JPH0262575A - 定着装置 - 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、投入電源電圧の違いに１種類の加熱ヒータで
対応できる加熱式定着装置に関する。本発明の定着装置
は、電源電圧の異なる複数の地域に出荷される複写機等
の定着装置として利用できる。

［従来の技術］ 従来より、複写機等に使用される加熱式の定着装置は、
投入された電源によって加熱用のヒータが熱せられ、定
着部が所定の温度まで上昇した後、この温度を一定に維
持するように０Ｎ−ＯＦＦ制御されている。ここで、電
源投入後、定着部が所定温度になるまでの時間は、複写
機等の使用待ち時間となるため、できるだけ短い時間が
望ましい。

しかし、短時間で所定濃度に達するように加熱すると、
過剰加熱（オーバシュート）する場合が生ずる。その対
策として所定の加熱制御が行われていた。また、従来の
定着装置は、異なった電源電圧の地域では各電源電圧毎
に異なった電気抵抗を６つヒータを使用していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上述の従来の定着装置では、ヒータを加熱する
ために用いる電源電圧が異なる地域で利用する場合、同
一ヒータを使用すると投入される電源電圧によって単位
時間あ１〔りのヒータの発熱が大幅に異なるため、電源
投入後の過渡的な過剰加熱（オーバシュート〉部分が過
大となってヒ〜りを損傷したり、あるいは所定温度に達
する時間が大幅に遅れたりする。従来の定着装置の加熱
υ制御においては、そのことに対応できなかったので、
その対策としては、ヒータをその使用地域の電源電圧毎
に対応する電気抵抗をもつヒータに取り替える事で対処
していた。このため、使用される電源電圧に応じてその
都度ヒータを取替える作業を行い、さらに事務手続等そ
れに伴うａｍな作業をしなければならなかった。そのた
めの作業効率低下による経済的損失は無視できない大き
さになっていた。

そこで、本発明の課題は、使用される電ｆｌ電圧が異な
る地域においても、各投入電圧に対してヒタを取替える
ことなく、同一ヒータで対応できるようにすることであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の定着装置は、加熱ヒータをもつ定着部と、該定
着部温度を検出する定着部温度検出センサと、前記定着
部を所定温度にまで加熱するための複数の加熱パターン
を記憶する記憶部と、前記定着部温度検出センサの検出
信号により前記定着部温度の温度勾配を８１Ｉｗｉする
温度勾配演算部と、前記温度勾配演算部の信号により前
記記憶部から最適加熱パターンを選定する選定部と、前
記選定部により選定された前記最適加熱パターンにより
前記加熱ヒータの加熱を制御する加熱制御部と、を有す
ることを特徴とする構成としている。

本発明の定着装置を構成する記憶部に記憶されている加
熱パターンは、その加熱パターンを特徴付ける各種のパ
ラメータの値を設定することで構成される。そのパラメ
ータとして例えば加熱制御開始温度、０Ｎ−ＯＦＦパル
ス制御のデユーティ比、定常制御移行温度などがある。

これらのパラメータに基づく各種の加熱パターンのなか
で簡単な加熱パターンの種類として、投入される電源電
圧に対応して加熱制御開始温度のみを異なる値に設定し
、他のパラメータは同一な値で構成される加熱パターン
や、ＯＮ　−ＯＦ　ＦパルスＬ制御のデユーティ比のみ
を投入電源電圧に対応して異なる値に設定し９、他のパ
ラメータは同一である加熱バタンなどがある。

また、温度勾配演算部において用いる設定温度は、計時
を開始する温度ＴＳと計時を終了する温度Ｔｅの２つの
温度ｅある。これらの設定温度Ｔｓ、Ｔｅの温度幅Ｔｅ
−Ｔｓは、温度勾配を演算する際に妥当である幅にする
。設定温度Ｔｅは最も温度勾配が高い場合にもその後の
加熱制御が適切に制御可能な範囲内で、かつでざるだｔ
ノ高く設定するのが望ましい。逆に、温度勾配演算部に
所定時刻中を設定し、その間の温度上昇を計測すること
で温度勾配を演算することも可能であるが、計測終了時
の温度と、その後の加熱制ｔｓｕｉ￥ｈ温度までとの温
度差がばらつくため、あまり好ましくない。

