(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、加熱ヒータを備えた加熱ローラとの間に無端状の定着ベルトを張設し、該定着ベルトを介して下方より押圧する加圧ローラを設けて該定着ベルトと該加圧ローラ間にニップ部を構成し、該加熱ローラと該ニップ部間における該定着ベルトの下方において記録媒体支持体を設けて該定着ベルトとの間に加熱通路を形成した電子写真装置用定着装置の制御方法であって、前記定着ローラ上のベルト温度または前記定着ローラの表面温度が第１の設定温度未満の場合には、前記加熱ローラ上のベルト温度または前記加熱ローラの表面温度が第２の設定温度になるように前記加熱ヒータの放熱量を制御し、
前記定着ローラ上のベルト温度または前記定着ローラの表面温度が前記第１の設定温度以上の場合には、前記定着ローラ上のベルト温度または前記定着ローラの表面温度が該第１の設定温度になるように前記加熱ヒータの放熱量を制御することを特徴とする電子写真装置用定着装置の制御方法。
【請求項２】
さらに、前記定着ロール及び前記加圧ロールのそれぞれを外部から加熱するもう一つの加熱ヒータを有する電子写真装置用定着装置の制御方法であって、
該加熱ヒータの放熱量を、前記加熱ローラに設けた前記加熱ヒータと同一の方法によって制御することを特徴とする請求項１記載の電子写真装置用定着装置の制御方法。
【請求項３】
さらに、前記定着ロール及び前記加圧ロールのそれぞれに加熱ヒータを有する電子写真装置用定着装置の制御方法であって、
該加熱ヒータの放熱量を、前記加熱ローラに設けた前記加熱ヒータと同一の方法によって制御することを特徴とする請求項１記載の電子写真装置用定着装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等において、記録媒体上の未定着トナーを溶融圧着し、記録媒体に定着させるために使用する電子写真装置用定着装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時の電子写真装置用定着装置においては、図４に示すように、定着ローラＲ1と加熱兼テンションローラＲ3（以下、単に「加熱ローラ」と略称する。）間に定着ベルトＢを張設し、この定着ベルトＢを介して下方より押圧する加圧ローラＲ2を設けたベルト定着方式と、記録媒体Ｄの予熱とを組み合わせた技術が開発されている。これによって、予熱によりニップ部の温度を低く設定でき、熱容量の小さい定着ベルトＢを用いることで、ニップ部通過時に定着ベルトＢの温度を急速に冷却させ、ニップ部出口での定着ベルトＢと分離するトナーの凝集力を高めることで、定着ベルトＢとトナーとの離型性を高めて、オイルレス或いは微量のオイルしか塗布しない場合でも、オフセットのない鮮明な定着画像が得られる。この装置は、加熱ローラ方式では解決できなかった離型性とオイルの塗布の問題を解決した定着装置として知られている。
【０００３】
この従来の定着装置１０の構成を以下に簡単に説明する。定着装置１０は、定着ローラＲ1と、加圧ローラＲ2と、加熱ローラＲ3を備え、定着ローラＲ1と加熱ローラＲ3間に定着ベルトＢが張設されている。
【０００４】
定着ベルトＢの上部にはオイル塗布ローラＲ4が設けられる。また、定着ベルトＢの下部には隙間をあけて記録媒体支持体としてのガイド板Ｇが設けられ、定着ベルトＢの下部とガイド板Ｇの間に記録媒体の加熱通路Ｐを形成している。
【０００５】
定着ベルトＢは、加熱ローラＲ3が加圧レバーＵにより定着ローラＲ1と隔離する方向に加圧されることで所望の張力を得るとともに、定着ローラＲ1で駆動することによりスリップや緩みのない安定した回転をすることができる。
【０００６】
加熱ローラＲ3の内部には、加熱源として加熱ヒータＨが備えられる。また、加熱兼テンションローラＲ3の芯金面の温度測定のためにサーミスタＳを設けている。
【０００７】
上記構成を有する従来の電子写真装置用定着装置１０では、サーミスタＳ及び図示しないコントローラによって、加熱ローラＲ3の芯金面の温度が設定温度となるように加熱ヒータＨの放熱量を制御している。
【０００８】
上記のような加熱ヒータＨの制御方法によると、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度は、定着ベルトの回転時間に応じて変化し、通紙時において一定ではないため、回転時間が短い場合には定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が低く、この温度を上昇させるため、加熱ローラＲ3の設定温度を高くして、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が定着可能領域に入るように制御する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フルカラーの連続コピー時等においては、定着ベルトＢの回転時間が長くなるため、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が上昇し、すなわちニップ部出口の温度が上昇し、図５に示すような温度特性となる。
【００１０】
同図において、横軸は定着ベルトＢの回転時間を、縦軸は各ローラ上の定着ベルトＢの温度を示す。まず、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度が設定温度Ｔ2になるように加熱ヒータＨの放熱量を制御した場合の温度特性について説明する。この場合、同図の上方における実線で示した波線Ｗ1が加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度を示す。一方、その下方の特性曲線Ｃ1が定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度の変化を示す。
【００１１】
