JP2001265157A - 電子写真プリンタの定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コピー機並みの４０ＰＰＭ乃至５０ＰＰＭ程
度の印刷速度に対応して定着動作が可能な電子写真プリ
ンタの定着装置を提供する。 【解決手段】 サーミスタ１は、最大印刷領域の外側Ｂ
点に配設されていて、ヒートローラ２のコーティング表
面に当接して温度制御を行なう第１の温度検知手段を構
成する。サーミスタ３は、ヒートローラ２の中央部付近
に非接触に配設されていて、ヒートローラ２とは約１ｍ
ｍ程度のギャップが設けられている第２の温度検知手段
である。ヒートローラ２の内部には、熱源としてハロゲ
ンランプ４，５が２本組み込まれている。このうち、ハ
ロゲンランプ４は印刷領域全体に対応する有効長の発光
領域を有する幅広用紙印刷用の加熱源、ハロゲンランプ
５はＡ４縦置き時の幅（約２１０ｍｍ）の発光領域を有
する幅狭用紙印刷用の加熱源である。

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、電子写真プリン
タの定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プリンタでは、加熱されたヒー
トローラと、このヒートローラに圧接対向するバックア
ップローラとから構成されるローラ定着手段が使用され
る。このローラ定着手段では、加熱及び加圧された一対
のローラ（ヒートローラとバックアップローラ）によっ
て転写紙を加熱して、その表面に形成されている未定着
トナー画像を瞬間的に定着させる。このようなローラ定
着手段を用いた定着装置は熱効率が非常によく、他の定
着方法と比較して定着速度の高速化が容易であるなど、
数多くの利点を備えている。そのため、最近の電子写真
プリンタではローラによる定着方式が主流となってい
る。

【０００３】図２は、従来のヒートローラを用いた定着
手段の構成を示す側面図である。５０はヒートローラ、
５１は硬度の低いシリコンゴムからなるバックアップロ
ーラ、５２は定着後にヒートローラ５０から転写紙を分
離するための分離爪である。バックアップローラ５１
は、その回転軸両端が嵌合する軸受６０を介して加圧ス
プリング５５によりヒートローラ５０と圧接対向してい
る。

【０００４】通常、ヒートローラ５０はアルミニウムの
金属パイプからなり、ローラ表面が未定着の卜ナー画像
と直接に触れることから、転写紙の表面トナーに対して
十分な剥離性を有するように、ローラ表面にはフッ素樹
脂（テフロン（登録商標）コーティング）などの非粘着
性を有する物質により被覆加工されている。分離爪５２
は、印刷できる許容用紙サイズに応じて、ヒートローラ
５０の軸方向に複数個（４〜６個程度）設けられ、図示
しない手段により定着器カバ−５３に対して回動自在に
保持されるとともに、圧縮コイルスプリング５４により
ヒートローラ５０の周面に適度な押圧力をもって当接し
ている。

【０００５】５６は、ヒートローラ５０の内部に組み込
まれたヒータ（例えば、ハロゲンランプなど）であっ
て、このヒータ５６に通電してヒートローラ５０を加熱
している。ヒートローラ５０の表面上には温度制御用の
サーミスタ５７が摺擦しており、このサーミスタ５７に
よりヒートローラ５０の温度が制御され、定着温度を一
定温度に保つことができる。また、５８はシリコンオイ
ルを含浸させたクリーニングフェルトであって、このク
リーニングフェルト５８もヒートローラ５０の表面上に
摺擦している。このクリーニングフェルト５８はヒート
ローラ５０の表面のオフセットトナーを除去する機能を
有していて、転写紙５９上の表面トナーに対するヒート
ローラ５０の剥離性を長期にわたって維持することによ
り、ヒートローラ５０に摺擦しているサーミスタ５７に
オフセットトナーが付着堆積することを防いでいる。

【０００６】以上の構成からなる定着装置では、未定着
トナーを表面に有する転写紙５９に、ヒートローラ５０
とバックアップローラ５１の間を通過する際に、熱と圧
力とが加えられてトナー像が融着される。

【０００７】図３は、定着装置におけるサーミスタと転
写紙の位置関係を示す平面図である。通常の定着装置で
は、転写紙はセンタ振り分けで走行し印刷される構成と
なっているので、温度制御用のサーミスタ５７は印刷で
きる許容用紙サイズの最小用紙幅領域内、例えばヒート
ローラ５０のセンタ位置の近傍Ａ点に配設される。この
ような定着装置では、通紙によってヒートローラ５０の
表面温度が低下すること、またヒートローラ５０の中
央、すなわちセンタ位置付近で温度が最も高くなる傾向
にあることから、すべての種類の転写紙が通過する領域
内にサーミスタ５７を配設した方が、温度制御が容易と
なるからである。ここでは、最小用紙幅をＡ６（ハガキ
相当）とする。

【０００８】ところで、上記構成の定着装置では温度制
御が容易である反面、サーミスタ５７が用紙の印刷領域
内にあり、かつヒートローラ５０の表面に摺擦してい
る。そのため、クリーニングフェルト５８が設けられて
いるとはいえ、サーミスタ５７のヒートローラ５０との
摺擦面にトナーが付着堆積しやすく、付着堆積したトナ
ーによりヒートローラ５０表面のコーティング層が早期
に摩耗し、その剥離性が低下して印刷品位を落とす。ま
た、付着堆積したトナーは、ヒートローラ５０の回転に
より持ち去られて、それが転写紙上に再転写されて印刷
品位を低下させたり、温度制御を不安定にする原因とな
る。

【０００９】また、シリコンオイルを含浸させたクリー
ニングフェルト５８は定期的な交換が必要であるが、そ
れが寿命になっても継続使用されるような場合には、ク
リーニングフェルト５８で回収したトナーがヒートロー
ラ５０の回転により持ち去られ、転写紙にオフセットさ
れて印刷品位を低下させる。さらには、クリーニングフ
ェルト５８が定期交換部品であるが故に操作性が悪く、
ランニングコストがかさむという問題点もあった。

