JPS626172B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は温度変化に対応してその電気的特性が
変化するサーミスタ等の測温素子を利用するロー
ラ型加熱定着装置を有する装置に関する。 一般に加熱装置においては、その加熱温度を一
定範囲に維持することが必要であり、これを達成
するため、温度変化に対応してその電気抵抗が変
化するサーミスタ等の測温素子を利用して加熱装
置の加熱部の温度を測定し、該素子の出力を制御
信号として電気発熱体への供給電力を制御するこ
とが広く行なわれている。この測温素子による温
度測定を正確に行なうために当該測温素子を加熱
体の表面に接触せしめることが考えられる。然し
ながらこの加熱体が運動するものであるときには
種々の問題が生ずる。 例えば電子複写機における定着用加熱装置とし
て加熱ローラーが使用されていることは周知の事
実である。この加熱ローラーはこれに対接する圧
着ローラーと共に回転して転写紙を送り出し、こ
のときに転写紙を加熱してトナー像を定着めしめ
るものであるが、この定着を問題なく行なうため
には、加熱ローラーの表面温度を例えば150℃〜
190℃という狭い温度範囲内に維持する必要があ
る。このため、従来サーミスタを加熱ローラーの
表面に接触するように機枠に固定して設け、該サ
ーミスタから得られる制御信号により前記加熱ロ
ーラーの熱源、例えば加熱ローラーに内蔵せしめ
た赤外線ランプを制御せしめるようにしている。 然しながら斯かる構成においては、加熱ローラ
ーが回転するとサーミスタは相対的に当該ローラ
ーの表面上を接触したまま移動することとなるた
め、加熱ローラーの表面に引掻き傷が生じ、ロー
ラーの外周面にテフロン皮膜があるときにはこれ
が剥離し、複写画像に線模様が形成されるように
なると共に、サーミスタが加熱ローラーによつて
摩耗され破壊されるようになる。又加熱ローラー
の表面とサーミスタとの間に異物質が介在される
と加熱ローラーの表面の正しい温度を測定するこ
とが不可能となる。例えば加熱ローラーの表面に
付着して来たトナーがサーミスタの接触部分に蓄
積され、サーミスタの感度が低下してしまう結果
として加熱ローラーが加熱する。又加熱ローラは
前述の如く高温に維持されているので、コピー作
業の終了に伴つて加熱ローラーが停止せしめられ
たとき、その表面に溶融状態にあるトナーを介し
てサーミスタが接着され、時間経過に伴つてトナ
ーが固化した状態において前記加熱ローラが再始
動されたときにサーミスタが破壊されるようにな
る。このサーミスタに付着したトナーを除去する
ことは容易ではない。又加熱ローラーの温度が所
定温度範囲を逸脱して高くなつたり低下すると、
該加熱ローラー表面に転写紙が巻き付き易くなる
が、この巻き付いた転写紙がサーミスタに衝突し
てその位置を移動し、感度の変化及びサーミスタ
の破壊を生ずる虞れがある。更に長時間に亘つて
サーミスタを軽く接触せしめた状態を維持するこ
とが困難であり、遂にはサーミスタが加熱ローラ
ーの表面から離間するようになる。これらの事情
はサーミスタの代りに熱電対を使用した場合も全
く同様である。 以上のように測温素子を運動する加熱体の表面
に接触せしめた場合に生ずる問題を避けるために
は、当該測温素子を加熱体の表面に接近して、し
かし接触せしめずに設ければよい。然しながら単
に測温素子を加熱体の表面から離間せしめたのみ
の構成においては、両者間に空気層が介在するた
め加熱体の表面温度の変化に対する測温素子の追
従性が小さくて応答が遅く、従つて当該加熱体の
表面温度を高い精度で制御すべき場合の温度測定
装置としては実用に供することができない欠点が
ある。例えば加熱ローラーの表面から離間せしめ
てサーミスタを配設して成る温度測定装置を有
し、これより得られる電圧信号を制御信号として
前記加熱ローラーの熱源である赤外線ランプの出
力を制御し、以つて前記加熱ローラーの表面温度
を180℃の設定温度に維持し得るようにした温度
制御装置において、前記赤外線ランプによる加熱
を開始した場合における前記加熱ローラーの表面
温度の経時変化は第１図に示す通りである。尚こ
の表面温度の測定には当該表面に接触せしめた熱
電対を用いた。 この図から理解されるように、加熱開始当初、
加熱ローラ表面においては非常に大きなオーバー
