JP2003107954A

JP2003107954A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003107954A
Application number: JP2001295438A
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: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】加熱ローラ及び加圧ローラに夫々加熱ヒータを
内蔵させる場合において、両者を効率的に発熱駆動させ
る。【構成】定着ローラ２４と、加圧ローラ２６と、定着ロ
ーラから離間して配設された加熱ローラ２８と、この加
熱ローラと定着ローラとに掛け渡された定着ベルト３２
と、加熱ローラに内蔵され、定着ベルトを加熱する第１
の発熱源３０Ａと、加圧ローラに内蔵された第２の加熱
源３０Ｂと、定着ベルトに所定の張力を付与するスプリ
ング３６と、第１及び第２の発熱源３０Ａ、３０Ｂを制
御する制御装置６０とを備え、未定着トナーが担持され
たシートが、加圧ローラ、定着ベルト間を通過すること
により、未定着トナーを定着させる定着装置において、
制御装置は、加熱ローラ及び加圧ローラを同時に発熱さ
せる場合に、第１及び第２の加熱源３０Ａ、３０Ｂの何
れか一方のみに通電されるように制御する。

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
定着装置に関する。

【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８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、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。

【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】このため、加圧ローラにも加熱ヒータを内
蔵させ、転接部を、上下から加熱させる事により、定着
可能温度まで短時間の内に昇温させて、ウォーミングア
ップ時間の短縮化を図ることが考えられるが、この場
合、更に、定着可能温度に維持させる場合においても、
加圧ローラに内蔵した加熱ヒータを駆動して、定着効率
をアップさせることが考えられる。

【０００９】しかしながら、定着装置全体として消費で
きる最大電力は例えば１．２ｋＷというように予め決め
られており、加熱ローラに内蔵した加熱ヒータと、加圧
ローラに内蔵した加熱ヒータとで、この最大消費電力を
分け合わなければならないことになり、却って、主たる
加熱源としての加熱ローラに内蔵した加熱ヒータに充分
な消費電力を割り当てられずに、解決が要望されてい
る。

【００１０】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、加熱ローラ及び加圧
ローラに夫々加熱ヒータを内蔵させる場合において、両
者を効率的に発熱駆動させることの出来る定着装置を提
供することである。

【００１１】

【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装置は、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、前記定着ローラ及び加圧ローラの転接部を通過する
シートの表面上の未定着トナーを加熱する第１の発熱手
段と、前記加圧ローラに内蔵され、前記転接部を通過す
るシートを裏面から加熱する第２の発熱手段と、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、前記
第１及び第２の発熱手段を発熱制御する制御手段とを備
え、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装置におい
て、前記制御手段は、前記加熱ローラ及び加圧ローラを
同時に発熱させる場合に、該第１の発熱手段に通電中に
おいては、該第２の発熱手段に通電せず、該第２の発熱
手段に通電中においては、該第１の発熱手段に通電しな
いように制御することを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項２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、前記定着ローラ及び加圧ローラの転接部を通過する
シートの表面上の未定着トナーを加熱する第１の発熱手
段と、前記加圧ローラに内蔵され、前記転接部を通過す
るシートを裏面から加熱する第２の発熱手段と、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、前記
第１及び第２の発熱手段を発熱制御する制御手段とを備
え、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装置におい
て、前記制御手段は、前記過熱ローラ及び加圧ローラを
同時に発熱させる場合に、該第１及び第２の発熱手段の
何れか一方のみに通電されるように制御することを特徴
としている。

【００１３】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項３の記載によれば、前記第１及び第２の発熱手段は、
各々、ハロゲンランプを備えていることを特徴としてい
る。

【００１４】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項４の記載によれば、前記定着ベルトは、金属製のエン
ドレス状の基材を備えていることを特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項５の記載によれば、前記エンドレス状の基材は、ニッ
ケル電鋳製であることを特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項６の記載によれば、前記定着ベルトは、合成樹脂製の
エンドレス状の基材を備えていることを特徴としてい
る。

【００１７】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項７の記載によれば、前記エンドレス状の基材は、ポリ
イミド製であることを特徴としている。

【００１８】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項８の記載によれば、前記定着ベルトの最外周には、離
型層が設けられている事を特徴としている。

【００１９】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項９の記載によれば、前記離型層は、フッ素樹脂を含ん
で形成されていることを特徴としている。

【００２０】

【発明を実施する形態】以下に、この発明に係わる定着
装置の一実施例の構成を、添付図面を参照して以下に詳
細に説明する。

【００２１】｛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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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第１
の加熱源３０Ａと、加圧ローラ２６の内部に配設され
た、例えばハロゲンランプ等の第２の加熱源３０Ｂ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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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第１のサ
ーミスタ４２Ａが取り付けられている。また、同様に、
このハウジング１２には、加圧ローラ２６面温度を検出
するために第２のサーミスタ４２Ｂが取り付けられてい
る。

