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発明の名称 定着装置、定着装置のウォームアップ動作制御方法および定着装置の温調制御方法、画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−143290
公開日 平成11年(1999)5月28日
出願番号 特願平9−320563
出願日 平成9年(1997)11月7日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
発明者 大木 尚之
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを有し、ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転部材の表面温度が回転停止温度に到達すると回転部材の回転を停止させるウォームアップ動作を行なう定着装置において、制御ユニットは、ウォームアップ動作時に回転部材の回転開始から所定時間経過後に温度検出手段で検出された回転部材の表面温度に基づいてウォームアップ動作の終了温度の変更もしくは設定を行い、回転部材の表面温度がウォームアップ動作の終了温度に達することによりウォームアップ動作時の回転部材の回転を終了させるように設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項2】 制御ユニットは、ウォームアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が複数設定されており、ウォームアップ動作の終了温度に応じて温調の目標温度を変更するようになっていることとする請求項1に記載の定着装置。
【請求項3】 温調の目標温度が複数設定された制御ユニットは、所定時間毎に動作して動作時に設定されている温調の目標温度を判断する温調温度判断手段を有し、前記温調温度判断手段は、所定間隔毎に目標温度を判断し、判断した目標温度に応じて温度検出部材による回転部材の温度を検出し、検出した温度が目標温度に達していない場合にヒータをON作動させるとともに、検出した温度が目標温度に達した場合にヒータをOFF作動させるように設定されていることとする請求項2に記載の定着装置。
【請求項4】 互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを備えた定着装置のウォームアップ動作制御方法において、前記ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転開始後、所定時間が経過した時点でヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出し、前記検出温度に基づいて予め設定されているウォームアップ動作の終了温度の設定を変更するか否かを決定し、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度が決定に基づくウォームアップ動作終了温度に達すると回転部材の回転を終了することを特徴とする定着装置のウォームアップ動作制御方法。
【請求項5】 互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを備え、前記ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転開始後、所定時間が経過した時点でヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出し、前記検出温度に基づいて予め設定されているウォームアップ動作の終了温度の設定を変更するか否かを決定し、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度が決定に基づくウォームアップ動作終了温度に達すると回転部材の回転を終了させる定着装置の温調制御方法において、前記制御ユニットにウォームアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が複数設定されており、前記制御ユニットは、ウォームアップ動作の終了温度に応じて温調の目標温度を変更し、前記変更された温調の目標温度に応じて制御ユニットがヒータの駆動を制御することを特徴とする定着装置の温調制御方法。
【請求項6】 温調の目標温度を複数有する制御ユニットは、所定時間毎に動作して動作時に設定されている温調の目標温度を判断する温調温度判断手段を有し、前記温調温度判断手段は、所定間隔毎に目標温度を判断し、判断した目標温度に応じて温度検出部材による回転部材の温度を検出し、検出した温度が目標温度に達していない場合にヒータをON作動させるとともに、検出した温度が目標温度に達した場合にヒータをOFF作動させるように設定されていることとする請求項5に記載の定着装置の温調制御方法。
