JPS58217979A - 定着装置 - 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】 本発明は良好な温度制御を行なう定着装置に関するもの
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。定着装置に於いては、電源を投入して加熱
開始後加熱部の温度は一時的に設定温度よシ上昇しくこ
の過渡的状態をオーバーシュートと記す）その後設定温
度近辺の温度で安定するものであるが、本発明はこの立
上シのオーバーシュート量を適正範囲内に押えて、常に
良好な定着を行なうものである。

従来電源投入後温度検出素子の温度は加熱部と温度検出
素子間の熱抵抗や温度検出素子の熱容Ｉの為に、実際の
加熱部の温度より低いので、加熱部温度は設定温度Ｔｏ
以上に上昇するオーバーシュート現象が生じる。

このオーバーシュート現象は、温度検出素子（例えばサ
ーミスタ等）の応答が遅れがちに立上がることや、加熱
源であるヒータの余熱による過熱等が大きな原因となっ
て生じる。これを防ぐため、熱応答性の高いサーミスタ
等を使用することも考えられるが、コストが増大するの
に加え、それ＃よど優れた防止効果が得られないという
不都合が生じていた。

このオーバーシュート現象は、加熱源によって加熱され
る定着ロー２自体の寿命を低下させてし１つたり、温度
調整の不安定化、複雑化を強いる他、高温オフセットの
発生を起こすこともある。

特に最近使用されているゴムローラを用いた定着装置に
おいては、上記オーバーシュート時に加熱部の低分子成
分やゴム表面に存在するシリコンオイルが蒸発あるいは
熱酸化を起こす為に発煙したり、高温オフセットを生じ
ゃすくなる等の欠点があった。

本発明は上記過度のオーバーシュートを防止することに
より、適正良好な定着が行なえる定着装置を提供するも
のであり、上記目的を達成するために本発明は、加熱手
段への通電にょシ加熱部拐を加熱する際上記加熱手段へ
の通電を強制的に停止する手段を有することで温度検知
手段の応答遅れを補正して安定した温度制御がなされる
ことを可能にした定着装置である。

以下本発明の実施例にりいて図面を用いて詳細に説明す
る。

第１図において、１は定着ローラーテあり、アルミ、銅
９等の熱伝導の良好な中空の金属芯２、、）：に、薄い
熱加硫型のシリコーンゴム被覆３ｔｌ−設けたものであ
る。我々の行った実験ではシリコーンゴム被覆の厚さ０
．２　ＩＩ　−０，７朋で良好な結果を得た。０．２　
Ｉｍよりも薄いと、耐久使用に問題があり、Ｑ、　７　
ａｙｓよりも厚いと、内部からの熱伝導が悪くなり、コ
ピー可能温度にロー２−表面温度が達するのに長時間が
必要となシ、また連続コピーの際のローラーの応答も遅
れ、安定した定着が不可能となる。またゴム硬度はシワ
の問題等から４０度以上が好ましい。４は圧着ローラー
であり、定着ローラーとの接触中にツブ巾）を出すため
に、肉厚５ｕ以上の熱加硫型シリコーンゴムを用いる。

５は定着ローラー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υ、ＲＴＶ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、ト、ノ
メツクスフエルト等の耐熱７エルト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ｌに塗布される。９゜１０は定着後の複写材を分離す
るための分離爪で、珪素樹脂、弗素樹脂等の耐熱離型性
樹脂或は金属面にテフロン等の離型性物質をコーティン
グしたものよシ成っている。１１は現像像Ｔを保持した
複写材Ｃを一対のローラー間に案内するための入口ガイ
ドである。１２．１３はハロゲンランプ等の加熱素子で
あり、定着ａ　−ｙ−１を内部から熱して定着ｏ−９−
１の表面温度を現像々溶融温度以上に保りものである。

１４はサーミスタ等の温度検出素子であシ、定着ロー、
）−１表面に当接している。我々は定着ローラーに肉厚
０．３都、硬度４０６〜７０度の熱加硫型シリコーンゴ
ムを、圧着ロー２−に肉厚９〜１０＋ｇ、硬度３０度〜
５０度の熱加硫型シリコーンゴムを用いることが定着性
能に於いて最良の組合せであることを確認した。

