JPH0136106B2

JPH0136106B2 -

Info

Publication number: JPH0136106B2
Application number: JP55161092A
Authority: JP
Inventors: Zaiken Zen
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1980-11-14
Filing date: 1980-11-14
Publication date: 1989-07-28
Also published as: JPS5784474A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は電子写真複写機等における接触加熱型
定着装置に関し、更に詳しくは、内部に加熱素子
を設けた定着ローラと、定着ローラに常時又はプ
リント動作時圧接する圧接ローラと、定着ローラ
の表面温度を検出する温度検出素子と、温度検出
素子の検出温度変化によつて加熱素子への通電を
制御する手段と、定着ローラと圧接ローラとの接
触回転を制御する手段とを備えた接触加熱型定着
装置における定着ローラ表面温度の制御に関す
る。

従来技術第１図は上記定着装置における一般的な温度制
御を示すもので、電源投入後、温度検出素子の検
出温度が設定温度T₀に達したとき、加熱素子へ
の通電を停止するが、温度検出素子の検出温度と
定着ローラ表面温度との間に温度差があり、且
つ、加熱素子と定着ローラとが熱容量をもち、加
熱素子と温度検出素子間に熱抵抗があるため、制
御する際の遅れが必ず生じ、定着ローラ表面温度
は一時的に設定温度T₀より著しく上昇すると云
うオーバシユート現象が生じ、その後温度が下が
り設定温度T₀近傍の温度で安定し、スタンバイ
状態となる。このスタンバイ状態において、プリ
ント信号による定着ローラと圧接ローラとの最初
の接触回転時、定着ローラの熱が冷たい圧接ロー
ラにより奮われるため急激に低下すると云うブレ
ークダウン現象が生じ、その後温度が上昇して設
定温度T₀より低い設定温度T₁近傍の温度で安定
する。

ここで、オーバシユート現象は、定着ローラ表
面にシリコンゴム等の耐熱性弾性体を用いた場
合、芯金に用いられている金属等の熱良伝導体と
シリコンゴムの間の接着部の破損を引き起しやす
く、他方、ブレークダウン現象は、特に圧接ロー
ラの温度が低い場合、ブレークダウン量が大き
く、温度低下している圧接ローラ表面温度が設定
温度（T₁）に回復するのに数10秒かかり、この
間定着不良やコールオフセツトの原因となる。

従つて、従来よりこの問題についての対策が
種々提案され、例えば、電源投入時はオーバーシ
ユート量を見込んで所望する設定温度よりも低い
温度に設定しておき、ウエイトランプが消灯後、
タイマー回路で一定時間だけ低い設定温度に設定
し続け、その後通常の設定温度に戻すことによつ
て立上りの過度のオーバーシユートを防止する温
度制御が特開昭53−82420号公報、実開昭53−
65743号公報より提案され、一方、プリント信号
時はプリント開始時点からタイマー回路で一定時
間だけスタンバイ時の設定温度に設定し続け、そ
の後、ブレークダウン量を見込んでこれより低い
設定温度にて制御することによつて過度のブレー
クダウンを防止する温度制御が実開昭53−65743
号公報により提案されている。

この提案は、低い設定温度によりオーバーシユ
ート量を高い設定温度に比べ減ずることができ、
且つこのオーバーシユート量を見込んで高い設定
温度を決めているので、過度のオーバーシユート
を防止できると共に、高い設定温度に安定させる
所望時間も短縮できる利点があり、他方、高い設
定温度によりブレークダウン量を低い設定温度に
比べ減ずることができ、且つこのブレークダウン
量を見込んで低い設定温度を決めているので、過
度のブレークダウンを防止できると共に、低い設
定温度に安定させる所望時間も短縮できる利点が
ある。

しかしながら、この提案では、過度のオーバー
シユート並びにブレークダウンを防止できるもの
の、圧接ローラ温度を考慮した制御方法が複雑な
割にオーバーシユート量並びにブレークダウン量
を著しく減じることが望めない。また、ブレーク
ダウンを考慮して設定温度を高く設定するため、
各設定温度間の差を大きくとる必要があり、広い
範囲にわたつて正確な温度を検出する温度検出素
子が必要となり、温度検出素子の製造並びにコス
ト面で問題が多い。

目的・発明の要旨本発明は過度のオーバーシユート並びにブレー
クダウンの防止を両者の相殺により達成しようと
するもので、２段の設定温度の範囲も大幅に短縮
できる接触加熱型定着装置を提供することを目的
とする。

