JPH02214879A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子写真複写機、プリンター等の画像形成装置
に用いられる定着装置に関する。

［従来の技術］ 従来、この種の定着装置としては、少なくとも一方がハ
ロゲンヒータ等の加熱源を有する一対の定着ローラによ
り、未定着画像を担持したコピー用紙等の支持体を挾持
搬送することによって、該未定着画像を定着させるロー
ラ定着装置がある。上記定着ローラは、画像形成装置の
電源が投入されると同時に加熱源に通電され、所定温度
に達するまて急速に加熱されることによってウオームア
ツプか行なわれる。この定着ローラは、その表面温度が
温度検知素子によって検知され、ウオームアツプが終了
して所定温度に達すると、以後はその温度を維持するよ
うに加熱源への通電を制御し、常に安定した定着性を維
持するようになっている。

一方、画像形成装置自体の１００　Ｖ　　１５　Ａとい
った限られた電力て高速定着可能な装置の実現のために
は基本的にはトナー等の材料の特性の改良が望まれる所
であるが、定着装置としては、断熱材からなるケーシン
グで覆い定着装置を保温することによって熱効率を高め
ることが提案されている。また、ウェイト中にローラ対
を回転させることによって加圧ローラ側へも熱を付与し
て定着性を向上させることか提案されている。

［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、断熱という方法てはやはり、限度があり
、転写材とトナーのうばう熱量か供給される熱量より多
くなれば供給熱量の増大以外方法かなくなってしまう。

また加圧ローラの回転や定着ローラ芯金熱容量アップで
は、ウオームアツプタイムが長くなってしまうという欠
点をもっている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、蓄熱部材への熱の供給及び遮断及び蓄熱部材
からの放熱を制御する手段を設けることにより高効率の
定着装置を実現したものである。

［実施例］ 第１図は、本発明の第１の実施例を示している。定着ロ
ーラｌは、ＡＭ等の金属円筒内部にハロゲンヒーター２
，３を内蔵している。また定着ローラ１は加圧ローラ４
と圧接しそのニップ部を転写材か通過することにより、
転写材上の未定着像か定着されることになる。定着ロー
ラｌはその最外層に離型層が形成されている。

また定着ローラ表面のオフセットトナーをクリーニング
するクリーニング機構（ウェブクリーニング）５が分離
爪６の下流の定着ローラ１表面に圧接されている。さら
にこのクリーニング機構５の下流には温度検出用のサー
ミスタ６がおしあてられている。また加圧ローラ４は、
芯金７外層にやや厚めのシリコーンゴム８（５ｍｍ程度
）が形成されている。また芯金７は内部にヒーター９を
内蔵している。この加圧ローラ４は断熱材１０でその表
面が小さな間隙をもって覆われている。この断熱材例え
ば耐熱プラスチックから成り転写材を定着ローラ１と加
圧ローラ４のニップ部に案内する人ロガイトを兼ねる構
成となっている。またこの耐熱プラスチック１０をくり
ぬく形て下ローラ分離爪１１の支軸があり、この耐熱プ
ラスチックで排紙部の紙ガイドの役割りもはたしている
。また定着ローラｌのサーミスタ６の下流には蓄熱ロー
ラ１２がある。この蓄熱ローラ１２はその両端を支持板
金１３で支えられ、回転軸１４のまわりに回転可能で不
図示の駆動手段により駆動され蓄熱ローラ１２を定着ロ
ーラ１と離間、当接を達成している蓄熱ローラ表面は、
非常に薄い離型層例えば、ＰＴＦＦ　１０ｐ程度が形成
されている。また蓄熱ローラ１２には、温度検出用のサ
ーミスタ１５が当接され蓄熱ローラの温度検出を行なっ
ている。またこの蓄熱ローラ内部にもハロゲンランプヒ
ーター１６が内蔵され蓄熱ローラを内部から加熱するこ
とが可能な構成となっている。この蓄熱ローラは熱容量
の±きな材料がのぞましいがさらに熱伝導率の高い材質
であることの方が実際には重要である。

そこてここでは熱容量は大きくないがＡＭ等の金属を用
いている。当然ヒートバイブやＮａ封入円筒を用いるこ
とも可能であるがコスト的には、Ａｎ等の金属円筒を用
いることが望ましい。また蓄熱ローラ１２の周囲は断熱
材１７で覆われており蓄熱ローラからの放熱をおさえる
ようになっている。

