(57)【要約】【課題】印刷停止時の加熱ローラの温度上昇を抑え、更には次回の印刷時に必要となる加熱ローラの表面温度を保つことが可能な定着装置を提供する。【解決手段】加熱ローラの表面と対向するように冷却ファンを配置し、印刷停止時には冷却ファンを駆動し、加熱ローラの表面温度の温度上昇率に基づいて、前記冷却ファンの駆動を停止することにより解決される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータを内蔵した加熱ローラと、前記加熱ローラに対し圧接可能に設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラの表面温度を検出する温度検出手段とを備え、前記加熱ローラおよび加圧ローラの圧接部にてトナー像を保持したウェブを加熱および加圧しながら挟持搬送し、前記トナー像をウェブに定着させる印刷装置の定着装置において、
前記加熱ローラの表面と対向する位置に冷却用ファンを設け、印刷停止時に前記冷却用ファンを駆動することを特徴とする印刷装置の定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の印刷装置の定着装置において、前記温度検出手段の出力から前記加熱ローラの表面温度の温度上昇率を算出し、温度上昇率に基づいて前記冷却ファンの停止契機を決定することを特徴とする印刷装置の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電子写真装置の定着装置に係り、特にそれの温度制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用してなる印刷装置においては、ウェブ上の未定着トナー像を定着する装置として、いわゆるヒートローラ方式が多用されている。これは１本のローラに加熱源としてヒータランプを内蔵した加熱ローラと、前記加熱ローラと圧接可能に設けられた加圧ローラとの間に未定着トナー像を保持したウェブを通して挟持搬送させることによりトナー像を熱定着させるものである。トナー像の熱定着には最適の温度があり、制御部では最適温度を含む任意の温度範囲を維持するように、温度検出器にて加熱ローラの温度を検出して、ヒータランプの点灯または消灯を制御している。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８０９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、印刷動作においてはヒータランプを点灯することにより熱エネルギーを発生させるが、加熱ローラと加圧ローラとの間を通過するウェブに熱エネルギーが奪われて行く。よって、トナー像をウェブに定着させながら印刷するためには、トナーを溶かすために必要な熱エネルギーに加えて、搬送されるウェブに奪われる熱エネルギーの分を余分に供給する必要がある。
【０００５】
印刷停止時においてはウェブ搬送が停止して、加熱ローラと加圧ローラとが離れるまでヒータランプの熱制御を継続することになる。一般的にヒータランプの応答性としては、電気信号的にヒータランプを消灯してから、実際にヒータランプの発熱力が完全に無くなるまでには遅延が存在する。従って、印刷中にはヒータランプに供給する熱エネルギーとウェブが搬送されながら奪って行く熱エネルギーが平衡しているが、印刷を停止した瞬間には短時間ではあるがヒータランプに供給する熱エネルギーの方が大きくなるため、加熱ローラの表面温度は急激に上昇することになる。この現象は印刷速度が速い程、顕著に現れることになる。何故なら、印刷速度が速い方が加熱ローラと加圧ローラの圧接部をウェブが通過する時間は短時間となるため、加熱ローラの表面温度を高温にする必要があり、上述したヒータランプ消灯時の反応の遅れも大きくなるためである。