JPH1010919A

JPH1010919A - 定着装置

Info

Publication number: JPH1010919A
Application number: JP17875696A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Shibayama; 哲広柴山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、定着ローラを外部から加熱する定
着装置において、温度センサが定着ローラの表面を摺擦
による摩耗で傷付けることなく、定着ローラの表面温度
を精度良く検知できる定着装置を提供することを目的と
している。【解決手段】温度センサ１３を定着ローラ１に対して
ソレノイド等により接離自在に配設し、定着動作時は温
度センサ１３が定着ローラ１の表面から離間する位置へ
移動して、ヒートローラ３の表面温度が所定温度となる
ように温度センサ１４の検出信号に応じてヒータ４への
通電を制御し、定着動作時以外は、温度センサ１３を定
着ローラ１の表面に当接する位置へ移動して、定着ロー
ラ１の表面温度が予め設定された目標温度となるように
温度センサ１３の検出信号に応じてヒータ４への通電を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体上にトナ
ーを加熱加圧によって定着する定着装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カールソンプロセス等の電子写
真方式を用いる画像形成装置では、サブシステムの一つ
として定着装置を有していて、その定着装置を作動させ
ることによって、着色された荷電粒子（トナー）で形成
される画像を紙やＯＨＰ用透明シート等の記録媒体上へ
定着してから出力する。通常、定着プロセスは、互いに
圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとを有する定
着装置において、未定着のトナー画像を担持する記録媒
体を両ローラの圧接部（ニップ部）で挟持搬送しなが
ら、記録媒体と共にトナー画像へ熱と圧力を加えること
によって実行される。

【０００３】このような定着装置の構成には、大別し
て、定着ローラ内に配置されたヒータで定着ローラを内
部から加熱するものと、定着ローラ外に配置されたヒー
タで定着ローラを外部から加熱するものとがあるが、ヒ
ータから定着ローラ表面への熱供給の効率または応答性
を改善することを主な目的とした場合には、後者の構成
が選択される。

【０００４】後者の構成を採用することにより、定着装
置の起動時に定着ローラ表面の温度を定着に適する温度
まで上昇させるのに要する時間を短くすること、あるい
は、連続して大量の記録画像を出力する場合に定着装置
を通過する記録媒体に熱が奪われて定着ローラ表面の温
度が低下することを防止することが可能となる。

【０００５】そして、このような定着装置の温度制御
は、従来、定着ローラの表面温度を温度センサで検知し
て、その検知信号に基づいてヒータへ入力される電流を
フィードバック制御する方式で行われている。

【０００６】温度センサの配置方法は、定着ローラの表
面に当接させて配設する方法と、微小ギャップを介して
非接触で配設する方法がある。非接触で配設する方法
は、温度の検知レベルがギャップの大きさに非常に敏感
であるため、高精度の組立て管理が厳しく要求され、構
成が複雑となり、製造工程の煩雑さを招くので好ましく
ない。その上、非接触センサでの検知温度レベルはセン
サ周辺の気流や雰囲気温度の影響を受けて変動するた
め、正確な温度制御にとって適当な方法ではない。つま
り、当接させて配設する方法の方が、センサによる定着
ローラ表面の温度検知の感度や応答速度を高めて温度制
御の精度や信頼性を確保するために好ましいのであっ
て、実際に、市場における多くの定着装置での主流とな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、固定配置される温度センサを、回転する
定着ローラの表面に接触させる構成の場合には、温度セ
ンサと定着ローラとの当接部が摺擦するため、定着装置
の累積使用時間が長くなると、定着ローラの表面を摩耗
させて傷付けてしまうことがあった。そして、定着ロー
ラ表面の傷の部分には、トナーが付着して残留蓄積し、
引き続いて記録される画像の出力時にそのトナーが記録
媒体上に再付着して画像汚れを発生させることがあっ
た。さらに、傷が大きくなると、加圧ローラとのニップ
部を通過する記録媒体にしわが発生するようになり、あ
るいは、ニップ部への記録媒体の進入搬送を妨げるよう
になることがあった。

【０００８】この他に、温度センサの当接部には、記録
媒体である紙から発生する紙粉やトナー画像の一部がロ
ーラ表面に付着して運ばれて入り込み、異物としてせき
止められて蓄積するので、センサの検出部と被検出部で
あるローラ表面との間に不測のギャップが形成されるこ
とにより、その結果、温度検出の感度や応答速度の低下
を招くこともあった。さらに、異物の量が増加していく
と、異物が当接部からこぼれ出て、再度定着ローラの表
面に付着して運ばれたり、記録媒体上に落下したりし
て、その結果、定着装置から出力される記録画像を汚染
するようになることがあった。

