JP3777722B2 - Fixing temperature control method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写材に付着している未定着トナーを加熱溶融して定着する熱ローラ方式の定着温度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱ローラ方式の定着装置は、熱源を有する定着ローラと、これに圧接する圧着ローラと、定着ローラに接するクリーニング部材と、定着ローラに接するサーミスタを備え、未定着トナーを担持した転写材が定着ローラと圧着ローラのニップ部に通紙され、未定着ローラが加熱溶融されて転写材に定着される。一方、転写材に定着されることなく定着ローラに付着したトナーはクリーニング部材により除去される。また、サーミスタはクリーニングされた定着ローラの表面温度を測定し、その測定結果に基づいて熱源の制御が行われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転写材に定着されることなく定着ローラに付着したトナーや転写紙の紙粉等は、前述のクリーニング動作で完全に除去できるわけでなく、除去できずにクリーニング部材の接触部を通過したトナーや紙粉等の一部がサーミスタの検出部に付着して堆積して、画像形成回数が増すとサーミスタの熱応答性が低下し、検知ずれが生じる。そのため、定着ローラの実際の表面温度が制御温度に比べて高くなってしまう不具合がある。従って、定期点検時に、サーミスタの検出部に付着、堆積したトナーや紙粉等を清掃、除去あるいは交換等を行い、サーミスタの検知ずれを定期的に解消している。
【0004】
図13は定期点検前後のサーミスタの検出出力と定着ローラの表面温度の推移を示したグラフである。
【0005】
図13(a)は定期点検終了直後のサーミスタの検出出力推移を示すグラフである。図13(a)に示すグラフは縦軸に電圧(v)をとり、横軸に時間(sec)をとってある。実線は定着ローラの通紙部に設けたメインサーミスタからの検出出力を示したものであり、一点鎖線は定着ローラの非通紙部に設けたサブサーミスタからの検出出力を示してある。サーミスタは温度によって抵抗値が変動するためにグラフに示すような特性となっている。時刻T1はウォームアップ終了時刻を示しており、かかる時刻T1でメインサーミスタからの出力電圧はVmain1となっている。また、サブサーミスタからの出力電圧は定着ローラの通紙部と非通紙部(ローラ端部)とで温度上昇率が異なるため(通紙部温度上昇率>非通紙部温度上昇率)、温度Tmain1に相当する電圧Vmain1よりも大きい電圧Vsub1となっている。
【0006】
図13(b)は定期点検終了直後の定着ローラの実際の表面温度を示すグラフである。図13(b)に示すグラフは縦軸に温度(℃)をとり、横軸に時間(sec)をとってある。実線は定着ローラの通紙部における実際の表面温度を示したものであり、一点鎖線は定着ローラの非通紙部における実際の表面温度を示してある。定着ローラの通紙部における実際の表面温度は時刻T1でTmain1に達しているが、定着ローラの非通紙部における実際の表面温度は時刻T1でTmain1より低く、時間経過と共に表面温度Tmain1に向かって昇温していることが分かる。これは時刻T1では定着ローラ端部で温度低下が生じていても、時間経過とともにローラ表面温度がTmain1に収束するためである。
【0007】
図13(c)は定期点検直前のサーミスタの検出出力推移を示すグラフである。図13(c)に示すグラフは縦軸に電圧(v)をとり、横軸に時間(sec)をとってある。実線は定着ローラの通紙部に設けたメインサーミスタからの検出出力を示したものであり、一点鎖線は定着ローラの非通紙部に設けたサブサーミスタからの検出出力を示してある。時刻T2はウォームアップ終了時刻を示しており、かかる時刻でメインサーミスタからの出力電圧はVmain2となっている。また、時刻T2のサブサーミスタからの出力電圧Vsub2は、図13(a)に比較してメインサーミスタからの出力電圧との差が小さくなっている。また、時刻T2は時刻T1より遅くなっている。これは定期点検前にウォーミングアップ期間が延長していることを意味する。これらはメインサーミスタの検知部にトナーや紙粉等が付着して熱応答性が低下し、検知ずれが生じたためである。
【0008】
図13(d)は定期点検直前の定着ローラの実際の表面温度を示すグラフである。図13(d)に示すグラフは縦軸に温度(℃)をとり、横軸に時間(sec)をとってある。実線は定着ローラの通紙部における実際の表面温度を示したものであり、一点鎖線は定着ローラの非通紙部における実際の表面温度を示してある。定着ローラの通紙部における実際の表面温度は時刻T2で本来の制御温度であるTmain1より高いTmain2に達している。また、定着ローラの非通紙部における時刻T2での実際の表面温度も時刻T1で到達するTsub1より高いTsub2に達している。また、時間経過と共にTmain2に向かって昇温していることが分かる。
【0009】
従って、図13(a)〜図13(d)に示したグラフから、メイン温度センサの検知部にトナー、紙粉等が付着すれば、定着温度制御が正確にできない。
【0010】
前述のウォームアップ完了時のメインサーミスタとサブサーミスタの検知温度差はメインスイッチオン前の定着ローラの温度状態に影響を受け、また前記定着ローラの温度状態は通紙時の転写材サイズ及び通紙枚数等に応じて変化する。具体的には、大サイズの転写材で連続して画像形成すれば、定着ローラの両端部からの放熱が増加するため、定着ローラの非通紙部の表面温度が定着ローラの通紙部における表面温度よりも低い状態となる。一方、ハガキ等に代表される小サイズで連続して画像形成すれば、定着ローラの通紙部の放熱が増加し、それにともない定着ローラが加熱制御されるために、定着ローラの非通紙部の表面温度が定着ローラの通紙部における表面温度よりも高い状態となる。このような状態で、メインスイッチがオフされた場合、定着ローラが十分冷えれば、ウォームアップ後の通紙部と非通紙部との温度差に影響を及ぼさないが、定着ローラが十分冷えていない状態で、再びウォームアップを行うと、ウォームアップ後の通紙部と非通紙部との温度差に影響を及ぼすことになる。
【0011】
一方、発熱抵抗体ローラの一例としてセラミックベース上に耐熱抵抗発熱パターンを焼き付けた発熱導体を形成し、該発熱導体をセラミックベース及び耐熱ゴム層とで被覆した定着ローラが提案されている(特開昭54−30841号公報、同56−138766号公報参照)。さらに、定着ローラの表層または表層近傍に層状の発熱部を有する定着ローラが提案されている(特開平3−80279号公報)。抵抗発熱体は例えば熱伝導性の良好なアルミナ等のセラミック体中に発熱導体を埋設した構成としてあるため、ロール全面にわたって温度分布を均一とすることができ、かつ、発熱抵抗体はロール表面に近い部位に配置されていること、および、従来の輻射熱により加熱する場合に比べて熱効率が良いことから、従来の輻射熱により加熱する場合に比較して、温度上昇率が極めて大きいので、定着可能温度に達するまでのウォームアップ時間を短縮することができる。
【0012】
反面、前述してあるように発熱抵抗体は温度上昇率が極めて大きいため、コピー期間又はアイドリング期間に万一異常が生じたときに短時間で異常高温に達してしまうという技術的課題がある。
