JPH1026901A - 熱定着装置の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着環境が変動しても安定した定着性能が得
られると共に、過剰に加熱することがなくて電力の節減
や加熱ローラの長寿命化を図ることができ、しかも、コ
ストアップも抑制できる熱定着装置の温度制御装置を提
供する。 【解決手段】 加熱源２が内蔵される加熱回転体１を有
し、この加熱回転体１の表面温度制御用の温度検知手段
３を設けた熱定着装置において、温度検知手段３により
加熱回転体１の加熱源２に電源が投入されて上昇する前
のこの加熱回転体１表面の初期温度を測定する初期温度
測定手段４と、この初期温度測定手段４にて測定された
初期温度に応じて加熱回転体１表面の目標とする制御温
度を可変設定する制御温度設定手段５と、この制御温度
設定手段５にて設定された制御温度を目標温度とし、こ
の目標温度と前記温度検知手段３からの検知温度とを比
較しながら加熱源２を制御する加熱源制御手段６とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真複写
機、プリンタ等の画像形成装置において使用される熱定
着装置の温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置に用いられ
ている熱定着装置では、画像形成装置を稼働させるため
の主電源が投入されると同時に熱定着装置の電源も投入
され、この際に熱定着装置の加熱ローラは外部の環境温
度にかかわりなくその表面温度が特定の制御温度に設定
され、そして、加熱ローラの表面温度は、この制御温度
に基づいて、加熱ローラの表面温度を測定する１つの温
度センサーにより制御されている。

【０００３】しかるに、この加熱ローラ表面の制御温度
は、定着画像の強度が加熱定着前の用紙、フィルム等の
像支持体の温度、すなわち定着装置外部の環境温度に大
きく依存することから、低温環境下でも良好な定着性能
が得られるように、一般的には通常環境下で適当な制御
温度（通常制御温度）よりも高い温度に設定され、加熱
ローラの表面温度はこの高い制御温度で制御されてい
る。

【０００４】このため、１つの温度センサーを用いて制
御される熱定着装置においては、たとえ環境温度が変動
しても、その加熱ローラの表面温度が固定された比較的
高い制御温度で制御されるため、電力消費、更には加熱
ローラの寿命の低下という問題が起こる。

【０００５】そこで、従来においても、この問題を解決
するために、加熱ローラの表面温度を測定する第２の測
定手段とは別に、定着環境条件（環境温度）を測定する
第１の測定手段を設け、この第１の測定手段による測定
結果（環境温度）に基づいて制御温度を変動させる温度
制御手段が提案されている（特開平５−６６６９３号公
報）。この方法によれば、上述した制御温度を通常制御
温度より高い温度に設定することによる問題は解消され
るが、定着環境条件を測定するために別の測定手段を追
加して採用しなければならず、熱定着装置のコストアッ
プにつながり、実際には容易には採用し難いという問題
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、定着環境が変動しても安定した定着性能が得られる
と共に、過剰に加熱することがなくて電力の節減や加熱
ローラの長寿命化を図ることができ、しかも、コストア
ップも抑制できて容易に採用できる熱定着装置の温度制
御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の熱定着装置の温
度制御装置を添付図面に基づいて説明すると、基本的に
は、加熱源（２）が内蔵される加熱回転体（１）を有
し、この加熱回転体（１）の表面温度制御用の温度検知
手段（３）を設けた熱定着装置において、前記温度検知
手段（３）により加熱回転体（１）の加熱源（２）に電
源が投入されて上昇する前のこの加熱回転体（１）表面
の初期温度を測定する初期温度測定手段（４）と、この
初期温度測定手段（４）にて測定された初期温度に応じ
て加熱回転体（１）表面の目標とする制御温度を可変設
定する制御温度設定手段（５）と、この制御温度設定手
段（５）にて設定された制御温度を目標温度とし、この
目標温度と前記温度検知手段（３）からの検知温度とを
比較しながら加熱源（２）を制御する加熱源制御手段
（６）とを備えた熱定着装置の温度制御装置である。

