JP2003076188A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置の使用状態に拘らず、ローラが
損傷する直前まで安全に使用することができる定着装置
を提供すること。 【構成】 互いに表面で圧接されるとともに回転自在に
配置され、少なくとも一方が内部に加熱源を持つ金属ス
リーブを弾性体で被覆した構成の定着スリーブ及び加圧
スリーブと、加熱源を有するスリーブの転写材の接触す
る領域と接触しない領域の表面温度をそれぞれ検出する
ための温度検出装置を有し、転写材に形成されたトナー
像を定着スリーブと加圧スリーブの間に加熱挟圧搬送し
て溶融定着させる定着装置において、前記温度検出装置
によって検出されたスリーブ表面温度に基づいてスリー
ブの寿命を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置にお
いて転写村上に形成されたトナー画像を溶融定着する定
着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた画像形成装置は、
通常、転写材と静電的に転写材に担持された樹脂、磁性
体、着色料等から成るトナーとを、互いに圧接・回転し
ている定着ローラと加圧ローラの圧接部（ニップ部）で
挟持搬送しながら熱と圧力を加えることで溶融定着せし
める定着装置を有している。特に、フルカラーのトナー
画像を担持した転写材を定着するための定着装置におい
ては、定着ローラと加圧ローラは一般に内部に加熱源を
持つ金属スリーブをシリコンゴム等の弾性体で被覆した
構成であり、この弾性体のニップ部での変形によって転
写材を分離している。又、定着後の画像光沢は定着温度
に依存するため、定着ローラの表面温度は常に所定の一
定温度に保つことが好ましい。

【０００３】しかし、ローラ表面温度を所定の一定温度
に保とうとすると、金属スリーブに比べて弾性体の熱伝
導率は低いため、プリント中には金属スリーブが可成り
の高温になってしまい、弾性体との界面で大きな温度差
が生じてしまう。このことによって、金属スリーブ界面
の弾性体が熱的劣化を起こして金属スリーブから剥離し
てしまうため、剥離する直前をローラ寿命としなければ
ならない。通常、ローラ寿命は、最も金属スリーブが高
温になるプリントモードにおけるプリント枚数に基づい
て決定するのが一般的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のようなプリント枚数に基づいてローラ寿命を決定
する方法は、安全のため画像比率が最も高い場合や厚紙
にプリントした場合等の最も金属スリーブが高温になる
プリントモードを考慮するために、例えば画像比率が低
く薄紙を主に使用した場合等には、未だ使用可能である
のにローラ寿命であると判断してしまうという欠点があ
った。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、画像形成装置の使用状態に拘
らず、ローラが損傷する直前まで安全に使用することが
できる定着装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、互いに表面で圧接されるとともに回転自
在に配置され、少なくとも一方が内部に加熱源を持つ金
属スリーブを弾性体で被覆した構成の定着スリーブ及び
加圧スリーブと、加熱源を有するスリーブの転写材の接
触する領域と接触しない領域の表面温度をそれぞれ検出
するための温度検出装置を有し、転写材に形成されたト
ナー像を定着スリーブと加圧スリーブの間に加熱挟圧搬
送して溶融定着させる定着装置において、前記温度検出
装置によって検出されたスリーブ表面温度に基づいてス
リーブの寿命を決定することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【０００８】定着装置が適用される画像形成装置につい
ては、従来技術と同様で一般的に知られた公知技術であ
るため、ここではその説明を省略する。

【０００９】図１は本発明に係る定着装置の断面図、図
２は同定着装置の斜視図である。

【００１０】図において、Ｒ１は定着ローラ、Ｒ２は加
圧ローラ、Ｈ１は発熱体を有する加熱源、Ｓ１は定着ロ
ーラ長手方向中央部の表面温度検出手段としてのサーミ
スタ、Ｓ２は定着ローラ長手方向端部の表面温度検出手
段としてのサーミスタである。尚、サーミスタＳ２は定
着可能な最大サイズの記録材が通る領域の外側に配置さ
れている。

【００１１】定着ローラＲ１は、直径４０ｍｍのアルミ
ニウム芯金１上に厚さ２．０ｍｍのシリコンゴムによる
耐熱弾性被覆層２を設け、更に離形層として厚さ５０μ
ｍのＰＦＡチューブを被覆して構成されている。ここで
用いたシリコンゴムは、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋの
ものである。