本発明者は、この目的を達成するために種々検
討を重ねた結果、まず、定着不良に連がるブレー
クダウン量の大きいのは、定着ローラに比べて冷
えた状態にある圧接ローラがプリント開始時、接
触回転することにより定着ローラ表面から多量の
熱を奮うためであり、この際、圧接ローラ自体を
予め加熱しておけば、このブレークダウン量を著
しく減じることができること、更に、この圧接ロ
ーラの予備加熱を立上りのオーバーシユート量を
利用して行うことによりオーバーシユート量も押
えるとができることを見い出した。

即ち、本発明の特徴は、電源投入後、温度検出
素子の検出温度がウオームアツプ終了の第１の設
定温度に達したとき、定着ローラと圧接ローラと
を所定時間接触回転させ、圧接ローラを定着ロー
ラにより予備加熱せしめることにより本発明の目
的を達成するものである。

更に本発明の特徴は、定着ローラと圧接ローラ
の接触回転中は第１の設定温度より低い第２の設
定温度で定着ローラの表面温度を制御し、所定時
間経過後は、再び第１の設定温度で定着ローラの
表面温度を制御することにより本発明の目的を達
成するものである。

実施例以下、本発明の一実施例を図面により詳述す
る。

第２図は本発明を適用した接触加熱型定着装置
の構成を示すものであり、図において１はアルミ
等の熱伝導の良好な物質からできている芯金２上
にシリコーンゴム或はフツ素樹脂等の離型材３を
薄く被覆した定着ローラであり、４は芯金５上に
比較的厚いシリコーンゴム６を被覆した圧接ロー
ラである。両ローラ１，４は互いに適当な力で圧
接され、矢印方向に回転する。熱融着性トナー粉
像７を保持した紙、布、フイルム等からなる記録
材８は矢印方向に搬送され、ローラ１，４の間で
加熱加圧される。定着ローラ１は内部熱源である
ハロゲンランプ等の加熱素子Ｈにより加熱され、
圧接ローラ４との接触面において、トナー粉像７
を溶融させるだけの充分な熱量が与えられる。ま
た定着ローラ１の表面温度はサーミスター等の温
度検出素子THによつて常に一定温度範囲にコン
トロールされている。

上記構成のローラ１，４は、スタンバイ時は放
熱を少くする為に停止し、ウオームアツプ終了時
の所定時間とプリント動作中は駆動モータＭによ
り回転するように、構成され、ローラ回転中は定
着ローラ１の表面温度はローラ停止時の設定温度
T₀より低い設定温度T₁に制御されるようになつ
ている。

第３図はその制御回路の一例を示すもので、加
熱素子Ｈと駆動モータＭとは第３図ａに示す如
く、交流電源VACから電力供給を受けて動作す
るように構成されており、そのスイツチングには
リレーRY2とリレーRY3とが用いられる。温度
検出素子THは第３図に示す如く、抵抗R₁、R₂、
R₃、R₄、半個定抵抗RT₁と共に直流電源Vcに拠
りブリツジ回路を構成し、温度の変化によつて抵
抗値を変化させ、従つて上記ブリツジ回路を構成
する抵抗R₁とR₂の電圧値の差に変動を生じせし
める如く動作する。IC₁は電圧比較器として動作
する差動増幅器で、電源入力を得るための端子
４，７、前記電圧値の偏差を検出すべく信号入力
を受ける端子２，３、及び前記偏差に従つて信号
出力を出す端子１を有し、前記出力信号はトラン
ジスターQ₁のベース、リレーRY２に接続され
る。

