JPH08292682A - 定着装置の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録材の種類や環境条件の変化に対応して常
に安定した定着性を保つ。 【構成】 互いに圧接しながら回転する加熱部材１と加
圧部材２とを備え、未定着トナー像が形成された記録材
３をこれら部材１，２間に挿通させて未定着トナー像の
定着を行う定着装置において、前記加熱部材１と加圧部
材２とのニップ部を挟んで前記加熱部材１の上流側表面
に第一の温度センサ４を配設すると共に、前記加熱部材
１の下流側表面に第二の温度センサ５を配設し、各温度
センサ４，５からの検出情報に基づいて加熱部材１の加
熱源１ａの供給電力が可変設定される供給電力制御手段
６を設けるか、又は、各温度センサ４，５からの検出情
報に基づいて加熱部材１の加熱源１ａの設定温度が可変
設定される設定温度制御手段７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機等の画像形成
装置において用いられる定着装置に係り、特に、加熱定
着方式との定着装置の温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機等の画像形成装置におい
ては、未定着トナー像を定着するために通常定着装置が
用いられる。この種の定着装置としては、互いに圧接し
ながら回転する加熱ロールと加圧ロールとを備え、未定
着トナー像が形成された記録材をこれらロール間に挿通
させて未定着トナー像の定着を行う所謂加熱定着方式が
主流である。

【０００３】このような定着装置においては、通常定着
温度が一定になるように加熱ロールの加熱源を温度制御
し、定着条件を均一に保つようにしている。ところが、
この種の定着装置において、異なる種類のシート材を用
いる場合には、シート材の材質や厚みの違いによる熱容
量、熱伝導率の差が原因となり、定着温度が一定になる
ように加熱ロールの加熱源を温度制御しただけでは、あ
る種類のシート材では十分な定着性が得られるものの、
他の種類のシート材では十分な定着性が得られないとい
う事態を生ずる。そこで、このような事態を解決する従
来の技術的手段としては、異なる種類のシート材（記録
紙）を検知して定着速度及び定着温度を変化させ、異な
る種類のシート材に対しても定着安定性を図るようにし
たものが提供されている（特開昭６０−１４３３７０号
参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、定着に
必要な熱量はシート材のサイズ、材質、厚さのみでは無
く、更に環境条件、加圧ロールへの熱伝導、シート材の
温度、含水率等によっても変化してしまうため、前述し
たように、シート材の材質、厚さを検知しても、定着に
対してシート材が必要とする熱量を厳密に算出すること
は困難である。そのために、加熱ロールの加熱源に対
し、過大電力の供給になるか、又は、電力不足になり定
着不能になるという技術的課題が見られた。また、加熱
ロール定着方式ではなく、ロールの替わりに、耐熱シー
トを無端ベルト状に形成した部材を用いたり、加圧ロー
ル側をベルト状に形成した部材にする定着方式でも同様
な技術的課題がある。

【０００５】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、記録材の種類や環境条件の変化に対応して常に安定
した定着性を保つことができる定着装置の温度制御装置
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１（ａ）（ｂ）に示すように、互いに圧接しながら回
転する加熱部材１と加圧部材２とを備え、未定着トナー
像が形成された記録材３をこれら部材１，２間に挿通さ
せて未定着トナー像の定着を行う定着装置において、前
記加熱部材１と加圧部材２とのニップ部を挟んで前記加
熱部材１の上流側表面に第一の温度センサ４を配設する
と共に、前記加熱部材１の下流側表面に第二の温度セン
サ５を配設し、各温度センサ４，５からの検出情報に基
づいて加熱部材１の加熱源１ａの供給電力が可変設定さ
れる供給電力制御手段６を設けるか、又は、各温度セン
サ４，５からの検出情報に基づいて加熱部材１の加熱源
１ａの設定温度が可変設定される設定温度制御手段７を
設けることを特徴とする。尚、必要があれば、前記供給
電力制御手段６及び設定温度制御手段７の両方を具備す
るようにしてもよい。

【０００７】このような技術的手段において、第一、第
二の温度センサ４，５については接触型、非接触型のい
ずれを用いても差し支えない。また、その配設位置につ
いては、加熱部材１表面のうち、記録材３の通過する領
域内に配置するのが好ましく、特に、第一、第二の温度
センサ４，５の温度検出条件をできる限り揃えるという
観点からすれば、各温度センサ４，５が加熱部材１の軸
方向に対して略同一位置にあることが好ましい。

