JP2000214722A

JP2000214722A - 定着装置

Info

Publication number: JP2000214722A
Application number: JP11016178A
Authority: JP
Inventors: Keigo Tange; 啓吾丹下
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-01-25
Filing date: 1999-01-25
Publication date: 2000-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】定着ローラの温調温度を高めに設定すると、
通紙開始直後から定着ローラ表面温度が安定するまでの
間の記録紙への付与熱量の変動は抑制できず、通紙開始
直後は熱量が過多となり、画像が高光沢になったり、過
溶融によるドット拡大や線太り等の問題点が生じる。【解決手段】前記問題点の解決のため、本発明は、加
熱部材と定着部材とを互いに接触させて定着ニップ部を
形成し、前記定着ニップ部へ搬送される記録媒体上に保
持された未定着トナー像を、前記加熱部材からの熱によ
って記録媒体上に定着させる定着装置において、前記加
熱部材に接離可能な吸熱部材を備え、この吸熱部材は、
記録媒体の定着ニップ部への搬送に先立ち、加熱部材に
当接するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機やプリンタ等
の画像形成装置に用いる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】記録紙に静電転写されたトナーは弱い力
でしか付着しないので、簡単に剥がれ落ちる。このため
定着装置を設けて、永久的にトナーを固着させることが
必要となる。一般的には圧力と熱エネルギーが併用され
ている。従来から定着装置としては、高速化と商品の安
全性の配慮から、ハロゲンランプを加熱源として用いる
熱ローラ定着装置が主流である。これは、ローラ基材を
内部から輻射加熱し、この熱エネルギーを記録紙上のト
ナーへ圧力をかけながら接触供給するものである。

【０００３】モノクロ用複写機におけるハードローラ定
着装置は、パイプ状のアルミ基材の表層にテフロン系の
樹脂を形成したものが一般的である。

【０００４】また、フルカラー用複写機に広く用いられ
るソフトローラ定着装置は、アルミ等の良熱伝導性パイ
プ状基材にシリコンゴム層を設けてある。

【０００５】両ローラとも、通常は表層にシリコンゴム
等の弾性層を有する加圧ローラと対で用いられる。共に
回転駆動する加熱ローラと加圧ローラは、対向配置さ
れ、トナー像を有する記録紙を挟持搬送しながら加熱定
着を行なう。加圧ローラ表層に設けた弾性層が、トナー
全体に均一に圧力を及ぼすため、グロスむら等の画質劣
化を防止することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ゴム層は熱伝
導率をあまり高くできない。かつ、ゴム層は厚さがある
ために、定着の際に記録紙に接触すると、ローラ表面の
熱が奪われローラ基材内部からの熱供給が追いつかなく
なり、ローラの表面温度が下がり、連続通紙を行なう場
合、定着性能が低下したり、記録紙後端の画像光沢が低
下したりする等の不具合が発生した。定着性能の低下に
よって、定着不良や低温オフセット等が発生すると、画
像品質に重大な影響を及ぼすため、連続通紙においても
十分な定着性能を確保できるように定着ローラの表面温
度を高めに設定する方法が通常用いられている。

【０００７】ところがこの方法では、定着ローラが記録
紙に与える熱量は、通紙開始直後は過多となり、画像が
高光沢になったり、過溶融によるドット拡大や線太り等
の問題点が発生する。たしかにこの問題点は、通紙を続
けるにつれ、記録紙に定着ローラの熱が奪われるため解
消されていくが、連続通紙を行なう度に再発するため、
良質の画像を安定して得ることは困難である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の請求項１に記載の発明は、加熱部材と定着部材とを互
いに接触させて定着ニップ部を形成し、前記定着ニップ
部へ搬送される記録媒体上に保持された未定着トナー像
を、前記加熱部材からの熱によって記録媒体上に定着さ
せる定着装置において、前記加熱部材に接離可能な吸熱
部材を備え、この吸熱部材は、記録媒体の定着ニップ部
への搬送に先立ち、加熱部材に当接することを特徴とす
る。この発明にあっては、記録媒体搬送直後における加
熱部材の熱を吸熱部材で吸収することで、記録媒体に過
剰な熱を付与することを防止する。

