JPH0740162B2

JPH0740162B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0740162B2
Application number: JP61133232A
Authority: JP
Inventors: 正明桜井; 良文竹原; 正徳宮田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1986-06-09
Publication date: 1995-05-01
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPS62288876A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電子写真複写機、プリンター等の画像形成装置
に用いられる定着装置に関する。

（従来の技術）従来、この種の定着装置としては、少なくとも一方がハ
ロゲンヒータ等の加熱源を有する一対の定着ローラによ
り、未定着画像を担持したコピー用紙等の支持体を挟持
搬送することによって、該未定着画像を定着させるロー
ラ定着装置がある。上記定着ローラは、画像形成装置の
電源が投入されると同時に加熱源に通電され、所定温度
に達するまで急速に加熱されることによってウォームア
ップが行なわれる。この定着ローラは、その表面温度が
温度検知素子によって検知され、ウォームアップが終了
して所定温度に達すると、以後はその温度を維持するよ
うに加熱源への通電を制御し、常に安定した定着性を維
持するようになっている。

ところで、加熱された定着ローラからは、その支持部材
や、駆動部材を介しての伝導熱あるいは輻射熱によって
熱が放出されるため、機内温度は著しく上昇し、電気部
品やメカ部品の熱的劣化、熱的損傷を引起すと共に、ク
リーナや現像器内のトナーのブロッキング等が生じると
いう問題点があった。

そこで、上記問題点を解決するため、定着装置の後方又
は側方に排熱ファンを設け、該排熱ファンを電源投入と
ともに常時回転させ、機内昇温を防止することが行なわ
れている。

しかし、この場合には、電源投入直後の所謂朝一番は、
機内が冷えているにも拘らず排熱ファンを回転させてい
るため、定着ローラ周辺の空気の対流により定着ローラ
等の部材が冷却され、熱効率が30〜45％程度と非常に悪
いものであった。従って、装置の電源投入直後は、定着
ローラからの無駄な放熱が大きく、コピーの定着性が定
常状態と比較して非常に悪いという問題点があった。特
に、省エネルギタイプの高速機においては、電源投入直
後の連続コピーにおける定着保証枚数を著しく減少させ
る。

そこで、この問題点を解決するため、装置の電源投入直
後は、定着ローラの設定温度を所定時間だけ通常の設定
温度より高くして、ローラの温度上昇を促進させたり、
ウエイト中にローラ対を回転させることによって、加圧
ローラ側へも熱を付与して、定着性を向上させることが
提案されている。

しかし、前者の場合には、ウエイトタイムが長くなる、
及び、定着ローラやそれに当接した部品の寿命を縮める
という欠点があるばかりでなく、画像形成装置自体の10
0V,15Aといった限られた電力で、定着ローラを加熱する
ヒータのワット数を高くするのも限度があり、高速処理
を行なう場合に未だ不完全なものであった。また、後者
の場合もやはりウエイトタイムが長くなる、及び、定着
装置内の部品寿命を縮めるという欠点があり、かつ騒音
等の問題も、生じやすいものであった。また、上記の対
策を行なっても、高速複写機の朝一番コピーにおいては
完全な定着を保証することは難しいものであった。

そのため、従来の高速機においては、ローラの温度を検
知して、所定温度以下になった場合にコピーを停止させ
たり、特公昭61-10070号公報のように、定着ローラの表
面温度の低下に従い複写周期を順次大きくして、定着温
度が定着可能な温度以下に低下しないように制御したり
することによって、定着不良の発生を防止することが知
られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、斯かる従来技術の場合には、次のような問題点
を有している。すなわち、前者の場合には、ローラの温
度を検知して、所定温度以下になった場合にコピーを停
止させているため、熱効率が悪く朝一番に大量のコピー
をとると、定着ローラの温度が急速に低下して所定温度
以下となる。そのため、高速機になるに従ってコピーの
停止頻度が高くなり、かつ一度停止すると定着ローラの
温度が復帰するまでに時間を有するため、ユーザーに不
快感を与えるばかりでなく、実際には温度検知素子の検
知温度のバラツキが大きいため、正確な制御は非常に難
しいという問題点があった。

例えば、温度検知素子として一般的にはサーミスタを用
いている。第11図はサーミスタの抵抗∽温度特性を示す
ものであり、縦軸はサーミスタの抵抗値（Ｒ）、横軸は
温度（Ｔ）を示している。第11図でT₁が温調温度、T₂が
コピー動作を停止させる温度である。サーミスタの温度
がT₁,T₂の時、その抵抗をR₁,R₂とするとこのサーミスタ
の温度と抵抗の間には、（B:サーミスタ定数（°Ｋ））が成り立つが、実際には第11図にa,b,cで示すように、
個々のサーミスタはバラツキを持っている。通常は、温
調温度T₁近辺でのサーミスタの抵抗∽温度特性のバラツ
キを最大限少なくするように高精度に管理しているた
め、定着下限温度T₂近辺でのサーミスタの抵抗∽温度特
性のバラツキは非常に大きくなる。それ故に、サーミス
タの抵抗がR₂となった場合にコピーを停止させた場合、
コピー停止時の定着ローラの表面温度のバラツキは、
T₂′〜T₂″と非常に大きいものであった。

