JP2003295681A - 定着温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄肉定着ローラー使用時に制御温度での温度
のばらつきを防止する。 【解決手段】 スタンバイ時、前回転時、通紙時、後回
転時の各行程で、定着負荷の違いに対して異なる制御を
用いオーバーシュート、アンダーシュート等の温度ばら
つきを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファックス等の電子写真装置に係り、より具体的に
は記録材を熱定着ローラ対にニップさせながら該記録材
上の未定着トナー像の熱定着を行なう熱定着手段とを有
し、該熱定着手段が２以上の加熱ヒータと、１以上の定
着温度検知センサを具えてなる電子写真装置の定着温度
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子写真装置等で形成された未
定着トナー像の熱定着を行なう技術として、トナーと接
触する熱ローラ方式やシームレスベルトを用いるサーフ
方式とともに、トナーと非接触の熱板方式、フラッシュ
方式、赤外線ランプ方式、オーブン方式、誘電加熱方
式、等が存在するが、熱効率の面でトナー接触方式が主
流である。

【０００３】一方、トナー接触方式、特に熱ローラ方式
においては消費電力の軽減を図るために、ローラの熱容
量を小さくした薄肉定着ローラ式が多く採用されてい
る。しかしながら薄肉定着ローラ式の場合、薄肉化によ
って長手方向の熱の流れが悪化して、例えば非通紙領域
等に熱の滞留が起こり、紙幅の小さい紙を連続通紙した
場合、非通紙部の温度が過度に上昇し、オフセット現象
等が生じやすい。

【０００４】かかる欠点を解消するために、前記加熱ロ
ーラに内挿するヒータの数を２〜数本程度の複数本配列
とし、通紙される紙サイズ等によって夫々のヒータの通
電制御を行なっていた。そして、このような複数のヒー
タを内挿して通電制御を行なう技術は、薄肉定着ローラ
方式のみならず、他の熱ローラ方式、サーフ方式、トナ
ー非接触加熱方式にも適用可能であり、例えば特開昭５
７−１４８７７９号公報は予熱板を用いた熱定着方式で
あるが、複数の発熱ヒータと第１及び第２の温度制御素
子を具え、第１の温度制御素子により熱定着温度を制御
し、第２の温度制御素子により用紙幅により生じる温度
むらを制御している。

【０００５】また薄肉定着ローラ方式は比較的単位時間
あたりの画像形成回数の少ない電子写真装置（低速機）
で使用される場合がほとんどである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年エ
ネルギー消費量を抑える目的で薄肉定着ローラ方式を１
分間あたりの画像形成枚数が３０〜５０枚の中速機に使
用される場合が出てきている。

【０００７】画像形成枚数が３０〜５０枚／分に増加し
た装置に薄肉定着ローラを用いた場合、低速機に比べて
枚数の増加により、通紙時の単位時間あたりの定着負荷
が大幅に増加する。

【０００８】これに対しスタンバイ時の定着負荷は定着
装置の熱容量によるだけで、画像形成枚数とは無関係で
ある。従ってスタンバイ時と通紙時の定着負荷の間には
大きな差が生じる。

【０００９】薄肉定着ローラを用いた低速機の場合、定
着の温度制御は一定電力のヒーターを目標温度ゾーンの
達するとＯＦＦし、目標温度ゾーンから下がるとＯＮす
るという制御を行っている。

【００１０】低速機の場合は単位時間あたりの画像形成
枚数が少ないことから通紙時の定着負荷は小さい。さら
に画像形成と次の画像形成との間である紙間の時間も長
いので、たとえ熱容量の小さい薄肉定着ローラを使用し
ても目標温度の維持は容易である。また、ヒーターのＯ
Ｎ−ＯＦＦ時に発生するオーバーシュートおよびアンダ
ーシュートも小さい。

