JPH04250483A

JPH04250483A - 作像装置における定着装置

Info

Publication number: JPH04250483A
Application number: JP3001311A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kishimoto; 博幸岸本; Shoji Imaizumi; 祥二今泉; Tsuneo Kitagawa; 北河　恒夫
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1992-09-07
Also published as: US5220389A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、定着装置、特に電子写
真複写機、レーザビームプリンタ等の作像装置にトナー
定着のために組み込まれる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トナー定着用の定着装置におい
ては円筒状の加熱ローラにヒータが内蔵されており、加
熱ローラの表面温度（定着温度）が略一定値を維持する
ように、その表面温度を検出しつつヒータをオン，オフ
制御していた。しかし、ヒータの熱は加熱ローラ内の空
気、ローラ内周面、ローラ外周面と順次伝達されるため
、ヒータのオン，オフに対する加熱ローラの表面温度の
追随性が遅れる。その結果、ヒータを一定温度でオフし
ても表面温度は上昇を続け（オーバーシュート）、ヒー
タを一定温度でオンしても表面温度は下降を続ける（ア
ンダーシュート）。

【０００３】ところで、オーバーシュートやアンダーシ
ュートは、個々の装置において多少のばらつきが存在す
るばかりか、環境温度や使用される用紙のサイズによっ
て左右される。通常は、一定の環境温度、標準的な用紙
サイズを想定してヒータのオン，オフの目標温度を定め
ておく。しかし、環境温度が上昇し、あるいは小サイズ
の用紙が使用されると、オーバーシュートが大きくなり
、用紙のカール、トナー溶融による加熱ローラへのオフ
セットが発生する。一方、環境温度が低下したり、大サ
イズの用紙が使用されると、アンダーシュートが大きく
なり、定着不良、未定着トナーが加熱ローラに付着して
次の用紙を汚すという問題点が生じる。

【０００４】

【発明の目的、構成、作用】そこで、本発明の目的は、
加熱ローラの表面温度のオーバーシュート、アンダーシ
ュートを極力抑え、良好な定着性能を発揮する定着装置
を提供することにある。以上の目的を達成するため、本
発明に係る定着装置は、円筒状加熱ローラ内にヒータを
有する定着装置において、前記加熱ローラの表面温度を
検出する検出手段と、作像装置の使用条件を検出する検
出手段と、作像装置の使用条件に応じてそれぞれ異なる
複数の温度制御パターンを記憶する記憶手段と、作像装
置の使用条件に応じて前記複数の温度制御パターンの一
を選択する選択手段と、選択された温度制御パターンを
使用した実際上の温度制御での温度変化に基づいて新た
な温度制御パターンを演算する演算手段と、演算された
新たな温度制御パターンを前記記憶手段に更新させる更
新手段と、を備えている。

【０００５】前記作像装置の使用条件とは環境温度、使
用される用紙サイズ等定着温度の変化特性に影響を与え
るものをいう。以上の構成において、記憶手段には予め
使用条件に応じてそれぞれ異なる複数の温度制御パター
ンが記憶されている。従って、最初（電源オン直後）は
、使用条件に応じて選択された一つの温度制御パターン
にて定着処理を行ない、この結果から新たな好ましい温
度制御パターンを演算し、引き続く定着処理にフィード
バックする。このフィードバックを作像処理中に繰り返
すことにより、常に安定した定着が可能となる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係る定着装置についてその実
施例を添付図面を参照して説明する。第１実施例（図１ないし図３０参照）図１は第１実施例としての定着装置５を備えたレーザビ
ームプリンタの概略構成を示す。このプリンタはレーザ
ビーム走査光学系ユニット１、感光体ドラム３を含む作
像ユニット２、本体に着脱自在なカセットを含む給紙装
置４、トナー定着装置５、排紙トレイ６及び制御装置７
から構成されている。個々のエレメントや作像工程は周
知のとおりであり、その説明は省略する。

【０００７】定着装置５は、熱源としてのヒートランプ
（以下、ヒータと称する）１２を内蔵した加熱ローラ１
０と、このローラ１０に下方から圧接する圧接ローラ１
１とからなり、加熱ローラ１０の外周面近傍には温度を
検出するためのサーミスタ１３が設置されている。制御
装置７は、図２に示すように、メモリ２０を備えたＣＰ
Ｕを中心に構成され、ＣＰＵはサーミスタ１３からの定
着温度信号が入力され、以下に詳述の如くヒータ１２を
オン，オフするスイッチ１４へヒータリモート信号を出
力する。

【０００８】ところで、ヒータ１２のオン，オフによる
温度制御は、ヒータ１２から加熱ローラ１０の表面への
熱伝達経路の熱容量に応じて、図３に示す如く、オフ後
は一旦上昇して下降し（オーバーシュート）、オン後は
一旦下降して上昇する（アンダーシュート）。図３は加
熱ローラ１０の表面温度が摂氏１８５度を維持するため
の制御結果を示し、一点鎖線Ａは環境温度が高温時、実
線Ｂは低温時を示す。図３から明らかなように、高温時
にはオーバーシュートが大きくなり、低温時にはアンダ
ーシュートが大きくなり、加えて用紙が通紙されるとア
ンダーシュートはより大きくなる。

【０００９】本第１実施例では前記オーバーシュート、
アンダーシュートを極力抑えて目標温度を維持するため
、目標温度に達する前に早目にヒータ１２をオン，オフ
制御することとした。オーバーシュートに対しては高温
時には低温時よりも早くヒータ１２をオンし、アンダー
シュートに対しては低温時には高温時よりも早くヒータ
１２をオンする。

