JPS5962883A - 画像形成装置 - 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】 本発明はトナー像を支持材上に定着する加熱定着装置を
有する画像形成装置に関する。最近構成の簡素化、コス
トダウンの向上の為に、加熱手段をもたない加圧ロール
が用いられる様になってきた。

しかし、このような型式の定着装置においては、両ロー
ルが停止している間、電源を投入しても加熱ロールの表
面だけが上昇していき、加圧ロールｔよほぼ室温になっ
ているため、ウオームアツプが終了して複写を開始する
と、複写サイクルの初期に加熱ロール温度が用紙のみな
らず許容Ｊｒｌの大きい加圧ロールにも熱を奪われるた
めに定着温度が犬１１］に低下して、定着不良を生じる
ハＸ因となっている。この現象は特に朝一番のコピーに
おいて顕著である。

このような欠点を排除するために、加熱ロールと加圧ロ
ールとを常時協ｆｊ！＋回転させるＰｙ！借、あるいけ
、内部加茄型加圧ロールを使用する機（ｊハあるいは、
これを組合せた機構が提案されているが、これらには次
の様な欠点がある。

（１１常時り、：ｌｔ働回転（加熱ロールと加圧ロール
）させる機Ａでｑ Ｏウオームアツプ時間が長くなる。

０　ロールの寿命が短かく且つ常時騒音を生ずる。

（２）内部加熱型加圧ロールを使用する機構０　ウオー
ムアンプ時間が長い。

０　コストが高くなる。

０　複写機の消費電力のうち、定着器に許容される消費
電力を、定着ロール加熱 源用と加圧ロール加熱源用に分割する こと＼なり、この分割の仕方も定着性 を損なわず、かつ立上シ時間を長くし ない様に、また、ゴムを−：′：す錐させない様に、上
下ヒータの電力のノ（ランスを考えて選択しなければな
らないので前 記のことを考慮すると、従来の消費電 力を越えてしまうことになり不経済と なる。

０　ゴムの接７１７層の剥離の危険がある。

０　温度調節を設ける必要が生じ、構成が繁雑となシ、
コストが上昇する。

Ｏ加圧ロール表面温度の立上りが遅く、朝一番等のだ着
性に効果がない。

（３）上記の両者の組み合わせ ０　効果はあるが両者の欠点を合わせ持つことになる。

本発明は、従来の定着装置−”における上記の欠点を排
除し、良好なる定着を行なうことができると共に構成の
簡素化が計れる様にした定着装置を有する画（な形成装
置を提供することを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を説明する。

第１図に示した定着装置は、加熱手段を内蔵した加熱ロ
ールと、この加熱ロールと接触して回転するように配ｆ
ｌされた加熱手段をもだない加圧ロールより成る。加熱
ロール１はロールコア２の表面にテフロン（商標名）又
はシリコーンゴム等のｉ！ｌｉｃ型性材料層３を薄く破
りした＋；ｊ造で、内部にヒータ）ンプ等の加５Ｓ手段
４が内蔵されている。５は加熱手段４の温度を制御する
制御器であって、加熱ロールＩの表面に近接又は接かし
て設けられたサーばスタ等の温度検知器６によって加熱
ロール１の表面温度を検知し、その表面温度に基づいて
加熱手段４に電圧機構５ａを制御作動することによシ表
面温度を常時一定温度に維持している。加圧ロール７は
、ロールコア８０表面にノリコーンゴム等の内１を型性
材料層９を被αした構造で前記加熱ロール１に圧接して
いる。

