JPH05134579A - 定着装置およびそれを用いた電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゴム層の熱伝導性が原因となるヒートローラ表
面温度のオーバシュートやアンダシュートがなく、常に
最適な熱量を用紙上の未定着トナーに与えることができ
る定着装置及びそれを用いた電子写真装置を提供する。 【構成】ヒ−トロ−ラのゴム層の内面温度検知手段１０
４と表面温度検出手段１０２との検出結果に基づいて、
ヒ−タ１０３、ファン１１０を制御する。そして、通紙
していない時でも、通紙時と同じ温度勾配をゴム層内に
形成する。 【効果】ゴム層内の蓄熱量を、定着開始前に予め適正量
に設定できるため、常に最適な熱量を用紙上の未定着ト
ナーに与えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写器等の電子写真装
置において使用される定着装置とそれを用いた電子写真
装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】現在、電子写真プロセスを使用したプリ
ンタ、複写機等は、オフィスにおいて必須の機械となっ
ており、より高性能化が望まれている。

【０００３】一般的な電子写真装置の記録原理を図７を
用いて説明する。

【０００４】回転する感光体ドラム２０１は、まず暗所
において帯電器２０２によって一様に帯電される。つぎ
にレーザ２０３とポリゴンミラー（回転多面鏡）２０４
によって画像信号に基づき走査変調されたレーザビーム
２０５を、感光体２０１に照射し静電潜像を得る。静電
潜像は、トナーとキャリアが入っている現像機２０６に
よってトナー現像され、さらにそれが転写器２０７によ
って記録媒体２０８に転写される。用紙上のトナー像
は、最後に定着装置２０９によって定着される。一方、
感光体２０１上に残った静電潜像及びトナーは、イレー
ズランプ２１０及びクリーナ２１１によって除去され
る。以後感光体２０１上ではこれらの工程が繰り返され
る。

【０００５】上述の定着装置２０９には、加熱ローラ
（以後「ＨＲ」と呼ぶ）２０９０と加圧ローラ（以後
「ＢＲ」と呼ぶ）２０９１を用いて用紙を挾み、熱と圧
力とで定着するものが、最も広く採用されている。

【０００６】従来、ＨＲには、熱容量が小さく、かつ熱
伝導率のよいアルミニウムのような金属が多く使用され
ていたが、最近は、カラートナーの定着性、封筒・ＯＨ
Ｐフィルム等の多様紙対応性に優れたゴム性のＨＲが使
われるようになってきた。

【０００７】図８に、一般的なゴム性のＨＲ（以下、
「ゴムＨＲ」という）を用いた定着装置の構造（軸方向
断面図）を示す。

【０００８】ゴムＨＲ３０３は、従来のアルミ円筒３０
６の上に厚さが０．５〜３．０ｍｍくらいのシリコンの
ゴム層３０７を設けたものである。

【０００９】未定着トナー像の乗った記録媒体３０１
は、ハロゲンランプ等の熱源３０２を内蔵したＨＲ３０
３と、記録媒体を圧接させるＢＲ３０４との間に挟ま
れ、圧熱定着される。その、挟まれた部分をニップ部３
０５と呼ぶ。

【００１０】ニップ部３０５において未定着トナーに与
える熱量は、少な過ぎると定着強度が不足し、定着後も
トナーが記録媒体３０１から剥離してしまう。逆に多過
ぎると、トナーが融け過ぎてＨＲ３０３表面に転写付着
してしまう、いわゆるホットオフセットが発生する。従
って、未定着トナーに与える熱量は正確に制御されなけ
ればならない。

【００１１】従来のアルミのＨＲは熱伝導性が良いた
め、未定着トナーに与える熱量の制御は、ニップ部３０
５直前のＨＲ３０３表面温度を制御するだけで良かっ
た。つまり、その表面温度θ１を熱電対やサ−ミスタ等
の温度計３０８で測定し、これを目標表面温度θ１ｒと
比較してその差を熱源３０２にフィードバックすること
によって表面温度θ１を制御していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ゴムＨＲ３
０３は、熱の伝わり方が遅い（熱伝導率が小さい）上に
蓄熱効果が大きい（熱容量が大きい）ため、従来のよう
にニップ部３０５直前のＨＲ３０３表面温度を測っただ
けではＨＲ３０３表面温度θ１をうまく制御できず、従
って未定着トナーに与える熱量を正確に制御することも
できないという問題が生じていた。

