JPH07230231A

JPH07230231A - 定着装置

Info

Publication number: JPH07230231A
Application number: JP6020541A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shibaki; 弘幸芝木; Yasufumi Nakazato; 保史中里
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】画像形成プロセスにあずかるシートの熱容量
を検出して、その熱容量に適した値に制御温度を調節し
て良好な定着を実現する定着装置を提供する。【構成】定着後のシートの温度を測定する温度センサ
６を設け、定着後のシートの温度変化を測定して、その
測定結果に基づいて装置の熱制御を行う。

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、ファクシミ
リ、レーザプリンタ等の画像形成装置に適用される加熱
式定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置の画像形成
プロセスの原理は、公知のように、帯電チャージャによ
り一様帯電された感光体表面に、画像情報に関する露光
が行われ、それによって感光体表面に静電潜像が形成さ
れ、この静電潜像をトナーで現像して、転写部でシート
に転写して、最後に加熱加圧してトナー像をシートに定
着させるものである。

【０００３】最終段階の定着処理に際しては、ヒータを
内蔵する加熱ローラとこれに圧接対向する加圧ローラと
の間に未定着トナーを載せたシートを通紙するのが一般
的である。通紙の際、シートはローラ間で圧力を及ぼさ
れるとともに、ローラから熱を受けとって、この熱によ
ってトナーが溶融し、シート上に融着して定着されるの
である。高温のローラから低温のシートへ熱移動があ
り、それによってローラは熱を奪われ温度が下がり、シ
ートは加温される。

【０００４】熱移動が十分でない場合には、シートが必
要なだけ温まらず、トナー溶融が不十分となって、定着
不良を生じ、反対に熱移動が過剰であると、シートが必
要以上に熱くなり、定着後のトナーが排紙部にスタック
された際に再び溶出して別の紙に移ったり、場合によっ
てはシートが変質するおそれもある。

【０００５】そのため、加熱ローラの表面温度を検知
し、その検知結果に基づいて内蔵するヒータをオン・オ
フして、ローラの温度を一定範囲に制御することで、定
速度で通紙されるシートに付与する熱量を調節すること
が従来行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにローラの温度を一定範囲に制御しても、通紙するシ
ートの特性によっては定着に問題を生じる。即ち、同じ
紙質で同一サイズのシートを通紙し、同一の熱量をシー
トに付与したとしても、例えばその紙厚が基準のものよ
りも厚い場合には、シートが十分温まらず、定着不良の
問題を引き起こす。このような厚いシートでは熱容量が
大きいために、シートを基準値まで加温するには多くの
熱量を必要とし、基準シートに適した熱量だけ付与され
ても不十分である。更に言えば、シートが迅速に加温し
ないためにシートとローラとの間で温度差が大きいまま
で、そのために熱移動が多くなり、ローラに見込みより
も急激な温度低下が発生し、定着不良を起こす可能性が
相乗的に大きくなる。

【０００７】このような事態を防止するためには、シー
トの熱容量が大きい場合に定着ローラの制御温度を上げ
る等すればよいが、従来の定着制御では、定着ローラの
温度が所定範囲から逸脱しないように、定着ローラの温
度変化をセンサーにより検知し、ヒータをオン・オフ制
御するのが一般的で、シートの熱容量自体を算出するこ
とは行われていない。

【０００８】そこで本発明は、画像形成プロセスにあず
かるシートの熱容量を検出して、その熱容量に適した値
に制御温度を調節して良好な定着を実現する定着装置を
提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、加熱式定着装置は本発明にしたがい、定着後のシー
トの温度を測定する温度センサを設け、定着後のシート
の温度変化を測定して、その測定結果に基づいて装置の
熱制御を行うように構成される。