【請求項7】 表面に静電潜像を形成する像担持体と、像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、現像された像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写装置と、転写材に転写されたトナーを転写材上に定着させる定着装置とを有し、定着装置は、互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを有し、ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転部材の表面温度が回転停止温度に到達すると回転部材の回転を停止させるウォームアップ動作を行なう画像形成装置において、制御ユニットは、ウォームアップ動作時に回転部材の回転開始から所定時間経過後に温度検出手段で検出された回転部材の表面温度に基づいてウォームアップ動作の終了温度の変更もしくは設定を行い、回転部材の表面温度がウォームアップ動作の終了温度に達することによりウォームアップ動作時の回転部材の回転を終了させ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。
【請求項8】 制御ユニットは、ウォームアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が複数設定されており、ウォームアップ動作の終了温度に応じて温調の目標温度を変更するようになっていることとする請求項7に記載の画像形成装置。
【請求項9】 温調の目標温度を複数有する制御ユニットは、所定時間毎に動作して動作時に設定されている温調の目標温度を判断する温調温度判断手段を有し、前記温調温度判断手段は、所定間隔毎に目標温度を判断し、判断した目標温度に応じて温度検出部材による回転部材の温度を検出し、検出した温度が目標温度に達していない場合にヒータをON作動させるとともに、検出した温度が目標温度に達した場合にヒータをOFF作動させるように設定されていることとする請求項8に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録用紙などに転写された現像剤を加熱する定着装置、定着装置のウォームアップ動作制御方法、定着装置の温調制御方法および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、記録用紙などに転写された現像剤を熱により溶融定着させる熱定着方式の画像形成装置では、用紙をヒートローラで加熱するとともに加圧ローラで加圧して定着させる定着装置の各部材の温度を、定着性を満足させる温度まで短時間で到達させるように、各部材を予め暖めておくウォームアップ方式を採用している。これは、主に定着性に関与するヒートローラの表面を内部のヒータで暖め、ヒートローラの熱を、ヒートローラに接触している加圧ローラに伝えるようにするものであるが、短時間で両者が暖まるように、定着装置に用紙を通紙させないで、ヒートローラと加圧ローラとを回転(ウォームアップ回転という)させることにより、両者が素早く暖まるようにしている。このとき、ヒータに通電を開始するとともに、ウォームアップ回転を始めると、ヒートローラの熱が加圧ローラに奪われて、ヒートローラの表面温度が一度低下するためにヒートローラの表面温度が目標温度に達するまでに時間がかかる。そこで、ヒートローラが所定温度に達するまでウォームアップ回転を始めないようにしている。ウォームアップ回転を始めた後は、ある終了条件、例えば、一定時間あるいはヒートローラの表面温度が一定温度に到達したところでウォームアップ回転を停止するようにしている。
【0003】ところで、通常の画像形成装置では、投入できる電力に使用上の限界があり、少ない電力で素早くウォームアップが終了することが望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のウォームアップでは、常温の状態や定着装置のヒートローラなどが暖まっている状態でのウォームアップ時間を延ばすことなく、加圧ローラが冷えている場合を確実に判別してウォームアップ条件を変更することが難しかった。
【0005】そこで、本発明は、ウォームアップ回転開始後のヒータで加熱されている回転部材の表面温度の変化によってヒータで加熱されていない方の回転部材の状態を間接的に検出し、必要に応じて定着装置のウォームアップ動作の終了条件を変更するようにして、回転部材の状態に合わせた最適な時間で確実にウォームアップを行うことができ、ウォームアップ動作の終了条件に応じた温調を行える定着装置、定着装置のウォームアップ操作制御方法、定着装置の温調制御方法および画像形成装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本出願にかかる代表的な発明によれば、上記目的は、互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを有し、ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転部材の表面温度が回転停止温度に到達すると回転部材の回転を停止させるウォームアップ動作を行なう定着装置において、制御ユニットは、ウォームアップ動作時に回転部材の回転開始から所定時間経過後に温度検出手段で検出された回転部材の表面温度に基づいてウォームアップ動作の終了温度の変更もしくは設定を行い、回転部材の表面温度がウォームアップ動作の終了温度に達することによりウォームアップ動作時の回転部材の回転を終了させるように設定されているにより達成される。
