JPH03243975A - 画像形成装置 - 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］ 本発明は加熱定着装置を有する画像形成装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 従来、画像形成装置には、特開昭５７−５４９７０に記
載されているように、加熱ローラの表面温度が定着可能
温度たる印字温度に達する前の所定の温度となったとき
に給紙を開始するものがある。該所定の温度とは、転写
材が加熱ローラに到達するまでの時間で十分に印字温度
に達する温度である。

このように給紙することによって、印字指令を受けてか
ら印字開始までの時間を短縮するように構成されている
。また、上記従来の画像形成装置における加熱ローラの
表面温度の制御は以下のようであった。先ず、印字指令
を受けてから加熱ローラのヒータへの通電を開始して加
熱ローラの表面温度を上昇させ、次に、表面温度か印字
温度に達したらヒータへの通電を断続的に制御して加熱
ローラの表面温度を印字温度に保つように制御していた
。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例においては、印字指令を受け
たときの加熱ローラの表面温度か異なれば印字温度に達
するまでにヒータへ供給される電力量も異なり、不具合
を発生させる場合かあった。つまり、低い温度から印字
温度まで上昇させる場合はヒータへ供給される電力量が
多くなるので印字温度に達した後でオーバーシュートか
大きくなり上述のように印字温度に達するまてに給紙さ
れている転写材にカールやしわか発生するという問題点
かあった。

本発明は、上記問題点を解決し、大きなオーバーシュー
トのない定着装置を備えた画像形成装置を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば上記目的は、 内部にヒータを有し、回転自在に配設された定着用の加
熱ローラと、該加熱ローラの表面温度を検知する温度検
知手段と、上記ヒータに供給する電力を制御する電力制
御手段と、転写材を上記加熱ローラへ給送する転写材給
送手段とを備え、該電力制御手段は、上記加熱ローラの
表面温度か非定着時における待機温度と定着可能温度と
の間にあるとき印字指令信号の受信によって上記表面温
度を定着可能温度まで上昇させるべく上記ヒータに供給
する電力を制御するように設定されており、 上記転写材給送手段は、転写材が上記加熱ローラに到達
したときに、上記表面温度か定着可能温度となっている
ように転写材の給送を開始すべく設定されている画像形
成装置において。

上記印字指令信号の受信時における上記加熱ローラの表
面温度を記憶する温度記憶手段を備え、 上記電力制御手段は、上記加熱ローラの表面温度か待機
温度と定着可能温度との間に設定された判定温度に到達
した後に、定着可能温度に達するまての間、上記温度記
憶手段に記憶された温度が低い程上記ヒータに供給する
電力を少なくするように設定されている。

ことにより達成される。

［作用］ 本発明は、印字指令信号の受信時における加熱ローラの
表面温度を記憶する温度記憶手段を備えており、また、
電力制御手段には、定着可能温度と待機温度との間に判
定温度が設定されている。

上記電力制御手段は、加熱ローラの表面温度か上記判定
温度に到達した後は、上記温度記憶手段に記憶された温
度が低い程ヒータに供給する電力を少なくする。したが
って、上記印字指令信号の受信時において記憶された温
度が低いときは、上記判定温度に到達するまてに多くの
電力を供給しているので上記判定温度に到達後は電力の
供給を少なくして定着可能温度に到達したときのオーバ
ーシュートを小さくする。また、上記受信時に記憶され
た温度が高いときには上記判定温度に到達するまでに供
給した電力は上記温度が低いときに比べて少ないので、
上記判定温度到達後は上記温度か低いときよりも電力の
供給を多くして、オーバーシュートを抑えつつ定着可能
温度に到達する時間を短くする。

