JPH0458032B2

JPH0458032B2 -

Info

Publication number: JPH0458032B2
Application number: JP60257051A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Taniguchi; Takashi Shimada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-11-15
Filing date: 1985-11-15
Publication date: 1992-09-16
Also published as: JPS61116376A

Description

【発明の詳細な説明】〈技術分野〉本発明は電子写真複写機の定着部において、特
に互いに圧接されたローラを具備し、定着すべき
複写機のトナー像と接触するローラに熱源を備え
た熱定着ローラを有した熱定着装置に関する。

〈従来技術〉一般に熱定着ローラは、上下２個のローラより
構成され、主として、複写紙上に転写されたトナ
ー像に接触する上ローラは、ヒーターを内部に有
する熱ローラであり、下ローラは上記熱ローラに
圧接されている圧接ローラである。そして通常、
この２個のローラは、電源ONの後、上ローラの
温度検知位置での温度が、所定の温度に達した時
点で、コピー可能を知らせるレデイーランプが点
燈し、この状態でプリントスイツチを押すと、初
めて駆動用モータが回転することにより、付勢さ
れるものである。この様に、駆動用モータの回転
をできる限り遅い時期に開始させる理由は、不要
時にできるだけ、装置を動作させることを避ける
ためである。

ここで、熱定着ローラは、上ローラに温度検出
手段が設けられており、該検出手段により所定の
温度が検出された後は、温度制御回路により、上
記所定の温度を維持すべく、制御される。通常上
記ローラは設定温度に制御されるのであるが、電
源電圧が所定の電圧より低い場合、あるいは周囲
温度が通常温度より低い場合は次の理由により、
所定の温度に制御することは困難となる。

熱定着用ローラは、前述した様に、上下２個の
ローラの内上ローラにのみヒーターが内蔵されて
いるものであり、この時、熱は、ヒーターから上
ローラ、そして主として上ローラと下ローラとの
接触部から、下ローラへと伝達される。しかしな
がら、いずれのローラもレデイーランプON時ま
で回転しないことから、上記接触部は常に同じ部
分となる。よつて、上ローラが所定の温度に達し
た時点においても、下ローラの上記接触部以外の
部分の温度は周囲温度に近い状態となつている。
この状態で、プリントボタンを押して、複写工程
に入ると、前述の駆動モーターの回転に伴つて、
上記熱定着用ローラが回転するが、このとき、所
定の温度に立上がつている上ローラがほぼ周囲温
度に等しい下ローラと接触するため、上ローラは
大量の熱を奪われることになる。それでも、通常
の状態、条件下では前記熱定着用ローラの温度制
御回路により、上ローラ内のヒーターへの入力を
増大させて、上ローラの温度を所定の温度に保つ
ことは可能である。

しかし、周囲温度が、低い場合や電源電圧が所
定の電圧より低い場合は可能な限り、上記ヒータ
ーへの、入力を増大させても奪われた熱と同量の
熱を供給することができず、上ローラの温度が、
所定の温度のみならず、それより低い定着可能下
限温度よりもさらに低下することを避け得ないこ
とが応々にしてあつた。そのため、転写されたト
ナー像を表面に保持する複写紙が、この熱定着用
ローラを通過しても、トナー像の定着は不完全な
ものとなつた。

〈目的〉本発明は上記欠点に鑑み為されたものであり、
周囲温度が低い場合あるいは、電源電圧が低い場
合においても、レデイーランプ点燈以前に上記熱
定着用ローラを回転させて下ローラを予め設定温
度以上に暖めておくことにより、特にレデイーラ
ンプ点燈後の複写時に上ローラの温度を低下させ
ることなく所定の温度あるいは定着可能温度に維
持する装置を提供することを目的とするものであ
る。この場合、上下ローラの回転時間をより短か
くしローラの寿命を長くすることを目的とする。
又、本発明は複写可能な状態が設定された後にお
いても、圧接ローラを予熱することを目的として
おり、圧接ローラの表面温度を検知する手段を備
え、圧接ローラ表面の温度が設定温度以下になれ
ば、上記検知手段の信号に基づいて熱定着ローラ
を回転させ、圧接ローラを設定温度以上に保つも
のである。

