JP3498271B2 - 熱ローラタイプ定着器用の温度コントローラを備えた画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、熱ローラタイプの定
着器において、ホットオフセットや定着アンダなどの不
具合が生じない温度コントローラを備えた画像記録装置
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、熱ローラ定着において、定着
ローラの小サイズ通紙部相当部分を、加熱するヒータ１
（その電力Ｗ１）と定着ローラーの小サイズ非通紙部相
当部分を加熱するヒータ２（その電力Ｗ２）の２つのヒ
ータを用いることにより、定着ローラの温度分布をなる
べく均一にする方法がある（Ｗ１＋Ｗ２の値は一定値以
下に制限されている）。 【０００３】即ち２つのヒータは、それぞれの発熱部に
相当する位置のローラ温度を検知することにより制御さ
れており、通常は、２つのヒータをコントロールする温
度は同一である。小サイズ通紙時には、ヒータ１はロー
ラー温度が低下するのでＯＮ状態が続くが、ヒータ２は
非通紙部のローラ温度が低下しないため、ＯＮ／ＯＦＦ
状態になる。このため、コピー中、Ｗ２の電力は有効に
使われているとは言えない。しかしながらヒータ２をヒ
ータ１と同じくＯＮし続けると通紙部の温度低下は低減
されるが、２本のヒータにした意味が無くなり、非通紙
部のローラ温度が異常に高くなるため部品が劣化した
り、小サイズコピー後の大サイズコピーで、微小のトナ
ーが熱ローラ表面に付着するいわゆるホットオフセット
現象が起こってしまう。 【０００４】また、定着ローラの温度検知として非接触
型温度センサを用いた定着器においては、定着器が冷え
た状態からヒータをＯＮしウォーミングアップした直後
と、定着器が温まっている場合とでは、ローラ表面温度
ＴＲとセンサ検知温度ＴＳとの差ＴＲーＴＳ＝ΔＴの値
が異なるため、同じ設定温度で温度コントロールした場
合ローラー表面温度は図１のようになる（ウォーミング
アップ直後はセンサー周囲温度が十分温まっていないの
でΔＴが大きい）。即ち、ウォームアップ直後のローラ
温度が極めて高くなり、ローラ寿命低下、ホットオフセ
ットなどが、生じることがある。またコピーが行なわれ
た場合（ローラが回転した場合）とスタンバイ時（ロー
ラが停止している場合）とでは、同じ時間が経過しても
センサ周囲の温まり方が異なるので、ローラの回転の有
無などを考慮しないと狙いのローラー温度に制御するこ
とが難しい。 【０００５】さらにまた、熱ローラ定着において、ヒー
タ発熱部より短い幅の紙を連続コピー中に温度切り替え
をしない場合には、図２（ａ）に示す通りヒータ発熱部
で且つ非通紙部の温度が上昇し、ホットオフセットの発
生やローラ寿命の低下などの不具合が発生する。定着ロ
ーラのヒータ発熱部で、且つ非通紙部の温度上昇を抑え
る手段として次のことが提案されている。特開昭60-247
277号では、コピー開始から一定枚数コピー後、逐次定
着ローラ設定温度を低い方に順次切り替える。また、実
開昭63-105169号では、コピー開始から一定時間後、定
着ローラ設定温度を低い温度に切り替える。しかし、特
開昭60-247277号の提案は、熱供給量が一定値と仮定し
た場合の見込み制御でありホットオフセットや定着アン
ダは発生しないこともあるが、例えば電源電圧が低めの
場合、図２（ｂ）に示すように定着アンダとなってしま
うことも有りうる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の不具
合点に着目し、なされたものであり、定着ローラの温度
検知として、非接触温度センサを用いた熱ローラタイプ
の定着器において、定着ローラの表面温度を精度よくコ
ントロールできる熱ローラタイプ定着器用の温度コント
ローラを備えた画像記録装置の提供にある。 【０００７】 【０００８】 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的は、次の手段
により達成される。 【００１０】 ヒータを内蔵する定着ローラと、この定
着ローラと圧接し協同回転する圧接ローラと、この定着
ローラ外周面の温度検知を行なう近接して非接触な温度
