JP2005173100A - 定着装置の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ライフ（プリント枚数）に従ったヒートローラ温度の上昇を防止して、ヒートローラ温度の上昇による不具合を解消する。
【解決手段】制御回路２７は、画像形成装置１が電源オンされた際、センタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３によるヒートローラ２０の検知温度が５０℃未満であるか否かを確認し、５０℃未満であった場合、ＩＨ電源／駆動回路２８を介してＩＨコイル２１をオンにしてレディ直前まで加熱し、レディ直前にセンタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３からの検知温度差を確認し、確認の結果に応じてセンタサーミスタ２２の制御温度を補正する。
【選択図】図２

Description

この発明は、画像形成装置に用いられる定着装置の定着温度を制御する定着装置の温度制御方法に関する。

従来、電子複写機等の画像形成装置に用いられる定着装置は、ヒータローラとプレスローラとを装備している。このヒータローラ（Ｈ／Ｒ）上には、定着する用紙の紙幅内にセンタサーミスタ、紙幅外にエッジサーミスタが配置され、ヒータローラの温度を検知している（例えば、特許文献１）。

センタサーミスタは、ヒータローラをある一定の温度（例えば、２００℃）に制御するのに用いられる。また、エッジサーミスタは、ヒータローラの温度が低すぎたり高すぎたりしないかの異常検知に使用される（小幅紙の連続プリントにおいて、ヒータローラ端部の温度が上昇し過ぎた際にプリント動作を中断するのに使われる）。
特開２００１−２６５１５７号公報

上述したように、センタサーミスタの検知温度は、例えば２００℃一定になるように制御される。しかし、センタサーミスタの検知部は、ライフ（プリント枚数）に従い、トナー、紙粉で汚れ、反応が鈍くなり、ヒートローラの実測温度が上昇して、高温オフセット、必要以上の電力消費、小幅紙の連続プリントでヒートローラ端部の温度の上昇し過ぎでプリント動作中断の多発、発煙・発火防止の安全装置であるサーモスタット（温度ヒューズ）が切れる等の不具合が生じるという問題があった。

この発明の目的は、ライフ（プリント枚数）に従ったヒートローラ温度の上昇を防止して、ヒートローラ温度の上昇による不具合を解消することのできる定着装置の温度制御方法を提供することである。

この発明の定着装置の温度制御方法は、画像形成装置が有するヒートローラとプレスローラとから成る定着装置に対して、前記ヒートローラの中央部の温度を検知する第１の検知手段と、前記ヒートローラの端部の温度を検知する第２の検知手段とを用いて前記ヒートローラの温度を制御する定着装置の温度制御方法であって、前記画像形成装置の電源が入力された際、前記ヒートローラを加熱してウォーミングアップを開始し、このウォーミングアップ中に前記第１の検知手段の検知温度と前記第２の検知手段の検知温度との温度差を検出し、この検出した温度差に応じて、前記第１の検知手段で検知される温度を補正するようにしたことを特徴とする。

本発明の定着装置は、ライフ（プリント枚数）に従ったヒートローラ温度の上昇が防止され、ヒートローラ温度の上昇による不具合を解消することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、この発明に係る画像形成装置の概略構成を示すものである。すなわち、画像形成装置１は、光学ユニット２、感光体３、帯電チャージャ４、レーザユニット５、現像器６、転写・剥離チャージャ７、クリーナ８、除電ランプ９、給紙ユニット１０、搬送ベルト１１、そして定着装置１２とから構成されている。

本発明は、画像形成装置１における定着装置１２に関するものであるので、上述した他の構成についての説明を省略する。

定着装置１２は、ヒートローラ（Ｈ／Ｒ）２０とプレスローラ３０とから構成されている。

図２は、定着装置１２におけるヒートローラ２０の温度制御の構成を示すものである。すなわち、ヒートローラ２０には、熱源としてのＩＨコイル２１が設けられ、温度センサとしてヒートローラ２０の中央部にセンタサーミスタ２２、ヒートローラ２０の端部にエッジサーミスタ２３が設けられている。センタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３からの信号は、ＣＰＵを含む温度制御回路２４に入力される。

