JPH08152802A

JPH08152802A - 加熱定着装置

Info

Publication number: JPH08152802A
Application number: JP6292644A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Miyata; 昌彦宮田; Atsumi Kurita; 篤実栗田; Hideo Saito; 秀夫斉藤; Kazuhiko Miyasato; 和彦宮里; Fumiya Shiseki; 文哉四関; Hide Shimazaki; 秀島崎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】オーバーシュートを抑制できる加熱定着装置
を提供すること。【構成】本発明の加熱定着装置１は、内部にヒーター
３を有する加熱ローラ２と、この加熱ローラ２と圧接す
る加圧ローラと、加熱ローラ２表面に当接または近接し
て配置されるヒーター温度センサー７と、ヒーター温度
センサー７による検出温度と所定の設定温度とを比較し
てヒーター３への通電を制御する制御部５とを備え、記
録材上に転写画像を加熱定着するものであり、環境温度
を検出する環境温度センサー４と、この環境温度センサ
ー４による検出温度に応じてヒーター３への供給電力を
可変するＣＰＵ１０とを備える構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、用紙等から成る記録材
上にトナー像等の転写画像を加熱定着させるための加熱
定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンタなどから成る電
子写真装置にはトナー像を用紙に転写した後に加熱定着
を行う加熱定着装置が設けられている。加熱定着装置
は、用紙が接触する加熱ローラと、所定の電力を得て加
熱ローラを加熱するためのヒーターと、加熱ローラの表
面温度を検出する温度センサーと、温度センサーからの
信号に基づきヒーターへ与える電力を制御する制御手段
とから構成されており、例えば複写機の立ち上げ時にお
いてはヒーターに最大電力を与え、短時間で加熱ローラ
が設定温度まで達するように制御している。また、加熱
ローラが設定温度まで達した段階では、ヒーターに与え
る電力をＯＮ／ＯＦＦし、加熱ローラの温度が高くなり
過ぎずしかも設定温度より下がらないよう制御してい
る。

【０００３】図５は、従来のヒーターの温度の状態を説
明する図である。すなわち、ウォームアップ（Ｗ／Ｕ
Ｐ）時においてはヒーターをＯＮとしてヒーター温度を
上げ、コントロール温度Ｔ0 に達した段階でヒーターを
ＯＦＦとする。その後、スタンバイ（ＳＴ−ＢＹ）時に
おいてはヒーターのＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、ヒーター
温度がコントロール温度Ｔ0 よりも下がらないよう制御
する。この状態でコピー等の作業か可能となる。

【０００４】また、定着作業（ＲＵＮ）時においては用
紙に熱を奪われてしまいヒーター温度が下がるため、常
にヒーターをＯＮとして加熱ローラを加熱する。ＲＵＮ
の後、再びコントロール温度がＴ0 まで達した段階で、
ヒーターのＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、コントロール温度
Ｔ0 を維持するよう制御する。なお、予熱モードに入っ
た段階ではヒーター温度がＴ1 以下となりコピー等の作
業が不可となる。

【０００５】このような加熱定着装置の温度制御として
特開平４−３２８８４号公報に記載された技術では、複
写機またはプリンタ本体の周囲温度とヒーター温度とに
よって、あるいはヒーター温度とヒーター温度の加熱時
温度勾配から周囲温度を判断し、ＳＴ−ＢＹ時のヒータ
ー温度を決定してＳＴ−ＢＹ時からＲＵＮまでに要する
時間を管理することが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複写機
あるいはプリンタなどの電子写真装置の場合、実際の可
動時間のうちのＳＴ−ＢＹ時間がほとんどであり、総電
力の大部分をＳＴ−ＢＹ時における加熱定着装置への供
給電力が占めていることが知られている。このような状
況において、上記の技術ではＳＴ−ＢＹ時にコントロー
ル温度を一定に保持するためのオーバーシュートを抑制
するのが困難であり、その分無駄な電力を使用しなけれ
ばならないという不都合が生じている。よって、本発明
はこのオーバーシュートを抑制できる加熱定着装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために成された加熱定着装置である。すなわ
ち、本発明の加熱定着装置は、内部に加熱手段を有する
加熱ローラと、この加熱ローラと圧接する加圧ローラ
と、加熱ローラ表面に当接または近接して配置される加
熱ローラ温度検出手段と、加熱ローラ温度検出手段によ
る検出温度と所定の設定温度とを比較して加熱手段への
通電を制御する制御手段とを備え、記録材上に転写画像
を加熱定着するものであり、環境温度を検出する環境温
度検出手段と、この環境温度検出手段による検出温度に
応じて加熱手段への供給電力を可変する電力制御手段と
を備える構成となっている。また、電力制御手段が、環
境温度検出手段による検出温度と設定温度との温度差に
基づいて加熱手段への供給電力を可変する加熱定着装置
でもある。

