JPH01177064A

JPH01177064A - 定着ロールの温度制御装置

Info

Publication number: JPH01177064A
Application number: JP33584987A
Authority: JP
Inventors: Shizuo Sagami; 相模　静夫; Koshi Hamabe; 浜部　幸志
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は電子写真複写機、プリンター、静電転写式ファ
クシミリ等における定着装置に係り、特にロールコアの
表面に発熱層を形成した加熱定着ロールの温度制御装置
に関する。

炙米五返七電子写真プロセスでは、一般に感光体上に形成されたト
ナー画像を転写装置によって記録支持体、・例えば用紙
上に転写し、その後必要に応じてトナー画像を用紙表面
に定着して所望のコピー等を得ている。

トナー画像の定着方法としては、加熱定着法、圧力定着
法、溶剤定着法が知られている。

加熱定着法は加熱によってトナーを溶融さけ、用紙上に
付着させる方法であり、広く採用されている。

加熱定着方式にも熱風定着法、オーブン定容法、加熱ロ
ール定着法等種々おるが、加熱ロール定着法が最も一般
的である。

従来より一般的に用いられている加熱ロール方式の定着
装置は、第５図に示すように加熱ロール１と加圧ロール
Ｉｏからなり、その内部に内部加熱素子２５を収容した
加熱ロール１と、加圧ロールＩｏとの間で用紙２０を挟
持搬送する際に、加熱と加圧とを同時に行ない、感光体
ドラムから転写された用紙２０表面上の未定着トナー画
像２１を定着するものである。

このような内部加熱素子２５を用いる方式の加熱ロール
型定着装置においては、加熱素子（熱源）としてハロゲ
ンランプ等のランプが用いられているが、ロールの表面
温度を加熱定着に必要な一定の温度まで上昇させるため
には、ロール全体をその内部からランプにより加熱する
必要があり、そのため、従来の定着装置においては、１
〜Ｉｏ分程度のウオームアツプタイムを要している。従
って、オペレータがスイッチをオンにしてからそのウオ
ームアツプまでの間、複写を実施できないロス時間がお
った。また、熱の損失が大きいため、消費電力も比較的
大きく、更に温度制御装置、表面温度センサー等を必要
とし、しかも高価なハロゲンランプを使うためにコスト
アップになると共に構造も極めて複雑になり、故障に対
する信頼性も低いなどの欠点もある。

そこで、加熱ロール型定着装置の欠点を解消する方法と
して、最近、支持体ロールの周面上に発熱層を形成し、
表面にオフセット防止層を設けた加熱ロールが提案され
ている（実開昭５８−１７２９５２号等）。この方式で
あればロール表面温度を所定の温度に上昇させるために
、ロール全体を加熱する必要がないので、ウオームアツ
プタイムの短縮が容易になる。

発熱層を有するロールとしては、セラミック製ロールコ
アの表面に、発熱層を設けたもの、金属コアにシーズヒ
ータを巻き付けたもの、あるいは金属コアに絶縁された
薄膜面状の発熱体を被覆したもの等が提案されている。

更に、上記発熱体の上層に設けるオフセット防止層（離
型層）としては耐摩耗性に優れたフッ素樹脂が多用され
ている。

発明が解決しようとする問題点このような加熱定着ロールの温度制御は、−般に加熱ロ
ール表面へサーミスタやザーモカップルを接触させて温
度検出することにより行なわれていた。しかしながらサ
ーミスタ等は応答性が悪く、加熱ロール表面の設定温度
を検出した時には、実際のロール表面温度が設定値を越
えてしまうオーバーシュートが発生し易すく、ロール表
面温度の過熱によるテフロンやシリコン等の離型層の剥
離や変質を生じ易いこと、サーミスタと加熱定着ロール
が接触しているために両者の耐久性に問題があること、
定着ロールの損傷、トナー等の付着による定着画質に欠
陥が発生すること等の欠点がある。

この欠点を改善する方法として、加熱ロールの発熱層の
抵抗値を常時モニターして、これを基準の抵抗値と比較
して温度制御を行なう方法等が提案されている（特開昭
５８−１９２０６５号等）。しかし、この方法は、電圧
と電流を測定して演算処理により抵抗値を求める方式の
ため、中央制御装置（ＣＰＵ）やＡ／Ｄ変換器といった
複雑でコストの高い装置を必要とする。

従って、本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解消
し、応答性に優れ、簡素で小型で、かつ低コストな定着
ロールの温度制御装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明者等は、発熱層に流れる電流値を、基準の電流値
と比較して発熱層への給電を制御する方式により前記の
問題点を解決した。

