JPH0623912B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真複写機などトナー利用の画像形成装
置においてトナー像を記録シート（転写シート等）に定
着するための熱定着装置、特に、熱源（ヒータ）によっ
て加熱される加熱ローラと、これに圧接して回転する加
圧ローラとからなる熱定着装置の改良に関する。

〔発明の背景〕

例えば電子写真複写機の従来のこの種の熱定着装置にお
いては、電源がオンされると、定着装置のヒータに通電
して定着可能温度に達するまで急速加熱することにより
ローラのウォームアップを行ない、所定温度に達してウ
ォームアップが終了すると、以後はその温度を維持する
ように温度制御を行なうようになっている。しかるには
従来は、複写動作を行なわないレディ状態（複写動作待
機状態、すなわちスタンバイ状態）にあっても、ヒータ
に通電してその温度制御を行なっている。すなわち、電
源がオンされた後は、再び電源がオフされない限り定着
器のヒータは連続通電状態となっている。このため、無
駄な消費電力が著しく増加するばかりか、機内温度が著
しく上昇するという問題があった。機内温度上昇を防ぐ
ためにこの種の電子複写機には機体冷却用ファンが備え
られているが、従来は、電源がオンされると上記ファン
を動作させ、再び電源がオフされない限り上記ファンの
動作を停止させないようになっている。このため、レデ
ィ状態時に騒音が発生するばかりか、無駄な消費電力が
更に増加するという問題もあった。

これに鑑み、特開昭５６−９２５５８において、スタン
バイ状態に入ってから一定時間以内にコピーを行なわな
ければ、ファンを止め、かつ加熱ヒータもオフすること
が提案されたが、次のコピー信号が入力されるまでヒー
タはオフのまゝであるため、次にコピーをする際のウェ
イトタイムが長くなり使いずらいという欠点があった。

そこで別途、スタンバイ時排熱ファンをオフすることの
できる節電スイッチを設け、この節電スイッチをオンす
ることにより、排熱ファンを停止すると共に加熱ローラ
表面温度を定着可能な所定の設定温度（第一設定温度Ｔ
_１、即ち通常のスタンバイ温度）よりも低い第二設定温
度Ｔ_２で温度調節することが提案された（特願昭５８−
２６６６４（特開昭５９−１５２４７５号公報））。こ
の第二設定温度Ｔ_２は、排熱ファンの停止にもかかわら
ず機内昇温によって電気部品，メカ部品が熱的劣化を受
けずに本来の機能を果すことのできる安全使用領域に定
められた温度である。このように節電スイッチを設ける
ことにより、スタンバイ時における排熱ファンによる騒
音の解消並びに省エネルギー化を図ることができる。さ
らには、節電スイッチがオンしている間、第二設定温度
T₂で加熱ローラが温度調節されているので、その後節電
スイッチを解除してコピーを行なう際に、短いウェイト
タイムで第一設定温度Ｔ_１に復帰することができる。

しかし、上記提案のものでは、節電スイッチ解除後の加
熱ローラ温度が第一設定温度Ｔ_１に達するまでのウェイ
ト中は熱定着装置の前多回転（ローラ対の圧接回転）を
行なうので、この前多回転により加熱ローラから加圧ロ
ーラへ熱が奪われ、ウェイト時間をあまり短くすること
ができなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、節電モードを設けたローラ式熱定着装
置において節電スイッチ解除後のウェイト時間の短縮を
図り且つ定着性の良好さを保有せしめることにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、加熱手段によって加熱される少なくと
も第１のスタンバイ温度若しくは第１のスタンバイ温度
より低い第２のスタンバイ温度に対して温度調節される
加熱ローラと、この加熱ローラの温度を検知する第１温
度検知素子と、該加熱ローラに圧接する加圧ローラと、
この加圧ローラの温度を検知する第２温度件子素子と、
を有し、該加熱ローラが昇温し該第１温度検知素子の検
知温度が該第２のスタンバイ温度より高く該第１のスタ
ンバイ温度よりも低い所定の回転開始温度に達した時、
該第２温度検知素子の検知温度が所定温度以下であれば
圧接回転を開始した後に画像形成を許容し、該所定温度
以上の場合は圧接回転を行うことなく画像形成を許可す
ることを特徴とする。

