JP3203141B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3203141B2
JP3203141B2 JP03191295A JP3191295A JP3203141B2 JP 3203141 B2 JP3203141 B2 JP 3203141B2 JP 03191295 A JP03191295 A JP 03191295A JP 3191295 A JP3191295 A JP 3191295A JP 3203141 B2 JP3203141 B2 JP 3203141B2
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  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、ファ
クシミリ,プリンター等電子写真プロセスを利用した画
像形成装置に使用する定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真複写機、同ファクシミ
リ、同プリンター等電子写真プロセスを利用した画像形
成装置に使用される定着装置としては、図5に示すよう
に定着ローラと、この定着ローラに圧接する加圧ローラ
からなり、そのどちらか一方、あるいは両方を加熱し、
このローラ対の間に記録材を搬入して定着を行う方式が
一般的に用いられている。定着ローラ101は薄肉アル
ミニウム製の金属円筒体の外表面全面に、離型性と耐熱
性の良い合成樹脂材料、例えばPFA、PTFE等のフ
ッ素樹脂が被覆されたものであり、その軸芯部にヒータ
ーランプ105が挿通されている。
【0003】加圧ローラ102は金属軸の外周にシリコ
ンゴムを固着したものであり、その両端軸部が101対
の加圧ローラ支持部材115により回転自在に支持され
ており、圧縮コイルバネ103により定着ローラに対し
一定の圧力で加圧されている。サーミスタ等からなる温
度検出手段104は、その温度検出部(温度検出素子)
が定着ローラ表面に圧接するように配設されている。こ
のサーミスタにより定着ローラ表面の温度を検出し、検
出温度が定着温度以上の場合、定着可能と判断し、プリ
ント動作がスタートするよう制御されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定着ロ
ーラをヒーターランプにより、常温状態(例えば20
℃)から定着温度(例えば140℃)に加熱する場合、
サーミスタが定着温度を検知してからプリント動作を実
行したのでは、記録材が給紙されて定着部に到達するま
での時間が余計な待ち時間となるといった問題があっ
た。
【0005】この問題点を解決するために、例えば特開
昭60ー55372号公報には定着ローラのウォームア
ップ中に任意の温度から或一定の温度に達するまでの時
間を検知し、これを基にして定着ローラが定着温度に達
するまでの時間を自動的に計算するといった方法が開示
されている。しかしながらこの方法ではサーミスタ等の
温度検出手段の応答遅れが考慮されておらず、定着ロー
ラが定着温度に達するまでの時間を正確に計算すること
ができない。
【0006】特に近年、定着ローラの加熱時間を短縮す
るために、薄肉(1mm以下)小径(20mm以下)の
定着ローラが実用化されているが、このように定着ロー
ラが薄肉小径になるほど、温度検知におけるサーミスタ
の応答性能の遅れはより顕著になり、前述の方法によれ
ばサーミスタが140℃を検知した時点では実際の定着
ローラ温度は140℃以上に達しており、サーミスタに
よる遅延分も余計な待ち時間となり、さらにはオーバー
シュートの原因となるといった問題があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の画像形成
装置は、加熱部を内設する定着ローラと該定着ローラの
外周部に配設された耐熱性部材と前記定着ローラの表面
温度を検知する手段とを具備し、前記定着ローラと前記
耐熱性部材とのニップ部に未定着トナー像を有する記録
材を搬送して前記未定着トナー像を前記記録材に定着す
る画像形成装置において、前記定着ローラの初期温度T
0と加熱開始から一定時間Cが経過した後の温度TCと
を前記検知手段により検知し記憶する手段と定着ローラ
の温度が加熱開始から定着可能温度Tfに到達するまで
の時間tを前記記憶部のデータにより演算する手段と前
記定着ローラの温度がTfに到達するのと同時に前記記
録材の先端部が前記ニップ部に到達するように記録材を
給紙する給紙手段とを備え、前記一定時間Cは、定着ロ
ーラの初期温度T0および定着ローラの加熱部の駆動電
圧のばらつきには無関係に前記定着ローラの表面温度検
知手段による検知遅れ時間tsが略一定となるように設
定されており、加熱部での加熱開始から定着ローラの表
面温度が上昇し始めるまでの遅れ時間をtdとすると前
記時間tは、 t=td+(−td−ts)(Tf−T0)/(TC
−T0) で予測されることを特徴とする画像形成装置である。
【0008】
【0009】
【0010】
【作用】本発明によれば、定着ローラ温度が定着可能温
