JPH0782279B2 - 定着温度制御装置 - Google Patents

定着温度制御装置

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JPH0782279B2
JPH0782279B2 JP61238079A JP23807986A JPH0782279B2 JP H0782279 B2 JPH0782279 B2 JP H0782279B2 JP 61238079 A JP61238079 A JP 61238079A JP 23807986 A JP23807986 A JP 23807986A JP H0782279 B2 JPH0782279 B2 JP H0782279B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、熱ローラ定着装置のローラ温度制御装置に関
する。
従来技術 電子写真複写機、ファクシミリ、静電プリンタ等の静電
記録装置において、感光体より転写紙に転写されたトナ
ー像の定着装置としては、第8図に示すように、互いに
圧接する1対のローラ1,2の少くとも一方に概ねローラ
の全長にわたって発熱フィラメント3を有するヒータ4
を内蔵するローラ対により未定着トナー像を担持する転
写紙5を挟持搬送し、トナーを転写紙に融着する熱ロー
ラ定着装置が広く使用されている。上記のヒータは、こ
れを内蔵するローラの周面に接するサーミスタ等の温度
検知手段6によりローラの表面温度を検知し、これが所
定の温度を維持するように点滅制御される。従来、熱ロ
ーラ定着装置のヒータは通常、第9図に示す如く、定着
ローラ1内に全長にわたって一本の発熱フィラメント3
を有するヒータ4が内蔵され、定着ローラの長さの中央
付近で該ローラの周面に接する温度検知手段6の信号に
より発熱フィラメント3の点滅を制御していた。このよ
うな構成の定着装置で、例えば第9図に示す如くA3,A4,
B5の各サイズの用紙7,8,9をたて送りで中央基準で連続
通紙した場合、第10図に示す如く、ローラ中央部の表面
温度は所定の制御温度(この例の場合180℃)に保持さ
れるが、ローラ端部の温度は用紙サイズが小さくなるほ
ど所定の温度より上昇し、オフセットが発生したり、ロ
ーラの寿命が低下したりする欠点があった。最大サイズ
であるA3の用紙を通紙した場合でも、小サイズの時程で
はないにしても、ローラ端部では温度が所定の温度より
上昇する。その理由は待機時の端部温度の落込みを防止
するために、ヒータの長さを最大サイズの用紙の通紙幅
より若干長くしてあるためである。定着ローラの芯金の
材料はアルミニウム又は鉄が使用されており、鉄は機械
的強度が高く、薄肉化でき、ウオームアップタイムの短
縮には有利であるが、熱伝導率が低いので、ローラ表面
温度分布を均一にする点からは不利であり、この現象は
高速機になるほど顕著になるので鉄の芯金は低速機にし
か使用できなかった。
上記の欠点を改善する目的で、通紙幅に応じて発熱長を
切換えるようにしたヒータが提案されている。第11図
(a),(b)にその構成の例を示す。第11図(a)で
は、発熱フィラメント10の長さが最大サイズ通紙幅より
長いヒータ11と、発熱フィラメント12の長さが短かく中
央部のみにあるヒーター13との2本のヒータを第5図に
示す如く定着ローラ1内に設けてあり、使用するヒータ
を切換えることにより、全点灯と部分点灯を切換えるも
のである。第11図(b)に示す例では、発熱フィラメン
ト14の中央部所定の長さの両端部でフィラメントに分岐
回路を設け、同一のフィラメントを使って全点灯を部分
点灯とに切換えられるデュアルフィラメントヒータ15で
ある。この場合も、全点灯時の発熱長さは最大サイズの
用紙の通紙幅よりも長く設定されている。又、部分点灯
長さは小サイズの用紙の通紙幅よりも若干長くされてい
る。
第12図は上記の2本ヒータ方式のヒータと通紙幅との関
係を示す図である。この方式又はデュアルフィラメント