待機時間を経て、定着ベルトＢの回転時間が長くなるに従い、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が上昇する。そして、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が定着上限温度Ｔ1を超えると、オフセット、または、薄紙のジャムが発生する可能性が大きくなる。なお、同図の破線で示す定着下限温度Ｔ1’より定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が低くなると、低温オフセット、またはトナーの未定着の領域が生ずる等の問題が生ずる。従って、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度は、定着上限温度Ｔ1と定着下限温度Ｔ1’との間にある場合が正常状態である。
【００１２】
表１に示すように、定着ベルトＢの線速が大きくなると、さらに上記傾向が大きくなる。表１は、定着ベルトＢの線速を変化させて、定着ベルトＢの所定の空転時間経過後の加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度及び定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度を測定するとともに、ジャムまたはオフセットが発生するか否かについて調べた試験の結果を示す。同表中のジャム・オフセット発生の欄の○印がジャムまたはオフセットが発生しなかった場合、×印がジャムまたはオフセットが発生した場合を示す。
【００１３】
【表１】
0003834110.tif 000002
【００１４】
試験にあたっては、ポリイミド１００μ＋シリコーンゴム１００μの定着ベルトと、シリコーンスポンジ３０ＨＳ（ｔ＝４）の定着ローラと、シリコーンスポンジ４０ＨＳ（ｔ＝４）の加圧ローラを使用し、加熱ローラの設定温度を１５０℃として、圧力１４．６ｋｇ／片で、４５ｋｇ紙（５２．３ｇ／ｍ2紙）で先端余白なし、全ベタの紙を使用した。
【００１５】
この表より明らかなように、定着ベルトＢの線速が、８０ｍｍ／ｓｅｃから１２０ｍｍ／ｓｅｃに大きくなると、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度がより早く上昇して、定着上限温度Ｔ1より定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が高くなり、オフセット、または、薄紙のジャムが発生する可能性が大きくなる。
【００１６】
この対策として、図５に示すように、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が最高の時に定着上限温度Ｔ1以下となるように、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度を設定温度Ｔ2’にすると（この場合の特性を破線Ｗ2及びＣ2で示す。）、オフセット、薄紙のジャムの発生は防止することができるが、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が定着下限温度Ｔ1’に達するまでにより長い時間が必要となり、コピー速度がＴｓからＴｓ’に低下するという問題がある。
【００１７】
そこで、本発明は上記従来の電子写真装置用定着装置の制御方法における問題点に鑑みてなされたものであって、オフセット及び薄紙のジャムが発生することがなく、定着性にも問題がなく、コピー速度が低下することのない電子写真装置用定着装置の制御方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、定着ローラと、加熱ヒータを備えた加熱ローラとの間に無端状の定着ベルトを張設し、該定着ベルトを介して下方より押圧する加圧ローラを設けて該定着ベルトと該加圧ローラ間にニップ部を構成し、該加熱ローラと該ニップ部間における該定着ベルトの下方において記録媒体支持体を設けて該定着ベルトとの間に加熱通路を形成した電子写真装置用定着装置の制御方法であって、前記定着ローラ上のベルト温度または前記定着ローラの表面温度が第１の設定温度未満の場合には、前記加熱ローラ上のベルト温度または前記加熱ローラの表面温度が第２の設定温度になるように前記加熱ヒータの放熱量を制御し、前記定着ローラ上のベルト温度または前記定着ローラの表面温度が前記第１の設定温度以上の場合には、前記定着ローラ上のベルト温度または前記定着ローラの表面温度が該第１の設定温度になるように前記加熱ヒータの放熱量を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、さらに、前記定着ロール及び前記加圧ロールのそれぞれを外部から加熱するもう一つの加熱ヒータを有する電子写真装置用定着装置の制御方法であって、該加熱ヒータの放熱量を、前記加熱ローラに設けた前記加熱ヒータと同一の方法によって制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、さらに、前記定着ロール及び前記加圧ロールのそれぞれに加熱ヒータを有する電子写真装置用定着装置の制御方法であって、該加熱ヒータの放熱量を、前記加熱ローラに設けた前記加熱ヒータと同一の方法によって制御することを特徴とする。
【００２１】
本発明によれば、定着ローラ上の定着ベルトの温度または定着ローラの表面温度が第１の設定温度未満の場合には、加熱ローラ上の定着ベルトの温度または加熱ローラの表面温度が第２の設定温度になるように加熱ヒータの放熱量を制御し、前記定着ローラ上の定着ベルトの温度または定着ローラの表面温度が前記第１の設定温度以上の場合には、該定着ローラ上の定着ベルトの温度または定着ローラの表面温度が該第１の設定温度になるように前記加熱ヒータの放熱量を制御するようにしたため、オフセット及び薄紙のジャムが発生することがなく、定着性にも問題がなく、コピー速度が低下することもない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる電子写真装置用定着装置の制御方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明にかかる電子写真装置用定着装置１の基本構成は、図１に示すように、上記従来の電子写真装置用定着装置１０と同様であって、図４と同一の構成要素については同一の参照番号を付して詳細説明を省略する。
