JPH0264590A - 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、この種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
きくすると、加熱ローラを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１３．５７
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、オフセットを生ぜずに
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４７−２５８９８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４７−２５８９８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
するには、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
が複雑化し、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する
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
量の加熱体を必要とするために、機内への放熱が増大し
、機内昇温が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の発熱体及び加熱部近傍の温度
を検出する温度検知手段を有する加熱体と、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フて、上
記給電制御手段は、上記放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１パルス当たりのエネルギー量を決定し
、定着動作時と該仮通電時の通電周期を異なるように制
御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詳細な説明する。

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、１はガラス等の透
明部材よりなる原稿載置台で、矢印ａ方向に往復動じて
原稿を走査する。原稿載置台の直下には短焦点手軽結像
素子アレイ２が配されていて、原稿載置台１上に置かれ
た原稿像Ｇは照明ランプ７によって照射され、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。なおこの感光ドラム３は矢印す方向に回転
する。また４は帯電器であり、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’Ｋｌ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によつて、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１
１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によって除去される。

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Ｔａｇ　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
帯状の発熱体２８を有し、さらにその表面に摺動保護層
として例えば、Ｔａ、Ｏ，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軸２４に巻回されている
。上記定着フィルム２３は加熱体２１の表面に当損し、
曲率の大きな分離ローラ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。搬送ガイド１０上を移動する転写材Ｐの先端、後
端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、画像形成装置の給紙
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１０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
して加熱体に密着させている。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置にあっては、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によりて加熱溶融さ
れ、特にその表層部は融点を大き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、溶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図は本実施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５
５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Ａ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ＩＱｍｓｅ
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
りた時点では、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、１０ｍ５ｅｃとい
う短い周期のパルス状温度変化には追従できず、パルス
波形の略極小値を指示する。従つて加熱部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τ０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
ＨＯ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義温度ＴＨｏ
を大きく超えてしまう。すると、無駄な電力を消費する
ことになるうえ、機内昇温か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ＴＨＯ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
う給電回路の一例を示す。６０はマイクロコンピュータ
を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Ｈの最大到着温度に
応じてトナー層が昇温する。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ＴＨＯ
とした時、加熱部Ｈの極大温度が、定着処理中において
ほぼＴ。。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Ｔ０であり、時間ｔｏだけ一
定電圧Ｖが電極５０に給電されたとき−に、加熱部Ｈの
温度が定着温度ＴＨＯ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、ＴＨＯｌＴｏ、ｔｏの
間には、ＴＨｏ”Ｔｏ　＋Ａ　（１−６−１１ｔ’）　
　　　（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フて決まる係数で
ある。

そして、本発明者らの実験によると、 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Ｔｎのとき、これを定着温度ＴＩ（Ｏ
まで昇温するのに必要なパルス状給電時間をτｂとする
と、 ＴＨｏ−Ｔａ＝Ａ’（１−ｅ−””）　　（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。

したがって、Ｂ＝Ｂ’ Ａ′は発熱体２８への給電電圧Ｖ９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−Ｖｏ、Ｒ−Ｒｏならば、Ａ’−Ａ
である。

Ａ’−Ａ、Ｂ’＝Ｂならば、式（３）は下記のようにな
る。

ＴＨｏ−ＴＢ　＝Ａ　（１−ａ−””　）　　　　（３
°）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ＴＫＯを所定の値に設定したとき、Ｔ、
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τ６だけパルスを通電すれば、発熱体の極大温
度を定着温度ＴＨＯ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図の制御回路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、たけ給電
する。

第７図は、本実施例において、定着動作中の加熱部Ｈの
温度の時間変化を示すグラフを、発熱体２８への給電の
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ｔ
ｏ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”ｒｕｏに達した後、τ。よりも十分長い非給
電時間（τ−τ０）の間にＴｏより高温のＴ１まで低下
する。次に、時刻１ｏからパルス周期でだけ経た時刻ｔ
１において２回目の通電を、Ｔ０より短い温度Ｔ１より
一義的に定まるパルス巾で１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。０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でごとにサー
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τｂで、発熱体２８へ給電すること
により、加熱部Ｈの極大温度を定着温度ＴＨＯに保つこ
とができる。

なお、Ａ＜ＴＨｏ−Ｔｏの場合、パルス巾τＢの通電で
は加熱部Ｈの温度が定着温度ＴＨＯに達しないが、数パ
ルス、すなわち数１０ｍ５ｅｃのうちに定着温度ＴＨ（
ｌに達する。

また、ＡＣＴ、、−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Ｔ、。

に昇温するのに必要なパルス巾より小さい場合も、Ａ　
＜　Ｔ　Ｎｏ　−Ｔ　Ｏ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ＴＨＯ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３０
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０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、巻取フ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τＢを制御しつつ定着処
理速度５０　ａａ＋／ｓｅｃ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０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
均消費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１０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２５ｗ／＋ｍ”で２ｍｓ加熱
、トナーの定１１に温度：　　１２５℃、フィルム：Ｐ
ＥＴ（厚さ６μｍ）、トナー厚さ：２Ｇμｍｓ転写紙の
厚さ：ｌＯＯμ＋ａ、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
２Ｂへの印加電圧Ｖ９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■、電気抵抗Ｒが標準値ｖ０
及びＲｏ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、定着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加熱昇温特性検知工程（以下制御加
熱工程と称す）を行い、保工しい係数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・
パルス中で通電した時の通電時間内に招けるＴ、の上昇
分をΔＴ３とすると、本発明者らの実験によればΔＴ！
ｌは発熱体２８への印加電力、　　　に対し正の相関が
あった。

