JP2003149989A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性向上。 【解決手段】 外部加熱で定着ローラ内部にも熱源を持
っている系において、定着ローラ内部の熱源をスタンバ
イ時、ローラ表面温度で制御動作時は、定着ローラ内部
温度（芯金温度）で制御する。

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
て転写材上のトナー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、
通常静電的に転写材に担持された樹脂、磁性体、着色料
等からなるトナー像を、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で挟持搬送しながら熱と圧
力を加えることなどで、溶融定着せしめる定着装置を有
している。

【０００３】このような定着装置において、従来、加熱
するための熱源としてハロゲンランプなどが用いられ、
定着ローラの内部に配置されて内部から加熱する内部加
熱方式と、定着ローラ外部に配置されて外部から加熱す
る外部加熱方式とに大別することができる。

【０００４】定着ローラを内部から加熱する内部加熱方
式は、ヒータ等の熱源がローラ内部に位置するため系の
構成の簡易化、小型化が可能である。しかし、定着動作
中、転写材とトナーに熱を与えたローラ表面温度を保つ
ために熱源を動作させるが、熱源を内部に持つためロー
ラ表面の温度が上がり始めるまでタイムラグが生じる。
そのため連続コピーを行う場合、一時的にローラ表面の
温度がさがってしまう。特にカラー像を定着する場合、
画質等の要請によりシリコーンゴムなどの弾性体がロー
ラ表面にあるため上述の温度降下はより顕著になる。

【０００５】また、一時的な温度降下を防止する為に
は、内部の熱源の加熱力を上げなければならなないが、
その際、定着ローラ中心部の温度は表面温度にたして数
十度上昇するため、シリコーンゴムの熱劣化が促進され
てしまう。

【０００６】一方、定着ローラを外部から加熱する外部
加熱方式において、その加熱方法にも様々な方式がある
が、紙詰まり時の安全性などを考えると、熱源を内蔵し
熱伝導率の高い金属等の物質を用いたヒーターローラを
定着ローラの表面に圧接させて加熱する方式が最も一般
的である。

【０００７】この外部加熱方式は、定着ローラ表層近傍
にのみ蓄熱させる構造のため、定着動作中に転写材とト
ナーとに与えた熱量を逐次定着ローラ表面へ表休するこ
とが可能であり、連続コピー中での定着ローラ温度降下
を防止することができる。

【０００８】しかし、熱源が定着ローラ外部にあるた
め、定着ローラを回転させなければヒートローラからの
熱を定着ローラへ与えることができない。そのため、コ
ピー動作を行わないスタンバイ時にもローラ回転を行わ
なければ定着ローラの温度を維持することが困難とな
る。

【０００９】また、転写材が単位時間当たりに奪う熱と
同等の熱量をヒートローラと定着ローラの接触面におい
て定着ローラ側へ与えなければならないため、更に生産
性をあげようとした場合、ヒートローラと定着ローラと
の接触面積を増やすか、もしくはヒートローラの温度を
あげ定着ローラとの温度差を増やさなければならない。
実際の系においてこれらを達成するには、接触面積をあ
げるためにはヒートローラや定着ローラの外形を上げ
る、接触圧を上げる等の手段が考えられるが、これらの
手段は装置の大型化、複雑化につながる。

【００１０】一方、ヒートローラの温度を上げると当接
している定着ローラや近接している周辺部材などの熱劣
化が進行するためヒートローラの設定温度上げることに
も限界がある。

【００１１】上述したように、内部加熱方式、外部加熱
方式にはそれぞれに、メリット、デメリットがあり、近
年、これらの方式の複合的に内外部両方から加熱を行
う、内外加熱方式が主流となってきている。

【００１２】代表的な構成として、図に示すように、定
着ローラ内に熱源となるヒータを持つと同時に、定着ロ
ーラに接するように内部にヒータをもったのヒートロー
ラを有している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
内外加熱方式ではコピー動作時に内部の熱源からも熱を
供給するため、定着ローラ中心部の芯金の温度は表面温
度にたして数十度上昇する。その結果シリコーンゴムの
熱劣化を防止することが困難となる。

