JP2001109318A

JP2001109318A - 定着装置

Info

Publication number: JP2001109318A
Application number: JP28575799A
Authority: JP
Inventors: Atsumi Kurita; 篤実栗田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】所謂ベルトニップ方式の定着装置において、
定着温度を正確に検知し、且つ、定着部材表面の摩耗を
効果的に防止する。【解決手段】加熱源１ａを具備し且つ回転可能に配設
される定着部材１と、前記定着部材１に回転可能に圧接
配置され、前記定着部材１との間に未定着トナーＴを担
持した記録媒体Ｋが挟持される無端ベルト２と、前記無
端ベルト２の内側に当該無端ベルト２と当接するように
設けられ、前記定着部材１側に向けて当該無端ベルト２
を押圧する圧力付与部材３とを備え、前記圧力付与部材
３の無端ベルト２との当接部側に温度検出手段４を設け
た。

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、プリン
タ、ファクシミリなどの画像形成装置において未定着画
像を加熱・加圧定着するのに用いられる定着装置に係
り、特に、加熱ロール等の定着部材に対して無端ベルト
を圧接配置し、定着部材と無端ベルトとの間に形成され
た接触ニップ域に記録媒体を通過させる、所謂ベルトニ
ップ方式の定着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のベルトニップ方式の定着装
置としては、例えば加熱源を有する回転可能な加熱ロー
ルと、この加熱ロールに圧接し且つ加熱ロールと共に転
動する無端ベルトと、この無端ベルトの内側に配設され
て、前記無端ベルトを加熱ロールに押圧させ且つ前記無
端ベルトと加熱ロールとの間に接触ニップ域を形成する
加圧パッドとを備え、これら加熱ロールと無端ベルトと
の間の接触ニップ域に記録媒体を挿通させることで、記
録媒体上の未定着トナー像を加熱・加圧定着するように
したものが知られている（特開平１０−２２８１９６号
公報参照）。このような定着装置においては、通常、定
着温度が一定になるように例えば加熱ロールの加熱源を
温度制御し、定着条件を均一に保つようにする手法が採
用されるが、この種の手法を採用するにあたって、前記
加熱ロールに接触してその表面温度を検知する温度検知
装置が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな手法を採用した場合、加熱ロールと温度センサとの
接触により接触部分の加熱ロール表面が摩耗したり、傷
ついたりするという技術的課題がみられた。このような
技術的課題は、装置の小型化の観点から加熱ロールを小
径化した場合、また、定着速度の高速化の観点から加熱
ロールの回転速度を高速化した場合に顕著である。

【０００４】そこで、このような技術的課題を解決する
ため、加熱ロールに対して離間配置可能な非接触型の温
度センサを用いる技術が提案されているが、非接触型の
温度センサは高価であり、また、精度の面でも接触型の
センサの方が優れていることから、未だ実用化の段階に
は至っていない。

【０００５】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、コストの低廉化を図りなが
ら、定着温度を正確に検知でき、且つ、定着部材表面の
摩耗を効果的に防止することのできる定着装置を提供す
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
１に示すように、加熱源１ａを具備し且つ回転可能に配
設される定着部材１と、前記定着部材１に回転可能に圧
接配置され、前記定着部材との間に未定着トナーを担持
した記録媒体Ｋが挟持される無端ベルト２と、前記無端
ベルト２の内側に当該無端ベルト２と当接するように設
けられ、前記定着部材１側に向けて当該無端ベルト２を
押圧する圧力付与部材３とを備え、前記圧力付与部材３
の無端ベルト２との当接部側に温度検知手段４を設けた
ことを特徴とする。

【０００７】このような技術的手段において、定着部材
１は、回転可能に配設されるものであれば、ロール状、
ベルト状等適宜選定して差し支えない。また、定着部材
１に具備される加熱源１ａについては、図１に示すよう
に定着部材１内部に内蔵されるタイプは勿論のこと、定
着部材１の外部に配設されて当該定着部材１を外部加熱
するタイプのものであってもよい。

【０００８】更に、無端ベルト２は、図１に示すように
非張架状態で支持されるものであってもよいし、例えば
複数のロールに掛け渡すなどして張架支持されるもので
あってもよい。

【０００９】また、圧力付与部材３は、前記定着部材１
に向けて前記無端ベルト２を押圧するものであれば、ス
プリング部材等の弾性付与手段で剛性の高い部材を弾性
付勢するようにしてもよいし、圧力付与部材３の全部若
しくは一部に弾性層を有し、この弾性層の弾性変形に伴
う弾性力を利用したものであってもよいし、あるいは、
両者を組み合わせたもの等適宜選定して差し支えない。

