JP3130771B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やファクシ
ミリ、或は、プリンタ等のように、定着装置を用いて転
写紙上にトナー等の画像形成物を定着させる画像形成装
置に関し、特に、装置本体内に回転可能に保持され且つ
芯金上に少なくとも非晶質と結晶質とに相転移可能な相
転移層を設けた定着ローラを定着手段として用いた画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、複写機等の画像形成装置とし
ては、ドラム状或はベルト状の感光体の表面を帯電器に
よって一様に帯電させると共に露光装置によって感光体
の表面を露光させて静電潜像を形成し、現像器内の現像
ローラによって感光体の表面の静電潜像上にトナーを付
着させて可視像化し、転写装置によって給紙部から給紙
された転写紙の表面に可視像化されたトナーを転写した
後、転写紙の表面に転写されたトナーを定着装置によっ
て熱定着（融着）させる技術が知られている。

【０００３】また、この定着装置には、アルミニウム等
の中空円筒からなる芯金の外周面にトナーの粘性を防止
するためのフッ素樹脂層等の粘着防止層を設けた定着ロ
ーラが設けられていた。

【０００４】しかしながら、このような定着ローラは、
芯金の中空部に回転中線に沿ってハロゲンランプ等のヒ
ータを配置し、その輻射熱によって定着ローラを内側か
ら加熱することでトナーの転写紙への熱定着を可能とし
ている。

【０００５】従って、電源が投入されてから定着ローラ
の外周面が定着に必要な温度に達するまでのウォームア
ップ時間を長時間必要としていた。

【０００６】そこで、定着ローラの中空部の内壁面を黒
化することにより輻射熱を高め、芯金の熱吸収効率を高
めたものや、内壁面に凹凸を設けて表面積を大きくした
もの（特開平４−３４４８３号、特開平４−１３４３８
７号公報）、定着ローラをヒートパイプで構成したもの
（特開平３−１３９６８４号公報）、定着ローラを電磁
誘導加熱するもの（実開平４−５５０５５号公報）、定
着ローラを導電性弾性材料で構成して直接発熱させるも
の（特開平４−１８６２７０号公報）、正特性サーミス
タ材料を用いた円筒状ヒータを定着ローラとするもの
（特開平４−４２１８５号公報）等のように、定着ロー
ラのウォームアップ時間の短縮化を図ったものが各種提
案されている。

【０００７】しかしながら、上述した各公報に記載の技
術は、何れのものにあっても芯金自体の熱伝達が良好で
あることが前提となっており、このために芯金の肉厚を
薄肉とするには機械的な強度の観点から限界があった。

【０００８】従って、定着ローラの構成材料の熱伝導率
に制約されて充分な効果を発揮することができないか、
或は、電源が大きすぎるために実用的ではないという新
たな問題が生じていた。

【０００９】さらに、特開平７−１４０８２３号公報に
示すように、定着ローラに非晶質と結晶質とに相転移す
る相転移層が設けられており、この相転移層を加熱する
ことで非晶質から結晶質に相転移するときの結晶化熱が
発生するため、定着ローラの定着可能温度に到達するま
での立上り時間を短縮することができるというものがあ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如く
構成された画像形成装置にあっては、定着ローラの芯金
上に少なくとも非晶質と結晶質とに相転移可能な相転移
層を設けたという思想のみが開示されており、このよう
な定着ローラを画像形成装置に採用した場合に最適な相
転移を行わしめる技術が開示されていないものであっ
た。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みなされたもので
あって、芯金上に少なくとも非晶質と結晶質とに相転移
可能な相転移層を設けた定着ローラを装置本体内に回転
可能に保持させた際に、最適な相転移を行うことができ
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】その目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、芯金上に少なくとも非晶
質と結晶質とに相転移可能な相転移層を設けた定着ロー
ラが装置本体内に回転可能に保持された画像形成装置に
おいて、前記装置本体への電源供給をＯＮ・ＯＦＦする
メインスイッチと、前記相転移層を加熱・冷却すること
により非晶質と結晶質とに相転移させる加熱・冷却手段
と、画像形成に係わる指令を出力する画像形成指令スイ
ッチと、前記加熱・冷却手段を制御して前記定着ローラ
の温度を所定の定着温度よりも低い予熱温度に保つこと
ができるとともに、前記画像形成指令スイッチの指令を
有効・無効とする予備制御部とを備え、該予備制御部が
ＯＮされると、前記画像形成指令スイッチの指令が無効
となり且つ前記加熱・冷却手段が作動して結晶化してい
る相転移層を非晶質に相転移させ、前記予備制御部がＯ
ＦＦされると、前記画像形成指令スイッチの指令が有効
となり且つ前記加熱・冷却手段が作動して非晶質化して
いる相転移層を結晶質に相転移させることを要旨とす
る。

【００１３】請求項２に記載の発明は、前記加熱・冷却
手段によって前記相転移層が相転移中であることを表示
する表示手段を備えている。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の画像形成装置の実
施の形態を複写機に適用し、図面に基づいて説明する。