これを説明すれば、発明の背景において節電モードつき
の画像形成装置について述べたように、節電モード中は
加熱ローラ表面温度は定着に適した第１のスタンバイ温
度（第一設定温度Ｔ_１(160℃〜200 ℃：通常のスタンバ
イ温度)より低い第２のスタンバイ温度（第二設定温度
Ｔ_２）に調節されているから、その後、節電モードを解
除して（即ち節電スイッチを解除して）定着動作をする
には加熱ローラを第一設定温度Ｔ_１まで復帰させるよう
加熱をする必要があり、この場合、定着性を良好にする
には、定着動作に先立ち、この復帰の過程においてロー
ラ対の前多回転（圧接回転）を行なって加圧ローラにも
熱を与え、これを或る程度の温度まで昇温せしめること
が行なわれる。しかし乍らこの前多回転では加圧ローラ
へ熱が奪れる結果、加熱ローラの上記復帰が遅くなり、
ウェイト時間がそれだけ伸びることとなる。

しかし乍ら、加圧ローラ自身が前回転開始前に５０゜〜
６０゜程度の温度にある場合が多く、このような場合に
は、後の画像形成動作の工程において定着用シート（転
写紙など）が定着装置のローラ対に至るまでの間の画像
形成時のローラ対の回転によって、加圧ローラは加熱ロ
ーラからの熱で定着に十分な６０゜〜７０゜程度に昇温
し得る。よってそのような場合には、加熱ローラの前記
第一設定温度Ｔ_１への復帰の過程において前多回転を行
なわない方が加熱ローラから加圧ローラへの熱移動が少
なく、上記ウェイト時間を短縮することができ、しか
も、定着時の必要な加圧ローラ温度も充分得られるか
ら、良好な定着性を確保し得る。本発明は、このような
思想に基づいている。なお、上記は節電モード解除後の
場合についてのみでなく、紙詰りの処理を短時間に終了
した場合など、熱定着装置の温度低下が比較的小さい程
度で留った状態から再び画像形成動作に入る場合も同様
に通用される。

〔発明の実施例〕

電気写真複写機の場合を例にとって、本発明の実施例を
以下に説明する。

第１図において、加熱ローラ１はローラコア２の表面に
テフロン（商標名）又はシリコーンゴム等の離型性材料
層３を薄く被覆した構造で、内部にヒータランプ等の加
熱手段４が内蔵されている。５は加熱手段４を制御する
制御器であって、加熱ローラ１の表面に近接又は接触し
て設けられたサーミスタ等の温度検知器６によって加熱
ローラ１の表面温度を検知し、その表面温度に基づい
て、後記節電モード時を除き、加熱手段４への通電回路
５ａを制御作動して該表面温度を常時一定温度Ｔ_１に維
持する。加圧ローラ７は、ローラコア８の表面にシリコ
ーンゴム等の離型性材料層９を被覆した構造で、前記加
熱ローラ１に圧接している。６ａは加圧ローラ７の表面
温度を検知する温度検知器である。これらローラ１，７
は、モータ１１等からの駆動力が周知の駆動連結手段に
よって伝えられて回転駆動され得る。本実施例では、ギ
ア１ａは駆動力が与えられることにより加熱ローラ１が
回転し、一方加圧ローラ７に加熱ローラ１に対して従動
回転する。ローラ１，７は、少なくとも、トナー像Ｔを
支持材Ｐに定着する定着時には、周知の制御によって回
転される。

モーター１１には駆動制御手段１０が接続され、この駆
動制御手段１０は、温度検知器６，６ａからの出力及び
メインスイッチＳ１のスイッチング出力が入力されてモ
ーター１１を回転駆動を制御するものである。本実施例
においては、メインスイッチ（電源）投入後のウォーム
アップ中には加熱ローラ１と加圧ローラ７は停止してい
るが、加熱ローラの表面温度が所定の温度Ｔ_１′（この
温度は加熱ローラ１の設定温度（定着可能な温度）T₁よ
りも低いが室温より高温度である）に到達するような所
定時間経過の以後は、後に詳述する所に従い、定着動作
に先立ち一定時間の前多回転（圧接回転）をするように
なっている。

さてウォームアップ完了以後は、定着動作が行なわれる
か、又は定着動作に備えて待機している状態（スタンバ
イ）となる。本実施例においては、前記制御器５および
通電回路５ａとして、スタンバイ状態中に節電モードと
するか否かを選択し得る節電スイッチを含む回路が組ま
れている。第２図および第３図は、かゝる回路を示す図
である。