【０００８】また、本発明は、このような熱定着装置の
温度制御装置において、初期温度測定手段（４）にて測
定された初期温度が動作許容環境温度の上限値（ＴEH）
以上である条件下では、制御温度設定手段（５）が目標
とする制御温度を動作許容環境温度の上限値（ＴEH）に
対応した制御温度（ＴCL）に設定する熱定着装置の温度
制御装置である。

【０００９】本発明が適用される熱定着装置としては、
代表的には、その加熱回転体（１）として加熱源が内蔵
された加熱ローラを有し、この加熱ローラに対して所定
の加圧下に圧接する加圧ローラを備えているものや、上
記加圧ローラにも加熱源が内蔵されており、この加圧ロ
ーラも加熱回転体（１）としてその表面温度が制御され
ているものや、更には加圧ローラに代えて加熱回転体
（１）の加熱ローラに加圧ベルトを圧接させたもの等、
種々のタイプのものを挙げることができる。

【００１０】本発明において、加熱回転体（１）の表面
温度を制御するために用いられる温度検知手段（３）と
しては、具体的には加熱回転体（１）の表面に接触して
その表面温度を検知する接触型温度センサーや、赤外線
を利用した非接触温度センサー等があげられ、その何れ
も好適に用いることができる。

【００１１】また、本発明において、前記温度検知手段
（３）を用いて加熱回転体（１）表面の初期温度を測定
する初期温度測定手段（４）としては、例えば、画像形
成装置の主電源が投入されることにより加熱回転体
（１）の加熱源（２）に電源が投入されたことを検知し
て温度検知手段（３）からの検知温度信号を出力する手
段や、画像形成装置の主電源は継続して投入されている
が熱定着装置の加熱回転体（１）の加熱源（２）の電源
が切れているような場合に、再度この加熱回転体（１）
の加熱源（２）の電源が投入されたことを検知して温度
検知手段（３）からの検知温度信号を出力する手段等が
挙げられる。

【００１２】更に、前記制御温度設定手段（５）は、前
記初期温度測定手段（４）で測定された初期温度に応じ
て、加熱回転体（１）表面の目標とする制御温度を可変
設定するものであって、画像形成装置に規定された動作
許容温度範囲内において、定着温度（強度）はニップ
（接触加熱領域）通過時のトナー温度とトナー／紙の接
触面積とで決まることから、測定された初期温度が低け
れば比較的高い制御温度となり、また、測定された初期
温度が高ければ比較的低い制御温度となる傾向がある
が、具体的には、適用用紙の秤量や表面粗さを勘案して
いずれの用紙も定着できる温度で制御するようにして決
定する。

【００１３】ここで、測定された初期温度による制御温
度の設定については、好ましくは、前記初期温度測定手
段（４）で測定された初期温度が動作許容環境温度の上
限値（ＴEH）以上である条件下では、目標とする制御温
度を動作許容環境温度の上限値（ＴEH）に対応した制御
温度（ＴCL）に設定するのがよく、これによって最低定
着温度（強度）を保証するという利点がある。

【００１４】また、本発明が適用された熱定着装置がそ
の加圧ローラ側にも加熱源が内蔵されてその表面温度が
温度検知手段（３）で測定されて制御されている場合に
は、加熱ローラ側の初期温度と共にこの加圧ローラ側の
初期温度も測定し、これらを両者を比較していずれか低
いほうの初期温度を用いて加熱回転体（１）である加熱
ローラ及び／又は加圧ローラの表面の目標とする制御温
度を可変設定するようにしてもよい。このように加熱ロ
ーラ側だけでなく加圧ローラ側の初期温度も用いて加熱
回転体（１）表面の目標とする制御温度を可変設定する
ことにより、製造に伴うセンサー性能のバラツキ補正と
いう作用効果を発揮せしめることができる。

【００１５】本発明においては、このようにして制御温
度設定手段（５）により設定された制御温度を目標温度
とし、この目標温度と温度検知手段（３）からの検知温
度とを比較しながら加熱源制御手段（６）により加熱源
（２）を制御し、これによって加熱回転体（１）の表面
温度を制御する。このため、熱定着装置の環境温度を測
定するために特別に温度検知手段を設けることなく、加
熱回転体（１）表面の制御温度を不必要に通常制御温度
より高く設定する必要がない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施例に基
づいて、本発明の好適な実施の形態を説明する。