［実施例］ 本発明の第一実施例ないし第三実施例を添付図面の第１
図ないし第６図を用いて説明する。

〈第一実施例） 先ず、本発明の第一実施例を第１図ないし第４図を用い
て説明する。本実施例はレーザ光を用いたプリンタであ
る。

第１図において１は表面か無端移動可能な潜像相持体た
る感光ドラムである。該感光ドラムｌの表面は上方に配
された帯電器２によって一様に帯電されレーザ発光素子
３やポリゴンミラー４及びスキャナモータ５等を備えた
レーザ発光手段６から照射されるレーザビーム７及び結
像光学系７ａ、ミラー７ｂによフて露光か行なわれ上記
表面に静電潜像を形成する。該静電潜像は上記感光トラ
ムｌに対向して配設された現像装置８によって現像され
上記表面にはトナー像か形成される。該トナー像は、給
紙カセット９と給紙ローラ１０ならびにレジストローラ
１１を備えた転写材給送手段によって搬送された転写材
上に転写帯電器１２によって転写される。該転写された
転写材は定着装置１３に搬送され加熱ローラ１４と加圧
ローラ１５によって定着か行なわれ、排紙ローラ１６に
よって排紙トレイ１７に排紙される。一方、上記感光ド
ラムｌの表面はクリーナ１８て清掃された後、前露光ラ
ンプ１９て残留電荷が消去される。

次に第２図を用いて上記定着装置１３について詳しく説
明する。

加熱ローラ１４は矢印Ａ方向に回転自在に配設されてお
り、内部にヒータ２０を有している。該加熱ローラ１４
には加圧ローラ１５が圧接して配設されており矢印Ａ゛
方向回転するようになっている。

上記加熱ローラ１４及び加圧ローラ１５の手前位置（第
２図において左側）には搬送ガイド２１が設けられてお
り、転写材２２を加熱ローラ１４と加圧ローラ１５の圧
接部に導いている。転写材２２は該圧接部において加熱
及び挟圧されて定着される。上記加熱ローラ１４の表面
温度は該加熱ローラ１４に当接して配設された温度検知
手段たるサーミスタ２３によって検知され、下達の電力
制御手段によって読み取るようになっている。該電力制
御手段にはヒータ２０か接続されており、サーミスタ２
３からの温度データを基に、上記加熱ローラ１４の表面
温度の温度制御を行なっている。

この電力制御手段は第３図に示されるような構成になっ
ている。第３図において２４は、電力制御手段たるＭＰ
Ｕ（マイクロコンピュータ）である。該ＭＰＵ２４は、
マイクロプロセッサ、ＲＡＭ、　ＲＯＩＩＩ、入出力バ
ッファ等を有している。上記ＭＰＵ２４は電力制御手段
であるが、また、後述するように温度を記憶する温度記
憶手段てもある。このような、電力制御及び温度記憶は
上記サーミスタ２３からの温度データを基に行なわれる
か、Ｌ記肝口２４にはＡ／Ｄ変換器２５の出力側が接続
されてあり、該Ａ／Ｄ変換器２５を介してサーミスタ２
３からの温度データを入力する。該Ａ／Ｄ変換器２５の
入力側にはサーミスタ２３及び該サーミスタ２３に直列
に接続された分圧抵抗２６か接続されて上記温度データ
は定電圧ＶＣＣを分圧した電圧値としてＡ／Ｄ変換器２
５に入力される。そして、該Ａ／Ｄ変換器２５に入力さ
れたデータはデジタルデータに変換されて上記ＭＰＵ２
４に出力されるようになっている。上記サーミスタ２３
は温度か下がると抵抗値が下がるという性質を有してい
るので、結果としてＡ／Ｄ変換器２５に入力される電圧
も下がる。また、逆に、温度が上がると抵抗値が上がる
ので電圧は上がるようになっている。

上記ＭＰＵ２４は、電力制御手段として、上述したよう
な温度データを基にヒータ２０を断続的に駆動するか、
この断続的な駆動は５ＳＲ（ソリッドステートリレー）
２７によって行なわれる。該５ＳＲ２７はバッファ１ｃ
２８を介してＭＰＩＪ２４と接続されてあり、ＭＰＵ２
４からの信号によってヒータ２０への電力を断続的に供
給する。

次に以上のような本実施例装置における温度制御につい
て説明する。

従来は印字指令を受信すると、針１２４がヒータ２０を
駆動して定着可能温度たる印字温度まで加熱ローラ１４
の表面温度を上昇させ、印字温度に到達したところで該
印字温度を超えないようにヒータ２０を断続的に制御し
ていた。しかし、この手法によると、印字温度に上昇す
るまでに要した電力が大きいために、印字温度になって
からヒータ２０への通電を止めても加熱ローラ１４の表
面温度はすぐには低下せずにそのまま上昇を続は印字温
度を超える温度となってしまう。いわゆるオーバーシュ
ートという現象である。この現象は、印字指令信号を受
信したときの温度（以下スタート温度とする）が低い程
顕著である。つまり、印字温度と温度上昇を開始したと
きのスタート温度との差か大きい程多くの電力を必要と
するからである。

