JPH10161466A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力電圧の変動による定着可能温度のばらつ
きを抑え、入力電圧の変動を検知して精度の良い温度制
御をする。 【解決手段】 電源が投入され(Ｓ10)、加熱ヒータによ
り待機状態の設定温度となるまで加熱される。その設定
温度を維持する制御動作が行われる(Ｓ11)。待機状態の
昇温勾配により、電圧検出時間σtと電圧検出温度σＴ
から求めたσＴ／σtの大きさにより入力電圧を検出す
る(Ｓ12)。σＴ／σtの大きさ(入力電圧)とそれに見合
った加熱ヒータのオン／オフ比率を示す差分テーブルを
選択する(Ｓ13)。入力電圧に対応して選択された差分テ
ーブルにより、加熱ヒータのオン／オフ比率による差分
温度制御を行う(Ｓ14)。入力電圧は待機状態で温度勾配
により検出し、入力電圧に見合った差分温度制御用の差
分テーブルを選択し、加熱ヒータのオン／オフの制御を
行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機，ファクシ
ミリ，プリンタ等の画像形成装置の定着装置に適用さ
れ、定着動作中以外は定着可能温度より低い温度を維持
し、定着可能温度以下からの立ち上げより始まる加熱ヒ
ータの制御を行う定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置は、例えば複写機に
おいて、感光体に形成した静電潜像にトナーを転移付着
して現像し、このトナー像を用紙に転写したのち、定着
装置により加熱定着させるようにしている。この定着装
置の熱ローラと圧ローラ間にトナー像を転写した用紙を
通過させトナーを加熱定着させるため、定着装置が所定
の定着可能温度に達している必要がある。このことか
ら、電源を投入すれば定着装置の温度は略定着可能温度
に維持されていたが、昨今の省エネルギー事情から待機
時は定着装置温度を定着可能温度よりかなり低いところ
に設定した機器が増加している。そして、機器の使用時
に定着可能温度とするため加熱ヒータの制御が行われて
いる。

【０００３】通常の定着動作を行うために定着可能温度
に達するまでや、通紙による温度変動に対して、所定時
間が経過した場合、あるいは温度を測定して設定温度と
の比較により、加熱ヒータをオン／オフする間欠制御が
行われている。この定着装置の温度制御は特開平７−11
4289号公報にも開示されている。

【０００４】画像形成装置に用いられるこの種の定着装
置の温度制御において、特にサーミスタを温度検知素子
として用いた温度制御には、サーミスタ出力の遅れによ
り昇温時にオーバーシュートが発生する。あるいは、温
度検知の精度において温度勾配や設定温度から外れた温
度にあるときの検知部の状態によっても大きなバラツキ
が発生する。この昇温時のオーバーシュートや実際の定
着ローラ上の温度とサーミスタの出力値のずれによる温
度リップルの増大を抑える手段として、昇温時にサーミ
スタ出力の遅れを見込んでおいて、定着可能温度に達す
る前に加熱ヒータなどの熱源をオフする手段等がとられ
てきた。

【０００５】前記手段の一例として、昇温勾配によって
異なるサーミスタ出力の遅れの補正をするため、測定さ
れる現在温度より昇温勾配の算出と、サーミスタ出力の
遅れの時定数の補正値をテーブル化した補正テーブルか
ら、現在温度と昇温勾配より補正値を選択し、その補正
値に応じて加熱ヒータのオン／オフ制御をする。また、
目標とする定着可能温度になるまで、あるいは定着可能
温度を維持するような差分温度制御により、定着装置の
現在温度と算出された昇温勾配によって最適な加熱ヒー
タのオン／オフの比率を求め制御する。

【０００６】この加熱ヒータのオン／オフの比率の設定
は、加熱ヒータの消費電力や入力電圧、定着装置の構成
(ローラの大きさ、厚み等)による発熱量等により異なる
ため、予め実験的に測定して求めたものをテーブル化し
て、差分温度制御値の差分テーブルを構成し、その差分
テーブルを用いて差分温度制御するものである。

【０００７】定着装置においても省エネルギーの効果が
求められており、その１つとして定着ローラの薄肉厚化
は有効な手段とされてきた。この構成により定着ローラ
の熱容量が小さくなるために、発生する温度リップルの
低減が課題とされてきたが前記の差分温度制御等の手法
によって克服されつつある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の定着装置あるいは、それを含む画像形成装置
において、装置に入力される入力電圧が変動した場合に
定着ローラの加熱を行う加熱ヒータのエネルギーの変動
につながり、特に設定したオン／オフの比率による制御
では設定とは全く異なった温度リップルが発生すること
となり、動作異常となる可能性がでてくる。

