JPS6041353B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は良好な温度制御を行なう加熱装置に関するもの
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。

一般に定着装置には温度検出素子が設けられており、検
出素子の温度が設定温度に達したとき通電を停止するも
のであるが、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り上昇し（この過渡的状態をオーバ
ーシュートと記す）その後設定温度近傍の温度で安定す
る。その理由は温度検出素子の温度とが加熱部表面温度
との間に温度差が生ずる為である。本発明はこの立上り
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。従来第３図曲線１に示す様
に、電線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量の為に、実際の
加熱部の温度より低いので、加熱部温度は一旦設定温度
Ｔｓｔ以上に上昇するオーバーシュート現象が生じその
後温度が下がり設定温度近辺の温度で安定する。

特に定着の為の加熱部表面にシリコンゴム等の耐熱性弾
性体を用いた場合、上記オーバーシュート時に加熱部の
低分子成分が蒸発・熱酸化したり、ゴム表面に塗布され
た記録材の剥離を容易にする為のシリコンオイル等の溶
剤が蒸発あるいは熱酸化を生じる。この為発煙や悪臭を
生じたり又高温オフセットを生じやすくなる等の欠点が
あった。本発明は上記過度のオーバ−シュートを防止す
ることにより、常に適正良好な定着が行なわれるように
したものである。

すなわち本発明は、加熱部の温度を検出する温度検出素
子に接触させるか或は近傍に該温度検出素子を加熱する
為の加熱手段を設けることにより過度のオーバーシュー
トを防止したものである。即ち、本発明は、 「通電により発熱する発熱部材と、該発熱部材により加
熱される加熱部と、該加熱部の温度を検出する検出素子
と、該検出素子の検出温度に応じて上記可熱部を設定温
度に制御する手段とを有し、該加熱部により加熱材を加
熱する加熱装置において、加熱部の温度を検出する上記
温度検出素子に接触するか或は該温度検出素子の近傍に
設けられた該温度検出素子を加熱する為の素子加熱手段
を有し加熱部の加熱起動時のオーバーシュートを減少さ
せることを特徴とする加熱装置。

」を第１発明として、「通電により発熱する発熱部村と
、該発熱部材により加熱される加熱部と、該加熱部の温
度を検出する検出素子と、該検出素子の検出温度に応じ
て上記加熱部を設定温度に制御する手段とを有し、該加
熱部により被加熱材を加熱する加熱装置において、加熱
部の温度を検出する上記温度検出素子に接触するか或は
該温度検出素子の近傍に設けられた該温度検出素子を加
熱する為の素子加熱手段と、該素子加熱手段への通電を
制御して該温度検出素子の温度を制御する通電制御手段
と、を有することを特徴とする加熱装置。

」を第２発明とするものである。以下、本発明を実施例
により詳細に説明する。

第１図は本発明の加熱装置を適用できる袴公昭４２−２
３９１ぴ号公報の発明に基づく、電子写真装置の一例を
示す。金属円筒上に感光層を設けた感光ドラム２８は、
一次帯電器２７によって一様にプラス帯電され、次いで
交流を印加したＡＣコロナ放電器３０‘こより、除電す
ると同時に、ランプ２９で原画像を照射する。このこと
によって、感光ドラム２８の表面絶縁層上に表面電荷密
度の差による静露潜像を形成し、次いで全面露光ランプ
３１により、感光層の全面を一様に露光することにより
、原画像の明暗に応じて、表面電位に差を生ぜしめ、コ
ントラストの高い静電潜像を形成し、現象器３２により
現像しトナー像をカセット３３から供給された記録材に
転写帯電器３４により転写し、その転写トナー像をロー
ラ１，４により熱定着するものである。ドラムはブレ−
ド３５によりクリ−ニングされ再使用される。第２図に
本発明が適用可能なローラ定着装置の一例を示す。

