JP2007334184A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
２本のヒータランプの点灯タイミングを制御し、フリッカーレベルを十分に低減することが出来る定着装置のヒータ制御装置を提案することを目的とする。
【解決手段】
ヒートローラ１０内部にヒートローラ１０を加熱するための２本のヒータランプが設けられている。一方のヒータランプは主としてヒートローラ１０の中央部を加熱するヒータランプ１１であり、他方のヒータランプは主としてヒートローラ１０の両端部を熱する配熱特性を有するヒータランプ１２である。これらのヒータランプの点灯タイミングを制御手段２１により制御し、コピー時と待機時とで最適な点灯タイミングにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は定着装置に係り、特に温度制御に特徴を持たせた定着装置に関する。

従来、プリンタやデジタル複合機等の画像形成装置で記録用紙に転写されたトナー像を定着させる定着装置が知られている。この定着装置は、ヒータローラ内に、ヒートローラが記録紙に接する側の近い側に位置する昇温・保温用のヒータランプとヒートローラが記録紙に接する側の遠い側に位置する昇温用のヒータランプとの２本のヒータランプを設け、ウォームアップ時の電源投入後からヒートローラの表面温度を所定の定着可能温度になるまでは、２本のヒータランプをともにＯＮして、ヒートローラを加熱し、２本のヒータランプをＯＮしてから、短時間でヒートローラの表面温度を所定の定着可能温度にするものが知られている。

また、この定着装置は、ヒートローラの表面温度が定着可能温度以下に低下すると昇温・保温用のヒータランプをＯＮし、定着可能温度を超えると昇温・保温用のヒータランプもＯＦＦするという制御を行うことにより、ヒートローラの表面温度が所定の定着可能温度を維持するようにしている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３３３４８７号公報

上述の定着装置によると、２本のヒータランプを電源投入時からともにＯＮするため、短時間でヒートローラの表層を定着可能温度に昇温させることができる。しかし、電源投入時に２本のヒータランプに電源を供給するため、フリッカーが発生する。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、２本のヒータランプの点灯タイミングを制御し、フリッカーレベルを十分に低減することが出来る定着装置のヒータ制御装置と提案することを目的とする。

ここで、点灯タイミングとは、センターランプ１１かサイドランプ１２のどちらかがＯＮしてから、もう一方がＯＮするまでに設ける時間である。

上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、媒体上に形成されたトナーによる像を加熱する加熱ローラと、前記加熱ローラ内に設けられた照射幅のことなる複数の熱源と、前記複数の熱源に対応して設けられた温度検出手段と、前記複数の熱源の点灯タイミングを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、２本のヒータランプの点灯タイミングを制御し、フリッカーレベルを十分に低減することが出来る定着装置のヒータ制御装置を提案することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の定着装置のヒータ制御装置が、電子写真方式により画像形成が行われる周知のデジタル複合機に用いられた場合で以下の説明を行う。

図１は、定着装置１の構成を概略的に説明するための断面図である。円筒状加熱体であるヒートローラ１０内部にヒートローラ１０を加熱するための２本のヒータランプが設けられている。一方のヒータランプは主としてヒートローラ１０の中央部を加熱する配熱特性を有する第１の加熱手段であるヒータランプ１１（以下、センターランプ１１と称する。）であり、他方のヒータランプは主としてヒートローラ１０の両端部を熱する配熱特性を有する第２の加熱手段であるヒータランプ１２（以下、サイドランプ１２と称する。）である。

この実施の形態においては、センターランプ１１の電力量とサイドランプ１２の電力量の合計は、デジタル複合機に電源を投入したときに供給可能な電力量と略等しくなり、かつ、センターランプ１１とサイドランプ１２の電力量が等しくなるように設定されている。

図中に示す最大通紙幅Ｗは、ヒートローラ１０の中央部に所定幅で設定されており、ヒートローラ１０の過熱により用紙に転写されたトナー像を定着させることができる幅を示している。最大通紙幅Ｗは、ヒートローラ１０の長さよりも幅が短く設定されるため、ヒートローラ１０の最大通紙幅Ｗの外側は非通紙部が形成される。

また、ヒートローラ１０の表面の中央部の温度を検出する温度検出手段であるサーミスタ１３（以下、センターサーミスタ１３と称する。）、端部の温度を検出するサーミスタ１４（以下、サイドサーミスタ１４と称する。）、非通紙部の温度を検出するサーミスタ１５（以下、エッジサーミスタ１５と称する。）が設けられている。

さらに、センターランプ１１により加熱されるヒートローラ１０の中央部に、また、サイドランプ１２により加熱されるヒートローラ１０の一方の端部にサーモスタッド１６、１７が配置されている。このサーモスタッド１６、１７は過昇温を検出したときに通電を停止して定着装置を保護するために設けられている。

