JPS60121480A - 加熱定着装置 - 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】 く技術分野〉 この発明は基材上の粉体を加熱することによりその粉体
を基材上に溶融定着する、複写機等に使用される加熱定
着装置に関する。

〈従来技術とその欠点〉 加熱定着装置が最も一般的に使用される電子写真複写機
は、今日多くの事務所等に設置されるようになっている
が、その高速化の要求に伴い消費電力の問題が生じてい
る。すなわち、複写機を高速化することに伴い加熱定着
装置での電力消費増大分が、最も一般的な電源コンセン
ト規格である１５Ａ電力容量を越える可能性が生じてい
る。もし何の対応もせずに単純に定着装置の容量を大き
くすれば、おそらく殆どの高速機は通常電源コンセント
で使用することができなくなり、複写機の設置と同時に
特別な電源工事が必要になると考えられる。しかし、複
写機設置のために特別な電源工事を行うということは複
写機の価格の他に電源工事に要する費用の発生を意味し
、ユーザーの実際の負担価格はこの両者を足したものと
なり、コストが大幅に上昇する不都合がある。また、通
常、定着装置を設定する際には、電源電圧が変動するこ
とを考慮して最悪時、すなわち定格電圧の９０％の電圧
のときに十分に定着できるようにするが、高速機に対し
てこの設計手法を単純に適用すると、定格電圧のときに
定着装置に対して十分過ぎる電力、すなわち無駄な電力
を加えた必要以上の電力が供給されることになり、その
分複写機全体の定格消費電力を増加させることになって
、通常電源コンセントに対応できるようにしようとする
と複写機の能力が（高速性）限定される不都合があった
。

〈発明の目的〉 この発明の目的は定格消費電力を上げることなく、より
高速の複写機にできる加熱定着装置を提供することにあ
る。

〈発明の構成および効果〉 この発明は、定着器への供給電力が減少したりして定着
器への供給電力と定着器からの放出熱量とがバランスし
なくなったときに定着器を通過する基材数量を減少させ
れば両者のバランスが維持されるということに着目して
なされたもので、定着器の表面温度またはその変動要因
を検出する検出器と、検出器の出力に応じて単位時間内
に定着器を通過する基材の数量を制御する手段と、を備
えるようにしたものであって、前記検出器によって定着
器へ供給される電力と定着器から基材に対して放出され
る熱量とがバランスできるレベルをめ、そのレベルに対
応して単位時間内に定着器を通過する基材の数量を制御
するようにしたものである。

この発明によれば、上記の構成によって、従来のように
最悪の条件下で、例えば定格電圧の９０％の電圧に低下
した条件下で一定の定着性を得るような設計をする必要
がなく、電圧低下等、定着器の表面温度を低下させるよ
うな外的な条件が加わった場合には、定着器を通過する
基材の数量を抑制することによって、表面温度の低下を
来すことなく常に一定の定着性を得ることができる。し
たがって、従来のように定格時において余分に電力消費
されるということがなく、電圧が低下する等外的条件が
変化したときに定着器を通過する基材数量を減少させる
だけで、通常のときには定着器の定格消費電力を増加さ
せることなく高速性を得ることができる。

〈実施例〉 第１図はこの発明の実施例の加熱定着装置を適用した複
写機の構成図である。図において、１は原稿台２を載置
して往復動する原稿台、３は時計方向に回転する感光体
ドラム、４は感光体表面を一様に帯電する帯電器、５は
現像器、６は感光体上に形成された像を転写紙７上に転
写する転写器、８はクリーナ、９は露光ランプ、１０は
原稿２からの反射光を感光体表面上に露光するプラスチ
ックファイバレンズ、１１は転写紙７を収容するカセッ
ト、１２はカセッＩ・１１から一枚ずつ転写紙を搬送す
る給紙ローラである。また１３．１４は定着ローラであ
り、定着ローラ１３内にはヒータ１５が配設されている
。以上の構成によってコピーボタンが押されると原稿台
１が左方向に往動し、それと同時に感光体ドラム３が回
転し、原稿２が感光体上に露光されて現像器５によって
顕像化された像は転写紙７に転送され、さらにその転写
紙は定着ローラ１３，１４を通過して排紙される。原稿
台１が往動を終了すると図示しないスイッチがこれを検
出して原稿台１を復動動作させる。そして原稿台１がホ
ームポジションに戻った位置で１コピーを終了する。マ
ルチコピーのときには以」二の動作を連続的に繰り返し
定着ローラ１３．１４に対して転写紙７を一定の間隔を
おいて送っていく。