【００１０】シートの先端と後端での温度変化を測定す
ることでシートの熱容量を算出するように構成されてい
れば好適である。

【００１１】それとは選択的に、所定時間におけるシー
トの温度変化を測定して温度低下率を算出するように構
成されていても好適である。

【００１２】温度測定前に所定時間以上装置を稼動する
ように制御されるのがよい。

【００１３】また、少なくともシートの温度変化を監視
している間では、装置の加温を行わないように制御され
ているのが好都合である。

【００１４】プリント中における温度センサの出力変化
を検知し、シートの搬送状態を判定するようになってい
れば、更に好適である。

【００１５】

【作用】定着直後のシートの温度を測定し、その温度変
化に基づいて定着温度の適正化を行うように、定着装置
の熱制御を行い、またシートの熱容量を算出する。

【００１６】シートの熱容量とシート厚の間には概略的
な相関関係があると考えられるが、従来においては紙厚
を検出することで、定着加圧力の調整や給紙部加圧力の
調整、更には転写電流の調整が行われている。例えば、
特開昭５７−８２７０３号公報では、１次コイルによっ
て誘起される２次コイルの電圧を、１次コイルの磁路の
一部分を通過する紙の厚さに対応させることにより、簡
単な構成で検出精度と耐久性を向上させることが提案さ
れている。また特開平２−２６９０７９号公報では、モ
ータ駆動用の電流設定値を記憶し、その電流設定値によ
ってドライブ電流設定値を設定し、検出したプラテンギ
ャップに応じて電流設定値を変更することにより、同一
の紙厚検出特性を得ることが提案されている。しかしな
がら、これらは装置が複雑化したり、精度が悪かったり
して十分なものではなかった。これを、温度検出され算
出されるシートの熱容量データで代替させることで各種
の制御を行うことが可能となる。

【００１７】

【実施例】本発明の詳細を、図に示された実施例に基づ
いて、説明する。

【００１８】図１において、定着装置１は、ヒータ５を
内蔵する加熱ローラ２と当該ローラに圧接対向する加圧
ローラ３とを備える。加熱ローラ２の表面温度を検知す
るためのサーミスタ７が加熱ローラ２周囲に配置されて
いる。これら加熱ローラ２、加圧ローラ３、サーミスタ
７は、シート出入口を備えたケース８内に収容されてい
る。

【００１９】公知のように不図示の画像形成部でトナー
像を転写されたシート４は、ケース８の入口から、加熱
ローラ２と加圧ローラ３のニップ部に送られ、ローラ間
を通紙され、ケース８出口から排出される。

【００２０】ケース８を出たシート４の表面温度が、ケ
ース８の出口近傍に配設されシートから輻射される赤外
光を受光する非接触温度センサ６によって検出される。
図２に示されるように、通紙されるシート４が比較的熱
容量の小さいものである場合には、少なめの熱量で加温
され、定着ローラからの奪熱量が小さいので、シートの
先端Ａと後端Ｂで温度差が小さくなる。一方、熱容量が
大きめのシートの場合は、加温するのに多目の熱量を必
要とし、定着ローラからの奪熱量が大きいので、シート
の先端Ｘと後端Ｙで温度差が大きくなる。

【００２１】そこでシートの先後端の温度差を温度セン
サ６で検出し、当該温度差データを、例えば画像形成部
に配置された不図示のサイズ検知スイッチで検出された
シートサイズのデータとともに不図示の中央演算処理装
置（ＣＰＵ）へ送られ、当該サイズにおける基準温度差
と比較することによって、搬送シートの熱容量が算出さ
れる。

【００２２】算出結果に基づいて、その値が基準より大
きければ定着設定温度を高めに変更し、逆に基準より小
さければ設定温度を低めに変更するように、ヒータ５の
制御を行う。

【００２３】サーミスタのような接触式温度センサを用
いる場合に比べて非接触温度センサでは、シート上の画
像を汚す危険を防止でき、また定着ローラと定着前のシ
ートの間の温度差に比べて遥かに小さい温度差を検出す
るものなので応答性の優れた当該センサを用いることで
正確な測定が実現する。温度センサが定着ローラの温度
を拾わないようにするために、ケース８によってローラ
からの熱を遮断するように構成する。

