JPH0772758A

JPH0772758A - 定着装置

Info

Publication number: JPH0772758A
Application number: JP5157543A
Authority: JP
Inventors: Jun Okamoto; 潤岡本; Shuichi Oyamada; 修一小山田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-06-28
Filing date: 1993-06-28
Publication date: 1995-03-17
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JP3186906B2

Abstract

(57)【要約】【目的】加圧ローラの温度低下による定着性の防止し
て且つ消費電力を予め定められた標準的電源容量内に収
めることができる定着装置を提供する。【構成】用紙上の可視画像に対向する側に位置する定
着ローラ１と、当該定着ローラ１に圧接する加圧ローラ
２との間に用紙を通紙して用紙上の可視画像を定着させ
る定着装置において、定着ローラ１と加圧ローラ２のそ
れぞれにヒータ１１、１２及び温度センサ２１、２２が
配設され、これらが相互に独立に制御され、加圧ローラ
２の制御温度が待機時より通紙時の方が高くなっている
とともに、露光ランプが作動中は定着ローラ１と加圧ロ
ーラ２のそれぞれのヒータが同時に点灯しないように制
御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザープリンタ、複
写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる、転
写材上の可視画像を熱定着させるヒートローラ式の定着
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置では、一様帯電され
た感光体に露光手段にてオリジナル画像の光像を照射し
て潜像を形成し、現像手段によって感光体上の当該潜像
を可視像化し、この可視像化されたトナー像を転写材上
に転写し、定着装置を用いて転写材上の可視画像を定着
させている。

【０００３】このような画像形成装置に用いられる定着
装置は、定着ローラとこれに圧接される加圧ローラとか
らなり、定着ローラを内蔵ヒータの発熱により加熱し、
これらローラ間にトナー像の形成された転写材を通過さ
せることにより、転写材に必要な熱量を与えて当該トナ
ー像を熱定着させるようになっている。必要な熱量を与
えるにあたり、定着ローラと加圧ローラとは圧接して、
その圧接部にニップを形成し、当該ニップを介して熱が
ローラから転写材に移る。単位時間当たりのコピー枚数
が多くなるにつれ、転写材がローラ圧接部を通過する時
間は短くなるので、圧接力を高くしてニップ幅、即ちロ
ーラの周方向での接触長さを長くし、ローラと転写材と
の接触域を広げることで必要な熱量移転を確保すること
が行われる。

【０００４】ヒータを内蔵する定着ローラは、例えばア
ルミニウムや鉄等の芯金上にテフロンや薄肉シリコーン
ゴム等の層が設けられた剛体ローラとなっており、当該
層に接する温度センサにより定着ローラの表面温度が検
知され、温度制御回路によって定着ローラ内のヒータを
ＯＮ／ＯＦＦすることにより当該定着ローラを定着設定
温度に維持するようになっている。一方、加圧ローラ
は、鉄やステンレス等の金属芯金の上に、厚肉のシリコ
ーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性を有し且つ離型性のよ
い弾性体層を形成している。

【０００５】しかしながら、このように定着ローラにの
みヒータを内蔵した構成の定着装置にあっては、プリン
ト可能な待機状態にまで定着ローラが加温されるにあた
り、電源スイッチのＯＮとともに定着ローラが回転する
とともにヒータがＯＮとなり、定着ローラが待機状態の
設定温度に達した後に定着ローラの回転が停止して、そ
の後ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御が行われるが、定着ロー
ラの回転に伴い加圧ローラも加圧状態で回転駆動され、
この状態は定着ローラが設定温度に達するまで続く。そ
のため、定着ローラから加圧ローラへの熱移動が起こ
り、設定温度に達するまでの時間、所謂ウォームアップ
時間が長くなる。

【０００６】そこで加圧ローラにもヒータを内蔵して定
着設定温度に到達するまでの時間を短縮するとともに、
各ローラの温度むらを少なくして、更に常に最適な温度
制御を行いうるように、特開昭６１−１３４７７５号公
報において、定着ローラと加圧ローラの両方にヒータを
内蔵させ、しかもそれぞれのローラの温度制御を独立可
能に行うことが開示されている。

