JPS6332384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野 本発明は、電子写真複写機において複写紙上の
トナー像を定着ローラに導いて加熱定着するよう
にした加熱定着装置に関する。 背景技術 或る先行技術では、静電写真複写機の電源の投
入によつて、定着ローラが定着に適した比較的大
きな速度で回転駆動される。このような先行技術
では、電源投入前においては、前回の複写動作に
よつて定着ローラ上にトナーが残留付着して凝固
しており、このトナーによつて一対の定着ローラ
が相互に接着している。電源投入と同時に定着ロ
ーラが回転することによつて、定着ローラがトナ
ーの軟化温度または溶融温度に達する前に定着ロ
ーラが駆動されることになる。そのため定着ロー
ラに付着して凝固しているトナーによつて、ロー
ラが損傷する。定着ローラ上のトナーを除去しか
つ定着ローラへの複写紙の巻付きを防止するため
に、定着ローラの表面に摺接する剥がし板が設け
られた加熱定着装置があるけれども、この場合に
は、定着ローラ表面と、剥がし板とにわたつて付
着凝固しているトナーが軟化溶融するに至るまで
に、定着ローラが回転駆動されるので、剥がし板
が定着ローラと共に回動して、剥がし板と定着ロ
ーラ表面との角度が適正な角度からずれてしま
い、また剥がし板や定着ローラが損傷することに
なる。また、定着ローラ表面上の凝固しているト
ナーが剥がし板にわたつて付着している場合、定
着ローラが回転し始めるときに異常音が発生し、
また定着ローラの回転中においても定着ローラ表
面上のトナーが剥がし板に当つて異常音が発生す
る。定着ローラは定着に適した比較的高速度の回
転であるので、騒音が大きい。 他の先行技術では、電子写真複写機の電源投入
後、定着ローラの表面が定着に適した温度に達し
て初めて、定着ローラが定着に適した比較的大き
い速度で回転駆動される。このような先行技術で
は、定着ローラが、一旦、定着に適した温度にま
で加熱されると、それ以後は定着ローラは常に定
着に適した比較的大きい速度で回転され続けるの
で、定着ローラが損傷し、また騒音が大きい。し
かも、定着ローラが定着に適した温度に達して回
転駆動を始めた直後に定着を行なう場合には、定
着ローラ表面の温度むらが定着ローラの回転によ
つて充分になくなつていないので、良好な定着状
態を複写紙全面にわたつて得ることができず、定
着品質のむらを生じるおれがある。さらに、定着
ローラは定着に適した温度に達するまで静止して
いるので、定着ローラ相互の圧接力によつて定着
ローラが変形する。 発明が解決すべき問題点 本発明の主な目的は、定着ローラに付着したト
ナーに起因する損傷を防ぎ、かつ良好な定着性能
を得るようにした電子写真複写機の加熱定着装置
を提供することである。 実施例 第１図は本発明の一実施例の簡略化した側面図
であり、第２図はその一部の斜視図である。加熱
定着装置１は電子写真複写機の機体から側方（第
１図の紙面裏側）に引出すことができる。 第３図は定着ローラ３，４の軸線を含む切断面
で切断して展開した断面図である。加熱定着装置
１の枠体２には、水平軸線を有する互いに平行な
一対の定着ローラ３，４が設けられる。定着ロー
ラ３は加熱定着装置１の枠体２には回転自在に枢
支される。この定着ローラ３内には、ヒータ５が
内挿される。他方の定着ローラ４は、レバー６に
枢支される。レバー６の一端部は、ピン８によつ
て枠体２に枢支され、このレバー６の他端部は、
ばね９によつて定着ローラ４が定着ローラ３に圧
接するようにばね付勢される。 複写紙の搬送経路は、第１図において参照符１
０で示される。複写紙は矢符１１方向に一対の定
着ローラ３，４に導かれる。この定着ローラ３，
４間に導かれる複写紙上には、原稿に対応したト
ナー像が形成されている。定着ローラ３の下流側
には、定着ローラ３に付着したトナーを除去しか
つ定着ローラ３に巻付いた複写紙を剥離するため
の剥がし板１２が設けられる。定着ローラ３の一
端部には、スプロケツトホイール１４が固着され
る。枠体２には、定着ローラ３，４と平行に枢支
された回転軸１５が枢支され、この回転軸１５に
はスプロケツトホイール１６が固着される。スプ
ロケツトホイール１４，１６にはチエン１７が巻
掛けられる。このチエン１７に関連して、そのチ
エン１７に張力を与えるためのスプロケツトホイ
ール１８が設けられる。 電子写真複写機の機体には、軸受１９によつて
