JPH03200185A - ローラ型熱定着器の温度制御方法 - 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」 本発明は未定着トナー像の熱定着を行う熱定着器におけ
る温度制御方法に係り、特に、ヒータを内蔵した定着ロ
ーラと加圧ローラの組み合わせからなるローラ型熱定着
器における温度制御方法に関する。

「従来の技術」 従来より例えばヒータを内蔵した定着ローラと加圧ロー
ラの組み合わせからなるローラ型熱定着器の温度制御方
式においては省電力化と熱劣化部品の耐久性の向上若し
くは速やかな定着動作の移行を図る為に、熱定着器の動
作状態に対応させて複数の制御目標温度を設定し、先ず
電源投入後、定着基準温度より低い待機基準温度で温度
制御を行いつつ、その間に定着開始信号が入った場合は
前記待機温度から定着基準温度に移行させ所定の定着動
作を行い、そして定着動作の終了と同時に再度待機温度
に移行させ、以下前記制御動作を繰り返し行うように構
成している。

さてこの種の装置における電源投入後待機基準温度まで
の立上げ工程においてはオーバシュートの防止と迅速な
立上げを図るために、一般に前記待機基準温度より低い
第１の設定温度まで全通電加熱により立上げた後、ロー
ラ表面の検知温度と待機基準温度の差に比例してパルス
幅変調若しくは周波数変調させた変調パルス信号を用い
てヒータ供給電源の制御を行なう、いわゆる比例制御方
式にて待機基準温度に移行させる方式を採用している。

そしてかかる立上げ制御の場合、前記ローラの非回転状
態を維持したまま電源投入後待機基準温度に移行させる
と、加圧ローラはヒータを内蔵した定着ローラと単に線
接触で接している為に、定着ローラより加圧ローラへの
熱移動がスムーズに行なわれず、この状態から定着基準
温度に立上げた後、ローラ対を回転させて所定の定着動
作を行なうと、定着ローラの熱が加圧ローラ側に奪熱さ
れてその表面温度が急速に低下し、定着不良が生じてし
まう。

かかる欠点を解消する為に、電源投入と同時に前記ロー
ラを回転させながら待機基準温度まで移行させるように
した装置も存在するが、かかる構成では、温度立上げ初
期から加圧ローラを介しての放熱が行なわれるために、
その分温度上昇速度が低下し、ウオームアツプ時間の長
時間化につながる。

この為前記両者の欠点を解消する為に、電源段人後所定
基準温度に到達するまで前記ローラ対を回転させずに昇
温を行ないその後ローラを回転させながら前記待機基準
温度に移行させるか、若しくは前記所定基準温度から待
機基準温度より低い第２の所定基準温度に到達するまで
ローラを回転させその後回転を停止した状態で待機基準
温度まで立上げるようにした温度制御方法が提案されて
いる。（特公昭６１−３１４６２〜３）［発明が解決し
ようとする技術的課題」しかしながら前記第１の従来方
式においても、待機基準温度に移行させながらローラを
回転させるという点においては前記従来技術と基本的に
変りがなく、特に比例制御に移行後ローラを回転させな
がら立上げ制御を行なうと、加圧ローラ側よりの放熱量
に比較してヒータよりの供給熱量が小である為に、やは
り立上げ時間の短縮につながらない。

又第２の方式では待機温度より低い温度域で短時間ロー
ラ回転を行なってもその効果は薄いのみならず、特に比
例制御域でローラの回転制御を行なうと熱供給量が少な
いために、熱分布の均一化が達成されない。

そしてこのような熱分布が不均一化した状態でローラを
停止しながら待機温度まで立上げてもヒータを内蔵した
定着ローラ側と加圧ローラ側とでは熱アンバランスが生
じているために、その状態で精度よく待機温度制御を行
なっても定着動作移行時にアンダーシュートが生じ、円
滑な定着動作を行ない得ない。

又かかる欠点を解消する為に、待機基準温度制御時にロ
ーラを回転させ、そしてより好ましくは、定着動作時と
待機時における負荷量の違いを考慮して定着動作時より
低速で回転させるようにした技術も提案されている。（
特開昭５３−１４１６３５号）しかしながら前記従来技
術においては低速と高速の２つの回転速度を生成する変
速手段を設けねばならず、而も低速で回転させながら熱
分布の均一化を図る事は、必然的に均熱化が遅延する事
になる。

