JPH07281552A - 定着制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、定着温度の変動を小さく抑えるこ
とができて電波ノイズの発生を少なくすることができる
ようにすることを目的とする。 【構成】 この発明は、定着手段の定着温度を検出する
温度検出手段３６ｃと、この温度検出手段３６ｃからの
入力信号により画像形成動作中に定着手段の定着温度が
上限値に達したことを検出し、この検出結果に応じて定
着手段の定着温度を制御する定着制御手段４１とを備え
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機，ファクシミリ等
の画像形成装置の定着制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機，ファクシミリなどの電子写真方
式，静電記録方式等の画像形成装置では、感光体等の像
担持体を駆動手段により移動させて像担持体上にトナー
像を形成し、例えば感光体を帯電装置により均一に帯電
した後に露光装置により感光体に画像露光を行って静電
潜像を形成し、この静電潜像を現像装置で現像してトナ
ー像としている。そして、像担持体上のトナー像を転写
紙からなる記録媒体へ転写手段により転写し、定着装置
により記録媒体上のトナー像を定着させている。

【０００３】露光装置は、原稿もしくは光学系の移動に
より原稿を走査するとともに原稿を露光ランプにより照
明してその反射光像を感光体に照射するものや、原稿も
しくは光学系の移動により原稿を走査するとともに原稿
を露光ランプにより照明してその反射光像をＣＣＤ等の
光電変換素子で光電変換して読み取った後にその読み取
り画像信号を画像処理部で処理してから書き込み装置に
より電光変換して感光体に照射するもの等がある。定着
装置は、例えば定着ローラを定着ヒータで加熱して定着
温度（定着ローラの表面温度）が設定温度になるように
定着ヒータを制御し、記録媒体を定着ローラと加圧ロー
ラ，加圧ベルト等の部材との間に通して加熱及び加圧で
像担持体上のトナー像を定着させている。

【０００４】定着温度を制御する定着制御方式として
は、交流電源から定着ヒータに供給される交流電力を定
着温度が設定温度になるように制御するオン／オフ制御
方式と、交流電源から定着ヒータに供給される交流電力
の位相制御を定着温度が設定温度になるように行う位相
制御方式などがある。オン／オフ制御方式では、例えば
図１４に示すように目標温度（例えば１８５℃）を中心
として所定のバンド幅（例えば１８５℃±２℃）を設定
し、定着温度をサーミスタからなる温度検出器で検出し
て定着温度がバンド幅より高い時には定着ヒータをオ
フにし、定着温度がバンド幅より低い時には定着ヒー
タをオンにしている。さらに、定着温度がバンド幅の中
にある時は、前回の定着温度から見て定着温度が上昇
している時には定着ヒータがオンしている状態であるか
ら定着ヒータをオフにし、前回の定着温度から見て定着
温度が下降している時には定着ヒータがオフしている状
態であるから定着ヒータをオンにする。このような定着
ヒータのオン／オフ制御に加えて、露光ランプがオンし
ている時には定着ヒータの状態を変更しないという制約
を設けている。これは、定着ヒータを露光ランプの点灯
中（露光中）にオンまたはオフにすると、露光ランプの
ちらつきが発生するからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記オン／オフ制御方
式にあっては、露光ランプがオンしている時には定着ヒ
ータの状態を変更しないという制約を設けているので、
定着ヒータの容量が大きく且つ露光ランプの点灯時間が
長い、例えば転写紙の線速が遅くて転写紙を縦送りする
画像形成装置では、露光ランプの点灯中に定着温度が２
０℃近く上昇または下降して定着不良が生ずる。また、
定着温度がサーミスタの応答遅れによって目標温度に対
してプラス方向とマイナス方向の両方に振れてしまい、
定着温度は約４０℃のリップルが生ずる。このため、定
着装置はホットオフセット，コールドオフセット等の現
象が発生し易いという不具合があった。また、上記位相
制御方式では、電波ノイズが多く発生するので、その対
策にかなりコストがかかるという不具合があった。