【００１０】こうした問題点を考慮して、サーミスタ５
７の配設位置を最小用紙幅領域内のＡ点ではなく、図３
に示す印刷領域外の位置、即ち最大用紙幅領域の外側の
Ｂ点に配置することにより、クリーニングフェルトを必
要としない定着装置がすでに提案されている。しかしな
がら、サーミスタ５７の配設位置を印刷領域外に配置し
た定着装置で幅狭用紙を連続的に印字させた場合は、用
紙が通過する中央部から離れたヒートローラ５０のＢ点
での温度低下が少なく、それに比較して中央部での温度
低下が顕著となって、良好な定着性を確保できなくな
る。そこで、用紙カセットの選択に対応して設けられ
た、後述する用紙サイズ検出手段から供給される印刷用
紙のサイズデータ、或いはオペレータが操作パネルから
入力するサイズデータを予め検出して、用紙サイズに応
じた定着温度制御に切り替えて、定着不良を防止するよ
うにしていた。

【００１１】図４は、従来の定着温度制御を行なうため
の回路構成を示すブロック図である。ここでは、用紙サ
イズ検出スイッチ６１などにより検出された用紙サイズ
情報、或いは操作部パネル６２からのオペレータ入力に
より印刷される用紙のサイズ情報が、制御部ＣＰＵ６３
に入力される。制御部ＣＰＵ６３は、プログラムＲＯＭ
６４にあらかじめ設定された、各用紙サイズに応じた定
着温度制御プログラムを読み出して、定着温度制御回路
６５へ送信する。定着温度制御回路６５では、プログラ
ムＲＯＭ６４からの情報を信号に変換して、ヒータ駆動
回路６６へ送信するとともに、サーミスタ５７を介しヒ
ータ５６の温度を監視し、ヒータ５６へのＡＣ電圧供給
をＯＮ／ＯＦＦすることにより温度制御を行う。ヒータ
駆動回路６６は、定着温度制御回路６５からの信号によ
りＡＣ電圧をヒータ５６に供給し、ヒートローラ５０
（図２）を加熱する。

【００１２】しかしながら、上記の定着温度制御方法
は、定着温度設定の信頼性に欠け、操作性もきわめて悪
いなど、技術的に満足できるものではなかった。何故な
らば、印刷される用紙のサイズは認識できても、その厚
さまでは検出することができないし、オペレータ入力に
よる場合でも、操作部パネル６２から厚さに対応した定
着温度設定を選択させるなどの必要があるためである。
言い換えれば、同一サイズの用紙であっても、用紙連量
４５ｋｇ程度からハガキなどの連量１３５ｋｇ以上のも
のまで、各種の用途に応じて用紙の厚さは異なるし、そ
のうえ、特に幅狭の厚紙用紙に印刷デューティの高いパ
ターンを連続で印刷した場合には、ヒートローラ中央部
での温度低下が顕著となって、良好な定着性が得られな
いなどの問題点があった。

【００１３】近年になって印字できる許容用紙幅が大き
くなって、Ａ３の用紙にトンボ（印刷位置を示す目印）
が付けられ、従来のＡ３用紙より一回り大きい用紙に印
字を行なう場合などもある。そのため、温度制御するサ
ーミスタの配設位置を用紙の印刷領域外とした場合に
は、幅狭用紙を連続的に印字すると、前述の通り用紙が
通過する中央部から離れた位置でのサーミスタによる検
出温度は低下することなく、中央部のみで温度低下がま
すます顕著となるなど、良好な定着性を確保することが
難しくなっている。その上、印刷媒体の多様化からフロ
ントフィーダを使用して厚さ０．２ｍｍ以上の厚い用紙
の印刷の要求も多く、良好な定着性を確保するための温
度制御が難しくなってきている。

【００１４】図５は、従来のヒートローラの温度分布を
示す図である。図の横軸下側に示すように、温度制御に
用いるサーミスタ５７はヒートローラ５０の印刷有効領
域の外側（左端部のＢ点）に配設されている。グラフ中
で破線にて示す温度分布曲線は、待機時（印刷待ちのス
タンバイ状態）での温度分布曲線である。この曲線は、
ヒータ５６を構成するハロゲンランプの配光特性、即ち
発熱部分布状態により若干変化するが、通常では待機時
制御温度Ｔ11に対して中央部（Ｃ点）で最も温度が高い
山なりの温度分布となる。実線で示す温度分布曲線は、
連続印字時のヒートローラ５０の、飽和した温度分布曲
線である。この曲線は、ヒートローラ５０の中央部付近
での温度Ｔｃが最も低くなっており、連続印字時のサー
ミスタ５７による制御温度Ｔ12に対して、（Ｔ12−Ｔ
ｃ）だけ温度が低下している。

【００１５】つぎに、従来の電子写真プリンタによる定
着温度制御について説明する。一般に例えばハガキ、封
筒などのように用紙厚が厚く、かつ用紙幅が狭くなれば
なるほど、上述した温度低下（Ｔ12−Ｔｃ）が顕著とな
り、良好な定着性を確保することが難しくなる。また、
省エネルギー及び装置内部の温度上昇防止のために、上
述した待機時制御温度Ｔ11は印字制御温度Ｔ12より低く
設定されており、制御温度は印刷起動時に速やかにＴ11
からＴ12に上昇するように温度制御される。

【００１６】図６（Ａ）は、従来の定着装置におけるヒ
ートローラ表面の温度変化を示す図，同図（Ｂ）はヒー
タのオンオフ状態を示す図である。同図（Ａ）で横軸
（時間軸）の下方に示すように、ここでは準備状態から
待機状態を経て、連続印字に至る過程における定着装置
の温度制御状態となっている。図中、実線で示す温度曲
線は図５に示す温度制御位置であるサーミスタ部Ｂ点で
の温度変化、一点鎖線で示す温度曲線は中央部Ｃ点での
温度変化、破線で示す温度曲線は最大印刷有効領域の右
端部近傍Ｄ点の温度変化である。