例えば、温調温度T₁を185℃とし、その温度でサーミス
タ素子のバラツキを±１℃に押さえたとしても、コピー
動作を停止させる温度T₂を150℃とした場合、サーミス
タ素子の検知温度のバラツキは±４℃程度になってしま
う。実際には、サーミスタをサーミスタホルダーと一体
化する際の組立時に生ずるバラツキ、及び定着ローラへ
当接させる際の接触状態のバラツキも含めると、185℃
設定の定着ローラ表面温度のバラツキは、±５℃、150
℃のときの定着ローラ温度のバラツキは、±９〜10℃に
もなってしまう。

ところで、熱効率が非常に悪い朝一番に大量のコピーを
連続してとると、定着ローラ温度は、第９図に示すよう
に、急速に低下した後、傾きが徐々に緩やかになり、コ
ピー停止温度T₂近辺では傾きはわずかとなる。そのた
め、サーミスタが検知するコピー停止時の定着ローラの
温度に±９〜10℃のバラツキがあると、ある複写機にお
いては、コピー枚数が少なく実際には定着性が十分に良
好な状態であるにもかかわらず、コピーを停止してしま
ったり、他の複写機においては、定着不良が大量に発生
しているにもかかわらず、コピー動作が続行されたりす
る不都合が生じたりしていた。

また、後者の場合においても、サーミスタ等の温度検知
素子で定着ローラの表面温度を測定し、その結果に基づ
いて複写周期を管理しているため、前記と同様に正確な
制御は非常に難しく、コピー枚数が少なく実際には定着
性が十分に良好な状態であるにもかかわらず複写周期が
低下してしまったり、逆に定着不良が生じているにもか
かわらず、コピー動作が続行されたりする不都合が生じ
ていた。

なお、ここで述べた熱効率とは、次の式で表わされるも
のを意味している。

熱効率η＝（W_total-W_loss（Ｔ））×100/W_total（％） W_loss＝（H_ON/H_ON+H_OFF）×W_total（Ｗ）ここでW_total：定着装置内の加熱源の総電力（Ｗ） W_loss（Ｔ）：ローラ温度Ｔ（℃）でローラ対を
空回転させたときの放熱量（Ｗ） H_ON：加熱源のONしている時間 H_OFF：加熱源のOFFしている時間本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、温度検知手段の
精度に左右されることなく確実に定着不良のない記録材
を短時間で排出可能なように構成された画像形成装置を
提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために、記録材にトナー
像を形成する像形成手段と、記録材に未定着トナー像を
定着するための定着ローラと、定着ローラを加熱するヒ
ータと、定着ローラの表面温度を検知する温度検知手段
と、装置本体に電源が投入されてからヒータへの通電を
開始し定着ローラ表面を所定の温調温度に維持するよう
に温度検知手段からの検知信号に応じてヒータへの通電
を制御する通電制御手段と、装置本体に電源が投入され
てからの時間を計測するタイマと、記録材への像形成枚
数を計測するカウンタと、を有し、前記タイマの計測時間が所定値に達する前に複数枚の連
続像形成信号が設定入力された場合、前記像形成手段は
第１の速度で像形成を開始し、この後前記カウンタの計
測枚数が所定値に達した際の前記温度検知手段の検知温
度が所定温度よりも低い場合には前記像形成手段は前記
第１の速度よりも遅い第２の速度で像形成を行うように
構成されている。

（作用）本発明においては、電源が投入されてからのタイマの計
測時間が所定値に達する前に複数枚の連続像形成信号が
設定入力された場合、像形成手段は第１の速度で像形成
を開始し、この後カウンタの計測枚数が所定値に達した
際の温度検知手段の検知温度が所定温度よりも低い場合
には前記像形成手段は前記第１の速度よりも遅い第２の
速度で像形成を行う。

（実施例）以下に、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明
する。

第３図は、本発明を適用した画像形成装置の一実施例全
体を示す構成断面図である。

図において、ドラム１の表面は光導電体、導電体を用い
たシームレス感光体より成り、回動可能に軸支され、コ
ピー開始キーの押下に応答して作動するメインモータ３
により、矢印の方向に回転を開始する。そして、ドラム
１の所定回転および電位制御処理（前処理）が終了する
と、原稿台ガラス34上に置かれた原稿は、第１走査ミラ
ー39と一体に構成された照明ランプ40により照明され、
その反射光は第１ミラー39、第２ミラー36、第３ミラー
37、レンズ35、第４ミラー38を経てドラム１上に結像す
る。

ドラム１は高圧ユニット２によりコロナ帯電される。そ
の後、露光ランプ40により照射された像がスリット露光
され、公知の方法でドラム１上に静電潜像が形成され
る。

次に、感光ドラム１上の静電潜像は、現像器７の現像ロ
ーラにより現像され、トナー像として可視化され、その
トナー像が転写帯電器５により転写される。

上段カセット13もしくは下段カセット14内の転写紙は、
給紙ローラ11もしくは12により本体装置内に送られ、レ
ジストローラ15により正確なタイミングをもって感光ド
ラム１の方向に送られ、潜像先端と転写紙の先端とが一
致される。その後、転写帯電器５とドラム１との間を転
写紙が通過することにより、ドラム１上のトナー像が転
写される。