【０００６】本発明は、上記欠点を改善し、定着温度の
変動を小さく抑えることができて電波ノイズの発生を少
なくすることができる定着制御方式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】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、像担持体を移動させる駆動
手段と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像
形成手段と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転
写する転写手段と、前記記録媒体上のトナー像を定着さ
せる定着手段とを有する画像形成装置の定着制御方式に
おいて、前記定着手段の定着温度を検出する温度検出手
段と、この温度検出手段からの入力信号により画像形成
動作中に前記定着手段の定着温度が上限値に達したこと
を検出し、この検出結果に応じて前記定着手段の定着温
度を制御する定着制御手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】定着手段の定着温度が温度検出手段により検出
される。そして、定着制御手段は、温度検出手段からの
入力信号により画像形成動作中に定着手段の定着温度が
上限値に達したことを検出し、この検出結果に応じて定
着手段の定着温度を制御する。

【０００９】

【実施例】図２は本発明を適用した複写機からなる電子
写真方式画像形成装置の第１の例の概略を示す。この複
写機は、本体１１の上部に原稿読み取り装置１２が設け
られている。この原稿読み取り装置１２では、原稿台１
３上の原稿が露光ランプからなる光源１４により照明さ
れ、その反射光がミラー１５〜１７を経てレンズ１８に
より集光されてＣＣＤ（電荷結合素子）からなるイメー
ジセンサ１９により光電変換されると共に、可動光学系
１４〜１７の移動により原稿の走査が行われて原稿が読
み取られる。この原稿読み取り装置１２におけるＣＣＤ
１９からの画像信号は図示しない画像処理部で所定の画
像処理がなされる。

【００１０】本体１１においては、感光体ドラムからな
る像担持体２０がメインモータからなる駆動部により回
転駆動されて帯電装置２１により一様に帯電された後に
書き込み装置２２による画像露光で画像が書き込まれて
静電潜像が形成される。書き込み装置２２では、半導体
レーザが上記画像処理部からの画像信号により変調され
てその画像信号に応じて強度が変化するレーザ光を出射
し、このレーザ光が回転多面鏡２３により偏向されて光
学系２４及びミラー２５を経て感光体ドラム２０に照射
される。

【００１１】イレーサ２６は、帯電装置２１と露光位置
との間に配置され、感光体ドラム２０上の画像領域外
と、画像領域内の先端部及び後端部の光除電を行う。感
光体ドラム２０上の静電潜像は現像装置２７により現像
されてトナー像に顕像化され、また、給紙装置２８，２
９のうち選択されたものから転写紙からなる記録媒体が
レジストローラ３０へ給紙される。

【００１２】レジストセンサ３１はレジストローラ３０
の手前に配置されて転写紙を検知し、レジストローラ３
０は給紙装置２８，２９から給紙された転写紙を所定の
画像位置調整量に相当する時間だけ遅れて感光体ドラム
２０上のトナー像と合わせて送出する。この転写紙は、
転写用チャージャからなる転写手段３２によるコロナ放
電で帯電されて感光体ドラム２０上のトナー像が転写さ
れ、分離用チャージャからなる分離手段３３によるコロ
ナ放電で感光体ドラム２０との静電吸着力が弱められて
感光体ドラム２０から分離された後に搬送ベルト３４に
より搬送される。感光体ドラム２０から分離しなかった
転写紙は分離爪３５により感光体ドラム２０から分離さ
れて搬送ベルト３４により搬送される。

【００１３】搬送ベルト３４で搬送された転写紙は、定
着ローラ３６ａ，加圧ローラ３６ｂ，定着ヒータ３６
ｃ，サーミスタからなる温度検出器３６ｄを有する定着
装置３６によりトナー像が定着され、排紙ローラ３７に
より機外へコピーとして排出される。感光体ドラム２０
は転写紙分離後にクリーニング装置３８により残留トナ
ーがクリーニングされる。