【0013】
本発明の第1の目的は、上記に鑑み、定着ローラの通紙部に設けた温度センサ表面の汚れによる検知ずれに影響される事なく、定着ローラを所定温度に制御でき、かつ、ウォーミングアップ期間の延長を防止できる定着温度制御方法を提供することにある。
【0014】
本発明の第2の目的は、上記に鑑み、定着ローラの通紙部に設けた温度センサ表面の汚れによる検知ずれに影響される事なく、温度上昇率の異なる定着ローラに対しても、定着ローラを所定温度に制御でき、かつ、ウォーミングアップ期間の延長を防止できる定着温度制御方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の構成によって達成される。
【0016】
(1) 定着ローラの通紙部にメイン温度センサを設け、前記定着ローラの非通紙部にサブ温度センサを設け、当該サブ温度センサ及び前記メイン温度センサからの検出結果に基づき前記定着ローラの加熱制御する定着温度制御方法において、前記メイン温度センサに関するウォームアップ初期の定着温度を含むリアルタイムに読み込まれたデータが格納される不揮発メモリTmainと、前記サブ温度センサに関するウォームアップ初期の定着温度を含むリアルタイムに読み込まれたデータが格納される不揮発メモリTsubとを備え、ウォームアップ開始時点の前記定着ローラの表面温度が室温近傍であると判断した場合にウォームアップ中に前記サブ温度センサからの検出温度が所定温度Tsub1に達したら、ウォームアップを完了し、その時点のメイン温度センサからの検出温度Tmain1を不揮発メモリTmainに格納し、ウォームアップ完了以降は前記メイン温度センサからの検出温度に基づき前記不揮発メモリTmainに格納してあるTmain1で加熱制御し、電源を遮断し前記定着ローラの加熱制御を終了した後に、再度、電源を投入して加熱制御を開始する場合に、ウォームアップ開始時点の前記定着ローラの表面温度が室温近傍より高い場合は、前記定着ローラが冷えている状態からウォームアップを開始したときの、ウォームアップ完了時点に検出された前記メイン温度センサからの検出温度に基づき前記不揮発メモリTmainに格納してあるTmain1で加熱制御することを特徴とする定着温度制御方法。
【0019】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
本実施の形態における定着装置の概略構成を図1を参照して説明する。
【0020】
図1は本実施の形態における熱ローラ定着方式の定着装置の概略構成図であり、図1(a)は本実施の形態における熱ローラ定着方式の定着装置の概略断面図を示しており、図1(b)は温度検知手段の設置場所を示した斜視図である。
【0021】
本実施の形態の定着装置は、熱ローラ定着方式によるものであり、トナー像が転写された転写材に熱を伝達する定着ローラ101と定着ローラ101に熱を供給するヒータ102と定着ローラ101に転写材を押圧しながら加圧ローラ103と定着ローラ101表面にオイルを塗布する塗布フェルト104と定着ローラ101の温度検知するサーミスタ105,106と塗布フェルト104により塗布されたオイルの余剰分をかきとる定着ブレード107と転写材を定着ローラ101から分離するための定着爪108とサーミスタ105,106の検知温度を入力してヒータ102の通電制御及び定着ローラ101の回転制御を行うCPU5とからなる。
【0022】
ヒータ102は発熱抵抗体の一例としてセラミック基台に抵抗発熱体を印刷したセラミックヒータであり、定着ローラ101全面にわたって温度分布を均一とすることができ、かつ、セラミックヒータはハロゲンランプ等に比して発熱導体がロール表面に近い部位に配置してあることから、従来の輻射熱により加熱する場合に比較して、温度立ち上がり時間が極めて短いので、定着可能温度に達するまでのウォームアップ時間を短縮することができる。
【0023】
サーミスタ105,106は接触型のものであり、サーミスタ105は、定着ローラ101の中央に配置してあり、サーミスタ105は請求項にいうメイン温度センサに相当するものであり、サーミスタ106は定着ローラ101の端で非通紙部(図に向かって左側)に配置してあり、サーミスタ106は請求項に言うサブ温度センサに相当する。サーミスタ105,106は、検知温度に対して抵抗値が変化する特性を有する。サーミスタの検知温度は予め準備してある特性に基づき抵抗値を換算することによって得られる。
【0024】
本実施の形態の定着温度制御装置の概略構成について図2を参照して説明する。
【0025】
図2は本実施の形態における定着温度制御回路のブロック図である。
【0026】
本実施の形態の定着温度制御回路は、ヒータ102とトライアック2と商用交流電源3とCPU5とトライアック駆動回路6とからなり、CPU5の給電指示信号によってヒータ102をオン/オフする制御回路である。
【0027】
ヒータユニット1は定着ローラ101とヒータ102とサーミスタ105,106等をまとめたものであり、ヒータ102は前述のようにセラミック基台に抵抗発熱体を印刷したセラミックヒータである。サーミスタ105,106は定着ローラ101の表側に固定され取り付けられており、定着ローラ101の温度状態を検出する。サーミスタ105,106は定着ローラ101に対して電気的に独立して配線しており、ヒータ102は二つのコネクタで配線してある。温度検出回路(図示せず)は、ヒータ102の温度変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタ105,106に固定抵抗(図示せず)を直列接続して、その分圧された電位を検出してCPU5に送出している。
【0028】
なお、本実施の形態ではヒータ102がセラミックヒータとして説明するが、これに限定されるものでなく、ハロゲンランプであってもよい。
【0029】
ヒータユニット1にはトライアック2を介して商用交流電源3を接続してある。トライアック2はヒータ102への給電の実行と停止をスイッチングするものであり、スイッチングの際に発生するノイズを除去するスパークキラー(図示せず)を設けてある。
【0030】
CPU5は、温度検出回路からの出力電圧を参照しながら、サーミスタ105,106での検出温度が制御温度よりも低ければ、給電信号をオンし、サーミスタでの検出温度が制御温度よりも高ければ、給電信号をオフするものである。
【0031】
IP2はA/D入力ポートであり、入力されたアナログ電圧を内部でデジタル値に変換して読み事ができる。CPU5は内蔵メモリにサーミスタ出力を温度換算したデータを書き込んである。従って、CPU5は、A/D入力ポートIP2の値と内蔵メモリのデータを比較することにより、定着ローラ101の温度を精度良く検出することができる。なお、CPU5は外付けの不揮発RAM(図示せず)を備えている。
【0032】
OP1は出力ポートである。ヒータ102のオン/オフの最小単位は商用交流電源3が50Hzなら10msとなり、商用交流電源3が60Hzなら8msとなる。
【0033】
トライアック駆動回路6は、CPU5からの給電信号に基づいてトライアック2をON/OFF制御するものである。
【0034】
次に本実施の形態の定着温度制御回路における制御動作について図8を参照して説明する。
【0035】
図8は本実施の形態の定着温度制御回路の各部信号を示したタイムチャートである。
