JPH0816029A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】温度検出の遅れのよる、温度のオーバシュート
を小さく抑える定着装置を有する画像形成装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】ヒートローラの表面温度を検出する温度検出部
３３は、サーミスタ４０と、サーミスタ４０をヒートロ
ーラの定着温度付近の保温温度で加熱し、この保温温度
を維持する補助ヒータ４１を有する。この構成の温度検
出部３３は、ヒートローラの定着温度付近でサーミスタ
４０の検出温度をヒートローラの表面温度に迅速に追随
させ、温度のオーバシュートが小さく抑えられるので、
定着装置を構成する部品の劣化、変形を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、画像形成装置に係
り、特に複写機等の定着装置を備えた画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機などの画像形成装置は、
露光ランプからの画像情報を含む光線を感光体に導き、
感光体を露光して感光体上に潜像を形成する露光光学
系、感光体上の潜像を現像する現像装置、被転写材に現
像剤像を転写する転写装置、被転写材に転写された現像
剤像を定着させるための定着装置などを備えている。こ
こで定着装置は、ヒートローラとヒートローラに転接し
た加圧ローラとを備えており、ヒートローラの内部に
は、ヒータが設けられ、ヒートローラの表面が所定の定
着温度に加熱される。定着装置は、被転写材を両ローラ
間に所定の圧力で挟持しながら加熱することにより、現
像剤像を定着させる。

【０００３】定着装置のヒートローラの表面温度の制御
には、ヒートローラの表面にサーミスタなどの温度検知
装置を接触させ、ヒートローラの表面温度を検出し、そ
の検出温度が所定の定着温度に達するまでヒートローラ
に内蔵されたヒータを制御する温度制御装置が広く用い
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の温度制
御装置では、電源を投入した直後にはヒートローラ、サ
ーミスタともに室温付近の温度にあり、この状態からヒ
ートローラに内蔵されたヒータでヒートローラを加熱す
ると、まずヒートローラが所定の定着温度に達し、次に
ヒートローラの熱がサーミスタに伝わるため、温度の検
出に遅れが生じ、サーミスタが制御温度を検知した時点
では、ヒートローラは定着温度を越え、温度のオーバシ
ュートが起こる。

【０００５】温度のオーバシュートは室温と定着温度の
差が大きいほど、あるいはサーミスタの熱容量が大きい
ほど大きくなる。オーバシュートが大きいと定着装置を
構成する部品が劣化したり、変形するといった不具合が
生じる。

【０００６】従って、この発明は上記した事情に鑑み成
されたものであって、その目的は、ヒートローラの所定
の定着温度付近で、ヒートローラの表面温度とサーミス
タの検出温度との温度差を小さくさせる温度制御装置を
有する定着装置を備えた画像形成装置を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、加熱
源を有するヒートローラを備え、被転写材に現像剤像を
定着させる定着手段と、上記ヒートローラの表面温度を
検出する温度検出手段と、上記温度検出手段からの検出
温度に応じて、上記定着手段の作動時にヒートローラの
表面温度を所定の定着温度に維持制御する温度制御手段
と、上記温度検出手段をヒートローラの所定の定着温度
より低い保温温度で加熱し、その保温温度を維持する手
段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置が提供さ
れる。

【０００８】また、この発明によれば、それ自体を加熱
するヒータを有するヒートローラを備え、上記ヒートロ
ーラから熱を被転写材に与えて、被転写材に転写された
現像剤像を定着させるための定着手段と、上記ヒートロ
ーラの表面温度を検出して、検出信号を発生するサーミ
スタと、上記サーミスタからの検出信号に応答して、上
記定着手段の作動時にヒートローラの表面温度を所定の
定着温度に維持制御する温度制御装置と、上記サーミス
タを支持する支持体内にあって、上記定着手段の作動前
から、予め、サーミスタをヒートローラの上記所定の定
着温度より低い保温温度で加熱し、その保温温度を維持
する補助ヒータと、を備えたことを特徴とする画像形成
装置が提供される。

