JPS62113183A - 融着装置の制御装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、電子写真式の複写機、プリンターなどに関す
るものである。さらに具体的にいえば、本発明は、電子
写真式機械において生成されるコピー上の融着トナーの
品質が改善されるようにトナー融着構造を制御するため
の装置に関するものである。本発明は、ホット・ロール
融着装置、フラッシュ融着装置など種々のトナー融着装
置に適用できる。

Ｂ、従来技術 電子写真式の複写機／プリンターによる完成コピーの品
質に対する融着装置の影響はよく知られている。かかる
融着装置の温度を綿密に制御しないと、融着装置に入る
とき一時的にコピー・シートに付着したトナーが、基板
にきちんと融着せずそのために完成コピーが汚れる危険
が生じたり、あるいは融着装置温度が最高温度を越えた
場合にコピー・シートが焦げることになる。

二個のサーミスタを使って、機械運転条件に応じて様々
な温度設定点に切り換えて、融着装置のヒータを制御す
る種々装置が知られている。その例としては、米国特許
第４３１８６１２号、及び米国特許第４１４５５９９号
があげられる。かかる装置では、融着装置ヒータに加え
る電力を最終的に制御するブリッジ回路に関連する基準
電圧が、温度センナによって有効にドライブされる。米
国特許第４００１５４５号では、複数のサーミスタを使
用し、当該技術で周知のようにそれぞれ直接ホット・ロ
ール上に配置するが、各ヒータ・エレメントを個別に制
御してホット・ロールに加える熱を等高化（ｃｏｎｔｏ
ｕｒ）している。

２個のサーミスタをヒータ・エレメントに直列に接続し
、コピー動作を選択したとき高温のサーモスタットをカ
ットインするように継電器を配列して、直列サーモスタ
ット操作を実現することが、米国特許第３５０５４９７
号に示されている。

米国特許第１０９２１６４号には、評卵器型装置（１ｎ
ｌｅｕｂａｔｏｒｔｙｐｅ　　ｄｅｖｉｃｅ　）の中温
制御用だけでなく高温と低温制御用の３台のサーモスタ
ットが示されている。

米国特許第９８８３７２号では、フリーズ・ドライ式制
御用ブリッジの各脚に連結された２重サーミスタを使用
している。

１９８０年１１月１０日出願の日本国特許出願筒５５−
１５７０９６号（１９８２年５月２１日に第５７−８１
２７８号として公開）では、１個の温度センサーを使っ
て、その環境が最高レベルを越えたとき融着装置から電
力を完全に除去し、別の温度センサーを使って融着装置
温度を直接感知しヒユーザに加わる熱を制御することを
提案している。すなわち、この日本国特許出願は、融着
温度の制御によってコピー用紙の品質を改良することは
教示しておらず、単に熱遮断器型の動作を示しているに
すぎない。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 本発明の主目的は、電子写真式複写機／プリンターなど
の例えばホット・ロール型の融着装置から生成されるコ
ピー・シートの品質を改善することである。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明は、電子写真式装置の融着装置のヒータを制御し
て、融着装置が作動する温度が、融着装置の周囲の環境
温度に応じて変化するようにするための装置である。

本発明の主要環境は、加熱式融着装置に関するものであ
る。これらの装置は、トナーなどの熱軟化性物質を基体
に融着するもので、融着装置アセンブリは熱源から熱を
受け取るように配置された少くとも１個のエレメント（
通常はローラ）を含んでいる。当業者なら気付くように
、本発明は必ずしもロール型融着装置アセンブリに限定
されてはいないが、以下に説明する良好な実施例は、か
かる環境について述べる。

本発明に関連する融着装置は、融着装置融着温度を検出
するための手段と、この融着温度検出手段及び基準信号
に応じて融着装置の熱源を選択的に動作さするだめの手
段を含んでいる。本発明は、融着装置の環境温度を感知
して、その環境温度に関連する（　ｃｏｒｒｅｌａｔｅ
ｔｅｄ　）信号を生成するための感知手段を含んでいる
。熱源動作手段に対する基準信号を融着装置の環境の関
数として調節するために感知手段の信号に応答する手段
も設けられる。