【００１４】このような複写動作は操作表示装置におけ
るスタートスイッチのオンで開始されて操作表示装置に
よる設定枚数分だけ繰り返して連続的に行われる。定着
ローラ３６ａ及び加圧ローラ３６ｂは図示しない駆動部
により互いに逆の方向に回転駆動され、定着ローラ３６
ａは定着ヒータ３６ｃにより内部から加熱される。サー
ミスタ３６ｄは定着ローラ３６ａに当接して定着温度
（定着ローラ３６ａの表面温度）を検出し、定着ファン
は定着装置３６の上方に配置される。この定着ファンは
本体１１内の空気をコピー排出口から排気する。

【００１５】図１はこの複写機の回路構成の一部を示
す。制御部４１は、マイクロコンピュータを用いて構成
され、本複写機の各部を制御して上記複写動作を操作表
示装置４３におけるスタートスイッチからの入力信号に
よりスタートスイツチのオンで開始させて操作表示装置
４３による設定枚数分だけ繰り返して連続的に行わせ
る。また、制御部４１は、定着温度及び定着ファンを後
述のように制御する定着制御手段を兼ねている。サーミ
スタ３６ｄからの温度検出信号はＡ／Ｄ変換器４３によ
りＡ／Ｄ変換されて制御部４１に入力され、定着ヒータ
駆動回路４４は制御部４１からの指令に従って交流電源
から定着ヒータ３６ｃへの交流電力をオン／オフさせ
る。定着ファン駆動回路４５は制御部４１からの指令に
従って定着ファン４６を制御し、露光ランプ駆動回路４
７は制御部４１からの指令に従って交流電源から露光ラ
ンプ１４への交流電力をオン／オフさせる。また、ゼロ
クロス検出回路４８は上記交流電源からの入力電圧のゼ
ロクロスを検出してゼロクロスパルスを制御部４１に入
力する。

【００１６】図３はこの例のタイミングチャートを示
し、図４及び図５は制御部４１の処理フローを示す。制
御部４１は複写動作中には図４に示すようにメインルー
チンで露光ランプ駆動回路４７を介して露光ランプ１４
をオンさせ、定着ヒータ駆動回路４４を介して定着ヒー
タ３６ｃをオンさせる。また、制御部４１はゼロクロス
検出回路４８からゼロクロスパルスが入力される毎に図
５に示す割込み処理を実行する。すなわち、制御部４１
は、ステップ５１で複写動作中（コピー中）であるか否
かを判断して複写動作中であればステップ５２で露光ラ
ンプ１４がオンしているか否かを判断し、露光ランプ１
４がオンしていればステップ５３でサーミスタ３６ｄか
らの温度検出信号をＡ／Ｄ変換器４２を介して読み込ん
でステップ５４でその読み込んだ温度検出信号により定
着装置３６の定着温度が予め設定されている上限（リミ
ット）値以上であるか否かを判断する。

【００１７】制御部４１は、定着温度が予め設定されて
いる上限値以上であればステップ５５で定着ヒータ駆動
回路４４を介して定着ヒータ３６ｃをオフさせる。ま
た、制御部４１は、露光ランプ１４がオフしていればス
テップ５６でサーミスタ３６ｄからの温度検出信号をＡ
／Ｄ変換器４２を介して読み込んでステップ５７でその
読み込んだ温度検出信号により定着装置３６の定着温度
が予め設定されている上限値以上であるか否かを判断す
る。制御部４１は、定着温度が予め設定されている上限
値以上であればステップ５７からステップ５５に進んで
定着ヒータ駆動回路４４を介して定着ヒータ３６ｃをオ
フさせ、定着温度が予め設定されている上限値以上でな
ければステップ５８で定着ヒータ駆動回路４４を介して
定着ヒータ３６ｃをオンさせる。

