JP3164676B2

JP3164676B2 - 加熱装置

Info

Publication number: JP3164676B2
Application number: JP35860392A
Authority: JP
Inventors: 英一郎豊嶋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: JPH06202526A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置、静電記
録装置等の画像形成装置に用いられる加熱装置に関す
る。特に未定着画像の加熱定着に好適な加熱装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】未定着画像の定着には加熱方式、特には
熱ローラ定着方式が広く普及している。この方式は、基
本的には、加熱ローラとそれに圧接する加圧ローラの一
体構成により、両者間に未定着画像を支持した記録材を
通過させて定着を行うものである。この構成において
は、通常、記録材が搬送されてこない時はローラを停止
させており、記録材が搬送されると、ローラに到達する
前にセンサなどの信号をトリガとしてローラが回転を始
める。そして、このローラ回転時に加熱定着に適した温
度で温度制御を行い、記録材の後端がローラを通過後、
すぐにローラーの回転を停止している。

【０００３】図１０に上記のような加熱定着を行う像加
熱装置を示す。図１０に示す装置においては、矢印方向
から搬送され未定着の粉体トナー像を支持した記録材１
２は搬送ベルト１３に搬送されてセンサ１６を通過す
る。これにより、加熱ローラ１０と加圧ローラ１１に接
続されているモータ１５が駆動を始め、加熱ローラ１０
と加圧ローラ１１が回転を始める。そして、記録材１２
は、加熱ローラ１０と加圧ローラ１１のニップ部に搬送
され、該ニップ部にて加熱及び加圧を受けて排出され、
センサ１７を通過する。これによりセンサ１７の信号が
オンからオフに変化し、モータ１５の駆動が停止する。

【０００４】一方、上記ニップ部での加熱は、加熱ロー
ラ１０に内包されたハロゲンヒータ５に電力を供給して
発熱させることにより行っており、加熱ローラ表面に接
触して設けられた温度検知素子であるサーミスタ９の抵
抗値が基準値に対して一定となるようにハロゲンヒータ
５への通電が制御されている。これにより、加熱ローラ
１０は定着に必要な温度を保ち、良好な定着が行われ
る。

【０００５】しかしながら、加熱ローラ１０の温度を常
に定着に必要な温度に維持し続けると、消費電力が増大
し、またローラが異常過熱を起こすことがあるので、上
記装置においては、ローラの停止時の温度が回転時より
も低くなるように制御している。以下、この温度制御の
手法について説明する。

【０００６】図１１に上記加熱ローラの温度制御回路と
ローラ駆動回路の一例を示す。図１１にいおいて、６は
サーミスタ９と抵抗Ｒ１の分圧比によって得られる電圧
ＶＴからデジタル値Ｓ１１を得るためのＡ／Ｄコンバー
タである。また、２７は制御目標電圧Ｖｒｅｆ１からデ
ジタル値Ｓ１２を得るためのＡ／Ｄコンバータであり、
２８は制御目標電圧Ｖｒｅｆ２からデジタル値Ｓ１３を
得るためのＡ／Ｄコンバータである。つまり、Ａ／Ｄコ
ンバータ６は加熱ローラの実際の温度の検出、またＡ／
Ｄコンバータ２７は定着時の基準温度の検出、さらにＡ
／Ｄコンバータ２８はローラ停止時の基準温度の検出を
それぞれ行うためのものである。

【０００７】そして、上記Ａ／Ｄコンバータ６及びＡ／
Ｄコンバータ２７及びＡ／Ｄコンバータ２８のそれぞれ
によって出力されるデジタル値Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３
は、制御部２１に入力される。該制御部２１は、後述の
図１２に示すように、センサ１６，１７の入力に従い、
制御信号Ｓ１０によってモータ１５をオン・オフ制御
し、また上記デジタル値Ｓ１２、Ｓ１３を随時選択して
入力することによりハロゲンヒータ５のオン・オフ制御
を行っている。

【０００８】ハロゲンヒータ５の制御は電力通電パター
ン発生器３を介して行われる。該電力通電パターン発生
器３は、制御部２１の通電パターン信号Ｓ３に基づいて
ヒータ制御信号Ｓ４をヒータ駆動回路４に出力し、該ヒ
ータ駆動回路４は、ハロゲンヒータ５をヒータ制御信号
Ｓ５に基づいて交流駆動する。

