JPH05297757A - 定着ローラの温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 複写機の定着画像に影響を与えず、またオー
バーシュートの少ない定着ローラの温度制御装置を提供
する。 【構成】 定着ローラのウォームアップ開始時から所定
の時点までは、接触型温度検出素子５で加熱源３を制御
し、それ以降は非接触型温度検出素子４で加熱源３を制
御する。加熱源３の温度制御のため、温度検出素子を切
り換えているので、ウォームアップ時のオーバーシュー
トを低減できるとともに、定着ローラ１のキズによる定
着画像の定着ムラを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機等に内蔵される
画像定着用定着ローラの温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等
の画像形成装置は、感光体上に形成したトナー像を記録
紙に転写してから、該未定着トナー像を定着装置内にお
いて加圧しながら加熱することによって定着させてい
る。この定着装置は、内部にヒータを有した定着ローラ
（加熱ローラ）と、この定着ローラの外周面に圧接して
両ローラのニップ部を通過する記録紙を定着せしめる加
圧ローラとを有する。

【０００３】定着ローラ表面の温度は定着後の画質に大
きく影響を及ぼすため当該温度を一定に保つことが重要
であり、このため温度検出素子によって表面温度を随時
検出しつつ温度制御することによって温度保持が図られ
ている。

【０００４】複写機等の定着ローラの温度検出素子とし
ては、定着ローラに対し接触型のものと非接触型のもの
とが提案されている。

【０００５】接触型のものは、比較的定着ローラ表面温
度に対する追従性が良いから、温度制御は行いやすい。
しかし、温度検出素子が定着ローラに接触するため、定
着ローラの表面に被覆されたテフロンやシリコンゴム等
にキズをつけやすく、そのキズが定着ムラとなって不具
合を生じる場合がある。

【０００６】一方、非接触型のものは、原理的に定着ロ
ーラ表面にキズはつけないが、温度検出素子と定着ロー
ラとの間にギャップがあるため、定着ローラの表面温度
に対する追従性が悪く、ウォーミングアップ時に大きな
オーバーシュートが発生しやすい。

【０００７】このため、実開昭６１−８８１７０号に開
示の従来装置では、定着ローラに近接して配置された非
接触型温度検出素子の上方に検出素子を覆うようにかつ
定着ローラに垂直方向に筒を設けて、検出素子への熱の
伝達速度を上げることにより、ウォームアップ時のオー
バーシュート及び定着ローラの回転／停止時の検出温度
差を減少させている。

【０００８】しかしながら、温度検出素子の上方に設け
た筒によって熱を逃すためには、より一層大容量のヒー
タが必要であるとともに、逃げた熱が他のユニットへ悪
影響を及ぼす恐れがあり、更には部品点数の増大により
装置全体が大型化し、コストアップをもたらすという問
題があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、このような問題を解決するた
めになされたものであり、その目的は、接触型及び非接
触型の両温度検出素子を用いて定着画像に影響を与え
ず、またオーバーシュートの少ない定着ローラの温度制
御装置を提供することにある。

【００１０】

【発明の構成】上記目的を達成するため、本発明は、未
定着画像が表面に形成された記録紙を挟持搬送して定着
させる定着ローラの温度制御装置において、挟持搬送さ
れる最小サイズの記録紙が通過する定着ローラ領域に対
し非接触状態で設置された第１の温度検出素子と、挟持
搬送される最大サイズの記録紙が通過する定着ローラ領
域に対し接触状態で設置された第２の温度検出素子と、
定着ローラを加熱する化熱源とを有し、この定着ローラ
のウォームアップ開始時から所定の時点までは、前記第
２の温度検出素子で加熱源を制御し、それ以降は前記第
１の温度検出素子で加熱源を制御することを特徴とす
る。

【００１１】以上のように構成した本発明によれば、ウ
ォームアップ時は第２の温度検出素子にて定着ローラの
温度制御を行い、第１の温度検出素子の検出する温度
と、定着ローラ表面の温度との差が十分に縮まったタイ
ミングで、その制御を第２の温度検出素子から第１の温
度検出素子へ切り換えることにより、オーバーシュート
量を最小限に抑えることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明に係る一実施例の定着ロー
ラ断面図と、それに対応して描かれた記録紙及び定着ロ
ーラ表面の温度分布である。