１はアルミ、銅等の熱伝導の良好な物質からできている
芯金２上にシリコーンゴム或はテフロン（四弗化エチレ
ン樹脂）等の織型性材料３を薄く被覆した加熱部として
の定着ローラであり、４は芯金５上に比較的厚いシリコ
ーンゴム６を被覆した圧嬢ロ−ラである。

両ローラ１，４は互いに適当な圧力で圧接され、矢印方
向に回転する。熱融着性トナー現像Ｔを保持した紙布、
フィルム等からなる記録村Ｃは矢印方向に搬送され、ロ
ーラー，４の間で加熱加圧される。定着ローラーは内部
熱源であるハロゲンランプ７により加熱され、圧接ロー
ラ４との接触面において、戯画像Ｔを溶融されるだけの
充分な熱量が与えられる。また定着ローラ１の表面温度
はサーミス夕等の温度検出素子９によって常に一定温度
範囲にコントロールされている。１川ま複写材をローフ
へ搬送するための入口ガイドであり、１１，１２は定着
後の記録材を確実に分離するための分離爪であり、テフ
ロン等の耐熱雛型性樹脂、或いは、金属面にテフロンコ
ーティング等の雛型性物質を被覆したものより成ってい
る。

１３はオフセット防止液体１４を貯蓄するオフセット防
止液貯蓄槽でありオフセット防止液体１４は毛管現象に
より、ノーメックス、テフロンフェルト等の耐熱フェル
ト１５，１６，１７内に吸収保持される。

耐熱フェルト１７は支持板１８に支持され支持板１８は
支点１９のまわり‘こ回動可能となっている。２２は定
着ローラーにシリコンオイル等の記録材の剥離を容易に
する為の溶剤を供給する塗布ローラで定着ローラと従動
して回転する。

２３，２４，２５は、ローラ表面上の余分なシリコンオ
イルや、汚れをクリーニングするクリーニングフェルト
である。

２６は、サーミスタを加熱する為の熱源であり、サーミ
スタホルダーに裾付けられたラバ−ヒーター等の面熱源
、或は、サーミスタに近接した空間に設けられた赤外線
ヒーター等からできている。

上記横成のローラは、スタンバイ時は騒音防止及び、放
熱を少〈するために停止している。

そしてコピー動作と同期して回転を始め、圧着ローフ４
が定着ローラーに圧接し加圧状態となる。次に本発明の
目的を達成する為の温度制御回路の一実施例を第４図に
示す。日，はハロゲンランプ等の加熱素子７、日２はラ
バーヒーター等の加熱素子２６である。ＴＨは温度検出
素子９としてのサーミスタで抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ
６、半固定抵抗ＶＲ，と共に直流電源Ｖｃに拠り抵抗Ｒ
，，Ｒ５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
上記ブリッジ回路を構成する抵抗Ｒ２とＲ３，Ｒ４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。Ｑ，は電圧比較器として動作する差動増中器で、電
源入力を得るための端子４，７、前記電圧値の偏差を検
出すべ〈信号入力を行う端子２，３、及び前記偏差に従
って信号出力を行う端子１を有し、前記出力信号は、ダ
イオードＤ５及びＤ６を通じて、選択的にトランジスタ
Ｑ２及びＱ５のベースに印加される如く構成する。