方式のいずれの場合も、大サイズ用紙7の通紙時には全
点灯、小サイズ用紙8の通紙時には部分点灯回路をロー
ラ中央部に接して設けられた温度検知手段6、例えばサ
ーミスタにより点滅制御する。
第13図は、小サイズ用紙を連続通紙した場合のローラの
中央部及び端部の表面温度変化を示す図である。この場
合ヒータは部分点灯で制御されるので、端部の温度上昇
は防止できる。しかし、特に高速機の場合、図に示す如
く、通紙枚数を重ねるに従って、ローラ端部の温度は逆
に低下して行き、コピー終了時には定着下限温度を下回
ることがある。定着操作が終り待機状態になると、ヒー
タは全点灯に切換えられるので、ローラ端部の温度は徐
々に上昇し、所定の温度に復帰する。しかし、低下した
温度から元の温度に復帰するのにはかなりの時間が必要
であり、その間に大サイズ用紙をコピーした場合は端部
の定着不良を惹起する欠点があった。
又、第14図は、この装置により大サイズの用紙を連続的
に定着を行なった場合のローラの中央部及び端部の表面
温度変化を示す図である。この場合、ヒータは全点灯で
制御されるが、全点灯時のヒータの発熱長は用紙の通紙
幅より若干長くされているため、ローラの端部の温度は
コピー枚数を重ねるに従って上昇し、この例では所定の
制御温度が180℃であるのに、約200℃前後迄上昇する。
通常は、この温度になっても問題はないが、高速化した
場合には問題になる。
なお、大サイズ用紙連続通紙時、ローラ端部の温度が過
度に昇温しないようにするには、ヒータの発熱長を大サ
イズ用紙の通紙幅より若干短かくしたり、又ヒータの端
部の発熱量分布を中央部より少なくすることにより可能
ではあるが、立上り、待機時に端部への熱の供給が減少
するため、端部の温度が低くなり定着不良を生ずるの
で、ヒータの発熱長は用紙の通紙サイズより若干長くせ
ざるを得ないのである。
目 的 本発明は、従来の発熱長切換え可能なヒータを有する熱
ローラ定着装置の上記の欠点を除去した、連続通紙時に
も定着ローラの表面温度が中央部はもとより、端部も過
度に低下又は上昇することなく、ローラの破損及び定着
不良を惹起することがない定着装置の温度制御装置を提
供することを目的とする。
構 成 本発明は、上記の目的を達成させるため、互いに圧接す
るローラ対の少なくとも一方に概ねローラの全長に亘っ
て発熱する全長発熱状態と、所定の部分のみが発熱する
部分発熱状態とに選択的に切換可能なヒータを有し、1
個の温度センサによりローラ表面温度を検知して上記ヒ
ータを点滅してローラ温度を制御し、上記ローラ対によ
り未定着トナー像を担持する転写紙を挟持搬送して定着
を行なう定着装置の温度制御装置において、立上り時及
び待機時には上記ヒータは全長発熱状態で上記温度セン
サによるローラ表面温度の検知により制御され、上記の
ローラ対に転写紙を通紙する際には上記ヒータは上記温
度センサによるローラ表面温度の検知及び上記ヒータの
通電可能範囲における所定時間毎の全長発熱状態と部分
発熱状態との切換えにより制御されることを特徴とす
る。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は、定着ローラ内にほゞその全長に亘る発熱フィ
ラメントを有するヒータ(長ヒータ)21と、部分的に発
熱フィラメントを有するヒータ(短ヒータ)20とを設け
た定着装置に本発明を適用した実施例の回路図である。
短ヒータ20及び長ヒータ21には夫々リレーSSR1,SSR2に
より交流100Vの電圧が印加可能となっており、リレーSS
R1及びSSR2は温度制御回路22からの信号により作動す
る。温度制御回路22は第2図に詳細に示す如く、上記の
短ヒータ20及び長ヒータ21を内蔵するローラに対して1
個のみ設けられた温度センサ23からの信号と設定温度に
対応する信号Ref.とをコンパレータ24で比較し、所定の
値以上の差がある場合、温度制御信号がアンドゲートAN
D1及びAND2に入力される。アンドゲートAND1及びAND2に