【００１４】定着ローラ本体１の表面には、シリコンゴ
ム２が接着材により接着されている。定着ローラ本体１
内に配設されたハロゲンヒータ３は定着ローラ本体１の
表面に近接して非接触状態で設置された第１の温度検出
素子（薄膜サーミスタ）４及び接触状態で設置された第
２の温度検出素子（ビード型サーミスタ）５によりＯＮ
／ＯＦＦ制御される。これにより、定着ローラ本体１の
表面温度を一定温度（約１８５°Ｃ）に制御することが
できる。

【００１５】非接触型の薄膜サーミスタ４は、定着ロー
ラ１の中央部に、そして接触型のビード型サーミスタ５
は、定着ローラ１の右端部にそれぞれ配設されている。
これらの位置は、定着ローラ１及び図示されていない加
圧ローラにて挟持搬送されて定着される未定着画像をそ
の表面に有する記録紙の通紙位置と関係する。符号８は
これらのローラにより挟持搬送される最大サイズの記録
紙であり、９は最小サイズの記録紙である。記録紙の搬
送基準は中央基準であり、その中央位置に薄膜サーミス
タ４が設置され、最大サイズの記録紙８よりも右側にビ
ード型サーミスタ５が設置されている。

【００１６】すなわち、非接触型の薄膜サーミスタ４
は、記録紙上の未定着画像を定着させる部分の定着ロー
ラ表面に接触していないので、サーミスタによる定着ロ
ーラ表面のキズ発生の心配は全くない。なお、接触型の
ビード型サーミスタ５は、定着ローラ１の表面に接触し
ており、キズ発生の可能性はあるもののその位置では未
定着画像の定着は行われない。

【００１７】図１中の符号６は、定着ローラ１内のハロ
ゲンヒータ３が点灯されてウォームアップされたときの
定着ローラ１の表面温度分布を示している。定着ローラ
端部での熱の逃げのため、この端部では若干の温度低下
が見られるが、ハロゲンヒータ３の配光分布及び定着ロ
ーラ軸受部での断熱作用により、ほぼ水平な表面温度分
布となっている。

【００１８】図１中の符号７は、最小サイズの記録紙９
が連続して通紙されたときの定着ローラの表面温度分布
を示している。シリコンゴム２の熱伝導率が低いため、
連続通紙により、その記録紙サイズに対応する位置の表
面温度は、制御温度（約１８５℃）より低下してしま
う。しかし、そのサイズ外の表面温度は、制御温度より
高くなる。従って、このときは、ビード型サーミスタ５
での温度制御は不可となる。

【００１９】図４は、定着ローラ１のウォーミングアッ
プ時の温度検出素子を薄膜サーミスタ４又はビード型サ
ーミスタ５としたときのローラ表面温度のオーバーシュ
ートの状態を示している。２１の実線は、温度検出素子
として図１の位置に非接触に設置された薄膜サーミスタ
４を用いたときの温度変化であり、２２の破線は、温度
検出素子に図１の位置に接触して設置されたビード型サ
ーミスタ５を用いたときの温度変化である。薄膜サーミ
スタ４と定着ローラ表面とのギャップにもよるが、薄膜
サーミスタ４のときのオーバーシュート量△ｔ1 は、ビ
ード型サーミスタ５のときのオーバーシュート量△ｔ2
の２倍ほどである。

【００２０】上述のように、定着ローラ本体１にシリコ
ンゴム２は接着されているが、この定着ローラ本体１の
温度が一定温度（約２３０℃）を超えると、シリコンゴ
ムが剥離する減少が発生する。従って、ウォームアップ
時のオーバーシュートによるローラ表面温度の不用意な
上昇は避けなければならない。しかし、前記のように、
ビード型サーミスタ５による通紙時の温度制御では、通
紙面の温度と差が生じてしまい制御できない。

【００２１】本発明において特徴的なことは、ウォーム
アップ時は、接触型温度検出素子５にて温度制御を行
い、非接触型温度検出素子４の検出する温度と定着ロー
ラ表面の温度との差が十分に縮まったタイミングで、そ
の制御を接触型温度検出素子５から非接触型温度検出素
子４へ切り換えることにより、オーバーシュート量を最
小限に抑えるように構成したことである。

