JPH08220929A

JPH08220929A - 定着装置

Info

Publication number: JPH08220929A
Application number: JP5051895A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Muramatsu; 繁村松
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】加熱ローラ及び加圧ローラの表面温度を複写
条件に応じて適正値に制御する画像形成装置に於て、記
録紙サイズ以外の複写条件（変動要因）、及びそれらの
組み合わせを種々考慮しながらきめ細かい温度制御を行
うことにより安定した定着品質を得る。【構成】加熱ローラ又は加圧ローラの少なくとも一方
を加熱するヒータ、及び少なくとも一方のローラの表面
温度を検知する温度検知手段等を備え、トナーを定着さ
せる定着装置と、各複写条件に対応して設定されたロー
ラ表面の待機時温度範囲テーブルを備えたメモリ２２
と、上記温度検知手段により検知されたローラの表面温
度と、待機時温度範囲テーブルのデータに基づいて、ロ
ーラ表面の設定温度範囲を切り替える制御部２０とを備
えた画像形成装置において、上記複写条件が、転写用紙
の紙厚、サイズ、搬送方向、転写用紙搬送間隔、転写用
紙温度のいずれかを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真式画像形成装置
の定着装置の改良に関し、特に定着装置を構成するロー
ラの表面温度をあらゆる複写条件に対応して適切に制御
することができる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等
の電子写真プロセスを利用した画像形成装置にあって
は、予め一様に帯電された感光体上に原稿反射光等の画
像情報を照射することによって静電潜像を形成し、この
静電潜像を現像装置からのトナーにより現像することに
よって得たトナー像を転写用紙上に転写してから、定着
装置によって加熱、加圧することにより定着を行ってい
る。この加熱装置は、周知の様に内部或は表面にヒータ
を備えた加熱ローラと、該加熱ローラの表面に圧接して
連れ回りする加圧ローラ等を備え、両ローラの圧接部に
転写用紙を通紙することによって転写用紙上の未定着ト
ナーを定着させている。定着装置による定着品質の良否
は、通紙時の加熱温度に大きく依存する為、加熱ローラ
の表面温度の制御は重要である。また、上記加熱温度
は、転写用紙サイズ、紙厚、搬送方向、連続通紙枚数等
々の複写条件により種々変動する為、ローラ表面をサー
ミスタ等の温度検知手段で常にモニターしながらヒータ
の出力を制御し、加熱温度（ローラ表面温度）が適正値
となるようにしている。

【０００３】定着装置のローラ温度の制御に関する技術
として、特開昭５６−７２４７０号公報には、転写用紙
のサイズに応じて加熱ローラの設定温度を切り替えるこ
とにより転写用紙のサイズの変更に追随して定着温度を
常に適正値に保持する様にした装置が開示されている。
しかし、この従来技術は、加熱ローラにのみ適用可能で
あり、加圧ローラを加熱する場合の温度制御については
一切配慮されていない。また、この公報記載の技術で
は、温度変動要因のうち、転写用紙サイズについてだけ
配慮されているが、実際には紙厚、搬送方向、連続通紙
枚数、用紙の搬送間隔、転写用紙温度（または代用特性
である環境温度）等の他の複写条件も定着品質に少なか
らず影響を与えるものである為、用紙サイズの変更だけ
に対応した制御方法は画質を維持する上で片手落ちであ
る。換言すれば、転写用紙サイズだけを手掛かりに温度
制御を行った結果設定されたローラ温度により定着を行
うと、オフセット等の異常が発生する虞れが高くなる。
また、この従来例では、待機時の設定温度のみを調整し
ている為、連続複写時における低温オフセットの発生を
防止する配慮がなされていない。

