JP2979333B2 - 熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真式の画像記録方法によって形成し
た転写材上のトナー像を溶融定着してコピーを作成す
る、熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置に関するも
のである。

〔発明の背景〕

電子写真式の画像記録装置では、像担持体上に静電潜
像を形成し、現像によってトナー像としたのち、記録紙
上に転写がなされる。この記録紙上に付着したトナー像
の定着には熱ローラ定着装置が多く用いられる。

この熱ローラ定着装置は、赤外線ランプ等の熱源を内
蔵して回転する熱ローラと、之と協同して押圧・回転す
る加圧ローラとの間に、トナー像が付着した記録紙を挟
持搬送し、定着を行うものであるが、この熱ローラ定着
装置による定着にあたって熱ローラの温度はコントロー
ル温度とも呼ばれるある範囲に保持するよう、熱ローラ
に接触または熱ローラに極めて近接して設けたフォトカ
プラー等の温度センサによって制御がなされる。

上記の画像記録装置では例えば200℃のコントロール
温度に制御され、コピー釦がONされると、トナー像が付
着した記録紙が定着装置へと搬入され、定着されて装置
外へ排出される。定着に際しては熱ローラ表面の熱量は
記録紙に奪われる。高速プリンタによる多数枚連続コピ
ーでは、熱ローラ内部のヒータランプはONの状態を持続
し熱補給がなされるが、熱ローラ表面の温度は例えば20
0℃のコントロール温度から次第に低下して来る。

熱ローラ表面温度が例えば165℃程度まで低下する
と、トナー像の記録紙への融着が不充分となり、いわゆ
る定着不良（定着アンダ）が生じる恐れが発生する。従
って連続コピーによって熱ローラ表面温度が上記の例え
ば165℃（これをアラーム温度という）まで低下したと
きは連続コピーを一時中断し、熱ローラ表面温度がコン
トロール温度或は別に設けた復帰温度まで上昇するのを
待って再び先の連続コピーの続きを開始することが行わ
れる。

また上記のアラーム温度とは別にスローダウン温度を
設けることも行われている。これは先のアラーム温度
（例えば165℃）より高温のスローダウン温度（例えば1
70℃）まで熱ローラ表面温度が低下した時点でコピー速
度を低下させるようにするもので、例えば毎分60枚宛コ
ピーがなされていたコピー速度を例えば毎分35枚のコピ
ー速度に切替える。スローダウン温度でコピー速度を低
下させることによって奪われる熱量を減少させ、再び熱
ローラの表面温度がコントロール温度或は別に設けた復
帰温度まで上昇するのを待って先の高速コピー速度（例
えば毎分60枚）に復帰するようにし、或はコピー速度を
低下させてもなお熱ローラ表面温度が低下を続けるとき
は、先のアラーム温度（例えば165℃）まで低下した時
点で一時的にコピーを停止するようにするものである。

アラーム温度やスローダウン温度を設けて、コピーを
一時的にストップさせ或は毎分のコピー枚数を低下させ
ることは高速で多量のコピーを得ようとする立場からは
望ましくない。しかし定着不良（定着アンダ）のコピー
がなされることは絶対に防止すべきことである。

かかるところから大量コピーの高速処理がなされる画
像記録装置では、アラーム温度やスローダウン温度を設
けて上記のような制御を行うことがなされている。

〔発明の目的〕 熱ローラの表面温度を測定・検知するのに直接温度セ
ンサを熱ローラ表面に接触させ温度検知を行うときは、
表面温度がそのまま計測される。しかし熱ローラに温度
センサを接触させて温度検知するようにすると、硬化し
たトナーが温度センサに付着して、温度センサが接触し
ている熱ローラ部分に傷が付いて定着性能を劣化させる
という問題がある。

この問題を回避するために熱ローラ表面から僅かに離
れて非接触の温度センサを設け、温度検知することもな
される。非接触とすることで接触温度センサでの上記問
題は解消しているが、熱ローラの表面温度と非接触温度
センサによる検知温度との間に温度差が生じることとな
る。