次に１００　Ｖ　１５　Ａの高速機を実現するためのヒ
ーター２，３，９．１６の制御と蓄熱ローラのＯＮ　Ｏ
ＦＦ制御について記す。基本的考えとしては、まずスタ
ンバイ時等、モーターや光学照明ランプなどに電力なう
ばわれない期間に蓄熱ローラに熱をたくわえる。そして
コピー時にこの熱を放熱する。ざらにウオームアツプ時
間を短縮するためにウオームアツプ期間は蓄熱は行なわ
ず、定着ローラが所定の温度に達すると、画像作成可能
状態とする。そして、ウオームアツプ期間終了直後に多
量の連続コピーが行なわれる時は、例えば、時開６２−
２８８３７６等に示されるような、コピースピードの低
下手段を取る。

しかしなから、ウオームアツプ期間終了直後に多量の連
続コピーが行なわれる機会は、非常に少なく通常このコ
ピースピードの低下手段によりコピースピードが落ちる
ことはほとんどない。以上のようなことを実現するため
の制御方法を第２図に示す。

第２図にはヒーター２（定着ローラメインヒーター（８
００Ｗ）　）　、ヒーター３（定着ローラサブヒータ（
３５０Ｗ））、ヒーター９（加圧ローラヒータ（１００
Ｗ））、ヒ−１−１６（蓄熱０−−ｙヒ−９−（ａｏｏ
ｗ））の計４木のヒーターの０Ｎ−ＯＦＦタイミングと
蓄熱ローラの定着ローラへの圧接（ＯＮ）と離間（０Ｆ
Ｆ）のタイミングを示している。まず加圧ローラのヒー
タ９のＯＮ、ＯＦＦ制御を説明する。

ヒータ９はメインスイッチの０Ｎ−ＯＦＦに関係なく画
像形成装置がコンセントにより電源につなげられればＯ
Ｎ状態となる。しかしメインモーターが回転している状
態てはＯＦＦとなる。そこて、第２図に示すように前多
回転（ウオームアツプ中にローラ対が協働回転すること
）開始とともにＯＦＦ　Ｌ／前前回回転終了後スタンバ
イ状態なるとＯＮする。そして、またコピースタートす
るとＯＦＦ状態となる。次に定着ローラサブヒーター３
について説明する。このヒータはウオームアツプ時間を
短縮する目的のヒーターである。そこでメインスイッチ
ＯＮと同時に０ＩＩＬ、メインモーターか回転し、モー
ターや照明に電力か消費される時はＯＦＦされる。つま
りメインスイッチＯＮから前多回転開始までの期間のみ
ＯＮとなる。

それ以外はすべてＯＦＦである。次に定着ローラメイン
ヒータ２と蓄熱り−ラヒータ１６の制御を説明する。ヒ
ータ２とヒータ１６は共に８００Ｗという大きな電力を
消費するため同時にＯＮ状態とすることはできない。そ
こで定着ローラメインヒータ２をウオームアツプするま
で点灯（ＯＮ）させる。そして、所定温度に達し叶−叶
Ｆ制御されるようになるとヒータ２がＯＦＦ状態の時の
み蓄熱ローラ１６のヒータ１６がＯＮする。

そして蓄熱ローラにも十分熱かたくわえられ所定温度に
達するとヒータ２がＯＦＦ状態の時のヒータ１６かＯＮ
シている時間を短縮することによって、蓄熱ローラ温度
を所定温度に保つような、温度調節が行なわれる。その
後コピースタートキーがおされると定着ローラメインヒ
ータ２はＯＮする。しかしコピーすると定着ローラ表面
温度がさがる。そして蓄熱ローラ表面温度Ｔｏ定着ロー
ラ表面温度Ｔ、の温度差、Ｔ。