転写終了後、転写紙はドラム１から分離帯電器８により
分離され、搬送ベルト17により定着器32に導かれ、加圧
および加熱により定着され、その後、排出ローラ19によ
り機外へ排出される。

転写後のドラム１は、回転続行してクリーニングローラ
および弾性ブレードで構成されたクリーニング装置６に
より、その表面が清掃される。

ペディスタル200は、本体100から切り離すことができ、
転写紙2000枚を収納し得るデッキ54および両面コピー用
中間トレイ59を有している。また、2000枚収納可能なデ
ッキ54のリフタ54Lは、給紙ローラ50に常に転写紙が当
接するように、転写紙の量に応じて上昇する。

両面コピー時や多重コピー時には、まず本体100の排紙
フラッパ33を上げてコピーされた転写紙をペディスタル
200の搬送路57を介して中間トレイ59に格納する。この
とき両面コピー時は多重フラッパ52を下げておき、多重
コピー時は多重フラッパ52を上げておく。この中間トレ
イ59は、99枚までの転写紙を格納することができる。格
納された転写紙は中間トレイおもり53により押えられ
る。

次に行う裏面コピー時、または多重コピー時には、中間
トレイ59に格納されている転写紙が下から１枚づつ給紙
ローラ51、おもり53との作用により、経路58を介して本
体100のレジストローラ15へ導かれる。

300は循環式原稿給送装置（RDF）で、301は原稿をセッ
トする積載トレイ、302,303は原稿サイズ検知センサ
で、紙面と垂直方向に所定の間隔をもって設けられてい
る。原稿の巾方向のサイズはセンサ302と303の両方が原
稿を検知しているかセンサ303（303が紙面の奥側にある
とする）のみが原稿を検知しているかを調べることによ
り判断できる。なお、センサの数を増すことにより、よ
り正確なサイズを判定できる。また、長さ方向のサイズ
はセンサ303（302）が原稿を検知している時間により判
定できる。

また、このRDF300では積載トレイ301からシートパス304
を通って露光面に送られた原稿をシートパス305を通し
て送ることにより再び積載トレイ301へ積載することが
できる。

尚、RDFのくわしい動作は本出願人が出願した特願昭59-
206619号に詳細に記載されているのでここでは省略す
る。

400はフィニッシャーで、本体より排出されたコピーは
指定により紙折り部450で半折り、Ｚ折りされ、首振り
コピートレイ401へ出力されるか、又はステープルトレ
イ402へ出力され、一部ごとにステープル403で綴じられ
てスタッカトレイ404へ落とされる。

紙折り部450はＺ折りが指定されるとフラッパー454がON
しコピー紙を下のパスへ導き、451で紙先端部が止めら
れローラ453を通して1/4に折られた部分が452へ突き当
たり1/2に折られて再び453から455を通して400へ導びか
れる。半折りの時は451の部分で1/2に折られ452へはい
かずにそのまま455から400へ出力される。折りなし時は
フラッパー454がOFFしそのままストレートに400へ出力
される。

フィニッシャー400はステープルモードが選択されてい
るとステープルトレイ402へコピーを出力し、本体から
の指示でステープル403をONし、ステープルで綴じられ
る。その後スタッカトレイ404へ落とされる。このくり
かえしで丁合されて綴じられた複数部のコピーが完成す
る。ステープルが選択されていないとコピーは首振りコ
ピートレイ401へ出力され、本体からの指示によりくぎ
りのよい所で左右へ30mmずらして複数部のコピーをとる
事が出来る。

第１図は本発明に係る定着装置の一実施例を示す説明図
である。

図において、トナー像Ｔが転写されたコピー用紙等の転
写材Ｐは、分離帯電器８によって像担持体１から分離さ
れ、搬送ベルト17によって定着装置32まで搬送される。

上記定着装置32は、加熱ローラ3201と加圧ローラ3202を
有しており、該加圧ローラ3202は加熱ローラ3201に公知
の加圧手段によって少なくとも定着時に圧接する。この
加熱ローラ3201は、アルミニウム、ステンレス、銅等か
らなる金属製中空円筒状のローラ芯金の外周面に、シリ
コンゴム、フッソゴム、フロロシリコンゴム等の耐熱弾
性体層を、0.05〜2mm厚に設け、好ましくは、更にその
上層に、PFA,PTFE等の耐熱離型性樹脂層を、３〜100μ
ｍ厚に設けたものである。上記加熱ローラ3201の中空内
部には、ハロゲンヒータ等の加熱用ヒータ3203と補助ヒ
ータ3203′が配設されており、該補助ヒータ3203′は通
常OFF状態であって電源投入後の立上り時にのみ作動す
る。一方、加圧ローラ3202は、アルミニウム、ステンレ
ス、銅等からなる金属製中空円筒状のローラ芯金の外周
面に、シリコンゴム、フッソゴム、フロロシリコンゴム
等の耐熱弾性体層を、２〜10mm厚に設け、好ましくは、
更にその上層に、３〜100μｍ厚のPFA,PTFE等の耐熱離
型性樹脂層を設けたものよりなっている。このように、
加圧ローラ3202の耐熱弾性体層が厚いのは、加熱ローラ
3201との間に圧接領域（ニップ部）を形成するためのも
のである。上記加圧ローラ3202の中空内部には、ハロゲ
ンヒータ等の低加熱用のヒータ3203″が設けられてい
る。