【0036】
商用交流電源3は、図8(a)に示すように常に一定周期のsin波で表される。先ず、電源投入されると、CPU5はウォームアップ状態に設定する。これにより給電指示信号が図8(b)に示すようにオンされ、図8(c)に示すようにヒータ102に給電されると図8(d)に示すようにヒータの表面温度を上昇させる。この期間は「ウォームアップ状態」と呼ばれ、記録動作のための前段階として位置づけられる記録動作の準備期間となる。
【0037】
このウォームアップ状態を経て定着ローラ101の表面温度が制御点温度に達すると、図8(b)に示すようにヒータへの給電はオフされ、図8(d)に示すように定着ローラ101の温度が再び制御点温度を下回ると、図8(b)に示すようにヒータへの給電をオンして常に設定される一定温度にキープする。
【0038】
次に図3〜図6を参照して本実施の形態の定着温度制御回路の詳細な動作を説明する。
【0039】
本制御プログラムは、タスク形式であり、一つの独立した制御プログラムが複数集まった集合体で構成してある。細分化された各プログラムを機能別にまとめ一つのタスクを形成している。かかる幾つかのタスクをモニタタスクコントロールと呼ばれるモニタプログラムにより必要に応じて呼び出し、必要な量のプログラムを実行し終了する。つまり、時間的に少しの量のプログラム実行を一単位とし、複数のタスクを次々に処理する。従って、ミクロ的には一つのプログラム実行を行うのであるが、マクロ的には、各タスクを並列処理していることになる。
【0040】
図3は本実施の形態の定着装置を採用した画像形成装置の制御動作を示すフローチャートである。
【0041】
電源が投入されると、CPU5はイニシャル処理を実行する(ステップ1)。これにより、メモリ、駆動入出力系のリセットや定着温度のモニタ等を実行する。
【0042】
CPU5はウォームアップが完了したか否かを確認する(ステップ2)。CPU5はウォームアップの完了を確認すれば、コピーボタンのオンを確認する(ステップ3)。CPU5はコピーボタンのオンを確認すれば、コピー処理を実行する(ステップ4)。これにより、駆動モータのオン/オフ制御や給紙のオン/オフ制御、帯電のオン/オフ制御、現像バイアスのオン/オフ制御、転写/分離等のオン/オフ制御、光学露光系の制御等がなされる。
【0043】
図4は定着温度処理タスクを示すフローチャートである。
【0044】
定着温度処理タスクはモニタプログラムにより350msec毎に呼び出されて起動される。
【0045】
定着温度処理タスクが起動されると、CPU5は通紙部に設けられたサーミスタ105の検出結果から定着ローラ101の通紙部温度に換算したデータをTmainに格納する(ステップ11)。ここで、Tmainに格納されるデータはウォームアップ初期の定着温度を含むリアルタイムに読み込まれたデータである。CPU5は非通紙部に設けられたサーミスタ106の検出結果から定着ローラ101の非通紙部温度に換算したデータをTsubに格納する(ステップ12)。ここで、Tsubに格納されるデータはウォームアップ初期の定着温度を含むリアルタイムに読み込まれたデータである。CPU5はウォームアップ完了フラグがオンであるか否かを確認する(ステップ13)。CPU5は、ステップ13でウォームアップ完了フラグがオフであると判断すれば、ウォームアップ中の定着駆動処理タスクを起動する(ステップ14)。CPU5は、ステップ13でウォームアップ完了フラグがオンであると判断すれば、ウォームアップ後の定着駆動処理タスクを起動する(ステップ15)。
【0046】
図5はウォームアップ中の定着駆動処理タスクを示すフローチャートである。
【0047】
CPU5が図4に示すステップ14でウォームアップ中の定着駆動処理タスクを起動すれば、Tsub<Tsub1であるか否かを判断する(ステップ141)。ここでTsub1はウォームアップ中の定着駆動オン/オフ状態を決定するサーミスタ106用の制御温度データである。
【0048】
CPU5は、ステップ141でTsub<Tsub1であると判断すれば、定着駆動をオンにする(ステップ142)。
【0049】
CPU5は、ステップ141でTsub≧Tsub1あると判断すれば、定着駆動をオフにし(ステップ143)、ウォームアップ完了フラグをオンにし、RAMのMEM(Tmain1)に前述したサーミスタ105の検出結果Tmainの値を格納し(ステップ144)、ウォームアップ中の定着駆動処理タスクを終了する(ステップ145)。また、前記RAMのMEM(Tmain1)は不揮発性のRAMであってもよい。
【0050】
図6はウォームアップ後の定着駆動処理タスクを示すフローチャートである。
【0051】
CPU5が図4に示すステップ15でウォームアップ後の定着駆動処理タスクを起動すれば、Tmain<mem(Tmain1)であるか否かを判断する(ステップ151)。ここでmem(Tmain1)は前述したステップ144で記憶されたウォームアップ完了時の通紙部に設けたサーミスタ105からの検出データである。
【0052】
CPU5は、ステップ151でTmain<mem(Tmain1)であると判断すれば、定着駆動をオンにする(ステップ152)。
【0053】
CPU5は、ステップ151でTmain≧mem(Tmain1)であると判断すれば、定着駆動をオフにし(ステップ153)、ウォームアップ完了フラグをオンにする(ステップ154)。
【0054】
図7は本実施の形態における定期点検前のウォームアップ中のサーミスタ検出出力の推移と定着ローラ101の表面温度推移を示したグラフである。
【0055】
図7(a)は定期点検前のウォームアップ中のサーミスタ検出出力の推移を示すグラフである。図7(a)に示すグラフは縦軸に電圧(v)をとり、横軸に時間(sec)をとってある。実線は定着ローラ101の通紙部に設けたメインサーミスタからの検出出力推移を示したものであり、一点鎖線は定着ローラ101の非通紙部に設けたサブサーミスタからの検出出力推移を示してある。CPU5はサーミスタ106からの検出結果が所定値Vsub1(定期点検直後と同じ値)に達した場合にウォームアップを終了するため、ウォームアップ終了時刻は定期点検直後のウォームアップ終了時刻T1と同じ時刻となる。また時刻T1におけるサーミスタ105からの検出結果はVmain1となっていて、これも定期点検直後のウォームアップ時点のサーミスタ105からの検出値と同じ値である。
【0056】
図7(b)は定期点検直前の定着ローラ101の実際の表面温度推移を示すグラフである。図7(b)に示すグラフは縦軸に温度(℃)をとり、横軸に時間(sec)をとってある。実線は定着ローラ101の通紙部における実際の表面温度を示したものであり、一点鎖線は定着ローラ101の非通紙部における実際の表面温度を示してある。定着ローラ101の通紙部における実際の表面温度は時刻T1以降で定期点検直後の制御温度Tmain1と同じ温度で制御されており、また、定着ローラ101の非通紙部における実際の表面温度も時刻T1で定期点検直後のウォームアップ終了時の温度Tsub1になっている。
【0057】
このように本実施の形態によれば、定期点検直前でメインサーミスタの検知部に付着したトナー、紙粉等による検知ずれに感度低下に影響されることなく、ウォームアップ時間を延長させることもない。従って、定着ローラ101の実温度を所定温度に制御でき、高温オフセットを防止でき、安全性も高くできる。
