JPH06208315A - 画像形成装置の定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着装置の加熱源の温度を効率良く、適性に
保持することにより、画像の定着不良等の画質障害の発
生を防止し、メンテナンスの向上と装置の省スペ−ス化
を図る。 【構成】 画像形成装置をＯＮして定着装置を所定の温
度にヒ−トアップする場合には、入力電力１６０に定着
ロ−ルの加熱ランプ１２０および圧接ロ−ルの加熱ラン
プ１４０を連結して、立上り温度の上昇を短時間に達成
させる。コピ−操作が指示されたときは圧接ロ−ルの加
熱ランプ１４０をＯＦＦとし、定着装置の消費電力範囲
の全電力を定着ロ−ルの加熱ランプ１２０に投入し、ド
ロ−プを最小限にくい止め、低温による定着不良を回避
する。定着ロ−ルの表面温度が上昇傾向を示したとき、
切り換え手段を切り換えて定着ロ−ルと圧接ロ−ルの加
熱ランプ１２０，１４０への印加電圧を変化させること
により、圧接ロ−ルの表面温度の低下を許容範囲内に押
えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトナ−像が転写された転
写材を熱ロ−ラ間に挾持、搬送して定着を行う電子複写
機等の画像形成装置における定着装置に関する。

【０００２】

【従来技術】複写機等の画像形成装置の定着装置は未定
着状態にあるトナ−像をコピ−用紙等の転写材に定着さ
せる手段として、圧接する熱（定着）ロ−ラ間にトナ−
像を転写された転写材を搬送して熱定着していた。定着
ロ−ルは内部に加熱手段（ヒ−タ）を配設して、ヒ−タ
によって内部からロ−ル全体を所定の温度にヒ−トアッ
プし、熱と圧力によりトナ−抹を転写材上に溶着、固定
するものであった。しかし、コピー操作を開始すると、
温度を規定の温度まで昇温させた状態の加熱ロールは用
紙に熱を奪われるためドロ−プ（Ｄｒｏｏｐ）と呼ばれ
る加熱ロールの表面の温度降下が発生する。そして、画
像面側のロ−ル表面温度が降下すると、定着不良、グロ
ス低下など画像の画質障害が発生してしまう。このよう
な問題を解決するために、ロ−ル内に電力差を有する複
数の加熱源を所持させ、ロ−ルが設定温度以下のときは
高電力ヒ−タに通電し、負荷が設定温度以下のときは低
電力ヒ−タに通電する構成とすることにより、電源投入
時には急激にロ−ルを加熱して、ロ−ル温度の立上り時
間を短くすると共に、立上り後には低電力ヒ−タで負荷
を設定温度に加熱して負荷の温度変動幅を小さくさせた
加熱装置が実開昭４９−１２６４５０号公報に開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】開示されている加熱装
置はドロ−プ（Ｄｒｏｏｐ）を最小限にくいとめること
は可能であっても、ロ−ル内に複数の加熱源を配設する
スペースの確保が必要であると共に、加熱源の配設位置
の影響による熱効率の悪化やメンテナンス性の悪化など
種々の問題があった。そこで、本発明は熱ロ−ルの温度
を効率良く適性温度に維持することができ、かつメンテ
ナンスの簡便性の向上、省スペ−ス化が図れる定着装置
を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】定着ロ−ルに内蔵する加
熱源および圧接ロ−ルに内蔵する加熱源の印加電圧を変
化させる切り換え手段と、画像形成操作指令がなされた
とき、圧接ロ−ルの加熱源の印加電力を停止する信号を
出力すると共に、所定の信号、例えば定着ロ−ルの表面
温度を検出する温度センサが定着ロ−ル表面温度の上
昇、画像形成操作指令からの時間あるいは通紙枚数等を
検知した信号に基づいて、定着ロ−ルおよび圧接ロ−ル
の加熱源に印加電圧の切り換え信号を出力する制御装置
とを基本的構成として具備する。

【０００５】

【作用】画像形成装置を作動させ、待機中は画像形成装
置の全電力を消費して各ロ−ルの昇温を実行し、コピ−
操作が指示されると定着装置が消費できる電力の範囲内
の全電力を定着ロ−ルの加熱源（加熱ランプ）に消費
し、定着ロ−ルの温度降下を最小限に制御する。定着ロ
−ルの表面温度が上昇傾向を示したとき、または、画像
形成操作指令から一定時間経過、あるいは、一定の通紙
枚数となったとき、各ロ−ルの加熱源への印加電力配分
を変化させ、両ロ−ルを加熱させる。

