JPH08106234A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本出願に係る第１の発明は、コストを上昇さ
せることなく、電源電圧が変動した場合でも、過不足な
くヒーターへの通電を行うことのできる加熱装置を提供
することを目的としている。 【構成】 プリント指令の入力により、ヒーター３への
通電比率を６０％として通電を行い（Ｓ２１）、ヒータ
ー３の温度が４０℃から５０℃になるまでの時間を計測
し（Ｓ２２）、計測した上昇時間に基づいて（ｂ）のテ
ーブルから通電比率を求め、設定する（Ｓ２３）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、未定着画像の定着や、
画像の表面の向上等に用いられ、所定の設定温度に維持
された加熱体からの熱で記録材上の像を加熱する加熱装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から定着装置としては、所定の定着
温度に維持された加熱体からの熱で記録材上の像を加熱
定着する加熱定着装置が広く用いられており、その一例
として、通電開始後瞬時に昇温するサーマルヘッドと薄
膜のフィルムを用いたフィルム方式の定着装置が挙げら
れる。

【０００３】図６にフィルム方式の定着装置の一例を示
す。図６において、３は加熱体としてのヒーター、１は
ヒーター３を断熱支持するステー、２は定着フィルムで
ある。４は加圧ローラーを兼ねた駆動ローラーであり、
シリコーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有し、加
圧手段（図示せず）により矢印Ｄの方向に定着フィルム
２を定着に必要な力でヒーター３に圧接させている。

【０００４】このような装置において、加圧ローラーを
兼ねた駆動ローラー４が矢印Ｅの方向に回転すると、ヒ
ーター３への加圧力により、定着フィルム２は矢印Ｆの
方向に搬送され、このとき、定着フィルム２と駆動ロー
ラ４とにより挟持搬送される記録材上の像がヒーター３
からの熱を受けて定着される。

【０００５】従って、良好な画像を得るにはヒーター３
の温度を所定値に保つことが必要であり、この装置で
は、ヒーター３の上部に設けたサーミスタ５よってヒー
ター３の温度を検知し、検知した温度に基づいてＣＰＵ
１０によりトライアック１１をオン・オフしてヒーター
３への通電を制御し、ヒーター３の温度を所望の温度に
保っている。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来の定着装置では、電源電圧が変動すると、図７に
示すようにヒーター３に供給される電力が電源電圧の自
乗に比例して変動するため、例えば電源電圧が一定値以
上になった場合には、通電電力がα［Ｗ］を超えてしま
い、ブレーカーが落ちるという問題点があった。

【０００７】一方、電源電圧が所定内値のうちの最大値
をとるときでもブレーカーが落ちないように、ヒーター
３へ通電を規制すると、電源電圧が一定値以下になると
通電電力がβ［Ｗ］を下回ってしまい、所定の時間で立
上がらなくなったり、あるいは定着中にヒーター３を一
定温度に維持できなくなり、定着不良を起こしてしまう
という問題があった。

【０００８】そこで、従来は、図６に示すように、電源
電圧とトライアック１１との間に電圧検知回路１２を設
け、該電圧検知回路１２により電源電圧を監視しながら
ヒーター３への通電電力を制御する方法が提案された。

【０００９】この方法は、図８に示すように、電源オン
後にプリント動作が開始されると（ステップＳ７１〜Ｓ
７２）、電圧検知回路１２により電源電圧を検出し（ス
テップＳ７３）、検出した電源電圧に基づいて、通電電
圧がβ［Ｗ］以上α［Ｗ］以下となるように通電電力を
決定し（ステップＳ７４）、ヒーター３への通電を行う
ものである（ステップＳ７５）。

【００１０】この方法によれば、電源電圧が変動した場
合でも、常にヒーター３への通電電力を所定範囲に保つ
ことができ、ブレーカーを落とすことも、定着不良を発
生させることもなかった。