【００２３】図１（Ａ）において、複写機１は、装置本
体２と、装置本体２の一方の側面に形成された給紙口
（図示せず）に着脱自在に装着される給紙カセット３
と、装置本体２の他方の側面に形成された排紙口（図示
せず）の下方に着脱自在に装着される排紙トレー４とを
備えている。尚、給紙カセット３は複数設けるようにし
てもよい。

【００２４】装置本体２は、他方の側面に設けられたメ
インスイッチ５と、天面２ａに設けられたコンタクトガ
ラス６と、コンタクトガラス６上に載置された原稿（図
示せず）を覆う圧板７と、複写機構部８を開閉する開閉
体としての本体パネル９とを備えている。

【００２５】複写機構部８は、ドラム状の感光体（図示
せず）、感光体の表面を一様に帯電させる帯電ユニット
１０、露光ユニット（図示せず）、現像器ユニット１
１、トナーボトル１２、定着ローラ１３を有する定着ユ
ニット１４、搬送・定着時に発生した廃棄トナーを回収
する廃棄トナー回収ボトル１５を備えている。

【００２６】これら各駆動系はメインスイッチ５がＯＮ
の時に天面２ａに設けられた操作・表示部１６のスター
トスイッチ１７の押圧によって駆動開始され、その際の
複写枚数や各種機能の状態は液晶表示パネル１８に表示
される。また、操作・表示部１６には予熱モード選択ス
イッチ１９が設けられている。

【００２７】尚、この予熱モード選択スイッチ１９の作
用は後述するが、この予熱モード選択スイッチ１９を設
けずに所定時間複写が実行されない場合には自動的に予
熱モードを実行させることも可能である。

【００２８】本体パネル９の内壁面９ａには、装置本体
２に設けられた磁石２０に吸着してその磁力によって閉
成状態が維持される金属板２１が設けられている。

【００２９】この金属板２１には、本体パネル９を閉成
状態とした時に装置本体２に形成された開口２ｂに挿入
される突片２１ａが形成されている。この際、突片２１
ａの先端は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、装置本
体２に設けられたパネル開閉検知スイッチ２２に当接
し、これにより本体パネル９の開閉状態が検知される。
また、突片２１ａの略中央にはロック孔２１ｂが形成さ
れており、装置本体２に設けられた開放禁止手段として
のソレノイド２３のピン２３ａが伸長してロック孔２１
ｂと係合することにより本体パネル９の開放が禁止され
る。

【００３０】尚、このような本体パネル９の開放禁止手
段は、金属板２１に吸着する電磁石や、ロック孔２１ｂ
と係合可能な楔状のロック片並びにこのロック片を回転
させる正逆転モータなど、特に限定されるものではな
い。

【００３１】定着ローラ１３は、図示しないアルミニウ
ム等の金属からなる加圧ローラに接触状態で従動回転す
る。また、定着ローラ１３は、図１（Ｂ）に示すよう
に、熱伝導率の良好なアルミニウム合金等の金属からな
る中空な略円筒状の芯金２４、芯金２４の外壁面に設け
られた相転移層２５、相転移層２５を覆う保護層２６、
芯金２４の内壁面に設けられたペルチェ効果型素子から
なる内筒２７を備えている。

【００３２】相転移層２５は、非晶質と結晶質とに相転
移が可能な周期率表（長周期型）のＩＩＩＢ族〜ＶＩＢ
族に属する元素から１種以上選択された材料からなり、
例えば、カルコゲン、カルコゲナイド化合物、セレン、
セレン・テルル合金、ゲルマニウム・テルル合金、イン
ジウム・セレン合金、インジウム・テルル系合金、アン
チモン・セレン系合金、アンチモン・テルル系合金等が
ある。

【００３３】尚、相転移層２５は、結晶化温度が８０℃
〜２００℃の範囲内にある材料が望ましく、図３に示す
ように、定着ローラ１３の外周面の好ましいトナー定着
温度Ｔが１８０℃であること、並びに、相転移層２５の
結晶化の際に集中して熱が発生することが好ましいこと
を考慮すると、特に、セレン又はセレン・テルル合金が
最適となる。

【００３４】保護層２６は、相転移層２５が溶融状態に
あるときにその構成する物質が流出するのを防止する役
割を果たす。この保護層２６は、トナーの粘着を防止す
る役割を果たす材料でも良いし、熱伝導率の高い金属か
ら構成してその外周面にフッ素樹脂層等の粘着防止層を
構成したものでも良い。

【００３５】内筒２７は定着ローラ１３の外周面をトナ
ー定着温度Ｔにまで高める機能を有する。また、内筒２
７は、導電線２８，２８を介して流れる電流の方向によ
り、非晶質化した相転移層２５の加熱溶融、結晶化した
相転移層２５の加熱溶融、溶融状態の相転移層２５の吸
熱冷却を行うもので、加熱手段・溶融手段・非晶質化手
段の機能を全て具備する。この際、定着ローラ１３の外
周面の温度と相転移層２５の温度とは略同じとなる。

【００３６】尚、定着ローラ１３内にハロゲンランプを
挿通し、その輻射熱を利用して定着ローラ１３の昇温を
図ってもよい。この際、溶融状態の相転移層２５の冷却
手段としては自然放熱やファン等による冷風吸熱等があ
る。

