JPH11327358A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱体の状態に応じた温度制御を行うことに
より良好な定着性を実現する。 【解決手段】 定着装置の加熱体の温度を示すサーミス
タ出力によって定着温調温度Ｔ_d ，紙間温調温度Ｔ_c を
決定して加熱する（ステップ１）。第１の温調温度Ｔ_f
に到達した時間ｇ，紙間温調温度Ｔ_c に到達した時間ｈ
及びΔｔ＝ｈ−ｇを検出し（ステップ２〜４）、Δｔに
基づいて給紙タイミングを決定し（ステップ５）、所定
のタイミングで定着を行う（ステップ６）。加熱体の状
態に応じて給紙タイミングを決定するテーブルを変更す
る。Δｔに基づいて定着温度Ｔ_d への立ち上げタイミン
グを決定するようにしてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未定着画像を加熱
して定着させる定着装置及び画像形成装置、特に電子写
真におけるトナー像を記録材に永久固着させるために使
用される定着装置に関係しており、その定着装置に使用
する加熱体を発熱させるための制御に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】加熱定着装置に使用される像加熱装置と
しては、従来から熱ローラー方式、フィルム加熱方式等
の接触加熱方式が広く用いられている。このような装置
はハロゲンランプ、発熱抵抗体に電流を流して発熱さ
せ、ローラーやフィルムを介してトナー像の加熱を行っ
ている。そこでセラミックの基板上に抵抗発熱体のパタ
ーンを設けて加熱体を作り、これを発熱させて薄いフィ
ルムを介して被加熱体を加熱する方法が特開昭６３−３
１３１８２で提案されている。その加熱体の制御は、非
通紙部昇温対策として定着器が冷えている場合でも常に
紙間では発熱を抑えるといった方法が特開平６−１４９
１０３で提案されている。

【０００３】図１はフィルム加熱定着装置の概略断面図
である。２はエンドレスの耐熱性フィルム（熱伝導回転
体）であり、加熱体を含むフィルムのガイド部材でもあ
る加熱体支持体１に外かんさせてある。このエンドレス
の耐熱性フィルムの内周長と加熱体を含む加熱体支持体
１の外周長はフィルム２を方を例えば３ｍｍ程度大きく
してあり、したがってフィルム２は加熱体支持体１に対
し周長が余裕をもってルーズに外観している。

【０００４】フィルム２は熱容量を小さくしてクイック
スタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００
μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱
性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの単層、あるいはポ
リイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰ
Ｓ等の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーテ
ィングした複合層フィルムを使用できる。本実施例では
ポリイミドフィルムの外周表面にＰＴＦＥをコーティン
グしたものを用いた。

【０００５】３は加熱体であり、アルミナ等でできた基
板表面に、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気
抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍにスクリーン
印刷等により塗工、その上に保護層７としてガラスやフ
ッ素樹脂等をコートしてある。４は加熱体３との間でフ
ィルム２を挟んでニップＮを形成し、フィルムを駆動す
る加圧回転体としての加圧ローラであり、芯金４−ａと
シリコンゴム等の離型性の良い耐熱ゴム４−ｂからな
り、芯金４−ａの端部より不図示の手段により駆動す
る。

【０００６】図２は定着制御回路（制御手段）の概略を
示すブロック図である。

【０００７】温度制御加熱体３上に設けられたサーミス
ター（温度検知手段）５の出力をＡ／Ｄコンバータ９に
てＡ／Ｄ変換しＣＰＵ１０に取り込み、その情報をもと
にトライアック１１により加熱体に通電するＡＣ電圧を
位相、波数制御等により、加熱体通電電力を制御するこ
とで行う。

【０００８】図３では、従来の加熱体通電電力の制御を
行っているときの定着制御温度を示したものである。５
〜６時間本体を動作させていない場合、定着器はほぼ室
温まで冷め切っている。その時の定着制御温度Ｔａ
〔℃〕を示している。プリントを始めると加熱体３は温
度上昇をはじめその温度上昇に従って定着制御温度５も
Ｔｂ，Ｔｃ……〔℃〕と変化していく。加熱体３は記録
材ＰがニップＮに入る直前ｅに未定着画像を永久固着さ
せるために必要な定着温度Ｔｄに温度上昇している。本
体が冷え切っている場合が温調温度は高い位置に制御さ
れる。

