JP2001042694A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2001042694A
JP2001042694A JP11216167A JP21616799A JP2001042694A JP 2001042694 A JP2001042694 A JP 2001042694A JP 11216167 A JP11216167 A JP 11216167A JP 21616799 A JP21616799 A JP 21616799A JP 2001042694 A JP2001042694 A JP 2001042694A
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roller
heating roller
fixing device
heating
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JP11216167A
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Naohiko Haniyu
羽生  直彦
Shinsuke Fujita
慎介 藤田
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度良く転写材の巻き付きを検出できる定着
装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 内部にハロゲンヒータランプ(加熱手段)
210,220を有した加熱ローラ91と、加熱ローラ
91に圧接する加圧ローラとを備え、これら加熱ローラ
91,加圧ローラ間にトナー画像が転写された記録紙(転
写材)Pを通過させ、トナー画像を記録紙Pに熱定着する
定着装置であって、加熱ローラ91を薄肉とし、加熱ロ
ーラ91の温度を検出する温度検知手段330,340
と、温度検知手段から定期的に温度情報を取り込んで、
所定の時間あたりの前記加熱ローラの温度の低下が設定
値より大きければ紙巻付きと判断する制御部500とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内部に加熱手段を
有した薄肉の加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加
圧ローラとを備え、これら加熱ローラ,加圧ローラ間に
トナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナー
画像を前記転写材に熱定着する定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、複写機、レーザビームプリンタ等
の画像形成装置に用いられている熱ローラ方式の定着装
置は、熱源としてのハロゲンヒータランプを内部に有
し、表面にトナーとの離型性をよくするコート層を設け
た加熱ローラと、表面がゴム層からなる加圧ローラとか
ら構成されている。
【0003】このような定着装置においては、静電気等
の理由により、転写材が加熱ローラに巻き付いてしまう
場合がある。このような場合、転写材の詰りとなり、以
降の画像形成が行うことができないばかりでなく、部品
の焼損等の原因となる。
【0004】よって、加熱ローラに転写材が巻きつく
と、加熱ローラで発生する熱が巻き付いた転写材に奪わ
れ、加熱ローラに温度変化が発生することにより、転写
材の巻き付きの有無を検出する手段が設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の定着装
置においては、加熱ローラの肉厚が厚いので、熱容量が
大きくなり、転写材が巻き付いても、加熱ローラの温度
変化が顕著に発生せず、精度良く転写材の巻き付きを検
出できない問題点がある。
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、精度良く転写材の巻き付きを検出で
きる定着装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項1記載の発明は、内部に加熱手段を有した加熱ローラ
と、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、これ
