JP3347375B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3347375B2 JP32625592A JP32625592A JP3347375B2 JP 3347375 B2 JP3347375 B2 JP 3347375B2 JP 32625592 A JP32625592 A JP 32625592A JP 32625592 A JP32625592 A JP 32625592A JP 3347375 B2 JP3347375 B2 JP 3347375B2
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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、発熱部材を有する定着
装置により、未定着像を加熱・定着する画像形成装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】複写機、プリンタ等の画像形成装置で
は、記録材上の未定着トナー像を記録材上に永久像とし
て定着させるために、加熱定着方式の定着装置が広く用
いられている。この加熱定着装置の一例を図10に示
す。図10において809は定着ローラであり、記録材
P上の未定着トナー像は定着ローラ809と該定着ロー
ラ809に圧接されて従動回転するシリコーンスポンジ
製加圧ローラ810の圧接部(定着ニップ部)において
所定の温度に加熱・加圧されることにより定着される。
なお、上記定着ローラ809はPFA,PTFE等離型
性耐熱樹脂が表面に被覆されており、該定着ローラ80
9の内部には熱源であるハロゲンランプ808が設けら
れている。定着ローラ809の外面温度は、該定着ロー
ラ809に当接する温度検知素子によって検知され、該
検知信号に基づいてハロゲンランプがコントロールされ
る。
【0003】温度検知素子807の取付け位置は、定着
ローラ表面における定着に必要な領域の温度を検知する
ために、通常、定着ローラの通紙域内に当接される。ま
た、一般に、通紙サイズは複数種であることが多いから
11のように紙搬送時の中心線もしくはその近傍に置
かれている。
【0004】しかしながら、温度検知素子と定着ローラ
が接触していることによる相互の汚れあるいは傷の発生
は避けることができず、これにより記録材Pに対しても
画像上のトナーの汚れ、定着不良等の影響を及ぼすこと
が多い。また、記録材として用いられる一般の紙は紙粉
の発生も起こるため、これを温度検知素子と定着ローラ
の接触域に巻き込んでしまう。その結果、前記した汚れ
等の影響が倍加することに加え、温度検知素子の温度検
知精度も低下してしまう。
【0005】このため、非接触式構成または図12のよ
うに温度検知素子の当接部を定着ローラの通紙領域外に
設ける構成を取る定着装置が用いられるようになった。
しかしながら、非接触式構成においては温度測定精度が
低下するという問題が生じてしまう。このため、図12
のように温度検知素子の当接部を定着ローラの通紙領域
外に設ける構成が採られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例によれば、以下のような問題点があった。
【0007】図12に示した従来例のように、温度検知
素子の当接部を定着ローラの通紙領域外に設ける構成で
は、連続通紙を行うと、紙に熱が流出することによる通
紙領域部の温度低下と温度低下に伴う定着不良を生じ
る。
【0008】このような連続通紙時の温度低下に伴う定
着不良を防止するために、通紙部領域に対応した部分の
発熱能力を上げた、図13のような中高の発熱分布を
った不均一な温度分布の発熱体を使用することがあり、
この場合、昇温動作中に通紙部領域と温度検知素子部位
の間に温度差ΔT(オーバーシュート)が生じる。この
ΔTにより、サーモスイッチの誤動作や、定着ローラに
トナーが付着する高温オフセットが生じることによる画
像品位の低下等の不具合が生じていた。
【0009】本発明の目的は、非通紙領域に温度検知素
子を配設し、均一な温度分布をもった発熱体を有する
構成において、オーバーシュートを発生させることのな
い画像形成装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的は、発熱体を有して記録材上に未定着現像剤像を加
熱定着せしめる定着手段と、該定着手段の温度を検知す
る温度検知手段と、上記発熱体の発熱量を制御する制御
手段とを有する画像形成装置において、上記発熱体は定
着手段の長手方向に対して不均一な温度分布を有し、
記温度検知手段は、上記定着手段上の記録材非通過領域
に配設されており、上記制御手段は、上記定着手段を所
定の定着温度に昇温させる際に、上記温度検知手段によ
って検知した昇温開始時における上記定着手段の温度T
0を予め設定された所定のしきい値T*と比較し、上記温
度T0が該しきい値T*よりも低いときには、上記温度T