【０００８】更に、前記供給電力制御手段６又は設定温
度制御手段７については、各種制御器を組合わせて構成
するようにしても良いが、構成のし易さという点からマ
イクロコンピュータを用いて処理するようにすることが
この好ましい。

【０００９】

【作用】上述したような技術的手段によれば、図２に示
すように、例えば定着装置の加熱部材１の加熱源１ａで
あるランプが発生すると、その輻射熱により加熱部材１
表面が加熱されるが、主として、ニップ部における加圧
部材２への熱移動及び記録材３のニップ部通過時におけ
る記録材３への熱移動などの条件により、加熱部材１表
面のニップ部上流側と下流側にて温度差が生ずる。その
温度差は特に加圧部材２の表面温度や記録材３の熱容量
によって異なる値となる。

【００１０】本発明では、ニップ部入口及び出口に温度
センサ４，５を設けることで、ニップ部における加圧部
材２及び記録材３による熱損失量が検出される。すなわ
ち、第一の温度センサ４からの温度情報Ａは熱損失前の
ものであり、第二の温度センサ５からの温度情報Ｂは、
ニップ部における加圧部材２及び記録材３による熱損失
後のものである。よって、各温度センサ４，５の温度情
報差（Ｂ−Ａ）が前記ニップ部における加圧部材２及び
記録材３による熱損失量に相当する。

【００１１】そして、これらの温度センサ４，５からの
検出情報に基づいて、電力供給制御手段６は加熱部材１
の加熱源１ａの供給電力を可変設定し、一方、設定温度
制御手段７は加熱部材１の加熱源１ａの設定温度を可変
設定し、前記熱損失を補填する。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。 ◎実施例１ 図３はこの発明が適用された定着装置の温度制御装置の
一実施例を示す。同図において、定着装置は、互いに圧
接しながら回転する加熱ロール１１と弾性体被覆の加圧
ロール１２とを備え、未定着トナー像が形成された記録
紙１３をこれらロール１１，１２間に挿通させて未定着
トナー像の定着を行うものである。そして、前記加熱ロ
ール１１内には加熱ランプ１４が内蔵されており、しか
も、加熱ロール１１の近傍には防熱カバー１５が配設さ
れ、加熱ロール１１の周囲を覆って加熱ロール１１から
の熱が例えば複写機の機体内に滞留するのを防止してい
る。尚、符号１６は加熱ロール１１と加圧ロール１２と
のニップ部の記録紙１３の搬送方向下流側に配設され、
前記ニップ部を通過した記録紙１３が排出される上下一
対の排出ロールである

【００１３】また、この実施例において、前記加熱ロー
ル１１と加圧ロール１２とのニップ部を基準に、加熱ロ
ール１１の上流側には第一の温度センサ２１が加熱ロー
ル１１表面に接触して配設されると共に、加熱ロール１
１の下流側には第二の温度センサ２２が加熱ロール１１
表面に接触して配設されており、各温度センサ２１，２
２は例えば弾性板バネからなるブラケット２３を介して
防熱カバー１５内面に取付られ、ブラケット２３の弾性
付勢力にて加熱ロール１１表面に圧接配置されている。

【００１４】更に、符号３０は例えばマイクロコンピュ
ータからなる制御ユニットであり、前記温度センサ２
１，２２からの検出値Ｓ1，Ｓ2を取り込んで、予め決め
られた温度制御処理プログラムを実行し、加熱ロール１
１の加熱ランプ１４への供給電力を制御するようにした
ものである。

【００１５】図４は前記制御ユニット３０の温度制御処
理プログラムの一例を示す。同図においては、制御ユニ
ット３０は、先ず、コピー動作準備が完了しているか否
か（言い換えればウォームアップ中か否か）を判断し、
コピー動作準備が完了していると判断した時点で、次に
コピー動作が開始されたか否か（言い換えればコピース
タートスイッチがオンされたか否か）を判断する。そし
て、コピー動作が開始されていると判断すると、コピー
温度制御ルーチンを実行し、これ以外の条件（ウォーム
アップ中、空回転時、コピー終了時）では非コピー温度
制御ルーチンを実行する。尚、この実施例では、連続コ
ピー中の非通紙時にもコピー温度制御ルーチンが実行さ
れる。

