JPS63184776A - 定着温度制御装置 - 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】 致権立互 本発明は、熱ローラ定着装置のローラ温度制御装置に関
する。

災米薮亙 電子写真複写機、ファクシミリ、静電プリンタ等の静電
記録装置において、感光体より転写紙に転写されたトナ
ー像の定着装置としては、第８図に示すように、互いに
圧接する１対のローラ１゜２の少くとも一方に概ねロー
ラの全長にわたって発熱フィラメント３を有するヒータ
４を内蔵するローラ対により未定着トナー像を担持する
転写紙５を挟持搬送し、トナーを転写紙に融着する熱ロ
ーラ定着装置が広く使用されている。上記のヒータは、
これを内蔵するローラの周面に接するサーミスタ等の温
度検知手段６によりローラの表面温度を検知し、これが
所定の温度を維持するように点滅制御される。従来、熱
ローラ定着装置のヒータは通常、第９図に示す如く、定
着ローラ１内に全長にわたって一本の発熱フィラメント
３を有するヒータ４が内蔵され、定着ローラの長さの中
央付近で該ローラの局面に接する温度検知手段６の信号
により発熱フィラメント３の点滅を制御していた。この
ような構成の定着装置で１例えば第９図に示す如＜Ａ３
．Ａ４．Ｂ５の各サイズの用紙７．８．９をたて送りで
中央基準で連続通紙した場合、第１０図に示す如く、ロ
ーラ中央部の表面温度は所定の制御温度（この例の場合
１８０℃）に保持されるが、ローラ端部の温度は用紙サ
イズが小さくなるほど所定の温度より上昇し、オフセッ
トが発生したり、ローラの寿命が低下したりする欠点が
あった。最大サイズであるＡ３の用紙を通紙した場合で
も、小サイズの時程ではないにしても、ローラ端部では
温度が所定の温度より上昇する。その理由は待機時の端
部温度の落込みを防止するために、ヒータの長さを最大
サイズの用紙の通紙幅より若干長くシであるためである
。定着ローラの芯金の材料はアルミニウムまたは鉄が使
用されており、鉄は機械的強度が高く、薄肉化でき、ウ
オームアツプタイムの短縮には有利であるが、熱伝導率
が低いので、ローラ表面温度分布を均一にする点からは
不利であり、この現象は高速機になるほど顕著になるの
で鉄の芯金は低速機にしか使用できなかった。

上記の欠点を改善する目的で１通紙幅に応じて発熱長を
切換えるようにしたヒータが提案されている。第１１図
（ａ）、（ｂ）にその構成の例を示す。

第１１図（ａ）では２発熱フィラメント１０の長さが最
大サイズ通紙幅より長いヒータ１１と、発熱フィラメン
ト１２の長さが短かく中央部のみにあるヒータ１３との
２本のヒータを第５図に示す如く定着ローラ１内に設け
てあり、使用するヒータを切換えることにより、全点灯
と部分点灯を切換えるものである。第１１図（ｂ）に示
す例では。

発熱フィラメント１４の中央部所定の長さの両端部でフ
ィラメントに分岐回路を設け、同一のフィラメントを使
って全点灯と部分点灯とに切換えられるデュアルフィラ
メントヒータ１５である。この場合も、全点灯時の発熱
長さは最大サイズの用紙の幅よりも長く設定されている
。又、部分点灯長さは小サイズの用紙の通紙幅よりも若
干長くされている。

第１２図は上記の２本ヒータ方式のヒータと通紙幅との
関係を示す図である。この方式又はデュアルフィラメン
ト方式のいずれの場合も、大サイズ用紙７の通紙時には
全点灯、小サイズ用紙８の通紙時には部分点灯回路をロ
ーラ中央部に接して設けられた温度検知手段６、例えば
サーミスタにより点滅制御する。

第１３図は、小サイズ用紙を連続通紙した場合のローラ
の中央部及び端部の表面温度変化を示す図である。この
場合ヒータは部分点灯で制御されるので、端部の温度上
昇は防止できる。しかし、特に高速機の場合、図に示す
如く、通紙枚数を重ねるに従って、ローラ端部の温度は
逆に低下して行き、コピー終了時には定着下限温度を下
回ることがある。定着操仲が終り待機状態になると、ヒ
ータは全点灯に切換えられるので、ローラ端部の温度は
徐々に上昇し、所定の温度に復帰する。しかし、低下し
た千度から元の温度に復帰するのにはかなりの時間が必
要であり、その間に大サイズ用紙をコピーした場合は端
部の定着不良を惹起する欠点があった。

