JP3376279B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は定着装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、定着装置にあっては、商用電源か
らの通電により発熱する発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の
温度を検知する温度検知体と、商用電源から発熱抵抗体
へ導通又はその遮断のいずれかに切り換え自在な切換手
段と、上記温度検知体の検知温度に応じて商用電源から
発熱抵抗体への通電を切換手段の切り換えを制御する制
御手段とを備える定着装置が知られており、実用に供さ
れている。

【０００３】かかる定着装置にあっては、温度検知体の
検知温度に応じて切換手段が商用電源からの出力された
電力の半波毎に導通又は遮断のいずれかに切り換えるよ
う制御手段が切換手段を制御することにより、発熱抵抗
体の温調が行われていた。

【０００４】この時、制御手段は、商用電源から発熱抵
抗体への通電の半波の複数の半波からなる規定周期に亘
り切換手段を制御するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、規定周
期が一定であり、規定周期が長い場合、規定周期当りの
商用電源から発熱体への導通又は遮断に制御可能な半波
数が多いため細かな電力制御ができるが、次の制御まで
の時間が長くなるため温度検知体の検知温度に対する応
答性が遅くなり、一方、規定周期が短い場合、次の制御
までの時間が短いため温度検知体の検知温度に対する応
答性が速いが、規定周期当りの商用電源から発熱体への
導通又は遮断に制御可能な半波数が少ないため細かな電
力制御ができない。

【０００６】そのため、規定周期が一定であると、細か
な電力制御と応答性との両立ができないため、更なる温
度制御精度の向上が困難であった。

【０００７】本発明は、発熱抵抗体の温度制御の精度を
向上させると共に、状況に応じて応答性の速い定着装置
の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本出願にによれば、上記
目的は、商用電源からの通電により発熱する発熱抵抗体
と、発熱抵抗体の熱により、記録材上の未定着像と接触
することで定着する定着体と、定着体と圧接し、記録材
を挟持搬送するニップを形成する加圧体と、発 熱抵抗体
の温度を検知する温度検知体と、複数の異なるパターン
の規定周期から通電を制御するための規定周期を選択す
る規定周期選択手段と、商用電源から発熱抵抗体へ通電
または遮断の切換えを行う通電切換手段と、一周期が複
数の半波から構成される規定周期内の半波に温度検知体
の出力に応じて通電又は遮断の切換を制御する切換制御
手段と、を有する定着装置において、目標定着温度を維
持する際に、温度検知体による温度と定着目標温度との
差分に応じて、規定周期選択手段により規定周期を切換
え、その後選択された規定周期に亘る通電の切換が切換
制御手段により制御されることによって達成される。

【０００９】すなわち、本発明にあっては、目標定着温
度を維持する際に、温度検知体による温度と定着目標温
度との差分に応じて、規定周期選択手段により規定周期
を切換え、その後選択された規定周期に亘る通電の切換
が切換制御手段により制御されることで、定着温度のリ
ップルを減らすことができ、定着温度の安定が図れる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明に
おける実施の形態を参考例と共に図１乃至図８に基づき
説明する。

【００１１】（参考例） 図１は、本発明に係る参考例における画像形成装置の一
例たるレーザービームプリンタ１０（以下、プリンタ１
０という）の概略構成を示す模式的断面図である。

【００１２】プリンタ１０は、図１に示すように、外周
面に静電潜像が形成されるドラム状の感光体１２と、感
光体１２の外周面を規定電位に帯電するためのローラ状
の帯電体１３と、規定電位に帯電せしめられた上記外周
面に露光により静電潜像を形成するレーザースキャナユ
ニット１４と、上記静電潜像を現像剤により可視画像化
する現像装置１５と、上記外周面に形成された可視画像
（顕像）をシート状の記録媒体たる記録紙Ｐに転写する
ローラ状の転写体１６と、定着装置たる定着器１７とを
備えている。

【００１３】プリンタ１０にあっては、先ず、帯電体１
３にて規定電位に帯電せしめられた感光体１２の外周面
にレーザースキャナユニット１４が露光することによ
り、外部からプリンタ１０に与えられた画像情報に応じ
た静電潜像が上記外周面に形成される。

