JP3777919B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定着する定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に用いられている熱ローラ方式の定着装置は、加熱手段としてのハロゲンヒータランプを内部に有し、表面にトナーとの離型性をよくするコート層を設けた加熱ローラと、表面がゴム層からなる加圧ローラとから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の定着装置においては、加熱手段の消費電力が大きいので、加熱手段がオンすると、定常電流の数倍の突入電流が流れ、装置へ電流を供給する電源の電圧が降下する問題点がある。
【０００４】
このような電源の電圧変動が発生すると、装置が設けられた部屋の蛍光灯がちらついたりすることがある。
このような現象を軽減するために、突入電流を減らすことが有効であり、加熱手段をオンした時に抵抗を直列に挿入する手段が提案されている。
【０００５】
しかし、このような手段はコストがアップする別の問題点がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、電源の電圧が変動する頻度が減る定着装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定着する定着装置であって、前記加熱ローラ内に設けられ、前記加熱ローラの回転軸方向の両端部分を主に加熱する第1の加熱手段と、前記加熱ローラ内に設けられ、前記加熱ローラの回転軸方向の中央部分を主に加熱する第2の加熱手段と、前記加熱ローラの少なくとも一方の端部部分の温度を検知する第1の温度検知手段と、前記加熱ローラの中央部分の温度を検知する第2の温度検知手段と、アイドリング時に、前記第1の温度検知手段の検知結果がT1on以下になったら前記第1の加熱手段を駆動し、前記T1onより高い温度であるT1off以上になったら前記第1の加熱手段の駆動を停止し、前記第2の温度検知手段の検知結果がT2on以下になったら前記第2の加熱手段を駆動し、前記T2onより高い温度であるT2off以上になったら前記第2の加熱手段の駆動を停止する制御手段と、を設け、(T1off-T1on)>(T2off-T2on)としたことを特徴とする定着装置である。
【０００７】
アイドリング時には、制御部は、前記第1の温度検知手段の検知結果がT1on以下になったら前記第1の加熱手段を駆動し、前記T1onより高い温度であるT1off以上になったら前記第1の加熱手段の駆動を停止し、前記第2の温度検知手段の検知結果がT2on以下になったら前記第2の加熱手段を駆動し、前記T2onより高い温度であるT2off以上になったら前記第2の加熱手段の駆動を停止する。即ち、動作隙間のあるヒステリシス制御(オンオフ制御)で第1及び第2の加熱手段を駆動する。
【０００８】
一方、加熱ローラから外気へ放熱される単位時間あたりの熱量は、加熱ローラの回転軸方向において、両端部分からのほうが中央部分より多くなるので、第1の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間と、第2の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間とが同じならば、第1の加熱手段のほうが第2の加熱手段よりオンオフ周期が短くなり、電源の電圧が変動する頻度が多くなる。
【０００９】
しかし、本発明では、(T1off-T1on)>(T2off-T2on)としたことにより、即ち、第1の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間を第2の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間より大きく設定したことにより、第1の加熱手段のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度が減る。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の前記加熱ローラの断面において、前記加熱ローラの回転軸をはさんで、一方の側に前記第1の加熱手段及び第1の温度検知手段を設け、他方の側に前記第2の加熱手段及び前記第2の温度検知手段を設けたことを特徴とする定着装置である。
【００１１】