【００１１】しかし、この方法では、回路構成が複雑に
なり、コストを上昇させるという問題があった。

【００１２】本出願に係る第１の発明は、上記問題点を
解決し、コストを上昇させることなく、電源電圧が変動
した場合でも、過不足なくヒーターへの通電を行うこと
のできる加熱装置を提供することを目的としている。

【００１３】また、本出願に係る第２の発明は、上記目
的の他、コストを上昇させることなく、電圧検知回路を
設けた場合と同様な細かく精密な制御を行うことのでき
る加熱装置を提供することを目的としている。

【００１４】さらに、本出願に係る第３の目的は、上記
目的の他、電源電圧の変動が生じた場合でも、過不足の
ないヒーターへの通電が可能で、かつ、熱伝導速度が速
く、良好な定着を行うことのできる加熱装置を提供する
ことを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、通電により発熱する加熱体と、
該加熱体の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知
手段による検知温度に基づいて上記加熱体への通電量を
制御して上記加熱体の温度を所定の設定温度に維持せし
める温度制御手段とを有する加熱装置において、該温度
制御手段は、上記加熱体に通電を開始した後の所定期間
における温度上昇率を求め、該温度上昇率に基づき、上
記加熱体への通電比率を変更するように設定されている
ことにより達成される。

【００１６】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明において、温度制御手段
は、加熱体への通電を開始する前における温度検知手段
による検知温度に基づいて、温度上昇率を求める所定期
間、及びそれに応じた通電比率を変更することにより達
成される。

【００１７】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記目的は、上記第１の発明または第２の発明にお
いて、加熱体に摺動自在に配設されたフィルムと、該フ
ィルムを介して該加熱体に圧接するように配設された加
圧ローラーとを有し、未定着トナーを担持した記録材
を、上記フィルムを介して形成される上記加熱体と加圧
ローラーとの圧接部で挟持搬送し、上記記録材上の未定
着トナー像を熱により定着せしめることにより達成され
る。

【００１８】

【作用】本出願に係る第１の発明によれば、温度制御手
段は、加熱体に通電を開始した後の所定期間における温
度上昇率を求めるが、電源電圧が低ければ加熱体の温度
上昇率は低くなり、逆に電源電圧が高ければ温度上昇率
は高くなる。そこで、該温度上昇率が低い場合には、上
記加熱体への通電比率を高くし、温度上昇率が高い場合
には、通電比率を低くする。その結果、電源電圧が変動
した場合でも、加熱体への通電量は所定範囲に収めら
れ、過不足のない通電が行われる。

【００１９】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記第１の発明において、温度制御手段は、加熱体への
通電を開始する前における温度検知手段による検知温度
に基づいて、温度上昇率を求める所定期間、及びそれに
応じた通電比率を変更するので、通電開始時の加熱体の
温度によって変動する温度上昇率を正確に検知して、的
確な制御を行う。

【００２０】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記第１の発明または第２の発明において、加熱体
に摺動自在にフィルムを配設し、該フィルムを介して該
加熱体に圧接するように加圧ローラーを配設したので、
上記フィルムを介して形成される上記加熱体と加圧ロー
ラーの圧接部における温度は、熱容量の小さいフィルム
のために上記加熱体への通電開始と共に直ちに所定温度
まで上昇し、かつ、上述のような通電制御が行われる結
果、電源電圧の変動によらず、安定した温度となる。従
って、未定着トナーを担持した記録材を上記圧接部で挟
持搬送することにより、良好な定着が行われる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説
明する。

【００２２】（第１の実施例）先ず、本発明の第１の実
施例を図１及び図２に基づき説明する。図１は本発明の
実施例の像加熱装置の断面図である。

【００２３】図１において、２はエンドレスの耐熱性フ
ィルムであり、加熱体３を含むステー１に外嵌させてあ
る。このエンドレスの耐熱性フィルム２の内周長と加熱
体３を含むステー１の外周長は、フィルム２の方を例え
ば３ｍｍ程大きくしてあり、従ってフィルム２はステー
１に対し周長が余裕を持ってルーズに外嵌している。