【０００６】

【実施例】本発明を実施する複写機の定着装置１０を図
３を参照して説明する。定着装置１０は定着ロ−ル１２
と定着ロ−ル１２に圧接する圧接ロ−ル１４とを備えて
いる。定着ロ−ル１２はアルミニウム、鉄等の金属性の
中空筒体１１０の表面に耐熱性を有する弾性体（ラバ−
等）１１５をコ−テイングしている。定着ロ−ル１２の
中空筒体１１０内には第１の加熱ランプ１２０を配設す
る。圧接ロ−ル１４はアルミニウム、鉄等の金属性の中
空筒体１３０の表面に、定着ロ−ル１２の弾性体１１５
よりも肉厚を薄くした耐熱性を有する弾性体（ラバ−
等）１３５をコ−テイングしている。圧接ロ−ル１４の
中空筒体１３０内には第２の加熱ランプ１４０を配設す
る。

【０００７】定着装置１０は定着ロ−ル１２、および圧
接ロ−ル１４の表面にそれぞれ接触する温度センサ２
２、２４を配設する。温度センサ２２、２４が各ロ−ル
の表面温度を検知した検知信号により制御装置は、加熱
ランプ１２０、１４０を作動、停止させる信号を出力す
る。定着装置１０は矢印方向に回転し、進行している転
写材５を両ロ−ル１２、１４で挾持して、排出トレイ方
向に搬送する。この間に規定温度に達しているロ−ル１
２、１４の熱と両ロ−ルの圧力とにより転写材５上のト
ナ−像は、熱溶着、定着される。トナ−像を定着した転
写材５はロ−ルから剥離され、排出トレイ上に排出され
る。

【０００８】次に、本発明の定着装置１０の加熱ランプ
の作動と各ロ−ルの温度変化を説明する。図１は第１の
加熱ランプ１２０と第２の加熱ランプ１４０の回路図、
図２は時間経過による定着ロ−ル１２と圧接ロ−ル１４
の温度変化を表すグラフである。定着ローラ１２には加
熱源である第１の加熱ランプ１２０が、圧接ロール１４
には加熱源である第２の加熱ランプ１４０が内臓されて
いる。第１のランプ１２０および第２のランプ１４０は
１００Ｖ出力の複写機の電源１６０に連絡している。そ
れぞれの熱源の電源１６０側上流には、加熱源１２０、
１４０を定温度に制御するためのリレーである第１のＳ
ＳＲ（SOLID STATE RELAY）１２２、第２のＳＳＲ１４
２が各々の回路上に付設されている。さらにその上流に
はリレー１２４、１４４が付設されている。リレ−１２
４、１４４は通常は入力電源１６０からのライン上のタ
ップ１２６、１４６に接続されており、制御装置（ＣＰ
Ｕ）からの信号によって変圧器１５０に連絡するタップ
１２８、１４８に切り変わって接続される構成となって
いる。

【０００９】この実施例における複写機は、待機中（ス
タンバイ）は１３５０ｗ、コピ−操作中は８５０ｗまで
電力が消費できる仕様となっている。複写機がＯＮされ
て待機中の間は、定着ロ−ル１２０の第１のリレ−１２
４を電源１６０に連絡するタップ１２６に連結した状態
とし、第１のＳＳＲ１２２をＯＮ状態とし、第１の加熱
ランプ１２０を作動させると共に、第２のリレ−１４４
を電源１６０に連結するタップ１４６に連結した状態
で、第２のＳＳＲ１４２をＯＮ状態として第２の加熱ラ
ンプ１４０を作動させる。このように、複写機をスタ−
トさせた時間Ｔ₀から、コピ−操作指示がなされる時間
Ｔ₁までは、定着装置は定着ロール１２側の加熱ランプ
１２０（定格電圧１００Ｖにて８５０ｗの出力）と圧接
ロール１４側の加熱ランプ１４０（定格電圧１００Ｖに
て６００ｗの出力）を同時に点灯して、定着ロ−ル１２
の表面温度１６５℃、圧接ロ−ル１４の表面温度１５５
℃で制御されている。