上記加熱ローラ3201の外周面には、サーミスタ、熱電対
等の温度検知素子3204が接触配置されており、その検出
信号を公知の制御手段（図示せず）に導き、該制御手段
によりヒータ3203の印加電圧等を制御することによっ
て、加熱ローラ3201の外周面の温度をトナー像溶融温度
に保持している。

また、上記加熱ローラ3201の外周には、該加熱ローラ32
01表面へ付着したオフセットトナーや紙粉等の異物をロ
ーラ表面から除去するためのクリーニング部材3205が設
けられている。このクリーニング部材3205は、ノーメッ
クス、ヒメロン、ポリエステル等の耐熱不織布よりなる
クリーニングウェブ32051を、供給ローラ32054から巻取
ロール32053に巻取りつつ押当てローラ32052によって加
熱ローラ3201に接触させるよう構成されている。このク
リーニングウェブ32051は、駆動手段（図示せず）によ
って回転駆動される。巻取ロール32053の巻取りで、供
給ロール32054から微量ずつその当接位置を変えるよう
に引出され、常にクニーニングウェブ32051の新しい面
が加熱ローラ3201に接触する。また、クニーニングウェ
ブ32051にジメチルシリコンオイル等のオフセット防止
液を含浸させておくと、クニーニング効果をさらに高め
ることができる。

さらに、加熱ローラ3201の周囲には、熱反射性を有する
曲面状の反射板3206,3206′が長手方向全体にわたって
近接配置されている。反射板3206は、加熱ローラ3201の
周囲にあって押当てローラ32052と転写材Ｐの進入開口
部との間の加熱ローラ表面全体を覆うように配設され、
反射板3206′は、押当てローラ32052と後述する分離爪3
208との間の加熱ローラ表面全体を覆うように配設され
ている。上記反射板3206,3206′の外周面には、グラス
ウール等の断熱材からなる放熱防止用の厚みのあるカバ
ー3207,3207′が被着されており、該反射板3206,3206′
からの無駄な放熱を防止している。すなわち、反射板32
06,3206′とカバー3207,3207′とで加熱ローラ3201の覆
い部材を構成している。

また、定着装置32の上側には、断面略コ字形状のケーシ
ング部材3209が設けられ、クリーニング部材3205、反射
板3206,3206′、カバー3207,3207′及び温度検知素子32
04を包囲している。このケーシング部材3209の外側に
は、空気層3210を介して断面Ｌ字形状の別のケーシング
3211が設けられている。

一方、加圧ローラ3202側にも、反射板3206と同様の反射
板3212及びカバー3207と同様のカバー3213が、夫々加圧
ローラ3202の周囲の大部分を覆うように設けられてい
る。また、カバー3213の外側には、ケーシング3209と同
様のケーシング3214が設けられている。

これらの反射板3206,3206′,3212及びカバー3207,320
7′,3213を設けることによって、加熱ローラ3201及び加
圧ローラ3202の表面から無駄に失なわれる熱を減少させ
ることができると共に、温度検知素子3204の測温性を安
定化させることができる。それ故、加熱ローラ3202の設
定温度に対する温調を安定化し、かつ消費電力を低減で
きる。

上記反射板3206と反射板3212の互いに近接した端部近傍
には、転写材Ｐを加熱ローラ3201側に導く案内板3215が
設けられており、該案内板3215はPBT等の断熱性樹脂に
よって形成されている。また、ケーシング部材3209の下
端には、定着装置の入口を開閉するシャッター3216が配
設され、該シャッター3216は、プランジャー（図示せ
ず）により3216′を回動支点として回転駆動される。こ
のシャッター3216は、コピー動作時には図示のように開
状態であり、非コピー時には、回動支点3216′を中心と
して回動されて案内板3215に接触し、入口側を閉状態に
して無駄な放熱を防止している。

ところで、未定着トナー像Ｔを有する転写材Ｐは、加
熱、加圧両ローラ3201,3202間で挟持搬送され、加熱さ
れたローラ3201,3202による印加熱によって、上記トナ
ー像Ｔが紙面に永久像として定着され、その排紙ローラ
3217,3218によって挟持されながら装置外へ排出され
る。