本発明をホット・ロール型融着装置を含む機械で使用し
た場合、ホット・ロール融着装置直接感知装置の他に、
ホット・ロール融着装置の主鋳造体に配置された環境サ
ーミスタを使用することにより品質が著しく改善された
コピーが生成された。

環境センサからの信号は、加熱ホット・ロールが駆動さ
れる設定点電圧に環境に関係する補正係数を付は加える
。

Ｅ、実施例 ホット・ロール融着装置を使用する電子写真式装置に関
連した本発明の良好な実施例を説明する。

かかる装置の基本動作は当該技術分野で周知であシ、シ
たがってここでは詳しい説明は省略する。

現在の典型的な電子写真式装置は、各種の画像生成光源
を使用している。たとえば、レーザー、発光ダイオード
、原稿に対して光学装置を走査すること、マイクロフィ
ルム、陰極線管、あるいは各種の画像生成光源が使われ
ている。

第２図は、電子写真式装置（複写機／プリンタ）１０の
概略図である。プラテン１４上の文書の走査、レーザー
・プリントヘッド電子制御装置などに従って、光源１２
から光源１１が生成される。

光源１２からの像が、ドラム１５（光導電体ベルトなど
の使用も可）上の帯電した光導電体表面に露出され光導
電体を選択的に放電させる、現像装置１６が、トナー材
料を光導電体上のこの潜像に付着させる。トナー像は、
続いて二重ビン１７またはシート送シビン１８ないし１
９からの基体すなわちコピー・シートに転写され、一時
的に付着する。

トナー材料のついたコピー・シートは、次にコピー・シ
ート用紙経路２３から融着装置２０のロール２１と２２
の間に導入される。融着装置２゜は、トナーを融解して
基板上で永久コピーになる温度まで加熱する。上記のよ
うに、これらのホット・ロール融着装置は周知のもので
あり、先行技術に多数の例がある。たとえば、米国特許
第４１６２８４７号には、かかるホット・ロール融着装
置のかなシ詳細が例示されており、米国特許第４４３６
４０９号には、フラッシュ型融着装置を使った地異なる
融着方法が示されている。米国特許第４３１８６１２号
には、第２図と類似の電子写真環境における各エレメン
トとそれらの相互作用のさらに詳しい説明が含まれてい
る。

第２図に示すような複写装置プリンタは、典型的な場合
、常に電源が入っておシ、シばしば作業日中使用される
。作業日の終シに、通常は主電源スイッチを切シ、その
とき内部コンポーネントの全部または少くとも大部分が
消勢される。既知のどの機械でも、主電源スイッチを切
ると、ホット・ロール融着装置２０のヒータが消勢され
る。

通常は次の作業日の朝に、主電源スイッチを再び入れる
と、複写機／プリンタは運転状態に入シ、使用の準備を
する。この準備時間は、数分間以上かかることがあシ、
ホット・ロール融着装置２０を、大抵は室温から１４８
．９℃（３００°Ｆ）以上の運転温度まで加熱すること
が含まれている。約１０分間の初期待ち時間の後、複写
機は、ユーザに使用できるとの指示を出し、待機モード
に入る。

その後、原稿を手でまたは文書送シ装置で機械に導入し
、あるいは光源プリントヘッド電子装置を起動させると
、機械が使用状態になる。

第１図、第３図、第４図及び第５図に本発明が最もよく
示されている。第３図および第４図は、本発明に関連し
て使用できるコンポーネントを含むホット・ロール融着
装置を開示したものである。

ホット・ロール２１は、変形できるエラストメリック・
コーティングで被覆された金属コア２４からなる。ホッ
ト・ロール２１は、内部ランプ２５（第３図参照）で加
熱される。融着装置はまた、硬い金属製バックアップ・
ロール２２を含んでいる。このバックアップ−ロール２
２は、支持メンバー２６で拘束されており、ばねアセン
ブリ（図示せず）によってホット・ロール２１のエラス
トメリック・コーティングに押しつけられる。エラスト
メリック・コーティングに対するバックアップ・ロール
２２の作用が、融着ニップ２９を形成し、用紙がニップ
２９を通過するときその中でトナーが用紙に永久的に付
着される。

