JPS58173773A - 定着装置の加熱方法 - 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】 本発明は、電子写真法や他の静電記録法或いは磁気写真
法郷で支持体上に形成されたトナー像を、その支持体に
定着する定着装置の加熱方法に関するものである。

従来、トナー像を支持体（以下転写紙と称する）に形成
させる複写機部の画像形成装置（以下複与機と総称する
）に適用される定着装置の一つとして、互いに圧接して
１転する熱せられ九ロー２間にシートを通紙する装置、
いわゆる熱ａ　−’）定着装置が知られており、しか吃
このような熱ロー２方式にも様々な４のがあって、大別
するとローラ内部に熱源を有する内部加熱方式のものと
、ローラ外部に熱源を有する外部加熱方式のものとに分
けられるが、一般的には熱効率の見地から多くは前者が
用いられている。

そして、近時における複写機については、効率向上のた
め高速化が計られるように表ってきており、このような
高速機に適用する定着装置については、ローラ間の接触
圧を高くする、一対のローラの両者に加熱源をも九せて
熱供給を速めるなどの手段を施すなどによって迅速な定
着を行なわせる工夫がなされているが、その反面におい
て、このような定着装置では、定着装置が大型化し、ま
たローラ等の熱容量が大きくなるためウォームア、ｆに
時間を要するなどの傾向となることは避け難いものとな
っている。

ところで、前述し九定着装置のウォームア、ｆとは、同
装置のローラが停止状態から加熱されて、通紙される転
写紙上のトナー像を定着させるのに適した状態となるま
での過液的予熱段階を指すのであり、定着動作に適尚な
状態となったことを検知するには、実際の定着動作すな
わち一対のローラを接触回転させる動作（以下駆動動作
とする）を行なわせながら、そのローラの表面温度を検
出する形式でこれを行なうことが適切と言えるから、実
際にこのような形式でウォームア、！完了の検知を行な
っているのが普通である。

しかし、ウォームア、！中に定着装置が前述のように実
際の定着動作と同じく駆動動作することは、作動音が騒
音となって伴うと共にローラが常時回転しているために
ロー２支持部の軸受、ローラ表面、温度検知のためのブ
ーきスタ勢の部品の耐久寿命を短かくし、さらには回転
によりローラ表面近傍に空気流が起こりローラ表面より
放熱され易くなってしまう難点を招き、特に高速機に適
用される定着装置では、前述の如くローラの熱容量が大
であるためウォームア、グに時間を要する結果、前記一
点は一層顕著となる傾向をもつことになる。

本発明はこれらのことから、前述したウオームアツプ時
の難点を可及的小ならしめることを目的としてなされた
ものであり、基本的には、定着装置のローラが所定の加
熱状態に至るまでのウオームアツプ時程を２段階に分け
、前段階においては加熱効率の向上、部品耐久性の向上
のために例えば一対のロー２を停止させておいて所定温
度までの加熱を行ない、後段階においては、接触回転に
起因して降下し九ローラ温度を再び所定温度まで加熱さ
せて、ローラがこの温度の状態となったことを検知して
適切な駆動動作状態になったウオームアツプ完了信号を
出力させることを特徴としたものである。換言すると、
本発明は定着装置のウォームア、！中における適正状態
を２態様に分け、ウォームア、！完了の検知のために適
した駆動動作状態を定着装置がとることは、該ウォーム
ア。

グの最終段階に限定し、その前の段階ではロー２加熱に
適した状態とさせておくようにしたことに％像があると
言うことができる。

而して本発明の要旨は、ローラ関にトナー像を有するシ
ートを通過させて、加熱された前記ローラの熱によシト
チー像の定着を行なう定着装置の加熱方法において、前
記ローラを非回転状態に維持したまま所定温度まで予熱
した後、前記ローラを接触回転させながら該回転に起因
にする温度降下によシ一度下がった温度を再び前記所定
温度まで予熱すると共に、接触回転するローラが所定温
度に到達したときをウオームアツプ完了信号の出力時点
として設定したことを特徴とする定着装置の加熱方法に
ある。

