(57)【要約】【課題】被定着物の厚みによる定着性能のバラツキを改善し、簡単な構成で安定した性能を確保することができる加熱定着装置を提供すること。【解決手段】発熱源を備えた回転部材と、この回転部材と圧接し摺動する摺動部材と、前記回転部材と当接し前記回転部材の温度を検知する温度検知素子と、を有し、前記回転部材と前記摺動部材の圧接部で未定着像を担持した記録材を挟持搬送し加熱定着を行う加熱定着装置において、前記回転部材と前記摺動部材の圧接力を検知する圧力検知部材を設け、圧接力に応じて前記発熱源を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱源を備えた回転部材と、この回転部材と圧接し摺動する摺動部材と、前記回転部材と当接し前記回転部材の温度を検知する温度検知素子と、を有し、前記回転部材と前記摺動部材の圧接部で未定着像を担持した記録材を挟持搬送し加熱定着を行う加熱定着装置において、
前記回転部材と前記摺動部材の圧接力を検知する圧力検知部材を設け、圧接力に応じて前記発熱源を制御することを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記発熱源の制御が、前記温度検知素子を用いた温調制御における目標温度の変更であることを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記圧力検知部材を、ばねを介して前記摺動部材の圧接力を検出するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱定着装置に関するもので、詳しくは、画像形成装置に用いられる加熱定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の加熱定着装置は、所定の温度に維持されて駆動される加熱ローラと、これに対向して圧接従動する加圧ローラとで、被定着物を挟持搬送しながら加熱加圧定着するように構成されていた。
【０００３】
これに対し、より小型安定な加熱定着装置の構成として特許文献１には、加圧ローラの代わりに加熱ローラに圧接摺動する摺動部材を設けた構成が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１５７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の発明では、温度検知素子が摺動部材のシートを介して加熱ローラと当接するように構成されており、被定着物が挟持搬送される場合、シートだけでなく被定着物も間に介する形で加熱ローラの温度を温度検知素子が検知することになる。このため、検知温度の変化率等を監視すれば被定着物の突入排出の判断が可能で専用の被定着物検知センサが不要になる等のメリットがあるものの、一方で次のような問題が残されていた。
【０００６】
つまり、被定着物を介して温度検知素子が検知する温度は、被定着物の厚みにより大きく変化し、これを基に加熱ローラの温度制御を行おうとすると、加熱ローラの表面温度が大きく変化してしまうことを防げず、被定着物の厚みの違いによって定着性能にバラツキが生じてしまうという結果となっていた。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、被定着物の厚みによる定着性能のバラツキを改善し、簡単な構成で安定した性能を確保することができる加熱定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、発熱源を備えた回転部材と、この回転部材と圧接し摺動する摺動部材と、前記回転部材と当接し前記回転部材の温度を検知する温度検知素子と、を有し、前記回転部材と前記摺動部材の圧接部で未定着像を担持した記録材を挟持搬送し加熱定着を行う加熱定着装置において、前記回転部材と前記摺動部材の圧接力を検知する圧力検知部材を設け、圧接力に応じて前記発熱源を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記発熱源の制御が、前記温度検知素子を用いた温調制御における目標温度の変更であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記圧力検知部材を、ばねを介して前記摺動部材の圧接力を検出するよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱ローラと摺動部材の圧接力を検知する圧力検知部材を設け、この圧力検知部材の検知結果に基づいて加熱ローラの発熱源を制御することで、被定着物の厚みによる定着性能のバラツキを改善し、安定した性能の加熱定着装置が簡単な構成で提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明に係る加熱定着装置の断面図であり、同図において、１は加熱定着ローラ、２は発熱源、３は加圧摺動部材、４は加圧ばね、５は底板、６はサーモスタット、７はオイル塗布部材、８は枠体、９は電極、１０は加圧基板である。
