JPS6041354B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は良好な温度制御を行なう加熱装置に関するもの
である。

以下、電子写真記録装置に於ける定着装置を例にとり説
明を行なう。

第１図は本発明の加熱装置を適用できる特公昭４２−２
３９１び号公報の発明に基づく、電子写真装置の一例を
示す。

金属円筒上に感光層を設けた感光ドラム１５は、一次帯
電器１４によって一様にプラス帯電され、次いで交流を
印加したＡＣコロナ放電器１７により、除去すると同時
に、ランプ１６で原画像を照射する。この事によって、
感光ドラム１５の表面絶縁層上に表面電荷密度の差によ
る静露潜像を形成し、次いで全面露光ランプ２２により
、感光層の全面を一様に露光する事により原画像の明暗
に応じて、表面電位に差を生ぜしめコントラストの高い
静亀潜隊を形成し、現像器１８により現像しトナー像を
カセット１９から供繋合された記録材に転写帯電器２０
により転写し、その転写トナー像をローラー１，４によ
り熱定着するものである。ドラムはブレード２１により
クリーニングされ再使用される。又、第２図にローラー
定着装置の一例を示す。

１は加熱部としての定着ローラーであり、アルミニュゥ
ム、銅等の熱伝導の良好な中空の金属芯２上に比較的薄
い熱加稀型のシーＪコンゴム被覆３を設けたものである
。

４は圧着ローラーであり、比較的厚い熱加硫型シリコン
ゴムから成り、スタンバイ時は定着ローラー１から離れ
て位置し、作動時は図示していない着脱機構により定着
。

ーフ一に圧接し、コピー動作と同期して回転を始める。
そして上記ローラー１，４間に禾定着の画像を保持する
記録材が送り込まれ、このローラー対で加熱・圧接され
て画像が定着される。５は定着。

ーラー１にオフセット防止液体７を塗布する塗布ローラ
ーであり、シリコーンゴムや耐熱ゴムの発泡体等の吸油
性の物質で形成されており、オフセット防止液貯蓄槽６
内のオフセット防止液体７は毛管現象によって、テフロ
ンフェルト、ノメックスフヱルト、ノーメツクス布等の
耐熱フェルト或いは耐熱布８を伝わって、塗布ローラー
５に供給され、塗布ローラー５から定着ローラーーに塗
布される。９，１０は定着後の記録材を分離する為の分
離爪で、珪素樹脂、弗素樹脂等の耐熱雛型樹脂或は金属
面にテフロン等の離塑性物質をコーティングしたものよ
り成っている。

１１は現像像Ｔを保持した記録材Ｃを一対のローフ−間
に案内する為の入口ガイドである。

１２はハロゲンランプや赤外線ランプ等の加熱素子であ
り、定着ローラー１を内部から熱して定着ローラーーの
表面温度を現像々熔融温度以上に保つものである。

１３はサーミスタ等の温度検出素子であり、定着ローラ
ーー表面に当接して定着ローフー表面温度を検知し、定
着ローラー表面温度が設定温度より低ければハロゲンラ
ンプ等の加熱素子をＯＮ状態に、又高ければＯＦＦ状態
にする事により常に定着ローラー表面温度を設定温度近
辺に保つものである。