そして、この加熱ロール１の回転軸１′と加圧ロール７
の回転軸７′とは、周知の支持手段１２によって回転可
能に支持されている。またこれらロール１，７は、モー
タ１１等からの、ｅ’Ｍ　Ｍ力が周知の、９（４動連結
手段によって伝えられて回転駆動される。本実施例では
、回転軸１′と共に回転するギア１ａに、駆動力が与え
られ加熱ロール１が回転し、一方加圧ロール７は加熱ロ
ールＩに対して従動回転する。熱論トナー像Ｔを支持材
Ｐに定着する定着時は、周知の制御によづてロール１，
７は回転される。さらにモーター１１には１駆動１ｆｆ
ｌＪ御手段１０が連結され、この駆動制個１手段１０は
、温度険知器６からの出力及びメインスイッチ８１のス
イッチング出力が入力され或いは内部に有するタイプ一
手段１０ａや制御回路１０ｂによってモーター１１の回
転＾￥ｇ　！ＶＩを制御するものでるる。この機構にお
いては、ウオームアツプ時にメインスイッチ（電ｗ、）
投入直後力ｎ熱ロール１と加圧ロール７は停止している
が、加熱ロールの表面温度が所定の温度に到達する所定
時間後にタイマ一手段１０ａが作用して、（１（旧、・
７的に作動時全決めるものでも良し＾。）モータ】１を
所５Ｆ時間駆Ｈｉｉδ沁せて、加熱ｌｆｆ−ル１ドアＪ
ｌｌ　ＥＪＥロール７とをｆ、ｔ、向回転さぜる０第２
１”ａｌ’ｒよ、この加熱ロール】と力ｔ）圧ロール７
とをこのように始Ｖ・９時に％　？１’ｊ　ｉ’ｊ４投
入後投入後加熱ロール面温度が所定の温度に達し／ヒ後
に所定時間杯Ｊ、ｆカ回転式せる機ｆｌ’；の詳細な回
路の一例を示すものである。図中、ＣＩ、Ｃ２はコンデ
ンサーで、Ｒ１、Ｒ２、ＩＬ３　、Ｒ４ばｉ４ｉ、気抵
抗であシ、任γ１の容負値、′抵抗値を有するものであ
る。ＤＣは交流電の、１３は温度検知器６からの出力−
（位■と、上記加熱ロールｌの所定の温度に対応するジ
、いい屯ｆｊ７Ｖｎとを比較する比較器、２１は抵抗Ｒ
ｉ、ｔｔ２．コンデンテ−Ｃ１，比較器１３からの出力
の波形成形を行う、サイリスタ１４への入力手段である
。１４はサイリスタで、通常オフの状態であるが、コン
パレータ１３のＨｉ　ｇ　ｈの（ｆｊ号を受けてコンデ
ンサー−ＣＩが充電してゲート電位に達するとＯＮの状
態になる。

このサイリスタ１４の近くにあシ、抵抗Ｒ３と単安定マ
ルチバイブレータ１５との連結点１４ａは、交流電位Ｄ
Ｃの電位によシＨｉｇｈとなっているが、先に述べたよ
うにツーイリスタ１４がＯＮの状態になると連結点１４
ａはＬＯＷとなシ単安定マルチパイプレーク１５に信号
を送り、単安定マルチバイブレータを作動させる。従っ
て単安定マルチバイブレータ１５は、抵抗Ｒ４とコンデ
ンサーＣ鵞によって定まる作動時間△ｔの間、作動し、
モータ１１を△ｔの時間のみ駆動す号ことによって加熱
ロール１と加圧ロール７とを協働回転せしめる。この時
間Δｔは、抵抗Ｒ４゜コンデンサーＣ２との値によシ可
変されるが定着時等のロール対の回転にこの作動信号を
送っても良い。

即ち、メインスイッチＳ１をオンしてから加熱ロール１
の表面温度に対応する電位■６が基準電位Ｖｎ以上大き
くなると、その変化信号によって加熱ロール１と加圧ロ
ール７とが△ｔの時間のみ協働回転し、熱を効率よく利
用して、加圧ロール７の表面温度を上昇させることがで
き且つ加熱ロール１の表面温度をイ・反端に下げること
がないから、良好な定着可能状態を短ｎ芋１ｉｊ］に達
成することができる。従ってトナー像Ｔを支持材Ｐに定
着する際、定着不良は全く生じない０第２図の回路は、
ウェイトタイム中に１度、電位ｖ６が基準電位ＶＲに達
した時にモーターＩＩを作動させるだけである。それ以
降は、加熱ロール１の放熱により、加圧ロール７は定着
にＩＩＺ要な温度に加熱されているので再度両ロールを
協働回転させる必要はない。しかしながら、寒冷地帯で
この装置を使用すると、立土シ時は良好な定着ができる
が、°長ルＩにわたってコピーをしない場合、加圧ロー
ル７はその環境温度に左右されて極度にその表面温度が
低下してしまうことがある。第３図は、このようなまれ
な場合においても、良好な定着ができるようにしたさら
に好ましい本発明の一実施例の回路図であるＯ第３図に
おいて示される回路図は、第２図の回路図のサイリスタ
１４と、これが接地さｉｔている部分との間に、コンノ
くレータ１８と、単安定マルチバイブレータ１６とトラ
ンジスター１７とを有する回路を組み込んだものである
。以下この組み込まれた回路を中心に説明する。前述し
たように、ウェイトタイム中は、電位ｖ６が基準電位Ｖ
Ｒ以上になるとトランジスターはｏｎの状態となってい
るから、加熱ロール１と加圧ロール７とは協働回転して
、良好な状態に保たれている。

