JPH0140353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真複写機の定着部において、特
に互いに圧接されたローラを具備し、定着すべき
複写紙のトナー像と接触するローラに熱源を備え
た定着装置に関する。

一般に熱定着ローラは、上下２個のローラより
構成され、主として、複写紙上に転写されたトナ
ー像に接触する上ローラは、ヒーターを内部に有
する熱ローラであり、下ローラは上記熱ローラに
圧接されている圧接ローラである。そして通常、
この２個のローラは、電源ONの後、上ローラの
温度検知位置での温度が、所定の温度に達した時
点で、コピー可能を知らせるレデイーランプが点
燈し、この状態でプリントボタンを押すと、初め
て駆動用モータが回転することにより、付勢され
るものである。この様に、駆動用モータの回転を
できるだけ、遅い時期に開始させているのは、不
要時にはできるだけ、装置を動作させることを避
けるためである。

ここで、熱定着ローラは、上ローラに温度検出
手段が設けられており、該検出手段により所定の
温度が検出された後は、温度制御回路により、上
記所定の温度を維持すべく、制御される。通常上
記ローラは設定温度に制御されるのであるが、電
源電圧が所定の電圧より低い場合、あるいは周囲
温度が通常温度より低い場合は次の理由により、
所定の温度に制御することは困難となる。

熱定着用ローラは、前述した様に、上下２個の
ローラの内上ローラにのみヒーターが内蔵されて
いるものであり、この時、熱は、ヒーターから上
ローラ、そして主として上ローラと下ローラとの
接触部から、下ローラへと伝達される。しかしな
がら、いずれのローラもレデイーランプON時ま
で回転しないことから、上記接触部は常に同じ部
分となる。よつて、上ローラが所定の温度に達し
た時点においても、下ローラの上記接触部以外の
部分の温度は周囲温度に近い状態となつている。
この状態で、プリントボタンを押して、複写工程
に入ると、前述の駆動モーターの回転に伴つて、
上記熱定着用ローラが回転するが、このとき、所
定の温度に立上がつている上ローラがほぼ周囲温
度に等しい下ローラと接触するため、上ローラは
大量の熱を奪われることになる。それでも、通常
の状態、条件下では前記熱定着用ローラの温度制
御回路により、上ローラ内のヒーターへの入力を
増大させて、上ローラの温度を所定の温度に保つ
ことは可能である。

しかし、周囲温度が、低い場合や電源電圧が所
定の電圧より低い場合は、上記ヒーターへの、入
力を、可能な限り増大させても奪われた熱と同量
の熱を供給することができず、上ローラの温度
が、所定の温度のみならず、それより低い定着可
能下限温度よりもさらに低下することを避け得な
いことが応々にしてあつた。そのため、転写され
たトナー像を表面に保持する複写紙が、この熱定
着用ローラを通過しても、トナー像の定着は不完
全なものとなつた。

そこで、本出願人は特願昭56−102686号（特開
昭58−4167号公報）「熱定着ローラ」を提案した。
これは、下ローラである圧接ローラを、例えば熱
ローラが設定温度に達するまで回転させており、
これにより予熱し、複写時に圧接ローラへ奪われ
る熱を最小限にすることで、通常状態でない、条
件下でも熱ローラの表面温度を定着可能温度に維
持させるものである。しかしながら上記発明によ
れば、周囲温度や電源電圧に関係なく常に両ロー
ラを回転させており、このローラの回転を、でき
るだけ避けるといつた考えは、満足できるもので
なかつた。そのため、常にローラを回転させるも
のであれば、騒音又は耐久性に問題があつた。

本発明はローラの回転をできるだけ押え、且つ
悪条件下でも十分に設定温度、特に定着可能温度
を維持できる装置を提供するものである。

即ち、本発明は通常の条件下ではローラを回転
させることなく停止させるもので、通常の条件下
でない場合のみ、ローラを回転させる。そのた
め、通常の条件下であるか否かを判別するために
本発明は、熱ローラが設定温度に達する時間に基
いて判別している。熱ローラの立ち上がり時間は
一定の条件下では常に一定であり、その時間は実
験等により簡単に求めることができる。そこで、
熱ローラが圧接ローラに熱を奪われることによ
り、定着不良を発生することはない電源電圧及び
周囲温度の限界条件下での、立ち上り時間も求め
ることができる。つまり、限界条件下の立ち上り
時間内に熱ローラが設定温度に達するならば、そ
の後に複写を行つても定着可能温度を維持でき、
定着不良が生じることはない。