■２ Ａ雪ｋ　−（ｋは定数）なので、第１３図に示すように
、ＡはΔＴｂと正の相関がある。

したがって、ΔＴ、とＡの関係を予め実験で求め、その
関係（第１４図参照）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、を測定すること
により係数、Ａの補正を行うことができる。

第１２図は上記した係数Ａの補正を行う制御加熱工程を
説明するシーケンスチャートで、本実施例の定着装置を
装備した画像形成装置の主電源スイッチ（不図示）を時
刻ｔｏでオン、時刻ｔ１でコピーボタンをオンすると、
時刻ｔ２から時刻ｔ３まで上記した制御加熱工程を行な
う。

制御加熱工程は、発熱体２８にΔＴ８とＡの関係を求め
たのと同一条件で通電し、その時のＴｎの上昇１八Ｔ３
をサーミスタ５５により測定する。そして、制御回路６
０によりΔＴ３の測定値に応じて係数Ａの値を決定する
。

時刻ｔ４〜ｔＳの間における定着工程において、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
ルス中（τＳ）を求め、発熱体２８の極大温度を設定し
た定着温度ＴＷＯに制御し、そして、時刻ｔ６で画像形
成動作が完了する。

第１１図は第５図に示す給電回路における電源回路６１
の詳細を示しており、交流電源７０を整清回路７１、コ
ンデンサフ２により整流平滑化して発熱体２８へ給電す
る直流電圧■を得る。

交流電源７０の電圧変動等により直流電圧Ｖのバラツキ
は、０．８５Ｖｏ≦Ｖ≦１．１５Ｖ、　、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．
２Ｒｏでる。

従ってＡのバラツキの範囲は、 ０．６０Ａ　ｏ≦Ａ≦１．６５Ａ　Ｏ（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τＢ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（ＴＨＯ−Ｔｌｌ）
は、Ａに比例する。

従って、ＡくＡｏなら発熱体２８の極大温度はＴＨＯよ
り低くなり、Ａ＞Ａｏなら発熱体２８の極大温度はＴＨ
ｏより高くなる。

Ｔ　ｓｏ＝　３００℃、Ｔ６＝５０℃の場合、ＴＨＯ−
Ｔａ＝２５０℃で （Ｉ　）　：　Ａ−０，６０Ａｏ　　（電力最小時）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１２
５℃に達せず、定着不良を生じる。（ＩＩ）　：　Ａ−
１，６５Ａ、　　（電力最大時）の時は、加熱部Ｈのピ
ーク温度が４００℃に達する。

本実施例によれば、制御加熱工程のパルス通電周期τ１
と、定着工程中の周期τ２において、 τ重くて２ とすることで制御加熱工程中のパルス通電時間を小さく
する。その結果、ヒータに印加される瞬間電力を小さく
し、十分に基板の温度を上昇させることができる。

例えば、上記τ２が２０　ｍ５ｅｃの場合に、制御加熱
工程で、周期２０ｍ５ｅｃで通電を行うと、基板の温度
を十分に上昇させるための通電時間は、１　ｍ５ｅｃ必
要である。しかし、制御加熱工程の通電周期で１を４　
ｆｆ１ｓｅｃとすると、通電時間が０．２ｍ５ｅｃで基
板の温度を十分に上昇させることができることが本発明
者らの実験により判明している。

第１５図に、この数値例における実験結嘔を示す、第１
５図で破線で示す曲線は周期２０ｍ５ｅｃで１　ｍ５ｅ
ｃ通電の場合であり、実線で示される線が周期４■ｓｅ
ｃで０．２Ｉｌｓｅｃ通電の場合である。第１５図は、
上述の結果を示しており、又、他の数値例においても同
様の結果が実験により得られた。

この例の場合、発熱体に印加される瞬間電力は、本実施
例を用いない場合の１７５となり、発熱体の破損を防ぐ
ことができる。

本発明は、制御加熱工程だけでなく、予備加熱工程のよ
うに、加熱部の急激で十分な温度上昇が重要でなく、基
板の温度を十分に上昇させる場合に重要である。第１６
図に本実施例を用いた場合の加熱体の加熱工程を示す。

τ凰くτ２となる様にパルス通電を行い、制御加熱工程
中の発熱部の温度上昇は小さくなる。それによって発熱
体の破損を防いでいる。

〔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
体の熱容量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、定着工程に先だフて行う仮通電において、定着処
理中の周期より仮通電時の周期を小さくすることにより
、発熱体にかかる瞬間電力を小さくすることができ、発
熱体の破損を防止することができる。

【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
ブロック図、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図装置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図は第５図の給
電回路における電源回路の詳細を示す回路図、第１２図
はシーケンスチャート、第１３図、第■ １８制御加熱工程を説明する図、第１５図は周期変化に
よる温度変化を示す図、第１６図は制御加熱工程と定着
工程とを示す図である。 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 ｔ （晴間） 第５図 第９図 第１１図 ΔＴＢ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　巾方向に沿って延びる線状の発熱体及び加熱部近傍
   の温度を検出する温度検知手段を有する加熱体と、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１パルス当たりのエネルギー量を決定
   し、定着動作時と該仮通電時の通電周期を異なるように
   制御することを特徴とする定着装置。 ２　前記給電制御手段は、仮通電時の通電周期を、定着
   動作時の通電周期よりも短く設定したことを特徴とする
   請求項１に記載の定着装置。