ぞして、本発明方法は、一対のローラを加圧接触、離脱
の２状態に切換え可能とし九着脱機構を備えた定着装置
に適用した場合において極めて有効なものとなる。すな
わち一般に低速機などにおいてはローラ閲の接触圧が小
さかったため、通紙時、非通紙時に限らずローラは互い
に接触状態とさせておいてもよかったが、高速機におい
ては接触圧が大きくなることから、ローラの変形を防ぐ
ために非通紙時にはローラを離隔させる衿わゆる着脱機
構を付設することが多い。そこで前述【７たウォームア
、ｆ前段階におけるローラ加熱を、着脱機構により一対
のローラを離脱させた状態で行なわせれば、各部材の耐
久性等の面で一層有利−と伺えるからである。

以下本発明方法の、寒流態様を、着脱機構を備えた定着
装置に適用した場合について図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は、本発明を適用する定着装置の代
表的な一例を示したものであり、第１図は通紙時の断面
、第２図は非通紙時の断面を示［７ている。

これらの図において、１は定着ローラであり、内部に熱
源３を有している。２は加圧ローラである。定着ローラ
１の表面には表面温度を制御するためのサーミスタ５が
押し当てられておりこのサーミスタ５により上記熱源３
がオン・オフ制御されるようになっている＠ また、加圧ローラ２の両端部を支持するアーム７は、圧
縮バネ８を介してレバー９の一端と結合しており、この
レバー９は他端にカム１０が係合され、このカム１００
回転によ、６ｂ点を中心として図のＡ−Ｂ方向に揺動し
て前記圧縮バネ８を圧縮、伸長させるように設けられて
いる。　　　　′したがって非通紙時においては第２図
に示す如くレバー９はカム１０によ如偏寄されておらず
、加圧ローラ２は定着ローラ１に対し離隔状態にある。

他方通紙時には、第１図に示す如くレバー９は図示しな
いモータによシカム１０が回転されるに伴いＡ方向に揺
動し、アーム７は圧縮バネ８のパネカにより軸１５を中
心点ａとして回動することにより、加圧ローラ２を定着
ローラＩＫ加圧接触させる。１７は加圧ロー′″）２の
表層弾性部であるＯ　　　　　　　　　　　　　　、・
。

このような定着装置における従来のウオーミング動作に
ついて述べると、まず複写機の主電源がオンされると、
熱源３がオンされ、駆動モータ（図・示せず°）によシ
定着ローラ１及び加圧ロー２２が回転を開始し、さらに
モータ（図示せず）がオンされカム１０が回転してレバ
ー９を偏寄して第１図に示す如く加圧ローラ２を定着ロ
ーラ１に圧接せしめる。このカム１０は、その近傍に設
けられたセンサー１１により、適正加圧位置を検出する
とモータ（図示せず）が停止されて、骸モータ自身が有
するブレーキ機構により前記一対のローラの加圧状態が
保持されるように停止・ロックされる。なおこのカム１
０の停止位置は、加圧解除時のカム１０の動きを自動的
に生じさせる意味から、レバー９に対して逃げ勝手位置
としておくことが好ましい。このようなレバー９の動き
により、アーム７は圧縮バネ８のパネカを受けて加圧ロ
ーラ２を定着ローラ１に加圧接触させ、これらローラは
加圧接触状態で回転しながらウオーミングを継続する。

そして、トナー儂に接する側のローラすなわち定着ロー
２１の表面温度が設定温度に達するとサーミスタ５がこ
れを検知して熱源３をオフさせ、この熱源オフに伴いロ
ーラ１．２の回転停止、前記カム１０の駆動モータのブ
レーキ解除が行なわれ、前記した如くカム１０は逃は勝
手状態にレバー９に当接してい巻”ので、モータのブレ
ーキが解除されるとバネ８０反発力、およびロー、う２
の重量等によりレバー９との安定接触位置（第２図参照
）まで逆回転せしめられる。