【0058】
(実施の形態2)
本実施の形態は、前述した実施の形態1とほぼ同様の装置構成で、かつ同様の回路構成であるので、同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態の定着温度制御回路の動作は、実施の形態1と異なるので、図9〜図12を参照して説明する。
【0059】
定着ローラ101の表面温度が環境温度付近まで冷えた状態から定着温度制御を実行すれば、実施の形態1で十分に対応できる。しかしながら、上述してあるように大サイズの転写材で連続して画像形成すれば、定着ローラ101端部からの放熱が中央部に比べて増加するために、定着ローラ101の非通紙部の表面温度が定着ローラ101の通紙部の表面温度よりも低い状態となる。一方、ハガキ等に代表される小サイズで連続して画像形成すれば、定着ローラ101の非通紙部から放熱が少なくなるために、定着ローラ101の非通紙部の表面温度が定着ローラ101の通紙部における表面温度よりも高い状態となり、これらの状態でメインスイッチがオフされ、定着ローラ101が十分冷えない状態で、再び、メインスイッチがオンされると、前述した定着ローラ101の温度分布の影響を受けやすく、定着ローラ101の温度制御が正確に行われにくく、これらの状態に影響を受けない給電制御が必要である。
【0060】
図9は本実施の形態の定着装置を採用した画像形成装置の制御動作を示すフローチャートである。
【0061】
電源が投入されると、CPU5はイニシャル処理を実行する(ステップ31)。これにより、メモリ、駆動入出力系のリセット等を実行する。
【0062】
CPU5はサーミスタ105の検出結果から定着ローラ101の通紙部の温度に換算したデータをTmain0に格納する(ステップ32)。ここで、Tmain0に格納されるデータはパワーオン時に読み込まれたデータである。
【0063】
CPU5はTmain0≦50℃かつTsub0≦50℃であるか否かを確認する(ステップ33)。CPU5は、ステップ33でTmain0<50℃かつTsub0≦50℃であると判断すれば、ASAフラグをオン゛1゛にする(ステップ34)。CPU5は、ステップ33でTmain0>50℃またはTsub0>50℃であると判断すれば、ASAフラグをオフ゛0゛にする(ステップ35)。なお、ここでは、サーミスタ105、106からの検出データで定着ローラ101が冷えているか否かを判断したが、サーミスタ105、またはサーミスタ106からの単独の検出データで判断しても良い。また、前述したサーミスタ105,106の二つに限る必要もない。なお、機内温度センサをサーミスタ105、106等と併用してもよい。
【0064】
CPU5は、ステップ34又はステップ35に続いて定着温度処理タスクを起動する(ステップ36)。
【0065】
CPU5はウォームアップが完了したか否かを確認する(ステップ37)。CPU5はウォームアップの完了を確認すれば、コピーボタンのオンを確認する(ステップ38)。CPU5はコピーボタンのオンを確認すれば、コピー処理を実行する(ステップ39)。これにより、駆動モータのオン/オフ制御や給紙のオン/オフ制御、帯電のオン/オフ制御、現像バイアスのオン/オフ制御、転写/分離等のオン/オフ制御、光学露光系の制御等がなされる。
【0066】
図10は定着温度処理タスクを示すフローチャートである。
【0067】
定着温度処理タスクはモニタプログラムにより350msec毎に呼び出されて起動される。
【0068】
定着温度処理タスクが起動されると、CPU5はサーミスタ105の検出結果から定着ローラ101の通紙部の温度に換算したデータをTmainに格納する(ステップ41)。ここで、RAMのTmainに格納されるデータはウォームアップ初期の定着温度を含むリアルタイムに読み込まれたデータである。CPU5はサーミスタ106の検出結果から定着ローラ101の非通紙部の温度に換算したデータをRAMのTsubに格納する(ステップ42)。ここで、RAMのTsubに格納されるデータはウォームアップ初期の定着温度を含むリアルタイムに読み込まれたデータである。CPU5はウォームアップ完了フラグがオンであるか否かを確認する(ステップ43)。CPU5は、ステップ43でウォームアップ完了フラグがオンであると判断すれば、定着冷えていないときの定着駆動処理タスクを起動する(ステップ46)。CPU5は、ステップ43でウォームアップ完了フラグがオフであると判断すれば、ASAフラグ=1(オン状態)であるか否かを判断する(ステップ44)。
【0069】
CPU5は、ステップ44でASAフラグ=1(オン状態)でないと判断すれば、定着冷えていないときの処理タスクを起動する(ステップ46)。
【0070】
CPU5は、ステップ44でASAフラグ=1(オン状態)であると判断すれば、定着冷えているときの処理タスクを起動する(ステップ45)。
【0071】
図11は定着冷えているときの処理タスクを示すフローチャートである。
【0072】
CPU5は、図10に示すステップ45で定着冷えているときの処理タスクを起動すれば、Tsub<Tsub1であるか否かを判断する(ステップ451)。ここでTsubはサーミスタ106からリアルタイムに検出された温度データで、Tsub1は定着ローラ101が冷えているときからのウォームアップ中の定着駆動オン/オフ状態を決定するサーミスタ106用の制御温度データである。
【0073】
CPU5は、ステップ451でTsub<Tsub1であると判断すれば、定着駆動をオンにする(ステップ452)。
【0074】
CPU5は、ステップ451でTsub≧Tsub1あると判断すれば、定着駆動をオフにし(ステップ453)、ウォームアップ完了フラグをオンにし、不揮発性のSRAM1(Tmain1)にTmainの値を格納する(ステップ454)。
【0075】
図12は定着冷えていないときの処理タスクを示すフローチャートである。
【0076】
CPU5は、図10に示すステップ46で定着冷えていないときの処理タスクを起動すれば、Tmain<SRAM1(Tmain1)であるか否かを判断する(ステップ461)。ここで、Tmainはサーミスタ105からリアルタイムに検出される温度データで、不揮発性SRAM(Tmain1)は定着ローラ101が冷えている状態からウォームアップを開始したときの、ウォームアップ完了時点のサーミスタ105からの検出温度データである。
【0077】
CPU5は、ステップ461でTmain<SRAM1(Tmain1)であると判断すれば、定着駆動をオンにする(ステップ462)。
【0078】
CPU5は、ステップ461でTmain≧SRAM1(Tmain1)であると判断すれば、定着駆動をオフにし(ステップ463)、ウォームアップ完了フラグをオンにする(ステップ464)。
【0079】
本実施の形態によれば、定期点検直前でメインサーミスタの検知部に付着したトナーや紙粉等によるサーミスタ105の熱応答性低下による検知ずれやメインスイッチ投入前後の定着ローラ101の温度分布に影響されることなく、定期点検直前まで、定着ローラ101を正確に温度制御でき、またウォームアップ時間を延長させることもない。従って、高温オフセットを防止でき、安全性も高くできる。
【0080】
なお、上述してある本実施の形態では発熱抵抗体の例としてセラミックヒータを用いて定着ローラ101として説明してあるが、これに限定するものでなく、図14に示すような定着ローラ101であってもよい。図14は本実施の形態において定着ローラ101の他の例を示す断面図である。