最適パターンの選定する選定部には、各電源電圧での定
着部の温度勾配の判別に用いる判断値αＬが設定される
。

そして、各電源電圧での温度勾配が、その電圧での加熱
ヒータの発熱量による定着部の温度上昇で算出されるた
め、これら各温度勾配の間の中間値を判別値αＬとして
採用する。そのため、この判別値αＬの数は、電源電圧
の種類の数から１を減じた数になる。例えば２１！類の
電源電圧であれば判断１みはαｔの１つであり、電源電
圧が３種類であれば判別値はα１．α２の２つとなる。

［作用］ 本発明の定着装置では、加熱ヒータをもつ定着部の温度
を定着部温度検出センサによって常時測定している。電
源電圧によって加熱ヒータが発熱して定着部を加熱し、
定着部温度は上昇する。加熱ヒータの発熱量は投入電源
電圧によって決まり、同一加熱ヒータであれば電源電圧
が高くなれば、その電圧にほぼ比例して加熱ヒータの発
熱量は増大する。例えば１２０■の投入電源電圧で４０
０Ｗの加熱ヒータでは、２４０ｖの使用であれば８００
Ｗとなる。温度勾配演算部は定着部温度検出センサで検
出された定着部温度の検出信号を人力し、２点の設定温
度ＴＳ、　Ｔｅを経過する時間から定着部温度の温度勾
配を演算する。温度勾配が算出されたなら、その温度勾
配演算部からの信号によって、その温度勾配に最も適し
た加熱パターンを記憶部に記憶されている各電１１ｉ電
圧が投入された場合のそれぞれに対応した加熱パターン
のなかから選定部が選定する。そこで選定された最適加
熱パターンに従って加熱制御部は加熱ヒ〜りに供給する
電力を調節してヒータの加熱をυ１１１１する。

このようにして、ｔｓ　ｍ　ｔｕ大入後加熱ヒータは定
着部の表面温度が選定された加熱パターンの内容に従い
、加熱制御開始温度になるまで連続しで加熱され、その
温度を越えれば０Ｎ−ＯＦＦパルス１ｌｉｌ制御される
。そして、定着部表面温度が所定温度に達したら、定常
側０り即に移行し、所定湿度が維持される。

［実施例］ 本発明にかかる実施例の定着装置を第１図から第３図を
参照しながら説明する。第１図は本実施例の定着装置の
要部を示した概略構成図である。

本実施例の定着装置は第１図に示すように、加熱ヒータ
１をもつ定着部である定着ローラ２と、定着ローラ２の
表面温度を検出する定着部湿度検出センサであるサーミ
スタ３と、電源投入ににり過剰加熱を防止し、かつ短時
間に加熱ヒータ１を所定温度に加熱する加熱パターンを
、加熱ヒータに投入される電圧に対応して複数個記憶す
る記憶ＮＩ　４と、サーミスタ３の検出信号により定着
ローラ２の表面温度の温度勾配を演算する温度勾配演算
部５と、温度勾配演算部５の信号により記憶部４から最
適加熱パターンを選定する選定部６と、選定部６により
選定された最適加熱パターンにより加熱ヒータ１の加熱
をｉ、ＩＩ　１１１する加熱υ」胛部７を有する。

加熱ヒータ１は、定着ローラ２を加熱し転写材９上のト
ナー１０を溶融するための熱源としてのヒータである。

定着ローラ２は圧接ローラ８ととちに転写材１０をその
間に圧接しながら回転する。

定着ローラ２は内蔵している加熱ヒータ１によって加熱
されているので、圧接時に転写材１０上の定着ローラ２
側に付着されているトナー１０を溶融しながら転写材１
０に定着する。す°−ミスタ３は定着ローラ２の路上部
に摺接もしくは近接して定着ローラ２の表面温度を検出
する。この定着ローラ２の表面温度の検出は、電源投入
後は常時行われ、定着ローラ２の温度調節のために利用
される。記憶部４は、加熱ヒータ１に投入される各種電
源の電圧に対応する加熱パターンを記憶している。この
加熱パターンとして主なものは、０ＮＯＦＦのパルス制
御のデユーティ比、制御開始温度、定常制御への移行温
度等の各パラメータを曇に各電圧に対応し、加熱ヒータ
等の損傷防止のために過剰加熱（オーバシュート）を防
ぎ、利用の便のために短時間で所定温度に達するように
設定される。温度勾配演算部５はサーミスタ３が検出し
た定着ローラ２表面の温度を入力し、設定された温度Ｔ
ｓを越えた時点を基点に計時し、他に設定された温度Ｔ
（３までの経過時間を計測する。本実施例では温度Ｔｓ
を６０℃、温度Ｔｅを７０℃に設定している。これによ
り温度勾配を演算する。

