JP3202098B2

JP3202098B2 - 定着温度制御方法

Info

Publication number: JP3202098B2
Application number: JP10828093A
Authority: JP
Inventors: 正古島
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 2001-08-27
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH06318010A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、レーザ
プリンタ、複写機等の画像形成装置における熱定着部で
の温度制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１に電子写真式複写装置の主要部を示
す。導電支持体と光導電層の２層構成を有する感光ドラ
ム１は、矢印方向に回転し、その表面は帯電器２により
均一に帯電される。光学手段３を介してドラム１表面に
像が投影され、上記帯電とこの投影によりドラム１表面
には静電像が形成される。次に上記感光ドラム１は現像
装置４により現像され、この現像による顕画像は転写部
５において、所定位置にあるいずれかの給紙部６、７、
８、９より搬送されてきた用紙上に転写される。転写
後、用紙は分離用帯電器により帯電を受け、搬送ベルト
１０で搬送されながら、定着装置１１により加熱定着さ
れ、排紙ローラ１２により装置外のトレイ上に搬送され
る。一方、感光ドラム１は全面露光されて除電された
後、クリーニング装置１３により残留現像剤が除去さ
れ、次の複写サイクルに備えられる。

【０００３】この画像形成装置の定着装置として、従
来、ヒータが組み込まれた定着ローラと加圧ローラの組
み合わせの構成の熱ローラ定着装置が公知である。

【０００４】このような様式の定着装置の温度制御とし
ては、一般に定着動作を行なうのに必要な基準温度（定
着温度）をはさんでヒータの給電非給電を交互に行ない
ながら温度制御を行なう、所謂ＯＮ−ＯＦＦ制御方式
と、例えば実公昭５３−５０４４２号公報に開示される
ような、ヒータの通電制御を行なうパルス信号のパルス
幅又はパルス密度を前記定着温度に近づくにつれ比例的
に変化させる、所謂比例制御方式が存在している。

【０００５】またこれらの方式のそれぞれの短所を補う
ために、例えば特開昭５８−４２０７９号公報におい
て、ヒータの全通電加熱によって熱定着装置を比例開始
点まで直線的に立ち上げた後、比例制御により熱平衡を
とりながら定着動作に必要な定着温度への移行と維持を
図る、制御方式も知られている。

【０００６】いずれにせよ、熱ローラ定着装置では、機
械の待機時に定着ローラが或る設定温度に維持されてい
て、複写開始信号にしたがって送られてきた用紙を定着
ローラ対の間にくわえ込んで熱を与え、用紙上のトナー
を融着固定する。

【０００７】定着動作において、定着ローラの熱は用紙
に奪われるため、連続定着を行なうと、定着ローラの温
度は低下し続け、ついには定着可能温度以下に下がって
しまうことも予想される。特に近年、プリント速度の高
速化が進むにつれて、定着動作時の時間当たりの奪熱熱
量が大になり、このため、待機時との間で奪熱熱量に大
きな差異がある。とりわけ、ヒータ（熱源）との間で熱
平衡をとってクッション的役目を果たしている定着ロー
ラ自体が、装置全体の小型化に対応して小さくなり、そ
れに伴い、その蓄熱熱容量が大幅に低下しているため
に、用紙サイズの大きな用紙を用いて複写動作を行なう
場合等には、その傾向が顕著である。

【０００８】連続定着によって、定着ローラ温度が定着
可能温度よりも下がると、定着温度を設定温度まで回復
させるための間は、コピー不可能となり、機械動作を停
止する必要がある。このような温度回復時間を無くすた
めには、定着実施中にヒータへ加える電力を増大させる
ことが考えられるが、そのようにすると画像形成装置全
体の消費電力が増大して、一般家庭電源が使用できなく
なる恐れすらある。

【０００９】そこで、消費電力の増大を極力抑えながら
連続定着時間を延ばすために、特開昭６０−１６９８７
７号公報において、定着可能な待機温度（第１設定温
度）とそれよりも高い定着実施温度（第２設定温度）と
を設定し、複写指令信号により、待機温度から定着開始
温度へ制御することが提案されている。その実施例で
は、プリントボタンを押した時か枚数を置数した時に、
待機温度から５〜１０℃高い定着開始温度に制御温度を
変更するように構成されている。また複写工程が終了し
て、ある一定時間が経過した時に設定温度が待機温度に
戻るようにも制御されている。