【０００７】このように両ローラにヒータを内蔵する構
成は、ウォームアップ時間の短縮に役立つだけでなく、
カラー画像形成の定着に貢献する。カラー画像の場合に
は転写材上に複数色のトナーが厚く重なっているため
に、トナー像に面する定着ローラ側からのみの加熱では
トナー全体が溶けきらず、トナー像の下層トナーと転写
材との間で接着が起こらず、したがって、各色トナーの
混色が得られずに理想的な発色が得られないおそれがあ
る。これを回避するには、ローラの温度を上げるか、ロ
ーラニップ間を転写材がゆっくり通過して、所定の熱量
を得るようにすることが考えられるが、カラー画像の場
合には、モノクロ画像に比べて、トナーの定着温度幅が
狭いためにローラの温度を上げることに制約があり、ま
た転写材の送りを遅くすることは、大量のコピーを必要
とする場合に支障がある。これらに対して、それぞれの
内蔵ヒータにより定着ローラ、加圧ローラを加熱する上
記構成の場合には、加圧ローラ側の熱量不足なく、転写
材の両面を加熱でき、トナー像全体が完全に溶かされ、
理想的な発色が実現し、トナー像は転写材上に完全に定
着される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらカラー画
像の場合には、トナーの定着温度幅が狭いだけでなく、
離型性が悪いので、定着ローラを中厚肉のシリコーンゴ
ム等の弾性体とし、加圧ローラについてもなるべくゴム
厚を薄く抑えることが考慮される。ある種のカラー画像
形成装置の場合、定着ローラのゴム厚が２．５ｍｍで内
蔵ヒータが６５０Ｗ仕様、加圧ローラのゴム厚が４ｍｍ
で内蔵ヒータが４００Ｗ仕様となっているが、このよう
な構成のもとでは、定着ローラと加圧ローラのそれぞれ
の温度上昇率が異なり、芯金温度上昇とウォームアップ
時間とを考慮すると、加圧ローラの温度は定着ローラの
温度よりもかなり低くなる。このような温度差の下で定
着動作を行うべくローラ対を回転させると、高温の定着
ローラは低温の加圧ローラに熱を奪われて温度が下が
り、加圧ローラは定着ローラからの熱を受けて温度上昇
し、温度差の小さくなってある状態で熱バランスがとれ
て安定となる。熱バランスのとれたローラ対で良好な定
着を実現するためには、かなり温度低下した定着ローラ
の温度でもって通紙時の設定温度とせざるをえず、これ
はとりもなおさず待機時での定着ローラの設定温度を高
めにしておかなければならないことを意味する。また図
６に示されるように、加圧ローラの設定温度が待機時と
通紙時とで同じ温度（ＳＴ₂ ^') である場合には、たと
え特開昭６１−１３４７７５号公報に開示されるように
定着、加圧それぞれのローラの温度制御を独立に行うと
しても、連続コピーをしたり、より多くの熱量を必要と
する厚手の転写材や大サイズの転写材に対する場合に
は、待機時の温度に下がるまでは加熱されないこととな
り、変温幅ΔＴ₁が大きく、転写材裏面側からの熱量供
給が不足し、良好な定着性が確保されないこととなる。
カラー画像の場合には、光沢性が低下して見栄えの悪い
画像になってしまう。

【０００９】通紙時の転写材への熱量移動に伴う温度低
下を防止するために、例えば、特開昭６３−１５５１６
７号公報に、転写材がローラ対の入口側に移送されたと
き、転写材検知手段から検知信号が制御手段に送られ、
制御手段ではこの検知信号に基づき加熱手段を一定時間
強制的に動作させて、一定時間経過後には加熱手段を温
度検知手段からの検知信号に基づいて行うことが開示さ
れている。このような提案技術を上記両ローラにそれぞ
れヒータを内蔵させる構成に適用した場合、定着ローラ
側のヒータを一定時間強制的に動作させると、通紙時設
定温度の制御幅を越える高い温度に定着ローラがなるお
それがあり、また加圧ローラの温度落ち込みを防ぐこと
ができない。加圧ローラ側のヒータを一定時間強制的に
動作させる場合には、加圧ローラの温度低下を遅らせる
ことはできるが、温度落ち込みの大きさを変えることは
できないので、連続コピーの程度等によっては良好な定
着性が依然確保されない。