【００１７】図２に本発明の実施例に係る熱定着装置が
示されており、この熱定着装置は、加熱源（２）が内蔵
され、表面にはその表面温度制御用の接触型温度センサ
ー（３ａ）が設けられたフルカラー熱定着ローラである
加熱ローラ（１ａ）と、この加熱ローラ（１ａ）に加圧
接触し、加熱ローラ（１ａ）の回転に従動回転する加圧
ローラ（７）と、上記加熱ローラ（１ａ）の表面に離型
オイルを供給する離型オイル供給装置（８）とで構成さ
れている。

【００１８】上記加熱ローラ（１ａ）は、肉厚１．１ｍ
ｍの鉄製ローラ芯（９）に肉厚１．５ｍｍの高熱伝導性
シリコンゴム層（１０）を被覆し、更にその表面に図示
外のフッ素ゴム層を３０μｍの厚さで被覆せしめた構造
となっている。また、加圧ローラ（７）は、ちょうど加
熱ローラ（１ａ）から温度センサー（３ａ）とフッ素ゴ
ム層を取り除いた構造となっており、外径はいずれも３
６ｍｍである。

【００１９】これら加熱ローラ（１ａ）と加圧ローラ
（７）との間の接触圧力及び接触幅は、それぞれ３ｋｇ
／ｃｍ²及び４．５ｍｍであり、未定着トナー像（１
１）を支持した用紙（支持体：１２）の移動速度は８０
ｍｍ／ｓｅｃ．である。また、上記離型オイル供給装置
（８）では、離型オイルとしてアミンオイルをＡ４サイ
ズ用紙１枚当たり５μｌ程度供給するようになってい
る。

【００２０】上記加熱ローラ（１ａ）の表面に設けられ
た接触型温度センサー（３ａ）の素子としては温度１０
〜１５０℃で２００〜２ｋΩの特性を示すサーミスタが
用いられている。

【００２１】ここで、図１、図３及び図４を用いて本実
施例に係る熱定着装置の温度制御装置を説明する。本実
施例に係る温度制御装置はマイクロコンピュータにて図
１に示される本発明の初期温度測定手段（４）、制御温
度設定手段（５）、加熱源制御手段（６）の各機能を具
現化し、例えば図４に示すフローチャートに従った温度
制御アルゴリズムを実施するようになっている。先ず、
この熱定着装置の特性に応じて、図３に示すように例え
ば実験的にその動作許容環境温度範囲（ＴEL〜ＴEH）の
範囲における初期温度（ＴE）とその際の加熱ローラ
（１ａ）表面の最適な制御温度（ＴC）との関係を求め
ておき、この初期温度（ＴE）と制御温度（ＴC）との関
係を制御温度設定手段（５）に記憶させておく。

【００２２】そこで、この熱定着装置が搭載された画像
形成装置の主電源（Ｍ／Ｃ電源）を投入すると、それと
同時に加熱ローラ（１ａ）の加熱源（２）に電源が入
り、初期温度測定手段はこの加熱源（２）に電源が投入
されたのを検知して接触型温度センサー（３ａ）から検
知温度信号を制御温度設定手段（５）に出力する。

【００２３】この制御温度設定手段（５）では、初期温
度測定手段（４）から入力した検知温度信号に基づく初
期温度（ＴE）に応じて、上記初期温度（ＴE）と制御温
度（ＴC）との関係から最適な制御温度（ＴC）を決定
し、この最適な制御温度（ＴC）を加熱源制御手段
（６）における制御温度として設定する。

【００２４】この加熱源制御手段（６）は、このように
して設定された最適な制御温度（ＴC）を加熱ローラ
（１ａ）表面の目標温度とし、前記接触型温度センサー
（３ａ）からの検知温度と比較しながら加熱源（２）を
制御し、加熱ローラ（１ａ）の表面温度を目標温度、す
なわち最適な制御温度（ＴC）に近い温度に制御する。

