JPH1165351A - 温度制御方法及び定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、１つのサーミスタの検出温度値の
みで加熱ローラの温度を制御することによりトナーを一
定の定着率で定着することが難しいという課題を解決し
ようとするものである。 【解決手段】 この発明は、加熱部材及び加圧部材と、
加熱部材を加熱する第１の加熱源とを備え、未定着トナ
ー像が形成された記録材を加熱部材及び加圧部材の間に
挿入して記録材上の未定着トナー像を定着させる定着装
置の温度制御方法において、加熱部材及び加圧部材の形
成するニップ部の熱損失量と加熱部材の放熱量に応じて
第１の加熱源への供給電力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、ファクシ
ミリ、電子写真プリンタ等の画像形成装置において、
紙、フィルムなどの記録材の上に形成された加熱溶融性
のトナーからなる画像を加熱して永久固着画像として記
録材上に定着させる定着装置の温度制御方法及び定着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ等の電子写真方式によ
る画像形成装置では、一般に、記録紙に付着（転写）し
た現像剤（トナー）を加熱溶融することで定着させる加
熱ローラ定着装置が用いられている。この加熱ローラ定
着装置の代表的なものは、内部にハロゲンランプを備え
た加熱ローラに加圧ローラを圧接させて配置し、この加
熱ローラと加圧ローラとのニップ部に転写紙を搬送する
ことにより、ハロゲンランプで加熱ローラを加熱して加
熱ローラと加圧ローラとのニップ部で転写紙上の現像剤
を溶融定着させるように構成されている。

【０００３】従来、このような加熱ローラ定着装置を用
いた電子写真装置では、加熱ローラの温度制御を実行す
るために、加熱ローラの温度を検出する１つのサーミス
タの温度検出値で加熱ローラの温度が一定になるように
ハロゲンランプを制御して加熱ローラの温度を制御して
いた。

【０００４】また、特開平８ー２９２６８２号公報に
は、加熱ローラと加圧ローラとのニップ部での熱損失量
に基づく情報により、加熱ローラを加熱する加熱源の設
定温度を変化させ、これにより転写紙の種類によらず同
等の定着率を保つようにした定着装置が記載されてい
る。特開平９ー８０９６６号公報には、加熱ローラと加
圧ローラとのニップ部での熱損失量とニップ部入口での
温度情報により、加熱ローラを加熱する加熱源への電源
供給のデューティ比を変化させることで、加熱ローラの
温度制御の応答性を高めるようにした定着装置が記載さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記電子写真装置で
は、加熱ローラの温度を検出する１つのサーミスタの温
度検出値で加熱ローラの温度が一定になるようにハロゲ
ンランプを制御して加熱ローラの温度を制御している
が、１つのサーミスタで検出した温度値のみで加熱ロー
ラの温度を制御することは難しく、温度マージンの少な
いトナーを一定の定着率、光沢度、ヘイズ度で定着する
ことは難しかった。

【０００６】また、上記特開平８ー２９２６８２号公報
記載の定着装置では、低温環境のときには、ニップ部外
での放熱量も大きいため、ニップ部中の熱損失量のみで
加熱源の設定温度を変化させていては、加熱ローラの温
度が下がってしまい、十分な定着率が得られない可能性
がある。また、上記特開平９ー８０９６６号公報記載の
定着装置では、ニップ部での熱損失量とニップ部入口で
の温度情報により、加熱ローラを加熱する加熱源への電
源供給のデューティ比を変化させることで、加熱ローラ
の温度制御の応答性を高めているが、環境条件により加
熱ローラの温度が不安定となる。

【０００７】本発明は、加熱部材の温度を環境条件によ
らずに安定させることができて一定の定着性を保つこと
ができ、温度検出手段の汚れにより誤動作することがな
くて温度検出手段による加熱部材の摩耗や傷を防ぐこと
ができ、記録材の種類に拘らず安定した定着性を保つこ
とができ、加圧部材の温度を検出するセンサを取り付け
なくても加圧部材の温度制御を行うことができ、記録材
の種類を検出するセンサを取り付けなくても加圧部材の
温度制御を行って安定した定着性を保つことができ、立
ち上がりの早い加熱部材の温度を精密に制御することが
できて消費電力を少なくできる温度制御方法及び定着装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、互いに圧接しながら回転す
る加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部材を加熱する第
１の加熱源とを備え、未定着トナー像が形成された記録
材を前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入して前記
記録材上の未定着トナー像を定着させる定着装置の温度
制御方法において、前記加熱部材及び前記加圧部材の形
成するニップ部の熱損失量と前記加熱部材の放熱量に応
じて前記第１の加熱源への供給電力を制御する。このた
め、加熱部材の温度を環境条件によらずに安定させるこ
とができ、一定の定着性を保つことができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、互いに圧接しなが
ら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部材を加
熱する第１の加熱源とを有し、未定着トナー像が形成さ
れた記録材を前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入
して前記記録材上の未定着トナー像を定着させる定着装
置において、前記加熱部材及び前記加圧部材の形成する
ニップ部の熱損失量と前記加熱部材の放熱量に応じて前
記第１の加熱源への供給電力を可変設定する第１の供給
電力制御手段を備えたものであり、加熱部材の温度を環
境条件によらずに安定させることができ、一定の定着性
を保つことができる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の定
着装置において、前記加熱部材の前記ニップ部上流側で
の表面温度と前記ニップ部下流側での表面温度とを検出
する温度検出手段を有し、前記第１の供給電力制御手段
は前記温度検出手段からの検出温度情報に基づいて前記
ニップ部の熱損失量を決定するものであり、加熱部材の
温度を環境条件によらずに安定させることができ、一定
の定着性を保つことができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項２記載の定
着装置において、前記記録材の前記ニップ部上流側での
表面温度とニップ部下流側での表面温度とを検出する温
度検出手段を有し、前記第１の供給電力制御手段は前記
温度検出手段からの検出温度情報に基づいて前記ニップ
部の熱損失量を決定するものであり、温度検出手段の汚
れにより誤動作することがなく、温度検出手段による加
熱部材の摩耗や傷を防ぐことができる。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項２記載の定
着装置において、前記加圧部材を加熱する第２の加熱源
と、前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入される記
録材の種類を検出する検出手段と、この検出手段で検出
した記録材の種類に応じて前記第２の加熱源への供給電
力を可変設定する第２の供給電力制御手段とを備えたも
のであり、記録材の種類に拘らず安定した定着性を保つ
ことができる。