【０００９】さらに、この発明によれば、それ自体を加
熱するヒータを有するヒートローラを備え、上記ヒート
ローラから熱を被転写材に与えて、被転写材に転写され
た現像剤像を定着させるための定着手段と、上記ヒート
ローラの表面温度を検出して、検出信号を発生するサー
ミスタと、上記サーミスタを支持する支持体内にあっ
て、サーミスタをヒートローラの所定の定着温度より低
い保温温度で加熱し、その保温温度を維持する補助ヒー
タと、上記サーミスタからの検出信号に応答して、上記
定着手段の作動時にヒートローラの表面温度を定着温度
に維持制御すると共に、補助ヒータを有するサーミスタ
を保温温度に維持制御する温度制御装置と、を備えたこ
とを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１０】

【作用】この発明の画像形成装置によれば、この画像形
成装置に備えられた定着装置の作動前から予め、温度検
出装置をヒートローラの所定の定着温度より低い保温温
度で加熱し、この保温温度を維持する加熱装置を設ける
ことで、ヒートローラの定着温度付近で、温度検出装置
の検出温度をヒートローラの表面温度に迅速に追随させ
る。このことから、温度検出装置がヒートローラの表面
温度を検出する際に生じる時間的な遅れが低減され、ヒ
ートローラの温度のオーバシュートが低く抑えらる。ま
たこのことから、定着装置を構成する部品の劣化、及び
変形が防止される。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明を画像形
成装置の一実施例、例えば、電子写真方式の複写機に適
用した実施例について詳細に説明する。図１は、この発
明を適用した一実施例に係る複写機を概略的に示す断面
図である。複写機は筐体１を備え、この筐体内のほぼ中
央に像担持体としての感光体ドラム２が回転自在に設け
られている。感光体ドラム２の周囲には、感光体ドラム
２に一様に所定の表面電位を与える帯電チャージャ３、
後述する露光光学系１０によって感光体ドラム２に形成
された静電潜像を現像し、現像剤像を形成する現像装置
４、現像剤象を被転写材に転写させる転写チャージャ
５、現像剤像が転写された被転写材を感光体ドラム２か
ら剥離する剥離チャージャ６、感光体ドラム２に残され
た現像剤を取り除く清掃装置７、及び感光体ドラム２に
残った電荷を除去する除電ランプ８が順に配置され、画
像形成部９を構成している。

【００１２】画像形成部９の上方には露光光学系１０が
配設されている。この露光光学系１０は、リフレクタ１
１によって背部が囲繞された露光ランプ１２と、第１の
反射ミラー１３を載置し、一体的に移動可能なキャリッ
ジ１４と、第２、第３の反射ミラー１５、１６を載置
し、一体的に移動可能なキャリッジ１７と、固定のレン
ズ１８と、固定の第４の反射ミラー１９と、を有してい
る。また、第３の反射ミラー１６とレンズ１８との間に
は、露光光量を測定する自動露光センサー２０が設けら
れている。

【００１３】筐体１の上面部には透明ガラスからなる原
稿載置台２１が設けられ、原稿載置台上に載置された原
稿Ｄを露光光学系１０の露光ランプ１２により走査し、
原稿からの反射光線を第１ないし第４の反射ミラー、及
びレンズ１８により感光体ドラム２に導き、感光体ドラ
ムを露光する。それにより、帯電チャージャ３によって
一様に帯電された感光体ドラム２の表面に原稿の画像に
対応した静電潜像が形成される。そして、この静電潜像
は、現像装置４により現像され現像剤像を形成する。

【００１４】筐体１の側面下部には、被転写材としての
用紙Ｐをそれぞれ多数枚収容した第１及び第２の給紙カ
セット２２、２３が脱着自在に装着されている。また、
筐体１内には、第１および第２の給紙カセット２２、２
３から取り出された用紙を、感光体ドラム２と転写チャ
ージャ５との間に位置した転写部を通して、搬送する搬
送路２４が形成され、搬送路の終端には後述する定着装
置２５が設けられている。定着装置２５に対向した筐体
１の側壁には排出口２６が形成され、この排出口には排
紙トレイ２７が装着されている。第１および第２の給紙
カセット２２、２３の近傍には、それぞれ給紙カセット
から用紙を取り出すピックアップローラ２８が設けられ
ているとともに、搬送路２４において感光体ドラム２の
上流側には用紙Ｐを整位するレジストローラ２９が設け
られている。