それぞれの加熱手段と温度検知手段とを近接して設けることができるので、それぞれの加熱手段の温度制御性がよくなり、それぞれの加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間を大きく設定できるので、第1及び第2の加熱手段のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度が減る。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記加圧ローラとの圧接が終わった前記加熱ローラの表面を清掃するクリーニング機構を設け、該クリーニング機構によって清掃された前記加熱ローラの表面を、前記加圧ローラに圧接する前に検知するように前記第1及び第2の温度検知手段を設け、更に、前記加熱ローラの断面において、前記加熱ローラの回転軸をはさんで、前記第1及び第2の温度検知手段が設けられた側に前記第1の加熱手段を設け、他方の側に前記第2の加熱手段を設けたことを特徴とする定着装置である。
【００１３】
前記クリーニング機構によって清掃された前記加熱ローラの表面を、前記加圧ローラに圧接する前に検知するように前記第1及び第2の温度検知手段を設けたことにより、第1及び第2の温度検知手段が加熱ローラの表面に接触する接触式であっても、検知手段の検知部の汚れを軽減でき、長期的に温度制御性を保持できる。
【００１４】
又、第１の加熱手段と第１の温度検知手段とを近接して設けることができるので、第1の加熱手段の温度制御性がよくなり、第1の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間を大きく設定できるので、第1の加熱手段のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度が減る。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の前記加圧ローラは、前記加熱ローラとのニップ幅が、回転軸方向の両端部分のほうが、中央部分より広くなる逆クラウン形状であることを特徴とする定着装置である。
【００１６】
アイドリング時、第1の加熱手段のオンオフ周期は長く設定されているので、加熱ローラの回転軸方向の両端部分の温度の触れ幅も大きくなり、定着率が悪い場合がある。
【００１７】
しかし、加圧ローラは、前記加熱ローラとのニップ幅が、回転軸方向の両端部分のほうが、中央部分より広くなる逆クラウン形状であることにより、加熱ローラの回転軸方向の両端部分の定着温度の振れに対する許容幅が広くなっており、両端部分の定着率の悪化を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態例を説明する。
(全体構成)
最初に、図１０を用いて、本実施の形態例の定着装置が設けられた画像形成装置の全体構成を説明する。
【００１９】
図において、画像形成装置１は、自動原稿搬送装置(通称ADF)Aと、自動原稿搬送装置Aにより搬送される原稿の画像を読み取るための原稿画像読取部Bと、読み取った原稿画像を処理する画像制御部Cと、画像処理後のデータに従って、感光ドラムからなる像担持体１０上に書込みを行なう書込みユニット１２を含む書込み部Dと、像担持体１０及びその周囲に帯電電極１４,磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段１６,転写電極１８,分離電極２０,クリーニング手段２１等の画像形成手段を含む画像形成部Eと、転写材(以下、記録紙という)Pを収容するトレイ等の複数の用紙収容手段(以下、給紙トレイ又はトレイという)２２,２４のための収納部F等を有している。
【００２０】
自動原稿搬送装置Aは、原稿載置台26と、ローラR1を含むローラ群及び原稿の移動通路を適宜切り替えるための切替手段を含む原稿搬送処理部２８を主要素とする。
【００２１】
原稿画像読取部Bは、原稿ガラスGの下にあり、光路長を保って往復移動できる二つのミラーユニット３０,３１、固定の結像レンズ(以下、レンズという)３３、ライン状の撮像素子(以下、CCDという)３５等からなり、書込み部Dはレーザ光源４０、ポリゴンミラー(偏光器)４２等からなる。
【００２２】
自動原稿搬送装置Aは、従来の自動原稿搬送装置と構成上の相違はあるものの原理はそのものは公知であり、又、原稿画像読取部B、書込み部D、画像処理手段(像担持体１０上にトナー画像を形成し、かつ、シート上にトナー画像を転写させる手段)を備えた画像形成装置及び画像形成プロセスはよく知られているので、その説明は簡略に行なう。
【００２３】
尚、転写電極１８の手前側に示すR10はレジストローラであり、分離電極の下流側に示すHは定着装置(詳細は後述する)であり、加熱ローラ９１とこの加熱ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２とを備えており、加熱ローラ９１と、加圧ローラ９２との間にトナー画像が転写された記録紙Pが定着することにより、トナー画像が記録紙P上に熱定着される。
【００２４】
上記構成において、像担持体１０上にトナー画像を形成し、シート上の転写させた後、排紙トレイに排紙するプロセスは、以下のとおりである。
尚、本明細書では、転写電極がある転写領域を画像記録部という場合がある。
【００２５】