【０００９】このような構成で、入力電圧ＡＣ８５Ｖ、
紙種９０ｇ／ｍ² 、プロセススピード２４ｍｍ／sec 、
室温１５℃環境においてプリントを行う。この場合、環
境の温度が低い事と紙種の表面性の悪さと紙の温度、さ
らに入力電圧が低いという状態であるため、給紙タイミ
ングを送らせて定着器を暖め定着性の確保を行うといっ
た必要がある。もしここで、給紙を遅らせなければ定着
器は定着温調温度まで温度上昇出来ず、また定着器自体
も暖まっていないため定着不良が発生してしまう。その
ため従来ではこの対策として一時的に通電し、通電直後
からの温度上昇の変化率をモニターして、その給紙タイ
ミングを決定していた。その制御を行った時のサーミス
タ出力を図４に示す。

【００１０】図４に従来行っていた給紙タイミングの決
定方法を簡単に記しておく。

【００１１】プリント信号を送った直後ｉから０．５se
c 後の時間ｊ間に温度上昇した量ΔＴ（｜Ｔ₂ −Ｔ
₁ ｜）をモニターしその温度変化量ΔＴによって給紙を
行うタイミングを決定している。その対応表を、表１に
記す。

【００１２】

【表１】 表１からわかるとおり、ΔＴ≧７５deg の場合は、即時
に給紙を行う。これは、定着器が暖まっている場合や、
入力電圧が大きい場合によくあり、記録材が定着ニップ
に入るときには、十分に定着温度まで加熱体が暖まって
いる為である。

【００１３】また、６５deg ≦ΔＴ＜７５deg では５秒
間定着器を暖めてから給紙を行う。これは、定着器が冷
えている場合や、入力電圧が低い場合に多く、定着器を
暖める時間を確保する為である。同様に４５deg ≦ΔＴ
＜６５deg では１０sec 後に、２５deg ≦ΔＴ＜４５de
g では紙間温調温度になるまで定着器を暖め、ΔＴ＜２
５deg であれば故障と判断してホスト側に伝える。

【００１４】上記のような表を元にプログラムを作成
し、ここで上記プリント条件の下プリントを行った場
合、低温・低電圧モードでプリントを行った場合にΔＴ
＝５６deg となり１０sec 給紙タイミングを遅らせる事
が出来た。そして良好な定着性が得られた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本定着制御に
も定着性を満足しづらいモードが存在した。それは、間
欠プリントなど、定着器自体がある程度暖まっている場
合である。また、サーミスタの状態や違う環境間の移動
を行った場合にも誤検知をしてしまう。その発生例の一
つとして、朝一状態でプリントを行い、数枚しか通紙し
ない場合に定着器自体はあまり暖まっていない。その状
態で間欠プリントを行った場合、加熱体自体とサーミス
ター（温度検知素子）は暖まっているため、加熱体の状
態を知るための一時的に通電を行っても簡単に温度は上
昇してしまう。そのため、給紙を遅らせる必要があって
も即座に給紙をしてしまい、その結果定着不良などが発
生してしまうのである。

【００１６】このように従来の方法では、機器の使用環
境や入力電圧を正確に判断しにくく、良好な定着性を得
る事が難しかった。特に定着器自体が若干暖まっている
ときに誤検知をしてしまう事が多く、誤った給紙タイミ
ングで給紙してしまい、画像不良を招いていた。

【００１７】本発明は、かかる従来技術の課題を解決す
るためになされたものであって、その目的とするところ
は、加熱体の状態に応じた温度制御を行うことにより良
好な定着性を実現することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、加熱体と、該加熱体の熱を伝導する熱伝導
回転体と、該熱伝導回転体に圧接する加圧回転体と、前
記加熱体の温度を検知する温度検知手段と、該温度検知
手段の検知結果に応じて加熱体の発熱状態を制御する制
御手段と、を備え、前記熱伝導回転体と加圧回転体との
間に未定着画像が形成された記録材を挟持して加熱及び
加圧することによって該未定着画像を定着させる定着装
置であって、前記記録材を挟持して定着を行うときには
前記加熱体を所定の定着温調温度に維持する定着装置に
おいて、前記加熱体を前記定着温調温度まで温度上昇さ
せる過程で、該定着温調温度と異なる少なくとも２つ以
上の昇温過程温調温度に維持されるように設定されてい
ることを特徴とする。