温度センサとして応答性の良好な熱電対を用い、熱ロ
ーラ表面より1mm離間して温度センサを設けたときは、
熱ローラ表面温度と検知温度との関係の一例を示すと第
１表に示したようになる。

本発明者は非接触温度センサを用い、コントロール温
度を185℃、スローダウン温度を163℃、アラーム温度を
158℃に設定して大量の高速コピーを行ったところ、同
じ画像記録装置であるにも拘らず、接触温度センサを用
いたときと比較して、しばしばアラーム温度やスローダ
ウン温度となり、コピー作動を中止したり時間当たりコ
ピー枚数を低下させることが認められた。このような定
着性が確保されているにも拘らず処理枚数が減少すると
いう事態は高速処理を行う画像記録装置としては好まし
いことでない。

本発明者はその原因を究明したところ、第１表は定常
状態における温度関係を示したもので、定常状態となる
以前では熱ローラ表面温度と非接触温度センサの検知温
度の差は第１表におけるよりも大きく、之が定常状態と
なる以前においては上記の定着性が確保されているにも
拘らずアラーム温度やスローダウン温度にしばしばなる
原因であることが明らかとなった。

本発明は非接触の温度センサによって熱ローラ表面の
温度検知を行う画像形成装置で、ウォーミングアップ直
後であってもまた定常状態にあっても、常に定着性が確
保される一方、適切な時点でコピー作動を一時的に中止
し或は時間当たりコピー枚数を低下させるようにした、
熱ローラ定着装置を備えた画像記録装置を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

上記目的は、熱源を内蔵した熱ローラと、前記熱ロー
ラと圧接し協同回転する加圧ローラと、前記熱ローラに
非接触で、前記熱ローラの温度検知を行う第１温度セン
サと、を設け、前記第１温度センサによって検知された
温度に基づいて前記熱源の制御を行うとともに、連続画
像形成時に、検知された温度が第１設定温度まで温度低
下したときは、画像形成作動を一時停止させ、或は、時
間当たりの画像形成枚数を低下させるようにした熱ロー
ラ定着装置を備えた画像記録装置において、前記第１温
度センサによって検知された温度が前記第１設定温度ま
で温度低下した場合であっても、メインスイッチをONし
てより所定時間経過していないとき、或は、前記第１温
度センサとは別に設けた第２温度センサによって検知さ
れた前記熱ローラ定着装置内の雰囲気温度が第２設定温
度に到達していないときは、所定の設定枚数、或は、所
定の設定時間の画像形成を継続させたのち、画像形成作
動を停止させ、或は、時間当たり画像形成枚数を低下さ
せるように制御することを特徴とする熱ローラ定着装置
を備えた画像記録装置によって達成される。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第３図によって説明す
る。

第１図は本発明による画像記録装置の要部を示したも
ので、感光体ドラム１は矢示方向に回転しつつ帯電器２
により外周の感光体に電位が与えられさらに露光部３に
おける原稿画像の投影により潜像が形成される。

前記の潜像は現像器４によって顕像化されてトナー像
とされ、転写器５において給紙カセット6Aあるいは6B,6
Cから給紙される記録紙上に転写される。記録紙の給紙
に当たってはタイミングローラ７が作動してトナー像と
の合致が調整される。

トナー像の転写を受けた記録紙は、分離器８により感
光体ドラム１の周面より分離し、搬送ベルト９を介して
熱ローラ定着装置10に搬送される。

前記定着装置10は赤外線ランプ等の熱源Ｈを内蔵する
熱ローラ10Aと、該熱ローラ10Aに対し直下より圧接する
加圧ローラ10Bとから構成されていて、それぞれ矢示方
向に回転し、その圧接部により記録紙を搬送しつつトナ
ー像を溶融し定着する。