【００３７】一方、装置本体２の内部には、図４に示す
ように、制御装置としてのマイクロプロセッサ（ＣＰ
Ｕ）２９が設けられている。

【００３８】ＣＰＵ２９には、リードオンリーメモリ
（ＲＯＭ）３０が接続されていると共に、入出力インタ
ーフェース（Ｉ／Ｏ）３１を介してメインスイッチ５が
接続され、このメインスイッチ５のＯＮにより各種駆動
系の駆動が可能となっている。また、ＣＰＵ２９には、
スタートスイッチ１７や液晶表示パネル１８、或は、予
熱モードスイッチ１９等の操作・表示部１６の各種スイ
ッチ等の他、パネル開閉検知スイッチ２２、開放禁止手
段としてのソレノイド２３、非晶質化手段としての内筒
２７（導電線２８の接続）、タイマ回路３２、電源遅延
回路３３、転写紙の詰まりを検知するジャム検知センサ
３４、トナーボトル１２内のトナーの残量を検知するト
ナー検知センサ３５、廃棄トナーボトル１５内の回収ト
ナー量を検知する廃棄トナー検知センサ３６、感光体に
付着した残存トナーをクリーニングするクリーニングブ
レード（図示せず）の汚れを検知するブレード汚れ検知
センサ３７等が接続されている。

【００３９】尚、溶融・冷却を行う非晶質化手段として
の内筒２７を使用しない場合には、Ｉ／Ｏ３１を介して
ハロゲンランプやヒータ等の加熱手段やファン等の冷却
手段がＣＰＵ２９に接続される。

【００４０】ＣＰＵ２９は、複写作業に必要な各種の制
御を統括する機能を果たし、ＲＯＭ３０には、その際の
優先や割り込み等の制御を行うためのプログラムが書き
込まれている。

【００４１】タイマ回路３２は、予熱モードスイッチ１
９に連動し、複写作業が一旦終了した時にカウントを開
始し、再び複写作業が行われれるとカウントをクリアす
るもので、複写作業が終了してから所定時間再度の複写
作業が行われなかった場合に定着ローラ１３を予熱状態
とすべく信号を出力する。

【００４２】電源遅延回路３３は、メインスイッチ５が
ＯＦＦされた際に相転移層２５の加熱・冷却を行うべく
内筒２７へ一定時間電源供給を継続する。

【００４３】図５は、このような画像形成装置１を立ち
上げた場合の基本的なフローチャートを示す。

【００４４】（ステップ１）先ず、ステップ１では、メ
インスイッチ５がＯＮされたか否かが判断され、メイン
スイッチ５がＯＮされるとステップ２へと移行し、メイ
ンスイッチ５がＯＮされていない場合にはメインスイッ
チ５がＯＮされるまで待機状態となる。

【００４５】（ステップ２）ステップ２では、メインス
イッチ５がＯＮされたことに基づき、このメインスイッ
チ５のＯＮと同時に定着ローラ１３を加熱すべく内筒２
７へ電流が流れ、この電流により内筒２７の昇熱が開始
して相転移層２５を加熱してステップ３へと移行する。

【００４６】相転移層２５が加熱されると、非晶質から
結晶質への相転移が開始して結晶化熱が発生し、この結
晶化熱により定着ローラ１３の外周面の温度上昇が促進
される。

【００４７】尚、この加熱はトナー定着時に必要な熱量
を与えるためのヒータや加熱専用の部材によっても良
い。この際の加熱は相転移層２５に相転移を発生させる
ためのものであるが、従来と同様にトナー定着温度まで
の昇温にも用いる。即ち、結晶化熱が必ずしも定着可能
温度にまで定着ローラ１３を加熱するだけの熱量を有し
ていないことがあるため、予備的な意味を含めての加熱
となる。

【００４８】この際、結晶化熱のみで立上りに必要な熱
量を得ることができれば特にその相転移をするために必
要な加熱を行うのみで、その後の加熱は必要がなくな
る。

【００４９】一方、定着ローラ１３の好ましいトナー定
着温度Ｔは１８０℃であり、相転移層２５にセレンを用
いた場合、図３に示したように、相転移層２５の結晶化
開始温度Ｔｃは約１２０℃、融点Ｔｍは約２１７℃、定
着下限温度Ｔ’は１６０℃、予熱温度Ｔ”は結晶化開始
温度Ｔｃよりも低い１００℃付近である。尚、予熱温度
Ｔ”での相転移層２５は非晶質である。

【００５０】（ステップ３）ステップ３では、内筒２７
の昇熱に伴う相転移層２５の加熱により定着ローラ１３
の外周面がトナー定着温度Ｔに達したか否かが判断さ
れ、トナー定着温度Ｔに達するとコピー可能状態とな
り、トナー定着温度Ｔに達していない場合にはステップ
２へとループしてトナー定着温度Ｔに達するまで内筒２
７による昇熱が継続される。