Ｔ、＝Ｔか一定値Ｘ。をこえ′ると蓄熱ローラが圧接さ
れる。そしてこの蓄熱ローラはコピー終了と同時に定着
ローラから離間される。第３図は第２図に示すような動
作及び制御が行なわれる時の定着ローラ、加圧ローラ、
蓄熱ローラの表面温度の推移を示したものである。簡単
に説明すると、加圧ローラはメインスイッチＯＮする前
からヒータ９がＯＮシているため初め温度が高い。メイ
ンスイッチがＯＮされると定着ローラ温度が急激に上昇
し、前多回転によって定着ローラから加圧ローラに熱が
流れ、定着ローラは温度上昇かにぶり、加圧ローラの温
度が上昇する。次にスタンバイ状態になると加圧ローラ
温度は放熱によりやや低下する。一方蓄熱ローラヒータ
１６がＯＮするので蓄熱ローラの温度か上昇する。そし
て蓄熱ローラも温度制御域に入る。その後コピースター
トすると定着ローラ温度が紙やトナーにより奪われ低下
する。そして、蓄熱ローラとの温度差ＴがＴ≧Ｘｏどな
ると、蓄熱ローラが定着ローラに圧接される。定着ロー
ラは蓄熱ローラからの熱をもらい温度か上昇、紙やトナ
ーに熱を奪われるにしたかい再びゆっくり温度低下して
ゆく。また蓄熱ローラが温度上昇する前に多量コピーさ
れた場合には、所定温度以下てコピー動作停止あるいは
コピースピード低下という手段を用いる。

前記実施例において、蓄熱部材として０Ｎ−ＯＦＦする
蓄熱ローラを用いたか蓄熱部材として液体を用いること
が可能である。本実施例においては前記実施例とは逆に
加圧ローラ３１を定着ローラ３２の上に配した。これは
、液体の蓄熱部材３３を定着ローラ３２に接触させるた
めである。未定着トナー３４と転写材３５を搬送する搬
送ベルト３６は静電的に転写材３５を吸着し、定着機の
ニップ部に導く。ベルト３６上の転写材３５は分離爪３
７で分離され入口ガイド３８づたいに搬送される。また
定着ローラ３２はアルミニウム芯金上に離型層としてＰ
ＴＦＥ樹脂か５〜５０ル程度被覆されている。そして定
着ローラ３２内部にはヒータ３９．４０が内蔵されてい
る。また加圧ローラ３１及び定着ローラ（加熱ローラ）
３２には、分離爪４１及び４２が当接され転写材３５の
ローラへの巻き付きを防止している。転写材３５及びト
ナー３６かニップを通過し定着か行なわれるが３２の定
着ローラのオフセットトナーは、定着ローラクリーニン
グプレート４３によってクリーニングされる。またクリ
ーニングブレード上流に離型剤を供給するフェルト４４
が離型剤兼蓄熱材料３３に浸され、ツレード上流に離型
剤を供給する。また４５は離型剤３３がローラ３２に過
剰に塗布されることを防止する離型剤なら、ブレードで
ある。また離型剤容器の下底には、ヒータＨがあり離型
剤温度を高めている。離型剤温度制御を行なうため離型
剤容器内部中央に温度検知センサー４６かある。離型剤
容器は、断熱材４７に覆われ効率的な蓄熱が行なわれる
ようになっている。離型剤兼蓄熱材料３３の液面高さ調
製は、ポンプＰによって図中Ａで示される空間の気圧を
調製することによって行なわれる。ヒーター３９．４０
とヒーターＨへの供電タイミング及び液面高さ調製方法
について記す。第５図に示すようにヒーター３９及び４
０は、第２図に示したヒーター２、ヒーター３に置きか
えるとまったく同じになる。またヒーターＨも蓄熱ロー
ラヒーター１６に置きかえれば同じタイミングである。

異なるのは蓄熱ローラの０Ｎ−ＯＦＦタイミングと液面
高さの０Ｎ−ＯＦＦタイミングである。これは、今回の
実施例においては蓄熱部材が離型剤を兼ねているため、
長期間ＯＦＦ状態を続けることがてきないということで
ある。つまりローラ３２が一定期間以上回転する場合は
離型剤をローラ３２に供給するために離型剤がローラ３
２に接触する状態ＯＮが行なわれる。そこてまず前多回
転、開始時に１回ＯＮ状態とする。

