JP2002174980A

JP2002174980A - 定着方法

Info

Publication number: JP2002174980A
Application number: JP2000371190A
Authority: JP
Inventors: Yasuhide Hamada; 泰英濱田; Yuichiro Azuma; 裕一郎東
Original assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】省エネルギーを確実に達成しつつ、ウォーミン
グアップ時間を短縮化して需要者の使い勝手を向上させ
ことの出来る定着方法を提供することである。【解決手段】定着ローラ２４と、この定着ローラ２４に
所定の圧力で転接する加圧ローラ２６と、定着ローラ２
４から離間して配設された加熱ローラ２８と、この加熱
ローラ２８と定着ローラ２４とにエンドレスに掛け渡さ
れた定着ベルト３２と、加熱ローラ２８に内蔵される加
熱源３０と、定着ベルト２４に所定の張力を付与する第
２のコイルスプリング３６とを備えた定着装置１０にお
いて、定着動作開始から定着動作可能に至るまでのレデ
ィー状態と、定着動作状態とにおいて、加熱源３０を発
熱駆動させ、定着動作終了から次の定着動作開始までの
待機状態においては、加熱源３０を停止させることを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等において、シート上の未定着トナー
を溶融圧着し、該シートに定着させるために使用される
定着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時の電子写真装置用の定着装置におい
ては、図６に示すように、定着ローラＲ１と加熱兼テン
ションローラ(以下、単に「加熱ローラ」と略称する。)Ｒ
３間に定着ベルトＢを張設し、この定着ベルトＢを介し
て下方より押圧する加圧ローラＲ２を設けたベルト定着
方式と、記録媒体Ｄの予熱とを組み合わせた技術が開発
されている。これによって、予熱によりニップ部の温度
を低く設定でき、熱容量の小さい定着ベルトＢを用いる
ことで、ニップ部通過時に定着ベルトＢの温度を急速に
冷却させ、ニップ部出口での定着ベルトＢと分離するト
ナーの凝集力を高めることで、定着ベルトＢとトナーと
の離型性を高めて、オイルレス或いは微量のオイルしか
塗布しない場合でも、オフセットの無い鮮明な定着画像
が得られる。この装置は、加熱ローラ方式では解決でき
なかった離型性とオイルの塗布の問題を解決した定着装
置として知られている。

【０００３】この従来のベルト式定着装置の構成を以下
に簡単に説明する。定着装置は、定着ローラＲ１と、こ
の定着ローラＲ１の下方に配設された加圧ローラＲ２
と、定着ローラＲ１の側方（記録媒体の搬送方向に沿う
上流側）に配設された加熱ローラＲ３とを備え、定着ロ
ーラＲ１と加熱ローラＲ３間に定着ベルトＢが張設され
ている。

【０００４】この定着ベルトＢの上部にはオイル塗布ロ
ーラＲ４が設けられている。また、定着ベルトＢの下部
には、隙間をあけて記録媒体支持体としてのガイド板Ｇ
が設けられ、定着ベルトＢの下部とガイド板Ｇの間に記
録媒体の加熱通路Ｐを形成している。定着ベルトＢは、
加熱ローラＲ３が加圧レバーＵにより定着ローラＲ１と
隔離する方向に加圧されることで、所望の張力を得ると
共に、定着ローラＲ１で駆動することによりスリップや
緩みの無い安定した回転をすることが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成を有するベ
ルト式定着装置では、上述したような特徴を有する反
面、電源の立ち上げ時やプリント再開時に、ニップ部に
おける温度を定着可能温度まで昇温させるための所謂ウ
ォーミングアップ時間が長くかかる（具体的には、文献
等で指摘されるところの３０秒を越える待ち時間とな
る）問題点が指摘されていた。即ち、ベルト式定着装置
では、その構造上、加熱ローラＲ３に内蔵された加熱ヒ
ータＨとしての例えばハロゲンランプの点灯により、ニ
ップ部における温度を定着可能温度に昇温させるために
は、まず、加熱ローラＲ３自身の外周面を定着目標温度
まで昇温させ、この加熱ローラＲ３の外周面に接する定
着ベルトＢを加熱させ、定着ベルトＢのエンドレス走行
に伴い、ニップ部に熱を伝達して、このニップ部を定着
可能温度まで加熱させる必要が生じる。

【０００６】このように、加熱ローラと加圧ローラとの
組み合わせで構成される従来の定着装置と比較して、同
一条件ではどうしても、ウォーミングアップ時間が長く
かかることになる。このため、待機時において、加熱ヒ
ータＨを駆動しておき、加熱ローラＲ３を発熱制御し
て、これの外周面を所定の待機温度に維持させておくこ
とが考えられる。このように待機時に加熱ローラＲ３を
所定の待機温度に加熱しておくことにより、ウォーミン
グアップ時間の短縮化を図ることが出来るものである。

【０００７】しかしながら、近年の省エネルギー化の要
請においては、このように何時プリント動作が再開され
るかも知れない待機状態のために、加熱ヒータＨを駆動
してエネルギーを消費することは極めて無駄なものであ
り、時代の要請にマッチしないものである。