【００１０】更に、温度検知手段４としては、例えば熱
電対やサーミスタ等の温度検出機能を有するものであれ
ば適宜選定して差し支えない。そして、温度検知手段４
の配設位置については、前記圧力付与部材３の無端ベル
ト２との当接部側より適宜選定して差し支えないが、よ
り正確な定着温度を得るという観点からすれば、前記無
端ベルト２の記録媒体Ｋ通過部に対応する位置に取り付
けることが好ましい。ここで、温度検知手段４は、無端
ベルト２と直接接触するように配設しても差し支えない
が、無端ベルト２と温度検知手段４とを直接接触させる
ことで生じる無端ベルト２の摩耗を極力防止するという
観点からすれば、温度検知手段４の無端ベルト２との対
向部側に低摩擦層を設けることが好ましい。但し、この
ような態様にあっては、低摩擦層を熱伝導性の良いもの
あるいは厚さの薄いもので構成することが好ましい。

【００１１】そして、このような温度検知手段４を用い
て前記定着部材１の加熱源１ａの加熱制御を行うために
は、前記温度検知手段４による温度検出結果に基づいて
前記加熱源１ａを加熱制御する加熱制御手段５を具備さ
せることが好ましい。ここで、この加熱制御手段５は、
前記加熱源１ａに供給する電力を制御することで、定着
部材１の温度ひいてはこの定着部材１と前記無端ベルト
２との間に形成される当接部位（ニップ部）の温度すな
わち定着温度を制御するものである。

【００１２】ところで、前記加熱源１ａに供給される電
圧は、この加熱源１ａの周囲で使用される他の電気機器
の電力消費によって変動することがある。そして、この
ような電圧変動が生じると、前記加熱源１ａに対して所
定の電圧を印加できなくなり、所望の電力ひいては所望
の定着温度が得られなってしまうことになる。また、加
熱源１ａに同じ電圧を供給したとしても、高温環境下と
低温環境下とで定着部材１の温度上昇の度合いが異なる
ため、所望の定着温度を得られなくなるおそれがある。
そこで、このような不具合を防止するという観点からす
れば、前記加熱制御手段５は、所定の設定温度への昇温
プロセス実行時に前記温度検知手段４からの温度検出結
果に基づいて温度上昇率を演算し、この演算結果に基づ
いて前記設定温度到達後に前記加熱源１ａへと供給する
電力を決定することが好ましい。

【００１３】また、同様の観点からすれば、前記加熱制
御手段５は、所定の条件下で定着動作中に前記加熱源に
供給する電力を変更することが好ましい。

【００１４】更に、前記温度検知手段４が前記無端ベル
ト２の記録媒体Ｋ通過部に対応する位置に取り付けられ
るタイプのものにあっては、記録媒体Ｋの通過中に温度
検知手段４が検出する温度は記録媒体Ｋを介した温度で
あり、実際の定着温度より低下した温度となる。そこ
で、前記加熱制御手段５は、定着動作中にあっては記録
媒体Ｋの非通過タイミングにおける温度検出結果に基づ
いて前記加熱源１ａを加熱制御することが好ましく、特
に、前記記録媒体Ｋの非通過タイミングにおける温度検
出結果のうち、最も高い温度に基づいて前記加熱源１ａ
を加熱制御することが好ましい。

【００１５】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１において、未定着トナー像Ｔが担持され
た記録媒体Ｋは、定着部材１と無端ベルト２との圧接部
に挟持される。ここで、定着部材１と無端ベルト２との
圧接部の無端ベルト２の裏面側には、この無端ベルト２
に当接するように設けられた圧力付与部材３が、無端ベ
ルト２を定着部材１側に向けて押圧している。そして、
前記圧接部に挟持された記録媒体Ｋには、加熱源１ａか
らの熱が定着部材１を介して供給されると共に、圧力付
与部材３による圧力が付与され、未定着トナー像Ｔが記
録媒体Ｋ上に定着される。ここで、温度検知手段４は、
前記圧力付与部材３の無端ベルト２との当接部側に設け
られていることから、前記定着部材１に接触して当該定
着部材１表面を摩耗することはなく、また、無端ベルト
２の表面を摩耗することもない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。図２は、本発明
が適用された定着装置の実施の一形態を示す概要説明図
である。同図において、本実施の形態に係る定着装置
は、回転可能に配設される加熱ロール１０と、この加熱
ロール１０に圧接し且つ加熱ロール１０と共に従動回転
する定着ベルト２０とを備えている。本実施の形態にお
いて、加熱ロール１０は、熱伝導率のよい金属製円筒コ
ア１１の外周面にシリコンゴムからなる弾性層１２を被
覆し、この弾性層１２の被覆面を鏡面状態近くに仕上げ
たものであり、その内部には加熱源としての加熱ランプ
１３を内蔵配置したものである。本実施の形態におい
て、加熱ランプ１３はハロゲンランプからなり、その定
格電力は６００Ｗである。また、加熱ロール１０には、
ロールにてこの加熱ロール１０に離型剤としてのオイル
を塗布する離型剤塗布装置１４が配設されている。尚、
この離型剤塗布装置１４については、上述したロール塗
布方式に限られるものではなく、ウェブ塗布方式やウィ
ック塗布方式等適宜選定して差し支えない。

