JP2003345164A

JP2003345164A - 定着装置および画像形成装置

Info

Publication number: JP2003345164A
Application number: JP2002151127A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Kashu; 陽介加集; Susumu Murakami; 進村上; Satoshi Kono; 智河野; Yoshie Iwakura; 良恵岩倉; Hideshi Izumi; 英志泉; Tatsuya Ogawa; 達也小川
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【課題】消費電力が少なく、簡易な制御内容で、良好な
定着性能の確保と用紙カール量の低減が可能な定着装置
および画像形成装置を提供する。【解決手段】内部に加熱源１６を備え、第１の表面温度
検出手段２２を付設した加熱ローラ１４と、該加熱ロー
ラ１４に圧接して従動回転し第２の表面温度検出手段２
３を付設した加圧ローラ１５と、からなる定着ローラ対
と、第１および第２の表面温度検出手段２２，２３から
出力される検出信号を受け、加熱源１６の駆動制御をお
こなう制御手段１８，１９と、を有する定着装置におい
て、制御手段１８，１９は、定着ローラ対１４，１５の
回転時に、第２の表面温度検出手段２３によって検出さ
れる加圧ローラ１５の表面温度変化に応じて、加熱源１
６を制御駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体上に転写
された現像剤を加熱・加圧することにより定着させる定
着装置と、その定着装置を備えた画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複写機やレーザビームプリンタなどの電
子写真技術を用いた画像形成装置では、まず、感光層を
有する潜像担持体表面にレーザー光を照射することによ
って静電潜像を形成する。次に、この静電潜像に現像剤
（トナー）を付着させることにより可視像化し、この現
像剤像（トナー像）を静電気力により記録媒体に転写す
る。

【０００３】この状態では、現像剤は記録媒体上に載っ
ているだけであり、定着されていないので、現像剤を記
録媒体上に永久的に定着させる作業が必要とされる。こ
の定着作業をおこなう手段としては、熱を加えて粉末状
の現像剤を溶融し、さらに、現像剤と記録媒体を加圧す
るのが最も効果的な定着方法である。

【０００４】一般的に、電子写真技術を用いた画像形成
装置では、このような定着作業を実施するために、一対
のローラ、すなわち加熱ローラおよび加圧ローラと呼ば
れるローラ対を備えた、いわゆるヒートローラ方式の定
着装置が用いられている。

【０００５】その加熱ローラおよび加圧ローラの表面
は、加熱ローラに内蔵した加熱源によって、１５０℃〜
２００℃に加熱される。その加熱ローラの表面温度は、
サーミスタ等の感温素子を用いた温度検知装置により検
出され、検出された加熱ローラの表面温度が、最適温度
を含む所定の温度範囲内に維持されるように、上記加熱
源が、制御部によって制御駆動される。

【０００６】また、上記加熱ローラおよび加圧ローラ
は、一定の圧力により互いに圧接しながら等速度にて回
転し、現像剤の転写された記録媒体が、現像剤担持面を
加熱ローラ側に向けて、加熱ローラと加圧ローラとの間
のニップ部に搬送されることにより、現像剤に熱と圧力
が加えられる。これにより、現像剤は記録媒体上に永久
的に定着・固定される。

【０００７】ところで、上記のような加熱ローラのみに
加熱源を設けたヒートローラ方式の定着装置を備える画
像形成装置において、連続的に多数枚の記録媒体を通過
させる場合、次のような問題が発生する。すなわち、加
熱ローラは、内蔵する加熱源によって加熱され、加熱ロ
ーラと加圧ローラとの間を通過する記録媒体に熱を奪わ
れても、略一定の表面温度を維持するように温度制御さ
れている。これに対して、加圧ローラは、加熱源を内蔵
しておらず、かつ、記録媒体によって熱を奪われるた
め、その表面温度が低下し、加熱ローラとの表面温度の
差が拡大してしまう。その結果、現像剤の定着が良好に
行なわれなくなり、また、用紙カールの低減効果も薄れ
てしまうという問題がある。

【０００８】そこで、このような問題を解決するため
に、例えば、特開平９−３４３０２号公報、特開平９−
８０９７０号公報には、加熱ローラおよび加圧ローラの
双方に加熱源を設け、これらの加熱源を別々に制御駆動
するようにした構成が記載されている。このような構成
によれば、加熱ローラと加圧ローラとの間の温度差を少
なくすることができ、現像剤の定着性を向上させ、か
つ、用紙カールの発生を抑制することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例（特開平９−３４３０２号公報、特開平９−８０９
７０号公報）に記載されているような構成では、加熱ロ
ーラおよび加圧ローラの双方に加熱源を設けているた
め、加熱・加圧ローラの表面温度制御の内容が複雑化
し、コストが嵩むという問題があった。