【００１４】
ここで、加圧定着ローラ１は、中空円筒状のローラであり、内部に発熱源２としてハロゲンヒータを有し、回転駆動可能に底板５に支持されている。加圧摺動部材３は、加圧板軸１７を支持点として揺動自在に支持されており、底板５に支持された複数の加圧ばね４によって所定の圧力で加熱定着ローラ１に圧接しており、回転駆動される加熱定着ローラ１の外周面の長手方向に亘って均一に圧接している。
【００１５】
又、加熱定着ローラ１の周囲には、枠体８に支持され、且つ、電極９によってハロゲンヒータの発熱源２に直列に接続された安全装置としてのサーモスタット６と、オイル塗布部材７とが配設されている。そして、枠体８の被定着物２０の入口側と排出側は加熱定着ローラ１に近接しており、それぞれ搬送ガイドの役割を果たしている。シート状の被定着物２０は、回転駆動されている加熱定着ローラ１に対して加圧摺動部材３によって圧接することにより搬送されながら加熱加圧定着される。この際、被定着物２０に対する摩擦抵抗力は、加圧摺動部材３よりも加熱定着ローラ１の方が大きくなければならない。
【００１６】
図２は図１の圧接部の一部を拡大して示している。
【００１７】
本実施の形態における加熱定着ローラ１は、直径１９ｍｍ、肉厚２ｍｍのアルミ製円筒状芯金１５の外周面に厚さ５００μｍのシリコーンゴム層１６を設けており、端部に取り付けられた駆動歯車（図示せず）を介して回転駆動される。加圧摺動部材３は、ＰＰＳ等の耐熱性樹脂で成型された加圧基板１０上に摺動性の高い耐熱性樹脂シートとしてフッ素樹脂系のＰＦＡシート（５０μｍ厚）１１を設け、このシート１１が加熱定着ローラ１及び被定着物２０の裏面との接触面となる。この加圧摺動部材３は、長手方向に亘って配置された複数の加圧ばね４により均一に加圧されている。
【００１８】
又、被定着物２０が通過する部分の加熱定着ローラ１との圧接部には、加圧基板１０に凹部を設けて、弾性体としてシリコーンスポンジ１３を介して温度検知素子としてＮＴＣサーミスタ１２が設けられており、当接圧及び当接位置共に安定している。サーミスタ１２は、リード線１４によって温調回路基板２１に接続されるとともに、該シート１１を介して加熱定着ローラ１のシリコーンゴム層１６又は被定着物２０の裏面に当接する。サーミスタ１２の検出信号によって温調回路基板２１が作動され、発熱源２のハロゲンヒータを駆動し、所定の温度に維持するよう構成されている。
【００１９】
図３は図１の複数ある加圧ばね４のうちの１つと底板５の接続部分を拡大して示す図である。
【００２０】
加圧ばね４の下には加圧ばね受け１８が配置され、更にその下には圧力センサ１９が埋設されている。図１において、シート状の被定着物２０が、回転駆動されている加熱定着ローラ１と加圧摺動部材３によって圧接、搬送されると、被定着物２０の厚みにより加圧ばね４に加わる圧力が変化する。この圧力を加圧ばね受け４を介して圧力センサ１９によって検出可能な構成となっている。圧力センサ１９のリード線２３は、温調回路基板２１に接続されており、温調目標温度を切り替えるために使用される。一般に、圧力センサは温度特性を有しているので、加圧基板１０ではなく、加圧ばね４を介して底板５に圧力センサ１９を設けることで、加熱定着ローラ１の発熱の影響を回避するよう構成されている。
【００２１】
図４は温調回路基板２１の構成を示している。
【００２２】
サーミスタ１２のリード線１４は、コネクタ部２４に接続され、コンパレータ２６に入力されている。コンパレータ２６の他方の入力端子には、抵抗分割された基準電圧が入力されており、サーミスタ１２の両端の電圧が基準電圧を超えればコンパレータ２６の出力は、ハロゲンヒータで構成される発熱体２の通電をオフするように働き、基準電圧を下回れば通電をオンさせるように働くので、設定温度による温調制御が実現されている。
【００２３】
コネクタ部２９は、ＳＳＲ（図示せず）を介してハロゲンヒータに接続され、ハロゲンヒータをオン／オフ制御できる構成となっている。コネクタ部２５には圧力センサ１９のリード線２３が接続されており、圧力センサ入力調整回路２２にその信号が入力されている。
【００２４】