〈実施例〉以下、図面に従つて本発明の熱定着ローラを詳
細に説明する。

第１図は本発明にかかる熱定着ローラを示す側
断面図である。図において、上部ローラ１は内部
にヒータ２を設けた熱ローラ、下部ローラ３は熱
ローラ１に適度の圧力で圧接される圧接ローラで
あつて、これらのローラ１，３にて熱定着ローラ
を構成している。ローラ１，３が矢印方向へ回転
されることで、送られてくる複写紙４はローラ
１，３間に挟まれ、上面に形成されたトナー像５
が熱ローラ１の熱により定着される。上記ローラ
１，３は、メインモータ（図示せず）が回転する
ことで、駆動される。なお、図中６ａ，６ｂは、
上記熱ローラ１及び圧接ローラ３の表面温度を検
知するためのサーミスタである。

第２図は上記熱ローラ１のヒーター２の駆動に
かかる回路図であつて、熱ローラ１の表面の設定
温度T₁（本実施例では180℃）に対する本発明の
ローラ１，３の駆動制御を行うものである。図中
６ａ，６ｂは第１図で示す熱ローラ１及び圧接ロ
ーラ３の表面に取付けられ、熱ローラ１及び圧接
ローラ３の表面温度を検知する温度検知素子であ
つて、例えば温度が高くなると抵抗値が小さくな
るサーミスタである。サーミスタ６ａは抵抗R₃
と直列接続され、接地部との間に電圧＋Ｖが供給
されている。このサーミスタ６ａと抵抗R₃との
直列接続回路に対し、並列に抵抗R₁，R₂を接続
している。又、符号７ａは熱ローラ１を設定温度
に保つためのコンパレータであつて、一側端子に
設定温度（180℃）の基準値である抵抗R₁，R₂に
て分圧された電圧R₂／R₁＋R₂Ｖが供給されている。

又、コンパレータ７ａの＋側端子に、サーミスタ
６ａの抵抗R₄と抵抗R₃との分圧電圧R₄／R₄＋R₃Ｖが供給される。ここで、例えば設定温度180℃以
上でR₂／R₁＋R₂≧R₄／R₃＋R₄となるよう、各抵抗R₁〜 R₃を選べば、180℃以上に（又は等しく）なれ
ば、コンパレータ７ａの出力が“Ｌ”に反転す
る。つまり、設定温度T₁以下であればコンパレ
ータ７ａの出力は“Ｈ”である。

又、サーミスタ６ｂ（抵抗R₈）は、抵抗R₇と直
列接続され、接地部との間に電圧＋Ｖが供給され
ている。このサーミスタ６ｂと抵抗R₇との直列
回路に対し、並列に抵抗R₅，R₆が接続されてい
る。サーミスタ６ｂと抵抗R₇との接続部は、コ
ンパレータ７ｂの＋側端子に、抵抗R₅とR₆の接
続部はコンパレータ７ｂの一側端子に夫々接続さ
れている。即ち、コンパレータ７ｂは圧接ローラ
３の設定温度T₃（本実施例では100℃）を検知す
るもので、圧接ローラ３が100℃に達すれば、そ
の出力が“Ｈ”から“Ｌ”に反転する。そのた
め、コンパレータ７ｂの一側端子に設定温度
（100℃）の基準電圧である抵抗R₅，R₆にて分圧
された電圧R₅／R₅＋R₆Ｖが供給され、＋側端子にサーミスタ６ｂの抵抗R₈と抵抗R₇との分圧電圧
R₈／R₈＋R₇Ｖが供給される。そこで、設定温度100 ℃以上でR₅／R₅＋R₆≧R₇／R₈＋R₇となるよう、各抵抗 R₅〜R₇を選べば、100℃以上（又は等しく）にな
れば、コンパレータ７ｂの出力が“Ｈ”から
“Ｌ”に反転する。