【００１０】また、画像形成装置が稼動中に使用できる
電力には限度があるため、また、ランニングコストの低
減化を図るためにも、加熱源への電力供給量は極力抑え
なければならないが、２つの加熱源を設けた上述のよう
な構成では、電力消費が大になってしまうという問題も
あった。

【００１１】本発明は、このような実情に鑑みてなさ
れ、消費電力が少なく、簡易な制御内容で、良好な定着
性能の確保と用紙カール量の低減が可能な定着装置およ
び画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するための手段を以下のように構成している。

【００１３】（１）内部に加熱源を備え、第１の表面温
度検出手段を付設した加熱ローラと、該加熱ローラに圧
接して従動回転し第２の表面温度検出手段を付設した加
圧ローラと、からなる定着ローラ対と、前記第１および
第２の表面温度検出手段から出力される検出信号を受
け、前記加熱源の駆動制御をおこなう制御手段と、を有
する定着装置において、前記制御手段は、前記定着ロー
ラ対の回転時に、前記第２の表面温度検出手段によって
検出される前記加圧ローラの表面温度変化に応じて、前
記加熱源を制御駆動することを特徴とする。

【００１４】この構成においては、加圧ローラの表面温
度の変化に応じて加熱源を制御駆動することで、加熱・
加圧ローラ間の表面温度差を少なくし、用紙カールの発
生を低減できる。また、加圧ローラ側に加熱源を設ける
ことなく、加熱ローラに備えられた加熱源のみの駆動制
御によって、加熱・加圧ローラ間の表面温度差を少なく
することができるので、消費電力が少なくて済み、か
つ、加熱・加圧ローラの表面温度制御の内容の簡易化を
図ることができる。

【００１５】（２）前記制御手段は、前記加熱ローラの
表面温度が定着開始時よりも定着終了時において低くな
るように、前記加熱源を制御駆動することを特徴とす
る。

【００１６】この構成においては、加熱ローラの表面温
度を高温域で一定温度に保持せず、（記録媒体が定着装
置を通過することによる）加圧ローラの表面温度の低下
の傾向に合わせて加熱ローラの表面温度も低下させる。
これによって、加熱ローラの加熱源への電力供給量を最
小限とすることができる。また、加熱・加圧ローラ間の
表面温度差を少なくできるので、用紙カールの発生を低
減できる。

【００１７】（３）前記制御手段は、前記加熱ローラの
表面温度と前記加圧ローラの表面温度との差が一定範囲
内に維持されるように、前記加熱源を制御駆動すること
を特徴とする。

【００１８】加熱・加圧ローラ間の表面温度差が大きく
なると、表面温度が低い加圧ローラに用紙が巻き付きや
すくなり、用紙カールが発生しやすくなる。この構成に
おいては、上記表面温度差が発生しても、この温度差を
一定範囲内に維持することによって、用紙カールの発生
を抑制できるようにしている。

【００１９】（４）前記制御手段は、前記加熱ローラの
最低表面温度を現像剤溶融温度以上とするように、前記
加熱源を制御駆動することを特徴とする。

【００２０】この構成においては、加熱ローラ表面温度
の制御目標の下限値として、トナー（現像剤）溶融温度
を下回らない温度設定とすることによって、最低限の定
着性と画質を確保することができる。

【００２１】（５）請求項１ないし４のいずれかに記載
の定着装置を備えたことを特徴とする。

【００２２】この構成においては、定着工程において、
上記各項に記載のような作用効果を得ることができるの
で、カールの発生が少なく、安定な定着が可能となり、
良好な印字品位の確保が可能となり、特に、両面印字や
ステープル動作等においてカールに起因するＪＡＭや印
字不良の発生を効果的に防止することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態に係る
定着装置および画像形成装置について図面を参照しつつ
詳細に説明する。

【００２４】（画像形成装置）図１は、画像形成装置の
構成を示し、この画像形成装置１は、給紙カセット２内
に収納する転写紙３を給紙ローラ４および重走防止手段
５により１枚ずつ送り出し、図示しないガイド板に導か
れて搬送ローラ６に挿入する。搬送ローラ６から送り出
される転写紙３は、レジストローラ７に挿入され、転写
処理部の転写領域に送り出される。

【００２５】その後、転写紙３は感光体ドラム８、転写
チャージャ９、剥離チャージャ１０を通過してトナー像
を担持し、分離爪１１を経て搬送ベルト１２に上載さ
れ、定着部（定着装置）１３に送り込まれる。この定着
部１３内で加熱・加圧された転写紙３はトナー像を定着
し、図示しない排紙トレイに排出される。