【００１３】請求項６記載の発明は、互いに圧接しなが
ら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部材を加
熱する第１の加熱源と、前記加圧部材を加熱する第２の
加熱源とを備え、未定着トナー像が形成された記録材を
前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入して前記記録
材上の未定着トナー像を定着させる定着装置の温度制御
方法において、前記加熱部材の立ち上がり時に前記加熱
部材及び前記加圧部材の形成するニップ部の熱損失量に
応じて前記第２の加熱源への供給電力を制御する。この
ため、加圧部材の温度を検出するセンサを取り付けなく
ても加圧部材の温度制御を行うことができる。

【００１４】請求項７記載の発明は、互いに圧接しなが
ら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部材を加
熱する第１の加熱源と、前記加圧部材を加熱する第２の
加熱源とを備え、未定着トナー像が形成された記録材を
前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入して前記記録
材上の未定着トナー像を定着させる定着装置の温度制御
方法において、前記加熱部材及び前記加圧部材の形成す
るニップ部を前記記録材が通過する時に前記ニップ部の
熱損失量に応じて前記第２の加熱源への供給電力を制御
する。このため、加圧部材の温度を検出するセンサや記
録材の種類を検出するセンサを取り付けなくても加圧部
材の温度制御を行って安定した定着性を保つことができ
る。

【００１５】請求項８記載の発明は、互いに圧接しなが
ら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部材を加
熱する第１の加熱源と、前記加圧部材を加熱する第２の
加熱源とを備え、未定着トナー像が形成された記録材を
前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入して前記記録
材上の未定着トナー像を定着させる定着装置において、
前記加熱部材及び前記加圧部材の形成するニップ部の熱
損失量に応じて前記第２の加熱源への供給電力を可変設
定する第２の供給電力制御手段とを備えたものであり、
加圧部材の温度を検出するセンサや記録材の種類を検出
するセンサを取り付けなくても加圧部材の温度制御を行
って安定した定着性を保つことができる。

【００１６】請求項９記載の発明は、請求項３記載の定
着装置において、前記加熱部材は前記第１の加熱源と一
体的に形成された発熱ローラからなるものであり、立ち
上がりの早い加熱部材の温度を精密に制御することがで
き、消費電力を少なくできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図２は本発明の第１実施形態を示
し、図１は第１実施形態の処理フローを示す。この第１
実施形態は、請求項１〜３に係る発明を適用した定着装
置の一実施形態であり、複写機、ファクシミリ、電子写
真プリンタ等の電子写真装置からなる画像形成装置の実
施形態である。この画像形成装置は、感光体からなる像
担持体を帯電手段により均一に帯電させて露光手段で露
光することにより、感光体上に静電潜像を形成し、この
感光体上の静電潜像を現像手段により現像してトナー像
とし、この感光体上のトナー像を記録材供給装置から給
送された記録紙、フィルム等の記録材へ転写手段により
転写させて図２に示す定着装置１０により記録材１１上
のトナー像１２を記録材１１に定着させた後に排出す
る。

【００１８】定着装置１０は、加熱部材である筒状加熱
ローラ１３と、加熱ローラ１３の外部に少なくとも一部
を対応させて配設された加圧部材である加圧ローラ１４
と、加熱ローラ１３及び加圧ローラ１４の少なくとも一
方を他方に付勢することにより加熱ローラ１３と加圧ロ
ーラ１４を互いに圧接させる方向に付勢する付勢手段
と、加熱ローラ１３を加熱するハロゲンランプ等からな
る加熱源１５などを有する。

【００１９】加熱ローラ１３が駆動部により回転駆動さ
れることで、加熱ローラ１３と加圧ローラ１４が互いに
圧接しながら加圧ローラ１４が加熱ローラ１３に従動し
て回転する。未定着トナー像１２が形成された記録材１
１が加熱ローラ１３及び加圧ローラ１４の間のニップ部
ｎに挿入されることにより、記録材１１上の未定着トナ
ー像１２が乱されることなく記録材１１に定着される。
ここに、駆動部により加圧ローラ１４を駆動して加熱ロ
ーラ１３を加圧ローラ１４に従動して回転するように構
成してもよい。

【００２０】本実施形態はニップ部ｎの熱損失量ΔＱを
測定手段で測定するが、その測定方法としては、加熱ロ
ーラ１３の表面におけるニップ部ｎの入口側温度と出口
側温度との差を測定してニップ部ｎの熱損失量ΔＱを求
める方法、記録材１１の表面温度をニップ部ｎの入口側
と出口側で測定してニップ部ｎの熱損失量ΔＱを求める
方法など、部材の温度の差を見る方法が簡単であるが、
そのほかにも、ニップ部ｎの出口での記録材１１表面の
トナーの光沢度からニップ部ｎの熱損失量ΔＱを概算す
る方法などがある。

