JPH0623911B2 - 加熱定着装置 - 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
基材上に溶融定着してな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＞ 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っている
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、定着装置を設置する際には、電源電圧が変動する
ことを考慮して最悪時、すなわち定格電圧を９０％程度
の電圧の時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
って、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（高速化）が限定される不都合があ
った。

＜発明の目的＞ 本発明の目的は定着装置での消費電力を増加させること
なく、定格消費電力内で高速複写を維持でき、悪条件下
においても常に一定の定着性を得ることができる加熱定
着装置を提供することにある。

＜発明の構成及び効果＞ 本発明は、定着器のヒータへの供給電力が減少したりし
て定着装置への供給電力と定着器からの放出熱量とがバ
ランスしなくなっ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
上に溶融定着する加熱定着装置において、 ヒータに電力が供給されることにより加熱され、前記基
材を通過させることによって基材上の粉体を溶融定着す
る定着器と、 該定着器の表面温度を検出する温度センサと、 該温度センサの検出温度に基づいて前記ヒータへの電力
の供給時間を制御し前記定着器の表面温度を所定温度に
制御してなる温度制御回路と、 前記ヒータへの電力の連続供給時間を検出する連続電力
供給時間検出手段と、 該検出手段で検出された連続電力供給時間が所定時間よ
り長くなった場合に、該長さに応じて単位時間内に前記
定着器を通過する前記基材の数量を少なくする手段と、 を具備してなる加熱定着装置である。

本発明の構成によれば、最悪の条件下でも一定の定着性
を得るため、従来のように消費電力の大きなヒータを用
いる必要がなくなる。すなわち、定着器の表面温度を低
下させるような外的条件が加わり、温度センサに基づい
てヒータに連続して電力を供給しても定着器を所定温度
に制御できなくなった場合には、ヒータに供給する電力
の連続供給時間が一定時間以上になった状態で、定着器
を通過する基材の数量を減少させる。つまり電圧の低下
や周囲温度の低下、さらに基材に奪われる熱の増加等の
要因を、連続供給時間にて検出でき、これにより基材の
通過数量を減少させることで、定着器の表面温度の低下
を来すことなく常に一定の定着性を得ることができる。

従って、従来のように定格時において余分に電力消費さ
れるということがなく、また定着器のヒータの容量を大
きなものを用いずとも、電圧低下等の外的条件が変化し
た時に定着器を通過する基材数量を減少させることで、
常に一定の定着性を得ることができ、かつ上記外的条件
が変化しない通常の動作時に基材の数量を減少させるこ
となく、高速性を維持させることができる。

しかも、基材数量を減少させるにあたっては、前述のよ
うな定着器に連続して電力を供給しても定着器を所定温
度に制御できない状態を連続電力供給時間を検出してい
るので、定着器の表面温度が一時的に低下するだけで表
面温度が所定温度に回復するような場合に、本来定着器
を通過す基材数量を減少させる不必要な制御を行い、無
意味に処理速度を低下させることもない。

＜実施例＞ 第１図は本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ック
ファイバレンズ、１１は転写紙７を収容するカセット、
１２はカセット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１３，１４は定着ローラであり、定
着ローラ１３内には該ローラを加熱するヒータ１５が配
設されている。

以上の構成によっ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によって顕
像化された像は転写紙７に転写され、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ッチがこれを検出
して原稿台１を往復動作させる。そして原稿台１がホー
ムポジションに戻った位置で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１３，１４に対して転写紙７を一定の間隔をおい
て送っていく。

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源検知
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と抵抗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のエミッタには基準電圧を形
成するツェナーダイオード２８が接続され、ツェナー電
圧５Ｖとトランジスタ２７のベース−エミッタ間電圧の
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およびツェナーダイオ
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３
２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２９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３２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
ラッチ，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１５に供給され、
またリレー接点３６を介して露光ランプ３７に供給され
る。リレー接点３５，３６は上記負荷３４に含まれ、制
御回路３２によってオン，オフ制御される。そのため、
制御回路３２にて温度センサからの温度検出信号に基づ
いて、リレー接点３５のオン，オフ制御を行うことで、
定着器用ヒータ１５への電力の連続供給が制御され、定
着ローラ１３の表面温度が所定温度に制御される。

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あできな
い。したがって、定着器用ヒータ１５に定格９００Ｗの
ものを使用することによって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。上記のような定着器用ヒータ１５として９０
０Ｗのものを使用すれば、電源が定格の９５％に低下し
たとき、丁度ヒータ出力が約８００Ｗになる。したがっ
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。したがってこの場合には、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
％に低下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
って、上記電圧検出器の可変抵抗２５は、電源電圧が定
格の９５％になっ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。したがって、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、ツェナーダイオード２８にはそ
のツェナー電圧が５Ｖのものが選択されている。したが
って、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のときにツェナー電圧５Ｖプラス、
トランジスタ２７のベース−エミッタ間電圧０．６５Ｖ
の和である５．５Ｖになるようにしておけば、電源電圧
が定格の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３１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によって定着器用ヒータ
に加わる電源電圧の変動、すなわち定着ローラ１３の表
面温度の変動要因を検出することによって、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
高速性能を維持できる。つまり、この範囲内では９００
Ｗを越える大きな容量の定着器用ヒータ１５を用いる必
要がなく、消費する余剰電力がそれ程大きくならずに、
十分に定着ローラの表面温度を所定温度に維持できるた
め、高速性能を発揮できる複写機を得ることができる。
しかも、電源電圧が定格の９５％以下に低下した時に
は、定着ローラの表面温度の低下を阻止するために、転
写紙の定着ローラを通過する数量を少なくしているた
め、常に一定の定着性を維持させれて複写機を利用でき
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は電源電圧検出
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によって電源電圧検出信号
ａを反転した信号と分周器３１２の出力とを論理積す
る。オアゲート３１６は上記アンドゲート３１３，３１
４の出力を論理和し、アンドゲート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３３に供給される。

