JPS59211071A - 加熱装置 - 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】 を加熱定着するためのローラ対を有する加熱定着装置の
ような被加熱体の加熱装置に関する。

従来の加熱定着装置としては，実開昭５５−１８１２５
９号公報にあるように加熱ローラのヒータに電源を投入
後一定時間の間高温の設定温度とし，この一定時間経過
稜、低温の設定温度で温調を行なうものが提案されてい
る。

しかし電源投入後，加圧ロールが、あたたまっていない
朝一時にこの提案のように加熱ローラ表面温度を、一定
時間高く設定する事は、ウェイトタイムが非常に長くな
るばかりでなく無駄な熱損失も大きかった。また高温環
境時においてもこの提案の制御を用いると機内外温に関
して問題、例えば現像器、クリーナ部でのブロッキング
融層、他に部品の熱的耐久劣化を早めること等が生じて
しまう。さらにオーバーシュート（過加熱）も太きかっ
た。

本発明は上記間趙点を解決すると共に従来の（２） 装置には見られない、安定した定着性と機内昇温防止と
ウェイトタイムの短縮化を合理的に行なうことのできる
加熱定着装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明は、低温環境下にある場合に、加熱ローラ
の表面温度を高温である第１設定温度Ｔ１に基いて温調
所定期間中温度制御すると共にこの温調所定期間後は第
１設定温度Ｔ、より低い第２設定温度Ｔ２に基いて温度
制御し、加熱ローラがある程度加熱された後の立上り所
定期間中加熱ローラと加圧ローラとを圧接協働回転させ
ることを特徴とする。これにより立上り時の温度検知部
材等の熱的応答遅れを防止し、高温設定温度にもかかわ
らずオーバーシュートを激減できる他、ウェイトタイム
終了後での定着性を良好にして機内昇温を防止しウェイ
トタイムの短縮化、熱の有効利用を達成できる。

伺、本発明でいう温調所定期間とは加熱定着ローラ用の
加熱部への通電開始後から所定時間ｔ、経過するまでの
期間（以下の実施例で採用）、（３） 又は前述したローラ対の協働回転の回転開始或いは回転
終了から所定時間経過するまでの期間、又は加熱定着ロ
ーラの温度が予め定められた温度になってから所定時間
経過するまでの期間又は加圧ローラの表面温度が加熱定
着ローラ表面温度の設定温度Ｔ２でも定着可能な状態に
なるまでの期間等のように、時間一時間、温度一時間。

温度一温度、温度一時間で区切られるようなある温調期
間を含むものである。

又、本発明でいう立上り所定期間とは、加熱定着ローラ
表面が第２設定温度Ｔ２よりも低い第４温度Ｔ４になっ
てから第４温度Ｔ４よりも高く第２設定温度Ｔ２より低
い第３温度Ｔ５になるまでの期間（以下の実施例で採用
）、又は加熱部への通電開始後からの所定時間経過を起
点としてさらにある所定時間が経過するまで或いは加熱
定着ローラがある温度（第１設定温度より低い）になる
までの期間又は加熱定着ローラがある温度（１００℃以
上の場合が好ましい）に達した時から所定時間が経過す
るまでの期間等のよう（４） に時間一時間、時間一温度、温度一時間、Ｗ度＝温度で
区切られるような立上り期間を含むものである。　・ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

笛１図は本発明の実施例の概略を示すもので、画像形成
法（例えば電子写真法）で形成されたトナー像Ｔを普通
紙Ｐに加熱定着する装置を示す。

１はハロゲンヒータ等の加熱用のヒータ３を内部に有す
る加熱ローラで、駆動上−タ（不図示）からの駆動力を
受けて矢示方向に回転する。

２は低加熱用のヒータ３′を内蔵する加圧ローラで、加
熱ローラ１に圧接して摺擦回転する。

この加熱ロー２１は、アルミニウム、ステンレス、銅等
の金属製中空ローラ芯の外周面に四弗化エチレン樹脂等
の耐熱離形性樹脂層を２０〜８０μ厚に設けたものでお
る。

加圧ローラ２はベアリングに回転可能に支持されている
。このローラ２は加熱ローラ１に公（５） 知の加圧手段によって少なくとも定着時に圧接し金属製
ローラ芯の外周面にシリコンゴム、フッソゴム、フロロ
シリコンゴム等の弾性体層を比較的厚く設けたものであ
る。