【００５１】このように、非晶質から結晶質へと相転移
させる加熱工程をメインスイッチ５のＯＮに連動させて
相転移層２５に結晶化熱を発生させるため、定着ローラ
１３を含めた定着ユニット１４の立ち上げを素早く行う
ことができる。

【００５２】図６は、画像形成装置１を通常の使用状態
でメインスイッチ５をＯＦＦしてから実際の作業が終了
する迄の基本的なフローチャートを示す。

【００５３】（ステップ１１）ステップ１１では、メイ
ンスイッチ５がＯＦＦされたか否かが判断（例えば、電
源供給の遮断を検知する。周知のソフトスイッチとする
ことで検知可能。）され、メインスイッチ５がＯＦＦさ
れた場合にはステップ１２へと移行し、メインスイッチ
５がＯＦＦされない場合、即ち、メインスイッチ５がＯ
Ｎされている状態であればその状態が維持される。

【００５４】（ステップ１２）ステップ１２では、メイ
ンスイッチ５がＯＦＦされたということは複写作業を行
わないということであり、このままでは相転移層２５は
結晶質化したままであるため、結晶質化している相転移
層２５を非晶質化させる作業を行うために電源遅延回路
３３を作動させ、ステップ１３へと移行する。

【００５５】（ステップ１３）ステップ１３では、遅延
された電源により内筒２７へ電流を流し（昇熱時と同方
向）結晶質化状態の相転移層２５を再度溶融するために
内筒２７を加熱し、ステップ１４へと移行する。

【００５６】（ステップ１４）ステップ１４では、相転
移層２５が内筒２７の加熱により融点Ｔｍ以上に溶融さ
れたか否かが判断され、溶融された場合にはステップ１
５へと移行し、溶融されていない場合には溶融されるま
で加熱を継続する。

【００５７】（ステップ１５）ステップ１５では、相転
移層２５の溶融が完了したことに伴って電源遅延回路３
３の作動を停止する。

【００５８】これにより、その後の自然放熱、或は、フ
ァンの冷却風、内筒２７へ電流を流して（昇熱時と逆方
向）吸熱作用を働かせる等により相転移層２５を非晶質
化しておき、再駆動時には非晶質化した状態からの立ち
上げを可能とする。この際、ファンや内筒２７へ電源供
給する場合には、非晶質化終了まで電源遅延回路３３の
作動を継続（非晶質化した時点で電源供給を停止しても
よい。）する。また、電源遅延回路３３による電源供給
を定着ローラ１３に係わるもののみとし、液晶表示パネ
ル１８等への電源供給を行わないようにしてもよい。

【００５９】

【実施例１】次に、本発明の画像形成装置の実施例１を
図７のフローチャートに基づいて説明する。尚、この実
施例１におけるルーチンは、図５に示したルーチンに基
づいてコピーが可能な状態となっているときを前提とす
る。

【００６０】（ステップ２１）ステップ２１では、予熱
モードがＯＮされたか否かが判断され、予熱モードがＯ
ＮされるとＩ／Ｏ３１を経てＣＰＵ２９に信号が出力さ
れると共に、このＣＰＵ２９から液晶表示パネル１８に
装置本体１の立ち上げを認識させる表示を行なわせる旨
の命令信号が出力されてステップ２２へと移行し、予熱
モードがＯＮされていない場合にはステップ２１を継続
して監視する。

【００６１】ところで、この際の予熱モードとは、主
に、定着ローラ１３への電源供給のみを行うと共に、定
着ローラ１３への電源供給をも少なくして省エネルギー
化を実現したものであって、予備制御部により実行され
る。また、予備制御部はスタートスイッチ１７等の操作
・表示部１６からの画像形成に係わる指令を出力する画
像形成指令スイッチの指令を有効（ＯＦＦのとき）・無
効（ＯＮのとき）とする機能も有する。尚、その予熱モ
ードのＯＮ・ＯＦＦは画像形成装置の機種毎の設定によ
って異なる。

【００６２】例えば、予熱モードスイッチ１９のＯＮ・
ＯＦＦに連動して予熱モードがＯＮ・ＯＦＦするもの、
予熱モードスイッチ１９をＯＮするとタイマ３２が作動
し、所定時間何も操作がされないと予熱モードへと入
り、所定時間内に何等かの操作がされる毎にタイマ３２
をクリアするもの、予熱モードスイッチ１９を廃止して
常にタイマ３２を作動させて操作の有無を監視するもの
等がある。尚、実施例１では予熱モードスイッチ１９の
ＯＮ・ＯＦＦに連動して予熱モードがＯＮ・ＯＦＦする
場合で説明する。

【００６３】（ステップ２２）ステップ２２では、ステ
ップ２１で予熱モードが実行されたことに伴い、図５の
ルーチンで結晶質化した相転移層２５を非晶質化するた
めに内筒２７により加熱を開始し、ステップ２３へと移
行する。

【００６４】（ステップ２３）ステップ２３では、内筒
２７に加熱された相転移層２５が溶融状態にあるか否か
が判断され、より具体的には相転移層２５が融点Ｔｍ以
上に達したか否かが判断され、融点Ｔｍ以上に達した場
合にはステップ２４へと移行し、融点Ｔｍに達していな
い場合にはこのまま加熱を継続する。