これでウオーミングが完了しコピー可能状態となるが、
このような従来形式の動作においては、ウォームア、ゾ
中常時作動音が騒音となって伴うと共に、常時回転して
いる丸めにローラ支持部の軸受、ロー２表面、サーミス
タ等の部品の耐久寿命を短かくシ、さらに回転によりロ
ーラ表面近傍に空気流が起こシ、ローラ表面より放熱さ
れ易く表ってしまう難点の大なることは既に前述し走通
シである。

これに対し、以下に説明する本発明加熱方法のウォーム
ア、ｆ動作においては、ウォームア、ｆ過程の前段階と
後段階でローラの回転停止状態と接触回転状態とを各別
に行なわせることにより、ウオームアツプに要する時間
を短縮し、その結果操作者の待機時間の減少、さらに省
電力化、また回転に伴う関連部品の耐久寿命を向上させ
ることができるという利益が得られる。

本発明によって得られる定着装置の動作状態を前記第１
図および第２図によって説明すると、まず複写機の主電
源オンと同時に熱源３がオンとなる。このときカム１０
は回動することなく停止を続け、ま九一対のローラ１，
２の回転も停止されているようにしておく。次いで加熱
によシ定着ローラｌの温度が上昇し、サーミスタ５がそ
の温度の設定温度に達したことを検知することによって
、熱源３はオフされる。そして本実施例ではこの熱源３
の最初のオフにより、一対のロー２１，２は回転を始め
、またカム１００回動によって加圧ローラ２はアーム７
によって定着ローラ１に加圧接触されるように構成して
いる。ローラが回転圧接状態になると、設定温度・に達
した定着ローラ１も設定温度に達しない加圧ローラ２に
熱をうばわれるため再び熱源がオンとなる。次に定着ロ
ーラ１が設定温度に達しサーミスタ５によシ熱源３が再
びオフになった信号によシローラの回転を停止さらに加
圧状態を解除する。これでウオームアツプは終了しスタ
ンノ々イ状態となる。

以上述べた如き動作をさせることＫよシ、装置の構成に
より若干具なるがローラの回転と停止の比率は５：５〜
３ニア＠度となシ、ローラが回転している時間は半分以
下とすることができるため前述した効果が奏されること
になるのである。

次に以上のウォームアッグ動作を行なわせるための制御
回路の具体的構成例について、第３図の制御回路図、お
よび第４図のフローチャート図に基づいて説明する。

第３図は、本発明の一実施例である制御プｐ。

り図であるが、図で示す如くヒーターコントロール部（
イ）と複写制御部（ロ）より構成されている。まずヒー
ターコントロール部０）よシ説明すると、ヒーターＨ１
は前記した熱源３であり、ＡＣＩＥ源とヒーターをＯＮ
　、　ＯＦＦさせる制御素子８８Ｒ（ソリッドステート
リレー）に接続され、８ＳＲの他端はＡＣ電源に接続さ
れている。またヒーターＨ１の温度を検知するサーミス
タＴＨＩ　（前記したサーミスタ５）がヒーター胃−ラ
に取付けられ、このＴ　Ｈ１ｉｊ　コア　ｐ４レータ−
Ｑｌの■端子に接続されている。そして、コン／９レー
タ−Ｑ１のθ端子はＤＣＣ電源、に接続されている抵抗
とＧＮＤに接続されている抵抗とに接続され、各抵抗に
よる抵抗比による分割電源が基準電源となる様構成され
ている。つまりヒーターＨ１で説明すると、前記した抵
抗比とサーミスタＴＲＩと電源に接続されている抵抗比
によって得られた電圧をコン・母レータ−Ｑ１で比較す
ることにょυ、ヒーターの設定温度が設定されるのであ
る。例えばヒーターＨ１の設定濃度を１８０℃に設定す
る場合は、１８０℃時のサーミスタ抵抗値とほぼ同じ抵
抗値をコンパレーターＱｌのθ端子とＧＮＤに接続すれ
ばよい。そしてコン／９レータ−Ｑｌの出力は、ヒータ
ーＨ１を０Ｎ１０Ｆ’ＦさせるトランジスタＱ４と、複
写制御部のマイコン入カポートＡＯ４−トとに接続され
ている。