回転軸２０が回転自在に枢支され、この回転軸２
０と一体的にスプロケツトホイール２１が設けら
れる。回転軸２０には、一方向クラツチ２２を介
してスプロケツトホイール２３が嵌挿される。こ
のスプロケツトホイール２３には、チエン２４が
巻掛けられる。このチエン２４は、モータを含む
主駆動手段２５によつて駆動される。一方向クラ
ツチ２２は、チエン２４から回転軸２０に、矢符
２６方向の回転力を伝達する。このチエン２４の
走行方向２６は、定着ローラ３の回転方向２７に
対応し、これによつて複写紙が矢符１１方向に搬
送される。 回転軸１５，２０の間には一方向クラツチ３０
が介在され、この一方向クラツチ３０は、回転方
向２８に回転する回転軸２０から回転軸１５に回
転力を伝達する。回転軸１５は、加熱定着装置１
が機体から引出されるときに一方向クラツチ３０
との嵌合を脱し、加熱定着装置１が機体に装着さ
れるときに軸１５が一方向クラツチ３０に嵌合す
る。機体には、スプロケツトホイール３３が枢支
される。 このスプロケツトホイール３３とスプロケツト
ホイール２１との間には、チエン３４が巻掛けら
れる。スプロケツトホイール３３と一体的な歯車
３２は、低速駆動手段３５の出力軸３６に遊嵌さ
れた歯車３７に噛合う。歯車３７と低速駆動手段
３５との間には、電磁クラツチ３８が設けられ
る。低速駆動手段３５は、モータ３９と、このモ
ータ３９に連結された減速歯車列４０とから成
る。 第４図は、本発明の一実施例の電気回路図であ
る。定着ローラ３に内蔵されたヒータ５は電源４
２と温度制御回路４３とに接続される。定着ロー
ラ３の表面には、サーミスタなどの温度検出素子
４４が接触され、定着ローラ３の表面温度が検出
される。温度制御回路４３は、温度検出素子４４
からの出力に応答して、ヒータ５による定着ロー
ラ３の表面温度が定着に適した温度（たとえば
180℃）に一定に保たれるように、ヒータ５の付
勢電力を制御する。温度制御回路４３の一方の出
力ラインｌ１は、温度検出素子４４によつて検出
される定着ローラ３の表面温度が設定温度（たと
えば100℃）未満においてローレベルであり、100
℃以上においてハイレベルである。温度制御回路
４３の他方の出力ラインｌ２は、温度検出素子４
４によつて検出される定着ローラ３の表面温度が
180℃未満においてローレベルであり、180℃未満
においてハイレベルである。 前述の如くたとえば100℃である設定温度は、
少なくとも常温で凝固しているトナーが加熱され
ることによつて軟化する温度以上であつて、かつ
定着に適した温度（たとえば前述のとおり180℃）
未満であつて、その定着に適した温度にまで昇温
する期間中、定着ローラ３，４が後述のように低
速回転することによつて定着ローラ３，４の表面
の温度むらが無くなるような温度範囲内におい
て、定められる。したがつて定着ローラ３の表面
温度が設定温度に達した後から、その設定温度よ
りも高い定着に適した温度（たとえば前述のとお
り180℃）に達するまでの期間中において、定着
ローラ３，４が低速回転駆動されるので、定着ロ
ーラ３，４の表面温度の分布が周方向に均一とな
つて温度むらが無くなり、これによつて、定着ロ
ーラ３の表面温度が定着に適した温度に達した直
後において定着動作を行なつても、良好な定着性
能を達成することができるようになる。

【表】 第１表は、第１図〜第４図の実施例における定
着ローラ３の表面温度の変化に伴う主駆動手段２
５、低速駆動手段３５および電磁クラツチ３８の
動作状態を示す。主駆動手段２５および低速駆動
手段３５の「ON」は能動化された状態を示し、
「OFF」は不能動化された状態を示す。電磁クラ
ツチ３８の「ON」は接続状態を示し、「OFF」
は遮断状態を示す。 次に、動作を説明する。電子写真複写機の電源
を投入すると、温度制御回路４３はヒータ５を電
力付勢する。定着ローラ３の表面温度が、室温か
ら設定温度としての100℃未満の温度にある期間
中には、出力ラインｌ１はローレベルであり、し
たがつてANDゲート４５の出力はローレベルで
あり、したがつて駆動回路４６は不能動化され、
電磁クラツチ３８は消磁され遮断している。また
温度制御回路４３の出力ラインｌ２はローレベル
であり、したがつてANDゲート４７の出力はロ
ーレベルであり、したがつて駆動回路４８が不能
動化され、主駆動手段２５は不能動化されてい
る。このようにして定着ローラ３，４は静止して
いる。 定着ローラ３の表面温度が100℃以上になると、