【００１９】このようにすれば、加熱体を定着温調温度
まで温度上昇させる過程において、少なくとも２つの温
調温度に維持される段階を経るのであるから、このうち
のより低い温度の温調温度からより高い温調温度までの
温度上昇に要する時間を検出すればこれを温度制御のパ
ラメータとして利用することができる。この時間は温度
上昇前の加熱体の温度や加熱体の入力電圧等の加熱体の
種々の状態に応じて変化するので、これをパラメータと
することにより、より的確な温度制御が可能となり、良
好な定着性を実現することができる。

【００２０】熱伝導回転体としては、熱ローラや耐熱性
フィルム等を用いることができる。

【００２１】また、前記昇温過程温調温度のうちのより
低い昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度ま
で温度上昇させるのに要する時間に応じて前記加熱体を
前記定着温調温度まで温度上昇させるタイミングを決定
するようにしてもよい。

【００２２】このようにすれば、温度上昇前の加熱体の
温度や加熱体の入力電圧等の加熱体の種々の状態に応じ
て加熱体を定着温調温度まで温度上昇させるタイミング
を選択することができるので、より的確な温度制御が可
能となり、良好な定着性を実現することができる。

【００２３】また、前記昇温過程温調温度のうちのより
低い昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度ま
で温度上昇させるのに要する時間と前記加熱体を前記定
着温調温度まで温度上昇させるタイミングとの関係を規
定する昇温タイミングテーブルを少なくとも複数有する
ようにしてもよい。

【００２４】このようにすれば、間欠的に画像形成を行
う場合や装置の電源投入直後に画像形成を行う場合（い
わゆる「朝一状態」）のように種々の条件に応じて複数
の昇温タイミングテーブルを選択して温度上昇のタイミ
ングを決定するようにすれば、さらにきめ細かな温度制
御が可能となり、一層良好な定着性を実現することがで
きる。

【００２５】また、前記昇温過程温調温度のうちのより
低い昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度ま
で温度上昇させるのに要する時間に応じて前記記録材を
給送するタイミングを決定するようにしてもよい。

【００２６】このようにすれば、温度上昇前の加熱体の
温度や加熱体の入力電圧等の加熱体の種々の状態に応じ
て記録材を給送するタイミングを選択することができる
ので、より適切な温度での定着動作が可能となり、良好
な定着性を実現することができる。

【００２７】また、前記昇温過程温調温度のうちのより
低い昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度ま
で温度上昇させるのに要する時間と前記記録材を給送す
るタイミングとの関係を規定する給送タイミングテーブ
ルを少なくとも複数有するようにしてもよい。

【００２８】このようにすれば、間欠的に画像形成を行
う場合や装置の電源投入直後に画像形成を行う場合（朝
一状態）のように種々の条件に応じて複数の給送タイミ
ングテーブルを選択して記録材の給送タイミングを決定
するようにすれば、さらに適切な温度での定着動作が可
能となり、一層良好な定着性を実現することができる。

【００２９】また、前記昇温過程温調温度には、前記記
録材を挟持して定着動作を行ってから次の定着動作が行
われるまでの間における温調温度である低温温調温度が
含まれることが好適である。

【００３０】このようにすれば、定着動作間において加
熱体を低温温調温度に維持することによって加熱を押え
ることができるとともに、加熱体の定着温調温度までの
昇温過程における昇温温調温度として低温温調温度とし
て採用することにより、昇温温調温度の設定数を削減で
きるので、制御手段を簡略化することができる。

【００３１】また、前記熱伝達回転体は耐熱性のフィル
ム部材であるようにしてもよい。

【００３２】このように熱伝達回転体として耐熱性のフ
ィルム部材を使用すれば、熱容量を小さくすることがで
きるので、定着装置のクイックスタートが可能となる。

【００３３】また、記録材に未定着画像を形成する画像
形成部と、前記記録材上の未定着画像を定着させる定着
部とを有する画像形成装置において、前記定着部に前記
定着装置を備えるようにしてもよい。

【００３４】このようにすれば、良好な定着性を有し、
高品位の画像形成が可能な画像形成装置を提供すること
ができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本実施形態に
ついて以下に説明を行う。

【００３６】先の従来例における条件（環境、入力電
圧、紙種等）で機器を使用した場合と同様であるので説
明を省略する。また、各温調温度に対する紙間温調温度
は表２に記しておく。図５は本実施形態における制御手
順の概略を示すフローチャートである。