【０００４】次に、特開昭６０−２２１６２号公報には
記録紙のサイズに応じて加熱ローラ用の加熱手段への通
電量を可変にする構成が開示されているが、ローラ表面
温度を直接制御するものではないので、加熱手段の温度
を制御した結果としてローラ表面温度が適正値になる保
証がなく、安定した定着品質を得ることができるとは限
らない。また、この従来例でも記録紙サイズだけを配慮
して温度制御を行っているので、上記と同様の不具合を
有する。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記に鑑みてなされたものであ
り、定着装置を構成する加熱ローラ及び加圧ローラの表
面温度を複写条件に応じて適正値に制御する画像形成装
置に於て、記録紙サイズ以外の複写条件（変動要因）、
及びそれらの組み合わせを種々考慮しながらきめ細かい
温度制御を行うことにより安定した定着品質を得る様に
した定着装置を提供することを目的としている。また、
本発明では温度制御の対象として加熱ローラばかりでな
く加圧ローラをも含めたので、定着品質をより高めるこ
とができる。また、連続複写時の低温オフセットの発生
を防止するための複写中断／禁止温度の設定において
も、多様な複写条件を配慮した上でローラ温度の下限値
を設定したので、より適正な温度制御を行い、定着品質
を高めることができる。

【０００６】

【発明の構成】上記目的を達成するため、請求項１記載
の発明は、加熱ローラ、該加熱ローラと外周面で圧接し
て連れ回りする加圧ローラ、加熱ローラ又は加圧ローラ
の少なくとも一方に装備されてローラ表面を加熱するヒ
ータ、及び少なくとも一方のローラの表面温度を検知す
る温度検知手段等を備え、両ローラの圧接部を通過する
転写用紙上の未定着トナーを定着させる定着装置と、上
記定着装置による定着品質に影響を与える各複写条件に
対応して設定されたローラ表面の待機時温度範囲テーブ
ルを備えたメモリと、上記温度検知手段により検知され
たローラの表面温度と、上記メモリに格納された待機時
温度範囲テーブルのデータに基づいて、入力された複写
条件に対応して待機時のローラ表面の設定温度範囲を切
り替える制御部とを備えた画像形成装置において、上記
複写条件が、転写用紙の紙厚、サイズ、搬送方向、転写
用紙搬送間隔、転写用紙温度のうちのいずれかを含んで
いることを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明では、上記制御部は、
上記温度検知手段が複写中のローラ表面温度が設定下限
温度以下であることを検知した時に継続する複写動作を
中断、又は禁止することを特徴とする。請求項３記載の
発明では、上記制御部は、加熱ローラ又は加圧ローラの
内の少なくとも一方の表面温度の設定値を変更すること
を特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明では、上記複写条件が、転
写用紙の紙厚、サイズ、搬送方向、転写用紙搬送間隔、
転写用紙温度のうちのいずれかを含んでおり、しかも、
入力複写条件に対応して待機時（ヒータＯＦＦ時）のロ
ーラ表面温度の設定温度範囲を切り替えるので、定着能
力に余裕のない画像形成装置であっても、高温オフセッ
ト発生を防止すると共に、連続複写時の高定着品質を確
保できる。請求項２記載の発明では、入力複写条件に対
応してローラ下限温度を検知してローラ表面温度を制御
するので、定着能力に余裕のない機器であっても、低温
オフセットの発生を防止し、連続複写時の高定着品質を
確保できる。請求項３記載の発明では、制御部は、加熱
ローラ又は加圧ローラの内の少なくとも一方の表面温度
の設定値を変更するようにしたので、いずれかのローラ
又は両ローラに上記各実施例を適用できることとなり、
定着温度設定における柔軟性を高め、より高品質の定着
性を確保できる。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の一実施例
を詳細に説明する。図１は本発明の定着装置の一実施例
の構成説明図であり、この定着装置は、内部にヒータ３
を有した加熱ローラ１と、加熱ローラ１と圧接すると共
に内部にヒータ４を有した加圧ローラ２と、加熱ローラ
１の表面温度を検知するサーミスタ５と、加圧ローラ２
の表面温度を検知するサーミスタ６と、加熱ローラ１の
表面に圧接して摩擦力により連れ回りするオイル塗布ロ
ーラ７とを有する。符号１０は画像形成装置に装備され
た給紙部、１１は感光体を中心とする電子写真式の画像
形成部（定着装置を除く）、１２は定着装置、１３は排
出ローラである。給紙部１０には、用紙温度検知サーミ
スタ（用紙温度検知手段）１５を配置し、最上面の転写
用紙の温度（又は環境温度）を検知する。