【００２１】本実施形態では、例えば加熱ローラ１３の
ニップ部ｎより記録材搬送方向上流側での表面温度を検
出する温度センサ１６と、加熱ローラ１３のニップ部ｎ
より記録材搬送方向下流側での表面温度を検出する温度
センサ１７とが設けられ、かつ、環境温度センサ１８が
加熱ローラ１３及び加圧ローラ１４より離れた位置にて
環境条件としての温度を検出する。これらの温度センサ
１６〜１８には熱電対や赤外線温度計が用いられる。

【００２２】供給電力制御手段１９は、マイクロコンピ
ュータなどで構成され、温度センサ１６〜１８からの検
出温度情報に基づき加熱ローラ１３の全熱損失量を算出
する。すなわち、供給電力制御手段１９は、図１に示す
ように、温度センサ１６、１７からの検出温度情報に基
づき加熱ローラ１３の表面におけるニップ部ｎの入口側
温度と出口側温度との差を求めてニップ部ｎの熱損失量
ΔＱを求めた後に、加熱ローラ１３のニップ部ｎ外での
放熱量ΔＱ’を次の式（１）により求める。

【００２３】 ΔＱ’＝ｈ（Ｔ１−Ｔ０）×Ｓ・・・（２） ここで、ｈは放熱係数といって定着装置の構成により予
め決まる係数である。これは定着装置におけるローラの
形状や表面状態によって変化する。Ｓは加熱ローラ１３
のニップ部ｎを除いた表面積である。Ｔ１は加熱ローラ
１３の表面温度、Ｔ０は環境温度である。（ΔＱ＋Δ
Ｑ’）が加熱ローラ１３の熱損失の全量である。供給電
力制御手段１９は、その全熱損失量（ΔＱ＋ΔＱ’）を
算出して電源から加熱源１５への供給電力を可変設定
し、すなわち、全熱損失量（ΔＱ＋ΔＱ’）を補填する
ように電源から加熱源１５への供給電力を制御すること
により、加熱ローラ１３の表面温度を一定に保つ。

【００２４】このとき、供給電力制御手段１９は、Δ
Ｑ’を求めるために必要となるＴ１として温度センサ１
６、１７からの検出温度情報のどちらを使用してもよい
し、また第３の温度センサにより加熱ローラ１３の表面
温度を検出してその検出値を利用してもよいが、精度向
上と構成の簡素化を図るために加熱ローラ１３における
ニップ部ｎの記録材搬送方向上流側表面温度を検出する
温度センサ１６の検出値を用いることが望ましい。

【００２５】次に、本発明の実施例１について説明す
る。この実施例１は請求項１〜３に係る発明を適用した
定着装置の一実施例である。実施例１では、上記第１実
施形態において、加熱ローラ１３の直径を３０ｍｍ、ニ
ップ部ｎの幅（記録材搬送方向の長さ）を３ｍｍ、線速
を９０ｍｍ／ｓｅｃ、加熱ローラ１３の設定表面温度を
１８０℃、環境温度Ｔ０を−５℃とした。そして、記録
材１１としてＡ４サイズの用紙４枚を加熱ローラ１３及
び加圧ローラ１４の間のニップ部ｎに通紙し、そのとき
の加熱ローラ１３の表面温度と定着率を測定した。

【００２６】また、比較例１として、実施例１におい
て、環境温度センサ１８を配設せず、供給電力制御手段
１９にて補填する熱損失量を（ΔＱ＋ΔＱ’）ではな
く、ΔＱのみとしてΔＱを補填するように電源から加熱
源１５への供給電力を制御するようにした。これらの実
施例１及び比較例１は用紙４０枚通紙後の加熱ローラ１
３の表面温度と定着率が次の表１に示すようになった。

【００２７】

【表１】

【００２８】この結果から明らかなように、実施例１の
方が環境温度情報を取り入れているため、環境温度が低
くて放熱量が大きい時でも加熱ローラ１３の表面温度を
一定に保つことができる。

【００２９】このように、第１実施形態及び実施例１
は、請求項１に係る発明を適用した定着装置の実施形態
及び実施例であって、互いに圧接しながら回転する加熱
ローラからなる加熱部材１３及び加圧ローラからなる加
圧部材１４と、前記加熱部材１３を加熱する第１の加熱
源１５とを備え、未定着トナー像１２が形成された記録
材１１を前記加熱部材１３及び前記加圧部材１４の間に
挿入して前記記録材１１上の未定着トナー像１２を定着
させる定着装置の温度制御方法において、前記加熱部材
１３及び前記加圧部材１４の形成するニップ部ｎの熱損
失量と前記加熱部材１３の放熱量に応じて前記第１の加
熱源１５への供給電力を制御するので、加熱部材の温度
を環境条件によらずに安定させることができ、一定の定
着性を保つことができる。

【００３０】また、第１実施形態及び実施例１は、請求
項２に係る発明を適用した定着装置の実施形態及び実施
例であって、互いに圧接しながら回転する加熱ローラか
らなる加熱部材１３及び加圧ローラからなる加圧部材１
４と、前記加熱部材１３を加熱する第１の加熱源１５と
を有し、未定着トナー像１２が形成された記録材１１を
前記加熱部材１３及び前記加圧部材１４の間に挿入して
前記記録材１１上の未定着トナー像１２を定着させる定
着装置において、前記加熱部材１３及び前記加圧部材１
４の形成するニップ部ｎの熱損失量と前記加熱部材１３
の放熱量に応じて前記第１の加熱源１５への供給電力を
可変設定する第１の供給電力制御手段１９を備えたの
で、加熱部材の温度を環境条件によらずに安定させるこ
とができ、一定の定着性を保つことができる。