【００６５】（ステップ２４）ステップ２４では、溶融
状態の相転移層２５を非晶質とするために内筒２７によ
り冷却を開始し、ステップ２５に移行する。尚、結晶質
の相転移層２５を一旦溶融した後に冷却を行うのは、時
間的な問題と共に、相転移を徐々に行うと材料の劣化に
つながるためである。

【００６６】（ステップ２５）ステップ２５では、相転
移層２５が非晶質化されたか否かが判断され、非晶質化
された場合にはこの状態を維持するように内筒２７が制
御され、非晶質化が終了していない場合にはこのまま冷
却を継続する。この際、非晶質化維持には、例えば、サ
ーミスタ等の温度検知センサにより定着ローラ１３の温
度を検知し、所定の下限温度以下となると内筒２７で加
熱する。

【００６７】尚、この際の非晶質化とは、メインスイッ
チ５をＯＮしてから定着ローラ１３が定着可能状態とな
るまでの時間よりも予熱モードが解除されてから定着ロ
ーラ１３が定着可能状態となるまでの時間を短縮するた
めのものであるため、定着ローラ１３の結晶質化開始温
度Ｔｃよりも低い温度で且つその近傍となることが臨ま
しい。

【００６８】そして、予熱モードが解除された場合に
は、再度、内筒２７により加熱を開始して定着ローラ１
３を定着可能とする。また、予熱状態を結晶質化開始温
度Ｔｃよりも低い温度で且つその近傍とすることによ
り、予熱モード解除後の結晶化熱を利用した定着ローラ
１３の加熱を行うことができると共に相転移層２５の劣
化防止にもなる。

【００６９】

【実施例２】次に、本発明の画像形成装置の実施例２を
図８のフローチャートに基づいて説明する。尚、この実
施例２におけるルーチンにおいても実施例１と同様にコ
ピーが可能な状態となっている時を前提とする。また、
上述したステップと同一のルーチンには同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００７０】（ステップ３１）この実施例２のステップ
３１は、ステップ２１で予熱モードがＯＮされたことに
伴い、ステップ２２以降のルーチンが処理されることを
認識させるため、液晶表示パネル１８に『定着装置初期
化中です。しばらくお待ち下さい。』等のメッセージを
表示させ、この後、ステップ２２以降のルーチンが処理
されてステップ２５で非晶質化が終了するとステップ３
２へと移行する。

【００７１】これにより、本体パネル９が開放されて雰
囲気の変化による溶融化熱の阻害等を防止する。尚、液
晶表示パネル１８への表示の他、音声、或は、メッセー
ジの記載されたランプの点灯又は点滅等によるものでも
良い。

【００７２】（ステップ３２）ステップ３２では、予熱
モードとするための相転移層２５の非晶質化が終了した
ことに伴い、液晶表示パネル１８の表示をＯＦＦして作
業を終了する。尚、この表示ＯＦＦは、ステップ２３と
ステップ２４との間、即ち、加熱が終了した時点で行っ
てもよい。

【００７３】

【実施例３】次に、本発明の画像形成装置の実施例３を
図９のフローチャートに基づいて説明する。尚、この実
施例３におけるルーチンにおいても実施例１と同様にコ
ピーが可能な状態となっているときを前提とする。ま
た、上述したステップと同一のルーチンには同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００７４】（ステップ４１）ステップ４１は、ステッ
プ２１で予熱モードがＯＮされた場合、実施例２で説明
した本体パネル９を開放して雰囲気の変化による溶融化
熱の阻害等を強制的に防止するため、ソレノイド２３の
ピン２３ａを伸長させて本体パネル９をロックさせるも
ので、この後、ステップ２２以降のルーチンが処理され
てステップ２５で非晶質化が終了するとステップ４２へ
と移行する。

【００７５】（ステップ４２）ステップ４２は、ステッ
プ２５で非晶質化が終了したことに伴い、本体パネル９
を開放しても差し支えがなくなるためにソレノイド２３
のピン２３ａを収縮させて本体パネル９の開放禁止（ロ
ック）を解除し、以下、予熱モードが継続される。

【００７６】

【実施例４】次に、本発明の画像形成装置の実施例４を
図１０のフローチャートに基づいて説明する。尚、この
実施例４におけるルーチンにおいても実施例１と同様に
コピーが可能な状態となっているときを前提とする。ま
た、上述したステップと同一のルーチンには同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００７７】この実施例４では、上述した実施例３での
開放禁止の解除を、加熱が終了した時点、即ち、ステッ
プ２３とステップ２４との間で行うようにしたもので、
雰囲気が阻害されたくないのは特に、加熱中であるた
め、この加熱中にのみ本体パネル９の開放を禁止したも
のである。

【００７８】

【実施例５】次に、本発明の画像形成装置の実施例５を
図１１のフローチャートに基づいて説明する。尚、この
実施例５におけるルーチンにおいても実施例１と同様に
コピーが可能な状態となっているときを前提とする。上
述したステップと同一のルーチンには同一の符号を付し
てその説明を省略する。