選定部６は、温度勾配演算部５にによって冑られた温度
勾配を優に最適な加熱パターンを記憶部４に記憶されて
いる複数の加熱パターンにより選定する。本実施例では
、１００〜１２０■と２００〜２／ＩＯＶの２４ｉｒＩ
類の電源電圧を想定しているため、加熱パターンは２種
類となっている。そして、本実施例の加熱パターンは、
加熱ＩＭ　ｍ開始温度、０Ｎ−ＯＦＦパルス制御制御部
ティ比、定常制御移行温度の３種類のパラメータから戊
っている。

定常制御では一般に設定温度に対しある温度幅内に維持
できるように設定温度幅による０Ｎ−ＯＦＦ制御がなさ
れている。本実施例においても同様の制御を行う。加熱
ｉ制御部７は、・加熱ヒータ１への供給電力を選定部６
によって選定された加熱パターンに従って調節すること
で加熱υ制御を行う。

次に、本実施例で使用される制御フローチャートを第２
図に示し、その制御によって得られる定構部の温度変化
を第３図に示す。ここで用いている加熱パターンは、電
源°Ｍ圧が１００〜１２０Ｖ帯、２００〜２４０Ｖ帯の
２種類である場合で、それぞれに対応して１００〜１２
０Ｖ帯用をＡとし、２００〜２４０Ｖ帯用を８として２
種類を用意している。このとき、加熱ヒータとして１０
０ｖ〜２４０Ｖで使用でき、１２０ｖ使用Ｔ−４００Ｗ
のものを用いている。

本実施例では０Ｎ−ＯＦＦパルスυ」御のデユティ比は
Ａ、Ｂともに同じ２／９を採用し、加熱制御開始温度を
Δは１４０℃、Ｂは８０℃、定常制御移行温度をＡｌＢ
ともに１８０℃としている。

第２図のフローチャートに従って説明する。

ステップ１００で電源が投入されスタートづる。

加熱ヒータ１は発熱し、定着ロー５２の表面温度（Ｔと
する）はサーミスタ３で検出される。ステップ１０２で
定着ローラ２の検出温度が温度Ｔｓ（６０℃）を越えた
かが判断される。温度Ｔ　ｓを越えたならばステップ１
０４において時刻ｔｓで計時が開始される。定着ロー５
２の検出温度がさらに上界してステップ１０６で温度Ｔ
ｅ　（７０℃）を越えたならば、ステップ１０８におい
て時刻ｔｅで計時を停止する。そして、ステップ１１０
において、温度勾配演算部５は定着ローラ２の検出温度
が６０℃から７０℃まで上昇するのに要した時間（ｔｅ
−ｔｓ）によってこのときの温度勾配ｒ　（＝　（７０
−６０）／　（ｔｅ−ｔｓ））が演算される。ステップ
１１２でこの温度勾配γが予め設定された加熱パターン
のＡと８のうちどちらに適合するかが、選定部６によっ
て選定される。この選定には、これら２つの加熱パター
ンＡ、Ｂの温度勾配の判別値α１を設定しておぎ、ここ
で１９られた温度勾配γの判別値α１に対する大小によ
って選定する方式が最も簡１ｉ１である。Ｔがα１より
小さな場合は加熱パターンＡが選定され、Ｔがα１を越
えた場合は加熱パターンＢが選定される。