【０００８】この発明は、上述した事情に鑑みなされた
もので、この発明の主たる目的は、省エネルギーを確実
に達成しつつ、ウォーミングアップ時間を短縮化して需
要者の使い勝手を向上させことの出来る定着方法を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わる定着方法は、請
求項１の記載によれば、定着ローラと、この定着ローラ
に所定の圧力で転接する加圧ローラと、前記定着ローラ
から離間して配設された薄肉状の加熱ローラと、この加
熱ローラと定着ローラとにエンドレスに掛け渡された定
着ベルトと、前記加熱ローラに内蔵され、定着ベルトを
加熱させて、該定着ベルトの走行に伴い前記定着ローラ
及び加圧ローラの転接部を通過するシート上の未定着ト
ナーを加熱する発熱手段と、前記定着ベルトに所定の張
力を付与する張力付与手段とを備えた定着装置におけ
る、未定着トナーが表面上に担持されたシートが、前記
転接部を一方向に沿って通過することにより、前記未定
着トナーを前記シート上に定着させる定着方法におい
て、定着動作開始から定着動作可能に至るまでのレディ
ー状態と、定着動作状態とにおいて、前記発熱手段を発
熱させ、定着動作終了から次の定着動作開始までの待機
状態においては、前記発熱手段を停止させることを特徴
としている。

【００１０】また、この発明に係わる定着方法は、請求
項２の記載によれば、前記待機状態においては、前記定
着ベルトの走行は停止され、前記定着動作状態において
は、前記定着ベルトは走行駆動されることを特徴として
いる。

【００１１】また、この発明に係わる定着方法は、請求
項３の記載によれば、前記レディー状態においては、前
記定着ベルトは定着動作開始時から走行駆動されること
を特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わる定着方法は、請求
項４の記載によれば、前記レディー状態においては、前
記定着ベルトは定着動作開始時から所定時間の間は走行
を停止され、前記所定時間経過後、走行駆動されること
を特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わる定着方法は、請求
項５の記載によれば、前記レディー状態においては、前
記定着ベルトは定着動作開始時から定着可能温度より低
く設定された所定温度に昇温するまでの間は走行を停止
され、前記所定温度に昇温後、走行駆動されることを特
徴としている。

【００１４】また、この発明に係わる定着方法は、請求
項６の記載によれば、前記レディー状態においては、前
記定着ベルトは定着動作開始時から所定時間の間は第１
の走行速度で走行駆動され、前記所定時間経過後、前記
第１の走行速度よりも早い第２の走行速度で走行駆動さ
れることを特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わる定着方法は、請求
項７の記載によれば、前記レディー状態においては、前
記定着ベルトは定着動作開始時から定着可能温度より低
く設定された所定温度に昇温するまでの間は第１の走行
速度で走行駆動され、前記所定温度に昇温後、前記第１
の走行速度よりも早い第２の走行速度で走行駆動される
ことを特徴としている。

【００１６】

【発明を実施する形態】以下に、この発明に係わる定着
方法の一実施例の手順を、定着装置に適用した場合につ
き、添付図面を参照して以下に詳細に説明する。

【００１７】｛定着装置１０の概略説明｝先ず、図１に
示すように、この一実施例の定着装置１０は、ハウジン
グ構造として、図示しない電子式画像形成装置、例え
ば、電子プリンタのフレームに固定されるハウジング１
２を備えてている。このハウジング１２は、装置フレー
ム上に直接的に固定される底板１４と、この底板１４の
前後両側縁から夫々起立した側板１６とを備えて構成さ
れている。尚、図１は正面図として描かれており、詳細
は後述するが、未定着トナーが上面に担持された未定着
シートは、図中右方から左方に向けて図示しない搬送機
構を介して搬送されてくるように設定されている。

【００１８】ここで、ハウジング１２内の上部には、後
述する加熱ローラ２８が回転自在に軸支される摺動ブラ
ケット１８が、両側板１６に対して、図中上下方向に沿
って摺動自在に取り付けられている。また、ハウジング
１２内の下部には、後述する加圧ローラ２６が回転自在
に軸支される揺動ブラケット２０が、両側板１６に対し
て、支軸２２回りに揺動自在な状態で、両側板に支持さ
れている。

【００１９】また、この定着装置１０は、ローラ構成と
して、両側板１６に固定軸線回りに回転自在に軸支され
た定着ローラ２４と、定着ローラ２４の略下方（具体的
には、図中左斜め下方）でこれに転接する状態で、且
つ、定着ローラ２４の固定軸線と平行に設定された固定
軸線回りに揺動ブラケット２０に回転自在に支持された
加圧ローラ２６と、定着ローラ２４の略上方に位置する
状態で摺動ブラケット１８に回動自在に支持された加熱
ローラ２８とを備えて構成されている。

【００２０】また、この定着装置１０は、加熱ローラ２
８の内部に配設された、例えばハロゲンランプ等の加熱
源３０と、定着ローラ２４と加熱ローラ２８とに渡りエ
ンドレスに巻回された定着ベルト（熱伝達ベルト）３２
とを更に備えている。