【００２６】定着部１３は、表面にトナーが付着しない
非粘着剤を被覆した加熱ローラ１４と、図示しない引張
コイルバネ等の付勢部材により加熱ローラ１４に圧接さ
れている加圧ローラ１５とを有し、加熱ローラ１４は内
部に加熱源１６を備え、トナー像が形成された転写紙３
を加熱ローラ１４および加圧ローラ１５間に噛み込ませ
て通過させ、その間にトナー像を熱定着させる。その加
熱源１６は温度制御部１８に接続され、本体制御部１９
のコントロールの基に各ローラの表面温度が自動制御さ
れる。

【００２７】（定着装置）図２は定着部１３として機能
する定着装置の構成を示し、この定着装置は、内部に加
熱源（ヒータ）１６を備え、第１の温度センサ（表面温
度検出手段）２２を付設する加熱ローラ１４と、該加熱
ローラ１４に圧接して従動回転し、第２の温度センサ
（表面温度検出手段）２３を付設する加圧ローラ１５と
からなる定着ローラ対と、第１および第２の温度センサ
（表面温度検出手段）２２，２３が出力する信号を受
け、加熱源１６の電力供給を制御する温度制御部１８と
を有している。

【００２８】上述の温度制御部１８は、外部の本体制御
部１９に接続されており、該本体制御部１９は、前記定
着ローラ対の回転時に前記加圧ローラ１５の表面温度変
化に応じて、前記加熱源１６の駆動制御をおこなう。つ
まり、これら温度制御部１８と本体制御部１９とによっ
て、本発明でいう制御手段を構成している。

【００２９】上記加熱ローラ１４の周囲には、ローラ巻
き付き防止爪２０とクリーニングウェブ２１とが配設さ
れている。また、上記第１の温度センサ２２は、ブラケ
ット（図示しない）に支持されており、加熱ローラ１４
の表面に接触または近接して付設されている。同様にし
て、上記加圧ローラ１５の表面にも上記第２の温度セン
サ２３が付設されている。

【００３０】これら第１および第２の温度センサ２２，
２３には、例えば、小型のサーミスタまたは熱電対など
の温度検出手段を使用する。第１および第２の温度セン
サ２２・２３によって検出された、加熱ローラ１４およ
び加圧ローラ１５の表面温度の検出信号は、それぞれ温
度制御部１８に出力される。

【００３１】この情報に基づいて、温度制御部１８は、
加熱ローラ１４および加圧ローラ１５の各表面温度が所
定の範囲内に維持され、かつ、各々の温度差が所定の範
囲内に保持されるように、上記加熱源１６へ通電する電
力のＯＮ／ＯＦＦ切換制御をおこなっている。

【００３２】また、温度制御部１８は、画像形成装置１
（図１参照）に備えられる本体制御部１９によって制御
され、加熱源１６を制御する。すなわち、加熱ローラ１
４および加圧ローラ１５が回転する定着装置の動作時に
は、加熱ローラ１４の加熱源１６を点灯（ＯＮ）または
消灯（ＯＦＦ）して、加熱ローラ１４の表面温度調整を
おこなう。

【００３３】（表面温度検出手段）次いで、上記表面温
度検出手段２２，２３について、図３に基づいてさらに
詳細に説明する。本実施形態では、温度センサからなる
第１および第２の表面温度検出手段２２・２３として用
いられるサーミスタは、基材の上に断熱層を形成し、そ
の上にサーミスタと熱伝導性の良いペーストを配置し、
そのサーミスタの外周は、耐磨耗性の樹脂層で覆った構
造としている。

【００３４】次に、加熱源１６に電力を供給して、加熱
ローラ１４の表面温度を室温から定着装置動作時の温度
である定着温度まで上昇させ、温度センサ２２を用いて
加熱ローラ１４の表面温度を測定した場合について説明
する。

【００３５】この場合の加熱ローラ１４の表面のセンサ
検出温度と、加熱ローラ１４の実際の表面温度とを図３
に示す。縦軸は加熱ローラ１４の表面温度、横軸は時間
を示す。図中のＸは加熱ローラ１４の実際の表面温度で
あり、Ｙは加熱ローラ１４の表面のセンサ検出温度であ
る。このＸ、Ｙの傾向に基づくと、例えば、加熱ローラ
１４の実際の表面温度がＴ１のとき、センサ検出温度は
約Ｔ１'となり、温度差（Ｔ１−Ｔ１'）が生じてくるこ
とがわかる。

【００３６】上記温度差が発生する要因は、温度センサ
２２が非接触タイプであれば、サーミスタが加熱ローラ
１４の表面から約１ｍｍ程度離隔されて配置されるた
め、間の空気層を介して、加熱ローラ１４の表面温度が
検出されることにある。この結果、加熱ローラ１４の表
面温度は、遅れて温度センサ２２に検出されるため、上
記温度差が発生する。また、温度センサ２２が接触タイ
プであれば、その耐磨耗性の樹脂層が、加熱ローラ１４
の表面とサーミスタとの間に介在するため、温度センサ
２２の熱伝導性を損なうこととなり、上記温度差が発生
する。

