JPH08262896A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加圧ローラが高温の状態でも紙皺や高温オフ
セットを発生させず、加圧ローラが冷えている状態でも
良好な画像定着性を確保する事。 【構成】 加熱ローラの検知温度と目標温度との温度差
に比例して加熱ローラの熱源であるハロゲンランプへ通
電する電力を比例制御し、加熱ローラの検知温度と検知
したときの目標温度とから加圧ローラ温度を予測し、次
に加圧ローラの温度に適した加熱条件（加熱ローラの目
標温度等）を再度設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に電子写真方式によ
る画像形成装置に適用される熱定着装置に関する。詳し
くは、互いに圧接する加熱部材と加圧部材とを有し、加
熱部材または加熱体の温度を検知する温度検知手段を有
し、温度検知手段の出力結果に応じ発熱部材に供給する
電力を比例制御する事により、加熱部材を目標温度に制
御すると共に、加熱部材と加圧部材との間の圧接部にお
いて未定着トナー像を担持する被加熱体を挟持搬送する
ことにより、被加熱体上にトナー像を定着する定着装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、定着装置としては熱ローラやベル
トなどによる熱定着装置が一般的に用いられているが、
このような定着装置においては、加圧部材の温度が低い
場合には定着不良が発生し、また、加圧部材の温度が高
い場合には被加熱体（紙）に皺が発生したり、加熱部材
へのトナー付着（高温オフセット）が発生するという問
題があった。

【０００３】特に、画像形成装置として、プリンターや
ファクシミリ等のように外部から転送される画像データ
を受信し、更に、内部で画像データを処理する装置にお
いては、連続的に形成するような場合、前回の画像出力
（ｎ枚目の紙）と次回の画像出力（ｎ＋１枚目の紙）ま
での時間、即ち、定着装置に連続的に通紙される紙と紙
との間（紙間）の時間が、画像データの量や種類に応じ
て不定となるため、定着装置においては紙間の時間に応
じて、加圧部材の温度が変動し、定着不良または紙皺や
高温オフセットが発生するという問題があった。例え
ば、画像データの量が多く、画像データの転送や装置内
部でのデータ展開に時間を要する場合や、グラフィック
ス画像などの画像データが複雑で処理に時間を要する場
合には、次回の画像出力までに時間を要し、紙間時間が
長くなる。画像形成装置の多くは、この紙間の時間にも
定着装置の立ち上がり時間を短縮する目的で加熱部材の
温度を、画像形成中と同じまたは若干低く保持するた
め、定着装置に紙が存在するか否かに関わらず、加熱部
材への電力供給や加熱ローラの回転駆動が行われ、その
結果、紙間が長くなると、加熱部材からの熱により加圧
部材の温度は上昇し、紙皺や高温オフセットが発生す
る。一方、紙間時間が短くなると、紙間において加熱部
材から加圧部材に与えられる熱よりも、定着装置に紙が
存在する（通紙）時に加圧部材から紙に奪われる熱の方
が大きくなるために、加圧部材の温度が低下し、定着不
良が発生する。このように、加圧部材の温度は被加熱体
への定着トナー像の定着特性に大きく影響する。

【０００４】そこで、上記を鑑みて、加圧部材の温度に
応じ加熱部材の温度を適切に設定する事が求められてい
る。例えば、特開昭５０−３９５５４号公報において
は、加熱部材のみならず、加圧部材にも温度検知手段を
設置し、加圧部材の温度が低い場合には加熱部材の温度
を高くし、また、加圧部材の温度が高い場合には加熱部
材の温度を低く制御する事が提案されている。

【０００５】一方、近年、省電力化の要求から、印字終
了後、定着装置への電力を遮断する事が行われている。
この場合、印字間の履歴により加圧ローラ温度が千差万
別に変化し、定着特性をばらつかせる。従って、これを
改良するため加圧ローラ温度を予想する手法が提案され
ている。

【０００６】そこで、特開平５−２８９５６２号公報で
は、定着装置に連続的に通紙される紙と紙との間（紙
間）において加熱体への電力供給を停止し、加熱体を放
熱させたときの温度低下速度を検知する例が開示されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、定着装
置にとって、加圧部材の温度に応じ加熱部材の温度を適
切に設定することは必要不可欠である。

【０００８】しかし、特開昭５０−３９５５４号公報の
ように、加圧部材の温度を検知するために温度検知手段
を設置すると、定着装置の構成が複雑になる。また、一
般に、温度検知手段は接触式であり、加圧部材は柔軟な
弾性体であるため、加圧部材と温度検知手段が当接して
いる部分では、加圧ローラの磨耗あるいは欠損し、部分
的に加圧力が得られなくなり、その結果、定着不良が発
生したり、紙皺が発生するという問題がある。