【００１５】ピックアップローラ２８により第１、ある
いは第２の給紙カセット２２、２３から１枚ずつ取り出
された用紙Ｐは、レジストローラ２９により整位された
後、転写部に送られる。そして、転写部において、感光
体ドラム２上の現像剤像が、転写チャージャ５により用
紙Ｐ上に転写される。

【００１６】現像剤像の転写された用紙Ｐは、剥離チャ
ージャ６からのＡＣコロナ放電により感光体ドラム２か
ら剥離され、搬送路２４を介して定着装置２５に搬送さ
れる。そして、用紙Ｐは、定着装置２５内のヒートロー
ラ３０によって現像剤像が溶融定着され、排紙ローラ３
１により排紙トレイ２７上に排出される。

【００１７】この動作と並行して、感光体ドラム２に残
された現像剤が清掃装置７によって取り除かれ、さら
に、感光体ドラム２に残された電荷が除電ランプ８によ
って除去される。

【００１８】図２は、本発明を用いるのに適した画像形
成装置に備えられた定着装置を概略的に示す断面図であ
る。定着装置２５は、定着ローラとしてのヒートローラ
３０、およびこのヒートローラに所定の圧力で転接した
加圧ローラ３８を備えている。ヒートローラ３０は内側
に配設されたヒータ３２により所定の定着温度まで加熱
される。

【００１９】ヒートローラ３０の周囲には、ヒートロー
ラ表面の温度を測定する温度検出部３３（温度検出手
段）がヒートローラ３０に密着するように取り付けられ
ているとともに、ローラ表面を清掃するための、フエル
トからなる清掃ローラ３４が設けられている。また、加
圧ローラ３８の周囲にも図示しない清掃パッドが設けら
れている。

【００２０】定着装置２５は、ヒートローラ３０への用
紙Ｐの巻き付きを防止する剥離爪３５を備えている。ま
た、定着装置２５はヒートローラ３０および加圧ローラ
３８間を通過した用紙Ｐを排紙ローラ３１に搬送する搬
送ローラ３６と、搬送ローラへ用紙を導く用紙ガイド３
７とを有する。

【００２１】図３は、図２に示す定着装置に備えられた
温度検出部３３の構造を示す斜視図である。スポンジに
支持されたサーミスタ４０は薄いフィルムで覆われ、ヒ
ートローラに接する面に取り付けられ、リード線で制御
回路に接続されている。また温度検出部には、サーミス
タを加熱し、ヒートローラの所定の定着温度より低い保
温温度で維持する補助ヒータ４１（加熱手段）が設置さ
れている。補助ヒータ４１は、サーミスタに対してヒー
トローラとは反対側のスポンジ内に設置されている。補
助ヒータ４１は、例えばＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔ
ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ の
略）などの発熱する素子で、制御回路内の電源とグラン
ド間に直接接続されている。電源に接続のためのリード
線の一方は、サーミスタ４０のリード線の一方とも接続
される。補助ヒータ４１は、それ自体の温度がある値を
越えると急激に抵抗値が上昇して電流が流れにくくなる
ＰＴＣの特性を利用して、ほぼ一定の温度に保たれる。
補助ヒータ４１には他にニクロム線、小型の電球、抵抗
素子などが利用できる。