第２図は上記複写機の制御部の回路図である。

電源コンセント２０から供給される電源電圧は電圧検知
回路用トランス２１および制御回路用トランス２２の一
次側に供給される。トランス２１の二次側電圧は定格特
約８■になるように巻数比が設定され、全波整流器２３
に加わる。コンデンサ２４は全波整流電圧を平滑化して
上記二次側電圧の８■を約１０Ｖの直流電圧にする。平
滑された電圧は可変抵抗２５と抵抗２６とで分圧され、
その分圧された電圧がトランジスタ２７のヘースに与え
られる。トランジスタ２７のエミッタには基準電圧を形
成するツェナーダイオード２８が接続され、ツェナー電
圧５■とトランジスタ２７のベース−エミッタ間電圧の
和と、上記可変抵抗２５の両端電圧との比較でトランジ
スタ２７をオン、オフ制御するようにしている。トラン
ジスタ２９はトランジスタ２７の出力を受け、トランジ
スタ２７のオン、オフに応じてオン、オフして電源電圧
検知信号ａを出力する。以上の構成で可変抵抗２５．抵
抗２６．トランジスタ２７．２９およびツェナーダイオ
ード２８で組み合わされる回路が電源電圧の変動を検出
する電圧検出器Ａを構成する。

前記トランス２２の二次側出力は直流安定化回路３０で
安定化され、復動モータ制御回路３１および制御回路３
２に供給される。復動モータ制御回路３１は」１記電圧
検出器の出力トランジスタ２９の出力を受けて復動モー
タ３３のスピードを制御する。また制御回路３０には上
記復動モータ制御回路３１およびソレノイド９　リレー
、クラッチ、モータ等の負荷３４を制御する。

前記電源コンセント２０で得られる電源電圧はさらにリ
レー接点３５を介して定着器用ヒータ１５およびリレー
接点３６を介して露光ランプ３７に供給されている。リ
レー接点３５．３６は上記負荷３４に含まれ、制御回路
３２によってオン。

オフ制御される。

前記定着器用ヒーター５には定格９００Ｗのものが使用
される。一般に複写速度が１分間３０枚の高速複写機で
は、定着器用ヒータに対して連続的に８００Ｗの電力を
供給してやらないと一定の定着性を得ることができない
。したがって、定着器用ヒーター５に定格９００Ｗのも
のを使用することによって１００Ｗの余裕を出すことが
できる次に上記電圧検出器の可変抵抗２５の設定位置に
ついて説明する。上記のように定着器用ヒータ１５とし
て９００Ｗのものを使用すれば、電源が定格の９５％に
低下したとき、Ｔ度ヒータ出力が８００Ｗになる。した
がって９５％〜定格の電圧では１分間３０枚の複写速度
で十分な定着性を得ることができる。一方、電源電圧が
電源の最悪状態である定格の９０％に低下すればヒータ
出力は約７００Ｗとなる。したがってこの場合には、連
続コピー中に定着器の表面温度が低下しない程度に複写
速度を落とせばよい。実験によると、電源電圧が定格の
９０％に定格したときには複写速度を１分間２５枚にす
れば十分な定着性が得られる。そこで定格９００Ｗの定
着器用ヒータを使用する場合には、電源電圧が９５％に
低下するまでは１分間３０枚の高速の複写速度でコピー
できるようにし、電源電圧が９５％以下に低下したとき
に複写速度を１分間２５枚に低下させれば、電源電圧の
変動量に無関係に一定の定着性を得ることができる。し
たがって、上記電圧検出器の可変抵抗２５は、電源電圧
が定格の９５％になったときを検出するように設定する
。