【０００９】また、特開平５−２８９５６２号公報に
は、紙間において加熱体への電力供給を停止し、加熱体
を放熱させたときの温度低下速度を検知する場合は、や
はり、フィルム加熱方式の如く、加熱体（発熱体）が熱
容量の小さなフィルムを介して被加熱体を加熱するよう
な場合には、加熱部材は容易に温度低下するため、温度
低下速度の検知時間が短時間で容易に行うことができ、
かつ、温度低下後更に加熱部材を目標温度に上昇させる
ことも容易にできるが、熱ローラなどの一般的な熱定着
装置の場合では、加熱部材の熱容量が大きいため、加熱
部材の温度低下を短時間で精度良く検知することは不可
能であり、また、加熱部材の温度を一旦下げた後に更に
加熱して目標温度に制御することは無駄な電力ならびに
時間を消費することになり望ましくない。

【００１０】本発明の目的は、加圧部材の温度を検知す
るための手段を別途必要としない簡単な構成で、加圧部
材の温度を精度良く検知することが可能であり、かつ、
加圧部材の温度に応じ加熱部材の温度などの加熱条件を
適切に設定することが可能な定着装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の定着装置は、互
いに圧接する加熱部材と加圧部材を有し、前記部材間の
圧接部において未定着トナー像を担持する被加熱体を挟
持搬送し、前記加熱部材の温度を検知する温度検知手段
を有する定着装置において、前記温度検知手段からの温
度検知の結果に基づき、前記加熱部材に供給する電力を
比例制御し、前記加熱部材を所定の目標温度に制御する
温度制御手段とを有し、加熱部材の温度を検知したとき
の目標温度と検知温度とから加熱条件を変更する加熱条
件変更手段を有することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の定着装置は、加熱部材の温
度を検知したときの目標温度と検知温度とから加圧ロー
ラ温度を予測し、加圧ローラ温度を予測した結果から加
熱条件を変更する加熱条件変更手段を有することを特徴
とする。

【００１３】また、本発明の定着装置は、前記目標温度
と前記検知温度とから次の目標温度を変更する目標温度
変更手段を有することを特徴とする。

【００１４】また、本発明の定着装置は、少なくとも前
記加圧部材が回転体であり、前記目標温度と前記検知温
度とから前記被加熱体が前記圧接部に到達する前に前記
回転体が回転する時間を設定する回転時間設定手段を有
することを特徴とする。

【００１５】また、本発明の定着装置は、前記目標温度
と前記検知温度とから前記加熱部材への非通電時間を設
定する非通電時間設定手段を有することを特徴とする。

【００１６】

【作用】ここでは、加熱部材として加熱ローラ、加熱体
として加熱ローラ内に配置されたハロゲンランプ、加圧
部材として加圧ローラを用い、温度検知部材により加熱
ローラの温度を検知し、加熱部材の温度に応じ加熱体へ
通電する電力量を比例制御し、加熱ローラの温度を制御
する定着装置を例に挙げ本発明の作用を説明する。

【００１７】周知のように、比例制御では温度検知部材
により検知した加熱ローラの温度と目標温度との偏差に
比例してハロゲンランプへの供給電力を決定する。

【００１８】加熱ローラの熱はこれに接触する加圧ロー
ラや他の加熱ローラの接触部材や加熱ローラの周辺空気
に放熱し、特に加圧ローラへの放熱が大きい。従って、
加圧ローラ温度が低いと加熱ローラから加圧ローラに吸
収される熱量が大きく、比例制御の場合には加熱ローラ
温度は低い温度で安定し、逆に、加圧ローラ温度が高い
と加熱ローラ温度は高い温度で安定する。このように、
比例制御では加熱ローラの放熱量に比例して加熱ローラ
の温度が目標温度に対し偏差を持つ。従って、この現象
を利用すれば、比例制御を行っている場合は加熱ローラ
の温度から加圧ローラの温度を予測できることを見いだ
した。

【００１９】次に、式で本発明の作用について説明す
る。

【００２０】加熱ローラへの投入熱量をＮI、加熱ロー
ラからの放熱量をＮO、加熱ローラの熱容量をＣ、加熱
ローラの温度上昇量をΔＴ1とすると、これらの関係は
次式で示される。

【００２１】 ＮI ＝ ΔＴ1・Ｃ ＋ ＮO …（１） 更に、熱的に定常状態になると加熱ローラの温度は一
定、即ち、 ΔＴ1 ＝ ０ となり、式（１）は、 ＮI ＝ ＮO …（２） となる。