【0007】また、本出願にかかる代表的な他の発明によれば、上記目的は、互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを備えた定着装置のウォームアップ動作制御方法において、前記ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転開始後、所定時間が経過した時点でヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出し、前記検出温度に基づいて予め設定されているウォームアップ動作の終了温度の設定を変更するか否かを決定し、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度が決定に基づくウォームアップ動作終了温度に達すると回転部材の回転を終了することにより達成される。
【0008】また、本出願にかかる代表的な他の発明によれば、上記目的は、互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを備え、前記ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転開始後、所定時間が経過した時点でヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出し、前記検出温度に基づいて予め設定されているウォームアップ動作の終了温度の設定を変更するか否かを決定し、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度が決定に基づくウォームアップ動作終了温度に達すると回転部材の回転を終了させる定着装置の温調制御方法において、前記制御ユニットにウォームアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が複数設定されており、前記制御ユニットは、ウォームアップ動作の終了温度に応じて温調の目標温度を変更し、前記変更された温調の目標温度に応じて制御ユニットがヒータの駆動を制御することにより達成される。
【0009】また、本出願にかかる代表的な他の発明によれば、上記目的は、表面に静電潜像を形成する像担持体と、像担持体上の静電潜像をトナーにより現像する現像装置と、現像された像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写装置と、転写材に転写されたトナーを転写材上に定着させる定着装置とを有し、定着装置は、互いに圧接されて回転自在な回転部材と、少なくとも前記一つの回転部材を回転させる回転手段と、少なくとも前記一つの回転部材を加熱するためのヒータと、前記ヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検出するための温度検出手段と、前記温度検出手段からの検出温度によってヒータの作動を制御して温調を行う制御ユニットとを有し、ヒータが回転部材の加熱を開始した後に、ヒータで加熱されている回転部材の表面が所定温度に達すると回転手段を始動させて回転部材を回転させ、回転部材の表面温度が回転停止温度に到達すると回転部材の回転を停止させるウォームアップ動作を行なう画像形成装置において、制御ユニットは、ウォームアップ動作時に回転部材の回転開始から所定時間経過後に温度検出手段で検出された回転部材の表面温度に基づいてウォームアップ動作の終了温度の変更もしくは設定を行い、回転部材の表面温度がウォームアップ動作の終了温度に達することによりウォームアップ動作時の回転部材の回転を終了させるように設定されていることにより達成される。
【0010】つまり、本出願の発明によれば、定着装置のウォームアップ動作が開始され、回転部材が回転を開始すると、回転開始から所定時間経過後にヒータで加熱されている回転部材の表面温度が温度検出手段により検出されて制御ユニットに温度検出手段からの検出結果が入力され、その検出結果に基づいて制御ユニットによりウォームアップ動作の終了温度を変更するかどうかが判断され、ウォームアップ動作の終了温度が決定される。
【0011】ウォームアップ動作の終了温度が決定されたら、ウォームアップ動作の終了温度になるまで回転部材が回転させられてヒータで加熱される回転部材の表面温度が所定温度まで加熱され、回転部材の表面温度が終了温度となったときに回転が停止されてウォームアップ動作が終了する。その後は、所定の温調の目標温度となるよう回転部材が加熱されるので、余計な時間をかけずに2つの回転部材が十分に加熱され、実際の定着工程でローラの加熱不足による定着不良が防止される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0013】図1に、本発明を適用する画像形成装置の概略構成図を示す。画像形成装置内には、その表面に静電潜像を形成する感光体ドラム101、感光体ドラム101の表面の電荷を除電する前露光ランプ102、感光体ドラム101の表面を所望の電位に帯電させる1次帯電器103、静電潜像の現像を行う現像器105、現像器105で現像されたトナー像を転写紙に転写する転写帯電器106、互いに圧接されて回転自在な回転部材としてヒートローラ112と加圧ローラ113とを有する定着装置100などが所定位置に配置されている。なお、ヒートローラ112内にはヒータ114が設けられており、後記する制御ユニットからの作動信号によりヒータ114が作動してヒートローラ112を加熱できるようになっており、加熱されたヒートローラ112が表面にトナー像を担持した転写材を加熱できるようになっている。
