JP3780389B2 - 定着装置ならびにそれを備えた電子写真印刷装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真印刷装置の定着装置に係り、特に内部に複数の発熱体を配置した加熱ロールと、この加熱ロールに対し印刷時には接触加圧し、非印刷時には後退するように構成された加圧ロールとを備え、両ロール間に印刷用紙を狭持搬送する過程で印刷用紙上の未定着トナー像を定着する電子写真印刷装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の定着装置の概略斜視図、図６は発熱ランプ別の発熱領域を示す説明図、図７は従来装置における印刷中の加熱ロール表面温度分布図である。
【０００３】
図５において、印刷用紙１上のトナー像２は、内部にヒータ３を有する予熱板４より印刷用紙１の裏面から熱を受け軟化し始める。軟化したトナー像２は、内部に複数の発熱ランプ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを有する加熱ロール５と、支持体７で保持される加圧ロール８により印刷用紙１が弾性的に狭持された状態で搬送されることにより、印刷用紙１上に定着される。
【０００４】
このとき印刷用紙１の幅や印刷速度等の印刷条件が異なっても、印刷用紙１へのトナー定着用加熱量を一定に保って印刷品質の均一化を図るために、印刷用紙１の走行領域よりずれた領域（最大印刷用紙幅の外側の領域で、以下、非走行領域と称する）に取り付けられた例えば磁気チップと磁気センサの対からなる温度センサ１０ｂ，１０ａにより、加熱ロール５の表面温度を検出する。そして温度センサ１０ａ，１０ｂからの出力に基づいて加熱ロール５の表面温度を一定に保つよう、発熱ランプ６ａ〜６ｄの点灯を制御部１１で制御している。なお、各発熱ランプ６ａ〜６ｄは図６に示すように、各々発熱領域の位置が異なるように構成されている。
【０００５】
温度センサ１０ａ，１０ｂは、印刷用紙１の非走行領域で加熱ロール５の表面温度を直接検出する手段であり、制御部１１では、印刷用紙幅に応じて、温度センサ１０の検出温度をトナー像定着に必要な或る温度範囲内に保つよう、発熱ランプ６ａ〜６ｄを組み合わせて点灯させるように制御している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７は、加熱ロール５の用紙幅方向における表面温度分布を示す特性図である。前述のような制御方法では、温度センサ１０周辺の加熱ロール表面温度は所定の温度範囲に保たれるが、トナー像定着のために奪われた熱量や、加熱ロール５端部での放熱、及び印刷用紙の非走行領域での過剰熱量などが原因で、図７に示すように印刷用紙の接触の有無により印刷中の加熱ロール５の表面温度分布に偏りが生じる。
【０００７】
この従来の定着装置において、加熱ロールの表面温度は、印刷用紙の非走行領域に取り付けられた温度センサの検出温度であり、印刷用紙走行領域の加熱ロールの表面温度を検出しておらず、印刷用紙走行領域での定着による加熱ロールの部分的な温度低下や温度上昇を検出して、その検出結果に基づいて制御することができない。
【０００８】
特に高解像度印刷装置において、定着装置でのトナー像の押し潰し軽減のためにゴム表面層を形成した加熱ロールを用いる場合、ゴム層での熱伝達性が悪く、前記加熱ロールの表面温度分布の偏りが顕著である。
【０００９】
このような加熱ロールの温度分布が不均一な状態で印刷されると、加熱ロールはトナー像定着に適切な熱量が供給できないため、部分的な熱量過少による定着不良や熱量過剰による文字滲みなど、印刷品質の不均一を招来する。
【００１１】
本発明の目的は、印刷用紙走行領域における加熱ロールの表面温度分布を均一化し、常に安定した印刷品質が得られる定着装置を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、
発熱領域が印刷用紙の幅方向で互いに異なる複数の例えば発熱ランプなどからなる発熱体を配置した加熱ロールと、この加熱ロールに対し印刷時には接触加圧し、非印刷時には後退するように構成された加圧ロールとを備え、両ロール間で印刷用紙を挟持搬送する過程で印刷用紙上の未定着トナー像を定着する電子写真印刷装置の定着装置を対象とするものである。
