JP2005242303A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加熱ローラ21の表面温度を検出するために、加熱ローラ21の周面近傍に配設される非接触型サーミスタ54によって検出される検出温度T1と、上カバー51の温度を検出するカバー温度検出サ−ミスタ60の検出温度T2と、非接触型サーミスタ54の、加熱ローラ21の表面までの距離L1及び上カバー51までの距離L2に基づく演算によって、加熱ローラ21の表面温度に相当する表面算出温度Tを算出する。
【選択図】 図5
Description
発熱源と、前記発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、前記加熱部材から離間した位置で、該加熱部材の温度を検出する第1の温度検出部材と、前記第1の温度検出部材の近傍に設けられた第2の温度検出部材と、前記第1と第2の温度検出部材の各検出温度に基づいて前記発熱源への通電制御を行う制御手段とを有することを特徴とする。
発熱源と、該発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、該加熱部材へ付勢され、前記記録媒体を加圧する加圧部材と、前記加熱部材の放熱を防ぐように被うカバーと、温度を検出する温度検出部材と
前記加熱部材の周面近傍の第1の位置と上記カバーに接触する第2の位置との間で、前記温度検出部材を移動する移動駆動手段と、該移動駆動手段を制御すると共に、前記第1の位置で前記温度検出部材によって検出される前記加熱部材の検出温度と、前記第2の位置で前記温度検出部材によって検出される前記カバーの検出温度とに基づいて、前記発熱源の発熱を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
発熱源と、前記発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、前記加熱部材から離間した位置で、該加熱部材の温度を検出する第1の温度検出部材と、前記加熱部材から伝達される温度を検出する第3の温度検出部材と、前記第3の温度検出部材で検出された検出温度に基づいて前記第1の温度検出部材の検出温度を補正し、この補正された検出温度に基づいて前記発熱源への通電制御を行う制御手段とを有することを特徴とする。
発熱源と、該発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、該加熱部材へ付勢され、前記記録媒体を加圧する加圧部材と、前記加熱部材から離間した位置で、該加熱部材の温度を検出する第1の温度検出部材と、前記加圧部材に接触する位置で、該加圧部材の温度を検出する第3の温度検出部材と、前記第1と第3の温度検出部材の各検出温度に基づいて前記発熱源の発熱を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、前記記録媒体上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、前記記録媒体上に形成されたトナー画像を定着する上記定着装置とを有することを特徴とする。
図1は、本発明による定着装置を備えた画像形成装置の実施の形態1の要部構成を示す概略構成図である。
但し、 C:係数
T1:非接触型サーミスタ54の検出温度
T2:カバー温度検出サ−ミスタ60による上カバーの検出温度
図7のグラフに示す表面算出温度Tは、上式(1)に基づいて、
(L1/L2)*C=1/6となる係数Cを定めて演算した結果を示すもので、この実験により、表面算出温度Tが実際の表面温度T0と略一致することが理解される。但し、L1、L2をそれぞれ1mm、8mmの程度とし、且つ加熱ローラ21の表面温度を150℃から180℃程度にして行った実験による。
図10は、本発明に基づく実施の形態2の定着器300の上カバー51と加熱ローラ21とを斜め上方からみた斜視図であり、図11は図10における作用ギア303の近傍を拡大した部分拡大図である。更に図12、図13は、図10に示す定着器300をY軸のプラス側から透視した要部側面図である。
図14は、本発明の定着装置に基づく実施の形態3の定着器500の要部構成を示す断面図である。尚、この断面は、位置的に前記した実施の形態1の定着器213の図2の斜視図におけるB−B線で切る段面に相当する。
T4´[℃]=a*TN3[℃]+b ・・・(2)
a,b :定数
で表せる。尚、実際の検出温度差T4に対して、演算によって求めた検出温度差をT4´として区別している。
T0[℃]=T1[℃]+T4[℃]
である。そこで、実際の表面温度T0を演算によって求めるべく、その表面算出温度Tを下式(3)によって求める。
T[℃]=T1[℃]+T4´[℃]
=T1[℃]+a*TN3[℃]+b・・・(3)
この関係式(3)を用いることで、特に冷間状態から温間状態に移行過程にある定着器500において、非接触型サーミスタ54の検出温度T1と接触型サーミスタ501の加圧ローラ検出温度TN3に基づいて、加熱ローラ21の実際の表面温度を正確に算出することが出来る。