本発明の一実施例として定着ローラー１に外径４０ｊｌ
、肉厚０．３　Ｍの熱加硫型シリコーンゴム（信越化学
株式会社ＫＥ−５４０，ＫＥ−８６０゜ＫＥ−８７０等
）、圧着ローラー４に外径４０５２＋。

肉厚９非の熱加硫型シリコーンゴム（信越化学株式会社
ＫＥ−５３０，ＫＥ−５４０等）を用いると複写材料上
の現像々が該ローラ一対のニップ間に存在する時間（二
ッグ巾／　ｏ　−、ｙ−の周速度＝加熱時間）が０．０
４８秒のときベタクロ画像が定着０−２−表面温度１３
０℃、圧着ロー２−表面温度２０℃で定着する。定着ロ
ーラーにｌθμ厚〜６０μ厚のテフロン被覆ローラーを
用いた場合、加熱時間が０．０４８秒のときベタクロ画
像が完全定着するために必要な定着ロー２−表面温度は
１６５Ｃであり上記のシリコーンゴムｏ　−？−に比較
して定着性が悪い仁とがわかる。これは以下に示す理由
による。

第２図は、複写材を定着ローラーで定着する際の拡大断
面図である。

第２図（５）において１５がテフロン表面、Ｔが現像々
（との図ではベタクロ画像）、Ｃは複写材である。微視
的に見ると、テフロン表面や複厚相表面は凸凹である。

従ってテフロン表面の凸部ａと凹部すとでは定着性に差
を生じ、凹部すの部分まで完全に定着するためにはテフ
ロンローラー表面温度を１６５℃にしなければならない
。

一方、第２図ｆＢ）において１６はシリコーンゴムロー
ラーである。シリコーンゴム表面も微視的に見ると凸凹
があるがシリコーンゴムが弾性体であるため加圧した状
態ではシリコーンゴムは現像々に均等な圧力で接触しム
ラのない均一な定着が可能となり、ローラー表面温度１
３０°Ｃで定着する。またテフロン表面をできる限り鏡
面仕上げしたものを用いても、やはυ定着ムラは生じた
。また、テフロンのコート厚を厚くしたものや、肉厚０
．５朋、１朋のテフロンチューブをローラー表面に用い
ても、定着ムラが生じたため弾性という最大の要因の他
に、シリコーンとテフロンの表面物性の違いも効いてい
るようである。

以上のことからも、ローラー表面をシリコーンゴムで形
成すれば、テフロンと比較して、大幅に省エネルギー化
を図ることが可能である。

更に上記のことから判るように、スタンノくイ時にロー
ラーを停止しておくことが可能であυ、ウェイトタイム
も短縮され騒音もなくなる。然るにシリコーンゴムを用
いた場合、約１９０°Ｃでゴム内の低分子やゴム内或い
はゴム表面のシリコーンオイルが熱酸化や蒸発するため
発煙する。

従って定着ローラー表面温度を厳格に制御することか必
要でめる０ 本実施例ではローラーの設定温度を複写機の動作状態に
応じて可変にすることによって定着ローラー表面温度が
略一定になるようにしている。ここで用いた設定温度と
は温度検出素子１４の温度プぶ該温度より低い時に加熱
素子がＯＮ状態・温度検出素子の温度力“該温度より高
い時に　　　。　。

加熱素子がＯＦＦ状態となるように、あらかしめ設定さ
れた温度検出素子の温度のことである。

以下本実施例の温度制御方法について図面を用いて詳細
に説明する。

第３図において定着ローラの表面温度Ｔ６は定着可能な
最低の温度レベルで、この温度Ｔ６以下で祉低温オフセ
ットが発生する。また表面温度１゛１以上では定着ロー
ラー表面或は内部に存在する低分子量ゴムやオフセット
防止液体が熱酸化又は蒸発する為発煙する。従って良好
な定着が可能な温度範囲はＴ。以上、Ｔ、以下である。