そこで、本発明は、温度上昇を開始するときのスタート
温度を１ｌｌＰＵ２４によって記憶しておき、印字温度
と待機温度の間に設定された判定温度（以下チエツク温
度とする）に達したときにヒータ２０への通電を止める
。そして、先に記憶したスタート温度が低い程ヒータ２
０に対する非通電時間を長くする。つまり、上記所定の
チエツク温度となったと時点からの温度上昇を利用する
のである。また、先に記憶したスタート温度か高い場合
には上記スタート温度か低い場合に比べて通電を止めて
からの温度上昇か少ないので、ヒータ２０に対する非通
電時間を短くする。そして、所定の時間ヒータ２０への
通電を止めた後は、従来通り、印字温度となるように断
続的制御を行なう。

このように制御することによって、印字温度に到達した
際のオーバーシュートは非常に小さくなり、しわ、カー
ル等を発生させることかない。

次に、第１図を用いて本実施例装置の動作を説明し、次
に定着装置における具体的な温度制御の手法について説
明する。

先ずプリンタに電源か投入されると給紙カセット９内に
転写材か装填されているか等の内部状態を常にチエツク
しプリント可能かどうかをコントローラ（図示せず。例
えばパーソナルコンピュータ等）に知らせる。プリント
可能な状態にあるときコントローラは、必要に応してプ
リンタへ印字指令信号を送ることで印字動作か開始され
る。最初に前露光ランプ１９．帯電器２、転写帯電器１
２をオンの状態とし、感光ドラムｌを回転させることに
より感光トラム１の表面電位の初期化を行なうと共にポ
リゴンミラー４の回転を開始し、ヒータ２０へ通電して
加熱ローラ１４の温度を上げる。ポリゴンミラー４の回
転か安定したところで、プリンタは加熱ローラ１４の温
度か給紙温度すなわち転写材の搬送を開始してから転写
材が定着装置１３に達するまてに加熱ローラ１４の温度
かトナー像を転写材に十分定着できる印字温度になるこ
とを見込める温度になるまで待機する。加熱ローラ１４
の温度が給紙温度に達したところで給紙ローラｌＯによ
り給紙カセット９から転写材か給送され、転写材の先端
かレジストローラ１１に達したところで一旦転写材の搬
送を停止し、コントローラに副走査方向同期信号（ＶＳ
ＹＮＣ信号）の送出要求を行ない、これに応じてコント
ローラはＶＳＹＮＣ信号を送出すると共に、プリンタか
らの主走査方向同期信号（ＢＤ倍信号に同期させて画像
信号を送出する。ポリゴンミラー４により反射されたレ
ーザ光は結像光学系７ａ及びミラー７ｂにより感光ドラ
ムｌ上に光像を形成する。光像は次に現像装置８で現像
されてトナー像となる。レジストローラ１１によりトナ
ー像と先端合せの行なわれた転写材は、転写帯電器１２
でトナー像を転写し、搬送されて定着装置１３でトナー
像を定着し、排紙ローラ１６によって排紙トレイ１７に
排出される。このときコントローラから再度プリント開
始信号が送出されていれば給紙カセット９から転写材を
給紙し、上記画像形成動作を繰り返す。

次に以上のような本実施例の定着装置における温度制御
について第４図を用いて説明する。

先ず、電源投入後、加熱ローラ１４の表面温度が待機温
度（１００°Ｃ）になるように制御する。ＭＰＵ２４は
サーミスタ２３の端子電圧をＡ／Ｄ変換器２５により表
面温度を検知し、待機温度になっているかを判断する（
第４図１０１）。表面温度が待機温度より低ければヒー
タ２０への通電を行ない、再び表面温度を調べる（第４
図１０２→１ｏｔ）。一方、待機温度に到達したら印字
指令信号か送出されているかを調べる（第４図１０３）
。印字指令信号が送出されていないときは表面温度が待
機温度を超えないように制御する（第４図１０３→１０
４→１０１）。一方、印字指令信号を受信したら印字温
度（１０８°Ｃ）に上昇させるためにヒータ２０への通
電を行なうと共にＭＰＵ２４のＲＡＭにＡ／Ｄ変換器２
５から送られてくるデジタルデータをスタート温度とし
て記憶する（第４図１０５）。次に表面温度が給紙温度
（１７０°Ｃ）になるまで待機する（第４図１０６）。