【００１３】たとえば、ゴム層３０７の厚さが３ｍｍ程
度の場合、熱源３０２の発生した熱が、ゴム層３０７を
通過して表面に出るのには数秒かかる。ため、１枚の記
録媒体３０１上の未定着トナーに与える熱量のほとんど
は、その時にゴム層３０７内に既に蓄積されている熱量
に依存する。従って、ゴムＨＲ３０３の表面温度θ１が
同じ１７０℃でも、ゴム層３０７内部の温度が表面と同
じ１７０℃の場合もあれば、２００℃以上になっている
場合もある。

【００１４】そこで、もしも前者の場合（表面温度：１
７０℃、内部温度：１７０℃）に最適な定着が成された
とすると、後者の場合（表面温度：１７０℃、内部温
度：２００℃）には、熱量過多となりオフセットが発生
する。逆に、後者の場合（表面温度：１７０℃、内部温
度：２００℃）に最適な定着が成されたとすると、前者
の場合（表面温度：１７０℃、内部温度：１７０℃）、
熱量不足で十分な定着強度が得られないことになる。

【００１５】このような、ゴム層３０７における熱伝導
性が具体的に問題になるのは、主に図９に示すように以
下の３モードである。

【００１６】モードI：電源投入直後の表面温度θ１の
オーバシュート 一般に電源投入直後の定着装置は、冷えているゴムＨＲ
３０３を早く温めようとして、全力で加熱する。そこで
ゴムＨＲ３０３の表面温度θ１が目標表面温度θ１ｒに
達した時には、内面温度θ２は既に目標表面温度θ１ｒ
を大幅に越えてしまっている。そして、この後、ゴム層
３０７内部に蓄積された熱量がＨＲ３０３表面に伝熱し
て来るため、熱源３０２がオフになっているにもかかわ
らず、表面温度θ１は図９（I）に示すようにどんどん
上昇する（オーバシュート）。もしも、この時に通紙定
着するとホットオフセットが発生するため、表面温度θ
１が冷めて再び目標表面温度θ１ｒになる（ここでは待
機状態になるという）まで待たなければならない。

【００１７】一般に、オーバシュートしたゴムＨＲ３０
３が冷めるのにはかなり時間がかかるため、早く記録し
たいユーザの要求に合致しない。従来は、このオーバシ
ュート量を減らすことを目的に、ゴムＨＲ３０３の表面
温度θ１が目標表面温度θ１ｒに達する前に、熱源３０
２の出力を切ったり弱めたりしていた。しかし、この方
法では、オーバシュート量は減るが、ゴムＨＲ３０３表
面温度θ１が目標表面温度θ１ｒに達するまでの時間は
長くなってしまうという欠点があった。

【００１８】モードII：連続通紙開始直後の表面温度θ
１のアンダシュート 定着装置の待機時にゴムＨＲ３０３から放熱される熱量
は、空気への熱伝達だけであるから、ゴム層３０７を通
過する熱量は少ない。従って、ゴム層３０７の内面温度
θ２は、ほぼ目標表面温度θ１ｒに近く、ゴム層３０７
内での温度勾配は小さくなっている。このような状態
で、連続通紙が開始されるとゴムＨＲ３０３の表面から
急激に大量の熱が奪われるため、表面温度θ１は図９
（II）に示すように目標表面温度θ１ｒより下がってし
まう。この場合、給紙開始と同時に熱源３０２がオンさ
れるが、先に述べたように熱源３０２の熱が、ゴム層３
０７を通過して表面に出るのには数秒かかるため、その
間に表面温度θ１はどんどん低下してしまう。その結
果、この間に通紙定着されたものについては定着不良を
起こしてしまう。

【００１９】この対策として、待機時におけるＨＲ３０
３の表面温度θ１を予め目標表面温度θ１ｒより高く設
定する方法もあるが、こうすると、最初の１枚目につい
てはどうしてもホットオフセットが生じてしまうという
欠点があった。

【００２０】モードIII：連続通紙終了直後の表面温度
θ１のオーバシュート 連続通紙が定常的になっているときは、ゴム層３０７を
通過する熱量が多いため、表面温度θ１が目標表面温度
θ１ｒになっていても、ゴム層３０７内面の温度θ２は
目標表面温度θ１ｒよりもかなり高くなっている。従っ
て、連続通紙をやめてゴムＨＲ３０３の表面からの放熱
量が減ると、ＨＲ３０３内部の熱源３０２をオフにして
も、モードIの場合と同じように、ゴム層３０７内部に
蓄積されている熱がＨＲ３０３表面に伝熱して来るた
め、ＨＲ３０３の表面温度θ１は図９（III）に示すよ
うに、どんどん上昇する（オーバシュート）。

