JPH0436385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜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
うになつているが、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つて、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
あつた。

＜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つ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、基
材上の粉体を加熱することによりその粉体を前記
基材上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、
原稿走査系に往動力を与える速度制御系とは別個
に設けられ、原稿走査系に復動力を与える復動専
用の復動モータと、前記検出器の出力に応じて前
記復動モータの回転数を制御する手段と、を備え
るようにしたものであつて、前記検出器によつて
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べルを求
め、そのレべルに対応して原稿走査系を制御する
ことにより単位時間内に定着器を通過する基材の
数量を変えるようにしたものである。

この発明によれば、上記の構成によつて、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
つた場合には、原稿走査系の復動速度を低下させ
て定着器を通過する基材の数量を抑制し、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。したがつて、従来のように定格時
において余分に電圧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
原稿走査系を制御することにより定着器を通過す
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
チツクフアイバレンズ、１１は転写紙７を収容す
るカセツト、１２はカセツト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１３，１
４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。以上の構成によつて
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によつて顕
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
イツ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がホームポジシヨンに戻つた
位置で１コピーを終了する。マルチコピーのとき
には以上の動作を連続的に繰り返し定着ローラ１
３，１４に対して転写紙７を一定の間隔をおいて
送つていく。

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時約8V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8Vを約10Vの直流電圧にする。平滑された
電圧は可変抵抗２５を抵抗２６とで分圧され、そ
の分圧された電圧がトランジスタ２７のベースに
与えられる。トランジスタ２７のエミツタには基
準電圧を形成するツエナーダイオード２８が接続
され、ツエナー電圧5Vとトランジスタ２７のベ
ース−エミツタ間電圧の和と、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
ツエナーダイオード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３２に供給される。復動モータ制御
回路３１は上記電圧検出器の出力トランジスタ２
９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、リレー、クラツ
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１
５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によつてオン，
オフ制御される。

前記定着器用ヒータ１５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。したがつて、定着器用ヒ
ータ１５に定格900Wのものを使用することによ
つて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、丁度ヒータ出力が
800Wになる。したがつて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。したがつてこの場合には、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。したがつて、上
記電圧検出器の可変抵抗２５は、電源電圧が定格
の95％になつ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10Vである。したがつて、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、ツエナー
ダイオード２８にはそのツエナー電圧が5Vのも
のを選択されている。したがつて、今、可変抵抗
２５の設定位置をコンデンサ２４の両端電圧が
9.5Vのときにツエナー電圧5Vプラストランジス
タ２７のベース−エミツタ間電圧0.65Vの和であ
る5.5Vになるようにしておけば、電源電圧が95
％以下であるときにはトランジスタ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“Ｈ”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３１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３
１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によつて定着器
用ヒータに加わる電源電圧の変動、すなわち定着
ローラの表面温度の変動要因を検出することによ
つて、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
費する余剰電力は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３１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は電源電圧検知信号ａと分周器３１１の出
力とを論理積し、アンドゲート３１４はインバー
タ３１５によつ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
ゲート３１６は上記ANDゲート３１３，３１４
の出力を論理和し、ANDゲート３１７はその論
理和出力と制御回路３２からの復動許可信号ｂと
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３
３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３１
２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“Ｌ”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。すなわち、復動モータ３３は
電源電圧検知信号ａが“Ｈ”のときより“Ｌ”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１の復動速度が
速く、95％以下になつたときにはその復動速度が
相対的に遅くなる。したがつて、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を復動させること
ができ、また電源電圧が定格の95％以下になつた
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、上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２５
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２
９′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３２１〜３２
３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。このような構成によつて電圧
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
“Ｈ”，“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“Ｈ”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“Ｈ”となる。したが
つ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１３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、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
量が多くなつ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
が高くなるに従つて抵抗値が小さくなるサーミス
タ１００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つて複写速
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。サーミス
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
回路によつ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つて
行つていたが、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。

【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適
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図は上記復
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……定着ローラ、１５……ヒータ、
Ａ，Ｂ……電圧検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 基材上の粉体を加熱することによりその粉体
   を前記基材上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、原稿走査系に往動力を与える速度制御系と
   は別個に設けられ、原稿走査系に復動力を与える
   復動専用の復動モータと、前記検出器の出力に応
   じて前記復動モータの回転数を制御する手段と、
   を具備してなる加熱定着装置。