この事は待機基準温度に移行初期に定着動作指令が入っ
た場合は熱分布が未だ不均一な状態で定着温度に移行す
る事となり、尚問題が生じる。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、待機温度に移行
後速やかに熱分布の均一化を達成し得るローラ型熱定着
器の温度制御方法を提供する事を目的とする。

又本発明の他の目的とするところは、比例制御方式を用
いてローラを回転させながら立上げた場合にもウオーム
アツプ時間が長時間化する事なく、而も待機温度移行後
においても温度変動が生じる事なく、これにより精度よ
い定着動作が可能なローラ型熱定着器の温度制御方法を
提供する事を目的とする。

［課題を解決する為の技術手段」 請求項１）及び４）に記載した発明は、ローラ回転時期
を効果的に選択すると共に、該ローラ回転と非回転若し
くは回転速度の変更に起因して生じる加圧ローラ側への
放熱量の変動に対応させてヒータ側よりの供給熱量の変
更を図ったもので、特に請求項１）においては、待機基
準温度への立上げ当初においては１強制的にローラを回
転させ、熱分布の均一化を達成すると共に、該回転によ
り加圧ローラ側への放熱量が大になるために、前記ロー
ラに供給するヒータ熱量を大、より具体的には前記ヒー
タの加熱を行なう比例制御用のパルス密度を密に設定し
た点を第１の特徴とする。

これにより速やかな熱分布の均一化が達成され、待機基
準温度立上げ初期に定着動作指令が入った場合にも精度
よく定着温度に移行可能である。

又かかる特徴によれば待機基準温度への到達前よりロー
ラを回転しながら立上げを行なう為に、オーバシュート
やアンダーシュートが生じる事なく精度よく立上げを行
なうが可能となる。

この場合、前記ローラの待機用基準温度までの立上げは
、全通電加熱により行なう事により立上げ速度のスピー
ドアップ化が達成される。

一方、熱分布の均一化が達成された後においては、無駄
な放熱の防止と省電力化を達成する為に、回転を停止若
しくは低速にさせるわけであるが、この際、該回転の変
更と連動させて、前記ローラに供給するヒータ熱量を切
換え、より具体的には前記比例制御用のパルス密度を粗
に設定した点を第２の特徴とする。

これにより無駄な放熱の防止と省電力化とともに、熱供
給量と放熱量がバランスした精度よい温度制御が可能と
なる。

一方請求項４）に記載した発明は、主として前記第３の
特徴をより具体化したもので、特に前記待機温度制御時
に前記ローラを回転させながら温度制御を行なう第１の
時間域と、前記ローラを停止した状態で温度制御を行な
う第２の時間域とを設け、第１の時間域におけるパルス
密度を第２の時間域のパルス密度より密に設定した事を
特徴とする温度制御方法を提案する。

尚、本発明は前記請求項１）に記載した、発明の様に温
度立上げ時の問題のみに限定される事なく、待機温度制
御時に例えば断続的にローラを回転しながら温度制御を
行なう場合にも適用される。

「実施例」 以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示的に詳しく
説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の
寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記
載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限定する
趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る電子写真プリンタの要部
構成と定着器周りの主要回路構成を示す概略ブロック図
で、その機械的構成について簡単に説明するに、記録紙
搬送路には上流側より給紙カセット１１．給紙ローラ１
２、レジストローラ１３゜不図示の感光体ドラム、及び
互いに同期して回転する加圧ローラｌｂと定着ローラ１
ａからなる熱定着器１等が配設されており、前記給紙ロ
ーラ１２、レジストローラ１３及び定着ローラ１ａ間に
はモータ１４に連結した歯車列１５若しくはクラッチ１
６が介在し、夫々同一周速で駆動可能に構成されている
。

そして前記モータ１４及びクラッチ１６は制御部よりの
駆動信号に基づいて駆動可能に構成し、公知の電子写真
動作を行なう。

一方前記定着ローラｌａは、その内部に軸線方向に沿っ
てヒータ１０を内蔵すると共に、その表面上にサーミス
タ２１を近接配置し、該サーミスタ２１よりの検知温度
に対応する検知電圧を温度制御周期１ 決定手段３０とパルス幅変調回路補に夫々入力している
。