【００２１】この対策としては、連続通紙終了直後ある
時間が経過するまでは通紙しないようにすることが考え
られているが、これではやはり、すぐに記録したいとい
うユーザの要求を満足することができない。

【００２２】以上説明した各モ−ドにおける、ゴムＨＲ
内の半径方向の温度分布について説明する。

【００２３】図９の、時刻ｔ１（電源投入後、表面温度
θ１が初めて目標温度θ１ｒに達した時）、ｔ２（待機
中、表面温度θ１が目標温度θ１ｒで安定している
時）、ｔ３（連続通紙中、表面温度θ１が目標温度θ１
ｒで安定している時）におけるゴム層３０７の内部の温
度分布は、ＨＲの半径方向（一次元）の熱伝導方程式
（数１参照）を解くことにより概算値を得ることができ
る。

【００２４】

【数１】∂θ／∂ｔ＝（λ／ｃρ）・（∂²θ／∂ｘ²） θ：内外表面を含むゴム層内温度（℃） ｔ：時間（秒） λ：ゴム層の熱伝導率（Ｗ／ｍ℃） ｃ：ゴム層の比熱（Ｗｓ／Ｋｇ℃） ρ：ゴム層の密度（Ｋｇ／ｍ³） ｘ：ゴム層内面を基準としたＨＲの半径方向位置（ｍ） 図１０に、各時刻における分布の概形を示した。

【００２５】本発明の目的は、ゴム層の熱伝導性が原因
となる上記のような問題点を解決し、常に最適な熱量を
ゴムＨＲ３０３表面から未定着トナーに与えることがで
きる定着装置を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたもので、その一態様としては、電子
写真装置においてトナ−を定着するために使用される定
着装置であって、加圧ロ−ラと、上記加圧ロ−ラと隣接
して配置されたヒートローラと、該ヒ−トロ−ラの表面
温度を検知する表面温度検出手段と、該ヒ−トロ−ラの
内面温度を検知する内面温度検出手段と、表面温度検出
手段の検出結果に基づき、表面温度をトナ−の定着の目
標表面温度に維持する表面温度制御手段と、内面温度検
出手段の検出結果に基づき、上記内面温度を、通紙状態
において上記表面温度が上記目標表面温度になる目標内
面温度に維持する内面温度制御手段とを有することを特
徴とする定着装置が提供される。

【００２７】他の態様としては、電子写真装置において
トナ−を定着するために使用される定着装置であって、
ヒートローラと、上記ヒ−トロ−ラ内部において所定の
温度勾配を形成する温度勾配制御手段とを有することを
特徴とする定着装置。

【００２８】この場合、上記所定の温度勾配とは、通紙
状態と略同じ温度勾配であることが好ましい。

【００２９】あるいは、上記所定の温度勾配において
は、上記ヒ−トロ−ラの表面温度はトナ−の定着の目標
表面温度であり、内面温度は通紙状態において表面温度
を上記目標表面温度に維持することのできる目標内面温
度であることが好ましい。

【００３０】なお、上記温度勾配制御手段は、上記ヒ−
トロ−ラの表面温度および内面温度を検知する温度検出
手段と、該温度センサの検出結果に基づき、ヒ−トロ−
ラの内面温度が上記目標内面温度となるように、かつ、
表面温度が目標表面温度となるように、上記ヒ−トロ−
ラの内面および／または表面を、加熱および／または冷
却する熱量調整手段とを有することが好ましい。

【００３１】この上記温度検出手段は、上記ヒ−トロ−
ラの内面温度と上記ヒ−トロ−ラの芯金端部との温度差
値を予め有しており、上記内面温度の検出に際しては、
上記ヒ−トロ−ラの芯金端部の温度を検出し該検出値と
上記温度差値とに基づいて上記内面温度を推測する機能
を有することが好ましい。

【００３２】他の態様としては、電子写真装置において
トナ−を定着するために使用される定着装置であって、
加圧ロ−ラと、上記加圧ロ−ラと隣接して配置されたヒ
−トロ−ラと、通紙状態において、上記ヒ−トロ−ラ表
面から放出される熱と略同じ量の熱を上記ヒ−トロ−ラ
表面から奪う冷却手段と、上記冷却手段が奪う熱量と略
同じ熱量を上記ヒ−トロ−ラ内面に与える加熱手段と、
通紙状態においては上記冷却手段を停止させ、一方、通
紙状態であるか否かに関わらず加熱手段を作動させる制
御手段とを有することを特徴とする定着装置が提供され
る。