電源が投入された時、定着ローラ表面温度は低
温領域にあり、前記温度検出素子THの抵抗値は
高く、従つて差動増幅器IC₁の入力端子３側の電
圧が低い為、端子１からの出力も低くなり、リレ
ーRY₂がONする事でその接点２ａ１を通じて加
熱素子Ｈに前記交流電源VAcが投入される。又、
IC₁の出力端子１の電圧即ち、トランジスタＱ１
のベース電圧も低いためトランジスタＱ１はON
せずタイマー用ICIC２も動作しない。これによ
り定着ローラ表面温度は第４図曲線A₁に示す如
く上昇し、ウオームアツプ終了で温度検出素子
THの検出温度が設定温度T₀（第１の設定温度）
に達すると、前記差動増幅器IC１の入力端子３
側の電圧が高くなる為、端子１よりの出力は高レ
ベルとなりリレーRY２がOFFする。リレーRY
２のOFFにより加熱素子ＨもOFFとなる。又、
トランジスタＱ１の電圧も高レベルとなつている
為、トランジスタＱ１はONとなりリレーRY１
もONとなる。リレーRY１のONによりその接点
１ａ２を通じてタイマー用IC、IC２がONとな
り、トランジスタＱ２のベース電圧所定時間だけ
高レベル状態を維持する。この間、トランジスタ
Ｑ２は、ONとなりリレーRY３もONとなる。リ
レーRY３のONによりその接点３ａ１を通じて
定着ローラ１を回転駆動する為のモータＭ１は前
記所定時間だけONとなる。又、リレーRY３が
ONとなりモータＭにより定着ローラ１が回転し
ている間は接点３ａ２が閉じ、設定温度はT₀よ
り低い温度T₁（第２の設定温度）に切りかわる。

所定時間だけリレーRY３がONした後タイマ
ー用ICIC２の出力電圧、即ちトランジスタＱ２
のベース電圧は低レベルなるトランジスタＱ２、
リレーRY３はOFFとなる。リレーRY３のOFF
によりモータＭもOFF（定着ローラ１の回転停
止）となり、接点３ａ２が開状態となる為設定温
度はもとのT₀に再度切り換わる。

プリント信号が加わるとトランジスタＱ３のベ
ース電圧が高レベルとなりトランジスタＱ３が
ONとなる。リレーRY３はＱ２でもＱ３でもON
する為プリント信号が加わつた場合でもタイマー
用ICIC²がONとした場合と同様モータＭがONと
なり設定温度は低レベルのT₁（第２の設定温度）
に設定される。

上記実施例による定着ローラの表面温度の温度
制御を第４図の曲線Ａを用いて更に詳述する。な
お、比較のために、第１図の温度制御を曲線Ｂで
示してある。

電源を投入すると、加熱素子Ｈにより定着ロー
ラ表面温度は曲線A₁に示す如く上昇する。又、
温度検出素子THは定着ローラ表面からの熱（加
熱素子Ｈによるもの）を受け同様に曲線A₁に示
す如く急速に検出温度が上昇する。そして検出温
度が電源投入直後の設定温度T₀（第１の設定温
度）に達すると、加熱素子Ｈは通電を止められ、
設定温度T₀より低い所定の設定温度T₁（第２の設
定温度）に切り換わる、この時点でウオームアツ
プ終了となりプリント動作可能となる。

ウオームアツプ終了以後加熱素子ＨはOFFの
為定着ローラ表面温度（即ち温度検出素子THの
検出温度）は曲線A₂の如く下降し、検出温度が
設定温度T₁に達すると、加熱素子ＨはON状態と
なる。その後加熱素子Ｈは制御回路に従つて
ON、OFFを繰り返し定着ローラ温度を曲線A₃に
示す如く、所定時間設定温度T₁近辺に維持させ
るものである。尚上記過度において加熱素子Ｈは
設定温度がT₀から設定温度T₁に切り換わる際に
定着ローラ１が回転し、圧接ローラ４にオーバシ
ユート分の余分な熱が吸収され定着ローラ１の表
面温度が過度に上昇する事がない。

所定時間中にプリント信号がないとき、所定時
間経過後、設定温度がT₁からT₀に切り換わり、
同時に定着ローラ１が停止する。これにより加熱
素子ＨはONし、定着ローラ表面温度が第４図曲
線Ａ４の如く、再度上昇し、検出温度が設定温度
T₀に達すると、加熱素子ＨはOFF状態となり、
その後加熱素子Ｈは制御回路に従つてON、OFF
を繰り返し定着ローラ温度を曲線A₅に示す如く、
設定温度T₀近辺に維持させ、スタンバイ状態と
なる。尚、上記過程におけるオーバシユートは定
着ローラ１と温度検出素子THとが既に加熱され
ているので、ほとんどわずかしか生じない。

このスタンバイ状態において、プリント信号が
加わると、設定温度がT₀からT₁に切り換わり、
同時に定着ローラ１が再び回転する。これにより
加熱素子Ｈは再びOFFし、定着ローラ表面温度
は曲線A₆の如く下降し、検出温度が設定温度T₁
に達すると、加熱素子ＨはON状態となる。しか
し、ここでは、圧接ローラ４が既に定着ローラ１
により予備加熱されているので、定着ローラ１の
再回転によるブレークダウンは大幅に押えられ
る。

