面温度を安定させ、加熱ロ
ーラ表面の温度変動を小さくするようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の温度制御方法にあっては、ヒータの目標温度
からのずれ量に応じてヒータのデューティ比を可変制御
するようにしているが、ヒータの点灯サイクル（デュー
ティ比）が固定であったため、ファクシミリ装置や複写
機等を移動すること等によって電源電圧が変動した場合
に、加熱ローラの表面温度を上昇させたくても電圧が低
くて上昇させることができなかったり、また、加熱ロー
ラの表面温度を下降させたくても電圧が高くて下降させ
ることができないことが考えられる。

【０００７】したがって、加熱ローラの表面温度が上昇
しない場合には定着不良が発生してしまうとともに、加
熱ローラの表面温度が下降しない場合には定着装置の構
成部品の劣化および破損が発生してしまうという不具合
が生じてしまう。

【０００８】そこで本発明は、入力電圧が変動した場合
であっても、加熱ローラを目標温度近傍に保つことがで
きるようにして、定着不良が発生するのを防止すること
ができるとともに構成部品の劣化および破損が発生する
のを防止することができる熱定着装置を提供することを
目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、画像形成装置に取付けられ
た熱定着装置であって、記録紙にトナーを熱定着させる
加熱ローラおよび加熱ローラを加熱するヒータ部とを有
する熱定着装置であって、前記加熱ローラの表面温度が
記録温度となるときの前記ヒータに印加される入力電圧
を検知する入力電圧検知手段と、該検知手段からの検知
情報を記憶する記憶手段と、複数の入力電圧に応じたデ
ューティ比を有する複数の通電テーブルと、前記複数の
通電テーブルの中から前記記憶手段に記憶された入力電
圧に対応するデューティ比を選択し、該デューティ比に
基づいて前記ヒータ部を加熱することにより、前記加熱
ローラの表面温度を目標温度になるように制御する制御
手段とを有することを特徴としている。

【００１０】その場合、画像形成装置の納入時等にオペ
レータ操作等によって入力電圧を測定し、この入力電圧
に対応する最適な通電テーブルのデューティ比を選択す
ることにより、このデューティ比に基づいてヒータ部を
加熱して加熱ローラの表面温度を目標温度になるように
制御すれば、入力電圧が変動した場合であっても、加熱
ローラを目標温度近傍に保つことができ、定着不良が発
生するのを防止することができるとともに構成部品の劣
化および破損が発生するのを防止することができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記入力電圧
検知手段は、前記加熱ローラの表面温度を検知するサー
ミスタと、該サーミスタによって検知された温度幅を所
定時間計測する計測手段とを有し、該計測手段によって
計測された温度幅に基づいて入力電圧を導き出すことを
特徴としている。

【００１２】その場合、ヒータの温度上昇幅と入力電圧
の関係が略一定の関係にあるため、サーミスタによって
検知された温度幅に対応する入力電圧を選択することに
より、交流電圧を測定するための専用の電気回路を用い
ずに入力電圧の検知を行なうことができ、熱定着装置の
製造コストを低減することができる。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１または２記載の発明において、前記
入力電圧検知手段は時間帯によってヒータに印加される
入力電圧を自動的に検知可能であるとともに、前記記憶
手段はこの検知情報を更新可能であることを特徴として
いる。

【００１４】その場合、１日の時間帯によって電源電圧
が激しく変動する環境下にある場合、例えば、本熱定着
装置を有する画像形成装置以外にＯＡ機器が多数存在す
る大規模オフィスや電力会社から供給される電源電圧が
不安定な地域にあっては、入力電圧に対して不適切な通
電テーブルのデューティ比が選択される可能性がある。

【００１５】このため、１日の内で、例えば、朝（１０
時）、昼（１４時）、夜（２０時）に分けてその区間で
の入力電圧を測定し、時間帯によって入力電圧が変動す
る場合は、ヒータに通電する通電テーブルを使い分ける
ことにより、時間帯によって入力電圧が変動した場合で
あっても、加熱ローラを目標温度近傍に保つことがで
き、定着不良が発生するのをより一層防止することがで
きるとともに構成部品の劣化および破損が発生するのを
より一層防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１７】図１〜６は本発明に係る熱定着装置の第１
実施形態を示す図であり、この熱定着装置は複写機、フ
ァクシミリ装置、プリンター装置等に搭載可能である。