温度検出素子４４からの出力に応答して、温度制
御回路４３は、その出力ラインｌ１にハイレベル
信号を導出する。一方、出力ラインｌ２はローレ
ベルのままであり、したがつてANDゲート４７
の出力はローレベルであり、このANDゲート４
７の出力は反転回路４９によつて反転される。そ
のため、直列抵抗５０と並列コンデンサ５１とか
ら成る遅延回路５２からANDゲート４５への入
力信号は、ハイレベルのままである。したがつて
ANDゲート４５の出力はハイレベルとなり、こ
れによつて駆動回路４６が能動化され、電磁クラ
ツチ３８が励磁される。このため電磁クラツチ３
８は接続状態となる。第３図は参照して、低速駆
動手段３５からの回転力は、出力軸３６から電磁
クラツチ３８、歯車３７，３２、スプロケツトホ
イール３３、チエン３４、スプロケツトホイール
２１、回転軸２０、一方向クラツチ３０、回転軸
１５、スプロケツトホイール１６、チエン１７お
よびスプロケツトホイール１４にこの順序で伝達
され、定着ローラ３が矢符２７の方向に回転駆動
される。この低度駆動回路３５による定着ローラ
３の回転速度は、定着に適した速度よりも低速度
である。 ヒータ５がさらに電力付勢されて定着ローラ３
が定着に適した温度（すなわち前述のようにたと
えば180℃）に達すると、温度制御回路４３はそ
の定着温度を維持するようにヒータ５を電力付勢
制御する。したがつて定着ローラ３の表面温度は
常に180℃に保たれる。 定着ローラ３の表面が180℃に維持されている
とき、複写動作を行なう時を想定する。この時に
は、複写を行なうためプリントボタン５３を押圧
操作する。このためフリツプフロツプ５４がセツ
トされ、そのハイレベルであるセツト出力が
ANDゲート４７に与えられる。温度制御回路４
３からの出力ラインｌ２は、定着ローラ３の表面
温度が180℃であるので、ハイレベルである。し
たがつてANDゲート４７の出力はハイレベルと
なり、そのため駆動回路４８が能動化され、主駆
動手段２５が能動化される。その主駆動手段２５
からの動力は、チエン２４からスプロケツトホイ
ール２３、一方向クラツチ２２、回転軸２０、一
方向クラツチ３０、回転軸１５、スプロケツトホ
イール１６、チエン１７、およびスプロケツトホ
イール１４を経て、定着ローラ３に伝達される。
こうして定着ローラ３は定着に適した比較的高速
度で回転駆動される。 この回転軸２０からの回転力はまた、スプロケ
ツトホイール２１、チエン３４、スプロケツト３
３、歯車３２，３７に伝達される。このとき、電
磁クラツチ３８は遮断状態にある。この動作を述
べると、第４図において、プリントボタン５３を
押圧することによつて、ANDゲート４７の出力
はローレベルからハイレベルに立上がり、ハイレ
ベルとなる。ANDゲート４７からの立上がり出
力は、反転回路４９に与えられ、反転回路４９か
らの出力はハイレベルからローレベルへの立下が
り信号となる。この立下がり信号は、遅延回路５
２に並列に設けられているダイオード５５の順方
向電流となる。したがつて、立下がり波形とそれ
に続くローレベルの信号は、反転回路４９からダ
イオード５５を経てANDゲート４５に与えられ
る。換言すると、反転回路４９からのローレベル
信号は、遅延回路５２の動作に無関係に、AND
ゲート４５に与えられる。したがつてANDゲー
ト４５は、プリントボタン５３の押圧によつて、
直ちにローレベルとなり、したがつて駆動回路４
６が不能動化され、電磁クラツチ３８が遮断状態
となる。 複写動作中において、トナー像が形成された複
写紙は定着ローラ３，４に導かれ、ここで加熱定
着され、電子写真複写機の機体外に排出される。
複写が完了した複写紙の機体外への排出は複写終
了信号発生手段５６によつて検出され、複写終了
信号発生手段５６は、ハイレベルのパルス状の複
写終了信号を導出する。そのためフリツプフロツ
プ５４はリセツトされ、応じてフリツプフロツプ
５４からのANDゲート４７への出力はローレベ
ルとなる。これによつて駆動回路４８および主駆
動手段２５は不能動化される。ANDゲート４７
からのローレベル出力は、反転回路４９に与えら
れる。複写終了信号発生手段５６からの出力に起
因したANDゲート４７からのハイレベルからロ
ーレベルへの立下がり出力を受信する反転回路４
９は、ローレベルからハイレベルへの立上がり信
号を導出する。この立上がり信号はダイオード５
５の逆方向電流である。したがつて反転回路４９