シユートがあつてドリフト域が大きく、定常状態
に到達する迄にかなりの長時間を必要とし、しか
も定常状態においてもなお大きなリツプルが生じ
ている。この結果斯かる温度測定装置を用いた電
子複写機においては、長時間の所謂暖気運転が必
要となり、又加熱ローラーの温度変化、例えば転
写紙加熱による温度低下、機内温度上昇に伴う温
度上昇があつたときにこれを直ちに補償すること
ができず、従つて所期の定着効果を得ることがで
きない。 本発明は以上の如き欠点を除くようにしたもの
であつて、この温度を測定すべき加熱ローラー表
面から離間して測温素子を有し、しかも当該物体
の温度変化に対する追従性が優れ、応答の速い温
度測定装置を有する装置を提供するとを目的とす
る。 本発明の他の目的は、小型にしてその配設が容
易であり、安定した作動を行ない得る温度測定装
置を提供するにある。 本発明の更に他の目的は、加熱体の温度制御装
置の制御信号発生装置として好適な温度測定装置
を提供するにある。 以下図面によつて本発明を電子複写機の定着用
加熱ローラーの温度制御に応用した場合の実施例
を説明する。 本発明においては第２図に示すように、例えば
外径40mm、長さ300mm、肉厚３mmの中空アルミニ
ウムローラーの外周表面にテフロンコートを設
け、内部に900Wの赤外線ランプを配設して成る
加熱ローラー１の長さ方向の中央において、当該
加熱ローラー１の外周表面に対して離間するよう
例えばダイオード型サーミスタより成る測温素子
２を配設すると共に、この測温素子２の一対のリ
ード線３，３に当該測温素子に隣接して位置する
よう互に反対方向に延びる直線に沿つてコイル部
６，６を形成し、このコイル部６，６を前記測温
素子２と共に前記加熱ローラー１の表面に対して
その離間距離が約１mmとなるように接近して配設
する。具体的な配設は次の通りに行うことができ
る。例えば断面が略コ字形の保持部材４を用い、
この保持部材４の両脚の先端間に、その中央に測
温素子２が位置するよう前記リード線３，３を加
熱ローラーの長手方向に沿つて直線状にかつ実質
的にタルミがない状態で張架することにより、当
該リード線３，３を介して前記測温素子２を保持
せしめ、斯かる測温素子組立体（温度測定装置）
を機枠に固定する。具体化した一例における寸法
は、線径0.2mmのステンレスワイヤを用いた場
合、コイル部６，６の各々の内径が１mm、巻数が
10、長さは15mmである。尚５は圧着ローラーであ
つて、例えば外径40mm、長さ300mm、肉厚５mmの
シリコンゴムライニング中間アルミニウムローラ
ーより成るものである。 本発明に関係する温度測定装置は以上のような
構成であり、前記加熱ローラー１の温度制御は、
例えばこの温度測定装置よりの電圧信号を増幅す
る増幅器と、この増幅器よりの電気信号のレベル
が設定温度に対応する設定レベル以下であるか否
かによつて前記加熱ローラー１の熱源例えば当該
ローラー１に内蔵せしめた赤外線ランプへの通電
をON、OFFするリレーとにより構成せしめるこ
とができる。 而して本発明温度測定装置においては、その何
れの部分も加熱ローラー１から離間しているた
め、例えば測温素子を線触せしめた場合に生ずる
問題は当然ながら何ら発生することがなく、しか
も測温素子２の出力は実用上十分な応答速度で加
熱ローラー１の表面温度の変化に追従して変化す
るようになる。即ち、一般に露出している高熱体
の表面には、その温度が実質上当該表面の温度に
よつてのみ支配され、しかも当該表面の温変化に
忠実に追従して温度変化を生ずる薄い高温空気層
が存在する。この高温空気層の厚さは条件により
種種であるが、前記加熱ローラー１においても同
様である。然るに本発明においては、測温素子２
のみならずリード線３，３をも加熱ローラー１の
表面に接近せしめるため、リード線３，３も又前
記高温空気層内に位置されることとなり、このリ
ード線３，３が測温素子２と共に前記加熱ローラ
ー１の表面の温度変化に忠実に追従して温度変化
することとなる。従つてこれらリード線３，３に

【表】 以上の結果から明らかなように、本発明によれ
ば従来に比して大幅にオーバシユートが小さくて
ドリフト域が狭く、極めて短時間のうちに定常状
態に到達する。即ち応答が極めて速い。しかもリ
ツプルも同時に小さいものである。従つて電子複
写機の熱定着装置の加熱ローラを温度制御するた