加熱ローラ１の外゛周面には、サーミスタ、熱電一対等
の感温素子４が、加圧ローラ２の外周面にも同様の感温
素子４′が接触配設され、それらの検出信号を制御手段
６０に導き、加熱ローラ１、加圧ローラ２夫々の外周面
の温度を（ヒータ３の出力、又は、その印加電圧等を制
御することで）トナー像溶融にとって適切な温度に保持
する。

６は加熱ローラ表面へ付着したオフセットトナーや紙粉
等の異物をローラ表面か・ら除去するためのクリーニン
グ部材であり、ノーメックス、ヒメロン等の耐熱不織布
よりなるクリーニングウェブ６、を用いている。上記ク
リーニングウニフロ、は弾性を有する押当てローラ６５
により加熱ローラに当接している。又、このウェブ６１
は駆動を与えられる巻取りローラ６５により供給ロー（
６） ラ６２から微量づつその当接位置を変えるように移動し
、常にクリーニングウェブ６、の新しい面が加熱ローラ
に当接する。このウェブ６１は押当てローラ６、以降介
在するコロ６４上を移動して供給ローラ６２側へ反転さ
れ、巻取りローラ６５に表裏を逆にした状態で巻取られ
る。またクリーニングウェブ６、中に、ジメチルシリコ
ンオイル尋のオフセット防止液を含浸させておくと、ク
リーニング効果をさらに高めることが可能となる。

７は熱反射性を有する曲面状の反射板で、加熱ローラ１
の周辺に近接し、加熱ローラ１の長手方向全体に設けら
れている。又反射板７は加熱ローラ１周面の押当てロー
ラ６、の位置と紙Ｐの進入開口部との間に対して覆うよ
うな幅を有している。８は放熱防止用の厚みのあるカバ
ーで、上記反射板７の凸面全体に対して密着して設けら
れ、この反射板７からの無駄な放熱を防止する。１６は
定着装置の上側のケーシング部材で、クリーニング部材
６と反射板７、カバー８、感温素子４とを包囲している
。

（７） 一方、加圧ローラ２側にも、反射板７と同様の反射板９
及びカバー８と同様のカバー１０が夫々加圧ローラ２の
局面の大部分を榎うように設られている。

２７は加熱ローラ１０両端部域上方に設けられたストッ
パーである。このストッパー２７の位置は、反射板７と
カバー８とが有する曲率の中心が加熱ローラ１の中心と
なるように設けられており、ストッパ２７は反射板７と
加熱ローハ ラ１との距離！、を保持する。この距離１１は使用され
る紙厚より大きく、１０１１以下であるととが反射効率
を向上できる点で好ましい。

一方、反射板７とカバー８とは、一体化されているが、
これらはざらに回動支点２９に関して回動自在に支持さ
れ、通常にそれらの自重によりストッパー２７に安定接
触している。

２８は加圧ローラ１の両端部域下方に設けられたストッ
パーである。このストッパー２８の位置は反射板９とカ
バー１０とが有する曲率の中心が加圧ローラ１の中心と
なるように設けら（８） れており、ストッパー２８は反射板９と加圧ローラ２と
の距離１２を保持する。この距１ＩＩ１２は距離！、と
同様のものである。又、反射板９とカバー１０は、加圧
ロー２周面方向に関する一端に回動支点２４を有し、他
端に固定ピン２５．に係止されたバネ２３の一端が係合
している。このバネ２６によって反射板９の内面がスト
ッパー２８の球面に所定圧（＠圧力）で接している。

これらの反射板７，９及びカバー８．１０　ｔ″設ける
ことによって加熱ローラ、加圧ローラ夫々の表面から無
駄に消費される熱を減少することができ、かつ感温素子
４の測温性を安定化することができる。又、加熱ローラ
１の設定温度に対する温調を安定化すると共に消費電力
を低減できる。