からの出力が立上がつて後、遅延回路５２による
遅延時間Ｔ１経過してから、ANDゲート４５に
は遅延回路５２からハイレベル信号が与えられ
る。しかるにANDゲート４５に与えられる出力
ラインｌ１はハイレベルである。したがつて
ANDゲート４５の出力はハイレベルとなり、電
磁クラツチ３８は駆動回路４６によつて励磁され
て接続状態となる。このようにして主駆動手段２
５が停止した後、遅延回路５２によつて定められ
た遅延時間Ｔ１の経過後に電磁クラツチ３８が接
続状態となる。これによつて低速駆動回路３５か
らの動力が定着ローラ３に伝達されて、定着ロー
ラ３が低速駆動される。 遅延時間Ｔ１を設定した理由は次の通りであ
る。主駆動手段２５は不能動化された直後におい
ては、チエン２４は慣性によつて走行しており、
スプロケツトホイール２３は慣性によつて回転し
ている。もしも、主駆動手段２５が不能動化され
ると同時に、電磁クラツチ３８が遮断状態から接
続状態となると仮定すれば、主駆動手段２５によ
る比較的高速度の大きな回転力が、比較的低速度
で回転している出力軸３６に伝達される。出力軸
３６に伝達される回転力の方向は、低速駆動手段
３５の回転方向に一致している。この出力軸３６
をモータ３９による回転速度よりも大きい速度で
回転するためには、減速歯車列４０が出力軸３６
とモータ３９との間に存在すること、およびモー
タ３９が比較的大容量であることによつて、大き
な回転力が必要である。換言すると、主駆動手段
２５が不能動化されると同時に電磁クラツチ３８
が接続状態になるとすれば、主駆動手段２５から
モータ３９までの動力伝達経路に大きな負荷がか
かることになる。そこで遅延時間Ｔ１を設定する
ことによつて、主駆動手段２５が不能動化された
後、その慣性による回転が衰えた状態になつて
時、初めて、電磁クラツチ３８を接続状態とし、
これによつて主駆動手段２５からモータ３９まで
の動力伝達経路に過大な負荷がかかることを防
ぐ。 本発明の他の実施例として、モータ３９は電磁
クラツチ３８の遮断時において不能動化されても
よい。 第５図は本発明の他の実施例の第３図に対応し
た展開断面図である。この実施例で注目すべき
は、前述の電磁クラツチ３８が除去され、低速駆
動手段３５の出力軸３６と歯車３７との間に、一
方向クラツチ５７が設けられる。またこの実施例
では、第４図の電気回路において、電磁クラツチ
３８の代りに、低速駆動手段３５のモータ３９が
接続され、遅延回路５２およびダイオード５５を
省略して反転回路４９の出力をANDゲート４５
に直接に与える。その他の構造は前述の実施例と
同様であり、この動作は第２表に示すとおりであ
る。なお、この実施例において、定着ローラ３の
表面温度が180℃に維持されているときであつて、
複写動作時においてはモータ３９は電力付勢され
てもよい。

【表】 本発明の考え方に従えば、主駆動手段２５は、
複写動作時における定着動作中のみ能動化されれ
ばよい。減速歯車列４０は、電磁クラツチ３８か
ら、または一方向クラツチ５７から、スプロケツ
トホイール２１までの間に介在されてもよい。 効 果 以上のように本発明によれば、定着ローラの回
転状態は、定着に適した温度よりも低い、かつ常
温よりも高い温度にて開始するので、定着ローラ
上のトナーは大きな付着力で定着ローラに付着し
ていることはなく、そのトナーは比較的小さい接
着力で定着ローラに付着しているだけであるの
で、定着ローラ相互に無理な力が作用することが
なく、また定着ローラに関連して複写紙を剥離す
るための剥がし板などが損傷するおそれがなくな
る。したがつて定着ローラなどの損傷が防がれ、
また異常音が発生することが防がれる。こうして
定着ローラの表面に温度むらが生じることがなく
なり、複写紙全面にわたつて高品質の定着が達成
されるとともに、定着ローラの変形が防がれ、し
かも定着に適した比較的高温度の回転に起因する
大きな騒音の発生が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側面図、第２図は
第１図示の一部の簡略化した分解斜視図、第３図
は定着ローラ３，４の軸線を含む平面で切断した
展開断面図、第４図は主駆動手段２５および電磁
クラツチ３８に関連する電気回路図、第５図は本
発明の他の実施例の展開断面図である。 １…加熱定着装置、３，４…定着ローラ、５…
ヒータ、１２…剥がし板、２２，３０，５７…一
方向クラツチ、２５…主駆動手段、３５…低速駆