【００２８】ここで、この第１及び第２のサーミスタ４
２Ａ、４２Ｂは、夫々、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。

【００２９】尚、この第１のサーミスタ４２Ａ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２
４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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】｛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。

【００３５】｛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。また、このローラ本体２６Ｂの外周に
は、離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが被覆
されている。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】尚、この加圧ローラ２６の内部には、発熱
手段としての第２の加熱源３０Ｂが内蔵されているが、
この一実施例においては、この第２の加熱源３０Ｂは、
後述する第１の加熱源３０Ａの最大出力よりも低く設定
されており、具体的には、最大出力が２５０Ｗのハロゲ
ンランプから構成されている。尚、このハロゲンランプ
３０Ｂは、これに通電されることにより点灯されて、発
熱するように構成されている。

【００４０】｛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１８ｍｍで、肉厚０．１ｍｍ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（ＰＥＥＫ）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。

【００４１】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３０Ａ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３０Ａは、最大
出力が８００Ｗのハロゲンランプから構成されている。
尚、この第１の加熱源３０Ａとしてのハロゲンランプ
は、これに通電されることにより点灯されて、発熱する
ように構成されている。

【００４２】｛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。

【００４３】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７０μｍ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。尚、定着画質の向上を図る場合
には、ベルト基材３２ａの外周面上に直接的に、厚さ３
００μｍでシリコーンゴム等からなる弾性層をコーティ
ングする場合がある。この場合において、ＰＦＡの耐熱
離型層３２ｂは、弾性層の外周面上に被覆されることに
なる。

【００４４】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４
０μｍのものを用い、このベルト基体３２ａの表面に厚
さ３００μｍでシリコーンゴムをコーティングし、更
に、この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３０μｍ
で被覆されたＰＦＡ製の耐熱離型層３２ｂを被覆する構
成が採用されている。

【００４５】｛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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】｛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に内蔵された第１の加熱源３０Ａ、及び、
加圧ローラ２６に内蔵された第２の加熱源３０Ｂ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。

【００４９】この制御装置６０は、発熱制御の観点にお
いては、第１及び第２のヒータドライバ６２Ａ、６２Ｂ
が接続されており、これら第１及び第２のヒータドライ
バ６２Ａ、６２Ｂを夫々介して、第１及び第２の加熱源
３０Ａ、３０Ｂとしてのハロゲンランプへの通電を夫々
制御するように構成されている。また、この制御装置６
０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。

【００５０】ここで、制御装置６０は、温度を上昇させ
る制御を行う場合には、第１及び第２のヒータドライバ
６２Ａ、６２Ｂに連続通電し、一方、所定の温度領域内
に温度を維持させる制御を行う場合には、第１及び第２
のヒータドライバ６２Ａ、６２Ｂの各々に駆動信号を出
力するように制御を行う。各ヒータドライバ６２Ａ、６
２Ｂは、「０」レベルの駆動信号が入力されてきた場合
には、対応する加熱源３０Ａ、３０Ｂに通電せず、従っ
て、対応する加熱源３０Ａ、３０Ｂが発熱しないよう
に、また、「１」レベルの駆動信号が入力されてきた場
合には、対応する加熱源３０Ａ、３０Ｂに通電して、対
応する加熱源３０Ａ、３０Ｂが発熱するように、設定さ
れている。

【００５１】｛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。

【００５２】先ず、この制御装置６０は、ウォーミング
アップ時と、片面コピー時の通紙時と、両面コピー時の
通紙時との３つの場合に大別した制御動作を行ってい
る。即ち、ウォーミングアップ時には、第１及び第２の
ヒータドライバ６２Ａ、６２Ｂを夫々介して、第１及び
第２の加熱源３０Ａ、３０Ｂを同時に連続通電して点灯
させ、両者を同時に発熱させて、ウォーミングアップ時
間の短縮化を図るようにしている。

【００５３】また、この制御装置６０は、ウォーミング
アップが終了した後に、通紙モードが片面コピーである
場合には、以下に詳細に説明するが、ウォーミングアッ
プ時は第１及び第２の加熱源３０Ａ、３０Ｂを同時に発
熱させるものではあるが、ウォーミングアップ終了後
は、第１及び第２のヒータドライバ６２Ａ、６２Ｂの一
方のみに「１」レベルの駆動信号が入力されるように、
駆動信号を出力するように設定されている。