第２図および第３図において、Ｒ_１〜Ｒ₁₄は抵抗、Ｄ_１
〜Ｄ_４はダイオード、Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_６はコンパレー
タ、Ｑ_３，Ｑ_５はトランジスタ、Ｑ_４はSSR、Ｃ_１はコ
ンデンサ、Ｋ_１，Ｋ_２はリレー、１３は電源トランス、
１４はDC電源回路、１５は排熱ファン、１６は節電スイ
ッチ、１７はメインスイッチ、１８は温度フューズであ
る。６は加熱ローラ１の温度検知用のサーミスタであ
る。メインスイッチ１７が投入されると定着器の熱源で
あるヒータ４に温度フューズ１８と該ヒータのドライバ
ーであるSSR（Ｑ_４）とを介して電源が印加されるよう
構成されている。

メインスイッチ投入後のウォームアップ完了後、節電ス
イッチ１６のオンされていないスタンバイの場合におい
ては、リレーＫ_１が励磁されておらず、リレーＫ_１の接
点であるＫ_1-1を介して排熱ファン１５が駆動されてい
る。また定着器の温度はサーミスタ６によって検出さ
れ、抵抗Ｒ_４とサーミスタ６および抵抗Ｒ_７とＲ_８から
なるブリッジ回路及びコンパレータＱ_１によって定着器
のヒータ４をコントロールすることにより加熱ローラ１
の温度を定着に適する第１設定温度Ｔ_１（１８０゜〜２
００℃）（通常スタンバイ温度）に制御する。すなわ
ち、加熱ローラの温度が設定温度Ｔ_１より低い場合は、
コンパレータＱ_１の出力は高レベルになり、抵抗Ｒ₁₀、
ダイオードＤ_１、抵抗Ｒ_９を介してトランジスタＱ_３を
オンし、ヒータドライバー用のSSR（Ｑ_４）をオンして
ヒータ４に電力を供給し、また設定温度Ｔ_１以上に加熱
された場合はコンパレータＱ_１の出力が低レベルにな
り、ヒータドライバー用のSSR（Ｑ_４）をオフすること
によってヒータ４への電力を供給を停止する。このよう
にして、節電スイッチがオフの状態の場合には、加熱ロ
ーラ１の温度を設定値Ｔ_１にコントロールする。

節電入力スイッチ１６をオンした場合には、抵抗Ｒ₁₁，
Ｒ₁₂，Ｒ₁₃とキャパシタＣ_１及びコンパレータＱ_６によ
って構成されたタイマーが動作を開始し、設定時間に達
するまでリレーＫ_２が作動し、リレーＫ_２の接点Ｋ_2-1
によって節電用リレーＫ_１を励磁し、リレーＫ_１の接点
Ｋ_1-1によって排熱ファン１５の通電が停止されると共
に、リレーＫ_１の接点Ｋ_1-2によってコンパレータＱ_１
の出力を低レベルに保持し、加熱ローラ１の温度は前記
第１設定温度Ｔ_１より低く設定されている第２設定温度
Ｔ_２（１２０゜〜１６０℃）となるように抵抗R₄とサー
ミスタ６および抵抗Ｒ_５とＲ_６からなるブリッジ回路及
びコンパレータＱ_２によってヒータ４を制御して設定温
度Ｔ_２となるようにコントロールされる。すなわち、加
熱ローラ１の温度が設定温度Ｔ_２より低い場合はコンパ
レータＱ_２の出力が高レベルになり、ダイオードＤ_２、
抵抗Ｒ_９を介してトンランジスタＱ_３がオンし、ヒータ
ドライバー用のSSR（Ｑ_４）がオンし、ヒータ４に電力
を供給する。設定温度Ｔ_２以上に加熱された場合はコン
パレータＱ_２の出力が低レベルになり、ヒータドライバ
ー用のSSR（Ｑ_４）をオフすることによってヒータ４へ
の電力の供給を停止する。このようにして、節電スイッ
チがオンのとき即ち節電モードのときは、加熱ローラ１
の温度は設定温度Ｔ_２にコントロールされる。節電スイ
ッチを再びオフにして節電モードを解除すれば、加熱ロ
ーラ１の温度は上昇して再び設定温度Ｔ_１にコントロー
ルされる。

次に前記モータ駆動制御手段１０についてローラ前多回
転を司る回路を第４図により詳述する。第４図に示す回
路は、節電スイッチの解除に応答して作動するリレー
（不図示）により、ローラの駆動制御系回路に編入され
て作動を始めるものである。重要な構成は、加熱ローラ
１の温度がローラ対の協働回転（前多回転）を行なう温
度（信号Ｖ_R）以上になっても加圧ローラ７の温度が所
定温度Ｔ_０（信号Ｖ_R）より高ければ協働回転を禁止す
ることである。本例では第７図の如く各センサー６，６
ａの出力信号Ｖ_６，Ｖ_6aをコンパレータ１３，１８で比
較し、その出力をアンド回路２２に入力させて信号処理
している。

