JPS61156079A - 加熱定着ロ−ラの温度制御装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機や各種のプリンタ等において、記録紙
上に画像を定着させる加熱定着ローラの温度制御装置に
関する。

さらに詳述すると、熱溶融性イン・りを付着させた記録
紙を加熱することによりこの記録紙上にインクを定着さ
せる加熱定着ローラを備え、このローラの表面に摺接す
ることでその表面温度を検出する手段、及び、この表面
温度検出手段からの情報に基づいて前記ローラの表面温
度を設定温度範囲内に維持すべくこのローラに内蔵した
ヒータの作動を制御する手段を設けた、加熱定着ローラ
の温度制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、上述した定着ローラの温度制御装置においては、
ヒータの作動制御手段は以下ムこ示すように構成されて
いた。

つまり、サーミスタ等の表面温度検出手段によって検出
された表面温度が、設定温度以上になれば、定着ローラ
に内蔵したヒータの作動を停止させ、一方、検出された
表面温度が設定温度以下になれば、ヒータの作動を開始
させるようにしたものである。そして、定着ローラの表
面温度が高温になりすぎた場合には、潤滑オイルが発煙
したり定着ローラが破損されたりする事故が、また、表
面温度が低温になりすぎた場合には、トナーのオフセン
トが生じ、定着不良が起きたり定着ローラの表面が傷つ
いたりする事故が発生する虞れがあるので、表面温度の
上限値と下限値とを設け、表面温度がそれら限度値を越
えれば、異常と判断して各機器の作動を停止させるよう
に構成したものである（特に文献はない）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述した従来構成による場合には、次のような
問題のある現状であり、改善の余地があった。

つまり、記録紙が通過する事による温度低下環を考慮し
て、それら表面温度の上限値と下限値との間の通常動作
範囲は、比較的広い範囲になるように設定されている。

従って、もし仮にヒータに対する制御が正常に行われて
おらずにヒータの作動状態が変化しなかった場合等には
、定着ローラの表面温度が設定温度から外れた時点では
その事を判別することができず、異常状態の検出が遅れ
がちになる虞れがあった。

本発明の目的は、上記実情に鑑み、加熱定着ローラの表
面温度の制御をより精度よく行って、上述したようなト
ラブルが発生しないようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による加熱定着ローラの温度制御装置の特徴構成
は、加熱定着ローラの表面に摺接した表面温度検出手段
からの情報に基づいて、このローラの表面温度を設定温
度範囲内に維持すべ（、このローラに内蔵したヒータの
作動を制御する手段に、表面温度検出手段からの異なっ
た時刻における情報によりヒータ表面温度の変化率を求
める演算手段、及び、この演算手段により求められた温
度変化率が所定の範囲を越えた時に、前記ヒータの作動
が異常であると判断するヒータ作動異常検出手段を設け
たことにある。

〔作　用〕

つまり、例えば、ヒータを作動すべく制御している状態
において、ヒータの断線等に起因して一定時間内に温度
上昇が見られない場合、或いは、ヒータの作動を停止す
べく制御している状態において、制御が正常に行われず
に一定時間内に温度下降が見られない場合に、夫々、ヒ
ータの作動が異常であると判断するのである。

従って、仮にヒータ自身や制御動作に異常がある場合に
は、ヒータの表面温度が異常状態になる以前に、温度変
化率の異常をもって、ヒータ作動の異常を検出できるの
である。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による加熱定着ローラの温度制御装置を
適用した、プリンタ等における加熱式定着装置を示して
いる。

（１）　は加熱定着ローラであり、内蔵したヒータ（２
）により熱せられる。この加熱定着ローラ（１）の周面
に摺接する状態で、今１つの定着ローラ（３）が設けら
れている。このローラ（３）には、オイル規制ブレード
（４）及び定着オイル塗布ローラ（６）が摺接しており
、塗布フェルト（５）の毛細管現象でオイル槽（７）か
ら吸い上げられた定着オイルを、塗布ローラ（６）によ
って定着ローラ（３）の表面に塗布するとともに、規制
ブレード（４）によって全面に一様に伸展するようにな
っている。そして、両ローラ（１）　、　（３）の間に
、熱溶融性インクを付着させた記録紙を挟持通過させ、
加熱定着ローラ（１）による加熱で、このインクを溶融
させて記録紙上に定着させるように構成されている。