ら加熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された
転写材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定
着する定着装置であって、前記加熱ローラを薄肉とし、
前記加熱ローラの温度を検出する温度検知手段と、該温
度検知手段から定期的に温度情報を取り込んで、所定の
時間あたりの前記加熱ローラの温度の低下が設定値より
大きければ紙巻付きと判断する制御部とを設けたことを
特徴とする定着装置である。
【0008】制御部は、温度検知手段から定期的に温度
情報を取り込んで、所定の時間あたりの前記加熱ローラ
の温度の低下が設定値より大きければ紙巻付きと判断す
る。本発明では、加熱ローラを薄肉としたことにより、
加熱ローラの熱容量が小さくなり、転写材が巻き付く
と、加熱ローラの温度変化が顕著に発生し、精度良く転
写材の巻き付きを検出できる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施の
形態例を説明する。 (全体構成)最初に、図12を用いて、本実施の形態例の
定着装置が設けられた画像形成装置の全体構成を説明す
る。
【0010】図において、画像形成装置1は、自動原稿
搬送装置(通称ADF)Aと、自動原稿搬送装置Aにより搬送
される原稿の画像を読み取るための原稿画像読取部B
と、読み取った原稿画像を処理する画像制御部Cと、画
像処理後のデータに従って、感光ドラムからなる像担持
体10上に書込みを行なう書込みユニット12を含む書
込み部Dと、像担持体10及びその周囲に帯電電極14,
磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段16,帯電電極
18,分離電極20,クリーニング手段21等の画像形成
手段を含む画像形成部Eと、転写材(以下、記録紙とい
う)Pを収容するトレイ等の複数の用紙収容手段(以下、
給紙トレイ又はトレイという)22,24のための収納部
F等を有している。
【0011】自動原稿搬送装置Aは、原稿載置台26と、
ローラR1を含むローラ群及び原稿の移動通路を適宜切り
替えるための切替手段を含む原稿搬送処理部28を主要
素とする。
【0012】原稿画像読取部Bは、原稿ガラスGの下にあ
り、光路長を保って往復移動できる二つのミラーユニッ
ト30,31、固定の結像レンズ(以下、レンズという)
33、ライン状の撮像素子(以下、CCDという)35等か
らなり、書込み部Dはレーザ光源40、ポリゴンミラー
(偏光器)42等からなる。自動原稿搬送装置Aは、従来
の自動原稿搬送装置と構成上の相違はあるものの原理は
そのものは公知であり、又、原稿画像読取部B、書込み
部D、画像処理手段(像担持体10上にトナー画像を形成
し、かつ、シート上にトナー画像を転写させる手段)を
備えた画像形成装置及び画像形成プロセスはよく知られ
ているので、その説明は簡略に行なう。
【0013】尚、転写電極19の手前側に示すR10はレ
ジストローラであり、分離電極の下流側に示すHは定着
装置(詳細は後述する)であり、加熱ローラ91とこの加
熱ローラ91に圧接する加圧ローラ92とを備えてお
り、加熱ローラ91と、加圧ローラ92との間にトナー
画像が転写された記録紙Pが定着することにより、トナ
ー画像が記録紙P上に熱定着される。
【0014】上記構成において、像担持体10上にトナ
ー画像を形成し、シート上の転写させた後、排紙トレイ
に排紙するプロセスは、以下のとおりである。尚、本明
細書では、転写電極がある転写領域を画像記録部という
場合がある。
【0015】原稿載置台26上に載置される原稿(図示
せず)の一枚が原稿搬送処理部28中で搬送され、ロー
ラR1の下を通過中に、露光手段Lによるスリット露光が
行なわれる。
【0016】原稿からの反射光は、固定位置にあるミラ
ーユニット30,31及びレンズ33を経て、CCD上に結
合され、読み取られる。原稿画像読取部Bで読み取られ
た画像情報は、画像処理手段により処理され、符号化さ
れて画像制御基板C上にあるメモリに格納される。
【0017】画像データは、画像形成に応じて呼び出さ
れ、当該画像データに従って書込み部Dにおけるレーザ
光源40が駆動され、像担持体10上に露光が行なわれ
る。この露光に先立ち、矢印方向(反時計方向)に回転す
る像担持体10は、帯電電極14のコロナ放電により所