【００１３】
そして第１の手段は、前記加熱ロール表面の印刷用紙の走行領域外に接触して設けられた磁気チップと、その磁気チップと近接して設けられた磁気センサの対からなる第１の温度センサと、
印刷用紙走行領域上の前記各発熱体の発熱領域に対向してそれぞれ設けられた複数のサーミスタからなる第２の温度センサと、
前記第1の温度センサと第２の温度センサの検知出力を入力して、前記第1の温度センサから前記加熱ロールの全体の表面温度がトナー像定着に必要な温度範囲か否かを検出して、さらに前記第２の温度センサから前記加熱ロールの部分的な表面温度変化を検出することにより、任意の前記発熱体に対して任意時期、任意時間通電するように制御する制御手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記加熱ロールの周面に耐熱性のゴム層が形成されているが、前記磁気チップはその加熱ロールの前記ゴム層が形成されていない位置に直接取りつけられていることを特徴とするものである。
本発明の第３の手段は電子写真印刷装置において、前記第１の手段または第２の手段の定着装置を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、前記第１の温度センサで加熱ロール全体の表面温度がトナー像定着に必要な或る温度範囲か否かを検出し、さらに前記第２の温度センサで加熱ロールの部分的な表面温度変化を検出することにより、任意の発熱体に対して任意時期、任意時間通電させるように制御できる。
【００１５】
そのため発熱体は、使用印刷用紙、印刷速度等の印刷条件が異なっても、常に均一な熱量を加熱ロールへ供給できるので、加熱ロールの表面温度の過上昇及び低下を防ぐことができる。従って、加熱ロールの損傷や定着不良や文字滲みなどの印刷品質の低下を防止した動作信頼性の高い定着装置の提供が可能となる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の定着装置の一実施の形態を示す概略斜視図である。
【００１７】
この定着装置はヒータ３を有する予熱板４、加熱ロール５、加熱ロール５の内部に設置された複数の発熱ランプ６（６ａ〜６ｄ）、支持体７、支持体７の先端に設けられた加圧ロール８、印刷用紙の走行領域からずれた位置に設けられた磁気チップと磁気センサの対からなる第１の温度センサ１０（１０ｂ，１０ａ）、制御部１１、さらには印刷用紙走行領域に設けられたサーミスタからなる第２の温度センサ１２（１２ａ〜１２ｄ）等を備えている。
【００１８】
印刷用紙１上のトナー像２は、内部にヒータ３を有する予熱板４より印刷用紙１の裏面から熱を受け軟化し始める。軟化したトナー像２は、内部に複数の発熱ランプ６ａ〜６ｄを有する加熱ロール５と加圧ロール８により挟持搬送されることで、印刷用紙１上に定着される。
【００１９】
このとき加熱ロール５の表面温度検出手段として、加熱ロール５の印刷用紙非走行領域に取り付けた温度センサ１０（１０ａ，１０ｂ）と、加熱ロール５の印刷用紙走行領域上に取り付けられた温度センサ１２（１２ａ〜１２ｄ）とを併用し、両温度センサ１０，１２の検知出力により加熱ロール５の表面温度を一定に保つよう、発熱ランプ６ａ〜６ｄの各々の点灯を制御部１１で制御する。
【００２０】
図２は印刷用紙１と加熱ロール５と発熱ランプ６ａ〜６ｄと、温度センサ１０ａ，１０ｂと温度センサ１２ａ〜１２ｄの相対的な位置関係を示す説明図である。
【００２１】
同図のように温度センサ１０ｂが直接加熱ロール５に取りつけられ、それに近接して温度センサ１０ａが配置され、両温度センサ１０ａ，１０ｂは加熱ロール５の表面温度を直接温度値として検出する手段であり、加熱ロール５の表面温度が何度になっているかを検出するものである。
【００２２】
温度センサ１２ａ〜１２ｄは、各々発熱ランプ６ａ〜６ｄの発熱領域に対向して取り付けられ、加熱ロール５の表面温度の変化、すなわち加熱ロール５の温度分布を検出するものである。なお、図中の１３は加熱ロール５の周面に形成された耐熱性のゴム層である。
【００２３】
