(57)【要約】【課題】熱ロールの軸方向における温度を一定に保つことが可能で、安定した定着強度が得られる電子写真装置の定着装置および定着方法を提供することを課題とする。【解決手段】ヒータを内部に備えた熱ロールと、該熱ロールに圧接した加圧ロールとを有し、前記熱ロールと加圧ロールの圧接部にてトナー像を保持した記録材に加熱加圧作用を付与しながら挟持搬送し、記録材表面にトナー像を定着させる電子写真装置の定着装置において、前記熱ロール外周面の一部に接触と非接触の切り替えが可能な検温素子からなる第１の温度検出手段と、前記熱ロールの軸方向に所定間隔で配置され且つ前記熱ロール外周面に対し間隙をなして配置された複数の温度検出器からなる第２の温度検出手段と、前記第１、第２の温度検出手段のいずれか一方の出力に応じて前記ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御手段とを備えた。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを内部に備えた熱ロールと、該熱ロールに圧接した加圧ロールとを有し、前記熱ロールと加圧ロールの圧接部にてトナー像を保持した記録材に加熱加圧作用を付与しながら挟持搬送し、記録材表面にトナー像を定着させる電子写真装置の定着装置において、前記熱ロール外周面の一部に接触と非接触の切り替えが可能な検温素子からなる第１の温度検出手段と、前記熱ロールの軸方向に所定間隔で配置され且つ前記熱ロール外周面に対し間隙をなして配置された複数の温度検出器からなる第２の温度検出手段と、前記第１、第２の温度検出手段のいずれか一方の出力に応じて前記ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御手段とを有することを特徴とする電子写真装置の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒータを内部に備えた熱ロールと、該熱ロールに圧接した加圧ロールとを有し、前記熱ロールと加圧ロールの圧接部にてトナー像を保持した記録材に加熱加圧作用を付与しながら挟持搬送し、記録材表面にトナー像を定着させる電子写真装置の定着装置においては、安定した定着強度を得るためにトナー像に一定の熱量を与える必要がある。
【０００３】
そして、印刷速度の遅い電子写真装置の定着装置においては、前記熱ロール外周面の一部に接触させる検温素子により前記熱ロールの温度を制御することが知られている。ところが、印刷速度の速い電子写真装置の定着装置においては、接触により前記熱ロールが摩耗するため、接触式の検温素子が使用できない問題がある。このため、例えば熱ロール外周面の一部に検温素子を設けるとともに、該検温素子に対向させてセンサヘッドを設け、熱ロールの温度を前記検温素子によって検出し、検温素子が前記センサヘッドと対向したときのセンサヘッドからの信号によって熱ロールのヒータに通電するか否かを判断して制御する様にした構成が用いられていた（特公昭６１−６３８５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記温度検出手段の構成の場合、検温素子が熱ロールの軸方向端部（非用紙走行面）に設けられているので、熱ロールの軸方向中央部（用紙走行面）の温度を直接計ることができなかった。このため、トナーおよび記録材（用紙など）の吸熱作用により熱ロールの用紙走行面の温度が低下し、例えば図５に示す様な温度分布状態になってしまった場合でも、この状態を検出することができず、安定した定着強度を得ることができなかった。このため、前記熱ロールの軸方向に所定間隔で配置され且つ前記熱ロール外周面に対し間隙をなして配置された複数の温度検出器からなる第２の温度検出手段と、前記第１、第２の温度検出手段のいずれか一方の出力に応じて前記ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御手段とを有する方法が考案されている。