原稿載置台２６上に載置される原稿(図示せず)の一枚が原稿搬送処理部２８中で搬送され、ローラR1の下を通過中に、露光手段Lによるスリット露光が行なわれる。
【００２６】
尚、本実施の形態例では、原稿載置台２６上に載置される原稿はセンター基準としている。
原稿からの反射光は、固定位置にあるミラーユニット３０,３１及びレンズ３３を経て、CCD上に結合され、読み取られる。
【００２７】
原稿画像読取部Bで読み取られた画像情報は、画像処理手段により処理され、符号化されて画像制御基板C上にあるメモリに格納される。
画像データは、画像形成に応じて呼び出され、当該画像データに従って書込み部Dにおけるレーザ光源４０が駆動され、像担持体１０上に露光が行なわれる。
【００２８】
この露光に先立ち、矢印方向(反時計方向)に回転する像担持体１０は、帯電電極１４のコロナ放電により所定の表面電位が付与されているが、露光により露光部の電位が露光量に応じて減じ、結果として、画像データに応じた静電潜像が像担持体１０上に形成される。
【００２９】
静電潜像は、現像手段１６により反転現像され、可視像(トナー像)とされる。
一方、像担持体１０上のトナー像の先端部が転写領域に到達する前に、例えば、給紙トレイ２２内の一枚のシートPが給紙搬送されて、レジストローラR10に到達し、先端規制されている。
【００３０】
シートPはトナー像、即ち、像担持体１０上の画像領域と重畳するように、同期をとって回転を開始するレジストローラR10により転写領域に向けて搬送される。
【００３１】
転写領域において、像担持体１０上のトナー像は、転写電極の付勢によりシートP上に転写されて、次いで、シートPは分離電極２０の付勢により像担持体１０から分離される。
【００３２】
その後、定着装置Hの加熱,加圧により、トナー像を形成するトナー粉末はシートP上に溶融定着され、シートPは排紙通路７８及び排紙ローラ７９を介して排紙トレイT上に排紙される。
【００３３】
(定着装置)
定着装置Hの構成を図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は定着装置Hの側面図、図２は図１のX方向からみた構成図である。
【００３４】
図１において、１９１は両端面が開放された加熱ローラ９１の円筒状の芯金(ローラ基体)である。
この芯金１９１の外周面には、離型性層１９４が形成されている。
【００３５】
本実施の形態例では、芯金１９１の材質はアルミニウム、鉄のうちのいずれか、離型性層１９４の材質としてはPFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体),四フッ化エチレン等の離型性の良い樹脂とした。
【００３６】
更に、芯金１９１の肉厚を2.0mm以下、離型性層１９４の膜厚を約20μmとし、薄肉構造とした。
加熱ローラ９１の内部には、断面において、回転軸Oを挟んで一方の側には第1の加熱手段としての第1のハロゲンヒータランプ２１０が、他方の側には、第2の加熱手段としての第2のハロゲンヒータランプ２２０が設けられている。
【００３７】
そして、加熱ローラ９１と加圧ローラ９２とで、シートPは矢印R方向に挟持搬送される。
図２に示すように、第1のハロゲンヒータランプ２１０は、加熱ローラ９１の回転軸方向において両端部分(L1)を主に加熱し、第2のハロゲンヒータランプ２２０は、加熱ローラ９１の回転軸方向において中央部分(L2)を主に加熱するようになっている。
【００３８】
加圧ローラ９２は、発泡シリコンゴムの円周面にPFAチューブをかぶせた構造であり、表面硬度(アスカーC硬度)を35〜75とした。
加圧ローラ９２はスプリング９０の付勢力でもって、加熱ローラ９１を総荷重49〜245Nで押圧することにより、加圧ローラ９２と、加熱ローラ９１との間のニップ圧は19600Pa〜196000Paとなり、ニップ通過時間は20〜40msecとしている。
【００３９】
更に、本実施の形態例の加圧ローラ９２は、加熱ローラ９１とのニップ幅が、回転軸方向の両端部分(L1)のほうが、中央部分より広くなる逆クラウン形状とした。
【００４０】
本実施の形態例の定着装置Hには、図１に示すように、加熱ローラ９１の断面において、加熱ローラ９１の回転軸をはさんで、第1のハロゲンヒータランプ２１０が設けられた側には、領域L1の加熱ローラ９１の温度を検知する第1の温度検知手段３３０が、第2のハロゲンヒータランプ２２０が設けられた側には、領域L2の加熱ローラ９１の温度を検知する第2の温度検知手段３４０が設けられている。
【００４１】
尚、本実施の形態例では、温度検知手段は、サーミスタを用いた。
図２において、３５０は領域L2の端部を冷却する冷却手段としてのファンである。
【００４２】
図１に戻って、加圧ローラ９２との圧接が終わった加熱ローラ９１の表面を清掃するクリーニング機構１００は、芳香族ポリアミドの不織布製のウエブ１０１が巻かれた元巻きローラ１０３と、ウエブ１０１を巻き取る巻き取りローラ１０５と、ウエブ１０１を加熱ローラ９１に押し付けるウエブバックアップローラ１０７とからなっている。
