JPH05297760A

JPH05297760A - 定着装置

Info

Publication number: JPH05297760A
Application number: JP10306692A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Kin; 英憲金
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ローラーの回転と熱源の点滅の制御により、
定着装置のウォームアップから定着開始までの設定を最
適化する。【構成】電源投入後一定時間加熱した後、加熱ロール
と加圧ロールが回転を開始し、あらかじめ決めたウォー
ムアップ温度まで両ロールが回転を続け、その時熱源が
あらかじめ決めた時間間隔でＯＮ，ＯＦＦを繰り返しそ
のウォームアップ設定温度まで加熱、そしてウォームア
ップ途中でプリント信号が入力された場合は、設定温度
が通常より高くなるような制御手段を有する定着装置。【効果】ウォームアップ時間が短縮され、かつオーバ
ーシュートをおこしにくくい。また、ウォームアップ中
にプリント信号が入力されても、一枚目から十分な定着
強度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は転写材上のトナー像を転
写材上に、加熱ロールと加圧ロール間を通過させて加熱
定着する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来このような定着装置においては、公
開Ｎｏ．昭６３−６４０７１に示される通り、電源投入
後は加熱ロールと加圧ロールは回転しない方式や、また
公開Ｎｏ．５９−７２４６４に示されるように電源投入
後、すぐに両ロールが回転を開始する方式、電源投入
後、加熱ロールを昇温させるとき、ウォームアップ設定
温度に到達するまで加熱ロールを連続して加熱し続ける
方式が知られている。

【０００３】さらに、ウォームアップ設定温度は通常つ
ねに一定に設定され、プリント信号がウォームアップ中
に入力された場合も、最初の１枚目を定着するとき通常
のウォームアップ設定温度で定着を開始するものが多
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電源投
入後加熱ロールと加圧ロールが回転しない定着装置の場
合、該加熱ロールが昇温中、該加圧ロールは全体が均一
に暖まることはなく該加熱ロールと接触する部分を中心
に部分的に暖められるのみである。このためプリント開
始後、両ロールが回転し加熱定着を行うとき、該加圧ロ
ールには温度ムラがあり、温度が低い部分を暖めるため
に該加熱ロールから与えられる熱が奪われ、転写材上の
トナー像へ十分な熱量を与えることが出来ない。その結
果、トナーの溶融が不十分になり、定着不良発生の原因
となる。また、該加圧ロールは設定温度まで静止してい
るため、ロールの変形が起こり易い。

【０００５】また、電源投入後すぐに加熱ロールと加圧
ロールが回転する定着装置では、該加熱ロールから該加
圧ロールへの熱の伝達が初期から行われるために、図２
に示すとおり、ｌ1’に示された該加熱ロールの温度上
昇の勾配は図１に示す通常の温度変化を示すｌ1と比較
し緩やかになり、設定温度に達するまでの時間が非常に
かかる。また、常時騒音を発するという欠点がある。さ
らに、前回の定着の際ロールにオフセットしたトナー
が、電源投入時はロール表面上で凝固しているが、この
トナーにより両ロールが損傷することがある。

【０００６】ウォームアップ設定温度に到達するまで加
熱ロールを連続して加熱し続ける場合、図３のｌ3に示
すとおりウォームアップ設定温度以上に温度が上がるオ
ーバーシュートが発生し、定着器の構成部品を高熱によ
り損傷しやすくなり、該加熱ロールと該加圧ロールの寿
命が短くなる。

【０００７】さらに、ウォームアップ時間中プリント信
号が入った時も、ウォームアップ設定温度が通常と同様
の定着装置の場合、ウォームアップ終了後すぐに印字が
開始されると装置が低温であったり、加圧ロールに奪わ
れる熱がまだ多いためトナー像への熱量は十分ではな
く、定着不良を発生し易い。

【０００８】本発明が解決する課題は、定着不良の発生
を防ぎ、十分な定着強度が得られる定着画像を得るとと
もに、設定温度に達するまでのウォームアップ時間を短
縮し、またロール損傷を防止しロールの寿命が長くする
定着装置を得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱源を有する
加熱ロールと該加熱ロールと接触回転する加圧ロールと
を有する定着装置において、加熱を開始してから一定時
間経過後、該加熱ロールと該加圧ロールが回転を開始す
ること、加熱ロールと加圧ロールが回転を開始した後、
加熱ロール温度があらかじめ定められたウォームアップ
設定温度Ｔ1に到達するまで両ロールの回転を継続する
こと、加熱ロールと加圧ロールが回転を開始した後、熱
源があらかじめ定められた時間間隔でＯＮ，ＯＦＦを繰
り返し、ウォームアップ設定温度Ｔ1まで昇温させるこ
と、電源投入後ウォームアップ途中にプリント信号が入
力された場合は、ウォームアップ設定温度を通常より高
い温度Ｔ2に変更し該設定温度に保持された後、最初の
定着が開始されるような制御手段を有することを特徴と
する。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）本実施例に使用した定着装置は、図５に示
すとおり加熱ロール１と加圧ロール７により構成されて
いる。加熱ロール１は、金属円筒２の表面にフッ化物３
をコートした構造であり、内部にはハロゲンランプ４が
配置されている。加圧ロール７は、中心部の金属シャフ
ト５とそのまわりの射出成形により成形されたシリコン
ゴム６とにより構成されたものである。温度検出は、検
温器８により加熱ロール温度の上部を測定し、その表面
温度に基づいて、常時設定温度に制御するものである。