【００１０】加熱ローラ１はアルミ製のジャーナル部の
表面に離型性材（テフロン系、又はシリコンゴム系）を
被覆したものである。加圧ローラ２も同様の構成である
が、加熱ローラ１の表面を硬質とした場合には、定着性
向上の為に加圧ローラ２の表面は弾性体を用いる。離型
性材を用いる理由は、トナーが付着しにくく、且つシリ
コンオイルを供給し易くするためである。オイル塗布ロ
ーラ７は、例えば多孔質材料から成り、かつ内部にオイ
ルタンクを備えている。表面の微細な穴から微少なシリ
コンオイルが染み出てきて加熱ローラ表面にシリコンオ
イルを塗布する。上記実施例では加圧ローラ２にもヒー
タを装備した例を示したが、ヒータ及びサーミスタを備
えない加圧ローラもある。

【００１１】図２は、上記定着装置を含む画像形成装置
の制御装置の構成を示すブロック図である。制御部２０
は、予め設定された制御プログラムに従って各種処理を
実行するＣＰＵ２１を備え、ＣＰＵ２１にはプログラム
を格納したＲＯＭ（メモリ）２２と、処理結果やデータ
を記憶するＲＡＭ２３と、入・出力回路（Ｉ／Ｏ）２
４、２５が夫々接続されている。

【００１２】定着性に影響を与える複写条件として図示
した紙厚（ｇ／ｍ² ），サイズ（Ｂ４、Ａ４、Ｂ５・・
・）、搬送方向（縦、横）、搬送間隔（複写モード）、
転写用紙温度（又は環境温度）についてのデータは、入
力インタフェース２４からＣＰＵ２１に入力される。Ｃ
ＰＵ２１では、得られた各データをＲＯＭ内の適正ロー
ラ表面温度テーブル内のデータと比較し、適正温度値範
囲から逸脱している場合には、当該適正温度範囲内に温
度を設定する為に温度制御３０、３１に制御信号を出力
する。

【００１３】紙厚についてのデータは、画像形成装置の
操作部からのキー入力信号、或は透過型フォトセンサ、
或はフィラー等から成る紙厚検知手段からの検知信号と
して作出される。用紙サイズ、搬送方向（縦、横）は、
キー入力による信号、或は給紙トレイに設けたサイズ検
知手段からの検知信号、或は搬送経路に配置した通過セ
ンサからの検知信号に基づいてＣＰＵが判定する。搬送
間隔（複写モード）は、キー入力等によるモード設定に
応じてＣＰＵが判定する。更に、転写紙温度は上記用紙
温度検知手段１５からの検知信号により判定される。

【００１４】温度制御装置３０、３１は、ＣＰＵ２１か
らの制御信号によって作動して各ヒータ３、４を所定の
タイミング、期間で作動させたり、或は作動停止させ
る。本発明におけるローラ表面温度制御方法には２通り
ある。一つは、待機時（画像形成装置の電源投入中であ
るが定着動作を行っていない時）のローラ表面の温度制
御（待機時温度制御）であり、他は低温オフセットを予
防する為に行われる低温域の下限値制御である。なお、
ここで低温オフセットとは、ローラ表面温度がある下限
温度以下にある時に、転写用紙上のトナーのうちの加熱
ローラ側の一部だけが溶融して加熱ローラに転移し、転
写用紙側のトナー部分は用紙上に未定着のまま残留する
現象をいう。

【００１５】待機時温度制御方法は、待機時中における
ローラ表面の上限温度と下限温度をコントロールする制
御方法であり、待機時上限温度は高温オフセット現象を
防止する為の限界温度であり、ローラ表面温度が上限温
度に達した時にヒータをＯＦＦさせるように制御部２０
が温度制御装置３０、３１を制御する。待機時下限温度
は、ローラ表面温度がこの温度以下になると連続複写時
に低温オフセットが発生しやすくなる温度である。この
待機時下限温度以下に温度低下することは好ましくはな
いが、この下限温度を下回ると即座に低温オフセット現
象が発生する訳ではない。この下限温度は、転写用紙の
サイズ、厚さ等の条件によって左右されるため、一定の
余裕を持って設定される。また、待機時の上限と下限の
温度範囲は、夫々絶対的な値では無く、上記変動要因
（複写条件）によって変化する温度値である。