定の表面電位が付与されているが、露光により露光部の
電位が露光量に応じて減じ、結果として、画像データに
応じた静電潜像が像担持体10上に形成される。
【0018】静電潜像は、現像手段16により反転現像
され、可視像(トナー像)とされる。一方、像担持体10
上のトナー像の先端部が転写領域に到達する前に、例え
ば、給紙トレイ22内の一枚のシートPが給紙搬送され
て、レジストローラR10に到達し、先端規制されてい
る。
【0019】シートPはトナー像、即ち、像担持体10
上の画像領域と重畳するように、同期をとって回転を開
始するレジストローラR10により転写領域に向けて搬送
される。
【0020】転写領域において、像担持体10上のトナ
ー像は、転写電極の付勢によりシートP上に転写され
て、次いで、シートPは分離電極20の付勢により像担
持体10から分離される。
【0021】その後、定着装置Hの加熱,加圧により、ト
ナー像を形成するトナー粉末はシートP上に溶融定着さ
れ、シートPは排紙通路78及び排紙ローラ79を介し
て排紙トレイT上に排紙される。 (定着装置)定着装置Hの構成を図1及び図2を用いて詳
細に説明する。図1は定着装置Hの側面図、図2は図1
のX方向矢視図である。
【0022】加熱ローラ91において、191は両端面
が開放された円筒状の芯金(ローラ基体)である。この芯
金191の外周面には、離型性層194が形成されてい
る。
【0023】本実施の形態例では、芯金191の材質は
アルミニウム、鉄のうちのいずれか、離型性層194の
材質としてはPFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体),四フッ化エチレン
等の離型性の良い樹脂とした。
【0024】更に、芯金191の肉厚を2.0mm以下、離
型性層194の膜厚を約20μmとした。加熱ローラ91
の内部には、所定サイズの記録紙Pの通過領域内で、所
定サイズの記録紙Pの通過領域外の領域(L1)を主に加熱
する第1の加熱手段としての第1のハロゲンヒータラン
プ210と、所定サイズの記録紙Pの通過領域(L2)を主
に加熱する第2の加熱手段としての第2のハロゲンヒー
タランプ220とが設けられている。
【0025】加圧ローラ92は、発泡シリコンゴムの円
周面にPFAチューブをかぶせた構造であり、表面硬度(ア
スカーC硬度)を35〜75とした。そして、加圧ローラ92
はスプリング90の付勢力でもって、加熱ローラ91を
総荷重5〜25kgfで押圧し、加圧ローラ92と、加熱ロー
ラ91との間のニップ圧を0.2〜2.0kgf/平方cm、ニップ
通過時間を20〜40msecとした。
【0026】本実施の形態例の定着装置Hには、図2に
示すように、二つの温度検知手段330,340が設け
られている。一つは、領域L1の加熱ローラ91の温度を
検知する第1の温度検知手段330と、領域L2の加熱ロ
ーラ91の温度を検出する第2の温度検知手段340で
ある。尚、本実施の形態例では、温度検知手段は、サー
ミスタを用いた。
【0027】350は領域L2の端部を冷却する冷却手段
としてのファンである。クリーニング機構100は、芳
香族ポリアミドの不織布製のウエブ101が巻かれた元
巻きローラ103と、ウエブ101を巻き取る巻き取り
ローラ105と、ウエブ101を加熱ローラ91に押し
付けるウエブバックアップローラ107とからなってい
る。
【0028】この巻き取りローラ105は、所定の枚数
の記録紙Pへの画像形成を行うと、所定量回転駆動さ
れ、ウエブ101の未使用部分が加熱ローラ91に押接
するようになっている。
【0029】次に、図3を用いて、本実施の形態例の定
着装置の電気的構成を説明する。図3は図1に示す定着
装置の電気的構成を説明するブロック図である。図にお
いて、310は第1のハロゲンヒータランプ210駆動
する回路からなる第1の加熱駆動手段、320はハロゲ
ンヒータランプ220を駆動する回路からなる第2の駆
動加熱手段である。
【0030】500は制御部で、第1の温度検知手段3
30からの温度情報(t1)と、第2の温度検知手段340
からの温度情報(t2)と、画像形成装置本体の電源スイッ
チがオンされると、画像形成装置本体から送られる起動
命令と、画像形成装置本体のコピーボタンがオンされる
と、画像形成装置本体から送られるコピー命令と、記録
紙サイズ情報(W)と設定コピー枚数情報(I)とを取り込ん
で、第1及び第2の加熱駆動手段310,320を介し