【００２１】ここで、詳細は後述するが、定着ローラ２
４は弾性ローラとして構成され、一方、加圧ローラ２６
は弾性ローラより硬いローラ上硬度を有するローラから
構成されている。一方、揺動ブラケット２０は、第１の
コイルスプリング３４により、加圧ローラ２６が定着ロ
ーラ２４に圧接する方向に、支軸２２回りに回動付勢さ
れている。この結果、定着ローラ２４と加圧ローラ２６
との互いの転接部（ニップ部）においては、両者は互い
に所定の圧接力で転接し、これにより、定着ローラ２４
が転接部で凹んだ状態にもたらされることになる。即
ち、ニップ幅が十分に確保されるように設定されてい
る。

【００２２】また、この定着装置１０は、摺動ブラケッ
ト１８の各端部と対応する側板１６との間に介設され、
加熱ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付
勢して、定着ベルト３２に所定のテンションを付与させ
るために第２のコイルスプリング３６を更に備えてい
る。この第２のコイルスプリング３６は、左右各端部に
おいて、前後１対づつ備えられている。

【００２３】また、上述したハウジング１２には、未定
着シートを転接部に向けてガイドする取り込みガイド板
３８が取り付けられると共に、転接部を通過して定着動
作が終了した定着済みシートを排紙口に向けて搬送する
排紙ガイド板４０が取り付けられている。更に、このハ
ウジング１２には、定着ローラ２４の外周面であって、
定着ベルト３２が巻回されていない部分であり、且つ、
転接部よりも定着ローラ２４の回転方向に関して直上流
側に位置する部分の表面温度を検出するためにサーミス
タ４２が取り付けられている。ここで、このサーミスタ
４２は、この実施例においては、被検出部の表面に接触
して、ここの表面温度を検出する形式の接触式の構造が
採用されている。

【００２４】尚、このサーミスタ４２の温度検出位置
は、上述した定着ローラ２４の外周面であって、定着ベ
ルト３２が巻回されていない部分に限定されることな
く、定着ローラ２４の外周に巻回されている定着ベルト
３２の外周面であって、転接部よりも定着ローラ２４の
回転方向に関して直上流側に位置する部分の表面温度を
検出するように取り付けられていても良いものである。
この場合、このサーミスタ４２は、非接触式であること
が好ましい。

【００２５】そして、図示しない搬送機構を介して定着
装置１０に向けて搬送されてきた未定着シートの先端
は、先ず、取り込みガイド板３８の上面に触れ、これに
案内された状態で、斜め上向きに搬送されるように設定
されており、更に、この取り込みガイド板３８により案
内された未定着シートは、その先端が加圧ローラ２６の
外周面に先ず接触した後、加圧ローラ２６の外周面に沿
って移動して、定着ローラ２４と加圧ローラ２６との転
接部に導かれるように設定されている。

【００２６】このように概略構成される定着装置１０に
おいては、図示しない搬送機構を介して取り込みガイド
板３８上に搬送されてきた未定着シートＳは、未定着ト
ナーが付着していない下面を取り込みガイド板３８に接
触・支持されると共に、定着ベルト３２が巻かれた定着
ローラ２４と加圧ローラ２６との転接部(ニップ部）に
向けて案内され、両者２４，２６の間を圧接された状態
で挿通されることにより、未定着トナーが熱圧着されて
シート上に定着されることになる。

【００２７】以下、上述した種々の構成要素を順次個別
に説明する。｛定着ローラ２４の説明｝上述した定着ローラ２４は、
側板１６にベアリング４４（図２に示す）を介して回転
自在に軸支される芯金部２４Ａと、この芯金部２４Ａの
外周に同軸に配設され、定着ベルト３２が巻回されるロ
ーラ本体２４Ｂとを備えて構成されている。この定着ロ
ーラ２４のローラ外径は、この一実施例では２５．０ｍ
ｍに設定されている。ここで、この一実施例において、
芯金部２４Ａは、直径１５ｍｍの鉄製シャフトから形成
され、ローラ本体２４Ｂは、芯金部２４Ａの外周に厚さ
５ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体（具
体的には、ローラ上にてアスカＣ硬度で２３度）から形
成されている。

【００２８】尚、図２に示すように、芯金部２４Ａの一
端に位置する軸部には、第１の従動ギヤ４６がこれと同
軸に、詳細を後述するワンウエイクラッチ４８を介して
取付けられており、この第１の従動ギヤ４６には、加圧
ローラ２６の後述する芯金部２６Ａの一端部に同軸に取
り付けられた第２の従動ギヤ５０が噛合している。一
方、詳細は図示していないが、この第２の従動ギヤ５０
には、駆動機構５２の一部を構成する駆動ギヤが噛合し
ている。このようにして、この駆動ギヤを介して駆動機
構５２からの駆動力が第２の従動ギヤ５０に図１におい
て反時計方向の回転力として伝達され、引き続き、第１
の従動ギヤ４６に図中時計方向の回転力として伝達され
て、ワンウェイクラッチ４８を介して定着ローラ２４に
この回転力が伝達される構成とされている。

