JP3832865B2 - 定着装置の温度制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、静電式複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の定着装置に適用され、定着装置加熱用のヒータをオンオフ制御する定着装置の温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像形成装置、例えば複写機においては、感光体ドラムに形成した静電潜像をトナー像に顕像化し、このトナー像を用紙に転写したのち、定着装置によって、加熱定着させるようにしている。この定着装置は、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み、両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる。
【０００３】
加熱定着を行うためには、定着装置が所定の高温に達していることが必要である。このため、複写機等においては、電源が投入されてから複写が可能となるまでに、所定の待ち時間を要し、ユーザにとって不便であった。そこで、この待ち時間を短縮すること、できれば待ち時間をなくすことが要望されている。そのためには、定着装置を所定の高温まで短時間で加熱する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、省エネの観点から、定着装置を所要時のみに加熱することが好ましい。この場合にも、複写が開始されてから、定着装置へ用紙が搬送されてくるまでの非常に短時間の間に、定着装置を所定の高温まで加熱する必要がある。
そこで、定着装置の急速加熱を可能とするために、本願発明者は、
▲１▼ ヒータの加熱容量を大きくするとともに、
▲２▼ 熱ローラや圧ローラを小径とし、ヒータの加熱容量に対して、熱容量を相対的に小さくする
ことを試みてみた。
【０００５】
しかし、ヒータへの通電のオンオフに伴う温度変動が大きく、高温オフセットやしわが発生したり、定着不良が発生したりしていた。特に、複写開始から数回までの複写において、定着不良を発生する場合が多かった。
本願発明者は、ヒータにより加熱される熱ローラが所定の温度に達していても、圧ローラがまだ十分に温まっていない傾向にあり、このため実際の定着温度が低くなり、これが定着不良を起こす原因になると考えた。また、圧ローラの温度が高過ぎる場合に、高温オフセットやしわを発生しているのではないかと考えた。
【０００６】
一方、圧ローラはゴムからなり、熱伝導が悪いため、この温度を検出することが非常に困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、圧ローラの温度を加味した制御を行うことにより、熱容量の小さい熱ローラを採用した場合にも安定した定着を行うことができる定着装置の温度制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る定着装置の温度制御装置は、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置に適用され、熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて所要の補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に係る定着装置の温度制御装置は、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置、並びに画像形成装置本体の内部を冷却するための送風手段を備えた画像形成装置に適用され、熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて送風手段の風量を調整する風量調整部と、画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に係る定着装置の温度制御装置において、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置、上記圧ローラおよび熱ローラを含む複数のローラ群を有する用紙搬送装置、並びに上記用紙搬送装置のローラ群を回転駆動する回転駆動手段を備えた画像形成装置に適用され、熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて上記回転駆動手段の回転速度を調整する回転速度調整部と、画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
熱ローラの温度は、ヒータへの通電のオンオフに伴って、上昇したり下降したりしている。熱ローラの持つ熱は、圧ローラ側へ伝達されるが、この伝達量が熱ローラの温度変化の勾配に影響を与えると考えられる。そして、上記圧ローラ側への熱伝達量は、圧ローラの温度に依存するものと考えられる。すなわち、熱ローラの温度変化の勾配と、圧ローラの温度との間には所定の関係があると考えられる。そして、本願発明者は、ヒータへの通電オフに伴う熱ローラ検出温度の下降勾配と、圧ローラの温度との相関が高いという知見を得た。
【００１１】
そこで、請求項１に係る発明の構成によれば、上記の関係に着目し、熱ローラの温度変化に基づいて圧ローラの温度を推定し、これに基づいて制御温度を補正するようにした。これにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるので、実際の定着温度をより安定させることができる。特に、ヒータにより加熱される熱ローラが所定の温度に達していても、圧ローラがまだ十分に温まっていない傾向にある、加熱初期の段階で発生していた定着不良を防止することに効果を発揮する。
【００１２】
請求項２に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、冷却用の通風手段の風量を調整し、これにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるようにした。
請求項３に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、回転駆動手段の回転速度を調整し、用紙が定着装置を通過する速度を調整するようにした。これにより、用紙によって奪われる単位時間当たりの熱量を調整し、ヒータにより供給される単位時間当たりの熱量との均衡を保つようにした。
【００１３】
【実施例】
以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む、画像形成装置としての複写機の内部構成を示す概略図である。
同図を参照して、この複写機は、複写機本体１の内部に、▲１▼透明な原稿載置板上に載置された原稿を原稿押さえによって押さえた状態で複写機本体１の上面に沿って移動させる原稿台２、▲２▼原稿台２によって移動される原稿を照明し、原稿からの反射光を感光体ドラム４２に導くための光学系３、▲３▼感光体ドラム４２に形成された静電潜像を現像装置４１により顕像化した後、用紙に転写する作像部４、および▲４▼用紙に転写されたトナー像を加熱定着させる定着装置５４を含み、給紙トレイ６１から作像部４を通して複写機本体内の排出トレイ５６に排出する用紙搬送部５等を備えている。