【００１７】以下に、この図６により従来の温度制御の
一例を説明する。メインスイッチをＯＮすると同時にヒ
ータの通電が開始され、待機温度Ｔ10に到達するまで通
電したあと、印刷起動がかかるまでヒータがＯＮ／ＯＦ
Ｆ動作を繰り返すことで、ヒートローラはこの待機温度
Ｔ10の近傍温度で制御される。時刻ｔｐでプリント信号
が入り印刷起動がかかると、ヒートローラの設定温度が
待機温度Ｔ10より高い制御温度Ｔ20に切り替えられる。
これにともなってヒータが連続点灯して、ヒートローラ
の表面温度は上昇する。時刻ｔｑで所定の温度Ｔ20に達
した後、制御温度Ｔ20の前後で温度制御が行われる。な
お、印刷起動がかかってから制御温度Ｔ20に達するまで
の時間ｔｏ（＝ｔｐ−ｔｑ）は、印刷起動がかかってか
ら転写紙の先端がヒートローラに達するまでの時間と等
しいか、短いことが必要である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように、転写紙の
先端がヒートローラに達するまでに、良好な定着性を確
保するために必要な制御温度Ｔ20に達していることが望
ましい。中央部Ｃ点、及び右端部のＤ点でのヒートロー
ラ表面温度も、印刷起動がかかると上昇し、時刻ｔｑ以
降では連続印字により徐々に温度低下して、やがて飽和
温度に達する。この際の中央部Ｃ点での制御温度Ｔｃに
対する温度低下（−Δｔ＝Ｔ20−Ｔｃ）は、前述の通り
用紙厚が厚い幅狭用紙ほど大きく、場合によっては待機
制御温度Ｔ10を下回る温度になるため、連続印字時には
良好な定着性が得られないという問題が生じていた。

【００１９】そこで、幅狭用紙への印刷指令があった場
合には、待機制御温度を連続印字時の温度低下分を見込
んで、従来の設定温度より高い値に設定して、この問題
を回避することも考えられている。しかし、待機時間が
長いと、プリンタ装置の内部温度が上昇して、現像器の
トナーに対して悪影響を与えたり、ヒートローラやバッ
クアップローラなどが劣化して、装置の寿命が短くな
る。また、印字初期の設定温度が高くなるために、用紙
にしわが発生しやすくなるなどの問題もあった。さら
に、連続印刷時のサーミスタ制御温度を徐々に段階的に
上げていくことにより、中央部の温度低下を防止する方
法も試みられている。しかし、幅狭用紙を連続で印刷す
る場合に、通紙領域の外であって、温度低下が極めて少
ないヒートローラの両端部の温度が急激に上昇してしま
うという問題があった。

【００２０】この発明は、上述のような課題を解決する
ためになされたもので、その目的は、コピー機並みの４
０ＰＰＭ乃至５０ＰＰＭ程度の印刷速度に対応して定着
動作が可能な電子写真プリンタの定着装置を提供するこ
とである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る電子写真
プリンタの定着装置は、電子写真プリンタの全印刷領域
に対応する有効長を有する第１の加熱源、及び第１の加
熱源より短い有効長を有する第２の加熱源を含むヒート
ローラと、前記ヒートローラと印刷領域外の端部で接触
するように配設され、温度を検知する第１の温度検知手
段と、前記ヒートローラに近接して印刷領域の中央部で
非接触に配設され、温度を検知する第２の温度検知手段
と、前記第１、第２の温度検知手段で検知された温度に
基づいて前記ヒートローラの温度を制御する温度制御手
段とを備えたものである。

【００２２】また、この発明に係る電子写真プリンタの
定着装置では、前記温度制御手段は、印刷待機時には、
前記第１の温度検知手段で検知された温度に基づいて温
度制御し、幅狭用紙の連続印刷が指令された時には、前
記第２の温度検知手段で検知された温度に基づいて温度
制御するものである。

【００２３】また、この発明に係る電子写真プリンタの
定着装置では、前記温度制御手段は、幅狭用紙の連続印
刷時には、第２の加熱源を優先してオンして前記ヒート
ローラを加熱し、前記ヒートローラの端部での温度が限
界温度以下に低下した場合に前記第１の加熱源を同時に
オンするものである。

【００２４】また、この発明に係る電子写真プリンタの
定着装置は、前記第２の温度検知手段の前記ヒートロー
ラに対するギャップの大きさを、前記第１、第２の温度
検知手段で検知された温度、及び予め実測された前記ヒ
ートローラの表面温度から推測して、前記ヒートローラ
の定着制御温度を補正する定着制御プログラムを備えた
ものである。

【００２５】さらに、この発明に係る電子写真プリンタ
の定着装置は、前記第２の温度検知手段で検知された温
度のリップル幅に基づいて、温度変化のリップル幅を求
め、該リップル幅に応じて、前記ヒートローラの定着制
御温度を補正するリップル補正プログラムを備えたもの
である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して、
この発明の実施の形態について説明する。

【００２７】実施の形態１．図１は、実施の形態１に係
るヒートローラとハロゲンランプの実装位置関係を示す
正面断面図である。

【００２８】サーミスタ１は、最大印刷領域（ここでは
Ａ３ノビ印刷領域）の外側、例えば図１で左端部近傍の
Ｂ点に配設されていて、ヒートローラ２のコーティング
表面に当接して温度制御を行なう第１の温度検知手段を
構成するものである。サーミスタ３は、ヒートローラ２
の中央部付近に非接触に配設されていて、ヒートローラ
２とは約１ｍｍ程度のギャップが設けられている第２の
温度検知手段である。ヒートローラ２の内部には、熱源
としてハロゲンランプ４，５が２本組み込まれている。
このうち、ハロゲンランプ４は印刷領域全体に対応する
有効長の発光領域を有する幅広用紙印刷用の加熱源（第
１の加熱源）、ハロゲンランプ５はＡ４縦置き時の幅
（約２１０ｍｍ）の発光領域を有する幅狭用紙印刷用の
加熱源（第２の加熱源）である。なお、定着装置全体の
構成は、図２に示す従来装置のものと同様である。