以上の構成で電源電圧検出信号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３１２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
電圧検出信号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
ることには原稿台１の復動速度が速く、９５％以下にな
ったときにはその復動速度が相対的に遅くなる。したが
って、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％以下になっ
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２
９の出力と２段目の出力トランジスタ２９′の出力とを
アンドゲート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３２１〜３２３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
よって電圧検出器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信号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。したがっ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が最も小さい分
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、一般に、定着
ローラ１３の表面温度を検出するサーミスタ等の温度セ
ンサを備えたものでは、温度センサの出力から直接表面
温度の変動を検知することができる。この様な温度セン
サを使用するものでは、定着ローラ１３の表面温度の変
動要因として電源電圧の変動の他、周囲温度、周囲湿度
の変動を含めることができる利点がある。そしてこの温
度センサを使用する複写機では、温度センサでの検知温
度が低下すると連続的に電力をヒータに供給し、定着ロ
ーラ表面温度が所定温度になれば、ヒータへの電力の供
給を停止するように制御している。そこで、ヒータへの
電力供給を長時間行っても定着ローラ１３の表面温度が
所定温度になれなければ、供給する熱量が不足している
ことになる。そのため、ヒータに連続的に電力を供給す
る時間が一定時間以上に連続すれば、ローラ表面温度が
所定温度に制御できない状態に陥ったことになる。この
ような状態において、上記原稿台１の復動速度を低下さ
せる。

なお、前記ローラ表面温度が所定温度に復帰しない状態
を検出する手段としては、連続電力供給時間検出手段を
用いることなく、前記温度センサを直接用いることも可
能である。この場合には基材の通過に伴って定着器の温
度が一時的に低下し、実際には定着器２を通過する基材
数量を少なくする必要のない時でも温度センサが所定温
度に制御できな状態であると検出してしまう恐れがあり
好ましくない。

第６図は上述に説明したヒータへの連続電力供給時間に
応じて複写速度を制御するための概略構成図である。図
中６０は定着ローラ、６１はヒータ、６２はサーミス
タ、６３は制御部、６４は電力供給部である。制御部６
３は、サーミスタ６２による検出温度に基づいて電力供
給部６４による電力供給時間を制御する。すなわち、検
出温度が低下すると電力供給部６４を介して定着ローラ
６０の表面温度を所定温度に保つためにヒータ６１に電
力が連続供給される。この時、電源電圧低下あるいは周
囲の温度低下、さらに基材の通過等にて定着ローラ６０
の表面温度が所定温度に保てない場合には、電力の連続
供給時間が長くなる。そして、電力供給部６４は、連続
電力供給時間が一定時間以上続くと、もはやローラ表面
温度が所定温度にたもてなくなったとみなして、その連
続時間に応じた信号を復動モータ制御回路３１（第２
図）に出力する。この構成により電源電圧低下や周囲温
度が低下、さらに基材に奪われる熱量が増加する要因を
含めて検出できる。この検出に応答して、原稿台１の復
動時間を長くし、定着ローラを通過する単位時間当たり
転写紙の枚数を少なくできる。

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１の復動速度制御によって行っていたが、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図は本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、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、第４図は上
記制御部の電圧検出器の他の例を示る回路図、第５図は
上記復動モータ制御回路の他の例を示す回路図、第６図
は本発明の実施例の電力供給制御部の回路構成図であ
る。 １３，１４(６０)；定着ロータ、１５(６１)；ヒータ、
３１；復動モータ制御回路、６２；温度センサ、６３；
制御部、６４；電力供給部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−41142（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−146467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−67970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−54365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−118284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−80135（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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加熱定着装置において、 ヒータに電力が供給されることにより加熱され、前記基
   材を通過させることによって基材上の粉体を溶融定着す
   る定着器と、 該定着器の表面温度を検出する温度センサと、 該温度センサの検出温度に基づいて前記ヒータへの電力
   の供給時間を制御し前記定着器の表面温度を所定温度に
   制御してなる温度制御回路と、 前記ヒータへの電力の連続供給時間を検出する連続電力
   供給時間検出手段と、 該検出手段で検出された連続電力供給時間が所定時間よ
   り長くなった場合に、該長さに応じて単位時間内に前記
   定着器を通過する前記基材の数量を少なくする手段と、 を具備してなる加熱定着装置。