JPH0336579A - 定着装置用の加熱装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は定着装置用の加熱装置に関するものである。

［従来の技術１ 従来の電子写真装置やインクジェットプリンタ等に用い
られる熱による定着装置としては添付図面の第９図に示
されるものが挙げられる。

第９図において７は定着ローラで、熱伝導の良い金属シ
リンダで構成されており表面に薄い離型性物質のコーテ
ィングをほどこされている。上記定着ローラ７に圧接し
て配設された加圧ローラ８は、熱伝導の良い金属シリン
ダ９と、該金属シリンダ９の表面に被覆されたシリコー
ンゴム等の離型性の弾性体ＩＯとを有している。

定着ローラ７の内部には加熱ヒータ１１が配設され、ま
た、定着ローラ表面には温度検出素子１２が当接してお
り、定着ローラ７を所定温度に制御する。また、定着ロ
ーラ７と加圧ローラ８の圧接部の近傍には、未定着トナ
ー像を担持した記録材１３を上記圧接部へと導く進入ガ
イド１４が該圧接部に対向配設されている。

上記定着ローラ７の材質にはアルミニウム。

鉄、ＳＵＳ等の金属材料が用いられるが、一般に単位長
さ（ＩＣ−）当り所定値（例えば１ｋｇ前後）の圧力が
定着ローラと加圧ローラ間に加わるからそれに耐えるよ
うな芯金の厚みとして数鵬鵬の厚みを要する。

このような比較的厚い芯金な定着に必要な温度に温める
と共に連続的に記録材１３を通紙定着処理するには、十
分定着処理かできるだけの熱を定着ローラに蓄熱する必
要がある。そのため、ウオームアツプ時は一枚の記録材
１３の定着に必要な温度よりも比較的高い温度で制御す
る必要があった。

一方、コピースピードが特に遅い複写装置においては連
続通紙を行なった場合でも定着ローラが時間当りに紙に
奪われる熱量が少ないから、定着ローラの蓄熱は少なく
ても良い。したがって、定着ローラ７の肉厚を薄くして
１ｍｍ前後の芯金を使うことができる。この場合には定
着ローラ７が所定の温度まで昇温する時間は特に短くす
ることができるが、ウオームアツプ後すぐにコピーをす
ると連続コピーの初めの数枚においては定着性か悪くな
ってしまうという問題点があった。これは、コピーの初
めは室温の加圧ローラと室温の紙両者が熱容量の少ない
加熱された定着ローラから熱を奪うためで、ある、そこ
でつオームアップ中に定着ローラと加圧ローラの回転を
始める手法がとられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記二つの従来の手法のうち、つオーム
アップ時に定着ローラの設定温度を定着温度よりも高く
設定する手法においては、定着ローラへの大量のトナー
の付着を防止するために、高温オフセット温度以上に設
定温度を上げることができず、また高温オフセット付近
まで温度を上げるにはウオームアツプ時間か長くなると
いう問題点があった。

一方、ウオームアツプ中に定着ローラと加圧ローラを協
動回転をさせる手法におい・てはつオームアップ時間か
特に長くなるという問題点があった。さらに、この手法
にあっては高速の複写機においても、定着ローラと加圧
ローラの圧力を大きくしてより定着がしやすいようにし
ているために芯金の肉厚やローラ径か大きく、熱容量も
大きなものとなるのでウオームアツプ時間が長くなると
いう問題点があった。

上記問題点を解決する手法として電源の容量を大きくす
ることが考えられるが、日本国内においては商用電源は
１００Ｖ／１５Ａが一般的であり実現化は困難であった
。

本発明は、上記問題点を解決し、大容量の電源を使用す
ることなくウオームアツプの目標となる設定温度を下げ
、つオームアップ時間を短縮し、高速複写を可能とする
定着装置用の加熱装置を提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、本発明によれば、まず第一に、ヒータ駆動
手段を介して電力の供給を受けることによって発熱する
ヒータを有する定着装置用の加熱装置において、 Ｌ記ヒータ駆動手段は、商用電源を直流に変換して該ヒ
ータに供給する直流電源と、充電可能な蓄電池と、上記
商用電源に接続されて該蓄電池を充電する充電器とを備
え。