は夫々タイマー25から、あらかじめ設定された短ヒータ
20及び長ヒータ21に通電可能タイミングの信号が交互に
入力され、コンパレータ24からの信号と、タイマー25か
らの信号の2つが重なったとき夫々リレーSSR1,SSR2を
作動させる信号が出力される。タイマー25はコピー枚数
のカウンタで代用してもよい。
第3図は上記の回路のタイマ25からの制御ヒータの切換
信号、コンパレータ24からの温度制御信号、長ヒータ及
び短ヒータを制御するリレーSSR2,SSR1への入力信号の
タイミングチャートである。図示するように、待機時に
は長ヒータのみが、温度制御信号により点滅制御され
る。次いで、通紙時(コピースイッチON時)には、T1,T
2時間おきに(この例の場合,T1,T2とも6秒)、タイマ2
5より制御ヒータ切換え信号がアンド回路AND1,AND2に夫
々入力され、コンパレータからの温度制御信号と重畳す
るタイミングで各6秒毎に長ヒータ又は短ヒータが交互
に点滅制御される。第7図は以上のヒータ制御のフロー
チャートであって、(a)はプリンタのメインルーチ
ン、(b),(c)は夫々待機中及びコピー中のヒータ
制御のサブルーチンである。
以上の如く、定着ローラ内のヒータを制御することによ
り、立上り時及び待機時にはローラは迅速に全長に亘っ
て均一に設定温度にもたらされる。そして通紙時には所
定の時間毎に、あるいはそれに対応する所定の通紙枚数
毎に、制御されるヒータが切換えられるので、小サイズ
用紙を連続通紙した場合にも、6秒おきに長ヒータによ
りローラ端部が加熱されるので、さきに第13図に示した
ようにローラ端の温度が落込むことがなく、第4図に示
す如く概ね所定の定着温度の近傍に維持される。
又、大サイズの用紙を連続通紙する場合は、従来は長ヒ
ータだけで制御することによりローラ端部の温度が過度
に上昇したのが、長ヒータと短ヒータとを交互に切換え
て制御することにより、ローラ端の温度上昇を防止する
ことができ、第5図に示す如く、設定温度の近傍に維持
することができる。
本発明に用いる長ヒータの発熱長は最大サイズの用紙の
通紙幅より僅かに長く、短ヒータの発熱長は最大サイズ
がA3たて送りであればA4たて送り、A3よこ送りであれば
A4よこ送り、B4たて送りであればB5たて送り、A4たて送
りであればB5たて送りに夫々対応した通紙幅とほぼ同一
が違っても±30mm程度とすることが必要である。また両
ヒータのワット数の違いは長ヒータをW1、短ヒータをW2
とすると、W1/W2=1/3〜3程度以内としなければ本発明
の効果は得られない。
制御するヒータの切換えタイミングの一例を示すと、両
ヒータとも700Wの時次のようにすることにより定着良好
な温度域内に端部の温度を制御することができた。
第4図及び第5図に示した曲線はこの例である。
上記の例では両ヒータのワット数が同じ場合で切換間隔
T1,T2も同じであったが、両ヒータのワット数が異る場
合は、それに応じて点灯時間の比率も変えなければなら
ない。前述の如くW1/W2の比は1/3〜3程度以内であるか
らT1/T2も1/3〜3程度の割合で変えなければならない。
長、短ヒータの通電可能状態の切換え間隔が長い場合は
ローラ端部の温度は第6図に示す如く変動幅が大きくな
り、その下限が良好な定着性が得られる許容最低温度以
下になり、その状態で大サイズ用紙を通紙すれば定着不
良となり、好ましくない、実験によれば、切換時間間隔
は20秒以下としなければならない。コピー枚数で制御す
る場合は毎分30秒程度の速度の機械で10枚ごとになる。
以上の説明では、ヒータが短ヒータと長ヒータとから成
るものを説明したが、冒頭に述べたデュアルヒータにつ
いても全点灯と部分点灯とを所定のタイミングで切換え
ることにより、同様に制御することができ、同様の作用
効果が得られる。
効 果 以上の如く、本発明によれば、立上がり時及び待機時に
は迅速にローラの全範囲を均一に所定の温度に昇温させ