【００１６】次に、各変動要因がローラ温度に与える影
響と、その態様を説明する。まず、定着装置において
は、転写用紙上のトナーの加熱、溶融と、転写用紙の加
熱が同時に行われ、その結果として加熱された転写用紙
上に溶融トナーが加圧溶着されるが、連続複写に於て
は、上記工程が連続して繰り返される為、ローラ上の熱
が転写用紙加熱時に消費され、ローラ表面温度が低下
し、低温オフセットが発生する。

【００１７】転写用紙加熱により消費される熱量の大小
は、次のとうりである。 (1) 紙厚が厚い程、消費熱量が大きい。例えば、カバー
用紙等に用いられる厚紙を定着する場合は、定着性が低
下する為、設定温度を予め高めに設定しておく必要があ
る。 (2) 転写用紙のサイズ（大きさ）が大きいほど消費熱量
が大きい。 (3) 一般的には、転写用紙の搬送方向は、用紙サイズ、
複写速度（毎／時間）が同一であれば、縦送りの場合の
方が紙間の間隔が短くなる為、ローラに蓄熱する余裕が
なくなり、消費熱量が大きくなる。従って、一般論とし
ては横送りの方が消費熱量が少ないといえる。しかし、
これもケースバイケースであり、場合によっては横送り
の場合の方が消費熱量が多くなることもある。 (4) 転写用紙搬送間隔は、これが短い場合にはローラ内
部からの伝導熱が急速に消費され、しかもヒータＯＮに
よる温度回復が消費熱量に追いつかない為、消費量が大
きくなる。また、機種により、複写モード（例えば、一
枚複写／原稿モードと多枚複写／原稿モード）に応じ
て、複写間隔に相違ができる。 (5) 加熱前転写用紙温度（又は代用特性である環境温
度）が低温である場合には、当然通紙時のローラ表面温
度の落ち込みも大きくなる。

【００１８】図３は高温オフセットの防止と連続複写性
を配慮して設定される「待機時温度（範囲）」と、低温
オフセットを防止する為にローラ表面温度が低温化した
ときに実施される複写中断／禁止のための基準となる適
正な「複写中断／禁止温度」に関するテーブルの一例で
ある。肉厚が厚くなればなるほど消費熱量が大きいの
で、待機時温度範囲及び中断／禁止温度は夫々高くな
る。また、縦送りと横送りの場合では、上記のように通
紙間隔が縦送りの方が短くなり、かつ一枚の用紙が加熱
ローラに接する時間も長い為、用紙との接触部の温度低
下が著くなると一般的に言える為、縦送りの場合の待機
時温度範囲の方が横送りの場合より高温に設定してあ
り、同様の理由から中断／禁止温度も縦送りの場合の方
が高く設定してある。ただし、場合によっては横送りの
方を高温に設定することもあり得る。この点は、一義的
な基準により決定されるものではなく、実際の複写条件
に応じて変更可能である。サイズに関しても面積が大き
い程、消費熱量が多くなる為、待機時温度範囲と、中断
／禁止温度は、夫々高くなる。

【００１９】図４は、「待機時温度（範囲）」と、「複
写中断／禁止温度」における適正温度を設定する為の操
作を示すフローチャートである。なお、フロー中の変動
要因（複写条件）の中にはオペレータが複写時に設定す
るものと、半自動的に画像形成装置が設定するものとが
ある。オペレータにより設定される要因であっても、オ
ペレータが意識（指定）しない項目は画像形成装置のデ
フォルト設定値に基づいて判断する。