センサ、とを用いた熱ローラタイプ定着器用の温度コン
トローラを備えた画像記録装置において、ヒータをＯＮ
／ＯＦＦする複数の制御温度と、メインスイッチＯＮ時
の前記制御温度を変化させる設定温度を有し、前記温度
コントローラはメインスイッチＯＮによるヒータＯＮ時
の検知温度が前記設定温度以下の場合は、制御温度を最
も低い制御温度にし、ついで、ウォームアップ完了から
の経過時間及び／又は定着ローラ回転時間を検知し、そ
の検知結果に基づき制御温度を更に高い温度につぎつぎ
と最も高い制御温度まで切り替え、メインスイッチＯＮ
によるヒータＯＮ時の検知温度が前記設定温度以下でな
い場合は制御温度を最も高い制御温度にするものである
ことを特徴とする熱ローラタイプ定着器用の温度コント
ローラを備えた画像記録装置。 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【作用】メインスイッチＯＮによるヒータＯＮ前の検知
温度、ウォームアップ完了からの経過時間、定着ローラ
回転時間（コピー枚数）等を検知し、その検知結果に基
づいて、ヒータをＯＮ／ＯＦＦするコントロール制御温
度を複数通りに変化させる、温度コントローラ（制御
部）を備えた画像記録装置であり、ウォームアップ後の
経過時間や、その時点における温度センサによって検出
される定着ローラ表面温度に応じて定着ローラの制御温
度を適切に切り替えており、ホットオフセットや定着ア
ンダを起こさない温度コントロールを行なっている。 【００１４】 【００１５】 【００１６】 【実施例】本発明による画像記録装置の実施例１を図３
ないし図７によって説明する。 【００１７】図３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により感光体の外周に電位が与えられ、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。 【００１８】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６
から給紙されタイミングローラ７によりトナー像と合致
するように、記録紙上に転写される。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１の周面から分
離し、搬送ベルト９の上を通って後述する熱ローラ定着
装置１０に搬送され、トナー像の加熱定着処理を受けて
画像形成物として出力される。 【００１９】記録紙に対するトナー像転写後の感光体
は、クリーニング装置（図示せず）により残りトナーの
除去を受けてクリーニングされて繰り返し作像に供され
る。 【００２０】本実施例の画像記録装置においては、記録
紙は片側搬送基準で装置内を給搬送される。 【００２１】図４は、図３に示す前記の熱ローラ定着装
置１０の拡大図である。前記定着装置１０内の１２は、
ヒータＡ１４およびヒータＢ１５を内蔵し、ローラの表
面にふっ素樹脂またはシリコンゴム等の離形性材料の層
を被覆したもので、転写材である記録紙上のトナー像を
溶融定着する加熱ローラである定着ローラ、１３は加熱
手段を内蔵しないローラ表面にシリコンゴムなどを被覆
して定着ローラ１２に圧接しながら協同回転する圧接ロ
ーラである。また図５に示すとおり、ヒータＡは定着ロ
ーラ内にローラ軸に平行に設けられたハロゲンランプな
どからなる小サイズ通紙部に発熱部を持つヒータであ
り、ヒータＢは同じく定着ローラ内にヒータＡと共に設
けられ、小サイズ非通紙部に発熱部を持つハロゲンラン
プなどから成るヒータである。１８は記録紙の定着ロー
ラ周面への巻き付きを防止する分離爪、２０は画像記録
装置本体内に設けられた制御部である。２１Ａおよび２
１Ｂは、それぞれヒータＡとヒータＢの位置に対応する
定着ローラ１２の表面温度を検出するための例えばサー
ミスタなどから成る温度検知手段である温度センサであ
り、定着ローラ１２の外周面上もしくは外周面から少し
離間させて設けてある。２２はコピーボタン、２３は記
録紙サイズやコピー枚数等を入力するための例えばテン
キ等の入力キー、２４および２５はそれぞれヒータＡと
ヒータＢに電力の供給と制御部２０の制御により電力供
給をＯＮ／ＯＦＦするヒータ電源である。 【００２２】次に実施例１の温度制御のシーケンスを図