【0081】
21は金属製の芯金であり、22は絶縁体層であり、23はエポキシ系プライマを伴って嵌着した後に焼成した抵抗発熱体層であり、24は離型材料としてのPFAチューブである(特開平3−80279号公報参照)。
【0082】
なお、ハロゲンランプを熱源とする定着ローラ101であってもよい。
【0083】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明は、上記構成を備えることにより、定着ローラの通紙部に設けた温度センサ表面の汚れによる検知ずれに影響される事なく、定着ローラを所定温度に制御でき、かつ、ウォームアップ時間の延長もないので、高温オフセット防止や安全性の面で優れ、また、電源投入時の定着ローラの表面温度分布による検知ずれに影響されることなく、定着ローラを所定温度に制御できる定着温度制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態における熱ローラ定着方式の定着装置の概略構成図である。
【図2】本実施の形態における定着温度制御回路のブロック図である。
【図3】本実施の形態の定着装置を採用した画像形成装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図4】定着温度処理タスクを示すフローチャートである。
【図5】ウォームアップ中の定着駆動処理タスクを示すフローチャートである。
【図6】ウォームアップ後の定着駆動処理タスクを示すフローチャートである。
【図7】本実施の形態における定期点検前のウォームアップ中のサーミスタ検出出力推移と定着ローラ101の表面温度推移を示したグラフである。
【図8】本実施の形態の定着温度制御回路の各部信号を示したタイムチャートである。
【図9】本実施の形態の定着装置を採用した画像形成装置の制御動作を示すフローチャートである。
【図10】定着温度処理タスクを示すフローチャートである。
【図11】定着冷えているときの処理タスクを示すフローチャートである。
【図12】定着冷えていないときの処理タスクを示すフローチャートである。
【図13】定期点検前後のサーミスタの検出出力と定着ローラ101の表面温度との関係を示したグラフである。
【図14】本実施の形態において定着ローラの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
5 CPU
101 定着ローラ
102 ヒータ
103 圧着ローラ
105,106 サーミスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat roller type fixing temperature control method in which unfixed toner adhering to a transfer material is heated and melted and fixed.
[0002]
[Prior art]
The heat roller type fixing device includes a fixing roller having a heat source, a pressure roller in pressure contact with the heat roller, a cleaning member in contact with the fixing roller, and a thermistor in contact with the fixing roller, and a transfer material carrying unfixed toner is the fixing roller. The unfixed roller is heated and melted and fixed to the transfer material. On the other hand, the toner adhering to the fixing roller without being fixed to the transfer material is removed by the cleaning member. The thermistor measures the surface temperature of the cleaned fixing roller, and the heat source is controlled based on the measurement result.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the toner adhering to the fixing roller without being fixed to the transfer material or the paper dust of the transfer paper cannot be completely removed by the above-described cleaning operation, and has passed through the contact portion of the cleaning member without being removed. When a part of the toner, paper powder, or the like adheres to and accumulates on the detection portion of the thermistor and the number of image formation increases, the thermal response of the thermistor decreases and detection deviation occurs. Therefore, there is a problem that the actual surface temperature of the fixing roller becomes higher than the control temperature. Therefore, during periodic inspection, toner, paper dust, and the like that adheres to and accumulates on the detection portion of the thermistor is cleaned, removed, or replaced, and the detection deviation of the thermistor is periodically eliminated.
[0004]
FIG. 13 is a graph showing changes in the detected output of the thermistor and the surface temperature of the fixing roller before and after the periodic inspection.
[0005]