【００１１】図１は、本発明の定着装置の加熱ロールお
よび加圧ロールの表面温度と時間との関係を示した図で
ある。この装置において、ウォームアップ時に電源投入
直後からタイマーがカウントを開始しＸ0秒間は両ロー
ルは回転しないまま、加熱ロール内のハロゲンランプが
点灯し、加熱ロールを温める。Ｘ0秒後、タイマーがカ
ウント終了すると共に作動し加熱ロールと加圧ロールの
回転が開始される。この時の加熱ロールの温度はＴ0で
示すが、これは特にきめられた温度ではなくロールを構
成する材料や寸法、定着器の動作環境や時間により変動
しうる値である。

【００１２】加熱ロールと加圧ロールが回転開始後、加
熱ロール内のハロゲンランプはあらかじめ定められた時
間間隔、例えばｔ秒の間隔で点灯と消滅を繰り返す。加
熱ロールが設定温度Ｔ1に達するまで、ハロゲンランプ
の点灯と消滅は続き、加熱ロールが設定温度Ｔ1に達し
たＸ1秒以後はハロゲンランプは設定温度を保持する制
御へと変わり、定着可能な状態となる。この時点まで、
両ロールの回転は継続されるその後、若干の熱安定の時
間をおいた後定着しても良い。この場合、加熱ロール温
度ｌ1は、Ｘ0からＸ1までの間適度に簡潔加熱されるた
め、Ｔ1到達以降のオーバーシュートが非常に小さく、
Ｘ0からＸ1の間の温度上昇率は若干下るものの全体とし
てのウォームアップ時間Ｘ1と短くなる。また、加圧ロ
ール温度ｌ2は両ロールの回転開始時に、加熱ロール温
度はＴ0と高温になるため、Ｘ0からＸ1の間の温度上昇
は短時間急激であり、またＸ0以前は低温なので加圧ロ
ールからの放熱損失は非常に小さく高効率定着装置が実
現できた。

【００１３】上記のＸ0、Ｘ1、ｔ、およびＴ1の値は、
加熱ロールや加圧ロールの材質や構成、その他の構成部
品やトナーにより決められるものであり、特に限定され
るものではない。

【００１４】（比較例１）実施例１と同様の定着装置を
用いて、加熱ロールと加圧ロールが電源投入後、すぐに
回転を開始するような制御をおこなった。そのときの、
加熱ロールと加圧ロールの表面温度と時間との関係を示
したものがそれぞれ図２のｌ1’とｌ2’である。加熱ロ
ールと加圧ロールが電源投入後すぐに回転を始める場
合、加熱ロールの表面温度ｌ1’の時間に対する勾配
が、ｌ1と比較しゆるやかになった。

【００１５】これは電源投入後すぐに回転を始める場
合、加圧ロールからの放熱大きく、その結果加熱ロール
の温度の立ち上がりが遅くなり、設定温度へ到達するま
でかかる時間は大きくなる。このため、定着装置のウォ
ームアップ時間は長く、画像形成装置の最初の印字まで
の時間に制限を与えるため、適切な制御方法とはいえな
い。

【００１６】（比較例２）実施例１と同様の定着装置を
用いて、加熱ロールを加熱し表面温度がＴ0と同じ程度
の温度になった後もハロゲンランプを点灯と消滅を繰り
返さずに点灯させたまま、設定温度Ｔ1まで昇温させ
た。このときの時間と温度との関係を示したのが図３の
ｌ3である。加熱ロールの表面温度は、Ｔ3に達した後も
しばらく温度上昇を続けオーバーシュートし、Ｔ1より
も高い温度に達した後温度が低下し始めたが、オーバー
シュートを完了し安定状態になるのにＸ3（Ｘ3＞Ｘ1）
の時間を要した。この時の到達温度は、高温オフセット
温度以上の領域に入ってオフセットを発生させた。