【００３７】（オーバーシュート現象）上記加熱ローラ
１４の実際の表面温度が定着温度に到達した時点では、
上記温度差により、上記温度制御部１８には、上記第１
の温度センサ２２から、定着温度よりも低い加熱ローラ
１４の表面温度の検出温度が入力される。このため、加
熱源１６へ継続して電力の供給が行なわれ、上記第１の
温度センサ２２の検出温度が定着温度に到達するときに
は、加熱ローラ１４の表面温度は、既に第１の温度セン
サ２２の検出温度より３０〜４０℃程度も高温に到達す
る。

【００３８】この現象は、オーバーシュート現象と呼ば
れる。第１の温度センサ２２の検出温度と、加熱ローラ
１４の実際の表面温度との温度差は、加熱ローラ１４の
表面温度が高温になると、それに従って温度センサの検
出温度の上昇が遅れるため、より大きくなる傾向があ
る。このようなオーバーシュート現象の発生する高温領
域において、未定着トナー像を定着させると、温度が高
すぎるため、溶融した未定着トナーが加熱ローラ１４側
に付着し、このトナーが転写用紙に逆転写される高温オ
フセットが発生し、画質を著しく低下させる。

【００３９】（アンダーシュート現象）また、加熱ロー
ラ１４の表面温度を温度センサ２２によって検出し、加
熱源１６を制御する定着装置では、待機状態から最初の
記録用紙の通過によって加熱ローラ１４表面の熱が奪わ
れ、一時的に表面温度が急激に低下する。この現象は、
アンダーシュート現象と呼ばれる。

【００４０】定着ローラ対（加熱ローラ１４、加圧ロー
ラ１５）の表面は、シリコンゴム層に被覆されており、
シリコンゴムの熱伝導性が低いために、このシリコンゴ
ム層の極表面の層の温度が低下する。これによって、見
かけ上、定着ローラ対の熱量が不足する。このようなア
ンダーシュート現象は、トナーが十分に溶融しないた
め、定着不良および低温オフセットを発生して画質品質
を低下させる。

【００４１】（パルス状の電力供給による温度制御方
法）次に、パルス状の電力供給による温度制御方法につ
いて、図４〜６に基づいて説明する。加熱ローラ１４の
内部に設けた加熱源１６への通電のＯＮ／ＯＦＦの最適
設定時点と、そのときの加熱ローラ１４の表面温度の推
移を図５に示す。縦軸は加熱ローラ１４の表面温度、横
軸は時間を示す。１枚目の記録用紙が加熱ローラ１４に
到達する時点を原点０秒とする。また、任意の記録用紙
として、例えば１１枚目の記録用紙が加熱ローラ１４に
到達する時点に対する加熱源１６への通電のＯＮ／ＯＦ
Ｆについても併せて示した。この場合、１１枚目の記録
用紙が加熱ローラ１４に到達する時点を原点０'秒とす
る。

【００４２】図５において、待機時においては、加熱ロ
ーラ表面の温度は所定の設定温度、例えば１４５℃±約
３℃になるように加熱源１６への通電を温度センサ２２
と制御手段とによって制御する。

【００４３】待機時には、加熱ローラ１４の表面温度が
上記所定の設定温度である１４５℃よりも低い場合、１
枚目の記録用紙の先端が上記定着ローラ対に到達する時
点、すなわち原点０秒から、２４秒前に加熱源１６への
通電を開始する。この時点を第１設定時点ｔ１：−２４
秒とし、図５においては、ｔ１で示す。加熱源１６への
通電は、原点０秒から９秒前に終了させる。この時点を
第２設定時点ｔ２：−９秒とし、図５においては、ｔ２
で示す。

【００４４】この間の加熱源１６への通電時間Δｔは、
ｔ１−ｔ２より１５秒間となる。この加熱源１６への通
電により、加熱ローラ１４は加熱され、原点０秒におけ
る加熱ローラ１４の表面温度は、約１５２℃となる。な
お、この原点０秒における加熱ローラ１４の表面設定温
度（定着温度）である約１５２℃は、記録用紙の熱容量
およびトナーの溶融特性に応じて設定する。

【００４５】また、加熱ローラ１４の表面温度が所定の
設定温度になっているとき、例えば１４５℃以上の場合
においては、１枚目の記録用紙の先端が上記定着ローラ
対に到達する時点、すなわち原点０秒から、６.５秒前
に加熱源１６への通電を開始する。この時点を第３設定
時点ｔ３：−６.５秒とし、図５においては、ｔ３で示
す。加熱源１６への通電は、原点０秒から、５.２５秒
前に終了させる。この時点を第４設定時点ｔ４：−５.
２５秒とし、図５においては、ｔ４で示す。

