JPH0830929B2 - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPH0830929B2
JPH0830929B2 JP910187A JP910187A JPH0830929B2 JP H0830929 B2 JPH0830929 B2 JP H0830929B2 JP 910187 A JP910187 A JP 910187A JP 910187 A JP910187 A JP 910187A JP H0830929 B2 JPH0830929 B2 JP H0830929B2
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JP
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temperature
heating roller
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fixing device
heater
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正弘 後藤
浩行 竹田
道仁 山崎
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等に装備
される定着装置に関する。
(従来の技術) 複写機、レーザービームプリンタ等に装備される定着
装置としては、現在、熱ローラ定着方式のものが一般的
である。
熱ローラ定着方式の定着装置では、加熱ローラとし
て、アルミニウム(Al)、ステンレス鋼(SUS)等から
なる中空円筒体上に四弗化エチレン(PTFE)、四弗化エ
チレン−バーフロロアルコキシエチレン共重合体等の弗
素樹脂を被覆してなるものが用いられ、また加圧ローラ
として、シリコーンゴム、EPDM、シリコーンスポンジ等
の耐熱弾性体層を鉄、SUS等からなる芯金上に被覆して
なるものが用いられている。
加圧ローラとして、特にシリコーンスポンジを被覆し
てなるものは硬度が低く(柔らかく)、相手方の加熱ロ
ーラにかかる負担が少なく、肉厚を薄くすることによっ
て熱容量を小さくした加熱ローラを用いてウエイトタイ
ムを短縮させる手段をとるのに有効であることから、近
年広く用いられている。
しかし、シリコーンスポンジ自身は発泡体であり、各
セルを構成しているシリコーンゴムの壁が薄く、シリコ
ーンゴム、EPDM等に比較して物理的強度が弱く、耐熱性
に劣る。
このため、長期間高温状態で加圧して放置しておく
と、加熱減量、硬度上昇、気泡が破泡する等の現象が生
じ、加圧ローラとしての機能を果さず、定着性が低下
し、また定着時において記録紙にシワが生じ易くなる等
の問題が生じる。
これらの問題を解決するため、例えば、スタンバイ時
の温度を出来るだけ低くし、プリント時(定着時)のみ
温度を上げる手段や、スタンバイ時に加圧を解除して加
圧ローラに生じる変形応力を弱め、加熱ローラからの熱
伝導も防ぐという手段が提案されている。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、スタンバイ時の温度を低くし、プリン
ト時(定着時)のみ温度を立上げる前者の手段では、温
調モードを切換えるだけの簡易な手段ではあるが、定着
器(加熱ローラ、加圧ローラ)に記録紙が到達する以前
に加熱ローラを定着温度まで立上げなければならず、フ
ァーストプリント時間(ファースト定着時間)が遅くな
る問題があった。また、これを防止するために、加熱ロ
ーラの熱容量をできるだけ小さくし、同時に熱源の定格
電力を大きくした場合、さらに低温時で入力電圧が低下
したときでもプリント時に温度を所定時間以内に立上げ
るために熱源の定格電力を大きくした場合には、最大消
費電力が大きくなってしまう問題があった。
また、スタンバイ時に加圧を解除する後者の手段で
は、装置構成が複雑になってしまう問題があった。
そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、シリコ
ーンスポンジ等の耐熱性の劣る加圧ローラを使用した場
合にも加圧ローラの長寿命化を図ることができると同時
に、ファーストプリント時間を遅らせず、最大消費電力
を小さくでき、かつ装置構成が複雑にならず簡単な構成
にできる定着装置を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために本発明にあっては、ヒータ
と、ヒータにより加熱される加熱ローラと、加熱ローラ
の温度を検知する温度検知手段と、温度検知手段の検知