【００２９】図７は、実施の形態１に係る定着装置にお
ける定着温度制御を行なうための回路構成を示すブロッ
ク図である。ここでは、図４の従来装置の場合と同様、
用紙サイズ検出スイッチ１１、操作部パネル１２、制御
部ＣＰＵ１３、プログラムＲＯＭ１４、定着温度制御回
路１５、ヒータ駆動回路１６、及び定着装置１７から構
成されている。定着温度制御回路１５では、プログラム
ＲＯＭ１４からの情報を信号に変換し、ヒータ駆動回路
１６へ送信して２本のハロゲンランプ４，５の発光制御
を行うと共に、接触／非接触の２個のサーミスタ１，３
を介しヒートローラ２の温度を監視し、ヒータ駆動回路
１６によりＡＣ電圧供給をＯＮ／ＯＦＦして温度制御を
行うものである。

【００３０】図８は、実施の形態１に係るヒートローラ
による定着温度制御の様子を示す図であって、この図８
によりヒートローラ表面の温度変化について、以下に詳
細に説明する。

【００３１】図８（Ａ）はヒートローラ表面の温度変化
を示しており、同図（Ｂ）にはそれぞれ幅広用ハロゲン
ランプ４、幅狭用ハロゲンランプ５のオンオフ状態を示
している。ここでは、図６の場合と同様に、準備状態か
ら待機状態を経て、連続印字に至る過程における定着装
置の温度制御状態を示している。図中、実線で示す温度
曲線は図１における温度制御位置である非接触型のサー
ミスタ３による検出温度、一点鎖線で示す温度曲線は非
接触型のサーミスタ３の実装位置（ヒートローラ中央
部）におけるヒートローラ２の表面温度、破線で示す温
度曲線は接触型のサーミスタ１による検出温度、即ちサ
ーミスタ１の実装位置であるヒートローラ左端部におけ
るヒートローラ２の表面温度である。

【００３２】また、図８（Ａ）の縦軸には、それぞれヒ
ートローラ２の左端部での待機温度Ｔ０、中央部での待
機温度Ｔ１、非接触型のサーミスタ３による検出温度Ｔ
２、印刷起動後の非接触型のサーミスタ３での制御温度
Ｔ３、良好な定着性を確保するために必要な中央部での
制御温度Ｔ４、及びヒートローラ２の左端部での限界温
度Ｔ５が示されている。

【００３３】最初に、メインスイッチがＯＮされると、
それと同時にヒータ（ハロゲンランプ４，５）への通電
が開始される。これによりヒートローラ２は昇温され、
接触型のサーミスタ１での検知温度が所定の待機温度Ｔ
０に到達する。このとき、立ち上げから待機状態までの
準備状態での温度制御は、ヒートローラ２の左端部に配
置された接触型のサーミスタ１で行なわれる。発光させ
るヒータには、立ち上げ直後のみ２本のハロゲンランプ
４，５が使用される。その後、ヒートローラ２の温度が
上昇するとともに、温度上昇時のオーバーシュート発生
を防止するために、幅狭用ハロゲンランプ５がΟＦＦさ
れる。なお、オーバーシュートを少なくし、かつ立ち上
げ時のウォームアップ時間を短くするためには、これら
のハロゲンランプ４，５の電力やヒートローラ２の熱容
量に応じた最適な時間だけ、２本のハロゲンランプ４，
５を同時発光させればよい。この時間は、実験的に決定
されるものである。

【００３４】次に、準備状態から待機状態に移行する
と、ヒートローラ２の中央部では左端部の待機温度Ｔ０
よりやや高い待機温度Ｔ１に維持されるが、その温度は
準備状態と同様にサーミスタ１によって制御される。こ
の温度差（Ｔ１−Ｔ０）は、ハロゲンランプ４によって
加熱されたヒートローラ２の中央部と左端部との実際の
温度差に相当する。ヒートローラ２は、その中央部で温
度が最も高い山なりの温度分布となるが、非接触型のサ
ーミスタ３がヒートローラ２に対して約１ｍｍのギャッ
プを設けて配設されているため、ヒートローラ２の中央
部での検出温度は、ヒートローラ２の実際の表面温度Ｔ
１より低い温度Ｔ２として検出される。

【００３５】次に、待機状態で幅狭用紙の連続印刷の起
動がかかると、ヒートローラ２の中央部に配置された非
接触型のサーミスタ３による温度制御が行なわれる。立
ち上げ後から待機状態までの温度制御は接触型のサーミ
スタ１で行われたが、連続印刷では、図７に示す用紙サ
イズ検出スイッチ１１により、或いは操作部パネル１２
からのオペレータ入力により、Ａ４縦置き幅以下の用紙
サイズが検出された場合、制御部ＣＰＵ１３における温
度制御は、中央部の非接触型のサーミスタ３で検出され
た温度に基づいて実行される。

【００３６】図８に戻って、時刻ｔｐで制御部ＣＰＵ１
３にプリント信号が入り、待機状態が終わって印刷起動
がかかると、ヒートローラ２左端部の接触型のサーミス
タ１から、中央部の非接触型のサーミスタ３による温度
制御に移行するとともに、制御部ＣＰＵ１３は、プログ
ラムＲＯＭ１４にあらかじめ設定された、各用紙サイズ
に応じた定着温度制御プログラムを読み出して、定着温
度制御回路１５へ送信する。ここで、非接触型のサーミ
スタ３の制御温度が、それまでの検出温度Ｔ２より高い
制御温度Ｔ３に切り替えられる。また、印刷用紙が幅狭
用紙（Ａ４タテ以下）のプリント信号であれば、幅広用
ハロゲンランプ４を消灯して、幅狭用ハロゲンランプ５
のみを点灯する。これによりヒートローラ２の表面温度
が上昇して、時刻ｔｑで所定の制御温度Ｔ３に達した後
も、非接触型のサーミスタ３により同じ制御温度Ｔ３の
前後で温度制御を行う。この時、ヒートローラ２の中央
部における実際の表面温度は、待機温度Ｔ１からＴ４ま
で上昇し、この温度Ｔ４の前後で表面温度が推移するよ
うに制御される。