【０００８】

【作用】本発明では、環境温度検出手段によって加熱ロ
ーラの周囲における環境温度を検出しており、電力制御
手段がこの環境温度検出手段から得た検出温度とロール
の設定温度との差に基づき加熱手段へ与える電力の供給
量を制御している。すなわち、環境温度と設定温度との
差が大きい場合には加熱ローラが温まりにくい状態とな
っているため供給電力を多くし、反対に環境温度と設定
温度との差が小さい場合には加熱ローラが温まりやすい
状態となっているため供給電力を少なくする。これのよ
うに加熱ローラの周囲における環境温度と設定温度との
温度差に応じた段階的な供給電力の制御を逐次行うこと
で、きめ細かな温度制御となりオーバーシュートを抑制
することができるようになる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明の加熱定着装置における実施
例を図に基づいて説明する。図１は本実施例における加
熱定着装置１の一例を説明する模式図、図２は温度差と
供給電力との関係を示す図である。図１に示すように、
この加熱定着装置１は定着に必要な温度に設定される加
熱ローラ２と、所定の電力を得て加熱ローラ２を加熱す
るための加熱手段であるヒーター３と、ヒーター３の周
囲における環境温度を検出するための環境温度センサー
４と、ＣＰＵ１０からの信号に基づき電源６からヒータ
ー３に与える電力を制御するための制御部５とを備えた
構成となっている。この環境温度センサー４は、例えば
加熱定着装置１における周囲の画像形成装置本体内また
は画像形成装置本体側壁等に設けられており、ヒーター
３の周囲温度や画像形成装置本体内部の温度、本体周囲
の温度等の環境温度を検出できるようになっている。

【００１０】また、ＣＰＵ１０は環境温度センサー４か
らの信号を得て加熱ローラ２の設定温度と環境温度との
差を算出し、この温度差に基づいた供給電力を与えるよ
う制御部５に指示を与える。例えば、ＣＰＵ１０内のメ
モリ（図示せず）には、図２（ａ）に示すようなテーブ
ルが記憶されている。すなわち、環境温度の一つである
加熱ローラ２の周囲温度Ｔａ０、Ｔａ１…Ｔａｎおよび
これらと設定温度との差ｔａ０、ｔａ１…ｔａｎに各々
対応する供給電力Ｐａ０、Ｐａ１…Ｐａｎがテーブルデ
ータとして記憶されており、ＣＰＵ１０はこのテーブル
に基づいて制御部５への指示を決定している。

【００１１】供給電力Ｐａ０、Ｐａ１…Ｐａｎは、例え
ば交流の電源６をサイクルスティール制御する場合の段
階を示したものである。図３はサイクルスティール制御
による供給電力の制御例を説明する図であり、サイクル
ｍにおける交流のうちサイクルｎだけ供給するものであ
り、供給電力は制御サイクルｎ／ｍに応じて決定される
ことになる。供給電力Ｐａ０、Ｐａ１…Ｐａｎには、例
えばこのサイクルｎの値が段階的に設定されている。す
なわち、周囲温度と加熱ローラ２の設定温度との差が大
きい場合には、多くの供給電力を必要とするためサイク
ルｎの値が大きく設定され、反対に周囲温度と加熱ロー
ラ２の設定温度との差が小さい場合には、少ない供給電
力で済むためサイクルｎの値が小さく設定されている。

【００１２】制御手順としては、先ず、環境温度センサ
ー４にて加熱ローラ２の周囲の温度Ｔａを検出しＣＰＵ
１０へ送る。ＣＰＵ１０はこの周囲温度Ｔａと加熱ロー
ラ２の設定温度との差ｔａを算出し、先に説明したテー
ブル（図２（ａ）参照）からそのｔａに対応する供給電
力Ｐａを検索する。次いで、検索された供給電力Ｐａを
ＣＰＵ１０から制御部５へ与え、制御部５はこの供給電
力Ｐａに基づいて電源６を制御する。そして、このよう
なＣＰＵ１０による温度差ｔａの算出および供給電力Ｐ
ａに基づく電源６の制御を逐次行うようにする。