温度が所定の設定温度を維持するようにヒータへの通電
を制御する制御手段と、を有し、記録材に未定着像を定
着する定着装置において、電源投入直後のウォームアッ
プ中の上記加熱ローラの温度上昇速度が第1の値の場
合、上記制御手段はスタンバイ時に第1の設定温度で通
電制御し、温度上昇速度が第1の値より遅い第2の値の
場合、上記制御手段はスタンバイ時に第1の設定温度よ
り高い第2の設定温度で通電制御することを特徴として
いる。
(作用) 上記構成を有する本発明では、電源投入直後のウォー
ムアップ中の加熱ローラの温度上昇速度が第1の値の場
合、制御手段はスタンバイ時に第1の設定温度で通電制
御し、温度上昇速度が第1の値より遅い第2の値の場
合、制御手段はスタンバイ時に第1の設定温度より高い
第2の設定温度で通電制御する。
(実施例) 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。第
1図において、1はレーザビームプリンタに装備された
定着装置を示しており、この定着装置1は、加熱ローラ
2と、該加熱ローラ2に圧接する加圧ローラ3とを備え
ている。加熱ローラ2は、Al,Sus,鉄等の熱伝導の良好
な材料からなる中空円筒体4上にPTFEPFA等のフッ素樹
脂からなる耐熱離型層5を被覆したものである。
加熱ローラ2の内部には、その中央部に長手方向に沿
ってハロゲンランプ等のヒータ6が設けられており、該
ヒータ6は後述する温度検知素子11および温度制御手段
12によってその発熱が制御され加熱ローラ2表面を所定
の温度に加熱する。一方、加圧ローラ3は、Sus,鉄等か
らなる芯金7上に比較的厚い耐熱弾性体層8(シリコー
ンスポンジ上にシリコーンゴム層を設けたもの)を被覆
し、十分なニップをとれるようにしたものである。
また、加熱ローラ2には、耐熱多孔質フッ素樹脂(例
えばフロロボア;商品名)等の離型剤塗布部材9によ
り、シリコーンオイル等の離型剤が塗布され、メータリ
ングブレード10により加熱ローラ2上に均一に離型剤が
塗布される。さらに、メータリングブレード10は、加熱
ローラ2上にオフセットしたトナーのクリーニングも行
なう。加熱ローラ2上の表面温度は、サーミスタ等の温
度検知手段11によって検知され、温度制御手段12で制御
される。図中、13は転写材の進入をガイドするめの進入
ガイドを示しており、14,15は加熱ローラ2および加圧
ローラ3にそれぞれ接触した分離爪を示しており、Pは
記録材、P′はトナー画像を示している。
第2図は、本発明の温度制御手段12を示すブロック線
図である。温度検知手段11を構成するサーミスタTHは、
加熱ローラ2の表面温度により抵抗が変化するため、こ
の抵抗値の変化をサーミスタTHと並列に接触した抵抗R
と直流電源Vとによって電圧に変換してA/Dコンバータ1
6に入力し、A/Dコンバータ16からの出力はCPU17に入力
される。このCPU17からの信号によってSSR18がON,OFFさ
れ、該SSR18によってヒータ6のON,OFFを行ない、加熱
ローラ2の温度を制御する。
ここで、CPU17は、電源投入直後の装置運転開始時に
おいて、サーミスタTHからの信号を入力して加熱ローラ
2の表面温度が所定温度T1からT2(第3図参照)に立上
るまでの時間t0(同図参照)を検知し、該時間t0に応じ
て定着動作前のスタンバイ時における温調温度TAを演算
し、これをメモリ19に入力しておき、以後スタンバイ時
においては加熱ローラ2の表面温度がTAになるようにヒ
ータ6を制御し、プリントスタート信号を入力した時に
は所定の時間t1内(同図参照)にTAから定着温度TBに立
上らせるようにヒータ6を制御する。
なお、予めメモリ19に複数の温調温度TAをデータとし
て入力しておき、時間t0を検知したら、このt0に応じた
TAを選択して読み出すようにしてもよい。
上記実施例では、温度制御手段12により加熱ローラ2
の表面温度は第3図に示すように制御される。すなわ
ち、電源を投入すると、CPU17が働きヒータ6をONさ
せ、加熱ローラ2の表面温度は上昇する。この表面温度
が所定温度T0に達すると、加熱ローラ2は回転を始め
(以下前多回転と記す)、温度上昇カーブの傾斜は若干
ゆるやかになるが、さらに上昇して所定温度T1に達する
とCPU17は時間のカウントを開始し、所定温度T2に達す
るまで続け、T1からT2に上昇するまでの時間t0を検知す
る。CPU17ではこの時間t0に応じてスタンバイ時の温調
温度TAを演算する。すなわち、時間t0が短いとき(第1
の値)にはそれに合わせてTAを低くし(第1の設定温
度)、T0が長いとき(第2の値)にはそれに合わせてTA