温度周期決定手段３０は、定着基準温度と待機基準温度
の両制御目標温度に対応する基準電圧を設定する制御目
標温度設定回路３１と、該制御目標温度とサーミスタ２
Ｉよりの検知温度の温度差に対応する差電圧を増幅して
出力する温度差検知回路３２と、該差電圧に基づいて、
ＰＷＭ４１　（パルス幅変調回路）に出力するパルス密
度信号の周波数変調をおこなうＶＣＯ３３（周波数変調
回路）からなる。

ＶＣＯ３３にはＩＨｚと０．４１１ｚの２つの基準周波
数生成回路３３ａが付設され、定着動作時においては１
１１ｚの基準周波数をＶＣＯ３３側に入力し、前記差電
圧に基づいて該基準周波数の変調を行ない、力持機制御
時においてはローラの回転／停止動作と連動して前記基
準周波数を選択してローラ停止時においては０．４ｔｌ
ｚ、ローラ回転時においてはｌＨｚの基準周波数をＶＣ
Ｏ３３側に入力し、前記差電圧に基づいて該基準周波数
の変調を行なう様構成している。そしてこれらの基準周
波数の変更は制御部５０よりの選択信号に基づいて行な
われる。

ＰＷＭ４１では、前記パルス密度信号とともに、定着動
作時と待機時で夫々切換え可能な全通電温度に対応する
基準電圧設定回路４２よりの全通電電圧信号と前記サー
ミスタ２１よりの検知温度に対応する検知電圧を入力し
、前記検知温度が全通電温度以下の場合には前記パルス
密度信号を無視して全通電用レベル信号を制御部５０側
に出力し、一方前記検知温度が全通電温度以下の場合に
は前記パルス密度信号を無視して全通電用レベル信号を
制御部５０側に出力して、５ＳＲ１７を介してヒータｌ
Ｏの通電制御を行ない、一方前記全通電加熱により検知
温度が全通電温度以上に上昇した場合は前記制御目標温
度との差電圧に比例してパルス密度信号のパルス幅変調
を行ない、該信号を制御部５０側に出力して、５ＳＲ１
７を介してヒータｌＯの比例通電制御を行なう。

制御部５０は所定のプログラムに基づいて作動するマイ
クロコンピュータで構成され、電源スィッチ５１、定着
／待機状態選択スイッチ５２とともに。

後記する各種動作制御を行なうタイマ群ｘ−Ｚとアンド
ゲート５３が付設されている。

即ち、アンドゲート５３は、ＰＷＭ４１よりの出力信号
がレベル信号からパルス信号に切換わった際に発生する
全通電終了信号と、他の部材の動作状態レディ信号との
アンドを取って、その出力信号を制御部５０側に出力す
るものであるが、前記全通電終了信号の代りに検知温度
が電源投入後待機基準温度に到達した時点で制御部５０
より出力される信号とのアンドを取るようにしてもよい
。

タイマＸは、電源投入後定着基準温度に到達する直前位
置までローラ１ａの非回転状態を維持する時間を設定す
るもので前記電源スィッチ５１と連動して作動し、該タ
イマＸ終了信号により前記ローラ１ａの回転が開始する
。

タイマＹは前記ローラｌａ回転時間の終期を設定するも
ので、前記アンド信号と連動して、言い換えれば前記検
知温度が待機基準温度に到達した後、所定時間タイマＹ
が作動し、そのタイマＹ終了により定着ローラｌａの回
転が停止するように構成する。

尚、前記制御目標温度と全通電温度の基準電圧設定回路
３１．４２は分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２間に、抵抗Ｒ４とトラ
ンジスタＴｒｉからなる切換回路を接続して構成され、
制御部５０からの切換信号に基づき分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２
と抵抗Ｒ４間が並列接続される為に分圧比が変更、言い
換えれば基準電圧が待機時と定着動作時に対応させて、
全通電終了点と制御目標温度を切換可能に構成されてい
る。

尚１本実施例は待機時における全通電終了点と待機基準
温度を同一に設定している。

次にかかる実施例の動作を第２図の温度タイムチャート
図に基づいて説明する。

先ず電源を投入すると該投入動作と連動してタイマＸと
クラッチ１６ａが作動し、ローラ１ａ非回転のまま全通
電加熱が行なわれ、そして所定時間経過後タイマＸの終
了信号によりクラッチ１６ａの作動が解除されて前記ロ
ーラ１ａの回転が開始するとともに、制御部よりの選択
信号により、Ｖ　ＣＯ３３の基準周波数を１１１７．に
設定しておく。

