JPH05289574A

JPH05289574A - 定着装置

Info

Publication number: JPH05289574A
Application number: JP4114262A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Takeuchi; 竹内　　昭彦; Hideo Nanataki; 秀夫七瀧
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-08
Filing date: 1992-04-08
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】定着ローラなどの定着用回転体に損傷を与え
ることなく該回転体の表面温度を所定の制御温度に安定
にかつ精度良く制御することができる定着装置を提供す
る。【構成】主電源の投入と同時に、ＣＰＵ３６内のカウ
ンタがリセットされ、タイマーによる時間計測が開始さ
れる（ステップ１０２）。次いで、定着ローラ表面温度
Ｔ_rが設定温度Ｔ₁にまで上昇した後、タイマーによる計
測時間ｔと設定時間ｔ₁との比較がＣＰＵ３８でされる
（ステップ１０８）。タイマーによる計測時間ｔが設定
時間ｔ₁を経過していないとき、定着ローラ２の表面温
度に対する制御温度Ｔ_cは設定温度Ｔ₁に保持される（ス
テップ１１０）。タイマーによる計測時間ｔが設定時間
ｔ₁を経過しているとき、定着ローラ２の表面温度に対
する制御温度Ｔ_cは設定温度Ｔ₂に切り換えられる（ステ
ップ１０９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置、静
電情報記録装置などの画像形成装置に用いられ、転写材
上の未定着現像剤像を加熱、加圧することによって未定
着像を転写材上に定着する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真複写装置などの画像形
成装置では、熱ローラ方式による定着が行われている。
この熱ローラ方式による定着装置は、図１０に示すよう
に、筐体１と、筐体１内に収容されている定着ローラ２
と、該定着ローラ２に圧接しながら回転される加圧ロー
ラ３とを備え、加圧ローラ３は定着ローラ２と協働して
転写材Ｐを挟圧搬送するためのニップ部を形成する。

【０００３】定着ローラ２は、表面が四弗化エチレン層
で被覆されているアルミニウム材又はステンレス材の芯
金４からなる。定着ローラ２は図中の矢印ａが示す方向
に回転駆動される。

【０００４】加圧ローラ３は、アルミニウム材又はステ
ンレス材からなる芯金５と、該芯金５の外周面を覆い、
離型性を有するシリコーンスポンジ製の弾性層６とから
なる。加圧ローラ３は、定着ローラ２の回転に従動し、
矢印ｂが示す方向に回転される。加圧ローラ３と定着ロ
ーラ２とは互いにばねなどの付勢手段（図示せず）で圧
接されている。

【０００５】定着ローラ２内には、定着ローラ２の表面
を所定の温度に加熱するための加熱源であるハロゲンヒ
ータ７が配置されている。

【０００６】定着ローラ２の表面には、定着ローラ２の
表面温度を検知する温度検知素子１２が支持部材１３に
より接触支持されている。温度検知素子１２は支持部材
１３により定着ローラ２の表面に所定の圧力で当接され
ている。

【０００７】温度検知素子１２が検知した定着ローラ２
の表面温度は温度制御手段（図示せず）に与えられる。
温度制御手段は、温度検知素子１２による検知温度を監
視しながらハロゲンヒータ７への通電を制御する。

【０００８】定着ローラ２の周囲には、転写材Ｐが定着
ローラ２へ巻き付くことを防止するための分離爪９およ
び定着ローラ２の表面の清掃をするためのフェルト等で
構成されたクリーニング装置８が配置されている。分離
爪９はその先端が定着ローラ２の表面に接触するように
支軸１１に支持されている。クリーニング装置８は、定
着ローラ２の表面に押圧接触させることでトナーｔｃや
紙粉等を除去する。

【０００９】定着ローラ１と加圧ローラ２とで形成され
るニップ部の入口側には、転写材Ｐをニップ部へ導くた
めの入口ガイド１４が配置され、ニップ部の出口側に
は、転写材Ｐを外部へ導くための出口ガイド１５が配置
されている。入口ガイド１４および出口ガイド１５は筐
体１の対応する部位にそれぞれ取り付けられている。

【００１０】画像を転写材Ｐ上に形成するとき、ハロゲ
ンヒータ７の動作は開始される。温度検知素子１２で検
知された定着ローラ２の表面温度は監視され、定着ロー
ラ２の表面温度が定着温度より低いとき、ハロゲンヒー
タ７への通電が行われる。定着ローラ２の表面温度が定
着温度を越えると、ハロゲンヒータ７への通電が停止さ
れ、ハロゲンヒータ７への通電およびその停止の繰り返
しによって定着ローラ２の表面温度は定着温度近傍の温
度に保持される。

【００１１】定着ローラ２の表面温度が所定の定着温度
に保持された後、未定着トナー像ｔａが形成されている
転写材Ｐは入口ガイド１４に案内されながらニップ部に
導入される。ニップ部において、転写材Ｐ上の未定着ト
ナー像ｔａは加熱、加圧され、該転写材Ｐ上に未定着ト
ナー像ｔａが永久画像ｔｂとして定着される。転写材Ｐ
のニップ部の通過後、転写材Ｐは出口ガイド１５に案内
されながら外部に排出される。

【００１２】転写材Ｐのニップ部の通過中、転写材Ｐ上
の未定着トナー像ｔａを形成するトナーの一部が定着ロ
ーラ２の表面にオフセットトナーｔｃとして転移するこ
とがある。定着ローラ２の表面に付着したオフセットト
ナーｔｃはクリーニング部材８で除去される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の定着装
置では、温度検知素子１２を定着ローラ２の表面に接触
さていることによって温度検知に対する精度は向上する
が、定着ローラ２の表面が温度検知素子１２との当接に
よって磨耗され易く、該表面の磨耗によって定着ローラ
２の定着性能が損なわれることがある。