本実施の形態の定着装置が、前記した実施の形態3の定着装置と異なる点は、印刷制御部504での信号処理方法である。従って、本実施の形態の定着装置の信号処理方法を説明するにあたって、図14の定着器500の要部断面図、及び図15の画像形成部505の制御系統の構成を示すブロック図を参照し、共通する部分についてはここでの説明は省略して異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態における印刷制御部は、実施の形態3の印刷制御部504と信号処理の方法が異なるものであるが、便宜上同符号を付して説明する。
Q={c*T1(start)+τ*T3(start)}
+∫{κ(T1+T3)}dt・・・(4)
T1(start):ハロゲンランプ53の電源オン直後の非接触型サーミスタ54での検出温度[℃]
T3(start):ハロゲンランプ53の電源オン直後の加圧ローラ検出温度(接触型サーミスタ501で検出)[℃]
c,τ,κ:定数
この式で求まるローラ温度累積指数Qの特性として、図20に示すように、その値が所定の値QS(例えばc=τ=0.5、κ=5000のときQS=100)となる時間Sと非接触型サーミスタ54の周囲温度T2が飽和する時間とがほぼ一致することが実験結果により得られた。
(1)ハロゲンランプ53が熱を発生する(入力)過程、
(2)加熱ローラ21及び加圧ローラ22に伝達され、その熱が熱伝達または熱輻射を通して定着器内部温度や定着器カバー温度を上昇させる過程、
(3)通紙時に加熱ローラ21や加圧ローラ22から用紙が熱を奪う、また図示せぬ冷却用ファンにより定着器500の熱が奪われる(出力)過程、
という各過程が、定着器カバーや定着フレーム内部温度(周囲温度T2)の上昇を、結果的に加熱ローラ温度と加圧ローラ温度の累積に近い形で表しているためと考えられる。
T[℃]=T1[℃]+a*T3(N)[℃]+b
によって表面算出温度Tを求める冷間温度補正を実行する。
T0[℃]=T1[℃]+T4[℃]
であるが、図20に示すように、時間Sを経過して非接触型サーミスタ54の周囲温度T2が飽和する温間領域にあっては、検出温度差T4が略一定の補正定数dとなる。そこで、この温間温度補正時には、実際の表面温度T0を演算によって求めるため、その表面算出温度Tを下式(5)によって求める。
T[℃]=T1[℃]+d[℃] ・・・(5)
d:実験的に求められる定数
Q={c*T1(start)+τ*T3(start)}
+∫{κ(T1+T3)}dt
を演算し、ローラ温度累積指数Qを算出する(ステップS211)。
T[℃]=T1[℃]+a*TN3[℃]+b
に基づいて加熱ローラ21の表面算出温度Tを算出し(ステップS213)、ローラ温度累積指数Qが100以上の場合、前記した式(5)
T[℃]=T1[℃]+d[℃]
に基づいて加熱ローラ21の表面算出温度Tを算出する(ステップS214)。
本実施の形態の定着装置が、前記した実施の形態3の定着装置と異なる点は、印刷制御部504での信号処理方法である。従って、本実施の形態の定着装置の信号処理方法を説明するにあたって、図14の定着器500の要部断面図、及び図15の画像形成部505の制御系統の構成を示すブロック図を参照し、共通する部分についてはここでの説明は省略して異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態における印刷制御部は、実施の形態3の印刷制御部504と信号処理の方法が異なるものであるが、便宜上同符号を付して説明する。
ΔT3A>ΔT3B
となり、冷間状態時における定着器モータ停止後の加圧ローラ22の温度の落ち込みの方が大きいことがわかる。これは、温間状態時ほど加圧ローラ22が芯から温まっているため、温度の低下が遅れるためと思われる。ここで加圧ローラ22の温度低下率ΔTを、下式(6)
ΔT=ΔT3/(T1−T3)×100[%] ・・・(6)
で求める。
Q(初期値)=−2.7×ΔT+166.7 ・・・(7)
によって、近似的に表わすことができる。加圧ローラ温度低下率ΔTが30%以上の領域では、Qが所定の値QS(例えばc=τ=0.5、κ=5000のときQS=100)より小さく、前記した冷間領域に相当する。一方、加圧ローラ温度低下率ΔTが30%以下の領域(温間領域に相当)においては、ローラ温度累積指数Qの初期値は100以上のランダムな値を示す。
Claims (16)
- 記録媒体上のトナー画像を定着させる定着装置において、
発熱源と、
前記発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材から離間した位置で、該加熱部材の温度を検出する第1の温度検出部材と、
前記第1の温度検出部材の近傍に設けられた第2の温度検出部材と、
前記第1と第2の温度検出部材の各検出温度に基づいて前記発熱源への通電制御を行う制御手段と
を有することを特徴とする定着装置。 - 前記第2の温度検出部材は、前記加熱部材の周辺の温度を検出することを特徴とする請求項1記載の定着装置。