【００４６】この間の加熱源１６への通電時間Δｔ'
は、ｔ３−ｔ４より１.２５秒間となる。この加熱源１
６への通電により、加熱ローラ１４は加熱され、原点０
秒における加熱ローラ１４の表面温度は、約１５０℃と
なる。

【００４７】同様に、各記録用紙が連続して定着装置へ
搬送される場合は、各記録用紙の先端が定着ローラ対に
到達する時点、例えば１１枚目の記録用紙が加熱ローラ
１４に到達する上記原点０'秒から、６.５秒前に加熱源
１６への通電を開始する。加熱源１６への通電は、原点
０'秒から、５.２５秒前に終了させる。

【００４８】なお、本実施形態のｔ１〜ｔ４で示すそれ
ぞれの設定時点は、上記の値に限定されるものではな
く、記録用紙の定着条件によって適宜に選定することが
可能である。

【００４９】加熱源１６への電力供給は、図５のよう
に、加熱ローラ１４の表面温度が定着温度（動作温度）
である約１５２℃よりも低い設定温度に到達した後、パ
ルス状の電力供給を行なって加熱ローラ１４の表面温度
の過度の上昇を抑える。また、一旦、定着温度（動作温
度）である約１５２℃に到達した後、加熱ローラ１４の
表面温度が上記設定温度、すなわち約１５２℃よりも低
い設定温度（定着下限温度または定着最低温度θ_MIN）
まで下降したときは、再度パルス状の電力を加熱源１６
へ供給して加熱ローラ１４の表面温度を上昇させる。こ
のような、加熱源に対する電力供給制御によって、オー
バーシュートとアンダーシュートの繰り返しを回避する
ことができる。

【００５０】なお、上記の電力供給制御では、加熱源１
６に印加するパルス状電力に関する、パルスＯＮ時間と
パルスＯＦＦ時間との合計時間中のパルスＯＮ時間の割
合、すなわちデューティ比を一定に固定して電力供給し
ている。また、加熱ローラ１４の表面温度の単位時間当
たりの温度変化、すなわち温度変化率に応じて、図６に
示すように、デューティ比を可変制御すると、さらに定
着温度を安定的に保持することができる。この保持と
は、加熱ローラ１４の表面の温度変動幅ΔＴ（図４参
照）を小さくすることをいう。

【００５１】例えば、図６に示すように、昇温、降温の
場合共に、電力供給のデューティ比を５０％以下とし、
温度上昇を抑制する場合、つまり温度変化率がプラスの
場合には、相対的にパルス幅を短くすることによってデ
ューティ比を小さくする。相対的にパルス幅を短くする
とは、パルスＯＮ時間を短時間とし、パルスＯＦＦ時間
を長時間とすることである。

【００５２】逆に、下降する温度を上昇させる場合、つ
まり温度変化率がマイナスの場合には、相対的にパルス
幅を長くすることによってデューティ比を大きくする。
相対的にパルス幅を長くするとは、パルスＯＮ時間を長
時間とし、パルスＯＦＦ時間を短時間とすることであ
る。このように、綿密なデューティ比制御をおこなうこ
とは、省エネルギー化および定着性能の確保に対して有
効である。

【００５３】（発生熱量の複数段階切替による温度制御
方法）次に、発生熱量の複数段階切り換えによる温度制
御方法について、図７〜１０に基づいて説明する。

【００５４】まず、加熱ローラ１４の表面温度を昇温さ
せる場合について説明する。この場合、加熱源１６の制
御は、図７において破線で示されるＡＤ値で表される上
記第１の温度センサ２２で検出された加熱ローラ１４の
表面温度と、目標値である定着温度との差に応じて、加
熱源１６の単位時間当たりの発生熱量を複数段階に設定
可能とすることによっておこなうこともできる。

【００５５】例えば、単位時間当たりの発生熱量を選択
する動作として、定着装置の動作開始時には、加熱源１
６を連続点灯させる単位時間当たりの最大の発生熱量Ｄ
０によって加熱ローラ１４の表面温度が上昇し、それに
伴って上記ＡＤ値も上昇する。上記第１の温度センサ２
２によって検出された加熱ローラ１４の表面温度、すな
わち上記ＡＤ値が、任意の温度θ１を示すと、加熱源１
６の単位時間当たりの発生熱量を最大値Ｄ０からＤ０よ
り小さいＤ１へと少し下げる。さらに、θ１より高温の
次の温度θ２をＡＤ値が示すと、加熱源１６の単位時間
当たりの発生熱量をＤ１からさらに小さいＤ２へともう
少し下げるというような段階的に変化させる制御をおこ
なう。これに対して、図８に示す従来の定着装置は、Ａ
Ｄ値がθ３となったタイミングにてＯＦＦにする制御を
おこなう。