【００１４】定着ローラ２の表面の磨耗を防止するため
に、非接触型の温度検知素子を用いる方法がある。この
方法を用いている定着装置は、図１１に示すように、筐
体１を備える。筐体１は、底板１６と、互いに対向する
一対の側板１７と、天板１８とから構成される。

【００１５】筐体１の側板１７のそれぞれには、対応す
る定着ローラ２の端部がスリーブ１９およびベアリング
２０によって支持されている。

【００１６】筐体１の側板１７のそれぞれには、対応す
る加圧ローラ３の芯金５の端部が支持されている。

【００１７】筐体１の天板１８には、ブラケット２１が
ネジ２２で固定されている。ブラケット２１は定着ロー
ラ２の鉛直方向上方に配置されている。

【００１８】ブラケット２１には、非接触型の温度検知
素子２３が取り付けられている。温度検知素子２３は、
それと定着ローラ２の表面との間隔が所定の寸法ｌとな
るように定着ローラ２とブラケット２１との間に配置さ
れている。

【００１９】しかし、この定着装置では、定着ローラ２
の表面が温度検知素子２３によって磨耗されないが、定
着ローラ２の表面温度Ｔ_rと温度検知素子２３が検知す
る温度Ｔ_s（＜Ｔ_r）との間に差が生じ、定着ローラ２の
表面温度に対する検知精度が低下する。その結果、定着
ローラ２の表面温度を所定の温度に精度良く保持するこ
とは難しい。

【００２０】定着ローラ２に対する温度制御を精度良く
実行するために、温度検知素子２３と定着ローラ２との
間の寸法ｌを可能な限り小さくすることが考えられる
が、組立精度、定着ローラ２の真円度および熱による変
形、または定着ローラ２の表面に付着したトナーによる
温度検知素子２３の汚染などによって、上記寸法ｌには
制限が加えられ、定着ローラ２の表面温度に対する検知
精度を、定着ローラ２に接触している温度検知素子１２
による温度検知精度までに高めることはできない。

【００２１】よって、定着ローラ２の表面温度Ｔ_rと温
度検知素子２３が検知する温度Ｔ_sとの差を一定値であ
る温度差ΔＴとして設定し、該温度差ΔＴを考慮した温
度制御を実施する方法が考えられる。しかし、この方法
では、図１２に示すように、温度差ΔＴがハロゲンヒー
タ７による加熱動作開始から定着ローラ２の表面温度が
定着温度に到達するまでの期間内で変動するから、温度
検知素子２３の検知温度と定着ローラ２の表面温度との
対応を取ることは難しく、温度検知素子２３の検知温度
に基づく温度制御によって定着ローラ２の表面温度が所
定の温度に保持されないことがある。

【００２２】例えば、定着ローラ２の表面温度が大気温
度にほぼ等しい状態からハロゲンヒータ７の加熱動作が
開始されるとき、温度検知素子２３の周囲の大気温度の
上昇速度が定着ローラ２の表面温度Ｔ_rが上昇速度に比
して遅いから、定着ローラ２の表面温度Ｔ_rと温度検知
素子２３の検知温度Ｔ_sとの温度差ΔＴ₁が設定温度差Δ
Ｔより大きくなり、定着ローラ２の表面温度は実際の温
度より低いと判断される。その結果、定着ローラ２の表
面温度が定着温度より高い温度に保持され、オフセット
現象、転写材のカールなどが発生し易くなるとともに、
定着ローラ２に損傷を与える危険性がある。

【００２３】本発明の目的は、定着ローラなどの定着用
回転体に損傷を与えることなく該回転体の表面温度を所
定の制御温度に安定にかつ精度良く制御することができ
る定着装置を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本願第一発明によれば、
上記目的は、定着体と、該定着体と協働して転写材を挟
圧搬送するためのニップ部を形成する加圧体と、該定着
体の表面を制御温度まで加熱するための加熱源と、上記
定着体の表面近傍の温度を該定着体の表面温度として検
知する非接触型の温度検知手段と、該温度検知手段から
の検知温度を監視しながら上記加熱源への電力の供給お
よびその停止を制御する温度制御手段と、主電源投入直
後に時間の計測を開始する計時手段とを備え、上記ニッ
プ部で上記転写材上の未定着現像剤像を加熱および加圧
することによって該未定着現像剤像を転写材上に永久画
像として定着させる定着装置において、主電源投入から
定着動作が開始されるまでの期間である待機時に、上記
制御手段は、上記計時手段による計測時間ｔが設定時間
ｔ₁を経過する前、上記温度検知素子の検知温度が第一
の設定温度Ｔ₁に一致するように上記加熱源への電力の
供給およびその停止を制御し、上記計時手段による計測
時間ｔが設定時間ｔ₁を経過した後、待機時に上記温度
検知素子の検知温度が上記第一の設定温度Ｔ₁より高い
第二の設定温度Ｔ₂に一致するように上記加熱源への電
力の供給およびその停止を制御することにより達成され
る。