第３図の点線で示しだ曲線は、温度検出素子にサーミス
タを用い、サーミスタの設定温度レベルをＴｓにした場
合のローラー表面温度を表わしている。電源が投入され
ると、第１図の加熱素子１２．１３により、定着ローラ
ー表面温度は点線に示す如く急速に上昇する。そして時
間Ｔｏで定着ローラー表面温度は設定温度Ｔｓ＋に達す
るがサーミスタの温度はローラーとサーミスタ間の熱抵
抗とサーミスタの熱容量の為にＴＩより低く、熱源は更
にＯＮ状態でローラー表面温度がＴ、　（時間１１）に
なってはじめてサーミスタの温度がＴｓとなり、熱源が
ＯＦＦ状態となりローラー表面温度は下降し、その後設
定温度近辺で温調を始める。また圧着ローラーはほとん
ど室温ＴＲのｔまである。次に時間ｔ、でコピーが開始
されるとローラーが回転し圧着ローラーが定着ローラー
に圧接し、災に複写材が両ローラー間を通過するために
、定着ローラー表面の熱が複写材や圧着ローラーに奪わ
れるために、定着ローラー表面温度は急激に下降するが
、サーミスタ温度に影響を与えるには時間的に遅れを伴
うため熱源の応答が遅れ、定着ローラー表面温度の下降
は更に大きくな９最低Ｔ、ｔで下がる。このと籾圧着ロ
ーラー表面温度は室温から急速に上昇し、第３図に示す
如くなる。次に時間ｔ４でコピーが終了すると、ローラ
ーは停止し定着ローラー表面温度は再び上昇し、Ｔｓよ
りも高いＴ。

になったとき、サーミスタ温度がＴＲＩとなって熱源は
ＯＦＦ状態となり、ローラー表面温度は下降し、温度Ｔ
ｓ＋に達すると温−調を始め、る。

従って第３図の斜線で示した部分ては発煙し実用上問題
となる。

本実施例では上記問題点であるオーバーシュートを防止
するために、所定の非通電時間を設けている。この実施
例では、スタンバイ時の設定温度なＴ８ｔ　、コピー動
作時の設定温度を’ｒｃｏ。

連続コピー終了後５秒間ないし６０秒間の設定温度をＴ
ＭＩＩ　、電源スイツチ投入後コピー動作可能信号が出
るまで（ウェイトタイム中）の設定お 温度ＴＷＡ　、としたときそれらの間に八 ＴＷＡ≦ＴＭＩ　＜　Ｔｉｔ　　＜　’ｒｃ。

の関係となるように制御を行う（第５図参照）。

その時の定着ローラー表面温度は第３甲実線で示す曲線
となり、その時の最高温度Ｔ、と最低温度Ｔ、はＴｏ＜
　Ｔ、＜　Ｔ、＜　Ｔ、となり、ロー２−表面温度は常
に１０以上、Ｔ、以下であるため、安定した定着が可能
となる。

第４図は温度検出素子としてサーミスタを用いた場合の
本発明の一実施例に係る温度制御回路を示すものでＴＨ
は温度検出素子としてのサーミスタで抵抗島、　Ｒｌｔ
　Ｒ，、Ｒ４，Ｒ，、Ｒ，、半固定抵抗ＶＲ，と共に直
流電源Ｖｃに拠り、抵抗Ｒ，ｔ　Ｒ１を通じて電圧の印
加を受けているブリッジ回路を構成し、温度の変化によ
って抵抗値を変化させ、従って前記ブリッジ回路を構成
する抵抗Ｒ５と鳥、■ζｍｅＲ，，Ｒ，のそれぞれの電
圧値の偏差に変動を生じせしめる如く動作する。ＤＡは
差動増巾器にして、電源人力を得る為の端子■、■。