上記蓄電池は、上記充電器と充電回路を形成するような
りｉ続形態、または上記ヒータ及び上記直流電源と共に
放電回路を形成する接続形態のいずれかに切換可能に配
設されている、 ことにより達成され、 さらに、第二には。

ヒータ駆動手段を介して電力の供給を受けることによっ
て発熱するヒータを有する定着装置用の加熱装置におい
て。

上記ヒータ駆動手段は、充電可能な蓄電池と、商用電源
に接続されて該蓄電池を充電する充電器とを備え、上記
ヒータは、商用電源から電力の供給を受ける主ヒータと
、上記蓄電池から電力の供給を受ける補助のヒータを有
しており。

上記蓄電池は、上記充電器と充電回路を形成するような
接続形態、または、上記補助のヒータと放電回路を形成
する接続形態のいずれかに切換可能に配設されている、 ことによっても達成される。

［作用］ 上記第一の発明においては、電源投入時等に蓄電池の接
続なヒータ及び直流電源とで放電回路を形成する接続形
態に切り換えれば、ヒータに対する電源の容量か増大す
ることとなり定着装置の昇温を早める。また、上記蓄電
池の接続を充電器と充電回路を形成する接続形態に切り
換えれば、定着動作中あるいは待機中とに拘らず上記蓄
電池が充電される。

次に、第二の発明においては、電源投入時等に蓄電池の
接続を補助のヒータと放電回路を形成する接続形態に切
り換えれば、主ヒータと補助のヒータとを併用すること
となり定着装置の昇温を早める。また、蓄電池の接続を
充電器と充電回路を形成する接続形態に切り換えれば、
主ヒータの使用時あるいは非使用時に拘らず上記蓄電池
が充電される。

［実施例］ 本発明の第一実施例を添付図面の第１図ないし第６図を
用いて説明する。

第１図においてｌはヒータであり、電力の供給を受ける
ことによって発熱する。上記ヒータ１に電力の供給をす
るヒータ駆動手段は、１００Ｖ／１５Ａの商用電源２を
直流に変換して上記ヒータｌに供給する直流電源３と、
充電可能な蓄電池４と、上記商用電源２に接続されて該
蓄電池４を充電する充電器５とを備えており三種類の接
続形態に切換可能である。

先ず、第一の接続形態は第１図に示されるもので、直流
電源３と温度制御手段６及びヒータｌならびに蓄電池４
が直ターに接続され放電回路を形成するものである。上
記温度制御手段６は、ヒータｌの温度を検知して所定の
温度を保つように上記直列回路を制御する。このような
第一の接続形態をとるには、上記ヒータｌと上記直流電
源３を結ぶスイッチＳ３を開状態にして上記ヒータ１と
上記直流電源３の接続を遮断した後、上記蓄電池４のプ
ラス側がヒータｌに接続されるように切換スイッチＳ３
を選択し、上記蓄電池４のマイナス側が直流電源３に接
続されるように切換スイッチＳ２を選択すればよい。

この第一の接続形態をとった場合には、直流電源３と蓄
電池４とが直列に接続されて、ヒータｌに対する電源の
容量が増加したことになる。したがって、電源投入時等
の比較的大きな電力を必要とする場合に用いられる。

次に第２図に示す第二の接続形態は、直流電源３と温度
制御手段６とヒータｌのみで直列回路を形成するもので
ある。このような接続形態をとるには、ヒータｌと直流
電源３を結ぶスイッチＳ３を閉状態にして、蓄電池４と
ヒータ１及び直流電源３を遮断するように切換スイッチ
Ｓ、、Ｓ２を選択すればよい、この接続形態は１通常の
定着時に用いられる。

ｍ三の接続形態は、第３図に示すように蓄電池４が充電
器５と充電回路を形成するものである。

このような接続形態をとるには、蓄電池４が充電３１５
と接続されるように切換スイッチＳ、、Ｓ、を選択す、
ればよい、蓄電池４が第三の接続形態で回路を形成して
いる場合は、蓄電池４はヒータｌ及び直流電源３とは接
続されていないので、ヒータｌと直流電源３及び温度制
御手段６が直列回路を形成している場合でも、また、形
成していない場合でも蓄電池４の充電が可能である。つ
まり、定着装置を使用していないときにもこの接続形態
を単独で用いることができる。