この選定された各位は、ステップ１１４でプログラム上
の所定のメモリにストアされる。

これより、加熱パターンＡが選定された場合について説
明する。ステップ１１６で定着ローラ２の表面温度Ｔが
１４０℃に達したならばステップ１１８で加熱０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御を開始する。このステップ１１６において、加
熱パターンＢが選定された場合は、定着ローラ２の表面
温度Ｔが８０℃に達すれば、ステップ１１８に移行する
。ステップ１２０１．：おいて加熱ヒータ１への電力供
給を通電（ＯＮ）　、ｍ′Ｆｉ（ＯＦＦ）のサイクルに
よる０Ｎ−ＯＦＦパルス制御で行う。このときのデユー
ティ比は２／９である。そしてステップ１２２で定着ロ
ーラ２の表面温度下が１８０℃に達したかを判断し、達
していればステップ１２４で定常制御に移行する。定常
制御に移行してからは通常行われている温度幅制御によ
って一定温度に維持される。

第３図は第２図のフローチャートに従って制御された本
実施例での定着ロー５２表面の検出温１隻の推移を示し
たものである。この場合、Ｃａ５ｅ工は投入された電源
の電圧が２００〜２４０Ｖであった場合であり、ＣａＳ
ｅ■は同一の加熱ヒータに１００〜１２０Ｖの゛電圧の
電源を投入した場合である。温度ＴＯにおいて電源が投
入され、定着ローラ２の表面温度はほぼ直線的に上昇Ｊ
る。

そして、その後の温度Ｔｓ　（６０℃）、Ｔｅ（７０℃
）間の経過時間（ｔｅ−ｔｓ）が計時され、温度勾配γ
が演算される。そこで・、Ｃａ５ｅＩは加熱パターンＢ
が、Ｑａｓｅ［は加熱パターンＡが選定される。そのた
め、定着ローラ２の表面の検出温度が、ＣａＳｅ■は８
０℃、Ｑａｓｅ［は１４０℃に達するまで加熱ヒータ１
には電気が通電される。その模、設定されたデユーティ
比２／９に従って加熱ヒータ１への給゛眉のＯＮ、ＯＦ
Ｆが繰返され、所定の設定温度（１８０℃）に達りる。

その後、定常の温度制御に移行して通常行われている温
度幅による０Ｎ−ＯＦＦ制御が行われる。

また、本実施例の記憶部４に代えて次の加熱パターンを
もつ記憶部８とすることができる。この加熱パターンは
パラメータのうち、０Ｎ−ＯＦＦパルス制御のデユーテ
ィ比を２種類の電源電圧に対応する異なる値に設定した
。そして、この２っの加熱パターンをＡ”、Ｂ−として
、０Ｎ−ＯＦＦパルス制御のデユーティ比を、Ａ′では
２１５とし、８′で１／６としている。加熱ｉ’Ｊ　仰
Ｕｎ始温度は／Ｍ、Ｂ−ともに１００℃とし、定常制御
移行温度を／Ｍ　　Ｂ′ともに１８０℃としている。

この加熱パターンに従い制御するフローチャートを第４
図に示し、そのυｊｔｌｌによって得られる定着部の温
度変化を第５図に示す。

ここで、第４図のフローチャー、トに従って説明するが
、′７！源が投入されスタートしてから加熱パターンが
選定されるまでは、同様に行われるので説明を省略する
。

これより、加熱バター・ンＡ′が選定されステップ２１
４で各パラメータ値が所定のメモリにストアされた場合
について説明する。加熱パターンＢ′が選定された場合
も同様である。ステップ２１６で定着Ｏ−ラ２の表面温
度Ｔが１００℃に達したならば、ステップ２１８で加熱
０Ｎ−ＯＦＦ制御を開始する。ステップ２２０で加熱ヒ
ータ１への電力供給を１ニーテイ比２１５の０Ｎ−ＯＦ
Ｆパルス制御によって調節する。このとき加熱パターン
Ｂ′が選定された場合は、デユーティ比が１／　６　（
Ｆ）　ＯＮ　　ＯＦ　Ｆ　ｉ＜　Ａｙ　スａＩＩＪ　ａ
ｌｌ　ｋ：　ナル。ソシテステップ２２２で定着ローラ
２の表面温度Ｔが１８０℃に達したかが判断され、達し
ていればステップ２２４で、定常制御に移行する。