その結果、定着装置が印刷可能な任意の温度より更に上昇し、加熱ローラの表面温度が異常温度に達してダメージを受け、短寿命となる問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、印刷停止時の加熱ローラの温度上昇を抑え、更には次回の印刷時に必要となる加熱ローラの表面温度を保つことが可能な定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、ヒータを内蔵した加熱ローラと、前記加熱ローラに対し圧接可能に設けられた加圧ローラと、前記加熱ローラの表面温度を検出する温度検出手段とを備え、前記加熱ローラおよび加圧ローラの圧接部にてトナー像を保持したウェブを加熱および加圧しながら挟持搬送し、前記トナー像をウェブに定着させる印刷装置の定着装置において、前記加熱ローラの表面と対向する位置に冷却用ファンを設け、印刷停止時に前記冷却用ファンを駆動することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記温度検出手段の出力から前記加熱ローラの表面温度の温度上昇率を算出し、温度上昇率に基づいて前記冷却ファンの停止契機を決定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、印刷速度が高速であっても、印刷停止時の加熱ローラの温度上昇を抑止し、加熱ローラが異常温度になる前に温度を低下させることが可能であり、更には次回の印刷時に必要となる加熱ローラの表面温度を保つことが可能な定着装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。図３に電子写真装置の加熱，加圧定着装置の一例を示す。
【００１１】
定着装置は、互いに圧接可能な一対の加熱ローラ２ならびに加圧ローラ４と、加熱ローラ２と対向し加熱ローラ２の温度を検出する温度検出器１１が配置されている。なお本例においては、温度検出器は３個配置されている構成とした。
【００１２】
加熱ローラ２は、金属からなる芯金部材と離型性弾性体からなり、内部に加熱ローラ２を加熱する加熱源としてヒータランプ３が具備されている。また、加熱ローラ２の温度は、温度検出器１１の出力に基づいて制御装置５によって制御されている。加熱ローラ２の温度は、温度検出器１１により常時検出され制御装置５に出力される。ここで、印刷可能となる加熱ローラ２の表面温度を制御温度と定義すると、温度検出器１１の出力は制御装置において制御温度と比較され、温度検出器の出力が制御温度より低い場合には、ヒータランプ３を点灯させる。逆に温度検出器１１の出力が制御温度より高い場合には、ヒータランプ３を消灯する。以上の制御により加熱ローラ２の表面温度は制御温度に保たれる。
【００１３】
この温度制御は印刷中にも実行されるが、印刷中においては搬送されるウェブＷが加熱ローラ２の熱エネルギーを奪って行くため、非印刷時よりもヒータランプ３を点灯する時間は長くなる。ヒータランプ３の点灯および消灯は、電気信号的には微小時間（数十ｎｓｅｃ〜数μｓｅｃ程度）で操作可能であるが、実際のヒータランプ３の応答性としては数百ｍｓｅｃ〜数ｓｅｃ掛かることが知られている。
【００１４】
図２に実際のヒータランプ３の点灯および消灯時の加熱ローラ２の温度変化を示す。最上段のグラフが加熱ローラ２の表面温度のグラフで、縦軸が表面温度を、横軸が時間を表している。上から２段目のグラフはヒータランプ３を点灯および消灯する電気信号のデジタル波形であり、縦軸がヒータランプ３の点灯と消灯を表し（ＨＩＧＨで点灯、ＬＯＷで消灯）、横軸は時間を表す。最下段のグラフは実際のヒータランプ３の発熱量の変化を表す図であり、縦軸がヒータランプ３の発熱量、横軸が時間を表す。
【００１５】
図２より、加熱ローラ２の表面温度が制御温度を下回っている間はヒータランプ制御用の電気信号をＯＮ（点灯）し、逆に加熱ローラ２の表面温度が制御温度より上回っている間は、ヒータランプ制御用の電気信号をＯＦＦ（消灯）していることがわかる。しかし、実際のヒータランプ３自体の応答性はそれに追従しない為、加熱ローラ２の表面温度はヒータランプ制御用の電気信号のＯＮ／ＯＦＦよりも反応が遅れることになる。
【００１６】
印刷停止時にはウェブ搬送を停止すると同時に、加熱ローラ２に圧接している加圧ローラ４を加熱ローラ２から離すことになる。印刷停止時までは、ウェブＷにトナー像を定着させるために加熱ローラ２の表面温度は制御温度に保っておく必要がある。この印刷停止のタイミングにてヒータランプ３を電気信号的にＯＦＦしても、前述したようにヒータランプ３の応答性はそれよりも鈍いため、加熱ローラ２の表面温度は更に上昇することになる。
【００１７】
本発明による定着部の構成を図１を参照しながら説明する。本発明の特徴として、加熱ローラ２を冷却するための冷却ファン１を加熱ローラ２と対向する位置に配置する。ここで、本例においては定着部の冷却ファン１は定着装置内の温まった空気を装置外へと送り出す方向に送風する（図１の矢印６の方向）冷却ファン１とするが、逆に装置外の冷えた空気を加熱ローラ２に送風する方向で駆動する冷却ファン１で構成しても良い。