しかしながら、本制御方式においては、前記第２の温度検出手段が前記熱ロール外周面に対し間隙を有するため、検出温度のばらつきが大きいという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、熱ロールの軸方向における温度を一定に保つことが可能で、安定した定着強度が得られる電子写真装置の定着装置および定着方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、ヒータを内部に備えた熱ロールと、該熱ロールに圧接した加圧ロールとを有し、前記熱ロールと加圧ロールの圧接部にてトナー像を保持した記録材に加熱加圧作用を付与しながら挟持搬送し、記録材表面にトナー像を定着させる電子写真装置の定着装置において、前記熱ロール外周面の一部に接触と非接触の切替えが可能な検温素子からなる第１の温度検出手段と、前記熱ロール外周面に対し間隙をなして配置された複数の温度検出器からなる第２の温度検出手段と、前記第１、第２の温度検出手段のいずれか一方の出力に応じて前記ヒータのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う制御手段を有することにより達成される。すなわち、非印刷状態においては、検温素子を前記熱ロールに接触させ、熱ロールの温度を制御する。本状態において、第２の温度検出手段の温度補正をする。印刷状態に入るときには、第１の温度検出手段と熱ロールとの間に間隙を設けることによって達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【０００８】
図１において、符号１は電子写真プロセスによってトナー像を作成する感光ドラムであって、矢印ａの方向に一定の速度で回転するように支軸によって支持される。帯電器２は感光ドラム１の表面に対向するように配置され、この帯電器２と対向するように通過する感光ドラム１の表面を均一に帯電する。均一に帯電した感光ドラム１の表面を露光するレーザ光３は、情報処理装置から供給される印刷情報信号に従って変調されて感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像装置４は、静電潜像が形成された感光ドラム１の表面と対向するように配置される。この現像装置４は、微粉トナーを前記静電潜像の静電力で感光ドラム１の表面に付着させてトナー像を形成する現像機能を有する。
【０００９】
用紙ホッパ７は、前記トナー像を転写および定着して画像印刷を行うための連続した帯状の記録材（印刷用紙）６を折りたたんだ状態で収容する。印刷用紙搬送手段の一部を構成する下側搬送トラクタ８は、印刷用紙６をホッパ７から取り込んで感光ドラム１に向けて送り出す。
【００１０】
下側搬送トラクタ８から送り出された印刷用紙６は、その表面にトナー像を転写するように感光ドラム１の表面と接触する。転写器５は、感光ドラム１の表面に接触した印刷用紙６の背面にトナー像とは反対極性の電荷を与え、感光ドラム１の表面に形成されているトナー像が印刷用紙６の表面に移動（転写）するための静電力を発生させる。
【００１１】
用紙搬送手段の他の一部を構成する上側搬送トラクタ９は、トナー像が転写された印刷用紙６をプレヒータ１０に送り込む。このプレヒータ１０は、定着ロール１１の手前側の位置に設置されており、トナー像を保持した印刷用紙６の裏面に接触して印刷用紙６を予備加熱する。
【００１２】
プレヒータ１０は、印刷用紙６の裏面が接触する伝熱部材の裏面に例えば電熱発熱体を取り付けた構成であり、プレヒータ１０は、その表面に印刷用紙６が接触しながら移動する間に印刷用紙６に付着しているトナー像が軟化する程度に印刷用紙６を加熱する。プレヒータ１０の温度は、電熱発熱体に供給する電流を温度制御装置１６によって制御することによって調整される。
【００１３】
加熱ロール１１ａと、加熱ロール１１ａに圧接した加圧ロール１１ｂからなる一対の定着ロール１１は、プレヒータ１０と接触して予熱された印刷用紙６を加熱および加圧してトナー像を印刷用紙６の表面に定着する。プラーローラ１２は、定着ロール１１から送り出された印刷用紙６を引き込んでスタッカ１３内に折りたたんで収容したり、機外に排出して後段に配置された２台目の電子写真装置や後処理装置（図示せず）に送り込まれたりする。
【００１４】
図２に本発明の定着装置の詳細な構成を示す。図２において、熱ロール１１ａの内部には発熱領域の異なる複数個のヒータ１４が設けられている。サーミスタ等からなる第１の温度検出手段１６は、熱ロール１１ａに接触と非接触の切り換え可能な機構をもつ。また、熱ロール１１ａの軸方向中央部付近には、熱ロール１１ａ外周面に対し一定の間隙をなしてサーミスタ等からなる第２の温度検出手段１９が設けられている。第２の温度検出手段１９は、ヒータ１４の発熱領域に対応させて設置されている。なお、図２において、符号２５は印刷用紙６上に形成されたトナー像である。
【００１５】
次に図３を用いて動作を説明する。上記の構成において、電子写真装置となるプリンタのスイッチを入れてプリンタを始動させると、熱ロール１１ａの内部のヒータ１４に給電を開始し、熱ロール１１ａの温度が上昇する。なお、この際、熱ロール１１ａは停止状態で、用紙搬送は停止しており、且つ用紙６が熱ロール１１ａに接触していない状態になっている。