【００７９】（ステップ２１）この実施例５におけるス
テップ２１の予熱モードＯＮとは、上述した各実施例の
ように予熱モードのＯＮと共に定着ローラ１３の温度制
御を実行するものではなく、タイマ３２を用いてこのカ
ウント結果により画像形成装置の使用状況を判断して自
動的に定着ローラ１３の温度制御を行うモードがＯＮさ
れていることを示し、このモード選択がなされるとステ
ップ５１へと移行する。

【００８０】（ステップ５１）ステップ５１では、予熱
モードスイッチ１９のＯＮ操作の後、若しくは、その後
のスタートスイッチ１７の押圧などの何等かの操作指令
が所定時間行われていないかを検出するもので、これら
の操作が行われる毎にカウントがクリア（ループされ
る）され、所定時間経過した場合にはステップ５２へと
移行する。

【００８１】（ステップ５２）ステップ５２では、タイ
マ３２のカウントが終了すると、定着ローラ１３への電
源供給を停止して定着ローラ１３の温度を監視し、自然
冷却による定着ローラ１３の外周面温度が定着可能下限
温度Ｔ’に達したか否かが判断される。

【００８２】即ち、タイマ３２のカウントが終了してか
ら直ちに相転移を開始するのではなく、自然冷却による
定着ローラ１３の外周面温度が定着可能下限温度Ｔ’に
達するまでの時間が経過した後に相転移を開始すること
で一定の猶予期間を設けることができる。

【００８３】この猶予期間は、例えば、タイマ３２のカ
ウント終了と略同時に何等かの操作がなされた場合、相
転移作業は開始されてしまっているため、相転移が完了
するまでオペレータが待機しなければならないという消
費電力並びに作業時間の無駄を防止するためのもので、
定着ローラ１３への電源供給は停止しているため節電と
いう予熱モードとしての効果を確保しつつタイマ３２の
カウント時間を延長することができる。従って、ステッ
プ５２に相当する範囲Ｄは定着可能範囲内を限界とし、
定着可能下限温度Ｔ’に達したならばステップ２２へと
移行して以下、ステップ２３〜ステップ２５の予熱作業
が実行される。

【００８４】尚、この猶予期間を確保するための一旦冷
却は、上述した自然冷却によって猶予期間の確保並びに
消費電力の無駄防止を実現するものの他、内筒２７によ
る強制冷却によって猶予期間を確保するのみでもよい。

【００８５】

【実施例６】次に、本発明の画像形成装置の実施例６を
図１２のフローチャートに基づいて説明する。尚、この
実施例６におけるルーチンにおいても、実施例１と同様
にコピーが可能となっているときを前提とする。また、
上述したステップと同一のルーチンには同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００８６】（ステップ５１）この実施例におけるステ
ップ５１は、実勢例５と同一の判断をした後、その判断
結果が所定時間経過していればステップ２４へと移行
し、所定時間が経過していなければステップ６１へと移
行する。

【００８７】（ステップ２４） このステップ２４は、定着ローラ１３をステップ５２の
定着可能下限温度Ｔ’まで強制的に冷却するもので、冷
却手段としては内筒２７によるものの他、冷却ファンな
どが考えられる。そして、この強制冷却によって定着可
能下限温度Ｔ’にまで達したならば実施例５と同様にス
テップ２２からステップ２５に至るルーチンが処理され
る。尚、上記実施例５と同様にここでのステップ２４を
廃止して自然冷却としてもよい。また、この際のステッ
プ２５の非晶質化とは結晶質化開始温度Ｔｃよりも低い
温度であれば、その近傍でなくとも良い。

【００８８】（ステップ６１）ステップ６１では、タイ
マ３２のカウント中に何等かの指令がされたか否かが判
断され、カウント中に指令がされた場合にはステップ６
２へと移行し、指令がない場合にはステップ５１へとル
ープされる。

【００８９】（ステップ６２）ステップ６２では、定着
ローラ１３の外周面温度が定着可能な温度にあるか否か
が判断され、定着可能範囲にある場合にはステップ６５
へと移行し、定着可能な範囲に無い場合にはステップ２
２からステップ２５に至るルーチンにより相転移層２５
を非晶質化してステップ６３へと移行する。

【００９０】（ステップ６３，６４）ステップ６３で
は、非晶質化された相転移層２５を加熱してステップ６
４へと移行し、ステップ６４では加熱された相転移層２
５により定着ローラ１３の外周面が定着可能温度に達し
たか否かが判断され、定着可能温度に達するまで加熱を
継続して定着可能温度となった場合にはステップ６５へ
と移行する。

【００９１】（ステップ６５）ステップ６５では、ステ
ップ６２の判断結果若しくはステップ６４の判断結果に
より定着ローラ１３が定着可能となっていることによ
り、コピー作業が可能となっている旨をオペレータに知
らせるべく液晶表示パネル１８に表示をする。

【００９２】

【実施例７】次に、本発明の画像形成装置の実施例７を
図１３のフローチャートに基づいて説明する。尚、この
実施例７におけるルーチンにおいても、実施例１と同様
にコピーが可能となっているときを前提とする。また、
上述したステップと同一のルーチンには同一の符号を付
してその説明を省略する。