【０００９】例えば温度制御電圧が100Ｖで設定されて
いたとき、110Ｖの電圧が入力された場合に発生する温
度リップルやオーバーシュートは無視できなくなり、ひ
いては装置の熱的な破壊をまねくおそれがある。逆に90
Ｖの電圧が入力されれば定着部を設定温度に維持できず
に定着不良をおこすという問題があった。

【００１０】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ものであり、定着装置の温度制御に関して外乱となる入
力電圧の変動による定着可能温度のばらつきを抑え、入
力電圧の変動を検知して精度の良い温度制御ができる定
着装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る定着装置は、温度検知を行う温度検知
素子のサーミスタと、定着可能温度まで加熱する手段の
加熱ヒータと、サーミスタの出力値を昇温勾配と実際の
温度からの時定数で補正し、その補正値を用いて加熱ヒ
ータの最適なオン／オフ比率を選択して差分温度制御を
行い、さらに入力電圧の検出を行う制御手段とを備える
ように構成したものである。

【００１２】前記構成によれば、差分温度制御を行うオ
ン／オフ比率の選択が入力電圧の変化によって可変され
る。

【００１３】また、制御手段の入力電圧の検出は、定着
装置の待機時に昇温勾配を用いた温度検知により行わ
れ、さらに特定の時間間隔で行うことで正確に温度制御
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明にお
ける一実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の一
実施の形態における定着装置の加熱ヒータの制御を行う
構成を示すブロック図である。図１において、１は定着
装置の温度検知素子でその出力により加熱制御するサー
ミスタ、２は、予め測定により求めた補正値を集めた補
正テーブル２aや差分温度制御を行うための差分テーブ
ル２bを備え、そのテーブル値により補正，差分温度制
御および入力電圧の検出を行う制御手段、３は制御手段
２の出力により定着装置を加熱する手段の加熱ヒータで
ある。

【００１５】また、図２は本実施の形態における定着装
置の加熱ヒータの制御動作を示すフローチャート、図３
は加熱ヒータの差分温度制御による温度変化を示す図で
ある。図４は本実施の形態における入力電圧の検出動作
を示すフローチャート、図５は温度検知される定着部の
温度−時間曲線を示している。図５において、Ａは待機
状態において加熱ヒータをある一定時間作動させたとき
(入力電圧検出時)の温度−時間曲線、Ｂは通常の定着動
作時の温度−時間曲線、σＴは電圧検出温度、σtは電
圧検出時間を示している。

【００１６】本実施の形態における加熱ヒータの制御動
作を図２に示すフローチャートを用いて、図１を参照し
ながら説明する。定着装置は、電源投入や定着命令等に
より加熱ヒータ３がオンされて、待機時の初期設定温度
や定着動作を行う定着可能温度となるように加熱制御さ
れることになるが、ここでは定着可能温度に昇温される
までを例とする。

【００１７】まず、定着命令が入力されると制御手段２
により加熱ヒータ３がオンとなり定着装置が加熱される
(Ｓ１)。定着装置の現在温度を常に測定し、その測定値
を制御手段２に送る(Ｓ２)。測定した現在温度と一つ前
に測定された現在温度とから昇温勾配を算出する(Ｓ
３)。予め測定により求めたサーミスタ出力の遅れの補
正値をテーブル化した補正テーブル２aから、昇温勾配
と測定した現在温度からサーミスタ出力の遅れを示す補
正値を選択する(Ｓ４)。制御手段２は選択した補正値に
より、サーミスタの温度−抵抗特性からサーミスタ出力
の補正を行う。すなわち、昇温勾配と測定した現在温度
の補正値により、サーミスタ出力は補正される(Ｓ５)。
予め測定により求めた差分温度制御を行うための差分温
度制御値をテーブル化した差分テーブル２bから、昇温
勾配と現在温度が示す差分温度制御値を選択する(Ｓ
６)。制御手段は選択した差分温度制御値の示すオン／
オフの比率により、加熱ヒータのオン／オフ制御を行う
(Ｓ７)。

【００１８】差分温度制御とは目標となる温度に対し
て、定着ローラ上の実施の温度と、昇温勾配によって加
熱ヒータ３の最適なオン／オフの比率をテーブル化して
おき、制御手段２によって選択して温度制御する(図３
参照)もので、現在の温度が目標温度に対し差があり、
昇温勾配が小さければ加熱ヒータ３のオンの比率を大き
くし、逆に目標温度近傍で昇温勾配が大きければ、オフ
の比率をを大きくするものである。