【００４３】
この巻き取りローラ１０５は、所定の枚数の記録紙Pへの画像形成を行うと、所定量回転駆動され、ウエブ１０１の未使用部分が加熱ローラ９１に押接するようになっている。
【００４４】
次に、図３を用いて、本実施の形態例の定着装置の電気的構成を説明する。図３は図１に示す定着装置の電気的構成を説明するブロック図である。
図において、３１０は第1のハロゲンヒータランプ２１０駆動する回路からなる第1の加熱駆動手段、３２０はハロゲンヒータランプ２２０を駆動する回路からなる第2の駆動加熱手段である。
【００４５】
５００は制御部で、第1の温度検知手段３３０からの温度情報(t1)と、第2の温度検知手段３４０からの温度情報(t2)と、画像形成装置本体の電源スイッチがオンされると、画像形成装置本体から送られる起動命令と、画像形成装置本体のコピーボタンがオンされると、画像形成装置本体から送られるコピー命令と、記録紙サイズ情報(W)と設定コピー枚数情報(I)とを取り込んで、第1及び第2の加熱駆動手段３１０,３２０を介して第1及び第2のハロゲンヒータランプ２１０,２２０及び冷却駆動手段３６０を介してファン３５０を駆動すると共に、カウンタ５０１を有している。
【００４６】
次に、上記構成の定着装置の動作を図４〜図９を用いて説明する。
先ず、図画像形成装置の全体の動作を説明する状態遷移図である図４を用いて、画像形成装置の全体の動作を説明する。電源スイッチがオンされると、ウォームアップ動作(状態1)がなされ、ウォームアップが終了すると、終了フラグがオンとなり、アイドリング動作(状態2)となる。
【００４７】
アイドリング動作中にコピー命令があると、コピー動作(状態3)を行い、コピーが終了すると、アイドリング動作(状態2)へ戻る。
次に、ウォームアップ動作、アイドリング動作、コピー動作を説明する。
【００４８】
(ウォームアップ動作)
図１に示す定着装置のウォームアップ動作を説明するフロー図である図５及び図６を用いて説明する。
【００４９】
図５において、(a)図は第１のハロゲンヒータランプのウォームアップ動作を示すフロー図、(b)図は第２のハロゲンヒータランプのウォームアップ動作を示すフロー図、図６はウォームアップ動作の終了判断動作を示すフロー図である。
【００５０】
制御部５００はウォームアップ動作として、図５(a),(b)、図６に示す３つのフローを200msec毎に行っている。
図５(a)に示すフローにおいて、第１の温度検知手段３３０のからの温度情報(t1)を取り込み、加熱ローラ９１の領域L1の温度(t1)と所定温度(T1)との比較を行う(ステップ1)。
【００５１】
加熱ローラ９１の温度(t1)が所定温度(T1)より低ければ、第１のハロゲンヒータランプ２１０の駆動する(ステップ2)。
加熱ローラ９１の温度(t1)が所定温度(T1)以上あれば、第１のハロゲンヒータランプ２１０の駆動を停止し(ステップ3)、ウォーミングアップ(WU)終了フラグ1をオンとする(ステップ4)。
【００５２】
同様に、図５(b)に示すルーチンにおいて、第２の温度検知手段３４０のからの温度情報(t2)を取り込み、加熱ローラ９１の領域L2の温度(t2)と所定温度(T2)との比較を行う(ステップ1)。
【００５３】
加熱ローラ９１の温度(t2)が所定温度(T2)より低ければ、第２のハロゲンヒータランプ２２０の駆動する(ステップ2)。
加熱ローラ９１の温度(t2)が所定温度(T2)以上あれば、第２のハロゲンヒータランプ２２０の駆動を停止し(ステップ3)、ウォーミングアップ(WU)終了フラグ2をオンとする(ステップ4)。
【００５４】
図６に示すフローにおいて、WU終了フラグ1及びWU終了フラグ2が共にオンがどうかを見て(ステップ1)、共にオンになっているならば、WU終了フラグをオンとする(ステップ2)。
【００５５】
(アイドリング動作)
図１に示す定着装置のアイドリング動作を説明するフロー図である図７を用いて説明する。
【００５６】
WU終了フラグ1と、WU終了フラグ2とが共にオンとなったら、制御部５００は、第１のハロゲンヒータランプ２１０が駆動されているかどうかを見て(ステップ1)、駆動されているならば、第１の温度検知手段３３０からの温度情報(t1)を取込み、設定温度(T1off)未満ならば第１のハロゲンヒータランプ２１０の駆動を続行し、設定温度(T1off)以上ならば第１のハロゲンヒータランプ２１０の駆動を停止する(ステップ2,3)。
【００５７】
また、ステップ1で、第１のハロゲンヒータランプ２１０の駆動が停止しているならば、第１の温度検知手段３３０からの温度情報(t1)を取込み、設定温度(T1on)以上ならば第１のハロゲンヒータランプ２１０の駆動の停止を続行し、第３の設定温度(T1off)未満ならば、第１のハロゲンヒータランプ２１０を駆動する(ステップ4,5)。
【００５８】
尚、(T1off)>(T1on)である。