【００１７】一方、定着ベルト２０は、例えば耐熱性ポ
リイミドフィルムなどからなり、その表面にＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）等の離型層が形成され
ている。また、本実施の形態において、定着ベルト２０
は、張架ロールなどを持たず、加熱ロール１０に対向す
る定着ベルト２０の内側に耐熱性を有するアラミド繊維
等からなる加圧パッド２１を配設して支持するようにし
たものである。そして、当該加圧パッド２１にて定着ベ
ルト２０を加熱ロール１０に向けて押圧することにより
両者間に接触ニップ域ｎを形成し、この接触ニップ域ｎ
に未定着トナーＴが転写された用紙Ｐを通過させること
で、この未定着トナー像Ｔを加熱・加圧定着させるよう
になっている。

【００１８】そして、本実施の形態において、前記加圧
パッド２１は、断面略凹状の保持部材２３に嵌合するよ
うに配設されている。

【００１９】また、保持部材２３は、その下部側に設け
られた支持部材２５にて支持され、更に、この支持部材
２５の下部側には、断面略円弧面のベルト走行ガイド２
６が取り付けられている。そして、保持部材２３は図示
しないバネが取り付けられており、これにより、当該保
持部材２３に嵌合する加圧パッド２１を介して、定着ベ
ルト２０を加熱ロール１０に向かって付勢するようにな
っている。

【００２０】そして、定着ベルト２０の移動方向に対し
て加圧パッド２１の略中央部には、前記接触ニップ域ｎ
の温度を測定する接触型温度センサ２７が設けられてい
る。本実施の形態において、接触型温度センサ２７は、
加圧パッド２１に設けられた窪み部に填め込まれるよう
なっている。

【００２１】また、本実施の形態において、前記接触型
温度センサ２７の加圧パッド２１の軸方向に対する配設
位置は、図３に示すように、加圧パッド２１の一端側に
偏移した位置となっている。本実施の形態では、接触ニ
ップ域ｎ（図示せず）に搬送される用紙Ｐの一端部が、
加圧パッド２１の一端部側の位置Ｓを通過するようにな
っている。また、同図において、符号Ｍｉｎはこの定着
装置で定着することのできる最小の用紙Ｐ（例えば葉書
サイズ）の用紙幅、符号Ｍａｘは最大の用紙Ｐ（例えば
ＪＩＳ規格Ａ４サイズ）の用紙幅を示している。そし
て、前記最小の用紙幅Ｍｉｎの範囲に対応する位置に接
触型温度センサ２７を配設することにより、どのような
用紙Ｐが接触ニップ域ｎを通過する際にも当該用紙Ｐが
接触型温度センサ２７との対向位置を通過するようにな
っている。

【００２２】また、前記加圧パッド２１及び接触型温度
センサ２７の上面部側には、図示しない低摩擦性フィル
ムが配設されており、定着ベルト２０との間の摺動抵抗
を低減するようになっている。

【００２３】更に、前記接触ニップ域ｎの上流側には、
当該接触ニップ域ｎに搬送される用紙Ｐのジャムを検知
するジャム検知センサ２８が設けられており、このジャ
ム検知センサ２８は、上述したジャム検知の他、用紙Ｐ
の通過の有無も検知するようになっている。

【００２４】更に、本実施の形態では、図４に示すよう
に、加熱ロール１０の加熱ランプ１３に供給する電力を
制御（本実施の形態では印加する電圧を制御）する制御
装置１００が設けられている。同図において、接触型温
度センサ２７からの温度検出信号及びジャム検出センサ
２８からの用紙通過信号が入力インターフェース１０１
を介してＣＰＵ１０２に取り込まれ、次に、ＣＰＵ１０
２は、ＲＯＭ１０３に予め格納されている制御プログラ
ムを実行してＲＡＭ１０４との間で適宜データ処理を行
った後、出力インターフェース１０５を介して加熱ラン
プ１３に印加電圧制御信号を送出するようになってい
る。