次に以上のような本実施例装置を用いて従来装置との比
較を行なった実験例について説明する。

本実験例においては、本発明の実施例装置として、ｔｉ
ｏｏｗのヒータｌと３００Ｗ放電可能な蓄電池４を有す
るものを用い、比較する従来装置には８００Ｗのヒータ
１１を有するものを用いた。また、定着ローラの芯金の
厚さは両方とも１．５ｍｍであり、定着速度も両方とも
Ａ４サイズの紙で１０枚７分とした。

以上のような条件で、双方ともに定着ローラ及び加圧ロ
ーラが室温の状態から通電を始めて、油紙を行なわなか
ったときの温度上昇の変化を調べた。その結果を示した
のが第４図である。

第４図は、実線が本実施例装置について、−点鎖線が従
来の装置についての定着ローラの温度上昇の変化につい
て示したものである。従来装置ではつオームアップの目
標温度を１８０℃に設定する必要があり、１５秒の時間
を要していたが、本実施例装置においては目標温度は１
６０℃に設定することができ所要時間も９秒であった。

これは１本実施例装置においてつオームアップ時に第一
の接続形態の放電回路を形成し、蓄電池４を直流電源３
と直列接続して電源容量の増大を図ったためである。

次に、上記装置を用いつオームアップ直後に連続通紙を
行ない、濃度低下率の変化を比較した実験について第５
図を用いて説明する。

濃度低下率とは、ある濃度に定着された画像を所定の方
法で摺擦した場合における画像濃度の低ｆの割合のこと
である。実用範囲は２０％以下とされている。

第５図は実線で示したのか本実施例装置について、−点
鎖線が従来装置についての濃度低下率を示したものであ
る。図に示すように、従来装置においては、初めの数枚
で定着性が悪く２０％以上の濃度低下率であるが、本実
施例装置においては。

２０％以内にすることができた。これは、定着ローラと
加圧ローラかウオームアツプ直後に回転を始めると、室
温の加圧ローラが定着ローラと全体に亘って接触するた
めに一時的に定着ローラの温度が下がるが、電源の容量
の小さな従来装置では。

温度の下がり方が大きくて回復にも時間がかかるために
最初の定着性が悪くなったものである。これに対して、
本実施例装置においては、第一の接続形態の放電回路を
形成することによって、電源の容量を増大させ上記問題
を解決している。

以上のように１本実施例装置において、第一の接続形態
をとることによって第６図において破線で示すような全
波整流された直流電源の電圧に蓄電池の電圧を重畳させ
て、実線で示すごとく電圧を合成し電源の容量を増大す
る。したがって、ウオームアツプの目標温度を低くし、
ウオームアツプの時間を短縮することができる。

また、蓄電池の充電に関しては、本実施例の第三の接続
形態をとるが１本実施例に使用した蓄電池は工時間前後
の充電で元の充電状態に回復させることができた。さら
に、放電時間としては数ｌＯ分程度あれば十分に使用可
能な電力が得られる。一般には少なくとも電源投入後の
つオームアップとつオームアップ後の数・１０秒の間、
放電可能であればよい、仮りに、何度かウオームアツプ
を繰り返し行なう場合があったとしても、定着ローラや
加圧ローラが冷えている最初の電源投入時には大きな電
力を必要とするが、それ以後、定着ローラや加圧ローラ
または定着装置全体が温まればそれ課電力を必要とする
ものではない。

次に本発明の第二実施例について添付図面の第７図と第
８図を用いて説明する。なお、第一実施例と共通の箇所
については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例装置においては、主ヒータ２０は第一実施例と
異なり商用電源２と直接接続されており、該主ヒータの
補助として、補助ヒータ２１が配設され、蓄電池４から
電力の供給を受けるようになっている。該蓄電池４は商
用電源２に接続された充電器５と充電回路を形成する第
一の接続形態と、上記補助ヒータ２１及び補助ヒータ用
温度制御手段６°と放電回路を形成する第二の接続形態
のいずれかにスイッチＳ４により切換可能に配設されて
いる。