【００２４】フィルム２は、熱容量を小さくしてクイッ
クスタート性を向上させるために、その膜厚を１００μ
ｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上に形成
し、材質としてはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの単層、あ
るいはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥ
Ｓ、ＰＰＳ等の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等
をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実
施例では、ポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥを
コーティングしたものを用いた。

【００２５】加熱体（以下、ヒーターとする）３は、ア
ルミナ等でできた基板表面に、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パ
ラジウム）等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜
３ｍｍにスクリーン印刷等により塗工し、この上に保護
層７としてガラスやフッ素樹脂等をコートしてある。

【００２６】この加熱体３には、フィルム２を挟んで加
圧ローラー４が圧接されており、ニップを形成してい
る。この加圧ローラー４は、芯金４ａとシリコーンゴム
等の離型性の良い耐熱ゴム４ｂからなり、芯金４ａの端
部より駆動手段（図示せず）により駆動され、この駆動
に伴って、フィルム２も従動回転するようになってい
る。

【００２７】本実施例装置における温度制御は、ヒータ
ー３上に設けられた温度検知手段たるサーミスター５の
出力をＡ／Ｄ変換して温度制御手段たるＣＰＵ１０に取
り込み、その情報をもとにトライアック１１によりヒー
ター３に通電するＡＣ電圧を、位相、波数制御等により
所望の値とすることで行う。即ち、サーミスタ５の検知
温度が所定の設定温度より低いとヒーター３が昇温する
ように、また、高い場合はヒーター３が降温するように
通電を制御することでヒーターの温度を定着時に一定に
保つように温調する。

【００２８】従って、上記フィルム２を介して形成され
るヒーター３と加圧ローラー４のニップ部に、未定着の
粉体トナー像を担持した記録材Ｐが搬送されると、記録
材Ｐ上の未定着の粉体トナー像は、ニップにおいて熱と
圧力が加えられることにより溶融し、記録材Ｐ上に定着
される。

【００２９】このように、本実施例におけるこの像加熱
装置は、複写機、プリンター等の画像形成装置の定着装
置として用いることができ、画像形成装置のメインスイ
ッチがオンされた後に、プリント指令を待ってヒーター
３への通電を開始し、プリント指令を待つスタンバイ時
はヒーター３への通電を停止するようになっている。

【００３０】従って、スタンバイ時においては装置が冷
えた状態にあり、この状態からプリント動作を開始する
と、ヒーター３の立ち上げ時において、大きな突入電流
が流れ、電源電圧が所定の最大値となった場合には、電
力供給回路の能力を超えるという問題があった。

【００３１】そこで、本実施例では、図２（ａ）に示す
ように、所定の最大電源電圧時でも電力供給回路の能力
を超えないように、プリント指令が入力されると、最初
ヒーター３への通電比率を６０％として通電電力制御を
行う（ステップＳ２１）。通電電力制御は位相制御また
は波数制御のいずれでも可能であるが、本実施例では波
数制御により行っている。

【００３２】このとき、電源電圧が低ければヒーターの
上昇速度は緩やかになり、逆に電源電圧が高ければ上昇
速度は速くなる。そこで、本実施例では、ヒーター３の
温度が４０℃から５０℃になるまでの時間を計測し（ス
テップＳ２２）、ヒーター３の上昇速度を検知すること
により電源電圧を推定している。そして、推定した電圧
値に応じてヒーターへの通電比率を変えることにより、
電源電圧の高低に拘らず、電源供給回路の能力の範囲内
で過不足なく、ヒーター３への電圧の印加を行ってい
る。具体的には、図２（ｂ）に示すように、予め計測時
間に対する通電比率のテーブルをＣＰＵ１０に記憶させ
ておき、上述のように計測した上昇時間に基づいて該テ
ーブルから通電比率を求め、設定する（ステップＳ２
３）。