すなわち、本発明は、支持体ロール上に発熱層を形成し
てなる加熱定着ロールの発熱層に流れる電流Ｉを所定間
隔毎に検知し、その電流値を基準電流値Ｉ。と比較して
発熱層への給電を制御することを特徴とする定着ロール
の温度制御装置である。

以下、添付図面に基いて本発明の詳細な説明する。

第６図及び第７図はそれぞれ本発明の温度制御装置が適
用される加熱定着ロールを備えた定着装置例のロール軸
方向の断面図及び側断面図である。

加熱ロール１は、円筒状の支持体コア２の周囲に所定の
幅で発熱層３を被覆し、さらにその表面にプライマーＥ
ｉ４ｂを介して離型層４ａを被覆して形成されている。

支持体ロールコア２は、パイプ状に製造された、アルミ
ナあるいはムライト材料等からなるセラミックの他ホウ
ロウその他無機物で表面が絶縁処理された金属である。

発熱層３としては、ニッケルーホウ素合金とガラスバイ
ンダーから製造されるＮｉ含有抵抗体（特願昭６１−３
０５３８７号）、アルミナ、マグネシア、及びアルミナ
・マグネシアスピネルの１種又は２種以上の酸化物とニ
ッケルークロム合金とを含む抵抗体、タングステン、モ
リブデン、モリブデン−マンガン等の導体ペーストを厚
み、幅、形状、長さを適宜設定してスクリーン印刷等の
厚膜手法により得られる抵抗体などのばかパターンを有
する抵抗体が適用可能である。

プライマー層４ｂは耐熱性の樹脂であり、例えばフッ素
系の樹脂であるダイキン社製のＥＤ−７１３９ＢＫＤや
デュポン社製のＳ系プライマーおるいはポリイミド系の
ものが用いられる。

離型層４ａとしては、熱収縮チューブが使用される。デ
ユープを構成する樹脂としてはテトラフルオロエチレン
とパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦ
Ａ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴｌ＝Ｅ）、テ
トラフルオロエチレンとへキサフルオロプロピレンとの
共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンとエチレ
ンとの共重合体（ＦＴＦＥ）、ジフルオロエチレン重合
体（ＰＶＤＦ）などのフッ素系樹脂あるいはポリエチレ
ン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが用いられる
。

支持体ロールコア２の両側部には、円筒状電極５．５ａ
が設けられてあり、この円筒状電極と、発熱層とは導線
６，６ａで接続されている。円筒状電極５，５ａは、加
熱ロール１を支持するずぺり軸受７，７ａに接触するも
ので、このすべり軸受７，７ａには各々電源からの導線
８，８ａが接続される。

複写機のフレーム１５，１５８には、絶縁性の部材で形
成された軸受ハウジング１６，１６８か各々設けられ、
その軸受ハウジングに上記のすべり軸受７，７ａが支持
されている。導線８，８ａは、軸受ハウジングに形成さ
れた孔１７，１７８を介して接続され、ざらに軸受ハウ
ジング１６の外側に、駆動用ギヤ１８が固定されていて
、このギアがモーター側ギア１９に噛合って加熱ロール
１を回転させるようになっている。

加熱ロール１に対向して設けられる加圧ロールＩｏは第
１図及び第２図に示されているように、金属コア１１の
表面に弾性体１２を被覆した状態で形成され、スプリン
グ等により５Ｋｙ程度の加重で加熱ロールに接触させて
いるもので、その両側は軸受部材１３により支持され、
自由回転が可能なようにして設けられ、加熱ロール１の
回転に従って回転する。

また、定着装置は、第２図に示すように、その加熱ロー
ル１と加圧ロールＩｏとの挟持部の両側に、ガイド板２
４によって用紙搬送路が形成されており、その用紙搬送
路に搬送されてくる用紙２０の表面に形成されているト
ナー画像２１を、加圧と加熱により定着する。

ところで、加熱定着ロールの発熱体層３の抵抗値の温度
特性は第１図に示すとおりであり、温度Ｔ増加につれて
抵抗値Ｒが高くなり、従って発熱体層に流れる電流は温
度上昇につれて減少する。

本発明はこの温度−電流特性を利用して定着ロール１の
温度制御を行なうものである。すなわち、本発明では発
熱層の電流Ｉを所定間隔でモニターし定着ロールの設定
温度における発熱層の電流値Ｉｏを基準にして、Ｉが■
０以下のときに給電を停止するかあるいは低電流に切り
換え、モニターでＩｏ以上のときには■がＩｏに達する
までフル出力で給電を行なうものである。