後に第１図に示す回路に関してよシ詳しく説明するよう
に、ホット・ロール２１の温度は、ホット・ロールのコ
ア２４と直接接触するように取り付けられた通常の温度
センサからの電気信号を使う比較回路によって制御され
る。基本的に、この比較回路は、ホット・ロール・コア
２４　（７）実１１ｆｉ度を制御点温度（指令温度とも
呼ぶ）と比較する。

実際温度が指令温度よりも低い場合、融着装置のヒータ
２５は、融着装置の実際温度の過大な温度超過なしに短
時間に指令温度に達するように最も適切なやシ方で付勢
される。かかるホット・ロール温度制御システムは従来
から知られており、当業者なら、かかる運転環境で時間
と温度超過を最小限に抑えることのできる様々な制御体
係が利用できる。どのホット・ロール温度制御システム
を使用するかは、設計上の選択の問題であシ、本発明に
とって重要ではない。

融着装置２０の指令温度は、ホット・ロール２１からの
熱が粒状のトナーを軟化させて、それを用紙に融着させ
、永久的像を形成するように選ばれる。どの指令温度が
適当かは、トナーの融点、融着ニップの圧力、融着ニッ
プを通過するのに必要な時間、コピー上のトナーの品質
、用紙のサイズ、トナー粒子の大きさ、用紙の温度、周
囲のヒユーザ・ハードウェア、とくにバックアップ・ロ
ール２２の温度など、多数のパラメータに依存する。

上記のパラメータのあるものは一日の間に変動するので
、最適運転のためばば、指令温度も一日の間に変化させ
なければならない。本発明によれば、関連ハードウェア
の温度を、温度センサによって能動的に監視し、機械の
運転中、指令温度を調節する。たとえば、複写機が長時
間オフになっていた後（たとえば夜間）、融着ステーシ
ョン２０のすべてのコンポーネントは室温になっている
。

これらの条件では、周囲の冷えたハード・ウェアからの
環境温度を補償するためにホット・ロール２１に対する
指令温度を上げる必要がある。逆に、機械の電源が長時
間入っていた後では、融着ステーション２０のすべての
コンポーネントは、加熱されたホット・ロール２１に近
接しているために、暖まっている。したがってトナーの
融着が暖かい環境によって促進され、ホット・ロール２
１に対する指令温度はよシ低くてよい。

周囲のハードウェアの温度は、サーミスタや熱電対など
の電気出力をもつ温度トランスジューサで測定できる。

このトランスジューサは、融着装置・アセンブリ２０の
周囲ハードウェア上の都合のよい地点に置かれ、その地
点は、温度変化が融着の品質に影響を与えるように選ぶ
。バックアップ・ロールの温度が融着の品質に最も直接
的に影響を与えるので、理想的な場合、第４図のトラン
スジューサ３２で示されるように環境センサを、回転す
るバックアップ・ロール２２に接触させるべきである。

別法として、設置のしやすさと運転の信頼性の点から、
センサを第３図および第４図のセンサ３３で示されるよ
うに、静止メンバー、ブラケットｔたはフレーム・メン
バー２６に取り付けてもよい。それが望ましい場合、２
台のセンサ３２と３３の平均値を環境温度として使った
り、センサ３３をセンサ３２の動作チェック／バックア
ップとしてまたはその逆に使うことも可能である。

機械制御論理装置が、環境センサ６２または３３からの
電気出力信号を使って、ホット・ロール２１の指令温度
を調節する。どのアルゴリズムが環境温度に応じて指令
温度を調節するために適切かは、実施の細部に応じて変
わる。例として、かかるアルゴリズムの１つを第６図に
グラフの形で示す。この特定の例では、グラフは、次の
方程式％式％ ：］） ただし、環境温度は、センサ３２若しくは６３またはそ
の両方からくる融着装置２０での環境温度であり、０．
２４３は、まず環境センサを様々ｒｇ位置に置いて最適
の融着位置を決定し、その後で様々な環境温度で融着し
たコピーで一連の品質テストを行なって上記の最適位置
に関連する測定値から補正定数を直接的に計算して求め
た定数である。

