JP3145794B2 - 加熱定着装置 - Google Patents

加熱定着装置

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JP3145794B2 JP18287392A JP18287392A JP3145794B2 JP 3145794 B2 JP3145794 B2 JP 3145794B2 JP 18287392 A JP18287392 A JP 18287392A JP 18287392 A JP18287392 A JP 18287392A JP 3145794 B2 JP3145794 B2 JP 3145794B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真式プリンター、
複写機及び静電記録装置等に用いられる加熱定着装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、加熱定着装置は熱効率の高さ、安
全性の高さから、加熱ローラ定着装置が広く用いられて
いる。この種の加熱ローラ定着装置では、加熱源である
ハロゲンヒータ等のヒータへの通電の制御が何らかの異
常で不能となったときに、加熱ローラの表面温度が過度
に昇温するのを防止するために、サーモスイッチ、温度
ヒューズ等の過昇温防止手段をヒータと直列に設けて、
加熱ローラ表面温度が異常に高くなったときにはヒータ
への通電を遮断する構成を採用している。近年、電子写
真式プリンター等の画像形成装置は年々小型化がすす
み、それに伴い加熱定着装置も小型なものとなり、加熱
ローラの熱容量も小さくなってきている。その結果、加
熱ローラの表面温度の立上がりが早くなり過昇温防止手
段も安全性を高くするために応答性の早いものが求めら
れており、多くの場合、サーモスイッチを加熱ローラ表
面に接触させる方式となっている。このときサーモスイ
ッチ内のバイメタルが反転してヒータへの通電を遮断す
る温度は、正常に画像形成装置が動作している間には反
転せずに、加熱定着装置の通電制御異常時にできるだけ
早く反転するように設定するため、通常、画像形成装置
が正常に動作しているときの加熱ローラ表面制御温度よ
りもわずかに高い定格のバイメタルを有するサーモスイ
ッチを使用している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来装置では、加熱ローラ表面制御温度によりサーモス
イッチ内のバイメタルが反転する設定温度(以下「サー
モスイッチ定格」と称する)が決まってしまう。また、
加熱ローラが小径化するに伴い、加圧ローラとの間で十
分な面積のニップ部が形成できず熱伝導性が低く、定着
性が不十分となり易い。したがって、加熱ローラの表面
制御温度を高くせざるを得ず、その結果、上記のサーモ
スイッチ定格も高い温度に設定するために、ヒータへの
通電制御異常時に、サーモスイッチが動作する温度が高
くなってしまい、発煙、発火の危険性が生じることとな
る。
【0004】本発明は、かかる従来装置の有していた問
題を解決し、過昇温防止手段の動作のための設定温度を
低くできる加熱定着装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、加熱源を有する加熱ローラ及び該加熱ローラを加
圧しニップ部を形成するための加圧ローラと、加熱ロー
ラ表面温度を検知する温度検知手段と、温度検知手段の
検知温度が制御温度を維持するように加熱源への通電を
制御する制御手段と、加熱ローラの温度上昇により昇温
し、定格に達したら加熱源への通電を遮断する過昇温防
止手段とを有する加熱定着装置において、上記制御手段
が上記制御温度を所定の最高温度に設定して通電制御し
ているとき、上記過昇温防止手段の温度が上昇中で且つ
上記定格に達する前に上記制御温度を低下させるように
設定されていることにより達成される。
【0006】
【作用】かかる構成の本発明にあっては、電源の投入
後、過昇温防止手段の昇温がほぼ飽和するまでの設定時
間までは、所定温度に制御して定着状態あるいは待機状
態とし、上記設定時間後はそれよりも低い温度に制御を
行う。したがって、過昇温防止手段の設定温度もこれに
合わせて低く設定される。
【0007】
【実施例】以下、添付図面にもとづき、本発明の実施例
について説明する。
【0008】<第一実施例>図1に示される本発明の第
一実施例において、11は定着のための加熱ローラで、
これに加圧ローラ12が圧接して従動回転可能となって
いる。
【0009】上記加熱ローラ11は、アルミニウム、鉄
等の芯金の上にPTFE,PFA等のフッ素樹脂からな
る離型層を有し、該加熱ローラ11に当接して設けられ
た表面温度検出手段たるサーミスタ13の検出信号によ
り、内部に設けられたハロゲンヒータ15への通電をA
/Dコンバータ18,CPU19を介してACドライバ
ー20により制御されている。また、加圧ローラ12は
鉄、ステンレス鋼等の芯金の上にシリコーンゴム、シリ