FIG. 13A is a graph showing the detection output transition of the thermistor immediately after completion of the periodic inspection. In the graph shown in FIG. 13A, the vertical axis represents voltage (v) and the horizontal axis represents time (sec). The solid line indicates the detection output from the main thermistor provided in the paper passing portion of the fixing roller, and the alternate long and short dash line indicates the detection output from the sub-thermistor provided in the non-paper passing portion of the fixing roller. The thermistor has the characteristics shown in the graph because the resistance value varies depending on the temperature. Time T1Indicates the warm-up end time, and the time T1The output voltage from the main thermistor is Vmain1. In addition, the output voltage from the sub-thermistor has a different rate of temperature rise between the paper passing part and the non-paper passing part (roller end) of the fixing roller (paper passing part temperature rise rate> non-paper passing part temperature rise rate). The voltage Vsub1 is higher than the voltage Vmain1 corresponding to the temperature Tmain1.
[0006]
FIG. 13B is a graph showing the actual surface temperature of the fixing roller immediately after completion of the periodic inspection. In the graph shown in FIG. 13B, the vertical axis represents temperature (° C.) and the horizontal axis represents time (sec). The solid line indicates the actual surface temperature at the sheet passing portion of the fixing roller, and the alternate long and short dash line indicates the actual surface temperature at the non-sheet passing portion of the fixing roller. The actual surface temperature at the sheet passing portion of the fixing roller is the time T1However, the actual surface temperature in the non-sheet passing portion of the fixing roller is the time T1It can be seen that the temperature is lower than Tmain1 and increases toward the surface temperature Tmain1 over time. This is time T1This is because the roller surface temperature converges to Tmain1 as time elapses even when the temperature is lowered at the end of the fixing roller.
[0007]
FIG.13 (c) is a graph which shows the detection output transition of the thermistor just before a periodic inspection. In the graph shown in FIG. 13C, the vertical axis represents voltage (v) and the horizontal axis represents time (sec). The solid line indicates the detection output from the main thermistor provided in the paper passing portion of the fixing roller, and the alternate long and short dash line indicates the detection output from the sub-thermistor provided in the non-paper passing portion of the fixing roller. Time T2Indicates the warm-up end time, and at this time, the output voltage from the main thermistor is Vmain2. In addition, time T2The difference between the output voltage Vsub2 from the sub-thermistor and the output voltage from the main thermistor is smaller than that in FIG. In addition, time T2Is the time T1It is getting slower. This means that the warm-up period has been extended before the regular inspection. This is because toner, paper powder, and the like adhere to the detection portion of the main thermistor, resulting in a decrease in thermal response and a detection error.