温度制御回路２４は、これらの信号によってＩＨコイル２１への電力供給のオン／オフ信号を次段のＩＨ回路２５に出力する。また、温度制御回路２４は、ＩＨ回路２５に電力設定信号も出力し、ＩＨ回路２５からエラー信号を受け取る。

ＩＨ回路２５は、フォトカプラ２６、ＣＰＵを含む制御回路２７、及びＩＨ電源／駆動回路２８とから構成されている。

制御回路２７は、フォトカプラ２６を介して温度制御回路２４から電力設定信号あるいは電力オン／オフ信号を受け取り、それらの信号に応じてＩＨ電源／駆動回路２８を制御する。

ＩＨ電源／駆動回路２８は、図示しない商用電源に電源コード２９を介して接続され、制御回路２７の制御に応じてＩＨコイル２１を駆動する。

図３は、定着装置１２におけるヒートローラ（Ｈ／Ｒ）２０と定着される用紙との関係を示すものである。図において、紙幅内にセンタサーミスタ２２、紙幅外にエッジサーミスタ２３がヒートローラ２０上に配置され、ヒートローラ温度を検知している。

センタサーミスタ２２は、ヒートローラ２０をある一定の温度（例えば、２００℃）に制御するのに用いられる。

エッジサーミスタ２３は、ヒートローラ温度が低すぎたり高すぎたりしないかの異常検知に使用される。例えば、小幅紙の連続プリントでヒートローラ２０の端部温度が上昇し過ぎた際、プリント動作を中断するのに使われる。

次に、このような構成において、本発明の概要について説明する。

図４、図５は、本発明の適用前のサーミスタ検知温度におけるライフ（プリント枚数）の推移を示している。図４に示すように、センタサーミスタの検知温度は、２００℃一定になるように制御される（実線で示すヒートローラのセンタ部）。しかしながら、センタサーミスタの検知部はライフに従い、トナー、紙粉等で汚れ、反応が鈍くなる。

その結果、ヒートローラの実測温度は、図５に示す実線のように上昇する。このようにヒートローラの実測温度が上昇すると不具合が発生する。例えば、高温オフセット。必要以上に電力を消費する。小幅紙の連続プリントではヒートローラ端部の温度が上昇しすぎてプリント動作の中断が多発する。また、発煙、発火防止の安全装置であるサーモスタット（温度ヒューズ）が切れる等である。

上述したように、センタサーミスタは、ライフに従って、トナー、紙粉で汚れ反応が鈍くなり、図５に示すようにヒートローラの実測温度が上昇する。それに伴って、図５に示すようにヒートローラの端部の実測温度も上昇する。

ところが、エッジサーミスタは、紙幅の外に配置されているので検知部の汚れがないので、図４に示すように、エッジサーミスタの検知温度（点線で示すヒートローラの端部）も実測温度と同じように上昇する。

その結果、図４に示すように、センタサーミスタとエッジサーミスタの検知温度の差は、初期４０℃であるが、ライフに従って差が２０℃（図上、１００×１０００枚）になる。

すなわち、本発明は、センタサーミスタとエッジサーミスタの検知温度差の変化から、ヒートローラの実測温度の上昇を防止するため、センタサーミスタの制御温度を補正するようにしたものである。

次に、本発明の制御方法について説明する。

図６は、本発明のセンタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３の検知温度差により、センタサーミスタ２２の制御温度を補正したものである（実線で示す）。検知温度差が５℃縮まると実測温度が５℃上昇するので、制御温度を５℃下げている。また、検知温度差が１０℃縮まると実測温度が１０℃上昇するので、制御温度を１０℃下げている。以下５℃刻みで制御温度を補正する。

図７に示すように、上述した制御により、ヒートローラ２０のセンタ部（中央部）の実測温度は、ほぼ一定の範囲内（実線で示す）で制御されることとなる。

図８、図９は、この制御を適用した場合のライフ推移を示す例である。

図８において、例えば、２万枚プリントしてセンタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３の検知温度差が５℃になった際、センタサーミスタ２２の制御温度が１９５℃に下げられて制御される。