圧力センサ入力調整回路２２では、信号のオフセット調整と増幅を行うように構成されており、その出力は圧力センサ１９に加わる圧力に比例した電圧になるように調整されている。この出力がコンパレータ２７に入力され、コンパレータ２７で基準電圧と比較されてその出力信号は設定された圧力以上でＬＯＷに、設定された圧力に満たないとＨＩＧＨになるように構成されている。
【００２５】
設定圧力に満たないとトランジスタ２８がＯＮになるので、コンパレータ２６の基準電圧入力が低くなり、温調目標温度上げる結果となる。このため、温調目標温度は、圧力が高い（被定着物２０の厚みが厚い）と低い温度に、圧力が低い（被定着物２０の厚みが薄い、又は被定着物２０が挟持されていない）と高い温度に設定される構成となっている。
【００２６】
図５は従来の制御における、被定着物２０として厚紙を用いた場合の温調結果を説明する図である。尚、図５において、縦軸が温度、横軸は時間で、実線はサーミスタ１２の検出温度、破線は加熱定着ローラ１の表面温度を示している。
【００２７】
時間Ｔ１の始まりにおいて被定着物２０の先端が圧接部に進入してきたことにより、検出温度、表面温度共に一気に低下している。しかし、検出温度が低下したことにより温調回路基板２１の動作でハロゲンヒータである発熱体２が通電され、急速に検出温度は回復してゆき、Ｔ２の間は温調の目標温度に保たれる。Ｔ２の終わりにおいて被定着物２０の後端が圧接部から離脱することで、検知温度は一旦急激に上昇し、緩やかに温調目標温度へ収束していくことを示している。
【００２８】
ここで、破線の表面温度に着目してみると、Ｔ２及びそれに先駆ける期間、大幅に温調目標温度を超えており、定着オフセット等の問題が発生する原因となっている。
【００２９】
図６は従来の制御における、被定着物２０として薄紙を用いた場合の温調結果を説明する図である。
【００３０】
被定着物２０の奪う熱量が比較的少ないので、厚紙の時に比べて表面温度の上昇が少なく、特に問題を生じない。
【００３１】
図７は本実施の形態の制御における、被定着物２０として厚紙を用いた場合の温調結果を説明する図である。
【００３２】
本実施の形態では、被定着物の厚みが厚い場合、圧力センサ１９によりこれを検知して温調目標温度を下げるように構成されているので、Ｔ３及びＴ４の期間は低い目標温度が採用されている。この結果、Ｔ４の期間はＴ２の期間よりも検出温度が低く制御されており、このときの表面温度も図５より低く、問題の発生しないものとなっている。
【００３３】
図８は本実施の形態の制御における、被定着物２０として薄紙を用いた場合の温調結果を説明する図である。この場合は図６に示したものと制御は変わらないので、同様に問題は発生しない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる任意の加熱定着装置に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る加熱定着装置の断面図である。
【図２】図１の一部を拡大した断面図である。
【図３】図１の一部を拡大した断面図である。
【図４】温調回路基板の構成図である。
【図５】従来の制御における温調結果を示す図である。
【図６】従来の制御における温調結果を示す図である。
【図７】本実施の形態の制御における温調結果を示す図である。
【図８】本実施の形態の制御における温調結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    加熱定着ローラ
２    発熱源
３    加圧摺動部材
４    加圧ばね
５    底板
６    サーモスタット
７    オイル塗布材
８    枠対
９    電極
１０    加圧基板
１１    シート
１２    サーミスタ
１３    シリコーンスポンジ
１４    リード線
１５    円筒状芯金
１６    シリコーンゴム層
１７    加圧板軸
１８    加圧ばね受け
１９    圧力センサ
２０    被定着物
２１    温調回路基板
２２    圧力センサ入力調整回路
２３    リード線
２４    コネクタ
２５    コネクタ
２６    コンパレータ
２７    コンパレータ
２８    トランジスタ
２９    コネクタ
【図１】
2005077997.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005077997.tif 000008
【図７】
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【図８】
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