コーンスポンジ等の耐熱弾性体層を形成したものが用い
られており、上記加熱ローラ11との間に所望のニップ
部を形成している。
【0010】本実施例では、周知の電子写真画像形成プ
ロセスにより、転写材P上に未定着のトナー像Tが転写
され、転写材Pはニップ部入口に設けられた定着入口ガ
イド16により、加熱ローラ11と加圧ローラ12で形
成される上記ニップ部に搬送され、転写材P上のトナー
像Tは加熱・加圧を受けて永久定着される。次いで転写
材Pは分離爪17により加熱ローラ11から分離され機
外に排出される。
【0011】本実施例において、加熱ローラ11の温度
制御は上記サーミスタの信号にもとづきなされるが、加
熱ローラの過昇温の際は該加熱ローラ11に接触配設さ
れた過昇温防止手段たるサーモスイッチ14によって、
上記ヒータ15への通電を遮断するようになっている。
図1装置において、サーミスタ13,サーモスイッチ1
4は、加熱ローラ11の長手方向の同一の位置に配置さ
れ、転写材の画像領域外で該加熱ローラ11に当接して
いる。このため、加熱ローラ11にクリーニング手段を
設けなくても、サーミスタ13,サーモスイッチ14は
汚れることがない。
【0012】図2は本実施例装置による加熱ローラ11
の表面温度制御シーケンスを示すグラフであり、図中実
線aは画像形成装置の電源が投入されてからしばらくの
間の連続プリントを行っている間の温調を示す。破線b
はこのときのサーモスイッチ14内のバイメタル部の温
度を示すグラフである。また、図3は本実施例の制御シ
ーケンスをより詳しく説明するためのフローチャートで
ある。以下図2及び図3にもとづき実施例の加熱ローラ
表面温度制御シーケンスについて説明する。
【0013】画像形成装置(本実施例ではレーザ・ビー
ム・プリンター等のページプリンターを例について説明
する。)の電源が投入されると(STEP1:S1とし
て表示、STEP2以降についても同様)、先ず、加熱
ローラ温度制御用のサーミスタ13の温度をモニターす
る(S2)。このときサーミスタの温度(加熱ローラ表
面温度に等しい)TがT0(本実施例では例えば50℃
に設定)より低い場合には、電源投入後の経過時間tを
カウントしはじめる(S4)。
【0014】加熱ローラ表面温度が設定温度T3(本実
施例では、例えば175℃)に達したとき画像形成装置
が印字可能状態になったことを知らせるレディ信号を送
信する(S5,S6)。この状態で加熱ローラの表面温
度を、プリント命令が入力されるまであるいは、電源投
入後の経過時間tが設定時間t0(本実施例では、例え
ば8分)を経過するまで維持しスタンバイ状態で待機す
る(S7,8)。このとき、画像形成装置にプリント命
令が入力されると(S9)、電源投入から、例えば8分
以内(t<t0)であれば加熱ローラ表面温度は設定温
度T1(本実施例では、例えば190℃)に維持し(図
2参照)プリントを行う(S10,11)。スタンバイ
状態で電源投入後の経過時間tがt0(=8分)を超え
た場合、加熱ローラ表面温度はより低い設定温度T
4(本実施例では、例えば170℃)に制御される(S
8→S14)。また、プリント中に、経過時間tがt0
を超えた場合にも、より低いプリント時の設定温度T2
(本実施例では、例えば180℃)で制御される(図2
参照、S10→S16,S13→S16)。
【0015】このように、画像形成装置の電源投入時に
加熱ローラ11の表面温度がT0以下の場合、電源投入
から所定時間t0を経過するまでスタンバイ時及びプリ
ント時では、高めの温度T1,T3に制御され、その後
は、スタンバイ時及びプリント時ともに低めの温度
2,T4に制御される。また、画像形成装置の電源投入
時に加熱ローラ11の表面温度がT0よりも高い場合に
は、そのまま低めの設定温度T2,T4で制御される(S
18,S19)。
【0016】このような制御を行うことにより、電源投
入直後、加圧ローラ12が十分温まっていないために定
着性が不安定な状態においては、加熱ローラ11の制御
温度を高めにすることで定着性が確保できる。また、上
記状態はサーモスイッチ内のバイメタル部の温度が飽和
する以前に解除され、低めの制御温度に移行する(図2
参照)。このため、サーモスイッチ内のバイメタルが反
転する温度は電源投入後の高めの制御温度にあわせて設
定する必要がなく、低めに設定できる(T2の制御温度
で制御された状態で反転しないようにする。)ために、
異常時の過昇温も低く抑えることができる。
【0017】また、電源投入時に加熱ローラの表面温度
をモニターして、制御温度を決定するために、バイメタ
ル部の温まっている状態で、加熱ローラを高めの制御温
度で制御することもないためその状態でバイメタルが反
転することもない。
【0018】本発明では、過昇温防止手段としてのサー
モスイッチ内のバイメタル部の昇温が飽和する以前に加
熱ローラ制御温度を下げるので、電源投入後の定着性を
安定化させるためには加圧ローラの熱容量が小さいこと
が好ましく、例えば、弾性体層として、シリコーンゴム
を用い、外径30mm以下でゴム厚6mm以下の加圧ロ