【００３７】朝一状態からのプリントを行った場合、も
ちろん定着器自体は機器の雰囲気温度になっている。表
２にサーミスターの出力（定着器の温度）に対する定着
温調温度とその時の紙間温調温度を記す。本実施形態で
は、上記従来例に示しているようにプリント前のサーミ
スター出力はＴｔｈ＝１５（℃）であるため、目標とす
る定着温調温度は朝一温調温度の１８０℃であり、この
時の紙間温調は１６０℃である（ステップ１）。

【００３８】

【表２】 いま、この条件でプリントを行ったときの温度と経過時
間を図６に示す。まず、朝一状態からプリントを始め、
時間ｇで先ず第１の（温調）温度のＴｆ（８０℃）に到
達する（ステップ２）。そして、時間ｈになると第２の
（温調）温度である紙間温調温度Ｔｃに到達する（ステ
ップ３）。その時、第一の温度の到達した時間と第２の
時間に到達した時間の差を検出し（ステップ４）、後述
の表３（給送タイミングテーブル）によって給紙タイミ
ングを決定する（ステップ５）。この状態では、加熱体
を暖めながら加熱体を加熱していき、６秒遅らせて給紙
を開始した。その後、定着温調温度のＴｄ（１８０℃）
へ到達して定着を行う（ステップ６）。

【００３９】

【表３】 表３について説明を行う。

【００４０】第１の温度であるＴｆに到達したときの時
間をモニターしておく。この時は、時間ｇである。さら
に第２の温度であるＴｃに到達した時の時間もモニター
する。この時は、時間ｈである。この両者の時間を差し
引いた値（Δｔ＝ｈ−ｇ）で給紙タイミングを決定す
る。

【００４１】表３の様に、Δｔ≦３（sec)の場合、即給
紙を始めプリントを開始する。また、３＜Δｔ≦５の場
合は２（sec)待ち、５＜Δｔ≦８の場合は６（sec)、さ
らに８＜Δｔの場合は、１５秒待ち給紙を開始する。

【００４２】一方、間欠プリントの場合においては、先
に示した表とは別の表を用いて給紙タイミングを決定す
る。間欠プリントの際は、定着器自体が暖まっている場
合が多く、先の表だけのシーケンスでは定着の際必要以
上に紙に熱を供給してしまい定着過多となり、ホットオ
フセットが発生してしまう。また、間欠プリントの際
は、低電圧でも所望の定着温調温度に立ち上がりやすい
ため別の表を元に作ったシーケンスも用いないといけな
い。

【００４３】間欠プリントを行う際のシーケンスを表４
に記す。

【００４４】

【表４】 表３と比較して、表４ではΔｔの時間とそれに対する給
紙Delay が少なくなっている。これは、先に示したよう
に定着器自体が暖まっていることによるものである。

【００４５】（第２の実施形態）本実施形態について以
下に説明を行う。

【００４６】第１の実施形態では、ある温度範囲間の加
熱体の温度上昇にかかる時間によって給紙タイミングを
決定し、適切なタイミングで給紙を行う事が出来た。こ
れによって、良好な定着性を確保する事が出来たが定格
電圧よりも大き目の入力電圧が入力されたときに、給紙
を行うまで定着器を立ち上げ続けるか、立ち上がっても
予定の定着温調温度で加熱をし続けるため、定着器自体
の温度が上がってしまいホットオフセットが発生する事
があった。

【００４７】そこで、本実施形態においては、給紙時間
まで第２の温度で温調を継続し表５に示す表を元に定着
温調温度へ立ち上げるタイミングを決定する。

【００４８】

【表５】 図７に、間欠プリントを行った時のサーミスターの波形
を示す。

【００４９】図６と比較すると、時間ｈ〜ｍ間（温度Ｔ
ｃ部分）が長いのが分かる。これは、先にも書いた通り
入力電圧が大きいため、温度ＴｆからＴｃまでの温度上
昇に要する時間Δｔ（ｇ〜ｈ）が非常に短い為にこのよ
うな制御を行った。具体的には、入力電圧が１２０Ｖ入
力されていたため、Δｔ＝０．８sec であった。表５
（昇温タイミングテーブル）より３秒間低温温調を維持
してからの温度立ち上げを行ったのである。この制御を
行わなかった時の加圧ローラーの暖まりかたと、行った
時との比較を図８に示す。図８からわかるように、時間
ｈ〜ｍの時に定着温度まで立ち上げずに低温温調で加圧
ローラーを暖めているので、温度にして６５℃〜８５℃
での温度上昇が比較的緩やかになっているのがわかる。
そして、最終的に加圧ローラーの温度は、本実施形態の
制御を行わなかったときに比べて低く抑えられている。
制御を行ったときの加圧ローラーの暖まりかたは、理想
の加圧ローラー温度をプロットした理想（理論）曲線で
ある。よって、本実施形態の制御を行った事でオフセッ
トの無い良好な画像を得る事が可能になった。

