JPH08278721A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 熱ローラ表面と非接触温度センサ間のエアー
ギャップの雰囲気温度変化に対応して、熱ローラの表面
温度制御をより正確に行うことにより、常にきれいなコ
ピーが得られる定着装置を提供する。 【構成】 加熱手段を内蔵して回転する熱ローラ５１
と、これに押圧する加圧ローラ５３との間に転写材を挟
持して搬送し、転写材上のトナー像を定着させる定着装
置５０において、定着装置５０の環境温度を検出する環
境温度検出手段と、熱ローラ５１に近接して配設した非
接触温度検知手段５４と、非接触温度検知手段５４より
の温度検知信号と環境温度検出手段の温度検出信号とに
より環境温度が変化しても熱ローラ５１の表面温度が一
定になるように温度制御閾値を切り換える制御手段とを
備えた定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式の画像形成
装置に使用され、転写材上のトナー像を加熱定着する定
着装置に関し、特に定着装置の温度制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は静電記録装置の定着装置の一例を
示す断面図で、例えば、特開昭55−81378号公報によっ
て知られている。

【０００３】図において１は表面に２０μｍ〜６０μｍ
のテフロンをコーティングした肉厚４ｍｍ〜５ｍｍアル
ミニウム製のローラからなる熱ローラ（上ローラ）、２
は赤外線ランプ等からなる加熱素子、３は熱電対或はサ
ーミスタ等からなり、熱ローラ１の表面に軽く接触して
熱ローラ１の表面温度を検知する温度センサ、４は熱ロ
ーラ１との間に転写紙を挟み通過させるための加圧ロー
ラ（下ローラ）であり、通常シリコンゴム製、またシリ
コンゴムを被覆したローラである。５は熱ローラ１およ
び加圧ローラ４を支持するベアリング、６および７は熱
ローラ１および加圧ローラ４を回転させるギアである。

【０００４】転写材上に付着したトナーは上記定着装置
により定着されるが、熱ローラ1の表面温度を常に一定
に保つために、上記熱ローラ１の表面温度を検知して信
号に変換し制御している。これら表面温度の検知デバイ
スとしては上記接触型温度センサの外に熱ローラ１の表
面から僅か離した位置に検知素子を設けた非接触温度セ
ンサも一般に使用されている(特開平２−１９３１７８
号公報他)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記接触温度センサを
用いた場合には、熱ローラ表面にトナーが溶着して硬化
したり、異物が付着したりすると、該熱ローラ表面に当
接する温度センサや熱ローラ表面が摩耗したり、損傷し
たりして耐用回数が低下する等の問題がある。

【０００６】また、非接触温度センサを用いて温度を検
知し、制御する方法は熱ローラ表面に極めて接近した位
置に非接触温度センサを設置して、熱ローラ表面温度検
出に対する応答性を良くする。しかし、非接触温度セン
サと熱ローラ表面との間のエアーギャップの影響によ
り、非接触温度センサの検出温度と熱ローラ表面の定着
温度とに差異を生じる。この温度差は、定着装置内の雰
囲気温度により異なる。

【０００７】図７は非接触温度センサと熱ローラ間のエ
アーギャップにおける温度分布を示す特性図である。熱
ローラ５１の温度コントロールをするために、非接触温
度センサ５４を用いた時、非接触温度センサ５４の検出
温度を固定した場合、雰囲気温度変化に対応する熱ロー
ラ５１の表面温度変化を測定した特性図が図７である。
図において横軸に空間距離、縦軸に温度をとって示し
た。

【０００８】複写機のスイッチをＯＮして、アイドリン
グ状態に入ると、熱ローラ51の表面温度は時間と共に温
度は上昇し、やがて所定の温度に到達したのちは、この
設定温度を維持するよう制御される。

【０００９】そこでコピー動作に入ると、転写紙の挟持
・通過によって熱を奪われるため、一般的には、熱ロー
ラ表面(周面)の温度は低下する。そこで、この低下を補
うよう熱ローラの熱源制御による温度コントロールが必
要である。

【００１０】熱ローラ５１表面の実体温度Ｔ２と非接触
温度センサ５４との間の雰囲気温度は、定着装置が設置
されている環境温度により変化する。このように環境温
度が変化するため、この環境温度差により熱ローラの表
面温度制御に変化が生じる。