【００１２】加圧ローラＲ２は、直径４０ｍｍのアルミ
ニウム芯金３上に厚さ１．９ｍｍのシリコンゴムによる
耐熱弾性被覆層４を設け、更に離形層として厚さ５０μ
ｍのＰＦＡチューブを被覆して構成されている。耐熱弾
性被覆層４の表面硬度は耐熱弾性被覆層２の硬度と同等
或はそれより硬く設定してある。そして、定着ローラＲ
１の内部には加熱源Ｈ１が設けられている。

【００１３】加圧ローラＲ２は、不図示の加圧手段によ
り定着ローラＲ１に向けて加圧されてニップ部を形成し
ており、ニップ部における圧接圧（定着圧）が４０ｋｇ
ｆに設定されている。

【００１４】運転時において、これらのローラは記録材
Ｃの搬送速度と同じ１１７ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転
し、１分間当たりＡ４サイズを２４枚（Ａ３サイズなら
ば１２枚）プリントすることができる。

【００１５】これらの構成において好適な加熱処理が行
えるように、本実施の形態では定着ローラＲ１の表面温
度が１７０℃になるように、サーミスタＳ１からの信号
に基づいて温度制御手段Ｘ１が加熱源Ｈ１の発熱量を制
御している。

【００１６】このようにして記録材Ｃがニップ部に導入
されて所定の定着圧で定着ローラＲ１と密着し、定着ロ
ーラＲ１、加圧ローラＲ２とからの熱が付与されて加熱
処理される。

【００１７】次に、画像形成装置の電源がオンされて１
０分間のスタンバイの後、Ａ４サイズの厚紙に画像比率
の高い、即ち単位時間当たりに紙とトナーとに与える熱
量が一番多く必要とされる画像を連続で１０００枚プリ
ントして再びスタンバイした場合の定着ローラＲ１の中
央部と端部の表面温度と中央部における芯金温度を測定
した結果を図３を用いて説明する。

【００１８】画像形成装置の電源がオンされてからプリ
ント可能な状態になるまでに約５分を要する。その後、
１０分間スタンバイすると、定着ローラ中央部の表面温
度が１７０℃で温度制御されている。定着ローラ端部の
表面温度も１７０℃の一定温度になる。又、中央部の芯
金温度は１９０℃であった。その状態から連続で１００
０枚Ａ４サイズの厚紙をプリントすると、その初期に定
着ローラの表面温度が１６０℃まで低下するものの、そ
の後回復して１７０℃に保たれる。それに対して、定着
ローラ端部の表面温度はスタンバイ状態の１７０℃から
上昇していき、約２２０℃で芯金温度は約２３０℃で飽
和する。

【００１９】このように芯金が２３０℃と高温になるこ
とから、プリント枚数が増えるに従って芯金界面のゴム
から徐々に熱劣化し、最終的には芯金からゴムが剥離し
てローラが損傷してしまう。ローラが損傷してしまう
と、ローラの温度検知も正常に行えなくなるため、ロー
ラが損傷する直前で使用を止めなければならない。これ
がローラ寿命を決定する要因になっている。先に説明し
た定着ローラの場合、約１２万枚プリントすると発生し
たため、ローラのバラツキを考慮して定着ローラの製品
寿命を１０万枚とすることになる。実際には、１０万枚
プリントすると使用者に知らせて定着ローラを交換しな
ければ再びプリントできないようにしなければならな
い。

【００２０】次に、上記と同じプリントモードで、今度
はＡ４サイズの薄紙に画像比率の低い、即ち単位時間当
たりに紙とトナーとに与える熱量が一番少ない画像を連
続で１０００枚プリントした場合の定着ローラＲ１の表
面温度・芯金温度を測定した結果を図４に示す。

【００２１】連続プリント中の飽和定着ローラ端部表面
温度は２０５℃、飽和芯金温度は、上記高画像比率厚紙
プリント時の２３０℃に対して、今回の低画像比率薄紙
プリント時は２１５℃であった。この場合、定着ローラ
の芯金からゴムが剥離するのは約１６万枚である。

【００２２】しかしながら、定着ローラの製品寿命は１
０万枚と決定されているため、低画像比率薄紙プリント
を主に使用する使用者にとっては未だ５万枚以上も使用
可能であるのに、定着ローラを交換しなければならない
といった無駄が生じてしまう。