可変抵抗２５の設定位置につきさらに詳細に説明する。

前述のようにコンデンサ２４の両端電圧は定格電源電圧
のときにＩＯＶである。したがって、電源電圧が定格の
９５％に低下すると、コンデンサ２４の両端電圧は９．
５ｖに低下する。一方、ツェナーダイオード２８にはそ
のツェナー電圧が５ｖのものを選択されている。したが
って、今、可変抵抗２５の設定位置をコンデンサ２４の
両端電圧０ が９．５■の左きにツェナー電圧５■プラスｉ・ランジ
スタ２７のヘースーエミソタ間電圧０．６５　Ｖの和で
ある５、５■になるようにしておけば、電源電圧が９５
％以下であるときにばトランジスタ２７はオフ状態を維
持し、９５％を越えたときにオンする。すなわち、電源
電圧検知信号ａは電源電圧が定格の９５％以下であると
きに“■］′の状態になり、９５％を越えたときにＬ”
となる。

可変抵抗器２５を上記のように設定することで、復動モ
ータ制御回路３Ｉは電源電圧の定格の９５％を境に復動
モータ３３のスピードを制御することができる。すなわ
ち、復動モータ制御回路３１は、電源電圧検知信号ａが
”Ｈ”のときには復動モータ３３の回転数を下げ複写速
度を１分間２５枚にする。また電源電圧検知信号ａが”
　Ｌ”のときには復動モータ３３の回転数を上げ、１分
間３０枚の複写速度にする。

上記のようにして電圧検出器Ａによって定着器用ヒータ
に加わる電源電圧の変動、すなわち定着ローラ１３の表
面温度の変動要因を検出すること１ 略こよって、電源電圧が定格の９５％以上にある通常の
状態では１分間３０枚の高速性能を発揮することができ
、またこの範囲内では定着器用ヒータ１５で消費する余
剰電力ばそれ程大きくないために結局定着器の消費電力
をそれ程増加しなくても通常の電源電圧で高速性能を発
揮できる複写機を得ることができる。

次に上記復動モータ制御回路３１について第３図を参照
して説明する。同図は復動モータ制御回路３】の回路図
である。

図において、基準信号発生回路３１０は一定の基準パル
スを発生し、分周器３１１と分周比がより小さい分周器
３１２に入力する。アンドゲート３１３ば電源電圧検知
信号ａと分周器３１１の出力とを論理積し、アンドゲー
ト３］４はインバータ３１５によって電源電圧検知信号
ａを反転した信号と分周器３１２の出力とを論理積する
。ＯＲゲー１−３　］　６は」−記ＡＮＤゲー１−３１
３．３１．４の出力を論理和し、ＡＮＤゲー１−３１７
はその論理和出力と制御回路３２からの復動許可信号す
と２ を論理積してモータ駆動回路３１８に出力する。

またモータ駆動回路３１８の出力は復動モータ３３に供
給される。

以上の構成で電源電圧検知信号ａが“′Ｌ”であるとき
には分周器３１２の出力がモータ駆動回路３１８に導か
れ、電源電圧検知信号ａが′Ｈ”であるときには分周器
３１１の出力がモータ駆動回路３１８に導かれる。分周
器３１１は分周器３１２に比べて分周比が大きいため、
結局電源電圧検知信号ａが“Ｉ７”の場合より“′Ｈ゛
の場合の方がモータ駆動回路３１８に導かれる分周パル
スの周波数は小さくなる。ずなわち、復動モータ３３は
電源電圧検知信号ａが“Ｈ”のときよりＩ、”のときに
回転数を速くする。この結果電源電圧が定格の９５％を
越えるときには原稿台ｊの復動速度が速く、９５％以下
になったときにはその復動速度が相対的に遅くなる。し
たがって、分周器３１１．３１２の分周比率を適当に設
定することで、電源電圧が定格の９５％を越えるときに
は１分間３０枚の複写速度となるように原稿台１を復動
さ３ せることができ、また電源電圧が定格の９５％以下にな
ったときには１分間２５枚の複写速度となるように原稿
台１を復動させることができる。