【００１０】定着部の温度を２段階に設定する考え方
は、その他に、特開平４−１８６３７７号公報において
も開示されている。これは、無駄な加熱やプリント待ち
時間が長くなることを防止することを目的とするもの
で、待機時には加熱源の温度を設定温度より下げるよう
に制御しておいて、作動時には用紙の給紙指示によって
温度を再び定着可能な設定温度まで上げるようにするの
である。この場合、待機時の定着ローラ温度は、定着性
確保温度よりも低くなっており、給紙指示により給紙が
開始されてから用紙が定着部に到達するまでの間の時間
内に加熱源の温度を設定温度にまで急速に上げるのであ
る。

【００１１】これらの制御方法においては、予熱モード
等を設けて、任意に設定温度の切り替えを行なうことも
可能になっている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな定着部の温度を切り替える構成のものにあっても、
コピースタート可能な温度であるプリントキー受付温度
（以下「定着リロード温度」という）に関しては、従
来、最大サイズの用紙を使用する場合や連続コピーの場
合等、いろいろなファクタが定着性に対して一番厳しく
影響した場合でも、給紙指示により給紙が開始されその
用紙が定着部に到達するまでの間の時間内での加熱によ
って定着性が確保される程度に、上記定着リロード温度
を設定している。即ち、これまで当該定着リロード設定
温度自体は常に固定されていて、ヒータの冷寒時から立
ち上げに要するエネルギは一定で、しかもかなり高いも
のとならざるをえなかった。

【００１３】ところが、給紙指示により給紙が開始され
用紙が定着部に到達するまでの間に定着装置は、更にリ
ロード温度から加熱されるようになっているが、図１の
構成から明らかなように、画像形成装置が複数の給紙部
を備えている場合には、これら複数の給紙部６、７、
８、９は、図から明らかなように、共通の搬送ローラ１
４までの搬送パス長がそれぞれ異なる。

【００１４】またターン給紙部７、８、９は、その取付
け位置の関係から、直線給紙部６と異なり曲線状の搬送
経路を備えざるをえないので、収容できる用紙の特性が
異なる。即ち、例えば１３５ｋｇ紙のような厚紙は、曲
線状の搬送経路での搬送になじまないので、直線給紙部
を用いて画像形成が行なわれる。またカット紙に対する
給紙方式には多くのやり方が知られ、リバースローラを
用いたＦＲＲ給紙方式やコーナ爪方式などが代表的なも
のであるが、特にコーナ爪方式は、積載する用紙をたわ
ませ、用紙角端部に対応して配置されたコーナ爪に引っ
掛かる際の用紙の弾力性を用いて用紙分離を行なうもの
なので、４５〜９０ｋｇ程度の紙厚の用紙の分離は可能
であるが、厚紙の給紙には適さない。そしてこのような
厚紙は、定着の際には、より多くの熱量を必要とする。
紙厚の変化による給紙性、搬送性及び定着性の関係を図
２に示す。したがって、給紙部の給紙様式によっては、
給紙可能な用紙が限定される場合がある。

【００１５】リロード温度が固定されている従来の様式
においては、搬送パス長が最も短い搬送経路を用紙が進
む場合にも、また定着に最も多くの熱量を必要とする用
紙を用いる場合にも、リロード温度からの更なる加熱で
所定の定着性を確保できるようになっているので、搬送
パス長がより長ければ、定着部は必要以上に加熱される
こととなる。あるいは薄紙に対する定着の場合には、用
紙に過剰の熱量が与えられることとなる。言い換えれ
ば、搬送パス長が比較的長い場合や薄紙しか定着しない
ことが明らかな場合には、リロード温度を高く設定して
いること自体で、無駄なエネルギーを費やしており、ま
た定着立ち上がり時間も不必要に長くかけているといえ
る。同様に、防湿ヒータ等により予め用紙が温められて
いる場合には、定着部で与えられるべき熱量は少な目で
十分である。