上記コンパレータ７ａ及び７ｂの出力は、オア
ゲート２０を介してフリツプフロツプ８のセット
入力端子に供給されている。フリツプフロツプ８
のリセツト入力端子には、複写機の電源投入によ
り出力されるイニシヤルリセツト信号..が供給
される。このフリツプフロツプ８のリセツト出力
Ｑは、アンドゲート１９及びオアゲート９を介し
てトランジスタ１０のベースに供給されている。
トランジスタ１０はメインモータＭを回転させる
ためのメインモータリレー１１に電圧＋Ｖを供給
するためのスイツチング素子である。即ち、トラ
ンジスタ１０のベースが“Ｈ”となれば、トラン
ジスタ１０は導通し、リレー１１が通電され、そ
の接点がONすることで、メインモータＭが回転
する。上記フリツプフロツプ８のセツト出力は、
アンドゲート２１を介してトランジスタ１２のベ
ースに供給されており、このトランジスタ１２を
スイツチングすることで、レデイーランプ１３を
点滅駆動する。

又、コンパレータ７ａの出力はトランジスタ１
４のベースに供給されており、ヒーター制御回路
１５を駆動する。コンパレータ７ａの出力が
“Ｈ”、即ち設定温度（180℃）以下であれば、ヒ
ーター制御回路１５は電圧＋Ｖが供給され、熱ロ
ーラ１のヒーター２に電力供給制御を行う。これ
により、熱ローラ１の温度を上昇させ、設定温度
T₁に達すればヒーター２への電力供給を停止す
る。

更に上記オアゲート９の他の入力端子には、複
写工程制御回路１６からのメインモータＭの駆動
制御信号ｂが供給されている。複写工程制御回路
１６は、プリントスイツチ１７の操作入力に応じ
て、従来より周知の複写制御を行うもので、メイ
ンモータＭを駆動させる時に、上記オアゲート９
へ駆動信号ｂ（“Ｈ”）を出力する。この複写工程
制御回路１６は、プリントスイツチ１７の操作に
応じて複写制御を実行するものの、複写可能（レ
デイー）状態、即ち熱ローラ１が設定温度T₁に
達していなければ、複写制御を実行することな
く、制御信号を出力することはない。また、アン
ドゲート２１は、一方の入力端子に、上記複写工
程制御回路１６からの信号ａが供給さる。この複
写工程制御回路１６からの信号ａは、複写機が動
作中の時は“Ｌ”であつて、複写機の停止時に
“Ｈ”となるものである。つまり、複写可能な状
態の時にプリントスイツチ１７を操作すれば、ア
ンドゲート２１の一方の入力端子が“Ｌ”とな
り、アンドゲート２１の出力が“Ｌ”となる。そ
のため、レデイーランプ１３が消える。

一方、コンパレータ７ｂの出力は、アンドゲー
ト２２の一方の入力端子に加えられている。アン
ドゲート２２の他の入力端子は、アンドゲート２
１からのゲート出力が供給されている。上記アン
ドゲート２２のゲート出力は、オアゲート９の今
一つの入力端子に供給されている。つまり、コン
パレータ７ｂは、その出力に応じて、アンドゲー
ト２２が開閉し、メインモータリレー１１の通電
を制御する。従つて、アンドゲート２２からの出
力（“Ｈ”）は、複写機本体が複写可能な待機状態
において、圧接ローラ３の表面温度がT₃以下に
低下した時に、定着ローラを回転させ、圧接ロー
ラ３の表面温度をT₃以上に加熱するための駆動
制御信号となる。つまり、複写機が待機状態であ
れば、上述したようにフリツプフロツプ８がセツ
トされていることから、アンドゲート２１を介し
てアンドゲート２２に“Ｈ”信号が供給された状
態であり、圧接ローラ３の表面温度がT₃以下に
なれば、このアンドゲート２２より“Ｈ”の信号
が出力され、オアゲート９を介してメインモータ
リレー１１が通電される。