0が該しきい値T*よりも高いときよりも少ない発熱量で
上記発熱体を駆動するように設定されていることにより
達成される。
【0011】
【作用】 かかる構成の 本発明によれば、定着手段を所定
の定着温度に昇温させる際、先ず昇温開始時の定着手段
の温度を温度検知手段により検知する。次に、この検知
温度と予め設定された所定のしきい値を比較し、該検知
温度がしきい値より高い場合には、例えば発熱体を全点
灯させて定着手段を昇温させる。つまり、該検知温度と
所定の定着温度との温度差が小さく、該定着温度までの
発熱時間が短いため、全点灯のように発熱量を多くして
も温度検出手段と記録材通過領域との温度差が所定範囲
内に納められる。一方、上記検知温度がしきい値より低
い場合には先の高い場合に比べて発熱体の発熱量を少な
くする。例えば、半点灯により定着手段を昇温させる。
この場合には昇温開始時の検知温度と所定の定着温度と
の温度差が大きく該定着温度までの発熱時間が長くなる
が、発熱体の発熱量を少なくするため、定着温度到達時
の温度検知手段と記録材通過領域との温度差が所定範囲
に納められる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0013】〈実施例〉 本発明の実施例を図ないし図に基づいて説明す
る。本実施例において説明する本発明の原理は以下の通
りである。図12に示した従来例のように温度検知素子
の当接部を定着ローラの通紙領域外に設ける構成の定着
装置においては、図に示すように通紙領域部位(点
線)と温度検知素子部位(実線)の間に温度差ΔTが生
じる。このΔTは図のように昇温時間が長くなるにつ
れて増加する。さらにヒータの発熱量が大きい程、ΔT
は大きくなる。
【0014】このことから、複数の昇温特性が選択でき
るようにしておけば、予め定着装置において生じる温度
差ΔTに関して個々の発熱量及び昇温時間との因果関係
を既知にすることで、昇温開始温度T0に基づき、目標
温度到達時におけるΔTを許容範囲内に抑えるように昇
温特性を選択することが可能となる。
【0015】以下に本発明の実施例を図面に基づき説明
する。なお、これらの図面は、説明を容易にするために
モデル的に示したものであり、寸法、その他実際とは一
致しない部分もあり、これに限定されるものではない。
【0016】図は本発明の構成図であり、画像形成
部、給紙部、紙搬送部、駆動部等は省略し、本発明の特
徴を最も良く示す定着部のみを示す。
【0017】定着装置811は、定着ローラ809及び
該定着ローラに加圧接触して従動回転する加圧ローラ8
10を有する。定着ローラ809の内部には図13に示
した従来例のような中高(クラウン型)の配熱分布を有
する加熱ヒータ8(本実施例においては、定格100
V、655Wのハロゲンヒータ)を配設している。ま
た、このヒータには後述するCPU801(中央処理装
置)からの信号を受けて該ヒータ808に電力を供給す
る定着ヒータドライブ回路813及び該ドライブ回路が
故障し定着ヒータ808が異常昇温した場合に通電を遮
断するサーモスイッチ812が接続されている。
【0018】次に、本実施例装置の定着装置に係わる制
御手段の構成について説明する。制御の中枢たるCPU
801(中央処理装置)はコンセント806から供給さ
れる商用電源の電圧を使用可能な低電圧化する低圧電源
805に接続される。さらにCPU801には加熱定着
を行うための温度シーケンスと、ハロゲンヒータ808
による発熱量の変更処理と、を記憶させたROM802
a,802b及び定着ローラの表面温度を検出するため
に非通紙域部に当接して配設された温度検知素子807
(サーミスタ)に接続されている。
【0019】本実施例ではヒータ808の発熱量変更処
理として図のように高・低2段階に行えるようにし、
具体的には各々ヒータを全・半点灯させることとした。
【0020】ROM802aには定着装置全体の動作に
関する基本シーケンス、及び定着ローラの設定温度(ス
タンバイ温度及び定着温度)、さらに一定温度を維持す
るための定着部温度の制御プログラムが記憶されてい
る。また、ROM802bには温度検知素子の検知出力
によりヒータの発熱量を変更させる処理データ(ヒータ
の昇温特性及び温度差ΔTのデータ、または処理後のし
きい値データT*)が記憶されている。
【0021】本体の電源スイッチをONすることによ
り、コンセント806より低圧電源805に100Vが
入力されると、CPU801は動作を開始し、先ずRO
M802a,802bに記憶された内容を読み込む。
【0022】昇温動作を行う場合、CPU801は先ず
サーミスタ807の検知温度T0を確認する。このT0
ROM802bに記憶された処理から得られるしきい値
*を比較し、このときの大小関係よりヒータの発熱量
を選択・決定する。
【0023】ROM802bによる処理の基準は以下の
要領に従う。T0が高い場合には目標温度までの発熱時
間が短く、したがって温度差ΔTがが小さくて済むこと
から、ヒータを全点灯による昇温を行う。これは、例え