【００３３】また、別の態様としては、電子写真装置に
おいてトナ−を定着するために使用される定着装置であ
って、加圧ロ−ラと、上記加圧ロ−ラと隣接して配置さ
れたヒ−トロ−ラと、ヒ−トロ−ラ表面を冷却する冷却
手段と、ヒ−トロ−ラ内面を加熱する加熱手段とを有
し、上記加熱手段が上記ヒ−トロ−ラ内面に与える熱量
と、通紙していない状態において上記冷却手段が上記ヒ
−トロ−ラ表面から取り去る熱量と、通紙状態において
上記ヒ−トロ−ラから放出される熱量とが略等しいこと
を特徴とする定着装置が提供される。

【００３４】更に、別の態様としては、感光ドラムと、
記録原稿または記録信号に対応して、上記感光ドラムを
感光させる光源手段と、上記光源手段により感光された
上記感光ドラムにトナ−を付与するトナ−手段と、上記
感光ドラムが用紙に転写したトナ−を定着させる上述の
定着装置とを有することを特徴とする電子写真装置が提
供される。

【００３５】

【作用】上記温度制御手段、あるいは、温度勾配検出手
段、熱量調整手段、加熱手段等は、ヒ−トロ−ラの内面
温度と表面温度とが以下のように制御する。

【００３６】図１０を用いて説明すると、時刻ｔ１にお
いて、内面温度θ２は目標内面温度θ２ｒに、具体的に
は、通紙状態において、表面温度θ１を目標表面温度θ
１ｒに維持できる温度であるθ２３を保つように、ま
た、表面温度θ１は目標表面温度θ１ｒを保つように、
それぞれ温度制御する。この状態は連続通紙した時の安
定した温度分布と同じ状態である。従って、この状態か
ら連続通紙を開始しても、表面の冷却を停止すれば、表
面温度θ１がθ１ｒより低下することはない。つまり、
この状態では、通紙状態で用紙により奪われる熱量と同
じ量の熱を、冷却手段により強制的に奪い、擬似的に通
紙状態を作り出していることになる。

【００３７】また、連続通紙終了直後には、再び冷却手
段等により表面温度θ１がθ１ｒになるように温度制御
して、モードIIIのような表面温度θ１のオーバシュー
トを防ぐ。なお、内面温度θ２も同様にθ２３に保つ。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を用いて説
明する。

【００３９】本実施例の複写装置の構成は、図７を用い
て従来技術で説明したものと基本的には同様である。た
だし、本実施例においては、定着装置に特徴を有する。
従って、定着装置についてのみ説明し、他の部分につい
ては説明を省略する。

【００４０】図１に、本発明による定着装置の構成図を
示す。

【００４１】この定着装置は、ゴムＨＲ１０１と、図示
しない加圧ロ−ラとを含んで構成されている。

【００４２】ゴムＨＲ１０１には、表面の温度を検出す
るためのゴム表面温度測定器と、ゴム層３０７の内面温
度測定器が設けられている。また、ゴムＨＲ１０１の表
面と、内面との温度を独自に制御するための手段、具体
的に言えば、ゴムＨＲ１０１を内部から加熱する、図３
の熱源３０２に相当するヒ−タ１０３と、ゴムの表面を
冷却するためのファン１１０、ダクト１０９を有してい
る。

【００４３】なお、本実施例においては、ゴムＨＲ１０
１の内側では加熱のみを、また、表面側では冷却のみを
行う構成であるが、両側において加熱および冷却が可能
な構成とすれば、より正確且つ迅速な温度制御が可能と
なる。

【００４４】また、以上の各部は、制御装置１０８によ
り制御されている。

【００４５】ゴム表面温度測定器は、ゴムＨＲ１０１の
表面温度θ１を検出する表面温度測定センサ１０２と、
比較器１１１からなる。

【００４６】該比較器１１１は、予め設定された目標表
面温度θ１ｒを内部に有している。そして、表面温度測
定センサ１０２の検出結果と、該目標表面温度θ１ｒと
を比較し、その結果を制御装置１０８に出力する構成と
なっている。なお、目標表面温度θ１ｒは、トナ−定着
させるに最適な温度である。

【００４７】内面温度測定器は、熱電対１０４と、比較
器１０５と、発光装置１０６と、受光装置１０７とを含
んで構成されている。

【００４８】熱電対１０４は、ゴムＨＲの内面温度θ２
を検出するためのものである。これはゴムＨＲ１０１の
ロール軸方向中央部のゴム層とアルミ層との間に埋め込
まれている。