【００１４】
図示していないが、複写機本体１の上面には、複写開始スイッチその他のスイッチ等が配置された操作部が設けられている。複写機本体１の内部の、定着装置５４の上方には、複写機本体１の内部の熱気を外部へ排出する送風手段としてのファンＦが配置されている。
光学系３は、原稿台上を移動される原稿を照明する光源としての蛍光ランプ３１、原稿移動方向と直交する方向に配列され、原稿からの反射光を感光体ドラム４２上に結像させる複数の結像レンズ３２を備えている。
【００１５】
作像部４としては、感光体ドラム４２の周囲に、帯電チャージャ４３、現像装置４１、転写チャージャ４４およびクリーニング装置４５を、この順に配置したものである。この作像部４は、帯電チャージャ４３によって均一に帯電した感光体ドラム４２の外周面に、原稿像を結像させて静電潜像を形成した後、当該静電潜像を現像装置４１によってトナー像に顕像化し、転写チャージャ４４によってトナー像を用紙に転写し、残留トナーをクリーニング装置４５によって回収するようにしたものである。
【００１６】
用紙搬送部５は、給紙トレイ６１から１枚ずつ用紙を引き出す、断面半月形の給紙ころ５１と、手差し給紙部６０或いは給紙トレイ６１からの用紙を先端を突き当てて、当該用紙を一時的に待機させるレジストローラ５３ａ，５３ｂと、用紙に転写されたトナー像を定着するための定着装置５４に含まれる熱ローラ５４ａおよび圧ローラ５４ｂと、一対の排出ローラ５５ａ，５５ｂとを備えている。
【００１７】
また、用紙搬送部５には、さらに、給紙検出スイッチ５７、排紙検出スイッチ５８、熱ローラ温度検出センサＳＨおよび雰囲気温度検出センサＳＡが備えられている。給紙検出スイッチ５７は、レジストローラ５３ａ，５３ｂの用紙搬送方向上流側に配置されたリミットスイッチからなり、排紙検出スイッチ５８は、排出ローラ５５ａ，５５ｂの用紙搬送方向上流側に配置されたリミットスイッチからなる。また、熱ローラ温度検出センサＳＨは、熱ローラ５４ａの所定部に配置されたサーミスタからなり、熱ローラ５４ａの温度を検出する。雰囲気温度検出センサＳＡは、複写機本体１の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置されたサーミスタからなり、複写機本体１回りの雰囲気温度を検出する。
【００１８】
定着装置５４は、圧ローラ５４ｂとヒータ５９により加熱される熱ローラ５４ａとの間を通過する用紙にトナーを加熱定着させるものである。熱ローラ５４ａは、金属製の小型の中空ローラ（例えば、外形が１５ｍｍ以下で、膜厚が１ｍｍ以下のローラ）からなり、内部に石英ガラス管ヒータ（例えば、外形が６ｍｍ程度で、５００Ｗ以上が好ましい））等からなる上記ヒータ５９が収容され、このヒータ５９によって加熱される。圧ローラ５４ｂは小径の（例えば、外形が１５ｍｍ以下の）ゴムローラからなり、径方向に移動自在に支持されているとともに、図示しないばね部材によって熱ローラ５４ａ側へ所定の付勢力で付勢されている。
【００１９】
図２はこの複写機の電気的構成を示すブロック図である。複写機の各部の動作を制御するための制御部７には、ＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラムを記憶したＲＯＭ７２およびＣＰＵのワークエリアなどとして用いられるＲＡＭ７３が備えられている。ＣＰＵ７１には、複写機本体１の上面に設けられ、複写開始スイッチ１０ａを含んだ操作部１０、作像部４、用紙搬送部５、モータ駆動回路ＭＣ、ファン駆動回路ＦＤＣおよび原稿台移動機構２０が接続されている。上記モータ駆動回路ＭＣは、原稿台２、作像部４および用紙搬送部５等を駆動する駆動源としてのモータＭを駆動するものである。モータＭによって、原稿台移動機構２０、作像部４および用紙搬送機構ＰＤＭが同期して駆動されるようになっている。ファン駆動回路ＭＤＣは、ファンモータが内蔵された上記ファンＦを駆動るためのものである。
【００２０】
用紙搬送部５には、上記の給紙検出スイッチ５７、排紙検出スイッチ５８、熱ローラ温度検出センサＳＨおよび雰囲気温度検出センサＳＲの他に、ヒータ５９への通電をオンオフするためのリレーＲを駆動するリレー駆動回路ＲＤＣ、およびモータＭの駆動力により用紙を搬送する用紙搬送機構ＰＤＭが含まれており、それぞれＣＰＵ７１に接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２から読み込んだプログラムに基づき、定着装置５４のヒータ５９をオンオフ制御するが、このときの制御の概念として、複写開始信号に応じて、ヒータ５９に連続通電して、所定の温度（後述する第１回目オフ温度Ｔ1 ）まで一気に上昇させるためのウォームアップ制御部（図示せず）と、ウォームアップ完了後、ヒータ５９への通電を、経過時間等を基準に間欠させて所定の制御温度に保持するための通常制御部（図示せず）を含んでいる。
【００２２】
そして、上記通常制御部には、ヒータ５９への通電のオフに伴う熱ローラ検出温度の下降勾配に基づいて、圧ローラ５４ｂの温度を演算し、これに応じて制御温度に所要の補正量を加算する圧ローラ温度演算・補正部（図示せず）、通紙時のみに、制御温度に通紙時補正量を加算する通紙時補正部（図示せず）、および雰囲気温度に応じて、制御温度に環境補正量を加算する環境補正部（図示せず）が含まれている。上記圧ローラ温度演算・補正部では、圧ローラ温度が低いほど制御温度を高くするようにしている。
【００２３】
そして、上記のような制御を行う場合の動作について、図３ないし図５のフローチャート、熱ローラ５４ａおよび圧ローラ５４ｂの温度の時間的変化を示す図６、並びにヒータのオンオフに伴う熱ローラの温度の時間的変化を示す図７を参照して説明する。図７（ａ）は圧ローラの温度が比較的高いときの熱ローラの温度変化を示し、図７（ｂ）は圧ローラの温度が比較的低いときの熱ローラの温度変化を示している。
【００２４】
ステップＳ１〜ステップＳ１０は、上記ウォームアップ制御部による処理の流れを示している。複写開始スイッチ１０ａの押下げによる複写開始信号の入力に応じて、上記ウォームアップ制御部が処理を開始すると、まず、各検出温度ｔ2 ，ｔ3 ，ｔn ，ｔn+1 等の前回データをクリアする初期設定が行われ（ステップＳ１）、ヒータ５９への通電をオンした（ステップＳ２）後、タイマをリセットしてカウントを開始する（ステップＳ３，４）。
【００２５】
次に、ステップＳ５〜ステップＳ９において、熱ローラ５４ａの検出温度ｔ2 が監視され、熱ローラ５４ａの検出温度ｔ2 が第１回目オフ温度Ｔ2 に達するとヒータ５９への通電をオフし（ステップＳ９，１０。）、上記ウォームアップ制御部による処理が終了する。一方、ヒータ５９への通電のオンから所定時間が経過（タイマのカウント値Ｃが予め定められた値Ｃ1 以上になるかで判断）しても、熱ローラの検出温度ｔ2 が第１回目オフ温度にならない場合は、異常と判断され（ステップＳ６，７）、例えば複写機の操作部１０等に異常の旨を示す表示が行われる。
【００２６】