【００２２】一方、比例制御であるためハロゲンランプ
への投入熱量ＮIは加熱ローラの目標温度Ｔｃと現在の
加熱ローラの温度Ｔｍとの温度差に比例し、次式に従
う。

【００２３】 ＮI ＝ Ｋ1・（Ｔｃ − Ｔｍ） ＋ Ｋ2 …（３） 尚、Ｋ1とＫ2はそれぞれ定数を示す。

【００２４】また、放熱量ＮOは加熱ローラ温度Ｔｍと
加圧ローラ温度Ｔｋとの温度差に比例するので、放熱量
ＮOは次式に従う。尚、Ｋ3は定数を示す。

【００２５】 ＮO ＝ Ｋ3・（Ｔｍ − Ｔｋ） …（４） 式（２）、（３）、（４）より次式が得られる。

【００２６】 Ｋ1・（Ｔｃ − Ｔｍ） ＋ Ｋ2 ＝ Ｋ3・（Ｔｍ − Ｔｋ） …（５） 式（５）を変形し、次式を得た。

【００２７】 Ｔｋ＝(1+Ｋ1／Ｋ3)・Ｔｍ−（Ｋ1／Ｋ3） ・Ｔｃ−Ｋ2／Ｋ3 …（６） ここで、（1+Ｋ1／Ｋ3）、（Ｋ1／Ｋ3）と（Ｋ2／Ｋ3）
は定数であるので、それぞれＡ1、Ａ2、Ａ3と置き直す
と式（６）は次式のように書き換えられる。

【００２８】 Ｔｋ＝Ａ1・Ｔｍ−Ａ2・Ｔｃ−Ａ3 …（７） 式（７）から加熱ローラ温度Ｔｍと目標温度Ｔｃから加
圧ローラ温度Ｔｋが得られる事が判った。即ち、目標温
度Ｔｃと加熱ローラ温度Ｔｍとから加圧ローラ温度Ｔｋ
が精度良く予測できる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例ならびに図面に基づき
説明する。

【００３０】図１は本発明の一実施例である定着装置の
概略図である。

【００３１】図１の定着装置は、アルミニウムなど熱伝
導性の良い金属円筒からなる加熱ローラ１及び加熱ロー
ラ１の内部に配置されたハロゲンランプ等の加熱体７に
より構成される加熱部材と、金属製シャフトの外周面に
シリコーンゴムなどの弾性体を形成した加圧ローラ２で
ある加圧部材により構成され、図示しない荷重手段によ
り加熱ローラ１と加圧ローラ２は互いに圧接し、圧接部
１１を構成している。

【００３２】さらに、加熱ローラ１の外周面に接触する
ようにあるいは加熱ローラ１の外周面近傍に、サーミス
タなどの温度検知手段８が設置されている。

【００３３】尚、加熱ローラ１並びに加圧ローラ２は、
図示しない駆動装置により回転駆動され、被加熱体１２
である紙は矢印の方向から加熱ローラ１と加圧ローラ２
の圧接部（ニップ）に進入し、定着装置のニップにおい
て定着がなされた後、定着装置より排出される。

【００３４】また、定着装置にはその他必要に応じて、
定着後の紙を加熱ローラ１から剥離するための剥離爪９
や、定着装置のニップから排出される紙を定着装置から
円滑に排出するための排紙ローラ１０や、加熱ローラ１
表面にシリコーンオイル等の離形剤を塗布し、かつ、加
熱ローラ１の表面に付着したトナーを除去するためのオ
イル含浸パッド等のクリーナなどが設けてあってもよ
い。

【００３５】ここで、加熱部材の温度を制御する方法に
ついて説明する。

【００３６】加熱部材（より具体的には加熱部材の一部
を構成する加熱ローラ１）の温度は加熱ローラ１の内部
に配置された加熱体７から放出される熱量により制御さ
れる。加熱体７が放出する熱量は温度制御手段１３から
供給される電力量により制御される。加熱ローラ１の温
度は温度検知手段８により検知され、温度検知手段８は
加熱部材の温度に応じた信号を温度制御手段１２に対し
出力する。温度制御手段にはあらかじめ加熱部材が目標
とする温度（加熱手段が最終的に到達すべき、かつ、到
達後は維持されるべき温度）が目標温度として設定され
ている。温度制御手段１３は目標温度と温度検知手段８
からの検知温度をＣＰＵ１６により比較し、その結果に
応じて、加熱体７へ供給する電力量を制御する。

【００３７】温度検知手段８により検知される加熱ロー
ラ１の温度が温度制御手段１３に設定される目標温度と
比較して低い場合は、温度制御手段１３は加熱体７に供
給する電力量を増加させ、逆に高い場合は、温度制御手
段１３は加熱体７に供給する電力量を減少させることに
より、加熱ローラ１の温度は目標温度近くに制御され
る。

【００３８】具体的には温度検知手段８としてサーミス
タを用い、サーミスタからの出力はＡ／Ｄコンバータに
よりＡ／Ｄ変換され、温度制御手段であるＣＰＵ１６に
取り込まれる。ＣＰＵ１６はメモリ（ＲＯＭ）１９に記
憶されている加熱部の目標温度とサーミスタからの出力
を比較演算し、その結果に基づき、加熱体７であるハロ
ゲンランプに通電する電力を制御する。温度制御手段１
３はハロゲンランプに通電するＡＣ電圧の位相及び／ま
たは波数を制御する等の方法により、ハロゲンランプに
通電する電力量を制御する。