【００４９】比較器１０５は、予め設定された目標内面
温度θ２ｒを有している。そして、熱電対１０４の検出
結果と該目標内面温度θ２ｒとを比較し、その結果を発
光装置１０６、受光装置１０７を介して、制御装置１０
８に出力する構成となっている。

【００５０】なお、目標内面温度θ２ｒとは、通紙状態
において、表面温度θ１を目標表面温度θ１ｒに保つた
めに必要な内面温度である。具体的に言えば、図１０
（３）に示されているθ２３である。

【００５１】発光装置１０６および発光装置１０７は、
回転するゴムＨＲ１０１の側に設けられている比較器１
０５と、固定されている制御装置１０８との間の信号を
非接触で行うためのものである。発光装置１０６は、上
述の比較器１０５による比較の結果に応じて、点灯ある
いは消灯するものである。なお、受光装置１０７は、表
面温度測定センサ１０２と回転方向に同じ位置に配置さ
れており、ロール１回転する毎に、発光装置１０６の発
光状態を検出する構成となっている。つまり、表面温度
θ１の測定位置と同じ位置での内面温度θ２の測定結果
を得られるようになっている。

【００５２】本定着装置のゴムＨＲ１０１は、１．５回
転／秒で回転しているため、６７０ｍｓｅｃ毎に測定さ
れる。さらに低速回転の場合や、高速応答性が要求され
る時は、受光装置１０７等の数を増やしたり、スリップ
リングなどを使用すれば良い。

【００５３】制御装置１０８は、比較器１１１および比
較器１０５からの入力に基づいて、表面および内面での
温度状態を監視しており、それぞれが上述の目標表面温
度θ１ｒ、目標内面温度θ２ｒとなるように、ヒ−タ１
０３、ファン１１０を制御している。

【００５４】ファン１１０と、風をロール表面全体に一
様に導くダクト１０９とは、上述したとおりゴムＨＲ１
０１の表面を冷却するためのものである。本実施例にお
いては、ファン１１０は、制御装置１０８からのオンオ
フ信号により制御されるものである。ただし、より精密
な温度制御のため、ファン１１０の回転数をより細かに
制御可能としてもよい。該ファン１１０は、通紙状態
で、紙が該ゴムＨＲ１０１の表面から奪う熱と同じ量の
熱をゴムＨＲ１０１から奪うに十分な能力を有してい
る。なお、該ファン１１０を作動させている間は、ゴム
ＨＲ１０１は、ファン１１０の送る風により部分的にの
み冷却されるのを防ぎ、表面温度を均一にするため回転
するようになっている。

【００５５】ヒ−タ１０３は、ゴムＨＲ１０１を内部か
ら加熱するためのものである。本実施例のヒ−タ１０３
は、制御装置１０８からのオンオフ信号により制御され
るものであるが、上述のファン１１０と同様によりきめ
細かい出力調整をおこなってもよい。なお、該ヒ−タ１
０３は、少なくとも、通紙状態において上記ファン１１
０により取り去られる熱と同じだけの量の熱をゴムＨＲ
１０１に与えうる能力が必要である。

【００５６】図３に、本実施例の制御ブロック図を示
す。

【００５７】本制御は、ヒ−タ１０３によるローラ内か
らの加熱と、ファン１１０によるローラ外からの冷却と
により、ゴム層の表面温度θ１と内面温度θ２とを制御
する、いわゆる２変数制御の形であり、互いに干渉しあ
う。しかし通常は、図２に示すような、互いに独立なオ
ンオフ制御によって、十分を実現できる。すなわち、ゴ
ム層内面温度はローラ内から加熱し、同時にゴム層表面
温度はローラ外から冷却すればよい。

【００５８】なお、上記以外の点については図７、図８
を用いて説明した従来技術と同様である。

【００５９】次に本実施例の制御方法を図３を用いて説
明する。

【００６０】制御装置１０８は、記録要求信号ｐｒｅｑ
を受信すると、直ちにゴム層の表面温度θ１を目標表面
温度θ１ｒになるように、また、ゴム層の内面温度θ２
を目標表面温度θ２ｒ、つまり、θ２３になるように温
度制御する。

【００６１】信号ｐｒｅｑ受信時の定着装置の状態は、
図９を用いて説明したとおり、大別して（１）電源がオ
フになっていてゴムＨＲ１０１が冷えている場合、
（２）ゴムＨＲ１０１内部に通紙状態と同じ温度勾配が
形成されている場合（３）待機状態になっている場合と
がある。なお、ここで言う「待機状態」とは、上述の通
紙状態と同じ温度勾配を形成する制御を行わず、単に表
面温度θ１のみを制御している状態である。