【００２９】｛ワンウェイクラッチ４８の説明｝ここ
で、このワンウェイクラッチ４８は、定着ローラ２４の
第１の従動ギヤ４６に対する図中時計方向の相対的な回
転を許容するが、図中反時計方向の相対的な回転を係止
するように、換言すれば、両者が一体回転するように構
成されている。即ち、定着ベルト３２が加圧ローラ２６
と摩擦係合して、また、定着ローラ２４が定着ベルト３
２と摩擦係合して、加圧ローラ２６により定着ローラ２
４及び定着ベルト３２が従動（連れ回り）する状態で
は、定着ローラ２４の図中時計方向に回転する周速は、
加圧ローラ２６の周速と同一となり、定着ローラ２４の
回転は第１の従動ギヤ４６の回転よりも僅かに速くなさ
れるように設定している。

【００３０】｛加圧ローラ２６の説明｝上述したよう
に、加圧ローラ２６は、側板１６にベアリング５４を介
して回転自在に軸支される芯金部２６Ａと、この芯金部
２６Ａの外周に同軸に配設されたローラ本体２６Ｂとを
備えて構成され、ローラ外径を２４ｍｍに設定されてい
る。ここで、この一実施例において、芯金部２６Ａは、
外径２１ｍｍ、肉厚２ｍｍの鉄製パイプから形成され、
ローラ本体２６Ｂは、芯金部２６Ａの外周に厚さ１．５
ｍｍで取り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体(具体
的には、上述した定着ローラ２４よりも硬めのローラ上
にてＡＳＫＥＲＣ硬度で７４〜７５度のもの）から形
成されている。

【００３１】尚、芯金部２６Ａの一端に配設された軸部
は、上述したように、第２の従動ギヤ５０が同軸に固定
されており、この第２の従動ギヤ５０には、上述した第
１の従動ギヤ４６が噛合しており、図示しない駆動ギヤ
を介してこれからの駆動力が第２の従動ギヤ５０に直接
的に伝達されて、加圧ローラ２６が定着ローラ２４とは
反対の反時計方向に沿って回転駆動されるように構成さ
れている。

【００３２】ここで、この一実施例においては、未定着
シートの搬送用の主駆動としては、加圧ローラ２６が設
定されており、定着ローラ２４はこれの熱膨張時におい
ても周速が加圧ローラ２６の周速よりも早くならないよ
うに、第１及び第２の従動ギヤ４６、５０のギヤ比が設
定されている。即ち、定着ローラ２４が第１の従動ギヤ
４６により回転される際の回転速度は、定着ベルト３２
を介して加圧ローラ２６と摩擦係合して回転される際の
回転速度よりも、僅かに遅くなるように設定されてい
る。

【００３３】一方、この一実施例においては、加圧ロー
ラ２６は、定着ローラ２４の直下方に位置しているので
はなく、定着ローラ２４の直下方位置よりも、未定着シ
ートの搬送方向に沿って下流側に偏倚した位置に配設さ
れており、加熱ローラ２８と定着ローラ２４との両中心
点を通る線分を基線とした場合に、この基線と、定着ロ
ーラ２４及び加圧ローラ２６の両中心点を通る線分との
なす角度が、所定の鋭角となるような位置に配設されて
いる。尚、定着ローラ２４と加圧ローラ２６の両中心点
を通る線分は、未定着シートの搬送方向と略直交するよ
うに設定されているものである。

【００３４】｛加熱ローラ２８の説明｝上述した第１の
加熱源３０を内蔵する加熱ローラ２８は、この一実施例
においては、直径２０．１ｍｍで、肉厚０．２５ｍｍの
鉄パイプ製芯金の外周面に、厚さ２０μｍのＰＴＦＥの
被覆層をコーティングしたものから構成されている。即
ち、この発明の特徴となる点であるが、加熱ローラ２８
は、後述するようにウォーミングアップ時間の短縮化の
目的で、薄肉芯金を有するように構成されている。尚、
この加熱ローラ２８の両端は、ベアリング５６を介して
回転自在に軸支されており、各ベアリング５６の内側に
は、耐熱樹脂のポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）製のカラー５８が挿入されており、これにより、定
着ベルト３２のエンドレス走行時における蛇行や片寄り
を防止している。

【００３５】この加熱ローラ２８の内部には、発熱手段
としての第１の加熱源３０が内蔵されているが、この一
実施例においては、この第１の加熱源３０は、最大出力
が８００Ｗのハロゲンランプから構成されている。

【００３６】｛定着ベルト３２の説明｝上述の定着ベル
ト３２は、未定着シートＳ上の未定着トナーを定着温度
まで過剰な熱量を与えることなく定着できるように、そ
の定着ベルト３２の１平方ｃｍ当たりの熱容量が、０．
００２ｃａｌ／℃乃至０．０２５ｃａｌ／℃の範囲内の
ものが好ましいものである。このため、この一実施例に
おいては、図３に示すように、定着ベルト３２は、内径
が４０ｍｍ、厚さが９０μｍのポリイミド樹脂製の無端
状のベルト基体３２ａと、このベルト基体３２ａの外周
面（表層）に厚さ３０μｍで被覆されたＰＦＡの耐熱離
型層３２ｂとを備えて構成されている。