定着後の記録紙は、加熱定着ローラ（１）に摺接する分
離爪（９）によって、このローラ（１）から分離されて
定着装置外に送り出される。一方、両ローラ（１）　、
　（３）の表面に付着したトナーは、夫々両ローラ（１
）、（３）に摺接するクリーニングローラ（１０）とク
リーニングブレード（８）とによって掻き落とされるよ
うになっている。

また、加熱定着ローラ（１）の表面には、その表面温度
の検出手段の一例としてのサーミスタ（１１）が摺接し
ており、このサーミスタ値１１）からの検出表面温度情
報に基づいて、後述するように、ヒータの作動を制御す
るように構成されている。尚、図中（１２）は、温度ヒ
ユーズである。

次にヒータ（２）の作動制御について説明する。

第２図は制御手段の一例として主要部をマイクロコンピ
ュータ（Ｃ）から構成される装置のブロック図である。

サーミスタ（１１）は抵抗（Ｒ）と直列に接続されてお
り、直流の電源電圧（Ｖｃｃ）を両者で分圧している。

そして、この分圧値（Ｌ）がＡＤ変換器（１３）及びＩ
１０インターフェース（１４）を介してマイクロコンピ
ュータ（Ｃ）のＣＰ　Ｕ　（１５）に入力されている。

マイクロコンピュータ（Ｃ）のＲＯＭ　（１６）内には
、後述する温度制御のプログラムの他、各機器のシーケ
ンスプログラム、並びに、サーミスタ（１１）からＡＤ
変換されて入力される電圧値（ｄ）と温度との対照テー
ブル等が記憶されている。マイクロコンピュータ（Ｃ）
は、他に、データを格納するＲＡＭ（１７）、及び、独
立した３つのタイマ（八）〜（Ｃ）を備えている。

タイマ（Ａ）は、ヒータ（２）の作動停止とともにスタ
ートされ、加熱定着ローラ（１）の表面温度が下降する
時の温度変化率を求めるに足る時間後に、タイムアツプ
するように設定されている。タイマ（Ｂ）は、ヒータ（
２）の作動開始とともにスタートされ、加熱定着ローラ
（１）の表面温度が上昇する時の温度変化率を求めるに
足る時間後に、タイムアツプするように設定されている
。また、タイマ（Ｃ）のタイムアツプ時間は、ローラ（
１）の表面温度のサンプリング時間に等しく設定されて
いる。

加熱定着ローラ（１）には熱容量があり、ヒータ（２）
からの熱の伝達に時間がかかる。従って、ヒータ（２）
が作動状態から停止されても、ローラ（１）の表面温度
は一旦上昇してから下降を開始する。また、ヒータ（２
）が停止状態から作動された場合も、ローラ（１）の表
面温度は一旦下降してから上昇を開始する。そこで、タ
イマ（Ａ）とタイマ（Ｂ）とのタイムアツプ時間は、そ
れらの条件に見合って設定されている。

一方、Ｉ１０インターフェース（１４）からは、ヒータ
（２）に対する制御信号（Ｓｌ）が出力され、ヒータ駆
動部（１５）に入力される。ヒータ駆動部（１５）では
、電源同期信号（Ｓ２）によって零クロス信号を作り、
この信号と制御信号（Ｓｌ）とによって、トライチック
（１６）の状態を切り替え、ヒータ（２）の作動と停止
とを行う。図中（ＶＡ）はヒータ（２）に対する電源で
ある。

上述の構成を持ったヒータ（２）の制御装置による制御
動作を、第３図に示すフローチャートに基づいて説明す
る。

プリンタのメインスイッチが閉成され、記録可能状態に
おいて、ヒータ制御のルーチンは常に作動している。

まず、初期設定を行う。ここでは、ヒータ（２）を作動
停止させ、この時のサーミスタ（１１）からＡＤ変換さ
れたサーミスタ値（ｄ）（以後、単にサーミスタ値（ｄ
）と称する）を、メモリ（Ｍ）内で、（ｄ、）としてス
トアし、タイマ（＾）をスタートさせる（＃０）。