【００１９】また、前記従来例でも述べたように、サー
ミスタ出力の遅れを補正する補正テーブルや加熱ヒータ
を差分温度制御する差分テーブルのオン／オフ比率の設
定は、加熱ヒータの消費電力，入力電圧，定着部の熱量
的な構成(ローラの大きさ，厚みなど)等によって異なる
ため、あらかじめ実験的に求めておく。

【００２０】以上のように、温度検知素子のサーミスタ
出力の遅れの補正を行い、目標の定着可能温度になるま
で、あるいは定着可能温度を維持するような差分温度制
御を行うことによって、現在温度と昇温勾配により最適
な加熱ヒータのオン／オフの比率を求め制御することが
できる。

【００２１】さらに、本実施の形態における入力電圧の
検出動作を図４に示すフローチャートを用いて、図１を
参照しながら説明する。ここで、定着装置への入力電圧
のばらつきを考えると、各国の電源事情および使用者の
電源環境等により、その範囲はまちまちである。定着装
置における加熱ヒータ３の定格や定着部の熱量的な構成
は、装置の構成要件として固定することができるので、
加熱ヒータのオン／オフの比率による加熱パワーをばら
つかせる要因としては、装置に入力される入力電圧の変
動が大きく影響することになる。

【００２２】装置の電源が投入される(Ｓ10)。加熱ヒー
タ３により定着装置が待機状態の設定温度となるまで加
熱される。その後定着命令等が入力されことにより、ま
たは待機状態の設定温度を維持するために、前記図２を
用いて説明した制御動作が行われる(Ｓ11)。待機状態に
おいて昇温勾配を用いることにより、図５に示す電圧検
出時間σtと電圧検出温度σＴから求めたσＴ／σtの大
きさにより入力電圧を検出する(Ｓ12)。あらかじめ、σ
Ｔ／σtの大きさ(入力電圧)とそれに見合った加熱ヒー
タ３のオン／オフの比率を示す差分テーブル２bを対応
させておき、対応する差分テーブル２bを選択する(Ｓ1
3)。入力電圧に対応して選択された差分テーブル２bに
より加熱ヒータ３のオン／オフの比率を選択して差分温
度制御を行う(Ｓ14)。

【００２３】以上のように本実施の形態において、入力
電圧は待機状態における温度勾配により検出し、その入
力電圧に見合った差分温度制御用の差分テーブル２bの
選択を行い、加熱ヒータ３のオン／オフの制御を行うも
のである。装置に入力電圧を供給する電源が独立であれ
ば問題ないが、複数の機器が同一電源に接続されような
場合には、その接続された他の機器の稼働状況等により
入力電圧に変動が生じる。そこで、一定時間毎にσＴ／
σtの検出を行い入力電圧を監視することにより、常に
最適な入力電圧に見合った加熱ヒータ３のオン／オフ比
率を選択することで、精度良い温度制御をすることがで
きる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入力電圧に対応した加熱ヒータのオン／オフ比率を可変
することにより、電源事情によらず安定した温度制御が
できるまた、入力電圧を待機状態の昇温勾配により検出
していることから、入力電圧の検知素子等を追加しなく
てもすみコストダウンを図ることができる。

【００２５】また、入力電圧の検知を一定時間毎に行う
ことにより、外的要因による入力電圧の影響を受けた場
合でも、精度の良い入力電圧の検出ができ、ひいては精
度の良い温度制御をすることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における定着装置の加熱
ヒータの制御を行う構成を示すブロック図である。

【図２】本実施の形態における定着装置の加熱ヒータの
制御動作を示すフローチャートである。

【図３】本実施の形態における加熱ヒータの差分温度制
御による温度変化を示す図である。

【図４】本実施の形態における入力電圧の検出動作を示
すフローチャートである。

【図５】本実施の形態における温度検知される定着部の
温度−時間曲線を示す図である。

【符号の説明】

１…サーミスタ、 ２…制御手段、 ２a…補正テーブ
ル、 ２b…差分テーブル、 ３…加熱ヒータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度検知を行う温度検知素子のサーミス
   タと、定着可能温度まで加熱する手段の加熱ヒータと、
   前記サーミスタの出力値を昇温勾配と実際の温度からの
   時定数で補正し、該補正した値を用いて前記加熱ヒータ
   の最適なオン／オフ比率を選択して差分温度制御を行
   い、さらに入力電圧の検出を行う制御手段とを備えた定
   着装置であって、前記差分温度制御を行うオン／オフ比
   率の選択が入力電圧の変化によって可変されることを特
   徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段の入力電圧の検出は、定着
   装置の待機時に昇温勾配を用いた温度検知により行うこ
   とを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段の入力電圧の検出は、特定
   の時間間隔で行うことを特徴とする請求項２記載の定着
   装置。