【００２４】図１から理解されるように、加熱ローラ２
に内蔵されるヒータ５は、定着装置１が稼動しない状態
ではローラ内部で当該ローラの上部分をより温める。そ
のため、加熱ローラの周方向での温度分布にムラが発生
する。当該状態から直ちに定着装置を稼動し、通紙の際
のシート温度を測定しても、図３に示されるように、温
度下降線はふらつき、比較的小さい温度差に基づいて行
うヒータ制御の正確性が著しく損なわれる。そこでシー
ト温度測定に基づくヒータ制御を行う際には、事前に所
定時間以上ローラを回転させ、ローラの周方向での温度
分布が均一になるように制御する。

【００２５】定着動作中にシートによって定着ローラか
ら熱が奪われ、定着ローラが所定温度よりも低くなると
定着不良が生じるので、一般に定着動作中でもヒータの
オン・オフ制御が行われる。シート温度の測定と無関係
にヒータのオン・オフ制御が行われると、シートの先後
端が定着ローラを通過する間にヒータがオンして定着ロ
ーラの温度が復帰する場合がある。このような場合にシ
ートの表面温度を測定すると、図４に示されるように、
シートの先端Ａと後端Ｂの間で、Ｃ点からＤ点のような
温度上昇が生じるおそれがある。このような場合には、
シートの先後端での温度差に基づくヒータ制御を正確に
行うことができない。

【００２６】そこでシートの温度変化を監視している間
はヒータ５をオンさせないように制御して、精度の高い
温度差測定を実現する。

【００２７】これとは逆に、シート温度を監視している
間にヒータオンの要求が発生した場合には、直ちにシー
ト熱容量検出動作を停止し、ヒータの稼動を優先させ、
ヒータがオフになった時点で改めてシート熱容量検出動
作を行うように制御してもよい。このようにすれば、正
確なシート熱容量検出とともに、良好な定着性を維持す
ることができる。

【００２８】またシートの先後端の温度差に基づいてヒ
ータ制御を行う代わりに、非接触温度センサを通過する
シートの所定時間当たりの温度低下を求め、その低下率
を基準値と比較することでヒータ制御してもよい。この
場合にはシートサイズを問題にせずにすむ。このような
温度低下の測定を行うにあたり、ヒータを稼動させない
ように制御する場合の温度低下率検出ルーチンを図５に
基づいて説明する。

【００２９】このルーチンは定着処理されたシートが非
接触温度センサに温度測定されている間でのみ起動す
る。先ず、ヒータをオフにし、しかもヒータ稼動が測定
中に割り込むことができないようにした後、シート表面
の温度Ｔ_aを測定する。同時に時間計測を行い、一定時
間が経過した後に再びシート表面の温度Ｔ_bを測定す
る。シートが搬送されているので、それぞれの温度測定
時点で測定されるシート位置は異なる。これから（Ｔ_a
−Ｔ_b）を算出し、単位時間当たりの温度低下率を求め
る。しかる後にヒータ稼動の割り込みを可能にして、当
該低下率に基づくヒータ制御を行う。

【００３０】以上のように非接触温度センサの測定領域
にシートが存在する時には、シートの温度表面を測定し
て、それにより定着温度を適正化するようヒータ制御を
行い、プリント待機時及び作動中であっても非接触温度
センサの測定領域にシートが存在しない時には、加熱ロ
ーラ用のサーミスタによって定着ローラの温度制御を行
うように構成するのが好ましい。