【００６２】まず（１）のゴムＨＲ１０１が冷えている
場合の制御を説明する。

【００６３】電源投入後、内面温度θ２は表面温度θ１
よりも早く立上り、図３に示したように表面温度θ１が
目標表面温度θ１ｒになるよりも早く、時刻ｔ０に内面
温度θ２は目標内面温度θ２ｒ、つまり、θ２３にな
る。

【００６４】時刻ｔ０後は、内面温度θ２がθ２ｒを維
持するように、制御装置１０８はヒ−タ１０３をオンオ
フする。

【００６５】一方、表面温度θ１は、時刻ｔ１に目標表
面温度θ１ｒに達するが、ゴムＨＲ１０１表面からの放
熱は空気への熱伝達だけでその絶対量が小さく、且つ、
内面温度θ２は表面温度θ１よりも高いため、時刻ｔ１
後も温度上昇しようとする。そこで、ファン１１０を作
動させて、表面温度θ１が目標表面温度θ１ｒを維持す
るようにする。

【００６６】従って、時刻ｔ１以降は、ゴムＨＲ１０１
内部からは加熱し、同時に外部からは冷却することにな
る。つまり、ファン１１０を作動させて、通紙時に用紙
が奪う熱量と同じ分だけの熱をその表面から奪うことに
よって、連続通紙時と同じ温度勾配を、つまり、図１０
（３）に示した温度勾配をゴム層内部に形成する。そし
て、この状態をもって定着可能とする。

【００６７】従って、図９のモードIで示したオーバシ
ュートがなくなり、定着可能までの待ち時間も短くな
る。

【００６８】次に上述した（２）の場合、つまり、電源
ＯＮ後、（１）で説明した所定の温度勾配が形成されて
いる状態で、時刻ｔ２において連続通紙が開始された場
合について説明する。

【００６９】この場合、制御装置１０８はファン１１０
をオフする。連続通紙時と同様の温度勾配がゴム層の内
部にすでに形成されているため、表面温度θ１は変化す
ることがない。換言すると、ファン１１０による放熱量
と、連続通紙の放熱量が等しいので、ゴム層内部の温度
分布に変化が生じない。従って、図９のモ−ドIIで示し
たアンダ−シュ−トがなくなる。

【００７０】連続通紙終了（時刻ｔ３）後、次の記録要
求信号ｐｒｅｑがすでに来ているが、他の部分、例えば
感光ドラムの準備のためすぐには通紙されてこない場合
には、再び、ファン１１０を作動させて、通紙時と同じ
温度勾配を維持し、図９のモ−ドIIIに示したオ−バ−
シュ−トを防ぐことができる。そのため、他の部分の準
備ができしだい、すぐに動作を開始することができる。

【００７１】一方、連続通紙終了（時刻ｔ３）後、記録
要求信号ｐｒｅｑが来ていなければ、以上のような温度
制御は中止し、温度制御を従来と同様に表面温度θ１だ
けをヒ−タ１０３によって制御する状態、つまり上述の
（３）の”待機状態”とする。待機状態における表面温
度θ１は、場合に応じていろいろ異なるが、本実施例で
はそのままθ１ｒになるようにする。従って、この時の
ゴムＨＲ１０１内の温度分布は、図１０（２）に示した
状態となる。

【００７２】なお、この待機状態中も、上述の温度勾配
を維持するように温度制御を続けても構わないが、通
常、カラ−コピ−では、第１枚目のコピ−を実行するに
は、感光ドラム等の定着装置以外の部分の準備のため１
０秒近くあるいはそれ以上の時間が必要で、これは該待
機状態から上述の温度勾配を形成するに必要な時間より
も長い。そのため、必ずしも待機中も常に通紙状態と同
じ温度勾配を常に維持しておく必要はない。

【００７３】待機状態において記録要求信号ｐｒｅｑを
受信すると、再び上述の温度勾配を形成するように、温
度制御が開始される（図３の時刻ｔ４）。そして、時刻
ｔ５で内面温度θ２はθ２ｒ＝θ２３になると、定着可
能となる。この後の連続通紙開始（時刻ｔ６）後は、先
に説明した時刻ｔ２以降と同様である。

【００７４】以上説明したように、ゴムＨＲ１０１のオ
−バ−シュ−ト等をなくし、常に、定着に最適な状態を
速やかに形成することができる。また使用時の待ち時間
などを短くすることができる。