【００３７】ここで、この発明においては、このように
ベルト基体３２ａとしてポリイミド樹脂を用いることに
限定されることなく、ニッケル電鋳製の金属ベルトを用
いることが出来ることも言うまでもない。このようにニ
ッケル電鋳製の金属ベルトをベルト基体３２ａとして用
いる場合には、このベルト基体３２ａの厚さは例えば３
０μｍのものを用い、このベルト基体３２ａの表面に厚
さ３００μｍで耐熱シリコーンゴムをコーティングし、
更に、この耐熱シリコーンゴム層の外周に、ベルト基体
３２ａの材質がポリイミド樹脂の場合と同様に、厚さ３
０μｍで被覆されたＰＦＡの耐熱離型層３２ｂを被覆す
る構成が採用されている。

【００３８】｛定着ベルト３２へのテンション付与機構
の説明｝上述したように、この一実施例では、定着ベル
ト３２へテンションを付与するための機構として、加熱
ローラ２８を定着ローラ２４から離間する方向に付勢す
る第２のコイルスプリング３６を備えている。

【００３９】即ち、この第２のコイルバネ３６の付勢力
により摺動ブラケット１８を介して加熱ローラ２８は、
定着ローラ２４から離間する方向に偏倚させられ、これ
により、加熱ローラ２８と定着ローラ２４とにエンドレ
スに掛け渡された定着ベルト３２は、所定のテンション
に緊張された状態で張られることになる。

【００４０】このように第２のコイルバネ３６の作用に
より、定着ベルト３２は、加圧ローラ２６と摩擦係合し
て連れ回りし、且つ、この定着ベルト３２の連れ回りに
応じて、定着ローラ２４は定着ベルト３２に対してスリ
ップや緩みの無い安定した状態で従動されることにな
る。

【００４１】｛制御システムの構成｝一方、この定着装
置１０は、上述した駆動機構５２を駆動制御する他、加
熱ローラ２８に内蔵された加熱源３０の発熱制御のため
に、図４に示すように、制御装置６０を備えている。こ
の制御装置６０には、加熱源３０の発熱制御（詳細に
は、定着ベルト同時回転スタート制御時における発熱制
御）のため、上述したように１つのサーミスタ４２のみ
が接続され、このサーミスタ４２からの検出結果にのみ
に基づき、加熱源３０を発熱制御するように構成されて
いる。

【００４２】この制御装置６０は、発熱制御の観点にお
いては、ヒータドライバ６２が接続されており、このヒ
ータドライバ６２を介して、加熱源３０としてのハロゲ
ンランプを制御するように構成されている。また、この
制御装置６０は、定着ベルト３２の走行制御の観点にお
いては、図示しないプリンタ制御部からの通紙指令（プ
リント開始信号）を受ける入力端子と、プリンタ制御部
にプリント許容信号を出力する出力端子とを備えてお
り、また、電源スイッチ６４が接続されている。

【００４３】｛制御装置６０による発熱制御方法の説
明｝次に、この発明の特徴となる、制御装置６０におけ
る加熱源３０の発熱制御方法（制御手順）を説明する。

【００４４】先ず、この制御装置６０は、下記の２条件
の場合にのみ、加熱源３０に通電して、ハロゲンランプ
を点灯して、これを発熱させるように設定されている。
即ち、（１）図示しない電子プリンタの全体制御を司るプリン
タ制御装置（図示せず）からプリント開始信号、即ち、
定着動作開始信号が出力されてから、サーミスタ４２に
よる検出温度が、定着可能温度を検出するまでのレディ
ー状態が規定された場合；（２）サーミスタ４２による検出温度が定着可能温度を
検出してプリント許容信号がプリンタ制御装置に出力さ
れ、これに基づき、プリンタ制御装置がプリント動作を
開始してから、プリント終了信号が出力されるまでの定
着動作状態が規定された場合；の２つの場合にのみ、加熱源３０を発熱させるように設
定されている。

【００４５】そして、この制御装置６０は、プリント終
了信号が出力されてから、次のプリント開始信号が出力
されるまでの待機状態が規定される場合においては、加
熱源３０を停止状態として、何らの発熱動作をしないよ
うに設定されている。

【００４６】このように、この制御装置６０は、プリン
トの待ち状態、即ち、待機状態においては、加熱源３０
を介しての発熱動作を何ら実行しないので、省エネルギ
ーの効果が確実に達成されることになる。

【００４７】尚、電源スイッチ６４が投入された場合に
は、プリンタ制御装置は、この実施例においては、無条
件でプリント開始信号を出力するように設定されてお
り、これにより、操作者が電源スイッチ６４を投入した
場合に、速やかに、プリント可能状態が達成されるよう
になされている。