その結果、図９に示すように、ヒートローラ２０の実測温度が５℃下げられる。

なお、本発明は、プリント枚数で制御するものではなく、センタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３の検知温度差で制御するものであるので、図８と図９は例を示したものでプリント枚数とは直接の関係はない。

本発明は、図８、図９に示すようにセンタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３の温度差で制御されることにより、ライフ中のヒートローラ２０における実測温度の上昇が防止され、ヒートローラ２０の実測温度が一定範囲内の値で推移されることとなる。

次に、本発明の補正制御について説明する。

図１０は、センタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３による温度検知のタイミングを示すものである。

図１０に示すように、定着装置１２をウォームアップしてレディになる直前にセンタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３の検知温度差を確認する。この値によって、それ以降のレディ中、プリント中のセンタサーミスタ２２の制御温度を前記のように補正する。

なお、このタイミングで検知温度差を確認する理由は、プリント動作によりヒートローラ２０の端部の温度は上昇し、また上昇の仕方もプリント枚数、プリントする紙サイズによって異なるので、センタ部（中央部）と端部の検知温度差を正確に比較できなくなるためである。

また、ウォームアップ時にヒートローラ２０を回転する場合は、ローラの回転開始直前にセンタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３の検知温度差を確認する。

さらに、プリント動作後、装置の電源をオフし、直ぐにオンされた場合、ヒートローラ２０に電源オフ前の温度が残っている場合も正確に検知温度差を比較できない。そこで、電源オンした際、ヒートローラ（Ｈ／Ｒ）２０の検知温度が５０℃未満（センタサーミスタもしくはエッジサーミスタ）である場合にのみウォーミングアップ動作時に補正制御を行うものとする。また、５０℃以上だった場合は、前回の補正結果を継続する。

なお、図４，５，８，９は、レディ直前、レディ中（プリント動作のない）のセンタ部と端部のサーミスタ２２，２３の検知温度、実測温度を示している。プリント中は、先に説明したように端部の温度は一定値とならないので図示できないが、センタ部の温度は図４，５，８，９と同様である。

次に、ヒートローラ２０の温度制御動作を図１１のフローチャートを参照して説明する。

まず、制御回路２７は、画像形成装置１が電源オンされた際、センタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３によるヒートローラ２０の検知温度が５０℃未満であるか否かを確認する（ＳＴ１）。

５０℃未満でない場合、制御回路２７は、前回のセンタサーミスタ２２に対する制御温度を継続する（ＳＴ２）。

５０℃未満であった場合、制御回路２７は、ＩＨ電源／駆動回路２８を介してＩＨコイル２１をオンにし、レディ直前まで加熱する（ＳＴ３）。なお、定着装置（ヒートローラとプレスローラ）のローラの回転を行う機種の場合は、ローラの回転開始前までとする。

制御回路２７は、レディ直前（またはローラの回転開始直前）にセンタサーミスタ２２とエッジサーミスタ２３からの検知温度差を検出する（ＳＴ４）。

制御回路２７は、検出結果に応じて以下のようにセンタサーミスタ２２の制御温度を補正する。

検知温度差が３５℃を超えていれば、補正温度は０℃とする（ＳＴ５）。

検知温度差が３５℃〜３０℃未満であれば、補正温度は−５℃とする（ＳＴ６）。

検知温度差が３０℃〜２５℃未満であれば、補正温度は−１０℃とする（ＳＴ７）。

検知温度差が２５℃〜２０℃未満であれば、補正温度は−１５℃とする（ＳＴ８）。

検知温度差が２０℃〜１５℃未満であれば、補正温度は−２０℃とする（ＳＴ９）。

検知温度差が１５℃〜１０℃未満であれば、補正温度は−２５℃とする（ＳＴ１０）。

検知温度差が１０℃以下であれば、補正温度は−３０℃とする（ＳＴ１１）。

補正した後、制御回路２７は、レディ状態となりプリントが開始される。なお、ローラの回転を行う機種の場合は、ローラの回転が開始される。

また、センタサーミスタ２２をクリーニング、または新品に交換したときは、検知温度差が３５℃を超えるので初期値に戻ることになる。

図１２は、上述したヒートローラ２０のセンタ部の実測温度と補正温度との関係を示す例である。初期状態として実測温度２００℃で補正温度０℃であるものが、例１では、実測温度２０５℃となった場合に補正温度を−５℃とし、実測温度２１０℃となった場合に補正温度を−１０℃とする。例２では、実測温度２０２℃では補正温度を０℃のままとし、実測温度２０５℃となった場合に補正温度を−５℃とする。

