JPH02105189A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機等の画像形成装置に装備され
、転写材上に形成された加熱溶融性のトナー画像を加熱
定着処理する定着装置に関するものである。

〔従来の技術〕 従来、この拙の装置に用いられている定着装置は、所定
の温度に維持された加熱ローラと、弾性層を有して該加
熱ローラに圧接する加圧ローラとによって、未定着のト
ナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する
ローラ定着方式が多用されている。しかしながら、この
種の装置では、加熱ローラにトナーが転移するいわゆる
オフセット現象を防止するために、加熱ローラを最適な
温度に維持する必要があり、加熱ローラあるいは加熱体
の熱容量を大きくしなければならなかった。すなわち、
加熱ローラの熱容量が小さい場合には、発熱体による供
給熱量との関係により通紙あるいは他の外的要因で加熱
ローラ温度が低温側あるいは高温側に大きく変動し易く
なる。低温側に変動した場合には、トナーの軟化溶融不
足によって、定着不良や低温オフセットを生じ、高温側
に変動した場合には、トナーが完全に溶融してしまいト
ナーの凝集力が低下するために、高温オフセットを生ず
る。

かかる問題を回避するために、加熱ローラの熱容量を大
かくすると、加熱ローラな所定の温度まで昇温するため
の時間が長くなり、装置の使用の際に待機時間が大きく
なるという別の問題が生ずる。

かかる問題を解決する方策として、米国特許第３．５７
８，７９７号に開示されているように、■　トナー像を
加熱体でその融点へ加熱して溶融し、 ■　溶融後、そのトナーを冷却して比較的高い粘性とし
、 ■　トナーの付着する傾向を弱めた状態で加熱体ウェブ
から剥す。

という過程を経ることによって、オフセクトを生せずに
定着する方法が知られている。

上記公知の方法では、これに加えて加熱体に対して、ト
ナー像及び転写材を加圧圧接することなしに加熱する方
式をとっているので、転写材を加熱する必要がなく他の
方法に比べてはるかに少ないエネルギーでトナーを溶融
できるとしている。しかしながら、周知のごとく加圧圧
接させることなく加圧体に接触した場合は、熱伝達効率
が低下し、トナーの加熱溶融に比較的長時間を要する。

そこで特願昭４７−２５１１９６号では、これに公知の
加圧圧接技術を付加して熱伝達効率の向上を図りトナー
の加熱溶融を短時間でしかも十分に行うことが提案され
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この特願昭４７−２５８９６号では、ト
ナーの加熱を比較的短時間でしかも十分行えるようにす
るために、 ■　一対の加熱体の間にトナー像及び転写材を加圧挟持
させて加熱し、 ■　加熱を停止した後強制的に冷却する、方式をとって
いるので、定着に要するエネルギーが大きくなるという
不都合を生ずる。

すなわち、一対の加熱体により加熱させることによりト
ナー像は上下から加熱されるので一見効率的に考えられ
るが、逆にトナー像を転写紙側から加熱す志には、先づ
転写材を十分に加熱することが必要であり、そのために
かえって大きなエネルギーが必要となる。さらに、冷却
工程においてはトナー像を加熱する際に加熱昇温した転
写材をも冷却しなければ分離できず、強制的な冷却手段
が必要となっておりエネルギーの無駄が大きい。

以上のように、−旦加熱したトナーを冷却した後に分離
することにより、高温オフセットを生ずることなく定着
する方式が提案されているが、上記のととくの欠点を伴
うために実用化されていない。

上記２つの提案例では加熱体は加熱ローラ及びこれによ
り送られるウェブと加熱ローラに内蔵された発熱源とに
よって構成されていて加熱はウェブを介して行われ、ウ
ェブの搬送ローラとしての機能を有している。このため
、発熱源への給電方法や温度検知素子の当接支持の形態
がｍ雑化し、また、温度制御の精度も悪くなりがちであ
った。さらには、温度検知素子が加熱ローラと摺動１゛
る構成では断線による過昇温が生ずる等安全上の問題も
あった。しかも、上述２例の場合ともに比較的大きな熱
容■の加熱体を必要とするために、機内への放熱が増大
し、機内昇温か著しくなるという不都合もあった。

本発明は、上述の従来装置の有していた問題点を解決し
、定着不良やオフセットを生ずることなく加熱体の熱容
量を小さくすることを可能　　　′とし、その結果、待
機時間や消費電力、さらには画像形成装置の機内昇温を
小さくできる定着装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的を達成するための要旨とするところは、巾
方向に沿って延びる線状又は帯状の発熱体を有する加熱
体と、該加熱体の加熱部近傍の温度を検出する温度検知
手段と、該加熱体に圧接しつつ回転する加圧ローラとの
間に加熱溶融性のトナー画像を担持した転写部材を挟持
せしめると共に、該トナー画像に該転写部材と等速度で
移動するシート面部材を密着せしめ、該加熱体の発熱体
に給電制御手段からパルス状通電を行なって発熱させ、
該加熱部において該シート面部材を介して該トナー画像
を溶融せしめ、該シート面部材を該加熱部から移動方向
下流側において冷却固化したトナー画像から分画する定
着装置であって、上記給電制御手段は、上記加熱部温度
の極大値が所定範囲となるように１周期当たりのパルス
巾を変えて１パルス当たりのエネルギー量を制御すると
共に、定、ｔａ作開始前に一定周期で仮通電を行ない、
検出２８度情報から上記発熱体に対する定着時の適正加
熱条件を決定する制御加熱工程を行ない、法外した適正
加熱条件を記憶することを特徴とする定着装置にある。