【００３７】ここで、定着装置で良好な定着性を確保す
るためには、転写紙の先端がヒートローラ２に達するま
でに、ヒートローラ２が所定の制御温度Ｔ４（Ｔ３）に
達していることが望ましい。そのためには、印刷起動が
かかってから制御温度Ｔ３に達するまでの時間ｔ０（＝
ｔｐ−ｔｑ）は、印刷起動がかかってから転写紙の先端
がヒートローラ２に達するまでの時間と等しいか、短い
ことが必要である。この実施の形態１では、印刷起動後
に制御温度をＴ２からＴ３に（ヒートローラの表面温度
はＴ１からＴ４に）、上昇させている。あらかじめ待機
温度Ｔ１を印刷時の適正温度Ｔ４に等しく設定した場合
（Ｔ１＝Ｔ４）には、サーミスタ３での検出温度を制御
温度Ｔ３に一致させればよい。この方法は、電子写真プ
リンタの印刷速度が速く、転写紙の先端がヒートローラ
に達するまでの時間が短い場合などに有効である。

【００３８】また、連続印刷中には幅狭用ハロゲンラン
プ５を発光させて、非接触型のサーミスタ３で通紙部の
温度制御を実施できる。したがって、ヒートローラ２の
表面温度を低下させることなく、確実に適正な制御温度
Ｔ４に維持することができる。ただし、ヒートローラ２
を加熱するのに幅狭用ハロゲンランプ５のみを使用して
いると、連続印刷中にはヒートローラ２の両端部の温度
が徐々に低下してくる。幅狭用紙の連続印刷が終了し、
すぐに幅広用紙が印刷される場合を考慮すると、ヒート
ローラ２の両端部の温度低下を一定範囲に抑える必要が
ある。そこで、ヒートローラ２の左端部での下限温度Ｔ
５を設定しておき、接触型のサーミスタ１がこの限界温
度Ｔ５を検出したとき、幅広用ハロゲンランプ４を同時
に発光させて、ヒートローラ２の両端部の表面温度がＴ
５以下にならないように制御する。このように、連続印
刷の際には、２個（接触／非接触）のサーミスタ１，３
により温度制御を実行することも有効である。

【００３９】次に、連続印刷が終了する時刻ｔｒになる
と、ヒートローラ２の温度制御は、接触型のサーミスタ
１による制御に切り替えられる。このとき、サーミスタ
１における検出温度が待機状態での制御温度Ｔ０より低
い場合は、幅広用ハロゲンランプ４を発光させて、温度
をＴ０まで上昇させる。この時、幅広用ハロゲンランプ
４を発光させることによって、非接触型のサーミスタ３
での検出温度、及びヒートローラ２中央部での表面温度
が、それぞれ連続印刷時の制御温度Ｔ３，Ｔ４に比べて
上昇してしまう。この温度上昇を押えるには、ヒートロ
ーラ２の左端部での下限温度Ｔ５を、待機状態の制御温
度Ｔ０に対してあまり低くない温度に設定しておくこと
が必要である。

【００４０】なお、連続印刷時の接触型のサーミスタ１
における下限温度Ｔ５についは、ヒートローラ２の熱容
量やハロゲンランプ４の電力にもよるが、例えば、待機
状態の制御温度Ｔ０と同等か、或いは制御温度Ｔ０から
−１０℃以内の値に設定しておくことが好ましい。これ
により、ヒートローラ２の中央部での温度上昇を許容範
囲内に抑え、良好な定着結果が得られることが実験的に
確認されている。

【００４１】以上のように、この発明の実施の形態１に
係る電子写真プリンタの定着装置においては、ヒートロ
ーラ２の中央部には非接触型のサーミスタ３を配設し、
待機状態から幅狭用紙の連続印刷に移行する場合に、左
端部での接触型のサーミスタ１による温度制御から非接
触型のサーミスタ３による温度制御に切り替えている。
そのため、連続印刷時にヒートローラ２内部に組み込ま
れた２本のハロゲンランプ４，５のうち幅狭用のハロゲ
ンランプ５を優先的に発光させて加熱することにより、
従来の単一の接触型サーミスタのみによる温度制御に比
べて、ヒートローラ２の中央部での温度低下を発生させ
ることなく、また通紙領域外であるヒートローラ２の両
端部での過度の温度上昇を防止して、常に良好な定着性
を確保することができる。

【００４２】また、印字領域内の中央部には非接触型の
サーミスタ３を配設しているので、定着時にヒートロー
ラ上２にオフセットしたトナーがサーミスタ上に付着堆
積することがなく、したがって、印刷用紙に汚れを発生
させたり、温度制御を不安定にさせたりすることが防止
できる。すなわち、従来の温度制御時にサーミスタ上に
実装していたクリーニングフェルトなどの清掃部材が必
要なく、シリコンオイル等に係るメンテナンスを不要と
して、常に良好な印刷品位を確保することができる。

【００４３】さらには、ヒートローラ２とサーミスタ３
とが摺擦していないため、ヒートローラ２表面のコーテ
ィング層が早期に摩耗するという不都合もなくなり、印
刷品位の確保と同時に構成部品の長寿命化が図れるなど
の効果も期待できる。

【００４４】実施の形態２．実施の形態１では、ヒート
ローラ２の中央部に非接触型のサーミスタ３を配設する
に当って、そのヒートローラ２の表面とのギャップ（間
隙量）が約１ｍｍに調整されているものとしていた。非
接触型のサーミスタ３での検出温度Ｔ２は、この約１ｍ
ｍのギャップを介して検出されるので、ヒートローラ２
の実際の表面温度Ｔ１より低くなる。したがって、実施
の形態１における温度制御は、このギャップが常に一定
の大きさになるように、非接触型のサーミスタ３がヒー
トローラ２に実装されていることを前提としていた。