上記の第１回目オフ温度Ｔ2 は、後の上記通常制御部による制御温度Ｔc よりも低く設定されているので、温度上昇側へのオーバシュート量を小さくすることができる。
次に、ステップＳ１１〜ステップＳ３９は、上記通常制御部による処理を示している。まず、タイマをリセットしてカウントを開始する（ステップＳ１１，１２）。ステップＳ１３では、複写終了信号の有無が判断され、複写終了信号が入力された場合には、ヒータ５９の通電オフを確認してから処理を終了する（ステップＳ１４〜１６）。この複写終了信号が出力される場合としては、操作部１０に設定された枚数の複写が終了した場合の他、複写機の異常により装置を停止させる場合も含まれる。
【００２７】
上記複写終了信号が入力されない場合には、上記通常制御部による処理が続行される。次に，現在の熱ローラ温度ｔn を読み込み（ステップＳ１７）、所定時間経過後に読み込んだ熱ローラ温度ｔn+1 と比較して（ステップＳ１９〜ステップＳ２２）、下降傾向にある場合には、温度勾配θ（図７においてθ1 ，θ2 で示す）に基づいて圧ローラの温度ｔp を演算し、演算した圧ローラの温度に基づいて補正量Ｄｐ( ｔp ) を演算し、この補正量Ｄｐ ( ｔ p ) を基準温度Ｔ 3 に加算して制御温度Ｔｃとする（ステップＳ２３）。圧ローラ温度ｔp および補正量Ｄｐ( ｔp ) の演算は、予めプログラムされた演算式に基づいて行われる。図７（ａ）に示す、圧ローラ５４ｂの温度が比較的高い場合の熱ローラ温度の下降勾配θ1 よりも、図７（ｂ）に示す、圧ローラ５４ｂの温度が比較的低い場合の下降勾配θ2 の方が、勾配が大きくなっている。そこで、上記演算式では、温度の下降勾配が大きいときほど、圧ローラ温度ｔp が低くなるように演算される。
【００２８】
次に、ステップＳ２４，２５では、通紙時であること（定着装置５４に用紙が存在すること）を条件として、制御温度Ｔｃにさらに一定の通紙時補正量Ｄ2 が加味される。排紙検出スイッチ５８のオンから、給紙検出スイッチ５７のオフ後所定時間（例えば３秒）経過するまでの時間領域を通紙時と判断した。
このように通紙時のみ制御温度Ｔｃを高くすることにより、下記の利点がある。すなわち、熱ローラ５４ａの熱容量を小さく設定した場合、通過する用紙によって圧ローラ５４ｂの熱が奪われることにより、用紙の後端部で定着不良が起こるおそれがある。そこで、制御温度Ｔｃを常時高くすることを考えられるが、そうした場合、用紙の先端部で、高温オフセットが生ずる。これに対して、通紙時のみ制御温度Ｔｃを高く設定したので、用紙先端部での高温オフセットの発生と、用紙後端部での定着不良の発生の双方を防止することができる。すなわち、用紙の先端部の通過時では、この通過時まで制御温度Ｔｃが低く設定されていたため、熱ローラ５４ａの温度が低くなり、高温オフセットの発生を防止することができる。一方、用紙の後端部の通過時は、熱ローラ５４ａの温度が高くなるので、定着不良の発生を防止することができる。
【００２９】
一方、上記の一定の通紙時補正量Ｄ2 をＤ2 (x) とし、通紙開始（排紙検出スイッチのオンからの経過時間ｘに応じて、増加するように関数設定することもできる。これにより、通紙時における、より精度の良い温度制御が可能となり、上記の高温オフセットおよび定着不良の発生を確実に防止することができる。
次に、ステップＳ２６，２７では、複写機本体１回りの雰囲気温度ｔ0 が読み込まれ、この雰囲気温度ｔ0 に応じた環境補正量Ｄ3 (t0)が制御温度Ｔｃにさらに加味される。これにより、下記の利点がある。すなわち、雰囲気温度ｔ0 が低いときは、用紙の温度も低くて圧ローラ５４ｂから用紙が奪う熱量が大きく、これが安定した温度制御の妨げとなると考えられるので、雰囲気温度ｔ0 に応じて、制御温度Ｔｃを補正することにより、安定した温度制御を行うようにした。
【００３０】
次に、ヒータ５９への通電のオフの確認した（ステップＳ２８）後、ステップＳ２９ ステップＳ３２において、（１）第１回目オフ（或いは前回ヒータ５９への通電がオフされたとき）からの経過時間が所定時間（例えば２秒）以上経過すること（タイマによるカウント値Ｃが所定の値ＣOFF 以上であること）、および（２）熱ローラ５４ａの検出温度ｔ3 が制御温度Ｔｃよりも低くなること、の２つの条件が監視される。両条件がともに満たされて始めて、ヒータ５９への通電をオンする（ステップＳ３３）。ヒータ５９への通電のオフ状態は、最低２秒間は続くことになる。その後、タイマをリセットし（ステップＳ３４）、ステップＳ１３へ戻って処理を繰り返す。
【００３１】
ヒータ５９への通電がオンされている状態では、ステップＳ３５〜ステップＳ３８において、（１）前回ヒータ５９への通電がオンされてからの経過時間が、所定時間（例えば１秒）に達すること（タイマによるカウント値Ｃが所定の値ＣON以上であること）、および（２）熱ローラ５４ａの検出温度ｔ3 が制御温度Ｔｃよりも高くなること、の２つの条件が監視される。両条件のうちの何れか１つが満たされて始めて、ヒータ５９への通電をオフする（ステップＳ３９）。したがって、ヒータ５９への通電のオン状態は、最大１秒間は続くことになる。その後、タイマをリセットし（ステップＳ３４）、ステップＳ１３へ戻って処理を繰り返す。
【００３２】
上記のようにしてステップＳ１３以降のステップを繰り返す通常制御において、ヒータ５９への通電が、オン時間又はオフ時間と制御温度Ｔｃとを組み合わせて間欠制御され、温度変動が抑制される。また、通常制御の段階では、求めた圧ローラ温度ｔp に応じて制御温度Ｔｃが補正され、通紙時のみに、制御温度Ｔｃが高く補正され、しかも、雰囲気温度ｔ0 に応じた補正も行われる。これにより、より安定した温度制御を行うことができる。そして、複写が終了すると、ヒータ５９への通電がオフされている場合は、そのままで、また、ヒータ５９への通電がオンされている場合は、これをオフして、処理が終了する。これにより、次の複写開始を待つ状態となる。
【００３３】
以上のように、本実施例によれば、熱ローラ５４ａの温度変化に基づいて圧ローラ５４ｂの温度ｔP を推定し、これに基づいて制御温度ＴC を補正するようにした。したがって、圧ローラ５４ｂの温度ｔP を加味した制御が行えるので、熱容量の小さい熱ローラ５４ａを採用した場合にも、実際の定着温度をより安定させることができ、その結果、定着温度が高過ぎることに起因した高温オフセットやしわの発生を防止することができ、且つ定着温度が低過ぎることに起因した定着不良の発生を防止することができる。特に、ヒータ５９により加熱される熱ローラ５４ａが所定の温度に達していても、圧ローラ５４ｂがまだ十分に温まっていない傾向にある、加熱初期の段階で発生していた定着不良を確実に防止することができる。しかも、これらの効果を、圧ローラ温度検出センサを設けることなく、簡単な構造で達成できる。
【００３４】
図８は、この発明の他の実施例を示している。同図を参照して、この実施例の特徴は、ファン駆動回路ＦＤＣ内に、上記ヒータ５９への通電のオフに伴う熱ローラ５４ａの検出温度の下降勾配θに基づいて圧ローラ５４ｂの温度ｔP を演算し、演算した圧ローラ５４ｂの温度ｔP に応じて、冷却用のファンＦの回転速度を可変することにより風量を調整する風量調整部ＢＣを設けたことにある。上記風量調整部ＢＣとしては、コイル巻き数の異なる複数のタップを切り換えてファンモータへの印加電流を可変するタップ変更方式、その他の公知の速度調整回路を採用することができる。