【００１７】（実施例２）実施例１と同様の構成だが温
度制御を以下に記すように変更した定着装置を使用し、
定着不良の発生状況を調べる試験を行った。電源投入
後、ウォームアップを開始し、時間Ｘ1秒までの間にプ
リント信号を入力した場合、Ｘ1〜Ｘ2秒間で通常のウォ
ームアップ設定温度Ｔ1よりも０，１０，２０℃高い温
度Ｔ2に保持されるように温度制御を変更した。

【００１８】このような定着装置を使用し、電源投入後
からＸ1秒以内にプリント信号を入力、ウォームアップ
が終了するＸ2秒後定着を行った。このときの時間変化
に対する加熱ロールの温度変化を示したグラフが図４の
ｌ4である。電源投入からプリント信号入力、ウォーム
アップ終了後定着、電源切断、装置冷却を繰り返し、同
様な条件のもとで１００枚定着を行い、作成された印字
サンプルの定着率を測定し印字不良の発生状況を調べ
た。定着率は、消しゴムを使った擦り試験により測定
し、擦る前後でのＯＤ値の変化する割合を調べ、定着率
６０％以下を定着不良とした。

【００１９】その結果を示したのが第１表である。この
結果から、印字不良はウォームアップ設定温度が通常の
設定温度のままの場合は非常に多く発生し、設定温度を
１０℃以上高く設定した場合はほとんど発生しなくなる
ことがわかった。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【発明の効果】以上説明した通り、熱源を有する加熱ロ
ールと該加熱ロールと接触回転する加圧ロールとを有す
る定着装置において、加熱を開始してから一定時間経過
後、該加熱ロールと該加圧ロールが回転を開始するこ
と、加熱ロールと加圧ロールが回転を開始した後、加熱
ロール温度があらかじめ定められたウォームアップ設定
温度Ｔ1に到達するまで両ロールの回転を継続するこ
と、加熱ロールと加圧ロールが回転を開始した後、熱源
があらかじめ定められた時間間隔でＯＮ，ＯＦＦを繰り
返し、ウォームアップ設定温度Ｔ1まで昇温させるこ
と、電源投入後ウォームアップ途中にプリント信号が入
力された場合は、ウォームアップ設定温度を通常より高
い温度Ｔ2に変更し、該設定温度に保持された後、最初
の定着が開始される制御手段を有することを特徴とする
定着装置によれば、ウォームアップ時間が短縮され、消
費電力が低下させることが可能となった。なおかつ、オ
ーバーシュートもほとんどなく、スムーズに所望の設定
温度状態にすることができた。また、定着器の加熱ロー
ルと加圧ロールの損傷が少なくなり、寿命が長くするこ
とができ、さらにウォームアップ中にプリント信号が入
力された場合も、最初の一枚目の定着から印字不良の発
生確率が小さくなり、安定した定着強度を確保すること
ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の時間変化に対する加熱ロ
ールと加圧ロールの温度変化を示した図。

【図２】従来の定着装置の電源投入後すぐに両ロール
が回転を開始する時の、時間変化に対する加熱ロールと
加圧ロールの温度変化を示した図。

【図３】本発明の定着装置の場合と、Ｘ0秒以降加熱
ロールを加熱し続ける場合の時間変化に対する加熱ロー
ルの温度変化を示した図。

【図４】本発明の定着装置で、ウォームアップ時間中
にプリント信号が入力された場合の時間変化に対する加
熱ロール温度の変化を示した図。

【図５】本発明の定着装置の概略図。

【符号の説明】

１加熱ロール２金属円筒３フッ化物４ハロゲンランプ５金属シャフト６シリコンゴム７加圧ロール８検温器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源を有する加熱ロールと該加熱ロール
と接触回転する加圧ロールとを有する定着装置におい
て、加熱を開始してから一定時間経過後、該加熱ロール
と該加圧ロールが回転を開始する制御手段を有すること
を特徴とする定着装置。
【請求項２】加熱ロールと加圧ロールが回転を開始し
た後、加熱ロール温度があらかじめ定められたウォーム
アップ設定温度Ｔ1に到達するまで両ロールの回転を継
続する制御手段を有する、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】加熱ロールと加圧ロールが回転を開始し
た後、熱源があらかじめ定められた時間間隔でＯＮ，Ｏ
ＦＦを繰り返し、ウォームアップ設定温度Ｔ1まで昇温
させる制御手段を有することを特徴とする請求項１記載
の定着装置。
【請求項４】電源投入後ウォームアップ途中にプリン
ト信号が入力された場合は、ウォームアップ設定温度を
通常より高い温度Ｔ2に変更し、該設定温度に保持され
た後、最初の定着が開始される制御手段を有することを
特徴とする請求項１記載の定着装置。