６のフローチャートおよび図７に示すローラ表面温度の
制御状態を表わす図に基づいて説明する。 【００２３】まず、ヒータＡ、Ｂそれぞれの制御温度Ｔ
ａ、Ｔｂを同じ規定温度Ｔ１に予め設定しておく（ステ
ップ１）。図示しないメインスイッチをＯＮして電源を
いれると、制御部はヒータ電源２４、２５を介してヒー
タＡ、ＢをＯＮとし、定着ローラ１２を内部より加熱し
定着ローラの外周表面温度が上昇しコピー時の制御温度
より低温の規定温度Ｔ１に達すると温度センサ２１Ａ、
２１Ｂの温度信号により制御部２０はヒータＡ、ＢをＯ
ＦＦし、ウォームアップを完了し以後コピースタートま
でこの規定温度で制御される。ウォームアップ完了の
後、コピースタートボタンを押し（ステップ２）、使用
される記録紙サイズ幅が判定され（ステップ３）、Ａ４
幅以下の場合は（ステップ４）、ヒータＡの制御温度Ｔ
ａを規定温度Ｔ２に、またヒータＢの制御温度Ｔｂを規
定温度Ｔ２より高い規定温度Ｔ３（Ｔ２＜Ｔ３）にそれ
ぞれ設定し直され（ステップ４）コピーをおこなう。コ
ピーが終了すると（ステップ５）、ヒータＡおよびヒー
タＢの制御温度ＴａおよびＴｂはいずれもウォームアッ
プ時の規定温度Ｔ１に設定し直される（ステップ６）。
一方、使用される記録紙サイズ幅がＡ４幅以上の場合
（ステップ７）は、ヒータＡおよびヒータＢの制御温度
Ｔａ、Ｔｂ共に規定温度Ｔ２に設定し直され（ステップ
４）コピーをおこなう。コピーが終了すると（ステップ
８）、上記のとおりヒータＡおよびヒータＢの制御温度
ＴａおよびＴｂはいずれもウォームアップ時の規定温度
Ｔ１に設定し直される。なお、ヒータＡおよびヒータＢ
のＯＮ／ＯＦＦ制御は、温度センサ２１Ａ、２１Ｂによ
る検知温度が、制御温度未満の場合は、ヒータＯＮ、制
御温度以上の場合は、ヒータＯＦＦになるようにいずれ
も独立に制御される。 【００２４】この実施例１によって、非通紙部の異常な
温度上昇によるホットオフセットなどの不具合を防止し
つつ、通紙部の温度低下をできる限り低減できる。 【００２５】また、本実施例では、片側基準の給紙の場
合について述べたが、センタ基準の給紙の場合について
も、小サイズ通紙部のみ加熱するヒータと小サイズ非通
紙部のみ加熱するヒータを用いて、上記の制御方法によ
って同様な効果が得られる。 【００２６】次に、本発明による画像記録装置の実施例
２を図８、９によって説明する。 【００２７】図８は、図３に示す画像記録装置に用いら
れる熱ローラ定着装置１０の実施例２の拡大図である。
定着装置１０内は、ハロゲンランプなどから成る少なく
とも一つのヒータＨを内蔵する定着ローラ１２、この定
着ローラに対し真下より圧接する圧接ローラ１３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。 【００２８】前記定着ローラ１２には、この定着ローラ
１２の周面温度を検出するための温度センサＳが周面に
対し非接触の状態で配置されている。 【００２９】 前記の非接触型の温度センサＳ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（温度コントローラ）はその温度デー
タに応じて駆動系を介してヒータ電源を作動し、前記ヒ
ータＨに電流を断続して定着ローラの温度コントロール
を行なう。この制御部（温度コントローラ）により、温
度センサーＳによるヒータＨがＯＮする前の検知温度、
ウォームアップ完了からの経過時間、コピー枚数に相当
する定着ローラ１２の回転時間、などを検知した結果に
基づいて、ヒータＨをＯＮ／ＯＦＦする制御（設定）温
度を複数通りに変化させる。以下図９に示すフローチャ
ートおよび図１０に示すローラ温度制御の状態を表わす
図に基づいて、温度制御のシーケンスを説明する。 【００３０】 記録装置のメインスイッチＭＳＷがｏｎ
の時、定着検知温度が通常の設定温度Ｔ１以下の場合は
（ステップ１）、制御温度をＴ１より高いＴ２０に変化
させ（ステップ２）、定着検知温度が通常の設定温度Ｔ
１以下でない場合は、最も高い制御温度Ｔ２ｎに変化さ
せる（ステップ３）、ついでウォームアップ完了から所
定の時間Ａ分以上経過もしくは定着ローラの回転がＡ′
分以上経過した場合は（ステップ４）、Ｔ２０よりさら