【００１６】以上から、定着性を確保する温度に達成す
るにあたり、いかなる場合においても、同一地点で検知
されるリロード温度を同じに設定しておく必要はないも
のである。しかも定着処理されるべき用紙の厚みや温度
によっては定着に必要な熱量も自ずと変化する。そこ
で、本発明の課題は、上述した点に鑑みなされたもの
で、無駄な立ち上がりエネルギーを削減し、プリント待
ち時間が長くなることを防止して、コピー業務の効率化
を促しながら、しかも実際の定着がなされる際には定着
性確保温度を必要十分に維持する定着温度制御方法を提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明にしたがい、複数の給紙部を具備する画像形
成装置に対する定着温度制御方法において、複数の給紙
部がターン給紙部と直線給紙部とからなる場合に、ター
ン給紙部を選択した際には、直線給紙部よりも低い温度
でもって定着リロード温度及び定着時の定着性確保のた
めの制御基準温度（以下「定着可能温度」という）を設
定切り替えするように制御を行う。

【００１８】用紙をたわませ用紙角端部に対応して配置
されたコーナ爪に引っ掛かる際の用紙の弾力性を用いて
用紙分離を行うコーナ爪分離方式が複数の給紙部のいず
れかに採用されている場合には、コーナ爪分離方式の給
紙部を選択した際に、他の給紙部よりも低い温度でもっ
て定着リロード温度及び定着可能温度を設定切り替えす
れば、同じく上記課題を解決できる。

【００１９】複数の給紙部のいずれかに防湿ヒータが装
着されている場合には、防湿ヒータを備えた給紙部を選
択した際に、他の給紙部よりも低い温度でもって定着リ
ロード温度及び定着可能温度を設定切り替えすれば、同
じく上記課題を解決できる。

【００２０】

【００２１】

【００２２】防湿ヒータを備えた給紙部を選択した際に
更に防湿ヒータのＯＮ時間が所定よりも長い場合に、低
い温度でもって定着リロード温度及び定着可能温度を設
定切り替えすれば、より好都合である。

【００２３】

【実施例】本発明の詳細を、図に示される実施例に基づ
いて説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ないことは勿論である。

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】既述のように厚紙はその搬送性からターン
給紙部を用いては送りにくいので、直線給紙部を用いて
搬送されるが、厚紙と薄紙とでは、定着動作において、
用紙に奪われる定着ローラの熱量も異なるので、薄紙の
み搬送されるターン給紙部が選択される場合には、定着
リロード温度／定着可能温度を低めに設定するように制
御する。

【００３４】この場合の制御動作を図３のフローチャー
トに基づいて説明する。

【００３５】電源が投入された後、先ずターン給紙部が
選択されているか否かの検知が行なわれる(Ａ)。ターン
給紙部が選択されていない場合には(Ｂ)、定着リロード
温度を高設定フラグにセットするとともに、定着可能温
度も高設定フラグにセットする。ターン給紙部が選択さ
れている場合には(Ｃ)、定着リロード温度を低設定フラ
グにセットするとともに、定着可能温度も低設定フラグ
にセットする。低設定フラブがセットされていれば、低
設定データをアキュムレータにセットする(Ｅ)。高設定
フラグがセットされていれば、高設定データをアキュム
レータにセットする(Ｆ)。

【００３６】アキュムレータの内容、即ち、定着リロー
ドの設定温度Ａと定着ローラの現状温度とを比較し
(Ｇ)、現状の定着ローラ表面温度がアキュムレータの設
定温度よりも高ければ、即ち、リロード温度に達してい
る場合には、操作パネル上にプリントキー受付の表示を
オンして(Ｈ)、定着可能温度が低設定フラグにセットさ
れていれば、定着可能温度の低データをＢレジスタへセ
ットする（Ｍ'）。定着可能温度が低設定フラグにセッ
トされていなければ、定着可能温度の高データをＢレジ
スタへセットする（Ｍ''）。リロード温度に達していな
い場合には、定着ヒータをオンして(Ｉ)、改めて現状温
度と設定温度とを比較する。