【００４５】しかしながら、実際に定着装置の組立時に
ギャップの取付け誤差をなくすことは困難であり、また
経時的な変動も避けられない。すなわち、定着装置の組
み立て時に、非接触型のサーミスタ３のギャップ量を一
定値に維持し、その後もギャップをそのまま保持するこ
とは難しく、ギャップの大きさに変化が生じることは避
けられない。そして、このようなギャップの大きさが変
化した場合に、非接触型のサーミスタ３での検出温度と
実際のヒートローラ表面温度との温度差も変わるという
問題があった。

【００４６】また、連続印刷中に行なわれる温度検出で
は、ヒートローラ２が常に回転しているので、ギャップ
部分に空気の対流が生じる。定着装置の近傍に排気ファ
ンなどが実装されていれば、ギャップ部分で空気の流れ
が発生することも避けられない。そこで、これらの影響
を最小限に抑えるには、非接触型のサーミスタ３の実装
位置などを考慮したり、用紙ジャムなどの発生時にサー
ミスタ３とヒートローラ２との間のギャップ量が変化し
ないよう、実装上の工夫が必要である。しかし、サーミ
スタとヒートローラ間のギャップ量に応じて、以下に説
明するような制御温度補正を行なうことが、最も有効で
ある。

【００４７】以下では、実施の形態２に係る定着装置に
おける非接触型のサーミスタの制御温度補正方法につい
て詳細に説明する。

【００４８】図９は、非接触型のサーミスタのギャップ
に対するヒー卜ローラ表面での実測温度の関係を示した
グラフである。図では、印刷開始前の待機状態で、ヒー
トローラ２の制御温度を複数通りに変えて、表面温度を
測定した結果を示しており、ヒートローラ２の制御温度
が１７０℃の場合の、サーミスタ３のギャップ（横軸）
に対するヒートローラ２の表面温度（縦軸）の測定値を
◆で、１８０℃の場合の測定値を■で、１９０℃の場合
の測定値を▲で、それぞれ示している。この実験では、
図１に示すヒートローラ２として、外径Φが３６ｍｍ、
その肉厚が１．２ｍｍのアルミパイプ材を使用し、その
加熱源には電力６００ＷのＡ４縦置き幅（約２１０ｍ
ｍ）の発光長を有するハロゲンランプ５を使用してい
る。

【００４９】図９からもわかるように、いずれの制御温
度の場合も、ギャップに対するヒートローラ２の表面温
度の変化量には線形性が見られる。例えば、非接触型の
サーミスタ３の制御温度を１８０℃とした場合に、ギャ
ップがｌｍｍであれば、ヒートローラの表面温度は１９
６℃の前後で推移し、ギャップが０．７ｍｍであれば、
ヒートローラの表面温度は１９０℃の前後で推移し、ギ
ャップがｌ．３ｍｍであれば、ヒートローラの表面温度
は２０２．５℃の前後で推移する、という具合に大きな
ギャップに対しては制御温度と表面温度との差は大き
く、小さなギャップに対しては差は小さい。また、制御
温度には関係なく、ギャップ０．７ｍｍの場合には、ヒ
ートローラ表面温度は制御温度に対し＋９〜＋１０℃程
度、ギャップｌｍｍの場合には、ヒートローラ表面温度
は制御温度に対し＋１５〜＋１６℃程度の温度差が生じ
ていることがわかる。そこで、この非接触型のサーミス
タ３のギャップに対するヒートローラの表面温度データ
を、各制御温度毎に定着温度制御プログラムＡとしてプ
ログラムＲＯＭ１４（図７参照）にあらかじめ記憶させ
ておく。

【００５０】図１０は、接触型のサーミスタによる温度
制御時のヒートローラ中央部での表面温度を示す図であ
る。ここには、接触型のサーミスタ１でヒートローラ２
の温度制御する場合に、その制御温度に対して非接触型
のサーミスタ３の実装位置（中央部）でのヒートローラ
２の表面温度が直線的に変化することを示している。図
１０では、非接触型のサーミスタ３の実装位置におけ
る、各制御温度（横軸）に対するヒートローラ２の表面
温度測定値（縦軸）◆を示している。ヒートローラ２の
形状、材質等の条件は、図９の場合と同じである。な
お、待機状態（接触型のサーミスタによる温度制御時）
においては、ヒートローラ２の表面温度は、図５に示す
ように、その両端部の温度に比べて、中央部が最も高い
山なりの温度分布となる。

【００５１】図１０に示す実測結果によれば、温度分布
形状自体はヒートローラ２の熱容量やハロゲンランプ
４，５の電力及び配光によって変化するが、非接触型の
サーミスタ３の実装位置である中央部での温度は、端部
での温度に比べて１４〜１６℃程度高くなっていること
がわかる。そこで、この実測結果から得られた端部表面
温度と中央部表面温度の関係を、定着温度制御プログラ
ムＢとしてプログラムＲＯＭ１４（図７参照）にあらか
じめ記憶させておく。

【００５２】このように、プログラムＲＯＭ１４に定着
温度制御プログラムＡ，Ｂを記憶させておき、サーミス
タ１により左端部での温度を検出すると同時に、中央部
での非接触型のサーミスタ３によって温度検出を行なう
ことにより、２つのサーミスタ１，３の検出温度とヒー
トローラ２の中央部での表面温度との相関に基づいてギ
ャップの大きさが推測できる。

【００５３】次に、非接触型のサーミスタ３の制御温度
補正方法について説明する。ここで非接触型のサーミス
タ３について、制御温度１８０℃でギャップｌｍｍのデ
フォルト値が制御プログラムＡ，Ｂに記憶されているも
のとしている。

【００５４】いま、待機状態にある定着装置で温度補正
が行なわれる場合、接触型のサーミスタ１による制御温
度が例えば１８０℃であったとすれば、プログラムＲＯ
Ｍ１４から制御プログラムＢ（図１０）を読み出すこと
によって、ヒートローラ２の中央部での実際の表面温度
が約１９６℃前後を推移していることがわかる。このと
き、非接触型のサーミスタ３による測定温度（検出温度
Ｔ２）が１７０℃として検出されたとすれば、プログラ
ムＲＯＭ１４から制御プログラムＡ（図９）を読み出し
て、これら実際の温度と検出温度とを比較処理すること
によって、ヒートローラ２とサーミスタ３とのギャップ
が１．６ｍｍであることが分かる。したがって、この定
着装置の非接触型のサーミスタ３は、ギャップがデフォ
ルト値（ｌｍｍ）に対して約０．６ｍｍずれている状態
にあると推測できる。

