JPH08248812A

JPH08248812A - 定着装置

Info

Publication number: JPH08248812A
Application number: JP7054729A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Kono; 雄三河野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】定着ローラの表面温度を正確に制御して、良
好な定着性を確保する定着装置を提供する。【構成】少なくとも１種の熱源、例えば長手方向に複
数のヒートパイプ４を内設する定着ローラ１と、これに
圧接する加圧ローラと、定着ローラの通紙領域外に配設
されその表面温度を検知するサーミスタ３とを備えてな
る定着装置において、サーミスタ３が出力する温度値を
所定温度分だけ低く補正する手段を付設し、その補正さ
れた温度値を用いて定着ローラの温度制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源を内蔵する定着ロ
ーラとこれに圧接する加圧ローラとを備え、転写材上の
トナー像を溶融定着するための定着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】電子複写機、プリンタ、ファクシミリ等
の画像形成装置の定着装置においては、一般に、中空円
筒状芯金部の上に例えばパーフルオロアルコキシ樹脂
（ＰＦＡ）やポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）のようなフッ素樹脂、シリコーンゴム、フッ素ゴ
ム、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物、あるいはそれら
の積層からなる離型層を設けかつ芯金部内部にヒータを
内蔵した定着ローラと、この定着ローラに押圧される機
構を備えた加圧ローラとを用いて、両ローラ間に形成さ
れるニップ部に、トナー像を担持する転写材を通過させ
ることで定着を行っている。加圧ローラは、ニップ部を
作りやすいように表面層がシリコーンゴム、フッ素ゴ
ム、フッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物等、肉厚の弾性体
で構成されるのが普通で、更に必要に応じてＰＦＡチュ
ーブ等の非粘着層を設けている。このような加圧ロール
が定着ローラと圧接することによって、その表面の弾性
層が凹み、ローラ同士の接触面積が増大することになる
のである。

【０００３】このような定着装置で通紙定着を行うと、
図１に示されるように、定着ローラ表面上の通紙部は転
写材によって奪熱され温度が低下するのに対して、非通
紙部は通紙部での温度低下に伴いヒータがオンされるた
めに加熱され、通紙枚数が増えるにつれ次第に温度上昇
する。特に通紙される紙サイズが小さい場合には、温度
上昇の程度が大きい。そのため、ローラ表面の通紙部と
非通紙部とで温度差が、図２に示されるように、次第に
拡がる。この拡がりをできるだけ小さくするためには、
通紙部に温度検知手段を配置するのがよいが、そのよう
な配置では、定着ローラに付く傷や摩耗が画像形成に影
響を与えるので、非通紙部に配置しているのが実情であ
り、したがって、正確な温度制御を行うのは無理であ
る。

【０００４】ところで定着装置では、定着ローラと加圧
ローラの双方において軸方向に温度が均一になっている
ことが望ましい。当該温度が不均一になると、温度の異
なる部分における熱膨張の差に基づくニップ差により転
写材にしわ、未定着部分、オフセット等が発生するから
である。

【０００５】しかしまた、電源投入から短時間で昇温す
ることも望まれ、これは特に低速型の装置で重要であ
る。この問題に対しては、芯金を薄くして熱容量を小さ
くすることで可能となるが、ヒータの発熱分布が表面に
そのまま現われるため、温度分布を均一化しにくく、更
に連続して画像形成を行うと、転写材に熱を奪われ、定
着ローラの表面温度が低下する問題がある。表面温度の
低下を検知してヒータの発熱量を制御すると、転写材が
通過しないローラ部分の温度が上昇しすぎて、トナーの
ホットオフセット、転写材のしわ、更には離型層のはが
れ等の問題が発生する。

【０００６】そこでこの問題に対しては、定着ローラ内
に発光分布の異なるヒータを複数個設けるようにし、ま
た複数の温度検知手段を定着ローラ軸方向の異なる位置
に設けて温度制御を行う方式もあるが、部品点数の増加
及び制御の複雑化、更には部品点数の増加に伴うコスト
の上昇や信頼性の低下が欠点となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで特開平４−１３
９４８１号公報や特開平４−３６０１８５号公報では、
定着ローラにヒートパイプを内蔵させ、定着ローラの温
度分布の均一化を図ることが開示されている。ヒートパ
イプは、その内部で作動液が気化及び液化するときの気
化熱と潜熱のやりとりで温度を均一にすることを特徴と
するものである。特開平４−１３９４８１号に提案の技
術では、ヒートパイプの内部構造を改良し、ヒートパイ
プを用いた定着ローラの温度分布の改善を行い、更に温
度検知手段を非通紙部に設けることにより、定着ローラ
表面の離型層に傷や摩耗を発生しにくくしている。特開
平４−３６０１８５号に提案の技術では、ヒートパイプ
を定着ローラの軸芯に平行とし、かつヒートパイプ及び
ヒータ発熱部の長さを通紙領域よりも短くすることによ
って、ヒータ電力の低減をも図っている。