【００２０】ステップ１において紙厚の指定がある場合
には適正ローラ表面テーブルを参照し、当該紙厚に最適
なローラ温度値データを取得する（ステップ２）。紙厚
の指定が行われない場合には、ステップ１５に示す様に
画像形成装置のデフォルト指定に対応した温度テーブル
を参照して最適温度値データを取得する。次に、ステッ
プ３ではサイズ指定の有無が判定され、指定ありの場合
にはステップ４に進み適正ローラ表面テーブルを参照
し、当該紙厚に最適なローラ温度値を取得する。指定無
しの場合にはステップ１５と同様にデフォルト設定値に
基づいて判断する（ステップ１６）。搬送方向の指定の
有無（ステップ５）、搬送間隔の指定の有無（ステップ
７）の各場合も夫々ＹＥＳであれば、適正ローラ表面テ
ーブルを参照して当該紙厚に最適なローラ温度値を取得
し、ＮＯであればデフォルト設定値に基づいて判断す
る。また、転写用紙の温度に関しては、ステップ９のよ
うに、転写用紙（又は環境温度）に対応したテーブルを
参照して当該転写用紙温度に対応した最適なローラ表面
温度を取得する。このように全ての変動要因（複写条
件）に対応した最適ローラ表面温度値を得た段階で、こ
れらの全ての条件を満たすことができるローラ表面温度
を設定する（ステップ１０）。

【００２１】こうして適正ローラ表面温度の設定が完了
した場合には（ステップ１１）、まず現在の加熱ローラ
１の表面温度を検知し、当該検知温度が待機時設定値
（範囲）以上であるか否かを判定し、当該設定値以下で
ある場合にはヒータ３をＯＮして設定値に達するまで加
熱する（ステップ１９）。続いて、再度加熱ローラ温度
を検知し、検知温度が中断／禁止温度以上でない場合に
は低温オフセットを防止する為にコピー中断／禁止処置
を採る（ステップ２０、２１）。ステップ１２において
ＹＥＳである場合と、ステップ２０においてＹＥＳであ
る場合には、夫々ステップ１３に進み、加圧ローラ２の
表面温度を検知する。ステップ１３において加熱ローラ
２の表面温度が待機時設定値以上である場合にはコピー
が可能となるが（ステップ１４）、設定値以下である場
合にはヒータ４をＯＮして設定値に達するまで加熱す
る。続いて再度加圧ローラ温度を検知し、検知温度が中
断／禁止温度以上でない場合には低温オフセットを防止
する為にコピー中断／禁止処置を採る（ステップ２３、
２４）。

【００２２】なお、上記に於て待機時設定値とは、コピ
ー受付待機時のヒータコントロール範囲であり、この設
定値の下限温度は、ヒータのＯＦＦ状態を継続した結果
としてローラが冷え始めたために、ヒータをＯＮさせた
方がベターとなる表面温度（対定着不足）である。この
設定値の上限は、ローラ表面が上昇した結果ヒータＯＦ
Ｆをしないとホットオフセットが発生することとなる温
度である。

【００２３】また、コピー中断／禁止温度とは、これ以
下の表面温度では定着不足現象が発生する為にコピー品
質のＮＧとなる虞れの高い下限値である。この場合の下
限値とは、上記待機時設定値における下限値とは異な
る。即ち、上記待機時設定値における下限値は、連続コ
ピー時のローラ表面の温度降下を見込んだ上での温度で
あり、定着品質的にはある程度の余裕を持った下限値で
ある。これに対して、コピー中断／禁止温度における下
限値は、この温度値に達すれば低温オフセットが発生す
るという値である。