【００１４】そこで、本出願に係る発明の目的は、内
部、及び外部から定着ローラを加熱する方式においてコ
ピー動作時に定着ローラ内部の温度を一定以上に上げる
ことなく、良好な定着画像を得ることが可能な定着装置
を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現するための構成は、内部に熱源が配置された芯金
と前記芯金の外周に弾性層を有する定着ローラと、前記
定着ローラに圧接された加圧ローラと、前記定着ローラ
表面に圧接され内部の熱源により前記定着ローラを加熱
しながら回転するヒートローラとを有し、転写材に形成
されたトナー像を前記定着ローラと前記加圧ローラの間
に加熱挟圧搬送して溶融定着させる定着装置において、
少なくとも、前記定着ローラの外面温度を検知する外面
温度検知手段と、内面の温度を検知する内面温度検知手
段と、上記温度検知手段の少なくともどちらか一方の出
力により上記熱源の制御を行う熱源制御手段を有するこ
とを特徴とする定着装置において達成される。

【００１６】また、内面温度検知手段はローラ内面の温
度は上記内面の温度は芯金の温度と同期しているため芯
金の端部の温度を検知することにより達成される。

【００１７】上記熱源制御手段は、転写材に形成された
トナー像を前記定着ローラと前記加圧ローラの間に加熱
挟圧搬送して溶融定着させる定着モード時は上記内面温
度検知手段からの出力により制御を行い、定着動作を行
わない非定着モード時は上記外温度検知手段からの出力
により制御を行うことで上記目的は達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示す定着装置の断面の模式図である。なお、本実施の
形態の定着装置が装着される画像形成装置は、不図示の
像担持体である感光ドラム上のトナー画像が記録材に転
写され定着装置のニップ部に記録材が通紙されて加熱加
圧作用によりトナー画像が定着される。

【００１９】本実施例で用いた定着器構成は、定着ロー
ラ１は厚さ５［ｍｍ］の鉄製の芯金シリンダに厚さ６
［ｍｍ］でＪＩＳ−Ａ硬度３０〜６０度のＨＴＶシリコ
ーンゴムを被服し、外径は５０［ｍｍ］である。また表
面の離型性を高めるために例えばＰＴＦＥ２０〜７０
［μｍ］やＰＦＡ５０〜１００［μｍ］の層を設けても
良い。

【００２０】加圧ローラ２は外径３８［ｍｍ］、厚さ２
［ｍｍ］のアルミニウム製シリンダで、表層に離型性を
高めるためにフッ素樹脂をコーティングしたものを用い
る。

【００２１】ヒートローラ３は、外径２８［ｍｍ］、厚
さ２〜４［ｍｍ］のアルミニウム製シリンダで、表層に
は離型性を高めるためにフッ素樹脂を設けた。またシリ
ンダ内面は黒塗り塗装（商品名おきつも）されている。

【００２２】ヒータ４、ヒータ５は、定着ローラ１、ヒ
ートローラ３の各々の内の中心部で回転軸方向に沿って
配設されたハロゲンランプであり、図２の様にヒータ全
域にわたり発熱量分布が均一になっている。

【００２３】定着ローラ１の回転軸方向に沿った中央部
で、定着ローラ表面に当接するように第１の温度センサ
ー６、定着ローラ端部の芯金部に当接するように第２の
温度センサー７、またヒートローラ３には、ローラ回転
軸方向の中央部でヒートローラ３の表面に当接する様に
第３温度センサー８が配設されており、これらの各セン
サーの検出情報は不図示の温度制御装置に入力される。

【００２４】各々のヒータへ供給される最大電力は合計
８００〜２０００［Ｗ］であって、その電力供給は、第
１の温度センサー５、第２の温度センサー６と、第３温
度センサー７の検出信号をもとに、定着ローラ１の表面
が所定の一定温度になるように自動制御される。

【００２５】なお、第１温度センサー５、第２温度セン
サー６としては、サーミスタまたは熱電対などの素子を
用いることができる。

【００２６】搬送ガイド１０は、未定着のトナー画像１
１を担持しながら搬送される転写材１２を定着ローラ１
と加圧ローラ２との圧接部（ニップ部）へ案内する位置
に配置される。分離爪１３は加圧ローラ２の表面に当接
または近接して配置される。