ところで本実施例では、加圧ロール７にモータ１１が連
結され加熱ロール１は加圧ロール７に従動回転するよう
に構成され、この加圧ロール７の表面には、温度検知器
６ａが設けられている。この温度検知器６ａの出力電位
Ｖ、ａは、コンパレータ１８で、定着不良を起こし始め
る基準電位Ｖｎａと比較される。この出７Ｊ電位Ｖｓ　
ａが基準電位Ｖｉａより小となるとその変化によってコ
ンパレータ１８はＨｉｇｈの信号を出し、これを受けた
単安定マルチパイプレーク１６は抵抗Ｒ５とコンデンサ
Ｃ８とによって設定された時間のみ作動する信号によっ
て（この設定され／こ時間は、トランジスタをｏｆｆす
る信号を出すものであるから短かい方が好すしい）コピ
ー開始時からＯｎの状態であったトランジスタ１７をｏ
ｆｆする。これと同時にサイリスタ１４はオフされ連結
点１４ａは、Ｌｏｗの状態（前述したウェイトタイム時
の状態）からＨｉｇｈの状態となる。そしてほぼ同時に
、コンパレータ１３からのＨｉｇｈの信号（ｖ、〉■Ｒ
であるから）によって連結点１４ａはＬｏｗとなシ、単
安定マルチバイブレータ１５を作動させる。従って△を
時間モーター１１は駆動され、加熱ロールと加圧ロール
を協働回転させる。

これによって加圧ロールの表面温度は常にトナー像定着
にとって有効な温度に保たれるので長時間経過後又は寒
冷地域で使った時に生じるまれな場合でさえも定着不良
等のない優れた定着が可能となる。

第２．３図において示した回路では、単安定マルチバイ
ブレータ１５，１６を有するものを用いたが、発振器や
双テ定マルチバイブレータ碧の周知のスイッチング素子
等を用いて加熱ロール１や加圧ロール７の表面温度の変
化に応じて或いは時間的な制御で加熱ロール１と加圧ロ
ール７とを協（＝！ｉ１１回転せしめるような回路であ
れば本発明には適用される。

次に本発明の効果を第４．５．６図で説明する０ ４°Ｃ４図は、第１図に類似し、本発明でいう、制御手
段を有していない従来の定着装置におけゐ加熱ロールと
加圧ロールの表面温度と時間の関係を示す。図中、Ａは
加熱ロール１の温度変化を示し、Ｂは加圧ロール７の温
度変化を示す。

この図に示すように、ウオームアツプ時（電源投入時）
、加熱ロール１と加圧ロール７は停止しているので、加
熱ロールｌの表面温度Ａは時間と共に上昇するが加圧ロ
ール７の表面温度Ｂは加熱ロール１との接触部分以外の
部分では上昇しないで、室温Ｔａに保たれる。ウオーム
アツプが終了して、コピ一時に入ると加熱ロール１と加
圧ロール７が回転するが、コピー初期において、加熱ロ
ールｌの熱ｔま転写紙」二のトナーの＃融に有効的に使
われずに加圧ロール７の温度上昇のために消費されてし
まう。すなわち、加圧ロールの表面温度Ｂは上昇するが
、加熱ロールの表面温度ＡＦＪ、低下し、これは定着不
良となってあられれる。この現象は、特に低温（５°Ｃ
）において顕著に現われる。

本発明はこのような定着不良を排除できるもので、特に
、従来提案されているように、加熱ロールと加圧ロール
とを常時回転させたシ、或いは、内部加熱型の加圧ロー
ルを使用したシする必少なしに、定着不良をなくそうと
するものである。そのために、本実施例には、始動時に
１昆源投入後、加熱ロールの表面温度が所定の温度に達
した後に或いは所定時間経過後に加熱ロールと一加圧ロ
ールを協働回転させるｍ４．！Ｉが設けられる。