【００１４】次に、感光体１２の外周面に形成された静
電潜像は、現像装置１５から現像剤を付与されることに
より、顕像に可視画像化される。

【００１５】一方、与えられた画像情報に応じた画像情
報を記録される記録紙Ｐは、プリンタ１０の本体にて取
外し自在に支持されたカセット１８、或いは、プリンタ
１０の一方の側面に配置されたマルチペーパートレイ１
９から、感光体１２と転写体１６との間に形成される転
写ニップ部ＴＮへと、所定タイミング等にて給紙され
る。

【００１６】よって、転写ニップ部ＴＮに達した記録紙
Ｐは、感光体１２の外周面に形成され、担持された顕像
を転写体１６からの電気的相互作用により転写される。

【００１７】次に、顕像を一方の面に未定着状態に担持
せしめられた記録紙Ｐは（以下、未定着状態にある顕像
を未定着像と称する）、定着器１７において熱供給及び
圧力付与されることにより、未定着像が溶融して定着せ
しめられ、以て、記録紙Ｐは、与えられた画像情報に応
じた画像が記録され、画像形成された記録紙Ｐは、プリ
ンタ１０の本体の他方の側面に配置された排紙トレイ２
０上に排紙される。

【００１８】図２は、本参考例における定着器１７の概
略構成を示す模式的断面図であり、図３は、本参考例に
おける定着装置と温度制御系との信号経路を示すブロッ
ク図である。

【００１９】図２に示すように、定着器１７は、商用電
源からの通電により発熱する発熱抵抗体１と、発熱抵抗
体１の温度を検知するための温度検知体たるサーミスタ
２と、発熱抵抗体１を固定して支持する支持体８と、発
熱抵抗体１及び支持体８に外嵌された耐熱性のフィルム
６と、フィルム６を介して発熱抵抗体１と圧接する回転
体状の加圧ローラ７とを有している。

【００２０】定着部１７を備えるプリンタ１０本体に取
り付けられた制御部２２が、商用電源から発熱抵抗体へ
導通又はその遮断のいずれかに切り換え自在な切換手段
たる給電回路４と、上記サーミスタ２の検知温度に応じ
て給電回路４の切り換えを制御する制御手段たる制御部
３とを備えている。

【００２１】定着器１７は、加圧ローラ７の回転によ
り、フィルム６を摺動させ、フィルム６と加圧ローラ７
との圧接によるニップ部Ｎに未定着像を担持した記録紙
Ｐを通紙することにより、フィルム６を介した発熱抵抗
体１の熱により未定着像を記録紙Ｐ上に定着させるよう
になっている。

【００２２】制御部３は、サーミスタ２の検知温度に応
じて商用電源からの通電の各半波毎に導通又は遮断のい
ずれかとなるよう給電回路４の切り換えを制御し、商用
電源から発熱抵抗体１への通電量を規定周期の亘り制御
し、予め設定された規則に従い、若しくは、温度検知体
の検知温度に応じて、予め設定された複数の規定周期か
ら一つを選択して切換手段の切り換えを制御するように
なっている。

【００２３】図３において、制御部３は、サーミスタ２
の検知温度が所定温度になるように予め決められたデー
タに基づき、給電回路４の切り換えのための制御信号を
給電回路４へ出力し、商用電源から発熱抵抗体１への通
電を制御する。

【００２４】この時、制御部３は、給電回路４から商用
電源の電圧が０となる時（以下、ゼロクロスという）の
ゼロクロス信号が入力され、ゼロクロス信号に同期し
て、商用電源からの出力された電力の半波毎に導通又は
遮断のいずれかに給電回路４を切り換えるようになって
いる。

【００２５】図４は、本発明の実施形態における商用電
源から発熱抵抗体２への通電制御を示す給電パターンで
ある。

【００２６】図４は、商用電源からの電力の５半波（以
下、ＡＣ５半波という）及び商用電源からの電力の９半
波（以下、ＡＣ９半波という）を規定周期としている場
合の給電パターンである。