又１、第１４図は、この装置により大サイズの用紙を連
続的に定着を行なった場合のローラの中央部及び端部の
表面温度変化を示す図である。この場合、ヒータは全点
灯で制御されるが、全点灯時のヒータの発熱長は用紙の
通紙幅より若干長くされているため、ローラの端部の温
度はコピ一枚数を重ねるに従って上昇し、この例では所
定の制御温度が１８０”Ｃであるのに、約２００’Ｃ前
後迄上昇する。通常は、この温度になっても問題はない
が、高速化した場合には問題になる。

なお、大サイズ用紙連続通紙時、ローラ端部の温度が過
度に昇温しないようにするには、ヒータの発熱長を大サ
イズ用紙の通紙幅より若干短かくしたり、又ヒータの端
部の発熱量分布を中央部より少なくすることにより可能
ではあるが、立上り、待機時に端部への熱の供給が減少
するため、端部の温度が低くなり定着不良を生ずるので
、ヒータの発熱長は用紙の通紙サイズより若干長くせざ
るを得ないのである。

目　　　的 本発明は、従来の発熱長切換え可能なヒータを有する熱
ローラ定着装置の上記の欠点を除去した。

連続通紙時にも定着ローラの表面温度が吊央部はもとよ
り、端部も過度に低下又は上昇することなく、ローラの
破損及び定着不良を惹起することがない定着装置の温度
制御装置を提供することを目的とする。

監−戊 本発明は、上記の目的を達成させるため、互いに圧接す
るローラ対の少なくとも一方に概ねローラの全長に亘っ
て発熱する全長発熱状態と、所定の部分のみが発熱する
部分発熱状態とに選択的に切換可能なヒータを有し、１
個の温度センサによリローラ表面温度を検知して上記ヒ
ータを点滅してローラ温度を制御し、上記ローラ対によ
り未定着トナー像を担持する転写紙を挟持搬送して定着
を行なう定着装置の温度制御装置において、通紙時には
上記ヒータの通電可能範囲を所定の時間毎に上記の全長
発熱状態と部分発熱状態に切換え、そのいずれの状態か
ら制御を開始するかを通紙する転写紙サイズに応じて選
択されるようにしたことを特徴とする。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、定着ローラ内にはゾその全長に亘る発熱フィ
ラメントを有するヒータ　（長ヒータ）２１と１部分的
に発熱フィラメントを有するヒータ（短ヒータ）２０と
を設けた定着装置に本発明を適翔した実施例の回路図で
ある。

短ヒータ２０及び長ヒータ２１には夫々リレー５ＳＲＩ
、ＳＳＲ：１．−より交流１００ｖの電圧が印加可能と
なっており、リレー５ＳＲＩ及び５ＳＲ２は温度制御回
路２２からの信号により作動する。温度制御回路２２は
第２図に詳細に示す如く、上記の短ヒータ２０及び長ヒ
ータ２１を内蔵するローラに対して１個のみ設けられた
温度センサ２′３からの信号と設定温度に対応する信号
Ｒｅｆ、とをコンパレータ２４で比較し、所定の値以上
の差がある場合、温度制御信号がアンドゲートＡＮＤ１
及びＡＮＤ２に入力される。アンドゲートＡＮＤ１及び
ＡＮＤ２＆：′は夫々タイマー２５から゛、あらかじめ
設定された短ヒータ２０及び長ヒータ２１に通電可能゛
タイミングの信号が交互に入力され。

コンパレータ２４からの信号と、タイマー２５からの信
号の２つが重なったとき夫々リレー５ＳＲ１，５ＳＲ２
を作動させる信号が出力される。タイマー２５はコピ一
枚数のカウンタで代用してもよい。

さて、上記制御回路のタイマー２５により、立上時及び
待機時には長ヒータ２１で温度制御を行なうようにし、
通紙時には長短両ヒータ２１，２０で交互に温度制御を
行なうようにアンドゲートＡＮＤＩ、ＡＮＤ２に通電可
能タイミングの信号を入力するようにすれば、立上り及
び待機時には定着ローラは迅速に所定の定着ｉ度（例え
ば１８０℃）迄上昇し、その温度の近傍の温度範囲を持
続することができる。通紙時には、ローラの温度を制御
するヒータが長・短交互に切換えられるので、ローラの
端部には所定の時間毎に熱が与えられる状態と、熱が与
えられない状態とを繰返すので、短ヒータのみで制御し
て小サイズの用紙を通紙した場合のローラ端部温度の落
ち込み（第１３図）や、長ヒータのみで制御して大サイ
ズの用紙を通紙した場合のローラ端部温度の上昇（第１
４図）は緩和される。