【００２３】
本発明にかかる定着装置１は、定着ローラＲ1と、加圧ローラＲ2と、加熱ローラＲ3と、定着ローラＲ1と加熱ローラＲ3間に帳設された定着ベルトＢ等で構成される。
【００２４】
定着ベルトＢの上部にはオイル塗布ローラＲ4が設けられ、下部にはガイド板Ｇが設けられ、定着ベルトＢの下部とガイド板Ｇの間に記録媒体の加熱通路Ｐが形成される。定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの表面には、温度測定のため、第１のサーミスタ２が設けられ、この第１のサーミスタ２は第１のコントローラ３を介してリレー４と接続されている。
【００２５】
加熱ローラＲ3の内部には、加熱源として加熱ヒータＨが備えられる。また、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの表面には、温度測定のため、第２のサーミスタ５が設けられ、この第２のサーミスタ５は第２のコントローラ６を介してリレー４に接続されている。
【００２６】
次に、上記電子写真装置用定着装置１の制御方法について説明する。
上記定着ローラＲ1及び加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度の設定値を、それぞれＴ1、Ｔ2とし、基本的に、両ローラＲ1、Ｒ3上の定着ベルトＢの温度がこれらの設定値Ｔ1、Ｔ2となるように加熱ヒータＨの放熱量が制御される。
【００２７】
通常待機状態においては、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度は、設定温度Ｔ1以下にあり、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの第２のサーミスタ５及び第２のコントローラ６によって、この加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度が設定温度Ｔ2になるように加熱ヒータＨの放熱量が制御される。
【００２８】
定着ベルトＢが回転すると、定着ローラＲ1と加圧ローラＲ2は、定着ベルトＢの熱伝達により温められ、両ローラＲ1、Ｒ2上の定着ベルトＢの温度が上昇する。そして、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度がＴ1に達すると、リレー４が切り替わり、第１のサーミスタ２及び第１のコントローラ３によって定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度がＴ1となるように加熱ヒータＨの放熱量が制御される。なお、定着ベルトＢの回転が停止した直後等においても、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度Ｔ1以上の場合には、同様に、第１のサーミスタ２及び第１のコントローラ３によって定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度がＴ1となるように加熱ヒータＨの放熱量が制御される。
【００２９】
定着ベルトＢが停止した後は、徐々に定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が低下して設定温度Ｔ1未満になる。すると、再びリレー４が切り替わり、第２のサーミスタ５及び第２のコントローラ６によって加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度がＴ2となるように加熱ヒータＨの放熱量が制御される。
【００３０】
次に、上記本発明にかかる電子写真装置用定着装置の制御方法によって制御した場合の温度特性を図２に示す。図５の場合と同様に、横軸は定着ベルトの回転時間を、縦軸は各ローラ上の定着ベルトＢの温度を示す。図２の上方における実線で示した波線Ｗが加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度を示し、その下方の特性曲線Ｃが定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度の変化を示す。
【００３１】
待機時間から、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が上昇して設定温度Ｔ1に達するまでは、従来と同様に、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度が設定温度Ｔ2になるように制御されている。定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度Ｔ1に達すると、リレー４が切り替わり、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度Ｔ1になるように加熱ヒータＨの放熱量が制御されるため、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度（定着上限温度）Ｔ1より上昇することはなく、オフセット及び薄紙のジャムが発生することはない。なお、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度Ｔ1になるように加熱ヒータＨの放熱量を制御してからは、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度が徐々に低下するが、加圧ローラＲ2の表面の温度曲線（Ｃ’）及び予熱部（ガイド板Ｇ及び雰囲気）の温度（曲線Ｃ”）が上昇して、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度低下分を補うため、装置の定着性に問題はない。
【００３２】
次に、表２及び図３を参照して、上記従来の制御方法と本発明にかかる制御方法とを比較した実験例を示す。表２は、従来の制御と本発明の制御において、定着ベルトＢの一定の空転時間経過後の加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度及び定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度を測定するとともに、ジャム、オフセットの発生及び定着性を調査した試験の結果を示す。同表中のジャムまたはオフセット発生の欄には、１０回試験を行ってジャムまたはオフセットの発生した回数が記載されている。また、定着性の良否の欄には○印が記載され、定着性に問題がなかったことを示している。