図２は本発明の定着装置１のヒータ制御装置２の制御構成を示すブロック図であり、図３はデジタル複合機の電源投入時の過昇温を防止する制御を示すフローチャートである。

図２に示すように、センターサーミスタ１３およびサイドサーミスタ１４の出力は、制御手段２１、基準温度Ｒ２比較回路２２および基準温度Ｒ５比較回路２３に入力される。エッジサーミスタ１５の出力は、制御手段２１、基準温度Ｒ３比較回路２４および基準温度Ｒ５比較回路２３に入力される。

制御手段２１は、Ａ／Ｄ部２１ａ、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、記憶部、時計部などにより構成されており、例えば、デジタル複合機を総括的に制御するための制御手段である、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムや記憶部に記憶された各種設定等に基づいて各種処理を実行する。時計部は時刻情報を生成し、ＣＰＵが所定時間計時するために使用される。

また、ＲＯＭには基準温度Ｒ１と基準温度Ｒ４と、ＣＰＵが実行する各種制御プログラムなどが記憶され、記憶部には後述する各設定時間等が記憶されている。Ａ／Ｄ部２１ａはセンターサーミスタ１３、サイドサーミスタ１４およびエッジサーミスタ１５で検出された温度を示すアナログ信号をデジタル信号に変換する。

また、上述の制御プログラムには、Ａ／Ｄ部２１ａによりデジタル信号に変換されたセンターサーミスタ１３、サイドサーミスタ１４およびエッジサーミスタ１５で検出された温度と基準温度Ｒ１および基準温度Ｒ４とを比較する制御プログラムが含まれている。

この制御プログラムにより、各サーミスタ１３、１４、１５で検出された温度と基準温度Ｒ１の範囲内であれば１が１つでも基準温度Ｒ１の範囲外のものがあれば０がＡＮＤゲート２９に出力され、各サーミスタで検出された温度と基準温度Ｒ４とを比較し、各サーミスタ１３、１４、１５の検出温度が全て基準温度Ｒ４範囲内であれば１が１つでも基準温度Ｒ４の範囲外のものがあれば０がＯＲゲート２６に出力される。

基準温度Ｒ２比較回路２２ではセンターサーミスタ１３およびサイドサーミスタ１４から出力された信号が基準温度Ｒ２と比較され、基準温度Ｒ２の範囲内である場合には１が基準温度Ｒ２の範囲外である場合には０がＡＮＤゲート２９に出力される。基準温度Ｒ３比較回路２４ではエッジサーミスタ１５から出力された信号が基準温度Ｒ３と比較され、基準温度Ｒ３の範囲内である場合には１が基準温度Ｒ３の範囲外である場合には０がＡＮＤゲート２９に出力される。

ＡＮＤゲート２９では、制御手段２１からの出力、基準温度Ｒ２比較回路２２および基準温度Ｒ３比較回路２４からの出力でＡＮＤをとる。センターサーミスタ１３、サイドサーミスタ１４の検出温度が基準温度Ｒ１、Ｒ２の範囲内でかつエッジサーミスタ１５で検出される温度が基準温度の範囲内でかつエッジサーミスタ１５で検出される温度が基準温度Ｒ３内のときにこのＡＮＤゲートから１が電源３０へ出力される。

電源３０は、センターランプ１１、サイドランプ１２に電源を供給するものであり、内部にＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）３０ａが設けられている。ＡＮＤゲート２９から１が入力されると、センターランプ１１およびサイドランプ１２に電源を供給する。

すなわち、図３に示すように、本体電源スイッチ（ＳＷ）２８のＯＮ（ＳＴ１１）の後、センターサーミスタ１３、サイドサーミスタ１４の検出温度が制御手段２１内の基準温度Ｒ１の範囲内（ＳＴ１２でＹＥＳ）、センターサーミスタ１３、サイドサーミスタ１４の検出温度が基準温度Ｒ２の範囲内（ＳＴ１３でＹＥＳ）、エッジサーミスタ１５の検出温度が基準温度Ｒ３の範囲内（ＳＴ１４でＹＥＳ）の全ての条件を満たした場合に、センターランプ１１及びサイドランプ１２の点灯が可能となる（ＳＴ１５）。

また、基準温度Ｒ５比較回路２３でセンターサーミスタ１３、サイドサーミスタ１４及びエッジサーミスタ１５から出力された温度を示す信号は基準温度Ｒ５と比較され、基準温度Ｒ５の範囲を超えている場合には１が、範囲内であれば０がＯＲゲート２５に出力される。ＯＲゲート２５で３つの信号のＯＲがとられ、その結果がＯＲゲート２６に出力される。

