JPS58211176A - 加熱定着装置の温度制御方法 - Google Patents

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】 本発明は電子写真複写機等の画像記録装置に用いる熱ロ
ーラ定着器に関し、詳しくは支持材（転写シート）上に
形成したトナー（被定着物質）像を加熱定着させる加熱
定着装置における加熱温度制御方法に関するものである
。

一般に、前記加熱定着装Ｋ（以下熱ローラ定着装置とす
る）Ｋおける定着ローラの表面温度Ｔは、定着可能な最
低の温度レベルＴｍ１ｎ以下では低温オフセットが発生
し、また最高の温度レベルＴ’ｍａｘ以五では定着ロー
ラーにコートされているテフロンが分解、あるいは定着
ローラーに接している圧着ローラーのシリコンゴム中に
存在する低分子量ゴムが蒸発するなどして発煙すること
があシ、したがって良好な定着が可能な温度範囲はこれ
らの間すなわちＴｍｉ。〜Ｔ’ｍａｘとされている。

そして従来の熱ローラ定着装置においては、前述した範
囲での良好な定着動作を効率よくかつ迅速に行なわせる
ために種々の温度制御方法が提案されており、例えば、
定着開始前までのロールヒート温度’ｒｍをトナー溶融
温度Ｔｔよシも高く設定し、画像記録中のロール温度Ｔ
ｍが前記Ｔｔにまで漸次下降するように定めたもの（特
開昭５１−８３５３０号）や、スタンバイ時の設定温度
をＴｉｔｓ画像記録動作時の設定温度をＴｅ０、連続画
像記録動作終了後所定時間の設定温度をＴＭｔｓ電源ス
電源スィッチ動作後緑像記録動作可能信号までの設定温
度をＴＷムとしてそれぞれ定め、これらの関係を’ｒｗ
ム≦ＴＭＩ　＜　ＴＩＩＴ　＜　Ｔ（０とするもの（％
開昭５２−１２７３４１号）などが知られてｂる。

しかし、これらのいずれの方法も、動作可能信号が出力
されるためのロールヒート温度の設定（以下複写開始時
の設定温度Ｔ８ｔとする）に関し・−サイクル（以下、
複写開始から設定枚数の複写を終了するまでを−サイク
ルとする）で連続画像記録する枚数についてはこれを制
御要素（）平うメータ）として取シ入れておらず、した
がって−サイクルの連続画像記録枚数の最大設定枚数を
基準として、これを行なったときでも画像記録動作が連
続して行なわれ、かつ常に良好な定着トナー像が得られ
るようにしておくことが必要となっているのが普通であ
る。

このためこのような方法では、画像記録、トナー像の定
着という動作上の問題は生じないが、反面−サイクルの
連続枚数が少ない場合には、心安以上のロールヒートを
行なう結果となって、画像記録可能状態（スタンバイ状
態）に至るまでのウェイトタイムの長時間化、熱エネル
ギーの無駄、更には熱ローラ定着器の大型化を招く難点
を招いている。

本発明はこのような点に鑑み、−サイクルで画像記録す
る連続枚数（これに相応する作動連続時間でもよい）を
ロールヒートのための制御要素に取シ入れると共に、画
像記録装置の電源ｏｎｌにおいて定着装装置全体、ある
いはその周辺部位の加熱状態に応じ、ヒート已−ルの放
熱・温度下降の程度が変化することを考慮し、定着開始
前（すなわち画像記録作動前）のロールヒートの設定温
度Ｔｓｔを可変制御できるようにし、画像記録装置のｏ
ｎ後における画像記録可能状態が出るまでの時所謂ウェ
イトタイムの短縮、エネルギーロスの低減、定着装置の
小型化を達成せんとするものである。

以下、本発明を複写機に適用した実施例について、図面
を用いて、詳細に説明する。

第１図は本発明を適用する熱ローラ定着器の概略図であ
シ、１は定着ヒートロールを示し、アルミ、銅、ステン
レス等の熱伝導の良好な金属スリーブ上に、薄くテフロ
ンコート２を被覆して形成されている。３はヒートロー
ル表面上の温度を検知するためのサーミスター等の温度
検知素子、４Ｖｉハロダンラング等の加熱体である。

７は、オフセット防止のため忙前記ヒートロール１表面
を布拭するシリコンオイルなどを含浸させた不織布、８
，９はこの不織布を巻き出し、巻き取るためのローラー
である。

１０は前記定着ヒートロール１と一対をなし、接触回転
するように設けられた圧着ロールであシ、通常シリコン
デム等で構成されている。１１．１２は、定着後ロール
に張）付いた転写材をはがすだめの分離爪である。