しかし、通紙時の定着ローラの温度制御を行なうヒータ
を長・短いずれのヒータを先にするかによって、ローラ
端部の”温度の変化の態様は異なる。

第３図は短ヒータから制御を開始する場合の、上記制御
装置のタイマからの長短ヒータ切換信号。

コンパレータからの温度制御信号、長ヒータ、短ヒータ
の点滅のタイミングチャートである。切換信号がＨの場
合は長ヒータで制御され、Ｌの場合は短ヒータで制御さ
れ、切換時間は夫々Ｔ　ｉ−Ｔ　ｚとされている。

第４図は長ヒータから制御を開始する場合の同様の図で
ある。

一例として、毎分通紙枚数を３０ｃｐｍ、長・短両ヒー
タのワット数を共に７００Ｗ、切換時間Ｔ工、Ｔ２を共
に６秒として、Ａ４サイズの用紙をタテ送り（小サイズ
）した場合の、制御を短ヒータから開繊した場合と長ヒ
、−夕から開始した場合のローラ中央及び端部の温度変
化を第５図（ａ）及び（ｂ）に示す。

ローラ中央部の温度は、いずれの場合も所定の制御温度
（１８０℃）を維持することは云う迄もないが、ローラ
端部の温度は異なり、短ヒータからスタートした（ａ）
図の場合は最初に定着良好温度範囲の下限である１６０
℃近辺迄落込んだ後波打ちながら上昇していくので、例
えば連続１００枚通紙する場合、コピー終了時も定着良
好範囲の上限温度２２０℃を超すことはなく、その間常
に良好な定着が得られる。これに反して、長ヒータから
スタートした場合は、ローラ端部の温度は最初から波打
ちながら上昇していくので、連続通紙枚数によっては定
着良好範囲の上限を超すことがある。したがって、短ヒ
ータから制御を開始した方が連続通紙可能な枚数が多く
なり都合がよいことが判る。

次にＡ４サイズの用紙をヨコ送りする場合（大サイズ）
についての、短ヒータから制御を開始した場合と長ヒー
タから制御を開始した場合の連続通紙時のローラの中央
及び端部の温度変化を、夫々第６図（ａ）、（ｂ）に示
す。この場合は、ローラ端部の温度の上昇率は小サイズ
の場合より緩やかであり、短ヒータから制御を開始した
場合は（ａ）図に示す如く定着良好範囲の下限（例えば
１６０℃）より低くなることがある。これに対して、長
ヒータから制御を開始した場合は連続通紙の間を通じて
常に定着良好温度範囲内に維持することができる。した
がって、大サイズの用紙を連続通紙する場合は、長ヒー
タから制御を開始するのがよいことが判る。

なお、上記の実施例では長・短ヒータのワット数を同じ
にしたが、ワット数が異る場合はローラ端部の温度変化
の態様が変ってくる。実験によれば、本発明の効果を得
るには、長・短ヒータのワット数をＷ工ｔ　ｗｚとした
場合、Ｗ、／Ｗ、＝１／３〜３の範囲内でなければな゛
らない。又、切換時間Ｔ１．Ｔ、は２０秒以内でなけれ
ば、端部の温度が大きくなりすぎて、早期に定着良好温
度範囲を出てしまうおそれがある。又、毎分通紙速度は
２０〜４０ｃｐｍの範囲で本発明を適用することができ
る。

第７図は、通紙時の、長・短ヒータによる定着ローラ温
度制御のフローを示すフローチャートである。

コピー開始により、まず転写紙サイズが（定着ローラの
最大サイズ幅−５００＋＋ａ）より大きいか否かを検知
し、大きい場合は長ヒータ制御のフラグが立つ。もし転
写紙サイズがそれより小さい場合は長ヒータ制御フラグ
が立たない。そこで長ヒータ制御フラグが立っているか
否かにより、長ヒータでの制御フローと低ヒータでの制
御フローが選択され、あらかじめ設定された制御温度（
１８５℃）により点滅制御がＴ１又は１２時間の間行な
われた後、他方の制御に切換えられる。したがって１通
紙する転写紙サイズが（最大サイズ幅−５０閣）より大
きい場合は最初に長ヒータ制御が行なわれ、転写紙サイ
ズがそれより小さい場合は最初に短ヒータ制御が行なわ
れる。