また、本発明は、電源投入によるウオームアツ
プ時（レデイー状態になるまで間）を含めて定着
ローラの回転を極力抑えるために、熱ローラ１の
表面温度を検出して、定着ローラを回転駆動制御
する。つまり、定着温度T₁よりも低いある温度
T₂（160℃）を上記サーミスタ６ａで検知した時
点より熱定着ローラを回転させるものである。上
記温度T₂の表面温度を検知し確認するためにコ
ンパレータ２５を設けている。コンパレータ２５
は熱ローラ１の表面温度が例えば160℃（T₂）に
達すれば、出力を“Ｌ”から“Ｈ”に反転するも
ので、メインモータＭを駆動するものである。

上記熱ローラ１の表面温度T₂を確認するため
に抵抗R₁をr₁₁，r₁₂（Ｒ＝r₁₁＋r₁₂）に分割してお
り、コンパレータ２５の＋側に温度T₂り基準電
圧R₂＋r₁₂／R₂＋R₁Ｖを、−側に被検出温度の電圧 R₄／R₃＋R₄Ｖを供給しており、温度T₂を越えれれば、R₂＋r₁₂／R₂＋R₁≧R₄／R₃＋R₄となるように各抵抗
の値を設定すればよい。このコンパレータ２５の出力
は、アンドゲート１９の一方の入力端子に供給さ
れている。アンドゲート１９の他の入力端子に
は、先の通りフリツプフロツプ８のリセツト出力
Ｑが供給されている。このアンドゲート１９の出
力を、オアゲート９を介してトランジスタ１０の
ベースに供給している。

次に、第２図に示す作用を説明する。第２図の
回路構成において、複写機本体の主電源をONす
ればそれに伴い、イニシヤルリセツト信号I.R.
（“Ｈ”）が出力され、そのイニシヤルリセツト信
号..の“Ｌ”がフリツプフロツプ８のリセツト
入力端子に供給されることで該フリツプフロツプ
８がリセツトされる。フリツプフロツプ８はリセ
ツトされることで、そのリセツト出力をアンド
ゲート１９の一方の入力端子に供給している。こ
のアンドゲート１９の他の入力端子は、コンパレ
ータ２５からの出力信号が入力されている。この
ため、上記アンドゲート１９は今現在は開くこと
はない。つまり、コンパレータ２５は、熱ローラ
１の表面温度が160℃（T₂）以上にならなけれ
ば、“Ｌ”から“Ｈ”に反転せず、アンドゲート
１９電源投入時には開かない。その後、熱ローラ
１が加熱され、T₂以上になれば、コンパレータ
２５の出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転し、アンド
ゲート１９が開らく。これにより、オアゲート９
を介してその出力が、トランジスタ１０に供給さ
れ、トランジスタ１０を導通させる。従つて、リ
レー１１が動作し、メインモータＭが回転し、熱
ローラ１及び圧接ローラ３を回転させる。この様
に熱ローラ１及び圧接ローラ３は、熱ローラ１の
表面温度がT₂以上になつて、始めて回転するこ
とになる。

一方、熱ローラ１の表面温度は、電源投入と同
時に設定温度T₁（180℃）にはならず、サーミス
タ６ａにより分圧された電圧の方が抵抗R₁，R₂
の分圧値よりも高く、コンパレータ７の出力は
“Ｈ”となり、ヒーター制御回路１５を駆動する。
即ち、熱ローラ１のヒーター２への電力供給が行
われ、熱ローラ１を加熱する。そして、熱ローラ
１は、徐々に温度が上昇すると共に、T₂以上に
なつて、両ローラ１，３が回転すれば、圧接ロー
ラ３も、熱ローラ１より低い温度で追従し徐々に
上昇する。