【００１０】次にコピ−操作のスタ−トボタンが時間Ｔ
₁でＯＮされると次のように各加熱ランプは作動する。
この複写機はコピ−操作中は定着装置１０の最大消費電
力が８５０ｗと設定されているので、制御装置は定着・
圧接ロール１２、１４の第１のリレ−１２４、第２のリ
レ−１４４を入力電源ライン上のタップ１２６、１４６
に接続した状態で、圧接ロール側の第２のＳＳＲ１４２
をＯＦＦとする。すなわち、定着ロ−ル１２のランプ１
２０には最大電力である８５０Ｗを投入し、圧接ロ−ル
１４のランプ１４０はＯＦＦとして通電しない。このと
きの定着ロ−ル１２と圧接ロ−ル１４の表面温度の変化
を図２のグラフでみる。ここで、第１の加熱ランプと第
２の加熱ランプをそれぞれ５５０Ｗ，３５０Ｗの電力消
費とした通常（従来）の場合における定着ロ−ルと圧接
ロ−ルの温度変化を一点鎖線で示し、本発明による第１
の加熱ランプ１２０と第２の加熱ランプ１４０の温度変
化を実線で示す。

【００１１】いずれの場合も、定着ロ−ル１２はコピ−
操作スタ−ト指示時間Ｔ₁からドロ−プ現象が発生して
いる。このグラフにも明確に表れているが、実線で示す
この発明による定着ロ−ル１２の温度降下の傾斜は、一
点鎖線で示す通常の場合の定着ロ−ルの降下率に比較し
て緩和されている。このように、画像面側の定着ロール
１２には最大電力の８５０ｗをすべて投入し、それに対
して直接画像面に影響しない圧接ロール１４側は０ｗの
制御とすることにより、定着ロ−ル１２の表面温度を保
持し、温度低下を最小にさせることにより、ドロ−プを
最小限に食い止めている。

【００１２】時間Ｔ₂で温度センサ２２が定着ロール１
２表面温度の上昇傾向を検知すると、定着ロ−ル１２・
圧接ロール１４共に変圧器１５０からのライン上のタッ
プ１２８、１４８にリレー１２４、１４４を切り換え
る。変圧器１５０のタップ１２８からは定着ロール１２
側に７７Ｖ、圧接ロール１４側に６５Ｖ出力されるよう
に構成されており、第１のランプ１２０は５５０ｗ、第
２のランプ１４０は３００ｗの消費電力で、定着装置１
０全体では８５０ｗの最大消費電力を超えないように制
御される。これにより第１の加熱ランプ１２０および第
２の加熱ランプ１４０が点灯し、定着ロ−ル１２、圧接
ロ−ル１４共に温度上昇傾向を示す。そして、コピ−操
作が終了するとリレ−１２４、１４４は入力電源１６０
側のライン上のタップ１２６、１４６に切り換わり、第
１の加熱ランプ１２０は８５０Ｗ，第２の加熱ランプ１
４０は６００Ｗの出力で点灯し、待機状態となる。

【００１３】次に、コピ−操作スタ−トが指示された以
後の定着装置１０の回路制御を図４の制御フロ−により
説明する。ステップ５００でスタ−トボタンがＯＮされ
ると、ステップ５１０で第２のＳＳＲ１４２をＯＦＦと
し、第１のＳＳＲ１２２がＯＮ状態、第１のリレ−１２
４を電源１６０に連結した状態で、定着ロ−ル１２の加
熱ランプ１２０のみを８５０Ｗで作動させ定着ロ−ル１
２を加熱する。ステップ５２０で温度センサ２２の検知
信号から定着ロ−ル１２の表面温度が上昇傾向か、否か
の判定をする。０．５秒毎に３回温度検出を実行して定
着ロ−ル１２の表面温度が上昇傾向を示すと表面温度上
昇傾向と判断し、ステップ５３０に進む。ステップ５３
０で第１のリレ−１２４、第２のリレ−１４４を変圧器
１５０からのラインに切り換える。第１のＳＳＲ１２
２、第２のＳＳＲ１４２ともにＯＮとして、定着ロ−ル
１２の加熱ランプ１２０に５５０Ｗ、圧接ロ−ル１４の
加熱ランプ１４０に３００Ｗの電力を供給しランプを点
灯する。ステップ５４０でコピ−作業が終了したかどう
かの判定をし、操作が終了したと判定すると、ステップ
５５０でリレ−１２４、１４４を共に電源１６０側のラ
イン１２６、１４６に切り換え、定着ロ−ル１２の加熱
ランプ１２０に８５０Ｗ，圧接ロ−ル１４の加熱ランプ
１４０に６００Ｗの電力を供給し、２つのランプを点灯
する。