腹−釆 以上の如く１本発明によれば、連続通紙時のローラ端部
温度の落込み上昇幅を極力、定着良好温度範囲内に維持
することができ、安定したコピーを得ることができる。

又、通紙中のローラ端部の温度変化が防止されしかも立
上り時間が短かい。

高速複写機が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置の回路の実施例を示す回路図
、第２図はその温度制御回路の一例を示す回路図、第３
図及び第４図は夫々制御ヒータの順を互いに逆にしたそ
のタイミングチャート、第４図は本発明の装置による小
サイズ紙連続通紙時のローラ中央部及びローラ端部の温
度変化を示す曲線図、第５図（ａ）、（ｂ）は夫々小サ
イズ用紙を通紙した場合の短ヒータから制御を開始した
場合及び長ヒータから制御を開始した場合のローラの中
央部及び端部の温度変化を示す曲線図、第６図（ａ）、
（ｂ）は夫々大サイズ用紙を通紙した場合の同様の図、
第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の上記実施例の
制御動作のフローチャート、第８図は一般的な熱ローラ
定着装置の構成を示す断面図、第９図はそのヒータの発
熱部と転写紙の通紙幅との関係を示す図式図、第１０図
はその定着装置に各種サイズの用紙を連続通紙した場合
のローラ中央部及び端部の温度変化を示す曲線図、第１
１図（ａ）、（ｂ）は夫々発熱部可変ヒータの構成例を
示す図式図、第１２図はそのヒータの発熱部と転写紙の
通紙幅の関係を示す図式図、第１３図はそのヒータを有
する定着装置に小サイズの用紙を連続通紙した場合のロ
ーラ中央部及び端部の温度変化を示す図式図、第１４図
は同じ装置に大サイズの・用紙を連続通紙した場合の同
様の曲線図である。 １・・・定着ローラ ２・・・加圧ローラ １０．１２．１４・・・ヒータの発熱部１１．１３，１
５・・・ヒータ ２０・・・短ヒータ ２１・・・長ヒータ ２３・・・温度検出センサ ２４・・・コンパレータ ２５・・・タイマー ）ヌＪ搾 第１図 第２図 第５図 通紙枚数（枚） ａ抵枚数（枚） 第６図 通紙枚数（枚） 通紙枚数（枚） 第１１図 （ａ＞ 第一１２図 ロー１５報臨ｐ 第１３図 第１４図 通紙枚数（枚） 手続補正書働刻 昭和６３年　３月　４日 パ−゛″畏官　小川邦夫　殿 力表示 ３１年特許願第２３９１７５号 り名称 −１度制御装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（６７４）株式会社リ　ツー １人 東京都港区西新橋２丁目３２番４号 昭和６３年　２月　３日 発送日 ６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄。 ７、補正の内容 明細書第１５頁第１３行目の「第７図（ａ）。 （ｂ）、（Ｃ）は」を「第７図は」と訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに圧接するローラ対の少くとも一方に概ねロ
   ーラの全長に亘って発熱する全長発熱状態と、所定の部
   分のみが発熱する部分発熱状態とに選択的に切換可能な
   ヒータを有し、１個の温度センサでローラ表面温度を検
   知して上記ヒータを点滅してローラ温度を制御し、上記
   ローラ対により未定着トナー像を担持する転写紙を挟持
   搬送して定着を行なう定着装置の温度制御装置において
   、通紙時には上記ヒータの通電可能範囲を所定の時間毎
   に上記の全長発熱状態と部分発熱状態に切換え、そのい
   ずれの状態から制御を開始するかを通紙する転写紙サイ
   ズに応じて選択されるようにしたことを特徴とする定着
   温度制御装置。
2. （２）通紙する転写紙の通紙幅が上記ローラの全長に近
   い場合は全長発熱状態から制御を開始し、転写紙の通紙
   幅がこれよりも短い場合は部分発熱状態から制御を開始
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の定着温度制御装置。
3. （３）転写紙非通紙時は全長発熱状態のみで制御するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
   ２項に記載の定着温度制御装置。