JPH0782281B2

JPH0782281B2 - 定着温度制御装置

Info

Publication number: JPH0782281B2
Application number: JP61239175A
Authority: JP
Inventors: 滋裕川内; 秀徳川渕
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1995-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPS63184776A

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また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と部分点
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
個の温度センサで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、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、該切換制御が通紙する転写
紙のサイズに応じて全長発熱状態と部分発熱状態とのい
ずれの状態から制御を開始するかが選択されることを特
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。

さて、上記制御回路のタイマー25により、立上時及び待
機時には長ヒータ21で温度制御を行なうようにし、通紙
時には長短両ヒータ21,20で交互に温度制御を行なうよ
うにアンドゲートAND1,AND2に通電可能タイミングの信
号を入力するようにすれば、立上り及び待機時には定着
ローラは迅速に所定の定着温度（例えば180℃）迄上昇
し、その温度の近傍の温度範囲を持続することができ
る。通紙時には、ローラの温度を制御するヒータが長・
短交互に切換えられるので、ローラの端部には所定の時
間毎に熱が与えられる状態と、熱が与えられない状態と
を繰返すので、短ヒータのみで制御して小サイズの用紙
を通紙した場合のローラ端部温度の落ち込み（第13図）
や、長ヒータのみで制御して大サイズの用紙を通紙した
場合のローラ端部温度の上昇（第14図）は緩和される。

しかし、通紙時の定着ローラの温度制御を行なうヒータ
を長・短いずれのヒータを先にするかによって、ローラ
端部の温度の変化の態様は異なる。

第３図は短ヒータから制御を開始する場合の、上記制御
装置のタイマからの長短ヒータ切換信号、コンパレータ
からの温度制御信号、長ヒータ、短ヒータの点滅のタイ
ミングチャートである。切換信号がＨの場合は長ヒータ
で制御され、Ｌの場合は短ヒータで制御され、切換時間
は夫々T₁,T₂とされている。

第４図は長ヒータから制御を開始する場合の同様の図で
ある。

一例として、毎分通紙枚数を30cpm、長・短両ヒータの
ワット数を共に700W、切換時間T₁,T₂を共に６秒とし
て、A4サイズの用紙をタテ送り（小サイズ）した場合
の、制御を短ヒータから開始した場合と長ヒータから開
始した場合のローラ中央及び端部の温度変化を第５図
（ａ）及び（ｂ）に示す。

ローラ中央部の温度は、いずれの場合も所定の制御温度
（180℃）を維持することは云う迄もないが、ローラ端
部の温度は異なり、短ヒータからスタートした（ａ）図
の場合は最初に定着良好温度範囲の下限である160℃近
辺迄落込んだ後波打ちながら上昇していくので、例えば
連続100枚通紙する場合、コピー終了時も定着良好範囲
の上限温度220℃を超すことはなく、その間常に良好な
定着が得られる。これに反して、長ヒータからスタート
した場合は、ローラ端部の温度は最初から波打ちながら
上昇していくので、連続通紙枚数によっては定着良好範
囲の上限を超すことがある。したがって、短ヒータから
制御を開始した方が連続通紙可能な枚数が多くなり都合
がよいことが判る。

次にA4サイズの用紙をヨコ送りする場合（大サイズ）に
ついての、端ヒータから制御を開始した場合と長ヒータ
から制御を開始した場合の連続通紙時のローラの中央及
び端部の温度変化を、夫々第６図（ａ），（ｂ）に示
す。この場合は、ローラ端部の温度の上昇率は小サイズ
の場合より緩やかであり、短ヒータから制御を開始した
場合は（ａ）図に示す如く定着良好範囲の下限（例えば
160℃）より低くなることがある。これに対して、長ヒ
ータから制御を開始した場合は連続通紙の間を通じて常
に定着良好温度範囲内に維持することができる。したが
って、大サイズの用紙を連続通紙する場合は、長ヒータ
から制御を開始するのがよいことが判る。

なお、上記の実施例では長・短ヒータのワット数を同じ
にしたが、ワット数が異る場合はローラ端部の温度変化
の態様が変ってくる。実験によれば、本発明の効果を得
るには、長・短ヒータのワット数をW₁,W₂とした場合、W
₁/W₂＝1/3〜３の範囲内でなければならない。又、切換
時間T₁,T₂は20秒以内でなければ、端部の温度が大きく
なりすぎて、早期に定着良好温度範囲を出てしまうおそ
れがある。又、毎分通紙速度は20〜40cpmの範囲で本発
明を適用することができる。

第７図は、通紙時の、長・短ヒータによる定着ローラ温
度制御のフローを示すフローチャートである。

コピー開始により、まず転写紙サイズが（定着ローラの
最大サイズ幅−500mm）より大きいか否かを検知し、大
きい場合は長ヒータ制御のフラグが立つ。もし転写紙サ
イズがそれより小さい場合は長ヒータ制御フラグが立た
ない。そこで長ヒータ制御フラグが立っているか否かに
より、長ヒータでの制御フローと低ヒータでの制御フロ
ーが選択され、あらかじめ設定された制御温度（185
℃）により点滅制御がT₁又はT₂時間の間行なわれた後、
他方の制御に切換えられる。したがって、通紙する転写
紙サイズが（最大サイズ幅−50mm）より大きい場合は最
初に長ヒータ制御が行なわれ、転写紙サイズがそれより
小さい場合は最初に短ヒータ制御が行なわれる。

効果以上の如く、本発明によれば、連続通紙時のローラ端部
温度の落込み上昇幅を極力、定着良好温度範囲内に維持
することができ、安定したコピーを得ることができる。
又、通紙中のローラ端部の温度変化が防止されしかも立
上り時間が短かい、高速複写機が得られる。

【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図及び第４図は夫々制御ヒータの順を互いに送にした
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（ａ），（ｂ）は夫々小
サイズ用紙を通紙した場合の短ヒータから制御を開始し
た場合及び長ヒータから制御を開始した場合のローラの
中央部及び端部の温度変化を示す曲線図、第６図
（ａ），（ｂ）は夫々大サイズ用紙を通紙した場合の同
様の図、第７図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同様の曲線図である。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

【特許請求の範囲】

【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個の温度センサでローラ表面
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、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、
該切換制御が通紙する転写紙のサイズに応じて全長発熱
状態と部分発熱状態とのいずれの状態から制御を開始す
るかが選択されることを特徴とする定着温度制御装置。
【請求項２】通紙する転写紙の通紙幅が上記ローラの全
長に近い場合は全長発熱状態から制御を開始し、転写紙
の通紙幅がこれよりも短い場合は部分発熱状態から制御
を開始するようにした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。
【請求項３】転写紙非通紙時は全長発熱状態のみで制御
するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項に記載の定着温度制御装置。