【００５４】具体的には、図５にタイミングチャートと
して示すように、制御装置６０は、第１のヒータドライ
バ６２Ａに出力する第１の駆動信号において、「０」レ
ベル状態であるときにのみ、第２のヒータドライバ６２
Ｂに出力する第２の駆動信号において、「１」レベルと
なるように設定され、また、第１の駆動信号において、
「１」レベル状態であるときにのみ、第２の駆動信号に
おいて「０」レベルとなるように設定されている。

【００５５】また、第２の駆動信号において、「０」レ
ベル状態であるときにのみ、第１の駆動信号において、
「１」レベルとなるように設定され、また、第２の駆動
信号において、「１」レベル状態であるときにのみ、第
１の駆動信号において「０」レベルとなるように設定さ
れている。

【００５６】換言すれば、この片面コピー時において
は、制御装置６０は、加熱ローラ２８及び加圧ローラ２
６を同時に発熱させる場合において、第１の加熱源３０
Ａに通電中においては、第２の加熱源３０Ｂに通電せ
ず、第２の加熱源３０Ｂに通電中においては、第１の加
熱源３０Ａに通電しないように制御するように構成され
ている。

【００５７】一方、この制御装置６０は、ウォーミング
アップが終了した後に、通紙モードが両面コピーである
場合には、第２のヒータドライバ６２Ｂへの第２の駆動
信号の出力を停止し、第２の加熱源３０Ｂが発熱しない
ように制御するように設定されている。このように両面
コピー時において、第２の加熱源３０Ｂを発熱させない
ので、加圧ローラ２６の表面温度は低下して、ジャムの
発生しない温度領域まで下がることになる。

【００５８】詳細には、両面コピーにおける２回目の通
紙時（裏面の定着時）には、転接部において、既に１回
目の定着動作においてトナーが付着した面が、図中、下
面となって加圧ローラ２６の外周面に接触することにな
る。ここで、加圧ローラ２６の表面温度が高いと（具体
的には、定着可能温度程度に高いと）、既に定着された
トナーが再び溶融することになる。そして、溶融したト
ナーは、加圧ローラ２６の外周面に付着しやすくなり、
この結果、両面コピーにおける２回目の通紙時におい
て、搬送途中のシートがジャムしやすい状態となる。

【００５９】しかしながら、上述したように、両面コピ
ー時には、加圧ローラ２６に内蔵された第２の加熱源３
０Ｂの発熱を停止しているので、加圧ローラ２６の表面
温度は低下することになる。従って、両面コピー時に
は、加圧ローラ２６の表面温度は、ジャムの発生しない
上限温度Ｔｊよりも低い温度領域に確実に低下すること
になる。この結果、両面コピーモードにおける２回目の
通紙時のシートのジャムが確実に防止される効果が達成
されることになる。

【００６０】ここで、この実施例において、加圧ローラ
２６の上限温度Ｔｊは、１０５℃に設定されている。こ
の上限温度Ｔｊは、表１に示すように、定着ベルト３２
の表面温度Ｔ１とは無関係に絶対的に規定されるもので
あり、表１に示すデータから、加圧ローラ２６の表面温
度は１１０℃以下の範囲が、好適であることが明白であ
る。尚、この表１において、両面搬送性は、１回目及び
２回目の通紙時にシートがジャムしなければ「○」を、
２回目の通紙時にシートがジャムした場合には「×」を
付けている。また、通紙パターンは、Ａ４サイズのシー
トを線速１２５ｍｍ／ｓｅｃで横方向に搬送し、加圧ロ
ーラ２６の加圧力を１４．１ｋｇｆ／片側とし、ニップ
幅を中央測定値で６．５〜６．７ｍｍに設定して測定し
たものである。

【００６１】

【表１】

【００６２】次に、上述した制御装置６０による制御結
果を、第１及び第２のサーミスタ４２Ａ、４２Ｂの測定
結果として、図６及び図７を参照して説明する。

【００６３】待機状態から通紙指令の入力に伴い、ウォ
ーミングアップ状態が規定され、第１及び第２の加熱源
３０Ａ、３０Ｂに同時に通電されることになる。これに
より、第１のサーミスタ４２Ａにより測定された定着ベ
ルト３２の表面温度Ｔ１、及び、第２のサーミスタ４２
Ｂにより測定された加圧ローラ２６の表面温度Ｔ２は、
共に、図６に示すように、急激に上昇することになる。

【００６４】そして、定着ベルト３２の表面温度Ｔ１が
所定の定着可能温度Ｔｆに到達すると、上述したよう
に、第１の加熱源３０Ａに通電されている間は、第２の
加熱源３０Ｂに通電されず、第１の加熱源３０Ａに通電
されていない間に、第２の加熱源３０Ｂに通電されるよ
うに設定されている。この結果、第１及び第２の加熱源
３０Ａ、３０Ｂに同時に通電されることがなく、効率的
な通電状態を達成することができる効果を奏することが
できることになる。