このような構成において、今電源をＯＮするとサーミス
タＴＨＩの抵抗値が大きいのでコンＩやレータ−Ｑｌに
入力されている電圧は■〉ｅとなり、出力はＨレベルと
なる。出方がＨレベルとなると前記トランジスタＱ４が
ＯＮＬ、、ヒーターＯＮ。

ＯＦＦ制御素子である８ＳＲ１もＯＮＬ、、ヒーターＨ
１はＯＮされる。そしてヒーターＨＩＯＮにょシブーミ
スタＴＨＩの抵抗値が漸次減少し、所定の時間後設定温
度に達すると、こんどはコン／９レータ−Ｑｌの入力電
圧は■〈ｅとなシ、皺コン・母し−ターＱ１出カがＬＯ
Ｗレベルとなる。し九がって、トランジスタＱ　４　Ｏ
ＦＦ　、　８８Ｒ１ＯＦＦ　、　ヒ−ｆｉ−Ｈ１ＯＦＦ
　トなり、このようにしてヒーターを所定の温度でコン
トロールすることができる。

次に複写制御部（ロ）を説明する。この複写制御部゛（
ロ）Ｆｉ、周知のワンチ、グマイクロコンビ、−タＱ５
で構成されたコントローラーであシ、各々制御４１７’
ログラムを記憶したＲＯＭ　、データーメモリＲＡＭ　
、　ＡＣＣと、複写動作を実行させるのに必要な信号を
入力又祉出カするＩｌｏ　／　−）から成シ立っ。

マイコンｑ５の入力にはＡ、Ｂ、Ｃ／−）があり、Ａ／
−トのＡＯＫは前述の如くヒーターＨ１の０Ｎ１０ＦＦ
信号を入力させる様にしてあシ、他のＡ。

Ｂ、Ｃ／−）は複写制御に必要な種々の制御入力（具体
的には図示せず）を入力しである。又出力ボートにはり
、Ｅ、Ｆポートがあり、Ｄ／−トにはメインモータ駆動
■、ウェイトラングＰＬＩ　。

ローラ加圧モータＭ１の駆動信号等の出力端子が接続さ
れ、他のＥ、Ｆポートには複写制御に必要な種々の各制
御出力（具体的には図示せず）が接続する様にしである
・ 次に前述した定着装置ウォームアッグ動作について第４
図のフローチャート図を用いて説明する。

ノ母ワーＯＮ後、図４のステ、グ１でｉイコンＱ５の出
力及び人力／−トをリセットすると同時にＲＡＭ等のメ
モリをクリアする初期リセット動作を行なう。又・母ワ
ーＯＮ後図３のヒーターコントロール制御部においては
、サーミスタＴＨＩの抵抗値が大きい為ヒーターコント
ロール制御部（イ）で説明し九動作によシヒーターＨ１
がＯＮする。次に図４のステ、ｆ２へ移る。ステ、プ２
では複写枚数設定や表示勢の複写操作に必要なコントセ
ールを行なう。そしてステ、プ３へ移り、７う、グーへ
タンバイをチェックする。Ｆ／２タンバイの役目は、ウ
ェイトラングＰＬＩを−［ＯＦ’ＦＬ九後再び点灯する
のを防止するのに使用している。今ル負タンバイは、Ｎ
Ｏであるのでステップ４へ移り、ウェイトラングＰＬＩ
を点灯させるべくマイコンＱ５の出力Ｄ１をセットする
。そしてステ。

ｆ５へ移りフラッグＦ／Ａをチェックする。初期はＮｏ
であるのでステップ６へ移る。ステ、グ６ではヒーター
Ｈ１が所定の温度に達したかどうかをチェ、りする。つ
まシヒーターをＯＦＦする信号をチェックするのである
。Ｎｏであればステ、グ１２へ移行し、スト、プモード
つまり紙無し、カセット無し、トナー無し勢（ヒーター
ウェイトも含まれる）をチェ、りし、それらがＯＫであ
れば”・。