【００９３】この実施例７では、上述した実施例６にお
いて、ステップ２２とステップ２３との間、並びにステ
ップ２４とステップ２５との間にステップ６１を介在さ
せ、相転移層２５の加熱若しくは冷却期間中において何
等かの指令がなされた場合、定着ローラ１３の外周面が
定着可能となっているときにはそのままコピー作業を可
能とすると共に、定着可能温度にないときにはステップ
６２へと移行して定着可能温度とするように定着ローラ
１３を制御するものである。

【００９４】図３は、このような実施例７の一連のルー
チンに基づく定着ローラ１３の外周面温度の変化を示
し、範囲Ａはステップ１からステップ３に至る定着ロー
ラ１３の立ち上げ（ウォームアップ）範囲で、この範囲
の相転移により結晶化熱が発生する。尚、結晶化熱が発
生すれば、基本的には内筒２７による加熱を停止してよ
い。

【００９５】範囲Ｂはステップ３以降のトナー定着可能
範囲で、この範囲により画像形成作業を行う。尚、図３
のグラフには表していないが、このまま放置しておくと
定着ローラ１３の外周面温度は下降するため、定着可能
下限温度Ｔ’との間で定着ローラ１３の外周面温度が維
持されるようにＣＰＵ２９が内筒２７を制御する。

【００９６】範囲Ｃはステップ５１での範囲Ｂにおける
タイマ３２のカウント範囲で、タイマ３２を設けないタ
イプ（実施例１〜４）の場合にはこの範囲Ｃの終点で予
熱モードスイッチ１９が押圧されたと仮定される。

【００９７】範囲Ｄは、カウント終了後若しくは予熱モ
ードスイッチ１９の押圧後から予熱作業に入る前の有余
範囲でステップ５２に相当する。

【００９８】尚、範囲Ｃ並びに範囲Ｄの両方を待機範囲
とする他、範囲Ｃを廃止してこの範囲Ｄを範囲Ｃの代わ
りとしてもよいし、その逆でもよい。さらに、範囲Ｄで
は内筒２７への電源供給を停止して消費電力を減らすこ
とができるという効果を奏する。

【００９９】範囲Ｅはステップ２２に基づく加熱範囲、
範囲Ｆは範囲Ｅとの境界において融点Ｔｍ以上に達した
ことによるステップ２４，２５に基づく冷却範囲、範囲
Ｇは範囲Ｆにおいてある条件下での定着可能範囲、範囲
Ｈは予熱範囲、範囲Ｉは範囲Ｈとの境界で何等かの操作
がなされたことに基づく再加熱・定着範囲を示す。

【０１００】尚、範囲Ｇにおいて、ある条件とは、相転
移層２５が固化されていることと、ある程度の非晶質化
が完了していることであり、セレンはこの条件を満たす
相転移層２５としての材料に有用である。

【０１０１】

【実施例８】次に、本発明の画像形成装置の実施例８を
図１４のフローチャートに基づいて説明する。尚、実施
例８におけるルーチンにおいては、予熱モードが実行さ
れて定着ローラ１３の外周面温度が予熱温度Ｔ”となっ
ているときを前提とする。

【０１０２】（ステップ７１）ステップ７１では、予熱
モードがＯＦＦされたか否かが判断され、予熱モードが
ＯＦＦされていなければこのまま予熱モードが継続さ
れ、予熱モードを解除してコピー作業を行うために、予
熱モードスイッチ１９のＯＦＦ操作、或は、何等かの操
作指令がなされたことに基づいてステップ７２へと移行
する。

【０１０３】（ステップ７２）ステップ７２では、予熱
モードがＯＦＦされたことに伴い、定着ローラ１３を定
着可能とするために非晶質の相転移層２５の加熱を開始
し、ステップ７３へと移行する。

【０１０４】（ステップ７３）ステップ７３では、定着
ローラ１３の外周面温度が定着可能温度となったか否か
が判断され、定着可能温度以下の場合には加熱を継続
し、定着可能温度となった場合には加熱作業が停止す
る。

【０１０５】尚、予熱モードがＯＮのとき、即ち相転移
層２５が非晶質のときにメインスイッチ５がＯＦＦされ
た場合には、相転移層２５の加熱・冷却を強制的に行う
ことなくそのまま電源供給が停止されて非晶質がそのま
ま維持され、次回の立ち上げの際に結晶化熱を利用する
ことができる。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置にあっては、装置本体への電源供給をＯＮ・ＯＦＦ
するメインスイッチと、相転移層を加熱・冷却すること
により非晶質と結晶質とに相転移させる加熱・冷却手段
と、画像形成に係わる指令を出力する画像形成指令スイ
ッチと、加熱・冷却手段を制御して定着ローラの温度を
所定の定着温度よりも低い予熱温度に保つことができる
とともに、画像形成指令スイッチの指令を有効・無効と
する予備制御部とを備え、予備制御部がＯＮされると、
画像形成指令スイッチの指令が無効となり且つ加熱・冷
却手段が作動して結晶化している相転移層を非晶質に相
転移させ、予備制御部がＯＦＦされると、画像形成指令
スイッチの指令が有効となり且つ加熱・冷却手段が作動
して非晶質化している相転移層を結晶質に相転移させる
ことにより、芯金上に少なくとも非晶質と結晶質とに相
転移可能な相転移層を設けた定着ローラを装置本体内に
回転可能に保持させた際に、最適な相転移を行うことが
できる。