ばスタンバイ状態から定着状態間での昇温動作時に該当
し、より短時間に昇温動作を完了させることができ、F
irst Print Timeの短縮をもたらす。
【0024】T0が低い場合には、目標温度に到達する
迄の発熱時間が長くなり、これによって温度差ΔTがよ
り大きくなるため、温度差ΔTが小さくなるようにヒー
タを半点灯にして昇温を行う。これは、例えば朝一番に
立ち上げた時に該当し、昇温に長くかかる場合でも温度
差ΔTを低減し、高温オフセットによる定着不良を防止
できる。
【0025】ここでしきい値T*(もしくはROM80
2bによる処理基準)は、実際において昇温後の温度差
ΔTと検知温度Tを足したものが定着不良を生じないス
タート温度になるように設定され、すなわち定着装置及
びプロセス速度との兼合いにより決定される。したがっ
て、このしきい値T*は各装置に固有の値となる。以上
に説明した本実施例の制御の流れを図に示す。
【0026】従来例と本実施例との定着ローラ表面の温
度変化を各々図4,5に示す。図に示すように、スタ
ート温度に依らずに同一の発熱量でヒータを発熱させた
場合には、目標温度TSTBに到達したときの定着部位
(点線)と温度検知部位(実線)との温度差ΔTはスタ
ート温度に依って著しく異なる。つまり、高いスタート
温度T1から始めた場合には温度差ΔTは問題ない程度
(C−C’:約8℃)だが、低いスタート温度T0から
昇温する場合、温度差ΔTが大きく(A−A’:約50
℃)なった。これに対し本実施例では図に示すように
しきい値T* に基づくヒータの発熱量の選択を行い、
高いスタート温度T1のときにはハロゲンヒータ808
を全点灯させる高昇温能力、低いスタート温度T0のと
きにはハロゲンヒータ808を半点灯させる低昇温能力
による昇温を行うことで、どちらの場合でも目標温度到
達時の温度差ΔTを抑える(各々D−D’:約10℃、
C−C’:約8℃)ことが可能であった。
【0027】以上のように本発明により、温度差ΔTを
抑えた安定した定着性を効率的にもたらすことができ
た。
【0028】なお、加熱体の発熱量を変える手段として
は、単位時間当たりの平均発熱量が変えることのできる
手段であれば何でもよく、具体的には電力位相制御、電
力波制御、インバーター、複数ヒータの使用状況の変更
等であってもよい。
【0029】さらに定着装置での昇温特性についても、
本実施例では高低2段階であったが、発熱量を2段階以
上に変えられるものであってもよく、また、発熱量の変
化が、離散的あるいは連続的に変化させることができる
ものであってもよい。
【0030】なお、図において、「定着開始」とは、記
録部材Pの先頭部が定着ニップ部に到達し、加熱・加圧
処理が行われ始めるときを言う。
【0031】〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図ないし図に基づいて説
明する。本実施例も実施例と同じく、昇温開始温度に
基づき目標温度到達時の温度差ΔTを許容範囲内に抑え
るように昇温特性を選択するものである。
【0032】実施例は目標温度到達までの昇温途中で
発熱量の変更を行うものであり、このときの発熱量変更
ポイント(温度、時間)を昇温開始温度T0に基づき温
度差ΔTが定着温度の許容範囲内に抑えるように決定
し、制御を行うものである。
【0033】温度差ΔTは、定着ローラに蓄積された熱
量の、通紙領域部位と温度検知部位との間での差により
生じるものである。また、最終的に定着ローラの温度は
その昇温過程において蓄積された熱量の総和からなる。
したがって、その昇温過程の途中でヒータの発熱量を変
えても実施例と同様の温度差ΔTの制御が可能とな
る。
【0034】図に、本発明における実施例の装置の
概略構成を示す。図に示した実施例においては、本体
設置環境や動作状態に応じて適切な定着装置の制御内容
を選択するものである。
【0035】以下に実施例の具体的な説明を行う。実
施例は実施例と基本的には同じ構成であるので、重
複箇所は省略する。実施例では、実施例のROM8
02aに加え、発熱量の切り換え温度を変更させるプロ
グラムが記憶されたROM802cがCPU801に接
続されている。
【0036】図に本実施例のフローチャートを示す。
本体電源がONになると、実施例と同じにROM80
2a,802cを読み込み、サーミスタ807の検知温
度を確認する。次にこのスタート温度T0における昇温
能力の変更温度(切り換え温度)をROM802cの内
容より照合、決定する。CPU801はこの切り換え温
度を記憶し、実施例と同様の手順により目標温度まで
の発熱量1を決定、これに基づくヒータドライブ回路8
14への指示を出す。このようにして以後昇温を続け、
ROM802bの昇温能力変更条件に基づき発熱量2に
よる昇温変更を行い、目標温度TSTBに到達するまで、
前記の制御を行う。なお、目標温度TSTBに到達後は、
一定温調の制御プログラムを行う。
【0037】従来例と本実施例との定着ローラ表面の温
度変化を各々図8,9に示す。図に示すように従来例