を高くする(第2の設定温度)。このようにしてTAが求
められると、以後スタンバイ時には加熱ローラ2の表面
温度はTAに温調される。そして、CPU17にプリントスタ
ート信号が入力されると、プリンターのシーケンスの中
でファーストプリントが最も早く行われるときにおいて
記録材Pが加熱ローラ2、加圧ローラ3に到達する時間
t1以内でTAから定着温度TBに立上られる。
このように加熱ローラ2の温度立上り時間t0に応じて
スタンバイ時の温調温度TAを設定すると、このTAは出来
るだけ低い温度、すなわち記録材Pが加熱ローラ2、加
圧ローラ3に到達するまでの時間t1内に定着温度TBまで
立上らせることが可能な最低の温度にすることができ
る。
このため、ファーストプリントタイムを遅らせずに加
圧ローラ3の寿命を延ばすことが可能となる。
特に、上記実施例では、前多回転時に加熱ローラ2の
温度をモニタして立上り時間t0を検知しているため、す
なわち加圧ローラ3に熱を奪われて温度立上りカーブが
ゆるやかになったとき(昇温速度が遅くなったとき)、
立上り時間t0を検知するため、正確な値を得ることがで
きる。また、前多回転時では、多くの場合、加圧ローラ
3があたためられておらず十分に冷えていることから、
加圧ローラ3により奪われる熱量が多く、そのため昇温
速度が最も遅くなっているが、この最も遅い状態のとき
の立上り時間t0を検知することができる。
したがって、立上り時間t0は十分信頼性の高い値であ
り、t0からTAを設定するときに誤差を見こんで設定値に
余裕をもたせる必要はほとんどなく、TAをできるだけ低
い値にすることが可能となる。
次に上記実施例を具体的に説明する。
加熱ローラ2としてAl芯金の肉厚2.5mm、外径26.5mm
のもを用い、またヒータ6として定格100V、800Wのハロ
ゲンランプを用い、加熱ローラ2の内部から加熱するよ
うにした。また、温度T0=150℃に立上ったとき前多回
転を始め、温度T1=160℃から温度T2=180℃に立上るま
での時間t0を検知するようにし、温度185℃で前多回転
を終了し、プリント可能状態となるようにした。また、
スタンバイ時の温度TAは、 の式から算出するようにした。ここで、係数0.9は、サ
ーミスタTHの温度バラツキ、サーミスタTHの加熱ローラ
2への当接状態のバラツキ等を補償するものである。ま
た、TBは、十分な定着性が得られる温度である180℃に
設定した。また、上記実施例が適用されるプリンタでの
時間t1は10秒であった。
上記条件の下で、運転したところ、次の結果が得られ
た。
まず、室温25℃、入力電圧100Vの標準的な状態では、
t0は12秒(第1の値)となり、したがって、スタンバイ
時の温調温度TA(第1の設定温度)は、 となった。
次に、室温7.5℃、入力電圧85Vの最悪な状態では、t0
は22秒(第2の値)となり、したがって、スタンバイ時
の温調温度TAは172℃(第2の設定温度)となった。
なお、本発明を適用せず、常に同じ温度設定で温調を
行う比較例の場合では、スタンバイ時に温度172℃で温
調しなればならなかった。
本発明者の実験によると、加圧ローラとして、外径26
mm、シリコーンスポンジの肉厚5mm、硬度32°(ASKER
C)のものを用いたとき、温度が10℃上昇すると、加圧
ローラの寿命は約75%になることが判明している。
したがって、比較例の場合、本実施例の標準状態での
場合に比し、加圧ローラの寿命が80%になってしまう。
すなわち、20万枚の寿命をもつ加圧ローラが16万枚の寿
命になってしまう。
また、165℃のスタンバイ温度から最悪条件下でも180
℃に10秒以内に立上るためには100V,1030Wの定格のヒー
ターが必要となり最大消費電力が増してしまう。
第4図は本発明の他の実施例での制御状態を示してい
る。この他の実施例では、電源投入後、1時間を経過す
るまでは、前述の実施例と同じである。すなわち、T0
150℃で前多回転を行い、T1=160℃からT2=180℃に立
上るまでの時間t0を検知し、185℃で前多回転を終了
し、プリント可能状態となる。またスタンバイ時の温調
温度TA1で算出され、TBは180℃に設定される。
そして、1時間経過後は、装置全体が温まり、特に加
圧ローラ3が十分に温まっているので、加熱ローラ2か
らの放熱量が少なくなり、定着性が良くなることから、
定着温度TB1(TB1=180℃)からTB2(TB2=175℃)に下
げ、同時に温度の立上りが早くなることから、スタンバ
イ時の温度TA2を決めるための式中の補正係数を0.95と
大きくする。
これにより、スタンバイ時の温調温度をさらに下げ