本発明は、上記の時間を設定し、この設定した
時間内に、熱ローラが定着可能な設定温度に達す
るか否かを判別することにより、複写動作時の両
ローラの回転によつて圧接ローラに熱を奪われ、
熱ローラによる定着不良を引き起こす限界条件を
判定しており、熱ローラが設定温度に達しない時
にのみ上記両ローラを回転させ、圧接ローラの予
熱を行うことで、定着不良を防止すると共に、ロ
ーラの回転を最小限に押されるものである。

以下、図面に従つて本発明における定着装置を
詳細に説明する。

第１図は本発明にかかる熱定着ローラを示す側
断面図である。図において、上部ローラ１は内部
にヒータ２を設けた熱ローラ、下部ローラ３は熱
ローラ１に適度の圧力で圧接される圧接ローラで
あつて、これらのローラ１，３にて熱定着ローラ
を構成している。ローラ１，３が矢印方向へ回転
されることで、送られてくる複写紙４はローラ
１，３間に挾まれ、上面に形成されたトナー像５
が熱ローラ１の熱により定着される。上記ローラ
１，３は、メインモータ（図示せず）が回転する
ことで駆動される。

第２図は上記熱ローラ１のヒーター２の駆動に
かかる回路図であつて、熱ローラ１の表面の設定
温度T₁に対する本発明のローラ１，３の駆動制
御を行うものである。図中６は第１図で示す熱ロ
ーラ１の表面に取付けられ、熱ローラ１の表面温
度を検知する温度検知素子であつて、例えば温度
が高くなると抵抗値が小さくなるサーミスタであ
る。サーミスタ６（抵抗R₄）は抵抗R₃と直列接
続され、接地部との間に電圧＋Ｖが供給されてい
る。このサーミスタ６と抵抗R₃との直列接続回
路に対し、並列に抵抗R₁，R₂を接続している。
又、符号７は熱ローラ１を設定温度に保つための
コンパレータであつて、−側端子に設定温度（180
℃）の基準値である抵抗R₁，R₂にて分圧された
電圧R₂／R₁＋R₂Ｖが供給されている。又、コンパレ ータ７の＋側端子に、サーミスタ６の抵抗R₄と
抵抗R₃との分圧電圧R₄／R₄＋R₃Ｖが供給される。こ こで、例えば設定温度180℃以上でR₂／R₁＋R₂＞ R₄／R₃＋R₄となるよう、各抵抗R₁〜R₃を選べば、 180℃以上（又は等しく）になれば、コンパレー
タ７の出力が“Ｌ”に反転する。つまり、設定温
度T₁以下であればコンパレータ７の出力は“Ｈ”
である。

このコンパレータ７の出力は、フリツプフロツ
プ８のセツト入力端子に供給されており、フリツ
プフロツプ８は上記コンパレータ７の出力が
“Ｌ”の時にセツトされる。フリツプフロツプ８
のリセツト入力端子には、複写機の電源投入によ
り出力されるイニシヤルリセツト信号が供給
される。このフリツプフロツプ８のリセツト出力
Ｑは、アンドゲート１８の一方の入力端子に供給
されている。このアンドゲート１８の出力は、オ
アゲート９を介してトランジスタ１０のベースに
供給されている。トランジスタ１０はメインモー
タＭを回転させるためのメインモータリレー１１
に電圧＋Ｖを供給するためのスイツチング素子で
ある。即ち、トランジスタ１０のベースが“Ｈ”
となれば、トランジスタ１０は導通し、リレー１
１が通電され、その接点がONすることで、メイ
ンモータＭが回転する。

上記フリツプフロツプ８のセツト出力Ｑは、ア
ンドゲート１９を介してトランジスタ１２のベー
スに供給されており、このトランジスタ１２をス
イツチングすることで、レデイーランプ１３を点
滅駆動する。

又、コンパレータ７の出力はトランジスタ１４
のベースに供給されており、ヒーター制御回路１
５を駆動する。コンパレータ７の出力が“Ｈ”、
即ち設定温度（180℃）以下であれば、ヒーター
制御回路１５は電圧＋Ｖが供給され、熱ローラ１
のヒーター２に電力供給制御を行う。これによ
り、熱ローラ１の温度を上昇させ、設定温度に達
すればヒーター２への電力供給を停止する。

更に上記オアゲート９の他の入力端子には、複
写工程制御回路１６からの制御信号が供給されて
いる。複写工程制御回路１６は、プリントスイツ
チ１７の操作入力に応じて、従来より周知の複写
制御を行うもので、メインモータＭを駆動させる
時に、上記オアゲート９へ駆動信号（“Ｈ”）を出
力する。この複写工程制御回路１６は、プリント
スイツチ１７の操作に応じて複写制御を実行する
ものの、複写可能（レデイー）状態、即ち熱ロー
ラ１が設定温度に達していなければ、複写制御を
実行することなく、制御信号を出力することはな
い。