【００３５】
この実施例によれば、図１の実施例と同様にして、圧ローラ５４ｂの温度ｔP を加味した制御が行えるので、実際の定着温度をより安定させて、高温オフセット、しわおよび定着不良の発生を防止することができる。
図９は、この発明のさらに他の実施例を示している。同図を参照して、この実施例の特徴は、モータ駆動回路ＭＣ内に、上記ヒータ５９への通電のオフに伴う熱ローラ５４ａの検出温度の下降勾配θに基づいて圧ローラ５４ｂの温度ｔP を演算し、演算した圧ローラ５４ｂの温度ｔP に応じて、モータＭの回転速度を調整する回転速度調整部ＶＣを設けたことにある。この回転速度の調整により、原稿台移動機構２０、作像部４および用紙搬送機構ＰＤＭが全て同じように速度を調整されることになる。上記回転速度調整部ＶＣとしては、コイル巻き数の異なる複数のタップを切り換えてモータＭへの印加電流を可変するタップ変更方式、その他の公知の速度調整回路を採用することができる。
【００３６】
この実施例によれば、演算した圧ローラ５４ｂの温度ｔP に応じて、用紙が定着装置５４を通過する速度を調整することにより、用紙によって奪われる単位時間当たりの熱量を調整することができる。したがって、図１の実施例と同様にして、実際の定着温度をより安定させて、高温オフセット、しわおよび定着不良の発生を防止することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更を施すことができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の構成によれば、熱ローラの温度変化に基づいて圧ローラの温度を演算し、これに基づいて制御温度を補正するようにした。これにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるので、実際の定着温度をより安定させることができる結果、熱容量の小さい熱ローラを採用した場合にも、高温オフセット、しわおよび定着不良の発生を防止することができる。特に、熱ローラが所定の温度に達していても、圧ローラがまだ十分に温まっていない傾向にある、加熱初期の段階において、定着不良の発生を確実に防止することができる。また、これらの効果を、圧ローラ温度検出センサを設けることなく、簡単な構造で実現できる。
【００３９】
請求項２に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、冷却用の通風手段の風量を調整することにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるようにした。その結果、請求項１に係る発明と同様の効果が得られる。
請求項３に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、用紙が定着装置を通過する速度を調整することにより、用紙によって奪われる単位時間当たりの熱量を調整した。その結果、請求項１に係る発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む複写機の内部構成を示す概念図である。
【図２】複写機の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】定着装置の温度制御の動作のうち、ウォームアップ時の動作を示すフローチャートである。
【図４】定着装置の温度制御の動作のうち、通常制御時の動作を示すためのフローチャートである。
【図５】定着装置の温度制御の動作のうち、通常制御時の動作を示すためのフローチャートであり、図４のフローチャートに連続するものである。
【図６】熱ローラおよび圧ローラの温度の時間的変化を示す図である。
【図７】ヒータのオンオフに伴う熱ローラの温度の時間的変化を示し、同図（ａ）は圧ローラの温度が比較的高い場合の熱ローラの温度変化を示し、同図（ｂ）は圧ローラの温度が比較的低い場合の熱ローラの温度変化を示している。
【図８】この発明の他の実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む複写機の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】この発明のさらに他の実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む複写機の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 複写機本体
５４ 定着装置
５４ａ 熱ローラ
５４ｂ 圧ローラ
５９ ヒータ
ＳＨ 熱ローラ温度検出センサ
７ 制御部
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
ＴC 制御温度
ＤP (tP ) 補正量
ｔ2 ，t 3 熱ローラの検出温度
ＶＣ 回転速度調整部
ＢＣ 風量調整部
【産業上の利用分野】
この発明は、静電式複写機、ファクシミリ等の画像形成装置の定着装置に適用され、定着装置加熱用のヒータをオンオフ制御する定着装置の温度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、画像形成装置、例えば複写機においては、感光体ドラムに形成した静電潜像をトナー像に顕像化し、このトナー像を用紙に転写したのち、定着装置によって、加熱定着させるようにしている。この定着装置は、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み、両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる。
【０００３】
加熱定着を行うためには、定着装置が所定の高温に達していることが必要である。このため、複写機等においては、電源が投入されてから複写が可能となるまでに、所定の待ち時間を要し、ユーザにとって不便であった。そこで、この待ち時間を短縮すること、できれば待ち時間をなくすことが要望されている。そのためには、定着装置を所定の高温まで短時間で加熱する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、省エネの観点から、定着装置を所要時のみに加熱することが好ましい。この場合にも、複写が開始されてから、定着装置へ用紙が搬送されてくるまでの非常に短時間の間に、定着装置を所定の高温まで加熱する必要がある。
そこで、定着装置の急速加熱を可能とするために、本願発明者は、
▲１▼ ヒータの加熱容量を大きくするとともに、
▲２▼ 熱ローラや圧ローラを小径とし、ヒータの加熱容量に対して、熱容量を相対的に小さくする
ことを試みてみた。
【０００５】
しかし、ヒータへの通電のオンオフに伴う温度変動が大きく、高温オフセットやしわが発生したり、定着不良が発生したりしていた。特に、複写開始から数回までの複写において、定着不良を発生する場合が多かった。