Ｄ８はダィオ−ド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Ｒ，．を通じてトランジスタＱ５
のベースに印加される。なお、加熱素子日，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
ており、そのスイッチングには、トライアツクＱ７が用
いられる。電源が投入された時、定着ローラ表面温度は
低温領域にあり、前記サーミスタの抵抗値は高く、従っ
て差動増中器Ｑ，の入力端子２側の電圧が高くなるため
、端子１からの出力は低くなり、トランジスタＱ５のベ
ースには、前記ダイオ−ドブリツジＤ８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Ｑ５はベース電圧がスレッシュ・ホールド
・レベル以上である時ＯＮ、それ以下の時ＯＦＦとなる
為、前記トランジスタＱのコレクタ−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Ｑ５がＯＦＦの時、前記トランジスタ
Ｑ５のコレク夕−電圧は高レベルにある為抵抗友，３及
びダイオードＤ９を通じて、コンデンサＣ３に充電が行
なわれると共にその電圧はスイッチング素子Ｑの陽極側
に印加される。しかし、前記スイッチング素子Ｑ６のゲ
ートには、抵抗Ｒ．４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ＱはＯＦＦ状態になる。次にトランジスタ
法が○Ｎした場合、抵抗Ｒ，３を通じて電流が流れ、前
記トランジスタＱのコレクター電圧は低レベルとなり従
ってＲ，４を通じて、コンデンサＣ２に充電電流が流れ
、その為、スイッチング素子Ｑ６のゲート電位は一時的
に低レベルに落ち込む。従って前記スイッチング素子Ｑ
６はＯＮとなり、コンデンサＣ３に充電されていた電荷
は前記スイッチング素子偽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される。以上述べてきた
如き回路動作に拠って定着ローラ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
の半周期毎発生するパルス電圧が誘起される。

その為、トライアックＱ７のゲートに前記交流電源ＡＣ
の半周期毎に発生するトリガパルスが印加され、加熱素
子日．には、交流電源ＡＣより略々全周期の電力が印加
される。従って定着ローラ表面温度は、第２図曲線２に
示す如く上昇する。また同時に着動増中器Ｑ，の出力が
低レベルにあるためトランジスタＱ２はＯＦＦ状態とな
り、又、加熱素子日２はＯＮとなり、サーミスタ９を加
熱する。従って、サーミス夕はｏ−ラ表面からの熱（加
熱素子日，によるもの）と、加熱素子日２からの熱を受
け、第３図曲線２に示す如く急速に温度上昇する。時間
しでサーミスタ温度が電源投入直後の設定温度Ｔ，（第
１の設定温度）に達すると、前記差動増中器Ｑ，の入力
端子２側の電圧が低くなる為、端子１よりの出力は高レ
ベルとなりトランジスタＱ２がＯＮとなりリレーＫＩ／
２がＯＮする。

リレーＫＩ／２のＯＮ‘こより、接点ｋｌ−１，ｋｌ−
２が閉じ、加熱素子日２はＯＦＦとなり、設定温度は、
Ｔ，より高い温度Ｔｓｔ（第２の設定温度）に切りかわ
る。時間ｔ，からは加熱素子日，はＯＮ、日２はＯＦＦ
の為、定着ローラ表面温度と、サーミスタ温度は第３図
曲線２及び２′に示す如く上昇し、時間らでサーミスタ
温度が設定温度Ｔｓｔ（第２の設定温度）に達すると、
再び、差動増中器Ｑ，の出力は高レベルとなり、従って
トランジスタ公のベースには、全波整流波と前記差動増
中器Ｑ，の出力が同時に印加され、トランジスタＱ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処は常時ＯＮとなりコレクター電圧
も常時低レベルとなり、パルストランスＰＴの巻線に議
記していたパルス電圧が無くなる。その為、加熱素子日
，はＯＦＦ状態となる。その後、加熱素子日，は上記制
御回路に従ってＯＮ、ＯＦＦを繰り返し、定着ローラ表
面温度を第３図曲線２の如く、設定温度Ｔｓｔ近辺に維
持させる。第５図は、差動増中器を２個用いた制御回路
の一実施例であり、時間ｔｏで電源が投入されると、加
熱素子日，，日２は○Ｎし、時間らで、サーミスタ温度
がＴ，（第１の設定温度）に達すると、差動増中器Ｑ２
の出力が高レベルとなり、スイッチング素子Ｑのゲート
にトリガ信号が加わり、Ｑ３がＯＮする。従ってトラン
ジスタＱ４がＯＦＦし、加熱素子日２はＯＦＦする。加
熱素子日，は更にＯＮ状態で、定着ローラ表面温度及び
、サーミスタ温度は第２図曲線２及び２′に示す如く上
昇し、時間ｔ２でサーミスタ温度が設定温度Ｔｓｔ（第
２の設定温度）に達すると、差動増中器ね，の出力は高
レベルとなり、加熱素子日，はＯＦＦする。その後、加
熱素子日，は制御回路に従ってＯＮ、ＯＦＦを繰り返し
、定着ローラ表面温度を第３図曲線２のに示す如く所要
の設定温度Ｔｓｔ（第２の設定温度）近辺に維持させる
。上記した本発明を適用した場合の温度変化を第３図を
用いて更に詳細に説明する。本発明を適用した場合の加
熱部としての定着ローラ表面温度変化を曲線２として、
又、サーミスタの温度変化を曲線２′で示す。