【0014】この画像形成装置では、例えば装置の電源スイッチをONにすることにより制御ユニットが作動し、定着装置100の各部材のウォームアップ動作が開始され、ヒータ114でヒートローラ112が直接加熱されるとともに、加熱されたヒートローラ112により加圧ローラ113が加熱されて両ローラが所定の温度に暖められ、画像形成の際に良好な定着を素早く行うことができるようにする。ウォームアップ動作の終了後、図示を省略したが原稿台に原稿をセットし、コピースタートキーを押すことにより画像形成が開始される。
【0015】画像形成プロセスを簡単に説明すると、感光体ドラム101の表面の電荷を前露光ランプ102の照射で除電し、1次帯電器103のコロナ放電により、感光体ドラム101の表面を一様に所望の電位に帯電させ、露光手段(図示せず)からの画像露光104により感光体ドラム101の表面に静電潜像を形成させる。次に、感光体ドラム101の表面に形成された静電潜像を、現像器105の帯電したトナーで現像し、現像されたトナー像にタイミングを合わせて、給紙ローラ109,レジストローラ110で転写紙108を所定位置に搬送する。所定位置に転写紙108が搬送されたら、感光体ドラム101上のトナー像を転写帯電器106により転写紙108の表面に転写する。トナー像を転写した転写紙108は、搬送部111でヒートローラ112方向に搬送され、ヒータ114によって加熱されたヒートローラ112と加圧ローラ113で加熱および加圧されて、転写紙108上にトナー像が溶融定着させられ、排紙ローラ115により装置外へ排出されてプリントが終了する。なお、画像形成装置は上記構成に限るものではなく、熱定着方式の画像形成装置であれば本発明を適用できる。
【0016】図2に示すように、ウォームアップ動作を制御する制御ユニット205は、DC電源ユニット204に接続されている。DC電源ユニット204は、コンセントに差し込まれる電源プラグ201からフューズ202、電源スイッチ203を介して電源が供給されており、電源スイッチ203をONにすることにより、DC電源ユニット204から制御ユニット205にDC5VとDC24VのDC電圧が供給できるようになっている。
【0017】また、コンセントからのAC電源は電源スイッチ203とDC電源ユニット204との間で分岐され、ノイズフィルタ210を介して、ヒートローラ112内のヒータ114と、ヒータ114の制御手段として設けられたSSR(Solid−State relay)209とに供給されている。また、ヒータ114とSSR209は、回路に直列に接続されているとともに、SSR209が制御ユニット205のコネクタ212に接続されて、制御ユニット205からの作動制御信号によりSSR209が開閉作動できるようになっており、制御ユニット205でヒータ114をON/OFFできるようになっている。
【0018】制御ユニット205のコネクタ211には、ヒートローラ112の表面温度を検出する温度検出手段として設けられたサーミスタ208が接続されている。サーミスタ208は、ヒートローラ112の表面付近に配置されており、ヒータ114で加熱されたヒートローラ112の表面温度を検出して検出結果を制御ユニット205に送信できるようになっている。また、ヒートローラ112と加圧ローラ113との両ローラを回転できる回転手段としてDCモータ206が設けられており、DCモータ206が制御ユニット205にコネクタ213を介して接続され、制御ユニット205からの作動信号によりDCモータ206を作動させることによりヒートローラ112と加圧ローラ113とをそれぞれ所定方向に回転させることができるようになっている。
【0019】図3に、制御ユニット205内部の概略回路図を示す。制御ユニット205のコネクタ211に接続されたサーミスタ208は、抵抗器302を介して5Vの電源にプルアップされているとともに、制御ユニット205内のマイクロコンピュータ301のA/D変換端子ANに入力されて、サーミスタ208からの検出結果がマイクロコンピュータ301のANに入力できるようになっている。サーミスタ208からの検出結果を受けたマイクロコンピュータ301は、ANで受信した検出電圧をデジタル変換することにより、ヒートローラ112の表面温度を検出できるようになっている。
【0020】また、制御ユニット205のコネクタ212に接続されたSSR209は、その制御入力が抵抗器303を介して5Vの電源にプルアップされているとともに、トランジスタ304、2つの抵抗器305,306で構成された回路に接続されて、トランジスタ304がONになることによりSSR209が閉じてヒータ114に電流を通電(ヒータ114が作動)できるようになっている。なお、トランジスタ304、2つの抵抗器305,306で構成された回路がマイクロコンピュータ301の出力ポートPo1に接続されており、マイクロコンピュータ301の出力ポートPo1の出力がハイのときにトランジスタ304がON(SSR209が閉じてヒータ114がON)になり、出力ポートPo1の出力がローのときにトランジスタ304がOFF(SSR209が開いてヒータ114がOFF)になるようになっている。