【００２２】なお、本実施例では、非接触型温度検出素
子４への切換えタイミングを第１回目のコピー動作の開
始時点としている。

【００２３】次に、図２及び図３を参照しつつ、具体的
な制御例を説明する。

【００２４】図２は、定着ローラの温度制御装置を含む
複写機全体の制御ブロック図である。１０は、後述する
制御プログラムを演算処理するマイクロＣＰＵ、１１は
コピースタートキー等を含む操作部１２とマイクロＣＰ
Ｕ１０とのインターフェースを実行する操作部インター
フェース、１３は制御プログラム及び固定データ等を記
憶しているＲＣＭ、１４はコピーモードデータや各種フ
ラグを読み書きするＲＡＭ、１５は上述の薄膜サーミス
タ４及びビード型サーミスタ５の温度検出出力をＡ／Ｄ
変換してマイクロＣＰＵ１０とのインターフェースを実
行するＡ／Ｄコンバータ、１６は各種入出力とマイクロ
ＣＰＵ１０とのインターフェースを実行するＩ／Ｏイン
ターフェースであり、商用電源１８に接続されたハロゲ
ンヒータ３を駆動するＡＣドライバー１７をトリガする
トランジスタ等の各負荷駆動バッファ１９や、複写機内
センサ及びスイッチ等の出力が、バッファ２０を介して
接続されている。

【００２５】定着ローラ１の温度検出及びハロゲンヒー
タ３のＯＮ／ＯＦＦ制御は、図３の制御フローに従って
行われる。

【００２６】まず、接触型温度検出素子であるサーミス
タ５の温度検出出力をＡ／Ｄ変換したデータＤCFT を入
力する。そして、このデータが前述のシリコンゴム剥離
を生じる定着ローラ本体温度２３０℃に対応する定着ロ
ーラ表面温度２１０℃と比較され、これを超えている場
合は定着ローラ温度異常としてヒータＯＦＦ及び定着温
度異常フラグＦFERRがセットされる。ＦFERRは、他のサ
ブルーチンにより検出され、メインリレーＯＦＦ、異常
表示等の異常処理が実行される。

【００２７】ＤCFT が２１０℃以下であると、複写前フ
ラグＦBCのチェックが行われる。このフラグは、複写機
メインスイッチＯＮ時にセットされ、その後初めてコピ
ースタートキーがＯＮされるとリセットされる。ＦBC＝
１であると、まだコピーが取られていないので、ヒータ
のＯＮ／ＯＦＦ制御が接触型の温度検出素子サーミスタ
５からのデータＤCFT により行われる。まず、ＤCFT が
１７５℃を超えているか否かが判定され、超えいてると
ウォームアップ完了フラグＦWPがセットされる。ＦWPが
セットされると、コピー可となる。次に、制御温度１８
５℃になっているか否かの判定が行われ、超えている
と、ヒータＯＦＦ、超えていないと、ヒータＯＮが持続
される。

【００２８】ＦBCがリセットされると、初めてのコピー
が開始された後の状態を示すので、ヒータのＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御を非接触型の温度検出素子サーミスタ４からのデ
ータＤNCFTにより行う。従って、まずＤNCFTがＡ／Ｄコ
ンバータ１５により入力され、その値が１５５℃と比較
される。この１５５℃とは、定着ローラ１による未定着
画像の最低限必要な定着ローラ表面温度と、非接触に設
置されたサーミスタ４との温度差に基づいて、サーミス
タ４の検出温度として設定されている。ＤNCFTが１５５
℃の場合は、上記のようにコピーの定着性が保証できな
いので、コピーストップフラグＦCSTPがセットされる。
ＦCSTPは、他のサブルーチンにてチェックされ、コピー
のストップ処理及び状態表示等が行われる。

【００２９】ＤNCFTが１５５℃以上であると、ＤNCFTは
１８０℃と比較される。この１８０℃とは、定着ローラ
制御温度１８５℃に対し非接触に設置されたサーミスタ
４の検出温度が５℃低いことを示しているが、この値は
設定された定着ローラ表面と非接触に設置されたサーミ
スタ４とのギャップにより変化する。