に高い制御温度Ｔ２１に変化させる（ステップ５）。ウ
ォームアップ完了から所定の時間Ａ分以下の経過もしく
は定着ローラの回転がＡ′分以下の経過の場合は、制御
温度Ｔ２０は変化させない。さらに、時間が経過し、ウ
ォームアップ完了から所定の時間Ｂ分以上経過もしくは
定着ローラの回転がＢ′分以上経過した場合は（ステッ
プ６）、Ｔ２１よりさらに高い制御温度Ｔ２２に変化さ
せる（ステップ７）。ウォームアップ完了から所定の時
間Ｂ分以下の経過もしくは定着ローラの回転がＢ′分以
下の経過の場合は、制御温度Ｔ２１は変化させない。こ
のようにして、さらに、時間が経過し、ウォームアップ
完了からさらに長い所定時間以上の経過もしくは定着ロ
ーラの回転が所定時間以上経過した場合に応じて、制御
温度をＴ２２よりさらに高い制御温度Ｔ２３、Ｔ２４、
Ｔ２５、・・・・Ｔ２ｎのように、複数の制御温度につ
ぎつぎと切り替え変化させる（ステップ８）。 【００３１】この実施例２によって、非接触型センサで
も定着ローラ表面温度を精度よく制御できる。 【００３２】次に、本発明による画像記録装置の実施例
３を図１１、１２によって説明する。 【００３３】この実施例３の熱ローラ定着装置１０は、
前述の実施例２に用いられている熱ローラ定着装置１０
の構成と基本的に同じである。定着ローラ１２には、こ
の定着ローラの周面温度を検出するための温度センサＳ
が、外周面上もしくは外周面から少し離間させた状態で
配置されている。 【００３４】この温度センサＳは、通紙部における所定
の制御温度を常時検出できるようにヒータＨに対する通
電が制御され、それによって定着ローラ１２の周面が定
着に適した温度に維持される。 【００３５】以下、図１１に示すフローチャートおよび
ローラ温度制御の状態を表わす図１２（ａ）、１２
（ｂ）に基づいて温度制御のシーケンスを説明する。 【００３６】この実施例３の熱ローラ定着装置１０にお
いて、定着ローラの通常の制御温度をＴ１、第２の制御
温度をＴ２、第３の制御温度をＴ３とする（Ｔ１＞Ｔ２
≧Ｔ３）。 【００３７】まず、ヒータＨの設定温度を予め通常の制
御温度Ｔ１に設定しておく（ステップ１）。図示しない
メインスイッチをＯＮして電源をいれると、制御部はヒ
ータ電源２４、２５を介してヒータをＯＮとし、定着ロ
ーラ１２を内部より加熱し定着ローラの表面温度が上昇
し制御温度Ｔ１に達すると、温度センサ２１の温度信号
により制御部２０はヒータＨをＯＦＦし、ウォームアッ
プを完了する。ウォームアップ完了後、コピースタート
ボタンを押す（ステップ２）と、定着ローラの表面温度
は制御温度Ｔ１で制御される（ステップ３）。コピーが
進むにつれて、定着ローラを通過する記録紙に熱を奪わ
れて通紙部の定着ローラの表面温度が次第に下降する。
しかし、定着ローラの検知温度がＴ１より低い温度であ
るＴ２以下に一旦低下した後、熱供給量に余裕があって
再びＴ２に上昇した場合には（ステップ４）、制御温度
をＴ１から、Ｔ２よりさらに低い温度であるＴ３に、切
り替える（ステップ５）。なお、このような制御温度の
Ｔ１からＴ３への切り替え動作は繰り返してもよい。こ
のようにして、制御温度をＴ３に切り替えたままコピー
を続け終了したら（ステップ６）、最初に設定した制御
温度Ｔ１に戻すように切り替える（ステップ７）。ただ
し、上記ステップ４で熱供給量に余裕が無く再びＴ２に
上昇しない場合には、制御温度はＴ１をそのまま続け切
り替えを行なわない。 【００３８】図１２（ａ）は、本発明の画像記録装置の
電源電圧が低い場合の、定着ローラ温度制御の状態を示
す。即ち、通常の制御温度Ｔ１に設定されたコピー中の
ローラ温度は次第に低下し、一旦Ｔ２から低下した後、
Ｔ２に再び上昇することはないので、非通紙部の温度上
昇も問題にならない程度と考えられるため、通常の制御
温度Ｔ１からの温度切り替えは行なわない。しかし、低
い温度への切り替えをしないので、定着アンダになるよ
うな温度低下は起きない。 【００３９】図１２（ｂ）は、電源電圧が高い場合の、
定着ローラ温度制御の状態を示す。即ち、通常の制御温
度Ｔ１に設定されたコピー中のローラ温度は次第に低下
するが、一旦Ｔ２から低下した後、Ｔ２に再び上昇する
ので、このままコピーを続けると非通紙部の温度上昇が
問題となってくると考えられるので、制御温度をＴ１か