〔実施例〕

以下、添付図面にもとづいて本発明の実施イク１を説明
する。

実施例１ 先ず、本実施例定着装置を装備した画像形成装置の概略
構造を第１図に基づいて説明すると、ｌはガラス等の透
明部材よりなる原稿載置台で、矢印ａ方向に往復動して
原稿を走査する。原稿載置台の直下には短焦点小紋結像
素子アレイ２が配されていて、原稿載置台ｌ上に置かれ
た原稿像Ｇは照明ランプ７によりて照射され、その反射
光像は上記アレイ２によって感光ドラム３上にスリット
露光される。なおこの感１　　　光ドラム３は矢印す方
向に回転する。＊た４は１　　　帯電器であり、例えば
酸化亜鉛感光層あるいは有機半導体感光層等を被覆され
た感光ドラム１　　３上に一様に帯電を行なう、この帯
電器４により一様に帯電されたドラム３は、素子アレイ
２によって画像露光が行なわれた静電潜像が形成される
。この静電潜像は、現像器５により加熱で軟化溶融する
樹脂等より成るトナーを用い罐　　　て顕像化される。

一方、カセットＳ内に収納されている転写材Ｐは、給送
ローラ６と、感光ドラム３上の画像と同期するようタイ
ミングをとって上下方向で圧接して回転される対の搬送
ローラ９によって、ドラム３上に送り込まれる。そして
、転写放電器８によって、感光ドラム３上に形成されて
いるトナー像は、転写材Ｐ上に転写される。その後、公
知の分離手段によってドラム３から分離された転写材Ｐ
は、搬送ガイド１０によって定着装置２０に導かれて加
熱定着処理された後にトレイ１１上に排出される。なお
、トナー像を転写後、ドラム３上の残留トナーはクリー
ナ１２によフて除去される。

第２図は本実施例の上記定着装置２０の拡大図である。

同図において、２１は加熱体で、アルミナ等の耐熱性で
かつ電気絶縁性の基材またはそれを含む複合部材より成
る基材の下面に、例えばＴａ２　Ｎ等より成り、加熱部
には搬送方向に直角成分をもって配された線状もしくは
９１１：状の発熱体２８を有し、さらにその表面に摺動
保護層として例えば、Ｔａ２Ｏ，が形成されている。

加熱体２１の下面は平滑でありかつ前後端部は丸味を帯
びていて加熱部（加熱面）をなしており後記の定着フィ
ルム２３との摺動を可能にしている。定着フィルム２３
は、ＰＥＴ　　（ポリエステル）を基材とし、耐熱処理
を施した例えば約６μｍ厚に形成され、矢印Ｃ方向へ送
り出し可能にフィルム送り出し釉２４に巻回されている
。上記定着フィルム２３は加熱体２１の表面に当接し、
曲率の大ぎな分離ローラ２６を介してフィルム巻取り軸
２７に巻き取られる。

上記加熱体２１の発熱体２８は熱容量が小さく、パルス
状に通電されて、その都度瞬時に３００℃前後まで昇温
する。ｆ！送ガイド１０上を移動する転写材Ｐの先端、
後ＯＩＬを転写紙検知レバー２５及び転写紙検知センサ
ー２９で検出することにより、発熱体２８はタイミング
を取って必要時に通電を受ける。その際、画像形成装量
の給紙センサーなどによる転写紙の位置検知等を用いて
、発熱体への通電を制御しても良い。

一方、加圧ローラ２２は、金属等より成る芯材上にシリ
コンゴム等より成る弾性層を有するものであり、駆動源
（図示せず）により駆動されて、搬送ガイドｌＯによっ
て導かれた未定着トナー画像Ｔを有する転写材Ｐを、該
転写材Ｐと同一の速度で移動する定着フィルム２３を介
して加熱体に密性させている。ここで、加圧ローラ２２
の搬送速度は、画像形成時の搬送速度とほぼ同一である
ことが好ましく、定着フィルム２３の移動速度は、それ
に準する値で設定される。

本実施例においては、上記発熱体２８は、瞬時に昇温す
るので、予備加熱が不要であり、非定着時における加圧
ローラへの伝熱は少ない。

また、定着時においても、定着フィルム、トナー画像、
転写材が発熱体２８と加圧ローラ２２との間に介在し、
かつ発熱時間が短いことによって温度勾配を急激なもの
とすることができるため、加圧ローラ２２は昇温しにく
く、実用上必要とされる温度の連続的な画像形成を行っ
てもその温度はトナーの融点以下に維持される。

かかる構成の本実施例定着装萱にあっては、転写材Ｐ上
の加熱溶融性のトナーより成るトナー画像は先ず、定着
フィルム２３を介して、加熱体２１によって加熱溶融さ
れ、特にその表層部は融点を大ぎく上回り完全に軟化溶
融する。その際加圧ローラ２２によって発熱体、定着フ
ィルム、トナー画像、転写材は良好に密着されており効
率的に熱伝達される。

しかる後、発熱体２８の発熱が停止するとともに、転写
材が搬送されて、発熱体位置から移動して離れるにつれ
て、トナー画像は放熱して再び冷却固化し、曲率の大き
な分離ローラ２６を通過した後に定着フィルム２３は転
写紙Ｐから離反される。その際、本実施例では加圧ロー
ラ２２の温度はトナーの融点よりも低く維持されている
ので、トナー画像の放熱を促進することが可能である。

このため、冷却に要する時間が短くて済み、装置を小型
化することができる。

上述のように、トナーＴは一旦完全に軟化溶融した後、
再び固化するので、トナーの凝集力は非常に大きくなっ
ていて、−団となって挙動することになる。また、加熱
されて軟化溶融された際に加圧ローラ２２によって加圧
されるため、少なくともトナー像Ｔの一部は転写材表層
に浸透してそのまま冷却固化しているので、定着フィル
ム２３にオフセットすることなく転写材Ｐ上に定着され
る。