【００３７】更に、現状の定着ローラ表面温度と定着可
能温度Ｂを比較して（Ｊ）、現状の温度が定着可能温度
より高ければ、定着ヒータをオフし（Ｋ）、現状の温度
が低ければ、定着ヒータをオンする（Ｌ）。

【００３８】またコーナ爪分離方式を採用する給紙段で
は、既述のように厚紙の分離に適さないので、薄紙のみ
を分離搬送するようになっている。したがって薄紙のみ
搬送されるコーナ爪分離方式の給紙部が選択される場合
には、定着リロード温度／定着可能温度を低めに設定す
ることができる。

【００３９】この場合の制御動作を図４のフローチャー
トに基づいて説明する。

【００４０】電源が投入された後、先ずコーナ爪を備え
た給紙部が選択されているか否かの検知が行なわれる
(Ａ)。コーナ爪分離給紙部が選択されていない場合には
(Ｂ)、定着リロード温度を高設定フラグにセットすると
ともに、定着可能温度も高設定フラグにセットする。コ
ーナ爪分離給紙部が選択されている場合には(Ｃ)、定着
リロード温度を低設定フラグにセットするとともに、定
着可能温度も低設定フラグにセットする。低設定フラブ
がセットされていれば、低設定データをアキュムレータ
にセットする(Ｅ)。高設定フラグがセットされていれ
ば、高設定データをアキュムレータにセットする(Ｆ)。

【００４１】アキュムレータの内容、即ち、定着リロー
ドの設定温度Ａと定着ローラの現状温度とを比較し
(Ｇ)、現状の定着ローラ表面温度がアキュムレータの設
定温度よりも高ければ、即ち、リロード温度に達してい
る場合には、操作パネル上にプリントキー受付の表示を
オンして(Ｈ)、定着可能温度が低設定フラグにセットさ
れていれば、定着可能温度の低データをＢレジスタへセ
ットする（Ｍ'）。定着可能温度が低設定フラグにセッ
トされていなければ、定着可能温度の高データをＢレジ
スタへセットする（Ｍ''）。リロード温度に達していな
い場合には、定着ヒータをオンして(Ｉ)、改めて現状温
度と設定温度とを比較する。

【００４２】更に、現状の定着ローラ表面温度と定着可
能温度Ｂを比較して（Ｊ）、現状の温度が定着可能温度
より高ければ、定着ヒータをオフし（Ｋ）、現状の温度
が低ければ、定着ヒータをオンする（Ｌ）。

【００４３】更に、給紙動作においては用紙の湿度が積
載用紙の分離に影響を与えるので、湿度を適正範囲に調
整するために、しばしば防湿ヒータが取り付けられる
が、この防湿ヒータによって用紙自体が温められている
場合には、図５に示されるように、定着部の温度を下げ
ても定着が可能である。即ち、防湿ヒータを備える給紙
部が選択される場合には、定着リロード温度／定着可能
温度を低めに設定することができる。

【００４４】この場合の制御動作を図６のフローチャー
トに基づいて説明する。

【００４５】電源が投入された後、先ず防湿ヒータを備
えた給紙部が選択されているか否かの検知が行なわれる
(Ａ)。防湿ヒータ付き給紙部が選択されていない場合に
は(Ｂ)、定着リロード温度を高設定フラグにセットする
とともに、定着可能温度も高設定フラグにセットする。
防湿ヒータ付き給紙部が選択されている場合には(Ｃ)、
定着リロード温度を低設定フラグにセットするととも
に、定着可能温度も低設定フラグにセットする。低設定
フラブがセットされていれば、低設定データをアキュム
レータにセットする(Ｅ)。高設定フラグがセットされて
いれば、高設定データをアキュムレータにセットする
(Ｆ)。