なお、５は定着装置に送シ込まれる前の転写シートを示
し、その上面には未定着のトナー像６が担持されている
。

以上の様な構成の熱ローラ定着装置において、定着ロー
ル１内部の加熱体４を加熱制御することに本発明方法の
特徴があシ、これを従来法と比較しながら第２図のヒー
トロール表面温度特性線を用いて説明する。

まず、時間ｔ。で、複写機の電源がｏｎされると同時に
、加熱体４よシ熱が発生し定着ヒートロールの温度が上
昇する。この定着ヒートロール１の温度に関し、前述し
たオフセット不良を生じない限界温度Ｔｍ１ｎに相当す
る温度Ｔ０よシも若干高い温度Ｔ１を定着作動の実用作
動下限界とし、更にこれよシも若干高い温度Ｔ２および
Ｔ’ｓ（＞Ｔ２）を温調温度帯として定めておけば、加
熱体４によるヒートロールの予熱で表面温度がＴ５とな
ったことを温度検知素子３が検知することによって加熱
体４の電源はｏｆｆされ、その後は前記温度がＴ２まで
降下すると加熱体４の電源はｏｎ、温度がＴ５まで上昇
するとｏｆｆする温調動作を繰シ返すことになる。

このような構成は従来例の場合と特に差異はない。

なお、このような温調帯域になるまで定着器が加熱され
る間が、画像記録装置への電源投入後における初期のウ
ェイトアップタイムということＫなる。

次ぎに、複写時の定着ヒートロールの温度制御について
述べると、従来例の場合には、−サイクルの連続複写枚
数の多寡に拘わらず、連続複写動作中に転写シート５、
圧着ローラ１ｏ等に熱を奪われて定着ヒートロール１の
温度が前記作動下限温度Ｔｌｌ以下とならないようにす
る必要から、後記する温度Ｔ５に相当する定着装置の加
熱上限付近まで定着ヒートローラ１を加熱させるように
なっている。これに対し、本発明例では、例えば複写機
の電源がｏｎされてからｔ１時後、コピー開始ヂタンを
ｏｎｌ、たときの連続複写の設定枚数が少ないとき（例
えば２〜３枚以下のとき）は、−サイクルの複写動作で
奪われる熱量も少ないため、前記温度Ｔｓ　（設定温度
Ｔｓｔに相当）でウェイトアップ完了とし、ただちに複
写動作を行なわせるものとし、他方時間ｔ０で電源を投
入後の連続複写の設定枚数が多いとき（例えば８０〜９
０枚のとき）は、第２図の時間Ｌ５、温度Ｔｓ　（設定
温度Ｔｓｔに相当）でウェイトアップを完了とし、複写
動作を開始させて時間ｔ５、定着ヒートロールの温度Ｔ
１で複写終了となるように枚数を温度設定のノクラメー
タとして、連続複写枚数に応じた適切なヒートロール加
熱を行なうことを可能となしているのである。

以上のことを画像記録装置の電源ｇｎ時からの一連の動
作として仮に行なわれるとした場合で説明すると、従来
例では常に複写開始は時間Ｔ５、温度Ｔ５にあるのに対
し、本発明では連続複写枚数をヒートロール加熱の制御
要素として取シ入れることＫよシ、複写開始は時間ｔ１
、温度Ｔ５、あるいは時間ｔ５．温度Ｔ５を必要に応じ
て選択することになシ、ウェイトアップタイムを（ｔｘ
　−ｔｌ）時間短縮し、定着ヒートロールの温度で（Ｔ
５Ｔ３）に相当するエネルギーを節約することができる
のが理解されよう。

勿論、このような連続複写枚数と複写開始時のヒートロ
ール設定温度ＴＩＩｔは、略比例的関係をなすと言うこ
とができるから、前記連続複写枚数の数と設定温度Ｔｕ
ｔを無段階に対応させるようにしてもよいことは当然で
ある。

また本発明方法の更に望ましい構成として、次のような
定着ヒートロールの加熱制御と組合せることが挙げられ
る。

すなわち、長時間休止状態の複写機の電源ｏｎ後、例え
ば第２図に示すように−サイクルの複写動作を行なわせ
、更にこの後、一定時間の経過後（第２図では時間ｔ４
）Ｋ複写のためのコビースイ、チをｏｎシ、そのときの
連続複写設定枚数が８０〜９０枚だったとすると、この
場合は、定着ヒートロール１のコピー開始時の設定温度
Ｔｕｔを前記した温度Ｔ５まで上げる必要がなく、該温
度Ｔ５よシも若干低い温度Ｔ４で−サイクル（８０〜９
０枚）の連続複写動作を行なうことができる、汀い換゛
えると、定着動作に伴なってヒートロール〃）ら奪われ
る熱量は少なくなるから、これに応じて、必要なヒート
ロールのコピー開始時の設定温度Ｔａｔを可変させるよ
うＫできるという構成を前記枚数による制御と併せて採
用する構成である。

