JP2012198271A

JP2012198271A - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2012198271A
Application number: JP2011060507A
Authority: JP
Inventors: Ayako Mito; 綾子水戸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2031-03-18
Also published as: JP5747589B2

Abstract

【課題】画像形成装置の定着装置において、加熱ローラの温度を検出するサーミスタの応答性低下時に、異常高温への温度上昇を防止する。
【解決手段】加熱ローラ１の内部に加熱ヒータ３（中央配光ヒータ３１、端部配光ヒータ３２）を配設する。加熱ローラ１の記録用紙通紙部１ａの中央部と片側端部に、接触式のサーミスタ４，５を配設する。制御部（１６）により、サーミスタ４で加熱ローラ１の中央部の表面温度を検出し、サーミスタ５で加熱ローラ１の端部の表面温度を検出する。制御部（１６）により加熱ヒータ３への通電を制御する。サーミスタ４とサーミスタ５のうち、いずれかがウォームアップ完了温度に達したら加熱ヒータ３の加熱を停止し、両サーミスタで検出される検出温度の温度差を取得し、記憶手段に格納する。温度差により検出温度の低い方のサーミスタの検出温度を補正する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、または、それらの複合機等の画像形成装置に設置され、転写用紙に付着している未定着トナーを加熱溶融して定着する熱ローラ方式の定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置に使用される定着装置は、その加熱ローラ内側にハロゲンヒータ等の発熱装置を内装し、この加熱ローラを加圧ローラと圧接してニップ部を形成している。このような定着装置は、ニップ部での圧力と発熱装置からの輻射熱により、上記ニップ部に送り込まれた転写用紙上のトナー像を溶融し、定着させるものである。一方、転写紙に定着されることなく加熱ローラに付着したトナーはクリーニング部材により除去される。

また、高速、省電力の画像形成装置においては、速やかに定着装置の温度を上昇させ転写を可能にするために加熱ローラの肉厚は薄く、加熱ローラの温度を検出するためのサーミスタは、加熱ローラの用紙通紙部分の中央部と、用紙通紙部分の端部とに、それぞれ接触させて配置させている。前記サーミスタにより加熱ローラの表面温度を測定し、その測定結果に基づいて加熱ローラ中央部、端部の熱源（発熱装置の各熱源）の制御が行われる。このような定着装置の温度制御を行う技術が、例えば、特開平１１−２９９３号公報（特許文献１）、特開平１１−２９９２号公報（特許文献２）に開示されている。

炭酸カルシウム含有量が多い用紙での定着時においては、用紙紙粉、トナーが上記サーミスタの温度検知部に堆積する事により、加熱ローラから温度検知部が浮き、サーミスタの応答性が低下する。そのため加熱ローラ表面の実温度が制御温度（目標温度）より高くなり、定着時の画像異常、異常高温による加圧ローラの変形などの不具合が発生してしまう。

本発明は、加熱ローラの温度を検出するサーミスタの応答性低下時において、異常高温への温度上昇を防止することを課題とする。

請求項１の定着装置は、トナー像を記録用紙に定着するための薄肉の加熱ローラの記録用紙通紙部の中央部及び端部に接触式のサーミスタを有し、前記加熱ローラ内の軸方向中央に発光部を持つ中央配光ヒータと、前記加熱ローラの軸方向端部に発光部を持つ端部配光ヒータと、中央配光ヒータ及び端部配光ヒータにより加熱ローラの温度を制御する制御手段とを有する定着装置であって、前記制御手段は、当該定着装置のウォームアップ中に前記サーミスタで検出される検出温度のいずれかがウォームアップ完了温度に達したら、前記中央配光ヒータ及び端部配光ヒータの加熱を停止するとともに、前記両サーミスタで検出される検出温度の温度差を取得し、記憶手段に格納することを特徴とする。

請求項２の定着装置は、請求項１に記載の定着装置であって、前記制御手段は、前記両サーミスタの検出温度の前記温度差が、所定温度以上の場合、直ちに加熱ローラのウォームアップを完了させる制御を行うことを特徴とする。