前記電圧値の偏差を検出すべく信号入力を行う端子■、
■及び前記偏差に従って信号出力を行う端子■を有し、
前記出力信号はダイオードＤ。

を通じて選択的にトランジスタＴｒｙのベースに印加さ
れる如く構成する。ＤＢはダイオードＤ、。。

Ｄ、、　、　Ｄ、、　、　Ｄ、、のブリッジ回路に拠っ
て構成される全波整流回路で交流入力を得て全波整流波
を出力するもので前記出力は抵抗Ｒ２４を通じてトラン
ジスタＴｒｙのベースに印加される。なお、ヒーター等
の加熱素子Ｈは前記交流電源ＡＣから電力供給を受けて
動作する如く構成されておシ、そのスイッチングにはト
ライアックＴＡが用いられる。　　呻　今、前記加熱素
子Ｈによって定着ローラー表面温度が低温領域にある場
合、前記サーミスタの抵抗値が高くなり、従って差動増
巾器ＤＡの入力端子■側の電圧が高くなるため、端子■
からの出力は低くなりトランジスタＴｒｙのベースには
前記ダイオード・ブリッジＤＢ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
ターＴｒ、はベース電圧がスレッシュ働ホールド・シー
ベル以上に６る時オン、それ以下の時オフとなる為、前
記トランジスターＴｒｙのコレ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。

また前記トランジスタＴｒｙがオフの時、前記トランジ
スタＴｒｙのコレクター電位は高レベルにある為、抵抗
ＲｔＳ及びダイオードＤ、を通じてコンデンサＣ４に充
電が行われると共に、その電圧はスイッチング素子ＳＤ
の陽極側に印加される。

しかし、前記スイッチング素子ＳＤのゲートには抵抗Ｒ
ｆｌ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８Ｄは
オフ状態になる。次に、トランジスタＴｒｙがオンした
場合、抵抗島、を通じて電流が流れる為、前記トランジ
スタＴｒｙのコレクター電位は低シーベルとなシ、従っ
て、抵抗Ｒ□を通じてコンデンサーＣ３に充電電流が流
れ、その為、スイッチング素子８Ｄのゲート電位は一時
的に低シーベルに落ち込む。従って、前記スイッチング
素子ＳＤはオンとなり、コンデンサーＣ４に充電されて
いた電荷は前記スイッチング素子ＳＤ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する。

以上述べて来た如き回路動作に拠って、定着ローラー表
面温度が低温領域にある場合、パルストランスＰＴの巻
線には交流電源ＡＣの半周期毎に発生するパルス電圧が
誘起する。その為、トライブックＴＡのゲートに前記交
流電源ＡＣの半周期毎に発生するパルス）　ＩＪガーが
印加され、加熱素子Ｈには、交流電源ＡＣよシ略々全周
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。また同時にＴｒｌはオフｔ’　Ｔｒ、はオンとな
シ、サーミスタ温度が設定温度に達するまでウェイトラ
ンプＬが点灯する。この時、リレーＫｌ、に２．に３は
オフ状態となっており、リレーＫｌ、に３の接点Ｋ１−
３．Ｋ１−２　。