らＴ３に切り替える。しかし、電源電圧が高いので制御
温度を低い方に切り替えて設定しても、定着アンダにな
るような温度低下は起きない。 【００４０】 【発明の効果】上記実施例の構成により次の様な効果が
得られる。 【００４１】（１）非通紙部の異常な温度上昇によるホ
ットオフセット現象を防止しつつ通紙部の温度低下をで
きる限り低減できる。 【００４２】（２）非接触センサでもオーバーシュート
を防止しつつ、定着ローラ表面温度が、精度よくコント
ロールできる。 【００４３】（３）電源電圧が低い場合、非通紙部の温
度上昇も少ないと考えられるので、制御温度を低い温度
への切り替えを行なわない。温度切り替えを行なわない
ので、通紙部は定着アンダに到るまでの温度低下は起き
ない。また、電源電圧が高い場合、制御温度を切り替え
ても、通紙部は定着アンダになるまでの温度低下は起き
ない。

【図面の簡単な説明】 【図１】非接触型温度センサを用いた従来例の定着器に
おける温度コントロールの状況を表わす図。 【図２】従来例における、定着ローラの設定温度を切り
替えない場合や電源電圧が低い場合の、上ローラ温度変
化の状況を示す図２（ａ）および図２（ｂ）。 【図３】本発明による、画像記録装置の要部を示す図。 【図４】上記図３に示す熱ローラ定着装置の拡大図。 【図５】実施例１に用いられるヒータと温度センサとの
位置関係を示す図。 【図６】実施例１の温度制御のシーケンスを表わすフロ
ーチャート。 【図７】本発明の第１の実施例による通紙部、非通紙部
の温度コントロールの状況を従来例と対比させて示す
図。 【図８】非接触型温度センサを用いた本発明の第２の実
施例の定着装置の拡大図。 【図９】本発明の第２の実施例の、温度制御のフローチ
ャートを示す図。 【図１０】温度コントロールの状況を表わす図。 【図１１】本発明の第３の実施例の、温度制御のフロー
チャートを示す。 【図１２】本発明の第３の実施例において、電源電圧が
低い場合の、上ローラ温度変化の状況を示す図１２
（ａ）、および電源電圧が高い場合の、上ローラ温度変
化の状況を示す図１２（ｂ）。 【符号の説明】 １ 感光体ドラム ２ 帯電器 ３ 露光部 ４ 現像器 ５ 転写器 ６ 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 熱ローラ定着装置 １２ 定着ローラ １３ 圧接ローラ １４，１５ ヒータＡ、Ｂ Ｈ ヒータ Ｓ 温度センサ

フロントページの続き (72)発明者 石井 一美 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−177581（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−289574（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−181546（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−139480（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ヒータを内蔵する定着ローラと、この定
   着ローラと圧接し協同回転する圧接ローラと、この定着
   ローラ外周面の温度検知を行なう近接して非接触な温度
   センサ、とを用いた熱ローラタイプ定着器用の温度コン
   トローラを備えた画像記録装置において、ヒータをＯＮ
   ／ＯＦＦする複数の制御温度と、メインスイッチＯＮ時
   の前記制御温度を変化させる設定温度を有し、前記温度
   コントローラはメインスイッチＯＮによるヒータＯＮ時
   の検知温度が前記設定温度以下の場合は、制御温度を最
   も低い制御温度にし、ついで、ウォームアップ完了から
   の経過時間及び／又は定着ローラ回転時間を検知し、そ
   の検知結果に基づき制御温度を更に高い温度につぎつぎ
   と最も高い制御温度まで切り替え、メインスイッチＯＮ
   によるヒータＯＮ時の検知温度が前記設定温度以下でな
   い場合は制御温度を最も高い制御温度にするものである
   ことを特徴とする熱ローラタイプ定着器用の温度コント
   ローラを備えた画像記録装置。