【００３０】ＤNCFTが１８０℃以下であると、ヒータは
ＯＮのままであるが、１８０℃を超えるとＯＦＦされる
とともに、ＦCSTPがセットされている場合もあるので、
無条件にＦCSTPがリセットされる。続いて、ＤNCFTが１
８０℃以上のときは、異常温度チェックとして２０５℃
との比較が行われる。この２０５℃も定着ローラ本体温
度２３０℃との対応にて決定される。２０５℃以上であ
ると、ＦFERRがセットされる。

【００３１】以上のように、初めてコピーが開始される
までは、定着ローラ表面に接触された温度検出素子にて
温度制御を行い、コピーが開始された後は、非接触に設
置された温度検出素子にて温度制御を行う。

【００３２】なお、非接触に設置された温度検出素子へ
の温度制御の切換えは、定着ローラに接触して設置され
た温度検出素子の検出温度と非接触に設置された温度検
出素子の検出温度とが、一定値以内（例５℃）に縮まっ
たときとしてもよい。

【００３３】上記のように、５℃としておくと、温度検
出素子を切り換えたときの推定された定着ローラの表面
温度は同一となり、制御の連続性が保持される。

【００３４】また、コピー開始と同時に切り換える場合
は、非接触型温度検出素子４が検出している定着ローラ
表面温度が、接触型温度検出素子５が検出している定着
ローラ表面温度より低いのが一般的であるので、ヒータ
が点灯することになるが、コピー動作の開始により必ず
熱容量が必要となるので、その不具合を防止できる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱源の温度制御のための温度検出素子を接触型温度検
出素子から非接触型温度検出素子へ切り換えているの
で、定着ローラのウォームアップ時のオーバーシュート
を低減できるとともに、定着ローラのキズによる定着画
像の定着ムラを防止することができる。

【００３６】また、温度検出素子の切換えタイミングを
ローラへの通紙タイミングとしているので、複雑な切換
えの判断を必要とせずに切換え時の接触型、非接触型温
度検出素子の検出温度差により生じる不具合を防止可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度制御装置を適用した定着ロー
ラの断面図である。

【図２】定着ローラの温度制御装置を含む複写機全体の
構成ブロック図である。

【図３】図２の装置の温度制御の流れを示すフローチャ
ート図である。

【図４】定着ローラの温度と時間との関係を示すグラフ
図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ本体、２ シリコンゴム、３ ハロゲン
ヒータ ４ 非接触型温度検出素子（薄膜サーミスタ）、 ５
接触型温度検出素子（ビード型サーミスタ）、 ８ 最
大サイズの記録紙、 ９ 最小サイズの記録紙

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【手続補正書】

【提出日】平成４年７月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図４】

【図３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ローラと加圧ローラとから成り、両
   ローラのニップ部を通過する記録紙上の未定着画像を定
   着させる定着装置において、 前記ニップ部を通過する最小サイズの記録紙幅に相当す
   る定着ローラ領域に対し非接触状態で設置された第１の
   温度検出素子と、ニップ部を通過する最大サイズの記録
   紙幅に相当する定着ローラ領域に対し接触状態で設置さ
   れた第２の温度検出素子と、前記定着ローラを加熱する
   加熱源と、を有し、 前記定着ローラのウォームアップ開始時から所定の時点
   までは、前記第２の温度検出素子で加熱源を制御し、そ
   れ以降は前記第１の温度検出素子で加熱源を制御する制
   御部を備えたことを特徴とする定着ローラの温度制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記所
   定時点は、定着ローラを記録紙が初めて通過する時点で
   あることを特徴とする定着ローラの温度制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の装置において、前記定
   着ローラの温度制御を、前記所定時点で前記第２の温度
   検出素子から前記第１の温度検出素子へ切り換えること
   を特徴とする定着ローラの温度制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の装置において、前記第
   ２の温度検出素子は、最大サイズの記録紙が通過する定
   着ローラ領域に近接して記録紙の未定着画像の定着が行
   われない領域に接触配置されていることを特徴とする定
   着ローラの温度制御装置。