【０００９】そこで、本発明は、ヒータから定着ローラ
表面への熱供給の効率や応答性を改善することのできる
外部加熱構成の定着装置であって、比較的簡単な配置構
成で、定着ローラの表面温度を精度良く検知できるよう
に温度センサが定着ローラの表面温度に当接するように
配置される定着装置において、その温度センサが定着ロ
ーラの表面を摺擦による摩耗で傷付けることを防止する
ことを目的としている。

【００１０】また、本発明の他の目的は、温度センサの
当接部への異物の侵入蓄積に起因する温度センサによる
温度検出の感度や応答速度が低下することを防止するこ
とのできる定着装置を提供することにある。

【００１１】さらに、本発明の他の目的は、当接部から
こほれ出る異物が定着装置から出力される記録画像を汚
染することを防止することのできる定着装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、互いに外周面で圧接して回転自
在に配設される定着ローラ及び加圧ローラと、ヒータを
内蔵して定着ローラの外周面に圧接されて回転自在に配
設されるヒートローラとを有し、上記定着ローラとヒー
トローラとの圧接部を通して定着ローラを加熱しなが
ら、定着ローラと加圧ローラとの圧接部にトナー画像を
担持する記録媒体を挟持搬送することによって記録媒体
上にトナー画像を溶融定着する定着装置において、上記
ヒートローラの表面に当接するように配置した第１温度
センサと、定着ローラの表面に当接する位置と離間する
位置とに切り換え自在に配置した第２温度センサと、上
記第１及び第２の温度センサの検出信号に応じてヒータ
への通電を制御する制御手段とを有し、該制御手段は、
定着動作時には、上記第２温度センサを定着ローラの表
面から離間する位置へ移動させ、ヒートローラの表面温
度が所定温度となるように第１温度センサの検出信号に
応じてヒータへの通電を制御し、定着動作時以外は、上
記第２温度センサを定着ローラの表面に当接する位置へ
移動させ、定着ローラの表面温度が予め設定された目標
温度となるように第２温度センサの検出信号に応じてヒ
ータへの通電を制御することにより達成される。

【００１３】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明の第１温度センサの検出信
号を平均化演算する演算手段を有し、待機動作中、また
は定着動作の開始直前に行われる準備動作中であって、
第２温度センサによって検出される定着ローラの表面温
度が定着動作時の目標温度範囲内の温度となっている制
御状態の時に、第１温度センサによって検出されるヒー
トローラの表面温度を平均化演算することにより平均温
度を算出して、定着動作時のヒートローラ表面の所定温
度を上記の平均温度に変更することにより達成される。

【００１４】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記目的は、上記第１の発明または第２の発明の第
１温度センサの検出信号レベルと所定の基準信号レベル
とを比較する手段と、警告信号を出力表示する手段とを
有して、定着装置への通電開始時点の第１と第２の温度
センサの検出信号レベルが、低い温度に相当するレベル
ではほぼ同一である場合に、その通電開始後に、第２温
度センサの検出信号ベルが、高い温度に相当する所定の
信号レベルに最初に達した時点の第１温度センサの検出
信号を求めて、上記の比較手段によって、その求められ
た第１温度センサの検出信号レベルが所定の基準信号レ
ベルよりも小さいと判定された時に、上記の出力表示手
段によって、警告信号を出力表示することにより達成さ
れる。

【００１５】つまり、本出願に係る第１の発明において
は、定着動作時以外は第２温度センサを定着ローラの表
面に当接する位置へ移動して、定着ローラの表面温度が
予め設定された目標温度となるように第２温度センサの
検出信号に応じてヒータへの通電を制御するので、定着
ローラの表面温度を精度良く検知しながら、精度の良い
温度制御が行われる。そして、定着動作を開始する時
は、上記第２温度センサを定着ローラの表面から離間す
る位置へ移動させるので、定着ローラの表面を損傷させ
ることがなく、上述のように定着ローラの表面温度が安
定してヒートローラの表面温度と定着ローラの表面温度
とが所定の温度差を維持する状態において、ヒートロー
ラの表面温度が所定温度となるように第１温度センサの
検出信号に応じてヒータへの通電を制御するので、定着
動作中において精度の良い温度制御が行われ、ヒータか
ら定着ローラ表面への熱供給の効率や応答性を改善す
る。

【００１６】また、本出願に係る第２の発明において
は、上記第１の発明の第１温度センサの検出信号を平均
化演算する演算手段を有し、待機動作中、または定着動
作の開始直前に行われる準備動作中であって、第２温度
センサによって検出される定着ローラの表面温度が定着
動作時の目標温度範囲内の温度となっている制御状態の
時に、第１温度センサによって検出されるヒートローラ
の表面温度を平均化演算することにより平均温度を算出
して、定着動作時のヒートローラ表面の所定温度を上記
の平均温度に変更するので、温度リップルを小さく抑え
て安定した温度制御が行われる。