【００２７】ＡＣ５半波を規定周期する制御（以下、５
波制御という）において、１から５までデータ番号（半
波数Ｎｏ．）の５つの半波が半波毎にそれぞれ給電又は
非給電の組み合わせにより、０波給電（レベル０）から
５波給電（レベル５）までの６段階の給電パターンを有
している。

【００２８】ＡＣ９半波を規定周期する制御（以下、９
波制御という）において、１から９までデータ番号（半
波数Ｎｏ．）の９つの半波が半波毎にそれぞれ給電又は
非給電の組み合わせにより、０波給電（レベル０）から
９波給電（レベル９）までの１０段階の給電パターンを
有している。

【００２９】次に、制御部３が発熱抵抗体２の温度制御
をする際の給電パターンの決定方法について説明する。

【００３０】図５は、本参考例におけるサーミスタ２の
検知温度と目標温度との差分と給電レベルの対応表であ
る。

【００３１】図５に示すように、サーミスタ２の検知温
度と目標温度との差分は、ランク０からランク９までの
１０段階の給電ランクに区分され、更に、５波制御の場
合における６段階の給電レベル（給電パターン）と、９
波制御の場合における１０段階の給電レベル（給電パタ
ーン）とに区分されそれぞれ対応している。

【００３２】制御部３は、上記対応表に基づき、規定周
期毎にサーミスタ２の検知温度と目標温度の差分に応じ
て、５波制御及び９波制御の場合におけるそれぞれの給
電パターンを決定する。

【００３３】次に、本参考例における給電制御動作を図
６に示すフローチャートに基づき説明する。尚、本実施
形態における制御はソフトウエア的に行ったが、ハード
ウエアで行うことも可能である。

【００３４】制御部３は、温調開始指示（図示せず）を
受けると（Ｓ１０１）、先ず、規定周期を決めるための
規定周期制御フラグ（以下、周期フラグという）を１に
初期化し（Ｓ１０２）、ゼロクロスの数を数えるための
カウンター（以下、ゼロクロスカウンターという）０に
リセットし（Ｓ１０３）、給電回路４からのゼロクロス
信号を待つ（Ｓ１０４）。

【００３５】次に、制御部３は、ゼロクロス信号を受け
ると、ゼロクロスカウンターが０であるか判断し（Ｓ１
０５）、ゼロクロスカウンターが０でない場合には、後
述するＳ１１８から動作し、ゼロクロスカウンターが０
の場合には、サーミスタ２によって検知される発熱抵抗
体２の温度と目標温度との差分ΔＴを算出し（Ｓ１０
６）、該差分ΔＴに応じて図５に示した対応表に基づ
き、給電ランクを決定する（１０７）。

【００３６】次に、制御部３は、周期フラグが１の場合
には、先に算出した（Ｓ１０７）給電ランクを図５に示
す対応表に基づき、５波制御時の給電レベルに換算し
（Ｓ１０９）、図２に示した給電パターンデータを一時
的に蓄えるための出力バッファにストアした後（Ｓ１１
０）、ゼロクロスカウンターを５に（Ｓ１１１）、周期
フラグを０にする（Ｓ１１２）。

【００３７】一方、制御部３は、周期フラグが０の場合
には、先に算出した（１０７）給電ランクを図５に示し
た対応表に基づき、９波制御時の給電レベルに換算し
（Ｓ１１３）、図２に示した給電パターンデータを出力
バッファにストアした後（Ｓ１１４）ゼロクロスカウン
ターを９に（１１５）、周期フラグを１にする（Ｓ１１
６）。

【００３８】次に、制御部３は、データ番号を１に初期
化し（Ｓ１１７）、以って、規定周期（ＡＣ５半波又は
ＡＣ９半波）の出力データが出力バッファにセットされ
る。

【００３９】制御部３は、出力バッファに出力データが
セットされた後、若しくは、前述したゼロクロスカウン
ターが０でない場合（１０５）、出力バッファ内のデー
タ番号毎（給電又は非給電）の給電パターンデータを給
電回路４に出力する（Ｓ１１８）。