上記加熱ローラ3201の排出口側には、転写材Ｐを加熱ロ
ーラから確実に分離するため、ローラ軸方向に沿って複
数個の分離爪3208がローラ表面に接触するよう設けられ
ている。また、加圧ローラ3202の排出口側にも分離爪32
08′がローラ3202の表面に接触するよう設けられてい
る。分離爪3208は、ケーシング3209,3211と離間状態に
配置された支持板3219に保持され、分離爪3208′もケー
シング部材3214と離間状態の支持板3220に保持されてい
る。これら分離爪3208,3208′は、ジャム処理時等に322
0′を回動支点として、支持板3219,3220及び排紙ローラ
対3217,3218と一体的に、ローラ対3201,3202から離間す
るように移動可能となっている。

前記反射板3206,3206′,3212としては、表面を研摩した
アルミニウム、銅板、あるいはクロムメッキ等の表面処
理を施した鉄板等のように光沢面を有する金属板を用い
るのが望ましい。また、反射板3206,3206′,3212の形状
は、ローラ周面と同心円になるような曲率を有するもの
が好ましく、その厚さは比較的薄いものが好ましい。

また、前記カバー3207,3207′,3213としては、グラスウ
ール、ロックウール、セラミックファイバー、あるいは
フェノールフォーム、エポキシフォームなどの発泡体等
によって、単独構成または複合構成されたものが好まし
い。

ところで、本実施例では、前記支持板3219に開口部321
9′が形成されており、該開口部3219′には空冷手段と
しての排熱ファン3221が連結されている。また、像担持
体１の近傍にはドラム回りの排熱を行なう排熱ファン32
30が配置されている。

第２図は第１図のＸ−Ｘ線断面を示すものである。

加熱ローラ3201の回転軸3224,3224′には、耐熱性断熱
スリーブ3223,3223′が夫々嵌着されており、該断熱ス
リーブ3223,3223′は，定着装置の枠体3225,3225′に夫
々装着されたベアリング3226,3226′に支持されてい
る。上記回転軸3224,3224′には、耐熱性ギア3227,322
7′が夫々嵌着され、一方の耐熱性ギア3227′は、駆動
源Ｍに連結された駆動力伝達ギア3228に歯合されてい
る。しかして、加熱ローラ3201は、駆動源Ｍの駆動力が
駆動力伝達ギア3228及び耐熱性ギア3227′を介して伝達
され、回転駆動される。また、他方の耐熱性ギア3227に
は、手動ノブ3229に固着されたギア3229′が歯合されて
おり、該手動ノブ駆動系において大半を占めている。こ
れに対し、本構成のようなものは駆動系への熱損失を減
少又は無ならしめることができるので、高度に熱効率を
向上でき消費電力も減少できる。又、本構成では耐熱性
ギア3227,3227′に加えて耐熱性スリーブ3224,3224′を
用いているため、ローラ端部からの枠体3225,3225′へ
の熱損失を防止できさらに熱効率を向上できる。

上記耐熱性スリーブとしては、ポリイミド、ポリアミド
イミド、ポリアミド、PPS（ポリフェニレンサルファイ
ド）、PBT（ポリブチレンテレフタレート）樹脂、フェ
ノール樹脂等の熱遮断部材であるもの等、或いはこの種
の混合材からなる熱遮断性の材料から構成されるもの等
が好ましい。

又上記ギア3227,3227′としては、ポリイミド、ポリア
ミドイミド、PPS、変性フェノール、四沸化エチレンに
補強充てん材を加えたもの等の熱遮断性の良好な耐熱性
材料で構成されるものが好ましい。

上述のごとく、加熱ローラ3201は耐熱性スリーブ3224,3
224′及び耐熱性ギア3227,3227′により機械本体及び枠
体3225,3225′から熱的に孤立状態となり、これらを伝
わっての熱損失は非常に少ないものとなる。このよう
に、ローラを駆動力伝達系路から熱的に孤立状態とする
ことが、熱効率向上に非常に有効である。

次に本発明の第３図の動作制御について説明する。

第４図は本発明を実行するための回路ブロック図で、50
1は中央処理装置（CPU）で例えばNECのμCOM87ADを使用
する。502は制御プログラムを格納したROMメモリでCPU5
01はこのプログラムに従って装置をコントロールする。
503は主記憶装置であるところのRAMメモリ、504はメイ
ンモータ等の負荷に制御信号を出力するインターフェー
ス、505は画先センサ等の入力信号を入力するインター
フェース、506は（図示せぬ）操作部のキー＆ディスプ
レイを入出力制御するインターフェースである。

507,508はそれぞれメインスイッチ及び、コピーサイズ
センサで、これによりメインスイッチの投入及びコピー
用紙のサイズを検知する。

509はコピー枚数センサでこれにより、コピーの累積枚
数を検知する。ここでいうコピーの累積枚数とは連続的
に行なわれる通紙を加算した枚数のことで、一度コピー
の停止が入ったところでクリアーされ、次のコピー動作
で再びカウント１から数えるものである。

例えば第３図の複写機においてRDF300に原稿を20部セッ
トし、各原稿をそれぞれ25枚づつコピーする場合20部×
25枚＝500枚は全く停止することなく、次々と処理され
るわけであるから、最終紙は、累積枚数で500枚とな
る。