【００３１】また、第１実施形態及び実施例１は、請求
項３に係る発明を適用した定着装置の実施形態及び実施
例であって、請求項２記載の定着装置において、前記加
熱部材１３の前記ニップ部ｎ上流側での表面温度と前記
ニップ部ｎ下流側での表面温度とを検出する温度センサ
からなる温度検出手段１６、１７を有し、前記第１の供
給電力制御手段１９は前記温度検出手段１６、１７から
の検出温度情報に基づいて前記ニップ部Ｂの熱損失量を
決定するので、加熱部材の温度を環境条件によらずに安
定させることができ、一定の定着性を保つことができ
る。

【００３２】図３は本発明の第２実施形態を示す。この
第２実施形態では、上記第１実施形態において、温度セ
ンサ１６、１７の代りに、記録材１１のニップ部ｎより
記録材搬送方向上流側（記録材１１のニップ部ｎに入る
直前）での表面温度とニップ部ｎより記録材搬送方向下
流側（記録材１１のニップ部ｎを出た直後）での表面温
度とをそれぞれ検出する温度センサ２０、２１が用いら
れる。この温度センサ２０、２１のうち少なくともニッ
プ部ｎ入口側の温度センサ２０は、記録材１１上の未定
着トナー像１２を乱さないように非接触型温度センサを
用いる必要がある。

【００３３】また、放熱量ΔＱ’を算出するために、加
熱ローラ１３の表面温度を検出する温度センサ２２が設
けられる。供給電力制御手段１９は、温度センサ１８、
２０〜２２からの検出温度情報に基づき記録材１１のニ
ップ部ｎより記録材搬送方向上流側（記録材１１のニッ
プ部ｎに入る直前）での表面温度とニップ部ｎより記録
材搬送方向下流側（記録材１１のニップ部ｎを出た直
後）での表面温度との差を求めてニップ部ｎの熱損失量
ΔＱを求めた後に、放熱量ΔＱ’を上記（１）式により
求める。この場合、Ｔ１は温度センサ２２で検出した加
熱ローラ１３の表面温度とする。

【００３４】次に、供給電力制御手段１９は、全熱損失
量（ΔＱ＋ΔＱ’）を算出して電源から加熱源１５への
供給電力を可変設定し、すなわち、全熱損失量（ΔＱ＋
ΔＱ’）を補填するように電源から加熱源１５への供給
電力を制御することにより、加熱ローラ１３の表面温度
を一定に保つ。

【００３５】上記第１実施形態において、温度センサ１
６、１７として接触型の温度センサを使用すると、温度
センサ１６、１７がオフセットトナーや離型オイルなど
による汚れで正常に動かなくなる危険性がある。しか
し、第２実施形態のように記録材１１のニップ部ｎより
記録材搬送方向上流側での表面温度とニップ部ｎより記
録材搬送方向下流側での表面温度とを温度センサ２０、
２１で検出してニップ部ｎの損失熱量ΔＱを求めれば、
温度センサ２０、２１が汚れず、また加熱ローラ１３の
表面が温度センサ２０、２１により削られ傷付くことを
防ぐことができる。

【００３６】この第２実施形態は、請求項４に係る発明
を適用した定着装置の実施形態であって、請求項２記載
の定着装置において、前記記録材１１の前記ニップ部ｎ
上流側での表面温度とニップ部ｎ下流側での表面温度と
を検出する温度センサからなる温度検出手段２０、２１
を有し、前記第１の供給電力制御手段１９は前記温度検
出手段２０、２１からの検出温度情報に基づいて前記ニ
ップ部ｎの熱損失量ΔＱを決定するので、温度検出手段
の汚れにより誤動作することがなく、温度検出手段によ
る加熱部材の摩耗や傷を防ぐことができる。

【００３７】図４は本発明の第３実施形態を示す。この
第３実施形態では、上記第１実施形態において、ニップ
部ｎより記録材搬送方向上流側で記録材１１の種類を検
出する記録材種類検出センサ２３と、加圧ローラ１４を
加熱する加熱源２４と、記録材種類検出センサ２３から
の検出情報に基づき電源から加熱源２４への供給電力を
記録材１１の厚みに応じて制御する供給電力制御手段２
５とが設けられる。

【００３８】記録材種類検出センサ２３は、具体的には
記録材１１の厚みを検出するものである。厚い記録材の
上のトナーを定着させる時には、薄い記録材の上のトナ
ーを定着させる時に比べて、定着エネルギーが大きくな
る。従来は、厚い記録材の上のトナーを定着させる時に
は、定着装置の線速を遅くしてニップ時間（転写材がニ
ップ部を通過する時間）を長くしたり、加熱ローラを加
熱する加熱源の発熱量を増やしたりして対応してきた。

【００３９】本実施形態では、供給電力制御手段２５が
記録材種類検出センサ２３からの検出情報に基づき記録
材の厚みに応じて電源から加熱源２４への供給電力を制
御する。すなわち、供給電力制御手段２５は、記録材種
類検出センサ２３からの検出情報に基づき記録材１１が
通常の記録紙である（中厚紙までの厚さを有する記録紙
である）場合には電源から加熱源２４へ電力を供給させ
ず、加圧ローラ１４を加熱源２４により加熱させない。

【００４０】また、供給電力制御手段２５は、記録材１
１が中厚紙よりも厚い記録紙である場合には電源から加
熱源２４へ電力を供給し、加熱源２４により加圧ローラ
１４を加熱させる。このため、加熱ローラ１３の表面温
度が同じであっても、記録材１１とトナー像１２に与え
る熱エネルギーが大きくなり、記録材１１が厚紙であっ
ても通常記録紙と同様の定着率を保つことが可能とな
る。