温度センサ１０によりトナー像定着に適切な熱量を確保し、温度センサ１２により加熱ロール５の温度分布を均一に保ち、印刷品質の均一を図るため、前記発熱ランプ６ａ〜６ｄの点灯を前記制御部１１にて制御している。
【００２４】
制御部１１では、温度センサ１０で加熱ロール５全体の表面温度がトナー像定着に必要な或る温度範囲か否かを検出し、温度センサ１２で加熱ロール５の部分的な表面温度変化を検出することにより、任意の発熱ランプ６を任意時期、任意時間点灯させるように制御している。図３は、各発熱ランプ６ａ〜６ｄの点灯時間の例を示すタイミングチャートである。
【００２５】
このような制御により図４に示す如く、常にトナー像定着に十分な熱量を加熱ロール５へ安定して供給し、加熱ロール５の表面温度に印刷用紙の接触有無に関係なく偏りがなくなる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は前述のように、前記第１の温度センサで加熱ロール全体の表面温度がトナー像定着に必要な或る温度範囲か否かを検出し、さらに前記第２の温度センサで加熱ロールの部分的な表面温度変化を検出することにより、任意の発熱体に対して任意時期、任意時間通電させるように制御できる。
【００２７】
そのため発熱体は、使用印刷用紙、印刷速度等の印刷条件が異なっても、常に均一な熱量を加熱ロールへ供給できるので、加熱ロールの表面温度の過上昇及び低下を防ぐことができる。従って、加熱ロールの損傷や定着不良や文字滲みなどの印刷品質の低下を防止した動作信頼性の高い定着装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着装置の一実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】その定着装置における印刷用紙と加熱ロールと各発熱ランプと各温度センサの相対的な位置関係を示す説明図である。
【図３】その定着装置における各発熱ランプの点灯時間の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の加熱ランプの制御方法を用いた場合の印刷中の加熱ロール表面温度分布図である。
【図５】従来の定着装置を示す概略斜視図である。
【図６】発熱ランプ別の発熱領域を示す説明図である。
【図７】従来の発熱ランプの制御方法を用いた場合の印刷中の加熱ロール表面温度分布図である。
【符号の説明】
１ 印刷用紙
２ トナー像
３ ヒータ
４ 予熱板
５ 加熱ロール
６，６ａ〜６ｄ 発熱ランプ
７ 支持体
８ 加圧ロール
１０，１０ａ，１０ｂ 温度センサ
１１ 制御部
１２，１２ａ〜１２ｄ 温度センサ
１３ ゴム層

Claims (3)

1. 発熱領域が印刷用紙の幅方向で互いに異なる複数の発熱体を内部に配置した加熱ロールと、この加熱ロールに対し印刷時には接触加圧し、非印刷時には後退するように構成された加圧ローラとを備え、両ロール間で印刷用紙を挟持搬送する過程で印刷用紙上の未定着トナー像を定着する定着装置において、
   前記加熱ロール表面の印刷用紙の走行領域外に接触して設けられた磁気チップと、その磁気チップと近接して設けられた磁気センサの対からなる第１の温度センサと、
   印刷用紙走行領域上の前記各発熱体の発熱領域に対向してそれぞれ設けられた複数のサーミスタからなる第２の温度センサと、
   前記第1の温度センサと第２の温度センサの検知出力を入力して、前記第1の温度センサから前記加熱ロールの全体の表面温度がトナー像定着に必要な温度範囲か否かを検出して、さらに前記第２の温度センサから前記加熱ロールの部分的な表面温度変化を検出することにより、任意の前記発熱体に対して任意時期、任意時間通電するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載において、前記加熱ロールの周面に耐熱性のゴム層が形成されているが、前記磁気チップはその加熱ロールの前記ゴム層が形成されていない位置に直接取りつけられていることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または請求項２記載の定着装置を備えたことを特徴とする電子写真印刷装置。

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