上記構成の定着器を用いた場合、雰囲気環境が通常室温
ＴＲ（１５〜２５ｑｏ）の時には従来から行なわれてい
る温度制御方法では定着ローラー表面温度変化は第３図
の曲線１に示す如くなる。即ち、時間ｔｏで電源が投入
されると加熱素子１２がＯＮ状態になり、ローラー表面
温度は急速に上昇する時間ｔ，でローラー表面温度は設
定温度Ｔｓに達するが、温度検出素子の温度はローフー
と温度検出素子間の熱抵抗と温度検出素子の熱容量の為
に設定温度Ｔｓより低く、加熱素子は更にＯＮ状態でロ
ーラー表面温度がＬ（時間上２）になって始めて温度検
出素子の温度が設定温度Ｔｓとなると共に加熱素子がＯ
ＦＦ状態となりローフ−表面温度は周囲への放熱によっ
て除々に下降し、その後設定温度Ｔｓ近辺で安定する。
時間ｔ４でコピーが開始されると、定着ローラー表面温
度は最低値忙，を経た後上昇して、やがて設定温度に蓬
すると加熱素子をＯＮ、ＯＦＦさせる事により設定温度
近辺に維持される。この場合、最低値Ｔ，は低温オフセ
ットが生じる温度Ｔｅよりも高いので良好な定着が得ら
れる。しかし、雰囲気環境が低温ＴＲ′（５〜１０ｑｏ
）の時には第３図曲線２に示す如くなる。即ち電源が投
入されると定着ローラー表面温度は急速に上昇しオーバ
ーシュートを経た後、設定温度Ｔｓ近辺で安定となる。
しかし時間しでコピーが開始されると、冷えた圧着ロー
フーと冷えた記録材とによって定着ローラー表面温度は
通常室温の時と比較して更に急速に下降する。コピー中
の最低温度Ｔ。は低温オフセットの生ずる温度Ｔｅ′以
下となる為、低温オフセットが生じ定着不良となる。従
って従来は低温雰囲気に於いて良好な定着が行なえる様
に設定温度をより高い設定温度Ｔｓ′に設定する必要が
あった。

設定温度をＴｓ′に設定した場合の低温雰囲気に於ける
ローラー表面温度変化は曲線３に示す如くなる。この場
合時間ｔ４でコピーが開始された場合、ローラー表面温
度の下降する最低温度Ｌであり、低温オフセットの生ず
る温度Ｔｅ′よりも高いので低温オフセットの生ずる事
のない良好な定着が行なえる。しかし、従来行なわれて
いる様に通常室温の時に於いても設定温度をＴｓ′に設
定して定着を行なった場合、曲線４に示した如くなり、
コピー開始時のローラ−表面最低温度ｔは低温オフセッ
トの生ずる温度Ｔｅより相当高く無駄なエネルギーを消
費する事になると共に過剰定着が行なわれ、記録材の定
着ローフーへの巻きつき及び高音オフセットが生じ易い
状態となり、又定着ローラーの熱劣化も大きくローラー
の寿命を著しく縮めていた。又、立上りのオーバーシュ
ートの為ローラー表面温度は温度虫迄上昇し、ローラー
表面及び内部に存在する揮発生成分の蒸発或いはローラ
ー表面が熱酸化を起す為に発煙、悪臭を生じたり、高温
オフセットを生じ易くなっていた。

本発明は、雰囲気環境が変動した場合も必要最小限のエ
ネルギーで、常に適正良好な定着が行なわれる様にした
ものであり、上言己目的を達成する為に本発明は、上言
己発熱部村への通電により加熱部を加熱開始し、雰囲気
温度に応じて上記設定温度を変更する手段を有し、該変
更手段は雰囲気温度の高低変化とは逆に設定温度を上下
変化せしめることを特徴とする加熱装置であって、具体
的な実施例としては雰囲気環境に応じて第１の設定温度
か、若しくは第１の設定温度より高い第２の設定温度で
上記加熱部を加熱制御するものである。

次に本発明の目的を達成する為の温度制御回路の一実施
例を第４図に示す。日はヒーター等の加熱素子、ＴＨは
温度を検知するサーミスタ、Ｑ１，処は電圧比較器とし
て動作する差動増鏡器、Ｑ２，Ｑ８はスイッチング素子
、Ｑは加熱素子日をオンオフする双向性スイッチング素
子（トライアック）ＫＩはリレー、ｋｌ−１，ｋ−１一
２はＫＩの接点である。サーミスタＴＨは抵抗Ｒ２，Ｒ
３，Ｒ千，Ｒ５，Ｒ７半固定抵抗ＶＲ，と共にブリッジ
回路を構成しており、そのブリッジのバランスは差動増
幅器Ｑ，で検知され、Ｑ，は出力信号をダイオードＤ．
ｏを通じて選択的にトランジスタＱ７のベースに印加す
るものである。又、整流器Ｄ８は交流入力を全波整流し
、その出力をトランジスタＱ？のベースに印加するもの
である。抵抗Ｒ，７、コンデンサＣ５は設定温度を第２
の設定温度に切換える迄の時間を設定するタイマ回路で
ある。又、サーモスィッチＳＭ（第１図に於いては２３
で示す）は雰囲気温度を検知するもので、雰囲気温度が
１０００以下の時○Ｎし、１７℃以上の時ＯＦＦする。