【００２５】本願第二発明によれば、上記目的は、定着
体と、該定着体と協働して転写材を挟圧搬送するための
ニップ部を形成する加圧体と、該定着体の表面を制御温
度まで加熱するための加熱源と、上記定着体の表面近傍
の温度を該定着体の表面温度として検知する非接触型の
温度検知手段と、該温度検知手段からの検知温度を監視
しながら上記加熱源への電力の供給およびその停止を制
御する温度制御手段とを備え、上記ニップ部で上記転写
材上の未定着現像剤像を加熱および加圧することによっ
て該未定着現像剤像を転写材上に永久画像として定着さ
せる定着装置において、上記温度制御手段は、上記温度
検知手段が主電源投入時に検知した初期検知温度に基づ
き上記定着体の表面温度に対する制御温度を設定し、上
記温度検知素子の検知温度が上記制御温度に一致するよ
うに上記加熱源への電力の供給およびその停止を制御す
ることにより達成される。

【００２６】

【作用】本願第一発明の定着装置では、待機時におい
て、上記計時手段による計測時間ｔが設定時間ｔ₁を経
過する前、上記温度検知素子の検知温度が第一の設定温
度Ｔ₁に一致するように上記加熱源への電力の供給およ
びその停止を制御し、上記計時手段による計測時間ｔが
設定時間ｔ₁を経過した後、待機時に上記温度検知素子
の検知温度が上記第一の設定温度Ｔ₁より高い第二の設
定温度Ｔ₂に一致するように上記加熱源への電力の供給
およびその停止を制御する。

【００２７】主電源投入後、上記計時手段による時間計
測および上記定着体の表面温度に対する温度制御が開始
され、上記定着体の表面温度は上昇し始める。

【００２８】上記計時手段の計測時間ｔが設定時間ｔ₁
を経過する前、上記定着体の対する上記第一の設定温度
Ｔ₁が上記第二の設定温度Ｔ₂より低いことによって、上
記定着体の表面温度の上昇は緩やかであり、上記定着体
の表面の温度は短時間に適正な温度に調節されると共に
過度な昇温状態となるのを防止できる。

【００２９】上記計時手段の計測時間ｔが設定時間ｔ₁
を経過すると、上記定着体の対する制御温度が上記第一
の設定温度Ｔ₁から上記第二の設定温度Ｔ₂に切り換えら
れることによって、上記定着体の表面温度は急速に上昇
するが、上記定着体の表面近傍の大気温度は十分に暖め
られているから、温度検知素子が検知する検知温度は該
定着体の表面温度にほぼ等しくなる。よって、上記温度
検知手段が検知する温度と実際の上記定着体の表面温度
との間に生じる差は非常に小さくなり、上記定着体の表
面温度は適正な温度に調節される。

【００３０】本願第二発明の定着装置では、上記温度検
知手段が主電源投入時に検知した初期検知温度に基づき
上記定着体に対する制御温度を設定し、上記温度検知素
子の検知温度が上記制御温度に一致するように上記加熱
源への電力の供給およびその停止を制御する。

【００３１】主電源投入直後、上記定着体の表面温度が
該定着体の初期表面温度として検知される。次いで、上
記定着体の表面温度に対する温度制御が開始され、上記
定着体の表面温度は上昇し始める。

【００３２】上記定着体に対する制御温度が上記定着体
の初期表面温度に基づき設定されることによって、上記
定着体の表面温度と上記定着体の表面近傍の温度の差を
正しく見込んで制御温度を設定することが可能になり、
実際の上記定着体の表面温度を適正に制御することが可
能となる。

【００３３】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００３４】図１は本願第一発明の定着装置の一実施例
を示す構成図、図２は図１の定着装置で行われる温度制
御動作を示す流れ図、図３は図１の定着装置の温度制御
による定着ローラ表面温度の時間的変化の一例を示す
図、図４は図１の定着装置の温度制御による定着ローラ
表面温度の時間的変化の他の例を示す図である。

【００３５】画像形成装置に用いられている定着装置
は、図１に示すように、定着ローラ２と、該定着ローラ
２に圧接しながら回転される加圧ローラ３とを備え、加
圧ローラ３は定着ローラ２と協働して転写材Ｐを挟圧搬
送するためのニップ部を形成する。

【００３６】定着ローラ２は、表面が四弗化エチレン層
で被覆されているアルミニウム材の中空の芯金４からな
る。定着ローラ２は所定の方向に回転駆動される。

【００３７】加圧ローラ３は、ステンレス材からなる芯
金５と、該芯金５の外周面を覆い、離型性を有するシリ
コーンスポンジ製の弾性層６とからなる。加圧ローラ３
は、定着ローラ２の回転に従動し、所定の方向に回転さ
れる。加圧ローラ３と定着ローラ２とは互いにばねなど
の付勢手段（図示せず）で圧接されている。

【００３８】定着ローラ２内には、定着ローラ２の表面
を所定の温度に加熱するための加熱源であるハロゲンヒ
ータ７が配置されている。

【００３９】定着ローラ２の上方には、温度検知素子３
１が配置されている。温度検知素子３１はサーミスタか
らなり、該サーミスタは断熱性の基板３２に取り付けら
れている。基板３２はポリイミド樹脂などの耐熱性のホ
ルダ３３に搭載され、ホルダ３３には複数の板状のばね
部材３４が取り付けられている。ばね部材３４は、基板
３２をホルダ３３に押し付けている。ホルダ３３は、温
度検知素子３１と定着ローラ２の表面との間隔ｌが０．
５ｍｍとなるようにかつ温度検知素子３１が定着ローラ
２の表面の中央部に対向するように位置決めされてい
る。

【００４０】温度検知素子３１はリード線３５で増幅回
路３６に接続されている。増幅回路３６は温度変化に伴
う温度検知素子３１の抵抗の変化を電圧の変化として検
出し、該検出電圧に対応する電圧信号３７を出力する。