第５図は、本発明装置における加熱ロールと加圧ロール
の表面温度と時間の代表的関係を示す。この第１図の如
き簡単なタイマ一手段１０ａを有する装置においては、
ウオームアツプ時に、電源投入後時間り、（協動回転開
始時間）の間においては加熱ロール１０表面温度Ａは時
間と共に上昇するが、加圧ロール７の表面温度Ｂは室温
Ｔａに保たれる。時間１１　Ｋ　）１すると、タイマ一
手段ｉｏａか作用しモータ１１を回転して、加熱ロール
１と加圧ロール７を回転時間ｔ、の間、協働回転させる
。この回転によシ、加圧ロール７の表面温度は上昇し、
かつ、加熱ロール１０表面温度は極端な温度の立上りを
みせず立上りの勾配が回転する前よりは、ゆるやかにな
るだけで７ＪＩＩ熱ロール１のスタンバイ設定温度Ｔ、
に上昇していく。上述の作動時間ｔ１、回転時間ｔ！は
、ウオームアツプ時間、ロールの構成、消費電力、加熱
ロールの？に＼容Ｆ’！材質等によシ適宜選べるもので
ある。この回転時間ｔ、は作動時間ｔ１経過後ウオーム
゛ｒッグするまでとしてもよい。又、本実施例は時間１
．．１．等をタイマ一手段１０ａで行ったがこの時間の
代わシにモーターの回転数や加熱ロール・加圧ロールの
表面温度によって回転を作動させ、或いは停止する機能
をもたせてもよい。

不実施例においては、殆ルε口、ｒに電帥朴゛入後、加
熱ロールの表面？１ｉｒｈ度が所定の温度に到＾する作
動時ｌ′１ｉ１ｔ、　（＞　ｏ　）の後にロールのｐ１
転を開始することが２４ｊ：　７ｉ４　；１４′ｉ叡で
ある。もしも作動時間１１企七自とすると、すなわち初
期／ノ）も回転させると、初期から加ｆｆ：ｌ　ｌ−７
−ルを介Ｌ７てのり、’！　Ｘ％が行なわれ、加熱［１
−ル１からの放ｉｊ％　ｉ？］ｉ積が州大することＶＣ
ｉるため、：４’ｒ　６図に示す如く加熱ロール１の表
面温度の立上り勾配がゆる−やかになるので、立上シ時
「１１ｊが非常しこ伎くなり、１（ｉエネルギーとはな
らない。さらに、本発明のように急Ｖこ熱を加圧ロール
７に与えたｊＪ５合ゴム層の断熱性により急速には表１
７１１の熱がゴム層内部には伝達され（’ｃ　＜いため
、第５１２１に示す如く加工ロールアの表面温度の立上
シが早いが、上述の様に初期から加圧口・−ルアと加熱
ロール１を回転させると、加熱Ｉ］−ル１の立上りもゆ
るやかなだめ、また、加圧ロール７のゴム！（カ内＋）
、’ｌｊ　Ｋ−表面の熱がある程度、伝達していくのに
十分な時間回転するので加圧ローシフ０表面温度の立上
シもゆっくりしだものである。したがって、以上によれ
ば、加熱ロール１の立上り時間を損なわずに加圧ロール
表面温度の立上シを早めることが可能である。

加熱ロール１がスタンバイ設定温度ｒ、Ｋａしたあとコ
ピーすると、加熱ロール７の温度は８１１２図に示すも
のよりは、立上シが少なくなるため定着が良好となる。

作１１（ｂ時間ｔｌ、回転時間１゜はこのスタンバイ放
ｆｒｔ　後の加圧ロール７の飽和温度或いはそれ以上の
温度等によっても決定されるべきものであることは言う
までもない。好ましくは、加圧ロール７の所定温度で決
にすると、省エネに大きく貢献できる効果もある。

上述の作動時間ｔ、および回転時間’ｂｉ”ｊ加熱ロー
ル１における一次設定温度１゛、および二次設定温度Ｔ
、によって定まるようにしてもよい。Ｔ、としてはスタ
ンバイ設定温度Ｔ、の７０係以上とするのが望ましい。

このような本発明の実施例を第７Ｎに示す。第７図中、
１９．２０は比較器、２１はＪ・（（動ｆｌ＋’）仰回
路、１１はロールのＰＩ＜動源すなわちモータを示す。

この装置においてＣよ、ロールｌの衣面昌１（印湛ｙ９
険知器（サーミスタ）６により検知され、その（・り知
悟号ａｉ＜ま比較器１９．２０に入力され、それぞれ、
加熱ロール１の表面温度Ｉｌｌ、に相当する基ｆへ信号
ｂ１および加熱ロールの表面温度Ｔ１に相当する）、い
−Ｉ！匂号Ｃと比較さｉｔ、　　ａ≧ｌ）　（加熱ロー
ル１の表面温度が第一次設定ｉｔ、ｒ、　［Ｔ、以上）
の場合には、ロール駆動制御回路２Ｉに信号ｂ′が発せ
られる。ロール駆動制御回路２１に信号ｂ′が送られる
と、ロールの駆動源（モータ）１１でル６動される。そ
して、険知信号ａがａ≧Ｃ（加熱ロール１０表面温度が
第二次設定温度Ｔ！以上）の場合、ロール駆（ｂ制侶）
回路２Ｉに信号Ｃ′が発せられ、それによってロールの
駆動源（モータ）１１が停止させられる。従って前述し
たような効果が同様に得られる。機械的ｔＡ成・１１１
．気的構成を組み合わせた制御手段でも良い。