上記、アンドゲート１９の他の入力端子には、
複写工程制御回路１６からの信号が供給される。
この複写工程制御回路１６からの信号は、複写紙
が動作中の時は“Ｌ”であつて、複写機の停止時
に“Ｈ”となるものである。つまり、複写可能な
状態の時にプリントスイツチ１７を操作すれば、
アンドゲート１９の一方の入力端子が“Ｌ”とな
り、アンドゲート１９の出力が“Ｌ”となる。そ
のため、レデイーランプ１３が消える。

又、アンドゲート１８の他の入力端子には、時
間設定手段であるタイマー２０からの信号が供給
されている。このタイマー２０は先に説明した通
り、熱ローラ１が圧接ローラ３に熱を奪われるこ
とにより、定着不良を発生することのない電源電
圧及び周囲温度の限界の条件下で、設定温度T₁
に熱ローラ１が達する時間ｔに設定されている。
そのため、アンドゲート１８は、タイマー２０の
カウント時間ｔ内に、熱ローラ１の表面温度が設
定温度T₁に達するか否かを判別するものであつ
て、例えばこのタイマー２０による時間ｔのカウ
ント内に、熱ローラ１が設定温度T₁に達しなけ
れば、それを示す信号を出力（“Ｈ”）する。この
時間ｔは、多少の安全係数を見込んで設定されて
いる。タイマー２０は電源ON時より時間計数
し、時間ｔ経過後に出力が“Ｈ”となり、電源
OFFによりクリアされる時間回路である。

上述の回路構成において、第３図及び第４図に
示すタイムチヤートに従つてその作用を説明す
る。まず第３図のタイムチヤートに従つて説明す
る。複写機本体の主電源をONすればそれに伴い
イニシヤルリセツト信号IR（“Ｈ”）が出力され、
フリツプフロツプ８がリセツトされる。又、タイ
マー２０も時間計数を開始する。フリツプフロツ
プ８はリセツトされることで、そのリセツト出力
Ｑがアンドゲート１８の一方に入力される。

一方、熱ローラ１の表面温度は、電源投入と同
時に設定温度T₁（180℃）にはならず、サーミス
タ６により分圧された電圧の方が抵抗R₁，R₂の
分圧値よりも高く、コンパレータ７の出力は
“Ｈ”となり、ヒーター制御回路１５を駆動する。
即ち、熱ローラ１のヒーター２への電力供給が行
われ熱ローラ１を加熱する。

そして、熱ローラ１は徐々に温度が上昇する。
上記熱ローラ１の表面温度が設定温度T₁に立ち
上がる時間が、タイマー２０の時間ｔより短かけ
れば、アンドゲート１８が開く以前に、コンパレ
ータ７が“Ｈ”から“Ｌ”に反転し、フリツプフ
ロツプ８がセツトされる。このため、アンドゲー
ト１８の一方が“Ｌ”となりアンドゲート１８
は、タイマー２０の出力が生じても開くことはな
い。従つて、トランジスタ１０はONせず、熱ロ
ーラ１及び圧接ローラ３が回転されることはな
い。この時、アンドゲート１９は、フリツプフロ
ツプ８のセツト出力Ｑ及び複写動作中でないこと
から複写工程制御回路１６より“Ｈ”信号が入力
されることで開き、トランジスタ１２がONとな
る。これにより、レデイーランプ１３が点燈し、
複写可能状態を指示する。

上述の動作は、通常の条件下によるもので、タ
イマー２０の時間ｔ経過以前に、熱ローラ１が設
定温度T₁に達し、第３図のタイムチヤートの如
くメインモータＭは、回転されることはない。こ
の状態でプリントスイツチ１７を操作し、複写が
行われても、圧接ローラに奪われる熱は少なく、
熱ローラ１の表面温度を定着可能温度、あるいは
設定温度T₁に保つことができ、定着不良は生じ
ない。

次に第４図のタイムチヤートに従つてその作用
を説明する。何等かの原因で電源電圧が低下した
場合や、周囲温度が低い条件下では、電源ON後
に熱ローラ１が設定温度T₁に立ち上がる時間は
可成長くなる。即ち、コンパレータ７の出力が
“Ｈ”から“Ｌ”に反転する以前に第４図に示す
如くタイマー２０より時間ｔ経過後の“Ｈ”信号
が出力される。そのため、アンドゲート１８が開
き、オアゲート９を介してその信号がトランジス
タ１０のベースに加えられ、トランジスタ１０が
ONする。これによりメインモータリレー１１が
通電され、メインモータＭの回転に伴ない熱ロー
ラ１及び圧接ローラ３が回転される。