【００７５】本実施例によると、ゴムＨＲ１０１のゴム
層内面の温度を直接に測定しているため、内面の温度を
迅速かつ安定に制御できる。また本実施例では、ゴムヒ
ートロールについて述べたが、本発明は熱伝導率の小さ
な材質の層を持つヒートローラであれば、同様に効果が
ある。

【００７６】他の実施例を説明する。

【００７７】本実施例の構成は図４に示すとおり基本的
には上記実施例と同じであるが、ゴム層の内面温度θ２
の検出方法が異なっている。

【００７８】本実施例では、内面温度を直接に測定せ
ず、ゴムＨＲ１０１の端部において芯金７０１の表面温
度を接触式温度計７０４で測定し、該測定値θｓに基づ
いて内面温度θ２を推測した上で目標内面温度θ２ｒと
比較する構成となっている。

【００７９】この推測について説明する。

【００８０】芯金７０１端面は放熱量が大きいため、ゴ
ム層の内面温度に比べて大幅に温度降下している。

【００８１】この芯金７０１の端面温度と、ゴム層の内
面温度との関係は、図５に示すとおり、一定の関係をも
っている。また、ゴムＨＲ１０１の軸方向の温度分布は
図６のとおり、中央部が最も高く、端面に近づくに従っ
て低くなっている。

【００８２】そのため数２のような関係式が成立する。

【００８３】

【数２】θ２＝θｓ＋ｄ θ２：内面温度 θｓ：接触式温度計７０４による検出値 ｄ：温度降下分 従って、温度降下分”ｄ”を予め実験により求めておけ
ば、芯金７０１端面温度に基づいて、ゴム内面温度が推
測できる。ただし、この温度降下分”ｄ”は、起動時、
待機時、通紙時といった動作状態や、内面温度θ２の値
によっても異なるものであるから、各条件毎との値を予
め用意しておく必要がある。なお、この値は、比較器１
０５が予め有するものである。

【００８４】そして、この推定値を用いて、内面温度を
制御する。

【００８５】なお、本実施例の芯金７０１はアルミニウ
ムでできている。

【００８６】接触式温度計７０４はゴムＨＲ１０１に取
り付けられているものではなく、機器の本体に固定して
いるため、上記実施例のように制御装置１０８との信号
の授受に際しては発光装置等は使用していない。

【００８７】本実施例においては、連続的に内面温度が
求まるために、より応答性の良い制御が可能になる。ま
た、回転体からの信号の煩雑な取り出し手段が不要とな
る。

【００８８】なお、上記各実施例には複写機を示した
が、同様の定着プロセスを必要とする機器であれば他の
機器、例えばレ−ザプリンタ等にも当然適用可能であ
る。

【００８９】

【発明の効果】本発明によると、ゴム層の内面温度を通
してゴム層内の蓄熱量を、定着開始前に予め適正量に設
定できるため、電源立ち上げ後のオーバシュート、連続
通紙回し後のアンダシュート、連続通紙終了後のオーバ
シュート等がおさえられ、常に最適な熱量を用紙上の未
定着トナーに与えることができるため、特にカラー画像
の画質が向上する。また、適正温度になるまでの時間が
短くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】温度制御方法を示すブロック図である。

【図３】本実施例のゴムヒ−トロ−ルの表面温度および
内面温度の変化を示すグラフである。

【図４】他の実施例を示す構成図である。

【図５】ゴムヒ−トロ−ルの芯金端面温度とゴム層内面
温度との関係を示すグラフである。

【図６】ゴムヒ−トロ−ルの長軸方向でのゴム層内面温
度分布を示すグラフである

【図７】電子写真プリンタの原理図である。

【図８】ゴムヒートロールを用いた定着装置の構造図で
ある。

【図９】電子写真プリンタ作動時の、ゴムヒートロール
表面温度の変化を示すグラフである。

【図１０】ゴム層内部の温度分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１０１：ゴムヒートローラ（ゴムＨＲ）、１０２：表面
温度測定センサ、１０３：ヒ−タ、１０４：熱伝対、１
０５：比較器、１０６：発光装置、１０７：受光装置、
１０８：制御装置、１０９：ダクト、１１０：ファン、
２０１：感光体ドラム、２０２：帯電器、２０３：レ−
ザ、２０４：ポリゴンミラ−、２０５：レ−ザビ−ム、
２０６：現像機、２０７：転写器、２０８：記録媒体、
２０９：定着装置、２１０：イレ−ズランプ、２１１：
クリ−ナ、３０１：記録媒体、３０２：熱源、３０３：
ヒ−トロ−ラ（ＨＲ）、３０４：ＢＲ、３０５：ニップ
部、３０６：アルミ円筒、３０７：シリコンゴム層、３
０８：温度計、６０２：定着装置、７０１：芯金、７０
４：接触式温度計、２０９０：加熱ロ−ラ（ＨＲ）、２
０９１：加圧ロ−ラ、θ１：表面温度、θ１ｒ：目標表
面温度、θ２：内面温度、θ２ｒ：目標内面温度