以上のような本実施例ＩＩｃＷを、第８図に示す定着装
値に組み込んで温度変化及び濃度低下率について調べた
実験について説明する。

実験に用いた装置は、定着ローラ７としては外径５０１
層で表層に３０μ真のテフロンコートをしたもの、主ヒ
ータ２０は９００ｗのもの、また、加圧ローラ８は外径
５０ｍｍで表層５■のシリコーンゴムな有したもので、
外部に３００Ｗの補助ヒータ２１を有した外径２０−一
の外部加熱ローラ２２を上記加圧ローラ８に当接させて
いる。さらに、温度検知素子１２の他に上記加圧ローラ
８に当接した別の温度検知素子１２°か配設され、補助
ヒータ用温度制御手段６゜と接続されている。

以とのような本実施例装置において実験を行なった結果
、温度変化に関しては、補助ヒータ２１を使用する第二
の形態によって第一実施例を同様に好結果が得られた。

また、濃度低下率を２０％以下に保つためには。

従来、５０枚／分のスピードが限界であったが１本実施
例ｓｉｔにおいて主ヒータ２０と補助ヒータ２１を同時
に使用し、ウオームアツプも含めて１５分間通電を行な
った結果、６５枚／分のスピードまで濃度低下率２０％
で定着をすることができた。

さらに、本実施例においては、二つの温度検知素子１２
．１２″を有しているために、主ヒータ１と補助ヒータ
ｌ°を独立して温度制御することが可能であり、いずれ
か一方のみをＯＮの状態にしたり、両方ともＯＮまたは
ＯＦＦの状態にすることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、第一の発明によれば商用電源を直
流に変換する直流電源と、充電可能な蓄電池とを直列に
接続することができ、ヒータに対する電源の容量を随時
増大させることとなるので、つオームアップの目標とな
る設定温度を低くしてウオームアツプに要する時間を短
縮できる。

したがって、比較的コピースピードが低く熱容量の少な
い定着装置を有する機種の場合は、はとんどウオームア
ツプ時間を無くすことも可能である。しかも、蓄電池の
使用により簡単な構成でかつ効率の良い装置を提供する
ことができる。

また、第二の発明によれば、主ヒータの他に補助ヒータ
を有しており、それぞれの回路は独立に形成可能なので
、直流電源を用いることなく第一の発明と同様な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例装置の第一の接続形態を示
すブロック図、第２図は本発明の第一実施例装置の第二
の接続形態を示すブロック図、第３図は本発明の第一実
施例装置の第三の接続形態を示すブロック図、第４図は
第１図装置と従来装置の温度変化の比較を示す図、第５
図は第１図装置と従来装置の濃度低下率の比較を示す図
、第６図は第１図装置のヒータに印加される電圧の波形
を示す図、第７図は本発明の第二実施例装置のブロック
図、第８図は第７図装置を組み込んだ定着装置の縦断面
図、第９図は従来の定着装置の縦断面図である。 １−−−−軸ヒータ ２・・・・・・商用電源 ３−−−−−−直流電源 ４・・・・・・蓄電池 ５・・・・・・充電器 ２０・・・・・・主ヒータ ２１・・・・・・補助ヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒータ駆動手段を介して電力の供給を受けること
   によって発熱するヒータを有する定着装置用の加熱装置
   において、 上記ヒータ駆動手段は、商用電源を直流に変換して該ヒ
   ータに供給する直流電源と、充電可能な蓄電池と、上記
   商用電源に接続されて該蓄電池を充電する充電器とを備
   え、 上記蓄電池は、上記充電器と充電回路を形成するような
   接続形態、または上記ヒータ及び上記直流電源と共に放
   電回路を形成する接続形態のいずれかに切換可能に配設
   されている、 ことを特徴とする定着装置用の加熱装置。
2. （２）ヒータ駆動手段を介して電力の供給を受けること
   によって発熱するヒータを有する定着装置用の加熱装置
   において、 上記ヒータ駆動手段は、充電可能な蓄電池と、商用電源
   に接続されて該蓄電池を充電する充電器とを備え、上記
   ヒータは、商用電源から電力の供給を受ける主ヒータと
   、上記蓄電池から電力の供給を受ける補助のヒータを有
   しており、 上記蓄電池は、上記充電器と充電回路を形成するような
   接続形態、または、上記補助のヒータと放電回路を形成
   する接続形態のいずれかに切換可能に配設されている、 ことを特徴とする定着装置用の加熱装置。