【０００９】次に、以上のような制御回路における動作
について説明する。先ず、装置に記録材が搬送されてこ
ないときは、センサ１６及び１７はオフの状態であり、
制御部２１は、図１２に示すようにモータ１５の制御信
号Ｓ１０をオフにして、Ａ／Ｄコンバータ２７からの信
号Ｓ１２を基準として温度制御を行う。この信号Ｓ１２
は、記録材の定着に適した温度より一定の低い温度に対
応した制御目標電圧Ｖｒｅｆ１のデジタル値であり、こ
れにより加熱ローラの温度は図１４に示すように温度Ｔ
１に保たれる。

【００１０】また、装置に記録材が搬送されてくると、
最初にセンサ１６がオンになるが、制御部２１は、図１
２に示すようにモータ１５への信号Ｓ１０をオンにし、
Ａ／Ｄコンバータ２８からの信号Ｓ１３を基準にして温
度制御を行う。この信号Ｓ１３は、定着に適した温度に
対応した制御目標電圧Ｖｒｅｆ２のデジタル値であり、
これにより加熱ローラの温度は図１４に示すように温度
Ｔ２となる。

【００１１】さらに、センサ１６あるいはセンサ１７が
オンの間は、記録材がローラ付近にあるため、制御部２
１は図１２に示すようにモータ１５への信号Ｓ１０をオ
ンし、Ａ／Ｄコンバータ２８からの信号Ｓ１３を基準に
する。これにより加熱ローラの温度は上記Ｔ２を維持
し、良好な定着が行われる。

【００１２】以上の動作を図１３のフローチャートに基
づいて説明する。先ず、センサ１６及びセンサ１７の状
態を判断し（ステップ２０１）、センサ１６あるいはセ
ンサ１７のいずれかがオンまたは、両センサがオンのと
きにはモータ１５への信号Ｓ１０をオンにする（ステッ
プ２０１〜ステップ２０２）。そして、温度制御の基準
となる信号としてＳ１３を選択する（ステップ２０
３）。一方、上記センサ１６及びセンサ１７のいずれも
がオフの場合には、モータ１５への信号Ｓ１０をオフし
（ステップ２０１〜ステップ２０４）、温度制御の基準
となる信号としてＳ１２を選択する（ステップ２０
５）。以上のように温度制御の基準信号を選択した後
は、選択された信号を基準にして温度制御を行う（ステ
ップ２０６）。

【００１３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例によれば、加熱ローラの温度がローラ回転停止
直前まで温度Ｔ２に維持されるため、停止後のローラ温
度が図１４にΔＴ１で示されるように非常に高くなるこ
とがあり、加熱ローラに変形、変質、異臭などが発生
し、ローラの寿命が著しく短くなるという問題点があっ
た。またローラの異常過熱により発火の危険もあった。

【００１４】本発明は、上記問題点を解決し、ローラ回
転停止後のローラの異常過熱を防ぐことのできる加熱装
置を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、加熱ローラと、加熱ローラと協働して画像を担持
する記録材を挟持搬送するニップを形成する加圧ローラ
と、加熱ローラを加熱するヒータと、加熱ローラの温度
を検知する温度検知素子と、温度検知素子の検知温度が
設定温度を維持するようにヒータへの通電を制御する通
電制御手段とを有し、記録材がニップを通過した後、設
定温度を下げ、温度検知素子の検知温度が所定温度まで
低下したらローラ対の回転が停止する加熱装置におい
て、記録材がニップを通過し上記ローラ対が停止した後
の上記温度検知素子の最高検知温度に応じて次の所定温
度を設定する設定手段を有することにより達成される。