以下動作説明する。

まず雰囲気温度が５〜ＩＯＣＣの場合を説明する。図示
されない電源スイッチを投入した時、定着ローラー表面
温度は設定温度より低いので、前記サーミスタの抵抗値
が高い。従って差動増中器Ｑ，の入力端子２側の電圧が
高くなる為、端子１からの出力は低くなり、トランジス
タＱ７のベースは前記ダイオードブリッジＤ８からの出
力である全波整流波がベース電圧として印加される。従
ってトランジスタＱ７はベース電圧がスレッシュ・ホー
ルド・レベル以上にある時ＯＮ、それ以下の時ＯＦＦと
なる為、前記トランジスタＱ？のコし／クター電圧は、
前記交流電源ＡＣの半周期毎に発生するパルス波形をと
る。又前記トランジスタＱ７がＯＦＦの時、前記トラン
ジスタＱ７のコレクター電位は高レベルにある為、抵抗
Ｒ２３及びダイオードＤ，．を通じてコンデンサＣ５に
充電が行われると共に、その電圧はスイッチング素子Ｑ
８の陽極側に印加される。

しかし、前記スイッチング素子Ｑ８のゲートには抵抗Ｒ
２４を通じて、前記陽極側の電位と略々等しい高レベル
の電圧が印加されている為、前記スイッチング素子Ｑ８
はＯＦＦ状態になる。次にトランジスタＱ７が○Ｎした
場合、抵抗Ｒ２３を通じて電流が流れる為、前記トラン
ジスタＱ７のコレクター電位は低レベルとなり、従って
抵抗Ｒ２４を通じてコンデンサＣ４に充電電流が流れそ
の為、スイッチング素子Ｑのゲート電位は一時的に低レ
ベルに落ち込む。従って前記スイッチング素子ＱはＯＮ
となり、コンデンサＣ５に充電されていた電荷前記スイ
ッチング素子Ｑ８及びパルス・トランスＰＴの巻線を通
じて放電される為、巻線には交流電源ＡＣの半周期毎に
発生するパルス電圧が誘起される。その為、トライアツ
クＱ９のゲートにトリガパルスが誘起され、加熱素子日
には、交流電源ＡＣより略々全周期の電力が印加される
為、定着ローラー表面温度は上昇する。又同時に、差動
増幅器ね，の出力が低レベルにある為、スイッチング素
子Ｑ２のゲートにはトリガ信号が加わらず、Ｑ２はＯＦ
Ｆ状態であり、従ってトランジスタＱ３はＯＮとなりサ
ーミスタ温度が設定温度に達する迄、ウェイトランプＷ
Ｌが点灯する。ウェイトタイム中に定着ローラー表面温
度は急速に立上り従ってサーミスタＴＨの抵抗値も小さ
くなっていき、サーミスタの温度が設定温度ＴｗＡを越
えると前記差動増中器Ｑ，の入力端子２側の電圧が低く
なる為、端子１よりの出力は高くなり、従ってトランジ
スタＱ７のベースには全波整流波と前記差動増幅器ね，
の出力が同時に印加されるのでトランジスタＱ７のスレ
ツシユ・ホールド・レベルより高い電圧が印加される。

従ってトランジスタＱ７は、常時ＯＮの状態となりコレ
ク夕電位も常時抵レベルとなり、パルストランスＰＴの
巻線に誘起していたパルス電圧が無くなる。その為加熱
素子日はＯＦＦ状態となる。又スイッチング素子Ｑ２が
ＯＮする為、トランジスタＱ３はＯＦＦとなり、ウェイ
トランプＷＬは消灯する。同時にスイッチング素子Ｑ２
がＯＮする為、Ｑ２のアノード電位は低レベルとなり、
従って抵抗Ｒ，５、ダイオードＤ５を通じて電流が流れ
、トランジスタＱ，のベース電圧は低レベルとなりトラ
ンジスタＱはＯＮ状態となる。従って、コンデンサＣ３
に充電電流が流れＲ，７，Ｃ３で設定されたタイマー時
間ｔ時間後に電圧比較器として動作する差動増中器Ｑ５
の出力は高レベルとなり、従ってトランジスタ偽がＯＮ
となりリレーＫＩがＯＮする。リレーＫＩのＯＮにより
接点ｋｌ−１，ｋｌ−２が閉じ、又、雰囲気温度を検知
するサーモスィッチＳＭは閉じているので設定温度はＳ
からの第２の設定温度Ｔｓに切り変わる。上記した如く
、サーモスィッチＳＭがＯＮの時設定温度はＴｓより高
い第２の設定温度Ｔｓ′となり、低温環境での定着不良
を防止して適正な定着を行なう事ができる。