すなわち、定数０２４３は、ＩＢＭシリーズ■モデル３
０．４０および６Ｄ複写機／印刷機に対する最適値とし
て決定されたものである。また定数３８０．８は、環境
センサの重要度が最小（すなわち、冷時環境または起動
待環境）である状況にもとづいて上記の機械に適用され
、使用する融着装置の型式に応じて変わる。これらの定
数は、所与の機械について、環境センサを様々な位置に
置き、通常の融着品質テストを行なってテスト中の特定
の機械についての環境センサの最適位置を選択するとい
う、比較的簡単な一連のテストによって決定する。アル
ゴリズムは、環境温度が低いほど指令温度を高くする必
要があり、環境温度が高いほど指令温度を低くする必要
があるという、共通の特徴をもっている。

前述のように、環境センサの最適位置は、機種毎に異な
る。しだがって、とのセンサの最適位置は、その機種に
ついて一連のテストで決定する。

理論的には、バックアップ・ロールの温度を監視するの
が最良であるが、バックアップ・ロールは回転するため
、実際にはそうでない場合が多い。

最適センサの決定は、次の手順によって行える。

１、　複数個の熱電対または類似物を融着装置環境の様
々な位置に取シ付ける。

２、融着装置領域で温度が安定になるのに充分な時間（
たとえば、機械の電源を入れてから最低２時間）、熱電
対の温度を監視する。

３、定期的に（たとえば１０分毎に）融着サンプルを抽
出して、それで品質テストを行なう。

これらの融着品質テストは、摩擦試験、消去試験、防し
わ試験など周知のものである。

４、融着品質を温度測定値と比較する。

５、融着品質の時間変化と最も密接に関連（ｃｏｒｒｅ
ｌａｔｅ　）するデータを与えたセンサ位置を選ぶ。環
境センサをその位置に取シ付ける。第３図および第４図
かられかるように、図の機械では、位置３３のセンサを
使うと、それが静止しており、邪魔にならないが、融着
品質と密接に関連するデータ＃Ｊ線を与えるので最適で
あることがわかった。

指令温度を生成するだめの論理装置は、差動増幅器、離
散的論理コンポーネント、マイクロコンピュータなどの
離散的コンポーネントを含む様々な形をとることができ
る。

第５図には、補正定数を調節するためのスケーリング回
路すなわち変換回路が示してあシ、第１図には、第５図
の補正を利用して所期の結果を実現する典型的なシステ
ム構成のブロック・ダイアグラムが示しである。第５図
で、環境センサ４３（第４図の３２または３３に対応す
る）は、差動増幅器４４に１人力を与える。抵抗性分割
回路は、（前出の方程式の０．２４３のような環境定数
を調節するための）可変抵抗器４６および固定抵抗器４
５と４７から構成される。得られる信号は、増幅器４８
に１つの入力を与える。増幅器４８へのもう一つの入力
は、固定抵抗器５１および、未補正入力を適肖に調節す
るための可変抵抗器５２から与えられる。

第１図は、補正済みホット・ロール設定点を表す第５図
の回路出力５５を使ったシステム構成を示したものであ
る。上述のように、第５図の回路４０は、環境入力信号
４３を受け取って、補正済みホット・ロール設定点出力
５５を生成する。この出力は、比較回路５８に１つの入
力を与える。

比較回路５日は、信号５５を直接ホット・ロール・セン
サ３０からの信号と組み合せて、ホット・ロール・ヒー
タ２５を出力６０に応じて付勢する。

第１図の機能は、当業者なら気付くように、コンピュー
タその他のプログラム式装置に入力と出力を与えるアナ
ログ−デジタル／デジタル−アナログ回路を使って得る
ことができる。

第５図の回路についての値の例は次の通シである。サー
ミスタ４３は、１Ｍｖ／℃の出力をもつＷａｈｌＤＶＭ
サーミスタであり、増幅器４４はＣＡ３１４０であり、
抵抗器４５−４７はそれぞれ２５．５に、５に、１０に
オームであシ、増幅器４８は７４１であシ、抵抗器５１
は１０にオームであり、抵抗器５２は２にオームで粂る
。