度に到達する時間tを予測して記録材の給紙タイミング
を決定するため、定着ローラのウォームアップ時におい
て記録材が給紙されて定着部に到達するまでの時間を省
くことができる。
【0011】また、サーミスタ等の温度検出手段による
応答の遅れ時間を補正して時間tを予測することができ
るので、サーミスタによる遅れ時間を省き、オーバーシ
ュートも低減することができる。
【0012】
【実施例】本発明の実施例を図1〜図4に基づいて説明
する。
【0013】図1は本発明に係る定着装置を用いたレー
ザープリンターの全体構成を示す図である。記録紙31
は給紙トレイ1に装着され給紙ローラ3、用紙分離摩擦
板4、加圧バネ5の作用により一枚ずつ給紙されプリン
タ内部に給送される。送り込まれた用紙は用紙検知アク
チュエータ6を倒し、用紙検知光学センサ7に電気信号
を出力させ、画像印刷の開始を指示する。用紙31は感
光体8、転写ローラ9に挟まれ送られるとともに、転写
ローラ9に印加された転写電圧の与える電界の作用によ
り感光体上のトナーを電気的に吸引し用紙上に転写す
る。
【0014】さらに、用紙は140℃に保たれた定着ロ
ーラ80及び耐熱シート70加圧部材60により適度な
温度と加圧力が与えられることによりトナーは溶融し用
紙に固定され堅牢な画像となる。
【0015】用紙は用紙搬送アクチュエータ(1)11
およびアクチュエータ(2)12により搬送され機外に
排出される。入紙検知アクチュエータ6の動作により起
動された制御回路24は画像信号をレーザーダイオード
発光ユニット23に送られ、発光ダイオードの点灯/非
点灯を制御する。走査ミラー21は走査ミラーモータ2
0により高速かつ定速に回転し、レーザー光を図面垂直
方向に走査し、制御回路24からの点灯/非点灯の情報
とともにミラー17、18、19を経由して感光体8上
に選択的に露光し、あらかじめ帯電部材14により帯電
された感光体表面電荷を選択的に放電させ静電潜像を形
成する。
【0016】現像に供されるトナーは現像ユニット16
に蓄積されており、適度な撹拌により電荷付与されたト
ナーは現像ローラ15表面に付与し現像ローラに与えら
れた現像バイアス電圧および感光体表面電位の作り出す
電界の作用により静電線像に応じたトナー像を感光体上
に作成することができる。感光体上のトナーは転写ロー
ラ9により転写されるとともに未転写トナーはクリーニ
ングユニット26により回収される。
【0017】図3は本発明に係る定着装置の正面図、図
2は断面図である。加圧部材60は厚さ2mmのシリコ
ンスポンジゴムからなり、ベースフレーム90上に両面
テープを介して接着されている。加圧部材60上面には
耐熱シート70が配置されている。耐熱シートはガラス
繊維の基材に離型性と耐熱性の良い合成樹脂材料、例え
ばPFA、PTFE等のフッ素樹脂等を被覆、含浸した
ものであり、通紙方向(矢印A)に対し上流側のベース
フレーム90面に接着されており、加圧部材60とは接
着されていない。30は記録用紙31上のトナーを表
す。
【0018】加圧部材60の上部には耐熱シート70を
介して定着ローラ80が配置されている。定着ローラ8
0は薄肉アルミニウム製の金属円筒体(肉厚0.5m
m、直径14mm)81の外表面に、離型性と耐熱性の
良い合成樹脂材料82、例えばシリコンゴム等が被覆さ
れたものであり、その軸芯部にヒーターランプ83(定
格120V;400W)が挿通されている。定着ローラ
80はその両端に配置された軸受84により回転自在に
支持されており、加圧スプリング85により耐熱シート
70および弾性部材60に対し、所定圧力(1200g
f)で圧接されている。この時定着ローラ80と耐熱シ
ート70により形成されるニップ幅は約1mmである。
定着ローラ80の周面には温度検出手段であるサーミス
タ50が配設されており、定着ローラ80の表面温度を
検出する。
【0019】表1は、ヒーターランプへの印加電圧とロ
ーラ初期温度T0を変化させた時のローラ温度上昇遅れ
時間Tdとサーミスタ遅延時間Tsを調べた結果であ
る。これより、ローラ温度上昇遅れ時間Tdは、ヒータ
ーランプ印加電圧やローラ初期温度T0に関係無く常に
1秒の遅れであり、またサーミスタ遅延時間Tsは、ヒ
ーターランプONから3秒後にほぼ0.7〜0.8秒と
なることがわかる。
【0020】これらの結果より、ローラ初期温度T0お
よびヒーターランプをONしてから3秒後のローラ温度
TCをサーミスタにより検出することにより、次式 t=td+(−td−ts)(Tf−T0)/(TC
−T0) により、定着ローラ温度がヒーターランプONから定着
可能温度Tf(140℃)に達するまでの時間tをほぼ
予測することができる。
【0021】本実施例の場合、レーザープリンターのプ
ロセス速度は25mm/sであり、給紙部から定着部ま
での距離は100mmであるので給紙から定着に至るま
でに4秒かかる。したがってヒーターランプをONして
からt−4秒後に給紙を開始すれば、ローラ表面温度が
ちょうど140℃に達したときに用紙先端が定着部によ
り到達するので、余計な待ち時間は発生しない。
【0022】
【表1】
【0023】本発明に係る定着装置の温度制御特性を従