【００４８】一方、このように待機状態において、加熱
源３０を何ら動作させないことにより、加熱ローラ２８
は室温レベルまでその表面温度が低下することになる
が、上述したように、加熱ローラ２８の肉厚を、０．２
５ｍｍと薄肉状に形成しているために、上述した条件
（１）レディー状態が規定されて、加熱ローラ２８が室
温状態から昇温する場合においても、加熱源３０の熱
が、加熱ローラ２８の外周面まで短時間の内に伝達さ
れ、加熱ローラ２８の外周面が所定の定着目標温度に至
るまでの昇温時間は極めて短いものとなる。

【００４９】このように、加熱源３０の起動から加熱ロ
ーラ２８の外周面が所定の定着目標温度に昇温するまで
の時間Ｔ１と、加熱ローラ２８の外周面で加熱された定
着ベルト３２が、エンドレス走行することに伴い、転接
部が所定の定着可能温度に昇温するまでの時間Ｔ２の合
計の時間が、所謂ウォーミングアップ時間となる訳であ
るが、後述するように、加熱源３０の起動に伴い、これ
と同期した状態で、エンドレスベルト３２の走行を開始
する状態においては、Ｔ１は約６秒であり、Ｔ２は約９
秒であった。即ち、この実施例において上述した条件
（１）での加熱ローラ２８の室温状態からの昇温状態で
あっても、ウォーミングアップ時間としては、約１５秒
であり、これは、文献等で操作者の許容できるウォーミ
ングアップ時間として目標とされている３０秒を大幅に
クリアーする事が出来る値であり、作業者を苛立たせる
こともなく、作業性が確実に良好に維持される効果が達
成されることになる。

【００５０】尚、このようにウォーミングアップ時間の
短縮化を図るための手段としての加熱ローラ２８の肉厚
の最適範囲は、後に詳細に説明する。

【００５１】｛制御装置６０による駆動機構５２の制御
方法の説明｝次に、この制御装置６０における駆動機構
５２の制御方法を説明する。この実施例においては、上
述した条件（１）が成立した状態においては、制御装置
６０は、加熱源３０の起動と同期した状態で、図示しな
い駆動モータを起動して、第１及び第２の従動ギヤ４
６，５０を回転駆動し、これに伴い、定着ベルト３２を
エンドレス走行させるように設定されている。

【００５２】尚、上述した条件（２）が成立する状態に
おいては、未定着シートの定着動作を実行するものであ
るため、制御装置６０は、上記した条件（１）の場合と
同様に、定着ベルト３２をエンドレス走行させるように
設定されていることは言うまでもない。

【００５３】ここで、制御装置６０における駆動機構５
２の制御態様としては、上述したように、加熱源３０の
起動と同期した状態で定着ベルト３２をエンドレス走行
するように駆動制御しても良いし、また、加熱源３０の
起動から所定時間の間は、所定の定着走行速度（第２の
走行速度）よりも低速の走行速度（第１の走行速度）で
定着ベルト３２をエンドレス走行させ、所定時間経過後
は、所定の定着走行速度で定着ベルト３２をエンドレス
走行させるように設定しても良いものである。このよう
に、当初、定着ベルト３２を低速でエンドレス走行させ
ることにより、更に、ウォーミングアップ時間の短縮化
を図ることができることになる。

【００５４】尚、定着ベルト３２の走行速度の切替タイ
ミングは、上述したような所定時間の経過時点であるこ
とに限定されることなく、例えば、サーミスタ４２の検
出温度が、所定の定着可能温度よりも低く設定された目
標温度に到達するタイミングを以て規定するようにして
も、同様の効果を奏することが出来るものである。

【００５５】また、上述した低速の走行速度（第１の走
行速度）とは、ゼロ速度を含む概念でないことは言うま
でもないものであるが、第１の走行速度をゼロに設定す
ることも可能であることは勿論である。この場合には、
速度の切替タイミングまでの間は、加熱源３０は起動さ
れているものの、定着ベルト３２の走行は停止されてい
る状態となる。このように、定着ベルト３２を加熱源３
０の起動から遅れて走行駆動させることにより、更に、
ウォーミングアップ時間の短縮化を図ることが可能とな
るものである。

【００５６】以上の点をまとめて次の表１に示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】この表１から明白なように、データ上は、
定着ベルト３２はニッケル電鋳製よりもポリイミド樹脂
製の方が、ウォーミングアップ時間の短縮化に有効であ
るように見えるが、ニッケル電鋳製のベルトの場合に
は、表面に柔軟性を持たせて画質を向上させる目的で、
シリコーンゴムがコーティングされており、ポリイミド
樹脂製の場合には、このシリコーンゴムがコーティング
されていない相違が存在する。そして、このシリコーン
ゴムが断熱層として機能する為に、ウォーミングアップ
時間がその分だけ長く掛かることになる。即ち、定着ベ
ルト３２がニッケル電鋳製であろうと、ポリイミド製で
あろうと、同一条件下では、実質的に同じ結果が得られ
たものであり、共に、ウォーミングアップ時間の目標３
０秒以内を達成することができた。