ここで、本明細書中で記述されるトナーの状態の表現に
関して注記する。

トナーの融点と便宜的に表現している温度は、トナーが
定着するために最低必要な温度を意味しており、その定
着下限温度で、ｍ融といえる程粘土が低下する場合や、
軟化といった程度の粘度の低下の場合がある。したがっ
て定着する際に溶融と便宜的に表現している場合でも実
際には軟化といった程度の粘度低下を示している場合が
ある。同様にトナーが冷却固化したと便宜的に表現して
いる場合も、トナーによっては固化とはいえず高粘度化
といった方が適切である場合が考えられる。

第３図は木実ｈＮ例定着装置の加熱体２１の構造を示し
ている。加熱体２１は、基層５４の下面にベークライト
等の低熱伝導耐熱性材料からなる断熱層５３を形成し、
その下面に低熱容量の温度検知手段としてのサーミスタ
５５を設け、さらに薄い絶縁層５２を介してその下面前
後に電極５０．５０を設けていて、画電極５０．５０間
には発熱層として巾１の発熱体２８がサーミスタ５５に
近接して形成され、それらの表面には保護層５１が施さ
れている。そして、発熱体２８での保護層５１の表面に
加熱部Ｈが形成される。

このように形成された定着装置における加熱体２１にお
いて、発熱体２８に電極５０゜５０を介してパルス状に
通電した時の加熱部Ｈの温度とサーミスタ５５の検出温
度を第４図に示す、前者の温度は赤外放射温度計により
非接触で測定した測定値に基づき、後者の温度はサーミ
スタの出力電力を温度に換算した値に基づいたものであ
る。このグラフを得た時のパルスの周期は約１０ｓｓｅ
ｃであり、通電時間は約２　ｍ５ｅｃである。加熱部Ｈ
の温度は通電時に急速に立ち上がった後、休止時に急速
に立ち下がり、非通電時間が通電時間より十分長く、ま
た断熱層５３が存在するため、パルス波形の極小値をと
った時点では、加熱部Ｈの温度が、その背面の発熱層２
８．絶縁体５２．及びサーミスタ５５と略等温となる０
本実施例で用いたサーミスタ５５は、１０＋ａｓｅｃと
いう短い周期のパルス状温度変化には追従で籾ず、パル
ス波形の略極小値を指示する。従って加熱部Ｈの表面温
度の極小値の包絡線は、サーミスタ５５の検知温度曲線
とほぼ一致する。

ところで、通電パルス巾を一定値τ。に固定して定着処
理を行なった場合の加熱部Ｈの表面温度の時間変化は、
第８図に示すように加熱部Ｈの温度は初期は定着温度Ｔ
０゜近傍であるが、発熱体２８周辺が温まり、極小温度
が上昇するにもかかわらず発熱量が一定であるため、加
熱部Ｈの温度は定着動作が進むにつれて定着温度ＴＨｏ
を大せく超えてしまう、すると、無駄な電力を消費する
ことになるうえ、機内昇温が大きくなるという問題があ
る。また、連続して多くの定着処理動作を行なう場合、
発熱体がさらに著しく昇温し、ついには破損してしまう
恐れもある。また、加熱部Ｈに圧接当接される定着フィ
ルムも熱変形してしまう虞れがある。

本発明はこのような問題を解消するために、発熱体２８
への給電パルス巾を変えて常に定着温度Ｔｔｔｏを維持
するようにしたもので、第５図に発熱体２８への給電を
行う給電回路の基本的構成を示す、６０はマイクロコン
ピユータラ含む制御回路であり、サーミスタ５５の検知
温度に応じて、パワーＦＥＴ等のスイッチ手段７３を制
御し、発熱体２８への電源回路６１からの給電のパルス
巾を変えることで発熱体２８への供給電力を制御する。

本実施例で、上記のような電力制御をする理由を以下に
示す０本実施例では、加熱体２１において発熱体２８か
ら基板５４への放熱を防止するために、断熱層５３を設
けている。その目的は、■無駄な放熱をなくし、エネル
ギー効率を高めることで省エネルギー化をはかる。■基
板５４からの放熱による機内昇温を低減する、の２点で
ある。

ところで、発熱体２８への供給電力を制御することなし
に単に断熱するだけだと、発熱量が放熱量を著しく上ま
わることになり、発熱体２８及び加熱部Ｈが異常に昇温
し、発熱体２８及び定着フィルム２３が熱により破損す
る虞れがある。そこで、断熱層５３を設けた場合に加熱
部Ｈの異常昇温を防止するために、発熱体２８への供給
電力制御が有効となるのである。

以下、本実施例の電力制御の方法を説明する。

本実施例のパルス加熱による定着方式では、前述のよう
にトナーをｍ５ｅｃオーダーの短い時間のみ加熱するの
で、トナーの加熱時間よりもむしろ加熱部Ｈの温度が定
着性能に関し支配的であり、加熱部（１の最大到達温度
に応じてトナー層が昇温１゛る。すると、トナーが定着
に十分な状態にまで軟化するときの加熱部Ｈの温度をＴ
　１１゜とじた時、加熱部Ｈの極大温度が、定着処理中
においてほぼＴ、、ｏに保たれるように、発熱体２８へ
の給電を制御すれば、無駄な電力を消費することなく、
十分な定着性能を得ることができる。

加熱部Ｈの温度が基準温度Ｔｏであり、時間上〇だけ一
定電圧Ｖが電極５０に給電されたと籾に、加熱部Ｈの温
度が定着温度Ｔ）ｌｏまで到達するとするが（第６図参
照）、発明者らの実験によると、Ｔ、ｏ％Ｔｏ％　ｔｏ
の間には、Ｔｏｏ＝Ｔｏ　＋Ａ　（１−ｅ−Ｉｌｔ’）
　　　　（１）という関係があることが明らかになった
。