しかしながら、サーミスタの取付位置、熱源の配熱分布、ヒートローラ端部の熱容量等により、検知温度差、補正温度は異なってくる。

図１３は、上述したヒートローラ２０とは異なるヒートローラのセンタ部の実測温度と補正温度との関係を示す例である。例３では、初期状態としてセンタサーミスタ検知温度が２００℃で、エッジサーミスタ検知温度が１７０℃で、検知温度の差が３０℃である。例３では、初期状態として実測温度２００℃で補正温度０℃であるものが、実測温度２０５℃となった場合に補正温度を−５℃とし、実測温度２１０℃となった場合に補正温度を−１０℃とする。

すなわち、補正温度は、システムに合わせて設定される。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図。 定着装置におけるヒートローラの温度制御の構成を示すブロック図。 定着装置におけるヒートローラと定着される用紙との関係を示す図。 本発明の適用前のサーミスタ検知温度におけるライフ推移を示す図。 本発明の適用前のサーミスタ検知温度におけるライフ推移を示す図。 本発明の検知温度差によるセンタサーミスタの制御温度の補正を説明するための図。 本発明の検知温度差によるセンタサーミスタの制御温度の補正を説明するための図。 本発明の制御を適用した場合のライフ推移例を示す図。 本発明の制御を適用した場合のライフ推移例を示す図。 温度検知のタイミングを説明するための図。 ヒートローラの温度制御動作を説明するためのフローチャート。 ヒートローラのセンタ部の実測温度と補正温度との関係を示す図。 ヒートローラのセンタ部の実測温度と補正温度との関係を示す図。

符号の説明

１…画像形成装置、１２…定着装置、２０…ヒートローラ、２１…ＩＨコイル、２２…センタサーミスタ、２３…エッジサーミスタ、２４…温度制御回路、２５…ＩＨ回路、２６…フォトカプラ、２７…制御回路、２８…ＩＨ電源／駆動回路、２９…電源コード、３０…プレスローラ。

Claims (5)

1. 画像形成装置が有するヒートローラとプレスローラとから成る定着装置に対して、前記ヒートローラの中央部の温度を検知する第１の検知手段と、前記ヒートローラの端部の温度を検知する第２の検知手段とを用いて前記ヒートローラの温度を制御する定着装置の温度制御方法であって、
   前記画像形成装置の電源が入力された際、前記ヒートローラを加熱してウォーミングアップを開始し、
   このウォーミングアップ中に前記第１の検知手段の検知温度と前記第２の検知手段の検知温度との温度差を検出し、
   この検出した温度差に応じて、前記第１の検知手段で検知される温度を補正するようにしたことを特徴とする定着装置の温度制御方法。
2. 前記ウォーミングアップ開始時に、前記第１の検知手段の検知温度と前記第２の検知手段の検知温度とが所定温度未満であるか否かを確認し、所定温度以上であった場合は前記温度差に応じた補正を行わないことを特徴とする請求項１記載の定着装置の温度制御方法。
3. 前記所定温度は、前記画像形成装置の前記電源入力以前に使用された状態が反映された前記ヒートローラの残存温度であることを特徴とする請求項２記載の定着装置の温度制御方法。
4. 前記温度差の検出は、前記ウォーミングアップからレディ状態に入る直前に行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置の温度制御方法。
5. 前記第１の検知手段で検知される温度の補正は、前記第１の検知手段と前記第２の検知手段の検知温度差に応じて、前記ヒートローラの目標温度に対する前記第１の検知手段で検知される検知温度を補正することを特徴とする請求項１記載の定着装置の温度制御方法。

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