【００１０】また電気・電子装置を作動させる電力は、
予め決められた１００Ｖ、１５Ａ等といった所定の電源
容量内におさめる必要がある。画像形成装置、特にカラ
ー画像形成装置のための現行の各種部材・手段について
は、例えば、露光手段の原稿照明ランプに２００Ｗ、定
着装置のハロゲンヒータに８００Ｗ，装置作動上の電気
部品を動作させるための電気に７００Ｗを必要とし、総
計１７００Ｗとなって全ての部材又は手段を同時に作動
させた場合には、上記１００Ｖ、１５Ａ、即ち１５００
Ｗの電源容量内におさめられなくなる。したがって、所
定の電源容量を越えないような作動制御が必要となる。

【００１１】それ故、本発明は、上記の問題点を解決す
るとともに消費電力を満足できる範囲に温度制御すべ
く、加圧ローラの温度低下による定着性の防止して且つ
消費電力を予め定められた標準的電源容量内に収めるこ
とができる定着装置を提供することを課題としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明にし
たがい、露光手段によってオリジナル画像を照明して得
られる当該画像の光像に基づいて形成される転写材上の
可視画像に対向する側に位置する定着ローラと、当該定
着ローラに圧接する加圧ローラとの間に転写材を通紙し
て転写材上の可視画像を定着させる定着装置において、
定着ローラと加圧ローラのそれぞれにヒータ及び温度セ
ンサが配設され、これらが相互に独立に制御され、加圧
ローラの制御温度が待機時より通紙時の方が高くなって
いること、及び露光手段が作動中は定着ローラと加圧ロ
ーラのそれぞれのヒータが同時に点灯しないように制御
されることの２点の構成によって、解決される。

【００１３】露光手段が作動中の定着ローラの温度制御
が、加圧ローラの温度制御よりも優先されていれば、好
適である。

【００１４】露光手段が作動している間、定着ローラと
加圧ローラのそれぞれのヒータのＯＮ／ＯＦＦ切り替え
が禁止されるように制御されているのが好ましい。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明を、図面に基づく実施例にし
たがい、詳細に説明する。

【００１６】図１に本発明に係る定着装置を詳細に示
す。加圧ローラ２（下ローラ）は、不図示の駆動装置に
よって駆動される定着ローラ１（下ローラ）に圧接して
従動回転するようになっており、両ローラ１、２間をト
ナー像の転写された転写材が図の右側から通過すること
により、加熱、加圧されてトナー像が熱定着されるよう
になっている。定着ローラ１の排紙側には転写材の当該
ローラへの巻きつきを防止する分離爪７が設けられ、そ
の下方にはガイド部材があって、定着した転写材を排紙
ローラ１５、１６へ案内する。定着ローラの周囲には、
ローラ表面を清掃するためのクリーニングローラ３、こ
れに付着した廃トナーを掻き取るためのスクリーパ４、
オフセットを防止するためのオフセット防止液塗布フェ
ルト５、余分な防止液を拭き取るためのブレード６が配
置されている。

【００１７】アルミニウム芯金の上に全厚が約１．５ｍ
ｍの高離型性シリコーンゴムが被覆された定着ローラ１
は、その軸中心部に設けられた第１ヒータ１１（上ヒー
タ、６５０Ｗ）によって加熱されるようになっている。
定着ローラ１の表面温度は、その表面に接触するように
配設された第１サーミスタ２１によって検知されるよう
になっている。また鉄芯金の上にＨＴＶ（高温加硫型）
シリコーンゴムが被覆され、さらにＰＦＡチューブ（テ
フロンチューブ）が被覆された加圧ローラ２は、その軸
中心部に設けられた第２ヒータ１２（下ヒータ、４００
Ｗ）によって加熱されるようになっている。加圧ローラ
２のゴム層の厚みは約４ｍｍである。加圧ローラ２の表
面温度は、その表面に接触するように配設された第２サ
ーミスタ２２によって検知されるようになっている。通
紙する転写材に必要な熱量を供給できるように定着ロー
ラ１と加圧ローラ２の間のニップ幅は可変であり、それ
故、両ローラ間の中心距離は変動し、それに伴い、周囲
に配設された部材が揺動する。