【００２５】本実施の形態に係る定着装置の定着プロセ
スについて説明する。未定着トナー像Ｔが担持された用
紙Ｐが接触ニップ域ｎを通過するとき、前記未定着トナ
ー像Ｔは、加熱ランプ１３による加熱ロール１０からの
熱と、接触ニップ域ｎから受ける圧力とにより、用紙Ｐ
上に定着される。このとき、加熱ロール１０の加熱ラン
プ１３は接触型温度センサ２７からの温度検知結果に基
づいて制御されるが、この接触型温度センサ２７は、加
圧パッド２１の上面側すなわち定着ベルト２０の裏面側
に設けられているため、加熱ロール１０や定着ベルト２
０の表面側を摩耗したり傷つけたりすることがない。ま
た、接触型温度センサ２７は、接触ニップ域ｎの温度を
測定するため、正確な定着温度が得られる。

【００２６】次に、制御装置１００による定着装置の温
度制御を、図５に示すフローチャート及び図６に示すタ
イミングチャートに基づいて詳細に説明する。時間ｔ0
において主電源がオンされると、接触型温度センサ２７
による温度検知が開始される。スタート時においては、
検知温度Ｔdが設定温度Ｔ0未満であるため、加熱ランプ
１３をオンし、まず６００Ｗの電力を供給して加熱を開
始する。

【００２７】そして、加熱ロール１０を昇温させる昇温
モードの実行中に、同時に、定着動作実行時の加熱ラン
プ１３への供供給力を算出する予測電力算出プロセスを
実行する。これは、接触型温度センサ２７からの温度検
知結果に基づいて加熱ロール１０の温度上昇率を測定
し、温度上昇率が高い場合には現在の供給電力が大きい
あるいは周囲温度が高いものと判断して定着動作実行時
の電力カット率α（以下、単にカット率αという）を大
きく設定し、低い場合には現在の供給電力が小さいある
いは周囲温度が低いものと判断して前記電力カット率α
を小さく設定するものである。ここで、カット率αは、
Ｎ回の温度上昇率測定結果に基づいて設定されるように
なっており、誤差を小さくすることが可能となってい
る。尚、この説明では、電力カット率αが２０％に設定
されるものとする。

【００２８】その後、予測電力算出プロセスが終了し且
つ検知温度Ｔdが設定温度Ｔ0以上となる時間ｔ1におい
て、昇温モードを終了し、次に複写が開始されるまでの
間、定着温度（検知温度Ｔd）を設定温度Ｔ0に維持する
待機モードを実行する。これは、検知温度Ｔdが設定温
度Ｔ0未満となった場合に加熱ランプ１３への給電をオ
ンし、逆に検知温度Ｔdが設定温度Ｔ0以上となったとき
に加熱ランプ１３への給電をオフすることにより行われ
る。本実施の形態では、待機モードに入った時点で、上
述したカット率αに基づいて供給電力がカットされてお
り、オン時の供給電力は４８０Ｗとなっている。

【００２９】そして、複写が開始される時間ｔ2におい
て、定着動作が実行され、同時に定着温度（検知温度Ｔ
d）を前記設定温度Ｔ0より低い定着時設定温度Ｔ1に維
持する定着モードが実行される。定着モードでは、カッ
ト率αで加熱ランプ１への給電を行い、定着動作中に検
知温度Ｔdが定着時設定温度Ｔ1以上となった（図６の時
間t3参照）ときには、加熱ランプ１３への給電をオフ
し、その後検知温度Ｔdが定着時設定温度Ｔ1未満となっ
たときに加熱ランプ１３への給電をオンするという工程
を繰り返す。ここで、本実施の形態では、ジャム検知セ
ンサ２８からの用紙通過信号に基いて用紙Ｐが接触ニッ
プ域ｎを通過するタイミングを検知するようになってお
り、定着動作中は、用紙Ｐが接触ニップ域ｎを通過して
いないタイミングすなわち非通紙時における温度検知結
果のうち、最も高い温度を温度検知結果とし、これに基
づいて加熱ランプ１３への給電制御を行うようになって
いる。

【００３０】その後、定着動作が終了する時間ｔ4にお
いて、再び、定着温度（検知温度Ｔd）を設定温度Ｔ0に
維持する待機モードを実行する。そして、この間に再び
複写が開始された場合には上述した定着モードが実行さ
れ、一方、複写が開始されないまま所定時間が経過して
時間ｔ5となった場合には、加熱ランプ１３への給電を
停止するパワーセーブモードを実行する。