通常の制御状態において、まず、サーミスタ値（ｄ）を
読み込み（＃１）、与め設定した温度に対応するサーミ
スタ値（ｄｏ）と比較する（＃２）。

測定サーミスタ値（ｄ）が設定サーミスタ値（ｄｏ）よ
りも小さければ、即ち、加熱定着ローラ（１）の表面温
度が設定温度よりも高ければ、ヒータ（２）が作動状態
かどうかを判別する（＃３）。ヒータ（２）が作動状態
であれば作動を停止させ（＃４）、続いてタイマ（Ｂ）
をストップするとともに（＃５）、タイマ（Ａ）をスタ
ートさせる〔＃６）。

また、この時のサーミスタ値（ｄ）を（ｄ＋）としてス
トアする（＃７）。その後、タイマ（Ｃ）をスタートし
く＃８）、タイムアツプを待って（＃９）次のサンプリ
ンクを行う。この間に、他のａＲＨの制御が行われる。

前回のサンプリンク時にヒータ（２）を作動停止したこ
とで、このサンプリンク時には、（＃３）のステップで
の判別によって、（＃１０）のステップへ移る。タイマ
（八）がタイムアツプ。

していなければ再度サンプリングを行い、タイマ（Ａ）
がタイムアンプした時点で、その時のサーミスタ値（ｄ
）　とメモリ内にあるヒータ作動停止時のサーミスタ値
（ｄｌ）とを比較する（＃１１）。

検出サーミスタ値（ｄ）がメモリ（Ｍ）内のサーミスタ
値（ｄ、）よりも大きければ、即ち、ローラ（１）の表
面温度が下降していれば、正常な動作と判１折して、タ
イマ（八）をリセットし、サンプリングを続行する。

一方、（＃１１）のステップで、検出サーミスタ値（ｃ
ｌ）がメモリ（Ｍ）内のサーミスタ値（ｃ＋　＋　）よ
りも小さければ、即ち、ローラ（１）の表面温度が上昇
すれば、何らかの異常が発生したと判断し、ヒータ（２
）を作動停止するとともに（＃１２）、そ９他の出力を
全て“ＯＦＦ”にした後０２１３）、Ｌラー表示する（
＃１４）。

また、（＃２）のステップで、検出サーミスタＩＵ（ｄ
）か設定サーミスタ値（ｄｏ）よりも大きければ、即ち
、ローラ（１）の表面温度が設定温度よりも低ければ、
ヒータ（２）が作動停止状態かどうかを判別する（＃１
５）。ヒータ（２）が停止状態であれば作動を開始させ
（＃１６）、続いてタイマ（Ａ）をスト７プするととも
に（＃Ｉ７）、タイマ（Ｂ）をスタートさせる（＃１８
）。また、この時のサーミスタ値（ｄ）を（ｄ２）とし
てス１−アする（ｔｔ１９）。

その後、タイマ（Ｃ）のタイムアツプを待って、次のサ
ンプリングを行う（＃８，９）。

前回のサンプリング時にヒータ（２）を作動開始したこ
とで、このサンプリング時には、（＃ｉ５）のステップ
での判別によって、（＃２０）のステップへ移る。タイ
マ（Ｂ）がタイムアツプしていなければ再度サンプリン
グを行い、タイマ（Ｂ）がタイムアツプした時点で、そ
の時のサーミスタ値（ｄ）とメモリ内にあるヒータ作動
開始時のサーミスタ値（ｄ２）とを比較する（＃２１）
。検出サーミスタ値（ｄ）がメモリ（Ｍ）内のサーミス
タ値（ｄ２）よりも小さければ、即ち、ローラ（１）の
表面温度が上昇していれば、正常な動作と判断して、タ
イマ（Ｂ）をリセットし、サンプリングを続行する。