510,511はそれぞれ第１図32の定着器ユニットから入力
される定着サーミスタ、及び、複写機内の熱の受けにく
い場所に設置（不図示）した室温サーミスタでこれによ
り定着ローラの温度、及び、室温（複写機内の雰囲気温
度）を検知する。

サーミスタの抵抗値は電圧に変換され、A/D変換器512で
デジタルデータに変換し、CPU501に読みこまれる。

第５図は本発明の定着装置の制御方法の１例のフローチ
ャートであり、第４図の502のROMに格納されている。

以上の構成において、本実施例に係る定着装置では、次
のようにして定着処理が行なわれる。すなわち、CPU501
は、メインスイッチON後、所定の装置立上げ動作を行
い、定着ローラの表面温度を温調温度で一定に温調す
る。以下、第５図に示すフローチャートに基づいて制御
を行なう。まず、CPU501は、メインスイッチのON状態が
メインスイッチセンサ507によって検知されてからの時
間、すなわち複写機の電源が投入されてからの時間を、
内部のソフトウェアタイマ等によって検知し、この時間
が所定時間以内かどうかの判断を行なう（ステップ
）。この時間が所定時間ｔを経過している場合には、
CPU501は、無条件で高速モードにてコピー動作を開始す
る。ここで、高速モードとは、通常の高速複写機で実行
されるスピードの画像形成処理モードである。また、上
記時間が所定時間ｔ以内の場合には、ステップに進
む。

次に、CPU501は、室温サーミスタ511からの信号に基づ
いて、室温が所定温度T₀℃以下かどうかの判断を行ない
（ステップ）、所定温度T₀℃以下の場合にはステップ
に、所定温度T₀℃より高い場合はステップに進む。
ステップでは、CPU501は、転写紙のサイズがフルサイ
ズか否かをコピーサイズセンサ508により検知し、フル
サイズの場合にはステップに、そうでない場合はステ
ップに進む。ステップ又はにおいて、CPU501は、
コピー枚数センサ508からの信号に基づいて、連続して
行なわれるコピー枚数がn₁枚又はn₂枚に達したか否かを
判断しつつ、連続コピー枚数がn₁枚又はn₂枚に達するま
では、高速モードでコピーを実行する。

すなわち、CPU501は、動作を開始してからステップ〜
までの判断を行なうが、電源を投入してからの時間ｔ
以内であっても、連続コピー枚数がn₁又はn₂に達するま
では、高速モードでコピー動作を行なうことになる。

一方、連続コピー枚数がn₁又はn₂枚に達すると、CPU501
は、定着サーミスタ510によって定着ローラの温度を検
知し、この定着ローラの温度が所定温度T₁℃以下かどう
かの判断をする（ステップ）。定着ローラの温度が所
定温度T₁より高い場合は、高速モードにてコピー動作を
残り枚数継続しつつ、定着ローラの温度がT₁℃以下かど
うかの判断を繰り返す（ステップ）。逆に、定着ロー
ラの温度が所定温度T₁℃以下の場合には、低速モードに
てコピー動作を行ない、定着ローラの温度がコピー停止
温度T₃℃以下かどうかの判断を行なう（ステップ）。
定着ローラの温度がコピー停止温度T₃℃より高い場合
は、低速モードにてコピー動作を継続し、コピー停止温
度T₃℃以下になった場合は、コピー動作を停止する。こ
こで、低速モードとは、高速モードに比べて所定割合低
速のモードであり、コピーモードの速度は、例えば光学
系を走査するインターバルを変化させることによって制
御される。

なお、室温が所定温度T₀℃より高い場合には、ステップ
に進むが、このステップからステップまでは、設
定値n₃,n₄,T₂,T₄が異なるのみで、ステップ〜と同
様のことが行なわれる。ところで、室温が所定温度T₀℃
より高い場合には、熱的定着条件が良好となるため、高
速モードでコピーできる枚数n₃,n₄,がn₁,n₂より多くな
ると共に、低速モード及びコピー停止モードに切換える
温度T₂,T₄もT₁,T₃に比べて低くすることができる。

このように、本実施例では、熱効率が悪い電源投入直後
ｔ分以内は、良好な定着が確保できるn₁又はn₂枚（転写
紙のサイズによって異なる）までは高速モードでコピー
を行ない、それ以後は定着ローラの温度が所定温度T₁℃
以下になった場合に低速モードに切換えてコピーを継続
し、さらにコピー停止温度T₃℃以下に低下した場合はコ
ピーを停止する。従って、電源投入直後であっても良好
に定着が行なえる所定枚数は、高速モードで短時間にコ
ピーを行なうことができる。その際、定着ローラの温度
には依存しないため、定着ローラの温度がサーミスタ等
のセンサによって誤って検知され、コピー枚数が少なく
定着ローラの温度が高いにもかかわらず、コピー動作が
停止したり、複写周期が長くなってコピー時間が不本意
に長くなるのを防止できる。また、所定枚数だけコピー
した後は、定着ローラの温度によって低速モードに切換
わりコピーを行なうので、高速モードを継続した場合の
ように放熱量が増し、定着不良が生じることはなく、さ
らにコピー停止温度に達した場合にはじめてコピーを停
止する。また、この際、低速モードへ切換えられる定着
のローラの温度としては、サーミスタのバラツキを考慮
して高めに設定する（すなわち、バラツキ範囲の最低値
でも定着性が良好であるように設定する）ことが可能と
なり、定着不良が発生する心配がなくなった。

