JPH07114286A - 定着装置の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】制御部は、複写機の定着装置加熱用のヒータへ
の通電をオンオフ制御する。温度上昇中で所定のオフ温
度Ｔ_OFF に達した場合に、ヒータへの通電をオフし、温
度下降中で所定のオン温度Ｔ_ONに達した場合に、ヒータ
への通電をオンする。オン温度Ｔ_ONをオフ温度Ｔ_OFF よ
りも所定量高く設定した。 【効果】オフ温度を相対的に低くしオン温度を相対的に
高くしたので、従来よりも速いタイミングでヒータへの
通電をオンオフできる。オーバーシュートを抑制して温
度変動を少なくできる。熱容量の小さい熱ローラを採用
した場合にも、高温オフセットや定着不良の発生を防止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、 ヒータの加熱容量を大きくするとともに、 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、下記の新たな問題を生じた。すな
わち、 従来の温度制御方法では、図６に示すように、検出
温度が所定のオフ点９１に達した時点でヒータへの通電
をオフし、検出温度が上記オフ点９１より所定量低いオ
ン点９２に達した時点でヒータへの通電をオンするよう
にしていた。これに対して、上記のようにヒータの加熱
容量が熱ローラの熱容量に対して相対的に大きくなって
いるため、通電オフ後にさらに温度が上昇したり、通電
オン後にさらに温度が低下したりするオーバトーシュー
ト量ａ，ｂが大きくなる。 熱ローラ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の熱が奪われることにより、定着
装置の温度が低下しやすい。しかも、用紙の通過後は、
低下した温度から上記のオフ温度まで一気に加熱される
ため、上記のオーバシュートにより、定着装置の温度が
大きく変動する。そして、温度が高くなり過ぎた場合
に、高温オフセットやしわが発生し、逆に温度が低くな
り過ぎた場合に定着不良が発生する。

【０００６】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、熱ローラの熱容量を小さくした場合にも定着装
置の温度変動を抑制でき、高温オフセットや定着不良の
発生を防止する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に係る発明は、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、回転される両ローラ間を
通過して搬送される用紙にトナーを加熱定着させる定着
装置に適用され、上記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
の通電をオンオフする定着装置の温度制御装置におい
て、一定時間幅での上記検出温度が上昇傾向にあるか下
降傾向にあるかを判別する温度勾配判別部、および上記
検出温度が所定のオン温度に達し且つ上記温度勾配判別
部による判別が下降傾向である場合のみにヒータへの通
電をオンし、上記検出温度が所定のオフ温度に達し且つ
温度勾配検出部による判別が上昇傾向である場合のみに
ヒータへの通電をオフするヒータ制御部を含み、上記所
定のオン温度は、上記所定のオフ温度よりも所定量高く
設定されていることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】従来の制御で生じていた温度上昇側へのオーバ
ーシュートは、温度上昇中にヒータへの通電がオフされ
た後に、さらに温度が上昇するという現象である。これ
に対して、温度上昇中という条件下でオフ温度を相対的
に低くしたので、従来よりも速いタイミングでヒータへ
の通電をオフすることができる。これにより、温度上昇
側へのオーバーシュートを抑制することができる。

【０００９】一方、温度下降側へのオーバーシュート
は、温度下降中にヒータへの通電がオンされた後に、さ
らに温度が下降するという現象である。これに対して、
温度下降中という条件下でオン温度を相対的に高くした
ので、従来よりも速いタイミングでヒータへの通電をオ
ンすることができる。これにより、温度下降側へのオー
バーシュートを抑制することができる。

【００１０】

【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、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、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、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。

【００１１】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。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。

【００１２】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。

【００１３】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，５
５ｂとを備えている。

【００１４】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。こ
の雰囲気温度検出センサＳＡによって検出された雰囲気
温度は、後述する制御部によって制御温度を補正するこ
とに用いられる。すなわち、雰囲気温度が低い場合に
は、用紙の温度も低く、用紙が熱ローラ５４ａから奪う
熱量も多いと考えられるので、雰囲気温度が低い場合
に、この雰囲気温度に応じた補正量を加算して制御温度
を高くするようにしている。

【００１５】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５
４ａは、金属製の小型の中空ローラ（例えば、外形が１
５ｍｍ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。

【００１６】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。Ｃ
ＰＵ７１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および原稿台移動機構２
０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。

【００１７】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ＳＡ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。

【００１８】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。そして、このような制御を行う場合の動
作について、図３のフローチャート、および熱ローラ５
４ａの温度の時間的変化を示す図４を参照して説明す
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、処理が開始され、まず、各検出温度
ｔ_n ，ｔ_n+1 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への通電をオンして
（ステップＳ２）、熱ローラ温度検出センサＳＨによる
検出温度ｔ_n を読み込んだ（ステップＳ３）後、タイマ
をリセットしてカウントを開始する（ステップＳ４，
５）。