【００１７】さらに、本出願に係る第３の発明において
は、上記第１の発明または第２の発明の第１温度センサ
の検出信号レベルと所定の基準信号レベルとを比較する
手段と、警告信号を出力表示する手段とを有して、定着
装置への通電開始時点の第１と第２の温度センサの検出
信号レベルが、低い温度に相当するレベルではほぼ同一
である場合に、その通電開始後に、第２温度センサの検
出信号ベルが、高い温度に相当する所定の信号レベルに
最初に達した時点の第１温度センサの検出信号を求め
て、上記の比較手段によって、その求められた第１温度
センサの検出信号レベルが所定の基準信号レベルよりも
小さいと判定された時に、上記の出力表示手段によっ
て、警告信号を出力表示するので、ヒートローラに対し
て当接状態にある第２温度センサと該ヒートローラとの
当接部に蓄積される異物の量を大まかに推定し、蓄積さ
れる異物の増加による記録画像の汚染の発生を未然に防
止する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて説明する。本実施形態の定着装置は、好
ましくは、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形
成装置のサブシステムとして用いられるものである。従
って、このような画像形成装置における未定着のトナー
画像を記録媒体上に形成するまでの画像形成プロセス
は、種々の公知技術から適宜選択できるので、簡略化の
ために図示を省略するが、本実施形態では、上記の種類
の画像形成装置に一般に採用されているカールソンプロ
セスを採用するものとする。すなわち、光導電性の感光
体を一様に帯電した後、その感光体上に記録されるべき
画像の情報に対応する露光を行って静電潜像を形成し、
引き続いてその静電潜像を現像してトナー像としてか
ら、記録媒体上へ転写することによって、記録媒体上に
未定着トナー画像が形成される。

【００１９】（第１の実施形態）まず、本発明の第１の
実施形態を図１ないし図３に基づいて説明する。図１
は、本発明の第１の実施形態である定着装置の要部断面
の模式図である。同図に示すように、本実施形態の定着
装置は、定着ローラの外部に配置されるヒートローラか
ら該定着ローラを加熱する構成の定着装置であって、図
中の矢印は、駆動機構（図示せず）によるローラの回
転、あるいは搬送機構（図示せず）による記録シートの
搬送の進行方向を示す。なお、この駆動機構及び搬送機
構は、本発明の趣旨に影響を及ぼさない範囲であれば、
特に限定されずに公知の技術から適宜選択できるのであ
って、説明を省略する。

【００２０】以下、本実施形態における定着装置を構成
する各手段について図１を参照しながら説明する。

【００２１】図１において１は定着ローラであり、該定
着ローラ１は、シリコーンゴム製のローラ、または芯金
にシリコーンゴムあるいはフッ素ゴム等の耐熱性を有す
る弾性物質を被覆させたローラであり、表面の離型性を
高めるために、フッ素樹脂の被膜を設けてもよい。例え
ば、肉厚５ｍｍの芯金シリンダに厚さ８ｍｍであってＪ
ＩＳ−Ａ硬度４０度〜６０度のＨＴＶシリコーンゴム層
を被覆して、さらに、その表面に厚さ５０μｍ〜１５０
μｍのＰＦＡチューブを被覆した構成の外径５０ｍｍの
ローラを用いる。

【００２２】そして、上記定着ローラ１の下方には、加
圧ローラ２が圧接するように配設されており、該加圧ロ
ーラ２は、アルミニウム製または鉄製のシリンダの表面
にフッ素樹脂をコーティングしたものである。例えば、
肉厚４ｍｍの鉄製芯金シリンダに２０μｍ〜１００μｍ
のＰＦＡまたはＰＴＦＥまたはそれらの混成物等のフッ
素樹脂を焼成被膜した構成の外径５０ｍｍのローラを用
いる。

【００２３】なお、上記定着ローラ１と加圧ローラ２と
の圧接は、加圧機構（図示せず）によって、好ましくは
１００ｋｇ〜２００ｋｇの荷重を加えて、圧接部の幅
（ニップ幅）が５ｍｍ〜１００ｍｍとなるようにすれば
良い。

【００２４】また、上記定着ローラ１の上方には、ヒー
トローラ３が配設されており、該ヒートローラ３は、ア
ルミニウム製または鉄製のシリンダの表面を硬化処理し
たものである。例えば、肉厚の３ｍｍのアルミニウム製
のシリンダの表面を酸化アルマイト処理した構成の外径
４０ｍｍのローラを用いる。本実施形態では、一本のヒ
ートローラ３を用いているが、それぞれにヒータを内蔵
する外径の小さい複数のヒートローラを用いても良い。

【００２５】この定着ローラ１とヒートローラ３との圧
接は、加圧機構（図示せず）によって、好ましくは１０
０ｋｇ〜２００ｋｇの荷重を加えて、ニップ幅が５ｍｍ
〜１０ｍｍとなるようにする。