上述の如く、圧接ローラ３の表面温度が徐々に
上昇し、圧接ローラ３が設定温度T₃（100℃）に
達したとすれば、コンパレータ７ｂの出力は、
“Ｈ”から“Ｌ”に反転する。しかし、このコン
パレータ７ｂの出力が反転したとしても、熱ロー
ラ１の表面温度がT₁に達していなければ、コン
パレータ７ａの出力は“Ｈ”のままであり、コン
パレータ７ｂの出力が“Ｈ”から“Ｌ”に反転し
たとしてもオアゲート２０の出力は“Ｈ”のまま
であつて、フリツプフロツプ８がセツトされず、
上述の動作が継続するだけである。

その後、上記熱ローラ１の表面温度が設定温度
T₁に達すれば、コンパレータ７ａの出力が“Ｈ”
から“Ｌ”に反転する。この時、上述のようにコ
ンパレータ７ｂの出力も“Ｌ”に反転しているの
であればオアゲート２０の出力が初めて“Ｌ”と
なる。そのため、フリツプフロツプ８はセツトさ
れることで、そのセツト出力Ｑがアンドゲート２
１の一方の入力端子に供給される。この時、アン
ドゲート２１の他の入力単位には複写中でないこ
とから、複写工程制御回路１６より“Ｈ”信号が
供給されており、アンドゲート２１が開く。この
アンドゲート２１の出力により、トランジスタ１
２が導通するため、レデイーランプ１３が点灯
し、複写可能状態を表示する。この時、リセツト
出力が“Ｈ”から“Ｌ”に反転することで、ト
ランジスタ１０が非導通状態となり、メインモー
タＭの回転を停止させ、熱ローラ１及び圧接ロー
ラ３の回転を停止させる。また、コンパレータ７
ａの出力が“Ｌ”となることで、ヒーター制御回
路１５にてヒーター２の駆動を停止し、熱ローラ
１を設定温度T₁に維持するための制御が実行さ
れる。尚、熱ローラ１の表面温度が先に設定温度
に達しても、圧接ローラ３が設定温度T₃に達す
るまでフリツプフロツプ８がセツトされることは
ない。つまり、両ローラが夫々の設定温度に達し
た時点で、複写可能状態に設定され、それに供し
て上記フリツプフロツプ８がセツトされ、メイン
モータＭの回転が停止される。

上述の状態で、プリントスイツチ１７を操作す
れば、複写工程制御回路１６は、複写可能状態の
信号を入力しているこから、複写制御を実行す
る。この時、複写工程制御回路１６は、複写機の
動作を示す信号“Ｌ”をアンドゲート２１に供給
することから、レデイーランプ１３は消える。そ
して、メインモータＭの駆動信号を出力すること
で、オアゲート９を介してトランジスタ１０が導
通され、メインモータＭが駆動される。これによ
り、熱ローラ１及び圧接ローラ３が回転され、複
写紙４上のトナー像を定着する。この場合、圧接
ローラ３は設定温度T₃に達するまで予め回転さ
れており全体が均一に十分設定温度T₃（100℃）
以上に予熱されている。そのため、複写制御に伴
い回転されても熱ローラ１の熱が圧接ローラ３に
奪われることはない。従つて、熱ローラ１は急激
な温度変化もなく、周囲の低温度等の条件下にお
いてもヒーター制御回路１５にて設定温度T₁に
常に維持できる。

ここで、複写可能状態に設定された後、複写操
作を行わなければ圧接ローラ３が回転することが
ないため、その表面温度が低下する。例えば圧接
ローラ３の表面温度が50℃以下になれば、複写開
始に伴い、熱ローラ１の熱が大量に圧接ローラ３
へ奪われ、定着不良を引き起こすことにもなる。
しかしながら、第２図の回路によれば、圧接ロー
ラ３が設定温度T₃（100℃）以下になれば、コン
パレータ７ｂの出力が“Ｌ”から“Ｈ”に反転
し、アンドゲート２２が開き、メインモータＭを
駆動する。そのため、熱定着ローラが回転され、
圧接ローラ３が加熱されることになる。そして圧
接ローラ３の表面温度が、T₃以上に達すれば、
メインモータＭの回転停止により、熱定着ローラ
の回転が停止される。従つて圧接ローラ３は、複
写可能な状態時において、表面温度がT₃以上に
なるように制御されている。