【００１６】

【作用】本発明によれば、加熱ローラと加圧ローラのロ
ーラ対で形成される圧接部に記録材が接近してくると、
該ローラ対は回転を開始し、該ローラ対内の加熱体は所
定の定着温度へ達するように駆動される。したがって、
上記記録材は上記ローラ対によって加熱及び加圧を受け
ながら搬送され、上記圧接部から排出される。すると、
上記加熱体は上記定着温度よりも低い所定の温度に達す
るように駆動され、徐々にその温度を低下させる。そし
て、その温度が所定の温度に達すると、ローラ対は停止
され待機状態となる。このとき、上記ローラ対には定着
動作時に与えられた熱量が蓄積されており、その熱量に
よってオーバーシュートが発生してしまうが、最高検知
温度に応じて回転の停止温度を決めているので、ローラ
対全体が一様に低い温度となり、上記オーバーシュート
を低く抑える。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を参考例と共に添付図
面に基づき説明する。

【００１８】〈参考例〉先ず、本発明に係る参考例を図１ないし図４に基づいて
説明する。図１は本参考例の加熱装置の温度制御回路で
ある。なお、図１０ないし図１４に示した従来例との共
通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００１９】図１において１は、センサ１６，１７の入
力とサーミスタ９からの信号Ｓ１１のデジタル値に従
い、モータ１５のオン・オフ制御及びハロゲンヒータ５
のオン・オフ制御を行う制御部である。

【００２０】以下、図１に示す制御回路における制御方
法について説明する。先ず、装置に記録材が搬送されて
こないときは、センサ１６及び１７はオフの状態であ
り、加熱ローラは、定着に適した温度より低い温度に保
たれる。したがって、制御目標電圧はＶｒｅｆ１であ
り、制御部１は図２に示すようにＡ／Ｄコンバータ２７
からの信号Ｓ１２を選択し、Ｓ１１とＳ１２を比較して
温度制御を行う。

【００２１】次に、装置に記録材が搬送されてくると、
先ず最初にセンサ１６がオンになり、制御部１は図２に
示すようにモータ１５への信号Ｓ１０をオンにし、信号
Ｓ１３を選択する。つまり、制御目標電圧をＶｒｅｆ２
としてＡ／Ｄコンバータ２８から信号Ｓ１３を入力し、
Ａ／Ｄコンバータ６からのＳ１１とＳ１３を比較して記
録材の定着に適した温度で温度制御を行う。

【００２２】また、センサ１６あるいはセンサ１７がオ
ンの間は、記録材がローラ付近にあるため、制御部１は
図２に示すようにモータ１５への信号Ｓ１０をオンし、
信号Ｓ１３を選択する。つまり、制御目標電圧をＶｒｅ
ｆ２として温度制御を行う。しかし、その後センサ１７
がオフになると、制御部１は図２に示すように信号Ｓ１
２を選択し、制御目標電圧をＶｒｅｆ１として定着に適
した温度より低い温度で温度制御を行う。そして、さら
にその後Ａ／Ｄコンバータ６からの信号Ｓ１１が制御目
標電圧Ｖｒｅｆ１に相当する信号Ｓ１２の値に達した
時、モータ１５への信号Ｓ１０をオフとする。

【００２３】以上の制御を図３のフローチャートに基づ
いて説明する。先ず、センサ１６，１７の状態を検知し
（ステップ１０１）、センサ１６あるいはセンサ１７が
オン、または、両センサがオンのときモータ１５への信
号Ｓ１０をオンする（ステップ１０１〜ステップ１０
２）。次に、温度制御の基準となる信号としてＳ１３を
選択する（ステップ１０３）。一方、いずれのセンサも
オフの場合には、制御目標電圧をＶｒｅｆ２からＶｒｅ
ｆ１にした結果、信号Ｓ１１の値がＶｒｅｆ１に相当す
る信号Ｓ１２の値に達したことがあるかどうかを判断し
（ステップ１０１〜ステップ１０４）、ない場合にはモ
ータ１５への信号Ｓ１０をオンし（ステップ１０５）、
温度制御の基準となる信号としてＳ１２を選択する（ス
テップ１０６）。また、達したことがある場合には、モ
ータ１５への信号Ｓ１０をオフし（ステップ１０７）、
温度制御の基準となる信号としてＳ１２を選択する（ス
テップ１０８）。