第２図は１実施例の制御回路図であり、第３図は制御部
のブロック図であり、更に第４図は動作タイミング図で
ある。

図においてＣＴ１　、ＣＴ２はカレントトランスで必り
、５ＣＲＩ　、５ＣＲ２はそれぞれ、閉回路の電圧検出
回路、電流検出回路を省略した形で示している。但し、
電流検出回路は一担電圧値に置きかえて検出するように
しである。

まず、フル出力（定電圧）でオンし、その時の出力電流
を検出し、その値でその後の出力状態を決定する。スタ
ート時高出力電流１ｈ（例えば７Ａ程度）が流れ定着ロ
ール１の発熱層３が昇温する。第１図における発熱層２
の温度特性により抵抗値が上がると制御回路の出力電流
が低下する（第４図参照）、その時の電流が設定電流■
０（例えば５Ａ程度）よりも高い時はそのままＩがＩｏ
になるまで出力を続ける。また、低い時は出力オフ（完
全にゼロ）とする場合と、低出力状態（低電流ＩｆＪ、
例えば１〜２Ａ程度）とする場合の２つの方法があるが
、加熱定着ロールの立上りがよく、精密な温度制御が可
能である点で後者の方法が好ましいので、以下低電流方
式について説明する。

一定間隔の所定時間（例えば０．２〜０．５秒）毎に発
熱層３の電流値Ｉを測定し、ＩがＩｏ以上のときには再
びフル出力で、発熱層３へ電力を供給する。給電時の出
力電流を検出し■がＩｏ以下となったら低出力状態に切
り変え、所定時間後に再びＩを測定しＩがＩｏ以上であ
ればフル出力で給電し、ＩがＩｏ以下でおれば低出力状
態を続け、このような制御を繰返Ｊことによって、定着
ロール１の温度を精度よく制御することができる。

発明の効果以上のように本発明の温度制ａ装置は発熱層の電流値変
化より温度状態を検知し制御するものである。

本発明によればＣＰＵ　　ＡＤ変換器のような高価な素
子を使用することなく、簡素な回路で、低コス１〜で温
度制御が可能であり、また、出力を完全に停止せずに低
出力状態で給電することによって加熱ロールの温度変動
が少なくなり、より精密な温度制御ができ、従って定着
ムラのない高品質なコピーを１ｑることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は発熱層抵抗値の湿度特性図、第２図は本発明装置例の制御回路図、第３図は本発明装置例の制御部のブロック図、第４図は
本発明装置例の動作タイミング図、第５図は従来の加熱
ロール方式の定着装置の側断面図、第６図は発熱体層を有する加熱定着ロールを備えた定着
装置の構成を示すロール軸方向の断面図、第７図は同じ
く側断面図である。図中符＠：１．１ａ・・・加熱ロール；　２・・・支持体ロールコ
ア；　３・・・抵抗発熱体層；　４ａ・・・離型層：４
ｂ・・・プライマー層：５，５ａ・・・円筒状電極：６
．６ａ・・・導線ニア、７ａ・・・すべり軸受：８・・
・導線；　９・・・ギャップ：　　Ｉｏ．Ｉｏａ・・・
加圧ロール；　１１・・・金属コア：　１２・・・弾性
体；１３．１３ａ・・・軸受：　　１４，１４ａ・・・
軸；１５．１５ａ・・・フレーム：　　１６，１６ａ・
・・軸受ハウジング：　　１７，１７ａ・・・孔；　１
８・・・駆動用ギア；　１９・・・モータ側ギア；　２
０・・・用紙；２１・・・トナー画像；　２３・・・剥
離爪；　２４・・・ガイド板；　２５・・・内部加熱素
子。特許出願人　富士ゼロックス株式会社代理人　弁理士　　大　家　邦　久０　　　　　　混成Ｔ　−高第１図第２図第３図第４図第５図第７図

Claims

【特許請求の範囲】１）支持体ロール上に発熱層を形成してなる加熱定着ロ
ールの発熱層に流れる電流Ｉを所定間隔毎に検知し、そ
の電流値を基準電流値Ｉｏと比較して発熱層への給電を
制御することを特徴とする定着ロールの温度制御装置。２）検知した発熱層の電流値Ｉが、基準電流値Ｉｏ以上
のときはＩがＩｏになるまでフル出力で給電し、基準電
流値Ｉｏ未満のときは低出力で給電する特許請求の範囲
第１項に記載の定着ロールの温度制御装置。