【００３１】このパワーセーブモード実行時には、解除
信号が入力されるまで加熱ランプ１３への給電を停止し
た状態を維持し、例えば時間ｔ0’で解除信号が入力さ
れた場合には、設定されていたカット率αがリセットさ
れ、再び上述した一連のプロセスを実行することとな
る。

【００３２】尚、本実施の形態では、待機モード実行時
の供給電力を４８０Ｗ（カット率α＝２０％）に設定し
ていたが、これに限られるものではなく、６００Ｗ（カ
ット率α＝０％）に設定するようにしても良い。

【００３３】◎実施の形態２本実施の形態は、実施の形態１とほぼ同様であるが、図
７に示すように、定着動作中の電力カット率を二段階に
設定するようにしたものである。本実施の形態では、温
度上昇率から予測電力を算出する予測電力算出プロセス
の実行時に（図５参照）、第一電力カット率α1（以
下、第一カット率α1という）及び第二電力カット率α2
（以下第二カット率α2という）を設定する。そして、
複写が開始される時間ｔ2において、まず第一カット率
α1（ここでは２０％とする）で加熱ランプ１３への給
電を開始し、定着温度（検知温度Ｔd）が安定する時間
ｔ2’において第二カット率α2（ここでは更に１０％す
なわち初期電力からみて２８％とする）に変更するよう
にする。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定着部材側に向かって無端ベルトを押圧する圧力付与部
材に温度検知手段を具備させるようにしたので、定着温
度を正確に検知できると共に、定着部材表面の摩耗を効
果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の概要を示す説明図で
ある。

【図２】実施の形態１に係る定着装置の概要を示す説
明図である。

【図３】上記定着装置で用いられる接触型温度センサ
の配設位置を示す説明図である。

【図４】実施の形態１に係る制御装置の制御ブロック
図である。

【図５】実施の形態１に係る定着装置の温度制御処理
を示すフローチャートである。

【図６】実施の形態１に係る定着装置の定着温度検知
結果、供給電力、電力カット率の設定値を示すタイミン
グチャートである。

【図７】実施の形態２に係る定着装置の定着温度検知
結果、供給電力、電力カット率の設定値を示すタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１…定着部材，１ａ…加熱源，２…無端ベルト，３…圧
力付与部材，４…温度検知手段，５…加熱制御手段，Ｋ
…記録媒体，Ｔ…未定着トナー像，１０…加熱ロール，
１３…加熱ランプ，２０…定着ベルト，２１…加圧パッ
ド，２７…接触型温度センサ，１００…制御装置，ｎ…
接触ニップ域，Ｐ…用紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱源を具備し且つ回転可能に配設され
る定着部材と、前記定着部材に圧接配置されて回転し、前記定着部材と
の間に未定着トナー像を担持した記録媒体が挟持される
無端ベルトと、前記無端ベルトの内側に当該無端ベルトと当接するよう
に設けられ、前記定着部材側に向けて当該無端ベルトを
押圧する圧力付与部材とを備え、前記圧力付与部材の無端ベルトとの当接部側に温度検知
手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１に記載の定着装置において、前記温度検知手段が、前記無端ベルトの記録媒体通過部
に対応する位置に取り付けられることを特徴とする定着
装置。
【請求項３】請求項１に記載の定着装置において、前記温度検知手段による温度検出結果に基づいて前記加
熱源を加熱制御する加熱制御手段を具備することを特徴
とする定着装置。
【請求項４】請求項３に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、所定の設定温度への昇温プロセス
実行時に前記温度検知手段からの温度検出結果に基づい
て温度上昇率を演算し、この演算結果に基づいて前記設
定温度到達後に前記加熱源へと供給する電力を決定する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】請求項３に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、所定の条件下で定着動作中に前記
加熱源に供給する電力を変更することを特徴とする定着
装置。
【請求項６】請求項３に記載の定着装置のうち、前記
温度検知手段が前記無端ベルトの記録媒体通過部に対応
する位置に取り付けられるタイプのものにおいて、前記加熱制御手段は、定着動作中にあっては記録媒体の
非通過タイミングにおける温度検出結果に基づいて前記
加熱源を加熱制御することを特徴とする定着装置。
【請求項７】請求項６に記載の定着装置において、前記加熱制御手段は、前記記録媒体の非通過タイミング
における温度検出結果のうち、最も高い温度に基づいて
前記加熱源を加熱制御することを特徴とする定着装置。