【００１８】上記のような構成の定着装置において、画
像形成装置自体の電源スイッチがＯＮされると、装置全
体の制御を行うＣＰＵは、第１ヒータ１１、第２ヒータ
１２をＯＮさせて定着ローラ１及び加圧ローラ２の加熱
を開始するとともに、不図示のローラ駆動装置をＯＮさ
せて定着ローラ１を回転駆動する。このとき、定着ロー
ラ１に圧接されている加圧ローラ２も同時に回転する。
そして定着ローラ１の温度は、第１サーミスタ２１及び
これに接続する不図示の第１温度検知回路によって検知
され、その検知信号がＣＰＵへ送られる。ＣＰＵでは、
第１温度検知回路からの検知信号により、定着ローラ１
の温度が所定温度ＳＴ₁' （定着ローラの待機温度、例
えば１７０℃）に達したか否かを判断し、ＳＴ₁' に達
するとローラ駆動装置をＯＦＦさせて定着ローラ１の回
転を停止させるとともに、第１ヒータ１１、第２ヒータ
１２をＯＦＦして、表示パネル上に定着準備完了表示を
行う。この時の加圧ローラ２の表面温度はＳＴ₂' （加
圧ローラの待機温度、例えば１２０℃）である。これ以
後、定着ローラ１の温度は、第１温度検知回路の出力信
号に基づくＣＰＵからの制御信号に応じて不図示の第１
ヒータ制御回路が動作し、第１ヒータ１１への供給電力
が制御されることにより、待機温度域ＳＴ₁' ±αに維
持される。また加圧ローラ２の温度は、不図示の第２温
度検知回路の出力信号に基づくＣＰＵからの制御信号に
応じて不図示の第２ヒータ制御回路が動作し、第２ヒー
タ１２への供給電力が制御されることにより、待機温度
域ＳＴ₂' ±βに維持される。これらの制御は独立して
行われる。

【００１９】このような待機状態からコピープロセスの
指令が出されると、ローラ駆動装置によって定着ローラ
１は回転駆動し、加圧ローラ２は連れ回る。同時に加圧
ローラ２の設定温度がより高温のＳＴ₂に切り替えられ
て第２ヒータ制御回路が動作し、第２サーミスタ２２に
接続する第２温度検知回路の出力信号に基づくＣＰＵか
らの制御信号に応じて、第２ヒータ１２への供給電力が
制御されることとなる。両ローラの回転により、定着ロ
ーラ１は加圧ローラ２に熱を奪われＳＴ₁' から降下
し、加圧ローラ２は定着ローラ１から熱を受けるととも
に第２ヒータ１２によって加熱されてＳＴ₂' から上昇
する。図２に示されるように、定着ローラ１がＳＴ
₁で、加圧ローラがＳＴ₂になった時点で熱バランスが
とれ、コピープロセス中は、この状態が維持される。コ
ピーが終了して待機時になると、ローラは回転を中止
し、同時に加圧ローラ２の設定温度がより低温のＳ
Ｔ₂' に切り替えられるので、定着ローラ１の温度もＳ
Ｔ₁' に戻る。

【００２０】ここで加圧ローラの設定温度が待機時のＳ
Ｔ₂' から通紙時のＳＴ₂に切り換わった際の加圧ロー
ラの温度推移に注目すると、図３に示されるように、コ
ピープロセス中は加圧ローラがＳＴ₂の一定幅で温度制
御されるので、その変温幅はΔＴ₂であり、温度切り替
えをしない場合（図６）に比べて、その幅は小さい。し
たがって、連続通紙時の定着性のばらつき、あるいは光
沢度のばらつきは小さくなる。例えば、上記した図１の
定着装置で、加圧ローラの線速が１８０ｍｍ／ｓで、Ｓ
Ｔ₂' ＝１２０℃、ＳＴ₂＝１４０℃、定着ローラのＳ
Ｔ₁' ＝１７０℃、ＳＴ₁＝１６０℃とする場合、９０
ｋｇ紙／Ａ３サイズを連続５０枚通紙させると、ΔＴ₁
＝３３℃、ΔＴ₂＝１７℃となる。