【００２７】次に各ローラの回転駆動方法について説明
する。

【００２８】各ローラは回転自在に支持されていて、定
着ローラ１を駆動する構成になっている。加圧ローラ
２、ヒートローラ３は定着ローラ１の表面に圧接してい
て、圧接部（ニップ部）での摩擦力で従動回転する様に
配置してある。加圧ローラ２、ヒートローラ３は定着ロ
ーラ１の回転軸方向にバネなどを用いた不図示の機構に
よって加圧されている。加圧ローラは約１４０［ｋｇ
重］で荷重されており、その場合圧接部の幅（ニップ
幅）は約７．５［ｍｍ］となる。しかし都合によっては
荷重を変化させてニップ幅を変えても良い。

【００２９】次にヒートローラ３の加圧については、本
実施例において約２０〜７０［ｋｇ重］で荷重されてお
り、その場合圧接部の幅（ニップ幅）は約２〜７［ｍ
ｍ］となる。もちろん、定着ローラのゴムの厚みや硬度
によりこの値が変わることはいうまでもない。

【００３０】次に、本発明の特徴の一つである各ヒータ
の制御方法について説明する。

【００３１】スタンバイ中、定着ローラ１は第１の温度
センサー６の出力値により予め設定された温度（本実施
例では１６０℃）に、ヒートローラ３は第３の温度セン
サー８の出力により予め設定された温度（本実施例では
２００℃）に維持されよう各ローラの内部に設置したヒ
ータ４、ヒータ５を点灯する。

【００３２】次にコピー動作時は、定着ローラ１は第２
の温度センサー７の出力値により予め設定された温度
（本実施例では２１０℃）に、ヒートローラ３は第１の
温度センサー６の出力により予め設定された温度（本実
施例では１６０℃）に維持されよう各ローラの内部に設
置したヒータ４、ヒータ５を点灯する。

【００３３】以上、述べてきたように、上記の構成、及
び、制御により、コピー動作時、定着ローラの弾性層で
あるシリコーンゴムの芯金近傍の温度を制御することで
きる。その結果、連続動作における温度降下防止、スタ
ンバイ時の定着ローラ温度維持を可能な構成で、定着ロ
ーラの耐久性をも向上できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３に係
る発明によれば、定着ローラ外部にある熱源と定着ロー
ラ内にある熱源により加熱する構成の定着装置におい
て、ローラ内の熱源の制御をスタンバイ時、ローラ表面
温度により行い、動作時、内部、つまり芯金の温度で行
うことにより、動作時のローラ内部の過剰な温度上昇を
防ぎ、ローラ耐久性を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を示す定着装置の断面
概略図

【図２】 従来の実施形態を示す定着装置の断面図概略
図

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ ３ ヒートローラ ４、５ ヒータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に熱源が配置された芯金と前記芯金
   の外周に弾性層を有する定着ローラと、前記定着ローラ
   に圧接された加圧ローラと、前記定着ローラ表面に圧接
   され内部の熱源により前記定着ローラを加熱しながら回
   転するヒートローラとを有し、転写材に形成されたトナ
   ー像を前記定着ローラと前記加圧ローラの間に加熱挟圧
   搬送して溶融定着させる定着装置において、 少なくとも、前記定着ローラの外面温度を検知する外面
   温度検知手段と、内面の温度を検知する内面温度検知手
   段と、上記温度検知手段の少なくともどちらか一方の出
   力により上記熱源の制御を行う熱源制御手段を有するこ
   とを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 上記内面温度検知手段は上記定着ローラ
   の芯金の温度を検知することを特徴とする請求項１記載
   の定着装置。
3. 【請求項３】 上記熱源制御手段は、転写材に形成され
   たトナー像を前記定着ローラと前記加圧ローラの間に加
   熱挟圧搬送して溶融定着させる定着モード時は上記内面
   温度検知手段からの出力により制御を行い、定着動作を
   行わない非定着モード時は上記外温度検知手段からの出
   力により制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記
   載の定着装置。