又、設定温度をより高い設定温度Ｔｓ′とする場合も立
上りは、より低い設定温度Ｔｓ（第１の設定温度）とし
、ウェイト時間経過後、（時間ｔ３から）タイマーで一
定時間設定温度をＴｓのままに保ち、所定時間経過後設
定温度をＴｓ′に切り換える事により過度のオーバーシ
ュートを防止したものである。次に雰囲気温度が室温（
１５〜２５ｑＣ）の場合につき作動説明する。

リレーＫＩ／２のＯＮにより接点ｋｌ−１，ｋｌ−２が
閉じる迄の作動は上記した温度５〜１０００迄の場合と
同じである。しかし室温（１５〜２５００）の場合はサ
ーモスイッチがＯＦＦであるから設定温度はその後も第
１の設定温度Ｔｓのままである。しかし従来行なわれて
いる様により高い設定温度Ｔｓ′に温度上昇させる時生
ずるオーバーシュートの最高温度に比べ設定温度Ｔｓに
温度上昇させる時に生ずるオーバーシュートの最高温度
ははるかに低い。従って室温の時設定温度Ｔｓのまま温
度上昇させてもオーバーシュートによる影響は少ない。
上記の如く、室温環境の場合、サーモスィッチＳＭはＯ
ＦＦなので設定温度は第１の設定温度Ｔｓのままである
。

従って余分なエネルギー消費、過剰定着を防止し適正な
定着を行なう事ができる。尚、この場合定着ローラー表
面温度変化は第２図曲線１に示す。又、コピー動作が開
始されるとりレーＫ２（図示せず）が○Ｎし、接点Ｋ２
−１が閉じ更に高い第３の設定温度Ｔｃ（図示せず）と
なる。

これはコピー開始と同時に圧着ローラーが定着ローラー
に圧接し、回動を始める為定着ローフーの熱が圧着ロー
ラーにとられ、定着ローラー表面温度が下降する為、設
定温度を上げる事により、直ちに加熱素子をＯＮ状態に
してローラ−表面温度の下降を押える為である。

又、ウェイト直後のタイマー回路の動作中（設定温度Ｔ
ｓ）にコピー動作が始まった場合は、抵抗Ｒ２ｏを介し
てトランジスタＱ６のベースに、スレッシュ．ホールド
．レベル以上の電圧が加わり、トランジスタＱはＯＮし
、リレーＫＩ／２の接点ｋｌ−１，ｋｌ−２が閉じ、直
ちに通常のコピー動作中の第３の設定温度Ｔｃで加熱動
作する。

曲、上記ＣＯＰＹの入力、リレーＫ２の動作は記録材の
カセットから転写工程への供給開始に同期して行なう事
も可能である。実施例ではサーモスイッチを１個用いて
、２段切り換えとしたが、サ−モスイッチを数個用いて
、多段切り換えとする事により更に省エネルギー化及び
安定した定着を図る事も可能である。