【0021】制御ユニット205のコネクタ212に接続されたDCモータ206は、24Vの電源と、DCモータ206の作動を制御するトランジスタ309、2つの抵抗器307,308で構成された回路に接続されており、トランジスタ309がONになると、DCモータ206に24Vの電源が供給されて回転できるようになっている。なお、トランジスタ309、2つの抵抗器307,308により構成される回路は、マイクロコンピュータ301の出力ポートPo2に接続されて、出力ポートPo2の出力がハイのときトランジスタ309がON(DCモータ206がON)になり、出力ポートPo2の出力がローのときにトランジスタ309がOFF(DCモータ206がOFF)になるようになっている。
【0022】図4に示すフローチャートにより、画像形成装置の電源スイッチ投入後のウォームアップ動作中にヒートローラと加圧ローラとが回転するウォームアップ回転を説明する。電源スイッチをONにすることによりウォームアップ動作がスタートし、ヒートローラ112の表面温度を所定温度に調節する温調の目標温度として、例えば180℃を制御ユニット205にセットし、180℃温調を開始するとともに、制御ユニット205からヒータ114をONする作動信号がSSR209に送信されてヒートローラ112がヒータ114によって加熱される。
【0023】また、ヒートローラ112の温調制御は、温調の開始から所定期間毎に後記する温調ルーチンが常時実行されることにより、ヒートローラ112の表面温度を所定温度に調節することができるようになっている。
【0024】本実施形態においては、制御ユニット205内に、温調の目標温度が複数設けられている。具体的には、複数の温調の目標温度は、上記の180℃と、低温の状態からヒートローラ112を加熱する場合の温調の目標温度としての200℃との2種類の温調の目標温度を有している。
【0025】また、制御ユニット205内に、温調ルーチン内で所定時間毎に動作して動作時に制御ユニット205にセットされている温調の目標温度を判断する温調温度判断手段を有している。温調温度判断手段は、所定間隔毎に目標温度を判断し、判断した目標温度に応じてサーミスタ208によるヒートローラ112の温度を検出し、検出した温度が目標温度に達していない場合にヒータをON作動させるとともに、検出した温度が目標温度に達した場合にヒータをOFF作動させることができるように設定されている。
【0026】ここで、本実施形態では、例えば、最初に制御ユニット205にセットされる温調の目標温度である180℃よりも5℃低い温度をウォームアップ動作の終了温度としての両ローラ112,113の回転終了温度として設定するようにしている。これは、実際の定着工程において加圧ローラ113がヒートローラ112の表面温度を降下させない程度に、加圧ローラ113が暖められればよいからである。
【0027】また、ウォームアップ動作ではヒートローラ112の表面温度は、サーミスタ208の抵抗値変化からの電圧値をマイクロコンピュータ301のアナログポートANに入力してマイクロコンピュータ301でデジタル変換されて検出されており、ヒートローラ112の表面温度が所定温度(本実施の形態では、150℃を設定)となったときに、ヒートローラ112と加圧ローラ113とを回転(加圧ローラ113を加熱)させるように設定されている。
【0028】ヒートローラ112の表面温度が150℃に達すると、マイクロコンピュータ301の出力ポートPo2がハイになり、トランジスタ309がONになってDCモータ206が駆動され、ヒートローラ112と加圧ローラ113とが回転して加圧ローラ113の加熱が開始される。なお、ヒートローラ112と加圧ローラ113とが回転すると、加圧ローラ113に熱を奪われてヒートローラ112の表面温度が一旦低下、もしくは、温度上昇率が減少する。
【0029】ヒートローラ112と加圧ローラ113との回転が開始された後、2秒経過した時点でヒートローラ112の表面温度をチェックし、その表面温度が回転開始時の温度である150℃から著しく温度が降下していないかどうかを判断する。本実施形態では、表面温度の判定基準温度を130℃とする。ここで、130℃としたのは、回転開始時の温度から20℃以内の温度降下であれば常温の状態からの開始(加圧ローラ113があまり冷えていない状態)であったと判断して温調の目標温度は変更しない。従って、ウォームアップ動作の終了温度である回転終了温度は変更されない。
【0030】逆に、回転開始から2秒経過後のヒートローラ112の表面温度が回転開始時の表面温度から20℃を超えて降下していた場合は、低温からの開始(加圧ローラ113が冷えていた状態)であったと判断して温調の目標温度を変更するようにし、両ローラの回転終了温度は温調の目標温度よりも5℃低い温度に変更するようにした。なお、ヒートローラと加圧ローラとの回転開始後の経過時間は、2秒に限るものではなく、ローラの回転速度や両ローラの熱の伝達速度などに合わせて適宜変更することができる。また、回転開始から所定時間経過後の時点で、温調の目標温度(回転開始から所定時間経過後のヒートローラの表面温度に基づいた温度とする)を初めて設定するようにしてもかまわない。
【0031】回転開始から2秒経過後のヒートローラ112の表面温度が、130℃以上であった場合は、ヒートローラ112の表面温度が175℃に達するまでヒートローラ112と加圧ローラ113とを回転させる。そして、ヒートローラ112の表面温度が175℃に達したら、DCモータ206を停止させてヒートローラ112と加圧ローラ113との回転を停止させ、ウォームアップ回転を終了させてウォームアップ動作を終了させる。