次に、制御部５００は、第２のハロゲンヒータランプ２２０が駆動されているかどうかを見て(ステップ6)、駆動されているならば、第２の温度検知手段３４０からの温度情報(t2)を取込み、設定温度(T2off)未満ならば第２のハロゲンヒータランプ２２０の駆動を続行し、第２の設定温度(T2on)以上ならば第２のハロゲンヒータランプ２２０の駆動を停止する(ステップ7,8)。
【００５９】
また、ステップ6で、第２のハロゲンヒータランプ２２０の駆動が停止しているならば、第２の温度検知手段３４０からの温度情報(t2)を取込み、設定温度(T2on)以上ならば第１のハロゲンヒータランプ２１０の駆動の停止を続行し、第３の設定温度(T2off)未満ならば、第２のハロゲンヒータランプ２２０を駆動する(ステップ9,10)。
【００６０】
尚、設定温度(T2off)>(T2on)である。
即ち、アイドリング時には、制御部５００は、第1の温度検知手段３３０の検知結果が設定温度(T1on)以下になったら第1のハロゲンヒータランプ２１０を駆動し、設定温度(T1on)より高い設定温度である(T1off)以上になったら第1のハロゲンヒータランプ２１０の駆動を停止し、第2の温度検知手段３４０の検知結果が設定温度(T2on)以下になったら第2のハロゲンヒータランプ２２０を駆動し、設定温度(T2on)より高い設定温度である(T2off)以上になったら第2のハロゲンヒータランプ２２０の駆動を停止する。即ち、動作隙間のあるヒステリシス制御(オンオフ制御)で第1及び第2のハロゲンヒータランプ２１０,２２０を駆動している。
【００６１】
そして、 (T1off-T1on)>(T2off-T2on)とした。
即ち、第1のハロゲンヒータランプ２１０のヒステリシス制御の動作隙間を第2のハロゲンヒータランプ２２０のヒステリシス制御の動作隙間より大きく設定している。
【００６２】
従って、T1off=T2off,T2on>T1onとした場合、アイドリング時の加熱ローラ９１の表面の温度変化は、図１２に示すようになる。図中、アイドリング時での実線は加熱ローラ９１の回転軸方向の中央部分の温度変化を示し、破線は端部部分の温度変化を示している。
【００６３】
(コピー動作)
図１に示す定着装置のコピー動作を説明するフロー図である図８及び図９を用いて説明する。
【００６４】
図８において、(a)図は第1のハロゲンヒータランプのコピー動作を示すフロー図、(b)図は第2のハロゲンヒータランプのコピー動作を示すフロー図である。また、図９において、(a)図はファンの駆動動作を示すフロー図、(b)図はファンの停止動作を示すフロー図である。
【００６５】
制御部５００は、コピー動作として、図８(a),(b)に示す２つのフローを200msec毎に行っている。
図８(a)に示すフローにおいて、第1の温度検知手段３３０のからの温度情報(t1)を取り込み、加熱ローラ９１の領域L1の温度(t1)と所定温度(T1″)との比較を行う(ステップ1)。
【００６６】
加熱ローラ９１の温度(t1)が所定温度(T1″)より低ければ、第1のハロゲンヒータランプ２１０の駆動する(ステップ2)。
加熱ローラ９１の温度(t1)が所定温度(T1″)以上あれば、第1のハロゲンヒータランプ２１０の駆動を停止する(ステップ3))。
【００６７】
同様に、図８(b)に示すフローにおいて、第2の温度検知手段３４０のからの温度情報(t2)を取り込み、加熱ローラ９１の領域L2の温度(t2)と所定温度(T2″)との比較を行う(ステップ1)。
【００６８】
加熱ローラ９１の温度(t2)が所定温度(T2″)より低ければ、第2のハロゲンヒータランプ２２０の駆動する(ステップ2)。
加熱ローラ９１の温度(t2)が所定温度(T2″)以上あれば、第2のハロゲンヒータランプ２２０の駆動を停止する(ステップ3))。
【００６９】
更に、コピー命令があると、制御部５００は図９(a)のフローを１回実行する。
図９(a)に示すフローにおいて、制御部５００は、コピー命令があると、記録紙Pのサイズ情報(w)を読み込み(ステップ1)、通紙される記録紙Pのサイズ(w)が予め決められた所定サイズ(W:例えば、B5縦)とを比較し(ステップ2)、通紙される記録紙Pのサイズ(w)が予め決められた所定サイズ(W)以下の場合には、ファン３５０を駆動する(ステップ3)。
【００７０】
また、コピー終了命令があると、制御部５００は図９(b)のフローを１回実行する。
図９(b)に示すフローにおいて、制御部５００は、コピー終了命令があると、ファン３５０が駆動しているならば(ステップ1)、ファン３５０の駆動を停止する(ステップ2)。
【００７１】