【００１８】この結果、複写動作時には図３に示すよう
に制御部４１は、露光ランプ１４を露光ランプ駆動回路
４７を介して上記交流電源の周期に同期して一定の周期
でオン／オフすることにより常時点灯させ、かつ、メイ
ンルーチンで定着ヒータ駆動回路４４を介して定着ヒー
タ３６ｃを露光ランプ１４とは逆にオン／オフし、つま
り、露光ランプ１４をオンにした時には定着ヒータ３６
ｃをオフさせて露光ランプ１４をオフにした時には定着
ヒータ３６ｃをオンにすることになる。

【００１９】しかも、制御部４１は、上記割込み処理に
より、露光ランプ１４の点灯中に定着ヒータ３６ｃのオ
ン／オフをオフ１回だけ許し、定着ヒータ３６ｃのオフ
後のオンを露光ランプ１４の点灯中には許さず、定着温
度が上限値を越えた時には露光ランプ１４の点灯如何に
かかわらず定着ヒータ３６ｃをオフにするという条件で
定着ヒータ３６ｃを制御する。定着ヒータ３６ｃは、複
写動作中には、メインルーチンで常時オンに設定され、
上記条件でのみオフにされる。

【００２０】この例では、定着温度のリップルは、露光
ランプ１４点灯中における定着ヒータ３６ｃのオフによ
る温度降下分が最大となり、従来のオン／オフ制御方式
による図１２に示すような定着温度リップルにおけるマ
イナス側の変動分だけとなって図１３に示すように１／
２の幅になる。このように定着温度の変動を小さく抑え
ることができ、かつ、電波ノイズの発生を従来のオン／
オフ制御方式と同等なレベルまで少なくすることができ
る。また、この例では、上記上限値を変更するだけで定
着温度のリップル幅をそのままとして定着ヒータ３６ｃ
の制御波形をシフトすることができる。また、露光ラン
プ１４の点灯中における定着ヒータ３６ｃの１回のみの
オフは露光ランプ１４に影響せず、複写画像にも影響し
なかった。

【００２１】図６は制御部４１における定着制御機能の
一部の等価回路を示す。抵抗４９の両端間には図示しな
い回路により上記上限値の電圧が生成され、サーミスタ
３６ｄからの温度検出信号は抵抗５０を介してコンパレ
ータ５１で上限値と比較される。制御部４１からのラン
プオン信号がインバータ５２を介してナンド回路５３に
入力され、コンパレータ５１の出力信号は露光ランプ１
４のオン時にノア回路５３で反転されてセレクタ５４の
入力端子Ａに入力される。

【００２２】また、コンパレータ５１の出力信号がイン
バータ５５で反転されてセレクタ５４の入力端子Ｂに入
力され、セレクタ５４はラッチ回路５６の出力信号に応
じて入力端子Ａ，Ｂからの入力信号を選択的に出力す
る。ラッチ回路５６はクロックＣＬＫによりセレクタ５
４の出力信号をラッチし、ラッチ回路５６の出力信号が
インバータ５７で反転されてセレクタ５８の入力端子Ａ
に入力される。

【００２３】セレクタ５８は、制御部４１から複写動作
時にアクティブとなるメインモータオン信号が入力され
るとともに、定着ヒータ３６ｃを複写動作時にオンさせ
るためのヒータオン信号が制御部４１から入力端子Ｂに
入力され、メインモータオン信号に応じて入力端子Ａ，
Ｂからの入力信号を選択的にヒータオン信号として定着
ヒータ駆動回路４４へ出力する。定着ヒータ駆動回路４
４はセレクタ５８からのヒータオン信号に応じて定着ヒ
ータ３６ｃをオン／オフさせる。

【００２４】最近の社会情勢ではエネルギーを節約する
というセーブ・エナジーが提唱されて複写機でもエネル
ギーを節約するセーブ・エナジー・モードを設けたもの
が出ているが、本発明を適用した画像形成装置の第２の
例は待機中の騒音（定着ファンの騒音）を定着温度に応
じて低減させるようにしたものである。この第２の例で
は、上記第１の例において、制御部４１は、複写待機中
に図７に示すようにサーミスタ３６ｄからの温度検出信
号をＡ／Ｄ変換器４２を介して読み込み、定着ファン４
６がオンする時間を計時するオンタイマーと、定着ファ
ン４６がオフする時間を計時するオフタイマーとの各設
定時間をその温度検出信号に応じて可変制御する。