めに十分実用に供することができ、所期の定着を
確実に達成することができる。 上記構成にかえて、単にリード線をローラの長
手方向と略等い長さとなして構成することも考え
られるが、この場合には、リード線３，３の線材
としてかなりの剛性を有する材質のもの或は線径
の大きいものを用いる必要があり、又リード線
３，３の撓みによる測温素子２の可動距離が大き
くて加熱ローラー１の表面との離間距離の制御が
困難であり、衝撃に弱く、更に全体が大型となる
が、上記実施例によれば、測温素子２がスプリン
グ作用を果すコイル部６，６を介して保持される
ため、リード線３，３の線材として所望のものを
用いることができると共に、測温素子２の位置設
定を極めて容易に行なうことができ、小型であつ
て大きな耐衝撃性が得られる。又小型であるから
小さい加熱表面を有する加熱体の温度を測定する
ことが可能である。更にリード線３，３において
必要な受熱面積を容易に有せしめることができ
る。 又、単純な変形例としてリード線３，３の一方
にのみコイル部を形成するようにしてもそれなり
の効果を得ることができる。 更に本発明における測温素子２及びリード線
３，３の表面に熱吸収性被覆を設けることにより
応答速度を更に大きくすることができる。この被
覆は黒色で耐熱性を有するものであることが望ま
しく、例えばカーボンブラツクを酸無水物硬化型
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリイミドアミド
樹脂等の耐熱性バインダー樹脂に分散して成る塗
料を用いることができる。塗布のためには測温素
子組立体を塗料浴に浸漬せしめればよい。尚測温
素子２がサーミスタである場合には被覆が10⁶Ω
以上の抵抗値を有することが好ましい。又被覆の
膜厚が大きいと熱容量が大きくなるため応答速度
が小さくなるので好ましくない。 又本発明において、測温素子２及びリード線
３，３を例えば前記加熱ローラー１に対して配設
するに際しては、第４図に示すように加熱ローラ
ー１の表面とは直角でない方向に沿つてこれに離
接するよう微動機構（図示せず）により測温素子
組立体を支持し、徐々に接近せしめるようにすれ
ば容易に所要の離間距離の位置ならしめることが
できる。 本発明における測温素子としてはサーミスタの
ほか熱電対その他の感熱素子を使用し得るが、
種々の点からサーミスタが最適である。 以上詳述したように本発明によれば極めて簡単
な構成により、温度を測定する物体に接触する部
分を有さず、しかも極めて大きな応答速度をもつ
て当該物体の温度及びその変化を検出、測定する
ことができ、しかも小型とすることができて安定
な作動が得られ、製作が容易であり、従つて特に
運動する物体の温度測定に好適であると共に自動
温度制御装置の構成に好適であり、電子複写機の
定着用加熱ローラーの温度制御に用いて多大の利
益を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は非接触型測温素子による温度制御を行
なつた場合における加熱ローラーの温度の経時変
化を示す特性曲線図、第２図は本発明温度測定装
置を利用した装置の一実施例の説明図、第３図は
本発明装置を用いた場合における第１図と同様の
特性曲線図、第４図は測温素子等の配設について
の説明図である。 １……加熱ローラー、２……測温素子、３……
リード線、４……保持部材、５……圧着ローラ
ー、６……コイル部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱ローラと、該加熱ローラに圧着しながら
   回転する圧着ローラとにより、像支持体上のトナ
   ー像を順次溶融定着するように構成したローラ型
   加熱定着装置を有する装置において、 温度変化に対してその電気的特性が変化する測
   温素子と、 該測温素子の両側に位置し、かつコイル状スプ
   リング部を有するリード線と、 該リード線を介して前記測温素子を保持する保
   持手段とを有する温度測定装置の、前記測温素子
   とリード線のコイル状スプリング部とを直線状に
   なすとともに、それら要素を、加熱ローラ表面に
   対して非接触状態で、かつ、該加熱ローラの長手
   方向に沿うように近接配置せしめたことを特徴と
   するローラ型加熱定着装置を有する装置。