【００４１】増幅回路３６から出力される電圧信号３７
はＣＰＵ３８に入力され、ＣＰＵ３８は電圧信号３７を
検知温度Ｔｓに変換する。ＣＰＵ３８は、メモリーおよ
びＡ／Ｄコンバータを内蔵している。ＣＰＵ３８には主
電源投入および遮断に伴い発信されるリセット信号３９
が入力され、ＣＰＵ３８内のカウンタがリセットされ
る。ＣＰＵ３８内のカウンタのリセットに伴いＣＰＵ３
８内のタイマーが時間計測を開始する。ＣＰＵ３８に
は、画像形成装置の各駆動部の動作制御に対する手順と
ともに定着ローラ２の温度制御に対する手順が記述さ
れ、ＣＰＵ３８は検知温度Ｔｓを監視しながら定着ロー
ラ２の温度制御に対する手順に基づき制御信号４０を生
成する。

【００４２】ＣＰＵ３８からの制御信号４０は、ハロゲ
ンヒータ７へ電力を供給する電源４１に与えられる。電
源４１からハロゲンヒータ７への電力供給およびその停
止は制御信号４０に基づき行われる。

【００４３】次に、定着ローラ２に対する温度制御につ
いて図２を参照しながら説明する。

【００４４】本定着装置を備える画像形成装置で画像を
形成するとき、図２に示すように、まず主電源が投入さ
れる（ステップ１０１）。主電源の投入と同時に、ＣＰ
Ｕ３８内のカウンタがリセットされ、タイマーによる時
間計測が開始される（ステップ１０２）。

【００４５】次いで、設定温度Ｔ₁〜Ｔ₄が読み込まれ
（ステップ１０３）、設定温度Ｔ₁が定着ローラ２に対
する制御温度Ｔ_cとして設定される（ステップ１０
４）。

【００４６】次いで、ＣＰＵ３８は温度検知素子３１の
検知温度Ｔ_sを監視する。温度検知素子の検知温度Ｔ_sが
制御温度Ｔ_cより低いとき（ステップ１０５）、ＣＰＵ
３８は電源４１に電力の供給を指示する制御信号４０を
与える。ＣＰＵ３８からの制御信号によってハロゲンヒ
ータ７が点灯されるとともに、ウェイト表示が表示され
る（ステップ１０６）。温度検知素子の検知温度Ｔ_sが
制御温度Ｔ_cより高いとき（ステップ１０５）、ウェイ
ト表示がレディー表示に切り換えられ（ステップ１０
７）、画像形成が可能な状態になる。

【００４７】次いで、タイマーによる計測時間ｔと設定
時間ｔ₁との比較がＣＰＵ３８でされる（ステップ１０
８）。タイマーによる計測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過
していないとき、定着ローラ２の表面温度に対する制御
温度Ｔ_cは設定温度Ｔ₁に保持される（ステップ１１
０）。

【００４８】次いで、画像形成が開始されると（ステッ
プ１１１）、再びタイマーによる計測時間ｔと設定時間
ｔ₁との比較がＣＰＵ３８でされる（ステップ１１
２）。タイマーによる計測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過
していないとき、定着ローラ２の表面温度に対する制御
温度Ｔ_cは設定温度Ｔ₃に切り換えられる（ステップ１１
４）。

【００４９】画像形成が続行されると（ステップ１１
５）、再びタイマーによる計測時間ｔと設定時間ｔ₁と
の比較がされる（ステップ１１２）。タイマーによる計
測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過しているとき、定着ロー
ラ２の表面温度に対する制御温度Ｔ_cは設定温度Ｔ₄に切
り換えられる（ステップ１１３）。

【００５０】画像形成が終了すると（ステップ１１
５）、再びタイマーによる計測時間ｔと設定時間ｔ₁と
の比較がされる（ステップ１０８）。タイマーによる計
測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過していないとき、定着ロ
ーラ２の表面温度に対する制御温度Ｔ_cは設定温度Ｔ₁に
設定され（ステップ１１０）、制御温度Ｔ_cを設定温度
Ｔ₁とするＴ_c温調が次の画像形成開始（ステップ１１
１）まで行われる。タイマーによる計測時間ｔが設定時
間ｔ₁を経過しているとき、定着ローラ２の表面温度に
対する制御温度Ｔ_cは設定温度Ｔ₂に設定され（ステップ
１０９）、制御温度Ｔ_cを設定温度Ｔ₂とするＴ_c温調が
次の画像形成開始（ステップ１１１）まで行われる。

【００５１】なお、各設定温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄は、
次の関係式を満足する。

【００５２】Ｔ₁≦Ｔ₂ （１）Ｔ₃≦Ｔ₄ （２）また、転写材が定着ローラ２から熱を奪うことを考慮す
ることによって各設定温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄が次の関
係式を満足するようにすることが好ましい。

【００５３】Ｔ₁≦Ｔ₃ （３）Ｔ₂≦Ｔ₄ （４）以上により、温度検知素子３１との接触による定着ロー
ラ２の損傷をなくすことができ、定着ローラ２の表面温
度を所定の温度に安定にかつ精度良く制御することがで
きる。

【００５４】次に、上述の効果を確認するための温度制
御の例について説明する。

【００５５】この温度制御の例として、設定時間ｔ₁を
１０分とし、設定温度Ｔ₁を１５５℃、Ｔ₂を１７０℃、
Ｔ₃を１６５℃、Ｔ₄を１８０℃、定着温度Ｔ_pを１８０
℃としている。