【００１８】まず、構成を説明する。図１において、１
は熱定着装置であり、この熱定着装置１は、ハロゲンラ
ンプ（ヒータ）２を内蔵した加熱ローラ３と、この加熱
ローラ３に加圧され、加熱ローラ３と共にトナー像が転
写された記録紙を挟持して搬送可能な加圧ローラ４と、
加熱ローラ３の表面温度を検知するサーミスタ５とから
構成されている。

【００１９】また、加熱ローラ３は両端部が軸受６を介
して画像形成装置の本体に回転自在に軸支されており、
加圧ローラ４は両端部で図示しないスプリング等の加圧
手段によって加熱ローラ３に加圧されている。

【００２０】加熱ローラ３は２０φ×２７０Ｌ（単位：
cm）のアルミ、鉄またはＳＵＳ等の金属材に０．７ｔの
テトラフロルエチレンまたはトリフロルエチレン等のフ
ッ化炭化水素系の有機物を主成分としたトナー剥離層が
形成されたものから構成されている。

【００２１】また、加圧ローラ４は１０φのアルミ、鉄
またはＳＵＳ等の金属材の芯金に６ｔのシリコンゴム
（ＪＩＳＡ硬度１６）が被覆されたものから構成されて
いる。また、ハロゲンランプ２は定格７００Ｗのものを
使用している。

【００２２】また、加熱ローラ４としては、その他にガ
ラス、セラミックス、金属等を材質とした表面、裏面に
導電性の層を形成したものから構成しても良い。

【００２３】図２において、符号７は加熱ローラ３のハ
ロゲンランプ２を加熱するヒータ駆動部であり、このヒ
ータ駆動部７はＣＰＵ（Central Processing Unit)８に
よって制御される。また、加熱ローラ３は駆動モータ９
によって駆動されるようになっており、この駆動モータ
９は画像形成装置の他の装置（感光体ドラム、記録紙お
よび原稿の搬送系のローラ等）を駆動するメインモータ
駆動部10によって制御される駆動モータ９によって回転
駆動されるようになっている。

【００２４】また、サーミスタ５は加熱ローラ３の表面
温度を検知して検知部11に信号を出力する。この検知部
11はサーミスタ５から出力されるアナログ信号をデジタ
ル信号に変換してＣＰＵ８に出力するようになってい
る。

【００２５】ＣＰＵ８は検知部11からの検知信号に基づ
いて入力電圧を導き出すようになっている。具体的に
は、図３に示すようにハロゲンランプ２によって加熱ロ
ーラ３を昇温した場合、昇温開始から一定時間の温度上
昇幅は昇温開始前の加熱ローラ３の温度に関係なく一定
であることが分かる。

【００２６】この特性を利用して、予め熱定着装置１の
製造工程でハロゲンランプ２に入力する電圧を、電源装
置の許容範囲で数等分（例えば、２Ｖ刻み）し、各々の
電圧に対して昇温開始から一定時間（例えば６秒間）の
加熱ローラ３の温度上昇幅を測定し、その関係を図４に
示すテーブル13にしてＲＡＭ（Random Access Memory)1
2に記憶しておく。

【００２７】そして、ＣＰＵ８は、ハロゲンランプ２が
通電されたときに検知部11からの検知情報に基づいて加
熱ローラ３の表面温度の上昇幅を求め、この上昇幅をＲ
ＡＭ12に記憶されたテーブル13に示す電力と昇温幅の結
果と照し合せ、このテーブル13に示す上昇幅と実際に検
知された上昇幅に一番近い入力電圧値を選択するように
している。また、メモリ12はこの選択された入力電圧を
記憶するようになっている。

【００２８】また、図２において、符号14はＲＯＭ（Re
ad Only Memory)であり、このＲＯＭ14には９５Ｖ〜１
０５Ｖの間で３分割された入力電圧に対応する（詳しく
は後述する）デューティ比を有する複数の通電テーブル
が格納されており、ＣＰＵ８はこのＲＯＭ14に格納され
た複数の通電テーブルの中からＲＡＭ12に記憶された入
力電圧に対応するデューティ比を選択し、このデューテ
ィ比に基づいてハロゲンランプ２を加熱することによ
り、加熱ローラ３の表面温度を目標温度になるように制
御するようになっている。