【００１６】ここで、前記コピー温度制御ルーチンの一
例を図５に示す。同図において、コピー温度制御ルーチ
ンは、先ず、コピー信号が受信された時点で、定着ロー
ルの駆動を開始する。この後、温度センサ２１，２２か
らの検出値Ｓ1，Ｓ2を比較演算することにより、Ｓ1−
Ｓ2＝Ｔを求め、図６（ａ）のテーブルを参照して加熱
ランプ１４供給電力を選択し、この選択動作をコピー動
作が終了するまで所定タイミング毎に繰り返す。尚、図
６（ａ）のテーブル内容は温度差情報Ｔと加熱ランプ１
４供給電力との関係を予め実験等で求め、加熱ランプ１
４への供給電力を必要最小限に収めるようにしたもので
ある。

【００１７】一方、非コピー温度制御ルーチンは、第二
の温度センサ２２の検出値Ｓ2を無視し、第一の温度セ
ンサ２１からの検出値Ｓ1と設定温度（この実施例では
例えば１８０゜Ｃ）とを比較することにより、加熱ラン
プ１４をオンオフ制御するようにしたものである。

【００１８】次に、この実施例に係る定着装置の温度制
御装置の作動について説明する。この実施例において
は、加熱ロール１１の表面設定温度を例えば１８０゜Ｃ
とする。今、加熱ロール１１が回転していない状態で
は、ニップ部出口に配置されている第二の温度センサ２
２の検出値Ｓ2は第一の温度センサ２１の検出値Ｓ1と略
等しいため、１８０゜Ｃを示すはずである。しかしなが
ら、加熱ロール１１が回転を開始すると、瞬時に加熱ロ
ール１１の表面の熱は加圧ロール１２に奪われ、また、
記録紙１３がニップ部を通過すると当該記録紙１３に奪
われてしまう。このため、第一の温度センサ２１の検出
値Ｓ1が１８０゜Ｃであったとしても、ニップ部での熱
損失により第二の温度センサ２２の検出値Ｓ2が１８０
゜Ｃを示すことはあり得ない。このとき、記録紙１３の
ニップ部通過時において、前記制御ユニット３０はコピ
ー温度制御ルーチンを実行し、第一の温度センサ２１の
検出値Ｓ1と第二の温度センサ２２の検出値Ｓ2との差
Ｔ、つまり、ニップ部で損失した熱量に応じて、図６
（ａ）のテーブルに示す如く、加熱ランプ１４への供給
電力を変化させる。一方、非コピー時には、前記制御ユ
ニット３０は非コピー温度制御ルーチンを実行し、第二
の温度センサ２２の検出値を無視し、第一の温度センサ
２１の検出値Ｓ1と設定温度との大小比較に応じて加熱
ランプ１４をオンオフ制御する。

【００１９】◎実施例２ この実施例は、実施例１と略同様な構成を有するが、制
御ユニット３０の温度制御プログラムとして、実施例１
と異なるコピー温度制御ルーチンを採用したものであ
る。この実施例に係るコピー温度制御ルーチンを図７に
示す。同図において、コピー温度制御ルーチンは、先
ず、コピー信号が受信された時点で、定着ロールの駆動
を開始する。次いで、温度センサ２１，２２からの検出
値Ｓ1，Ｓ2を比較演算することにより、Ｓ1−Ｓ2＝Ｔを
求め、図６（ｂ）のテーブルを参照して加熱ランプ１４
の設定温度を選択する。この後、記録紙（用紙）がニッ
プ部を通過中か否かを判別し、用紙通過中でなければ前
記選択動作を所定タイミング毎に繰り返し、一方、用紙
通過中であればコピー動作が終了するまで直前に選択し
た設定温度を固定する。尚、図６（ｂ）のテーブル内容
は温度差情報Ｔと加熱ランプ１４の設定温度との関係を
予め実験等で求め、加熱ランプ１４の設定温度を変化さ
せることにより、加熱ランプ１４に対する余分な供給電
力を除くようにしたものである。従って、この実施例に
おいては、加熱ロール１１の温度が設定温度に達して空
回転を開始した時に、一対の温度センサ２１，２２から
の検出値Ｓ1，Ｓ2を参照して加熱ランプ１４の設定温度
を所定のタイミング毎に変化させているので、主とし
て、加圧ロール１２への熱損失に追従した正確な温度制
御が実現される。このため、朝一コピージョブ（その日
の最初に開始されるコピージョブ）のように、加圧ロー
ル１２の温度が極端に低下している場合でも、良好な定
着性が得られる。