【００５６】まず、タイマーによる計測時間ｔが設定時
間ｔ₁を経過した後に、画像形成を行い、時間経過に伴
う定着ローラ２の表面温度Ｔ_rの変化を観察する。な
お、図３中の曲線Ａは本発明の定着装置に用いられてい
る定着ローラ２の表面温度を示し、曲線Ｂは従来の定着
装置に用いられている定着ローラの表面温度を示す。

【００５７】図３から明らかなように、本発明の定着装
置に用いられている定着ローラ２に対する温度制御で
は、定着ローラ２の表面温度Ｔ_rを定着温度Ｔ_pにより近
い温度に安定にかつ精度良く制御することができ、従来
の定着装置における温度制御より優れていることが分か
る。また、定着ローラ２の表面温度Ｔ_rが定着可能な温
度に到達するまでの立ち上がり時間を従来の定着装置に
おける立ち上がり時間より短くすることができる。

【００５８】次に、タイマーによる計測時間ｔが設定時
間ｔ₁を経過する前から画像形成を開始し、設定時間経
過後に画像形成を終了させ、時間経過に伴う定着ローラ
２の表面温度Ｔ_rの変化を観察する。なお、図４中の曲
線Ｃは本発明の定着装置に用いられている定着ローラ２
の表面温度を示し、曲線Ｄは従来の定着装置に用いられ
ている定着ローラの表面温度を示す。

【００５９】図４から明らかなように、本発明の定着装
置に用いられている定着ローラ２に対する温度制御で
は、定着ローラ２の表面温度Ｔ_rを定着温度Ｔ_pにより近
い温度に安定にかつ精度良く制御することができ、従来
の定着装置における温度制御より優れていることが分か
る。また、定着ローラ２の表面温度Ｔ_rが定着可能な温
度に到達するまでの立ち上がり時間を従来の定着装置に
おける立ち上がり時間より短くすることができる。

【００６０】なお、本実施例では、計時手段としてタイ
マーを用いているが、これに代えて、アナログ計時手
段、例えばコンデンサと抵抗とからなる計時手段を用い
ることもできる。また、各設定温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄
の設定および切替えをＣＰＵ３８に代えてハード回路に
よってすることもできる。

【００６１】また、本実施例では、タイマーによる計測
時間ｔが設定時間ｔ₁を経過するときに制御温度の切替
えが行われるが、これに代えて、主電源投入から設定時
間に到達するまでの期間を複数ｍの期間に分割し、各期
間毎に対応する設定時間ｔ_k（ｋ＝１，２，・・ｍ）を
決め、各設定時間ｔ_kの経過毎にレディ状態における制
御温度Ｔ_1k及びプリント状態における制御温度Ｔ_3k（ｋ
＝１，２，・・ｍ）を設定する方法を採用することもで
きる。

【００６２】この場合、ｔ_k＜ｔ_k+1であるとすると、Ｔ
_1k≦Ｔ_1(k+1)，Ｔ_3k≦Ｔ_3(k+1)とすれば良い。この方法
では、ｍを大きくすることによって制御温度切替時にお
ける温度変化量が小さくなり、定着ローラ表面温度Ｔ_r
を滑らかに変化させることができる。

【００６３】さらに、本実施例では、設定温度Ｔ₁〜Ｔ₄
を定数としているが、これに代えて、この定数のうちＴ
₁，Ｔ₃をタイマーの計測時間ｔの関数として設定する方
法を採用することもできる。なお、Ｔ₁およびＴ₃は次の
（５）式および（６）式で表される。

【００６４】Ｔ₁＝Ｔ_a＋ΔＴ₁・ｔ（５）Ｔ₃＝Ｔ_b＋ΔＴ₃・ｔ（６）例えば、ｔ₁を１０００秒とし、Ｔ_aを１４５℃、Ｔ_bを
１５５℃、ΔＴ₁およびΔＴ₃を０．０２５（ｄｅｇ／ｓ
ｅｃ）、Ｔ₂を１７０℃、Ｔ₄を１８０℃として、図２に
示す温度制御フローに従い温度制御を実行すると、図５
および図６に示すように、定着ローラ２の表面温度Ｔ_r
を非常に安定に所定の温度に保持することができる。な
お、図５中の曲線Ｅは、タイマーによる計測時間ｔが設
定時間ｔ₁を経過した後に画像形成が行われる場合の定
着ローラ２の表面温度Ｔ_rを示す。図６中の曲線Ｆは、
タイマーによる計測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過する前
から画像形成を開始し、設定時間経過後に画像形成を終
了させる場合の定着ローラ２の表面温度Ｔ_rを示す。

【００６５】さらに、本実施例では、温度検知素子３１
が定着ローラ２の中央部に配置されているが、温度検知
素子３１を定着ローラ２の端部に配置することもでき
る。ただし、Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃およびＴ₄を温度検知素子３
１が定着ローラ２の中央部に配置されているときのそれ
ぞれと変える必要がある。

【００６６】例えば、温度検知素子３１が定着ローラ２
の端部に位置するとき、ハロゲンヒータ７の配光分布が
中央部と端部とで異なるから、該配光分布に応じてＴ₁
およびＴ₂を変更する必要がある。また、定着ローラ２
と加圧ローラ３との間のニップ部を転写材が通過すると
き、定着ローラ２の通紙領域に対応する表面の温度は低
下するから、該表面温度と定着ローラ端部における表面
温度との間には差が生じ、温度検知素子３１の検知温度
Ｔ_sは定着ローラ２の通紙領域における表面温度より高
くなる。よって、この場合のＴ₃，Ｔ₄は上述の実施例に
おけるＴ₃，Ｔ₄よりそれぞれ高くする必要がある。