【００４０】その後、制御部３は、データ番号を１加算
し（Ｓ１０９）、ゼロクロスカウンターを１減算し、Ｓ
１０４からＳ１２０までの動作を温調終了指示（図示せ
ず）を受けるまで繰り返し温調制御を行い（Ｓ１２１）
温調終了指示を受けた場合には、給電回路４に非給電デ
ータを出力し、温調を終了する（Ｓ１２１、Ｓ１２
２）。

【００４１】以上のように、制御部３が、時間長さの異
なる２つの規定周期である５波制御及び９波制御を交互
に切り換えながら給電回路４を制御することにより、制
御部３のサーミスタ２の検知温度に対する応答性と、細
かな給電回路４の制御とを両立し高精度な温調制御が可
能である。

【００４２】（第一の実施形態） 本出願にかかる第一の実施形態について図７に基づき説
明する。

【００４３】尚、本実施形態の定着装置は、図３に示し
た参考例の構成と同様なので、符号を付してその説明を
省略する。

【００４４】図７は、本実施形態における定着装置の制
御動作を示すフローチャートである。

【００４５】制御部３は、温調開始指示（図示せず）を
受けると（Ｓ２０１）、先ず、ゼロクロスカウンターを
０にリセットし（Ｓ２０２）、給電回路からのゼロクロ
ス信号を待つ（Ｓ２０３）。

【００４６】制御部３は、ゼロクロスを受けると、ゼロ
クロスカウンターが０であるか判断し（Ｓ２０４）、ゼ
ロクロスカウンターが０でない場合には、後述するＳ２
１５から動作し、ゼロクロスカウンターが０の場合に
は、サーミスタによって検出される発熱抵抗体の温度と
目標温調温度との差分ΔＴを算出し（Ｓ２０５）、該差
分△Ｔに応じて図５に示した対応表に基づき、給電ラン
クを算出する（Ｓ２０６）。

【００４７】次に、制御部３は、サーミスタ２の検知温
度と、目標温調温度より所定温度低いＴｅｍｐ１及び目
標温調温度より所定温度高いＴｅｍｐ２とを比較し（Ｓ
２０７）、Ｔｅｍｐ１からＴｅｍｐ２までの温度範囲内
であった場合は、先に算出した（Ｓ２０６）給電ランク
を図５に示した対応表に基づき、９波制御時の給電レベ
ルに換算し、（Ｓ２０８）図２に示した給電パターンデ
ータを出力バッファにストアした後、（Ｓ２０９）ゼロ
クロスカウンターに９をセットする（Ｓ２１０）。

【００４８】一方、サーミスタ検知温度が温度範囲外で
あった場合には、先に算出した（Ｓ２０６）給電ランク
を図５に示した対応表に基づき、５波制御時の給電レベ
ルに換算し（Ｓ２１１）、図２に示した給電パターンデ
ータを出力バッファにストアし（Ｓ２１２）、ゼロクロ
スカウンターに５にする（Ｓ２１３）。

【００４９】次に、制御部３は、データ番号を１に初期
化し（Ｓ２１４）、以って、規定周期（ＡＣ５半波又は
ＡＣ９半波）の出力データが出力バッファにセットされ
る。

【００５０】制御部３は、出力バッファに出力データが
セットされた後、若しくは、前述したゼロクロスカウン
ターが０でない場合（Ｓ２０４）、データバッファ内の
データ番号毎（給電及び非給電）の給電パターンデータ
を給電回路に出力する（Ｓ２１５）。

【００５１】その後、制御部３は、データ番号を１加算
し（Ｓ２１６）、ゼロクロスカウンターを１減算し（Ｓ
２１７）、Ｓ２０３からＳ２１７の動作を温調終了指示
（図示せず）を受けるまで繰り返し温調制御を行い（Ｓ
２１８）、温調終了指示を受けた場合には、給電回路に
非給電データを出力し、温調を終了する（Ｓ２１８、Ｓ
２１９）。