- 前記加熱部材を保持又は加熱部材の放熱を防ぐように被うカバーを更に有し、前記第2の温度検出部材が検出する温度は前記カバーの温度であることを特徴とする請求項1又は2記載の定着装置。
- 前記第1の温度検出部材の検出温度をT1、前記第2の温度検出部材の検出温度をT2、前記加熱部材から前記第1の温度検出部材までの距離をL1、そして前記加熱部材の半径方向における前記第1の温度検出部材から前記第2の温度検出部材までの距離をL2としたとき、次式
T=T1+(T1−T2)*(L1/L2)*C (Cは係数)
によって求めた前記加熱部材の表面算出温度Tに基づいて、前記制御を行うことを特徴とする請求項3記載の定着装置。 - 前記第1と第2の温度検出部材が、前記加熱部材の所定の周面の接線と垂直な略同一垂線上に配設されていることを特徴とする請求項3記載の定着装置。
- 前記加熱部材の少なくとも前記所定の周面近傍と、前記第1及び第2の温度検出部材とを同一の空間内に収める隔壁を設けたことを特徴とする請求項5記載の定着装置。
- 前記第1及び第2の温度検出部材がサーミスタであることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の定着装置。
- 前記加熱部材の表面から前記第1の温度検出部材までの距離を調整可能としたことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の定着装置。
- 記録媒体上のトナー画像を定着させる定着装置において、
発熱源と、
該発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、
該加熱部材へ付勢され、前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
前記加熱部材を保持又は加熱部材の放熱を防ぐように被うカバーと、
温度を検出する温度検出部材と、
前記加熱部材の周面近傍の第1の位置と上記カバーに接触する第2の位置との間で、前記温度検出部材を移動する移動駆動手段と、
該移動駆動手段を制御すると共に、前記第1の位置で前記温度検出部材によって検出される前記加熱部材の検出温度と、前記第2の位置で前記温度検出部材によって検出される前記カバーの検出温度とに基づいて、前記発熱源の発熱を制御する制御手段と
を有することを特徴とする定着装置。 - 記録媒体上のトナーを定着させる定着装置において、
発熱源と、
前記発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、
前記加熱部材から離間した位置で、該加熱部材の温度を検出する第1の温度検出部材と、
前記加熱部材から伝達される温度を検出する第3の温度検出部材と、
前記第3の温度検出部材で検出された検出温度に基づいて前記第1の温度検出部材の検出温度を補正し、この補正された検出温度に基づいて前記発熱源への通電制御を行う制御手段と
を有することを特徴とする定着装置。 - 記録媒体上のトナーを定着させる定着装置において、
発熱源と、
該発熱源によって加熱され、前記記録媒体を加熱する加熱部材と、
該加熱部材へ付勢され、前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
前記加熱部材から離間した位置で、該加熱部材の温度を検出する第1の温度検出部材と、
前記加圧部材に接触する位置で、該加圧部材の温度を検出する第3の温度検出部材と、
前記第1と第3の温度検出部材の各検出温度に基づいて前記発熱源の発熱を制御する制御手段と
を有することを特徴とする定着装置。 - 前記第1の温度検出部材の検出温度をT1、前記第3の温度検出部材の検出温度をT3としたとき、次式
T=T1+a*T3+b (a,bは定数)
によって求めた前記加熱部材の表面算出温度Tに基づいて、前記制御を行うことを特徴とする請求項10又は11記載の定着装置。 - 前記第1の温度検出部材の検出温度T1と前記第3の温度検出部材の検出温度T3との累積値Qを求め、累積値Qが所定の閾値以上であるとき、次式
T=T1+d (dは定数)
によって求めた前記加熱部材の表面算出温度Tに基づいて、前記制御を行うことを特徴とする請求項12記載の定着装置。 - 前記加熱部材及び加圧部材が共にローラであり、各ローラを所定時間回転して停止した際の、前記検出温度T3の温度低下率に応じて前記累積値Qを補正することを特徴とする請求項13記載の定着装置。
- 前記検出温度T3の温度低下率ΔTを、次式
ΔT=ΔT3/(T1−T3)×100
で求め、温度低下率ΔTが所定値以上の場合、前記累積値Qの初期値を
Q(初期値)=−e×ΔT+f (e,fは定数)
とすることを特徴とする請求項14記載の定着装置。 - 記録媒体を搬送する記録媒体搬送手段と、
前記記録媒体上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、
前記記録媒体上に形成されたトナー画像を定着する請求項1乃至15の何れかの定着装置と
を有することを特徴とする画像形成装置。
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