【００１０】定着温度特性を決定するパラメータとして
は、環境温度の他に、定着装置５自体の熱容量のばらつ
き、ヒータ１２の出力のばらつき、用紙のサイズ差等が
存在する。このようなパラメータで決定される定着温度
特性は、数枚コピー処理を実行すれば明確となるため、
数枚以上のマルチコピーの場合は、変動要因を考慮した
フィードバック制御による温度制御が可能となる。しか
し、最初の数枚はフィードバックが間に合わないため、
予めメモリ２０に記憶された複数の温度制御パターンの
一つを選択し、最初の数枚のコピー処理は選択された温
度制御パターンで実行する。数枚目以降のコピー処理は
、前回のコピー処理中に得られたデータを基に温度制御
パターンを補正し、補正された温度制御パターンで実行
する。このように、１回の温度制御パターンごとに制御
データを更新することにより、定着装置５自体の経時変
化やヒータ１２の出力の経時変化等短時間に変動しない
要因に対しては十分に対応できる。

【００１１】しかし、用紙サイズや環境温度（早朝と昼
間）等コピー処理ごとに大きく変動する要因に対しては
、前の定着制御データは役に立たないため、これらの要
因ごとに分類した複数の制御データをメモリ２０に記憶
しておく必要がある。図４は以上の制御を概念的にまと
めたフローチャートである。即ち、プリンタのメインス
イッチがオンされると、ステップＳ１で定着装置５の温
調、即ち、加熱ローラ１０の表面温度を一定値まで上昇
させるウォームアップを開始し、ステップＳ２で温調が
完了すると、ステップＳ３でウォームアップに要した時
間に基づいて外部環境温度を推定する。ここでコピー処
理がスタートしていなければ（ステップＳ４でＮＯ）、
即ち、プリンタが待期状態にあるときは、ステップＳ５
で加熱ローラ１０の表面温度の変化中アンダーシュート
時間に基づいて外部環境温度を推定する。これらの環境
温度の推定は、メモリ２０に記憶されているテーブル１
によって行われる。

【００１２】

【表１】

【００１３】次に、コピー処理がスタートすると（ステ
ップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ６で外部環境温度とコ
ピーに使用される用紙サイズを基にテーブル２よりヒー
タ１２をオン，オフするタイミングを決定する。

【００１４】

【表２】

【００１５】次に、ステップＳ７でコピー処理中におけ
る実際上の温度制御の特性に基づいて、オーバーシュー
ト、アンダーシュートの最大値より次のヒータオン、オ
フタイミングを演算し、前記テーブル２を書き換え、メ
モリ２０に記憶させる。ここでの演算は、テーブル３に
基づいて行われ、コピー処理が継続される間（ステップ
Ｓ８でＮＯ）順次補正された制御パターンでコピー処理
が行われる。なお、コピー処理が終了すると（ステップ
Ｓ８でＹＥＳ）、前記ステップＳ４へ戻る。

【００１６】

【表３】

【００１７】ここで、定着温度のパラメータ（変動要因
）について詳述する。環境温度：一般に、プリンタや電子写真複写機は外部環
境温度を測定する素子を有してはいない。本発明を実施
するために特別にこのような測定素子を新設することは
構成上複雑となり好ましくはない。そこで、測定素子を
新設することなく、外部環境温度を推定する方法を開発
した。一つは図４中ステップＳ３に示すように、電源投
入から定着装置５のウォームアップ完了までの時間に基
づいて推定する方法である。いまひとつはステップＳ５
に示したように、待期中のアンダーシュート時間に基づ
いて推定する方法である。

【００１８】図５はメインスイッチをオンし、ヒータリ
モート信号がオンされた直後の定着温度（加熱ローラ１
０の表面温度）の変化を示す。環境温度が変化するとヒ
ータリモート信号オンからウォームアップ完了までの時
間ｔ１が変化するため、ウォームアップ時間ｔ１の値に
応じて環境温度を推定する。図６は待期中における定着
温度の変化を示し、ヒータリモート信号のオンからオフ
までの時間ｔ２が環境温度に依存するため、オン−オフ
時間ｔ２の値に応じて環境温度を推定する。

【００１９】本第１実施例では、前記テーブル１に示し
たように、高温、常温、低温１、低温２の４段階に推定
することとした。用紙サイズ：用紙が定着装置５を通過する際、加熱ロー
ラ１０から熱を奪う度合は、用紙サイズによって異なる
。大サイズの用紙、とりわけ搬送方向長さの大きいサイ
ズの用紙の方が熱を奪うこととなる。従って、本第１実
施例では、前記テーブル２に示した用紙サイズ「大、中
、小」を「大」は搬送方向長さが３００ｍｍ以上の用紙
（例えば、Ａ３、Ａ４）、「中」は２５１〜２９９ｍｍ
の用紙（例えば、Ａ４縦送り、Ｂ５）、「小」は２５０
ｍｍ以下の用紙（例えば、Ａ５、Ｂ６）の３段階に分類
した。

【００２０】以上のとおり、計１２通り（テーブル２参
照）の初期温度制御パターンを予め作成し、メモリ２０
へ記憶させた。次に、温度制御パターンの補正について
説明する。図７に示すように、定着温度が目標値である
摂氏１８５度を割り込んだタイミングを起点として時間
Δｔ１後にヒータ１２をオフすると、Δｃ１のオーバー
シュートが生じたとする。さらに、定着温度が摂氏１８
５度を越えたタイミングを起点として時間Δｔ２後にヒ
ータ１２をオンすると、Δｃ２のアンダーシュートを生
じたとする。

【００２１】オーバーシュートに関しては、オーバーシ
ュートΔｃｎ（ｎ＝１，３，５……）は摂氏１８５度を
起点とするΔｔｎ（ｎ＝１，３，５……）の関数となり
、このΔｃｎはΔｔｎの一次関数　　　　　　Δｃｎ＝ａｎΔｔｎ＋ｂｎ　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
と近似する。ここではΔｃｎがほぼ０になるΔｔｎを求
めることを目的とする。まず、式（１）より、Δｃ（ｎ
＋２）＝ａ（ｎ＋２）Δｔ（ｎ＋２）＋ｂ（ｎ＋２）が
得られ、定数部分はａｎ＝ａ（ｎ＋２）、ｂｎ＝ｂ（ｎ
＋２）の関係があるので、これにより定数ａｎ，ｂｎを
求める。