【００５２】以上のように、サーミスタ２の検知温度が
目標温度から所定温度以上離れた場合には５波制御によ
り温調し、それ以外の場合には、９波制御により温調す
ることにより、制御部３のサーミスタの検知温度に対す
る応答性と、細かな給電回路の制御とを両立し高精度な
温調制御が可能である。

【００５３】（第二の実施形態） 本出願にかかる第二の実施形態について図８に基づき説
明する。

【００５４】尚、本実施形態の定着装置は、図３に示し
た参考例の構成と同様なので、符号を付してその説明を
省略する。

【００５５】図８は、本実施形態における定着装置の制
御動作を示すフローチャートである。

【００５６】制御部３は、温調開始指示（図示せず）を
受けると（Ｓ３０１）、先ず、ゼロクロスカウンター
（Ｚカウンター）を０にリセットし（Ｓ３０２）、次
に、サーミスタの検知温度を一時的に蓄えるためのバッ
ファ（以下、サーミスタ検知温度バッファという）に目
標温調温度をダミーセットし（Ｓ３０３）、給電回路か
らのゼロクロス信号を待つ（Ｓ３０４）。

【００５７】次に、制御部３は、ゼロクロス信号を受け
ると、ゼロクロスカウンターが０であるかを判断し（Ｓ
３０５）、ゼロクロスカウンターが０でない場合には、
後述するＳ３１８から動作し、ゼロクロスカウンターが
０の場合には、サーミスタ２によって検出される発熱抵
抗体の温度と目標温調温度との差分を算出し（Ｓ３０
６）、該差分△Ｔに応じて図５に示した対応表に基づ
き、給電ランクを算出する（Ｓ３０７）。

【００５８】次に、制御部３は、現在のサーミスタ２の
検知温度と先のサーミスタ検知温度バッファ内の検知温
度との差分を算出し、該差分（温度変化量）と予め決め
られた温度Ｔｅｍｐ３とを比較し（Ｓ３０８）、該差分
がＴｅｍｐ３より大きい場合には、先に算出した（Ｓ３
０７）給電ランクを図５に示した対応表に基づき、５波
制御時の給電レベルに換算し（Ｓ３０９）、図２に示し
た給電パターンデータを出力バッファ（Ｄバッファ）に
ストアし（Ｓ３１０）、ゼロクロスカウンターを５にセ
ットする（Ｓ３１１）。

【００５９】一方、制御部３は、温度変化量がＴｅｍｐ
３より小さい場合には、先に算出した（Ｓ３０７）給電
ランクを図５に示した対応表に基づき、９波制御時の給
電レベルに換算し、（Ｓ３１２）図２に示した給電パタ
ーンデータを出力バッファにストアし（Ｓ３１３）、ゼ
ロクロスカウンターに９をセットし（Ｓ３１４）、９波
制御時であるかを判断するためのフラグ（以下、９波フ
ラグという）を１にセットする（Ｓ３１５）。

【００６０】次に、制御部３は、現在のサーミスタ２の
検知温度をサーミスタ検知温度バッファにストアし（Ｓ
３１６）、データ番号を１に初期化し（Ｓ３１７）、以
って、規定周期（ＡＣ５半波又はＡＣ９半波）の出力デ
ータが出力バッファにセットされる。

【００６１】制御部３は、出力バッファに出力データが
セットされた後、若しくは、前述したゼロクロスカウン
ターが０でない場合（Ｓ３０５）、データバッファ内の
データ番号毎（給電又は非給電）の給電データを給電回
路に出力する（Ｓ３１８）。

【００６２】その後、制御部３は、データ番号を１加算
し（Ｓ３１９）、ゼロクロスカウンターを１減算する
（Ｓ３２０）。

【００６３】次に、温度変化測定用カウンターが６でな
い場合（Ｓ３２１）、又は、９波フラグが１でない場合
には（Ｓ３２２）、後述するＳ３２５から動作し、温度
変化測定用カウンターが６で（Ｓ３２１）、かつ、９波
フラグが１の場合には（Ｓ３２２）、現在のサーミスタ
検知温度をサーミスタ検知温度バッファにストアし（Ｓ
３２３）、９波フラグを０にクリアする（Ｓ３２４）。