て第1及び第2のハロゲンヒータランプ210,220
及び冷却駆動手段360を介してファン350を駆動す
ると共に、カウンタ501を有している。
【0031】次に、上記構成の定着装置の動作を図4〜
図**を用いて説明する。先ず、図画像形成装置の全体
の動作を説明する状態遷移図である図4を用いて、画像
形成装置の全体の動作を説明する。電源スイッチがオン
されると、ウォームアップ動作(状態1)がなされ、ウォ
ームアップが終了すると、終了フラグがオンとなり、ア
イドリング動作(状態2)となる。
【0032】アイドリング動作中にコピー命令がある
と、コピー動作(状態3)を行い、コピーが終了すると、
アイドリング動作(状態2)へ戻る。次に、ウォームアッ
プ動作、アイドリング動作、コピー動作を説明する。
【0033】(ウォームアップ動作)図1に示す定着装置
のウォームアップ動作を説明するフロー図である図5及
び図6を用いて説明する。
【0034】図5において、(a)図は第1のハロゲンヒ
ータランプのウォームアップ動作を示すフロー図、(b)
図は第2のハロゲンヒータランプのウォームアップ動作
を示すフロー図、図6はウォームアップ動作の終了判断
動作を示すフロー図である。
【0035】制御部500はウォームアップ動作とし
て、図5(a),(b)、図6に示す3つのフローを200msec毎
に行っている。図5(a)に示すフローにおいて、第1の
温度検知手段330のからの温度情報(t1)を取り込み、
加熱ローラ91の領域L1の温度(t1)と所定温度(T1)との
比較を行う(ステップ1)。
【0036】加熱ローラ91の温度(t1)が所定温度(T1)
より低ければ、第1のハロゲンヒータランプ210の駆
動する(ステップ2)。加熱ローラ91の温度(t1)が所定
温度(T1)以上あれば、第1のハロゲンヒータランプ21
0の駆動を停止し(ステップ3)、ウォーミングアップ(W
U)終了フラグ1をオンとする(ステップ4)。
【0037】同様に、図5(b)に示すルーチンにおい
て、第2の温度検知手段340のからの温度情報(t2)を
取り込み、加熱ローラ91の領域L2の温度(t2)と所定温
度(T2)との比較を行う(ステップ1)。
【0038】加熱ローラ91の温度(t2)が所定温度(T2)
より低ければ、第2のハロゲンヒータランプ220の駆
動する(ステップ2)。加熱ローラ91の温度(t2)が所定
温度(T2)以上あれば、第2のハロゲンヒータランプ22
0の駆動を停止し(ステップ3)、ウォーミングアップ(W
U)終了フラグ2をオンとする(ステップ4)。
【0039】図6に示すフローにおいて、WU終了フラグ
1及びWU終了フラグ2が共にオンがどうかを見て(ステッ
プ1)、共にオンになっているならば、WU終了フラグをオ
ンとする(ステップ2)。 (アイドリング動作)図1に示す定着装置のアイドリング
動作を説明するフロー図である図7を用いて説明する。
【0040】図7において、(a)図は第1のハロゲンヒ
ータランプのアイドリング動作を示すフロー図、(b)図
は第2のハロゲンヒータランプのアイドリング動作を示
すフロー図である。
【0041】制御部500はアイドリング動作として、
図7(a),(b)に示す2つのフローを200msec毎に行ってい
る。図7(a)に示すフローにおいて、第1の温度検知手
段330のからの温度情報(t1)を取り込み、加熱ローラ
91の領域L1の温度(t1)と所定温度(T1′)との比較を行
う(ステップ1)。
【0042】加熱ローラ91の温度(t1)が所定温度(T
1′)より低ければ、第1のハロゲンヒータランプ210
の駆動する(ステップ2)。加熱ローラ91の温度(t1)が
所定温度(T1′)以上あれば、第1のハロゲンヒータラン
プ210の駆動を停止する(ステップ3))。
【0043】同様に、図7(b)に示すフローにおいて、
第2の温度検知手段340のからの温度情報(t2)を取り
込み、加熱ローラ91の領域L2の温度(t2)と所定温度(T
2′)との比較を行う(ステップ1)。
【0044】加熱ローラ91の温度(t2)が所定温度(T
2′)より低ければ、第2のハロゲンヒータランプ220
の駆動する(ステップ2)。加熱ローラ91の温度(t2)が
所定温度(T2′)以上あれば、第2のハロゲンヒータラン
プ220の駆動を停止する(ステップ3))。 (コピー動作)図1に示す定着装置のコピー動作を説明す
るフロー図である図8〜図11を用いて説明する。