【００２６】そして、このヒートローラ３の内部には、
ヒータ４が配設されており、該ヒータ４は、ハロゲンヒ
ータ等の赤外ランプであり、電源５から電力を供給され
るようになっている。この電源５から供給される電力は
可変であり、好ましくは８００Ｗ〜１２００Ｗであっ
て、後述するように、出力が自動制御される。

【００２７】また、上記定着ローラ１には、オフセット
現象を防止するために、オイル塗布ローラ６が当接され
ており、該オイル塗布ローラ６は、シリコーンオイルを
含浸した耐熱性の繊維または樹脂のローラであって、定
着ローラ１に当接して従動回転しながら、その表面に少
量ずつオイルを塗布する。

【００２８】さらに、上記定着ローラ１と加圧ローラ２
のニップ部の前方には、搬送ガイド７が配設されてお
り、該搬送ガイド７は、未定着のトナー画像９を担持し
ながら搬送される記録媒体シート８を定着ローラ１と加
圧ローラ２とのニップ部へ案内する。

【００２９】このようにして定着ローラ１と加圧ローラ
２とのニップ部に案内された記録媒体シート８は、定着
ローラ１と加圧ローラ２の回転に伴って挟持搬送され、
定着ローラ１と加圧ローラ２の周面に接触または近接し
て配設された分離爪１０，１１により定着ローラ１また
は加圧ローラ２から分離する。

【００３０】そして、上記分離爪１０，１１の後方に配
設された排出ガイドローラ対１２により、記録媒体シー
ト８は機外に排出される。

【００３１】次に、以上のような本実施形態における定
着装置の温度制御について説明する。

【００３２】上記定着ローラ１とヒートローラ３には、
それぞれ第２温度センサとしての温度センサ１３と第１
温度センサとしての温度センサ１４が当接するように設
けられており、該温度センサ１３と温度センサ１４は、
共にサーミスタまたは熱電対で構成されている。そし
て、これらのセンサ１３，１４は、それぞれ制御手段と
してのロジックコントロール回路１６に接続されてお
り、温度情報を該ロジックコントロール回路１６に出力
する。なお、カットオフセンサ１５は、温度ヒューズま
たはサーモスタットであって、ヒートローラ３の周面に
接触または近接して配設され、所定の温度を超えて加熱
されると溶断または変形することによって電源５からヒ
ータ４への電力供給回路を遮断するようになっている。

【００３３】このような構成において、ロジックコント
ロール回路１６は、温度センサ１３と温度センサ１４の
検知信号が入力されると、その信号レベルの平均処理、
温度への換算、基準温度との比較判断等を行い、さら
に、電源５の出力レベルの制御を指示する信号を出力す
る。これにより、定着ローラ１及びヒートローラ３の表
面温度は所望の温度に維持されることになる。

【００３４】しかしながら、上記温度センサ１３を定着
ローラ１に当接させた状態では、当接部にトナー等の異
物が蓄積し、定着ローラ１の表面を損傷させ、正確な温
度検知を妨げることになる。

【００３５】そこで、本実施形態では、温度センサ１３
を図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、定着ローラ１の表
面から離間する位置または当接する位置に切り換え制御
されるように構成し、温度センサ１３の位置に応じた温
度制御を行うこととした。

【００３６】以下、図２を参照しながら、温度センサ１
３の配置構成を説明する。温度センサ１３は、温度検知
部が定着ローラ１に対向するように担持基体１７に固定
担持される。担持基体１７は、上端部の近傍で、定着装
置の機枠に固定された支軸１８に回動自在に支持され、
一方、下線部の近傍で、回動軸２１を介してソレノイド
１９のレバー２０が回動自在に連結される。さらに、ば
ね２２の一端が担持基体１７上で支軸１８と回動軸２１
との中間において、温度センサ１３が固定される位置の
背面に当接し、他端が定着装置の機枠に固定された支持
台２３に取り付けられる。支持台２３には、ソレノイド
１９も固定支持される。

【００３７】図２（Ａ）は、ソレノイド１９が作動して
いる状態を示している。すなわち、レバー２０の引き込
み動作によって、担持基体１７は、ばね２２の延伸力に
抗して定着ローラ１の表面から遠ざけられる。この状態
の時、温度センサ１３は、定着ローラ１の表面から離間
する。

【００３８】また、図２（Ｂ）は、ソレノイド１９の非
動作の状態を示す。すなわち、ばね２２の延伸力によっ
て担持基体１７が定着ローラ１の方向へ付勢される。こ
の状態の時、温度センサ１３は、定着ローラ１の表面に
当接する。

【００３９】本発明では、このソレノイド１９の作動が
ロジックコントロール回路１６からのコマンド信号によ
って制御されるようになっている。その作動シーケンス
を、図３の温度変化グラフ（Ａ）とタイミングチャート
（Ｂ）、（Ｃ）を参照しながら説明する。