（実験例）以上の構成において、本出願人は、次に示すような定着
装置を用いて実際に定着性の試験を行なった。

加熱ローラ3201としては、外径φ59.3mm、逆クラウン量
150μｍ、アルミ製ローラ芯金の肉厚6.5mm、表層に0.25
mm厚のシリコンゴム及び20μｍ厚のPTFEを被覆したロー
ラを、加圧ローラ3202といて、外径φ60mm、φ50mmのス
テンレス製ローラ芯金上に肉厚5mmの熱加硫型シリコン
ゴム層及び20μｍ厚のフッソゴムラテックス層を被覆し
たローラを夫々用いた。

また、加熱ローラ内の被覆3203は750W、ヒータ3203′は
350Wのハロゲンヒータを夫々用い、ヒータ3203′は立上
り時（ウエイト中）のみ点灯させた。一方、加圧ローラ
内のヒータ3203″は70Wのシーズヒータを用い、コピー
動作時以外のときのみ点灯させた。

なお、ニップ巾は9.0mm、加熱ローラ表面温度は195℃と
した。

第６図は上記具体例の実験のための各ローラ表面温度の
時間に対する変化図を説明するものである。時間ｔ＝t₀
で電源がONされると、ヒータ3203,3203′及びヒータ320
3″が点灯する。加熱ローラ表面温度は図示の如く上昇
して加熱ローラ表面温度が170℃に達すると（Ａ点，時
間t₁）、停止していた両ローラ3201,3202は圧接回転を
始め、加圧ローラ表面温度も急激に上昇する。

加熱ローラ表面温度は195℃に達すると（Ｂ点，時間
t₂）定着可能状態となり両ローラ3201,3202は回転を停
止する。そして加熱ローラ3201は、不図示の制御手段に
よって195℃前後の表面温度となるように保持される。
一方加圧ローラ3202は定着ローラからの熱の供給がなく
なるため表面温度は下降する。そして定着可能状態から
約５分後（Ｃ点）で加圧ローラ温度は最低となり、その
後内部からのヒータ3203″の熱を受けて徐々に温度上昇
する。故に、Ｃ点における定着能力が最も低い。従って
このＣ点で連続コピーを行えば定着性の比較実験として
は極めて好ましいものとなる。本図ではＣ点において25
0枚連続コピーを行った際の温度変化を250枚終了時（Ｄ
点）を含めて表してある。

以下に示す実験結果は上記Ｃ−Ｄ間で以下の条件の基に
行ったものである。つまり20℃の環境下でコピースピー
ド445mm/sec（A3サイズ紙,43枚／分）、秤量80g/m²A3紙
上に縦横に等間隔をおいて３個ずつ格子状に配列された
φ24mmのベタクロを形成し、250枚連続コピーしたもの
から、１枚目、25枚目、50枚目、……250枚目というよ
うに、25枚毎にサンプルを抽出し、各紙に対して９箇所
のベタクロを定着性の評価対象とした。

この定着性の評価は、シルボンＣ（商品名、（株）興
人、シルボン紙）を用いて、圧力40g/cm²で10往復こす
り、こする前後の濃度差をマクベス反射濃度計で測定し
て数値化した。

すなわち D :φ24ベタクロ画像をこする前の反射濃度（1.0≦Ｄ≦
1.1となるように画像濃度を調整する。）Ｄ′：φ24ベタクロ画像をこすった後の反射濃度 ΔD:濃度低下率そして、９箇所のベタクロ部分の濃度低下率の平均をも
って、定着性の評価とした。

また、本実施例での、排熱ファン3221、及び3230の動作
シーケンスを第７図に示す。第７図でt₀は電源投入時、
t₁は前多回転開始時、t₂は前多回転が終了したウエイト
解除時、t₂〜t₃はスタンバイ時（コピー可能な状態であ
るが非コピー時）、t₄はコピー開始時、t₄〜t₅はコピー
時、t₅はコピー終了時、t₅〜はスタンバイ時である。

t₀で電源が投入されると、排熱ファン3221及び3230はOF
F状態を保ち、時間t₃になってはじめてON状態となる。
本実験例では、排熱ファン3221はスタンバイ時は半速状
態のONでコピー時に全速状態のONとなる。

また、排熱ファン3230は時間t₃からは常時全速状態のON
となる。

排熱ファン3221をスタンバイ時に半速状態のONとしてい
るのは、騒音防止が主目的である。

また、本実験例では電源を投入してから排熱ファン322
1,3230を動作させるまでの時間t₃を電源投入時の定着ロ
ーラ温度に応じて可変とするものである。

本実験例では、t₃を以下のように設定した。

なお、時間t₃分経過後は排熱ファン3221,3230を所定時
間毎に間欠的に作動させても、あるいは加熱ローラ3201
周辺に温度検知素子3222を設け、検知温度が所定温度以
上の時強く所定温度より低い場合は弱く作動させたり、
所定温度以上の時のみ作動させるようにしても良い。ま
た、排熱ファン3221及び3230を必ずしも同期させてON-O
FFさせなくても良い。