【００６５】尚、この片面コピーモードにおける制御態
様は、両面コピーモードにおける１回目の通紙動作（即
ち、表面への定着動作）と同一である。

【００６６】一方、両面コピーモードにおける２回目の
通紙動作に切り替えられると、図７に示すように、第２
のヒータドライバ６２Ｂを介しての第２の加熱源３０Ｂ
への通電が、片面コピーモードから両面コピーモードに
切り替えられる時間に渡り停止され、これに伴い、加圧
ローラ２６の表面温度Ｔ２は低下する。尚、この間に、
シートは図示しない反転機構を介して裏返され、１回目
の通紙動作によりトナーが定着された面（表面）が下向
きとなり、再び、定着装置１０に搬送されることにな
る。

【００６７】そして、加圧ローラ２６の表面温度Ｔ２
が、上述したＴｊよりも低くなった時点で、２回目の通
紙動作への切り替え動作が終了し、２回目の通紙動作
（即ち、裏面への定着動作）が開始される。

【００６８】一方、制御装置６０は、加圧ローラ２６の
表面温度Ｔ２がＴｊよりも低い温度領域に維持されるよ
うに制御する。このようにして、２回目の通紙動作が実
行される場合においても、搬送中のシートがジャムする
ことなく、確実に定着装置１０を通過して、ここで、定
着動作を受けて、図示しない排紙トレイに排紙されるこ
とになる。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】また、加熱源３０Ａ、３０Ｂ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。

【００７３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、加熱ローラ及び加圧ローラに夫々加熱ヒータを内蔵
させる場合において、両者を効率的に発熱駆動させるこ
との出来る定着装置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】第１及び第２のヒータドライバへの駆動信号を
示すタイミングチャートである。

【図６】ウォーミングアップ後、片面コピーモードにお
ける第１及び第２のサーミスタにおける測定結果を示す
線図である。

【図７】両面コピーモードの１回目の通紙状態から２回
目の通紙状態に切り替えられた状態で示す第１及び第２
のサーミスタにおける測定結果を示す線図である。

【図８】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３０Ａ第１の加熱源３０Ｂ第２の加熱源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４２Ａ第１のサーミスタ４２Ｂ第２のサーミスタ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６２Ａ第１のヒータドライバ６２Ｂ第２のヒータドライバ６４電源スイッチ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H033 AA30 AA32 BA25 BA27 BB00 BB18 BB28 CA28 CA32 CA44 CA45 CA48 3K058 AA87 BA18 CB02 CE17 CE24 CE25 CE29 DA02 GA06

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、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の表
面上の未定着トナーを加熱する第１の発熱手段と、前記
加圧ローラに内蔵され、前記転接部を通過するシートを
裏面から加熱する第２の発熱手段と、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、前記第１及び第
２の発熱手段を発熱制御する制御手段とを備え、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装置において、前記制御手段は、前記加熱ローラ及び加圧ローラを同時
に発熱させる場合に、該第１の発熱手段に通電中におい
ては、該第２の発熱手段に通電せず、該第１の発熱手段
に非通電中において、該第２の発熱手段に通電するよう
に制御することを特徴とする定着装置。
【請求項２】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、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の表
面上の未定着トナーを加熱する第１の発熱手段と、前記
加圧ローラに内蔵され、前記転接部を通過するシートを
裏面から加熱する第２の発熱手段と、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、前記第１及び第
２の発熱手段を発熱制御する制御手段とを備え、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装置において、前記制御手段は、前記加熱ローラ及び加圧ローラを同時
に発熱させる場合に、該第１及び第２の発熱手段の何れ
か一方のみに通電されるように制御することを特徴とす
る定着装置。
【請求項３】前記第１及び第２の発熱手段は、各々、ハ
ロゲンランプを備えていることを特徴とする請求項１又
は２に記載の定着装置。
【請求項４】前記定着ベルトは、金属製のエンドレス状
の基材を備えていることを特徴とする請求項前記何れか
１項に記載の定着装置。
【請求項５】前記エンドレス状の基材は、ニッケル電鋳
製であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】前記定着ベルトは、合成樹脂製のエンドレ
ス状の基材を備えていることを特徴とする請求項前記何
れか１項に記載の定着装置。
【請求項７】前記エンドレス状の基材は、ポリイミド製
であることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】前記定着ベルトの最外周には、離型層が設
けられている事を特徴とする請求項前記何れか1項に記
載の定着装置。
【請求項９】前記離型層は、フッ素樹脂を含んで形成さ
れていることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。