一方、（＃２１）のステップで、検出サーミスタ値（ｄ
）がメモリ（Ｍ）内のサーミスタ値（ｄ）よりも大きけ
れば、即ち、ローラ（１）の表面温度が下降すれば、何
らかの異常が発生したと判断し、ヒータ（２）を作動停
止するとともに（＃２２）、その他の出力を全て“ＯＦ
　Ｆ　”にしたｆ！（＃２３）、エラー表示する（＃２
４）。

尚、タイマ（Ｃ）がスタートしてからタイムアンプする
までの時間、即ちサンプリング間隔は、タイマ（Ａ）又
はタイマ（Ｂ）がスタートしてからタイムアツプするま
での時間よりも小に設定されており、定着待機時等にお
いては、設定温度の近辺で、ヒータ（２）を作動させる
ルーチン（＃１５〜＃１９．　　＃Ｉ５〜＃２０）と、
ヒータ（２）を停止させるルーチン（＃３〜＃７．＃３
〜＃１０）とを交互に行っている。そのため、記録紙を
通過させたりして、一時的にローラ（２）の表面温度が
下降する場合等の他は両タイマ（Ａ）　、　（Ｂ）はタ
イムアンプすることがなく、ヒータ（２）の作動状態が
変化する毎に両タイマ（Ａ）　、　（Ｂ）は夫々クリア
されるものである（＃５．　　＃１７）。

上述した実施例では、単に、一定時間経過後のサーミス
タ値（ｄ）と、作動状態が変化した時点のサーミスタ値
（ａ、）又は（ｄ２）とを比較し、その結果に基づいて
、ヒータ作動が異常であるか否かを判別するよう乙こし
ているか、この判断は、例えば、正常時の温度変化曲線
の回帰関数を求めておき、この関数に対する偏差を取る
等の方式で行ってもよく、種々の方式での判断が可能で
ある。

先の実施例で用いたサーミスタ（１１）に替えて、水晶
温度センサを用いてＡＤ変換器を省略する事もでき、そ
れらを表面温度検出手段（１１）と称する。

本発明は、プリンタの他、複写機等において、加熱する
ことで記録紙上にインクを定着させる加熱定着ローラに
対して適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように、本発明による加熱定着ローラの
温度制御装置は、ローラの表面温度とその変化率との両
者に基づいて、このローラに対するヒータの温度を制御
するものであるから、仮にヒータの作動か異常になった
時でも、ローラの表面温度が設定温度を大きく越えるよ
りも前に、そのことを検出できるようになった。

従って、この検出結果に基づいて、使用者がヒータの停
止操作を行ったり、或いは、ヒータの作動を自動的に停
止させたりすることによって、定着ロールの表面温度が
高温になりすぎて潤滑オイルの発煙や定着ロールの破損
を招来したり、逆に、表面温度が低温になりすぎてトナ
ーのオフセットによる定着不良が生じたりするトラブル
を未然に防止できるようになった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかる加熱定着ローラの温度制御装置の
実施例を示し、第１図は加熱式定着装置の概略断面図、
第２図は制御装置のブロック図、第３図はヒータの温度
制御を示すフローチャートである。 （１）・・・・・・加熱定着ローラ、（２）・・・・・
・ヒータ、（１１）・・・・・・温度検出手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱溶融性インクを付着させた記録紙を加熱することによ
   りこの記録紙上にインクを定着させる加熱定着ローラを
   備え、このローラの表面に摺接することでその表面温度
   を検出する手段、及び、この表面温度検出手段からの情
   報に基づいて前記ローラの表面温度を設定温度範囲内に
   維持すべくこのローラに内蔵したヒータの作動を制御す
   る手段を設けた、加熱定着ローラの温度制御装置におい
   て、前記ヒータ作動制御手段に、前記表面温度検出手段
   からの異なった時刻における情報によりヒータ表面温度
   の変化率を求める演算手段、及びこの演算手段により求
   められた温度変化率が所定の範囲を越えた時に前記ヒー
   タの作動が異常であると判断するヒータ作動異常検出手
   段を設けてある加熱定着ローラの温度制御装置。