【００１６】
熱ロール１１ａの温度上昇を第１の温度検出手段１６により監視する。第１の温度検出手段１６は、ロッド２７で接続され、ソレノイド２６により、熱ロール１１ａと接触と非接触が切り替え可能な機構となっている。第１の温度検出手段１６により熱ロール１１ａの温度が例えば１８０℃に達するとヒータ１４の給電をオフし、その後熱ロール１１ａの表面温度が１８０℃になるようにヒータ１４の給電が制御される。熱ロール１１ａの表面温度は、１８０℃に達してから所定時間後に安定する。ここで、前記所定時間は、１８０℃に達した直後の電気信号におけるオーバーシュート等を見込んで任意に設定可能である。また、ヒータ１４の発熱領域は、１８０℃に達して安定した状態において温度分布が均一になる様に配慮された上、設置されていることは言うまでもない。
【００１７】
以上の様に第１の温度検出手段１６の出力値のみに応じて制御部２０はドライバ部２１にヒータドライブ信号を送信することによりヒータ１４をＯＮ／ＯＦＦさせて熱ロール１１ａを図４に示す理想の温度分布に保つ様に制御するのである。
【００１８】
次に、この時の第２の温度検出手段１９の出力値をそれぞれ制御部２０のＡ／Ｄ変換器２２を通じてアナログ値をデジタル値に変換し、ＣＰＵ２３に取り込み、メモリ２４に記憶する。
【００１９】
要するに、熱ロール１１ａの表面温度が１８０℃に達したからと言っても、個々の温度検出手段（サーミスタ）１９自身の抵抗値のばらつきや、熱ロール１１ａ表面とサーミスタ１９との間隙のばらつき等により理想の温度分布時における個々のサーミスタ１９が示す値は、例えば第１のサーミスタが３．０ボルト、第２のサーミスタが２．９ボルト、第３のサーミスタが２．５ボルトと、ばらついたりする。
【００２０】
本発明では、個々のサーミスタが示す個々の値をメモリ２４に記憶させ、印刷時（用紙が熱ロール１１ａと加圧ロール１１ｂに加熱加圧されながら挟持搬送される状態を言う。）において、熱ロールに接触させていた第１の温度検出手段１６を非接触に切り換える。これは、高速の印刷装置においては、第１の温度検出手段１６を接触させて熱ロールを回転させると、熱ロールの寿命が短くなり、また、接触させている第１の温度検出手段１６を破損する問題が生じることを防止するためである。当然ながら、非接触とした第１の温度検出手段１６により印刷中の熱ロール１１ａの表面温度を制御することも理論的には可能であるが、この場合、第１の温度検出手段１６と熱ロール１１ａの間隙が非常に重要である。本発明においては、印刷中の熱ロール１１ａ表面を制御するための第１の温度検出手段１６をあらかじめ調整された間隙を持つ第２の温度検出手段１９とすることにより、接触と非接触切り替え機構を持つ第１の温度検出手段１６を印刷中の熱ロール１１ａの温度制御に使用しないため、その接触と非接触切り換え機構の構造を簡単にできる。制御部２０は、第２の温度検出手段１９の出力値が予めメモリ２４に記憶された出力値と等しくなる様にドライバ部２１にヒータドライブ信号を送信し、ヒータ１４をＯＮ／ＯＦＦさせる。
【００２１】
これにより、第２の温度検出手段１９として使用しているサーミスタの抵抗値のばらつき、熱ロール１１ａ外周面に対する温度検出手段の間隙のばらつき等による出力変動に影響されずに、熱ロール１１ａの温度分布を図４に示す理想の温度分布として再現することができ、トナーに一定の熱量を供給することにより安定した定着強度を得ることが可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、熱ロールの軸方向における温度を一定に保つことが可能で、安定した定着強度が得られる電子写真装置の定着装置および定着方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子写真装置の全体構成を示す概略図。
【図２】本発明の定着装置を示す要部斜視図。
【図３】本発明の定着装置制御系のブロック図。
【図４】熱ロールの軸（幅）方向における温度分布を示す説明図。
【図５】熱ロールの軸（幅）方向における温度分布を示す説明図。
【符号の説明】
１１ａ…熱ロール、１１ｂ…加圧ロール、１４…ヒータ、１６…第１の温度検出手段、１９…第２の温度検出手段、２０…制御部、２１…ドライバ部、２２…Ａ／Ｄ変換器、２３…ＣＰＵ、２４…メモリ、２５…トナー像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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