【００６７】次に、本願第二発明の定着装置の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図７は本願第二発
明の定着装置の一実施例で行われる温度制御動作を示す
流れ図である。

【００６８】定着装置は、定着ローラ（図示せず）と、
該定着ローラと協働して転写材を挟圧搬送するためのニ
ップ部を形成する加圧ローラ（図示せず）と、該定着ロ
ーラの表面を制御温度まで加熱するためのハロゲンヒー
タ（図示せず）と、上記定着ローラの表面近傍の温度を
該定着ローラの表面温度として検知する非接触型の温度
検知素子（図示せず）と、該温度検知素子からの検知温
度を監視しながら上記加熱源への電力の供給およびその
停止を制御する温度制御手段（図示せず）とを備える。

【００６９】上記温度制御手段は、上記温度検知素子が
主電源投入時に検知した初期検知温度に基づき上記定着
ローラの表面温度に対する制御温度を設定し、上記温度
検知素子の検知温度が上記制御温度に一致するように上
記加熱源への電力の供給およびその停止を制御する。

【００７０】本定着装置で行われる温度制御では、図７
に示すように、主電源投入（ステップ１０１）と同時に
ＣＰＵ３６内のカウンタがリセットされ、タイマーによ
る時間計測が開始される（ステップ１０２）。タイマー
による時間計測の開始に伴い温度検知素子で検知された
初期の定着ローラ表面温度はＴ_inとしてメモリー内に格
納される（２０１）。

【００７１】次いで、設定温度Ｔ₁〜Ｔ₄が読み込まれ
（ステップ１０３）、メモリー内に格納されている温度
Ｔ_inが設定温度Ｔ₀と比較される（ステップ２０２）。
設定温度Ｔ₀は８０℃〜１２０℃の高い温度に設定され
ている。

【００７２】温度Ｔ_inが設定温度Ｔ₀より小さいとき、
設定温度Ｔ₁が定着ローラに対する制御温度Ｔ_cとして設
定される（ステップ１０４）。次いで、温度検知素子の
検知温度Ｔ_sの監視およびタイマーの計測時間の監視が
され、タイマーの計測時間ｔに応じて制御温度Ｔ_cが各
設定温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄のいずれかの設定温度に切
り換えられる（ステップ１０５〜ステップ１１５）。

【００７３】温度Ｔ_inが設定温度Ｔ₀より高いとき、設
定温度Ｔ₁は設定温度Ｔ₂に変換され、設定温度Ｔ₃は設
定温度Ｔ₄に変換される（ステップ２０３）。次いで、
設定温度Ｔ₁すなわちＴ₂が定着ローラに対する制御温度
Ｔ_cとして設定された後（ステップ１０４）、温度検知
素子の検知温度Ｔ_sの監視およびタイマーの計測時間の
監視がされ、タイマーの計測時間ｔに応じて制御温度Ｔ
_cが各設定温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃，Ｔ₄のいずれかの設定温
度すなわち設定温度Ｔ₂，Ｔ₄のいずれかに切り換えられ
る（ステップ１０５〜ステップ１１５）。

【００７４】レディー状態でいったん主電源が切断され
た直後に再び主電源が投入されるとき、表面温度が室温
より十分に高い温度である定着ローラは再び加熱される
が、加熱開始時における定着ローラの表面温度Ｔ_inと設
定温度Ｔ₀との比較の結果に応じて制御温度Ｔ_cが適切な
設定温度に切り換えられるから、定着ローラの表面温度
を所定の温度に安定にかつ精度良く制御することができ
る。また、温度検知素子との接触による定着ローラの損
傷をなくすことができる。

【００７５】本実施例では、定着ローラの表面温度Ｔ_in
が設定温度Ｔ₀より高いとき、設定温度Ｔ₁をＴ₂に読み
替え、設定温度Ｔ₃をＴ₄に読み替えているが、これらの
設定温度の読み替えに代えて、各設定温度Ｔ₁，Ｔ₃を初
期の定着ローラ表面温度Ｔ_inの関数として設定する方法
を採用することもできる。なお、設定温度Ｔ₁および設
定温度Ｔ₃は次の（７）式および（８）式で表される。

【００７６】Ｔ₁＝Ｆ₁（Ｔ_in）＝Ｔ_a−ｐ₁（ｑ₁−Ｔ_in）（７）Ｔ₃＝Ｆ₃（Ｔ_in）＝Ｔ_b−ｐ₃（ｑ₃−Ｔ_in）（８）ただし、Ｔ_a，Ｔ_b，ｐ₁，ｐ₃，ｑ₁，ｑ₃はそれぞれ正の
定数である。

【００７７】例えば、Ｔ_aが１７０℃、Ｔ_bが１８０℃、
ｐ₁およびｐ₃が０．１、ｑ₁およびｑ₃が１７０℃、Ｔ₂
が１７０℃、Ｔ₄が１８０℃に設定され、かつ電源投入
時における初期の定着ローラ表面温度Ｔ_inが２０℃であ
るとき、Ｔ₁は１５５℃となり、Ｔ₃は１６５℃となる。
これに対し、主電源投入時における初期の定着ローラ表
面温度Ｔ_inが１４８℃であるとき、Ｔ₁は１６７．８
℃、Ｔ₃は１７７．８℃となり、Ｔ₁はＴ₂にほぼ等しく
なり、Ｔ₃はＴ₄にほぼ等しくなる。よって、温度検知素
子の周囲の雰囲気の温度が室温より十分に高いとき、主
電源投入からの経過時間ｔ₁の前後における制御温度の
変更量を小さな値に抑えることができ、定着ローラの表
面温度Ｔ_rを所定の温度に安定にかつ精度良く保持する
ことができる。