【００４０】図３（Ａ）のグラフは、温度センサ１３及
び１４によって検出される定着ローラ１の表面温度（実
線）及びヒートローラ３の表面温度（破線）の時間変化
を示す。図３（Ｂ）と（Ｃ）は、ロジックコントロール
回路１６からそれぞれソレノイド１９と電源５へのコマ
ンド信号であって、オンの信号に応じてソレノイド１９
は作動状態となり、電源５はヒータ４へ電力を供給す
る。

【００４１】以上の図に示すように、時刻ｔ（１）に画
像形成装置が起動されると、駆動機構（図示せず）によ
り、互いに圧接する定着ローラ１、加圧ローラ２、ヒー
トローラ３、オイル塗布ローラ６が所定の低速度でアイ
ドリング回転を開始する。但し、オイル塗布ローラ６は
定着ローラ１から離間させて、停止させておいてもよ
い。アイドリング回転と同時に、電源５からヒータ４へ
の電力供給が開始されて二つのローラの表面温度が周囲
の環境温度Ｔ（Ａ）、例えば、摂氏１８度〜２３度の室
温程度の温度から上昇する。この時、ソレノイド１９は
非作動状態とされて温度センサ１３が定着ローラ１の表
面に当接しながらその表面温度Ｔ（ｆｕｓｅ）を検出
し、検出信号はロジックコントロール回路１６へ温度情
報として入力される。一方、温度センサ１４は、ヒート
ローラ３の表面に当接しながらその表面温度Ｔ（ｈｅａ
ｔ）を検出する。

【００４２】時刻ｔ（２）にＴ（ｆｕｓｅ）が目標温度
Ｔ（Ｂ）、例えば、摂氏１７０度〜１９０度の範囲から
設定される温度に達すると、電源５からヒータ４への電
力供給が停止する。その後ローラ温度は、しばらくオー
バーシュートをしてから低下して、時刻ｔ（３）に再び
Ｔ（Ｂ）となると、電力供給が開始される。以後、時刻
ｔ（２’）とｔ（３’）に同様の動作が行われて、後述
するｔ（４）までこの温度制御シーケンスが繰り返され
る。この間、定着装置は、待機状態として、上記のアイ
ドリング回転を継続する。

【００４３】そして、この間に、ロジックコントロール
回路１６は、温度センサ１４からの情報に基づいて、Ｔ
（ｈｅａｔ）の平均温度であるＴ（Ｃ）を算出する。

【００４４】次に、時刻ｔ（４）に画像形成ジョブの開
始コマンドが入力されると、定着ローラ１、加圧ローラ
２、ヒートローラ３、オイル塗布ローラ６の回転速度
は、所定のプロセス速度にまで高められる。そして、回
転速度の変更後に一定の安定化時間が経過した後、時刻
ｔ（５）にソレノイド１９が動作状態とされて温度セン
サ１３が離間する。

【００４５】これ以後の定着動作期間中は、これまでの
温度センサ１３によって検出されるＴ（ｆｕｓｅ）に代
わって、温度センサ１４によって検出されるヒートロー
ラ３の表面温度Ｔ（ｈｅａｔ）の検出信号がロジックコ
ントロール回路１６へ温度情報として入力される。以
後、ロジックコントロール回路１６は、Ｔ（ｆｕｓｅ）
の目標温度Ｔ（Ｂ）の代わりにＴ（ｈｅａｔ）の所定レ
ベルであるＴ（Ｃ）、例えば、摂氏１８０度〜２３０度
の範囲から設定される温度を基準温度レベルとしで電源
５からヒータ４への電力供給を制御する。すなわち、時
刻ｔ（６）にＴ（ｈｅａｔ）がＴ（Ｃ）を上回ると電力
供給を停止し、時刻ｔ（７）にＴ（Ｃ）を下回ると、電
力供給を再開する。一連の画像形成ジョブが行われる間
は、同様に時刻ｔ（６’）とｔ（７’）において電力供
給のオフとオンを繰り返す。

【００４６】電源５からヒータ４への電力供給の制御方
法は、上記のオン／オフの切り換え制御以外に、位相制
御、周波数制御、電圧レベルの切り換え制御、等の公知
の方法を適宜選択して用いることができる。

【００４７】一連の画像形成ジョブにおける最後の記録
シート８が定着装置を通過してから所定の時間が経過し
た時刻ｔ（８）に、ソレノイド１９が再度、作動状態と
されて、定着装置は上記の待機状態とされる。

【００４８】上記のように、温度センサ１３の配置の切
り換え制御とヒータ４への通電制御とを行うことによ
り、定着ローラ１の表面傷の発生と温度センサ１３の感
度や応答速度の低下を効率良く抑制できる。

【００４９】（第２の実施形態）次に、本発明の第２の
実施形態を図１及び図４に基づいて説明する。なお、第
１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を
省略する。