【００２９】なお、各通電テーブルに設定されたデュー
ティ比は加熱ローラ３の表面温度が目標温度から上昇お
よび下降し続けることがないものに設定されている。

【００３０】また、本実施形態では、サーミスタ５およ
びＣＰＵ８が入力電圧検知手段を構成するとともにＲＡ
Ｍ12が記憶手段を構成し、さらに、ＣＰＵ８が計測手段
および制御手段を構成している。

【００３１】次に、図５のフローチャートおよび図６に
示す入力電圧の分布図を用いて作用を説明する。なお、
本実施形態では、入力電圧定格が１００Ｖ±５とする。

【００３２】ユーザが新規に画像形成装置を購入して使
用を開始する際に、オペレーション操作によって入力電
圧検知モードに入ると、ヒータ駆動部７によってハロゲ
ンランプ２に通電される（ステップＳ1）。

【００３３】このとき、サーミスタ５によって加熱ロー
ラ３の表面温度が検知され、この検知情報が検知部11か
らＣＰＵ８に入力される。ＣＰＵ８は各々の電圧に対し
て昇温時間から一定時間（例えば６秒）の間だけ加熱ロ
ーラ３の表面温度の上昇幅を求め、この上昇幅をＲＡＭ
12に記憶されたテーブル13に示す電力と昇温幅の結果と
照し合せ、このテーブル13に示す上昇幅と実際に検知さ
れた上昇幅に一番近い入力電圧値を選択してメモリ12に
記憶する（ステップＳ2）。

【００３４】ここで、本実施形態では、図６に示すよう
に分布Ａ（定格電圧以下である９５Ｖ±５）、分布Ｂ
（定格電圧である１００Ｖ±５）、分布Ｃ（定格電圧以
上である１０５Ｖ±５）の３パターンの入力電圧に対応
する通電テーブルがＲＯＭ14に格納されているものとす
る。

【００３５】そして、ステップＳ2で入力電圧が検知さ
れると、この電圧が分布Ａの電圧であるか否かを判別し
（ステップＳ3）、分布Ａの入力電圧であればＲＯＭ14
から定格範囲以下の通電テーブル（９５Ｖ±５をハロゲ
ンランプ２に印加しときに正常に温度制御できるデュー
ティ比）を選択してこの通電テーブルのデータをＲＡＭ
12に記憶し（ステップＳ4）、再度オペレーションによ
る入力電圧検知モードが設定されない限りこの値の設定
を継続させる。

【００３６】一方、ステップＳ3で入力電圧が分布Ａの
電圧でない場合には、この電圧が分布Ｂの電圧であるか
否かを判別し（ステップＳ5）、分布Ｂの入力電圧であ
ればＲＯＭ14から定格範囲以下の通電テーブル（１００
Ｖ±５をハロゲンランプ２に印加したときに正常に温度
制御できるデューティ比）を選択してこの通電テーブル
のデータをＲＡＭ12に記憶し（ステップＳ6）、再度オ
ペレーションによる入力電圧検知モードが設定されない
限りこの値の設定を継続させる。

【００３７】また、ステップＳ5で入力電圧が分布Ｂの
電圧でない場合には、この電圧が分布Ｃの電圧であるか
否かを判別し（ステップＳ7）、分布Ｃの入力電圧であ
ればＲＯＭ14から定格範囲以下の通電テーブル（１０５
Ｖ±５をハロゲンランプ２に印加したときに正常に温度
制御できるデューティ比）を選択してこの通電テーブル
のデータをＲＡＭ12に記憶し、再度オペレーションによ
る入力電圧検知モードが設定されない限りこの値の設定
を継続させる。

【００３８】そして、定着時にはこの通電テーブルに設
定されたデューティ比の電圧にハロゲンランプ２に印加
して加熱ローラ３を目標温度に加熱制御し、この加熱ロ
ーラ３および加圧ローラ４によって感光体ドラムおよび
転写チャージ等によってトナー像が転写された記録紙に
トナー像を熱定着する。

【００３９】このように本実施形態では、画像形成装置
の納入時等にオペレータ操作等によって入力電圧を測定
し、この入力電圧に対応する最適な通電テーブルのデュ
ーティ比を選択することにより、このデューティ比に基
づいてハロゲンランプ２を加熱して加熱ローラ３の表面
温度を目標温度になるように制御すれば、入力電圧が変
動した場合であっても、加熱ローラ３を目標温度近傍に
保つことができ、定着不良が発生するのを防止すること
ができるとともに構成部品の劣化および破損が発生する
のを防止することができる。