なお、Ａは発熱体２８への給電電力によって決まる係数
、Ｂは加熱部Ｈからの放熱経路によって決まる係数であ
る。

そして、本発明者らの実験によると、 ■２ Ａ＝ｋ・□　　（２） という関係があることが明らかになった。

なお、■は発熱体２８への給電電圧、Ｒは発熱体２８の
電気抵抗、ｋは定数である。

加熱部Ｈの温度がＴＢのとき、これを定着温度Ｔ。０ま
で昇温するのに必要なパルス状給電時間をτ６とすると
、 Ｔｏｏ−Ｔａ　＝Ａ　’　（１−ｊＯ°１″１″　）（
３）となる。

Ｂ′は室温及び発熱体温度が一定範囲内であれば略一定
である。したがって、予め実験によって、式（１）を用
いて求めることができる。

したが７て、Ｂ＝８　’。

Ａ′は発熱体２８への給電電圧Ｖ１発熱体２８の電気抵
抗Ｒが一定であれば略一定である。したがって、予め標
準電圧Ｖｏ、標準抵抗Ｒｏの条件で、実験によりＡの値
を求めておけば、Ｖ　＝　Ｖ　ｏ　、　Ｒ＝　Ｒｏなら
ば、Ａ”＝Ａである。

Ａ”＝Ａ、Ｂ’＝８ならば、式（３）は下記のようにな
る。

＾ これらのことから、Ａ、Ｂは実験により予め求まるので
、定着温度Ｔ　ＩＩ。を所定の値に設定したとき、Ｔａ
をサーミスタ５５により測定し、式（４）により求めた
パルス巾τａだけパルスを通電すれば、発熱体の極大温
度を定着温度ＴＨ０まで昇温可能となる。

本実施例においては前述のように、発熱体２８に十分小
さいＤｕｔｙ比でパルス状通電をした場合、パルス状に
変化する加熱部Ｈが極小温度を示す時、すなわち次のパ
ルス通電開始寸前において、加熱部Ｈの温度がほぼサー
ミスタ５５の検知温度と等しくなる。従ってこの時のサ
ーミスタ５５の検知温度を用い、第５図の制開回路６０
において、式（４）　に従って次の通電時間を算出し、
電源６１により発熱体２８へ、算出した時間で６だけ給
電する。

第７図は、本実施例において、走者動作中の加熱部Ｈの
温度の時間変化を示すグラフを、発熱体２８への給７１
のタイミング図と並べて示した図である０本実施例では
発熱体２８への給電電圧Ｖは一定であり、通電パルスの
周期でも一定である。加熱部Ｈの温度がＴＯの時に時刻
ｔ０で定着動作を開始したとすると、加熱部Ｈの温度は
、温度Ｔｏから一義的に定まるパルス巾τ。の通電によ
り定着温度Ｔｌｌ０に達した後、τ。よりも十分長い非
給電時間（τ−τ。）の間にＴｏより高温のＴ１まで低
下する６次に、時刻ｔ０からパルス周期でだ（す経た時
刻ｔ、において２回目の通電を、τ。より短い温度ＴＩ
より一義的に定まるパルス巾τ１だけ発熱体２８に行な
うことにより、加熱部Ｈの温度は再びＴ、、、まで上昇
し、給電停止と共に低下する。以下同様にして、通電開
始後にパルス周期τごとにサーミスタ５５の温度を読み
、検知温度によって式（４）　により求まるパルス巾で
。

で、発熱体２８へ給電することにより、加熱部Ｈの極大
温度な定着温度ＴＨＯに保つことができる。

なお、Ａ＜Ｔ□。−Ｔｏの場合、パルス巾τ６の通電で
は加熱部Ｈの温度が定着温度Ｔｌ１ｏに達しないが、数
パルス、すなわち数１０ｍ５ｅｃのうちに定着温度Ｔ１
．。に達する。

また、Ａ＞Ｔ、、−Ｔｏの場合でも電源性能からくるパ
ルス巾の定格最大値が加熱部Ｈの温度を定着温度ＴＨｏ
に昇温するのに必要なパルス巾より小さい場合も、Ａ＜
Ｔ□。−Ｔｏの場合と同様にごく短時間で加熱部Ｈの温
度を定着温度Ｔ　ＩＩ。に昇温可能である。

以上述べた如く本実施例の発熱体（加熱体）は、小型の
もので十分でありそのため熱容量が小さくなり、予め加
熱体を昇温させる必要がないので、非画像形成時の消費
電力も小さくすることができ、また機内昇温も防止でき
ることとなる。

また、かかる本実施例では、定着フィルム２３として薄
くて安価なＰＥＴ（ポリエステル）フィルムを基に耐熱
処理を施したものを用いることが可能なので、第９図の
ごとく定着フィルム２３は巻取り方式で使用後に交換す
る形態を採ることができる。すなわち、所定長さのシー
トを巻いたロールをシート送り出し軸２４にセットし、
発熱体２８と加圧ローラ２２及び分離ローラ２６の間を
通して巻取り軸、２７にシートの先端を固着する。かか
る方式を採った場合は、定着フィルムセンサーアーム３
０とセンサー（図示せず）で定着フィルムの残量を検出
してシートが終端近くなった場合に使用者に警告表示な
いしは警告音で定着フィルムの交換を促すようにするの
がよい、そして、定着フィルム２３の交換の際には、発
熱体２８と加圧ローラ２２、分離ローラ２６とをそれぞ
れ離間させるように、回転軸３１を中心に第９図のごと
く開閉可能にすることが望まれる１本実施例では、定着
フィルム２３を上記のごとく巻取り交換方式で、定着フ
ィルムの耐久性に関係なく、薄膜化することが可能とな
り、低電力化することができる。

又、本実施例では前述の如く定着フィルムへのオフセッ
トが生じないので、定着フィルムの熱変形や劣化が小さ
ければ、巻取った定着フィルムを再び使用することが可
能であり、自動的に巻戻す、あるいは、巻取側と送出側
とを交換するなどして複数回使用しても良い。