例えば第２図に示す定着器に於いて設定温度を４段階に
する場合、第５図に示す如くサーモスィツチを３個設け
れば良い。一例として、２０ｑｏ近辺でＯＮするサーモ
スイツチＳＭ，、１５ｏＣ近辺でＯＮするサーモスイツ
チＳＭ２、１ｏｏ○近辺でＯＮするサーモスィッチＳＭ
３を設けると室温が２５００の場合、上記サーモスイッ
チは何れもＯＦＦであるから設定温度は最も低い温度１
６５００となる。次に室温が１８℃の場合、サーモスィ
ッチＳＭ，はＯＮ、ＳＭ２，ＳＭ３はＣＦＦであるから
設定温度はより高い温度１７０つ○となる。次に室温が
１３℃の場合、ＳＭ，，ＳＭ２がＯＮ、ＳＭ３はＯＦＦ
であるから設定温度は更に高い温度１８０００となる。
次に室温が８℃の場合、サーモスイツチＳＭ，，ＳＭ２
，ＳＭ３は全てＯＮとなり設定温度は最も高い温度１９
３℃となる。ここで重量な事は雰囲気温度と設定温度の
関係が直線的にはならないと言う事である。即ち第６図
に示す如く雰囲気温度が低温になる程設定温度は高く設
定する必要があり、急勾配で温度を上昇させる事が必要
となる。

これは低温の場合、記録材の温度が低い為に設定温度を
高く設定する必要があるばかりでなく、連続的に記録材
を送った場合の定着ローラー表面温度の下降も大きくな
る為に更に設定温度を上げる必要が生じる為である。こ
の様にサーモスィッチを複数個用いる事により更に省エ
ネルギー化及び安定した定着が可能となる。以上述べた
制御方法は熱ローラ定着、チャンバ一定着等の種々の熱
定着法に適用できる事勿論である。

以上詳細に述べた様に上記実施例は従来除去し得なかっ
たオーバーシュートを簡単な構成により除去城は適正範
囲内に押さえる事ができるものである。

従って、加熱部の温度を迅速に所要すべき設定温度に安
定させる事ができ、装置の寿命を押ばすばかりでなく、
安全性の面からも多大の効果をあげる事ができる。尚、
本発明は加熱部を有する全ての装置の温度制御に容易に
適用可能である。以上のように、本発明は雰囲気温度に
応じて温調すべき設定温度を変える事により、常に必要
最少限のエネルギーで効率よく定着が行なわれる。その
為、高温オフセット、低温オフセットの生ずる事が無く
、過剰定着を防いで雰囲気温度の高低に関わりなく定着
性を一定に保つ事のできるものである。尚、本発明は加
熱部を有する全ての装置の温度制限に容易に適用可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は転写型電子写真装置の概略図、第２図は本発明
が適用可能なローラー定着装置の一実施例図、第３図は
温度制御特性のグラフ、第４図は同制御機構の一実施例
を示す回路図、第５図は同制御機構の他の実施例を示す
回路図、第６図は設定温度と雰囲気温度との関係を示す
図である。 １・・・…定着ローフー、３・・・・・・シリコンゴム
被覆、４・・・・・・圧着ローフ−、７・・・・・・オ
フセット防止液体、１２・・・・・・加熱素子、１３…
・・・温度検出素子、１５・・・・・・感光ドラム、２
３…・・・サーモスィッチ。 第｛図 第２図 第三図 第５図 第６図 図 寸 船

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通電により発熱する発熱部材と、該発熱部材により
   加熱される加熱部と、該加熱部の温度を設定温度に制御
   する手段とを有し、該加熱部により被加熱材を加熱する
   加熱装置に於いて、上記発熱部材への通電により加熱部
   を加熱開始した後、雰囲気温度に応じて上記設定温度を
   変更する手段を有し、該変更手段は雰囲気温度の高低変
   化とは逆に設定温度を上下変化せしめることを特徴とす
   る加熱装置。 ２ 上記制御手段が予め加熱部を加熱すべき第１設定温
   度を、上記変更手段は雰囲気温度が低い時に第１設定温
   度よりも高い第２設定温度に変更し、雰囲気温度が高い
   時にはそのまま維持する特許請求の範囲第１項記載の加
   熱装置。 ３ 上記変更手段は、第１設定温度を第２設定温度に切
   上げる際には上記制御手段が上記加熱部を第１設定温度
   に加熱た後、所定時間経過後第１の設定温度より高い第
   ２の設定温度で上記加熱部を加熱制御する事を特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の加熱装置。 ４ 上記被加熱材はトナー像を保持する記録材で、上記
   加熱部は加熱定着ローラーであつて上記加熱装置が加熱
   ローラー定着装置である特許請求の範囲第１項乃至第３
   項いずれかに記載の加熱装置。