JP3077395B2

JP3077395B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3077395B2
Application number: JP04190267A
Authority: JP
Inventors: 和彦宮里; 克彦安達
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-06-25
Filing date: 1992-06-25
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH0611997A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子写真複写機やプ
リンタ等の画像形成装置に使用される定着装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の定着装置としては、未定
着トナー像を定着する際に、定着不良を防止したりコピ
ーの光沢を均一化すること等によって高画質化を図るた
め、金属製コア上にシリコンゴム等の耐熱性を有する弾
性体を被覆した、いわゆるソフトロールと呼ばれる定着
ロールを使用したものが主流であり、現在でも特にフル
カラーの電子写真複写機等では多く使用されている。

【０００３】しかし、上記ソフトロールの温度を制御す
るに際しては、単位時間当たりに定着処理可能な転写用
紙の枚数が多いほど、コピー走行開始直後、図５に示す
ような温度カーブとなり、ドゥループ（ＤＲＯＯＰ）と
称されるロール表面温度の急激な低下、及び連続コピー
走行終了後、たとえロールを加熱するランプは消えてい
てもオーバーシュート（ＯＶＥＲＳＨＯＯＴ）と称さ
れる急激な温度上昇が発生する。そのため、ソフトロー
ルの温度制御は、コピー走行開始直後のドゥループや連
続コピー走行終了後のオーバーシュートを防止し、これ
らのドゥループやオーバーシュートによって生じる定着
不良やオフセット、さらにはソフトロールのゴムの劣化
等の２次的な障害を防止することが必要であった。

【０００４】そこで、上記オーバーシュートを防止可能
な技術としては、特開昭６０−２２５１８２号公報等に
関するものが既に提案されている。

【０００５】この特開昭６０−２２５１８２号公報に開
示された技術は、定着装置の上流側に配設されるプレヒ
ータの温度制御法に関するものであるが、未定着トナー
の載っている用紙をプレヒータで予備加熱し、加熱ロー
ルおよび加圧ロールにより加熱加圧して定着させる機構
をもった印刷装置において、印刷動作を終了する前にプ
レヒータへの給電を一定時間以上停止することにより、
オーバーシュートの発生を防止するように構成したもの
である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記提案に係る装置の場合には、印刷動作を終了す
る前にヒータへの給電を一定時間以上停止することによ
り、オーバーシュートの発生をある程度防止できるもの
の、ヒータへの給電を時間で制御しているため、定着ロ
ールの実際の発熱量に応じた制御ができず、オーバーシ
ュートの発生を効果的に防止することができないという
問題点があった。また、上記提案に係る装置の場合に
は、コピー走行開始直後に発生するドゥループを全く防
止することができないという問題点があった。

【０００７】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、コピー走行直後のドゥループによる定着不良、
あるいはコピー走行終了後のオーバーシュートによるソ
フトロールのゴムの劣化およびその直後の走行中のトナ
ーオフセットを防止することができ、さらに生産性の高
い定着装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
この発明に係る定着装置では、内部に加熱源を有する加
熱ロールに加圧ロールを圧接させて転写材上に未定着画
像の定着を行う定着装置において、上記加熱ロールの表
面温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段に
よって検出された温度を、加熱ロールのスタンバイ時は
第１制御温度と比較して加熱源をオンオフさせるととも
に、定着処理開始直後は加熱ロールの表面温度の上昇を
検知した時点で第１制御温度より低い第２制御温度と比
較して加熱源をオンオフさせ、さらに定着処理終了後は
加熱ロールの表面温度が第１制御温度に達した時点で第
１制御温度と比較して加熱源をオンオフさせる制御手段
とを備えるように構成することによって達成される。

【０００９】

【作用】この発明においては、加熱ロールの表面温度を
温度検出手段によって検出し、この温度検出手段によっ
て検出された温度を、加熱ロールのスタンバイ時は第１
制御温度と比較して加熱源をオンオフさせるとともに、
定着処理開始直後は加熱ロールの表面温度の上昇を検知
した時点で第１制御温度より低い第２制御温度と比較し
て加熱源をオンオフさせ、さらに定着処理終了後は加熱
ロールの表面温度が第１制御温度に達した時点で第１制
御温度と比較して加熱源をオンオフさせるように、制御
手段によって制御する。

【００１０】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００１１】図２はこの発明に係る定着装置の一実施例
を示すものである。