[0008]
FIG. 13D is a graph showing the actual surface temperature of the fixing roller immediately before the periodic inspection. In the graph shown in FIG. 13D, the vertical axis represents temperature (° C.) and the horizontal axis represents time (sec). The solid line indicates the actual surface temperature at the sheet passing portion of the fixing roller, and the alternate long and short dash line indicates the actual surface temperature at the non-sheet passing portion of the fixing roller. The actual surface temperature at the sheet passing portion of the fixing roller is the time T2Thus, Tmain2 higher than Tmain1 which is the original control temperature is reached. Further, the time T in the non-sheet passing portion of the fixing roller2Actual surface temperature at time T1It has reached Tsub2 higher than Tsub1 reached at. Moreover, it turns out that it heats up toward Tmain2 with progress of time.
[0009]
Therefore, from the graphs shown in FIGS. 13A to 13D, if toner, paper dust, or the like adheres to the detection portion of the main temperature sensor, the fixing temperature control cannot be performed accurately.
[0010]
The detected temperature difference between the main thermistor and the sub-thermistor when the warm-up is completed is affected by the temperature state of the fixing roller before the main switch is turned on, and the temperature state of the fixing roller depends on the size of the transfer material at the time of paper passing and the paper passing time. It changes according to the number of sheets. Specifically, if images are continuously formed with a large size transfer material, the heat radiation from both ends of the fixing roller increases, so that the surface temperature of the non-sheet passing portion of the fixing roller is increased in the sheet passing portion of the fixing roller. It becomes a state lower than the surface temperature. On the other hand, if images are continuously formed in a small size typified by a postcard or the like, the heat radiation of the sheet passing portion of the fixing roller is increased, and the fixing roller is heated and controlled accordingly. The surface temperature is higher than the surface temperature at the sheet passing portion of the fixing roller. When the main switch is turned off in this state, if the fixing roller is sufficiently cooled, the temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion after warm-up is not affected, but the fixing roller is sufficiently cooled. If the warm-up is performed again in a state where the warm-up is not performed, the temperature difference between the paper passing portion and the non-paper passing portion after the warm-up is affected.
[0011]
On the other hand, as an example of a heating resistor roller, there has been proposed a fixing roller in which a heating conductor formed by baking a heat-resistant resistance heating pattern is formed on a ceramic base, and the heating conductor is covered with a ceramic base and a heat-resistant rubber layer (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A)). (See Japanese Laid-Open Patent Publication Nos. 54-30841 and 56-138766). Further, there has been proposed a fixing roller having a layered heat generating portion on or near the surface of the fixing roller (Japanese Patent Laid-Open No. 3-80279). Since the resistance heating element has a structure in which the heating conductor is embedded in a ceramic body such as alumina having good thermal conductivity, for example, the temperature distribution can be made uniform over the entire roll surface, and the heating resistance element is placed on the roll surface. The temperature rise rate is extremely large compared to the case of heating by conventional radiant heat because it is located in the vicinity and the thermal efficiency is better than that of heating by conventional radiant heat. It is possible to shorten the warm-up time until reaching the value.
[0012]
On the other hand, as described above, since the temperature rise rate of the heating resistor is extremely large, there is a technical problem that when the abnormality occurs in the copying period or idling period, the heating resistor reaches an abnormally high temperature in a short time.
[0013]
In view of the above, the first object of the present invention is to control the fixing roller to a predetermined temperature without being affected by a detection shift due to contamination on the surface of the temperature sensor provided in the sheet passing portion of the fixing roller, and to provide a warm-up period. It is an object of the present invention to provide a fixing temperature control method capable of preventing the extension of the length.
[0014]
In view of the above, the second object of the present invention is to fix a fixing roller having a different temperature increase rate without being affected by a detection shift due to contamination on the surface of a temperature sensor provided in a sheet passing portion of the fixing roller. It is an object of the present invention to provide a fixing temperature control method capable of controlling a roller to a predetermined temperature and preventing an extension of a warm-up period.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the following configurations.
[0016]
(1) A main temperature sensor is provided in a sheet passing portion of the fixing roller, a sub temperature sensor is provided in a non-sheet passing portion of the fixing roller, and the fixing roller of the fixing roller is based on detection results from the sub temperature sensor and the main temperature sensor. In a fixing temperature control method for controlling heating,Non-volatile memory Tmain for storing data read in real time including the initial fixing temperature related to the main temperature sensor, and data read in real time including the initial fixing temperature related to the sub-temperature sensor are stored. When the surface temperature of the fixing roller at the start of warm-up is determined to be near room temperature.When the detected temperature from the sub temperature sensor reaches a predetermined temperature Tsub1 during the warm-up, the warm-up is completed, and the detected temperature Tmain1 from the main temperature sensor at that time is set.Non-volatilememoryTmainStore in the warm-up after completionIsThe nonvolatile memory based on a temperature detected from the main temperature sensorTmainHeating control with Tmain1 stored inIf the surface temperature of the fixing roller at the start of warm-up is higher than the room temperature when the power is turned on and heating control is started again after the power supply is shut off and the heating control of the fixing roller is completed. When the warm-up is started from the state where the fixing roller is cooled, the heating control is performed with Tmain1 stored in the nonvolatile memory Tmain based on the temperature detected from the main temperature sensor detected at the time when the warm-up is completed.And a fixing temperature control method.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
A schematic configuration of the fixing device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0020]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat roller fixing type fixing device according to the present embodiment. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the heat roller fixing type fixing device according to the present embodiment. 1 (b) is a perspective view showing the installation location of the temperature detecting means.
[0021]
The fixing device according to the present embodiment is based on a heat roller fixing system. The fixing
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
A schematic configuration of the fixing temperature control apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0025]
FIG. 2 is a block diagram of a fixing temperature control circuit in the present embodiment.