【００５６】なお、加熱源１６の単位時間当たりの発生
熱量をＤ０からＤ１へ変更開始する温度θ１は、図８に
示す従来の定着装置における温度差θ５−θ３に示され
るオーバーシュート相当分の温度差の値、またはこの温
度差よりも若干大きい値を定着温度θ３から減算して設
定する。このように、本実施形態では、加熱ローラ１４
の表面温度を昇温させる場合には、加熱源１６の単位時
間当たりの発生熱量を徐々に減少させる制御をおこな
う。すなわち、ＡＤ値が示す温度と、目標値である定着
温度との差に応じて、加熱源１６の単位時間当たりの発
生熱量を最大値Ｄ０からＤ１へ、さらにＤ１からＤ２へ
と順次減少する方向へ切換える。これによって、加熱ロ
ーラ１４の表面温度が上記第１の温度センサ２２によっ
て定着温度θ３であると検出されたときのオーバーシュ
ートを、図８に示す従来の定着装置における温度差θ５
−θ３よりも、遥かに低く抑えることができる（図７参
照）。

【００５７】次に、加熱ローラ１４の表面温度を降温さ
せる場合について説明する。加熱ローラ１４の表面温度
を降温させる場合には、加熱源１６の単位時間当たりの
発生熱量を徐々に増大させる制御をおこなう。これによ
り、図９に示すように、上記ＡＤ値が示す温度と、目標
値である定着温度との差に応じて、加熱源１６の単位時
間当たりの発生熱量を最小値Ｄ３'からＤ２'へ、さらに
Ｄ２'からＤ１'へと順次増化する方向へ切換える。これ
に対して、図１０に示す従来の定着装置は、ＡＤ値がθ
３'となったタイミングでＯＮする制御をおこなう。

【００５８】なお、加熱源１６の単位時間当たりの発生
熱量をＤ３'からＤ２'へ変更開始する温度θ５'は、図
１０に示す従来の定着装置における温度差θ３'−θ１'
に示されるアンダーシュート相当分の温度差の値、また
はこの温度差よりも若干大きい値を、定着温度θ３'に
加算して設定する。これによって、本実施形態では、加
熱ローラ１４の表面温度が上記第１の温度センサ２２に
よって定着温度θ３'であると検出されたときのアンダ
ーシュートを、図１０に示す従来の定着装置における温
度差θ３'−θ１'よりも、遥かに低く抑えることができ
る（図９参照）。従って、カールの発生が少なくなる。

【００５９】（定着装置の制御）次に、定着装置の具体
的な制御について、図１１〜１３に基づいて説明する。
本実施形態では、上記制御手段は、図１１に示すよう
に、加熱ローラ１４の表面温度が定着開始時（θ_H1）よ
りも定着終了時（θ_H2 ）において低くなるように加熱
源１６を制御駆動する。これに対して、従来の温度制御
では、図１２に示すように、記録媒体が定着装置を通過
することによって、加圧ローラの表面温度は低下する
が、加熱ローラの表面温度は高温域で一定温度に保持さ
れる。

【００６０】本実施形態の定着装置では、加圧ローラ１
５の表面温度傾向に合わせて加熱ローラ１４の表面温度
も低下させるため、加熱・加圧ローラ間の表面温度差を
少なくできる。これによって、用紙カール発生を低減す
ることができ、かつ、加熱ローラ１４の加熱源１６への
電力供給量を必要最小限にとどめることができる。

【００６１】また、上記制御手段は、図１１に示すよう
に、加熱ローラ１４の表面温度θ_Hと加圧ローラ１５の
表面温度θ_Pとの差（θ_H −θ_P）が一定範囲内に維持
されるように、上記加熱源１６を制御駆動する。このよ
うに、加熱・加圧ローラ１４・１５間の表面温度差を一
定範囲内に維持することにより、用紙カールの発生を抑
制することができる。

【００６２】さらに、上記制御手段は、図１１に示すよ
うに、加熱ローラ１４の最低表面温度を現像剤溶融温度
（定着下限温度θ_MIN）以上として、上記加熱源１６の
制御をおこなう。このように、加熱ローラ１４の表面温
度の制御目標の下限値として、トナー（現像剤）溶融温
度を下回らない温度設定とすることによって、最低限の
定着性と画質を確保することができる。

【００６３】次に、定着装置の具体的な動作について、
図１３のフローチャートおよび「表１」に基づいて説明
する。ステップＳ１では、加熱ローラ１４の表面温度θ
_H を検出し、この加熱ローラ１４の表面温度θ_H が定着
上限温度θ_MAX（既定値）以下であるか否かをステップ
Ｓ２にて判別する。ステップＳ２において、加熱ローラ
１４の表面温度θ_H が定着上限温度θ_MAXよりも高いと
判断されると、ステップＳ９に進み、降温制御が行なわ
れる。加熱ローラ１４の表面温度θ_H の降温制御は、
「表１」の温度制御における降温に該当する電力供給を
おこなう。