Ｋ３−１が開放であるため、抵抗Ｒ，，Ｒ，，Ｒ，。

Ｒａ　ｔ　Ｒｓ　、Ｒａ　、Ｒｔ　ｔ　Ｒｓ　、可変抵
抗ＶＲ，で設定される設定温度は最も低い温度ＴＷＡに
設定されることになる（第５図参照）。この設定温度Ｔ
ＷＡはウェイト中のローラー表面最高温度（第３図Ｔ４
）がスタンバイ時の設定温度Ｔｓｔを少々越える程度に
選ぶのが最適である。このウェイト中に、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ＴＷ
Ａを越えると前記差動増巾器ＤＡの入力端子■側の電圧
が低くなる為端子■よりの出力は高くなり従って、トラ
ンジスタＴｒ、のベースには全波整流波と前記差動増巾
器ＤＡの出力が同時に印加される如くなす、トランジス
タＴｒ、のスレッシュ・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Ｔｒ、は常時オンの状態となシ、コ
レクター電位も常時低レベルとなる為、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ＨはＯＦＦ状態となる。この時抵抗Ｒ，，Ｒ
，，Ｒ，，Ｒ，，Ｒ，、可変抵抗ＶＲ，及びリレーＫｌ
　ｅ　Ｋ、　ｌ　Ｋｌの接点で決定される設定温度はト
ランジスタＴｒｌがオンに変ることにより、リレーＫｌ
がオンする（第５図）。このときトランジスタＴｒｙは
オフに変シウェイトランプＬは消灯する。リレーに１の
オンによシ接点Ｋ１−２．Ｋ１−３が閉じ、前記設定温
度ＴＷＡよシ高い温度Ｔｓｔに変わる。設定温度がＴＷ
ＡからＴｓｔＫ変化したことにより、前記差動増巾器Ｄ
Ａの出力が高レベルから低レベルに変るが、加熱素子Ｉ
（は、抵抗Ｒ工、Ｒ０，可変抵抗ＶＲ，，コンデンサｅ
ｌｌツェナーダイオードｚＤによって構成されるタイマ
ーによってそのタイマ一時間ｔ＆だけオフを保ち続け、
前記タイマ時間ｔａ経過した後、設定温度レベルＴａｔ
で温度制御される（第５図）。この状態でコピーが開始
されるとコピー動作信号がトランジスタＴｒ＝のベース
に加わるため、リレーに３がオンすることＫよｔ）Ｋ３
−１が閉じ、前記設定温度Ｔ！Ｉｔよシ更に高い設定温
度レベルＴｃｏに切り変わる（第５図）。コピー動作が
終了するとリレーに３は再びオフし、Ｋ３−１は開くが
リレーに２は抵“抗Ｒ，ｌｌ、　Ｒ，、、可変抵抗ＶＲ
，，コンチンｔｃ、テ構成されるタイマによってそのタ
イマ時間ｔｂだけオンを保ち続け、その接点に２−１は
開放されており、設定温度はＴｃｏからＴＭｇへ切シ換
わる（第５図）。連続コピー終了後のサーミスタの応答
遅れによる定着ローラー表面温度のオーバーシュートは
設定温度をＴ＋ｓｔとした場合、第６図に示す如く、あ
る枚数Ｎ以下では一定とはならない。従って、この実施
例では第７図に示す如くタイマ時間ｔｂをコピ一枚数に
よって変化させるため可変抵抗ＶＲ，の抵抗値をコピ一
枚数に応じて変化させ、上記欠点を取シ除いている。

前記タイ１時間ｔｂの後は再びリレーに２がオフし、前
記設定温度Ｔｓｔに戻る。該温度制御方法は内部加熱方
式で表面にＱ、　１５１１１以上の熱不良導体の被覆が
ある場合に於て、特に有効である。

以上説明したように本発明は、加熱手段への通電を停止
することで、加熱手段によって加熱される部材の温度に
対する温度検知手段の応答遅れを補正し、過度のオーバ
ーシュートを防止できる。又、これにより定着装置の寿
命を伸ばすことができ、安全性、定着性も向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はローラ一定着装置を示す図、第２図は定着ロー
ラーの要部拡大断面図、第３図社ローラー表面温度と時
間との関係を示す図、第４図は本発明定着装置の温度制
御回路を示す図、第５図はタイムチャートを示す図、第
６図はローラー表面温度とコピ一枚数との関係を示す図
、第７図はタイマ一時間とコピ一枚数との関係を示す図
。゛ １・・・定着ローラー、　　４・・・圧着ローラー、５
・・・塗布ローラー、　　１２．１３・・・加熱素子。 特許出願人　　キャノン株式会社 ・ト：゛ご！ 代理人　丸島儀−（）ｔ、＋瞳ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）像形成装置によって作られた未定着像を支持体に定
   着する定着装置において、 加熱手段と、該加熱手段によって加熱される部材と、該
   加熱部材が該加熱手段によって加熱される際に所定時間
   数加熱手段への通電を停止する手段と、該加熱部材の温
   度を検知する手段と、該停止手段の作動後肢加熱部材つ
   °。 を第１設定温度よりも高い第２設定温度に基＾ いて温度制御をする手段とを有することを特徴とする定
   着装置。