【００３９】ハロゲンランプなどの加熱体７に通電する
電力量を制御する方法の一例を説明する。

【００４０】温度制御手段から加熱体７への通電時間
は、ある一定の時間間隔毎に制御される。この時間間隔
を制御周期と呼ぶ。この制御周期に対し、実際に加熱体
７に通電される時間の割合をデューティーと呼ぶ。例え
ば、制御周期が１秒で、デューティーが１０％のとき
は、１００ｍｓ加熱体に通電し、９００ｍｓは通電しな
い。デューティーが１００％の時の消費電力が４００ｗ
であるとき、デューティーを１０％とすれば、消費電力
は略４０Ｗとなる。このように、デューティーを変化さ
せることにより、加熱体７に通電する電力量を調節し、
加熱ローラ１の温度を制御することができる。

【００４１】次に、ハロゲンランプなどの加熱体７に通
電する電力量を制御する方法の一例である比例制御を説
明する。

【００４２】比例制御は加熱ローラの検知温度（温度検
知手段８により検知される温度）と目標温度との差に比
例した電力を出力する。図２に比例制御における加熱ロ
ーラの検知温度に対するハロゲンランプの出力特性の一
例を示す。図２の横軸は加熱ローラの検知温度であり、
縦軸はデューティーである。

【００４３】加熱ローラの検知温度がＡ未満ではデュー
ティーを１００％とし、Ｃ以上では０％とする。Ａから
Ｃの間では加熱ローラの検知温度と目標温度Ｂの差に比
例したデューティーを出力する。従って、加熱ローラの
検知温度を目標温度に制御する場合、比例制御では、例
えば図２の点Ｄのように加熱ローラの放熱量が大きい場
合には加熱ローラの検知温度が低くなり、大きい電力を
供給する。また、図２の点Ｅのように加熱部材の放熱量
が小さい場合には加熱ローラの検知温度が高くなり、小
さい電力を供給する。

【００４４】また、検知温度が目標温度Ｂを越えて、Ｂ
からＣの間でも、若干のデューティーが必要であるが、
これは加熱ローラから加圧ローラへの放熱があるため、
定常状態を保つために放熱量相当のデューティーが必要
となるためである。

【００４５】一方、比例制御（Ｐ制御）の他、温度偏差
の積分に比例して電力を出力する方法（Ｉ制御）、温度
の変化率に比例して電力を出力する方法（Ｄ制御）が知
られており、一般にはこれらＰ、Ｉ、Ｄを組み合わせて
ＰＩ制御や、ＰＩＤ制御、ＰＤ制御等が用いられてい
る。当然、本発明はＰ制御を含むこれらＰＩ、ＰＤ、Ｐ
ＩＤ制御でも応用できる。

【００４６】本発明の定着装置は加熱ローラの温度を検
知し、検知した結果に基づきハロゲンランプへの供給電
力を比例制御し、加熱ローラの温度を目標温度に制御
し、加熱ローラの温度を検知したときの検知温度Ｔｍと
目標温度Ｔｃとから加圧ローラ温度を予測し、予測した
加圧ローラ温度に適切な加熱条件を設定する。

【００４７】このアルゴリズムを図３に示す。次に、図
３に従い本発明の一例を説明する。加熱条件を変更する
ルーチンを開始すると、目標温度Ｔｃと加熱ローラの検
知温度Ｔｍを認識し、目標温度Ｔｃと加熱ローラの検知
温度Ｔｍとから加圧ローラ温度Ｔｋを予測し、加圧ロー
ラ温度Ｔｋに適切な加熱条件を設定する。

【００４８】さて、ここで、加熱ローラの検出温度Ｔｍ
と目標温度Ｔｃとの偏差に比例してハロゲンランプへの
電力を制御し、目標温度ＴｃをＴｃ1〜Ｔｃ4とし、それ
ぞれの目標温度において加圧ローラ温度Ｔｋを振り、加
熱ローラの検知温度Ｔｍを測定したところ、図４の様な
結果を得た。図４の横軸は加熱ローラの検出温度Ｔｍ、
縦軸は加圧ローラ温度Ｔｋを示す。図４に示すように、
目標温度Ｔｃと検知温度Ｔｍとから加圧ローラ温度Ｔｋ
が一義的に定まり、本明細書の「作用」で述べた式
（７）が裏付けられた。

【００４９】従って、目標温度Ｔｃと加熱ローラの検出
温度Ｔｍとから加圧ローラ温度Ｔｋを予測し、加圧ロー
ラ温度Ｔｋに適切な加熱条件を設定することにより定着
不良や紙皺やオフセットが防止できる。

【００５０】＜実験例１＞本実験例では、目標温度と加
熱ローラの検知温度とから加圧ローラ温度を予測し、次
に加圧ローラの温度に適した加熱ローラの目標温度を再
度設定した。