【００１９】次に、所定時間が経過すると（ステップＳ
６）、Ｓ１０において、熱ローラ５４ａの検出温度ｔ
_n+1 を読み込み（ステップＳ７）、前回検出温度ｔ_n と
今回検出温度ｔ_n+1 との比較に基づいて検出温度が上昇
傾向にあり（ｔ_n+1 −ｔ_n ≧０）、且つ今回検出温度ｔ
_n+1 がオフ温度Ｔ_OFF 以上である場合に、図４に示すよ
うに、ヒータ５９への通電をオフした（ステップＳ８〜
１０）後、前回検出値ｔ _n を今回検出値ｔ_n+1 で置き換
えて（ステップＳ１１）、ステップＳ４に戻る。

【００２０】そして、上記の条件でヒータ５９への通電
をオフするので、温度上昇側へのオーバーシュートを抑
制することができる。すなわち、図５（ａ）を参照し
て、従来の制御で生じていた温度上昇側へのオーバーシ
ュートは、温度上昇中にヒータへの通電がオフされた後
に、さらに温度が上昇するという現象である〔図５
（ａ）中、一点鎖線で示す〕。これに対して、温度上昇
中という条件下でオフ温度Ｔ _OFF を相対的に低くしたの
で、従来よりもｆだけ速いタイミングでヒータ５９への
通電をオフすることができる〔図５（ａ）中、実線参
照〕。これにより、温度上昇側へのオーバーシュートを
抑制することができる。

【００２１】一方、検出温度が下降傾向にあり（ｔ_n+1
−ｔ_n ＜０）、且つ今回検出温度ｔ _n+1 がオフ温度Ｔ_ON
以上である場合に、図４に示すように、ヒータ５９への
通電をオンした（ステップＳ８，１２，１３）後、前回
検出値ｔ_n を今回検出値ｔ_{n+ 1} で置き換えて（ステップ
Ｓ１１）、ステップＳ４に戻る。そして、上記の条件で
ヒータ５９への通電をオンするので、温度下降側へのオ
ーバーシュートを抑制することができる。すなわち、図
５（ｂ）を参照して、温度下降側へのオーバーシュート
は、温度下降中にヒータへの通電がオンされた後に、さ
らに温度が下降するという現象である〔図５（ｂ）中、
一点鎖線で示す〕。これに対して、温度下降中という条
件下でオン温度Ｔ_ONを相対的に高くしたので、従来より
も速いタイミングでヒータ５９への通電をオンすること
ができる〔図５（ｂ）中、実線参照〕。これにより、温
度下降側へのオーバーシュートを抑制することができ
る。

【００２２】一方、ヒータ５９をオンオフしない場合に
も、前回検出値ｔ_n を今回検出値ｔ _n+1 で置き換えて
（ステップＳ１１）、ステップＳ４に戻り、処理を繰り
返す。以上のように、本実施例によれば、オフ温度Ｔ
_OFF を相対的に低くし且つオン温度Ｔ_ONを相対的に高く
したので、従来よりも速いタイミングでヒータ５９への
通電をオンオフすることができる。これにより、オーバ
ーシュートを抑制することができるので、温度変動を少
なくすることができる結果、熱容量の小さい熱ローラ５
４ａを採用し且つ相対的に加熱容量の大きいヒータ５９
を採用した場合にも、高温オフセットや定着不良の発生
を防止することができる。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
ではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計
変更を施すことができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、オフ温度を相対的に低
くし且つオン温度を相対的に高くしたので、従来よりも
速いタイミングでヒータへの通電をオンオフすることが
できる。これにより、オーバーシュートを抑制すること
ができるので、温度変動を少なくすることができる結
果、熱容量の小さい熱ローラを採用した場合にも、高温
オフセットや定着不良の発生を防止することができる。

【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】定着装置の温度制御装置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を示すフローチャー
トである。

【図４】ヒータへの通電のオンオフと熱ローラの温度の
時間的変化との関係を示す図である。

【図５】熱ローラの温度の時間的変化を示すであり、同
図（ａ）はヒータへの通電をオフする前後の状態を示
し、同図（ｂ）はヒータへの通電をオンする前後の状態
をを示している。

【図６】従来の制御における熱ローラの温度の時間的変
化を示す図である。

【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 ５５ ヒータ ５６ 熱ローラ温度検出センサ ７ 制御部 ７１ ＣＰＵ ７２ ＲＯＭ Ｔ_ON オン温度 Ｔ_OFF オフ温度 Ｔ_n 前回の検出温度 Ｔ_N+1 今回の検出温度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、回転される両ローラ間を通過して搬送さ
   れる用紙にトナーを加熱定着させる定着装置に適用さ
   れ、 上記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
   する定着装置の温度制御装置において、 一定時間幅での上記検出温度が上昇傾向にあるか下降傾
   向にあるかを判別する温度勾配判別部、および上記検出
   温度が所定のオン温度に達し且つ上記温度勾配判別部に
   よる判別が下降傾向である場合のみにヒータへの通電を
   オンし、上記検出温度が所定のオフ温度に達し且つ温度
   勾配検出部による判別が上昇傾向である場合のみにヒー
   タへの通電をオフするヒータ制御部を含み、 上記所定のオン温度は、上記所定のオフ温度よりも所定
   量高く設定されていることを特徴とする定着装置の温度
   制御装置。