また、本実施例では分離ローラ２６を設けることにより
、該分離ローラまでの間加圧状態でのトナー像Ｔの冷却
時間を確保し、しかも上記分離ローラ２６の曲率を大き
くすることによっ　　“て定着フィルム２３と転写材Ｐ
との分離を容易にするとともに、前述の効果に相乗して
分離部におけるオフセットを防止することができる。

ただし、本実施例では加圧ローラ２２によりトナー像の
冷却が促進されるので、加熱部Ｈ及び定着フィルム２３
の熱容量が十分小さく、かつ定着速度が小さい場合には
、分離ローラ２６のごとき特別な手段を設けずとも、転
写材Ｐが加熱部Ｈを通過後の短い範囲でトナー像Ｔは冷
却するので、本実施例で示した分離ローラ２６を省略し
ても、オフセットのない定着処理が可能となる。すなわ
ち、トナー像を一旦加熱し軟化溶融させた後再び放熱固
化した後に定着フィルムと転写材とを分離できればよい
。

次に、本実施例装置による実施結果を具体的数値をもっ
て示す。室温２０℃において約１２５℃で軟化定着する
トナーを用いて厚さ　１００μｍの転写材Ｐにトナー画
像Ｔを形成し、パルス通電の周期１０ｍ５ｅｃで、加熱
部Ｈの極大温度が３００℃となるように、サーミスタ５
５の検知温度を用いてパルス巾τ０を制御しつつ定着処
理速度５０　ａｍ／ｓｅｅで定着テストを行なったとこ
ろ、実用上全く問題のない画像が得られた６本実施例で
は加熱部Ｈの熱容量が極めて小さいので、発熱体２８に
前もって通電し加熱部Ｈを温めるための待機時間は不要
である。また、本実施例では定着処理を進めてゆくにつ
れ、断熱層５３の効果により加熱部Ｈがある程度温まる
ので、パルス状通電時間がだんだん短くなるため、平均
消賀電力が少なくてすむうえ、機内昇温も実用上問題な
かった。

第１Ｏ図は本実施例の定着器を用いて表面にトナー層を
有する転写紙を搬送しつつ定着処理する場合の、トナー
及び転写紙、詳しくはそれぞれの断面方向の中央部の温
度の時間変化を求めた試験結果のグラフで、条件は以下
の通りである。

加熱条件：エネルギー密度２５＋ｖ／１ｆｆｌ”で２ｍ
ｓ加熱、トナーの定着温度：１２５℃、フィルム：ＰＵ
Ｔ（厚さ６μｍ）、トナー厚さ：２０μｍ、転写紙の厚
さ：１００μ戴、室温：２０℃ 本試験では、加熱部Ｈはトナーの定着温度１２５℃より
はるかに高い約３００℃まで昇温するので、トナーは定
着温度を超えて十分に加熱され良好な定着性が得られる
。一方、転写紙の昇温は極めて小さく、従来の熱ローラ
定着に比べてエネルギーの無駄が少ない。

さらに本試験では、加熱時間や加熱エネルギー密度が変
動して過剰なエネルギーが与えられた場合でも、高温オ
フセットの発生がなく、加熱制御の許容範囲が広いこと
が判る。

ところで、前記した式（２）　における係数Ａは、発熱
体２８への印加電圧Ｖ１発熱体２８の電気抵抗Ｒに依存
していることから、印加電圧Ｖ、電気抵抗Ｒが標準値ｖ
０及びＲ，からずれると設定した定着温度ＴＨＯにする
ことができなくなる。

本発明は、走者動作が行なわれる前に、係数Ａを正しい
値に補正するための一加熱昇温特性検知工程（以下制御
加熱工程と称す）を行い、係止しい係数Ａの値を求めて
定着動作を行うようにしている。

すなわち、発熱体２８へある一定の時間、−定の周期・
パルス巾で通電した時の通電時間内におけるＴ、の上昇
分をΔＴａとすると、本発明者らの実験によればΔＴ、
は発熱体２８への示すように、ＡはΔＴａと正の相関が
ある。

したがって、ΔＴＢとＡの関係を予め実験で求め、その
関係を給電回路の制御回路６０に入力しておき、サーミ
スタ５５によりΔＴ、を棲１定することにより係数″Ａ
の補正を行うことができる。

すなわち制御加熱工程は、発熱体２８にΔＴ、とＡの関
係を求めたのと同一条件で通電し、その時のＴａの上昇
量へＴ！１をサーミスタ５５により測定する。そして、
制御回路６０によりΔ’ｒａの測定値に応じて係数への
値を決定する。

定着工程においては、制御加熱工程で求めた係数Ａの値
を用い、式（４）に従ってパルス巾を求め、発熱体の極
大温度を所定の温度範囲に制御する。

第１１図は本実施例の給電回路を示しておリー交流電源
７０を整流回路７１、コンデンサ７２により整流平滑化
して発熱体２８へ給電する直流電圧ｖｆ！−得る。１０
０はＩＩＡＭを有するメモリー回路で、制御加熱工程で
定めた係数Ａの値を書き込み及び読み出し可能としてい
る。

なお、交流電源７０の電圧変動等により直流電圧Ｖ（７
）バーｙツキは、０．８５Ｖｏ≦Ｖ≦１．ｌＳＶ。

で、また本実施例に用いられる発熱体２８の抵抗値のバ
ラツキは、初期値の公差及び経時変化を含めて、　０．
８ＲＯ≦Ｒ≦１．２Ｒ，である。

従ってＡのバラツキの範囲は、 ０．６０Ａ　Ｏ≦Ａ≦１．６５Ａｏ　　　（５）となる
。

前述のように、本実施例では定着工程前に制御加熱工程
を設け、そこで係数Ａの値を補正するものであり、Ａの
値が式（５）のように変動しても定着工程において常に
加熱部Ｈの極大温度と一定の温度範囲に収める適切な通
電加熱制御が可能となる。