すなわち本発明は温度検出素子を加熱する熱源２６を温
度検出素子に接触もしくは近接した位置に配置すること
により、オーバーシュート量を適量範囲に押さえるもの
である。すなわち電源を投入すると加熱素子日，により
定着ローラ温度は第３図曲線２に示す如く上昇する。又
、温度検出素子としてのサーミスタはローラ表面からの
熱（加熱素子日，によるもの）と、温度検出素子を加熱
する為の加熱素素子日２からの熱を受け、第３図曲線２
′に示すく急速に上昇する。そして時間ちでサーミスタ
温度が電源投入直後の設定温度Ｔ，（第１の設定温度）
に達すると、加熱素子日２は通電を止められ、設定温度
はＴ，より高い所要の設定温度Ｔｓｔ（第２の設定温度
）に切に換わる。時間ｔ．以後加熱素子日，はＯＮ、加
熱素子日２はＯＦＦの為定着ローラ温度とサーミスタ温
度は第３図曲線２及び２′の如く上昇し、時間らでサー
ミスタ温度が設定温度Ｔｓｔに達すると加熱素子日，は
ＯＦＦ状態となる。その後加熱素子日，は制御回路に従
ってＯＮ、ＯＦＦを繰り返し定着ローラ温度を第２図曲
線２に示す如く、所要の設定温度Ｔｓｔ近辺に維持させ
るものである。尚上読過程に於いて加熱素子日，は設定
温度がＴ，から所要の設定温度Ｔｓｔに切り換わる際に
一瞬ＯＦＦ状態となるが、ただちに再び通電が開始され
るので何んら問題は生じない。以上の様に本発明はサー
ミスタ等の温度検出素子を加熱する加熱手段を設けたこ
とにより温度検出素子と加熱部の温度差が縮まり該温度
差により従来生じていたオーバーシュート現象を適正範
囲内に押えるものである。よって発煙や悪臭を生ずるこ
とのない、又高温オフセットも生じない常に良好な定着
が行なえるものである。以上述べた二実施例の場合、定
着ローラの直径３５〜４５側、シリコンゴムの肉厚０．
１〜０．５柵、圧着ローラの直径３５〜４５側、シリコ
ンゴムの肉厚５〜ＩＱ肋、加熱素子日，をＩＫＷ、所要
の設定温度Ｔｓｔを１９０ｏｏと設定した場合、加熱素
子日２の電力１〜２０ワット程度で充分である。