【００２２】

【数１】

【００２３】テーブル２より得られるΔｔ１を用いるこ
とで、図７に示したようにΔｃ１が実測される。ここで
、式（２），（３）を活用するためには、２組のデータ
が必要である。そこで、暫定的にΔｔ３＝２／３（Δｔ
１）とし、このときのΔｃ３を実測する。この２組のデ
ータ（Δｔ１，Δｃ１）、（Δｔ３，Δｃ３）を用いて
、式（２），（３）に基づいてａ１，ｂ１が得られる。

【００２４】定数ａ１，ｂ１が得られたことにより、式
（２）に基づいて、

【００２５】

【数２】

【００２６】となり、次のヒータ１２をオフするタイミ
ングを決める時間Δｔ５が得られる（図８参照）。同様
に、次のヒータ１２をオフするための時間Δｔ７は（Δ
ｔ３，Δｃ３）、（Δｔ５，Δｃ５）からａ３，ｂ３を
求めることにより、　　　　　　Δｔ７＝−ｂ３／ａ３　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（
５）と求められ、以降のこのような演算を繰り返す。図
９はその結果を図式化したものである。

【００２７】ここで注意すべきことは、（１）Δｔｎの
演算結果が負になった場合、負の制御はできないため、
Δｔｎ＝０とすること。（２）図１０に示すように、オーバーシュートが目標温
度である摂氏１８５度を下回った場合、即ちΔｃｎが負
になった場合、その時点でヒータ１２をオンし、次のオ
フタイミングのための時間Δｔ（ｎ＋２）の起点はヒー
タオンタイミングからとる。

【００２８】（３）図１１に示すように、ヒータオンタ
イミングが早くなりすぎてアンダーシュートが摂氏１８
５度まで達しなかった場合、その時点でヒータ１２をオ
フする。しかし、このヒータオフタイミングは不規則な
ため、次のオフタイミングのための時間Δｔ（ｎ＋４）
は［Δｔｎ，Δｃｎ］、［Δｔ（ｎ−２），Δｃ（ｎ−
２）］で決定したΔｔ（ｎ＋２）を再び採用する。

【００２９】一方、アンダーシュートに関しては、前述
のオーバーシュートの場合と全く同様である。時間Δｔ
２の終了タイミングでヒータ１２をオンし、Δｃ２が得
られると、次はΔｔ４＝（２／３）ｔ２終了タイミング
でヒータ１２をオンし、Δｃ４を得る。（Δｔ２，Δｃ
２）、（Δｔ４，Δｃ４）のデータに基づいてａ２，ｂ
２を求め、次のオンタイミングのための時間Δｔ６を得
る。以降［ｔｎ，ｃｎ］、［ｔ（ｎ＋２），ｃ（ｎ＋２
）］からΔｔ（ｎ＋４）のデータを得る演算を繰り返す
。

【００３０】注意事項も同様であり、（１）Δｔｎの演算結果が負になれば、Δｔｎ＝０とす
る。（２）アンダーシュートが摂氏１８５度に達しなければ
、その時点でヒータ１２をオフする。次のオンタイミン
グのための時間Δｔｎの起点はヒータオンタイミングと
する。

【００３１】（３）図１２に示すように、ヒータオフタ
イミングが早くなりすぎてオーバーシュートが摂氏１８
５度まで達しなかった場合、次のオンタイミングのため
の時間Δｔ（ｎ＋４）は［Δｔｎ，Δｃｎ］、［Δｔ（
ｎ−２），Δｃ（ｎ−２）］で決定したΔｔ（ｎ＋２）
を再び採用する。次に、図１７〜図３０に示すフローチ
ャートを参照してＣＰＵによる制御手順を説明する。

【００３２】図１７はＣＰＵのメインルーチンを示し、
電源がオンされてプログラムがスタートすると、ステッ
プＳ１１でＲＡＭのリセット等の初期設定が行われ、ス
テップＳ１２で内部タイマがスタートする。ステップＳ
１３では図示しない操作パネル上からのキー入力、プリ
ンタ内の各種センサからの入力を処理する。ステップＳ
１４ではコピー中か否かを判定し、ＹＥＳであればステ
ップＳ１５で給紙、搬送、露光、現像等のコピー制御を
処理し、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１４でＮＯ
であれば、直ちにステップＳ１６へ進む。ステップＳ１
６では定着温度制御を処理し、ここでのサブルーチンの
詳細は以下に説明する。次に、ステップＳ１７では操作
パネルへの表示、トラブル処理等が実行され、ステップ
Ｓ１８で内部タイマの終了が確認されると、ステップＳ
２へ戻る。内部タイマはメインルーチンの１ルーチンの
長さ（本実施例では１０ｍｓｅｃ）を決めるもので各サ
ブルーチンでのタイマ、カウンタの基準となる。

【００３３】図１８は前記ステップＳ１６で実行される
定着温度制御のサブルーチンを示す。まず、ステップＳ
２１でコピー中か否かを判定し、ＮＯであればステップ
Ｓ２２で立ち上げ制御中か否か、即ち、メインスイッチ
がオンされてプリンタが立ち上げ制御状態にあるか否か
を判定する。プリンタはメインスイッチがオンすると直
ちにステップＳ２３の立ち上げ制御に入る。即ち、図１
３におけるウォームアップ完了までの時間ｔＡを測定し
て外部環境温度を推定し、立ち上げ制御直後のコピー処
理での定着温度制御を処理する。プリンタが待期中であ
ればステップＳ２４で待期中制御を処理する。即ち、図
１３におけるアンダーシュート時間ｔＢを測定して外部
環境温度を推定し、コピー処理時の温度制御データとす
る。