【００４１】この第３実施形態は、請求項５に係る発明
の実施形態であって、請求項２記載の定着装置におい
て、前記加圧部材１４を加熱する第２の加熱源２４と、
前記加熱部材１３及び前記加圧部材１４の間に挿入され
る記録材１１の種類を検出する記録材種類検出センサら
なる検出手段２３と、この検出手段２３で検出した記録
材１１の種類に応じて前記第２の加熱源２４への供給電
力を可変設定する第２の供給電力制御手段２５とを備え
たので、記録材の種類に拘らず安定した定着性を保つこ
とができる。

【００４２】なお、上記第３実施形態において、記録材
種類検出センサ２３を配設せずに厚紙モードボタンを設
け、ユーザに記録材１１として厚紙を使用したいときに
厚紙モードボタンを押させて厚紙モードを選択させ、供
給電力制御手段２５にて厚紙モードボタンからの入力信
号により、厚紙モードでないときには電源から加熱源２
４へ電力を供給させないと共に、厚紙モードのときには
電源から加熱源２４へ電力を供給するようにすることも
可能である。

【００４３】図５は本発明の第４実施形態の処理フロー
を示す。この第４実施形態では、上記第３実施形態にお
いて、記録材種類検出センサ２３が省略される。図５に
示すように、電源が投入されて加熱ローラ１３の温度が
立ち上がる時には、駆動部により加熱ローラ（定着ロー
ラ）１３の駆動が開始され、供給電力制御手段２５はニ
ップ部ｎ中の熱損失量ΔＱｗａｒｍｕｐを温度センサ１
６、１７からの検出温度情報に基づいて求める。

【００４４】そして、供給電力制御手段２５は、ΔＱｗ
ａｒｍｕｐがΔＱｓｔｅａｄｙより小さくなったか否か
をチェックし、ΔＱｗａｒｍｕｐ＜ΔＱｓｔｅａｄｙな
らば電源から加熱源２４へ電力を供給させ、ΔＱｗａｒ
ｍｕｐ＜ΔＱｓｔｅａｄｙでなければ電源から加熱源２
４へ電力を供給させない。ここで、ΔＱｓｔｅａｄｙ
は、加熱ローラ１３と加圧ローラ１４が定常状態の時の
ニップ部ｎ中の熱損失量であり、あらかじめ実験により
求めておく必要がある。ここでいう定常状態とは、加熱
ローラ１３と加圧ローラ１４がともに設定温度になって
いるときである。

【００４５】一般に、ニップ部ｎ中の熱損失量は加熱ロ
ーラ１３に接する部材の材質とその温度により求まる。
立ち上がり時には、記録材１１がニップ部ｎを通らない
ので、加圧ローラ１４の表面温度によりΔＱが変化す
る。加圧ローラ１４が温まってくると、加熱ローラ１３
と加圧ローラ１４との温度差が小さくなるために、ΔＱ
が小さくなっていく。したがって、ΔＱｗａｒｍｕｐを
定常状態でΔＱｓｔｅａｄｙと比較してその結果により
加熱源２４をオン／オフ制御することで、加圧ローラ１
４側に温度センサを用いなくても、加熱源２４をオン／
オフ制御することができる。

【００４６】複写機、ファクシミリ、電子写真プリンタ
等の電子写真記録装置からなる画像形成装置において、
操作開始（画像形成開始指示）後の速やかな画像形成
（複写又はプリント）開始という操作性の向上を実現す
るためには、定着装置が速やかに定着可能温度まで昇温
することが必要である。熱ローラ定着装置は、速やかに
昇温させるために、加圧ローラにも加熱源を設けている
場合がある。この場合、加圧ローラの表面温度を温度セ
ンサで検知して加圧ローラの温度制御をしないと、加圧
ローラの加熱しすぎによる事故などが起る可能性があ
る。

【００４７】しかし、本実施形態では、加圧ローラ１４
の温度を検出する温度センサがなくても加圧ローラ１４
が所定の温度になったら加熱源２４への通電を切ること
ができる。これにより、速やかな昇温が得られ、かつ、
構成が簡単でコストのかからない定着装置を実現するこ
とができる。

【００４８】この第４実施形態は、請求項６に係る発明
を適用した定着装置の実施形態であって、互いに圧接し
ながら回転する加熱ローラからなる加熱部材１３及び加
圧ローラからなる加圧部材１４と、前記加熱部材１３を
加熱する第１の加熱源１５と、前記加圧部材１４を加熱
する第２の加熱源２４とを備え、未定着トナー像１２が
形成された記録材１１を前記加熱部材１３及び前記加圧
部材１４の間に挿入して前記記録材１１上の未定着トナ
ー像１２を定着させる定着装置の温度制御方法におい
て、前記加熱部材１３の立ち上がり時に前記加熱部材１
３及び前記加圧部材１４の形成するニップ部ｎの熱損失
量に応じて前記第２の加熱源２４への供給電力を制御す
るので、加圧部材の温度を検出するセンサを取り付けな
くても加圧部材の温度制御を行うことができる。

【００４９】図７は本発明の第５実施形態を示す。この
第５実施形態では、上記第４実施形態において、供給電
力制御手段２５は通紙時には加熱ローラ１３のニップ部
ｎより記録材搬送方向上流側での表面温度を検出する温
度センサ１６からの検出温度情報と、加熱ローラ１３の
ニップ部ｎより記録材搬送方向下流側での表面温度を検
出する温度センサ１７からの検出温度情報とに基づきニ
ップ部ｎの熱損失量ΔＱを算出して電源から加熱源２４
への供給電力を可変設定する。