【０００９】また、請求項２に記載の発明は、前記請求
項１の定着装置において、加熱部材と定着部材は、回転
体であることを特徴とする。この発明にあっては、加熱
部材と定着部材は記録媒体を搬送する機能を併せ持つ。

【００１０】また、請求項３に記載の発明は、前記請求
項１の定着装置において、吸熱部材は加熱部材の表面温
度が所定の温度まで低下したとき、加熱部材から離間す
ることを特徴とする。この発明にあっては、吸熱部材を
加熱部材から離間させることで冷却させ、次回の熱吸収
動作に備えることができる。

【００１１】また、請求項４に記載の発明は、前記請求
項１の定着装置において、定着部材は加熱源を備えるこ
とを特徴とする。この発明にあっては、定着部材にも加
熱源を備えることで、定着動作の高速化が可能となる。

【００１２】また、請求項５に記載の発明は、前記請求
項４の定着装置において、定着部材は接離可能な吸熱部
材を備え、この吸熱部材は、前記記録媒体の前記定着ニ
ップ部への搬送に先立ち、定着部材に当接することを特
徴とする。この発明にあっては、定着部材表面の熱を吸
熱部材で吸収することで、記録媒体に過剰な熱を付与す
ることを防止する。

【００１３】また、請求項６に記載の発明は、前記請求
項１ないし請求項５の定着装置において、吸熱部材は、
吸熱ローラであることを特徴とする。

【００１４】また、請求項７に記載の発明は、前記請求
項６記載の定着装置において、吸熱ローラの表面にウェ
ブクリーニング装置を当接することを特徴とする。この
発明にあっては、加熱部材を経て吸熱ローラに付着した
残留トナーを除去する。

【００１５】また、請求項８に記載の発明は、前記請求
項６記載の定着装置において、吸熱ローラの表面にオイ
ル塗布部材を当接することを特徴とする。この発明にあ
っては、吸熱ローラを経て加熱部材に塗布されたオイル
が、加熱部材に付着した残留トナーを離れやすくする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の第１の実施形態を
図面に基づいて示す。

【００１７】図１は本発明の第１の実施形態に係る定着
装置の断面概略図である。加熱ローラ１、加圧ローラ２
は図示せぬ駆動装置により図中矢印方向に１００ｍｍ／
ｓで回転可能に保持されている。吸熱ローラ３は、図示
せぬ装置により加熱ローラ１に接離可能に保持されてい
る。吸熱ローラ３は、後記するＣＰＵ４からの信号に応
じて、所定のタイミングで加熱ローラ１に圧接、離間す
るように制御されている。吸熱ローラ３は、圧接時に
は、図中矢印方向に、加熱ローラ１に従動回転する。

【００１８】加熱ローラ１、加圧ローラ２は、フルカラ
ー用複写機に広く用いられるソフトローラ定着装置と同
一の構成であり、アルミ等でなるローラ基材状にシリコ
ンゴム等の弾性層を有している。弾性層は必要に応じて
ベース層、オイルバリア層、表層等から成る複数積層と
してもよい。

【００１９】本実施形態において加熱ローラ１は、ロー
ラ基材１１に外径３４mm厚さ５mmのアルミニウムパイプ
を用い、その表面に厚さ２．８５mmのシリコンゴム層、
厚さ約２０μmのフッ素ゴムからなるバリア層、厚さ約
１３０μmの離型オイルを有するシリコンゴム層１２を
形成した。基材内部には加熱源６としてハロゲンヒータ
ーを有する。

【００２０】加圧ローラ２は、ローラ基材２１に外径３
８mm厚さ5mmのアルミニウムパイプを用い、その表面に
厚さ０．８５mmのシリコンゴム層、厚さ約２０μmのフ
ッ素ゴムからなるバリア層、厚さ約１３０μmの離型オ
イルを有する、総厚１mmのシリコンゴム層２２を形成し
た。

【００２１】吸熱ローラ３は、ローラ基材３１に外径２
５ｍｍ、厚さ３ｍｍのアルミ芯金を用い、その表面に厚
さ３０μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）
層を形成した。なお、アルマイトパイプにシリコンゴム
層、フッ素ゴム層等を形成したものでもよく、この場
合、トナー付着によるゴム層表面の汚染を防止するため
にゴム層を厚さ数十μｍのテフロン樹脂で被覆して離型
性を高めてもよい。