前記熱ローラ10Aには該熱ローラ10Aの周面温度を検出
するための温度センサS1が周面に対し非接触の状態で配
置されている。

前記温度センサS1には熱電対が使用され、その温度検
出部が熱ローラ10Aの軸方向中央部においてローラ周面
に対し１±0.15mmの範囲で離間する位置に固定されてい
る。

前記温度センサS1によって検出される温度は、記録装
置本体の制御部にフィードバックされ、制御部はその温
度データに応じて駆動系を介してヒータランプ電源を作
動し、前記熱源Ｈに電流を断続して熱ローラ10Aの温度
コントロールを行い、またこれに並行して定着モータ電
源を作動して前記熱ローラ10Aを回転あるいは停止させ
る。

また前述した感光体ドラム１の回転、記録紙の給紙、
搬送についてもコピー枚数の設定あるいは記録紙サイズ
の選択に応じて前記の駆動系を介してその作動が制御さ
れる。

第１の実施例として定着装置10が１個の温度センサS1
を内蔵している場合における定着温度の制御を第２図に
よって説明する。

前記温度センサS1は、所定のコントロール温度TCを常
時検出出来るよう前記熱源Ｈに対する通電時間が制御さ
れ、それによって熱ローラ10Aの周面が定着に適した温
度に維持される。

コピーの継続によって前記温度センサS1の検出する温
度が定着を可能とする下限のアラーム温度TAに下降した
時と、実用的に定着を充分に可能とする復帰温度TRに再
び上昇した時にそれぞれの検知信号が前記の制御部に対
してフィードバックされる。

前記の各検出温度は定常状態における熱ローラ10Aの
周面温度を200℃に維持することを条件として例えば コントロール温度TC＝186℃ アラーム温度TA＝158℃ 復帰温度TR＝170℃ に設定される。

以下、第２図（ａ）に示すフローチャートによって温
度制御のシーケンスを説明する。

記録装置のメインスイッチMSWがONの状態でコピー釦
がONにされると連続したコピーが開始され、原稿サイズ
がA4判あるいはB5判の場合には毎分60枚、B4判の場合に
は毎分40枚、A3判の場合には毎分35枚の速度でコピーが
続行される。

コピーの継続に伴う熱ローラ10Aの周面温度の低下に
より、前記温度センサS1のコントロール温度TCが第２図
（ｂ）に示す如く前記アラーム温度TAに迄低下した時
に、前記制御においてメインスイッチMSWがONの状態と
されてからの経過時間が演算され、例えば予め設定した
１時間を越えている場合には温度センサS1による熱ロー
ラ10Aの温度検出が定常状態で行われていると見なして
直ちにコピー作動が停止される。

一方、前記の経過時間が１時間に達していない場合に
は、コントロール温度TCがアラーム温度TAより低下する
ことがあっても、温度センサS1による熱ローラ10Aの温
度検出が定常状態で行われていないと見なして強制的に
原稿サイズがA4判あるいはB5判の場合には334枚、B5判
の場合には200枚、A3判の場合には168枚のコピーが行わ
れたのちコピー作動が停止される。

熱源Ｈに対する通電はコピー作動の停止中も持続さ
れ、その結果前記温度センサS1の検知温度が上昇して前
記の復帰温度TRに達すると再びコピー作動が自動的に開
始されて先に設定した連続コピーが再開される。

次に第２の実施例として定着装置10が前記温度センサ
S1と共に温度センサS2を内蔵している場合における定着
温度の制御を第３図によって説明する。

前記温度センサS1は、検出する温度が通常のコピー速
度による定着の可能な下限のスローダウン温度TSに下降
した時と、通常のコピー速度で定着を充分に可能とする
復帰温度TRに再び上昇した時にそれぞれの検知信号が前
記の制御部に対してフィードバックされる。

一方、前記温度センサS2は、例えば加圧ローラ10Bの
周面に接触する位置にあって定着装置10内の雰囲気温度
を検出し、その検知信号を前記の制御部にフィードバッ
クすることにより熱ローラ10Aの温度検出が定常状態で
行われているか否かが判断される。