【００３４】一方、前記ステップＳ２１でコピー中であ
ると判定すると、図１３中オーバーシュート中の領域Ｃ
からコピー処理に入っても、後に説明するように、ヒー
タオン用あるいはオフ用のタイマをスタートさせている
ため、直ちにコピーに対する定着温度制御に移行できる
。定着温度制御は、ステップＳ２８でのオーバーシュー
ト時における制御（図１３中領域Ｅ）、ステップＳ３０
でのアンダーシュート時における制御（図１３中領域Ｄ
）、ステップＳ３１での目標温度と等しい時点における
制御に分かれて処理される。

【００３５】そのために、ステップＳ２５でサーミスタ
１３により現在の定着温度ｃ１を測定し、ステップＳ２
６で定着温度ｃ１と前回のルーチンで測定された定着温
度ｃ２とを比較する。１ルーチンは１０ｍｓｅｃという
短時間に設定されているため、ｃ１＝ｃ２であれば直ち
にメインルーチンへ復帰する。両者が異なっていれば、
ステップＳ２７で現在の定着温度ｃ１が目標温度（摂氏
１８５度）より高いか否かを判定する。ＹＥＳであれば
ステップＳ２８でオーバーシュート時での制御を処理し
、ＮＯであればステップＳ２９で温度ｃ１が目標温度よ
り低いか否かを判定する。ＹＥＳであればステップＳ３
０でアンダーシュート時での制御を処理し、ＮＯであれ
ば、ステップＳ３１で目標温度時での制御を処理する。

【００３６】図１９は前記ステップＳ２３で実行される
立ち上げ制御のサブルーチンを示す。まず、ステップＳ
４１でヒータ１２をオンし、ステップＳ４２で現在の定
着温度ｃ１を測定する。次に、ステップＳ４３でウォー
ムアップが完了したか否かを判定し、ウォームアップが
完了するまで、即ち定着温度が目標温度に達するまで、
ステップＳ４８で立ち上げカウンタをカウントし、ステ
ップＳ４９で現在の定着温度ｃ１をｃ２に書き換えてメ
モリする。ウォームアップが完了すると、ステップＳ４
４で環境温度を推定するサブルーチンを処理（図２０参
照）する。その後、ステップＳ４５でヒータ１２をオフ
し、ステップＳ４６で立ち上げカウンタをリセットする
。さらに、ステップＳ４７で定着温度ｃ１をｃ２に書き
換えてメモリする。

【００３７】図２０は前記ステップＳ４４で実行される
環境温度推定のサブルーチンを示す。ここでは、各ステ
ップＳ６１，Ｓ６２，Ｓ６５で立ち上げカウンタのカウ
ント値がそれぞれ７０００以下、６０００以下あるいは
８０００以下かを判定する。カウント値はウォームアッ
プが完了するまでの時間（１カウント＝１０ｍｓｅｃ）
を示し、前記テーブル１に対応する。従って、カウント
値が６０００以下であればステップＳ６３でメモリ２０
へ高温とメモリし、６０００〜７０００であればステッ
プＳ６４で常温とメモリし、７０００〜８０００であれ
ばステップＳ６６で低温１とメモリし、８０００以上で
あればステップＳ６７で低温２とメモリする。

【００３８】図２１，図２２は前記ステップＳ２４で実
行される待期中での制御を処理するサブルーチンを示す
。ここで制御の目的は、待期中に定着温度を摂氏１８５
度に保つためのヒータ１２のオン，オフ制御、アンダー
シュート時間の測定とそれに基づく環境温度の推定、コ
ピー中のヒータオン，オフタイミングを決定することに
ある。オン，オフタイミングはタイマＴｏｎ，Ｔｏｆに
より行われ、図１４に示すように、タイマＴｏｎはオー
バーシュート開始点Ｅ１からスタートさせ、タイマＴｏ
ｆはアンダーシュート開始点Ｄ１からスタートさせる。

【００３９】まず、ステップＳ７１で現在の定着温度ｃ
１を測定し、ステップＳ７２で温度ｃ１が摂氏１８５度
か否かを判定し、ＹＥＳであれば図１４の開始点Ｄ１又
はＥ１であるため、ステップＳ７３でタイマＴｏｎ，Ｔ
ｏｆをリセットする。ＮＯであればステップＳ７４で温
度ｃ１が摂氏１８５度よりも高いか否かを判定する。高
ければステップＳ７５でヒータ１２をオフし、ステップ
Ｓ７６でタイマＴｏｎをカウントする。続いて、ステッ
プＳ７７で現在の定着温度ｃ１と前回測定された定着温
度ｃ２とを比較する。ｃ２よりもｃ１が高ければ、アン
ダーシュートの下限を通過したため、ステップＳ７８で
ピークフラグをセットする。このピークフラグは現在の
温度が定着温度カーブのどの位置にあるのかを識別する
ためのものである。

【００４０】次に、ステップＳ７８での処理後あるいは
ｃ２がｃ１以上であれば（ステップＳ７７でＹＥＳ）、
ステップＳ７９でアンダーシュートカウンタのカウント
値（カウントは図２２のステップＳ８６で行われる）が
０か否かを判定し、０でなければステップＳ８１でその
カウント値に基づいて環境温度を推定する。続いて、ス
テップＳ８２でアンダーシュートカウンタをリセットし
、ステップＳ８３で現在の定着温度ｃ１をｃ２としてメ
モリする。また、アンダーシュートカウンタが０であれ
ばステップＳ８０で前記ステップＳ８３と同様にｃ１を
ｃ２としてメモリする。