【００５０】あわせて、入力電圧をモニターすることに
より精度の良い給紙タイミング、温調立ち上げタイミン
グを選択する事が可能になり、良好な定着性を得る事が
できる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
良好な定着性が得られるとともに、これによって高品位
の画像形成が可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施形態に係る定着装置の断面
図である。

【図２】図２は本発明の実施形態に係る定着装置の定着
制御回路の概略を示すブロック図である。

【図３】図３は従来の定着制御を行ったときのサーミス
ター出力を示す図である。

【図４】図４は従来の定着制御を行ったときのサーミス
ター出力の拡大図である。

【図５】図５は本発明の第１の実施形態における制御手
順を示すフローチャートである。

【図６】図６は本発明の第１の実施形態に用いた定着制
御を示すサーミスタ出力を示す図である。

【図７】図７は本発明の第２の実施形態に用いた定着制
御を示すサーミスタ出力を示す図である。

【図８】図８は本発明の第２の実施形態に用いた定着制
御による加圧ローラ温度を示す図である。

【符号の説明】

２ フィルム ３ 加熱体 ４ 加圧ローラ ５ サーミスタ ９ Ａ／Ｄコンバータ １０ ＣＰＵ １１ トライアック

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱体と、 該加熱体の熱を伝導する熱伝導回転体と、 該熱伝導回転体に圧接する加圧回転体と、 前記加熱体の温度を検知する温度検知手段と、 該温度検知手段の検知結果に応じて加熱体の発熱状態を
   制御する制御手段と、を備え、 前記熱伝導回転体と加圧回転体との間に未定着画像が形
   成された記録材を挟持して加熱及び加圧することによっ
   て該未定着画像を定着させる定着装置であって、 前記記録材を挟持して定着を行うときには前記加熱体を
   所定の定着温調温度に維持する定着装置において、 前記加熱体を前記定着温調温度まで温度上昇させる過程
   で、該定着温調温度と異なる少なくとも２つ以上の昇温
   過程温調温度に維持されるように設定されていることを
   特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記昇温過程温調温度のうちのより低い
   昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度まで温
   度上昇させるのに要する時間に応じて前記加熱体を前記
   定着温調温度まで温度上昇させるタイミングを決定する
   ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記昇温過程温調温度のうちのより低い
   昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度まで温
   度上昇させるのに要する時間と前記加熱体を前記定着温
   調温度まで温度上昇させるタイミングとの関係を規定す
   る昇温タイミングテーブルを少なくとも複数有すること
   を特徴とする請求項２記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記昇温過程温調温度のうちのより低い
   昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度まで温
   度上昇させるのに要する時間に応じて前記記録材を給送
   するタイミングを決定することを特徴とする請求項１記
   載の定着装置。
5. 【請求項５】 前記昇温過程温調温度のうちのより低い
   昇温過程温調温度からより高い昇温過程温調温度まで温
   度上昇させるのに要する時間と前記記録材を給送するタ
   イミングとの関係を規定する給送タイミングテーブルを
   少なくとも複数有することを特徴とする請求項４記載の
   定着装置。
6. 【請求項６】 前記昇温過程温調温度には、前記記録材
   を挟持して定着動作を行ってから次の定着動作が行われ
   るまでの間における温調温度である低温温調温度が含ま
   れることを特徴とする請求項１乃至５記載の定着装置。
7. 【請求項７】 前記熱伝達回転体は耐熱性のフィルム部
   材であることを特徴とする請求項１乃至６記載の定着装
   置。
8. 【請求項８】 記録材に未定着画像を形成する画像形成
   部と、 前記記録材上の未定着画像を定着させる定着部とを有す
   る画像形成装置において、 前記定着部に請求項１乃至７記載の定着装置を備えたこ
   とを特徴とする画像形成装置。