【００２５】定着ファン駆動回路４５は、定着ファン４
６を回転駆動してオンタイマーに定着ファン４６駆動オ
ン時間を計時させ、オンタイマーのタイムアップで定着
ファン４６の駆動をオフさせてオフタイマーに定着ファ
ン４６駆動オフ時間を計時させ、オフタイマーのタイム
アップで定着ファン４６を回転駆動してオンタイマーに
定着ファン４６駆動オン時間を計時させるという動作を
繰り返すことにより定着ファン４６の回転駆動をオン／
オフさせて定着ファン４６の回転駆動オン／オフデュー
ティ比を定着温度に応じて制御することにより定着ファ
ン４６の回転数を定着温度に応じて無段階に切り換え
る。

【００２６】この場合、制御部４１は、図８及び図９に
示すように複写待機中の目標温度を例えば１００℃に設
定して複写待機中に定着温度が目標温度の１００℃に低
下するように定着ヒータ３６ｃを定着ヒータ駆動回路４
４を介して制御し、オンタイマー及びオフタイマーの各
設定時間を上記温度検出信号に応じて可変して定着ファ
ン４６の回転駆動オン／オフデューティ比を定着温度に
応じて無段階に切り換える。この第２の例では、複写待
機中に定着温度を目標温度の１００℃に低下させ、定着
ファン４６の回転駆動オン／オフデューティ比を定着温
度に応じて無段階に切り換えるので、複写待機中の複写
機騒音（定着ファン４６の騒音）を定着温度に応じて低
減させることができてセーブ・エナジーを実現できる。

【００２７】ところで、複写機等の画像形成装置におい
ては、電源オン時に定着ヒータは通常、常温（約２５
℃）より目標温度（例えば１８５℃）に向かって上昇す
るが、この時、定着温度の立ち上がりが定着ヒータの容
量が大きい装置では急勾配となり、定着温度検出用サー
ミスタに応答遅れが発生してしまう。これは定着ローラ
の周りの雰囲気温度が定着ローラの温度上昇に伴って上
昇しないために、定着温度検出用サーミスタが定着ロー
ラの表面温度と雰囲気温度の両方を検出することにより
発生する現象であるが、定着ローラ表面温度の安定時に
は雰囲気温度と定着ローラの表面温度との差が少なくな
るので、定着温度検出用サーミスタの応答遅れは少なく
なる。この電源オン時の定着温度検出用サーミスタの応
答遅れは温度で約２０℃以上の遅れである。このため、
定着温度検出用サーミスタで検出している温度と実際の
定着ローラの表面温度との間にはかなりの誤差が出てし
まって２０℃以上の開きが出てしまうので、定着ローラ
の表面温度は立ち上がり時のリロード温度（複写可能温
度）を確保することが難しい。立ち上がり時に定着ロー
ラの表面温度がリロード温度に確保できるようにすれ
ば、定着ローラの表面温度を制御する制御部はかなり複
雑な構成になってしまう。

【００２８】そこで、本発明を適用した画像形成装置の
第３の例は、その定着温度検出用サーミスタの応答遅れ
があっても、シンプルな構成で、立ち上がり時の定着温
度制御を十分に行うことができるようにしたものであ
る。この第３の例では、上記第１の例において、制御部
４１が図１０に示すような制御フローを立ち上がり時に
実行するようにしたものであり、図１１に示すような定
着温度立ち上がり特性を有する。

【００２９】制御部４１は、図１０に示すように電源オ
ン時にはサーミスタ３６ｄからの温度検出信号をＡ／Ｄ
変換器４２を介して読み込み、この温度検出信号から定
着温度が常温（３０℃以下）であるか否かを判断して定
着温度が常温でなければサーミスタ３６ｄからの温度検
出信号により定着温度が１７２℃以上の複写可能な温度
であるか否かを判断する。