請求項３の定着装置は、請求項１または２に記載の定着装置であって、前記制御手段は、前記ウォームアップ完了後の前記両サーミスタの検出温度における低温側の通紙温度制御を、前記ウォームアップ完了時の両サーミスタの前記温度差で補正する制御を行うことを特徴とする。

請求項４の画像形成装置は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする。

請求項１の定着装置によれば、ウォームアップ完了前に両サーミスタによる検出温度の温度差を取得しているため、異常検出の防止ができ、記憶手段に格納することにより応答性が低下したサーミスタを制御させる補正値を取得することができる。

請求項２の定着装置によれば、請求項１の効果に加え、強制的にウォームアップ完了をさせることにより、加熱ローラが異常高温となるのを防止することができる。
ができる。

請求項３の定着装置によれば、請求項１または２の効果に加え、当該サーミスタの制御温度を補正することにより、定着時の画像異常の不具合を起こさず、かつ、生産性を落とすことなく通紙可能とすることができる。

請求項４の画像形成装置によれば、請求項１乃至３のいずれか一項の効果が得られる。

本発明の実施形態の定着装置の用紙搬送方向に対して横から見た要部断面図である。図１のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図である。実施形態の定着装置の加熱制御回路の回路図である。実施形態の定着装置を備えた実施形態の画像形成装置の模式図である。実施形態における初期の加熱ローラのウォームアップ時のサーミスタの検知温度及び、加熱ローラの表面実測温度の関係を示すグラフである。実施形態におけるサーミスタの応答性低下時の温度差を示す図である。実施形態における初期のウォームアップ時の２つのサーミスタの検知温度を示すグラフである。実施形態における通常応答をしているサーミスタと応答性低下サーミスタの検知温度を比較して示すグラフである。実施形態における２つのサーミスタの検知温度に基づくウォームアップ完了の制御時の温度変換を示すグラフである。実施形態における低温側のサーミスタの検知温度を温度差で補正する例を示すグラフである。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、本発明は以下述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。図１は本発明の実施形態の定着装置の用紙搬送方向に対して横から見た要部断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図（図２(A) ）及びＢ−Ｂ断面図（図２(B) ）、図３は同定着装置の加熱制御回路の回路図、図４は同定着装置を備えた実施形態の画像形成装置の模式図である。

図４に示す実施形態の画像形成装置は、実施形態の定着装置１０、自動原稿送り装置２０、読み取りユニット３０、書込ユニット４０、画像形成部５０、用紙送り出しユニット６０、給紙装置７０及び後処理ユニット８０を備えて構成されている。

自動原稿送り装置２０は、ベルト送り装置により原稿載置板２０ａ上の原稿Ｍを読み取りユニット３０のコンタクトガラス３０ａ上に送り出すとともに、画像読み取りユニット３０により反射像が読み取られた原稿Ｍをコンタクトガラス３０ａ上から排出する。読み取りユニット３０はコンタクトガラス３０ａ上の原稿Ｍを照明して画像読取ユニット３０ｂによって読み取り、光信号から電気信号に変換して図示しない画像処理部に出力する。

給紙装置７０は複数の用紙Ｓを収容しており、指定された一つの給紙装置７０から用紙Ｓが給紙コロ７０ａにより用紙送り出しユニット６０に送り出される。用紙送り出しユニット６０は用紙Ｓを画像形成部５０側のレジストローラ６０ａに送り出す。そして、用紙Ｓはレジストローラ６０ａを介して画像形成部５０に向けて送り出される。