【００６４】

【表１】

【００６５】すなわち、降温制御では、デューティ比を
減少方向に変更し、パルスＯＮ−ＯＦＦ時間におけるＯ
Ｎ時間を短縮してＯＦＦ時間を延長し、また、加熱源の
発生熱量を段階的に増加させるように切り換える。その
あと、ステップＳ１に戻り、加熱ローラ１４の表面温度
θ_H が定着上限温度θ_MAX以下となるまで、上記ステッ
プが繰り返される。

【００６６】ステップＳ２において、加熱ローラ１４の
表面温度θ_H が定着上限温度θ_MAX以下と判断される
と、ステップＳ３に進み、加熱ローラ１４の表面温度θ
_H が定着下限温度θ_MIN（既定値）以上であることを判
別する。ステップＳ３において、加熱ローラ１４の表面
温度θ_H が定着下限温度θ_MIN未満と判断されると、ス
テップＳ１０に進み昇温制御が行なわれる。加熱ローラ
１４の表面温度θ_H の昇温制御は、「表１」の温度制御
における昇温に該当する電力供給をおこなう。

【００６７】すなわち、昇温制御では、デューティ比を
増加方向に変更し、パルスＯＮ−ＯＦＦ時間におけるＯ
Ｎ時間を延長してＯＦＦ時間を短縮し、また、加熱源の
発生熱量を段階的に減少させるように切り換える。その
あと、ステップＳ１に戻り、加熱ローラ１４の表面温度
θ_H が定着下限温度θ_MIN以上となるまで、上記ステッ
プが繰り返される。

【００６８】ステップＳ３において、加熱ローラ１４の
表面温度θ_H が定着下限温度θ_MIN以上と判断される
と、ステップＳ４に進み、加圧ローラ１５の表面温度θ
_P を検出する。加圧ローラ１５の表面温度θ_P が検出さ
れると、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、ステ
ップＳ４にて検出した加圧ローラ１５の表面温度θ_P に
基づき、定着下限温度θ_MINと加圧ローラ１５の表面温
度θ_Pとの温度差θ_MIN−θ_Pを算出する。

【００６９】温度差θ_MIN−θ_Pが算出されると、ステ
ップＳ６に進む。ステップＳ６では、ステップＳ５にお
いて算出した温度差θ_MIN−θ_Pが１０℃以下であるか
否かを判別する。ステップＳ６において、温度差θ_MIN
−θ_Pが１０℃より大きいと判断された場合は、ステッ
プＳ１１に進む。

【００７０】この場合、加圧ローラ１５の表面温度θ_P
が低すぎるため、加熱ローラ１４の表面温度θ_H を昇温
する。加熱ローラ１４の表面温度θ_H の昇温制御は、上
述の「表１」の温度制御における昇温に該当する電力供
給をおこなう。そのあと、ステップＳ１に戻り、温度差
θ_MIN−θ_Pが１０℃以下となるまで上記ステップが繰
り返される。

【００７１】ステップＳ６において、温度差θ_MIN−θ
_Pが１０℃以下と判断された場合は、ステップＳ７に進
み、加熱ローラ１４の表面温度θ_H と加圧ローラ１５の
表面温度θ_Pとの温度差θ_H −θ_Pを算出する。温度差
θ_H −θ_Pが算出されると、ステップＳ８に進む。

【００７２】ステップＳ８では、ステップＳ７において
算出した温度差θ_H −θ_Pが１０℃以下であるか否かを
判別する。ステップＳ８において、温度差θ_H −θ_Pが
１０℃より大きいと判断された場合は、ステップＳ１２
に進む。

【００７３】この場合、加熱ローラ１４の表面温度θ_H
が定着に適する温度範囲内であるが、温度差θ_H −θ_P
が１０℃以下とならないため、加熱ローラ１４の表面温
度θ _H を降温する。加熱ローラ１４の表面温度θ_H の降
温制御は、上述の「表１」の温度制御における降温に該
当する電力供給をおこなう。

【００７４】そのあと、ステップＳ１に戻り、温度差θ
_H −θ_Pが１０℃以下になるまで上記ステップが繰り返
される。そして、ステップＳ８において、温度差θ_H −
θ_Pが１０℃以下と判断された場合は、ステップＳ１に
戻り、次の温度制御ループへと移行する。

【００７５】なお、以上のような温度制御をおこなう定
着装置は、図１に示す画像形成装置に限定されることな
く、感光体上に形成した静電潜像を転写材上にトナー画
像として転写するようにした電子写真方式の画像形成装
置であれば、形式や構成の如何を問わず、適用可能であ
るのは言うまでもない。