本願発明者は、ヒータにより加熱される熱ローラが所定の温度に達していても、圧ローラがまだ十分に温まっていない傾向にあり、このため実際の定着温度が低くなり、これが定着不良を起こす原因になると考えた。また、圧ローラの温度が高過ぎる場合に、高温オフセットやしわを発生しているのではないかと考えた。
【０００６】
一方、圧ローラはゴムからなり、熱伝導が悪いため、この温度を検出することが非常に困難であった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、圧ローラの温度を加味した制御を行うことにより、熱容量の小さい熱ローラを採用した場合にも安定した定着を行うことができる定着装置の温度制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る定着装置の温度制御装置は、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置に適用され、熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて所要の補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に係る定着装置の温度制御装置は、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置、並びに画像形成装置本体の内部を冷却するための送風手段を備えた画像形成装置に適用され、熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて送風手段の風量を調整する風量調整部と、画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に係る定着装置の温度制御装置において、圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置、上記圧ローラおよび熱ローラを含む複数のローラ群を有する用紙搬送装置、並びに上記用紙搬送装置のローラ群を回転駆動する回転駆動手段を備えた画像形成装置に適用され、熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて上記回転駆動手段の回転速度を調整する回転速度調整部と、画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
熱ローラの温度は、ヒータへの通電のオンオフに伴って、上昇したり下降したりしている。熱ローラの持つ熱は、圧ローラ側へ伝達されるが、この伝達量が熱ローラの温度変化の勾配に影響を与えると考えられる。そして、上記圧ローラ側への熱伝達量は、圧ローラの温度に依存するものと考えられる。すなわち、熱ローラの温度変化の勾配と、圧ローラの温度との間には所定の関係があると考えられる。そして、本願発明者は、ヒータへの通電オフに伴う熱ローラ検出温度の下降勾配と、圧ローラの温度との相関が高いという知見を得た。
【００１１】
そこで、請求項１に係る発明の構成によれば、上記の関係に着目し、熱ローラの温度変化に基づいて圧ローラの温度を推定し、これに基づいて制御温度を補正するようにした。これにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるので、実際の定着温度をより安定させることができる。特に、ヒータにより加熱される熱ローラが所定の温度に達していても、圧ローラがまだ十分に温まっていない傾向にある、加熱初期の段階で発生していた定着不良を防止することに効果を発揮する。
【００１２】
請求項２に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、冷却用の通風手段の風量を調整し、これにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるようにした。
請求項３に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、回転駆動手段の回転速度を調整し、用紙が定着装置を通過する速度を調整するようにした。これにより、用紙によって奪われる単位時間当たりの熱量を調整し、ヒータにより供給される単位時間当たりの熱量との均衡を保つようにした。
【００１３】
【実施例】
以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む、画像形成装置としての複写機の内部構成を示す概略図である。
同図を参照して、この複写機は、複写機本体１の内部に、▲１▼透明な原稿載置板上に載置された原稿を原稿押さえによって押さえた状態で複写機本体１の上面に沿って移動させる原稿台２、▲２▼原稿台２によって移動される原稿を照明し、原稿からの反射光を感光体ドラム４２に導くための光学系３、▲３▼感光体ドラム４２に形成された静電潜像を現像装置４１により顕像化した後、用紙に転写する作像部４、および▲４▼用紙に転写されたトナー像を加熱定着させる定着装置５４を含み、給紙トレイ６１から作像部４を通して複写機本体内の排出トレイ５６に排出する用紙搬送部５等を備えている。
【００１４】
図示していないが、複写機本体１の上面には、複写開始スイッチその他のスイッチ等が配置された操作部が設けられている。複写機本体１の内部の、定着装置５４の上方には、複写機本体１の内部の熱気を外部へ排出する送風手段としてのファンＦが配置されている。
光学系３は、原稿台上を移動される原稿を照明する光源としての蛍光ランプ３１、原稿移動方向と直交する方向に配列され、原稿からの反射光を感光体ドラム４２上に結像させる複数の結像レンズ３２を備えている。
【００１５】
作像部４としては、感光体ドラム４２の周囲に、帯電チャージャ４３、現像装置４１、転写チャージャ４４およびクリーニング装置４５を、この順に配置したものである。この作像部４は、帯電チャージャ４３によって均一に帯電した感光体ドラム４２の外周面に、原稿像を結像させて静電潜像を形成した後、当該静電潜像を現像装置４１によってトナー像に顕像化し、転写チャージャ４４によってトナー像を用紙に転写し、残留トナーをクリーニング装置４５によって回収するようにしたものである。
【００１６】
用紙搬送部５は、給紙トレイ６１から１枚ずつ用紙を引き出す、断面半月形の給紙ころ５１と、手差し給紙部６０或いは給紙トレイ６１からの用紙を先端を突き当てて、当該用紙を一時的に待機させるレジストローラ５３ａ，５３ｂと、用紙に転写されたトナー像を定着するための定着装置５４に含まれる熱ローラ５４ａおよび圧ローラ５４ｂと、一対の排出ローラ５５ａ，５５ｂとを備えている。
【００１７】
また、用紙搬送部５には、さらに、給紙検出スイッチ５７、排紙検出スイッチ５８、熱ローラ温度検出センサＳＨおよび雰囲気温度検出センサＳＡが備えられている。給紙検出スイッチ５７は、レジストローラ５３ａ，５３ｂの用紙搬送方向上流側に配置されたリミットスイッチからなり、排紙検出スイッチ５８は、排出ローラ５５ａ，５５ｂの用紙搬送方向上流側に配置されたリミットスイッチからなる。また、熱ローラ温度検出センサＳＨは、熱ローラ５４ａの所定部に配置されたサーミスタからなり、熱ローラ５４ａの温度を検出する。雰囲気温度検出センサＳＡは、複写機本体１の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置されたサーミスタからなり、複写機本体１回りの雰囲気温度を検出する。