この回転により圧接ローラ３は熱ローラ１の熱
が伝達され、表面温度が徐々に上昇する。又、熱
ローラ１も電力供給が継続しており徐々に上昇す
る。そして、タイマー２０の時間ｔ経過後に、熱
ローラ１の表面温度が設定温度T₁に達すれば、
コンパレータ７の出力が“Ｈ”から“Ｌ”に反転
し、フリツプフロツプ８はセツトされる。フリツ
プフロツプ８がセツトされることで、アンドゲー
ト１９が開き、その信号がトランジスタ１２に供
給され、レデイーランプ１３を点燈させ、複写可
能状態を表示する。この時、リセツト出力が
“Ｈ”から“Ｌ”に反転することで、アンドゲー
ト１８が閉じ、トランジスタ１０が非導通状態と
なり、メインモータＭの回転を停止させ、熱ロー
ラ１及び圧接ローラ３の回転を停止させる。又、
コンパレータ７の出力が“Ｌ”となることで、ヒ
ーター制御回路１５にてヒーター２の駆動を停止
する。つまり、熱ローラ１を設定温度T₁に維持
するための制御が実行される。

上述の状態で、プリントスイツチ１７を操作す
れば、複写工程制御回路１６は複写可能状態の信
号を入力していることから、複写制御を実行す
る。そして、メインモータＭの駆動信号を出力す
ることで、オアゲート１９を介してトランジスタ
１０が導通されメインモータＭが駆動される。こ
れにより、熱ローラ１及び圧接ローラ３が回転さ
れ、複写紙４上のトナー像を定着する。この場
合、圧接ローラ３は、熱ローラ１が設定温度T₁
に達するまで予め回転されており部分的にのみ加
熱されておらず、全体が十分予熱されている。そ
のため、複写制御に伴ない回転されても熱ローラ
１の熱が圧接ローラ３にほとんど奪われることは
ない。従つて、熱ローラ１は急激な温度変化もな
く、ヒーター制御回路１５にて設定温度T₁（ある
いは定着可能温度）に悪条件下でも維持すること
ができる。

以上説明したように、本発明によれば、熱ロー
ラが定着可能な設定温度に達する前に、予め設定
された時間ｔが経過すれば、上記熱ローラ及び圧
接ローラの両ローラを回転させるだけであり、例
えば周囲温度が低い悪条件下では、圧接ローラを
複写動作を行う事前に予熱することができ、定着
不良等を防止できると共に、ローラの回転を最小
限に押さえて、騒音の軽減及びローラの耐久性の
向上を計ることができる。

また、両ローラの回転は、熱ローラが設定温度
になることで停止させるため、無駄な回転を行う
ことなく、且つローラの回転停止後に複写機を使
用可能にできると共に、圧接ローラに対する十分
な予熱を行うことができ、圧接ローラに熱が多量
に奪われることもなくなるため定着不良が発生す
る心配もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる熱定着ローラを示す側
断面図、第２図は本発明を実施するための一具体
例を示す回路構成図、第３図及び第４図は本発明
の動作説明に供するタイムチヤートである。 １：熱ローラ、２：ヒーター、３：圧接ロー
ラ、４：複写紙、５：トナー像、６：サーミス
タ、７：設定温度T₁検出用コンパレータ、１
１：メインモータリレー、１３：レデイーラン
プ、１５：ヒーター制御回路、１６：複写工程制
御回路、２０：タイマー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に熱源を備えた熱ローラと、該熱ローラ
   に圧接される圧接ローラとから成る熱定着ローラ
   であつて、上記熱ローラの表面温度を検知する温
   度検知素子と、該温度検知素子に基づいて上記熱
   ローラをトナー定着可能な設定温度に制御する温
   度制御回路とを備えた定着装置において、 上記熱ローラが定着不良を生じない限界の条件
   下で上記設定温度に達する時間ｔを定め、該時間
   ｔを電源の投入に応答してカウントする時間カウ
   ント手段と、 上記時間カウント手段の時間ｔ内に、上記熱ロ
   ーラの表面温度が設定温度に達するか否かを判定
   する判別手段と、 上記熱ローラが設定温度に達しないことを上記
   判別手段にて判定されれば上記熱ローラ及び圧接
   ローラを回転させる回転制御手段と、 を備えたことを特徴とする定着装置。 ２ 上記回転制御手段は、上記熱ローラ及び圧接
   ローラの回転時に、上記熱ローラが設定温度に達
   するのに応答してローラの停止を行うことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の定着装置。