そしてローラ１ａが回転しながら更に全通電加熱が行な
われ、待機基準温度まで到達する。

該待機基準温度で、前記全通電加熱から比例制御に切換
わり、前記ＩＨ７，の基準周波数に基づいてＶＣＯ３３
により密なパルス密度の変調信号をＰＭＷ４１に送信し
、該ローラ１ａの回転が停止するまでその基準周波数に
基づいて比例制御を行なう。

従ってかかる制御時点にはローラｌａの回転と密なる周
期密度でヒータの加熱制御が行なわれているために、加
圧ローラｉｂには十分なる熱が供給され、速やかに熱分
布の均一性が達成される。

そしてタイマＹのタイムアツプにより定着ローラ１ａの
回転が停止すると、該停止と連動してＶ６Ｏ１３の基準
周波数は０，４．ｔｌｚに切換わり、該基準周波数に基
づいてＶ６Ｏ１３により疎なパルス密度の変調信号をＰ
ＭＷ４１に送信し、定着動作指令があるまでその基準周
波数に基づいて比例制御を行なう。

従ってかかる制御時点には定着ローラ１ａのみの熱供給
であるために疎な周期密度でヒータの加熱制御で、十分
なる熱バランスを得る事が出来る。

そして定着動作指令が入ると、ＶＣＯ３３の基準周波数
は１１（Ｚに切換わり、該基準周波数に基づいてＶ６Ｏ
１３により密なパルス密度の変調信号をＰＭＷ４．ｌに
送信し、定着ローラ側で負荷による奪熱と熱バランスし
ながら定着動作指令が行なわれる。

かかる実施例によれば本発明の作用効果が円滑に達成さ
れる。

［効果Ｊ 以上記載のごとく本発明によれば、ローラ回転時期を効
果的に選択すると共に、該ローラ回転と非回転若しくは
回転速度の変更に起因して生じる加圧ローラ側への放熱
量の変動に対応させてヒータ側よりの供給熱量のバラン
スを図った為に、待機温度立上げ初期において速やかな
熱分布の均一化が達成され、待機基準温度立上げ初期に
定着動作指令が入った場合にも精度よく足首温度に移行
可能である。

又待機温度移行後においてはローラの回転停止にバラン
スさせて熱供給量も低減させる為に、無駄な放熱の防止
と省電力化とともに、熱供給量と放熱量がバランスした
精度よい温度制御が可能となる。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明　　　　　　　の実施例に係る電子写真
プリンタの要部構成と定着器周りの主要回路構成を示す
概略ブロック図で、 第２図はその動作を示す温度タイムチャート図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも定着動作待機時において、ローラ表面の
   検知温度と待機基準温度の差に比例して変調させたパル
   ス信号に基づいてヒータの加熱制御を行なうローラ型熱
   定着器の温度制御方法において、電源投入後、少なくと
   も待機基準温度到達前よりローラを回転させながら待機
   用基準温度まで立上げるとともに、該基準温度到達後所
   定時間経過後にローラの回転状態の変更を行なうと共に
   、該回転状態の変更に対応させて前記ローラに供給する
   ヒータ熱量を変更した事を特徴とする温度制御方法 ２）前記ローラの待機用基準温度までの立上げを、全通
   電加熱により行なう事を特徴とする請求項１）記載の温
   度制御方法 ３）前記ローラ回転状態の変更が、ローラの回転／停止
   動作であり、又ヒータの熱量変更が前記パルス信号のパ
   ルス密度の変更である請求項１）記載の温度制御方法 ４）少なくとも定着動作待機時に、ローラ表面の検知温
   度と待機基準温度の差に比例して変調させたパルス信号
   に基づいてヒータの加熱制御を行なうローラ型熱定着器
   の温度制御方法において、前記待機温度制御時に前記ロ
   ーラを回転させながら温度制御を行なう第１の時間域と
   、前記ローラを停止した状態で温度制御を行なう第２の
   時間域とを設け、第１の時間域におけるパルス密度を第
   ２の時間域のパルス密度より密に設定した事を特徴とす
   る温度制御方法