【００４１】一方、定着温度ｃ１が摂氏１８５度を下回
れば（ステップＳ７４でＮＯ）、ステップＳ８４でヒー
タ１２をオンし、ステップＳ８５でタイマＴｏｆをカウ
ントし、ステップＳ８６でアンダーシュートカウンタを
カウントする。即ち、ステップＳ８６では定着温度が摂
氏１８５度以下の状態が継続している時間を計測する。続いて、ステップＳ８７で現在の定着温度ｃ１と前回測
定温度ｃ２とを比較する。ｃ１よりもｃ２が高ければス
テップＳ８８でピークフラグをセットし、ｃ１がｃ２以
上であればピークフラグをセットすることなく、ステッ
プＳ８９で現在の定着温度ｃ１をｃ２としてメモリする
。

【００４２】図２３は前記ステップＳ８１で実行される
環境温度推定のサブルーチンを示す。ここでは、各ステ
ップＳ９１，Ｓ９２，Ｓ９５でアンダーシュートカウン
タのカウント値がそれぞれ５００以下、２００以上ある
いは１０００以上か否かを判定する。カウント値はアン
ダーシュート時間（１カウント＝１０ｍｓｅｃ）を示し
、前記テーブル１に対応する。従って、カウント値が２
００以下であればステップＳ９３でメモリ２０へ高温と
メモリし、２００〜５００であればステップＳ９４で常
温とメモリし、５００〜１０００であればステップＳ９
４で低温１とメモリし、１０００以上であればステップ
Ｓ９７で低温２とメモリする。

【００４３】図２４、図２５は前記ステップＳ２８で実
行されるオーバーシュート時における制御のサブルーチ
ンを示す。ここでは、図１５に示す温度変化のグラフを
参照して説明する。まず、ステップＳ１０１で演算済み
フラグをリセットし、ステップＳ１０３でヒータ１２が
オンされているか否かを判定する。当初ヒータ１２はオ
フされているため、ステップＳ１０３ではＮＯと判定さ
れ、ステップＳ１０４でタイマＴｏｎをカウントし、ス
テップＳ１０５で適切なヒータオンタイミングのデータ
Δｔｎをメモリ２０から呼び出す。続いて、ステップＳ
１０６でタイマＴｏｎのカウント値ｔｏｎとデータΔｔ
ｎとを比較し、カウント値ｔｏｎがデータΔｔｎに達し
ていなければステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０
９ではピークフラグがセットされているか否かを判定し
、オーバーシュートがピークを過ぎていればステップＳ
１１０〜Ｓ１１６を処理し、ピークに達していなければ
ステップＳ１１７〜Ｓ１２２を処理する。当初はピーク
に達しておらず、ステップＳ１１７で現在の定着温度ｃ
１と前回測定された定着温度ｃ２とを比較し、温度が上
昇傾向にある間はステップＳ１２２でｃ１をｃ２として
メモリする。このようなステップを繰り返している間に
タイマＴｏｎのカウント値ｔｏｎがデータΔｔｎと等し
くなると（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１
０７でヒータをオンし［図１５（ａ）参照］、ステップ
Ｓ１０８でタイマＴｏｎをリセットする。

【００４４】一方、タイマＴｏｎのカウント値ｔｏｎが
データΔｔｎと等しくなる前に定着温度ｃ１がｃ２に達
すると、即ちオーバーシュートがピークに達すると（ス
テップＳ１１７でＹＥＳ）、ステップＳ１１８で定着温
度ｃ１から１８５を差し引いてピーク値Δｃｏｆを演算
し、ステップＳ１１９でピーク値Δｃｏｆをメモリ２０
へストアする。同時に、ステップＳ１２０でピークフラ
グをセットし、ステップＳ１２１で現在の定着温度ｃ１
をｃ２としてメモリする。その後は、ステップＳ１０９
でＹＥＳと判定され、温度が下降傾向にある間はステッ
プＳ１１６でｃ１をｃ２としてメモリする。このような
、ステップを繰り返している間に、タイマＴｏｎのカウ
ント値ｔｏｎがデータΔｔｎと等しくなると（ステップ
Ｓ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１０７でヒータ１２を
オンし［図１５（ｂ）参照］、ステップＳ１０８でタイ
マＴｏｎをリセットする。

【００４５】ヒータ１２がオンされると、以後はステッ
プＳ１０３，Ｓ１０９，Ｓ１１０，Ｓ１１６を繰り返し
、定着温度が摂氏１８５度以下に低下するのを待つ。図１５（ｃ）に示すように、定着温度が摂氏１８５度に
ならない場合、即ちヒータ１２がオンされ、オーバーシ
ュートのピークを通過して定着温度が上昇に転じた場合
は（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１１１で
ヒータ１２をオフする。さらに、ステップＳ１１２で現
在の定着温度ｃ１をｃ２としてメモリし、ステップＳ１
１３で次のヒータオンタイミングを決めるためにΔｔｎ
の値を演算して補正する。なお、この補正演算のサブル
ーチンは以下に詳述する（図２９、図３０参照）。その
後、ステップＳ１１４でピークフラグをリセットし、ス
テップＳ１１５でタイマＴｏｎをリセットし、カウント
を１から再開させる。