ーラを使用した場合、良好な結果が得られた。またシリ
コーンゴムの代わりにシリコーンスポンジを用いた場
合、さらに良好な結果が得られた。
【0019】<第二実施例>図4は本発明の第二実施例
の温度制御シーケンスを示すグラフである。本実施例で
は加熱定着装置の構成は第一実施例の場合と同様なので
説明は省略する。
【0020】本実施例では加熱ローラ表面温度制御の考
え方は基本的に第一実施例と同様であり、画像形成装置
の電源を投入したときに加熱ローラ表面温度をモニター
し、その温度が所定温度T0(50℃)以下の場合に定
着性確保のため、高めの温度制御シーケンスに入る。
【0021】このとき、図4グラフに示されるように、
プリント時はT10℃(195℃)でt01分(5分間)制
御され、その後T20℃(185℃)の温調をt01〜t02
の間(15分間)継続した後、T30℃(175℃)の温
調に移る(実線a)。スタンバイ時は電源投入後20分
間はT11℃(180℃)に維持され、その後T31℃(1
70℃)に移行する(破線b)。電源投入時に加熱ロー
ラの表面温度がT0℃以上のときは、プリント時温調が
30℃、スタンバイ時がT31℃で制御される。このよう
に、加熱ローラ表面温度を制御することで、サーモスイ
ッチ内のバイメタル部の温度上昇が図4グラフの1点鎖
線の曲線cで示すように第一実施例に比べて緩やかにな
り飽和するまでの時間が延び飽和温度はT31℃近くとな
り、バイメタルの反転温度の設定をさらに低くすること
が可能となる。さらに定着性に関しても、最も定着性の
不安定な初期(加熱ローラの温度分布が不均一なため加
圧ローラが冷えている)に設定温度を高くし、その後段
階的に制御温度を下げることで良好となる。
【0022】<第三実施例>図5は本発明の第三実施例
を示す加熱ローラ表面温度シーケンスのグラフである。
本実施例を適用する加熱定着装置は前出の第一、第二実
施例と同様なので説明は省略する。
【0023】本実施例においては、画像形成装置電源投
入時に加熱ローラの表面温度をモニターし、その時の温
度に応じて高めに温度制御する時間を変えている。具体
的には電源投入時の加熱ローラ表面温度がT0℃(本実
施例では50℃)以下の時はプリント時の加熱ローラ表
面温度をT1℃(190℃)で制御し、t01(15分)
経過後はT2(180℃)で温調する。スタンバイ時の
温調は第一の実施例と同じなので説明は省略する。次
に、電源投入時の加熱ローラ表面温度がT0より高く、
01(80℃)よりも低いときには、T1で制御する時
間をt02(7分)と短くする。
【0024】このように電源投入時に加熱ローラ表面温
度をモニターし、その温度により電源投入後の高めの加
熱ローラ表面温度制御時間を変えることにより、サーモ
スイッチ内のバイメタル部が確実に反転温度になる前に
加熱ローラ表面温度を下げることができ、同時に定着性
も十分なレベルで保証することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、上記制
御手段が上記制御温度を所定の最高温度に設定して通電
制御しているとき、上記過昇温防止手段の温度が上昇中
で且つ上記定格に達する前に上記制御温度を低下させる
ように設定されていることしたので、制御温度の所定の
最高温度が高く設定されている装置であっても過昇温防
止手段の温度が定格に達する前に制御温度を下げること
になり、過昇温防止手段の定格を低く設定できるという
効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例の加熱定着装置の断面図であ
る。
【図2】 第一実施例の加熱ローラ表面温度シーケンス
を示す図である。
【図3】 図2のシーケンスのためのフローチャート図
である。
【図4】 第二実施例の加熱ローラ表面温度シーケンス
を示す図である。
【図5】 第三実施例の加熱ローラ表面温度シーケンス
を示す図である。
【符号の説明】
11 加熱ローラ 12 加圧ローラ 13 温度検知手段(サーミスタ) 14 過昇温防止手段(サーモスイッチ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱源を有する加熱ローラ及び該加熱ロ
    ーラを加圧しニップ部を形成するための加圧ローラと、
    加熱ローラ表面温度を検知する温度検知手段と、温度検
    知手段の検知温度が制御温度を維持するように加熱源へ
    の通電を制御する制御手段と、加熱ローラの温度上昇に
    より昇温し、定格に達したら加熱源への通電を遮断する
    過昇温防止手段とを有する加熱定着装置において、上記
    制御手段が上記制御温度を所定の最高温度に設定して通
    電制御しているとき、上記過昇温防止手段の温度が上昇
    で且つ上記定格に達する前に上記制御温度を低下させ
    るように設定されていることを特徴とする加熱定着装
    置。
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