て維持することができ、通紙時には、小サイズ紙を通紙
するときも、大サイズ紙を通視する時もローラ端部の温
度を良好な定着が出来る適正な温度範囲に保持すること
ができ、ローラの寿命の低下、コピー品質の劣化を防止
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御装置の回路の実施例を示す回路
図、第2図はその温度制御回路の一例を示す回路図、第
3図はそのタイミングチャート、第4図は本発明の装置
による小サイズ紙連続通紙時のローラ中央部及びローラ
端部の温度変化を示す曲線図、第5図は本発明の装置に
よる大サイズ紙連続通紙時のローラ中央部及びローラ端
部の温度変化を示す曲線図、第6図はヒータ発熱範囲切
換間隔が大き過ぎる場合の同様の曲線図、第7図
(a),(b),(c)は本発明の上記実施例の制御動
作のフローチャート、第8図は一般的な熱ローラ定着装
置の構成を示す断面図、第9図はそのヒータの発熱部と
転写紙の通紙幅との関係を示す図式図、第10図はその定
着装置に各種サイズの用紙を連続通紙した場合のローラ
中央部及び端部の温度変化を示す曲線図、第11図
(a),(b)は夫々発熱部可変ヒータの構成例を示す
図式図、第12図はそのヒータの発熱部と転写紙の通紙幅
の関係を示す図式図、第13図はそのヒータを有する定着
装置に小サイズの用紙を連続通紙した場合のローラ中央
部及び端部の温度変化を示す図式図、第14図は同じ装置
に大サイズの用紙を連続通紙した場合の曲線図である。 1……定着ローラ 2……加圧ローラ 10,12,14……ヒータの発熱部 11,13,15……ヒータ 20……短ヒータ 21……長ヒータ 23……温度検出センサ 24……コンパレータ 25……タイマー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに圧接するローラ対の少なくとも一方
    に概ねローラの全長に亘って発熱する全長発熱状態と、
    所定の部分のみが発熱する部分発熱状態とに選択的に切
    換可能なヒータを有し、1個の温度センサによりローラ
    表面温度を検知して上記ヒータを点滅してローラ温度を
    制御し、上記ローラ対により未定着トナー像を担持する
    転写紙を挟持搬送して定着を行なう定着装置の温度制御
    装置において、立上り時及び待機時には上記ヒータは全
    長発熱状態で上記温度センサによるローラ表面温度の検
    知により制御され、上記のローラ対に転写紙を通紙する
    際には上記ヒータは上記温度センサによるローラ表面温
    度の検知及び上記ヒータの通電可能範囲における所定時
    間毎の全長発熱状態と部分発熱状態との切換えにより制
    御されることを特徴とする定着温度制御装置。
  2. 【請求項2】上記のヒータの通電可能範囲の切換えが通
    紙枚数を検知して行なわれることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の定着温度制御装置。
  3. 【請求項3】上記の切換えにおいて、全長発熱状態と部
    分発熱状態との所定時間が異ることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の定着温度制御装置。
  4. 【請求項4】上記のヒータの通電可能範囲の切換え間隔
    が20秒以下であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の定着温度制御装置。
  5. 【請求項5】上記の全長発熱状態と部分発熱状態とにお
    ける、ヒータの発熱量の比が1/3〜3の範囲内であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の定着温度
    制御装置。
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