ステップ１３へ移行しコピーがタンが押され丸かどうか
チェックして押されていなければ再びステラｆ２へ移る
。以上ステ、プ２．３．４．５．６，１２，１３が／々
フローＮ時のフローである。そしてヒーターＨ１が所定
の温ｊ［Ｋ達すると、ステラｆ６からステ、プ８へ移行
し、モータ０Ｎ（Ｄｏ上セツト加圧モータ０Ｎ（Ｄ２セ
、ト）フラッグＦ／Ａセットし定着装置を駆動させる。

この場合前記しである様に定着装置を駆動させると再び
ヒーターＨ１がＯＮとなる。そして次にヒーターＨ１が
ＯＦＦするまでは、前にＦ／Ａをセットシたのでステッ
プ２，３゜４．５．９へと移行するのである。ヒーター
Ｈ１のＯＦＦをチェ、りするところはステップ９であり
、ヒーターがＯＦＦするとステ、グ１１へ移る。ステラ
７”ｌｌでは、ウェイト２ンプＰＬＩをＯＦＦ　Ｌモー
タ■、加圧モータＭ１をそれぞれＯＦＦさせ、フラッグ
シスタンバイをセットする。フラッグシスタンバイはス
テ、ゾ４で再びウェイトランプの点灯をさける為である
。ステップ１１からはステ、！１２．１３．２へ移行し
繰返す０以上が複写スタンバイサイクルである。そして
ステップ１３でコピースタートキーが押されるとステッ
プ１４へ移シ、フラ、グＶムをリセットしてステ、ｆ１
５で所定の複写動作を行ない、ステラ７”１６で所定の
複写動作が完了したかどうかをチェックし、完了したな
らばステップ１７へ移）複写後回転制御、つまシ感光体
のクリーニング回転等を行ないそれが終了するとステ、
グ１８で全ての駆動を停止し、ステップ２以降へ移り次
の複写指令を待つ複写スタンバイサイクルへ移行するの
である。

なお、上下ローラにそれぞれヒーターを有する場合には
、いずれか一方の検知温度が所定温度に達した信号によ
シローラの回転を開始させ、ローラの回転により一旦下
がったいずれか一方の検知温度が再び所定温度に違した
ときに、ウオームアツプ信号を発するようにしても＾い
一 以上のような手順を経て定着装置を加熱しウオームアツ
プが行なわれる本発明においては、従来の定着装置に比
して約１０〜２０−のウォームア、！時間の短縮が可能
であシ操作者の待ち時間が短くなるのは当然の他、さら
にその結果省電力、作動音の短縮、構成部品の長寿命化
が達成できるなど、極めて効果的な利益を得ることが可
能である。

なお、本発明は高速機に限ることはなく、低速機におい
ても同様の効果を得られ、また着脱機構を有せず通紙、
非通紙状態でローラが圧接したままの構成であっても、
ローラを回転させることなく加熱させる段階を経ること
による効果が得られることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

図面第１図および第２図は本発明を適用する定着装置の
断面を示すものであり、第１図は通紙時、第２図は非通
紙時を示している。第３図は本発明方法に用いる制御回
路のブロック図、第４図は制御動作のフローチャート図
である。 １：定着ローラ　　　　２：加圧ローラ３：熱源　　　
　　　　４：転写紙 ５：サーミスタ　　　　７：アーム ８：圧縮バネ　　　　　９ニレパー ｌＯ：カム　　　　　　１１：センサー１５：軸　　　
　　　　１７：弾性部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ローラ間にトナー像を有するシートを通過させて、加２
   熱された前記ローラの熱によりトナー像の定着を行なう
   定着装置の加熱方法において、前記ローラを非回転状態
   に維持したまま所定温Ｒまで予熱した後、前記ローラを
   接触回転させなから腋回転に起因にする温度降下にょシ
   一度下がった温度を再び前記所定温度まで予熱すると共
   Ｋ、接触回転するローラが所定温度に到達したときをウ
   オームアツプ完了信号の出力時点とし工設定したことを
   特徴とする定着装置の加熱方法。