JPS6392979A - 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】 妓朱分互 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。

災米技生 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周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、例えば第９図に示す如＜Ａ
３．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しであるためで
ある。定着ローラの芯金の材料はアルミニウム又は鉄が
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、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１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１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通紙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１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。定着操作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
た温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、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℃であるのに、約２００℃前後進上
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中央部はもとよ
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。

桶−炭 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、立上がり時
及び待機時には上記ヒータは全長発熱状態でローラ温度
が制御され、上記のローラ対に転写紙を連続通紙する際
には上記ヒータの通電可能範囲を所定時間毎に全長発熱
状態と部分発熱状態に切換えるようにしたことを特徴と
する。

以下１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用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
、ＳＳＲ２４ｍより交流１００Ｖ（ＩＦ）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２
２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２３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２
４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ＡＮＤ　１及びＡＮＤ２に入力される
。アンドゲートＡＮＤ１及びＡＮＤ２には夫々タイマー
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５ＳＲ１，５ＳＲ
２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。

第３図は上記の回路のタイマ２５からの制御ヒータの切
換信号、コンパレータ２４からの温度制御信号、長ヒー
タ及び短ヒータを制御するリレー５ＳＲ２，５ＳＲＩへ
の入力信号のタイミングチャートである。図示するよう
に、待機時には長ヒータのみが、温度制御信号により点
滅制御される。

次いで、通紙時（コピースイッチＯＮ時）には、Ｔ□、
１２時間おきに（この例の場合、Ｔ□、Ｔ２とも６秒）
、タイマ２５より制御ヒータ切換え信号がアンド回路Ａ
ＮＤＩ、ＡＮＤ２に夫々入力され、コンパレータからの
温度制御信号と重畳するタイミングで各６秒毎に長ヒー
タ又は短ヒータが交互に点滅制御される。第７図は以上
のヒータ制御のフローチャートであって、（ａ）はプリ
ンタのメインルーチン、（ｂ）、（Ｑ）は夫々待機中及
びコピー中のヒータ制御のサブルーチンである。

以上の如く、定着ローラ内のヒータを制御することによ
り、立上り時及び待機時にはローラは迅速に全長に亘っ
て均一に設定温度にもたらされる。

そして通紙時には所定の時間毎に、あるいはそれに対応
する所定の通紙枚数毎に、制御されるヒータが切換えら
れるので、小サイズ用紙を連続通紙した場合にも、６秒
おきに長ヒータによりローラ端部が加熱されるので、さ
きに第１３図に示したようにローラ端の温度が落込むこ
とがなく、第４図に示す如く概ね所定の定着温度の近傍
に維持される。

又、大サイズの用紙を連続通紙する場合は、従来は長ヒ
ータだけで制御することによりローラ端部の温度が過度
に上昇したのが、長ヒータと短ヒータとを交互に切換え
て制御することにより、ローラ端の温度上昇を防止する
ことができ、第５図に示す如く、設定温度の近傍に維持
することができる。

本発明に用いる長ヒータの発熱長は最大サイズの用紙の
通紙幅より僅かに長く、短ヒータの発熱長は最大サイズ
がＡ３たて送りであればＡ４たて送り、Ａ３よこ送りで
あればＡ４よこ送り、Ｂ４たて送りであればＢ５たて送
り、Ａ４たて送りであればＢ５たて送りに夫々対応した
通紙幅とほぼ同一か違っても±３０＋ｍ程度とすること
が必要である。また両ヒータのワット数の違いは長ヒー
タをＷｉ、短ヒータをＷ２とすると、Ｗ１／Ｗ、＝１／
３〜３程度以内としなければ本発明の効果は得られない
。

制御するヒータの切換えタイミングの一例を示すと１両
ヒータとも７００Ｗの詩法のようにすることにより定着
良好な温度域内に端部の温度を制御することができた。

第４図及び第５図に示した曲線はこの例である。

上記の例では両ヒータのワット数が同じ場合で切換間隔
Ｔｉ、Ｔ２も同じであったが１両ヒータのワット数が異
る場合は、それに応じて点灯時間の比率も変えなければ
ならない。前述の如くＷ工／Ｗ２の比は１７３〜３程度
以内であるからＴ工／Ｔ２も１／３〜３程度の割合で変
えなければならない。

長、短ヒータの通電可能状態の切換え間隔が長い場合は
ローラ端部の温度は第６図に示す如く変動幅が大きくな
り、その下限が良好な定着性が得られる許容最低温度以
下になり、その状態で大サイズ用紙を通紙すれば定着不
良となり、好ましくない、実験によれば、切換時間間隔
は２０秒以下としなければならない。コピ一枚数で制御
する場合は毎分３０枚程度の速度の機械で１０枚ごとに
なる。

以上の説明では、ヒータが短ヒータと長ヒータとから成
るものを説明したが、冒頭に述べたデュアルヒータにつ
いても全点灯と部分点灯とを所定のタイミングで切換え
ることにより、同様に制御することができ、同様の作用
効果が得られる。

夏−來 以上の如く１本発明によれば、立上がり時及び待機時に
は迅速にローラの全範囲を均一に所定の温度に昇温させ
て維持することができ１通紙時には、小サイズ紙を通紙
するときも、大サイズ紙を通視する時もローラ端部の温
度を良好な定着が出来る適正な温度範囲に保持すること
ができ、ローラの寿命の低下、コピー品質の劣化を防止
することができる。

【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
図は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図は本発明の装置によ
る大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６図はヒータ発熱範囲切換
間隔が大き過ぎる場合の同様の曲線図、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１１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曲線図である。 ｌ・・・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 ２ｏ・・・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 ０−１１睡郵鰺 第−７ 目 く時１呼〉 ロー臣砺迩ｐ 第１１図 （ａ） 第１２図 第１３１４ 第１４１１ 通紙枚数（枚）

Claims (5)

【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個の温度センサによりローラ表面温度
   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、立上がり時及び待機時には上記ヒータは全長発熱
   状態でローラ温度が制御され、上記のローラ対に転写紙
   を通紙する際には上記ヒータの通電可能範囲を所定の時
   間毎に全長発熱状態と部分発熱状態とに切換えるように
   したことを特徴とする定着温度制御装置。
2. （２）上記のヒータの通電可能範囲の切換えが通紙枚数
   を検知して行なわれる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）上記の切換えにおいて、全長発熱状態と部分発熱
   状態との所定時間が異る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。
4. （４）上記のヒータの通電可能範囲の切換え間隔が２０
   秒以下である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。
5. （５）上記の全長発熱状態と部分発熱状態とにおける、
   ヒータの発熱量の比が１／３〜３の範囲内であることを
   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。