書込ユニット４０は、図示しな画像処理部からの画像信号により、レーザ出力ユニット４０ａから照射したレーザ光をポリゴンミラー等の光学系を介して、画像形成部５０の感光体ドラム５０ａの外周面上に集光結像し、感光体ドラム５０ａに対して露光走査する。これにより、書込ユニット４０は、感光体ドラム５０ａの外周面上に静電潜像を形成する。画像形成部５０は、現像装置５０ｂがトナーを感光体ドラム５０ａの外周面に付着させて静電潜像を現像し、レジストローラ６０ａから送り出された用紙Ｓに対して、感光体ドラム５０ａのトナーを転写する。そして、用紙Ｓは定着装置１０によりトナー像が定着され、定着が完了した用紙Ｓは後処理ユニット８０でソートやステープルなどの所望の後処理が行われる。

図１及び図２に示すように、定着装置１０は、定着部材としての薄肉の加熱ローラ１と、加圧部材としての加圧ローラ２とを有し、加圧ローラ２は加熱ローラ１に圧接される。加熱ローラ１の内部には、例えば２本のハロゲンヒータからなる加熱ヒータ３が配設されている。この加熱ヒータ３の２本のハロゲンヒータのうち、一本は、加熱ローラ１の軸方向の略中央部における発光パワーが大きな発光部を持つ中央配光ヒータ３１であり、他の１本は、加熱ローラ１の軸方向の両端部における発光パワーが大きな発光部を持つ端部配光ヒータ３２である。このように配光された中央配光ヒータ３１と端部配光ヒータ３２が用いられるので、熱輻射の効率が良く、加熱ローラ１の昇温時間を短縮させることが可能になる。そして、加熱ヒータ３への通電制御により、加熱ローラ１の表面温度を所定の温度にし、図１に示すように、加熱ローラ１と加圧ローラ２とで形成するニップ部に、未定着トナーＴが載った用紙Ｓを通過させて、加圧及び加熱を行って用紙ＳにトナーＴを定着する。

加熱ローラ１の記録用紙通紙部１ａの中央部と片側端部には、接触式のサーミスタ４，５が配設されている。サーミスタ４は加熱ローラ１の中央部の表面温度を検出し、サーミスタ５は加熱ローラ１の端部の表面温度を検出する。このサーミスタ４，５の温度検出信号は、図３に示す加熱制御回路の制御部１６に入力され、制御部１６はこの温度検出信号に基づいて、加熱ヒータ３の通電制御を行う。

図３に示す加熱制御回路は、スイッチ回路１１ａ，１１ｂ、主電源１２、キャパシタ１３、蓄電検知部１４、切替スイッチ１５ａ，１５ｂ、加熱ローラ１の表面温度を検知する前記サーミスタ４，５，「制御手段」としての制御部１６を有する。なお、加熱ローラ１は前記加熱ヒータ３の他に主発熱体１７を有する。主発熱体１７は、主電源１２から供給される電力により発熱し、加熱ヒータ３（中央配光ヒータ３１，端部配光ヒータ３２）は、切替スイッチ１５ａ，１５ｂを介してキャパシタ１３から供給される電力により発熱する。なお、主電源１２は、コンセント等の商用電源から電力が供給される。

制御部１６はＣＰＵ１６ａや記憶手段としてのＥＥＰＲＯＭ１６ｂ等からなるコンピュータとして構成されている。制御部１６は、切替スイッチ１５ａ，１５ｂの切替制御を行い、加熱ローラ１のウォームアップ時の加熱ヒータ３の加熱の制御を行う。なお、この場合、スイッチ回路１１ａは導通されている。切替スイッチ１５ａ，１５ｂが主電源１２をキャパシタ１３側に切替接続した場合にはキャパシタ１３が主電源１２から供給される電力により切替スイッチ１５ａ，１５ｂを介して充電される。切替スイッチ１５ａ，１５ｂがスイッチ回路１１ａ，１１ｂ側（加熱ヒータ３側）に切替接続した場合にはキャパシタ１３から切替スイッチ１５ａ，１５ｈを介して加熱ヒータ３へ放電されることにより加熱ヒータ３が発熱して加熱ローラ１を加熱する。