なお、Ａ値は室温、加熱体周辺の初期温度によっても変
化するが、制御加熱工程でこれらの要因によるＡ値の変
動も検出可能である。

（比較例） 本実施例において、制御加熱工程を設けず、Ａ＝Ａ　’
＝一定として、式（４）より、パルス巾で。を決定し、
定着工程を行なうと、以下のような不都合が生じる。

式（３°）よりワンパルスでの昇温（Ｔ　ＨＯ−Ｔ　ａ
）は、Ａに比例する。

従って、ＡＨＡ。なら発熱体２８の極大温度はＴ　１１
゜より低くなり、Ａ　＞　Ａ　ｏなら発熱体２８の極大
温度はＴ１．。より高くなる。

丁＋ｔｏ＝３００℃、　Ｔ　ａ　＝　ｓｏ℃（７）場合
、”ｒｎａ−Ｔ、＝２５Ｑ℃で （１）　　：　Ａ＝０．６０ＡＯ（ｆＩｔ力最小時）の
時は、加熱部Ｈのピーク温度が２００　℃までしか昇温
しない。そのため、加熱部Ｈにより、厚さ０．６μｍの
定着フィルムを介して加熱されるトナーの温度は融点１
２５℃に達せず、定着不良を生じる。

（ＩＩ　）　　：　Ａ　＝１．６５Ａｏ　　（電力最大
時）の時は、加熱部Ｈのピーク温度が４００℃に達する
。そのため、定着フィルム２３が熱変形、さらには溶断
等の損傷を受け、また加熱体が損傷を受ける虞れもある
。

次に本実施例の定着装置を装備した画像形成装置におけ
る動作シーケンスを第１２図に基づいて説明する。

時刻上〇で画像形成装置本体の主？！！源をオンする。

時刻ｔ１で複写枚数の設定を不図示の入力手段により行
なう、仮に複写枚数を３枚と設定したとして以下の説明
を行なう。

時刻ｔ２で不図示のコピーボタンをオンしてコピー動作
を開始させる。

時刻ｔ３で制御加熱工程の開始。

時刻ｔ４で制御加熱工程の終了。

この時刻ｔ３とｔ４の間の制御加熱工程で、制御回路６
０により適切な係数Ａの値を決定し、その値をメモリー
回路１００に書き込む。

時刻ｔ、〜ｔｌＳで１枚目の複写画像の定着工程を実施
する。

時刻ｔ７〜ｔ６で２枚目の複写画像の定着工程を実施す
る。

時刻ｔ、〜時刻ｔｌｏで３枚目の複写画像の定着工程を
実施する。

時刻ｔ、でコピー動作を停止する。

なお、時刻ｔ６〜ｔ２、時刻ｔ６〜七〇では制御加熱工
程は行なわない。

すなわち、１回の連続する複写動作中において、加熱体
２１の発熱体２８の抵抗変化及び交流電源の電圧変動は
充分小さい、したがって、１回の連続する複写動作中に
おける係数Ａの値は略一定として良く、最初の１枚目の
複写動作に先立って制御加熱工程を行ない、得られた適
正な係数Ａ値をメモリー回路１００に書き込み、連続す
る複写動作中は、常にこのメモリーされた係数Ａ値を用
い、式（４）に従って通電パルス巾（τａ）を求め、発
熱体２８の極大温度を設定した走者温度Ｔｌ１０に制御
することになる。

このことから、定着不良や、定着装置の損傷等の問題は
発生せず、しかも２枚目以降のコピーでの制御加熱工程
を実施する必要はなく、その分電力の節約ができ、また
発熱体２８の耐久性も向上する。

実施例２ 本実施例は、画像形成装置本体の主電源をオンし、時刻
ｔ、〜ｔ４で一度制御加熱工程を行なうと以後はメモリ
ーした係数Ａ値を使用するようにしたものである。

例えば、第１５図に示すように、時刻ｔ０で画像形成装
置本体の主電源をオンし、時刻ｔｌで３枚複写の設定を
行ない、時刻ｔ、でコピーボタンを押して複写動作の開
始を指示し、時刻ｔ、〜ｔ４でｍｌＪ御加熱加熱工程な
って制御回路６０により適正な係数Ａ値を求め、メモリ
ー回路１００に書き込む。そして、時刻１５〜時刻七〇
で３枚連続の定着工程を行ない、時刻ｔ７で複写動作を
終了する。その後複写動作が行なわれず、時刻ｔ６で２
枚の連続複写を設定し、時刻上〇でコピーボタンを押し
ても、制御加熱工程を行なうことなく時刻ｔ１゜で１枚
目の定着動作を開始し、時刻ｔ１１で２枚目の定着動作
が終了し、時刻ｔ１２で複写動作が終了する。

このように、１回目の連続複写を行ない、その後２回目
の連続複写を行なう場合でも、制御加熱工程を１回目の
連続定着処理工程前にのみ行ない、２回目の連続定着処
理工程にもそのままメモリーされている係数Ａ値を用い
るのは以下の理由による。

１回目の連続複写工程に伴う定着処理工程と、２回目の
連続複写工程に伴う定着処理工程では、加熱体２１の発
熱体２８の抵抗変化は殆どなく、また交流の電源電圧に
関しても同一の電源から給電を受けている以上大きな変
動はない。

したがって、最初の連続複写のコピー動作に先立って制
御加熱を行ない、適切な係数Ａ値を定め、この値をメモ
リー回路１００に書き込み、以後本体電源がオンしてい
るかぎり、この係数Ａ値で定着処理工程における加熱制
御を行なえば良いことになる。