【0032】逆に、回転開始から2秒経過後のヒートローラ112の表面温度が、130℃未満に降下していた(加圧ローラ113が冷えていた)場合は、温調の目標温度を180℃から200℃に設定変更(180℃温調に変えて200℃温調を開始)し、ヒートローラ112の表面温度が195℃に達するまでヒートローラ112と加圧ローラ113とを回転させる。そして、ヒートローラ112の表面温度が195℃に達したら、DCモータ206を停止させてヒートローラ112と加圧ローラ113との回転を停止させ、ウォームアップ回転を終了させてウォームアップ動作を終了させる。このように、ウォームアップスタート時に加圧ローラ113の温度が低かったと判断したときのみ温調の目標温度を上げることにより、ヒートローラ112と加圧ローラ113との回転時間が長くなり加圧ローラの加熱を十分に行うことができる。なお、回転開始から2秒経過後のヒートローラ112の表面温度が130℃未満に降下していた場合に、温調の目標温度を180℃から200℃に設定変更しているが、200℃に限るものではなく、ウォームアップスタート時の目標温度によって適宜変更することができる。
【0033】ウォームアップ回転が終了した後は、以下の温調ルーチンによりヒートローラ112の表面温度が調節される。なお、ヒートローラ112の回転が終了した時点で、ヒートローラ112の表面温度は温調の目標温度に近い温度(温調の目標温度よりも5℃低い温度)に加熱されており、このヒートローラ112の回転が終了した時点で画像形成を開始するようにしてもかまわない。
【0034】図5に、ウォームアップ動作中およびそれ以降の画像形成装置の電源ONの間に適宜間隔毎に実行される温調ルーチンのフローチャートを示す。本ルーチンは、ウォームアップ動作の開始時から、画像形成装置の電源ONの間に所定間隔で実行されるようになっており、温調の目標温度に達したかどうかを判断してヒータ114の作動を制御する。なお、本実施形態では、例えば100ms毎に定期的に実行されるように設定されている。
【0035】温調開始から100mS毎に温調ルーチンがスタートし、制御ユニットに設定されている温調の目標温度が180℃(加圧ローラ113がそれ程低温でない状態でウォームアップがスタートした場合)であるかどうか判断し、180℃温調であれば、ヒートローラ112の表面温度が180℃以上であるか判断する。ここで、表面温度が180℃に達していない場合は、ヒータ114をON(ヒータ114への通電を継続させる)にして本温調ルーチンが終了する。また、表面温度が180℃以上であれば、ヒータ114への通電をOFFにして温調ルーチンを終了させる。
【0036】温調ルーチンのスタート後に、温調の目標温度の設定値が180℃でない(180℃温調でない)と判断された場合は、温調の目標温度の設定値が200℃(加圧ローラ113の温度が低い状態でウォームアップがスタートした場合)であるかどうかを判断し、200℃温調であれば、ヒートローラ112の表面温度が200℃以上であるか判断する。ここで、表面温度が200℃に達していない場合は、ヒータ114への通電をON(ヒータ114への通電を継続)にして本温調ルーチンを終了させる。また、ヒートローラ112の表面温度が200℃以上であるか判断したときに、表面温度が200℃以上であればヒータ114への通電をOFFにして温調ルーチンを終了させる。
【0037】温調ルーチン終了後、100mS経過後には、再度、温調ルーチンが実行されヒートローラ112の表面温度を所定温度に調節するようにヒータの駆動を制御する。以降は、画像形成装置の電源がONとなっている間は、100mS毎に温調ルーチンが実行される。なお、画像形成装置が消費電力を少なくするための省電力モードを有する場合、省電力モード実行中は、上記の温調ルーチンを実行しないようにすることができる。
【0038】本実施形態の温調ルーチンでは、温調ルーチンのスタート後に、180℃温調、200℃温調のどちらでもないと判断された場合は、温調中でないと判断し、ヒータ114をOFFして終了する。温調中でない場合とは、例えば、画像形成装置が省電力モードに移行しているときなどとすることができ、その場合には、温調ルーチンにて判断する温調の目標温度を0℃と設定して、温調の目標温度が0℃のときに温調中でないと判断するようにするようにしてもよい。
【0039】なお、上記のウォームアップ動作は、画像形成装置の電源スイッチをONにしたときのほか、画像形成装置が省電力モードから復帰した場合など、定着装置の各部材を加熱しなおす必要がある場合にも適用することができる。
【0040】図6に、従来のウォームアップ動作制御によって、常温の状態で電源スイッチを入れてウォームアップ動作を行なった場合の、ヒートローラ表面の温度変化を表わすグラフを示す。また、図7に、従来のウォームアップ動作制御によって、低温の(加圧ローラが冷えている)状態で電源スイッチを入れてウォームアップ動作を行なった場合の、ヒートローラ表面の温度変化を表わすグラフを示す。また、図8に、本実施形態のウォームアップ動作制御方法を用いて、低温の(加圧ローラが冷えている)状態で電源スイッチを入れてウォームアップ動作を行なった場合の、ヒートローラ表面の温度変化を表わすグラフを示す。それぞれのグラフは、縦軸が温度を、横軸が時間を表わし、T1がウォームアップ回転開始時のヒートローラ112の表面温度でt1が回転開始時刻を、T2が回転開始から2秒経過後の表面温度でt2がその時刻を、T3が温調の目標温度でt3が目標温度に達した時刻を、TRがウォームアップ回転の回転時間を表わしている。