【００１３】図４は、このような制御を行った場合にお
けるヒーター温度の状態を説明する図である。すなわ
ち、先に説明したように、周囲温度と加熱ローラ２（図
１参照）の設定温度との差を逐次算出し、ヒーター３
（図１参照）に与える電力を制御することで、きめ細か
な温度制御を行うことが可能となる。つまり、Ｗ／ＵＰ
時においてはヒーター３を完全にＯＮの状態（１００％
の供給電力）としヒーター温度が短時間でコントロール
温度Ｔ0 まで達するよう制御する。また、ヒーター温度
がコントロール温度Ｔ0 に近づいた段階でサイクルステ
ィール制御すなわち周囲温度と加熱ローラ２の設定温度
との差に基づき段階的に供給電力を制御するようにす
る。

【００１４】さらに、ヒーター温度がコントロール温度
Ｔ0 に達した後のＳＴ−ＢＹ時においても逐次サイクル
スティール制御による供給電力の制御を行う。これによ
り、無駄な電力を与えることが無くなり、オーバーシュ
ートを抑制することが可能となる。なお、ＳＴ−ＢＹ時
においては、ある基準温度と環境温度センサー４による
検出温度とを比較してヒーター２への供給電力を制御す
るようにしてもよい。また、ＲＵＮによってヒーター温
度がコントロール温度Ｔ0 よりも低くなった場合には、
ヒーター３を完全にＯＮの状態（１００％の供給電力）
としてヒーター温度が早くコントロール温度Ｔ0 に達す
るよう制御する。

【００１５】そして、再びヒーター温度がコントロール
温度Ｔ0 に近づいた段階でサイクルスティール制御を行
い、周囲温度と加熱ローラ２の設定温度との差に基づき
段階的な供給電力の制御を行う。これを繰り返すことに
より、ＳＴ−ＢＹ時におけるオーバーシュートおよびフ
リッカーを抑制することができ、総電力の大部分を占め
るＳＴ−ＢＹ時での消費電力を低減することができるよ
うになる。しかも、ヒーター温度を安定させることがで
きるため加熱ローラ２の設定温度をその分下げることも
できるようになる。

【００１６】次に、本発明の他の実施例を説明する。他
の実施例においては、先に説明した加熱ローラ２の周囲
温度と加熱ローラ２の設定温度との差に基づいた供給電
力の制御を行うとともに、加熱ローラ２の温度と設定温
度との差に基づく供給電力の制御を行うようにしたもの
である。このため、他の実施例における加熱定着装置と
しては、図１に示す加熱定着装置１にヒーター温度セン
サー７を加えた構成となる。また、ＣＰＵ１０内のメモ
リ（図示せず）には、図２（ｂ）に示すようなテーブ
ル、すなわちヒーター温度Ｔｈ０、Ｔｈ１…Ｔｈｎおよ
びこれらと設定温度との差ｔｈ０、ｔｈ１…ｔｈｎに各
々対応する供給電力Ｐｈ０、Ｐｈ１…Ｐｈｎがテーブル
データとして記憶されている。この供給電力Ｐｈ０、Ｐ
ｈ１…Ｐｈｎには、例えばサイクルスティール制御にお
ける制御サイクルｎ／ｍのうちのｎの値が段階的に設定
されている。

【００１７】このような２つのテーブルを用いた温度制
御を行う手順としては、先ず、環境温度センサー４によ
り加熱ローラ２の周囲温度Ｔａを検出してＣＰＵ１０に
送る。ＣＰＵ１０は周囲温度Ｔａと加熱ローラ２の設定
温度との差ｔａを算出し、図２（ａ）に示すテーブルに
基づいてその差ｔａに対応する供給電力Ｐａを検索す
る。これによって、ヒーター３に与える電力Ｐａを仮決
定しておく。なお、他の実施例において設定されている
供給電力Ｐａは、一定時間に放熱されるヒーター３の熱
量を予測し補完すべきヒーター３への供給電力を示す値
となっている。

【００１８】次いで、ヒーター温度センサー７によりヒ
ーター温度Ｔｈを検出してＣＰＵ１０に送る。ＣＰＵ１
０はヒーター温度Ｔｈと加熱ローラ２の設定温度との差
ｔｈを算出し、図２（ｂ）に示すテーブルに基づいてそ
の差ｔｈに対応する供給電力Ｐｈを検索する。これによ
って、ヒーター３に与える電力Ｐｈを仮決定する。