【００２２】加熱ローラ１と加圧ローラ２は、約２０kg
の圧力で圧接され、幅約５ｍｍのニップ部４２を形成す
る。加熱ローラ１は、画像形成装置の電源が投入される
と同時に通電される加熱源６により、加熱ローラ１表面
が温調温度Ｔ₁（１７０℃）に達するまで急速に加熱さ
れる。温調温度Ｔ₁（１７０℃）に達すると、以後はそ
の温度を維持するようにサーミスタ１３、ディレイタイ
マを使ってＣＰＵ４により温調制御がなされる。

【００２３】温調温度Ｔ₁（１７０℃）は、連続通紙に
より記録媒体に熱を奪われても、十分な定着性能を確保
できるように標準定着温度Ｔ₂（１５５℃）より高めに
設定されている。よって、通紙開始直後の数枚の定着に
は熱量が過剰である。そこで、加熱ローラ１の温調制御
が十分に行なわれている状態で画像形成開始信号を受信
するとＣＰＵ４から信号が出され、定着に先立ち、加熱
ローラ１、加圧ローラ２を回転駆動させ、吸熱ローラ３
を加熱ローラ１表面に圧接し、加熱ローラ１に従動回転
させる。加熱ローラ１表面は吸熱ローラ３表面に接触す
ることにより熱を奪われる。これにより、加熱ローラ１
の表面は、標準定着温度Ｔ₂（１５５℃）付近まで低下
する。

【００２４】加熱ローラ１の表面温度は、加熱ローラ１
に当接されるサーミスタ１３の温度検出によってフィー
ドバック制御される。サーミスタ１３の検出値に基づ
き、加熱ローラ１の表面温度が、標準定着温度T₂（１５
５℃）以下まで抑えられたと判断されると、ＣＰＵ４か
ら信号が出され、吸熱ローラ３は加熱ローラ１より離間
する。

【００２５】こうして通紙開始により搬送された記録紙
４１がニップ部４２に到達するときには、加熱ローラ１
の表面温度は標準定着温度T₂（１５５℃）に達してい
る。

【００２６】本発明によれば、たとえ連続通紙を行なう
ことで加熱ローラ１表面の熱が記録紙４１に奪われるこ
とになっても、温調制御回路により加熱源６に通電する
信号が出され、温調温度Ｔ₁（１７０℃）へ向けて加熱
が開始されている。こうして速やかに熱が供給されるた
め、加熱ローラ１の表面温度は、定着動作中は標準定着
温度Ｔ₂（１５５℃）近傍の温度で安定している。

【００２７】図中矢印方向に搬送されてくる、トナー像
を担持する記録紙４１は加熱ローラ１と加圧ローラ２と
のニップ部４２を通過する。両ローラによる圧力と加熱
で記録紙４１上のトナー像は定着され、記録紙４１は、
加熱ローラ１の曲率と記録紙４１の剛直度によって加熱
ローラ１から分離され、排出される。記録紙４１の加熱
ローラ１、加圧ローラ２への巻き付きを防止するため
に、両ローラには分離爪１４が設けられている。

【００２８】図２は、加熱ローラ１の温調制御を行なう
温調制御回路のブロック図である。CPU４は、加熱ロー
ラ１の表面温度を検出するサーミスタ１３からの信号お
よび画像形成開始を知らす信号を入力し、定着ローラ駆
動機構、吸熱ローラ３駆動機構、および加熱源６へ作動
信号を出力する。

【００２９】図３では、画像形成プロセスをフローチャ
ートにより説明する。画像形成装置の電源が投入され、
始動すると、加熱ローラ１は温調制御を行なう（ステッ
プS１）。この温調制御は、電源が切られるまで常に実
行されている。温調制御については、後記図４で詳しく
説明する。続いて、画像形成開始信号を受信すると（ス
テップS２）、加熱ローラ１、加圧ローラ２は前回転を
行ない、吸熱ローラ３は加熱ローラ２表面に圧接され従
動回転する（ステップS３）。これについては、後記図
５で詳しく説明する。この後、画像形成が実行され（ス
テップS４）、処理を終了すると次のサイクルに入るた
め、ステップS１に戻る。