２２は紙Ｐを加熱ローラ１＠に導く案内板で、反射板７
と反射板９夫々の一端の間に位置するように加熱ローラ
１に近接して設けられている。

未定着なトナー像Ｔを有する普通紙Ｐは、この案内板２
２を通過し、加熱、加圧両ローラ１，２（９） 間で挟持搬送され、ローラ１，２の表面温度による印加
熱によって、トナー像Ｔを定着され、その後排紙ローラ
２０，２１によって挾持されながら装置外へ排出される
。この加熱ローラの排出口側には普通紙Ｐを、加熱ロー
ラから確実に分離するためにロー２軸方向に沿って複数
個の分離爪５がローラ表面に接触して設けられている。

又、加圧ロー２２の排出口側にも分離爪５．がローラ２
の表面に接触して設けられている。分離爪５は、ケーシ
ング部材１６と離間している支持板１８４Ｃ保持され分
離爪５１も定着装置下側のケーシング部材１７と離間し
ている支持板１８１に保持されている。ケーシング部材
１７は加圧ローラ２の反射板９、カバー１０と離間し、
これらを扱うように設けられている。

上記反射板７．９としては１表面を研摩したアルミニウ
ム、銅板或いはＣｒメッキ等の表面処理を施した鉄板等
のように光沢面を有する金属であることが好ましい。又
反射板７．９の形状は。

ローラ周面と同心円となるような曲率を有する（１０） ものが好ましく、又その厚さは比較的薄いものが好まし
い。　・ 上記カバー８．１０としては、グラスウール、等により
構成されている。

前述した制御手段５０の周辺構成には、定着装置又はこ
れが組み込まれる画像形成装置内の温度を検知する手Ｒ
５１がケーシング部材１６内に固定設置されている。本
例では特に感温索子４の近傍に設け、感温素子周辺の雰
囲気温度を中心とした装置の使用環境温度を検知するよ
うにした。

６２は、検知手段３１からの信号を受け、この信号が所
定温度τを越えるか否かを判断する判別手段で、この判
断結果の信号を制御手段３０へ送る。

６３は、加熱ローラ１の駆動用ギア１１への駆動力伝達
制御を行なう手段で、制御手段からの回転又は停止の信
号を受けて加熱ローラ１の回転、停止を行う。この駆動
力伝達制御手段３６により加熱ロー２１が回転せしめら
れる時は、（１１） 加圧ローラ２も従動して回転する。このように、加熱ロ
ーラ、加圧ローラが圧接して共に回転するのを本例では
協働回転と呼ぶ。

この制御手段３０は、定着装置が組み込まれる画像形成
装置のスタート信号又は定層装置の使用開始信号といっ
た信号臼により作動し、ヒータ６．３′への通電を開始
して加熱ローラー、加圧ローラ２の温度制御を行う。

この温度制御及び協働回転について第２間尺図 び第３＃＃＠を参照しながら説明する。第２図中Ｔ１．
Ｔ２は加熱ローラーの設定温度で、温調用基準を示す（
Ｔ１＞Ｔ２）。又Ｔ３はウェイト終了を決定する加熱ロ
ーラーの表面温度で、Ｔ４は協働回転の開始を決定する
加熱ローラーの表面の温度である（Ｔ２＞Ｔ５＞Ｔ４）
・又・Ｔ５・Ｔ６・Ｔ７は点３・馬・Ｂ２での夫々加圧
ローラ２の表面温度を示す。同第２図の縦軸にローラの
表面温度Ｔをとり横軸に時間ｔをとっているが、点０は
室温と通電が開始される電源投入時を示している。第３
図はこれらのフローチャートを示す。

（１２） さて、スタート信号Ｓが制御手段３０に入力されると、
同時にメインｔａに電力が供給され、制御手段内のタイ
マー（不図示）が作動しヒータ６．３′への通電も開始
される。この時、使用環境温度を検知手段５１により検
知し、その検知結果を所定温度τと比較される（ステッ
プ１）。