【００１２】図において、１は加熱ロールであり、この
加熱ロール１は、金属製ロール２の表面に耐熱性を有す
るシリコンゴム等からなる弾性体層３を比較的薄く被覆
して構成されている。上記加熱ロール１の内部には、加
熱源としてのハロゲンランプ４が収納されており、加熱
ロール１の表面を内部から所定の温度に加熱するように
なっている。また、上記加熱ロール１には、加圧ロール
５が圧接されており、この加圧ロール５は、金属製ロー
ル６の表面に耐熱性を有するシリコンゴム等からなる弾
性体層７を比較的厚く被覆して構成されている。

【００１３】さらに、上記加熱ロール１の表面には、当
該加熱ロール１の表面温度を検出する温度検出センサ８
が軽く接触するように配設されている。この温度検出セ
ンサ８は、図３に示すように、サーミスタ等の検温素子
９を耐熱性の弾性材料１０によって薄く被覆し、この弾
性材料１０の表面を耐熱性を有する合成樹脂製のフィル
ム１１によって覆い、加熱ロール１の表面に軽く接触す
るように構成したものである。上記温度検出センサ８
は、例えば、加熱ロール１の非通紙部に配置されるが、
クリーナー等を併用することによって、温度検出センサ
８を加熱ロール１の通紙部に配置するようにしても勿論
良い。なお、上記温度検出センサ８は、例えば、加熱ロ
ール１の表面温度を抵抗値の変化として検知するもので
ある。

【００１４】上記温度検出センサ８は、図４に示すよう
に、制御用のＣＰＵ１２に接続されており、この制御用
ＣＰＵ１２は、温度検出センサ８による検出温度をデジ
タル値に変換して入力するようになっている。また、上
記制御用ＣＰＵ１２は、温度検出センサ８による検出温
度を所定の時間間隔（例えば、数１０ｍｓｅｃ〜数ｓｅ
ｃ）毎にサンプリングするとともに、前回サンプリング
したときのデータとの比較を行い、加熱ロール１の表面
温度が上昇中であるか下降中であるかの判断を行うもの
である。

【００１５】また、上記制御用ＣＰＵ１２は、ソリッド
ステートリレー（ＳＳＲ）１３に接続されており、この
ＳＳＲ１３によってハロゲンランプ４への電源１４から
の通電をオンオフ制御するようになっている。

【００１６】さらに、上記制御用ＣＰＵ１２は、図１に
示すように、通常のスタンバイ時及びコピー走行開始直
後も、加熱ロール１の表面温度が第１の制御温度Ｔ₁に
等しくなるように制御を行い、コピー走行開始直後に加
熱ロール１の表面温度がある程度低下した後、上昇し始
めたときに加熱ロール１の表面温度を第１の制御温度Ｔ
₁よりも所定温度だけ低い第２の制御温度Ｔ₂に等しく
なるよう制御し、さらにコピー走行終了後は加熱ロール
１の表面温度が第１制御温度Ｔ₁に達した時点で第１制
御温度Ｔ₁に等しくなるように制御するように構成され
ている。

【００１７】ここで、上記第１の制御温度Ｔ₁は、従来
の加熱ロール１の表面温度よりも若干高く、但しコピー
走行終了後のオーバーシュートで到達する最高の温度よ
り若干低めの温度に制御されており、例えば、１７５℃
程度に設定される。また、また、上記第２の制御温度Ｔ
₂は、ドゥループの最下点温度よりも若干高めに設定さ
れており、例えば、１６５℃程度に設定される。

【００１８】尚、これらの第１及び第２の制御温度
Ｔ₁、Ｔ₂あるいはドゥループ特性及びオーバーシュー
ト特性は、使用する加熱ロール１の弾性体層の厚さ、熱
伝導性、コピー走行中使用するランプの熱容量、単位時
間当たりのコピー枚数、転写用紙１５のサイズ、紙質、
及び使用されるトナーの定着特性等種々の要因によって
影響されるため、これらの要因を考慮して最適な状態に
設定される。

【００１９】以上の構成において、この実施例に係る定
着装置では、次のようにして、コピー走行直後のドゥル
ープによる定着不良、あるいはコピー走行終了後のオー
バーシュートによるソフトロールのゴムの劣化およびそ
の直後の走行中のトナーオフセットが防止される。すな
わち、上記定着装置においては、スタンバイ時には加熱
ロール１の表面温度が、図１に示すように、第１の制御
温度Ｔ₁に等しくなるように制御用ＣＰＵ１２によって
制御されており、コピー走行開始直後も同じ第１の制御
温度Ｔ₁で制御される。