給紙温度に到達したら給紙動作を行ないコントローラに
ＶＳＹＮＣ信号の送出要求を行なう（第４図１０７）。

その後は表面温度かチエツク温度（１７５℃）になるま
で待機する（第４図１０８）。チエツク湿度になったら
ヒータへの通電を止める（第４図１０９）。次にスター
ト温度を１１０℃と比較し、１１０℃より低いときはヒ
ータ２０へ供給された電力量か非常に多いのでオーバー
シュートも大きくなるため、ヒータ２０への通電をＷめ
たまま２秒間待機して印字温度に到達するのを待つ（第
４図１１０→１１１→１１５）。

方、スタート温度が１１０°Ｃ以−Ｌ１５０°Ｃ未満の
ときは、ヒータ２０への通電を止める時間を１秒間にし
て印字温度になるのを待つ（第４図１１０→１１２→ｌ
１３→１１５）。さらに、スタート温度か１５０℃以上
のときはヒータ２０への通電を止める時間を０．５秒間
として印字温度となるのを待つ（第４図１１２→１１４
→１１５）。以上のように、ヒータ２０への通電を所定
時間止めた後は、表面温度か印字温度（１８０°Ｃ）を
維持するように制御する。表面温度か印字温度に達した
ときはヒータ２０への通電を行ない印字終了かどうかを
調べる（第４図１１５→１１６→１１８）。一方１表面
温度か印字温度よりも高いときはヒータ２０への通電を
止めて印字終了かどうかを調べる（第４図１１５→１１
７→１１８）。以上のように印字動作が終了したかを判
断しながら、印字温度を維持し、印字動作が終了してい
れば再び表面温度を待機湿度とするように制御する（第
４図１１８→１０１）。印字動作か終了していなければ
印字温度を維持するように制御する（第４図１１８→１
１５）。

以上説明したように、加熱ローラ１４の表面温度か印字
温度に達する前に、ヒータ２０への電力供給を止めて、
止めた後における温度上昇を利用するのて印字温度に到
達した際にはオーバーシュートか小さく応答の遅れを補
正することかできる。さらに、印字開始のときのスター
ト温度に応じてヒータ２０への電力供給を止める時間を
変えるのでヒータ２０への電力供給を止めている間に表
面温度か下かり過ぎてしまうことがない。

（第二実施例〉 次に本発明の第二実施例を第５図のフローチャートを用
いて説明する。なお１本発明はＶＳＹＮＣ信号送出要求
（第４図において１０７）後の制御のみが第一実施例と
異なるのて、それ以前の制御に関しては説明を省略する
。

本実施例においては、スタート温度を１１０℃未満、１
１０℃以上１５０℃未満、１５０℃以上の三種類に区分
する手法は第一実施例と共通であるが、上記三種類に区
分された各々のスタート温度に対して該スタート温度か
低い程低い温度にチエツク温度を設定し、加熱ローラの
表面温度かチエツク温度に到達した時点から印字温度を
維持するためのヒータの断続的制御を行なうものである
。本実施例では、最も低いスタート温度である１１０℃
未満のスタート温度に対するチエツク温度を１７３℃と
し、１１０℃以上１５０℃未満のスタート温度に対して
は１７５℃、１５０℃以上のスタート温度に対しては１
７７℃を各々・チエツク温度とした。したかって、最も
低い１７３°Ｃのチエツク温度を基準のチエツク温度と
すれば、１１０℃以上１５０℃未満のスタート温度の場
合は１７３℃から１７５℃に至るまでヒータへ連続的な
通電を行ない、１５０℃以上のスタート温度の場合は１
７３℃から１７７℃に至るまてヒータへ連続的な通電を
行なうことになり、スタート温度か低い程基準のチエツ
ク温度（１７３℃）到達後にヒータに供給される電力を
少なくしている。