【００４６】図２６、図２７は前記ステップＳ３０で実
行されるアンダーシュート時における制御のサブルーチ
ンを示す。ここでは、図１６に示す温度変化のグラフを
参照して説明する。まず、ステップＳ１２１で演算済み
フラグをリセットし、ステップＳ１２３でヒータ１２が
オフされているか否かを判定する。当初ヒータ１２はオ
ンされているため、ステップＳ１２３ではＮＯと判定さ
れ、ステップＳ１２４でタイマＴｏｆをカウントし、ス
テップＳ１２５で適切なヒータオフタイミングのデータ
Δｔｆをメモリ２０から呼び出す。続いて、ステップＳ
１２６でタイマＴｏｆのカウント値ｔｏｆとデータΔｔ
ｆとを比較し、カウント値ｔｏｆがデータΔｔｆに達し
ていなければステップＳ１２９へ進む。ステップＳ１２
９ではピークフラグがセットされているか否かを判定し
、アンダーシュートがピークを過ぎていればステップＳ
１３０〜Ｓ１３６を処理し、ピークに達していなければ
ステップＳ１３７〜Ｓ１４２を処理する。当初はピーク
に達しておらず、ステップＳ１３７で現在の定着温度ｃ
１と前回測定された定着温度ｃ２とを比較し、温度が下
降傾向にある間はステップＳ１４２でｃ１をｃ２として
メモリする。このようなステップを繰り返している間に
タイマＴｏｆのカウント値ｔｏｆがデータΔｔｆと等し
くなると（ステップＳ１２６でＹＥＳ）、ステップＳ１
２７でヒータをオフし［図１６（ａ）参照］、ステップ
Ｓ１２８でタイマＴｏｆをリセットする。

【００４７】一方、タイマＴｏｆのカウント値ｔｏｆが
データΔｔｆと等しくなる前に定着温度ｃ１がｃ２に達
すると、即ちアンダーシュートがピークに達すると（ス
テップＳ１３７でＹＥＳ）、ステップＳ１３８で１８５
から定着温度ｃ１を差し引いてピーク値Δｃｏｎを演算
し、ステップＳ１３９でピーク値Δｃｏｎをメモリ２０
へストアする。同時に、ステップＳ１４０でピークフラ
グをセットし、ステップＳ１４１で現在の定着温度ｃ１
をｃ２としてメモリする。その後は、ステップＳ１２９
でＹＥＳと判定され、温度が上昇傾向にある間はステッ
プＳ１３６でｃ１をｃ２としてメモリする。このような
、ステップを繰り返している間に、タイマＴｏｆのカウ
ント値ｔｏｆがデータΔｔｆと等しくなると（ステップ
Ｓ１２６でＹＥＳ）、ステップＳ１２７でヒータ１２を
オフし［図１６（ｂ）参照］、ステップＳ１２８でタイ
マＴｏｆをリセットする。

【００４８】ヒータ１２がオフされると、以後はステッ
プＳ１２３，Ｓ１２９，Ｓ１３０，Ｓ１３６を繰り返し
、定着温度が摂氏１８５度に達するのを待つ。図１６（
ｃ）に示すように、定着温度が摂氏１８５度にならない
場合、即ちヒータ１２がオフされ、アンダーシュートの
ピークを通過して定着温度が下降に転じた場合は（ステ
ップＳ１３０でＹＥＳ）、ステップＳ１３１でヒータ１
２をオンする。さらに、ステップＳ１３２で現在の定着
温度ｃ１をｃ２としてメモリし、ステップＳ１３３で次
のヒータオフタイミングを決めるためにΔｔｆの値を演
算して補正する。なお、この補正演算のサブルーチンは
以下に詳述する（図２９、図３０参照）。その後、ステ
ップＳ１３４でピークフラグをリセットし、ステップＳ
１３５でタイマＴｏｆをリセットし、カウントを１から
再開させる。

【００４９】図２８は前記ステップＳ３１で実行される
目標温度時における制御のサブルーチンを示す。このサ
ブルーチンは定着温度が目標温度に達するとコールされ
、まず、ステップＳ１５１でピークフラグをリセットす
る。続いて、ステップＳ１５２，Ｓ１５５でタイマＴｏ
ｎ，Ｔｏｆのカウント値ｔｏｎ，ｔｏｆがそれぞれ０か
否かを判定し、０であれば直ちにステップＳ１５８へ進
み、０でなければステップＳ１５３，Ｓ１５６でタイマ
Ｔｏｎ，Ｔｏｆをリセットする。タイマＴｏｎがカウン
ト中である場合は定着温度が摂氏１８５度以下になろう
としているのにヒータ１２がオンしているため、ステッ
プＳ１５４でヒータ１２をオンし、ステップＳ１５８へ
進む。タイマかＴｏｆがカウント中である場合は定着温
度が摂氏１８５度以上になろうとしているのにヒータ１
２がオフしていないため、ステップＳ１５７でヒータ１
２をオフし、ステップＳ１５８へ進む。ステップＳ１５
８では以下に詳述する補正演算を処理し、このサブルー
チンを終了する。

【００５０】図２９、図３０は前記ステップＳ１１３，
Ｓ１３３，Ｓ１５８で実行される補正演算制御のサブル
ーチンを示す。まず、ステップＳ１６１で演算済みフラ
グがリセットされているか否かを判定し、ステップＳ１
６２で演算の材料となるデータの有無を判定する。演算
が終了していたり、データがなければ直ちにこのサブル
ーチンを終了する。

【００５１】データがある場合、ステップＳ１６３で制
御モードをチェックし、オーバーシュートの場合はステ
ップＳ１６４〜Ｓ１６９で次のヒータオフ時間を求め、
アンダーシュートの場合はステップＳ１７０〜Ｓ１７５
で次のヒータオン時間を求める。オーバーシュートの場
合、初期はデータが１組であるため、データフラグはリ
セットされており（ステップＳ１６４でＮＯ）、ステッ
プＳ１６８で暫定的にΔｔｆを（２／３）Δｔｆと設定
する。同時に、Δｃｏｆ１をΔｃｏｆ、Δｔｆ１をΔｔ
ｆと設定する。続いて、ステップＳ１６９でデータフラ
グをセットする。次回このサブルーチンがコールされる
と、ステップＳ１６４でＹＥＳと判定され、ステップＳ
１６５で最新のデータ（Δｔｆ，Δｃｏｆ）と前回のデ
ータ（Δｔｆ１，Δｃｏｆ１）より次のオフ時間Δｔｆ
’を演算し［式（２），（３），（４）参照］、メモリ
２０へストアする。その後、ステップＳ１６６で最新の
データ（Δｔｆ，Δｃｏｆ）をデータ（Δｔｆ１，Δｃ
ｏｆ１）と設定し、演算結果Δｔｆ’をΔｔｆと設定し
、メモリ２０へストアする。さらに、ステップＳ１６７
で演算済みフラグをセットし、このサブルーチンを終了
する。