指令温度を生成するだめの論理には、第７図に示すよう
に、ジョブ・サイズや用紙サイズなどその他の情報も考
慮に入れることができる。この例では、様々な指令温度
曲線を使って、機械がジョブを待っている待機中か、リ
ーガル・サイズの用紙を使ってジョブを処理中か、それ
ともレター・サイズの用紙を使ってジョブを処理中かに
応じて指定温度を確定する。ジョブの終了時にまたは実
際のジョブ終了に先立って、論理は、待機中の指令温度
曲線に戻る。

かかる温度制御論理を使うと、第８図に示すような、指
令温度と時間の関係を表す曲線が得られる。この曲線は
、電源を長時間切っておいた後、複写機またはプリンタ
をオンにしたときから始まる。最初、融着装置の周囲の
ノ・−ドウエアは冷たく、シたがって補正のために制御
論理は高い指令温度を設定する。周囲ハードウェアの温
度が上がるにつれて、指令温度は下がる。ジョブを実行
すると、レター・サイズの用紙での比較的長いジョブの
場合は曲線３５．リーガル・サイズ用紙での長いジョブ
では曲線３６．レター・サイズ用紙での短いジョブでは
曲線３７、リーガル・サイズ用紙での短いジョブでは曲
線３８に示すように、指令温度が時間の経過につれて変
化する。

以上の良好な実施例についての詳しい説明は、例示的な
ものにすぎない。当業者なら、以上の記載および添付の
特許請求の範囲の範囲内で様々な変更、追加および削除
が可能なことに気付くはずである。

Ｆ１発明の効果 本発明によれば、環境温度が変化しても、高いコピー品
質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、基準信号を使って、加熱ホット・ロールに加
える電力を制御する装置を図示したブロック図である。 第２図は、典型的な電子写真式複写機／プリンタを示す
概略図である。 第３図は、典型的な環境でのホット・ロール・融着装置
のコンポーネントとともに環境センサの良好な位置を図
示した斜視図である。 第４図は、第３図のセンナの位置を図示した拡大端面図
である。 第５図は、環境温度センサの出力を設定点制御に因数化
するためのスケーリング回路を示す回路図である。 第６図は、本発明にもとづく、ホット・ロール環境温度
に応じた指令温度の変化を示すグラフである。 第７図は、機械の追加的運転状態を説明する指令温度と
環境温度の関係を示すグラフである。 第８図は、典型的な指令温度の時間変化を示すグラフで
ある。 ２０・・・・融着装置、２１・・・・ホット・ロール、
２５・・内部ランプ、３２．３３・・・・環境センサ、
４Ｄ・・・・スケーリング回路。 出願人インターカシ吐し・ビン木ス・マシニング・コー
ポレーションオ、ツトし一ル電力制御装置のブロック図
第１図 ′＃Ｌ′＋工其に装置の慨略２０ 第２図 木、７ト　ロール鉢巻装置の拡丈瑞面口第４図 第５図 スサーリレク回路の回路図 ＋Ｉ０ ２６．７　　　３７．８　　４８，９　　６０．０　　
　７１．１指命１度ヒ環境；■度　　　　　濃虎混創゛
０ヒの肉係りグラフ 第８ＷＪ　　　　　　　　第７図 ２６．７　　　３７．８　　　４８．９　　　６０．０
　　　７１．１０　　　　０．５　　　１．０　　　　
＋、５　　　２．０時向（時） 措冷濫度と晦向り向イ茶のグラフ 傅（只闇

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 熱源から熱を受け取る少くとも１つのエレメント、加熱
   エレメントに関連する融着温度を検出するための手段、
   および熱源を選択的に作動させるために融着温度検出手
   段と基準信号に応答する熱源作動手段を含み、熱軟化性
   物質を基体に融着させるための融着装置において、 上記融着装置の環境温度を感知して、上記環境温度に関
   係する信号を生成する感知手段と、上記熱源作動手段に
   対する基準信号を生成するために上記感知手段の信号に
   応答する手段とを具備する融着装置の制御装置。