の同一の昇温能力を用いた場合の目標温度TSTBに到達
したときの定着部位(点線)と温度検知部位(実線)と
の温度差ΔTは低いスタート温度T0から昇温する場
合、温度差ΔTが大きく(A−A’:約50℃)なっ
た。これに対し図に示すように本発明の実施例では
スタート温度T1のときにはハロゲンヒータ808を半
点灯させる発熱量1による昇温を行い、しきい値T*
到達後、発熱量を変更しハロゲンヒータ808を全点灯
させることによる昇温を行うことで、目標温度TSTB
達時の温度差ΔTを抑える(C−C’:約15℃)こと
が可能であった。
【0038】以上のように本発明により、温度差ΔTを
抑えた安定した定着性を効率的にもたらすことができ
た。
【0039】なお、ヒータはどのような順序(例えば、
高発熱量を先にする)で使用してもよく、また、3種以
上の発熱量を切り換えて使用してもよい。
【0040】このように、実施例では、予め温度差Δ
Tを小さくすることができるようにスタート温度T0
よる昇温能力切り換え温度の決定処理をROM802c
に記憶させることで、本体設置環境や動作状況に応じた
適切な定着装置の制御を行い、より安定した定着性を得
ることができた。
【0041】
【発明の効果】 以上説明したように、 本発明によれば、
非通紙領域に配設した温度検知手段を配設し、昇温開始
時の温度によって発熱体の発熱量を切り換えるようにし
たので、温度検知手段の配設位置と通紙領域との温度差
を低く抑えることができ、設置環境、動作状況に係ら
ず、安定した定着性を得ることができるという効果を得
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例装置の概略構成を示す図であ
る。
【図2】装置に用いた定着ローラ表面の昇温特性を
示したものである。
【図3】装置の動作フローチャートである。
【図4】 従来例の、電源ONから、スタンバイ状態の到
るまでの、定着ローラ表面温度の変化を示したものであ
る。
【図5】装置における、電源ONから、スタンバイ
状態に到るまでの、定着ローラ表面温度の変化を示した
ものである。
【図6】 本発明の実施例装置の概略構成を示す図であ
る。
【図7】装置の動作フローチャートである。
【図8】 従来例の電源ONから定着状態の到るまでの、
定着ローラの表面温度の変化を示したものである。
【図9】装置における電源ONから定着状態に到る
までの、定着ローラの表面温度を示したものである。
【図10】 従来の定着装置の断面図である。
【図11】 温度検知素子を通紙領域に当接した従来例に
おける温度検知素子と定着ローラの位置関係を示した図
である。
【図12】 温度検知素子を非通紙領域に当接した従来例
における、温度検知素子と定着ローラの位置関係を示し
た図である。
【図13】 従来の発熱体による定着ローラの表面温度分
布の一例を示したものである。
【符号の説明】
801 CPU(制御手段) 802a,802c ROM(制御手段) 807 サーミスタ(温度検知手段) 808 ヒータ(発熱体) 809 定着ローラ(定着手段) P 記録材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大関 行弘 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 境澤 勝弘 東京都大田区下丸子三丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−279379(JP,A) 特開 平2−163787(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発熱体を有して記録材上に未定着現像剤
    像を加熱定着せしめる定着手段と、該定着手段の温度を
    検知する温度検知手段と、上記発熱体の発熱量を制御す
    る制御手段とを有する画像形成装置において、上記発熱
    体は定着手段の長手方向に対して不均一な温度分布を有
    し、上記温度検知手段は、上記定着手段上の記録材非通
    過領域に配設されており、上記制御手段は、上記定着手
    段を所定の定着温度に昇温させる際に、上記温度検知手
    段によって検知した昇温開始時における上記定着手段の
    温度T0を予め設定された所定のしきい値T*と比較し、
    上記温度T0が該しきい値T*よりも低いときには、上記
    温度T0が該しきい値T*よりも高いときよりも少ない発
    熱量で上記発熱体を駆動するように設定されていること
    を特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 発熱量の制御は、発熱体の単位時間当た
    りの熱放射量、あるいは発熱時間のうち少なくとも一方
    を制御することにより行われることとする請求項1に記
    載の画像形成装置。
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