また、制御部１６は、サーミスタ４，５からの温度検出信号を取り込み、この温度検出信号により測定される温度が、ＥＥＰＲＯＭ１６ｂに予め記憶されている目標温度（例えばウォームアップ完了温度）になると、スイッチ回路１１ａをオフにして、加熱を停止する。このように、制御部１６は、サーミスタ４，５の温度検出信号に基づいて、加熱ローラ１の表面温度が定着可能な設定温度になるように通電のオン／オフを制御する。

図５は初期の加熱ローラのウォームアップ時のサーミスタの検知温度及び、加熱ローラの表面実測温度の関係を示すグラフであり、横軸に時間（秒）、縦軸に温度をとっている。実線はサーミスタ検知温度、点線は加熱ローラの表面実測温度を示している。サーミスタ検知温度と加熱ローラの表面実測温度の差Δ１は一定である。サーミスタの応答性低下時には図６に示すように温度差Δ１は大きくなる。

図７は初期のウォームアップ時のサーミスタ４，５の検知温度を示すグラフであり、横軸に時間（秒）、縦軸にサーミスタの検知温度をとっている。この時、ウォームアップ完了温度到達時間は、ヒータ電力による。

図８は通常応答をしているサーミスタと応答性低下サーミスタを比較して示すグラフである。実線は通常応答をしているサーミスタ（例えば図２に示すサーミスタ４）、点線は応答性低下時のサーミスタ（例えば図２に示すサーミスタ５）の検知温度を示している。

図９はサーミスタ４，５の検知温度に基づくウォームアップ完了の制御時の温度変化を示すグラフである。図２に示す加熱ローラの中央部に配置したサーミスタ４、加熱ローラの端部に配置したサーミスタ５のいずれかが、ウォームアップ完了温度に達した時点で、両サーミスタの温度差Δ２を取得し、温度差Δ２をＥＥＰＲＯＭ１６ｂに記憶する。そして、この時、温度差Δ２が、ＥＥＰＲＯＭ１６ｂに予め記憶している所定の温度差を超える場合、制御部１６は直ちにウォームアップを完了させる。この所定の温度差は、加熱ローラ１の長手方向の温度分布により決定される。制御部１６により、強制ウォームアップ完了後のサーミスタの温度制御を、ＥＥＰＲＯＭ１６ｂに記憶した温度差Δ２により補正する。例えば図１０に示すように、低温側のサーミスタの検知温度Ｓ２に対して、検出温度Ｓ２＋Δ２と見なして補正し、通紙時の定着温度制御を行う。

１加熱ローラ
２加圧ローラ
３加熱ヒータ
３１中央配光ヒータ
３２端部配光ヒータ
４，５サーミスタ
１０定着装置
１６制御部（制御手段）
１６ａＣＰＵ
１６ｂＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）

特開平１１−２９９３号公報特開平１１−２９９２号公報

Claims

トナー像を記録用紙に定着するための薄肉の加熱ローラの記録用紙通紙部の中央部及び端部に接触式のサーミスタを有し、前記加熱ローラ内の軸方向中央に発光部を持つ中央配光ヒータと、前記加熱ローラの軸方向端部に発光部を持つ端部配光ヒータと、中央配光ヒータ及び端部配光ヒータにより加熱ローラの温度を制御する制御手段とを有する定着装置であって、
前記制御手段は、当該定着装置のウォームアップ中に前記サーミスタで検出される検出温度のいずれかがウォームアップ完了温度に達したら、前記中央配光ヒータ及び端部配光ヒータの加熱を停止するとともに、前記両サーミスタで検出される検出温度の温度差を取得し、記憶手段に格納することを特徴とする定着装置。
前記制御手段は、前記両サーミスタの検出温度の前記温度差が、所定温度以上の場合、直ちに加熱ローラのウォームアップを完了させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記制御手段は、前記ウォームアップ完了後の前記両サーミスタの検出温度における低温側の通紙温度制御を、前記ウォームアップ完了時の両サーミスタの前記温度差で補正する制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
請求項１乃至３のいずれか一項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。