このような関係が生ずるのは、前記した時間ｔ４後にお
ける状態では、電源スィッチｏｎ　（時間１０）後コピ
ー開始スイッチをｏｎするまでの時間は、狛ｉ回目の複
写開始時のｔ５よりも当然時間が経っているから、圧着
ローラー１０及び、図示されていない外装カバーなど定
着ローラー１以外の温度は、時間ｔ５のときよりも高く
なっている。このため定着開始に伴な−）た定着ローラ
ー１０の熱の放出割合が小さく、コピー開始時の設定温
度Ｔ４がＴ５よシ低くても、連続複写の際の最終の定着
ローラ一温度がＴ１以上となる条件は満足されるからで
ある。

つまυ、定着装置の温度降下の特性は、周辺部の温度状
態の影響を受けてその周辺部に蓄積されている熱量が大
きくなるにつれて降下率が小さくなる傾向を示し、した
がって定着装置の加熱電源ｏｎ後における時間経過につ
いて周辺部の熱量が増すから、これに対応して複写開始
時の設定温度Ｔｓｔを低くさせることができるのであシ
、したがって電源ｏｎ後の時間の関数として前記設定温
度は漸次低く（最終的には温調範囲内）に設定できるこ
とになるのである。

勿論、周辺部の蓄積熱量は装置によっては放熱との関係
でいずれは飽和状態となる場合もあるから、この場合に
は以後は設定温度を時間関数として可変させる制御を解
除（設定温度を固定）すればよい。

このような複写開始時における設定温度Ｔｓｔを時間を
・平うメータとして制御する方法は、前述した連続複写
の枚数をパラメータとして設定温度Ｔｓｔを制御する方
法とは別個独立して複写機等に適用させることも当然可
能であるが、これらはいずれにしても定着装置の加熱制
御としての共通性をもっていて、しかも不必要な加熱を
避けるという点で同様の効果を奏するものであるから、
両者を併用させたときには得られる効果は極めて大とな
るのである。

次に、本発明方法を実現するための定着装置の加熱体４
を加熱制御する制御回路の一例を第３図を用いて説明す
る。

図において、２１はＤＣ電源、２２は複写機のメインス
イッチ（又は、メインスイッチと連動するスイッチ）、
２３は置数出力回路、２４は制御回路、２５は制御回路
２４により、コンパレーク−３６のＶ１側端子をＮ。側
（後述するように、メインスイッチ２２０ｎ後、時間の
経過によって、ｖ２の電圧が変化する側）、又はＮｏ側
（時間の経過によってもｖ２の電圧が変化しない側）に
切り換えるためのリレーであシ、とれらの回路は置数（
連続複写枚数に対応する）が規定枚数以上の場合と、そ
れ以下の場合に分けて定着器４の設定温度を変化させる
構成となっている。そして、リレー２５は、通常はコン
パレーター３６の入力を、Ｎ０側としておき、置数が規
定枚数（例えば、５０枚）以上のときは、制御回路２４
に接続されている前記リレー２５がｏｎされてコンパレ
ーク−３６の入力をＮ０側に切り替えるようにされてい
る。