【００２０】その際、コピー走行開始に伴って、上記定
着装置は、加熱ロール１に加圧ロール５を圧接させた状
態で両ロールを回転駆動されるとともに、加熱ロール１
がハロゲンランプ４によって内部から加熱される。そし
て、加熱ロール１と加圧ロール５のニップ部に、図２に
示すように、未定着トナー像を担持した転写用紙１５を
通過させることにより、転写用紙１５上にトナー像を熱
及び圧力によって定着するようになっている。

【００２１】上記加熱ロール１表面の熱は、連続的なコ
ピー走行を開始すると転写用紙１５によって徐々に奪わ
れていくため、この加熱ロール１の表面温度は、図１に
示すように、コピー走行開始直後に比較的急激に低下す
る。この際、加熱ロール１の表面温度は、第１の制御温
度Ｔ₁で制御されているため、ハロゲンランプ４は、加
熱ロール１の表面温度が第２の制御温度Ｔ₂を下回って
も通電状態にあり、加熱ロール１の加熱を継続する。そ
のため、加熱ロール１の表面温度は、その後徐々に上昇
し始める。

【００２２】上記加熱ロール１の表面温度は、常時、温
度検出センサ８によって検出され、この温度検出センサ
８によって検出された加熱ロール１の表面温度は、デジ
タル信号に変換されて制御用ＣＰＵ１２へと送られる。
すると、制御用ＣＰＵ１２は、加熱ロール１の表面温度
そのものと加熱ロール１の表面温度が上昇中か下降中か
を判断する。

【００２３】そして、制御用ＣＰＵ１２は、加熱ロール
１の表面温度の温度上昇を検知した時点において、加熱
ロール１の制御温度を第１の制御温度Ｔ₁からこの第１
の制御温度Ｔ₁よりも所定の温度だけ低い第２の制御温
度Ｔ₂に切り換える。その後、加熱ロール１の表面温度
は、第２の制御温度Ｔ₂で制御され、コピー走行中は、
加熱ロール１の表面温度は、第２の制御温度Ｔ₂に維持
される。

【００２４】次に、コピー走行が終了すると、転写用紙
１５による加熱ロール１表面の熱損失はなくなり、加熱
ロール１の表面温度は、図１に示すように、内部に蓄積
された熱によって比較的急激に上昇する。この際、加熱
ロール１の制御温度は、第２の制御温度Ｔ₂のままとな
っている。その結果、加熱ロール１の表面温度は、第２
の制御温度Ｔ₂を越えるため、ハロゲンランプ４は、コ
ピー走行終了と同時に非通電状態となる。

【００２５】その後、加熱ロール１の表面温度は更に上
昇し、第１の制御温度Ｔ₁を通過した時点で、制御用Ｃ
ＰＵ１２は、加熱ロール１の制御温度を第２の制御温度
Ｔ₂から第１の制御温度Ｔ₁に切り換え、加熱ロール１
の表面温度は、元のスタンバイ時の第１の制御温度Ｔ₁
で制御、維持される。

【００２６】この実施例では、上記のごとく、コピー走
行開始直後に加熱ロールの表面温度が急激に低下するド
ゥループ現象が発生しても、スタンバイ時及びコピー走
行開始直後は、加熱ロールの表面温度を、コピー走行終
了後のオーバーシュートで到達する最高の温度より若干
低めの温度である第１の制御温度Ｔ₁で制御しているた
め、ドゥループ現象によって生じる加熱ロールの表面温
度の低下は、従来に比べて小さく抑えることができ、ド
ゥループ現象によって定着不良が発生するのを確実に防
止することができる。その後、上記加熱ロールの表面温
度は、ドゥループの最下点温度よりも若干高めに設定さ
れた第２の制御温度Ｔ₂で制御、維持されるため、定着
不良が発生することなくコピーが継続される。そのた
め、コピー継続中の温度低下等が発生することもなく、
定着処理の生産性を向上させることが可能である。