ここで、２枚目以降も定着工程に先立って必ず制御加熱
工程を設けた場合、以下に述べる問題があった。

３枚目の定着工程前は、加熱体２１及びその周辺の雲囲
気が１．２枚目の定着工程により男。

温しており、そのために１枚目の定着工程前の制御加熱
工程と同じ条件で制御加熱を行なっても１１％の上昇度
合いが小さい。

このような状態で係ＱＡ値を定めると、適切な値よりも
小さすぎる係数Ａ値を検出してしまい、このような適正
な値よりも小さい係数Ａ値で定着工程の加熱制御を行な
うと、式（４）より明らかなように、適正なパルス巾よ
り広いパルス巾で発熱体へ通電され、加熱部のピーク温
度が適正な定着温度より高くなる。すると、無駄な電力
を消費するばかりか、加熱体２１の過昇温で定着フィル
ム２３が損傷を受ける虞れがある。

したがって、制御加熱工程を電源のオン後、最初の複写
動作に先立って１回行なえば良いということは、その後
に無駄な制御加熱工程を行なう必要がないため省電力化
が図れ、しかも得られる画質や装置の耐久性に実用上問
題が生じない。

実施例３ 上記した実施例２では、画像形成装置本体の主電源をオ
フすると、メモリー回路１００に書き込まれた係数Ａ値
は消去されることになり、例えば誤って主電源をオフし
たり、ジャム等の他のトラブル等で一時的に主電源をオ
フすると、その後に主電源をオンした場合には、再度制
御加熱工程を行なうことになるが、この場合加熱体２１
が常温の状態になく昇温しでいるために前述した如く制
御加熱工程での係数Ａ値の測定精度が悪くなる。

本実施例は第１６図に示すように、メモリー回路１００
に、本体電源オフ時でもＲＡＭをバックアップするリチ
ウム電池等のバックアップ電源１（１１を設け、また制
御回路６０に本体電源オフ時からの時間をカウントする
時間検知回路を設け、該時間検知回路が零体Ｍ、源オフ
時から一定の時間例えば３０分カウントしている間は電
源をオフする前の係数Ａ値をメモリーさせておき、その
間に再度電源がオンすると、制御加熱工程を実施するこ
となくメモリーしておいた係数Ａ値で定着処理に伴う加
熱制御を行なわせる。

すなわち、−時的に画像形成装置の主電源がオフし、短
時間後に再度主電源をオンするような場合と、長時間使
用しない場合とを時間検知回路で判別し、長時間の不使
用の場合のみ再度制御加熱工程を行なうので、定着処理
に伴う加熱制御の精度が向上する。

なお、時間検知回路は本体電源のオフでも動作するよう
になっており、水晶発信子を用いたタイマー、一定時間
設定用のコンデンサ、主電源の電圧を検知する電圧検知
回路等から構成されている。

実施例４ 上記した実施例３では長時間の休止後、電源オンを行な
うと再度制御加熱工程を行なうことになるが、その際温
度検知素子５５からの温度情報Ｔａを一瞬読み込むので
、温度情報Ｔｌ１１が変動していたりすると適正な係数
Ａ値が得られなくなる。また、温度情報ＴＢが一定の範
囲以上であったりしても同様に適正な係数Ａ値が得られ
なくなる。

本実施例は装置本体の電源オン時に、制御回路６０にお
いて、温度検知素子５５からの温度情報Ｔ、を例えば数
ｍ５ｅｃの一定時間読み、加熱部の温度が一定範囲以上
であったり、一定時間内の温度変化が大ぎい場合には、
制御加熱工程を行なわず、メモリーしている係数Ａ値を
用いて走者処理工程の加熱制御を行なう。

したがって、長時間休止後においても適正な定着が可能
となる。

なお、この場合の加熱部の温度検知は加熱体２１に内蔵
される温度検知素子５５によらず、別に温度センサーを
設けて検知するようにしてもよい。

実施例５ 上記した各実施例では制御加熱工程時において一旦係数
Ａ値を決定すると、途中で係数Ａ値の変更は行なわない
が、本実施例では定着処理時において、制御加熱工程を
行ない、上昇量ΔＴ、が変化すると係数Ａ値を連続的に
可変させるようにしたものである。

すなわち定着ＩＡ理工程において、加熱体２１の発熱体
２８へのワンパルス通電毎に、上昇量ΔＴａを測定し、
つぎのパルス通電の巾τ詐を式（４）にしたがって制御
回路６０で演算し決定する。

実施例６ 本実施例は、制御加熱工程において、第１４図に示すよ
うに、係数Ａ値を加熱部の温度に応じて予め５つ設定し
、 ΔＴｌ≦Δ７．＜６丁２ならＡ−Ａｌ ΔＴ２≦ＲＴ、　＜ΔＴ、ならＡ　＝　Ａ　２ΔＴ３≦
ΔＴａ＜ΔＴ４ならＡ＝Ａ３ ΔＴ４≦ΔＴｆｉ＜ΔＴ５ならＡ冨Ａ４ΔＴう≦ΔＴ、
＜ΔＴ、ならＡ＝Ａ。

に夫々係数Ａ値を設定するようにしたものである。

なお、係数Ａ値の設定個数は５つに限定されることはな
く、２つ以上であれば良い。

また、上記した５つの係数Ａ値に対し、式（４）にした
がってＴ、　、Ｖ、　、τゎの比較テーブルを作成して
これを制御回路６０にメモリーしておく。

すなわち、定着工程においてＴａの測定値に対し、式（
４）にしたがって毎回演算しっざのパルス巾τｂを求め
るのではなく、メモリーしているテーブルにしたがって
パルス巾で、を決定するようにしても良い。

さらに、ワンパルス毎にＴ、を測定するのではなく、複
数パルス或は複数パルス相当時間毎にＴ１１を測定して
パルス巾で６を決定するようにしても良く、この場合は
温度検知素子の応答性で有利となる。