以上詳述したように、本発明はウオームアツプ時、電源
投入後所定の時間が経過後、加熱ロールと加圧ロールが
協働回転することによル加圧ロールの表面温度の立上り
を促進し、かつ加圧ロールの表面温度を室温よシ高めて
おき、機械始動時の最初から良好な定着が得られると共
に、消費電力をあげることなく、低廉な定着装置を提供
することができるものである。また、低温時のみ、上記
シークエンスが、働く様にしてもよいことは勿論である
。上記協働回転は一定時間ごとに、或いは必要な時に適
時性なえるようにしても良く又、その作動時間も任意の
ものとしてよい。さらに、上記加熱ロールと加圧ロール
の駆動は、一方が他方に従動回転する構成でも、両ロー
ルとも独立した駆動源によって駆動されても良い。

かくして、本発明は加熱ロールと加圧ロールを常時回転
させておく必要なく、また、内部が加熱型の加圧ロール
を使用することなしに、定着不良の発生を防止できる。

尚、上記１説明は、加熱ロール、加圧ロールに関して説
明したが、本発明は、ロールに限らずベルト等の部材で
も適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による定着装置の一実施例を示す側面図
、第２図は第１図及び本発明に係る［山の実施例の作動
制御回路図、第３図は本発明に係る他の実施ｉ、？ｌＪ
の他の作動器１１１１回ｉＡ３図、第４本発明の実施１
ルリにおける第４図と同様の４係を示す図、を官６１２
１は従米装置において）ノｏ　Ｓ　ロールと加圧ロール
を初期から回転した場合０ζ分けるこれらのロールの表
面。・１；生と時間のｉｉ糸を示す図、第７図は本発明
の他の実施例を示す図である０ １はＪＪＩＩ鵠ロー多ロール８はロールコア、３，９け
Ｆｌｉ型付材ｉ’＋：Ｉη、・１け加鴨手設、５け制ｉ
１１器、６゜）し ６ａは／１．Ｉ　ＨＪＸ倹知、４（，７はｔ）Ｉｌ　ｆ
Ｅ　ロー　％、１０は駆動１６１Ｊ御手段、１１はモー
タ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　加熱手段を有しトナー像と接触する加熱部材
   と、 加熱部材との間に、トナー像支持材を挾んで搬送するこ
   とによってトナー像を定着する為の加圧部材と、 これら加熱γＳ１１月と加圧部材とを回転せしめる回転
   駆動手段と、始動時に加熱手段を作動開始、してからこ
   の加熱部材の表面温度が所定の温度に達した後この加熱
   部材と加圧部材とを協働回転さぜる制御手段とを有する
   画像形成装置゛。
2. （２）　　加熱手段をイ」シトナー鐵と接触する加熱部
   Ｉと、 加熱部材との間にトナー像支持材を挾んで搬送すること
   によってトナー熾を定眉する為の加圧部イ」と、 これら加熱部材と加圧部材とを回転せしめる回転駆動手
   段と、始動時にこの加熱部材の表面温度が第１の温度に
   達した時上記回転駆動手段を作動させて加熱部材と加圧
   部材とを協働回転せしめ、第１の温度よシ高い第２の温
   度に達した時この回転駆動を停止させる制御手段とを有
   する画像形成装置。
3. （３）　　加熱手段を有しトナー像と接触する加熱部材
   と、 加熱部材との間にトナー像支持材を挾んで搬送すること
   によってトナー像を定着する為の加圧部材と、 これら加熱部材と加圧部材とを回転せしめる回転駆動手
   段と、始動時に加熱手段を作動開始してから所定時間経
   過後、加熱部材と加圧部材とを協働回転させる制御手段
   とを有する画像形成装置。
4. （４）加熱手段を有しトナー像と接触する加熱部材と、 加熱部材との間にトナー像支持４Ｊを挾んで搬送するこ
   とによってトナー像を定ヌ゛１する為の加圧部材と、 これら加熱部材と加圧部拐とを回転せしめる回転駆動手
   段と、始動時に加熱手段を作動開始してから第１の所定
   時間経過後、加熱部材と加圧部材との協働回転を開始し
   、第２の所定時間経過後その回転を停止する制御手段、
   とを有する画像形成装置。