【００１１】熱ローラの表面温度を所定の目標温度Ｔ２
ａ（例えば２００℃）に維持するために、エアーギャッ
プ距離Ｄだけ離間した非接触温度センサの常温雰囲気温
度ＮＮ（例えば２０℃）における制御温度Ｔ１ａ（例え
ば１６０℃）に設定する。この場合の常温雰囲気温度Ｎ
Ｎにおける温度差は、例えば（Ｔ２ａ−Ｔ１ａ）＝５０
℃である。

【００１２】しかし、上記設定に対して、前記エアーギ
ャップの雰囲気温度が低温ＬＬになるほど、熱ローラ表
面からの輻射熱が低下し、この輻射熱を検出する非接触
温度センサは設定値Ｔ１ａ以下と判断して、熱ローラの
加熱素子を加熱駆動して熱ローラの表面温度を昇温させ
る。例えば、エアーギャップの雰囲気温度が常温ＮＮの
２０℃から低温ＬＬの１０℃に低下したときには、熱ロ
ーラの表面温度は目標値のＴ２ａより高温のＴ２ｂ（約
２１０℃）に上昇する。エアーギャップの雰囲気温度が
低温になるほど、非接触温度センサと熱ローラ表面温度
との温度差が大きくなり、熱ローラ表面温度が制御目標
値より高くなる。

【００１３】また逆に、エアーギャップの雰囲気温度が
常温ＮＮの２０℃から高温ＨＨの３０℃に上昇したとき
には、熱ローラの表面温度は目標値より低温のＴ２ｃ
（約１９０℃）に低下する。エアーギャップの雰囲気温
度が低温になるほど、非接触温度センサと熱ローラ表面
温度との温度差が小さくなり、熱ローラ表面温度が制御
目標値Ｔ２ａより低くなる。

【００１４】このように、エアーギャップの雰囲気温度
が常温ＮＮから低温ＬＬに低下したとき、または高温Ｈ
Ｈに上昇したときのは、非接触温度センサが熱ローラの
表面温度を正確に検出できず、単に固定設定された非接
触温度センサのみの信号では、熱ローラの正しい温度コ
ントロールを行うことが出来ないという問題点がある。

【００１５】本発明の目的は、これらの欠点を除去し、
熱ローラ表面と非接触温度センサ間のエアーギャップの
雰囲気温度変化に対応して、熱ローラの表面温度制御を
より正確に行うことにより、常にきれいなコピーが得ら
れる定着装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の定着装置は、加熱手段を内蔵して回転する熱ローラ
と、これに押圧する加圧ローラとの間に転写材を挟持し
て搬送し、転写材上のトナー像を定着させる定着装置に
おいて、前記定着装置の環境温度を検出する環境温度検
出手段と、前記熱ローラに近接して配設した非接触温度
検知手段と、該非接触温度検知手段よりの温度検知信号
と前記環境温度検出手段の温度検出信号とにより環境温
度が変化しても前記熱ローラの表面温度が一定になるよ
うに温度制御閾値を切り換える制御手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００１７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の熱ローラ定着装
置の実施例を説明する。

【００１８】図１は本発明の熱ローラ定着装置を装備し
た電子写真複写機の構成図である。まず、複写機におけ
る定着装置に至るまでの工程の概略を説明する。像担持
体１０は帯電器１１により帯電され、像担持体１０表面
の光導電面は、一様に電荷を保持して回転し、露光部２
０に至る。該露光部２０では、光源により照射されて原
稿の反射光がミラー、レンズ等の光学系により走査さ
れ、像担持体１０の光導電面に入射され、原稿画像の静
電潜像を作る。この静電潜像は現像部３０において現像
され、潜像のトナー像が形成される。該トナー像は転写
部４０において、同期して給送されてきた転写紙上にト
ナー像を転写する。トナー像を転写した転写紙は分離電
極４１により像担持体１０から分離され、搬送ベルト４
２によって搬送されて、更に本発明に係る熱ローラ定着
装置５０により熱定着されて機外に排出される。

【００１９】一方、分離電極４１で転写紙を分離した像
担持体１０は未転写の残留トナーを担持したままクリー
ニング装置４３に至り、ここで該像担持体１０の残留ト
ナーが除去され、新たなコピーサイクルが準備される。