【００２５】この実施例の熱定着装置においては、最低
動作許容環境温度（ＴEL）及び最高動作許容環境温度
（ＴEH）がそれぞれ１０℃及び３０℃であり、その際の
最適制御温度（ＴCH）及び（ＴCL）はそれぞれ１３８℃
及び１２８℃であった。そして、主ポリマーがポリエス
テルのトナーを用いて実際に行った定着試験において、
消費電力については約１０％の節約が確認され、また、
フルカラー熱定着ローラである加熱ローラ（１ａ）の離
型寿命は全面ベタ画像（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー）で従
来の２０，０００枚から５０，０００枚まで延命した。
また、本実施例では、加熱ローラ（１ａ）の初期温度
（ＴE）が最高動作許容環境温度（ＴEH）以上の場合に
制御温度（ＴC）を一定値（ＴCL）にしたが、このよう
な状況下では、画像形成装置装置を使用した後で、装置
内部の温度上昇により未定着トナー像（１１）を支持し
た用紙（１２）は高温に維持されているために大きな問
題は発生しなかった。

【００２６】なお、本発明の温度制御装置は、図５に示
すように加熱ローラ（１ａ）と加圧ベルト（１３）とが
搭載された熱定着装置や、図６に示すように加熱源
（２）及び接触型温度センサー（３ｂ）を有する加圧ロ
ーラ（１ｂ）が搭載された熱定着装置についても、上記
実施例の場合と同様に適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、環境温度に近い加熱回
転体の初期温度を測定してこの初期温度に基づいて加熱
回転体の表面温度制御用の制御温度を設定しているの
で、定着環境が変動しても安定した定着性能が得られる
と共に、過剰に加熱することがなくて電力の節減や加熱
ローラの長寿命化を図ることができ、しかも、環境温度
を測定するために特別な温度センサー等を用いることが
ないので、コストアップも抑制でき、実機に容易に採用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る熱定着装置の温度制御装置を示
す概念図である。

【図２】 本発明の温度制御装置が搭載された熱定着装
置の実施の一形態を示す説明図である。

【図３】 図２の熱定着装置に用いられた初期温度（Ｔ
E）と制御温度（ＴC）との関係を示すグラフ図である。

【図４】 図２の熱定着装置で用いられる温度制御装置
の定着温度制御処理過程を示すフローチャートである。

【図５】 本発明の温度制御装置が搭載される他の実施
の形態に係る熱定着装置を示す説明図である。

【図６】 本発明の温度制御装置が搭載される更に別の
実施の形態に係る熱定着装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１…加熱回転体，１ａ…加熱ローラ，１ｂ…加圧ロー
ラ，２…加熱源，３…温度検知手段，３ａ，３ｂ…接触
型温度センサー，４…初期温度測定手段，５…制御温度
設定手段，６…加熱源制御手段，７…加圧ローラ，８…
離型オイル供給装置，９…鉄製ローラ芯，１０…高熱伝
導性シリコンゴム層，１１…未定着トナー像，１２…用
紙（支持体），１３…加圧ベルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源（２）が内蔵される加熱回転体
   （１）を有し、この加熱回転体（１）の表面温度制御用
   の温度検知手段（３）を設けた熱定着装置において、 前記温度検知手段（３）により加熱回転体（１）の加熱
   源（２）に電源が投入されて上昇する前のこの加熱回転
   体（１）表面の初期温度を測定する初期温度測定手段
   （４）と、 この初期温度測定手段（４）にて測定された初期温度に
   応じて加熱回転体（１）表面の目標とする制御温度を可
   変設定する制御温度設定手段（５）と、 この制御温度設定手段（５）にて設定された制御温度を
   目標温度とし、この目標温度と前記温度検知手段（３）
   からの検知温度とを比較しながら加熱源（２）を制御す
   る加熱源制御手段（６）とを備えたことを特徴とする熱
   定着装置の温度制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のものにおいて、制御温
   度設定手段（５）は、初期温度測定手段（４）にて測定
   された初期温度が動作許容環境温度の上限値（ＴEH）以
   上である条件下で、目標とする制御温度を動作許容環境
   温度の上限値（ＴEH）に対応した制御温度（ＴCL）に設
   定することを特徴とする熱定着装置の温度制御装置。