【0045】図8において、(a)図は第1のハロゲンヒ
ータランプのコピー動作を示すフロー図、(b)図は第2
のハロゲンヒータランプのコピー動作を示すフロー図で
ある。また、図9において、(a)図は冷却ファンの駆動
動作を示すフロー図、(b)図は冷却ファンの停止動作を
示すフロー図である。
【0046】制御部500は、コピー動作として、図8
(a),(b)に示す2つのフローを200msec毎に行っている。
図8(a)に示すフローにおいて、第1の温度検知手段3
30のからの温度情報(t1)を取り込み、加熱ローラ91
の領域L1の温度(t1)と所定温度(T1″)との比較を行う
(ステップ1)。
【0047】加熱ローラ91の温度(t1)が所定温度(T
1″)より低ければ、第1のハロゲンヒータランプ210
の駆動する(ステップ2)。加熱ローラ91の温度(t1)が
所定温度(T1″)以上あれば、第1のハロゲンヒータラン
プ210の駆動を停止する(ステップ3))。
【0048】同様に、図8(b)に示すフローにおいて、
第2の温度検知手段340のからの温度情報(t2)を取り
込み、加熱ローラ91の領域L2の温度(t2)と所定温度(T
2″)との比較を行う(ステップ1)。
【0049】加熱ローラ91の温度(t2)が所定温度(T
2″)より低ければ、第2のハロゲンヒータランプ220
の駆動する(ステップ2)。加熱ローラ91の温度(t2)が
所定温度(T2″)以上あれば、第2のハロゲンヒータラン
プ220の駆動を停止する(ステップ3))。
【0050】更に、コピー命令があると、制御部500
は図9(a)のフローを1回実行する。図9(a)に示すフロ
ーにおいて、制御部500は、コピー命令があると、記
録紙Pのサイズ情報(w)を読み込み(ステップ1)、通紙さ
れる記録紙Pのサイズ(w)が予め決められた所定サイズ
(W:例えば、B5R)とを比較し(ステップ2)、通紙される記
録紙Pのサイズ(w)が予め決められた所定サイズ(W)以下
の場合には、冷却ファン350を駆動する(ステップ
3)。
【0051】また、コピー終了命令があると、制御部5
00は図9(b)のフローを1回実行する。図9(b)に示す
フローにおいて、制御部500は、コピー終了命令があ
ると、冷却ファン350が駆動しているならば(ステッ
プ1)、冷却ファン350の駆動を停止する(ステップ
2)。
【0052】そして、本実施の形態例では、制御部50
0は図10及び図11に示すフロー200msec毎に行って
いる。図10及び図11は図1に示す定着装置の巻き付
き検出の動作を説明するフロー図である。
【0053】図10において、コピーが開始されると、
0に設定されたカウンタ501を読み込み(ステップ1)、
第1の温度検知手段330からの温度情報(t1(i))を取
り込み(ステップ2)、1秒前の温度情報(t1(i-1))との比
較を行い(ステップ53)、差が10℃以上あるならばカウン
タ501の数値を1つ増やし(ステップ4)、差が10℃より
小さければカウンタ501の数値を0にリセットし(ステ
ップ5)、ステップ1に戻る。
【0054】そして、1秒前の温度差が10℃以上あるの
が連続して2回検出されたならば、紙巻付きと判断する
(ステップ6,7)。同様に、図11に示すように、コピー
が開始されると、0に設定されたカウンタ501を読み
込み(ステップ1)、第2の温度検知手段340からの温
度情報(t2(i))を取り込み(ステップ2)、1秒前の温度情
報(t2(i-1))との比較を行い(ステップ3)、差が10℃以上
あるならばカウンタ501の数値を1つ増やし(ステップ
4)、差が10℃より小さければカウンタ501の数値を0
にリセットし(ステップ5)、ステップ1に戻る。
【0055】そして、1秒前の温度差が10℃以上あるの
が連続して2回検出されたならば、紙巻付きと判断する
(ステップ6,7)。上記構成によれば、加熱ローラ91の
芯金191の材質をアルミニウム、鉄のうちのいずれか
とし、肉厚を2.0mm以下とした、即ち、薄肉としたこと
により、加熱ローラ91の熱容量が小さくなり、記録紙
Pが巻き付くと、加熱ローラ91の温度変化が顕著に発
生し、精度良く記録紙Pの巻き付きを検出できる。
【0056】尚、本発明は、上記実施の形態例に限定す
るものではない。上記実施の形態例では、2つの第1及
び第2の温度検知手段330,340を設け、それぞれ
の温度検知手段からの温度情報により、記録紙Pの巻き