今、この実施例において、第１の設定温度T₀
を190℃、第２の設定温度T₁を175℃に設定した
場合、ウオームアツプ終了後のオーバーシユート
は205℃であり、曲線Ｂのオーバーシユートが240
℃以上であるのに比べ、著しく押えることが確認
された。

また、プリント信号直後のブレークダウンは
165℃乃至170℃であり、曲線Ｂのブレークダウン
が150℃であるのに比べ、そのブレークダウン量
が少なく、従つて、その回復も迅速であることが
確認された。

以上より明らかな如く、上記実施例において
は、ウオームアツプ終了と同時に設定温度を低目
の温度に切り換え、同時に定着ローラ１を回転さ
せる事で圧接ローラ４に余分な熱を分散させ、従
来生じていたオーバーシユート現象を適性範囲内
に押え、又同時に圧接ローラ４を適切な範囲まで
暖めることでプリント信号直後のブレークダウン
による定着不良を防ぐことができ、また、ウオー
ムアツプ終了で定着ローラ１が回り出すことによ
り複写装置から離れた位置に居るユーザー、オペ
レーターもプリント動作が可能な事を示す様にな
る利点がある。

なお、上述の実施例は、圧接ローラ４が定着ロ
ーラ１に常時圧接するタイプの接触加熱型定着装
置の例示であるが、圧接ローラ４がプリント動作
時定着ローラに圧接するタイプの接触加熱型定着
装置においても、同様に実施できることは言うま
でもない。

効果本発明は、上述の如く、電源投入後、温度検出
素子の検出温度が所定の温度に達したとき、定着
ローラと圧接ローラとを接触回転させ、圧接ロー
ラを定着ローラにより予備加熱せしめた接触加熱
型定着装置であるから、立上りのオーバーシユー
トがブレークダウンで相殺し、オーバーシユート
量並びにブレークダウン量自体を押えることがで
きる利点がある。

また、電源投入後、温度検出素子の検出温度が
第１の設定温度に達したとき、定着ローラと圧接
ローラとを所定時間接触回転させ、圧接ローラを
定着ローラにより予備加熱せしめ、その接触回転
中は第１の設定温度より低い第２の設定温度で定
着ローラの表面温度を制御し、所定時間経過後
は、再び第１の設定温度で定着ローラの表面温度
を制御する接触加熱型定着装置であるから、２段
の設定温度の範囲も大幅に短縮できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の温度制御特性並びに動作説明
図、第２図は本発明に適用される接触加熱型定着
装置の一実施例を示す図、第３図は第２図装置の
温度制御回路図で、第３図ａは加熱素子と駆動モ
ータとの制御回路図、第３図ｂは、温度検出素子
による温度制御回路図、第４図は第３図回路の温
度制御特性並びに動作説明図である。１……定着ローラ、４……圧接ローラ、Ｈ……
加熱素子、TH……温度検出素子、IC１……差動
増幅器、IC２……タイマー用IC、Ｍ……モータ、
RY２……リレー、T₀，T₁……設定温度（T₀＞
T₁）。

Claims

【特許請求の範囲】１内部に加熱素子を設けた定着ローラと、該定
着ローラに圧接する圧接ローラと、該定着ローラ
の表面温度を検出する温度検出素子と、該温度検
出素子の検出温度変化によつて加熱素子への通電
を制御する手段と、該定着ローラと圧接ローラと
の接触回転を制御する手段とを備えた接触加熱型
定着装置において、電源投入後、上記温度検出素
子の検出温度が所定温度に達したとき上記両制御
手段を働かせ、加熱素子への通電を停止すると共
に、定着ローラと圧接ローラとの接触回転を所定
時間だけ行わせ、圧接ローラを定着ローラにより
予備加熱せしめたことを特徴とする接触加熱型定
着装置。２前記所定温度は第１の設定温度であり、定着
ローラと圧接ローラとが接触回転する前記所定時
間中は、前記温度検出素子の検出温度が第１の設
定温度より低い第２の設定温度にて加熱素子への
通電を制御し、前記所定時間経過後は、再び、第
１の設定温度にて加熱素子への通電を制御したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の接触
加熱型定着装置。