【００２４】以上のように温度制御の基準となる信号を
選択した後は、その信号に基づいて温度制御を行う（ス
テップ１０９）。

【００２５】図４は、以上のような本参考例の制御動作
を行ったときの加熱ローラの温度変化を示したものであ
る。この図を見て判るようにモータ停止時、加熱ローラ
の温度のオーバーシュートの温度は所定範囲内に抑えら
れる。

【００２６】〈実施例〉次に、本発明の実施例を図５ないし図９に基づき説明す
る。なお、参考例との共通箇所には同一符号を付して説
明を省略する。

【００２７】図５に示すように、参考例を適用しても、
まだ温度のオーバーシュートが大きい場合がある。本実
施例は、これを防止するために、モータをオンする設定
温度を変化させる。

【００２８】図６は本実施例の加熱装置の温度制御回路
である。図６において６は、サーミスタ５と抵抗Ｒ１の
分圧比によって得られる電圧ＶＴからデジタル値Ｓ１を
得るためのＡ／Ｄコンバータである。７は制御目標電圧
Ｖｒｅｆからデジタル値Ｓ２を得るためのＡ／Ｄコンバ
ータである。この制御目標電圧Ｖｒｅｆは可変であり、
制御部２により信号Ｓを制御することで変化させること
が可能である。Ａ／Ｄコンバータ６及びＡ／Ｄコンバー
タ７はそれぞれデジタル値Ｓ１、Ｓ２を制御部２に出力
する。該制御部２は、センサの入力に従い、モータのオ
ン、オフ及び、制御目標電圧Ｖｒｅｆの設定を行う。

【００２９】以上のような本実施例の制御回路における
制御方法について説明する。先ず、装置に記録材が搬送
されてこないときは、センサ１６及び１７はオフの状態
であり、制御部２は図７に示すようにモータ１５への信
号Ｓ１０をオフにし、目標制御電圧Ｖｒｅｆを図９に示
す温度Ｔ１に対応した制御目標電圧Ｖｒｅｆ（１）に設
定して、Ａ／Ｄコンバータ６を信号Ｓによって制御す
る。そして、このように制御されたＡ／Ｄコンバータ６
からの信号Ｓ２とＳ１を比較し温度制御を行う。ここ
で、温度Ｔ１とは、定着に適した温度より低い温度であ
る。

【００３０】次に、装置に記録材が搬送されてくると、
先ず最初にセンサ１６がオンになり、制御部２は図７に
示すようにモータ１５への信号Ｓ１０をオンにし、制御
目標電圧を定着に最適な温度Ｔ２に対応したＶｒｅｆ
（２）に設定する。そして、上記と同様にＡ／Ｄコンバ
ータ６を制御し、信号Ｓ２とＳ１を比較しながら、記録
材の定着に適した温度で温度制御を行う。

【００３１】また、センサ１６あるいは、センサ１７が
オンの間は、記録材がローラ付近にあるため、制御部２
は図７に示すようにモータ１５への信号をオンし、制御
目標電圧を定着に適した温度Ｔ２に対応したＶｒｅｆ
（２）になるように設定する。

【００３２】しかし、その後センサ１７がオフになる
と、制御目標電圧をＶｒｅｆ（Ｔａ）に設定する。この
Ｖｒｅｆ（Ｔａ）は次にのように求められる。先ず、図
５に示すような前回の定着後に生じたオーバーシュート
の値ΔＴ２を保持し、前回の定着後にＶｒｅｆ（１）に
より設定した温度（図９の場合にはＴ１）よりこの保持
した値ΔＴ２を減算することにより温度Ｔａを求め、こ
の温度Ｔａに対応するようにＶｒｅｆ（Ｔａ）を設定す
る。つまり、定着後の温度を前回よりも低下させること
によりオーバーシュートを防ぐものである。

【００３３】このように制御目標電圧をＶｒｅｆ（Ｔ
ａ）に設定した後、Ａ／Ｄコンバータ６からの信号Ｓ２
と信号Ｓ１を比較し、信号Ｓ１の値が信号Ｓ２の値に達
した時、モータ１５への信号をオフとする。