【００２３】本実施の形態では、画像形成装置が動作可
能な状態になった後、サーミスタＳ２によって定着ロー
ラ端部表面温度を１秒毎に検知し、その検知温度から１
６５℃を引いた値を積算して記憶させる。その値が１．
３７５×１０⁷ になったときに定着ローラの寿命と判断
して使用者に知らせる。

【００２４】前記高画像比率厚紙プリントならば１０万
枚に相当、低画像比率薄紙プリントならば１３．７５万
枚に相当する（図５に定着ローラ寿命を算出するフロー
チャートを示す）。図６に連続プリント時の定着ローラ
芯金温度とゴム剥離発生枚数（実験結果）との関係を示
す。又、本実施の形態によって決定する定着ローラ寿命
も同時に示しておく。

【００２５】このように定着ローラ寿命を算定し、定着
ローラが寿命に達したと判断すると画像形成装置本体の
ディスプレー装置等に定着ローラ寿命であることを表示
し、使用者に知らせるとともに、定着ローラ（カートリ
ッジ方式の定着装置の場合は定着カートリッジ）を交換
するまで画像形成装置を停止させる。尚、定着ローラ寿
命に連する直前に、定着ローラ寿命が近いことを警告し
ておくことも可能である。

【００２６】このように本実施の形態では、画像形成装
置の使用状態に応じて定着ローラの寿命を決定するた
め、定着ローラ寿命の直前まで無駄なく使用することが
できる。尚、定着ローラ寿命の決定方法は、本実施の形
態で採用した方法以外にも定着ローラ端部表面温度に基
づいて決定する方法を適宜採用可能である。又、本実施
の形態で説明した定着装置は、定着ローラ内部にのみ加
熱源を持つ構成であるが、加圧ローラ内部にも加熱源を
持つ構成の定着装置にも適応可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、互いに表面で圧接されるとともに回転自在に配
置され、少なくとも一方が内部に加熱源を持つ金属スリ
ーブを弾性体で被覆した構成の定着スリーブ及び加圧ス
リーブと、加熱源を有するスリーブの転写材の接触する
領域と接触しない領域の表面温度をそれぞれ検出するた
めの温度検出装置を有し、転写材に形成されたトナー像
を定着スリーブと加圧スリーブの間に加熱挟圧搬送して
溶融定着させる定着装置において、前記温度検出装置に
よって検出されたスリーブ表面温度に基づいてスリーブ
の寿命を決定するようにしたため、画像形成装置の使用
状態に拘らず、ローラが損傷する直前まで安全に使用す
ることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の断面図である。

【図２】本発明に係る定着装置の斜視図である。

【図３】本発明に係る定着装置において高画像比率厚紙
プリント時の定着ローラ表面温度と芯金温度を示す図で
ある。

【図４】本発明に係る定着装置において低画像比率薄紙
プリント時の定着ローラ表面温度と芯金温度を示す図で
ある。

【図５】本発明に係る定着装置における定着ローラ寿命
の算出手順を示すフローチャートである。

【図６】本発明に係る定着装置において連続プリント時
定着ローラ端部表面温度と算出された定着ローラ寿命プ
リント枚数及びゴム剥離発生プリント枚数との関係を示
す図である。

【符号の説明】

Ｒ１ 定着ローラ Ｒ２ 加圧ローラ Ｈ１ 加熱源 Ｓ１，Ｓ２ サーミスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに表面で圧接されるとともに回転自
   在に配置され、少なくとも一方が内部に加熱源を持つ金
   属スリーブを弾性体で被覆した構成の定着スリーブ及び
   加圧スリーブと、加熱源を有するスリーブの転写材の接
   触する領域と接触しない領域の表面温度をそれぞれ検出
   するための温度検出装置を有し、転写材に形成されたト
   ナー像を定着スリーブと加圧スリーブの間に加熱挟圧搬
   送して溶融定着させる定着装置において、 前記温度検出装置によって検出されたスリーブ表面温度
   に基づいてスリーブの寿命を決定することを特徴とする
   定着装置。
2. 【請求項２】 前記温度検出装置によって検出されたス
   リーブ表面温度を演算し、その結果を積算・記憶してお
   いて所定の値と比較することによってスリーブの寿命を
   決定することを特徴とする請求項１記載の定着装置。