第５図は第４図のフローチャートに従ってＩＩＩＪ御し
た場合の定着ローラ２表面の検出温度の推移を示したも
のである。Ｃａ５ｅＪは電源電圧が２００ｖの場合であ
り、ＣａＳｅ’ｆｌは同じ＜　１００Ｖの場合である。

この場合、Ｃａ５ｅＩ、Ｃａ５ｅ■はとちに電源電圧後
から同一の加熱制御開始温度（１００℃）まで、定着ロ
ーラ２の表面温度はほぼ直線的に上昇している。この間
にある温度ＴＳ（６０℃）と温度Ｔｅ　（７０℃）間の
経過時間を計測し温度勾配を演痒し、加熱パターンＡ′
加熱パターンＢ′のどちらかを選定する。Ｇａ５ｅ工の
場合は加熱パターンＢ′が選定され、０ＮＯＦＦパルス
制御のデユーティ比が１７６となる。Ｃａ５ｅ［の場合
は、加熱パターンＡ′が選定され、２１５のデユーティ
比が選定される。その後、これらのデユーティ比による
０Ｎ−ＯＦＦパルス２．１１１０で定常制御移行温度（
１８０℃）まで、定着ローラ２の表面温度が達したなら
、定常制御に移行し、所定の温度幅による制御が行われ
、定の温度が維持される。

なお、以上に述べた加熱パターンの各パラメータは各々
組合せて設定しても良い。さらに、この実施例で用いた
以外のｉｌＪ　ＩＩＩパラメータを用いでもよい。

また、電源投入時において、定着部の表面温度が温度勾
配を演算するために測定する温度ＴＳよりも高い温度で
あった欄・合には、所定の一定の温度に達するまでの時
間はあまり必要としないので、このときは用意しである
最もＮ源電圧が高い場合の加熱パターンを選定すること
ができる。このことは、加熱ヒータおよび定着部の損傷
を防ぐための安全性の高い加熱パターンを選択すること
に他ならない。この場合に、定着部の温度勾配がｍ度Ｔ
Ｓよりも下がるまで待ってから、再度、加熱ヒタ１に通
電し定ηローラ２を加熱し温度勾配を降出して行うこと
も可能である。しかし、この方式で（よ定着部の表面温
度が温度ＴＳ以下になるまでの温度下降に要する時間は
、温度上昇に比べ一般にはかなり長い時間が掛かるため
、あまり得策とはいえない。

［発明の効果１ 本発明の定着装冒は、投入される電源電圧に対応して予
め定着部加熱の加熱パターンを用意しておき、電源投入
後の定着部の温度」−昇での温度勾配によって用意され
ている加熱パターンの中から最適な加熱パターンを選定
するので、その選定された加熱パターンに従って加熱す
ることができる。

そのため、加熱ヒータおよび定着部の過剰加熱（オーバ
シュート）を防ぎ、かつ短時間に使用可能な一定温度に
することができる。このことは電源、電圧の異なる各地
域における使用においても、同一の加熱ヒータを用いる
ことができる。加熱ヒタを電源電圧の違いによって取置
える必要がなくなることで、それに伴う作業や手続等が
省略でき、作業性や経済性向上に大きく貢献できる。ま
た、電源電圧に対し、このことを考慮することなく各地
域における使用が可能となり、そのままの状態で使用を
続けることができる。このように、本発明は定着装置の
利便性を大ぎく向上さぼることができた。

【図面の簡単な説明】

制御のフローチ１シート図であり、第３図は第２図で制
御した場合の定着ローラ表面の温度推移図である。第４
図は他の実施例で用いた制御のフローチＶ−ト図であり
、第５図は第４図で制御した場合の定着ローラ表面の温
度推移図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱ヒータをもつ定着部と、 該定着部温度を検出する定着部温度検出センサと、 前記定着部を所定温度にまで加熱するための複数の加熱
   パターンを記憶する記憶部と、 前記定着部温度検出センサの検出信号により前記定着部
   温度の温度勾配を演算する温度勾配演算部と、 前記温度勾配演算部の信号により前記記憶部から最適加
   熱パターンを選定する選定部と、前記選定部により選定
   された前記最適加熱パターンにより前記加熱ヒータの加
   熱を制御する加熱制御部と、 を有することを特徴とする定着装置。