【００５１】本実験例で用いた定着装置は、図１に示す
ように互いに押し圧当接する一対の加熱ローラと加圧ロ
ーラとのニップに像支持体である紙を挟持搬送し、紙の
画像形成面は加熱ローラに接触し、加熱ローラの内部に
加熱体（ヒータ）として４００Ｗのハロゲンランプを配
置し、定着を行った。

【００５２】加熱ローラとしてフッ素樹脂により被覆層
を形成したアルミニウム製円筒（外径１８ｍｍφ、肉厚
０．６ｍｍ）、加圧ローラとして鋼製シャフト外周面に
射出成型によりＪＩＳ−Ａ硬度２３度のシリコーンゴム
層を形成したローラ（外径１８ｍｍ）を用いた。加熱ロ
ーラと加圧ローラを図示しない荷重手段により総荷重６
ｋｇｆで圧接した。また、図示しない駆動装置により加
熱ローラを回転駆動し、搬送速度を２３．４ｍｍ／秒と
した。尚、環境温度は２０℃、環境湿度は５０％とし
た。

【００５３】また、加熱ローラの温度制御は１秒周期
で、目標温度Ｔｃと現在の加熱ローラ温度Ｔｍとの偏差
に対し電力を比例制御し、温度調節を行った。電力の調
整は１秒を１００％とするデューティー制御で行った。
また、デューティー（Ｄｕｔｙ）の制御式は Ｄｕｔｙ（％）＝３．８×（Ｔｃ−Ｔｍ）＋２３．２ Ｔｃ：目標温度 、Ｔｍ：加熱ローラの検知温度 とし、この制御式で計算した結果、Ｄｕｔｙが１００％
以上となった場合は１００％とし、０％以下となった場
合は０％とした。

【００５４】また、加熱ローラの温度はサーミスタによ
り検知した。このとき、サーミスタに１．５７ｋΩの抵
抗を直列に配置し、５ＶのＤＣ電圧を印加し、サーミス
タと抵抗とにより分圧された電圧を８ｂｉｔのアナログ
デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータにより量子化し、ＣＰＵ
により読みとった。この量子化した値をＡＤ値と呼ぶ。
従って、上記デューティーの制御式においてＴｃとＴｍ
はＡＤ値で与えられる。

【００５５】上述したように本実験例ではＴｃとＴｍと
から次のＴｃ’を決定する。この決定は次の〜によ
り作成した表に従って行う。

【００５６】加熱ローラの目標温度の設定 あらかじめ求められている定着良好範囲（定着マップと
呼ぶ）に基づき加圧ローラ温度に対応する加熱ローラの
目標温度を設定する。

【００５７】Ｔｍと加圧ローラ温度との相関 加熱ローラ温度を設定した目標温度Ｔｃに制御し、加圧
ローラ温度Ｔｋに対応する加熱ローラの検知温度Ｔｍを
調べる。

【００５８】各目標温度Ｔｃに制御しているときの加
熱ローラの検知温度Ｔｍに対する次に設定すべき加熱ロ
ーラの目標温度を定める。

【００５９】以下に、前記の〜について詳細に説明
する。

【００６０】加熱ローラの目標温度の設定 図５はいわゆる定着マップであり、横軸に加圧ローラ温
度、縦軸に加熱ローラ温度をとった。

【００６１】線ａは定着率を示す線で、この線を含み、
この線より上の領域が定着良好な領域である。

【００６２】また、紙の先端が定着装置のニップに入っ
たときの加圧ローラ温度は朝一状態（定着装置が冷え切
った状態）から印字を開始した１枚目が最も低かった。
尚、１枚目の先端が定着装置のニップに到達するのは定
着装置の回転駆動を開始してから１５秒後とした。ま
た、この最も低い加圧ローラ温度は加熱ローラの温度に
依存し、加熱ローラ温度が高くなると最低の加圧ローラ
温度は高くなる。線ｂはこの最低の加圧ローラ温度、即
ち、朝一状態から印字を開始し、１枚目の先端が定着装
置のニップに入ったときの加圧ローラの温度を示す。従
って、定着装置を起動した後、加圧ローラ温度はこの線
に対して高温側となる。

【００６３】線ｃより上の領域は高温オフセットが発生
するため、両ローラの温度を線ｃよりも低温側とする必
要がある。

【００６４】線ｄより上の領域は紙皺が発生するため、
両ローラの温度を線ｄよりも低くする必要がある。

【００６５】「従来の技術」で述べたように、プリンタ
ーやファクシミリ等では紙間時間は不定であり、加圧ロ
ーラの飽和温度は紙間時間が長いほど高くなるが、本実
験例では紙間時間の最大を１２秒とし、このときの加圧
ローラの飽和温度を線ｅで示す。従って、加圧ローラの
温度はこの線以下の温度となる。

【００６６】定着が良好に行われるためには、加熱ロー
ラと加圧ローラの温度はこれら線ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅに
囲まれた５角形の内の領域にある必要がある。