【００２１】以上では定着ローラと加圧ローラの関係を
中心に説明したが、上述のように、画像形成装置を作動
させる電力は、予め決められた所定の電源容量内におさ
めなければならない。したがって、この所定の電源容量
を越えないような作動制御について、以下に説明する。

【００２２】画像形成装置自体の電源スイッチがＯＮと
なり、定着ローラの温度が待機温度ＳＴ₁' に達すると
表示パネル上に定着準備完了の表示がなされるが、この
レディ状態後でのコピープロセスにおける作動制御は、
図４に示されるように、露光ランプが点灯されている場
合には、定着ローラ（上ローラ）の温度制御が加圧ロー
ラ（下ローラ）の温度制御よりも優先される。これは定
着性を決定する因子である定着ローラ温度と加圧ローラ
温度とを比べると、転写材のトナー像の形成された面に
対向する定着ローラの温度の方が影響度が高いためであ
る。上記した図１の定着装置での実験によれば、定着ロ
ーラの温度変化ΔＴ＝３℃における定着性の変化は、加
圧ローラの温度変化約１０℃分に相当した。定着ローラ
温度制御を優先させることにより、より定着熱量変化の
少ない、安定した熱量供給を行うことが可能である。

【００２３】露光ランプと定着ローラ及び加圧ローラの
タイミングチャートを図５に示す。この図から露光ラン
プ点灯中には、各ローラのヒータのＯＮ／ＯＦＦ切り替
えを行わないことが理解されよう。これは、露光ランプ
点灯中にヒータのＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行うと、画像
へノイズの影響が生じてしまうおそれがあるので、これ
を防止するためのものである。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の定着装置においては、加圧ロ
ーラの制御温度が待機時より通紙時の方が高くなってお
り、且つ露光手段が作動中は定着ローラと加圧ローラの
それぞれのヒータが同時に点灯しないように制御されて
いるので、加圧ローラ温度の低下による定着性の低下、
光沢性の低下を防止するとともに、消費電力を満足でき
る範囲に抑えることができる。

【００２５】請求項２の定着装置においては、露光手段
が作動中の定着ローラの温度制御が、加圧ローラの温度
制御よりも優先されているので、請求項１の効果に加え
て、光沢変動のない良好な定着画像を得ることができ
る。

【００２６】請求項３の定着装置においては、露光手段
が作動している間、定着ローラと加圧ローラのそれぞれ
のヒータのＯＮ／ＯＦＦ切り替えが禁止されるように制
御されるので、請求項１の効果に加えて、ノイズの発生
を防止して、ムラのない良好な定着画像を得ることがで
きる。

【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】温度特性を説明するグラフである。

【図３】加圧ローラの設定温度が待機時と通紙時で異な
る場合の温度特性を説明するグラフである。

【図４】定着準備完了後の本発明の作動制御を説明する
フローチャートである。

【図５】定着準備完了後の本発明の作動制御を説明する
タイミングチャートである。

【図６】加圧ローラの設定温度が待機時と通紙時で同じ
場合の温度特性を説明するグラフである。

【符号の説明】

１定着ローラ２加圧ローラ１１定着ローラ用ヒータ１２加圧ローラ用ヒータ２１第１サーミスタ２２第２サーミスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/043

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光手段によってオリジナル画像を照明
して得られる当該画像の光像に基づいて形成される転写
材上の可視画像に対向する側に位置する定着ローラと、
当該定着ローラに圧接する加圧ローラとの間に転写材を
通紙して転写材上の可視画像を定着させる定着装置にお
いて、定着ローラと加圧ローラのそれぞれにヒータ及び
温度センサが配設され、これらが相互に独立に制御さ
れ、加圧ローラの制御温度が待機時より通紙時の方が高
くなっていること、及び露光手段が作動中は定着ローラ
と加圧ローラのそれぞれのヒータが同時に点灯しないよ
うに制御されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】露光手段が作動中の定着ローラの温度制
御が、加圧ローラの温度制御よりも優先されることを特
徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】露光手段が作動している間、定着ローラ
と加圧ローラのそれぞれのヒータのＯＮ／ＯＦＦ切り替
えが禁止され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。