【００５０】供給電力制御手段２５は、加熱ローラ１３
の立ち上がり時には、上記第４実施形態と同様に図５に
示すように加熱源２４への通電を制御する。また、供給
電力制御手段２５は、通紙時には図６に示すように加熱
源（加圧ローラヒータ）２４への通電を制御する。すな
わち、供給電力制御手段２５は、通紙時には、温度セン
サ１６、１７からの検出温度情報に基づきニップ部ｎの
熱損失量ΔＱを算出し、このΔＱがΔＱｌｉｍｉｔより
大きいかどうかを判断する。

【００５１】供給電力制御手段２５は、ΔＱがΔＱｌｉ
ｍｉｔより大きければ電源から加熱源２４へ通電し、Δ
ＱがΔＱｌｉｍｉｔより大きくなければ電源から加熱源
２４へ通電しない。ここに、ΔＱｌｉｍｉｔは、定常状
態の加熱ローラ１３で定着率が７０％以下になるような
厚さの記録材１１を通紙したときに加熱ローラ１３が失
う熱量である。

【００５２】記録材１１が厚くなれば、加熱ローラ１３
が失う熱量が大きくなる。従って、ΔＱによって記録材
１１の厚さを検出することができる。また、記録材１１
が厚くなれば、記録材１１が薄いときと同様の定着率を
得るためには、記録材１１上のトナーに与える熱量が大
きくなければならない。従って、ΔＱ＞ΔＱｌｉｍｉｔ
のときに加熱源２４に通電するように加熱源２４をオン
／オフ制御すれば、加圧ローラ１４からも記録材１１に
熱エネルギーが与えられるために、定着率がそれ以上落
ちることはない。

【００５３】これにより、立ち上がり時には、加熱ロー
ラ１４の温度を検出する温度センサを取り付けなくても
加圧ローラ１４が所定の温度になったら自動的に加圧ロ
ーラ１４の加熱源２４をオフさせることができ、通紙時
には、記録材種類検出センサ２３を取り付けなくても、
記録材１１の種類が変わっても安定した定着性を保つこ
とができる。

【００５４】この第５実施形態は、請求項７に係る発明
を適用した定着装置の実施形態であって、互いに圧接し
ながら回転する加圧ローラからなる加熱部材１３及び加
圧ローラからなる加圧部材１４と、前記加熱部材１３を
加熱する第１の加熱源１５と、前記加圧部材１３を加熱
する第２の加熱源２４とを備え、未定着トナー像１２が
形成された記録材１１を前記加熱部材１３及び前記加圧
部材１４の間に挿入して前記記録材１１上の未定着トナ
ー像１２を定着させる定着装置の温度制御方法におい
て、前記加熱部材１３及び前記加圧部材１４の形成する
ニップ部ｎを前記記録材１１が通過する時に前記ニップ
部ｎの熱損失量に応じて前記第２の加熱源２４への供給
電力を制御するので、加圧部材の温度を検出するセンサ
や記録材の種類を検出するセンサを取り付けなくても加
圧部材の温度制御を行うことができ、記録材の種類が変
わっても安定した定着性を保つことができる。

【００５５】また、この第５実施形態は、請求項８に係
る発明の実施形態であって、互いに圧接しながら回転す
る加圧ローラからなる加熱部材１３及び加圧ローラから
なる加圧部材１４と、前記加熱部材１３を加熱する第１
の加熱源１５と、前記加圧部材１４を加熱する第２の加
熱源２４とを備え、未定着トナー像１２が形成された記
録材１１を前記加熱部材１３及び前記加圧部材１４の間
に挿入して前記記録材１１上の未定着トナー像１２を定
着させる定着装置において、前記加熱部材１３及び前記
加圧部材１４の形成するニップ部ｎの熱損失量に応じて
前記第２の加熱源２４への供給電力を可変設定する第２
の供給電力制御手段２５とを備えたので、加圧部材の温
度を検出するセンサや記録材の種類を検出するセンサを
取り付けなくても加圧部材の温度制御を行うことがで
き、記録材の種類が変わっても安定した定着性を保つこ
とができる。

【００５６】ところで、熱ローラ定着装置では、加熱ロ
ーラが現像剤の溶融に必要な温度まで上昇するのに数分
の時間を要するので、操作開始（画像形成開始指示）後
の速やかな画像形成（複写又はプリント）開始という操
作性の向上を実現するためには、画像形成動作を行って
いない待機時においても、その定着部（加熱源）に電力
を供給して加熱ローラを常時一定の温度に保っておく必
要がある。

【００５７】しかしながら、定着部に常時電力を供給す
るようにした熱ローラ定着装置は、画像形成装置全体の
消費電力量に対する待機時電力量の占める割合が大き
く、画像形成装置の低消費電力化の妨げとなっている。
そこで、このような問題の解消を目的として、金属やセ
ラミックなどからなる筒状の基体を薄くした加熱ローラ
や、さらにその表面に発熱体パターンを印刷あるいは溶
射等により付着させた表面発熱ローラが提案されてい
る。

【００５８】このような構成の表面発熱ローラは、基体
の発熱容量を小さくすることで、立ち上がり時間を早く
している。しかしながら、温度応答が良いので、立ち上
がり時間が早くても、立ち上がり後通紙中にも精密な温
度制御が必要となってくる。従って、上記第１実施形態
のような温度制御を行えば、立ち上がり時間が早く、か
つ、安定した定着性を保てる定着装置を実現できる。

【００５９】そこで、本発明の第６実施形態は、上記第
１実施形態において、加熱ローラ１３及び加熱源１５の
代りに図８に示すような発熱ローラ２６を用いるように
したものである。この発熱ローラ２６は、筒もしくはベ
ルトのような筒状（中空形状）に形成したもので、基体
２７の表面に絶縁層を設けてその上に面状もしくは線状
に、加熱源を構成する発熱抵抗体２８を溶射、塗布、印
刷などによって形成し、さらにその上にテフロンなどの
耐熱樹脂層２９を形成して構成したものである。