【００６７】そこで、常に良好な印字が得られるよう
に、加圧ローラ温度に応じて加熱ローラの温度を図５の
実線で示すような４段階の温度に設定した。

【００６８】この加圧ローラ温度に応じて設定すべき加
熱ローラ温度を表１に示す。

【００６９】本発明により加圧ローラ温度を予測し、表
に従って加熱ローラ温度を設定すれば、常に良好な画像
が得られる。

【００７０】

【表１】

【００７１】Ｔｍと加圧ローラ温度との相関 次に加熱ローラの検知温度Ｔｍと加圧ローラ温度Ｔｋの
関係を示す。

【００７２】加熱ローラ温度を目標温度Ｔｃに制御し、
加圧ローラ温度を変化させたときの加熱ローラの検知温
度Ｔｍと加圧ローラ温度Ｔｋとの対応を調べた。

【００７３】調べた結果を表２から表５に示す。表２か
ら表５は異なる目標温度に対応し、目標温度はそれぞ
れ、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃であり、
ＡＤ値はそれぞれＴｃ1＝１２６、Ｔｃ2＝１４０、Ｔｃ
3＝１５４、Ｔｃ4＝１６６とした。

【００７４】調べた結果、 列［ａ］Ｔｍに対応する加
圧ローラ温度Ｔｋは列［ｂ］の様になった。

【００７５】このように、ＴｃとＴｍからＴｋが一義的
に求まり、加圧ローラ温度を予想することができる。

【００７６】ＴｃとＴｍに対応する次に設定すべきＴ
ｃ’を決定する 次に、表１に従い、予測した加圧ローラ温度Ｔｋに対応
し定着良好となるＴｃ’を列［ｃ］のように定めた。こ
の列［ｃ］の温度は列［ｄ］に示すＡＤ値に相当する。

【００７７】以上から、例えば、150℃に制御している
場合、加熱ローラの温度が検知時に表２の列［ａ］のＡ
Ｄ値であるとき、表２の列［ｄ］の値を加熱ローラの次
の目標温度Ｔｃ’とすれば、常に定着が良好で、高温オ
フセットや紙皺のない画像を得ることができる。

【００７８】尚、加熱ローラの目標温度の変更のルーチ
ンを印字開始後１枚目の前空回し中、または定着装置の
ニップに紙がないとき、いわゆる紙間で行えば、加圧ロ
ーラが加熱ローラと直接接触しているため、加圧ローラ
の温度をより精度良く予測することができる。また、加
圧ローラ温度が急激に変化しない場合には所定枚数毎の
紙間で加熱ローラの目標温度の変更のルーチンを行えば
良く、ＣＰＵの処理の負担をかけないので、他の処理の
妨げにならない。また、加熱ローラの温度振れが大きい
場合には連続する２回または複数回の温度検知結果を平
均化し、その平均値により加圧ローラ温度を予測し、加
熱ローラの次の目標温度Ｔｃ’を設定すればより精度良
く加圧ローラ温度を予測でき、環境や紙質が悪化しても
定着不良や紙皺やオフセットの発生を防止できる。

【００７９】

【表２】

【００８０】

【表３】

【００８１】

【表４】

【００８２】

【表５】

【００８３】＜実験例２＞本実験例では加熱ローラの目
標温度と加熱ローラの検知温度とから加圧ローラ温度を
予測し、紙が定着装置のニップに到達する前に行う定着
装置の回転駆動の時間を加圧ローラ温度の予測結果に基
づき設定した。

【００８４】一般のＯＨＰ用シートを図１に示した定着
装置に通紙し定着したところ、ＯＨＰシートは加圧ロー
ラが１３０℃未満では曲がり、いわゆるカールが発生
し、ＯＨＰによる投影の時に画像ぼけを生じた。しか
し、１３０℃以上ではカールが微少であり、投影しても
画像ぼけを生じなかった。

【００８５】従って、ＯＨＰシートを定着する場合には
加圧ローラを１３０℃以上にする必要がある。

【００８６】特にオンオフプリンターでは、待機時には
ヒータをオフするため、加圧ローラ温度が冷えるため、
ＯＨＰシートを定着する前に、加熱ローラ温度を高く保
持した状態で定着装置を所定時間回転駆動し、加圧ロー
ラ温度を高くする必要がある。

【００８７】図６は定着装置のニップに紙を挟まない状
態で両ローラを回したとき（この状態を以後、「空回
し」と呼ぶ）の加圧ローラの温度上昇曲線を示し、横軸
は時間（秒）、縦軸は加圧ローラ温度（℃）を示す。
尚、加熱ローラの目標温度は１７０℃とした。加圧ロー
ラ温度は１３０℃に９０秒で到達した。