以下に、第５図のフローチャートを用いて上述の温度制
御について説明をする。

給紙動作及びＶＳＹＮＣ信号送出要求を行なった後は、
先ずスタート温度データが１１０℃未満であるかどうか
を調べる（第５図２０１）、　１１０℃未満ならばチエ
ツク温度を１７３℃に設定する（第５図２０１）。次に
スタート温度が１１０℃以上１５０℃未満かどうかを調
べる（第５図２０３）、　１１０℃以上１５０℃未満な
らばチエツク温度を１７５℃に設定する（第５図２０４
）。上記以外すなわち１５０℃以上ならばチエツク温度
を１７７℃に設定する（第５図２０５）、以上のように
チエツク温度を設定した後は表面温度が設定したチエツ
ク温度に達するまで待機する（第５図２０６）、チエツ
ク温度に達したらヒータに通電を行なっているかどうか
を調べ（第５図２０７）、行なっていれば通電を止めて
（第５図ＺＯａ）、そうでなければ通電を行なう（第５
図２０９）、その後０．２秒間時間待く第５図２■０）
、印字温度に到達したかどうかを調べる（第５図２１１
）。

表面温度か印字温度に達したらヒータへの通電を止めて
印字温度に達したことを判別するフラグをセットする（
第５図２１２）。また印字温度に達していなければ判別
フラグかセットされているかを調べ（第５図２１３）、
判別フラグかセットされていなければ、すなわち−度も
印字温度に達していない場合は先のチエツク温度到達後
のヒータの断続的制御（第５図２０７→２０８→２１０
もしくは２０７→２０９→２１Ｏ）へ戻る。判別フラグ
かセットされている場合はヒータへの通電を行なう（第
５図２１３→２１４）。つまり、−度印字温度に達した
ときは。

０．２秒の待機を行なわずにヒータの断続的制御を行な
う。以上のようなヒータの断続的制御を行ないなから印
字動作か終了したかどうかを判断しく第５図２１５）、
印字動作が終了していれば印字温度に達したことを判別
する判別フラグをリセットし表面温度を待機温度にする
制御へ戻る（第５図２１６→第４図１０１）。印字動作
か終了していなければ上述のように印字温度を維持する
制御を繰り返す。

以上説明したように、加熱ローラの表面温度か印字温度
に達する前のチエツク温度到達時に、ヒータ２０への通
電を断続的に制御することで電力供給を制限することに
よって、オーバーシュートを防止する。また、スタート
温度が低い程チエツク温度を低い温度に設定することに
よって、オーバーシュートを防止しつつ印字温度への到
達時間を短くしている。

〈第三実施例〉 次に本発明の第三実施例について第６図のフローチャー
トを用いて説明する。なお、本実施例は給紙動作及びＶ
ＳＹＮＣ送出要求までは第一実施例と共通な制御を行な
うので説明を省略する。

本実施例は、表面温度かチエツク温度到達後に、−時的
にヒータへの通電を止めるのは第一実施例と共通である
か、その後１秒を周期として断続的にヒータに電力を供
給する。しかも当初ヒータへの通電を行なう時間を短く
して徐々に増加させる（１秒以内）。したかって、スタ
ート温度が低い場合にはヒータへの通電を止めても温度
上昇か早いので、上記のヒータへの通電を行なう時間か
短い期間内、すわわち少ない電力量で印字温度に到達す
る。一方、スタート温度が高い場合は、ヒータへの通電
を行なう時間が徐々に増加するので十分な電力が供給さ
れ比較的短い時間で印字温度に到達することとなる。

次に第６図のフローチャートを用いて本実施例の温度制
御について説明する。なお、本実施例ではチエツク温度
を１７５℃に設定した。

先ず、チエツク温度に到達したら肝Ｕ２４のＲＡｉｌに
ヒータへの通電を行なう時間Ｔ。ｐＩとヒータへの通電
を止める時間Ｔ。□の初期値をそれぞれＴ。０を０秒、
Ｔｏｒｒを１秒にセットする（第６図３０１）。次にヒ
ータへの通電を行なっているかを調べ（第６図３０２）
、行なっていなければヒータへの通電を行ないＴ。０に
０．２秒を加算した後Ｔ。Ｎ時間待機する（第６図３０
３→３０４）、また、通電を行なっていれば、ヒータへ
の通電を止めてＴ。２Ｆから０．２秒を減算した後Ｔ。