【００１１】しかし中速機にこの構成を用いると画像形
成枚数の増加により、上記のように通紙時の定着負荷が
大きく増加する。また、温度制御についても低速機と同
じ一定電力のＯＮ−ＯＦＦ制御を使用すると、例えば通
紙中の定着負荷が大きい時にヒーターがＯＦＦになった
場合、熱容量の低い構成に対して高定着負荷がかかるた
め、急速に定着ローラ温度が低下し、負荷（紙種）によ
っては定着不良が発生する。また、スタンバイ時にヒー
ターがＯＦＦするときに発生するオーバーシュートにつ
いても、画像形成枚数の増加に従って使用する。定着装
置のヒーター電力が低速機より大きくなる。このオーバ
ーシュートの量が大きいと定着ローラの離型層の劣化に
つながる。

【００１２】本発明は、かかる課題を解決するために、
スタンバイ時と通紙時のような定着負荷が大きく異なる
場合でもヒータの加熱制御を精度良く的確に行ない最適
な定着温度設定を実現出来る電子写真装置における熱定
着温度制御方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、記録材を熱定着ローラ対にニップさせながら該記
録材上の未定着トナー像の熱定着を行なう熱定着手段と
を有し、該熱定着手段が２以上の加熱ヒータと、１以上
の定着温度検知センサを具え電子写真装置の定着温度制
御方法において、定着負荷の異なるスタンバイ時、前回
転時、通紙時、後回転時の各行程で異なる定着温度制御
を行うことを特徴とするものである。

【００１４】請求項２では、スタンバイ時と後回転時は
一定電力のＯＮ−ＯＦＦ制御を行い、前回転時と通紙時
には電力制御を行うことを特徴とするものである。

【００１５】請求項３では、通紙時には多段階の電力制
御を行うことを特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第一の実施形態）以下、図面を
参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明
する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の種
類、回路、その相対的配置及び動作順序等は特に特定的
な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定す
る趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【００１７】図１は本発明に適用される薄肉定着方式の
熱定着ローラを組み込んだ電子写真装置で、その要部概
略断面図を示すものである。図１において１は加圧ロー
ラで、ローラ軸１ａの外周に発泡層１ｂを形成し、発泡
層の外周に離型層が形成されている。２は加熱ローラ
で、芯金厚が０．５ｍｍ前後の炭素鋼ないしアルミニウ
ムからなる薄肉ローラ部材２ａの外周面にフツ素系のコ
ート若しくはＰｍチューブ２ｂを被覆して形成してい
る。又該定着装置は加熱ローラ２のセンタを中心に対称
に左右に振り分けてサイズの異なる搬送用紙が挿通され
るいわゆるセンタ給紙を採用しており、このため前記加
熱ローラ２に内挿される加熱ヒータ３、４、は、中央部
にピークをもたせた配光のものと、布部にピークを持た
せた配光のハロゲンランプからなる加熱ヒータＡ（３）
と加熱ヒータＢ（４）の２本が挿設されている。

【００１８】実際の定着温度制御は図２に示す行程に従
って実行される。装置を立ち上げると上記２本のヒータ
ーがフル点灯し、目標温度まで定着ローラ表面温度をも
っていく。ローラ表面温度が目標値に達するとスタンバ
イ状態にはいる。その後画像形成の命令が発せられると
前回転の状態になり、実際に転写材の給紙が開始される
と通紙状態になり、最後の紙が定着装置から排出される
と後回転状態となり、一連の画像形成動作が終了すると
再びスタンバイ状態にもどる。

【００１９】この行程の中で、スタンバイ状態と後回転
状態の定着負荷は小さい。スタンバイ時は静止時の定着
ローラを一定温度に維持するだけの熱を供給すればよ
い。また、後回転時は画像形成をへて加圧ローラの温度
が上昇しているため、定着ローラ温度が大きく下がらな
い限りは、これも定着ローラを一定温度に維持するのに
近い熱をローラに供給すればよい。従ってこの行程の温
度制御はヒーターＯＦＦ時のオーバーシュートが大きく
ならない電力のＯＮ−ＯＦＦ制御を行えばよい。

【００２０】前回転時は回転により熱が定着ローラか
ら、静止によりニップ部以外は温度が低下していた加圧
ローラに転移するし、また通紙に先立って定着ローラ温
度を一定倍以上に保つ必要があるため、ヒーターがＯＦ
Ｆになる状態はない制御が必要となる。