【００８８】空回しを開始してからの時間をｔとする。
ただし、ｔの最大は９０秒とする。

【００８９】ある時間ｔのときの加圧ローラ温度をＴｋ
とし、加圧ローラ温度がＴｋの時に１３０℃に達するま
でにかかる時間をｔ’とすると、 ｔ’＝９０−ｔ が成り立つ。

【００９０】この式と図６から、ある加圧ローラ温度の
時、加圧ローラが１３０℃に達する時間を示したのが図
７である。図７の横軸は加圧ローラ温度、縦軸は加圧ロ
ーラがほぼ１３０℃に達する時間を示す。

【００９１】図７から加圧ローラ温度に対する必要な空
回し時間を表６の様に設定した。

【００９２】

【表６】

【００９３】本実験例では表７は本実験例で用いた目標
温度Ｔｃと加熱ローラの検知温度Ｔｍとに対応した空回
し時間の対応表である。

【００９４】表７の列［ａ］に対応する加圧ローラ温度
Ｔｋを列［ｂ］に示す。また、列［ｂ］に対応するＯＨ
Ｐ印字時前に必要な空回し時間を表６から読みとった結
果を表７の列［ｅ］に示す。

【００９５】例えば、印字データがプリンターに来始め
たら、加熱ローラの温度をウォームアップし、目標温度
に達したら、回転駆動を開始すると共に前空回し時間設
定ルーチンを開始し、例えばこのとき、ＴｍがＡＤ値で
１４９だったら、表７に従い前空回し時間を８５秒に設
定し、紙が定着装置のニップに到達する前に８５秒定着
装置を回転駆動する。

【００９６】以上のように、ＯＨＰを定着する前に表７
に従って空回しを行えば、定着後のＯＨＰシートのカー
ルを防止でき、加熱ローラ温度を高温に設定する必要が
ないので、高温オフセットが無く、過昇温が防止でき
る。

【００９７】

【表７】

【００９８】＜実験例３＞本実験例では加熱ローラの目
標温度と加熱ローラの検知温度とから加熱ローラの内部
に配置した熱源であるハロゲンランプへの非通電時間を
設定した。

【００９９】高温高湿環境（３５℃、６５％）下で、図
１に示した定着装置で６０ｇ紙を定着したところ加熱ロ
ーラ温度に関わらず、加圧ローラ温度が１２５℃以上で
紙皺が発生していた。連続印字を行ったところ、３０枚
後には加圧ローラ温度はほぼ飽和し、１３５℃であっ
た。従って、加圧ローラ温度が１２５℃〜１３５℃では
紙皺が発生していた。

【０１００】また、加圧ローラ温度が９０℃以上では前
空回し（紙が定着装置のニップに到達する前に行う空回
し）時にヒータを強制オフしても加圧ローラ温度は８０
℃以上に保たれ、定着不良を発生することはなかった。

【０１０１】そこで、加圧ローラ温度が９０℃未満では
前空回し時にヒータの強制オフは行わず、９０℃以上で
はヒータの強制オフを行うこととした。

【０１０２】次に、具体的なシーケンス上で実験例を述
べる。

【０１０３】印字データが来始めたら加熱ローラをウォ
ームアップし、目標温度に達したら、回転を開始すると
共に、加圧ローラ温度を予測し、加圧ローラ温度が９０
℃未満であればヒータの強制オフを行わず、印字データ
がdata readyになったら、給紙を開始し、定着を行う。
加圧ローラ温度の予測結果が９０℃以上の時は加圧ロー
ラ温度予測ルーチンが終了次第、ヒータを強制オフし、
印字データがdata readyになったら、給紙を開始し、紙
が定着装置のニップに進入する３秒前にヒータの強制オ
フを停止し、加熱ローラの温度制御を再開した。尚、こ
の３秒は加熱ローラの温度が所定の目標温度に復帰する
ために必要な時間である。

【０１０４】高温高湿環境下で最大の紙間時間（１２
秒）で連続印字を行ったところ、加圧ローラ温度が低い
ときでも良好に定着する事ができ、また、３０枚後に加
圧ローラが飽和温度（１２０℃）に達したが、加圧ロー
ラの飽和温度はヒータを強制オフしないときに比較して
１５度低下し、紙皺の発生を防止することができた。

【０１０５】

【発明の効果】本発明の定着装置によれば、加熱ローラ
を比例制御するときの目標温度と実際の検出温度とに差
が生じ、この両者から加圧ローラ温度が正確に予想で
き、加圧ローラの温度の温度に応じて加熱ローラの温度
を適切に変更できるので、省電力化のために非印字時に
ヒータへの電力を遮断した場合や紙間時間が不定の場合
でも履歴により千差万別に変化する加圧ローラ温度を予
想でき、良好に定着を行うことができる。

【０１０６】また、非印字動作時にはヒータをオフでき
るので複写機またはプリンター機内の温度を低く保つこ
とができ、トナーの保存性が良くなり、トナーの寿命が
長くなる。また、プリンター機内の温度を低く保つこと
ができるので、機内の温度を低下させるためにファンを
駆動する必要が無く、低騒音かつ低消費電力とすること
ができる。