【００２０】図２は本発明に係る定着装置５０の断面図
である。図において５１は熱ローラで、該熱ローラ５１
の内部にはハロゲンヒータ５２が配設されている。上記
熱ローラ５１の下側には対向ローラとして、熱ローラ５
１に圧着して、加圧ローラ５３が設けられている。前記
一対のローラ５１，５３間をトナー像を有した転写紙
が、トナー像を熱ローラ５１側に向けて通過することに
より、前記転写紙上のトナー像の定着が行われる。

【００２１】熱ローラ５１は、パイプ状の金属性芯金の
外側に、厚さ３０μｍ程度のテトラフルオロエチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(ＰＦ
Ａ）チューブを被覆させ外径寸法が約６０ｍｍのローラ
である。

【００２２】上記熱ローラ５１に内蔵されたハロゲンヒ
ータ５２は、熱ローラ５１のほぼ中央に位置する１５０
０ｗのヒータである。そしてその発熱量は、熱ローラ５
１の周面に近接して配置され非接触温度センサ５４の温
度検出により、熱ローラ５１の周面温度が複写時には２
００℃前後に保たれるようコントロールされている。

【００２３】上記熱ローラ５１の周面上方には、オイル
塗布ローラ５５が、その自重およびばねによって前記熱
ローラ５１に圧接して従動回転しながら該熱ローラ５１
の周面にオイルを塗布する。５６はオイル塗布ローラ５
５にオイルを常時供給するオイル供給手段であり、箱状
枠体に内蔵されているオイル含浸パッドがオイル塗布ロ
ーラ５５の周面に摺接してオイルを供給する。５７は発
泡したシリコンゴム製のクリーニングローラであり、熱
ローラ５１の周面に付着したトナー等を吸着除去する。

【００２４】加圧ローラ５３は前記熱ローラ５１に対
し、直下から圧接して反時計方向に回転するようになっ
ている。該加圧ローラ５３の内部には補助加熱手段５８
が配設されている。

【００２５】上記熱ローラ５１と加圧ローラ５３の圧接
部に向かって、その上面にトナー像を転写した転写紙
を、矢示Ａ方向からガイド板５０１，５０２の案内によ
って搬入する。該転写紙は上記両ローラ５１，５３の圧
接部で挟持され、矢示方向に搬送される。この際、転写
紙上のトナーは、前記熱ローラ５１に内蔵されたヒータ
５２の発熱量および加圧ローラ５３内の補助加熱手段５
８によって熔融され、転写紙上に定着される。トナー像
が定着された転写紙は、前記両ローラ５１，５３の圧接
部から搬出され、分離爪５０３，５０４によって両ロー
ラ周面から剥離され、ガイド部材５０５，５０６の案内
を経て、矢示Ｂ方向から定着装置５０の外方へ排出す
る。

【００２６】図３は前記非接触温度センサ５４をそなえ
た定着装置の要部の斜視図、図４は該定着装置の要部断
面図である。

【００２７】複写機のスイッチをＯＮして、アイドリン
グ状態に入ると、熱ローラ５１の表面温度は時間と共に
温度は上昇し、やがて所定の温度に到達したのちは、こ
の設定温度を維持するよう制御される。そこでコピー動
作に入ると、転写紙の挟持・通過によって熱を奪われる
ため、一般的には、熱ローラ表面(周面)の温度は低下す
る。そこで、この低下を補うよう熱ローラの熱源制御に
よる温度コントロールが必要である。

【００２８】非接触温度センサ５４として熱電対または
サーミスタ等の測温素子５４０は、熱ローラ５１の周面
（表面）より一定距離Ｄを隔てて設置するために、基板
５４３上に位置決め部材５４１により固設されている。
そしてこれら測温素子５４０と位置決め部材５４１全体
を覆うように遮蔽板５４２が基板５４３に設置されてい
て非接触温度センサ５４のユニットを構成している。

【００２９】図５は本発明の定着装置による、非接触温
度センサ５４と熱ローラ５１間のエアーギャップにおけ
る高温（ＨＨ）、常温（ＮＮ）、低温（ＬＬ）の各環境
温度に対応する温度分布を示す特性図である。図６は本
発明による定着装置の温度制御を示すフローチャートで
ある。