ｒｒ時間待機する（第６図３０５．３０６）。

次に表面温度か印字温度（１８０℃）になっているかど
うかを調べて（第６図３０７）、印字温度に達していれ
ばヒータへの通電を止めて印字温度に達したことを判別
するフラグをセットする（第６図３０８）。印字温度に
達していなければ上記判別フラグかセットされているか
また、ＴＯＮ時間か１秒となっているかどうかを調べ（
第６図３０９）、そのどちらかでもないときは上述のヒ
ータの断続的制御を繰り返す（第６図３０９→３０２）
。しかし、判別フラグがセットされているか、またはＴ
。Ｎが１秒ならばヒータへの通電を行なう（第６図３１
０）。

以上のように印字温度を維持する制御を行ないなから印
字動作か終了したかを判断し印字か終了していれば印字
温度に達したことを判別する判別フラグをリセットし、
再び待機温度を維持する制御へ戻る（第６図３１２→第
４図１０１）。印字動作が終了していなければ上述の印
字温度を維持する制御を繰り返す。

以上説明したように、チエツク温度に到達してからヒー
タを断続的に制御しさらに、通電、非通電のデユーティ
を変えていくことでヒータへ供給する電力を徐々に増加
させるため、通電を止めてからの温度上昇か大きければ
短い時間でしかも少ない電力で印字温度に達し、通電を
止めてからの温度上昇が小さければ電力か徐々に増加す
るのて比較的短い時間て印字温度へ達する。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば印字指令信号の受
信時における加熱ローラの表面温度か低い程判定温度到
達後におけるヒータへの電力の供給を、少なくするよう
に制御するので、上記受信時における上記表面温度か低
いときには、印字温度に達した際のオーバーシュートを
小さくする。

また、上記受信時における上記表面温度か高いときには
適切な量の電力か供給されるのて、オーバーシュートを
抑えつつ印字温度に到達する時間を短くすることかでき
る。したがって、上記受信時における上記表面温度によ
らず印字温度に到達した際のオーバーシュートを小さく
するのて、転写材のカールやしわを防止することかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例装置の概略構成を示す断面
図、第２図は第１図装置の定着装置を示す斜視図、第３
図は第２図装置の制御手段を示すブロック図、第４図は
第２図装置の温度制御の流れを示すフローチャート、第
５図は本発明の第二実施例の温度制御の流れを示すフロ
ーチャート、第６図は本発明の第三実施例の温度制御の
流れを示すフローチャートである。 ９・・・・・・給紙カセット（転写材給送手段）１０・
・・・・・給紙ローラ（転写材給送手段）１４・・・・
・・加熱ローラ ２０・・・・・・ヒータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部にヒータを有し、回転自在に配設された定着用の加
   熱ローラと、該加熱ローラの表面温度を検知する温度検
   知手段と、上記ヒータに供給する電力を制御する電力制
   御手段と、転写材を上記加熱ローラへ給送する転写材給
   送手段とを備え、該電力制御手段は、上記加熱ローラの
   表面温度が非定着時における待機温度と定着可能温度と
   の間にあるとき印字指令信号の受信によって上記表面温
   度を定着可能温度まで上昇させるべく上記ヒータに供給
   する電力を制御するように設定されており、 上記転写材給送手段は、転写材が上記加熱ローラに到達
   したときに、上記表面温度が定着可能温度となっている
   ように転写材の給送を開始すべく設定されている画像形
   成装置において、 上記印字指令信号の受信時における上記加熱ローラの表
   面温度を記憶する温度記憶手段を備え、 上記電力制御手段は、上記加熱ローラの表面温度が待機
   温度と定着可能温度との間に設定された判定温度に到達
   した後に、定着可能温度に達するまでの間、上記温度記
   憶手段に記憶された温度が低い程上記ヒータに供給する
   電力を少なくするように設定されている、 ことを特徴とする画像形成装置。