【００２４】なお、加圧ローラ２に関しては、ヒータが
装備されていない場合もある。この場合には、ヒータの
ＯＮ／ＯＦＦ制御が省略される。しかし、ヒータを装備
しない場合であっても加圧ローラの表面温度を測定し、
「待機時温度（範囲）」、「複写中断／禁止温度」を設
定することは可能である。加圧ローラは定着ローラから
熱の供給を受けているために、表面温度をある程度コン
トロールすることが可能であるからである。なお、画像
形成装置の定着性能に十分な余裕があれば、加圧ローラ
の温度制御は省略可能である。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、加熱ロー
ラ１、該加熱ローラと外周面で圧接して連れ回りする加
圧ローラ２、加熱ローラ又は加圧ローラの少なくとも一
方に装備されてローラ表面を加熱するヒータ３、４、及
び少なくとも一方のローラの表面温度を検知する温度検
知手段等５、６を備え、両ローラの圧接部を通過する転
写用紙上の未定着トナーを定着させる定着装置１２と、
定着装置１２による定着品質に影響を与える各複写条件
に対応して設定されたローラ表面の待機時温度範囲テー
ブルを備えたメモリＲＯＭ２２と、温度検知手段により
検知されたローラの表面温度と、上記メモリに格納され
た待機時温度範囲テーブルのデータに基づいて、入力さ
れた複写条件に対応して待機時のローラ表面の設定温度
範囲を切り替える制御部とを備えた画像形成装置におい
て、上記複写条件が、転写用紙の紙厚、サイズ、搬送方
向、転写用紙搬送間隔、転写用紙温度のうちのいずれか
を含んでおり、しかも、入力複写条件に対応して待機時
（ヒータＯＦＦ時）のローラ表面温度の設定温度範囲を
切り替えるので、定着能力に余裕のない画像形成装置で
あっても、高温オフセット発生を防止すると共に、連続
複写時の高定着品質を確保できる。

【００２６】請求項２記載の発明では、上記制御部は、
上記温度検知手段が複写中のローラ表面温度が設定下限
温度以下であることを検知した時に継続する複写動作を
中断、又は禁止するようにしたので、入力複写条件に対
応してローラ下限温度を検知してローラ表面温度を制御
するので、定着能力に余裕のない機器であっても、低温
オフセットの発生を防止し、連続複写時の高定着品質を
確保できる。

【００２７】請求項３記載の発明では、上記制御部は、
加熱ローラ又は加圧ローラの内の少なくとも一方の表面
温度の設定値を変更するようにしたので、いずれかのロ
ーラ又は両ローラに上記各実施例を適用できることとな
り、定着温度設定における柔軟性を高め、より高品質の
定着性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例の構成説明図。

【図２】本発明の定着装置を含む画像形成装置の制御装
置の構成を示すブロック図。

【図３】「待機時温度（範囲）」と「複写中断／禁止温
度」に関するテーブルの一例を示す図。

【図４】「待機時温度（範囲）」と、「複写中断／禁止
温度」における適正温度を設定する為の操作を示すフロ
ーチャート。

【符号の説明】

１加熱ローラ、２加圧ローラ、３、４ヒータ、５
サーミスタ、６サーミスタ、７オイル塗布ロー
ラ、１０給紙部、１１画像形成部、１２定着装
置、１３排出ローラ、２０制御部、２２ＲＯＭ、
２３ＲＡＭ、３０、３１温度制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱ローラ、該加熱ローラと外周面で圧
接して連れ回りする加圧ローラ、加熱ローラ又は加圧ロ
ーラの少なくとも一方に装備されてローラ表面を加熱す
るヒータ、及び少なくとも一方のローラの表面温度を検
知する温度検知手段等を備え、両ローラの圧接部を通過
する転写用紙上の未定着トナーを定着させる定着装置
と、上記定着装置による定着品質に影響を与える各複写条件
に対応して設定されたローラ表面の待機時温度範囲テー
ブルを備えたメモリと、上記温度検知手段により検知されたローラの表面温度
と、上記メモリに格納された待機時温度範囲テーブルの
データに基づいて、入力された複写条件に対応して待機
時のローラ表面の設定温度範囲を切り替える制御部とを
備えた画像形成装置において、上記複写条件が、転写用紙の紙厚、サイズ、搬送方向、
転写用紙搬送間隔、転写用紙温度のうちのいずれかを含
んでいることを特徴とする定着装置。
【請求項２】上記制御部は、上記温度検知手段が複写
中のローラ表面温度が設定下限温度以下であることを検
知した時に継続する複写動作を中断、又は禁止すること
を特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】上記制御部は、加熱ローラ又は加圧ロー
ラの内の少なくとも一方の表面温度の設定値を変更する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。