【００５２】アンダーシュートの場合も前記オーバーシ
ュートの場合と基本的に同様の処理を行い、次のヒータ
オン時間を演算する。即ち、１回目はステップＳ１７３
でΔｔｎを（２／３）Δｔｎと設定し、２回目以降はス
テップＳ１７１でデータ（Δｔｎ，Δｃｏｎ）、（Δｔ
ｎ１　，Δｃｏｎ１）より次のオン時間Δｔｎ’を演算
し、メモリ２０へストアする。

【００５３】なお、いずれの演算処理にあっても、Δｔ
ｎ’，Δｔｆ’が０より小さくなれば０とする。第２実施例（図３１ないし図３６参照）前記第１実施例
は定着温度のオーバーシュート、アンダーシュートの振
幅を０に近付けることにより、定着温度を極力一定に維
持する制御であるのに対して、本第２実施例は定着温度
の応答性、即ち、オーバーシュート、アンダーシュート
の時間を０に近付けることにより、定着温度を極力一定
に維持する制御である。従って、装置としては図１、図
２に示したものが用いられ、制御の概念は図４に示した
フローチャートと同様であるが、ステップＳ６ではオー
バーシュート、アンダーシュートの時間に基づいて次の
ヒータオン，オフタイミングを演算する。

【００５４】定着温度の応答性は、ヒータ１２をオン又
はオフしてから定着温度が一定の態様で変化する時間を
測定することにより得られる。本第２実施例において図
３１に示すように、ヒータ１２をオンしたときには、定
着温度が目標温度である摂氏１８５度を割ってから再び
摂氏１８５度に復活するまでの時間Δｔｒｎを応答時間
として定義する。また、ヒータ１２をオフしたときには
、定着温度が摂氏１８５度を越えてから再び摂氏１８５
度を割り込むまでの時間Δｔｒｆを応答時間として定義
する。

【００５５】ヒータオンタイミングは定着温度が摂氏１
８５度を通過した時点からタイマをスタートさせて決定
する（時間Δｔｎ）。応答時間であるΔｔｒｎは前述の
通り、環境温度、通紙される用紙のサイズ等にて影響さ
れる。ΔｔｒｎはΔｔｎの関数となり、Δｔｒｎ＝ａΔ
ｔｎ＋ｂの１次関数として定義される。（Δｔｎ，Δｔ
ｒｎ）、（Δｔｎ１，Δｔｒｎ１）の２組のデータが得
られれば、式（５），（６）により定数ａ，ｂを求める
ことができる。

【００５６】

【数３】

【００５７】Δｔｒｎを０に近付けることが目標である
ため、 Δｔｎ＝−ｂ／ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　……（８）が次のヒータオン時間と
なる。ヒータオフ時間Δｔｆも同様に、

【００５８】

【数４】

【００５９】となる。次に、ＣＰＵによる制御手順を説
明する。制御手順は基本的には前記第１実施例において
示した図１７〜図３０と同様であるが、以下の点で相違
する。図２１、図２２に示した待期中での制御において
、本第２実施例ではオーバーシュート、アンダーシュー
トのピークは特に問題とならないため、ステップＳ７７
，Ｓ７８，Ｓ８７，Ｓ８８は省略される。

【００６０】オーバーシュート時及びアンダーシュート
時の制御にあっては図２４、図２５に替えて図３２に示
すサブルーチン、図２６、図２７に替えて図３３に示す
サブルーチンを実行する。オーバーシュート時の制御で
は図３２のサブルーチンがコールされるごとにステップ
Ｓ１０２で応答カウンタＴｒｆをカウントし、アンダー
シュート時の制御では図３３のサブルーチンがコールさ
れるごとにステップＳ１２２で応答カウンタＴｒｎをカ
ウントする。本第２実施例における他のステップＳ１０
３〜Ｓ１０８，Ｓ１２３〜Ｓ１２８は第１実施例におけ
る同じステップと同様の処理が行われる。

【００６１】また、目標温度時の制御に関しては図２８
に替えて図３４に示すサブルーチンを実行する。ここで
は、定着温度が目標温度に達すると、それまでがオーバ
ーシュートであればアンダーシュートの制御へ切り換え
、アンダーシュートであればオーバーシュートの制御へ
切り換える。

【００６２】まず、ステップＳ２０１でそれまでの制御
モードがオーバーシュートかアンダーシュートかを判定
し、オーバーシュートであればステップＳ２０２で応答
カウンタＴｒｆのカウント値ｔｒｆをメモリし、ステッ
プＳ２０３でタイマＴｏｎのカウント値が０か否かを判
定する。カウント値ｔｏｎが０であれば、ステップＳ２
１０へ進み、０でなければ定着温度が目標温度以下にな
ろうとしているため、ステップＳ２０４でタイマＴｏｎ
をリセットすると共に、ステップＳ２０５でヒータ１２
をオンし、ステップＳ２１０へ進む。

【００６３】一方、それまでの制御モードがアンダーシ
ュートであれば、ステップＳ２０６で応答カウンタＴｒ
ｎのカウント値ｔｒｎをメモリし、ステップＳ２０７で
タイマＴｏｆのカウント値ｔｏｆが０か否かを判定する
。カウント値ｔｏｆが０であればステップＳ２１０へ進
み、０でなければ定着温度が目標温度以上になろうとし
ているため、ステップＳ２０８でタイマＴｏｆをリセッ
トすると共に、ステップＳ２０９でヒータ１２をオフし
、ステップＳ２１０へ進む。