【００４０】また、サーミスタ５によって加熱ローラ３
の表面温度を検知してこの検知情報をＣＰＵ８に出力
し、ＣＰＵ８が表面温度の幅を所定時間計測し、この温
度幅に基づいて入力電圧を導き出すようにしたため、交
流電圧を測定するための専用の電気回路を用いずに入力
電圧の検知を行なうことができ、熱定着装置１の製造コ
ストを低減することができる。

【００４１】なお、本実施形態では、入力電圧を９５Ｖ
と１０５Ｖで分割してＡ、Ｂ、Ｃの３パターンの通電テ
ーブを用意したが、これに限らず、製品規格（定着性、
加熱ローラ３等の装置構成部品の耐久性等）により、判
定する電圧値のスレッシュを細かくして３つ以上の通電
テーブルを用意しても良い。

【００４２】図７は本発明に係る熱定着装置の第２実施
形態を示す図であり、その動作のフローチャートを示し
ている。なお、本実施形態は基本構成が第１実施形態と
同様であるため、第１実施形態の図面を援用して説明す
る。

【００４３】本実施形態は、１日の時間帯によってハロ
ゲンランプ２に印加される入力電圧を自動的に検知可能
し、この検知情報に基づいて通電テーブルを変更するこ
とを特徴とするものである。

【００４４】以下、図７に示すフローチャートに基づい
て説明する。

【００４５】本実施形態では、１日を例えば、８時〜１
２時、１２時〜１８時、１８時〜翌朝の８時に３分割
し、１日での入力電圧検知モードが設定されると、その
各区間のある時間（例えば、１０時、１４時、２０時）
で熱定着装置１が通常の定着動作をしていないときに行
なう（ステップＳ11）。

【００４６】次いで、ハロゲンランプ２が通電されたと
きに検知部11からの検知情報に基づいて加熱ローラ３の
表面温度の上昇幅を求め、この上昇幅をＲＡＭ12に記憶
されたテーブル13に示す電力と昇温幅の結果と照し合
せ、このテーブル13に示す上昇幅と実際に検知された上
昇幅に一番近い入力電圧値を選択してＲＡＭ12に記憶す
る（ステップＳ12）。

【００４７】次いで、１日の入力電圧の測定が終了した
ときに、ＲＡＭ12の入力電圧を更新し（ステップＳ1
3）、ＲＯＭ14からその入力電圧に対応した通電テーブ
ルを選択する。

【００４８】次いで、次の時間帯で入力電圧の測定があ
るか否かを判別し（ステップＳ14）、ある場合にはステ
ップＳ11に戻って次の時間帯の測定開始時間まで待機
し、次の時間帯で入力電圧の測定がない場合には本処理
を終了する。

【００４９】そして、定着動作時には、その時間帯によ
って新たに選択された通電テーブルを用いてハロゲンラ
ンプ２を加熱して加熱ローラ３を加熱し、加熱ローラ３
によってトナー像を記録紙に熱定着する。

【００５０】なお、本実施形態では、入力電圧を測定し
ていないときに通常の定着動作を行なうことができるも
のとし、１日を分割する時間帯または入力電圧を計測す
る時間はユーザの使用状況によって任意に設定可能であ
る。

【００５１】さらに、時間帯によって入力電圧を測定す
るモードが設定された場合には、この制御が第１実施形
態の制御に優先されるものとし、本実施形態のモードが
オペレーション操作によって設定されると、ハロゲンラ
ンプ２に印加される電圧を測定しない限りこのモードが
継続される。

【００５２】このように本実施形態では、１日の時間帯
によって入力電圧が変動する場合は、ハロゲンランプ２
に通電する通電テーブルを使い分けることにより、１日
の時間帯によって入力電圧が変動した場合であっても、
加熱ローラ３を目標温度近傍に保つことができる。

【００５３】すなわち、本熱定着装置を有する画像形成
装置以外にＯＡ機器が多数存在する大規模オフィスや電
力会社から供給される電源電圧が不安定な地域にあって
は、入力電圧に対して不適切な通電テーブルのデューテ
ィ比が選択される可能性がある。