【０１０７】加熱・冷却手段によって相転移層が相転移
されていることにより、一つの装置での加熱・冷却を安
価に行うことができる。

【０１０８】加熱・冷却手段によって相転移層が相転移
されている間は装置本体を開閉する開閉体の開放を禁止
することにより、開閉体の開放に伴う雰囲気の変化を防
止することができる。

【０１０９】開放禁止手段は相転移層が溶融中の時に開
閉体の開放を禁止することにより、雰囲気の変化による
妨げ防止を必要な時のみとすることができる。

【０１１０】予備制御部がＯＮされると、相転移層を一
旦冷却した後、加熱・冷却手段によって相転移層を溶融
させることにより、冷却する時間を待機時間として利用
することができる。

【０１１１】予備制御部がＯＮされたときの一旦冷却
は、相転移層の定着可能下限温度にまで冷却することに
より、猶予期間を最大限にまで確保することができる。

【０１１２】予備制御部がＯＮされたときの一旦冷却中
に予備制御部がＯＦＦされた場合には定着可能とするこ
とにより、即座の画像形成作業に対応することができ
る。

【０１１３】予備制御部がＯＮされて相転移層を相転移
させている途中の定着可能範囲内温度にあるときに予備
制御部がＯＦＦされた場合にはそのまま定着可能とする
ことにより、相転移中での画像形成作業の対応化を広く
確保することができる。

【０１１４】予備制御部がＯＮされて相転移層の非晶質
化が完了した後に予備制御部がＯＦＦされた場合には加
熱・冷却手段により相転移層を加熱することにより、定
着ローラの立ち上げをスタート時と同様に素早く行うこ
とができる。

【０１１５】予備制御部がＯＮされて相転移層の非晶質
化が完了した後にメインスイッチがＯＦＦされた場合に
は、そのまま非晶質を維持することにより冷却のための
電源供給を不要とした消費電力の無駄を廃止したもので
ありながら、次回のスタート時の立ち上げを素早く行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置を示
し、（Ａ）は画像形成装置の外観を示す本体パネル開放
状態の正面図、（Ｂ）は定着ローラの断面図である。

【図２】同じく、（Ａ）はパネル開放禁止手段のパネル
開放状態での断面図、（Ｂ）はパネル開放禁止手段によ
るパネル開放禁止状態の断面図である。

【図３】同じく、相転移層（定着ローラ）の温度変化を
示すグラフ図である。

【図４】同じく、要部のブロック図である。

【図５】同じく、メインスイッチをＯＮして結晶質化す
るまでの一例を示すフローチャート図である。

【図６】同じく、メインスイッチＯＦＦして非晶質化す
るまでの一例を示すフローチャート図である。

【図７】同じく、実施例１を示すフローチャート図であ
る。

【図８】同じく、実施例２を示すフローチャート図であ
る。

【図９】同じく、実施例３を示すフローチャート図であ
る。

【図１０】同じく、実施例４を示すフローチャート図で
ある。

【図１１】同じく、実施例５を示すフローチャート図で
ある。

【図１２】同じく、実施例６を示すフローチャート図で
ある。

【図１３】同じく、実施例７を示すフローチャート図で
ある。

【図１４】同じく、実施例８を示すフローチャート図で
ある。

【符号の説明】

１…画像形成装置（装置本体） ５…メインスイッチ １３…定着ローラ ２４…芯金 ２５…相転移層 ２７…内筒（加熱手段・溶融手段・非晶質化手段）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−140823（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 G03G 21/00 370 - 502 F16C 13/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯金上に少なくとも非晶質と結晶質とに相
   転移可能な相転移層を設けた定着ローラが装置本体内に
   回転可能に保持された画像形成装置において、 前記装置本体への電源供給をＯＮ・ＯＦＦするメインス
   イッチと、 前記相転移層を加熱・冷却することにより非晶質と結晶
   質とに相転移させる加熱・冷却手段と、 画像形成に係わる指令を出力する画像形成指令スイッチ
   と、前記加熱・冷却手段を制御して前記定着ローラの温度を
   所定の定着温度よりも低い予熱温度に保つことができる
   とともに、前記 画像形成指令スイッチの指令を有効・無
   効とする予備制御部とを備え、 該予備制御部がＯＮされると、前記画像形成指令スイッ
   チの指令が無効となり且つ前記加熱・冷却手段が作動し
   て結晶化している相転移層を非晶質に相転移させ、 前記予備制御部がＯＦＦされると、前記画像形成指令ス
   イッチの指令が有効となり且つ前記加熱・冷却手段が作
   動して非晶質化している相転移層を結晶質に相転移させ
   る ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記加熱・冷却手段によって前記相転移層
   が相転移中であることを表示する表示手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。