前記の各検出温度は定常状態における熱ローラ10Aの
周面温度を200℃に維持することを条件として例えば コントロール温度TC＝186℃ スローダウン温度TS＝162℃ 復帰温度TR＝170℃ に設定される。

以下第３図（ａ）に示すフローチャートによって温度
制御のシーケンスを説明する。

コピー釦をONにすることにより第１の実施例の場合と
全く同一の条件で連続したコピー作動が開始される。

コピー作動の継続により前記温度センサS1のコントロ
ール温度TCが第３図（ｂ）に示す如く前記スローダウン
温度TSに迄低下した時に、前記温度センサS2の検出する
雰囲気温度が例えば100℃を越えている場合には、温度
センサS1による熱ローラ10Aの温度検出が定常状態で行
われていると判断して直ちにコピー速度のスローダウン
したコピーモードに切替えられ、原稿サイズがA4判ある
いはB5判の場合には毎分35枚、B4判あるいはA3判の場合
には毎分20枚のコピー作動が続けられ、温度センサS1の
検出する温度が前記復帰温度TRに迄回復するのをまって
前述した通常のコピー速度による連続コピーに切替えら
れる。

一方、前記温度センサS2の検出する雰囲気温度が100
℃に達してない場合には、温度センサS1による熱ローラ
10Aの温度検出が定常状態で行われていないと判断し
て、第１の実施例の場合と全く同一の条件で強制的なコ
ピーが行われたあとコピー速度のスローダウンしたコピ
ーモードに切替えられる。

〔発明の効果〕

本発明は、熱ローラ定着装置がウォーミングアップ不
足であったり連続して多量のコピーを行った直後のよう
に温度検出を定常状態で行うことが困難である場合であ
っても、非接触の温度センサによって熱ローラの実用に
適した温度範囲を適確に検知することを可能としたもの
で、その結果熱ローラを損傷するおそれもなく、かつ多
量のコピーを効率良く連続して複写することの出来る熱
ローラ定着装置を備える画像形成装置が提供されること
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成装置の要部構成図。 第２図（ａ），（ｂ）および第３図（ａ），（ｂ）は本
発明の第１及び第２の実施例を示す前記装置における熱
ローラ定着装置の温度制御を示すフローチャートとその
グラフ。 １……感光体ドラム、２……帯電器 ３……露光部、４……現像器 ５……転写器 6A,6B,6C……給紙カセット ７……タイミングローラ ８……分離器 ９……搬送ベルト、10……定着装置 10A……熱ローラ、10B……加圧ローラ Ｈ……熱源、S1,S2……温度センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/00 303 G03G 21/00 370 - 540 G03G 15/36 G03G 21/02 - 21/04 G03G 21/14 G03G 21/20 G03G 13/20 G03G 15/20 - 15/20 302

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱源を内蔵した熱ローラと、 前記熱ローラと圧接し協同回転する加圧ローラと、 前記熱ローラに非接触で、前記熱ローラの温度検知を行
   う第１温度センサと、を設け、 前記第１温度センサによって検知された温度に基づいて
   前記熱源の制御を行うとともに、連続画像形成時に、検
   知された温度が第１設定温度まで温度低下したときは、
   画像形成作動を一時停止させ、或は、時間当たりの画像
   形成枚数を低下させるようにした熱ローラ定着装置を備
   えた画像記録装置において、 前記第１温度センサによって検知された温度が前記第１
   設定温度まで温度低下した場合であっても、メインスイ
   ッチをONしてより所定時間経過していないとき、或は、
   前記第１温度センサとは別に設けた第２温度センサによ
   って検知された前記熱ローラ定着装置内の雰囲気温度が
   第２設定温度に到達していないときは、所定の設定枚
   数、或は、所定の設定時間の画像形成を継続させたの
   ち、画像形成作動を停止させ、或は、時間当たり画像形
   成枚数を低下させるように制御することを特徴とする熱
   ローラ定着装置を備えた画像記録装置。