上記構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) アイドリング時には、アイドリング時には、制御部５００は、第1の温度検知手段３３０の検知結果が設定温度(T1on)以下になったら第1のハロゲンヒータランプ２１０を駆動し、設定温度(T1on)より高い設定温度である(T1off)以上になったら第1のハロゲンヒータランプ２１０の駆動を停止し、第2の温度検知手段３４０の検知結果が設定温度(T2on)以下になったら第2のハロゲンヒータランプ２２０を駆動し、設定温度(T2on)より高い設定温度である(T2off)以上になったら第2のハロゲンヒータランプ２２０の駆動を停止する。即ち、動作隙間のあるヒステリシス制御で第1及び第2のハロゲンヒータランプ２１０,２２０を駆動している。
【００７２】
一方、加熱ローラ９１から外気へ放熱される単位時間あたりの熱量は、加熱ローラ９１の回転軸方向において、両端部分(L1)からのほうが中央部分(L2)より多くなるので、第1のハロゲンヒータランプ２１０のヒステリシス制御の動作隙間と、第2のハロゲンヒータランプ２２０のヒステリシス制御の動作隙間とが同じならば、第1のハロゲンヒータランプ２１０のほうが第2のハロゲンヒータランプ２２０よりオンオフ周期が短くなり、電源の電圧が変動する頻度が多くなる。
【００７３】
しかし、本実施の形態例では、(T1off-T1on)>(T2off-T2on)としたことにより、即ち、第1のハロゲンヒータランプ２１０のヒステリシス制御の動作隙間を第2のハロゲンヒータランプ２２０のヒステリシス制御の動作隙間より大きく設定したことにより、第1のハロゲンヒータランプ２１０のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度を減らすことができる。
【００７４】
(2) 加熱ローラ９１の断面において、加熱ローラ９１の回転軸Oをはさんで、一方の側に第1のハロゲンヒータランプ２１０及び第1の温度検知手段３３０を設け、他方の側に第2のハロゲンヒータランプ２２０及び第2の温度検知手段３４０を設けたことで、第1のハロゲンヒータランプ２１０と第1の温度検知手段３３０、第2のハロゲンヒータランプ２２０と第2の温度検知手段３４０とを近接して設けることができるので、それぞれのハロゲンヒータランプ２１０,２２０の温度制御性がよくなり、それぞれのハロゲンヒータランプ２１０,２２０のヒステリシス制御の動作隙間を大きく設定できるので、第1及び第2のハロゲンヒータランプ２１０,２２０のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度を減らすことができる。
【００７５】
(3) アイドリング時、第1のハロゲンヒータランプ２１０のオンオフ周期は長く設定されているので、加熱ローラ９１の回転軸方向の両端部分(L1)の温度の触れ幅も大きくなり、定着率が悪い場合がある。
【００７６】
しかし、加圧ローラ９２は、加熱ローラ９１とのニップ幅が、回転軸方向の両端部分(L1)のほうが、中央部分(L2)より広くなる逆クラウン形状であることにより、加熱ローラ９１の回転軸方向の両端部分(L1)の定着温度の振れに対する許容幅が広くなっており、両端部分(L1)の定着率の悪化を防止することができる。
【００７７】
尚、本発明は、上記実施の形態例に限定するものではない。例えば、図１１に示すような構成の定着装置でもよい。図において、クリーニング機構１００によって清掃された前記加熱ローラ９１の表面を、加圧ローラ９２に圧接する前に検知するように第1及び第2の温度検知手段３３０,３４０が設けられている。
【００７８】
そして、加熱ローラ９１の断面において、加熱ローラ９１の回転軸Oをはさんで、第1及び第2の温度検知手段３３０,３４０が設けられた側に第1のハロゲンヒータランプ２１０を設け、他方の側に第2のハロゲンヒータランプ２２０を設けている。
【００７９】
このような構成によれば、クリーニング機構１００によって清掃された前記加熱ローラ９１の表面を、加圧ローラ９２に圧接する前に検知するように第1及び第2の温度検知手段３３０,３４０を設けたことにより、第1及び第2の温度検知手段３３０,３４０が加熱ローラ９１の表面に接触する接触式であっても、検知手段の検知部の汚れを軽減でき、長期的に温度制御性を保持できる。
【００８０】
又、第１のハロゲンヒータランプ２１０と第１の温度検知手段３３０とを近接して設けることができるので、第1のハロゲンヒータランプ２１０の温度制御性がよくなり、第1のハロゲンヒータランプ２１０のヒステリシス制御の動作隙間を大きく設定できるので、第1のハロゲンヒータランプ２１０のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度を減らせる。
【００８１】
【実施例】
本願発明者は、本発明の効果を確認するために、以下のような実験を行なった。
【００８２】
(定着装置)
加熱ローラ９１:外径27.5mm,芯金肉厚0.8mm,材質はアルミニウム合金,表層材質はふっ素系樹脂,逆クラウン80μ
加圧ローラ９２:外径26.0mm,材質はシリコンスポンジゴム,PFAチューブ被覆,硬度48°(AscerC,4900mN荷重),逆クラウン100μm