【００５９】また、このように加熱源３０の起動と同期
した状態で定着ベルト３２のエンドレス走行を開始して
もウォーミングアップ時間の目標３０秒以内を達成する
ことが出来るものの、当初の定着ベルト３２の走行速度
を遅らせた方が、ウォーミングアップ時間の短縮化の観
点からは有効であることが判明した。即ち、加熱源３０
の起動時に定着ベルト３２の走行を停止させておき、後
にエンドレス走行させるように駆動機構５２を駆動制御
することが、ウォーミングアップ時間の短縮化の観点か
らは、最適であることが判明した。

【００６０】｛加熱ローラ２８の肉厚の最適範囲の検
証｝加熱ローラ２８の肉厚の最適範囲は、薄ければ薄い
ほど、昇温時間の短縮化が図られ好ましいものである
が、余りに薄すぎると、定着ベルト３２に所定のテンシ
ョンを付与させる第２のコイルスプリング３６による付
勢力に負けて自身の形状維持が出来ずに、たわんでしま
うことになる。このように加熱ローラ２８がたわむと、
定着ベルト３２と均一に接触しなくなり、定着ベルト３
２への熱の伝達が均一に行われなくなる問題や、定着ベ
ルト３２の走行時の寄りの問題が発生して好ましくな
い。

【００６１】一方で、第２のコイルスプリング３６によ
る付勢力を弱めすぎると、定着ベルト３２に弛みが生じ
て好ましくない。この為、先ず、定着ベルト３２に弛み
を生じさせないような第２のコイルスプリング３６によ
る付勢力の設定条件を検証した。

【００６２】この検証のために、第２のコイルスプリン
グ３６による付勢力を５００ｇ／片側から、表２に示す
ように、順次、強く設定してき、定着ベルト３２に弛み
が発生しない範囲を探し出した。

【００６３】

【表２】

【００６４】この表２から明白なように、定着ベルト３
２に弛みが発生しないようにするためには、第２のコイ
ルスプリング３６による付勢力は最低でも１５００ｇ／
片側であることが必要であることが判明した。換言すれ
ば、加熱ローラ２８は、この１５００ｇ／片側の第２の
コイルスプリング３６の付勢力に耐える強度があること
が最低限として必要であることが判明した。

【００６５】尚、加熱ローラ２８の肉厚の最大限度は、
文献等の記載から、ウォーミングアップ時間が３０秒以
内に収まる範囲とした。ここで、加熱ローラ２８の外周
面で加熱された定着ベルト３２が、エンドレス走行する
ことに伴い、転接部が所定の定着可能温度に昇温するま
での時間Ｔ２は、上述の表１から最大で２０秒程度であ
ることが判明しているので、加熱源３０の起動から加熱
ローラ２８の外周面が所定の定着可能温度に昇温するま
での時間Ｔ１の目標値は、１０秒とした。

【００６６】次に、第２のコイルスプリング３６による
付勢力を１５００ｇ／片側と設定した状態において、加
熱ローラ２８の外径寸法を１２ｍｍから３０ｍｍまで各
種振り、各外径寸法における肉厚を種々変化させ、夫々
におけるたわみ量とＴ１と重量とを測定した。その結果
を表３に示す。

【００６７】

【表３】

【００６８】この表３の結果に基づき、図５に、加熱ロ
ーラ２８の外径寸法と肉厚との関係において、たわみ量
が０．２ｍｍ以下であり、且つ、Ｔ１が１０秒以内とな
る範囲をハッチングで示した。この図５から明らかなよ
うに、加熱ローラ２８の肉厚は、０．１ｍｍ以上０．７
ｍｍ以内の範囲が、上記条件を満たす最適範囲であるこ
とが判明した。

【００６９】尚、この図５において、加熱ローラ２８の
肉厚が０．１ｍｍ以下となると、これを手で押すだけで
凹む等の変形が生じて問題であるので、たわみ量との関
係においては良好であったとしても、許容肉厚として
０．１ｍｍを最低ラインとして切った状態で表示してい
る。

【００７０】ここで、上述した実施例においては、加熱
ローラ２８の外径寸法が２０．１ｍｍと設定されている
状態において、肉厚は０．２５ｍｍとして設定されてお
り、何ら問題ないことは言うまでもない。

【００７１】このように、この発明においては、加熱ロ
ーラ２８の肉厚を０．１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下の範囲
に設定したので、例え、待機時に加熱源３０を停止し
て、加熱ローラ２８を室温状態まで低下させたとして
も、待ち時間として許容される限界値としての３０秒を
下回った状態でのウォーミングアップ時間が達成される
こととなり、操作性と省エネルギーとの両方を一挙に達
成することが出来、この発明は産業上の利用性の極めて
高いものである。

【００７２】この発明は、上述した実施例の構成に限定
されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形可能である事は言うまでもない。

【００７３】例えば、上述した実施例においては、定着
ベルト３２の外周面に離型用のオイルを塗布する為のオ
イル塗布ローラの配設については記載をしなかったが、
この発明は,このようなオイル塗布ローラを配設しない
構成に限定されることなく、オイル塗布ローラを配設す
る構成を採用してもよいことは言うまでもない。この場
合、このオイル塗布ローラは、定着ベルト３２に対して
所定の圧接力で圧接することになるので、上述した張力
付与手段としての第２のコイルスプリング３６と協同し
て用いることも出来るし、また、第２のコイルスプリン
グ３６の代わりに用いることも出来ることになる。