【００４６】アキュムレータの内容、即ち、定着リロー
ドの設定温度Ａと定着ローラの現状温度とを比較し
(Ｇ)、現状の定着ローラ表面温度がアキュムレータの設
定温度よりも高ければ、即ち、リロード温度に達してい
る場合には、操作パネル上にプリントキー受付の表示を
オンして(Ｈ)、定着可能温度が低設定フラグにセットさ
れていれば、定着可能温度の低データをＢレジスタへセ
ットする（Ｍ'）。定着可能温度が低設定フラグにセッ
トされていなければ、定着可能温度の高データをＢレジ
スタへセットする（Ｍ''）。リロード温度に達していな
い場合には、定着ヒータをオンして(Ｉ)、改めて現状温
度と設定温度とを比較する。

【００４７】更に、現状の定着ローラ表面温度と定着可
能温度Ｂを比較して（Ｊ）、現状の温度が定着可能温度
より高ければ、定着ヒータをオフし（Ｋ）、現状の温度
が低ければ、定着ヒータをオンする（Ｌ）。

【００４８】当該防湿ヒータが取り付けられる場合であ
っても、この防湿ヒータがオンされて間もなかったり、
新たな用紙が装着された場合には、用紙自体が十分に温
められていないこともある。即ち、防湿ヒータによる用
紙の温度変化は、図７に示されるようになっている。し
たがって、防湿ヒータのＯＮ時間が長いか否かによって
も、定着リロード温度／定着可能温度を切り替えること
ができる。更にヒータのＯＮ時間より紙の温度上昇を予
測し、それに基づいて定着リロード温度／定着可能温度
を多段階に可変とし、定着性を確保しながら立ち上がり
エネルギーを最小限にするようにすることもできる。

【００４９】防湿ヒータのＯＮ時間が長いか否かによっ
ても、定着リロード温度／定着可能温度を切り替える場
合の制御動作を図８のフローチャートに基づいて説明す
る。

【００５０】電源が投入された後、先ず防湿ヒータのＯ
Ｎ時間が所定時間を越えているか否かの検知が行なわれ
る(Ａ)。所定時間を越えていない場合には(Ｂ)、定着リ
ロード温度を高設定フラグにセットするとともに、定着
可能温度も高設定フラグにセットする。所定時間を越え
て長くＯＮされている場合には(Ｃ)、定着リロード温度
を低設定フラグにセットするとともに、定着可能温度も
低設定フラグにセットする。低設定フラブがセットされ
ていれば、低設定データをアキュムレータにセットする
(Ｅ)。高設定フラグがセットされていれば、高設定デー
タをアキュムレータにセットする(Ｆ)。

【００５１】アキュムレータの内容、即ち、定着リロー
ドの設定温度Ａと定着ローラの現状温度とを比較し
(Ｇ)、現状の定着ローラ表面温度がアキュムレータの設
定温度よりも高ければ、即ち、リロード温度に達してい
る場合には、操作パネル上にプリントキー受付の表示を
オンして(Ｈ)、定着可能温度が低設定フラグにセットさ
れていれば、定着可能温度の低データをＢレジスタへセ
ットする（Ｍ'）。定着可能温度が低設定フラグにセッ
トされていなければ、定着可能温度の高データをＢレジ
スタへセットする（Ｍ''）。リロード温度に達していな
い場合には、定着ヒータをオンして(Ｉ)、改めて現状温
度と設定温度とを比較する。

【００５２】更に、現状の定着ローラ表面温度と定着可
能温度Ｂを比較して（Ｊ）、現状の温度が定着可能温度
より高ければ、定着ヒータをオフし（Ｋ）、現状の温度
が低ければ、定着ヒータをオンする（Ｌ）。

【００５３】上記のように、各給紙段の給紙方式の違い
や防湿ヒータの有無によってリロード温度を切り替える
場合には、図９に示されるように、操作部や防湿ヒータ
の検知センサから信号を受け取ったＣＰＵがリロード設
定温度／定着可能温度に応じて、不図示の定着ヒータ制
御板に指示を出して、定着ユニットのヒータをオンオフ
制御する。