【００２２】図４には、補助ヒータにＰＴＣを用いた場
合の温度制御装置のブロック図を示す。サーミスタ４０
はヒートローラ３０の表面温度を検出してその抵抗値が
変化する。その抵抗値の変化は直列抵抗によって電圧Ｖ
ｔに変換され、基準電圧Ｖｒとコンパレータ４２で比較
される。基準電圧Ｖｒは、電源電圧Ｖｃｃより抵抗を介
して供給される。Ｖｒは所定の定着温度、例えば２００
℃に相当する電圧で、Ｖｔがこれより小さいときは、検
出温度が定着温度より低いことを示す。サーミスタ検出
電圧Ｖｔが基準電圧Ｖｒより小さいとき、コンパレータ
４２からは、高レベルのヒータオン信号がヒータ点灯回
路４３に送られると同時に、ＣＰＵを含む制御回路４４
にも送られる。そして、ヒータ３２はオンとなり、ヒー
トローラ３０が加熱される。ここで、制御回路４４は複
写機全体を制御するとともに、本発明に係る温度制御装
置も制御する。制御回路４４からヒータ点灯回路４３に
ヒータ制御信号が出ており、サーミスタの故障などによ
る異常発生時にはヒータオン信号にかかわらず、ヒータ
３２の点灯を停止させる。

【００２３】図５には、十分に冷えた状態からヒータ３
２をオンにして、ヒートローラ３０の温度が所定の定着
温度Ｔ₀ に達した瞬間のヒートローラ３０周辺の温度勾
配を示す。従来例では、ヒートローラ周辺はまだ温度が
低く、ヒートローラ３０との温度差が大きいため、温度
勾配は急である。そのため、ヒートローラ３０とサーミ
スタ４０との間の温度差が大きく、サーミスタ４０付近
の温度Ｔ_a はヒートローラ３０の温度Ｔ₀ よりかなり低
くなる。このため、定着温度Ｔ₀ を越えてもさらに加熱
が続けられ、温度のオーバシュートがおこる。従来例で
はヒートローラ３０と定着装置との間の温度勾配は急で
あるが、実施例では、サーミスタ４０が補助ヒータ４１
により予め保温温度に維持されるため、温度の高い部分
Ｔ_c ができ、サーミスタ４０付近の温度勾配は従来例よ
り緩くなっている。その結果、サーミスタ付近の温度Ｔ
_b が高くなり、ヒートローラ３０とサーミスタ４０間の
温度差は小さく抑えられ、オーバシュートの発生も小さ
く抑えられる。

【００２４】図６、及び図７は本発明の効果を示す温度
制御の様子を表わすグラフである。図６、７では図５と
は異なり、サーミスタ４０の検出温度が２００℃となっ
たときのヒートローラ３０の表面温度を示す。従来例で
は、ヒートローラ３０の表面温度を検出する際、サーミ
スタ４０が温度を検出するまでには遅れを生じ、サーミ
スタ４０が２００℃を検出した時点でヒートローラ３０
の表面温度は２３０℃に達している。

【００２５】一方、本発明の実施例では、サーミスタ４
０は、予め補助ヒータ４１により保温温度が１６０℃付
近で維持されるため、ヒートローラ３０の表面温度によ
く追従し、サーミスタ４０の検出温度が２００℃となっ
たときのヒートローラ３０の表面温度は２１０℃であ
る。

【００２６】この実施例では、補助ヒータ４１にＰＴＣ
を用いるため、サーミスタの保温温度はＰＴＣ自体によ
って一定に保たれるが、補助ヒータ４１としてニクロム
線、抵抗素子などを用いてもよい。これは、より微細な
温度調整が必要な場合に最適である。

【００２７】図８には、図４に示した温度制御装置の変
形実施例として、補助ヒータにニクロム線、抵抗素子な
どを用いる場合の温度制御装置のブロック図を示す。コ
ンパレータ４５は、補助基準電圧Ｖｈと、サーミスタ検
知電圧Ｖｔを比較し、補助ヒータ４１のオン／オフを切
換え、温度を一定に保つ。コンパレータ４５は、サーミ
スタ検知電圧Ｖｔが補助基準電圧Ｖｈより小さいとき、
補助ヒータ点灯回路４６をオンにし、補助ヒータ４１を
通電させる。補助ヒータによりサーミスタが加熱され、
ＶｔがＶｈを上回ると、コンパレータ４５は、補助ヒー
タ４１をオフにする。なお、補助ヒータ点灯回路４６
は、一旦ヒートローラ３０の温度が上昇したら、ＣＰＵ
を含む制御回路４４からの信号で、補助ヒータ４１の点
灯を停止させる。