また、本実験例では第５図のフローチャートにおいてｔ
＝45,T₀＝23,n₁＝100,n₂＝200,n₃＝300,n₄＝400,T₁＝16
4,T₂＝158,T₃155,T₄＝150とした。また低速モードは、3
5枚/A3分である。

上記の条件下での定着性の試験結果を第８図に示す。

上記定着評価方法で、通常のライン画像で良好な定着性
を示す範囲は、濃度低下率が20〜25％以下の場合である
ので、電源投入直後の最悪条件下においても、250枚す
べて良好な定着性を示した。

また上記実験例では、100枚通紙後にコピースピードは
低速モードに変わったことが判る。

この場合の加熱ローラ表面温度の変化を示したものが第
９図である。100枚通紙後に低速モードに変わったこと
により、濃度低下率（定着率を意味する）及び、ローラ
温度の低下率が減少していることが判る。

また、コピー紙に有効に使われている熱量を算出するた
めに、非通紙で空回転させた場合の放熱量の時間変化を
第10図に示す。本実験例での上記電源投入直後の空回転
放熱量は360Wであった。この電源投入直後における熱効
率ηは59％であった。また、参考に１時間以上スタンバ
イした状態を継続した場合の空回転放熱量は115Wであ
り、熱効率ηは87％であった。この時点での定着性は、
設定温度を180℃としても良好であった。

すなわち、朝１の熱効率と、完全にウォームアップ後の
熱効率とは、非常に大きな差があり、かつ、熱効率の非
常に悪い時期は、電源投入後わずか30〜40分程度以内で
あるため、本発明のように、電源投入後の所定時間のみ
低速モードを取り入れることは非常に効果的である。ま
た、定着ローラ温度を検知する前にコピー枚数（本実施
例では累積コピー枚数）を規定することも非常に有効で
ある。上記コピー枚数は、入力電圧が低い場合（通常の
規格は標準値±10％なので−10％の場合）、コピー紙が
厚紙の場合、を想定して最悪条件下で何枚は確実に保証
できるかを調べて、それに基づいて決定することが好ま
しい。

また本発明の制御方法の定着ローラ温度は、サーミスタ
等のバラツキを考慮して、定着不良が絶対生じない安全
サイドに設定することが可能となる。

なお、前記実施例では、電源投入直後の経過時間及び連
続コピー枚数の他に、室温、転写紙サイズ及び定着ロー
ラの温度を検知し、これらの検知した値に基づいて条件
を変更する場合について説明したが、必ずしも室温や転
写紙サイズ等を検知し、これに基づいて条件を変更する
必要はないが、これらを検知した場合にはさらに信頼性
を向上できる。すなわち、本発明で必須な検知量は、電
源投入直後の経過時間と連続コピーの枚数である。

（発明の効果）本発明は以上の構成及び作用よりなるもので、温度検知
手段の精度に左右されることなく確実に定着不良のない
記録材を短時間で排出可能とし、不本意に画像形成動作
が停止したり、定着不良が生じるのを確実に防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定着装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線断面図、第３図は本発明
を適用した複写機を示す構成図、第４図は制御系を示す
ブロック図、第５図は制御系の動作を示すフローチャー
ト、第６図はローラ表面温度とと時間の関係を示すグラ
フ、第７図は排熱ファンの動作を示すタイムチャート、
第８図は濃度低下率とコピー枚数の関係を示すグラフ、
第９図は加熱ローラの表面温度とコピー枚数の関係を示
すグラフ、第10図は放熱量と時間の関係を示すグラフ、
第11図はサーミスタの抵抗と温度の関係を示すグラフで
ある。符号の説明 32……定着装置、501……CPU 507……メインスイッチセンサ 509……コピー枚数センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−81278（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−67970（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−81542（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録材にトナー像を形成する像形成手段
と、記録材に未定着トナー像を定着するための定着ロー
ラと、定着ローラを加熱するヒータと、定着ローラの表
面温度を検知する温度検知手段と、装置本体に電源が投
入されてからヒータへの通電を開始し定着ローラ表面を
所定の温調温度に維持するように温度検知手段からの検
知信号に応じてヒータへの通電を制御する通電制御手段
と、装置本体に電源が投入されてからの時間を計測する
タイマと、記録材への像形成枚数を計測するカウンタ
と、を有し、前記タイマの計測時間が所定値に達する前に複数枚の連
続像形成信号が設定入力された場合、前記像形成手段は
第１の速度で像形成を開始し、この後前記カウンタの計
測枚数が所定値に達した際の前記温度検知手段の検知温
度が所定温度よりも低い場合には前記像形成手段は前記
第１の速度よりも遅い第２の速度で像形成を行うことを
特徴とする画像形成装置。