【００２７】次に、コピー走行終了直後は、転写用紙１
５による加熱ロール１表面の熱損失がなくなるため、加
熱ロール１の表面温度は、図１に示すように、比較的急
激に上昇するオーバーシュート現象を示すが、加熱ロー
ル１の表面温度は、コピー走行開始直後もドゥループの
最下点温度よりも若干高めであり、従来の制御温度より
も低い温度に設定された第２の制御温度Ｔ₂で制御され
るため、コピー走行終了直後は、ハロゲンランプ４への
通電が直ちに遮断され、オーバーシュート現象の開始温
度が従来の温度よりも低い。そのため、従来のような大
きなオーバーシュートは、図１に示すように発生せず、
加熱ロール１の表面温度が第１の制御温度Ｔ₁に等しく
なった時点で、再び第１の制御温度Ｔ₁に切り換えられ
るので、元のスタンバイ時の温度に制御され、次のコピ
ー動作に備える。従って、従来のような大きなオーバー
シュートによる加熱ロール１の弾性体層を形成するゴム
の劣化およびその直後の走行中のトナーオフセットを防
止することができる。

【００２８】なお、上記のような温度制御は、常時行っ
ても勿論よいが、コピー枚数が少ないときには従来と同
様の制御を行い、コピー枚数が所定数以上のときに上記
実施例の如く制御を行うようにしても良い。

【００２９】また、上記実施例では、温度検出手段によ
って検出された温度を、加熱ロールのスタンバイ時は第
１制御温度と比較して加熱源をオンオフさせるととも
に、定着処理開始直後は加熱ロールの表面温度の上昇を
検知した時点で第１制御温度より低い第２制御温度と比
較して加熱源をオンオフさせ、さらに定着処理終了後は
加熱ロールの表面温度が第１制御温度に達した時点で第
１制御温度と比較して加熱源をオンオフさせるように構
成したが、上記第１制御温度と第２制御温度以外にも補
助的な制御温度を導入してもよい。

【００３０】すなわち、スタンバイ時から定着処理開始
までの間に、例えば、コピースタートが指示された時点
で、加熱ロールの表面温度を第１制御温度よりも高い第
３の制御温度に設定し、定着処理開始直後は、上記実施
例と同様に、加熱ロールの表面温度の上昇を検知した時
点で第１制御温度より低い第２制御温度と比較して制御
する。そして、定着処理終了直前に、残りコピー枚数が
所定数となった時点あるいはコピー終了時間の所定時間
前になった時点で、加熱ロールの表面温度を第２制御温
度よりもさらに低い第４の制御温度に設定し、さらに定
着処理終了後は加熱ロールの表面温度が第１制御温度に
達した時点で第１制御温度と等しくなるように制御して
もよい。

【００３１】この場合には、制御が多少複雑となるが、
コピー走行直後のドゥループを一層小さく抑えることが
できるとともに、コピー走行終了後のオーバーシュート
も一層抑制可能となる。

【００３２】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、コピー走行直後のドゥループによる定着不
良、あるいはコピー走行終了後のオーバーシュートによ
るソフトロールのゴムの劣化およびその直後の走行中の
トナーオフセットを防止することができ、さらに生産性
の高い定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る定着装置の一実施例を
示す温度制御の状態を示すグラフである。

【図２】図２はこの発明に係る定着装置の一実施例を
示す構成図である。

【図３】図３は温度検出センサを示す構成図である。

【図４】図４は温度制御回路の構成を示すブロック図
である。

【図５】図５は従来の定着装置における温度制御の状
態を示すグラフである。

【符号の説明】

１加熱ロール、４ハロゲンランプ、５加圧ロー
ル、８温度検出センサ、１２制御用ＣＰＵ、１３
ＳＳＲ、Ｔ₁ 第１の制御温度、Ｔ₂ 第２の制御温
度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−254974（ＪＰ，Ａ) 特開平３−15883（ＪＰ，Ａ) 実開昭53−65743（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−84564（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に加熱源を有する加熱ロールに加圧
ロールを圧接させて転写材上に未定着画像の定着を行う
定着装置において、上記加熱ロールの表面温度を検出す
る温度検出手段と、この温度検出手段によって検出され
た温度を、加熱ロールのスタンバイ時は第１の制御温度
と比較して加熱源をオンオフさせるとともに、定着処理
開始直後は加熱ロールの表面温度の上昇を検知した時点
で第１の制御温度より低い第２の制御温度と比較して加
熱源をオンオフさせ、さらに定着処理終了後は加熱ロー
ルの表面温度が第１の制御温度に達した時点で第１の制
御温度と比較して加熱源をオンオフさせる制御手段とを
備えたことを特徴とする定着装置。