【００３４】その後、ローラの寿命に影響のない限界温
度からの加熱ローラのオーバーシュートを測定し、以後
上記Ｖｒｅｆ（１）に相当する温度を保持する。

【００３５】次に、本実施例の制御を図８のフローチャ
ートに基づいて説明する。先ず、制御目標電圧Ｖｒｅｆ
（Ｔａ）をＶｒｅｆ（１）に対応した値とする（ステッ
プ３００）。次に、センサ１６，１７の状態を検知し
（ステップ３０１）、センサ１６あるいはセンサ１７が
オン、または、両センサがオンのときにはモータ１５へ
の信号Ｓ１０をオンし（ステップ３０２）、制御目標電
圧をＶｒｅｆ（２）とする。

【００３６】また、いずれのセンサもオフの場合には、
制御目標電圧をＶｒｅｆ（２）からＶｒｅｆ（Ｔａ）に
した結果、加熱ローラの温度がＶｒｅｆ（Ｔａ）に対す
る温度Ｔａに達したことがあるかどうかを判断し、達し
たことがある場合には、モータ１５への信号Ｓ１０をオ
フし（ステップ３０５）、制御目標電圧をＶｒｅｆ
（１）に設定する。一方、達したことがない場合には、
モータ１５への信号Ｓ１０をオンし（ステップ３０
７）、制御目標電圧をＶｒｅｆ（Ｔａ）に設定する（ス
テップ３０８）。このように、ステップ３０６及びステ
ップ３０８でそれぞれ制御目標電圧を設定した後、オー
バーシュートの温度ΔＴ２を測定し、温度Ｔａを算出す
る。

【００３７】以上のように各目標制御電圧を設定した後
は、信号Ｓ１と信号Ｓ２を比較しながら温度制御を行
う。

【００３８】本実施例によれば、図９に示すように、加
熱ローラのオーバーシュートをさらに低減させることが
できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、記
録材がニップを通過し上記ローラ対が停止した後の上記
温度検知素子の最高検知温度に応じて次の所定温度を設
定する設定手段を有することとしたので、ローラ対の回
転停止後の加熱ローラの温度のオーバーシュートを確実
に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る参考例における加熱装置の温度制
御回路を示す図である。

【図２】図１の回路における制御部の、センサ入力に対
する設定温度とモータのオン・オフの選択を示す図であ
る。

【図３】図１の回路における制御部による制御の流れを
示すフローチャートである。

【図４】本発明に係る参考例における加熱ローラの温度
変化の一例を示す図である。

【図５】本発明に係る参考例における加熱ローラの温度
変化の別の例を示す図である。

【図６】本発明の実施例における加熱装置の温度制御回
路を示す図である。

【図７】図６の回路における制御部の、センサ入力に対
する設定温度とモータのオン・オフの選択を示す図であ
る。

【図８】図６の回路における制御部による制御の流れを
示すフローチャートである。

【図９】本発明の実施例における加熱ローラの温度変化
の別の例を示す図である。

【図１０】加熱定着を行う従来の像加熱装置の断面図で
ある。

【図１１】従来の加熱ローラの温度制御回路とローラ駆
動回路を示す図である。

【図１２】図１１の回路における制御部の、センサ入力
に対する設定温度とモータのオン・オフの選択を示す図
である。

【図１３】図１１の回路における制御部による制御の流
れを示すフローチャートである。

【図１４】従来の加熱ローラの温度変化の別の例を示す
図である。

【符号の説明】

１，２制御部（温度制御手段、ローラ対駆動制御手
段）５ハロゲンヒータ（加熱体）９サーミスタ（温度検知手段）１０加熱ローラ１１加圧ローラ１２記録材１６，１７センサ（記録材検知手段）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱ローラと、加熱ローラと協働して画
像を担持する記録材を挟持搬送するニップを形成する加
圧ローラと、加熱ローラを加熱するヒータと、加熱ロー
ラの温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の検
知温度が設定温度を維持するようにヒータへの通電を制
御する通電制御手段とを有し、記録材がニップを通過し
た後、設定温度を下げ、温度検知素子の検知温度が所定
温度まで低下したらローラ対の回転が停止する加熱装置
において、記録材がニップを通過し上記ローラ対が停止した後の上
記温度検知素子の最高検知温度に応じて次の所定温度を
設定する設定手段を有することを特徴とする加熱装置。