【００２８】なお、この発明は、上述した実施例に限定
されることなく、この発明の範囲内で種々変更可能であ
る。例えば、この発明は複写機に限らず、レーザプリン
タなどの定着装置を備えた他の画像形成装置に適用する
こともできる。

【００２９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、この発明
に係る画像形成装置によれば、ヒートローラの表面温度
を検出するサーミスタを、予め補助ヒータで保温温度に
維持することで、ヒートローラの所定の定着温度付近に
おいて、ヒートローラとサーミスタの温度差を小さく抑
えられ、特に機体が冷えた状態から電源を投入したとき
の温度オーバシュートを低く抑えられる。また、定着装
置を構成する部品の劣化、及び変形を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を適用した一実施例に係る画像形成装
置を概略的に示す断面図。

【図２】図１に示す画像形成装置に備えられた定着装置
を概略的に示す断面図。

【図３】図２に示す定着装置の温度検出部を示す斜視
図。

【図４】図２に示す定着装置のヒートローラの表面温度
を制御する実施例に係る制御回路を示すブロック図。

【図５】図２に示す定着装置のヒートローラ周辺の温度
勾配を、従来例とこの発明を適用した実施例を比較する
グラフ。

【図６】従来例における定着装置で、サーミスタ検出温
度とヒートローラ表面温度の時間的変化を比較するグラ
フ。

【図７】図３に示す温度検出部を有する定着装置で、こ
の発明を適用した実施例におけるサーミスタ検出温度と
ヒートローラ表面温度の時間的変化を比較するグラフ。

【図８】図２に示す定着装置のヒートローラの表面温度
を制御する図４に示す実施例の変形実施例に係る制御回
路を示すブロック図。

【符号の説明】

２５…定着装置、３０…ヒートローラ、３２…ヒータ、
３３…温度検出部、４０…サーミスタ、４１…補助ヒー
タ、４３…ヒータ点灯回路、４４…ＣＰＵを含む制御回
路、４６…補助ヒータ点灯回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源を有するヒートローラを備え、被
   転写材に現像剤像を定着させる定着手段と、 上記ヒートローラの表面温度を検出する温度検出手段
   と、 上記温度検出手段からの検出温度に応じて、上記定着手
   段の作動時にヒートローラの表面温度を所定の定着温度
   に維持制御する温度制御手段と、 上記温度検出手段をヒートローラの所定の定着温度より
   低い保温温度で加熱し、その保温温度を維持する手段
   と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 それ自体を加熱するヒータを有するヒー
   トローラを備え、上記ヒートローラから熱を被転写材に
   与えて、被転写材に転写された現像剤像を定着させるた
   めの定着手段と、 上記ヒートローラの表面温度を検出して、検出信号を発
   生するサーミスタと、 上記サーミスタからの検出信号に応答して、上記定着手
   段の作動時にヒートローラの表面温度を所定の定着温度
   に維持制御する温度制御装置と、 上記サーミスタを支持する支持体内にあって、上記定着
   手段の作動前から、予め、サーミスタをヒートローラの
   上記所定の定着温度より低い保温温度で加熱し、その保
   温温度を維持する補助ヒータと、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 それ自体を加熱するヒータを有するヒー
   トローラを備え、上記ヒートローラから熱を被転写材に
   与えて、被転写材に転写された現像剤像を定着させるた
   めの定着手段と、 上記ヒートローラの表面温度を検出して、検出信号を発
   生するサーミスタと、 上記サーミスタを支持する支持体内にあって、サーミス
   タをヒートローラの所定の定着温度より低い保温温度で
   加熱し、その保温温度を維持する補助ヒータと、 上記サーミスタからの検出信号に応答して、上記定着手
   段の作動時にヒートローラの表面温度を定着温度に維持
   制御すると共に、補助ヒータを有するサーミスタを保温
   温度に維持制御する温度制御装置と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。