【００３１】プリント中、非接触温度センサ６の出力を
連続的に検出し、その変化状態からシートの搬送状態を
検出することができる。即ち、図７に示されるように、
非接触温度センサの検知温度は、通紙時と、紙と紙の間
の時点とでは、レベルにおいて大きな開きがある。そこ
で、一定の温度値をもってスレッシュレベルとすれば、
シートの有無を検出でき、温度センサに搬送センサの機
能を兼ねさせることができるので、部材の低減が可能と
なる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に記載の定着装置によれば、定
着後のシートの温度を測定する温度センサを設け、定着
後のシートの温度変化を測定して、その測定結果に基づ
いて装置の熱制御を行うように構成されているので、従
来の定着ローラの温度を検知することでローラ温度を制
御するやり方に比べて、シートの熱容量の違いによる温
度変動に容易に対応でき、精度の高い熱制御が実現でき
る。

【００３３】定着後の温度を検出する技術としては、特
開平１−３１９０８１号公報に開示された内容のものも
あるが、当該開示技術はスタッカ内の温度を検知するも
ので、定着装置を出たシートは、スタッカに至るまでに
ガイド板や搬送コロの温度、更には雰囲気温度に影響さ
れ、即ち外的要因に大きく左右され、制御にかなりの誤
差が生じる。これに比べて本発明では、定着直後の、し
かも同一シートにおける温度変化を測定し、それに基づ
いて制御を行うようにしているので、遥かに精度の高い
制御が行われることとなる。

【００３４】また請求項２に記載の定着装置では、シー
トの先端と後端での温度変化を測定することでシートの
熱容量を算出するように構成しているので、シート厚の
代用特性として利用でき、例えば定着加圧力の調整や、
給紙部加圧力の調整、更には転写電流の調整等に応用さ
れうる。

【００３５】請求項３に記載の定着装置では、所定時間
におけるシートの温度変化を測定して温度低下率を算出
するように構成されているので、シートサイズのデータ
を必要とすることなく、熱制御を行うことができる。

【００３６】請求項４に記載の定着装置では、温度測定
前に所定時間以上装置を稼動するように制御されるの
で、定着装置における温度ムラを排除でき、一層正確な
熱制御が可能となる。

【００３７】請求項５に記載の定着装置では、少なくと
もシートの温度変化を監視している間で、装置の加温を
行わないように制御されているので、測定中に温度上昇
することがなく、誤制御を防ぐことができる。

【００３８】請求項６に記載の定着装置では、プリント
中における温度センサの出力変化を検知し、シートの搬
送状態を判定するようになっているので、シート搬送の
センシングも行うことができ、搬送センサを別個に備え
る必要がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の概略図である。

【図２】１枚プリントの際の非接触温度センサの出力変
化を示すグラフである。

【図３】加熱ローラの周方向で温度分布ムラがある状態
でシートの温度検出を行う場合の測定状態を説明するグ
ラフである。

【図４】シートの温度検出とヒータのオン・オフ制御が
無関係に行われる場合のグラフである。

【図５】温度低下の測定を行うにあたりヒータを稼動さ
せないように制御する場合の温度低下率検出ルーチンを
説明するフローである。

【図６】非接触温度センサに搬送センサの機能を兼ねさ
せることを説明するグラフである。

【符号の説明】

１定着装置２加熱ローラ３加圧ローラ４シート５ヒータ６非接触温度センサ７サーミスタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通紙することでシート上の転写画像を定
着する加熱式定着装置において、定着後のシートの温度
を測定する温度センサを設け、定着後のシートの温度変
化を測定して、その測定結果に基づいて装置の熱制御を
行うように構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】シートの先端と後端での温度変化を測定
することでシートの熱容量を算出することを特徴とする
請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】所定時間におけるシートの温度変化を測
定して温度低下率を算出することを特徴とする請求項１
に記載の定着装置。
【請求項４】温度測定前に所定時間以上装置を稼動す
るように制御されることを特徴とする請求項１に記載の
定着装置。
【請求項５】少なくともシートの温度変化を監視して
いる間では、装置の加温を行わないように制御されるこ
とを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項６】プリント中における温度センサの出力変
化を検知し、シートの搬送状態を判定することを特徴と
する請求項１に記載の定着装置。