【００３０】図３のフローチャートにステップS１とし
て示されている、ＣＰＵ４で実行される、温調制御のサ
ブルーチンについて、図４のフローチャートでもって説
明する。

【００３１】まず、ディレイタイマがセットされている
か否かを調べる（ステップＳ１１）。ディレイタイマは
加熱源６のＯＮ、ＯＦＦにヒステリシス特性を持たせ、
ＯＮあるいはＯＦＦの状態に入ったときは一定時間、例
えば３秒間持続させるためのものであり、これにより切
り換え動作の安定を図ることができる。

【００３２】ディレイタイマがセットされている時は、
タイマの計時終了を調べ（ステップＳ１２）、終了して
いる時は加熱ローラ１の表面温度が温調温度Ｔ₁（１７
０℃）より高いか否かを調べる（ステップＳ１３）。温
調温度Ｔ₁（１７０℃）より高いときは加熱源６がＯＮ
か否かを調べ（ステップＳ１４）、ＯＮであればディレ
イタイマをセットし（ステップＳ１５）加熱源６をＯＦ
Ｆとし（ステップＳ１６）、処理を終了し、ステップＳ
１１へ戻る。ステップＳ１４で加熱源６がＯＮでないと
きはステップＳ１６に移る。

【００３３】ステップＳ１３において、加熱ローラ１の
表面温度が温調温度Ｔ₁（１７０℃）よりも高くないと
きはステップＳ１７に進み、加熱源６がＯＦＦか否かを
調べ（ステップＳ１７）、ＯＦＦであればディレイタイ
マをセットし（ステップＳ１８）、加熱源６をＯＮとし
（ステップＳ１９）、処理を終了し、ステップＳ１１へ
戻る。ステップＳ１７で加熱源６がＯＦＦでないときは
ステップＳ１９に移る。

【００３４】ステップＳ１１でディレイタイマがセット
されていない時は、ステップＳ１３に移り、加熱源６の
表面温度の判断に入る。また、ステップＳ１２におい
て、ディレイタイマが終了していない時は、タイマの終
了を待つ。

【００３５】以上のサブルーチンを画像形成装置の電源
投入後、繰り返し実行することで、加熱ローラ１表面
は、非定着動作中は常に温調温度Ｔ₁（１７０℃）に保
たれる。

【００３６】次に、図３のフローチャートにステップS
３として示されている、ＣＰＵ４で実行される、前回転
・圧接のサブルーチンについて、図５のフローチャート
でもって説明する。画像形成信号を受信すると、加熱ロ
ーラ１、加圧ローラ２は回転駆動を行なう（ステップＳ
３１）。次いで、吸熱ローラ３を加熱ローラ１表面に圧
接させ、加熱ローラ１に従動回転させる（ステップS３
２）。サーミスタ１３の温度検出によって、加熱ローラ
１の表面温度が、標準定着温度Ｔ₂（１５５℃）以下に
下がったと判断されると（ステップS３３）、吸熱ロー
ラ３は加熱ローラ１より離間する（ステップS３４）。
この後は、図３のメインフローに戻る。このサブルーチ
ンにより、加熱ローラ１表面は、定着動作中は常に標準
定着温度Ｔ₂（１５５℃）に保たれる。

【００３７】図６は本発明の第２の実施形態に係る定着
装置の断面概略図である。同図において、前述した第１
の実施形態と同一の構成については同一の符号を付して
おり、詳細な説明は省略する。本実施形態の特徴は、加
圧ローラ２にも加熱源６、サーミスタ１３および第１の
実施形態で示した吸熱ローラ３を備えたところである。
これにより通紙・定着時の加圧ローラ２表面の温度変動
も制御でき、記録紙４１への付与熱量をさらに安定させ
ることが可能となる。

【００３８】図７に示す第３の実施形態では、吸熱ロー
ラ３に公知のウェブクリーニング装置５を当接した。織
布からなるクリーニングウェブ５１は、吸熱ローラ３の
回転とは逆方向にゆっくり送られる。つまり、ウェブ供
給ローラ５４より送り出され、ウェブ巻き取りローラ５
３に収容される。クリーニングウェブ５１をウェブ加圧
ローラ５２により吸熱ローラ３に圧接させることで、加
熱ローラ１を経て吸熱ローラ３に付着した残留トナーを
除去し、吸熱機能の低下を防ぐ。