【０００８】ヒートパイプを用いた場合の定着装置の一
例を図３及び図４に示す。定着ローラ１の中空円筒状芯
金内部中心にヒータ２が配設されるとともに、当該芯金
の壁部内の周方向に均等に４等分した位置に夫々ヒート
パイプ４が埋設挿入されている。図４に示されるよう
に、定着装置に最大サイズ、例えばＡ３サイズの転写材
が通紙された場合にも非通紙部に当たる個所に温度検知
手段たるサーミスタ３が配設されている。

【０００９】ヒートパイプを用いた定着装置では、図５
に示されるように、通紙部と非通紙部での温度差が、内
蔵ヒータのみの定着装置に比べて格段に小さくなり、そ
の程度は芯金壁に２本配設されるものより４本配設され
たものの方、したがってヒートパイプを定着ローラの周
方向により多く配設すれば、温度差を一段と小さくでき
るが、製造コスト、部品コストが上昇する。

【００１０】そこで、ヒートパイプの数を減らした状態
で、通紙部でのローラの傷付きや摩耗を避けるべくサー
ミスタを非通紙部に設けるようにすると、コストの上昇
は抑えられるが、温度分布の均一化が不充分となり、肝
心な通紙部での温度制御が不正確になる。より詳しく述
べれば、通紙部の温度が温度検知部の温度よりも低くな
るために、電力供給が不充分な時等、温度が落ち込んだ
時にトナー定着可能の下限値を割り、コールドオフセッ
ト、定着不良の不具合が発生し易くなる。この現象は特
に複写速度に対してヒータの電力が十分に確保できない
高速型の画像形成装置において顕著となる。

【００１１】本発明は、このような不具合を解決するも
ので、定着ローラの表面温度を正確に制御して、良好な
定着性を確保する定着装置を提供することを課題にする
ものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にしたがい、少なくとも１種の熱源、例えば
長手方向に複数のヒートパイプを内設する定着ローラ
と、これに圧接する加圧ローラと、定着ローラの通紙領
域外に配設されその表面温度を検知する温度検知手段と
を備えてなる定着装置において、温度検知手段が出力す
る温度値を所定温度分だけ低く補正する手段を付設し、
その補正された温度値を用いて定着ローラの温度制御を
行うように構成される。

【００１３】この温度制御に際して、通紙サイズに応じ
て、補正する所定温度値を異ならせるようにするのが好
適である。また連続通紙を行う場合には、温度制御に際
し補正する所定温度値を漸次切り換えるようにしても、
好都合である。

【００１４】少なくとも１種の熱源を内設する定着ロー
ラと、これに圧接する加圧ローラと、定着ローラの通紙
領域外に配設されその表面温度を検知する温度検知手段
とを備えてなる定着装置において、温度制御のための設
定温度よりもある温度分を越える値が上記温度検知手段
により出力された場合に、装置異常と判断して異常処理
モードをとるようにすることも、定着ローラの表面温度
を適切に制御して、良好な定着性を確保することが可能
となる。

【００１５】

【実施例】本発明の詳細を、図に示された実施例に基づ
いて、以下に説明する。本発明に係る定着装置の機械的
構成としては、従来のヒートパイプ式ローラと基本的に
同じであるので、説明の簡略化のために、機械的構成に
ついては、上記発明が解決しようとする課題の項での説
明に譲り、ここでは本発明と特に関係のある部分につい
てのみ述べることとする。

【００１６】上述のように、通紙定着を繰り返すと、転
写材により奪熱される通紙部と非通紙部とでは次第に温
度差が生じる。しかも通紙される転写材サイズが小さけ
れば小さいほど、その温度差が大きい。そこで、サーミ
スタを予定最大転写材の通紙領域の範囲外の非通紙部に
配置しながら、当該個所で検知される温度に対して補正
を加える。その補正値ΔＴは、図６から理解されるよう
に、通紙される転写材の予定最小サイズの際の通紙部と
非通紙部での最大温度差、所謂飽和温度差から求められ
る定数である。補正後の温度は、通紙部での定着ローラ
の表面温度を想定したものとなり、温度低下によって定
着可能温度を割り込む前に、リカバリー動作、ＣＰＭダ
ウン等を行うことが可能となる。図７に温度補正を行う
際のフローを示す。待機状態においては、サーミスタで
実際に検知された温度Ｔ’を制御用温度として取り扱っ
て温度制御を行う。一方、コピーがスタートし、通紙状
態となった段階では、サーミスタで検知された温度Ｔ’
に対して補正値ΔＴで補正し（Ｔ’−ΔＴ）、その補正
温度をもって温度制御を行う。

【００１７】補正値ΔＴは上記のように飽和温度差であ
るが、非通紙部に配設されたサーミスタでの検知温度を
定着動作で重要な通紙部温度に修正した上で温度制御を
行うようにするものであるから、当該補正値は通紙され
る転写材のサイズによって相違させるのが、より正確な
温度制御に供することとなる。そこで、図８に示される
ように、使用可能性のある転写材の各サイズに応じて飽
和温度差ΔＴを予め測定しておき、図７のフローを用い
て各サイズ毎に補正を行うようにするのが好適である。