その結果、使用環境温度が所定温度１以上の場合、加熱
ロー２１は設定温度Ｔ２に基いた温度制御（曲線５５）
が以後続けて行なわれるが、所定温度τより低い場合、
加熱ローラ１は設定温度Ｔ２よりも高い設定温度Ｔ、に
基いた温度制御が温調所定期間（本例ではｔ４秒間）の
み行われ、その後、設定温度Ｔ、より低い設定温度Ｔ２
に基いて温調（曲線６４）される。　　・ このように設定温度を＾くすることは１機内昇温を招く
他に、ウェイトタイムが長くなってしまったり、温度を
検知する感温素子が加熱ローラ表面よりも熱的反応の遅
れを生じるので。

オーバーシュートが大きくなってしまうのが一般的であ
る。これに対し、本発明は、ウェイト（１３） 時の立上り所定期間（Ｅ）に、加熱ローラと加圧ローラ
とを圧接回転させる協働回転を行なわせているため、感
温素子の応答遅れを補正できると共に加熱ローラから散
逸してしまう熱を加圧ローラの加熱に利用して定着性の
向上を達成で第２図で示す様に、電源投入後、加熱ロー
ラ表面温度が温度Ｔ４に到達すると加熱ローラ表面温度
が温度Ｔ５に到達する迄加熱ローラと加圧ローラは、協
働圧接回転を行なう。又、この時加熱ローラ表面が温度
Ｔ３に達する　（点Ａ）とウェイトアップし、定着可能
（複写機の場合、複写可能）状態となる。この時加圧ロ
ーラは、圧接回転により加熱ローラによって、加圧ロー
ラ表面温度は温度Ｔ５（加熱ローラが温度Ｔ３にある時
に、定着性が良好になるような温度よりも高い温度Ｔ５
）迄加熱されているため、ウェイトアップ直後にコピ１
を行なっても良好な定着性が得られる。ウェイトアップ
後もヒータ３はローラ表（１４） 面温度が設定温度Ｔ１になるまで連続点灯し、その後オ
ン、オフされる。加圧ローラ表面温度の変化傾向は、温
度Ｔ６まで降下した（点Ｂ、　）後、スタンバイ中加熱
ローラとのニップ部から熱が供給されるとともに、加圧
ローラ内に設けられた加熱源によって徐々に加圧ｐ−ラ
表面温度は上昇する。このように電源投入後、一定時間
ｔ。

が経過し加圧ローラ表面温度がＴ７まで達するとｉ′Ｉ
Ｘ′ 定着ローラ温調温度前Ｔ、からＴ２に変わる。この時の
加圧ローラ温度は、Ｔ７にまで上昇しているので、設定
温度がＴ２にかわった後にコピーを行なっても良好な定
着性が得られる。

上述の様な温度制御を行なうと定着ローラ表することが
できる。

また使用環境温度がτを超えた場合、機丙昇雰囲気温度
は上昇し、現像器クリーナ部でのブ（１５） へし７団 ロッキング等を起こす頻度が多くなる。またせネで示す
様に、環境温度がτを超えた場合、設定温度をＴ２とし
ても良好な定着性が得られる。

また設定温度を下げることにより省エネが可能である。

本発明において、断熱を施した定着装置に関して述べた
が、本発明は、一般に熱ローラ定着装置等の加熱装置に
関して有効である。

上述のように環境温度τ以下において第１の設定温度Ｔ
１で温調し一定時間経過後、Ｔ、より低いＴ２に設定が
変わる。τ以上の時は設定温度をＴ２とする。さらに複
筆動作可能温度は、ｍ境に関わりなくＴ１．Ｔ２　より
も低いＴ３によっておとなり。

このようにして本実施例によると、ウェイトアップタイ
ム短縮省エネ、機内昇温を考慮し、さらに全環境におい
てほぼ均一で良好な定着性が得られる。

以下に実施例を記す。

Ｔ、＝　２００℃　’ｒ２＝　１８５℃　Ｔ、：１７０
℃（１６） ７２２０℃にした場合の機内昇温、定着性ウェイトアッ
プタイムに関してすべて好ましい範囲内であった。依っ
て、所定温度τを１６℃〜２６℃程度にすることが最屯
適した条件となる。