第４図中、Ｃ_２，Ｃ_３はコンデンサーで、Ｒ₁₄，Ｒ₁₅，
Ｒ₁₆，Ｒ₁₇は電気抵抗であり、任意適当な容量値、抵抗
値を有するものである。ＤＣは直流電源である。１９は
加熱ローラ１の温度を表わす温度検知器６からの出力電
位Ｖ_６と、上記加熱ローラ１の回転開始に相当する所定
の温度Ｔ_１′に対応する基準電位Ｖ_Rとを比較する比較
器であり、２２は加圧ローラ７の温度を表わす温度検知
器６ａからの出力電位と、該加圧ローラ７の所定温度Ｔ
_０（定着不良を生じさせないような温度又は加熱ローラ
からの熱をコピー信号からの回転中に受けて、定着不良
を生じさせないような温度になり得る温度）に相当する
基準電位Ｖ_Raとを比較する比較器である。２３は抵抗Ｒ
₁₄，Ｒ₁₅，コンデンサーＣ_２を含み、アンドゲート２４
を経た比較器１９，２２からの出力の波形成形を行な
う、サイリスタ２０への入力手段である。２０はサイリ
スタで、通常オフの状態であるが、アンドゲート２４の
高の信号を受けてコンデンサーＣ_２が充電してゲート電
位に達するとオンの状態になる。このサイリスタ２０の
近くにあり、抵抗Ｒ₁₆と単安定マルチバイブレータ２１
との連結点２０ａは、直流電位ＤＣの電位により高とな
っているが、先に述べたようにサイリスタ２０がオンの
状態になると連結点２０ａは低となり単安定マルチバイ
ブレータ２１に信号を送り、これを作動させる。従って
単安定マルチバイブレータ２１は、抵抗Ｒ₁₇とコンデン
サーＣ_３によって定まる一定の作動時間Δｔの間、作動
し、モータ１１をΔｔの時間のみ駆動することによって
加熱ローラ１と加圧ローラ７とを協働回転せしめる。こ
の時間Δｔは、抵抗Ｒ₁₇，コンデンサーＣ_３の値の選定
により可変である。

さて、スタンバイ中に一旦前記の節電モードにした後、
節電モードを解除して定着動作に入る際に定着動作に先
立って、一定時間加熱ローラ１と加圧ローラ７との前多
回転（圧接協働回転）が行なわれるが、本実施例は、こ
れらの場合において、特に、加圧ローラ７の温度が前記
所定温度Ｔ_０（例えば５０〜６０℃）より高いときは、
上記前多回転を禁止するよう構成されている。すなわ
ち、第４図に示したように、加熱ローラ１の温度に対応
する検出電位Ｖ_６がその基準電位Ｖ_R以上であり、従っ
てコンパレータ１９から出力が出ていることという条件
のみならず、更に加圧ローラ７の温度に対応する検出電
位Ｖ_6aがその基準電位Ｖ_Raより小であり、従ってコンパ
レータ２２から出力が出ていることという条件が満たさ
れている場合にのみ、アンドゲート２４から出力が出て
前述のとおりローラ駆動モータ１１を一定時間Δｔと間
回転させるようになっている。上記電位Ｖ_6aが基準電位
Ｖ_Raより大である場合すなわち加圧ローラ７の温度が所
定温度Ｔ_０より高い場合には、コンパレータ２２は出力
を出さず、従って、たとえ加熱ローラ１の温度がその所
定温度Ｔ_１′より高いとき、即ちコンパレータ１９が出
力を出しているときでも、アンドゲート２４からの出力
はなく、ローラの前多回転は行なわれない。

上記を図解すれば第５図の如くである。節電スイッチを
解除（オフ）した時、加圧ローラ表面温度が所定温度Ｔ
_０以上であれば、加熱ローラの温度が定着可能である第
１設定温度Ｔ_１のスタンバイ又は定着温度に復帰する際
にローラ対の前多回転を禁止する。該復帰の際に加熱ロ
ーラ１内に内蔵されたヒータ４により加熱ローラ１は第
１設定温度Ｔ_１に向けて加熱されるが、この際、上記の
ように前多回転を禁止すればローラ対の圧接回転によっ
て加熱ローラ１から加圧ローラ７へ熱が奪われることが
ないので、より効率的に加熱ローラを加熱することがで
き、節電スイッチ解除後のウェイトアップ時間は、非常
に短くなる。さらにこの場合、ウェイトアップ直後の定
着性は、節電スイッチ解除直後に既に所定温度Ｔ_０以上
にあった加圧ローラが、第１設定温度Ｔ_１へ向けて加熱
されつゝある加熱ローラから熱を受けることで更に暖る
ので、充分なものとなる。