【0041】図6からわかるように、常温の状態でウォームアップ動作をスタートさせると、ウォームアップ開始時刻t0のときのヒートローラの表面温度(約20℃)から、ヒートローラが加熱されてT1の温度でヒートローラと加圧ローラとの回転が開始(時刻t1)されて回転が始まると、加圧ローラにヒートローラの表面の熱が奪われて一旦温度の低下が生じているが、温度の低下幅は小さく、すぐに温度が上昇していることがわかる。この場合は、時刻t3で温調の目標温度T3に達するまでの時間が短くてすむとともに、t1からt3までの時間であるウォームアップ回転時間TRの間に加圧ローラも十分に予熱される。
【0042】ところが、図7からわかるように、ウォームアップ開始時のヒートローラの表面温度が低温(約0℃)のときは、ローラの回転開始時刻t1で回転が開始されると、冷えている加圧ローラにヒートローラの熱が大きく奪われて、大幅な温度低下が生じており、温度上昇に時間がかかっている。この場合は、加圧ローラの初期温度が低かったため、時刻t3でヒートローラの表面が温調の目標温度にほぼ到達してウォームアップ回転を停止するTRの間では加圧ローラの予熱に十分な時間とはいえず、加圧ローラの予熱が不十分な状態で実際の定着工程を行なうこととなり、定着不良の原因となる恐れがある。
【0043】これを避けるために、室温センサを用いて室温の温度を検出したり、ウォームアップ開始時のヒートローラの表面温度を検出したりして、検出温度が低温であると判断すると、ローラの回転時間間隔TRを伸ばすようにするなどの対応が考えられる。しかし、室温センサを用いる場合は、室温のみで判断するので、室温が低い場合は、定着装置の予熱が十分なとき(例えば、電源オフの直後に電源を最投入したときなど)にもTRを伸ばすように設定してしまい、必要以上にウォームアップ時間が長くなる。また、ウォームアップ開始時のヒートローラの表面温度で判断すると、加圧ローラの予熱が十分であるかどうかの判断が困難で、ヒートローラと加圧ローラの温度がアンバランスでヒートローラの温度が高いときなど、TRを延長して加圧ローラを十分に暖める必要がある場合に誤って判断する恐れがある。
【0044】上記の従来のウォームアップ動作に比べて、図8に示す本実施形態の場合は、低温(約0℃)の状態からウォームアップ動作を開始し、ローラの回転開始時刻t1でローラが回転をはじめると、一旦ヒートローラの表面温度が大きく低下しているが、回転開始後の2秒経過時点t2においてヒートローラの表面温度を検出し、回転開始時の温度よりも大きく降下しているという検出結果により、加圧ローラが低温状態であったと判断して、温調の目標温度T3を、図7の従来のウォームアップ動作の場合よりも高くしていることがわかる。この場合は、温調の目標温度に到達してローラの回転を終了するまでの時間TRが、図7の従来のウォームアップ動作の場合よりも長くなり、温調の目標温度が上がっていることも合わせて、加圧ローラの予熱を十分に行なうことができる。
【0045】また、本実施形態のウォームアップ動作では、回転開始後の2秒経過時点t2におけるヒートローラの表面温度が回転開始時の温度から大きく降下していないときは、ウォームアップ開始時の加圧ローラの温度は低温でなかったと判断して、温調の目標温度は変更せずにウォームアップ回転を継続する。そして、ヒートローラの表面温度が温調の目標温度に到達した時点でウォームアップ動作を停止する。この場合は、ウォームアップ回転時間が、図6の常温の状態からウォームアップを開始した場合のTR程度となり、余計にウォームアップ時間が長くなることがない。
【0046】上記の本実施形態のウォームアップ動作制御方法を用いた画像形成装置は、電源スイッチを投入した後、温調の目標温度が設定されてヒートローラ112がヒータ114で加熱され、ヒートローラ112が所定温度に達するとウォームアップ回転が開始される。そして、回転開始から所定時間経過後に、ヒートローラ112の表面温度をサーミスタ208で検出し、その検出をマイクロコンピュータ301に送信し、検出結果に基づいて、ウォ−ムアップ動作の終了温度を変更するかどうかを判断して最終的なウォ−ムアップ動作の終了温度が決定され、ウォ−ムアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が決定される。ウォ−ムアップ動作の終了温度が決定したら、ウォームアップ動作の終了温度になるまでローラのウォームアップ回転を継続し、回転終了温度に達するとウォームアップ回転を終了させてウォ−ムアップ動作が終了する。
【0047】ウォ−ムアップ動作の終了後は、温調の目標温度までヒートローラ112を加熱する温調が行なわれる。このとき、回転開始時のヒートローラの表面温度と回転開始から所定時間経過後のヒートローラの表面温度とにより、ウォームアップ開始時点での加圧ローラの温度を間接的に判断し、加圧ローラの予熱に必要なウォームアップ回転時間を確保することにより、余計な時間をかけずに確実に加圧ローラの予熱を行なうことができる。なお、ウォームアップ動作後は、原稿台に原稿をセットし、コピースタートキーを押すことにより、良好な画像形成を素早く行うことができる。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第1の発明によれば、定着装置のウォームアップ動作が開始され、回転部材が回転を開始すると、回転開始から所定時間経過後に温度検出部材で検出された回転部材の表面温度に基づいて制御ユニットによりウォームアップ動作の終了温度を変更するかどうかが判断されてウォームアップ動作の終了温度が決定され、ウォームアップ動作の終了温度が決定されたら、ウォームアップ動作の終了温度になるまで回転部材が回転させられ、ヒータで加熱される回転部材の表面温度が所定温度まで加熱されることにより、余計な時間をかけずに2つの回転部材を十分に加熱でき、実際の定着工程でローラの加熱不足による定着不良を防止できる定着装置となる。