【００５５】このような定着装置において幅狭用紙の連
続印刷起動がかかり、実施の形態１で説明したような温
度制御を行なう場合に、非接触型のサーミスタ３に切り
替えて、制御温度Ｔ３を例えば１９０℃として温度制御
すると、図９に示すようにデフォルトのギャップｌｍｍ
が維持されていれば、ヒートローラ中央部での表面温度
は２０５℃程度に制御されることになる。しかしなが
ら、実際の定着装置では、ギャップ量が１．６ｍｍであ
ると推測されていることから、制御温度Ｔ３を１９０℃
とする温度制御を行なえば、図９に示すようにその表面
温度は２１５℃程度になって、目標温度より１０℃程度
高い温度となってしまう。したがって、ここではギャッ
プがｌｍｍであって制御温度Ｔ３を１９０℃とした場合
の設定温度（２０５℃）でヒートローラ２の温度制御を
行なうためには、ギャップ１．６ｍｍという想定値に基
づいて、図９から制御温度Ｔ３を１８０℃に補正して温
度制御を行なえばよいことが分かる。すなわち、ヒート
ローラ２の実際の表面温度を、２０５℃に最も近い２０
７℃で制御することができる。

【００５６】以上、実施の形態２に係る定着装置では、
読み出した制御プログラムＡ，Ｂの比較演算処理結果に
基づいて、最も近い制御温度設定値に補正することによ
って、非接触型のサーミスタ３におけるギャップの変動
にかかわらず、ヒートローラ２を常に良好な定着温度に
設定するような温度制御が可能となる。

【００５７】また、上述した制御温度の補正方法では、
ヒートローラ表面温度の分布直線として、図９には非接
触型のサーミスタ３での制御温度が１７０／１８０／１
９０℃の三通りの場合だけを示しているが、実際にはサ
ーミスタの制御分解能は２〜３℃程度であって、その分
解能に応じた分布直線を得ることができる。

【００５８】さらに、上述した制御温度補正を自動的に
実行することも可能である。例えば、製品の工場出荷時
にデフォルト値としてギャップ値を１ｍｍに設定してお
き、印刷待機状態からヒータＯＦＦモードに移行する直
前に補正を自動的に行なうものとすれば、常に適正な定
着温度で温度制御が可能になる。

【００５９】実施の形態３．実施の形態３は、非接触型
のサーミスタ３によって検出されるヒートローラ２の検
出温度に基づいて、非接触型のサーミスタ３の制御温度
レベルを温度変化の大きさ（リップル幅）に応じてアッ
プさせるものである。

【００６０】非接触型のサーミスタ３で温度制御を行う
場合、ヒートローラとの間のギャップに空気の対流が生
じたり、また排気ファンなどの空気の流れの影響を浮け
易い。そのために、非接触型のサーミスタで使用される
感熱素子部の熱応答性は接触型のサーミスタ１に比べて
悪くなる傾向にある。近年、この種の感熱素子には、熱
容量の小さい小型ビーズ素子や薄膜タイプの素子が使用
され、接触型のサーミスタと変わらない熱応答性を備え
たものが開発されている。しかしながら、非接触型のサ
ーミスタではギャップが大きくなるにつれて熱応答性が
悪くなる傾向にあって、制御時の温度リップルが接触型
のサーミスタと比較すると大きくなる。

【００６１】図１１は、温度リップルの補正手順の概略
を説明するための図である。同図（Ａ）に示すように、
接触型のサーミスタ２での温度制御の分解能を２℃とし
た場合に、その温度リップル幅はハロゲンランプのＯＮ
／ＯＦＦ温度（分解能２℃）の範囲内、若しくはそれよ
り僅かに越える程度の温度範囲内で推移する。これに対
して、非接触型のサーミスタ３で温度制御した場合の温
度リップルは、同図（Ｂ）に示すように、接触型のサー
ミスタ２の場合に比べてかなり大きくなる。しかも、非
接触型のサーミスタ３で生じたリップルは、実際のヒー
トローラ表面では同等もしくは増幅されて大きくなる可
能性がある。そのため、接触型のサーミスタ２の分解能
（２℃）に比べて５倍程度大きい、例えば１０℃以上の
幅で温度リップルが発生するような場合は、リップルの
下限温度で印字定着が行われた際に、良好な定着性が得
られないおそれがある。したがって、特にハガキ，封筒
などの特殊紙で用紙厚がかなり厚い場合は、このリップ
ル幅が定着性に大きく影響を与える。

【００６２】前述した実施の形態１における定着装置と
同様に、図７に示す定着温度制御を行なうための回路構
成に基づいて、実施の形態３における具体的な温度制御
方法を説明する。定着温度制御回路１５では、連続印刷
時に非接触型のサーミスタ３による検出温度のリップル
幅を検出する。プログラムＲＯＭ１４には、定着温度制
御プログラムとは別に、リップル補正プログラム（図示
せず）が格納されている。

【００６３】いま、非接触型のサーミスタ３における温
度リップルが、例えば１０℃（図１１で、分解能を２℃
とすると５レベル）であったとすると、本来の制御温度
に対して設定温度を２レベルだけ上昇させる。また、リ
ップル幅が６レベルであった場合は、同様に３レベル上
昇させ、以下、リップル幅が１レベル増加する毎に設定
温度も１レベルずつ上昇させるものとする。定着温度制
御回路１５では、制御部ＣＰＵ１３によって呼び出され
たリップル補正プログラムをもとに設定温度上昇レベル
が決定され、所定の温度指令信号に変換してヒータ駆動
回路１６へ送信する。

【００６４】なお、非接触型のサーミスタ３による温度
制御の場合、ギャップの影響により僅かではあるが徐々
に実際のヒートローラ表面温度が低下する。このような
場合にも、上述した方法と同等の方法により非接触型の
サーミスタ３での制御温度を段階的にレベルアップさせ
る。