【００７８】また、各設定温度Ｔ₁，Ｔ₃を初期の定着ロ
ーラ表面温度Ｔ_inおよびタイマーの計測時間ｔの関数と
して設定することもできる。設定温度Ｔ₁および設定温
度Ｔ₃は次の（９）式および（１０）式で表される。

【００７９】Ｔ₁＝Ｆ₁（Ｔ_in，ｔ）＝Ｔ_a−ｐ₁（ｑ₁−Ｔ_in−ΔＴ₁・ｔ）（９）Ｔ₃＝Ｆ₃（Ｔ_in）＝Ｔ_b−ｐ₃（ｑ₃−Ｔ_in−ΔＴ₃・ｔ）（１０）ただし、Ｔ_a，Ｔ_b，ｐ₁，ｐ₃，ｑ₁，ｑ₃，ΔＴ₁，ΔＴ₃
はそれぞれ正の定数である。

【００８０】次に、他の定着装置について図を参照しな
がら説明する。図８は本願第二発明の定着装置の他の実
施例に用いられている温度検知回路を示す図、図９は図
８の温度検知回路のサーミスタの出力特性を示す図であ
る。

【００８１】他の定着装置は、図８に示すように、定着
ローラの表面近傍の温度を定着ローラの表面温度として
検知する温度検知回路を備える。温度検知回路は、定着
ローラの表面に所定の間隔をおいて配置されているサー
ミスタを有する。サーミスタの抵抗Ｒ_sには固定抵抗Ｒ₁
が接続されている。温度検知回路は、サーミスタの抵抗
Ｒ_sと固定抵抗Ｒ₁との抵抗分割によって定着ローラ表面
温度Ｔ_rに対応する電圧信号Ｖ_sを出力する。

【００８２】温度検知回路から出力される電圧信号Ｖ_s
は、図９に示すように、線型に変化せず、指数関数的に
変化する。特に、定着ローラの表面温度Ｔ_rが低い温度
領域にあるとき、定着ローラの表面温度Ｔ_rの線型的な
変化に対し、電圧Ｖ_sの変化は線型的でなく、定着ロー
ラの表面温度Ｔ_rと出力電圧Ｖ_sに対応する温度Ｔ_sとの
間には大きな差が生じる。よって、上記温度差をなくす
ために、次の（１１）式を用いることにより出力電圧Ｖ
_sから温度Ｔ_sが求められる。なお、温度Ｔ_sは抵抗Ｒ_sに
比例する。

【００８３】Ｒ_s＝Ｖ_s・Ｒ₁／（１−Ｖ_s）（１１）また、サーミスタの抵抗Ｒ_sのばらつきに起因する検知
温度Ｔ_sの不正確さ、特に初期の定着ローラの表面温度
Ｔ_inに対する検知温度の不正確さを解消するために、上
述の（１１）式に代えて、次の（１２）式および（１
３）式を用いることができる。

【００８４】Ｔ_s＝Ｔ₁−Ｃ₂・Ｖ_s （１２）Ｔ_s＝Ｔ₁−Ｃ₃・ｔ₁ （１３）ただし、Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃は正の定数、ｔ₁はＴ_s＜Ｔ₁のと
きに主電源投入時からハロゲンヒータを点灯させ、その
後（１２）式で求めた検知温度Ｔ_sがＴ₁となるまでに要
する時間を示す。

【００８５】先ず、Ｔ_sが設定温度Ｔ₁より大きいとき、
検知温度Ｔ_sとして（１２）式がそのまま適用され、主
電源投入時におけるＴ_sがＴ_inとして用いられる。

【００８６】これに対し、Ｔ_sがＴ₁より小さいとき、
（１３）式が適用され、（１３）式から求められた主電
源投入時におけるＴ_sがＴ_inとして用いられる。すなわ
ち（１３）式のように、ｔ₁をパラメータとすることに
より、電源投入後の定着ローラの昇温状態を目標温度Ｔ
_sの補正に反映できるので、より高精度の温度調整が可
能になる。なお、Ｔ_s＝Ｔ₁となった時点でＴ_inを設定す
ると共に、上記実施例中の式（７）〜（１０）等を用い
てＴ₁，Ｔ₃を設定して温度調整を行って良く、Ｔ_s＜Ｔ₁
の間はハロゲンヒータをフル点灯させておけば良いのは
もちろんのことである。

【００８７】以上により、分割抵抗によって抵抗変化に
伴う電圧変化を検出し、該検出電圧から定着ローラの表
面温度を求める温度検出回路が用いられているとき、該
温度検出回路からの出力電圧の非線形性に起因する検出
温度の不正確さが上述の演算式によって解消され、定着
ローラ表面温度を低い温度領域から安定にかつ精度よく
制御することができる。

【００８８】なお、上述の温度制御が用いられている定
着装置は定着ローラと加圧ローラとを備えるが、ベルト
状の定着体と加圧体とを備える定着装置に上記温度制御
を用いることもできる。