【００１８】
定着装置５４は、圧ローラ５４ｂとヒータ５９により加熱される熱ローラ５４ａとの間を通過する用紙にトナーを加熱定着させるものである。熱ローラ５４ａは、金属製の小型の中空ローラ（例えば、外形が１５ｍｍ以下で、膜厚が１ｍｍ以下のローラ）からなり、内部に石英ガラス管ヒータ（例えば、外形が６ｍｍ程度で、５００Ｗ以上が好ましい））等からなる上記ヒータ５９が収容され、このヒータ５９によって加熱される。圧ローラ５４ｂは小径の（例えば、外形が１５ｍｍ以下の）ゴムローラからなり、径方向に移動自在に支持されているとともに、図示しないばね部材によって熱ローラ５４ａ側へ所定の付勢力で付勢されている。
【００１９】
図２はこの複写機の電気的構成を示すブロック図である。複写機の各部の動作を制御するための制御部７には、ＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラムを記憶したＲＯＭ７２およびＣＰＵのワークエリアなどとして用いられるＲＡＭ７３が備えられている。ＣＰＵ７１には、複写機本体１の上面に設けられ、複写開始スイッチ１０ａを含んだ操作部１０、作像部４、用紙搬送部５、モータ駆動回路ＭＣ、ファン駆動回路ＦＤＣおよび原稿台移動機構２０が接続されている。上記モータ駆動回路ＭＣは、原稿台２、作像部４および用紙搬送部５等を駆動する駆動源としてのモータＭを駆動するものである。モータＭによって、原稿台移動機構２０、作像部４および用紙搬送機構ＰＤＭが同期して駆動されるようになっている。ファン駆動回路ＭＤＣは、ファンモータが内蔵された上記ファンＦを駆動るためのものである。
【００２０】
用紙搬送部５には、上記の給紙検出スイッチ５７、排紙検出スイッチ５８、熱ローラ温度検出センサＳＨおよび雰囲気温度検出センサＳＲの他に、ヒータ５９への通電をオンオフするためのリレーＲを駆動するリレー駆動回路ＲＤＣ、およびモータＭの駆動力により用紙を搬送する用紙搬送機構ＰＤＭが含まれており、それぞれＣＰＵ７１に接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２から読み込んだプログラムに基づき、定着装置５４のヒータ５９をオンオフ制御するが、このときの制御の概念として、複写開始信号に応じて、ヒータ５９に連続通電して、所定の温度（後述する第１回目オフ温度Ｔ1 ）まで一気に上昇させるためのウォームアップ制御部（図示せず）と、ウォームアップ完了後、ヒータ５９への通電を、経過時間等を基準に間欠させて所定の制御温度に保持するための通常制御部（図示せず）を含んでいる。
【００２２】
そして、上記通常制御部には、ヒータ５９への通電のオフに伴う熱ローラ検出温度の下降勾配に基づいて、圧ローラ５４ｂの温度を演算し、これに応じて制御温度に所要の補正量を加算する圧ローラ温度演算・補正部（図示せず）、通紙時のみに、制御温度に通紙時補正量を加算する通紙時補正部（図示せず）、および雰囲気温度に応じて、制御温度に環境補正量を加算する環境補正部（図示せず）が含まれている。上記圧ローラ温度演算・補正部では、圧ローラ温度が低いほど制御温度を高くするようにしている。
【００２３】
そして、上記のような制御を行う場合の動作について、図３ないし図５のフローチャート、熱ローラ５４ａおよび圧ローラ５４ｂの温度の時間的変化を示す図６、並びにヒータのオンオフに伴う熱ローラの温度の時間的変化を示す図７を参照して説明する。図７（ａ）は圧ローラの温度が比較的高いときの熱ローラの温度変化を示し、図７（ｂ）は圧ローラの温度が比較的低いときの熱ローラの温度変化を示している。
【００２４】
ステップＳ１〜ステップＳ１０は、上記ウォームアップ制御部による処理の流れを示している。複写開始スイッチ１０ａの押下げによる複写開始信号の入力に応じて、上記ウォームアップ制御部が処理を開始すると、まず、各検出温度ｔ2 ，ｔ3 ，ｔn ，ｔn+1 等の前回データをクリアする初期設定が行われ（ステップＳ１）、ヒータ５９への通電をオンした（ステップＳ２）後、タイマをリセットしてカウントを開始する（ステップＳ３，４）。
【００２５】
次に、ステップＳ５〜ステップＳ９において、熱ローラ５４ａの検出温度ｔ2 が監視され、熱ローラ５４ａの検出温度ｔ2 が第１回目オフ温度Ｔ2 に達するとヒータ５９への通電をオフし（ステップＳ９，１０。）、上記ウォームアップ制御部による処理が終了する。一方、ヒータ５９への通電のオンから所定時間が経過（タイマのカウント値Ｃが予め定められた値Ｃ1 以上になるかで判断）しても、熱ローラの検出温度ｔ2 が第１回目オフ温度にならない場合は、異常と判断され（ステップＳ６，７）、例えば複写機の操作部１０等に異常の旨を示す表示が行われる。
【００２６】
上記の第１回目オフ温度Ｔ2 は、後の上記通常制御部による制御温度Ｔc よりも低く設定されているので、温度上昇側へのオーバシュート量を小さくすることができる。
次に、ステップＳ１１〜ステップＳ３９は、上記通常制御部による処理を示している。まず、タイマをリセットしてカウントを開始する（ステップＳ１１，１２）。ステップＳ１３では、複写終了信号の有無が判断され、複写終了信号が入力された場合には、ヒータ５９の通電オフを確認してから処理を終了する（ステップＳ１４〜１６）。この複写終了信号が出力される場合としては、操作部１０に設定された枚数の複写が終了した場合の他、複写機の異常により装置を停止させる場合も含まれる。
【００２７】
上記複写終了信号が入力されない場合には、上記通常制御部による処理が続行される。次に，現在の熱ローラ温度ｔn を読み込み（ステップＳ１７）、所定時間経過後に読み込んだ熱ローラ温度ｔn+1 と比較して（ステップＳ１９〜ステップＳ２２）、下降傾向にある場合には、温度勾配θ（図７においてθ1 ，θ2 で示す）に基づいて圧ローラの温度ｔp を演算し、演算した圧ローラの温度に基づいて補正量Ｄｐ( ｔp ) を演算し、この補正量Ｄｐ ( ｔ p ) を基準温度Ｔ 3 に加算して制御温度Ｔｃとする（ステップＳ２３）。圧ローラ温度ｔp および補正量Ｄｐ( ｔp ) の演算は、予めプログラムされた演算式に基づいて行われる。図７（ａ）に示す、圧ローラ５４ｂの温度が比較的高い場合の熱ローラ温度の下降勾配θ1 よりも、図７（ｂ）に示す、圧ローラ５４ｂの温度が比較的低い場合の下降勾配θ2 の方が、勾配が大きくなっている。そこで、上記演算式では、温度の下降勾配が大きいときほど、圧ローラ温度ｔp が低くなるように演算される。
【００２８】
次に、ステップＳ２４，２５では、通紙時であること（定着装置５４に用紙が存在すること）を条件として、制御温度Ｔｃにさらに一定の通紙時補正量Ｄ2 が加味される。排紙検出スイッチ５８のオンから、給紙検出スイッチ５７のオフ後所定時間（例えば３秒）経過するまでの時間領域を通紙時と判断した。