【００６４】ステップＳ２１０では補正演算を処理し、
続いてステップＳ２１１で応答カウンタＴｒｎ，Ｔｒｆ
をリセットし、このサブルーチンを終了する。図３５、
図３６は前記ステップＳ２１０で実行される補正演算制
御のサブルーチンを示す。このサブルーチンは基本的に
は前記図２９、図３０に示したサブルーチンと同様であ
り、演算の対象となるデータが、オーバーシュート時に
あっては（Δｔｆ，Δｔｒｆ）と（Δｔｆ１，Δｔｒｆ
１）、アンダーシュート時にあっては（Δｔｒ，Δｔｒ
ｎ）と（Δｔｎ１，Δｔｒｎ１）であり、それぞれ、次
のオフ時間Δｔｆ’、次のオン時間Δｔｎ’を演算する
。従って、ステップ番号は前記図２９、図３０と同じ番
号が使用されている。

【００６５】他の実施例なお、本発明に係る定着装置は前記二つの実施例に限定
するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更する
ことができる。例えば、レーザビームプリンタ以外に可
視光によるアナログ方式の電子写真複写機にも適用でき
る。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、作像装置の使用条件に応じてそれぞれ異なる複
数の温度制御パターンのなかから選択された一つの温度
制御パターンから実際上の温度変化に基づいて新たな温
度制御パターンを演算し、更新していくようにしたため
、環境温度の変化や通紙される用紙のサイズの大小さら
には装置の個体差や経時変化による定着温度のばらつき
がなく、オーバーシュート、アンダーシュートを極力小
さくすることができ、安定した定着性能を発揮する。

【図面の簡単な説明】

図１〜図３０は本発明の第１実施例を示す。

【図１】レーザビームプリンタの概略構成図。

【図２】定着装置の制御回路を示すブロック図。

【図３】環境温度の差による定着温度変化の相違を示す
チャート図。

【図４】温度制御の概略を示すフローチャート図。

【図５】立ち上げ制御時における制御タイミングと定着
温度の変化を示すチャート図。

【図６】待期中におけるヒータのオン，オフタイミング
と定着温度の変化を示すチャート図。

【図７】補正前における定着温度の変化を示すチャート
図。

【図８】補正後における定着温度の変化を示すチャート
図。

【図９】ヒータオフタイミングΔｔの演算を模式化した
チャート図。

【図１０】オーバーシュートのピークが目標温度に達し
ない場合での制御を示すチャート図。

【図１１】アンダーシュートのピークが目標温度に達し
ない場合での制御を示すチャート図。

【図１２】オーバーシュートのピークが目標温度に達し
ない場合での制御を示すチャート図。

【図１３】定着温度制御時での定着温度の変化とヒータ
のオン，オフタイミング、タイマスタートタイミングを
示すチャート図。

【図１４】定着温度制御時での定着温度の変化とヒータ
のオン，オフタイミング、タイマスタートタイミングを
示すチャート図。

【図１５】定着温度制御時での定着温度の変化とヒータ
のオン，オフタイミング、タイマスタートタイミングを
示すチャート図。

【図１６】定着温度制御時での定着温度の変化とヒータ
のオン，オフタイミング、タイマスタートタイミングを
示すチャート図。

【図１７】ＣＰＵのメインルーチンを示すフローチャー
ト図。

【図１８】定着温度を制御するサブルーチンを示すフロ
ーチャート図。

【図１９】定着装置の立ち上げを制御するサブルーチン
を示すフローチャート図。

【図２０】環境温度を推定するためのサブルーチンを示
すフローチャート図。

【図２１】待期中に定着温度を制御するサブルーチンを
示すフローチャート図。

【図２２】待期中に定着温度を制御するサブルーチンを
示すフローチャート図。

【図２３】環境温度を推定するためのサブルーチンを示
すフローチャート図。

【図２４】オーバーシュート時における制御のサブルー
チンを示すフローチャート図。

【図２５】オーバーシュート時における制御のサブルー
チンを示すフローチャート図。

【図２６】アンダーシュート時における制御のサブルー
チンを示すフローチャート図。

【図２７】アンダーシュート時における制御のサブルー
チンを示すフローチャート図。

【図２８】目標温度時における制御のサブルーチンを示
すフローチャート図。

【図２９】補正演算を処理するサブルーチンを示すフロ
ーチャート図。

【図３０】補正演算を処理するサブルーチンを示すフロ
ーチャート図。図３１〜図３６は本発明の第２実施例を
示す。

【図３１】ヒータのオン，オフに対する定着温度の応答
性を示すチャート図。

【図３２】オーバーシュート時における制御のサブルー
チンを示すフローチャート図。

【図３３】アンダーシュート時における制御のサブルー
チンを示すフローチャート図。

【図３４】目標温度時における制御のサブルーチンを示
すフローチャート図。

【図３５】補正演算を処理するサブルーチンを示すフロ
ーチャート図。

【図３６】補正演算を処理するサブルーチンを示すフロ
ーチャート図。

【符号の説明】

５…定着装置７…制御装置１０…加熱ローラ１２…ヒートランプ（ヒータ）１３…サーミスタ２０…メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　円筒状加熱ローラ内にヒータを有する
定着装置において、前記加熱ローラの表面温度を検出す
る検出手段と、作像装置の使用条件を検出する検出手段
と、作像装置の使用条件に応じてそれぞれ異なる複数の
温度制御パターンを記憶する記憶手段と、作像装置の使
用条件に応じて前記複数の温度制御パターンの一を選択
する選択手段と、選択された温度制御パターンを使用し
た実際上の温度制御での温度変化に基づいて新たな温度
制御パターンを演算する演算手段と、演算された新たな
温度制御パターンを前記記憶手段に更新させる更新手段
と、を備えたことを特徴とする定着装置。