【００２１】通紙時は転写紙によって定常的に熱が奪わ
れるし、薄肉定着ローラを使用することから、定着ロー
ラの熱容量は低いため、ヒーターＯＦＦの状態があると
瞬く間に定着ローラ温度は低下する。この状況を回避す
るためには、通紙時にはヒーターは常時点灯していて、
例えば位相制御、波数制御のような複数段階の電力制御
値をもち定着ローラ温度により電力値を切り替えて温度
制御を行うという方法とる必要がある。

【００２２】以上の理由から第一の実施形態ではスタン
バイ時、後回転時は一定電力値のＯＮ−ＯＦＦ制御を行
い、前回転時および通紙時にはヒーターのＯＦＦ状態を
なくす目的で複数段階の電力値を持ち、その値を切り替
えることで温度制御を行う。

【００２３】以下では電力値制御の具体的な方法を述べ
る。

【００２４】最初は通紙時の制御法を示す。第一の方法
はまず定着負荷と電力値に対する温度変化率のテーブル
を使用する（図３）。このテーブルは一定の定着負荷に
対して電力値をふった場合の温度変化率との関係を示す
ものである。まず、電力の最大値（例えば８００Ｗ）を
ヒーターに印加しその時の温度変化率を測定し、図３の
電力値最大値の列から最も温度変化率の近い負荷レベル
見出し、その負荷レベルの行から温度変化率が０最も近
い電力値を見出してヒーターに印加する。例えば８００
Ｗ印加時の温度変化率が０．８であった場合、図３の８
００Ｗの定着負荷のところを見ると、定着負荷４が対応
する。定着負荷４のときの電力を見ると、６００Ｗの温
度変化率が一番０に近いので、次に６００Ｗを選択しヒ
ーターに印加する。その後再び温度が上昇する場合に
は、５００Ｗを入力する。また、温度上昇がおさまれば
６００Ｗのまま入力し続ける。

【００２５】前回転時については、定着負荷的に考えて
電力最大値は必要ではないのでもう少し低い電力値（例
えば７００Ｗ）を初期値として印加し通紙時と同じ手順
に従って制御を行つ。

【００２６】（第二の実施形態）第二の実施形態では通
紙時における電力制御法の別の例を示す。この方法では
図４に示すように、制御目標温度の前後に第一と第二の
２個の電力値変更ゾーンを設ける。

【００２７】まず初期値として電力最大値をヒーターに
印加する。その後定着ローラー温度が第一のゾーンを超
えて上昇した場合にはヒーター印加電力値を１ランク下
げ、その後さらに上昇して第二ゾーンを超えた場合には
さらに２ランク印加電力値を下げる。その後定着温度が
低下していく場合にはその逆を行い、下側の第一ゾーン
を下回った場合は電力値を１ランク上昇させる。

【００２８】前回転時については第一実施形態同様に低
い電力値を初期値とする。

【００２９】以上のように定着負荷によって温度制御法
を変えることで、薄肉定着ローラ使用時でも温度低下の
ない制御を実現することができた。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、薄肉定着ローラを用いる構成で、ヒータの加
熱制御を精度良く的確に行ない最適な定着温度制御を実
現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される薄肉定着方式の電子写真装
置の要部概略断面図。

【図２】定着温調制御の行程を示す。

【図３】定着ローラの温度変化率を示すテーブル。

【図４】制御温度に対して電力値の変更をおこなうため
のゾーン。

【符号の説明】

１ 加圧ローラ ２ 加熱ローラー ３，４ 加熱ヒーター

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録材を熱定着ローラ対にニップさせな
   がら該記録材上の未定着トナー像の熱定着を行なう薄肉
   熱定着手段を有し、該熱定着手段が加熱ヒータと、定着
   温度検知センサを具え電子写真装置の定着温度制御方法
   において、定着負荷の異なるスタンバイ時、前回転時、
   通紙時、後回転時の各行程で異なる定着制御を行うこと
   を特徴とする電子写真装置における定着温度制御方法。
2. 【請求項２】 前回転時および通紙時は電力値制御をす
   ることで温度制御を行い、スタンバイ時および後回転時
   は一定電力値のＯＮ−ＯＦＦ制御により温度制御を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の定着温度制御方法。
3. 【請求項３】 通紙時は多段階の電力値制御を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の定着温度制御方法。