第1のハロゲンヒータランプ２１０:425W(定格)
第2のハロゲンヒータランプ２２０:475W(定格）L2の幅約200mm
ニップ荷重:127.4N
ニップ幅:中央部4mm,端部4.5mm
定着線速:140mm/sec
(第1の実験)
図１３に示すように、No.1の実験では、第1のハロゲンヒータランプ２１０と第2のハロゲンヒータランプ２２０とのヒステリシス制御の動作隙間を15℃で一致させた。
【００８３】
又、No.2の実験では、第1のハロゲンヒータランプ２１０のヒステリシス制御の動作隙間を20℃、第2のハロゲンヒータランプ２２０のヒステリシス制御の動作隙間を15℃とした。
【００８４】
そして、電源電圧の変動による照明のちらつきのひどさについて、人間の目の特性(10Hz位の変化に一番敏感)を反映した重み付けを行なったフリッカ(短時間フリッカ値:Pst)という定量値を求めた。
【００８５】
No.2の実験、即ち、第1のハロゲンヒータランプ２１０のヒステリシス制御の動作隙間を第2のハロゲンヒータランプ２２０のヒステリシス制御の動作隙間より大きく設定したほうが、電源の電圧が変動する頻度が減ることが確認された。
【００８６】
(第2の実験)
加熱ローラ９１と逆クラウン形状とした加圧ローラ９２を用いた定着装置における加熱ローラ９１の表面温度と、定着率との関係を調べ、その結果を図１４に示す。
【００８７】
回転軸方向において、両端部分のほうがニップ幅が広いので、定着率が高めとなった。
よって、ヒステリシス制御の動作隙間を5℃低めに方向に設定しても、両端部分の定着率は、中央部分の定着率と略同じになることを確認した。
【００８８】
尚、定着率は、サンプル画像が定着されたシートPの反射濃度1.0の場所を晒し布を巻いたおもりで左右に所定回数擦り、擦った後の反射濃度を測定して、以下のように求めた。
定着率(%)=((擦り後反射濃度)/(擦り前の反射濃度))×100
【００８９】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、アイドリング時には、制御部は、前記第1の温度検知手段の検知結果がT1on以下になったら前記第1の加熱手段を駆動し、前記T1onより高い温度であるT1off以上になったら前記第1の加熱手段の駆動を停止し、前記第2の温度検知手段の検知結果がT2on以下になったら前記第2の加熱手段を駆動し、前記T2onより高い温度であるT2off以上になったら前記第2の加熱手段の駆動を停止する。即ち、動作隙間のあるヒステリシス制御(オンオフ制御)で第1及び第2の加熱手段を駆動する。
【００９０】
一方、加熱ローラから外気へ放熱される単位時間あたりの熱量は、加熱ローラの回転軸方向において、両端部分からのほうが中央部分より多くなるので、第1の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間と、第2の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間とが同じならば、第1の加熱手段のほうが第2の加熱手段よりオンオフ周期が短くなり、電源の電圧が変動する頻度が多くなる。
【００９１】
しかし、本発明では、(T1off-T1on)>(T2off-T2on)としたことにより、即ち、第1の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間を第2の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間より大きく設定したことにより、第1の加熱手段のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度が減る。
【００９２】
請求項２記載の発明によれば、それぞれの加熱手段と温度検知手段とを近接して設けることができるので、それぞれの加熱手段の温度制御性がよくなり、それぞれの加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間を大きく設定できるので、第1及び第2の加熱手段のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度が減る。
【００９３】
請求項３記載の発明によれば、前記クリーニング機構によって清掃された前記加熱ローラの表面を、前記加圧ローラに圧接する前に検知するように前記第1及び第2の温度検知手段を設けたことにより、第1及び第2の温度検知手段が加熱ローラの表面に接触する接触式であっても、検知手段の検知部の汚れを軽減でき、長期的に温度制御性を保持できる。
【００９４】
又、第１の加熱手段と第１の温度検知手段とを近接して設けることができるので、第1の加熱手段の温度制御性がよくなり、第1の加熱手段のヒステリシス制御の動作隙間を大きく設定できるので、第1の加熱手段のオンオフ周期が長くなり、電源の電圧が変動する頻度が減る。
【００９５】