【００１８】また図１から理解されるように、奪熱され
る通紙部と非通紙部との夫々の定着ローラ表面温度は、
通紙枚数が増えるにつれて刻々と変化し、それにつれて
温度差が生じるものである。すなわち、補正値ΔＴは図
９に示されるように通紙枚数に従う関数曲線をとるもの
である。したがって、同一サイズの転写材を通紙定着す
る場合にも、通紙枚数に応じて漸次補正値を変化するの
が適切である。また各サイズに応じて、個別に漸次、補
正値を切り換えれば、より一層効果的である。

【００１９】ヒートパイプが正常に動作する場合、定着
ローラの表面温度は、通紙枚数が増加するにつれて通紙
部で徐々に低下し、非通紙部では図１０に示されるよう
に、一旦下がった後、加温によって次第に上昇し、設定
温度近傍でＯＮ-ＯＦＦ制御によって温度維持される。
しかしながら、ヒートパイプが破損等すると、非通紙部
の温度は上昇し続け、その部位に設けられたサーミスタ
の検知温度は図示の如くになる。そこで、設定温度より
もＴ_t以上に昇温した場合に、異常と判断して機械の動
作を止める等の異常処理モードで対処するようにする。
Ｔ_tは異常使用時に誤動作しないためのマージンであ
り、小サイズ通紙において飽和する前述のΔＴより大き
くとられる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１又は２に記載の定着装置によれ
ば、温度検知手段が出力する温度値を所定温度分だけ低
く補正する手段を付設し、その補正された温度値を用い
て定着ローラの温度制御を行うので、正確な温度制御が
でき、良好な定着性が確保されることとなる。

【００２１】請求項３に記載の定着装置によれば、温度
制御に際して、通紙サイズに応じて、補正する所定温度
値を異ならせるようにするので、定着処理の転写材サイ
ズが変化して定着ローラからの奪熱量が変わっても正確
な温度検知が可能で、一層的確な温度制御が実現する。

【００２２】請求項４に記載の定着装置によれば、連続
通紙を行う場合には、温度制御に際し補正する所定温度
値を漸次切り換えるようにするので、通紙部と非通紙部
の温度差が経時的に変化しても正確な温度検知をするこ
とができ、一層的確な温度制御が実現する。

【００２３】請求項５に記載の定着装置によれば、温度
制御のための設定温度よりもある温度分を越える値が上
記温度検知手段により出力された場合に、装置異常と判
断して異常処理モードをとるので、簡易に装置の異常を
感知でき、異常動作の中で定着処理することを回避でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のヒータを用いた定着装置における通紙枚
数と定着ローラ温度の関係を示すグラフである。

【図２】従来のヒータを用いた定着装置における通紙枚
数と通紙部／非通紙部の温度差の関係を示すグラフであ
る。

【図３】ヒートパイプを備えた定着ローラの概略横断面
図である。

【図４】ヒートパイプを備えた定着ローラの概略平面図
である。

【図５】ヒートパイプを備えた定着ローラにおける通紙
枚数と通紙部／非通紙部の温度差の関係を示すグラフで
ある。

【図６】サーミスタからの出力値を補正する概念を説明
するグラフである。

【図７】待機状態と通紙状態とで夫々温度制御を行う場
合のフローを示す図である。

【図８】通紙サイズ毎に補正値を変えることを説明する
グラフである。

【図９】補正値が通紙枚数の関数曲線をとることを説明
するグラフである。

【図１０】非通紙部における定着ローラの温度変化を示
すグラフである。

【符号の説明】

１定着ローラ２ヒータ３サーミスタ４ヒートパイプ

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｈ０５Ｂ 3/00 ３３５Ｈ０５Ｂ 3/00 ３３５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１種の熱源を内設する定着ロ
ーラと、これに圧接する加圧ローラと、定着ローラの通
紙領域外に配設されその表面温度を検知する温度検知手
段とを備えてなる定着装置において、前記温度検知手段が出力する温度値を所定温度分だけ低
く補正する手段を付設し、その補正された温度値を用い
て定着ローラの温度制御を行うことを特徴とする定着装
置。
【請求項２】長手方向に複数のヒートパイプを埋設し
た定着ローラと、これに圧接する加圧ローラと、定着ロ
ーラの通紙領域外に配設されその表面温度を検知する温
度検知手段とを備えてなる定着装置において、前記温度検知手段が出力する温度値を所定温度分だけ低
く補正する手段を付設し、その補正された温度値を用い
て定着ローラの温度制御を行うことを特徴とする定着装
置。
【請求項３】通紙サイズに応じて、補正する所定温度
値を異ならせることを特徴とする請求項１又は２に記載
の定着装置。
【請求項４】連続通紙の際に、補正する所定温度値を
漸次切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載
の定着装置。
【請求項５】少なくとも１種の熱源を内設する定着ロ
ーラと、これに圧接する加圧ローラと、定着ローラの通
紙領域外に配設されその表面温度を検知する温度検知手
段とを備えてなる定着装置において、温度制御のための設定温度よりもある温度分を越える値
が前記温度検知手段により出力された場合に、装置異常
と判断して異常処理モードをとることを特徴とする定着
装置。