ＯＲゲート２６では制御手段２１からの出力と基準温度Ｒ５比較回路２３からの出力とのＯＲがとられる。いずれか一方の出力が１であれば、リセット回路２７に１が出力される。リセット回路２７は本体電源ＳＷ２８のＯＮにより供給される電源をリセットしてＯＦＦする回路であり、ＯＲゲート２６から１が出力されると、デジタル複合機の電源をＯＦＦにリセットする。

すなわち、図３に示すように、エッジサーミスタ１５の検出温度が制御手段２１内の基準温度Ｒ４を超えた場合（ＳＴ２１でＮＯ）、センターサーミスタ１３、サイドサーミスタ１４及びエッジサーミスタ１５のいずれかのサーミスタの検出温度が基準温度Ｒ５を超えた場合（ＳＴ２１でＮＯ）のいずれかの場合には、リセット回路２７が駆動し（ＳＴ２３）、デジタル複合機の電源をＯＦＦにする（ＳＴ２４）。

次に、このように過昇温に対する保護の制御を有する定着装置１のヒータ制御装置２におけるセンターランプ１１、サイドランプ１２に電源が供給可能となっているときに制御手段２１が実行する制御を図４及び図５を参照して説明する。

なお、制御手段２１は、電源３０内のＳＳＲ３０ａを制御してセンターランプ１１、サイドランプ１２の点灯／消灯を制御し、加熱及び停止を行えるように構成されている。また、制御手段２１内の記憶部には、ヒートローラ１０を定着可能とするための制御温度が記憶されており、制御温度範囲は、設定された制御温度に対して例えば、制御温度+２℃をランプＯＦＦ温度とし、制御温度−２℃をランプＯＮ温度とする設定が記憶されている。

図４に示すように、オペレータにより本体電源ＳＷ２８がＯＮされると、制御手段２１はデジタル複合機のウォームアップを開始する。このウォームアップ時には、制御手段２１はセンターランプ１１の加熱を開始した後、ランプ点灯遅延時間Ｔ１経過後にはサイドランプ１２の加熱を開始する制御を行う（ウォームアップ加熱制御手段）。このランプ点灯遅延時間Ｔ１は制御手段２１の記憶部に予め設定されているものである。

そして、センターサーミスタ１３及びサイドサーミスタ１４で検出する検出温度が制御温度範囲を超えるとセンターラン１１、サイドランプ１２の加熱をそれぞれ停止する。このようにウォームアップが終了して待機時及び印刷時になる。

この待機時及び印刷時には制御手段２１は、各サーミスタ１３、１４、１５の検出結果と、制御温度範囲とを比較し、結果に応じて電源内のＳＳＲにランプＯＮ信号を出力し、センターランプ１１及びサイドランプ１２のどちらか一方のランプが点灯して加熱を行っているときには、他方のランプは加熱開始を待機させ、ヒートローラ１０の表面温度を制御温度範囲に維持する制御を行う。

ヒートローラ１０の表面温度を制御温度範囲に維持する制御は次のように行う。制御手段２１はセンターサーミスタ１３により検出される温度がランプＯＮ温度以下となるとセンターランプ１１の加熱を開始し、この加熱が開始されると記憶部に記憶されたセンターランプ１１の加熱を継続する最大ＯＮ時間Ｔ２を計時する。

そして、センターサーミスタ１３の検出温度がランプＯＦＦ温度を超えたとき、又は、最大ＯＮ時間を経過すると制御手段２１はセンターランプ１１の加熱を停止する。この加熱が停止するとセンターランプ１１の加熱の開始を停止するための記憶部に記憶された最小ＯＦＦ時間Ｔ３を計時する。

また、制御手段２１はサイドサーミスタ１４により検出される温度がランプＯＮ温度以下となるとサイドランプ１２の加熱を開始し、この加熱が開始されると記憶部に記憶されたサイドランプ１２の加熱を継続する最大ＯＮ時間Ｔ４を計時する。そして、サイドサーミスタ１４の検出温度がランプＯＦＦ温度を超えたとき、又は、最大ＯＮ時間を経過すると制御手段２１は、サイドランプ１２の加熱を停止する。この加熱が停止するとサイドランプ１２の加熱の開始を停止するための記憶部に記憶された最小ＯＦＦ時間Ｔ５を計時する。

このように、センターランプ１１及びサイドランプ１２の加熱を停止した後に、最小ＯＦＦ時間Ｔ３、Ｔ５をそれぞれ設けるのは、センターランプ１１またはサイドランプ１２のどちらか一方のランプばかりが加熱を行うのを防止するためである。