【００６０】基体２７の材料は、ガラスやセラミック
ス、樹脂あるいはＡｌ、ＳＵＳなどの金属が用いられ
る。発熱抵抗体２８はセラミックス発熱体、クロム、Ｔ
ａ₂Ｎ、ＲｕＯ₂、Ａｇ／Ｐｄ等が用いられ、耐熱樹脂層
２９はトナーとの離型性を向上させるとともに、他の部
材と発熱抵抗体２８との接触で発熱抵抗体２８が損傷す
るのを防ぎ、かつ、発熱抵抗体２８を絶縁する目的で形
成される。

【００６１】表面発熱方式の発熱ローラ２６の基体２７
に金属を用いる場合には、基体２７と発熱抵抗体２８と
の電気的絶縁のためにＳｉＯ₂、ポリイミドなどの樹脂
材料等による絶縁層を設ける必要がある。また、発熱ロ
ーラ２６としては、そのほかに、基体２７そのものが発
熱体となっているものでもよい。そのようなものとして
は、例えば、セラミックス中に導電性材料を分散したも
の、導電性繊維を筒状に形成したものなどがあげられ
る。

【００６２】この第６実施形態は、請求項９に係る発明
の実施形態であって、請求項３記載の定着装置におい
て、前記加熱部材１３は前記第１の加熱源１５と一体的
に形成された発熱ローラ２６からなるので、立ち上がり
の早い加熱部材の温度を精密に制御することができ、消
費電力を少なくできる。

【００６３】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、互いに圧接しながら回転する加熱部材及び加圧部材
と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱源とを備え、未
定着トナー像が形成された記録材を前記加熱部材及び前
記加圧部材の間に挿入して前記記録材上の未定着トナー
像を定着させる定着装置の温度制御方法において、前記
加熱部材及び前記加圧部材の形成するニップ部の熱損失
量と前記加熱部材の放熱量に応じて前記第１の加熱源へ
の供給電力を制御するので、加熱部材の温度を環境条件
によらずに安定させることができ、一定の定着性を保つ
ことができる。

【００６４】請求項２記載の発明によれば、互いに圧接
しながら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部
材を加熱する第１の加熱源とを有し、未定着トナー像が
形成された記録材を前記加熱部材及び前記加圧部材の間
に挿入して前記記録材上の未定着トナー像を定着させる
定着装置において、前記加熱部材及び前記加圧部材の形
成するニップ部の熱損失量と前記加熱部材の放熱量に応
じて前記第１の加熱源への供給電力を可変設定する第１
の供給電力制御手段を備えたので、加熱部材の温度を環
境条件によらずに安定させることができ、一定の定着性
を保つことができる。

【００６５】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の定着装置において、前記加熱部材の前記ニップ部上
流側での表面温度と前記ニップ部下流側での表面温度と
を検出する温度検出手段を有し、前記第１の供給電力制
御手段は前記温度検出手段からの検出温度情報に基づい
て前記ニップ部の熱損失量を決定するので、加熱部材の
温度を環境条件によらずに安定させることができ、一定
の定着性を保つことができる。

【００６６】請求項４記載の発明によれば、請求項２記
載の定着装置において、前記記録材の前記ニップ部上流
側での表面温度とニップ部下流側での表面温度とを検出
する温度検出手段を有し、前記第１の供給電力制御手段
は前記温度検出手段からの検出温度情報に基づいて前記
ニップ部の熱損失量を決定するので、温度検出手段の汚
れにより誤動作することがなく、温度検出手段による加
熱部材の摩耗や傷を防ぐことができる。

【００６７】請求項５記載の発明によれば、請求項２記
載の定着装置において、前記加圧部材を加熱する第２の
加熱源と、前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入さ
れる記録材の種類を検出する検出手段と、この検出手段
で検出した記録材の種類に応じて前記第２の加熱源への
供給電力を可変設定する第２の供給電力制御手段とを備
えたので、記録材の種類に拘らず安定した定着性を保つ
ことができる。

【００６８】請求項６記載の発明によれば、互いに圧接
しながら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部
材を加熱する第１の加熱源と、前記加圧部材を加熱する
第２の加熱源とを備え、未定着トナー像が形成された記
録材を前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入して前
記記録材上の未定着トナー像を定着させる定着装置の温
度制御方法において、前記加熱部材の立ち上がり時に前
記加熱部材及び前記加圧部材の形成するニップ部の熱損
失量に応じて前記第２の加熱源への供給電力を制御する
ので、加圧部材の温度を検出するセンサを取り付けなく
ても加圧部材の温度制御を行うことができる。

【００６９】請求項７記載の発明によれば、互いに圧接
しながら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部
材を加熱する第１の加熱源と、前記加圧部材を加熱する
第２の加熱源とを備え、未定着トナー像が形成された記
録材を前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入して前
記記録材上の未定着トナー像を定着させる定着装置の温
度制御方法において、前記加熱部材及び前記加圧部材の
形成するニップ部を前記記録材が通過する時に前記ニッ
プ部の熱損失量に応じて前記第２の加熱源への供給電力
を制御するので、加圧部材の温度を検出するセンサや記
録材の種類を検出するセンサを取り付けなくても加圧部
材の温度制御を行うことができ、記録材の種類が変わっ
ても安定した定着性を保つことができる。