このように通紙時のみ制御温度Ｔｃを高くすることにより、下記の利点がある。すなわち、熱ローラ５４ａの熱容量を小さく設定した場合、通過する用紙によって圧ローラ５４ｂの熱が奪われることにより、用紙の後端部で定着不良が起こるおそれがある。そこで、制御温度Ｔｃを常時高くすることを考えられるが、そうした場合、用紙の先端部で、高温オフセットが生ずる。これに対して、通紙時のみ制御温度Ｔｃを高く設定したので、用紙先端部での高温オフセットの発生と、用紙後端部での定着不良の発生の双方を防止することができる。すなわち、用紙の先端部の通過時では、この通過時まで制御温度Ｔｃが低く設定されていたため、熱ローラ５４ａの温度が低くなり、高温オフセットの発生を防止することができる。一方、用紙の後端部の通過時は、熱ローラ５４ａの温度が高くなるので、定着不良の発生を防止することができる。
【００２９】
一方、上記の一定の通紙時補正量Ｄ2 をＤ2 (x) とし、通紙開始（排紙検出スイッチのオンからの経過時間ｘに応じて、増加するように関数設定することもできる。これにより、通紙時における、より精度の良い温度制御が可能となり、上記の高温オフセットおよび定着不良の発生を確実に防止することができる。
次に、ステップＳ２６，２７では、複写機本体１回りの雰囲気温度ｔ0 が読み込まれ、この雰囲気温度ｔ0 に応じた環境補正量Ｄ3 (t0)が制御温度Ｔｃにさらに加味される。これにより、下記の利点がある。すなわち、雰囲気温度ｔ0 が低いときは、用紙の温度も低くて圧ローラ５４ｂから用紙が奪う熱量が大きく、これが安定した温度制御の妨げとなると考えられるので、雰囲気温度ｔ0 に応じて、制御温度Ｔｃを補正することにより、安定した温度制御を行うようにした。
【００３０】
次に、ヒータ５９への通電のオフの確認した（ステップＳ２８）後、ステップＳ２９ ステップＳ３２において、（１）第１回目オフ（或いは前回ヒータ５９への通電がオフされたとき）からの経過時間が所定時間（例えば２秒）以上経過すること（タイマによるカウント値Ｃが所定の値ＣOFF 以上であること）、および（２）熱ローラ５４ａの検出温度ｔ3 が制御温度Ｔｃよりも低くなること、の２つの条件が監視される。両条件がともに満たされて始めて、ヒータ５９への通電をオンする（ステップＳ３３）。ヒータ５９への通電のオフ状態は、最低２秒間は続くことになる。その後、タイマをリセットし（ステップＳ３４）、ステップＳ１３へ戻って処理を繰り返す。
【００３１】
ヒータ５９への通電がオンされている状態では、ステップＳ３５〜ステップＳ３８において、（１）前回ヒータ５９への通電がオンされてからの経過時間が、所定時間（例えば１秒）に達すること（タイマによるカウント値Ｃが所定の値ＣON以上であること）、および（２）熱ローラ５４ａの検出温度ｔ3 が制御温度Ｔｃよりも高くなること、の２つの条件が監視される。両条件のうちの何れか１つが満たされて始めて、ヒータ５９への通電をオフする（ステップＳ３９）。したがって、ヒータ５９への通電のオン状態は、最大１秒間は続くことになる。その後、タイマをリセットし（ステップＳ３４）、ステップＳ１３へ戻って処理を繰り返す。
【００３２】
上記のようにしてステップＳ１３以降のステップを繰り返す通常制御において、ヒータ５９への通電が、オン時間又はオフ時間と制御温度Ｔｃとを組み合わせて間欠制御され、温度変動が抑制される。また、通常制御の段階では、求めた圧ローラ温度ｔp に応じて制御温度Ｔｃが補正され、通紙時のみに、制御温度Ｔｃが高く補正され、しかも、雰囲気温度ｔ0 に応じた補正も行われる。これにより、より安定した温度制御を行うことができる。そして、複写が終了すると、ヒータ５９への通電がオフされている場合は、そのままで、また、ヒータ５９への通電がオンされている場合は、これをオフして、処理が終了する。これにより、次の複写開始を待つ状態となる。
【００３３】
以上のように、本実施例によれば、熱ローラ５４ａの温度変化に基づいて圧ローラ５４ｂの温度ｔP を推定し、これに基づいて制御温度ＴC を補正するようにした。したがって、圧ローラ５４ｂの温度ｔP を加味した制御が行えるので、熱容量の小さい熱ローラ５４ａを採用した場合にも、実際の定着温度をより安定させることができ、その結果、定着温度が高過ぎることに起因した高温オフセットやしわの発生を防止することができ、且つ定着温度が低過ぎることに起因した定着不良の発生を防止することができる。特に、ヒータ５９により加熱される熱ローラ５４ａが所定の温度に達していても、圧ローラ５４ｂがまだ十分に温まっていない傾向にある、加熱初期の段階で発生していた定着不良を確実に防止することができる。しかも、これらの効果を、圧ローラ温度検出センサを設けることなく、簡単な構造で達成できる。
【００３４】
図８は、この発明の他の実施例を示している。同図を参照して、この実施例の特徴は、ファン駆動回路ＦＤＣ内に、上記ヒータ５９への通電のオフに伴う熱ローラ５４ａの検出温度の下降勾配θに基づいて圧ローラ５４ｂの温度ｔP を演算し、演算した圧ローラ５４ｂの温度ｔP に応じて、冷却用のファンＦの回転速度を可変することにより風量を調整する風量調整部ＢＣを設けたことにある。上記風量調整部ＢＣとしては、コイル巻き数の異なる複数のタップを切り換えてファンモータへの印加電流を可変するタップ変更方式、その他の公知の速度調整回路を採用することができる。
【００３５】
この実施例によれば、図１の実施例と同様にして、圧ローラ５４ｂの温度ｔP を加味した制御が行えるので、実際の定着温度をより安定させて、高温オフセット、しわおよび定着不良の発生を防止することができる。
図９は、この発明のさらに他の実施例を示している。同図を参照して、この実施例の特徴は、モータ駆動回路ＭＣ内に、上記ヒータ５９への通電のオフに伴う熱ローラ５４ａの検出温度の下降勾配θに基づいて圧ローラ５４ｂの温度ｔP を演算し、演算した圧ローラ５４ｂの温度ｔP に応じて、モータＭの回転速度を調整する回転速度調整部ＶＣを設けたことにある。この回転速度の調整により、原稿台移動機構２０、作像部４および用紙搬送機構ＰＤＭが全て同じように速度を調整されることになる。上記回転速度調整部ＶＣとしては、コイル巻き数の異なる複数のタップを切り換えてモータＭへの印加電流を可変するタップ変更方式、その他の公知の速度調整回路を採用することができる。
【００３６】
この実施例によれば、演算した圧ローラ５４ｂの温度ｔP に応じて、用紙が定着装置５４を通過する速度を調整することにより、用紙によって奪われる単位時間当たりの熱量を調整することができる。したがって、図１の実施例と同様にして、実際の定着温度をより安定させて、高温オフセット、しわおよび定着不良の発生を防止することができる。
【００３７】
なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更を施すことができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の構成によれば、熱ローラの温度変化に基づいて圧ローラの温度を演算し、これに基づいて制御温度を補正するようにした。これにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるので、実際の定着温度をより安定させることができる結果、熱容量の小さい熱ローラを採用した場合にも、高温オフセット、しわおよび定着不良の発生を防止することができる。特に、熱ローラが所定の温度に達していても、圧ローラがまだ十分に温まっていない傾向にある、加熱初期の段階において、定着不良の発生を確実に防止することができる。また、これらの効果を、圧ローラ温度検出センサを設けることなく、簡単な構造で実現できる。