【００３３】以上のように、本発明によれば、電圧検知
回路を新たに設けなくても、電源電圧の変動に応じた適
切なヒーターへの通電制御を行うことができ、ブレーカ
ーが落ちることも、また定着不良を生じることもない。

【００３４】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例を図３及び図４に基づいて説明する。なお、第１の
実施例との共通箇所には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００３５】図３は本実施例おける通電比率の決定方法
を示すフローチャートである。本実施例では、図３に示
すように、ヒーター３への通電を開始する前にサーミス
タ５の値からヒーターの温度を測定し（ステップＳ３
１）、その計測結果に基づいて図４（ａ）に示すテーブ
ルから温度上昇を計測する区間を決定する（ステップＳ
３２）。

【００３６】そして、プリント指令を受けるとヒーター
３への通電比率を６０％として通電を開始し（ステップ
Ｓ３３）、上記テーブルから決定した区間で温度上昇時
間を計測する（ステップＳ３４）。

【００３７】但し、ヒーター通電前にサーミスタ温度が
７０゜Ｃを超えている場合には、定着装置は十分暖まっ
ていると判断できるため、温度上昇の計測は行わない。

【００３８】以上のようにした温度上昇時間を計測した
後は、図４（ａ）のテーブルに基づいて、各々の計測区
間毎に、図４（ｂ）〜（ｅ）のいずれかのテーブルに基
づいて通電比率を設定する（ステップＳ３５）。

【００３９】例えば、初期サーミスタ温度が４０℃未満
の場合には、温度計測区間を４０℃〜５０℃の間とし、
その時の温度上昇時間が８５〜１００ｍｓｅｃの場合に
は、図４（ｂ）のテーブルから、通電比率を９０％と設
定する。

【００４０】一方、初期サーミスタ温度が７０℃を超え
ている場合には、上述のように温度上昇の計測は行わ
ず、図４（ｅ）のテーブルに基づいて通電比率を初期設
定値と同じ６０％とする。

【００４１】このように、本実施例によると、定着装置
が冷えているときにはきめ細かい制御ができ、また定着
装置が暖まっているときには無駄な演算を必要としない
というメリットがある。

【００４２】（第３の実施例）次に、本発明の第３の実
施例を図５に基づいて説明する。なお、第１の実施例と
の共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００４３】図５（ａ）は実施例における通電比率の決
定方法を示すフローチャートである。本実施例において
は、図５（ａ）に示すように、サーミスタによりヒータ
ーの温度を計測し（ステップＳ５１）、ヒーター３が７
０℃以下ならば図５（ｂ）のテーブルから温度計測区間
を７０℃〜７５℃、７０℃を超える場合には温度計測を
行わないとし（ステップＳ５２）、通電比率の初期設定
値を６０％として通電を開始する（ステップＳ５３）。
そして、決定した区間の温度上昇時間を計測し（ステッ
プＳ５４）、図５（ｃ）のテーブルに基づいて通電比率
を決定する。また、７０℃を超えて温度上昇時間の計測
を行わない場合には、通電比率を６０％のままとする。

【００４４】本実施例によると、ヒーターの通電前のサ
ーミスタ温度が７０゜Ｃを超えているときと、７０゜Ｃ
以下の場合の２通りを用意すれば良いのでプログラムが
短くて済む。