【００５０】本発明では、温度センサ１４は、常時、あ
るいは少なくとも定着動作時に、ヒートローラ３に当接
するように配置されるので、従来技術と同様に、やは
り、定着装置の累積使用時間と共に、温度センサ１４と
ヒートローラ３の当接部に紙粉やオフセットトナー等の
異物が侵入蓄積されて、温度センサ１４によるローラ温
度の検出感度や応答速度が低下することがある。特に、
定着ローラ１の表面材質の離型性がヒートローラ３より
も高い場合は、異物が定着ローラ１からヒートローラ３
へ転移し易いので、この当接部での異物の蓄積が進行し
易くなる。

【００５１】そこで、本実施形態では、第１の実施形態
と同じ定着装置において、温度センサ１４によるローラ
温度の検出レベルの上記のような耐久経時的なずれや他
の不特定要因に付随するばらつきを補正する。

【００５２】まず、図１に示される定着装置をサブシス
テム構成要素として含む画像形成装置において、時刻ｔ
（４）に画像形成ジョブの開始コマンドが入力されてか
ら、実際に記録シート８が定着装置へ搬送されてきてニ
ップ部へ進入を始める時刻ｔ（５’）までの時間に、温
度センサ１３と温度センサ１４との温度レベルを検出す
る。

【００５３】次に、その検出結果に基づいて、定着動作
中の温度制御におけるＴ（ｈｅａｔ）の所定レベルであ
るＴ（Ｃ）を変更する制御ステップを追加することによ
って、Ｔ（ｈｅａｔ）の検出温度レベルのずれを補正す
る。

【００５４】時刻ｔ（４）から時刻ｔ（５’）までの期
間は、画像形成装置において、上述の画像形成プロセス
の前準備及び実行、さらに記録シートの供給と搬送に費
やされる。前準備とは、感光体電位の初期化、各サブプ
ロセスユニットの立ち上げ動作、各サブプロセスの作動
条件の最適化調整、あるいは、記録されるべき画像情報
の読み取り入力やその入力信号の演算処理、等を含む。
この期間を、定着動作前の「準備動作期間」と呼ぶこと
にする。

【００５５】図４のグラフは、定着の準備動作期間中の
Ｔ（ｆｕｓｅ）とＴ（ｈｅａｔ）との変化を示す。待機
状態直後である時刻ｔ（４）以降も、定着ローラ１の表
面温度Ｔ（ｆｕｓｅ）は目標温度Ｔ（Ｂ）になるよう
に、ほぼ定常的に制御されていて、Ｔ（ｆｕｓｅ）とＴ
（ｈｅａｔ）とは、ほぼ平均的な周期Δｔ＝１〜５秒で
温度軸△Ｔ＝１〜５度で脈動する。

【００５６】この準備動作期間中は、温度センサ１３に
よって検出されるＴ（ｆｕｓｅ）の検出信号と、温度セ
ンサ１４によって検出されるＴ（ｈｅａｔ）の検出信号
とがロジックコントロール回路１６へ温度情報として入
力される。信号入力が継続される時間が上記の△ｔより
も長くて、検出信号のサンプリング間隔が△ｔよりも短
いことが必要である。

【００５７】ロジックコントロール回路１６では、温度
センサ１３からの入力信号に基づいてＴ（ｆｕｓｅ）の
フィードバック制御を行う。さらに、温度センサ１４か
らの入力信号を平均化演算することによりＴ（ｈｅａ
ｔ）の平均温度Ｔ（Ｃ’）を算出して、Ｔ（ｈｅａｔ）
の所定温度レベルＴ（Ｃ）を、算出されたＴ（Ｃ’）へ
変更する。

【００５８】準備動作期間に続く時刻ｔ（５’）以降の
定着動作時には、ロジックコントロール回路１６が、温
度センサ１４によって検出されるＴ（ｈｅａｔ）の検出
信号に基づいて、電源５からヒータ４への電力供給の制
御を行なう。その際の基準温度レベルを、変更されたＴ
（ｈｅａｔ）の所定温度レベルであるＴ（Ｃ’）とす
る。

【００５９】本発明の第２の実施形態においては、定着
動作時の基準温度レベルを上述のように変更することに
よって、温度センサ１４によるヒートローラ３の表面温
度の検出レベルの耐久経時的なずれやばらつきを補正す
ることができる。

【００６０】（第３の実施形態）次に、本発明の第３の
実施形態を図１及び図５に基づいて説明する。

【００６１】温度センサ１４とヒートローラ３との当接
部に蓄積される異物の量が増加していくと、温度センサ
１４によるローラ温度の検出感度や応答速度が低下し
て、第１の実施形態における定着動作時の定着ローラ１
の表面温度Ｔ（ｆｕｓｅ）が所望の目標温度Ｔ（Ｂ）か
ら高温側へ大きくずれるようになってしまう。これは、
定着ローラ１の表面に付着するトナーの高温オフセット
という現象を招き、記録画像の汚染が生じるようになる
ので好ましくない。特に、定着装置を室温などの比較的
低い温度の状態から通電を開始してウォーミングアップ
を終えた時に、しばらくの時間の間は、このずれが生じ
やすい。それは、温度センサ１４が異物を介してヒート
ローラ３に当接している場合には、温度センサ１４が高
い温度環境になじむまでに要する時間が長くなっている
ためと考えられる。