【００８９】

【発明の効果】以上に説明したように、本願第一発明の
定着装置によれば、待機時において、上記計時手段の計
測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過することに伴い上記定着
体の対する制御温度を第一の設定温度Ｔ₁から第二の設
定温度Ｔ₂に切り換えるから、上記設定時間ｔ₁の経過
前、または経過後における上記温度検知手段が検知する
温度と実際の上記定着体の表面温度との間に生じる差が
小さくなり、上記回転体に損傷を与えることなく該回転
体の表面温度を所定の制御温度に安定にかつ精度良く制
御することができる。

【００９０】本願第二発明の定着装置によれば、上記定
着体に対する制御温度が上記定着体の初期表面温度に基
づき設定されることによって、上記定着体の表面温度の
上昇を上記定着体の表面近傍の温度が短時間に該定着体
の表面温度にほぼ等しくなるように制御することが可能
であるから、上記非接触型の温度検知素子が検知する温
度と実際の上記定着体の表面温度との間に生じる差が小
さくなり、上記回転体に損傷を与えることなく該回転体
の表面温度を所定の制御温度に安定にかつ精度良く制御
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願第一発明の定着装置の一実施例を示す構成
図である。

【図２】図１の定着装置で行われる温度制御動作を示す
流れ図である。

【図３】図１の定着装置の温度制御による定着ローラ表
面温度の時間的変化の一例を示す図である。

【図４】図１の定着装置の温度制御による定着ローラ表
面温度の時間的変化の他の例を示す図である。

【図５】図１の定着装置に用いられる他の温度制御によ
る定着ローラ表面温度の時間的変化の一例を示す図であ
る。

【図６】図１の定着装置に用いられる他の温度制御によ
る定着ローラ表面温度の時間的変化の他の例を示す図で
ある。

【図７】本願第二発明の定着装置の一実施例で行われる
温度制御動作を示す流れ図である。

【図８】本願第二発明の定着装置の他の実施例に用いら
れている温度検知回路を示す図である。

【図９】図８の温度検知回路のサーミスタの出力電圧の
特性を示す図である。

【図１０】従来の定着装置の一例を示す構成図である。

【図１１】従来の他の定着装置の他の例を示す構成図で
ある。

【図１２】図１１の定着装置の定着ローラの表面温度と
温度検知素子による検知温度との関係を示す図である。

【符号の説明】

２定着ローラ３加圧ローラ７ハロゲンヒータ３１温度検知素子３６増幅回路３８ＣＰＵ４１電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着体と、該定着体と協働して転写材を
挟圧搬送するためのニップ部を形成する加圧体と、該定
着体の表面を制御温度まで加熱するための加熱源と、上
記定着体の表面近傍の温度を該定着体の表面温度として
検知する非接触型の温度検知手段と、該温度検知手段か
らの検知温度を監視しながら上記加熱源への電力の供給
およびその停止を制御する温度制御手段と、主電源投入
直後に時間の計測を開始する計時手段とを備え、上記ニ
ップ部で上記転写材上の未定着現像剤像を加熱および加
圧することによって該未定着現像剤像を転写材上に永久
画像として定着させる定着装置において、主電源投入か
ら定着動作が開始されるまでの期間である待機時に、上
記制御手段は、上記計時手段による計測時間ｔが設定時
間ｔ₁を経過する前、上記温度検知素子の検知温度が第
一の設定温度Ｔ₁に一致するように上記加熱源への電力
の供給およびその停止を制御し、上記計時手段による計
測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過した後、待機時に上記温
度検知手段の検知温度が上記第一の設定温度Ｔ₁より高
い第二の設定温度Ｔ₂に一致するように上記加熱源への
電力の供給およびその停止を制御することを特徴とする
定着装置。
【請求項２】定着時に、上記温度制御手段は、上記計
時手段による計測時間ｔが設定時間ｔ₁を経過する前、
上記温度検知手段の検知温度が第三の設定温度Ｔ₃に一
致するように上記加熱源への電力の供給およびその停止
を制御し、上記計時手段による計測時間ｔが設定時間ｔ
₁を経過した後、上記温度検知手段の検知温度が上記第
三の設定温度Ｔ₃より高い第四の設定温度Ｔ₄に一致する
ように上記加熱源への電力の供給およびその停止を制御
することとする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】第一の設定温度Ｔ₁が計時手段の計測時
間ｔの関数であることする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】第三の設定温度Ｔ₃が計時手段の計測時
間ｔの関数であることする請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】定着体と、該定着体と協働して転写材を
挟圧搬送するためのニップ部を形成する加圧体と、該定
着体の表面を制御温度まで加熱するための加熱源と、上
記定着体の表面近傍の温度を該定着体の表面温度として
検知する非接触型の温度検知手段と、該温度検知手段か
らの検知温度を監視しながら上記加熱源への電力の供給
およびその停止を制御する温度制御手段とを備え、上記
ニップ部で上記転写材上の未定着現像剤像を加熱および
加圧することによって該未定着現像剤像を転写材上に永
久画像として定着させる定着装置において、上記温度制
御手段は、上記温度検知手段が主電源投入時に検知した
初期検知温度に基づき上記定着体の表面温度に対する制
御温度を設定し、上記温度検知手段の検知温度が上記制
御温度に一致するように上記加熱源への電力の供給およ
びその停止を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項６】温度制御手段は、主電源投入後からの温
度検知手段の検知温度の昇温状態に基づき定着体の表面
温度に対する制御温度を設定することとする請求項５に
記載の定着装置。
【請求項７】主電源投入直後に時間の計測を開始する
計時手段を備え、温度制御手段は、上記計時手段の計測
時間に基づき定着体の表面温度に対する制御温度を設定
することとする請求項５または請求項６に記載の定着装
置。