動手段、３８…電磁クラツチ、３９…モータ、４
０…減速歯車列、４４…温度検出素子、５２…遅
延回路、５３…プリントボタン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面にトナー像を有する複写紙を、定着に適
   した温度（定着温度）を有する定着ローラに導い
   て、定着する電子写真複写紙の加熱定着装置にお
   いて、 該定着ローラはそのローラ温度に応じて静止状
   態、又は回転状態をとり、且つ回転状態は、定着
   ローラの表面温度を検出する温度検出素子からの
   信号により、定着に適した温度よりも低いかつ常
   温よりも高い温度にて開始することを特徴とする
   加熱定着装置。 ２ ローラ回転開始温度が、少なくとも常温で凝
   固しているトナーが加熱されることによつて軟化
   する温度以上であつて、且つ定着に適した温度に
   まで昇温する期間中定着ローラの回転によつても
   定着ローラの表面温度むらが無い温度範囲におい
   て定められる特許請求の範囲第１項記載の加熱定
   着装置。 ３ ローラ回転開始温度が100乃至180℃の範囲に
   おいて定められる特許請求の範囲第１項記載の加
   熱定着装置。 ４ 回転状態が定着に適した温度と、該速度より
   も低速の２つの速度回転状態をとる特許請求の範
   囲第１項記載の加熱定着装置。 ５ 定着に適した速度回転状態は、定着ローラ表
   面温度が定着に適した温度であつて、且つ複写動
   作時のみ成されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の加熱定着装置。 ６ 定着ローラを定着に適した速度で駆動するた
   めの主駆動手段と、 前記主駆動手段と定着ローラとの間に介在さ
   れ、主駆動手段から定着ローラへ回転力を伝達す
   る一方向クラツチと、 前記温度検出素子からの出力に応答して、定着
   ローラの表面温度が、(a)前記ローラ回転開始温度
   未満であるとき、主駆動手段を不能動化し、かつ
   電磁クラツチを遮断状態とし、(b)前記ローラ回転
   開始温度から定着に適した温度までの温度範囲で
   あるとき、主駆動手段を不能動化し、かつ低速駆
   動手段を能動化し、かつ電磁クラツチを接続状態
   とし、(c)定着に適した温度であるとき、定着時に
   は主駆動手段を能動化し、かつ電磁クラツチを遮
   断状態とし、定着時以外には主駆動手段を不能動
   化し、かつ低速駆動手段を能動化し、かつ電磁ク
   ラツチを接続状態とする制御手段とを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子写真
   複写機の加熱定着装置。 ７ 前記低速駆動手段は、 モータと、 そのモータと電磁クラツチとの間または電磁ク
   ラツチと定着ローラとの間に介在された減速歯車
   列とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第６
   項記載の電子写真複写機の加熱定着装置。 ８ 前記制御手段は、能動化されている主駆動手
   段が不能動化された直後から、その主駆動手段に
   よる慣性が衰えた時間経過後に、前記電磁クラツ
   チを接続状態にすることを特徴とする特許請求の
   範囲第６項記載の電子写真複写機の加熱定着装
   置。 ９ 定着ローラを定着に適した速度で駆動するた
   めの主駆動手段と、 前記主駆動手段と定着ローラ間に介在され、主
   駆動手段から定着ローラへ回転力を伝達する第１
   一方向クラツチと、 定着ローラを定着に適した速度未満の低速度で
   駆動するための低速駆動手段と、 低速駆動手段から定着ローラへ回転動力を伝達
   する第２一方向クラツチと、 前記温度検出素子からの出力に応答して、定着
   ローラの表面温度が(a)前記ローラ回転開始温度未
   満であるとき、主駆動手段および低速駆動手段を
   不能動化し、(b)前記ローラ回転開始温度から定着
   に適した温度までの温度範囲であるとき、主駆動
   手段を不能動化し、かつ低速駆動手段を能動化
   し、(c)定着に適した温度であるとき、定着時には
   不能動化し、かつ低速駆動手段を能動化する制御
   手段とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電子写真複写機の加熱定着装置。