又、２６℃環境以上で２００℃設定の場合、部品の昇温
の視点から危険領域にある。また１６℃以上では、１８
５℃設定でも良好な定着性が得られる。

また１７０℃でウェイトアップした場合ウェイトタイム
は２００℃ウェイトアップ時より２分３０秒程短縮でき
た。

次に前述実施例を実現する回路構成を第４図に示してい
る。９０２〜９０８，９１２〜９１４，９１６〜９１８
゜り、９２４はＳＳＲ（ソリッドステートリレー）、９
２５は上ローラヒータ、９１５　、９１９　、９２５　
、９３７はトランジスタである。

サーミスタ９０１は加熱ローラのヒータ３に和尚するヒ
ータ９２５の温度を検知し、検知温度が（１７） 上昇するにつれて、抵抗値が下がり、コンパレータ９０
９，９１０，９１１の一側端子の電位も下がっていく。

さらにコンパレータ９０９，９１０，９１１は、それぞ
れ１７０℃、１８５℃、２００℃を検知するスレッシュ
レベルが抵抗９４０，９０６，９０７，９０８によって
定められ、検知温度以上になると、コンパレータの出力
が１になるように構成されている。

同様にサーぐスタ９２６は周囲温度を検知し。

ここでは２６℃以上になるとコンパレータ９３６の出力
が１になるように構成されている。

ローラ温度が上昇し、１７０℃に達すると、コンパレー
タ９０９の出力が１となり、前回転終了を検知する信号
となる。

周囲温度が２６℃以上になると、コンパレータ９６６の
出力が１忙なり、トランジスタ９３７がオンし、トラン
ジスタ９１５をＯＦＦとするため、）　ラフ　シスタ９
１９，９２５　＋７）　ＯＮ、ＯＦＦは、１８５℃を検
知するコンパレータ９１０の出力にしたがい、上口−２
ヒータのＯＮ　ＯＦＦは、ＳＩＲを介して、ト（１Ｂ） ランジスタ９−１９．９２５にしたがうため、上ローラ
の温度は１８５℃で制御されることになる。

次に周囲温度が２６℃以下になると、コンパレータ９５
６の出力が０となり、トランジスタ９６７がオフし、ト
ランジスタ９１５は、２００℃検知のコンパレータ９１
１の出力にしたがい、さらにトランジスタ９１９，９２
５のＯＮ　、　ＯＦＦは、トランク」シ　　− スタ９１５にしたがうことになり、ローフの温度は２０
０℃で制御されることになる。

以上説明したように、本発明は、総合的に安定し、夫々
の間趙点を合理的に解決して、利点を多く有する。実現
性の高い有効な加熱装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を加熱定着装置に適用した実施例の説明
図、第２図は本発明の実施例の温度変化を示す説明図、
第６図は本発明の実施例のフローチャート、第４図は本
発明の実施例の回路図である。 １　・・・加熱ローラ （１９） ２・・・加圧ローラ ３３′・・・ヒータ ４．４′・・・感温素子 １１　・・・ギア ６０・・・制御手段 ３１　・・・温度検知手段 （２０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　被加熱体を加熱処理するため被加熱体を挟持
   搬送する加熱ローラと加圧ローラ、該加熱ローラを加熱
   する加熱部、該加熱全オローラの表面温度を検知し予め
   定められた設定温度に応じて温度制御をする手段を有す
   る加熱装置において、 上記加熱装置の使用環境温度を検知する手段と、この検
   知手段の検知温度が所定温度以下の時上記加熱部への通
   電開始後の温調所定期間中に上記加熱ローラの設定温度
   を第１設定温度にしてこの温調所定期間経過後第１設定
   温度より低い第２設定温度に切換える手段と、上記加熱
   部への通電開始後上記加熱ローラと上記加圧ローラとを
   停止状態に維持した後の立上り所定期間中に加熱意蓄ロ
   ーラと加圧ローラとを圧接協働回転する手段とを有して
   いることを特徴とする加熱！装置。 （１）