[0026]
The fixing temperature control circuit according to the present embodiment includes a
[0027]
The
[0028]
Although the
[0029]
A commercial
[0030]
While referring to the output voltage from the temperature detection circuit, the
[0031]
IP2 is an A / D input port, and can convert an input analog voltage into a digital value and read it. The
[0032]
OP1 is an output port. The minimum ON / OFF unit of the
[0033]
The triac drive circuit 6 performs ON / OFF control of the
[0034]
Next, the control operation in the fixing temperature control circuit of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0035]
FIG. 8 is a time chart showing signals of respective parts of the fixing temperature control circuit according to the present embodiment.
[0036]
The commercial
[0037]
When the surface temperature of the fixing
[0038]
Next, the detailed operation of the fixing temperature control circuit of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0039]
This control program has a task format and is composed of an aggregate of a plurality of independent control programs. Each subdivided program is grouped by function to form one task. Several such tasks are called as necessary by a monitor program called monitor task control, and a necessary amount of programs are executed and terminated. That is, a small amount of program execution is processed as one unit, and a plurality of tasks are processed one after another. Therefore, one program is executed microscopically, but each task is processed in parallel macroscopically.
[0040]
FIG. 3 is a flowchart showing the control operation of the image forming apparatus employing the fixing device of this embodiment.
[0041]
When the power is turned on, the
[0042]
The
[0043]
FIG. 4 is a flowchart showing the fixing temperature processing task.
[0044]
The fixing temperature processing task is called and started every 350 msec by the monitor program.
[0045]
When the fixing temperature processing task is activated, the
[0046]
FIG. 5 is a flowchart showing a fixing drive processing task during warm-up.
[0047]
If the
[0048]
If the
[0049]
If the
[0050]
FIG. 6 is a flowchart showing the fixing drive processing task after warm-up.
[0051]
If the
[0052]
If the
[0053]
If the
[0054]
FIG. 7 is a graph showing the transition of the thermistor detection output during the warm-up and the surface temperature transition of the fixing
[0055]
FIG. 7A is a graph showing the transition of the thermistor detection output during the warm-up before the periodic inspection. In the graph shown in FIG. 7A, the vertical axis represents voltage (v) and the horizontal axis represents time (sec). The solid line shows the detection output transition from the main thermistor provided in the paper passing portion of the fixing
[0056]
FIG. 7B is a graph showing the actual surface temperature transition of the fixing
[0057]
As described above, according to the present embodiment, the warm-up time is not extended without being affected by sensitivity reduction due to detection deviation caused by toner, paper dust, or the like attached to the detection unit of the main thermistor immediately before the periodic inspection. . Therefore, the actual temperature of the fixing
[0058]
(Embodiment 2)
Since the present embodiment has substantially the same device configuration and the same circuit configuration as those of the first embodiment described above, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. Since the operation of the fixing temperature control circuit of this embodiment is different from that of the first embodiment, it will be described with reference to FIGS.
[0059]
If the fixing temperature control is executed from the state where the surface temperature of the fixing
[0060]
FIG. 9 is a flowchart showing the control operation of the image forming apparatus employing the fixing device of this embodiment.
[0061]
When the power is turned on, the
[0062]
The
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
The
[0066]
FIG. 10 is a flowchart showing the fixing temperature processing task.
[0067]
The fixing temperature processing task is called and started every 350 msec by the monitor program.
[0068]
When the fixing temperature processing task is activated, the
[0069]
If the
[0070]
If the
[0071]
FIG. 11 is a flowchart showing processing tasks when the fixing is cold.
[0072]
The
[0073]
If the
[0074]
If the
[0075]
FIG. 12 is a flowchart showing processing tasks when the fixing is not cold.
[0076]
The
[0077]
If
[0078]
If the
[0079]
According to the present embodiment, the detection deviation due to a decrease in the thermal response of the
[0080]
In the present embodiment described above, the fixing
[0081]
21 is a metal core, 22 is an insulator layer, 23 is a resistance heating element layer fired after being fitted with an epoxy primer, and 24 is a PFA tube as a release material. (Refer to Unexamined-Japanese-Patent No. 3-80279).
[0082]
The fixing
[0083]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, by providing the above configuration, the fixing roller can be controlled to a predetermined temperature without being affected by detection deviation due to contamination on the surface of the temperature sensor provided in the sheet passing portion of the fixing roller, Also, since there is no extension of the warm-up time, it is excellent in prevention of high temperature offset and safetyIn addition, it is possible to provide a fixing temperature control method capable of controlling the fixing roller to a predetermined temperature without being affected by a detection shift caused by the surface temperature distribution of the fixing roller when the power is turned on.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat roller fixing type fixing device according to an exemplary embodiment;
FIG. 2 is a block diagram of a fixing temperature control circuit in the present embodiment.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control operation of an image forming apparatus employing the fixing device according to the present exemplary embodiment.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a fixing temperature processing task.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a fixing drive processing task during warm-up.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a fixing drive processing task after warm-up.
7 is a graph showing a thermistor detection output transition and a surface temperature transition of the fixing
FIG. 8 is a time chart showing signals of respective parts of the fixing temperature control circuit of the present embodiment.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a control operation of the image forming apparatus employing the fixing device according to the present exemplary embodiment.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a fixing temperature processing task.
FIG. 11 is a flowchart showing processing tasks when the fixing is cold;
FIG. 12 is a flowchart showing processing tasks when the fixing is not cold;
13 is a graph showing the relationship between the detection output of the thermistor before and after periodic inspection and the surface temperature of the fixing
FIG. 14 is a cross-sectional view showing another example of a fixing roller in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
5 CPU
101 Fixing roller
102 Heater
103 Pressure roller
105,106 thermistor
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