いま、時刻ｔ。で電源スイッチ２２をＯｎシ、このとき
置数出力回路２３に設定した連続複写枚数が規定数以下
の例えば２〜３枚の少数枚であるとすると、リレー２５
はｏｆｆのままで、したがってコンパレーター３６の入
力はＮｏ側である。ここでヒートロールは未だ充分に加
熱されていないため、ヒートロールの表面温度検知用ツ
ーミスタ３は暖まっていないから、この抵抗値は大であ
シ、シたがって抵抗３４と３５の接合点ｖ２及び、抵抗
３３とサーミスタ３との接合点Ｖ１は、Ｖｌ＞Ｖ２であ
’）　、Ｖ１＊ｖ２を比較するコンパレーク−３６の出
力は低である。従ってリレー３７がＯｎとなって、その
リレー接点４０が閉じ、抵抗４１を介してトライアック
（ＴＲＩＡＣ）　３８がｆ−）されて導通し、交流電源
３９からヒートロール内のヒーター４に電流が流れ、即
ちヒーター４がＯｎしてヒートロールの表面温度は次第
に上昇する。それによってサーミスタ３の抵抗値は小さ
くなシ、時刻ｔ。から成る時間経過後時刻ｔ１で、ヒー
トロール温度がＴ３　ｔで上った時、ｖｌ＜ｖ２となる
ためコンパレーク−３６の出力は高となって、リレー３
７がｏｆｆとなる。したがってヒーター４もｏｆｆとな
る。このときがウェイトアップ完了であシ、コピー動作
信号として信号Ａを出す。そこで複写を開始すると、複
写信号Ｂが制御回路２４に入るが、リレー２５はｏｆｆ
のｉまである。複写における定着動作によシヒートロー
ルの温度は転写材５や圧着ロール１０に熱を奪われ、時
刻ｔ２で温度Ｔ１まで下降したときに置数出力回路２３
に設定してあった、設定枚数の連続複写が終了する。時
刻ｔ２ではヒートロールの温度は下がりているから、サ
ーミスタ３の抵抗値は大きくなりている。したがってｖ
ｌ＞ｖ２と彦り、コンパレーター３６の出力が低となっ
てリレー３７がｏｎ、ヒーター４もｏｎとなる。以後ス
タンバイとして温度Ｔ２とＴ５の中間を設定温度として
、ヒートロール温度が温度Ｔ２とＴ３の間で繰り返えさ
れるようなヒーター４のｏｎ　−ｏｆｆ制御が行われる
。

上記の場合と異なり、メインスイッチ２２投入後、置数
出力回路２３に設定した連続複写枚数が、例えば、６０
〜７０枚のような規定枚数よυ多い多数枚である場合に
は、置数出力回路２３からの信号を受けた制御回路２４
によシリレー２５がＯｎし、コンノやレータ−３６の入
力はＮ。側となる。ここで、本回路のＮ０側は、トラン
ジスタ２９．３０、コンデンサー２８１Ｃよ多構成され
て、メインスイッチ投入後の時間の経過と共に、ＴＲ２
３１のコレクター電位が上昇してくる（言い換えればＴ
Ｒ２の内部抵抗（Ｃ−Ｅ間）が増してくる）回路として
構成されておシ、これは時間ｔを制御要素として設定温
度Ｔｓｔを可変させる制御回路部をなしている。

これを詳述するにメインスイッチ２２２＞Ｅｏｎｌｊン
デンサー２８に電荷が蓄積されるにしたがってＴＲＩ　
２９のペース電位が上がシ、それに伴ってＴＲＩ　２９
のＣ−Ｅ間の抵抗が低くなる。そこで、ＴＲ２３１のベ
ース電位が下がることによってＴＲ２３１のＣ−Ｅ間の
抵抗が上がる。第４図、第５図はこのことを示した図で
あり、メインスイッチ投入後、ＴＲ２のＥ−Ｅ間の抵抗
値Ｒ（ｔ）　Ｆｉ、、抵抗３２の値のほぼ等しく、時間
の経過とともに、除々に上がって最終的には抵抗３５の
値とほぼ等しくなる口時刻ｔ０でメインスイッチ２２　
ｏｎ後、すぐに規定枚数よシ多い多数枚の複写を開始す
る場合は、Ｒ，（ｔ）　＜　（抵抗３５の抵抗値）であ
シ、従って、ヒーター４はコンパレーター３６の入力が
Ｎｃ側にあるよりも高い温度Ｔ５に達する時刻ｔ３でウ
ェイトアップが完了し、つまシ複写可能となシ、その信
号Ａが出力される。ここで複写が開始されると、複写開
始信号Ｂが制御回路２４に入力され、リレー２５がｏｆ
ｆ　Ｌ、コンパレーター３６の入力はＮｃ側に切シ換わ
る。そして、時刻ｔ５から成る一時間経過後時刻ｔ５で
、該多数枚の複写が終了し、以後、既述のようにヒータ
ー４の温度はスタンバイとして温度Ｔ２とＴ３の間で繰
り返えされる。又、時刻ｔｏでメインスイッチ投入後、
成る時間経過後、時刻ｔ４で規定枚数よシ多い多数枚（
例えば６０〜７０枚）の複写を開始する場合は、既述と
同様Ｋ　ＩＪシレー５がｏｎシ、コンパレーター３６の
入力ｆ″ｉＮｏ側圧切υ換わるが、ＴＲ２のＥ−８間抵
抗Ｒ２（ｔ）は、第４図にみられるように、時刻ｔ３に
おけるよシメインスイッチｏｎからよシ時間の経過した
時刻ｔ６では高いため、即ちＲｚ（ｔ）　＞　ｔ’ｔ１
（ｔ）であるため、設定温度は時刻ｔ３における温度Ｔ
５よシ低く、温度Ｔ４でウェイトアップが終了する。そ
して、第４図にみられるごとく、メインスイッチＯｎか
ら充分時間が経過したとき、ＴＲ２のＥ−Ｂ間抵抗Ｒｃ
ｓＯ値は抵抗３５のそれと等しくなり、従って、ウェイ
トアップ時のヒートロールの温度もＴｓとなシ、多数枚
複写する場合のウェイトアップ時間（第２図における時
刻ｔ４から時刻ｔ６まで）が不要となる。