【００７４】また、上述した実施例においては、加熱ロ
ーラ２８の芯金２８ａは、鉄製のパイプから形成される
ように説明したが、この発明は、このような構成に限定
されることなく、ＳＵＳ等のステンレススチールやアル
ミニウム製のパイプから形成されるようにしてもよいこ
とは言うまでもない。

【００７５】また、上述した実施例においては、発熱手
段として加熱ローラ２８に内蔵される加熱源３０のみを
備えるように説明したが、この発明は、このような構成
に限定されることなく、上述した加圧ローラ２６に内蔵
された第２の加熱源を備えるように構成してもよいもの
である。この場合、第２の加熱源としては、加熱ローラ
２８に内蔵の加熱源３０よりも最大出力が小さく設定さ
れた、例えば２５０Ｗのハロゲンランプから構成される
ようにしてもよい。

【００７６】また、加熱源３０としては、上述したよう
なハロゲンランプのほかに、面状発熱体を利用するもの
でもよいことは言うまでもない。即ち、その発熱形式、
発熱形状に何ら限定されるものでないことはいうまでも
ない。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、省エネルギーを確実に達成しつつ、ウォーミングア
ップ時間を短縮化して需要者の使い勝手を向上させこと
の出来る定着方法が提供されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる定着方法が実施される定着装
置の一実施例の構成を示す正面断面図である。

【図２】図１に示す定着装置における各ローラの端部に
おける支持状態を示す断面図である。

【図３】定着ベルトの構成を取り出して示す正面図であ
る。

【図４】制御システムの構成を概略的に示すブロック正
面図である。

【図５】加熱ローラの外径寸法と肉厚との関係を示す線
図である。

【図６】従来のベルト式定着装置の構成を概略的に示す
図である。

【符号の説明】

１０定着装置１２ハウジング１４底板１６側板１８摺動ブラケット２０揺動ブラケット２２支軸２４定着ローラ２４Ａ芯金部２４Ｂローラ本体２６加圧ローラ２６Ａ芯金部２６Ｂローラ本体２８加熱ローラ３０加熱源３２定着ベルト３４第１のコイルスプリング３６第２のコイルスプリング３８取り込みガイド板４０排紙ガイド板４２サーミスタ４４ベアリング４６第１の従動ギヤ４８ワンウェイクラッチ５０第２の従動ギヤ５２駆動機構５４ベアリング５６ベアリング５８カラー６０制御装置６２ヒータドライバ６４電源スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラと、この定着ローラに所定の圧
力で転接する加圧ローラと、前記定着ローラから離間し
て配設された薄肉状の加熱ローラと、この加熱ローラと
定着ローラとにエンドレスに掛け渡された定着ベルト
と、前記加熱ローラに内蔵され、定着ベルトを加熱させ
て、該定着ベルトの走行に伴い前記定着ローラ及び加圧
ローラの転接部を通過するシート上の未定着トナーを加
熱する発熱手段と、前記定着ベルトに所定の張力を付与
する張力付与手段とを備えた定着装置における、未定着
トナーが表面上に担持されたシートが、前記転接部を一
方向に沿って通過することにより、前記未定着トナーを
前記シート上に定着させる定着方法において、定着動作開始から定着動作可能に至るまでのレディー状
態と、定着動作状態とにおいて、前記発熱手段を発熱さ
せ、定着動作終了から次の定着動作開始までの待機状態にお
いては、前記発熱手段を停止させることを特徴とする定
着方法。
【請求項２】前記待機状態においては、前記定着ベルト
の走行は停止され、前記定着動作状態においては、前記定着ベルトは走行駆
動されることを特徴とする請求項１に記載の定着方法。
【請求項３】前記レディー状態においては、前記定着ベ
ルトは定着動作開始時から走行駆動されることを特徴と
する請求項２に記載の定着方法。
【請求項４】前記レディー状態においては、前記定着ベ
ルトは定着動作開始時から所定時間の間は走行を停止さ
れ、前記所定時間経過後、走行駆動されることを特徴と
する請求項２に記載の定着方法。
【請求項５】前記レディー状態においては、前記定着ベ
ルトは定着動作開始時から定着可能温度より低く設定さ
れた所定温度に昇温するまでの間は走行を停止され、前
記所定温度に昇温後、走行駆動されることを特徴とする
請求項２に記載の定着方法。
【請求項６】前記レディー状態においては、前記定着ベ
ルトは定着動作開始時から所定時間の間は第１の走行速
度で走行駆動され、前記所定時間経過後、前記第１の走
行速度よりも早い第２の走行速度で走行駆動されること
を特徴とする請求項２に記載の定着方法。
【請求項７】前記レディー状態においては、前記定着ベ
ルトは定着動作開始時から定着可能温度より低く設定さ
れた所定温度に昇温するまでの間は第１の走行速度で走
行駆動され、前記所定温度に昇温後、前記第１の走行速
度よりも早い第２の走行速度で走行駆動されることを特
徴とする請求項２に記載の定着方法。