【００３９】本発明を実施するにあたっては、必要に応
じて、加熱ローラ１、加圧ローラ２の表面に離型剤とし
て、シリコン等のオイルを供給する手段、前記オイル量
を規制する手段、表面を清掃するクリーニング手段等を
設けてもよい。

【００４０】もしくは、吸熱ローラ３内部にオイルを保
持しておき、吸熱ローラ基材３１に穴をあけて、表層を
介して染み出させる構成にすることも可能である。

【００４１】図８は、本発明に係る定着装置による定着
後の記録紙表面温度と、従来定着装置による定着後の記
録紙表面温度を放射温度計で計り、推移の様子を比較し
たグラフである。縦軸は温度を、横軸は時間を示す。図
中ａは、本発明に係る定着装置による定着後の記録紙表
面温度を、ｂは従来定着装置による定着後の記録紙表面
温度を示す。定着後、排出されてきた記録紙の前端、中
間、後端の表面温度をそれぞれ計り、連続して4枚通紙
した。このグラフから、本発明に係る定着装置は、温度
制御に優れていることがみてとれる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、記録紙との接触による
加熱部材の表面温度の低下を抑えられる。かつ、本発明
によれば記録紙に過剰に与熱することで発生する、画像
の高光沢化、トナーの過溶融によるドット拡大や線太り
等の問題点が解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の断面概略図である。

【図２】定着ローラの温調制御を行なう温調制御回路
のブロック図である。

【図３】画像形成プロセスを示すフローチャートであ
る。

【図４】温調制御のサブルーチンを示すフローチャー
トである。

【図５】前回転・圧接のサブルーチンを示すフローチ
ャートである。

【図６】本発明の一実施形態の断面概略図である。

【図７】本発明の一実施形態の断面概略図である。

【図８】本発明に係る定着装置と従来定着装置の定着
後記録紙表面温度推の比較グラフである。

【符号の説明】

１：加熱ローラ、２：加圧ローラ、３：吸熱ローラ、
４：CPU、５：ウェブクリーニング装置、６：加熱源１１：加熱ローラ基材、１２：加熱ローラシリコンゴム
層、１３：サーミスタ、１４：分離爪２１：加圧ローラ基材、２２：加圧ローラシリコンゴム
層３１：吸熱ローラ基材４１：記録紙、４２：ニップ部５１：クリーニングウェブ、５２：ウェブ加圧ローラ、
５３：ウェブ巻取りローラ、５４：ウェブ供給ローラａ：本発明に係る定着装置による定着後の記録紙表面温
度、ｂ：従来定着装置による定着後の記録紙表面温度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱部材と定着部材とを互いに接触させ
て定着ニップ部を形成し、前記定着ニップ部へ搬送され
る記録媒体上に保持された未定着トナー像を、前記加熱
部材からの熱によって記録媒体上に定着させる定着装置
において、前記加熱部材に接離可能な吸熱部材を備え、
この吸熱部材は、記録媒体の定着ニップ部への搬送に先
立ち、加熱部材に当接することを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記加熱部材と前記定着部材は、回転体
であることを特徴とする、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】前記吸熱部材は、前記加熱部材の表面温
度が所定の温度まで低下したとき、加熱部材から離間す
ることを特徴とする、請求項１記載の定着装置。
【請求項４】前記定着部材は、加熱源を備えることを
特徴とする、請求項１記載の定着装置。
【請求項５】前記定着部材は、接離可能な吸熱部材を
備え、この吸熱部材は、前記記録媒体の前記定着ニップ
部への搬送に先立ち、定着部材に当接することを特徴と
する、請求項４記載の定着装置。
【請求項６】前記吸熱部材は、吸熱ローラであること
を特徴とする、請求項１ないし請求項５記載の定着装
置。
【請求項７】前記吸熱ローラの表面にウェブクリーニ
ング装置を当接することを特徴とする、請求項６記載の
定着装置。
【請求項８】前記吸熱ローラの表面にオイル塗布部材
を当接することを特徴とする、請求項６記載の定着装
置。