【００５４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明に係る定着温度制
御によれば、複数の給紙部がターン給紙部と直線給紙部
とからなる場合に、ターン給紙部を選択した際には、直
線給紙部選択時よりも低い設定温度をもって定着リロー
ド温度及び定着可能温度とするので、推定される紙の厚
みに応じて、無駄な立ち上がりエネルギーを削減し、プ
リント待ち時間が長くなることを防止して、コピー業務
の効率化を促しながら、しかも実際の定着がなされる際
には定着性確保温度を必要十分に維持することができ
る。また請求項２に記載の発明に係る定着温度制御によ
れば、コーナ爪分離方式か否かで定着リロード温度及び
定着可能温度を切り替え制御するが、少なくともコーナ
爪分離方式を採用する給紙部では厚紙を取り扱うことが
なく、定着制御温度を考える際に定着性に影響を与える
用紙種の点で他の給紙部より想定されるマイナス影響度
を少なくとらえることができ、それ故に制御基準温度を
下げることができ、したがって無駄な立ち上がりエネル
ギーを削減することが可能となる。

【００５５】

【００５６】

【００５７】請求項３に記載の発明に係る定着温度制御
によれば、各給紙部での防湿ヒータ装着の有無によって
定着リロード温度及び定着可能温度を切り替え制御する
ので、請求項１の定着温度制御による効果を、紙の温度
に応じて具体的に実現することができる。特に請求項４
に記載のように、防湿ヒータのＯＮ時間に応じて定着リ
ロード温度／定着可能温度を切り替え制御すれば、請求
項１の定着温度制御による効果をより一層効果的に実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子写真式複写装置の主要部を示す概略図であ
る。

【図２】紙厚の変化による給紙性、搬送性及び定着性の
関係を示すグラフである。

【図３】ターン給紙部か否かによる定着温度制御の動作
フローを示すものである。

【図４】コーナ爪分離式の給紙部か否かによる定着温度
制御の動作フローを示すものである。

【図５】防湿ヒータの有無による定着可能温度の変化を
示すグラフである。

【図６】防湿ヒータの有無による定着温度制御の動作フ
ローを示すものである。

【図７】防湿ヒータによる用紙の温度変化を示すグラフ
である。

【図８】防湿ヒータのＯＮ時間の長さによる定着温度制
御の動作フローを示すものである。

【図９】本発明に係る制御機構の構成関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１感光ドラム２帯電器３光学手段４現像装置５転写部１０搬送ベルト１１定着装置１２排紙ローラ１３クリーニング装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/00 303 - 15/10 502 G03G 15/20 G03G 21/00 370 - 502

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の給紙部を具備する画像形成装置に
対する定着温度制御方法において、複数の給紙部がターン給紙部と直線給紙部とからなる場
合に、ターン給紙部を選択した際には、直線給紙部より
も低い温度でもってコピースタート可能な温度たるプリ
ントキー受付温度及び定着時の定着性確保のための制御
基準温度を設定切り替えすることを特徴とする定着温度
制御方法。
【請求項２】複数の給紙部を具備する画像形成装置に
対する定着温度制御方法において、用紙をたわませ用紙角端部に対応して配置されたコーナ
爪に引っ掛かる際の用紙の弾力性を用いて用紙分離を行
うコーナ爪分離方式が複数の給紙部のいずれかに採用さ
れている場合に、当該コーナ爪分離方式の給紙部を選択
した際には、他の給紙部よりも低い温度でもってコピー
スタート可能な温度たるプリントキー受付温度及び定着
時の定着性確保のための制御基準温度を設定切り替えす
ることを特徴とする定着温度制御方法。
【請求項３】複数の給紙部を具備する画像形成装置に
対する定着温度制御方法において、複数の給紙部のいずれかに防湿ヒータが装着されている
場合に、防湿ヒータを備えた給紙部を選択した際には、
他の給紙部よりも低い温度でもってコピースタート可能
な温度たるプリントキー受付温度及び定着時の定着性確
保のための制御基準温度を設定切り替えすることを特徴
とする定着温度制御方法。
【請求項４】防湿ヒータを備えた給紙部を選択した際
に更に防湿ヒータのＯＮ時間が所定よりも長い場合に、
低い温度でもってコピースタート可能な温度たるプリン
トキー受付温度及び定着時の定着性確保のための制御基
準温度を設定切り替えすることを特徴とする請求項３に
記載の定着温度制御方法。