また、上述のようにセンターランプ１１及びサイドランプ１２の加熱制御を行うことにより、センターランプ１１及びサイドランプ１２が同時に加熱を行うことはないが、センターランプ１１とサイドランプ１２が同時に加熱を停止する場合は生じる。例えば、一方のランプの加熱によりランプＯＦＦ温度に達した後、そのランプがランプＯＮ温度となる前に他方のランプが加熱を開始しランプＯＦＦ温度に達した場合である。したがって、制御手段２１は加熱する必要のない場合には、センターランプ１１及びサイドランプ１２の加熱をともに行わない。

また、図５に示すように、制御手段２１はサイドランプ１２の加熱中にセンターランプ１１の加熱開始の要求があってもサイドランプ１２の加熱が停止するまでは、センターランプ１１の加熱の開始を図６中のランプＯＮ待ち時間で示す時間だけ待機させ、そして、サイドランプ１２の加熱が停止されてからセンターランプ１１の加熱を開始する。

このランプＯＮ待ち時間は、サイドランプ１２の加熱開始の直後にセンターランプ１１の加熱開始要求があった場合に最大となり、その場合には最大ＯＮ時間Ｔ４となる。なお、センターランプ１１の加熱中にサイドランプ１２の加熱開始要求がある場合も同様に、センターランプ１１の加熱が停止するまではサイドランプ１２の加熱の開始を待機させる。したがって、この場合のランプＯＮ待ち時間は最大で最大ＯＮ時間Ｔ２となる。

ランプ最大ＯＮ時間（Ｔ２、Ｔ４）は１度の点灯でヒータランプＯＮ温度からＯＦＦ温度まで到達できる時間以上に設定する。そのためランプの消費電力、制御温度に対するヒータランプＯＦＦ温度、ヒータランプＯＮ温度に応じた適正な時間を設定する必要がある。

本実施例のセンターランプ１１、サイドランプ１２のＯＮ、ＯＦＦのタイミングについて図６、図７を用いて説明する。

本実施例のセンターランプ１１のＯＮとサイドランプ１２のＯＮのタイミングは、ＣＰＵにより可変することができる。例えば図６に示すように、用紙を通紙しているときと、待機しているときで両ランプのＯＮ、ＯＦＦタイミングを可変できる。

図７は両ランプの点灯タイミングとＰｓｔレベルの関係を示す図である。図に示すように、点灯タイミングを０．７ｓｅｃより長くとると、Ｐｓｔ値が１より小さくなる。そこで本実施例では、点灯タイミングを長く取れる待機状態では点灯タイミングを１．０ｓｅｃとする。また、頻繁にＯＮ、ＯＦＦを繰り返す通紙状態では待機状態より短く、Ｐｓｔ値が１以下に抑えられる０．７ｓｅｃに設定し制御することでフリッカーレベルの低減ができる。

このように通紙状態や待機状態など画像形成装置の状態によりヒータランプの点灯タイミングを変化させることで、照射幅の異なる複数の熱源を備えた定着装置においても、フリッカーレベルの低減が出来る。

本発明の一実施の形態における定着装置の概略を示す図。 本発明の一実施の形態におけるヒータ制御装置の構成を示すブロック図。 本発明の一実施の形態における電源投入時の過昇温を防止する保護制御を示すフロー図。 本発明の一実施の形態における温度制御のシーケンスを示す図。 本発明の一実施の形態におけるランプＯＮ待ち時間を示す図。 本発明の一実施の形態におけるランプの点灯タイミング例を示す図。 点灯タイミングとＰｓｔレベルの関係を示す図。

符号の説明

１ 定着装置
２ ヒータ制御装置
１０ ヒートローラ
１１ センターランプ
１２ サイドランプ
１３ センターサーミスタ
１４ サイドサーミスタ
１５ エッジサーミスタ
１６ サーモスタッド
１７ サーモスタッド
２１ 制御手段
２２ 基準温度比較回路
２３ 基準温度比較回路
２４ 基準温度比較回路
２８ 本体電源ＳＷ

Claims (4)

1. 媒体上に形成されたトナーによる像を加熱する円筒状加熱体と、
   前記円筒状加熱体内に設けられた照射幅のことなる複数の熱源と、
   前記複数の熱源に対応して設けられた温度検出手段と、
   前記温度検出手段により前記複数の熱源の点灯タイミングを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記複数の熱源は前記加熱ローラの中央部に配光特性をもつ第１の加熱手段と、
   前記加熱ローラの両側に配光特性をもつ第２の加熱手段と、
   を有する請求項１記載の定着装置。
3. 前記制御手段はコピー中の前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段の点灯タイミングを待機中の前記点灯タイミングより短く制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着装置。
4. 前記制御手段はコピー中の前記点灯タイミングを１．０秒とし、待機中の前記点灯タイミングを０．７秒とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
   

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