【００１４】このように定着ロ−ル１２の加熱ランプ１
２０、圧接ロ−ル１４の加熱ランプ１４０の制御を行な
うことで、画像面側である定着ロール１２のコピ−操作
時における表面温度のドロ−プ（Ｄｒｏｏｐ）を最小限
にくいとめ、なおかつ圧接ロール１４側の表面温度の低
下（Ｄｒｏｏｐ）も、許容範囲内に押さえることが可能
となり、定着不良や、グロス低下などの画像障害の発生
を防止する。また各ロ−ル内に配設する１本のランプに
対する供給電力の形態を複数種類に制御できるため、最
適な条件の電力供給が実行でき、熱効率の向上が図れ
る。また、ロ−ル内に配設するランプを１本とすること
により、従来の複数本のランプによる熱量調節構造に比
べてランプ配設位置の影響が排除され、メンテナンスの
簡便性の向上、定着装置の小型化が可能となる。

【００１５】また、複写機の入力電源からいったん変圧
器を通して１００ｖを出力させ、このラインにコピ−ス
タ−ト時の定着ロ−ルの加熱ランプを連結すれば、オフ
ィス等で発生する低電圧状態でも、影響を受けずに所望
する電力を出力させることが可能である。

【００１６】また、この実施例においては制御装置は定
着ロ−ルの表面温度によって各加熱ランプへの供給電力
の切り換え制御を行っているが、画像形成操作指令がな
されたときからの経過時間による供給電力の切り換え制
御とすることも可能である。この場合、設定時間は環境
温度や使用している用紙サイズ、用紙の紙厚によって変
更する構成とすることで、よりきめ細かな制御ができ
る。さらに、画像形成操作指令がなされたときからの通
紙枚数による制御とすることも可能である。この制御に
おいても、設定する枚数を環境温度、用紙のサイズ、用
紙の厚さ等により可変とすることで、適切な制御が達成
できる。

【００１７】

【発明の効果】本発明による画像形成装置の定着装置
は、熱ロ−ル内に配設する加熱源（ランプ）を１本と
し、加熱源（ランプ）への供給電力を制御することによ
り、各ロ−ルの表面温度を調節しているので、メンテナ
ンスの簡便性の向上、定着装置の小型化が図れる。ま
た、１本の加熱源への供給電力を複数種類の形態に制御
できるので、最適な定着ロ−ル、圧接ロ−ルの表面温度
を的確に得ることができる。すなわち、コピ−操作が開
始された当初、定着装置の全電力を定着ロ−ルの加熱源
に供給しているので、ロ−ル表面温度の降下は最小限に
おさえられる。そして、ロ−ルの表面温度が上昇傾向を
しめしたり、コピー操作開始からの時間あるいは通紙枚
数が所定の数値となったとき、加熱源の印加電力を画像
形成装置の電力許容範囲内の最適な電力供給に切り換え
ることにより、各ロ−ルの表面温度を保持しつつ、省エ
ネルギ−が達成できる。また、画像形成装置の入力電源
の電圧に左右されず狙い通りの電力が安定して出力する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 定着装置の回路図。

【図２】 定着ロ−ルと圧接ロ−ルの表面温度の変化を
示すグラフ。

【図３】 定着装置の説明図。

【図４】 定着装置の制御フロ−。

【符号の説明】

１２０ 第１の加熱ランプ、 １２２ 第１のＳＳＲリ
レ−、 １２４ リレ−、 １４０ 第２のランプ、
１４２ 第２のＳＳＲリレ−、 １４４ 第２のリレ
−、 １５０ 変圧器、 １６０ 画像形成装置の入力
電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像面側に接触する加熱源を内蔵する定
   着ロ−ルと、加熱源を内蔵する圧接ロ−ルと、定着ロ−
   ルの加熱源および圧接ロ−ルの加熱源の印加電圧を変化
   させる切り換え手段と、所定の信号に基づいて、加熱源
   の切り換え手段に作動信号を出力する制御装置を備える
   定着装置において、 制御装置は画像形成操作指令がなされたとき、圧接ロ−
   ルの加熱源を停止する信号を出力し、定着ロ−ルの加熱
   源のみを作動させ、用紙走行中に定着ロールの表面温度
   を検出する温度センサが定着ロ−ルの表面温度の上昇を
   検知したとき、定着ロ−ルおよび圧接ロ−ルの加熱源に
   印加電圧の切り換え信号を出力し、定着ロ−ルおよび圧
   接ロ−ルの加熱源を共に作動させるよう構成した画像形
   成装置の定着装置。
2. 【請求項２】 制御装置の切り換え信号の出力は画像形
   成操作指令から所定の時間が経過したときであることを
   特徴とする請求項１記載の画像形成装置の定着装置。
3. 【請求項３】 制御装置の切り換え信号の出力は画像形
   成操作指令からの通紙枚数が所定のカウントとなったと
   きであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置
   の定着装置。