【0049】また、本出願にかかる第2の発明によれば、制御ユニットにウォームアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が複数設定され、ウォームアップ動作の終了温度に応じて温調の目標温度を変更することにより、ウォームアップ動作時の回転終了温度に応じた温調を行うことができ、回転部材を確実に加熱することができる定着装置となる。
【0050】また、本出願にかかる第3の発明によれば、温調の目標温度が複数設定された制御ユニットに設けられた温調温度判断手段は、所定間隔毎に目標温度を判断し、判断した目標温度に応じて温度検出部材による回転部材の温度を検出し、検出した温度が目標温度に達していない場合にヒータをON作動させるとともに、検出した温度が目標温度に達した場合にヒータをOFF作動させるように設定されているので、ウォームアップ動作時の回転終了温度に応じた温調を行うことができ、回転部材を確実に加熱することができる定着装置となる。
【0051】また、本出願にかかる第4の発明によれば、定着ユニットがウォームアップ動作を開始し、回転部材が回転を開始してから所定時間経過した後にヒータで加熱されている回転部材の表面温度を検知させ、その時の温度が所定温度よりも低い場合はウォームアップ動作終了の温度を設定変更し、所定時間経過後の表面温度が所定温度よりも高い場合は、予め設定されていた動作終了の温度を変更しないようにすることにより、ヒータで直接加熱されていない方の回転部材の温度が低い場合を間接的に検出してウォームアップ時間が十分に確保され、回転部材の加熱不足を防止でき、定着装置の各部材の温度を定着性の満足できる温度までできるだけ短時間に到達させることができる定着装置のウォームアップ動作制御方法となる。
【0052】また、本出願にかかる第5の発明によれば、ウォームアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が制御ユニットに複数設定され、制御ユニットが、ウォームアップ動作の終了温度に応じて温調の目標温度を変更し、該変更された温調の目標温度に応じてヒータの駆動を制御することことにより、ウォームアップ動作時の回転終了温度に応じた温調を行うことができ、回転部材を確実に加熱できる定着装置の温調制御方法となる。
【0053】また、本出願にかかる第6の発明によれば、温調の目標温度を複数有する制御ユニットに設けられた温調温度判断手段が、所定間隔毎に目標温度を判断し、判断した目標温度に応じて温度検出部材による回転部材の温度を検出し、検出した温度が目標温度に達していない場合にヒータをON作動させるとともに、検出した温度が目標温度に達した場合にヒータをOFF作動させることによりウォームアップ動作時の回転終了温度に応じた温調を行うことができ、回転部材を確実に加熱できる定着装置の温調制御方法となる。
【0054】また、本出願にかかる第7の発明によれば、画像形成装置の電源スイッチを投入した場合などにウォームアップ動作が開始され、回転部材が回転を開始すると、回転開始から所定時間経過後に温度検出部材で検出された回転部材の表面温度に基づいて制御ユニットによりウォームアップ動作の終了温度を変更するかどうかが判断され、ウォームアップ動作の終了温度が決定され、ウォームアップ動作の終了温度が決定されたら、ウォームアップ動作の終了温度になるまで回転部材が回転させられ、ヒータで加熱される回転部材の表面温度が所定温度まで加熱されることにより、余計な時間をかけずに2つの回転部材を十分に加熱でき、実際の定着工程でローラの加熱不足による定着不良を防止することができる画像形成装置となる。
【0055】また、本出願にかかる第8の発明によれば、制御ユニットにウォームアップ動作の終了温度に応じた温調の目標温度が複数設定され、ウォームアップ動作の終了温度に応じて温調の目標温度を変更することにより、ウォームアップ動作時の回転終了温度に応じた温調を行うことができ、回転部材を確実に加熱できる画像形成装置となる。
【0056】また、本出願にかかる第9の発明によれば、温調の目標温度が複数設定された制御ユニットに設けられた温調温度判断手段は、所定間隔毎に目標温度を判断し、判断した目標温度に応じて温度検出部材による回転部材の温度を検出し、検出した温度が目標温度に達していない場合にヒータをON作動させるとともに、検出した温度が目標温度に達した場合にヒータをOFF作動させるように設定されているので、ウォームアップ動作時の回転終了温度に応じた温調を行うことができ、回転部材を確実に加熱できる画像形成装置となる。




 

 


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