上記の説明において、メインスイッチＯｎ後、ウェイト
アップが完了してコピー動作を可能信号を出す時のヒー
トロールの温度（以下、ＴＷＡと呼ぶ）をＴｓにするか
、又はそれ以上の温度（例えばＴｓ）にするかを決める
連続複写設定枚数は、複写機の使用条件、定着器の熱容
量等を考慮して、上述のような例えば２〜３枚から、６
０〜７０枚まで等の間の適切な枚数に選定することがで
きるのは当然で、既述したよりにこの選定された規定枚
数を境として、それよシ多い枚数のときは、制御回路２
４によって動作するリレー２５にょシコンノやレータ−
３６の入力がＮ。側となシ、少い場合はリレ−２５ｔ′
ｉ動作せずコン／母レータ−３６の入力はＮ０側のまま
であるように置数出力回路２３、制御回路２４を設けれ
ばよい。さらに、規定枚数以下の場合のウェイトアップ
時のヒートロールの表面温度Ｔ３は、ＴｏからＴ６まで
の適切な値を選ぶことができ、これは抵抗３３，３４．
３５およびサーミスタ３などの構成を考慮すればよい。

又、規定枚数以上の場合、ウェイドア、プ時のヒートロ
ールの表面温度（例えばＴｓ　＊　Ｔ４　）のメインス
イッチｏｎからの経過時間依存性も、抵抗２６．２７．
３０゜３３、コンデンサー２８、トランジスター２９゜
３１、サーミスタ３などの構成を考慮することによって
適切なものとすればよい。

以上述べた如く、本発明よシなる熱ローラ一定着装置の
加熱制御法によれば、従来に比べて無駄のない加熱を行
なうことができると共に、新曲つェイトアッグの短縮さ
れた操作性が得られ、その有用性は大なるものである。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明を適用する熱ローラ一定着装置の一
例を示す図、第２図は本発明法の加熱制御状態を説明す
る特性図、第３図は本発明法を実現する回路の一例を示
す図、第４図は同回路の−部の特性を説明する図、第５
図は同第４図に相応する回路部分の図を示す図である。 なお第４図。 第５図において、ＲＡは抵抗３２の抵抗値、ＲＢは抵抗
３５の抵抗値、Ｒ（ｔ）ＶｉＴＲ２０Ｅ−８間の抵抗値
変化をそれぞれ表わしている。 １・・・定着ヒートロール（ヒートロール）２・・・テ
フロンコート　　３・・・温度検知素子４・・・加熱体
（ヒーター）５・・・転写シート６・・・トナー像　　
　　　７・・・不織布８．９・・・ローラー１０・・・
圧着ｏ　−ル１１．１２・・・分離爪　　２１・・・Ｄ
Ｃ電源２２・・・スイッチ　　　　２３・・・置数出力
回路２４・・・制御回路　　　　２５・・・リレー２６
・・・抵抗Ｒ１２７・・・抵抗Ｒ２２８・・・コンデン
サー　　２９・・・ＴＲｌ３０・・・抵抗Ｒ５３１・・
・ＴＲ２ ３２・・、抵抗Ｒ４３３・・・抵抗Ｒ５３４・・・抵抗
Ｒ６３５・・・抵抗Ｒ７３６・・・コンパレーター　３
７・・・ヒーターリレー３８・・・ＴＲＩＡＣ３９・・
・電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱により被定着物質を支持材に定着する熱印加手段を有
   する加熱定着装置の温度制御方法において、上記熱印加
   手段に電力が供給されてから定着動作を開始するまでの
   設定温度を、上記被定着物質を支持材に定着する際の連
   続枚数又は連続時間と比例的関係とし、かつ、上記熱印
   加手段に電力が供給されてから定着動作を開始するまで
   の時間と反比例的関係とすることを特徴とする加熱定着
   装置の温度制御方法口