【００５４】このため、１日の内で、例えば、朝（１
０）、昼（１４時）、夜（２０時）に分けてその区間で
の入力電圧を測定し、時間帯によって入力電圧が変動す
る場合は、ハゲンランプ２に通電する通電テーブルを使
い分けることにより、時間帯によって入力電圧が変動し
た場合であっても、加熱ローラ３を目標温度近傍に保つ
ことができ、定着不良が発生するのをより一層防止する
ことができるとともに構成部品の劣化および破損が発生
するのをより一層防止することができる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、画像形成
装置の納入時等にオペレータ操作等によって入力電圧を
測定し、この入力電圧に対応する最適な通電テーブルの
デューティ比を選択することにより、このデューティ比
に基づいてヒータ部を加熱して加熱ローラの表面温度を
目標温度になるように制御すれば、入力電圧が変動した
場合であっても、加熱ローラを目標温度近傍に保つこと
ができ、定着不良が発生するのを防止することができる
とともに構成部品の劣化および破損が発生するのを防止
することができる。

【００５６】請求項２記載の発明によれば、ヒータの温
度上昇幅と入力電圧の関係が略一定の関係にあるため、
サーミスタによって検知された温度幅に対応する入力電
圧を選択することにより、交流電圧を測定するための専
用の電気回路を用いずに入力電圧の検知を行なうことが
でき、熱定着装置の製造コストを低減することができ
る。

【００５７】請求項３記載の発明によれば、時間帯によ
って入力電圧が変動する場合は、ヒータに通電する通電
テーブルを使い分けることにより、時間帯によって入力
電圧が変動した場合であっても、加熱ローラを目標温度
近傍に保つことができ、定着不良が発生するのをより一
層防止することができるとともに構成部品の劣化および
破損が発生するのをより一層防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱定着装置の第１実施形態を示す
図であり、（ａ）はその定着装置の正面図、（ｂ）はそ
の側面図である。

【図２】第１実施形態の制御系のブロック図である。

【図３】（ａ）は第１実施形態の初期温度からの温度上
昇幅と昇温開始からの経過時間の関係を示す図、（ｂ）
は温度上昇幅と入力電圧の関係を示す図である。

【図４】第１実施形態の検知された昇温幅と入力電圧の
対応を示すテーブルマップである。

【図５】第１実施形態の入力電圧の検知モードのフロー
チャートである。

【図６】第１実施形態の入力電圧の分布図である。

【図７】本発明に係る熱定着装置の第２実施形態を示す
図であり、その入力電圧の検知モードのフローチャート
である。

【符号の説明】

１ 熱定着装置 ２ ハロゲンランプ（ヒータ） ３ 加熱ローラ ５ サーミスタ（入力電圧検知手段） ８ ＣＰＵ（入力電圧検知手段、制御手段、計測手
段） 12 ＲＡＭ（記憶手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成装置に取付けられた熱定着装置で
   あって、記録紙にトナーを熱定着させる加熱ローラおよ
   び加熱ローラを加熱するヒータ部とを有する熱定着装置
   であって、 前記加熱ローラの表面温度が記録温度となるときの前記
   ヒータに印加される入力電圧を検知する入力電圧検知手
   段と、 該検知手段からの検知情報を記憶する記憶手段と、 複数の入力電圧に応じたデューティ比を有する複数の通
   電テーブルと、 前記複数の通電テーブルの中から前記記憶手段に記憶さ
   れた入力電圧に対応するデューティ比を選択し、該デュ
   ーティ比に基づいて前記ヒータ部を加熱することによ
   り、前記加熱ローラの表面温度を目標温度になるように
   制御する制御手段とを有することを特徴とする熱定着装
   置。
2. 【請求項２】前記入力電圧検知手段は、 前記加熱ローラの表面温度を検知するサーミスタと、該
   サーミスタによって検知された温度幅を所定時間計測す
   る計測手段とを有し、該計測手段によって計測された温
   度幅に基づいて入力電圧を導き出すことを特徴とする請
   求項１記載の熱定着装置。
3. 【請求項３】前記入力電圧検知手段は時間帯によってヒ
   ータに印加される入力電圧を自動的に検知可能であると
   ともに、前記記憶手段はこの検知情報を更新可能である
   ことを特徴とする請求項１または２記載の熱定着装置。