したがって、本実施例によれば制御回路の演算が簡略化
可能となる。

（発明の効果） 以上のように本発明は、加熱体に発熱体が一体的に形成
された例えば線状の加熱部を設け、パルス状に通電発熱
を繰り返し、かつ制御加熱工程で求めた適正加熱条件に
基づぎ定着処理時における通電パルス巾を制御し加熱部
の極大温度が一定となることとしたので、転写部材の加
熱を極力抑えるとともにトナー画像を効率的に加熱溶融
することが可能となり、省エネルギー化を図れる、特に
定着装置が装備される画像形成装置の主電源をオンし一
度制御加熱工程を行なえば、その後は定看動作に間隔が
あっても最初に記憶した適正加熱条件を用いるので、最
初に定着処理における加熱温度で、時間をおいて行なっ
た定着処理を行なうことができるという効果をもたらす
。

また、定着不良がオフセットを発生することなく、加熱
体の熱容皿を小さくすることが可能となり、その結果、
装置使用時の待機時間や、消費電力、機内昇温の小さな
画像形成装置を得ることができ、さらには、発熱体及び
定着フィルムの破損防止を図れるという効果をも奏する
。

また、記憶している適正加熱条件をバックアップするこ
とで定着装置が装備される画像形成装置の主電源を切っ
ても、適正加熱条件が消去されることはなく、一定の時
間内で主電源をオンする場合には記憶している適正加熱
条件をそのまま用いることかでき、制御加熱工程を省略
できて省電力化を図れ、しかも定着温度を高精度に維持
することができる。

さらに、加熱部の温度が一定の範囲よりも大きかったり
、一定時間内の温度変化が大きかったりすると、適正加
熱条件の設定が正しくできないが、このような場合に記
憶している適正加熱条件を使用することで定着温度を高
精度に維持することができる。

また、制御加熱工程での検知温度の上昇割合が変化する
場合も適正加熱条件の設定が正しくできないが、このよ
うな場合、走者工程で１パルスの通電毎に加熱部温度を
検知し、次のパルス通電のパルス巾を決めることで加熱
部温度を適正な温度に制御できる。

さらに、加熱部の温度状態に応じて予め複数のお適正加
熱条件を設定したり、設定した適正加熱条件に応じて通
電パルス巾を予め設定することで、給電制御手段の構成
を一層簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による定着装置の一実施例を装備した画
像形成装置の概略図、第２図は第１図の定着装置の拡大
断面図、第３図は加熱体の拡大断面図、第４図はパルス
状通電による加熱の原理を示す図、第５図は給電回路の
基本的構成を示す図、第６図は電極への１パルス給電時
の加熱部での温度変化を示す図、第７図はパルス巾を変
えたときの加熱部の温度変化を示す図、第８図は比較例
の温度変化を示す図、第９図は第２固装はの定着フィル
ム交換時における断面図、第１０図は一定条件下での加
熱工程における各部の温度変化を示す図、第１１図は給
電回路の回路図、第１２図は実施例１のシーケンスチャ
ート、第１３図は制御加熱工程を説明する図、第１４図
は実施例６における係数Ａ値と温度範囲との関係を示す
図、第１５図は実施例２のシーケンスチャート、第１６
図は実施例３の給電回路の回路図である。 ２０・・・定着装置　　　２１・・・加熱体２２・・・
加圧ローラ　　２３・・・定着フィルム２８・・・発熱
体 ５５・・・温度検知素子（サーミスタ）６０・・・制御
回路　　　Ｐ・・・転写材Ｔ・・・トナー １氾４　名 ＬＮｊ 猫 ｔ　（時間） 第５図 ｔ　　（時間９ ｔ　　（時間） 第９図 ７パ・、 第１１図 Δ） 第１６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　巾方向に沿って延びる線状又は帯状の発熱体を有す
   る加熱体と、該加熱体の加熱部近傍の温度を検出する温
   度検知手段と、該加熱体に圧接しつつ回転する加圧ロー
   ラとの間に加熱溶融性のトナー画像を担持した転写部材
   を挟持せしめると共に、該トナー画像に該転写部材と等
   速度で移動するシート面部材を密着せしめ、該加熱体の
   発熱体に給電制御手段からパルス状通電を行なって発熱
   させ、該加熱部において該シート面部材を介して該トナ
   ー画像を溶融せしめ、該シート面部材を該加熱部から移
   動方向下流側において冷却固化したトナー画像から分離
   する定着装置であって、上記給電制御手段は、上記加熱
   部温度の極大値が所定範囲となるように１周期当たりの
   パルス巾を変えて１パルス当たりのエネル ギー量を制御すると共に、定着動作開始前に一定周期で
   仮通電を行ない、検出温度情報から上記発熱体に対する
   定着時の適正加熱条件を決定する制御加熱工程を行ない
   、決定した適正加熱条件を記憶することを特徴とする定
   着装置。 ２　前記給電制御手段の記憶情報をバックアップするバ
   ックアップ電源を有することを特徴とする請求項１に記
   載の定着装置。 ３　前記給電制御手段は装備される画像形成装置本体の
   主電源がオフした後、一定時間内に主電源がオンしたこ
   とを検知すると、制御加熱工程を行なうことなく記憶し
   ている適正加熱条件で加熱体の発熱体への給電制御を行
   なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置
   。 ４　前記温度検知手段で検知した加熱部の温度が一定温
   度範囲以上又は一定時間内の温度変化が大きいときは制
   御加熱工程を行なうことなく記憶している適正加熱条件
   で加熱体の発熱体への給電制御を行なうことを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の定着装置。 ５　前記給電制御手段は、加熱部の検知温度の上昇割合
   が変化していると、定着工程において１パルスの通電毎
   における加熱部温度を測定し、次の給電パルス巾を適正
   加熱条件で通電するように制御することを特徴とする請
   求項１に記載の定着装置。 ６　前記給電制御手段は、加熱部の温度状態に応じて予
   め複数の適正加熱条件を設定していることを特徴とする
   請求項１に記載の定着装置。 ７　前記給電制御手段は、設定された適正加熱条件に応
   じて通電パルス巾を予め設定していることを特徴とする
   請求項６に記載の定着装置。