て、加圧ローラ3の寿命を延ばすことが可能となる。
具体的には、室温25℃、入力電圧100Vの標準状態で、
電源投入後1時間以内では前述の実施例と同様にTA1=1
65℃に設定されるが、1時間経過後ではTA2=160℃に設
定され、このため加圧ローラ3は23万枚通紙してもシヤ
や定着不良が生じることがなかった(寿命が23万枚まで
延びた)。
(発明の効果) 本発明は以上の構成及び作用からなるもので、入力電
圧や環境変動に応じてスタンバイ時の温度を常に可能な
限り低く設定することができて、シリコーンスポンジ等
耐熱性の劣る加圧ローラを使用した場合には加圧ローラ
の長寿命化を図ることができる。また、ファーストプリ
ント時間を遅らせず、最大消費電力を小さくできる。さ
らに、温度制御により行うようにしていることから、装
置構成を複雑にしなくてもすむ。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る定着装置の一実施例を示すもので、
第1図は装置の概略断面図、第2図は同装置の温度制御
手段を示すブロック線図、第3図は同装置の加熱ローラ
表面温度の制御状態を示すグラフ、第4図は他の実施例
における加熱ローラ表面温度の制御状態を示すグラフで
ある。 符号の説明 1…定着装置 2…加熱ローラ(一対のローラ) 3…加圧ローラ(一対のローラ) 6…ヒータ、11…温度検知手段 12…温度制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−22358(JP,A) 特開 昭53−96843(JP,A) 特開 昭56−78862(JP,A) 特開 昭55−89879(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヒータと、ヒータにより加熱される加熱ロ
    ーラと、加熱ローラの温度を検知する温度検知手段と、
    温度検知手段の検知温度が所定の設定温度を維持するよ
    うにヒータへの通電を制御する制御手段と、を有し、記
    録材に未定着像を定着する定着装置において、 電源投入直後のウォームアップ中の上記加熱ローラの温
    度上昇速度が第1の値の場合、上記制御手段はスタンバ
    イ時に第1の設定温度で通電制御し、温度上昇速度が第
    1の値より遅い第2の値の場合、上記制御手段はスタン
    バイ時に第1の設定温度より高い第2の設定温度で通電
    制御することを特徴とする定着装置。
JP910187A 1987-01-20 1987-01-20 定着装置 Expired - Lifetime JPH0830929B2 (ja)

Priority Applications (1)

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JP910187A JPH0830929B2 (ja) 1987-01-20 1987-01-20 定着装置

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JP910187A JPH0830929B2 (ja) 1987-01-20 1987-01-20 定着装置

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Publication Number Publication Date
JPS63178280A JPS63178280A (ja) 1988-07-22
JPH0830929B2 true JPH0830929B2 (ja) 1996-03-27

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ID=11711232

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JP910187A Expired - Lifetime JPH0830929B2 (ja) 1987-01-20 1987-01-20 定着装置

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JP2872389B2 (ja) * 1990-11-13 1999-03-17 キヤノン株式会社 画像形成装置

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JPS63178280A (ja) 1988-07-22

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