【００７６】

【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。

【００７７】（１）加圧ローラの表面温度変化に応じ
て、前記加熱源を制御駆動するので、加熱・加圧ローラ
間の表面温度差を少なくし、用紙カールの発生を低減で
きる。また、加圧ローラ側に加熱源を設けることなく、
加熱ローラに備えられた加熱源のみの駆動制御にて、加
熱・加圧ローラ間の表面温度差を少なくすることができ
るので、消費電力が少なくて済み、かつ、加熱・加圧ロ
ーラの表面温度制御の内容の簡易化が図れる。

【００７８】（２）制御手段が、加熱ローラの表面温度
を高温域で一定温度に保持せず、（記録媒体が定着装置
を通過することによる）加圧ローラの表面温度の低下の
傾向に合わせて加熱ローラの表面温度も低下させるよう
に制御するので、加熱ローラの加熱源への電力供給量を
最小限とすることができる。また、加熱・加圧ローラ間
の表面温度差を少なくできるので、用紙カールの発生を
低減できる。

【００７９】（３）加熱ローラと加圧ローラとの間で表
面温度差が発生しても、制御手段が、この温度差を一定
範囲内に維持するので、用紙カールの発生を抑制するこ
とができる。

【００８０】（４）加熱ローラ表面温度の制御目標の下
限値として、トナー（現像剤）溶融温度を下回らない温
度設定とするので、最低限の定着性と画質を確保するこ
とができる。

【００８１】（５）定着工程において、上記各項に記載
のような作用効果を得ることができるので、カールの発
生が少なく、安定な定着が可能となり、良好な印字品位
の確保が可能となり、特に、両面印字やステープル動作
等においてカールに起因するＪＡＭや印字不良の発生を
効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を具備した画
像形成装置の構成説明図である。

【図２】同定着装置の構成説明図である。

【図３】同定着装置の加熱ローラ表面温度の変化をセン
サー温度と比較して示すグラフである。

【図４】同加熱ローラ表面の温度変動幅を示すグラフで
ある。

【図５】同加熱ローラへの通電ＯＮ−ＯＦＦの最適設定
時点と、その時の加熱ローラの表面温度の推移を示すグ
ラフである。

【図６】同デューティ比を可変制御した場合の加熱ロー
ラの表面温度の単位時間当たりの温度変化を示すグラフ
である。

【図７】同加熱ローラを昇温させる場合の加熱ローラの
実際温度と制御温度とを経過時間対応で比較して示すグ
ラフである。

【図８】従来の加熱ローラを昇温させる場合の加熱ロー
ラの実際温度と制御温度とを経過時間対応で比較して示
すグラフである。

【図９】本発明の実施形態に係る定着装置の加熱ローラ
を降温させる場合の加熱ローラの実際温度と制御温度と
を経過時間対応で比較して示すグラフである。

【図１０】従来の加熱ローラを降温させる場合の加熱ロ
ーラの実際温度と制御温度とを経過時間対応で比較して
示すグラフである。

【図１１】本発明の実施形態に係る定着装置における温
度制御時の加熱ローラと加圧ローラの表面温度を経過時
間対応で比較して示すグラフである。

【図１２】従来の定着装置における温度制御時の加熱ロ
ーラと加圧ローラの表面温度を経過時間対応で比較して
示すグラフである。

【図１３】本発明の実施形態に係る定着装置における温
度制御時の具体的な動作を説明するためのフローチャー
トである。

【符号の説明】

１４−加熱ローラ１５−加圧ローラ１６−加熱源１８，１９−制御手段２２−第１の表面温度検出手段２３−第２の表面温度検出手段 θ_H−加熱ローラの表面温度 θ_P−加圧ローラの表面温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河野智大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者岩倉良恵大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者泉英志大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者小川達也大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA02 AA15 AA32 BA32 CA04 CA07 CA30 CA45

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に加熱源を備え、第１の表面温度検
出手段を付設した加熱ローラと、該加熱ローラに圧接し
て従動回転し第２の表面温度検出手段を付設した加圧ロ
ーラと、からなる定着ローラ対と、前記第１および第２の表面温度検出手段から出力される
検出信号を受け、前記加熱源の駆動制御をおこなう制御
手段と、を有する定着装置において、前記制御手段は、前記定着ローラ対の回転時に、前記第
２の表面温度検出手段によって検出される前記加圧ロー
ラの表面温度変化に応じて、前記加熱源を制御駆動する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記加熱ローラの表面
温度が定着開始時よりも定着終了時において低くなるよ
うに、前記加熱源を制御駆動することを特徴とする請求
項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記加熱ローラの表面
温度と前記加圧ローラの表面温度との差が一定範囲内に
維持されるように、前記加熱源を制御駆動することを特
徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】前記制御手段は、前記加熱ローラの最低
表面温度を現像剤溶融温度以上とするように、前記加熱
源を制御駆動することを特徴とする請求項１ないし３の
いずれかに記載の定着装置。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の定
着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。