【００１８】
印刷停止時には、まずウェブ搬送を停止し、加熱ローラ２から加圧ローラ４が離れるように加圧ローラ４を駆動する。これと同時にヒータランプ３を電気信号的にＯＦＦし、更に冷却ファン１を駆動する。これにより加熱ローラ２の周辺の高温の空気は装置外へと送風され、加熱ローラ２の温度上昇を抑えることが出来る。
【００１９】
しかし、このまま冷却ファン１の駆動を継続すると、加熱ローラ２の温度は更に低下することになる。一方、次の印刷動作においては加熱ローラ２の表面温度は制御温度に達している必要があり、加熱ローラ２の表面温度が制御温度に達していない場合には、制御温度に達するまで待つことになりスループットの低下に繋がる。
【００２０】
そこで本発明の更に効果的な適用例として、冷却ファン１を停止する契機に関して以下に説明する。印刷停止時に加熱ローラ２と加圧ローラ４とが離れる瞬間から温度検出器１１の出力を監視し、温度検出器１１の出力より、加熱ローラ２の表面温度の温度上昇率を算出する。ここで、ある時点での温度検出器の出力をＴｎとし、その時点から微少時間Δｔ経過した時点での温度検出器の出力をＴｎ＋１とすると、温度上昇率ΔＴｎの算出は次の式にて表すことが出来る。
【００２１】
ΔＴｎ＝（Ｔｎ＋１−Ｔｎ）／Δｔ
この式にて算出される温度上昇率ΔＴｎは、プラスの値の場合には加熱ローラ２の表面温度が上昇中であることを表し、温度上昇率ΔＴｎが±０の場合には温度変化が無いことを表し、温度上昇率ΔＴｎがマイナスの値の場合には温度が低下していることを表すことになる。従って、印刷停止時の冷却ファン１は、加熱ローラ２の表面温度の温度上昇が止まって温度が低下するタイミング、即ち温度上昇率ΔＴｎが０以下となったことを検出したタイミングにて停止することになる。
【００２２】
印刷停止時の冷却ファン１の停止タイミングに関して図４を使って具体的に説明する。まず、図４は最上段のグラフが印刷停止時の加熱ローラ２の表面温度のグラフ、上から２段目のグラフがヒータランプ３の点灯および消灯のデジタル波形、最下段のグラフが冷却ファン１の駆動および停止のデジタル波形である。図４の網掛け部の期間（図４の横軸の時間軸の０からａの期間）は印刷中を表し、この期間は通常通りに温度制御を実施する。続いて、印刷停止時（図４の時間軸のａのタイミング）に冷却ファン１を駆動し、ここから数１に基づいて温度上昇率ΔＴｎの算出を開始する。
【００２３】
まず、図４の領域１（図４の時間軸のａからｂまでの期間）においては、加熱ローラ２の表面温度は上昇中であるため温度上昇率ΔＴｎはプラスの値となっており、冷却ファン１は継続して駆動する。図４の時間軸のｂのタイミングで温度上昇率ΔＴｎは±０となり、理想的にはこのタイミングで冷却ファン１を停止することが望ましいが、温度上昇率ΔＴｎがマイナスの値となったことを検出したタイミングで停止しても良い。冷却ファン１の駆動停止後は再び通常通りに温度制御を再開する。
【００２４】
以上の制御により印刷停止時の加熱ローラ２の表面温度の温度上昇を抑えると共に、加熱ローラ２を過度に冷却することになく、次の印刷時にも影響を与えない定着装置の温度制御を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
高温で制御する熱源を備えた装置で、停止と駆動を繰り返すような装置においても適用可能と考える。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係る定着装置の概略構成図である。
【図２】加熱ローラの表面温度とヒータランプの点灯状態を示す特性図である。
【図３】従来制御による定着装置の概略構成図である。
【図４】加熱ローラの温度上昇率、ヒータランプの点灯状態および冷却ファンの駆動状態を表す特性図である。
【符号の説明】
【００２７】
１は冷却ファン、２は加熱ローラ、３は加熱ヒータランプ、４は加圧ローラ、５は制御装置、６は空気の流れ、１１は温度検出器、Ｗはウェブである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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