【００６２】ウォーミングアップを終えた後、しばらく
の時間の間は、このずれが生じ易い。それは、温度セン
サ１４が異物を介してヒートローラ３に当接しているの
で、温度センサ１４が高い温度環境になじむまでに要す
る時間が長くなっているためと考えられる。

【００６３】また、異物の量が増加していくと、異物が
当接部からこぼれ出て定着ローラ１の表面に付着した
り、記録シート上に落下したりして、定着装置から出力
される記録画像を汚染するようになる。

【００６４】図５のグラフは、定着装置が室温に近い状
態である時刻ｔ（１’）にヒータ４への通電を開始し
て、温度センサ１３で定着ローラ１の表面温度Ｔ（ｆｕ
ｓｅ）を検出した時の温度変化曲線（実線）と、温度セ
ンサ１４で当接部に異物が介在しない場合に、ヒートロ
ーラ３の表面温度Ｔ（ｈｅａｔ）⁰を検出した時の温度
変化曲線（破線）である。また、一点鎖線は、多量の異
物が当接部に介在する場合に相当するＴ（ｈｅａｔ）¹
の温度変化曲線を示していて、感度が鈍化しているため
に、検出温度の立ち上がりが速くなる。

【００６５】Ｔ（ｆｕｓｅ）が目標温度Ｔ（Ｂ）に達し
た時刻ｔ（２’）におけるＴ（ｈｅａｔ）をＴ（Ｄ）と
表記する。このＴ（Ｄ）のレベルをＴ（ｈｅａｔ）⁰の
場合とＴ（ｈｅａｔ）¹の場合とで比較すると、Ｔ（ｈ
ｅａｔ）¹の方が低い温度になる。このように、一定の
条件でヒータ４への通電を行い、Ｔ（ｆｕｓｅ）が所定
の温度に達した時点でのＴ（ｈｅａｔ）のレベルを検出
して、その検出温度が異物が介在しない場合に比べてど
の程度低くなっているかを求めることによって、異物の
量を大まかに見積もることができる。

【００６６】本発明では、記録シート上のトナーや紙粉
が定着ローラ１の表面に接触する定着動作の期間中に
は、温度センサ１３が定着ローラ１から離間するように
構成されるので、温度センサ１３の温度検出部に異物が
ほとんど付着せず、感度や応答速度へ影響を及ぼす程度
にまで蓄積されない。従って、温度センサ１３による定
着ローラ１の温度検出の挙動レベルが、ほぼ一定の条件
下で定着ローラ１を加熱する場合においてはほぼ一定で
あるとみなされる。第３の実施形態は、この効果を根拠
としている。

【００６７】設計段階での実験により、温度センサ１４
とヒートローラ３との当接部に許容される量の異物が介
在する場合に相当する上記のＴ（Ｄ）を求めて、それを
基準値Ｔ（Ｄ）^*としてロジックコントロール回路１６
に記憶しておく。そして、毎回の定着装置のウォーミン
グアップ時に求められるＴ（Ｄ）をこの基準値Ｔ（Ｄ）
^*と比較して、Ｔ（Ｄ）が基準値Ｔ（Ｄ）^*よりも小さい
時には、温度センサ１４とヒートローラ３との当接部に
許容される量よりも多い異物が蓄積されている可能性が
大きいと推測できるので、ロジックコントロール回路１
６が警告信号を発生して表示するような構成とする。

【００６８】この警告表示は、サービスマンまたはオペ
レータに対して、温度センサ１４の温度検出部やヒート
ローラ３の表面全体の汚染が悪化していること、及び、
この汚染に起因する定着装置の上記動作トラブルを防止
するために清掃または交換などのメンテナンス作業が必
要となっていることを通知するものである。

【００６９】本実施形態では、温度センサ１４とヒート
ローラ３との当接部に蓄積される異物が増加して、定着
装置から出力される記録画像の汚染が発生することを未
然に防止することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、定着動作時は、上記第２温度センサが
定着ローラの表面から離間する位置へ移動して、ヒート
ローラの表面温度が所定温度となるように第１温度セン
サの検出信号に応じてヒータへの通電を制御し、定着動
作時以外は、上記第２温度センサを定着ローラの表面に
当接する位置へ移動して、定着ローラの表面温度が予め
設定された目標温度となるように第２温度センサの検出
信号に応じてヒータへの通電を制御することとしたの
で、定着ローラの表面温度の制御精度を著しく低下させ
ることなく、ヒータから定着ローラ表面への熱供給の効
率や応答性を改善し、かつ、比較的簡単な配置構成で定
着ローラの表面温度を精度良く検知することができる。
その結果、定着ローラの傷の発生及び温度センサの感度
や応答速度の鈍化を防止することができる。