【００６４】制御部３は、Ｓ３０４からＳ３２４の動作
を温調終了指示（図示せず）を受けるまで繰り返し、温
調制御を行い（Ｓ３２５）、温調終了指示を受けた場合
には、給電回路に非給電データを出力し、温調を終了す
る（Ｓ３２５、Ｓ３２６）。

【００６５】尚、図６に示すように、本実施形態では、
５波制御においては、規定周期である第１半波から第５
半波まで（データ番号１から５まで）の５半波間におけ
る温度変化量が、次の規定周期選択のパラメータとして
使用され、一方、９波制御においては、第５半波から第
９半波まで（データ番号５から９まで）の５半波間にお
ける温度変化量が、次の規定周期選択のパラメータとし
て使用されている。

【００６６】以上のように、直前の所定ＡＣ半波数間に
おけるサーミスタ２の検知温度の変化量が大きい場合に
は、５波制御により温調し、小さい場合には、９波制御
により温調することにより、制御部３のサーミスタの検
知温度に対する応答性と、細かな給電回路の制御とを両
立し高精度な温調制御が可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
目標定着温度を維持する際に、温度検知体による温度と
定着目標温度との差分に応じて、規定周期選択手段によ
り規定周期を切換え、その後選択された規定周期に亘る
通電の切換が切換制御手段により制御されることで、定
着温度のリップルを減らすことができ、定着温度の安定
が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る参考例における画像形成装置の一
例たるレーザービームプリンタの概略構成を示す模式的
断面図である。

【図２】参考例における定着装置の概略構成を示す模式
的断面図である。

【図３】参考例における定着装置と温度制御系との信号
経路を示すブロック図である。

【図４】参考例における商用電源から発熱抵抗体２への
通電制御を示す給電パターンである。

【図５】参考例におけるサーミスタ２の検知温度と目標
温度との差分と給電レベルの対応表である。

【図６】参考例における給電制御動作を示すフローチャ
ートである。

【図７】本発明の第一の実施形態における給電制御動作
を示すフローチャートである。

【図８】本発明の第二の実施形態における給電制御動作
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 発熱抵抗体 ２ サーミスタ（温度検知体） ３ 制御部（制御手段） ４ 給電回路（切換手段） ６ フィルム（定着体） ７ 加圧ローラ（加圧体） １０ レーザビームプリンタ（画像形成装置） １７ 定着部（定着装置） Ｐ 記録紙（記録媒体） Ｎ ニップ部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 商用電源からの通電により発熱する発熱
   抵抗体と、発熱抵抗体の熱により、記録材上の未定着像
   と接触することで定着する定着体と、定着体と圧接し、
   記録材を挟持搬送するニップを形成する加圧体と、発熱
   抵抗体の温度を検知する温度検知体と、複数の異なるパ
   ターンの規定周期から通電を制御するための規定周期を
   選択する規定周期選択手段と、商用電源から発熱抵抗体
   へ通電または遮断の切換えを行う通電切換手段と、一周
   期が複数の半波から構成される規定周期内の半波に温度
   検知体の出力に応じて通電又は遮断の切換を制御する切
   換制御手段と、を有する定着装置において、目標定着温度を維持する際に、温度検知体による温度と
   定着目標温度との差分に応じて、規定周期選択手段によ
   り規定周期を切換え、その後 選択された規定周期に亘る
   通電の切換が切換制御手段により制御されることを特徴
   とする定着装置。
2. 【請求項２】 温度検知体による温度と定着目標温度と
   の差分が大きい場合には、その差分が小さいときに選択
   される規定周期よりも短い規定周期のパターンが選択さ
   れることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 上記差分が温度範囲内になるまで、短い
   規定周期のパターンによる制御が繰り返されることを特
   徴とする請求項２記載の定着装置。