【００３９】
請求項２に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、冷却用の通風手段の風量を調整することにより、圧ローラの温度を加味した制御が行えるようにした。その結果、請求項１に係る発明と同様の効果が得られる。
請求項３に係る発明の構成によれば、演算した圧ローラの温度に応じて、用紙が定着装置を通過する速度を調整することにより、用紙によって奪われる単位時間当たりの熱量を調整した。その結果、請求項１に係る発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む複写機の内部構成を示す概念図である。
【図２】複写機の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】定着装置の温度制御の動作のうち、ウォームアップ時の動作を示すフローチャートである。
【図４】定着装置の温度制御の動作のうち、通常制御時の動作を示すためのフローチャートである。
【図５】定着装置の温度制御の動作のうち、通常制御時の動作を示すためのフローチャートであり、図４のフローチャートに連続するものである。
【図６】熱ローラおよび圧ローラの温度の時間的変化を示す図である。
【図７】ヒータのオンオフに伴う熱ローラの温度の時間的変化を示し、同図（ａ）は圧ローラの温度が比較的高い場合の熱ローラの温度変化を示し、同図（ｂ）は圧ローラの温度が比較的低い場合の熱ローラの温度変化を示している。
【図８】この発明の他の実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む複写機の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】この発明のさらに他の実施例に係る定着装置の温度制御装置を含む複写機の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 複写機本体
５４ 定着装置
５４ａ 熱ローラ
５４ｂ 圧ローラ
５９ ヒータ
ＳＨ 熱ローラ温度検出センサ
７ 制御部
７１ ＣＰＵ
７２ ＲＯＭ
ＴC 制御温度
ＤP (tP ) 補正量
ｔ2 ，t 3 熱ローラの検出温度
ＶＣ 回転速度調整部
ＢＣ 風量調整部
Claims (3)
- 圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置を備えた画像形成装置に適用され、熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、
上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて所要の補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、
画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、
通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、
上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、
上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、
上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、
所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とする定着装置の温度制御装置。 - 圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置、並びに
画像形成装置本体の内部を冷却するための送風手段
を備えた画像形成装置に適用され、
熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、
上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて送風手段の風量を調整する風量調整部と、
画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、
通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、
上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、
上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、
上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、
所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とする定着装置の温度制御装置。 - 圧ローラおよびヒータにより加熱される熱ローラを含み且つ両ローラ間を通過する用紙にトナーを加熱定着させる定着装置、
上記圧ローラおよび熱ローラを含む複数のローラ群を有する用紙搬送装置、並びに
上記用紙搬送装置のローラ群を回転駆動する回転駆動手段
を備えた画像形成装置に適用され、
熱ローラの温度を検出する熱ローラ温度検出手段による検出温度に基づいて上記ヒータへの通電をオンオフ制御する定着装置の温度制御装置において、
上記ヒータへの通電のオフに伴う上記熱ローラ温度検出手段による検出温度の下降勾配に基づいて圧ローラの温度を演算し、演算した圧ローラの温度に応じて上記回転駆動手段の回転速度を調整する回転速度調整部と、
画像形成装置の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段により検出される画像形成開始後の雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部と、
通紙時の制御温度を通紙時でないときの制御温度よりも高くなるように補正する補正部とを含み、
上記雰囲気温度検出手段は、画像形成装置本体の内部で熱の影響を受けない所定の位置に配置され、
上記熱ローラは、内部にヒータを収容する外径が１５ｍｍ以下の金属製中空ローラにより構成され、
上記環境補正量を加算して制御温度を補正する補正部は、複数枚の用紙に連続的に画像形成する場合に、その画像形成開始後において所定のタイミング毎に雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度に応じた環境補正量を加算して制御温度を補正し、
所定のタイミング間の時間間隔は所定時間を超えないように設定されることを特徴とする定着装置の温度制御装置。
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