請求項４記載の発明によれば、アイドリング時、第1の加熱手段のオンオフ周期は長く設定されているので、加熱ローラの回転軸方向の両端部分の温度の触れ幅も大きくなり、定着率が悪い場合がある。
【００９６】
しかし、加圧ローラは、前記加熱ローラとのニップ幅が、回転軸方向の両端部分のほうが、中央部分より広くなる逆クラウン形状であることにより、加熱ローラの回転軸方向の両端部分の定着温度の振れに対する許容幅が広くなっており、両端部分の定着率の悪化を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】定着装置の側面図である。
【図２】図１のX方向から見た構成図である。
【図３】図１に示す定着装置の電気的構成を説明するブロック図である。
【図４】本実施の形態例の定着装置が設けられた画像形成装置の全体の動作を説明する状態遷移図である。
【図５】図１に示す定着装置のウォームアップ動作を説明するフロー図であって、(a)図は第1のハロゲンヒータランプのウォームアップ動作を示すフロー図、(b)図は第2のハロゲンヒータランプのウォームアップ動作を示すフロー図である。
【図６】図１に示す定着装置の図１に示す定着装置のアイドリング動作を説明するフロー図である。
【図７】図１に示す定着装置のアイドリング動作を説明するフロー図である。
【図８】図２に示す定着装置のコピー動作を説明するフロー図であって、(a)図は第1のハロゲンヒータランプのコピー動作を示すフロー図、(b)図は第2のハロゲンヒータランプのコピー動作を示すフロー図である。
【図９】図２に示す定着装置のコピー動作を説明するフロー図であって、(a)図はファンの駆動動作を示すフロー図、(b)図はファンの停止動作を示すフロー図である。
【図１０】本実施の形態例の定着装置が設けられた画像形成装置の全体構成を説明する図である。
【図１１】他の実施の形態例を説明する定着装置の構成図である。
【図１２】アイドリング時の加熱ローラ表面の温度変化を説明する図である。
【図１３】実施例の第1の実験の結果を示す図である。
【図１４】実施例の第2の実験の結果を示す図である。
【符号の説明】
９１ 加熱ローラ
９２ 加圧ローラ
１９１ 芯金
２１０ 第1のハロゲンヒータランプ(加熱手段)
２２０ 第2のハロゲンヒータランプ(加熱手段)
３３０ 第1の温度検知手段
３４０ 第2の温度検知手段
５００ 制御部

Claims (4)

1. 加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定着する定着装置であって、
   前記加熱ローラ内に設けられ、前記加熱ローラの回転軸方向の両端部分を主に加熱する第1の加熱手段と、
   前記加熱ローラ内に設けられ、前記加熱ローラの回転軸方向の中央部分を主に加熱する第2の加熱手段と、
   前記加熱ローラの少なくとも一方の端部部分の温度を検知する第1の温度検知手段と、
   前記加熱ローラの中央部分の温度を検知する第2の温度検知手段と、
   アイドリング時に、前記第1の温度検知手段の検知結果がT1on以下になったら前記第1の加熱手段を駆動し、前記T1onより高い温度であるT1off以上になったら前記第1の加熱手段の駆動を停止し、前記第2の温度検知手段の検知結果がT2on以下になったら前記第2の加熱手段を駆動し、前記T2onより高い温度であるT2off以上になったら前記第2の加熱手段の駆動を停止する制御手段と、
   を設け、
   (T1off-T1on)>(T2off-T2on)
   としたことを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱ローラの断面において、
   前記加熱ローラの回転軸をはさんで、
   一方の側に前記第1の加熱手段及び第1の温度検知手段を設け、
   他方の側に前記第2の加熱手段及び前記第2の温度検知手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記加圧ローラとの圧接が終わった前記加熱ローラの表面を清掃するクリーニング機構を設け、
   該クリーニング機構によって清掃された前記加熱ローラの表面を、前記加圧ローラに圧接する前に検知するように前記第1及び第2の温度検知手段を設け、
   更に、前記加熱ローラの断面において、前記加熱ローラの回転軸をはさんで、前記第1及び第2の温度検知手段が設けられた側に前記第1の加熱手段を設け、
   他方の側に前記第2の加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記加圧ローラは、前記加熱ローラとのニップ幅が、
   回転軸方向の両端部分のほうが、中央部分より広くなる逆クラウン形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。

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