【００２０】◎実施例３ この実施例は、実施例２と略同様な構成を有するが、制
御ユニット３０の温度制御プログラムとして、実施例２
と異なるコピー温度制御ルーチンを採用したものであ
る。この実施例に係るコピー温度制御ルーチンを図８に
示す。同図において、コピー温度制御ルーチンは、先
ず、コピー信号が受信された時点で、定着ロールの駆動
を開始する。次いで、温度センサ２１，２２からの検出
値Ｓ1，Ｓ2を比較演算することにより、Ｓ1−Ｓ2＝Ｔを
求め、図示外のテーブルを参照して加熱ランプ１４の設
定温度を選択する。この後、記録紙（用紙）がニップ部
を通過中か否かを判別し、用紙通過中と判別されれば、
用紙通過中の間前記選択動作を繰り返し、一方、用紙通
過中でなければコピー動作が終了するまで直前に選択し
た設定温度を固定する。従って、この実施例によれば、
記録紙１３のニップ部通過中に設定温度を所定のタイミ
ング毎に変化させるため、主として、記録紙１３の厚さ
や含水率などの変化に追従した正確な温度制御が実現さ
れる。このため、使用する記録紙１３が多種に亘るよう
な場合には極めて有効である。

【００２１】尚、実施例１〜３においては、いずれもテ
ーブルとして、第一の温度センサ２１の検出値Ｓ1と第
二の温度センサ２２の検出値Ｓ2との差Ｔと供給電力又
は設定温度との関係を定めたものが用いられているが、
必ずしもこれに限られるものではなく、例えば図６
（ｃ）に示すように、第一の温度センサ２１の検出値Ｓ
1及び第二の温度センサ２２の検出値Ｓ2と供給電力又は
設定温度との関係を直接的に定めたものを用いるように
してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、定着装置の加熱部材の実質的な熱損失量を検出
し、その熱損失量に応じて定着条件を変化させるように
したので、記録材の種類や環境条件の変化に対しても、
安定した定着画像を得ることができ、しかも、定着に必
要最低限の電力供給で済む分、無駄な電力消費を回避す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）（ｂ）はこの発明に係る定着装置の温
度制御装置の構成を示す説明図である。

【図２】 この発明に係る定着装置の温度制御装置の作
用を示す説明図である。

【図３】 実施例１に係る定着装置の温度制御装置を示
す説明図である。

【図４】 実施例１で用いられる定着装置の温度制御装
置における温度制御処理内容を示すフローチャートであ
る。

【図５】 図４のコピー温度制御ルーチンの処理内容を
示すフローチャートである。

【図６】 （ａ）は実施例１で用いられるテーブル例、
（ｂ）は実施例２で用いられるテーブル例、（ｃ）はテ
ーブル例の変形例を示す説明図である。

【図７】 実施例２で用いられる定着装置の温度制御装
置におけるコピー温度制御ルーチンの処理内容を示すフ
ローチャートである。

【図８】 実施例３で用いられる定着装置の温度制御装
置におけるコピー温度制御ルーチンの処理内容を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】 １…加熱部材，１ａ…加熱源，２…加圧部材，３…記録
材，４…温度センサ，５…第二の温度センサ，６…供給
電力制御手段，７…設定温度制御手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに圧接しながら回転する加熱部材
   （１）と加圧部材（２）とを備え、未定着トナー像が形
   成された記録材（３）をこれら部材（１，２）間に挿通
   させて未定着トナー像の定着を行う定着装置において、 前記加熱部材（１）と加圧部材（２）とのニップ部を挟
   んで前記加熱部材（１）の上流側表面に第一の温度セン
   サ（４）を配設すると共に、前記加熱部材（１）の下流
   側表面に第二の温度センサ（５）を配設し、各温度セン
   サ（４，５）からの検出情報に基づいて加熱部材（１）
   の加熱源（１ａ）の供給電力が可変設定される供給電力
   制御手段（６）を設けたことを特徴とする定着装置の温
   度制御装置。
2. 【請求項２】 互いに圧接しながら回転する加熱部材
   （１）と加圧部材（２）とを備え、未定着トナー像が形
   成された記録材（３）をこれら部材（１，２）間に挿通
   させて未定着トナー像の定着を行う定着装置において、 前記加熱部材（１）と加圧部材（２）とのニップ部を挟
   んで前記加熱部材（１）の上流側表面に第一の温度セン
   サ（４）を配設すると共に、前記加熱部材（１）の下流
   側表面に第二の温度センサ（５）を配設し、各温度セン
   サ（４，５）からの検出情報に基づいて加熱部材（１）
   の加熱源（１ａ）の設定温度が可変設定される設定温
   度制御手段（７）を設けたことを特徴とする定着装置の
   温度制御装置。