【００７１】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記第１の発明の第１温度センサの検出信号を平均化演
算する演算手段を有し、待機動作中、または定着動作の
開始直前に行われる準備動作中であって、第２温度セン
サによって検出される定着ローラの表面温度が定着動作
時の目標温度範囲内の温度となっている制御状態の時
に、第１温度センサによって検出されるヒートローラの
表面温度を平均化演算することにより平均温度を算出し
て、定着動作時のヒートローラ表面の所定温度を上記の
平均温度に変更するので、温度リップルを小さく抑えて
安定した温度制御を行うことができる。

【００７２】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記第１の発明または第２の発明の第１温度センサ
の検出信号レベルと所定の基準信号レベルとを比較する
手段と、警告信号を出力表示する手段とを有して、定着
装置への通電開始時点の第１と第２の温度センサの検出
信号レベルが、低い温度に相当するレベルではほぼ同一
である場合に、その通電開始後に、第２温度センサの検
出信号ベルが、高い温度に相当する所定の信号レベルに
最初に達した時点の第１温度センサの検出信号を求め
て、上記の比較手段によって、その求められた第１温度
センサの検出信号レベルが所定の基準信号レベルよりも
小さいと判定された時に、上記の出力表示手段によっ
て、警告信号を出力表示するので、ヒートローラに対し
て当接状態にある第２温度センサと該ヒートローラとの
当接部に蓄積される異物の量を大まかに推定し、蓄積さ
れる異物の増加による記録画像の汚染の発生を未然に防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における定着装置の要
部断面の模式図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における温度センサが
定着ローラから離間している状態と、当接している状態
を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施形態における定着ローラと
ヒートローラの表面温度の変化を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態における定着ローラと
ヒートローラの表面温度の変化を示す図である。

【図５】本発明の第２の実施形態における定着ローラと
ヒートローラの表面温度の変化を示す図である。

【符号の説明】

１定着ローラ２加圧ローラ３ヒートローラ４ヒータ８記録媒体シート１３温度センサ（第２温度センサ）１４温度センサ（第１温度センサ）１６ロジックコントロール回路（制御手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに外周面で圧接して回転自在に配設
される定着ローラ及び加圧ローラと、ヒータを内蔵して
定着ローラの外周面に圧接されて回転自在に配設される
ヒートローラとを有し、上記定着ローラとヒートローラ
との圧接部を通して定着ローラを加熱しながら、定着ロ
ーラと加圧ローラとの圧接部にトナー画像を担持する記
録媒体を挟持搬送することによって記録媒体上にトナー
画像を溶融定着する定着装置において、上記ヒートロー
ラの表面に当接するように配置した第１温度センサと、
定着ローラの表面に当接する位置と離間する位置とに切
り換え自在に配置した第２温度センサと、上記第１及び
第２の温度センサの検出信号に応じてヒータへの通電を
制御する制御手段とを有し、該制御手段は、定着動作時
には、上記第２温度センサを定着ローラの表面から離間
する位置へ移動させ、ヒートローラの表面温度が所定温
度となるように第１温度センサの検出信号に応じてヒー
タへの通電を制御し、定着動作時以外は、上記第２温度
センサを定着ローラの表面に当接する位置へ移動させ、
定着ローラの表面温度が予め設定された目標温度となる
ように第２温度センサの検出信号に応じてヒータへの通
電を制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】第１温度センサの検出信号を平均化演算
する演算手段を有し、待機動作中、または定着動作の開
始直前に行われる準備動作中であって、第２温度センサ
によって検出される定着ローラの表面温度が定着動作時
の目標温度範囲内の温度となっている制御状態の時に、
第１温度センサによって検出されるヒートローラの表面
温度を平均化演算することにより平均温度を算出して、
定着動作時のヒートローラ表面の所定温度を上記の平均
温度に変更することとする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】第１温度センサの検出信号レベルと所定
の基準信号レベルとを比較する手段と、警告信号を出力
表示する手段とを有して、定着装置への通電開始時点の
第１と第２の温度センサの検出信号レベルが、低い温度
に相当するレベルではほぼ同一である場合に、その通電
開始後に、第２温度センサの検出信号ベルが、高い温度
に相当する所定の信号レベルに最初に達した時点の第１
温度センサの検出信号を求めて、上記の比較手段によっ
て、その求められた第１温度センサの検出信号レベルが
所定の基準信号レベルよりも小さいと判定された時に、
上記の出力表示手段によって、警告信号を出力表示する
こととする請求項１または請求項２に記載の定着装置。