付きを検出するようにしたが、第2の温度検知手段34
0だけで記録紙Pの巻き付きを検出するようにしてもよ
い。
【0057】
【実施例】本願発明者は、本発明の効果を確認するため
に、温度25℃、湿度50%の環境のもとで、加熱ローラの
肉厚を変化させた場合の、記録紙の巻き付き時と通紙中
の加熱ローラの温度変化を調べた。
【0058】尚、加熱ローラの材質はアルミニウム合金
で径は27.5mm、加圧ローラの径は26mm、定着線速を140m
m/secとした。この結果を図13(a)に示す。
【0059】更に、通紙中と、記録紙Pの巻き付き時で
の温度低下の最小値をグラフにすると、図13(b)に示
すようになる。図13(a),(b)から、芯金の肉厚が2mm以
下、即ち、薄肉でないと、紙巻付きの検出が困難である
ことが確認できた。
【0060】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、加
熱ローラを薄肉としたことにより、加熱ローラの熱容量
が小さくなり、転写材が巻き付くと、加熱ローラの温度
変化が顕著に発生し、精度良く転写材の巻き付きを検出
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態例の定着装置の側面図である。
【図2】図1のX方向矢視図である。
【図3】図1に示す定着装置の電気的構成を説明するブ
ロック図である。
【図4】本実施の形態例の定着装置が設けられた画像形
成装置の全体の動作を説明する状態遷移図である。
【図5】図1に示す定着装置のウォームアップ動作を説
明するフロー図であって、(a)図は第1のハロゲンヒー
タランプのウォームアップ動作を示すフロー図、(b)図
は第2のハロゲンヒータランプのウォームアップ動作を
示すフロー図である。
【図6】図1に示す定着装置の図1に示す定着装置のア
イドリング動作を説明するフロー図である。
【図7】図1に示す定着装置のアイドリング動作を説明
するフロー図であって、(a)図は第1のハロゲンヒータ
ランプのアイドリング動作を示すフロー図、(b)図は第
2のハロゲンヒータランプのアイドリング動作を示すフ
ロー図である。
【図8】図1に示す定着装置のコピー動作を説明するフ
ロー図であって、(a)図は第1のハロゲンヒータランプ
のコピー動作を示すフロー図、(b)図は第2のハロゲン
ヒータランプのコピー動作を示すフロー図である。
【図9】図1に示す定着装置のコピー動作を説明するフ
ロー図であって、(a)図は冷却ファンの駆動動作を示す
フロー図、(b)図は冷却ファンの停止動作を示すフロー
図である。
【図10】図1に示す定着装置の巻き付き検出の動作を
説明するフロー図である。
【図11】図1に示す定着装置の巻き付き検出の動作を
説明するフロー図である。
【図12】本実施の形態例の定着装置が設けられた画像
形成装置の全体構成を説明する図である。
【図13】実施例を説明する図である。
【符号の説明】
91 加熱ローラ 92 加圧ローラ 191 芯金 210 第1のハロゲンヒータランプ(加熱手段) 220 第2のハロゲンヒータランプ(加熱手段) 330 第1の温度検知手段 340 第2の温度検知手段 500 制御部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に加熱手段を有した加熱ローラと、
    該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備え、これら加
    熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写
    材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定着す
    る定着装置であって、 前記加熱ローラを薄肉とし、 前記加熱ローラの温度を検出する温度検知手段と、 該温度検知手段から定期的に温度情報を取り込んで、所
    定の時間あたりの前記加熱ローラの温度の低下が設定値
    より大きければ紙巻付きと判断する制御部と、を設けた
    ことを特徴とする定着装置。
JP11216167A 1999-07-30 1999-07-30 定着装置 Pending JP2001042694A (ja)

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