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真装置においてトナ−を定着するた
   めに使用される定着装置であって、 加圧ロ−ラと上記加圧ロ−ラと隣接して配置されたヒー
   トローラと、 該ヒ−トロ−ラの表面温度を検知する表面温度検出手段
   と、 該ヒ−トロ−ラの内面温度を検知する内面温度検出手段
   と、 表面温度検出手段の検出結果に基づき、表面温度をトナ
   −の定着の目標表面温度に維持する表面温度制御手段
   と、 内面温度検出手段の検出結果に基づき、上記内面温度
   を、通紙状態において上記表面温度が上記目標表面温度
   になる目標内面温度に維持する内面温度制御手段と、 を有することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】電子写真装置においてトナ−を定着するた
   めに使用される定着装置であって、 ヒートローラと、 上記ヒ−トロ−ラ内部において所定の温度勾配を形成す
   る温度勾配制御手段と、 を有することを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】上記所定の温度勾配とは、通紙状態と略同
   じ温度勾配であることを特徴とする請求項２記載の定着
   装置。
4. 【請求項４】上記所定の温度勾配においては、上記ヒ−
   トロ−ラの表面温度はトナ−定着の目標表面温度であ
   り、内面温度は通紙状態において表面温度を上記目標表
   面温度に維持することのできる目標内面温度であること
   を特徴とする請求項２記載の定着装置。
5. 【請求項５】上記温度勾配制御手段は、上記ヒ−トロ−
   ラの表面温度および内面温度を検知する温度検出手段
   と、該温度センサの検出結果に基づき、ヒ−トロ−ラの
   内面温度が上記目標内面温度となるように、かつ、表面
   温度が目標表面温度となるように、上記ヒ−トロ−ラの
   内面および／または表面を、加熱および／または冷却す
   る熱量調整手段とを有することを特徴とする請求項２ま
   たは４記載の定着装置。
6. 【請求項６】上記温度検出手段は、上記ヒ−トロ−ラの
   内面温度と上記ヒ−トロ−ラの芯金端部との温度差値を
   予め有しており、上記内面温度の検出に際しては、上記
   ヒ−トロ−ラの芯金端部の温度を検出し該検出値と上記
   温度差値とに基づいて上記内面温度を推測する機能を有
   することを特徴とする請求項５記載の定着装置。
7. 【請求項７】電子写真装置においてトナ−を定着するた
   めに使用される定着装置であって、 加圧ロ−ラと、 上記加圧ロ−ラと隣接して配置されたヒ−トロ−ラと、 通紙状態において、上記ヒ−トロ−ラ表面から放出され
   る熱と略同じ量の熱を上記ヒ−トロ−ラ表面から奪う冷
   却手段と、 上記冷却手段が奪う熱量と略同じ熱量を上記ヒ−トロ−
   ラ内面に与える加熱手段と、 通紙状態においては上記冷却手段を停止させ、一方、通
   紙状態であるか否かに関わらず加熱手段を作動させる制
   御手段と、 を有することを特徴とする定着装置。
8. 【請求項８】電子写真装置においてトナ−を定着するた
   めに使用される定着装置であって、 加圧ロ−ラと、 上記加圧ロ−ラと対抗して配置されたヒ−トロ−ラと、 ヒ−トロ−ラ表面を冷却する冷却手段と、 ヒ−トロ−ラ内面を加熱する加熱手段とを有し、 上記加熱手段が上記ヒ−トロ−ラ内面に与える熱量と、
   通紙していない状態において上記冷却手段が上記ヒ−ト
   ロ−ラ表面から取り去る熱量と、通紙状態において上記
   ヒ−トロ−ラから放出される熱量とが略等しいことを特
   徴とする定着装置。
9. 【請求項９】感光ドラムと、 記録原稿または記録信号に対応して、上記感光ドラムを
   感光させる光源手段と、 上記光源手段により感光された上記感光ドラムにトナ−
   を付与するトナ−手段と、 上記感光ドラムが用紙に転写したトナ−を定着させる請
   求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の定着装
   置と、 を有することを特徴とする電子写真装置。