【００３０】上記定着装置の非接触温度センサ５４と熱
ローラ５１間のエアーギャップにおける各環境温度（Ｈ
Ｈ，ＮＮ，ＬＬ）は、前記電子写真複写機本体内に設け
た温度センサ５９、または前記非接触温度センサ５４に
よる出力によって検出され、この環境温度検出出力値に
基づいて、制御手段６０により判断される。ここで、制
御手段６０は環境温度を常温、低温、高温の３区分に識
別し、それぞれの環境温度に対応して前記非接触温度セ
ンサ５４の閾値を３つに切り換え制御する。

【００３１】（１）環境温度が常温（ＮＮ）と識別され
たなら、温度制御閾値を変えず、前記非接触温度センサ
５４が標準温度Ｔ１ａ（例えば１６０℃）を検出し、熱
ローラ５１の表面温度が目標温度Ｔ２ａ（例えば２００
℃）になるように制御する。（図５に示す実線の曲線） （２）環境温度が低温（ＬＬ）と識別されたなら、前記
非接触温度センサ５４の温度制御閾値を変更して、熱ロ
ーラ５１の表面温度が目標温度であるＴ２ａ（２００
℃）になるように、非接触温度センサ５４を標準温度Ｔ
１ａより低い検出温度Ｔ１ｃ（例えば１５５℃）に設定
する。（図５に示す破線の曲線） （３）環境温度が高温（ＨＨ）と識別されたなら、前記
非接触温度センサ５４の温度制御閾値を変更して、熱ロ
ーラ５１の表面温度が目標温度であるＴ２ａ（２００
℃）になるように、非接触温度センサ５４を標準温度Ｔ
１ａより高い検出温度Ｔ１ｂ（例えば１６５℃）に設定
する。（図５に示す一点鎖線の曲線） 上記環境温度識別（ＨＨ，ＮＮ，ＬＬ）と非接触温度セ
ンサ５４の切り換え制御の一実施例を表１になるように
示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】従って非接触温度センサ５４は、環境温度
の変化に対応して、熱ローラ５１周面の温度を常に一定
の目標値に保持するように温度を検知して加熱温度制御
し、正確な温度コントロールを行うことが出来る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の定着装置に
よれば、熱ローラ表面や温度センサの摩耗、損傷の無い
非接触温度センサを用い、温度コントロールをする場合
に、熱ローラ近傍の環境温度変化を生じても、環境温度
識別（ＨＨ，ＮＮ，ＬＬ）と非接触温度センサ５４の切
り換え制御とを自動的に行うことにより、非接触温度セ
ンサによる熱ローラ表面温度を所定の目標温度に常に保
持し、加熱手段を正確に温度制御することができ、しか
も簡単な構成により達成することができる。これによっ
て常にむらのない、きれいなコピーが安定して得られる
定着装置を提供できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置を装備した複写機の構成図。

【図２】本発明の定着装置の一実施例を示す断面図。

【図３】上記定着装置の要部の斜視図。

【図４】上記定着装置の要部断面図。

【図５】熱ローラ表面と非接触温度センサの測温素子間
の温度変化を示す特性図。

【図６】本発明による定着装置の温度制御を示すフロー
チャート。

【図７】従来の熱ローラ表面と測温素子間の温度変化を
示す特性図。

【図８】従来の定着装置の一例を示す断面図。

【符号の説明】

５０ 定着装置 ５１ 熱ローラ ５２ ハロゲンヒータ（加熱手段） ５３ 加圧ローラ ５４ 非接触温度センサ（非接触温度検出手段） ５４０ 測温素子 ５９ 環境温度検出手段 Ｔ１，Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ 非接触温度センサの温
度 Ｔ２，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ 熱ローラ表面の温度 Ｔ２ａ 熱ローラ表面の目標温度 Ｄ エアギャップ距離

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段を内蔵して回転する熱ローラ
   と、これに押圧する加圧ローラとの間に転写材を挟持し
   て搬送し、転写材上のトナー像を定着させる定着装置に
   おいて、前記定着装置の環境温度を検出する環境温度検
   出手段と、前記熱ローラに近接して配設した非接触温度
   検知手段と、該非接触温度検知手段よりの温度検知信号
   と前記環境温度検出手段の温度検出信号とにより環境温
   度が変化しても前記熱ローラの表面温度が一定になるよ
   うに温度制御閾値を切り換える制御手段とを備えたこと
   を特徴とする定着装置。