【００４５】また本実施例では最初にヒーターへ通電す
る際の通電比率を６０％としたが、通電電力がα［Ｗ］
以内であれば任意の値とすることができる。

【００４６】なお、上述の実施例は、いずれもフィルム
を用いた定着装置について説明したが、本発明は、ロー
ラ方式の定着の場合にも適用可能であることは明らかで
ある。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、温度制御手段により、加熱体に通電を
開始した後の所定期間における温度上昇率を求め、該温
度上昇率に基づいて加熱体への通電比率を変更するの
で、電源電圧に拘らず、通電電力の供給回路の能力を超
えたり、通電電力の不足により所定時間内での立ち上が
りが不可能になることなく、通電電力供給回路の能力内
で最速で立ち上げることができる。即ち、いかなる電源
電圧においても、特別な電圧検知回路がなくともブレー
カーが落ちず、立上りも所定の時間内で終了し定着不良
を起こさない。

【００４８】また、本出願に係る第２の発明によれば、
温度制御手段は、加熱体への通電を開始する前における
温度検知手段による検知温度に基づいて、温度上昇率を
求める所定期間、及びそれに応じた通電比率を変更する
ので、通電開始時の加熱体の温度によって変動する温度
上昇率を正確に検知して、的確な制御を行うことができ
る。

【００４９】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記第１の発明または第２の発明において、加熱体
に摺動自在にフィルムを配設し、該フィルムを介して該
加熱体に圧接するように加圧ローラーを配設したので、
ウォーミングアップ時間が短く、かつ、電源電圧の変動
によらず、安定した温度で良好な定着を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における加熱装置の断面
図である。

【図２】（ａ）は本発明の第１の実施例における通電比
率の決定方法を示すフローチャート、（ｂ）は制御テー
ブルである。

【図３】本発明の第２の実施例における通電比率の決定
方法を示すフローチャートである。

【図４】（ａ）は本発明の第２の実施例における温度計
測区間、及び各区間に対応した通電比率のテーブルを決
定するため制御テーブル、（ｂ）は温度計測区間が４０
℃〜５０℃の場合の通電比率決定のための制御テーブ
ル、（ｃ）は温度計測区間が５０℃〜５８℃の場合の通
電比率決定のための制御テーブル、（ｄ）は温度計測区
間が７０℃〜７５℃の場合の通電比率決定のための制御
テーブル、（ｅ）は温度計測区間が７０℃を超える場合
の通電比率決定のための制御テーブルである。

【図５】（ａ）は本発明の第３の実施例における通電比
率の決定方法を示すフローチャート、（ｂ）は温度計測
区間、及び各区間に対応した通電比率のテーブルを決定
するための制御テーブル、（ｃ）は計測時間に対応した
通電比率決定のための制御テーブルである。

【図６】従来の定着装置の断面図である。

【図７】電源電圧と通電電力の関係を示す模式図であ
る。

【図８】従来の通電電力の制御フローチャートである。

【符号の説明】

２ フィルム ３ 加熱体 ４ 加圧ローラー ５ サーミスタ（温度検知手段） １０ ＣＰＵ（温度制御手段） Ｐ 記録材 Ｔ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早川 亮 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 渋谷 卓史 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電により発熱する加熱体と、該加熱体
   の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知手段によ
   る検知温度に基づいて上記加熱体への通電量を制御して
   上記加熱体の温度を所定の設定温度に維持せしめる温度
   制御手段とを有する加熱装置において、該温度制御手段
   は、上記加熱体に通電を開始した後の所定期間における
   温度上昇率を求め、該温度上昇率に基づき、上記加熱体
   への通電比率を変更するように設定されていることを特
   徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 温度制御手段は、加熱体への通電を開始
   する前における温度検知手段による検知温度に基づい
   て、温度上昇率を求める所定期間、及びそれに応じた通
   電比率を変更することとする請求項１の加熱装置。
3. 【請求項３】 加熱体に摺動自在に配設されたフィルム
   と、該フィルムを介して該加熱体に圧接するように配設
   された加圧ローラーとを有し、未定着トナーを担持した
   記録材を、上記フィルムを介して形成される上記加熱体
   と加圧ローラーとの圧接部で挟持搬送し、上記記録材上
   の未定着トナー像を熱により定着せしめることとする請
   求項１もしくは請求項２に記載の加熱装置。