【００３３】
【表２】
0003834110.tif 000003
【００３４】
試験にあたっては、ポリイミド１００μ＋シリコーンゴム１００μの定着ベルトと、シリコーンスポンジ３０ＨＳ（ｔ＝４）の定着ローラと、シリコーンスポンジ４０ＨＳ（ｔ＝４）の加圧ローラを使用し、線速８０ｍｍ／ｓｅｃ、圧力１４．６ｋｇ／片で、定着ローラの設定温度Ｔ1を１３５℃〜１４０℃とし、加熱ローラの設定温度Ｔ2を１５５℃〜１６０℃として、４５ｋｇ紙（５２．３ｇ／ｍ2紙）で先端余白なし、全ベタの紙をジャムの有無を確認するために使用し、５５ｋｇ紙（６４ｇ／ｍ2紙）先端余白有り、全ベタの紙をオフセット及び定着性の確認のために使用した。
【００３５】
表２に示すように、従来の制御によると、Ｂが回転してから徐々に定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が上昇し、定着ベルトＢの回転開始後４０秒を超えると、定着上限温度の１４０℃を超えてしまうため、定着性には問題ないものの、オフセット及び薄紙のジャムの発生率が徐々に上昇し、定着ベルトＢの回転開始後３００秒後には、ほとんどの薄紙にジャムが発生し、５０％の紙にオフセットが発生する。
【００３６】
一方、本発明の制御によると、表２及び図３に示すような結果となる。
図３において、実線で示した波線Ｗが加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度であり、その下方の特性曲線Ｃが定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度の変化を示す。
【００３７】
待機時間から、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が上昇して設定温度１３５℃に達するまでは、従来と同様に、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度が設定温度１５５℃〜１６０℃になるように加熱ヒータＨの放熱量が制御されている。定着ベルトＢの回転後４０秒経過した時に、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度１３５℃に達し、リレー４が切り替わり、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度１３５℃〜１４０℃になるように加熱ヒータＨの放熱量が制御されるため、以後、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が定着上限温度１４０℃より上昇することはない。従って、オフセット及び薄紙のジャムが発生することはない。
【００３８】
なお、定着ローラＲ1上の定着ベルトＢの温度が設定温度１３５℃〜１４０℃になるように加熱ヒータＨの放熱量を制御してからは、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度が徐々に低下し、１４４℃〜１５０℃の間を推移するが、曲線Ｃ’で示す加圧ローラＲ2の表面の温度及び曲線Ｃ”で示す予熱部（ガイド板Ｇ及び雰囲気）の温度が上昇して、加熱ローラＲ3上の定着ベルトＢの温度低下分を補うため、装置の定着性に問題はない。
【００３９】
なお、上記実施例は、加熱ヒータＨを加熱ローラＲ3に設けた場合を示しているが、この加熱ローラＲ3に備えた加熱ヒータＨに加えて、前記定着ロール及び前記加圧ロールのそれぞれを外部から加熱するもう一つの加熱ヒータを有する電子写真装置用定着装置の場合、または、前記定着ロール及び前記加圧ロールのそれぞれに加熱ヒータを有する電子写真装置用定着装置の場合にも、追加した加熱ヒータの放熱量を、前記加熱ローラに設けた前記加熱ヒータと同一の方法によって制御することも可能である。
【００４０】
また、上記実施例においては、各ローラ上のベルトの温度を測定して、加熱ヒータの制御に使用しているが、各ローラ表面の温度を測定して、加熱ヒータの制御に使用することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、オフセット及び薄紙のジャムが発生することがなく、定着性にも問題がなく、コピー速度が低下することもない電子写真装置用定着装置の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子写真装置用定着装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明にかかる電子写真装置用定着装置の制御方法を適用した場合の各ロール上の定着ベルトの温度特性を示す図である。
【図３】本発明にかかる電子写真装置用定着装置の制御方法を使用した実験例を示す図である。
【図４】従来の電子写真装置用定着装置の構成を示す概略図である。
【図５】従来の電子写真装置用定着装置の制御方法を適用した場合の各ロール上の定着ベルトの温度特性を示す図である。
【符号の説明】
１      電子写真装置用定着装置
２      第１のサーミスタ
３      第１のコントローラ
４      リレー
５      第２のサーミスタ
６      第２のコントローラ
Ｂ      定着ベルト
Ｄ      記録媒体
Ｇ      ガイド板
Ｐ      加熱通路
Ｒ1     定着ローラ
Ｒ2     加圧ローラ
Ｒ3     加熱兼テンションローラ
Ｒ4     オイル塗布ローラ
Ｕ      定着ベルトのテンション用加圧レバー
【図１】
0003834110.tif 000004
【図２】
0003834110.tif 000005
【図３】
0003834110.tif 000006
【図４】
0003834110.tif 000007
【図５】
0003834110.tif 000008