このような構成により、節電スイッチ解除後のウェイト
アップ時間を最小限にした操作性，機能性，使い易い複
写機が得られる。本発明実施例によれば、従来節電スイ
ッチ解除後６０秒要したウェイトアップ時間を２０秒に
短縮できた。

第６図は第４図の回路動作のフローチャートである。

第７図は他の実施例を示すものである。すなわち、節電
スイッチの解除に引き続いて定着動作を行なわず、該解
除後に引節電モードでのスタンバイ即ち、第１設定温度
Ｔ_１におけるスタンバイが続くような場合には、該スタ
ンバイの継続時間τが或る所定時間τ_０以上であれば、
その間に加圧ローラ７の温度は前記のその所定の温度Ｔ
_０以上になっているものとみてよい。従って、この場
合、加圧ローラ７の温度を温度センサで検出しなくと
も、第６図の如く、節電スイッチ解除後のスタンバイ
（第一設定温度Ｔ_１で温度調節）の継続時間τが所定時
間τ_０より小か大かによって、定着動作に先立つ前多回
転を行なうか禁止するを選択するよう構成してもよい。

第８図は、更に他の実施例として、前記の前多回転の許
可と禁止に関する加熱ローラ１の温度につき温度範囲を
設けるための回路を示し、その出力Ｖ′_６は第４図にお
けるコンパレータ１９の出力の代りとしてアンドゲート
２４に入力される。第８図の回路においては、ローラ１
の表面温度を検知する温度検知器（サーミスタ）６の検
知信号ａはコンパレータ２５，２６に入力され、それぞ
れ、加熱ローラ１の第二所定表面温度Ｔ_２′に相当する
基準信号ｂ、および加熱ローラ１の第一所定表面温度Ｔ
_１′（但しＴ_２′＜Ｔ_１′）に相当する基準信号ｃと比
較され、ｃ＞ａ≧ｂ（加熱ローラ１の表面温度が第二所
定温度Ｔ_２′以上で第一所定温度Ｔ_１′以下）の場合に
は、回転２１に信号ｂ′が発せられ、ローラを駆動すべ
く出力信号Ｖ_６′をアンド回路２４へ送る。検知信号ａ
がａ≧ｃ（加熱ローラ１の表面温度が第一設定温度
Ｔ_１′以上）の場合は、回路２１に信号ｃ′が発せら
れ、よって出力信号Ｖ_６′は発生しない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、節電モード解除後又は紙詰り処理後な
ど熱定着装置のローラ対温度が低下した状態から画像形
成動作を再び行なうに当り、加圧ローラ表面温度の如何
によらずローラ対の前多回転を行なう先行例に比して、
画像形成再開可能になるまでのウェイト時間の短縮が可
能であり、この種の画像形成装置の使い易さ、省エネル
ギー化の向上に効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の概要図、第２図および第３図は
同実施例の温度制御回路図、第４図は同実施例の前多回
転制御用の回路図、第５図は同実施例の動作図解、第６
図は同じでフローチャート、第７図は他の実施例の動作
図解、第８図は更に他の実施例の加熱ローラの温度範囲
応答回路を示す。 １……加熱ローラ、４……ヒータ、 ５，５ａ……温度制御手段、６，６ａ……温度検知器、 １０……ローラ駆動制御手段、１１……ローラ駆動モー
タ、 １５……排熱ファン。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−52666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−52665（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−77771（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−72464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−62883（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−102265（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−12470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−10769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−68771（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−163266（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−129476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−139539（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−1073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−181572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−140474（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−7952（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−84564（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱手段によって加熱される少なくとも第
   １のスタンバイ温度若しくは第１のスタンバイ温度より
   低い第２のスタンバイ温度に対して温度調節される加熱
   ローラと、この加熱ローラの温度を検知する第１温度検
   知素子と、該加熱ローラに圧接する加圧ローラと、この
   加圧ローラの温度を検知する第２温度件子素子と、を有
   し、該加熱ローラが昇温し該第１温度検知素子の検知温
   度が該第２のスタンバイ温度より高く該第１のスタンバ
   イ温度よりも低い所定の回転開始温度に達した時、該第
   ２温度検知素子の検知温度が所定温度以下であれば圧接
   回転を開始した後に画像形成を許容し、該所定温度以上
   の場合は圧接回転を行うことなく画像形成を許可するこ
   とを特徴とする画像形成装置。