以上のように、電源投入後には両ローラ１，３
を回転させず、温度T₂を越えれば回転させてお
り、ローラ１，３が回転する時間が短く、耐久
性、騒音等を極力解消できる。特に、複写機本体
の電源投入前に、熱ローラ１に付着しているトナ
ーが低温度状態で固化していることがある。この
固化したトナーにて電源投入と同時に、両ローラ
１，３を回転させると、ローラ表面に傷等が付く
虞れがある。しかし、付着トナーが固化していて
も、両ローラ１，３の回転は、電源投入時点より
熱ローラ１の表面温度がT₂以上に達した時であ
るため、固化したトナーは溶融し、回転すること
でローラ１，３表面に傷等が付くことはなく、圧
接ローラ３側に奪われる熱量も少なく、設定温度
T₁に達する立ち上がり時間が短くできる。この
場合、マルチコピー等を行つても、熱ローラ１が
圧接ローラ３に奪われる熱量も少なく、熱ローラ
１の急激な温度低下はない。従つて、設定温度
T₁よりある程度の隔たりをもつて温度T₂を設定
し、これによりローラ１，３を回転させておれ
ば、温度T₁近傍あるいは定着可能下限温度以上
に、複写時に使用でき得る電力でもつて温度制御
することが可能となり、定着不良等の心配は全く
なくなる。

〈効果〉以上説明したように、本発明の熱定着装置によ
れば、熱定着ローラの複写可能な状態が設定され
た後において、圧接ローラがある設定温度以下に
低下すれば、ローラを回転させて、圧接ローラを
設定温度（以上）になるように制御しており、複
写時に熱ローラが圧接ローラに奪われる熱量を最
小限に抑えることができ、悪条件下でも熱ローラ
を設定温度等に維持でき、常に安定した定着を行
える。

また、電源投入による複写機の使用可能状態に
なるまでの間においても、ローラの回転を極力抑
えており、且つローラはある温度以上に加熱され
た後に回転されるため、ローラの傷付き等を防止
できローラ自体の寿命を大幅に延長できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる熱定着ローラを示す側
断面図、第２図は本発明を実施するための一具体
例を示す回路構成図である。１……熱ローラ、２……ヒーター、３……圧接
ローラ、４……複写紙、５……トナー像、６……
サーミスタ、７ａ……熱ローラの設定温度T₁検
出用コンパレータ、７ｂ……圧接ローラの設定温
度T₃検出用コンパレータ、１１……メインモー
タリレー、１３……レデイーランプ、１５……ヒ
ーター制御回路、１６……複写機工程制御回路、
２５……熱ローラの設定温度T₂検出用コンパレ
ータ。

Claims

【特許請求の範囲】１内部に熱源を持つた熱ローラと、該熱ローラ
に常時圧接される内部に熱源を持たない圧接ロー
ラとを備えた熱定着装置において、上記熱ローラの表面温度を検知する第１の温度
検知手段と、上記圧接ローラの表面温度を検知する第２の温
度検知手段と、上記両ローラを一定速度で回転させるための駆
動手段と、上記第１の温度検知手段による温度検知結果に
基づいて上記熱ローラをトナー定着可能な第１の
設定温度に制御する温度制御手段と、電源投入により、上記第１の温度検知手段が上
記熱ローラの第１の設定温度より低い第２の設定
温度を検知することで上記駆動手段を作動させ、
また上記第１の温度検知手段が上記第１の設定温
度を検知するとともに、上記第２の温度検知手段
が上記圧接ローラの所定の温度を検知することで
上記駆動手段の作動を停止させて複写可能とし、
更に複写可能状態のときに上記第２の温度検知手
段が所定温度以下を検知することで上記駆動手段
を作動させ、また所定温度以上を検知することで
上記駆動手段の作動を停止させるローラ制御手段
と、を備えたことを特徴とする熱定着装置。