上記の実施例では、電源電圧の定格の９５％を基準にし
て復動モータ３３の回転数を制御するようにしたが、そ
の基準を定格の９４％と９７％の２段階に設定し、復動
モータ３３による原稿台１の復動速度を３段階に設定す
ることができる。第４図および第５図はその場合の電圧
検出器Ｂの回路図および復動モータ制御回路３２の回路
図である。構成において、」１記実施例と異なる部分は
電圧検出器Ｂを２段並列に構成し、１段目の可変抵抗２
５では定格の９４％を設定し、可変抵抗２５′では定格
の９７％を設定する。さらに１段目の出力トランジスタ
２９の出力と２段目の出力トランジスタ２９′の出力と
をＡＮＤゲート５０〜５２およびインバータ５３の組み
合わせ回路で受けて３通りの状態を判定し、各状態に応
じて分周器３２１〜３２３の何れかの分周パルスをモー
タ駆動回路３２９に導くようにする。このような構成４ によって電圧検出器Ｂの１段目の出力トランジスタ２９
と２段目の出力トランジスタ２９′の出力がそれぞれ”
　ｌ（”、“Ｈ”であるときには電源電圧検知手段Ｃが
“Ｈ”となり、同様に各トランジスタの出力が”　Ｈ”
　、”　Ｌ　”のときには信号ｄが“■］”となり、さ
らに各トランジスタ出力がそれぞれ“Ｌ゛、Ｌ″のとき
には信号ｅがＩ］″となる。したがって電源電圧が定格
の９４％以下であるときには分周比率の最も大きい分周
器３２１が選ばれ、電源電圧が定格の９４％から９７％
の間にあるときには分周器３２２が選ばれ、さらに電源
電圧が定格の９７％以上にあるときには分周比率の最も
小さい分周器３２３が選ばれる。

定着ローラ１３の表面温度の主たる変動要因である電源
電圧の低下を検出して原稿台１の復動速度を制御するに
は上記のようにして行うことができるが、定着ローラ１
３の表面温度の変動要因には電源電圧の変動の他、周囲
温度１周囲湿度の変動がある。例えば周囲温度が低いと
転写紙自体の温度も低いために定着ローラを通過すると
きに紙に吸収される熱量が増加する。そのために定着表
面を一定温度に保つには、周囲温度が高いときよりも多
くの電力を必要とする。また湿度についても同様のこと
がいえる。湿度が高いと転写紙に含まれる水分量が多く
なるため、その分紙の吸収熱量が多くなって湿度が低い
ときよりも多くの電力を必要とする。

第６図は周囲温度の変動を定着ローラ表面温度の変動要
因としてその周囲温度の変動に応じて復動モータ３２の
復動速度を制御する温度検出器の回路図である。構成に
おいて、第２図に示す電圧検出器と相違する部分は、抵
抗２６に代えて温度が高くなるに従って抵抗値が小さく
なるザーミスタ】００を接続した点である。この構成で
、設定したい周囲温度のときに出力トランジスタ２９が
オンするように可変抵抗２５を設定しておくと、温度検
知信号ａ′は周囲温度が設定温度を越えると“’　Ｌ”
、設定温度以下だとＨ”となる。この信号を第２図の復
動モータ制御回路３１に出力すれば周囲温度が設定温度
より上か下かによって複写速度を変えることができ、ま
た第４図に示すように２段階またはそれ以上の多段階構
成にすれば複写速度を多段階にすることも容易である。

ザーミスタ１００に換えて湿度検出センサを接続すれば
上記と同じ回路構成で湿度の変動に対しても複写速度を
変えることができる。さらに第７図に示すように、第６
図に示す回路を第２図に示すような電源回路に接続すれ
ば電源電圧の変動と温度の変動とを同時に検出し、それ
らの変動に応じて複写速度を変えることもできる。第８
図は第７図に示す回路によって実験した例を示している
。なお、同図において表中数字は１分間の複写枚数を表
す。