【００１９】次に、周囲温度Ｔａと加熱ローラ２の設定
温度との差ｔａから仮決定された供給電力Ｐａと、ヒー
ター温度Ｔｈと加熱ローラ２の設定温度との差ｔｈから
仮決定された供給電力Ｐｈとを考慮した電力Ｐ＝ｆ（Ｐ
ａ，Ｐｈ）を求める。一例として、Ｐ＝Ｐａ＋Ｐｈとし
た場合には、仮決定した供給電力Ｐａと供給電力Ｐｈと
を加算したサイクルスティール制御つまり制御サイクル
ｎ／ｍにおけるｎがＰａ＋Ｐｈから求まる値に設定され
た電力供給が成される。この２つの供給電力Ｐａ、Ｐｈ
を逐次算出し、電力Ｐを求めてヒーター３への供給電力
を決定することで、特に設定温度（図４に示すコントロ
ール温度Ｔ0 ）付近における温度変化を極力抑えること
ができる。すなわち、オーバーシュートおよびフリッカ
ーを抑制することが可能となる。しかも、ヒーター温度
が安定する分加熱ローラ２の設定温度を下げることもで
きるようになる。

【００２０】なお、いずれの実施例においても周囲温度
Ｔａとヒーター３の設定温度との差ｔａに基づく供給電
力Ｐａおよびヒーター温度Ｔｈと加熱ローラ２の設定温
度との差ｔｈに基づく供給電力Ｐｈを図２に示すような
テーブルデータとして保持する例を示したが、本発明は
これに限定されず、例えば、Ｐａ＝ｆ（Ｔａ，ｔａ）お
よびＰｈ＝ｆ（Ｔｈ，ｔｈ）から成る所定の関数にて供
給電力Ｐａ、Ｐｈを各々算出するようにしてもよい。ま
た、他の実施例ではヒーター３へ与える電力Ｐとして、
Ｐ＝Ｐａ＋Ｐｈから算出する例を示したが、これ以外の
関係から算出してもよい。つまり、この関係は仮決定さ
れる供給電力Ｐａ、Ｐｈの設定値によって適宜決定すれ
ばよい。また、本実施例では供給電力の制御としてサイ
クルスティール制御を用いる場合を示したが、本発明は
これに限定されず、他の制御方法例えば位相制御やトラ
ンスによる制御方法を用いても同様である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の加熱定着装
置によれば次のような効果がある。すなわち、環境温度
検出手段による検出温度と加熱ローラの設定温度とに応
じて加熱手段への供給電力を可変制御するため、逐次加
熱手段への供給電力が適正化されることになり、供給電
力におけるオーバーシュートおよびフリッカーを極力抑
制できるものとなる。また、加熱手段の温度が安定する
ことからその分加熱ローラの設定温度を下げることがで
きようになる。つまり、これらによって特に総電力の大
部分を示すＳＴ−ＢＹ時における消費電力の無駄を軽減
することができ、電子写真装置等における省エネルギー
効果の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱定着装置を説明する模式図であ
る。

【図２】温度差と供給電力との関係を示す図である。

【図３】供給電力の制御例を説明する図である。

【図４】ヒーター温度の状態を説明する図である。

【図５】従来のヒーター温度の状態を説明する図であ
る。

【符号の説明】

１加熱定着装置２加熱ローラ３ヒーター４環境温度センサー５制御部６電源７ヒーター温度センサー１０ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮里和彦神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者四関文哉神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者島崎秀神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に加熱手段を有する加熱ローラと、
該加熱ローラと圧接する加圧ローラと、該加熱ローラ表
面に当接または近接して配置される加熱ローラ温度検出
手段と、該加熱ローラ温度検出手段による検出温度と所
定の設定温度とを比較して該加熱手段への通電を制御す
る制御手段とを備え、記録材上に転写画像を加熱定着す
る加熱定着装置において、環境温度を検出する環境温度検出手段と、前記環境温度検出手段による検出温度に応じて前記加熱
手段への供給電力を可変する電力制御手段とが設けられ
ていることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】前記電力制御手段は、前記環境温度検出
手段による検出温度と前記設定温度との温度差に基づい
て前記加熱手段への供給電力を可変することを特徴とす
る請求項１記載の加熱定着装置。