【００７０】請求項８記載の発明によれば、互いに圧接
しながら回転する加熱部材及び加圧部材と、前記加熱部
材を加熱する第１の加熱源と、前記加圧部材を加熱する
第２の加熱源とを備え、未定着トナー像が形成された記
録材を前記加熱部材及び前記加圧部材の間に挿入して前
記記録材上の未定着トナー像を定着させる定着装置にお
いて、前記加熱部材及び前記加圧部材の形成するニップ
部の熱損失量に応じて前記第２の加熱源への供給電力を
可変設定する第２の供給電力制御手段とを備えたので、
加圧部材の温度を検出するセンサや記録材の種類を検出
するセンサを取り付けなくても加圧部材の温度制御を行
うことができ、記録材の種類が変わっても安定した定着
性を保つことができる。

【００７１】請求項９記載の発明によれば、請求項３記
載の定着装置において、前記加熱部材は前記第１の加熱
源と一体的に形成された発熱ローラからなるので、立ち
上がりの早い加熱部材の温度を精密に制御することがで
き、消費電力を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本お発明の第１実施形態の処理フローを示すフ
ローチャートである。

【図２】同第１実施形態を示す概略図である。

【図３】本発明の第２実施形態を示す概略図である。

【図４】本発明の第３実施形態を示す概略図である。

【図５】本発明の第４実施形態の処理フローを示すフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の第５実施形態の通紙時処理フローを示
すフローチャートである。

【図７】本発明の第５実施形態を示す概略図である。

【図８】本発明の第６実施形態の発熱ローラを示す断面
図である。

【符号の説明】

１３ 加熱ローラ １４ 加圧ローラ １５。２４ 加熱源 １６、１７、２０、２１、２２ 温度センサ １８ 環境温度センサ １９、２５ 供給電力制御手段 ２３ 記録材種類検出センサ ２６ 発熱ローラ

Claims (9)

【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及び
   加圧部材と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱源とを
   備え、未定着トナー像が形成された記録材を前記加熱部
   材及び前記加圧部材の間に挿入して前記記録材上の未定
   着トナー像を定着させる定着装置の温度制御方法におい
   て、前記加熱部材及び前記加圧部材の形成するニップ部
   の熱損失量と前記加熱部材の放熱量に応じて前記第１の
   加熱源への供給電力を制御することを特徴とする温度制
   御方法。
2. 【請求項２】互いに圧接しながら回転する加熱部材及び
   加圧部材と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱源とを
   有し、未定着トナー像が形成された記録材を前記加熱部
   材及び前記加圧部材の間に挿入して前記記録材上の未定
   着トナー像を定着させる定着装置において、前記加熱部
   材及び前記加圧部材の形成するニップ部の熱損失量と前
   記加熱部材の放熱量に応じて前記第１の加熱源への供給
   電力を可変設定する第１の供給電力制御手段を備えたこ
   とを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の定着装置において、前記加
   熱部材の前記ニップ部上流側での表面温度と前記ニップ
   部下流側での表面温度とを検出する温度検出手段を有
   し、前記第１の供給電力制御手段は前記温度検出手段か
   らの検出温度情報に基づいて前記ニップ部の熱損失量を
   決定することを特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の定着装置において、前記記
   録材の前記ニップ部上流側での表面温度とニップ部下流
   側での表面温度とを検出する温度検出手段を有し、前記
   第１の供給電力制御手段は前記温度検出手段からの検出
   温度情報に基づいて前記ニップ部の熱損失量を決定する
   ことを特徴とする定着装置。
5. 【請求項５】請求項２記載の定着装置において、前記加
   圧部材を加熱する第２の加熱源と、前記加熱部材及び前
   記加圧部材の間に挿入される記録材の種類を検出する検
   出手段と、この検出手段で検出した記録材の種類に応じ
   て前記第２の加熱源への供給電力を可変設定する第２の
   供給電力制御手段とを備えたことを特徴とする定着装
   置。
6. 【請求項６】互いに圧接しながら回転する加熱部材及び
   加圧部材と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱源と、
   前記加圧部材を加熱する第２の加熱源とを備え、未定着
   トナー像が形成された記録材を前記加熱部材及び前記加
   圧部材の間に挿入して前記記録材上の未定着トナー像を
   定着させる定着装置の温度制御方法において、前記加熱
   部材の立ち上がり時に前記加熱部材及び前記加圧部材の
   形成するニップ部の熱損失量に応じて前記第２の加熱源
   への供給電力を制御することを特徴とする温度制御方
   法。
7. 【請求項７】互いに圧接しながら回転する加熱部材及び
   加圧部材と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱源と、
   前記加圧部材を加熱する第２の加熱源とを備え、未定着
   トナー像が形成された記録材を前記加熱部材及び前記加
   圧部材の間に挿入して前記記録材上の未定着トナー像を
   定着させる定着装置の温度制御方法において、前記加熱
   部材及び前記加圧部材の形成するニップ部を前記記録材
   が通過する時に前記ニップ部の熱損失量に応じて前記第
   ２の加熱源への供給電力を制御することを特徴とする温
   度制御方法。
8. 【請求項８】互いに圧接しながら回転する加熱部材及び
   加圧部材と、前記加熱部材を加熱する第１の加熱源と、
   前記加圧部材を加熱する第２の加熱源とを備え、未定着
   トナー像が形成された記録材を前記加熱部材及び前記加
   圧部材の間に挿入して前記記録材上の未定着トナー像を
   定着させる定着装置において、前記加熱部材及び前記加
   圧部材の形成するニップ部の熱損失量に応じて前記第２
   の加熱源への供給電力を可変設定する第２の供給電力制
   御手段とを備えたことを特徴とする定着装置。
9. 【請求項９】請求項３記載の定着装置において、前記加
   熱部材は前記第１の加熱源と一体的に形成された発熱ロ
   ーラからなることを特徴とする定着装置。