又、加熱素子日２は電源投入と同時に○Ｎしないで所定
時間経過後ＯＮする様にしてもよい。

尚、温度Ｔ，（第１の設定温度）は設定温度Ｔｓｔ（第
２の設定温度）以下の温度範囲内で適宜選択することが
可能であり、それによって立上りのオーバーシュート量
を任意に選定することが可能である。本実施例の場合、
電源を投入してコピー動作可能信号が出た直後にコピー
を開始すると圧着ローラ温度が殆んど室温に近いこと及
び定着器内の雰囲気温度が充分暖まっていないことから
定着ローラ表面から通常の場合よりも多量の熱が奪われ
、定着ローラ表面温度の降下がより大きい為、立上りの
オーバーシュート量は、霧とするよりも発煙や高温オフ
セットの生じない範囲内である程度あった方が好ましい
。又、上記制御回路はローラ定着器だけでなく、熱板定
着、チャンバ一定着等の種々の熱定着法に適用できるこ
と勿論である。又、コピー開始（コピーボタンオン）に
よって第２の設定温度より高い第３の設定温度に切換え
る様にすれば、それによって記録材に吸収される熱を補
って十分記録材を加熱定着できる。

以上詳細に述べた様に本発明は加熱部を加熱する熱源と
は別個に温度検出素子を加熱する素子加熱手段を温度検
出素子に接触或はその近傍に設け、温度検出素子を該素
子加熱手段により加熱することによりオーバーシュート
を除去或は適正範囲内に押さえるものである。

従って加熱部の温度を迅速に所要の設定温度に安定させ
ることができ、装置の寿命を伸ばすばかりでなく、安全
性の面からも多大の効果をあげることができる。尚、本
発明は加熱部を有する全ての装置の温度制御に容易に適
用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は転写型電子写真装置の概略図、第２図は本発明
が適用可能なローラ定着装置の一実施例図、第３図は温
度制御特性のグラフ、第４図、第５図は温度制御機構の
一実施例を示す回路図である。 １……定着ローラ、３・・・・・・シリコンゴム被覆、
４・・・・・・圧着ｏーラ、７・・・・・・ハロゲンラ
ンプ、１４・・・・・・オフセット防止液体、２２・・
・・・・塗布ローフ、２６・・・・・・熱源、２８・・
・・・・感光ドラム。 努丁四第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 通電により発熱する発熱部材と、該発熱部材により
   加熱される加熱部と、該加熱部の温度を検出する検出素
   子と、該検出素子の検出温度に応じて上記加熱部を設定
   温度に制御する手段とを有し、該加熱部により被加熱材
   を加熱する加熱装置において、 加熱部の温度を検出す
   る上記温度検出素子に接触するか或は該温度検出素子の
   近傍に設けられた該温度検出素子を加熱する為の素子加
   熱手段を有し加熱部の加熱起動時のオーバーシユートを
   減少させることを特徴とする加熱装置。 ２ 上記加熱部は加熱定着装置のトナー像を記録材に定
   着するための加熱定着ローラである特許請求の範囲第１
   項記載の加熱装置。 ３ 通電により発熱する発熱部材と、該発熱部材により
   加熱される加熱部と、該加熱部の温度を検出する検出素
   子と、該検出素子の検出温度に応じて上記加熱部を設定
   温度に制御する手段とを有し、該加熱部により被加熱材
   を加熱する加熱装置において、 加熱部の温度を検出す
   る上記温度検出素子に接触するか或は該温度検出素子の
   近傍に設けられた該温度検出素子を加熱する為の素子加
   熱手段と、 該素子加熱手段への通電を制御して該温度
   検出素子の温度を制御する通電制御手段と、を有するこ
   とを特徴とする加熱装置。 ４ 上記通電制御手段は、上記温度検出素子が上記素子
   加熱手段によつて加熱されて上記加熱部の設定温度より
   も低い設定温度に達すると、上記素子加熱手段への通電
   を止める手段を有している特許請求の範囲第３項記載の
   加熱装置。 ５ 上記通電制御手段は、上記発熱部材への通電開始と
   共にか又は上記発熱部材への通電開始後所定時間経過し
   た後に、上記素子加熱手段への通電を開始するものであ
   る特許請求の範囲第４項記載の加熱装置。 ６ 上記加熱部は加熱定着装置のトナー像を記録材に定
   着するための加熱定着ローラである特許請求の範囲第３
   項乃至第５項記載の加熱装置。