なお、以上述べた実施例では、単位時間内に定着ローラ
を通過する転写紙の数量制御、すなわち複写速度の制御
を原稿台の復動速度制御によって行っていたが、光学系
移動式複写機では光学系の復動速度を制御するよ・うに
すればよい。またこれらの原稿走査系の復動速度の制御
に換えて、往動速度、または往動、復動の両方の速度を
制御する７ ６ ようにしてもよいし、さらには往動から復動に移るとき
に原稿台や光学系の原稿走査系を停止させる時間を制御
してもよく、復動から往動に移るときに原稿台を停止さ
せる時間を制御するようにしてもよい。また単位時間内
に定着ローラを通過する転写紙数量を制御する他の方法
として、転写紙の実際の通過速度を制御してもよい。す
なわち電源電圧が低下する等して定着ローラの表面温度
が低下しようとする場合に、搬送スピードを変えて定着
ローラを通過する転写紙の通過速度を遅くすれば結果的
に単位時間内に定着ローラを通過する転写紙数量が少な
くなり、一定の定着性を得ることができる。単位時間内
での定着ローラを通過する転写紙数量を変える方法とし
ては、上記のように搬送系の搬送速度を変える方法の他
、定着ローラの回転数を変えることもできる。

また、定着ローラの表面温度の変動要因を検出する検出
器として上記の実施例では電圧検出器。

温度検出器、湿度検出器等を用いたが、定着ローラの表
面温度を直接検出する検出器を使用しても８ よい。ずなわち、定着ローラの表面温度を直接検出し、
その表面温度が一定になるように複写速度を制御すれば
電源電圧の変動等が生じても一定の定着性を得ることが
可能になる。また、定着ローラの表面温度の変動を検出
する他の方法として、定着ローラの内部のヒータに対す
る連続電力供給時間を検出するようにしてもよい。この
場合、ヒータへの連続供給時間が長ければ定着ローラ表
面の温度が低下しようとしていることになるから、連続
電力供給時間が一定時間以上続くかどうかを判定するこ
とにより、複写速度を制御することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の加熱定着装置を通用した電
子写真複写機の構造図である。第２図は同複写機の制御
部の回路図、第３図は復動モータ制御回路の回路図であ
り、また第４図は上記制御部の電圧検出器の他の例を示
し、第５図は上記後９ 動モータ制御回路の他の例を示す。さらに第６図は温度
検出器の回路図、第７図は温度、電圧検出器の回路図で
ある。また第８図は第７図に示す回路を使用したときの
複写速度の制御例を示す図である。 １３．１４一定着ローラ、１５−ヒータ、Ａ、Ｂ−電圧
検出器。 出願人　シャープ株式会社 代理人　弁理士　小森久夫 ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１基材」二の粉体を加熱することによりその粉、体
   を前記基材」二に溶融定着する定着器と、前記定着器の
   表面温度またはその変動要因を検出する検出器と、前記
   検出器の出方に応じて単位時間内に前記定着器を通過す
   る前記基材の数量を制御する手段と、を具備してなる加
   熱定着装置。 （２）　前記検出器が電源電圧の変動を検出する電□　
   圧検出器である特許請求の範囲第１項記載の加熱定着装
   置。 （３）前記検出器が周囲温度の変動を検出する温度検出
   器である特許請求の範囲第１項記載の加熱定着装置。 （４）　前記検出器が周囲湿度の変動を検出する湿度検
   出器である特許請求の範囲第１項記載の加熱定着装置。 （５）前記検出器が電源電圧の変動を検出する電圧検出
   器２周囲温度の変動を検出する温度検出器、周囲湿度の
   変動を検出する湿度検出器のうち少なくとも二つで構成
   される特許請求の範囲第１項記載の加熱定着装置。 （６）前記検出器が前記定着器の表面温度を検出する表
   面温度検出器である特許請求の範囲第１項記載の加熱定
   着袋Ｗ６ （７）前記検出器が前記定着器への連続電力供給時間を
   検出するものである特許請求の範囲第１項記載の加熱定
   着装置。