【００６５】以上のように、実施の形態３による定着装
置では、温度制御時に検出温度にリップルが発生した場
合でも、定着温度の低下を防止して、常に良好な定着性
を確保することができる。また、同様の温度制御方法に
より、非接触型のサーミスタの制御温度を段階的にレベ
ルアップさせることもできるため、非接触型のサーミス
タ部と実際のヒー卜ローラ表面温度のずれを補正プログ
ラムにより補正することができ、常に安定した定着温度
の維持及び良好な定着性を確保することができる。

【００６６】

【発明の効果】この発明は、以上に説明したように構成
されているので、以下に示すような効果を奏する。

【００６７】請求項１、請求項２に係る電子写真プリン
タの定着装置では、コピー機並みの４０ＰＰＭ乃至５０
ＰＰＭ程度の印刷速度に対応して定着動作が可能であっ
て、従来の温度制御時にサーミスタ上に実装していたク
リーニングフェルトなどの清掃部材が必要なく、シリコ
ンオイル等に係るメンテナンスを不要として、常に良好
な印刷品位を確保することができる。また、ヒートロー
ラ表面のコーティング層が早期に摩耗するという不都合
もなくなり、印刷品位の確保と同時に構成部品の長寿命
化が図れるなどの効果も期待できる。

【００６８】請求項３に係る電子写真プリンタの定着装
置によれば、従来の単一の接触型サーミスタのみによる
温度制御に比べて、ヒートローラの中央部での温度低下
を発生させることなく、また通紙領域外であるヒートロ
ーラの両端部での過度の温度上昇を防止して、常に良好
な定着性を確保することができる。

【００６９】請求項４に係る電子写真プリンタの定着装
置によれば、非接触型のサーミスタにおけるギャップの
変動にかかわらず、ヒートローラを常に良好な定着温度
に設定するような温度制御が可能である。

【００７０】請求項５に係る電子写真プリンタの定着装
置によれば、非接触型のサーミスタによって検出される
ヒートローラの検出温度に基づいて、温度変化の大きさ
（リップル幅）に応じて非接触型のサーミスタの制御温
度レベルをアップさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１におけるヒートロー
ラの構成を示す断面図である。

【図２】 従来のヒートローラを用いた定着手段の構成
を示す側面図である。

【図３】 サーミスタと転写紙の位置関係を示す平面図
である。

【図４】 従来の定着温度制御を行なうための回路構成
を示すブロック図である。

【図５】 従来のヒートローラによる温度分布を示す図
である。

【図６】 従来の温度制御における定着装置の温度変化
を示す図である。

【図７】 この発明の定着温度制御手段を示すブロック
図である。

【図８】 この発明の実施の形態１における温度制御方
法を示す図である。

【図９】 待機状態における、非接触型のサーミスタの
ギャップ量に対するヒー卜ローラ表面温度の測定値を示
す図である。

【図１０】 温度制御時における、接触型のサーミスタ
の制御温度に対する非接触型のサーミスタ実装位置での
ヒートローラ表面温度の測定値を示す図である。

【図１１】 この発明の実施の形態３における温度リッ
プル補正方法を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 接触型のサーミスタ、 ２ ヒートローラ、 ３
非接触型のサーミスタ、 ４ 幅広用のハロゲンラン
プ、 ５ 幅狭用のハロゲンランプ、 １１ 用紙サイ
ズ検出スイッチ、 １２ 操作部パネル、 １３ 制御
部ＣＰＵ、 １４プログラムＲＯＭ、 １５ 定着温度
制御回路、 １６ ヒータ駆動回路、１７ 定着装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA24 BB01 CA04 CA27 CA30 CA47 CA48 3K058 AA02 AA04 AA42 AA45 AA72 AA73 AA86 BA18 CA23 CA61 CA70 CB02 DA02 DA22 5H323 AA35 BB01 CA08 CB04 CB42 DA01 EE04 FF01 FF10 GG04 HH02 HH05 KK05 LL28 MM09

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真プリンタの全印刷領域に対応す
   る有効長を有する第１の加熱源、及び第１の加熱源より
   短い有効長を有する第２の加熱源を含むヒートローラ
   と、 前記ヒートローラと印刷領域外の端部で接触するように
   配設され、温度を検知する第１の温度検知手段と、 前記ヒートローラに近接して印刷領域の中央部で非接触
   に配設され、温度を検知する第２の温度検知手段と、 前記第１、第２の温度検知手段で検知された温度に基づ
   いて前記ヒートローラの温度を制御する温度制御手段と
   を備えたことを特徴とする電子写真プリンタの定着装
   置。
2. 【請求項２】 前記温度制御手段は、 印刷待機時には、前記第１の温度検知手段で検知された
   温度に基づいて温度制御し、 幅狭用紙の連続印刷が指令された時には、前記第２の温
   度検知手段で検知された温度に基づいて温度制御するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の電子写真プリンタの定
   着装置。
3. 【請求項３】 前記温度制御手段は、 幅狭用紙の連続印刷時には、第２の加熱源を優先してオ
   ンして前記ヒートローラを加熱し、前記ヒートローラの
   端部での温度が限界温度以下に低下した場合に前記第１
   の加熱源を同時にオンすることを特徴とする請求項１項
   に記載の電子写真プリンタの定着装置。
4. 【請求項４】 前記第２の温度検知手段の前記ヒートロ
   ーラに対するギャップの大きさを、前記第１、第２の温
   度検知手段で検知された温度、及び予め実測された前記
   ヒートローラの表面温度から推測して、前記ヒートロー
   ラの定着制御温度を補正する定着制御プログラムを備え
   たことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の
   電子写真プリンタの定着装置。
5. 【請求項５】 前記第２の温度検知手段で検知された温
   度に基づいて、温度変化のリップル幅を求め、該リップ
   ル幅に応じて前記ヒートローラの定着制御温度を補正す
   るリップル補正プログラムを備えたことを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載の電子写真プリンタの定
   着装置。