【０１０７】また、本発明の定着装置によれば、加圧ロ
ーラの温度の温度に応じ加熱ローラの温度を適切に設定
できるので、定着不良を防止することができ、紙皺の発
生を防止することができる。

【０１０８】また、本発明の定着装置によれば加圧ロー
ラの温度の温度に応じて前空回し時間を適切に設定でき
るので加圧ローラの温度を十分に高めてからＯＨＰシー
トへの印字を行え、ＯＨＰシートのカールの発生を防止
することができる。

【０１０９】また、本発明の定着装置によれば、加圧ロ
ーラの温度に応じて前空回し時にヒータをオフすること
ができるので加圧ローラの飽和温度を低下させることが
でき、高温高湿環境下でも紙皺の発生を防止することが
でき、かつ、定着不良を防止することができる。

【０１１０】また、本発明の定着装置によれば加圧ロー
ラに温度検知手段を圧接せずに加圧ローラの温度を予測
できるので、加圧ローラの磨耗あるいは欠損を防止で
き、部分的に加圧力が得られなくなることが無くなり、
定着不良を防止でき、かつ、紙皺の発生を防止すること
ができる。

【０１１１】また、本発明の定着装置によれば加熱体へ
の電力供給を停止せずに加圧ローラの温度を予測できる
ので、加熱部材の温度を一旦下げた後に更に加熱して目
標温度に制御する動作が不要となり、無駄な電力ならび
に無駄な時間の消費を防止できる。

【０１１２】また、本発明の定着装置においては、加圧
部材の温度を検知するときでも、発熱部材に通電したま
まなので、定着装置に紙が進入するときに加熱部材の温
度を適切な所定温度とすることが容易であり、また、加
圧部材の温度が加熱部材の所定温度に対し適切なのもで
あった場合には、すぐ定着可能なので、クイックスター
トができる。また、加圧ローラの温度が低くても、加圧
ローラの温度に応じ加熱ローラ温度を高くし、補償する
事により定着不良を防止し、かつクイックスタートがで
きる。尚、本発明は特に熱容量の大きな定着装置におい
て有効である。

【０１１３】尚、本発明の装置をプリンタ、ファクシミ
リ、複写機などの画像形成装置に応用すれば特に有効で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である定着装置の概略図であ
る。

【図２】比例制御における加熱ローラの検知温度に対す
るハロゲンランプの出力特性の一例を示す図である。

【図３】本発明の加熱条件の設定方法を示すアルゴリズ
ム例である。

【図４】ある目標温度Ｔｃにおける加熱ローラの検出温
度と加圧ローラ温度との相関例を示す図である。

【図５】本発明の一実施例である定着装置における加圧
ローラの温度に適切な加熱ローラのの設定温度を示す図
である。

【図６】本発明の一実施例である定着装置の空回しの経
過時間に対する加圧ローラの温度上昇特性を示す図であ
る。

【図７】本発明の一実施例である定着装置の加圧ローラ
がある温度のときに加圧ローラ温度が１３０℃に達する
ために必要な空回し時間を示す図である。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ ２ 加圧ローラ ７ ハロゲンランプ ８ 温度検知手段（サーミスタ） １１ 圧接部（ニップ） １２ 被加熱体（紙） １３ 温度制御手段 １６ ＣＰＵ １９ メモリ（ＲＯＭ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに圧接する加熱部材と加圧部材を有
   し、前記部材間の圧接部において未定着トナー像を担持
   する被加熱体を挟持搬送し、前記加熱部材の温度を検知
   する温度検知手段を有する定着装置において、前記温度
   検知手段からの温度検知の結果に基づき、前記加熱部材
   に供給する電力を比例制御し、前記加熱部材を所定の目
   標温度に制御する温度制御手段とを有し、加熱部材の温
   度を検知したときの目標温度と検知温度とから加熱条件
   を変更する加熱条件変更手段を有することを特徴とする
   定着装置。
2. 【請求項２】 加熱条件変更手段は加熱部材の温度を検
   知したときの目標温度と検知温度とから加圧ローラ温度
   を予測し、加圧ローラ温度を予測した結果から加熱条件
   を変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装
   置。
3. 【請求項３】 前記目標温度と前記検知温度とから次の
   目標温度を変更する目標温度変更手段を有することを特
   徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 少なくとも前記加圧部材が回転体であ
   り、前記目標温度と前記検知温度とから前記被加熱体が
   前記圧接部に到達する前に前記回転体が回転する時間を
   設定する回転時間設定手段を有することを特徴とする請
   求項１から３に記載の定着装置。
5. 【請求項５】 前記目標温度と前記検知温度とから前記
   加熱部材への非通電時間を設定する非通電時間設定手段
   を有することを特徴とする請求項１から４に記載の定着
   装置。