【００３０】制御部４１は、定着温度が１７２℃以上で
あれば複写可（コピー可）の表示を操作表示装置４３に
行わせ、また、定着温度が常温であれば電源オンより２
８秒が経過しているか否かを判断して電源オンより２８
秒が経過していればサーミスタ３６ｄからの温度検出信
号により定着温度が１５０℃以上になったか否かを判断
する。制御部４１は、定着温度が１５０℃以上になれば
複写可の表示を操作表示装置４３に行わせる。

【００３１】ここに、上記２８秒という時間は、定着装
置３６のスペックがウォームアップ時間３０秒以下とい
う設定であって定着ヒータ３６ｃが１秒間に５℃上昇す
る場合に定着温度が電源オン時に常温から１５０℃以上
に立ち上がる定着温度立ち上がり時間であり、定着装置
のスペックを満足し且つ定着温度が電源オン時に常温か
ら確実に定着を行える温度まで立ち上がる定着温度立ち
上がり時間により任意に設定される。

【００３２】この第３の例では、サーミスタ３６ｄの応
答遅れがあっても、電源オン時の定着温度制御を定着温
度立ち上がり時間によって制御する、つまり、電源オン
から２８秒という定着立ち上がり時間が経過すれば複写
可の表示を走査表示装置４３に行わせるので、シンプル
な構成で、立ち上がり時の定着温度制御を十分に行うこ
とができる。なお、本発明は、上述の例に限定されるも
のではなく、ファクシミリなどの電子写真方式，静電記
録方式等の画像形成装置に同様に実施することができ
る。また、上述の例において、感光体ドラム２０は感光
体ベルト等の像担持体であってもよく、定着装置３６は
加圧ローラ３６ｂの代りに加圧ベルトを用いてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、像担持体を移動させる駆動手段と、前記像担持体上
にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持
体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記
記録媒体上のトナー像を定着させる定着手段とを有する
画像形成装置の定着制御方式において、前記定着手段の
定着温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段
からの入力信号により画像形成動作中に前記定着手段の
定着温度が上限値に達したことを検出し、この検出結果
に応じて前記定着手段の定着温度を制御する定着制御手
段とを備えたので、定着温度の変動を小さく抑えること
ができて電波ノイズの発生を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した複写機の第１の例の回路構成
を示すブロック図である。

【図２】同第１の例の概略を示す断面図である。

【図３】同第１の例の動作タイミングを示すタイミング
チャートである。

【図４】同第１の例における制御部のメインルーチンの
一部を示すフローチャートである。

【図５】同制御部の割込み処理ルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図６】同制御部の一部の等価回路を示すブロックであ
る。

【図７】本発明を適用した複写機の第２の例における制
御部の処理フローを示すフローチャートである。

【図８】同第２の例の定着温度制御特性を示す図であ
る。

【図９】同第２の例の定着ファン制御特性を示す図であ
る。

【図１０】本発明を適用した複写機の第３の例における
制御部の処理フローを示すフローチャートである。

【図１１】同第３の例の定着温度立ち上がり特性を示す
特性図である。

【図１２】従来のオン／オフ制御方式の定着温度測定例
を示す図である。

【図１３】上記第１の例の定着温度測定例を示す図であ
る。

【図１４】従来のオン／オフ制御方式を説明するための
図である。

【符号の説明】

３６ｃ 定着ヒータ ４１ 制御部 ４４ 定着ヒータ駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体を移動させる駆動手段と、前記像
   担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前
   記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段
   と、前記記録媒体上のトナー像を定着させる定着手段と
   を有する画像形成装置の定着制御方式において、前記定
   着手段の定着温度を検出する温度検出手段と、この温度
   検出手段からの入力信号により画像形成動作中に前記定
   着手段の定着温度が上限値に達したことを検出し、この
   検出結果に応じて前記定着手段の定着温度を制御する定
   着制御手段とを備えたことを特徴とする定着制御方式。