来の定着装置の温度制御特性を参考にしながら以下に説
明する。
【0024】図6は、従来の温度制御特性を表したもの
である。図中、「実際のローラ表面温度」とは、放射温
度計によりサーミスタ近傍の定着ローラ表面の温度を測
定したものである。図よりローラ表面温度は、ヒーター
ランプがONされてからTd秒だけ遅れて温度上昇が始
まり(以後、この遅れ時間を「ローラ温度上昇遅れ時間
Td」という)、その後はほぼリニアに温度上昇するこ
とがわかる。サーミスタの応答性能の遅れにより、サー
ミスタによる検出温度は実際のローラ表面温度に対し遅
れ(以後、この遅れ時間を「サーミスタ遅延時間Ts」
という)、サーミスタが定着可能温度Tf(140℃)
を検知したときには、すでに実際のローラ表面温度は1
56℃に達しており、サーミスタが140℃を検知して
からヒーターランプをOFFした場合、最終的に26℃
(ローラ表面温度166℃)のオーバーシュートが発生
する。
【0025】一方、図4は本発明に係る定着装置の温度
制御特性を表したものである。本発明によれば、時間t
を予測することにより実際のローラ表面温度がほぼ14
0℃に達した時点でヒーターランプをOFFできるの
で、従来に比べサーミスタの遅延に起因するオーバーシ
ュートが解消され、オーバーシュート量は10℃(ロー
ラ表面温度150℃)と従来に比べ小さく抑えることが
できる。
【0026】
【発明の効果】発明によれば、定着ローラ温度が定着
可能温度に到達する時間tを予測して記録材の給紙タイ
ミングを決定するため、定着ローラのウォームアップ時
において記録材が給紙されて定着部に到達するまでの時
間を省くことができ、待ち時間を短縮することができ
る。
【0027】また、サーミスタ等の温度検出手段による
応答の遅れ時間を補正して時間tを予測することができ
るので、サーミスタによる遅れ時間を省き、待ち時間を
短縮できるばかりでなく、オーバーシュートも低減する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るレーザープリンターの概略断面図
である。
【図2】本発明に係る定着装置の断面図である。
【図3】本発明に係る定着装置の正面図である。
【図4】本発明に係る定着装置の温度制御特性を表す図
である。
【図5】従来の定着装置の断面図である。
【図6】従来の定着装置の温度制御特性を表す図であ
る。
【符号の説明】
1 給紙トレイ 3 給紙ローラ 4 用紙分離摩擦板 5 加圧バネ 6 用紙(入紙)検知アクチュエータ 7 用紙検知光学センサ 8 感光体 9 転写ローラ 11 用紙搬送アクチュエータ1 12 用紙搬送アクチュエータ2 14 帯電部材 15 現像ローラ 16 現像ユニット 17 反射ミラー 18 反射ミラー 19 反射ミラー 20 ミラーモータ 21 走査ミラー 23 レーザダイオード発光ユニット 24 制御回路 26 クリーニングユニット 30 トナー 31 記録用紙 50 サーミスタ 60 加圧部材 70 耐熱シート 80 定着ローラ 81 金属円筒体 82 合成樹脂材料 83 ヒーターランプ 84 軸受 85 加圧スプリング 90 ベースフレーム 101 定着ローラ 102 加圧ローラ 103 圧縮コイルバネ 104 温度検出手段 105 ヒーターランプ 115 加圧ローラ支持部材
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 15/00 303 G03G 15/20 G03G 21/00 370 - 502 G03G 21/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱部を内設する定着ローラと該定着ロ
    ーラの外周部に配設された耐熱性部材と前記定着ローラ
    の表面温度を検知する手段とを具備し、前記定着ローラ
    と前記耐熱性部材とのニップ部に未定着トナー像を有す
    る記録材を搬送して前記未定着トナー像を前記記録材に
    定着する画像形成装置において、前記定着ローラの初期
    温度T0と加熱開始から一定時間Cが経過した後の温度
    TCとを前記検知手段により検知し、記憶する手段と定
    着ローラの温度が加熱開始から定着可能温度Tfに到達
    するまでの時間tを前記記憶部のデータにより演算する
    手段と前記定着ローラの温度がTfに到達するのと同時
    に前記記録材の先端部が前記ニップ部に到達するように
    記録材を給紙する給紙手段とを備え、 前記一定時間Cは定着ローラの初期温度T0および定着
    ローラの加熱部の駆動電圧のばらつきには無関係に前記
    定着ローラの表面温度検知手段による検知遅れ時間ts
    が略一定となるように設定されており、加熱部での加熱
    開始から定着ローラの表面温度が上昇し始めるまでの遅
    れ時間をtdとすると、前記時間tは、 t=td+(−td−ts)(Tf−T0)/(TC
    −T0) で予測されることを特徴とする画像形成装置。
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