またコピースタートするとＯＮ状態となる。またスタン
バイ後蓄熱部材兼離型剤の温度が低い期間にコピースタ
ートした場合には、一定枚数毎に１回ＯＮ状態となるパ
ルスが発生して離型剤か供給される。また、この期間（
スタンバイ後、蓄熱部材温度が低くウオームアツプして
いない）に多量のコピーが行なわれるときは、前記実施
例と同様にコピーストップあるいはコピースピードダウ
ン制御が行なわれる。

前記実施例において蓄熱部材は接触ＯＮ状態と非接触Ｏ
ＦＦ状態の２つの状態のみであった。しかしながらこの
接触状態というのは、１つの状態だけでなくいくつかの
状態をつくるととかてきる。つまり第２の実施例におい
て、ローラを液に届程度浸した状態と１１５程度浸した
状態ではローラが離型剤からもらう単位時間あたりの熱
量が異なってくる。つまり液面高さ調製によってローラ
への供給熱量調節が可能である。

第６図には液面高さ調製をアナログ的に行なった例を示
した。基本的に蓄熱部材温度が低い場合は、非接触ある
いは離型剤塗布が必要でも点接触となるようにする。つ
まり前多回転時は、液面高さは定着ローラ３２に点接触
状態となる。そして蓄熱部材温度が制御温度に達するま
ては非接触である。もしこの期間にコピースタートされ
た場合は点接触状態に液面高さが調節される。これによ
り離型剤塗布は行なわれ蓄熱部材及びローラ３２間の熱
の流れは小さく保つことがてきる。一方、蓄熱部材が制
御温度に達したあとコピーされた場合、ローラ表面温度
と蓄熱部材の温度の差に応じて液面高さを調製するよう
にすることができる。ローラ３２と蓄熱部材の温度差が
大きくなるにつれ、液面を高くして行くわけであるが、
あまり高くするとローラ３２のパイプ内に離型剤兼蓄熱
部材が入り込んてしまうのてここではローラの局の高さ
を上限として制御するようにした。

［発朗の効果］ 以上説明したように、蓄熱部材への熱の供給及び遮断及
び蓄熱部材からの放熱を制御する手段を設けることによ
り高効率の定着装置を実現てきた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の定着装置の断面図第２図は本
発明の実施例のヒーター及び蓄熱ローラの制御を示すタ
イミングチャート、第３図は本発明の実施例におけるロ
ーラ表面温度の推移を示す図、 第４図は本発明の他の実施例の定着装置の断面図、 第５図は本発明の他の実施例のヒーター及び液面高さの
制御を示すタイミングチャート、第６図は本発明の他の
実施例の別のヒーター及び液面高さ制御を示すタイミン
グチャート。 １・・・定着ローラ ２・・・ヒーター ３・・・ヒーター ４・・・加圧ローラ ５・・・ウニツクリーニング装置 ６・・・上方離爪 ７・・・加圧ローラ芯金 ８・・・被覆ゴム ９・・・ヒーター １０・・・断熱材 １１・・・子分離爪 １２・・・蓄熱ローラ １３・・・蓄熱ローラ支持板 １４・・・回転軸 １５・・・温度検知素子 １６・・・ヒーター １７・・・断熱材 ３１・・・加圧ローラ ３２・・・定着ローラ ３３・・・蓄熱部材 ３４・・・トナー ３５・・・転写材 ３６・・・搬送ベルト ３７・・・分離爪 ３８・・・入口ガイド ３９．４０・・・ヒーター ４１・・・分離爪 ４２・・・分離爪 ４３・・・ブレード ４４・・・フェルト ４５・・・ブレード ４６・・・温度検知センサー ４７・・・断熱材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに圧接する第１、第２の回転体の少なくとも一
   方を加熱し、その両回転体により形成されたニップ部に
   像支持材を通過させることにより該支持材上の未定着現
   像剤像を定着させる加熱定着装置において、蓄熱部材を
   上記回転体の少なくとも一方の近傍に設け、該蓄熱部材
   への熱の供給及び遮断及び蓄熱部材から上記ローラへの
   放熱を制御する手段を有することを特徴とする定着装置
   。 ２、上記制御手段は、蓄熱部材のローラへの接触あるい
   は離間を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の定着装置。 ３、上記蓄熱部材がローラ形状であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項もしくは第 ２項記載の定着装置。 ４、上記蓄熱部材が液体であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項乃至第３項に記載の定着装置。 ５、上記液体が離型剤であることを特徴とする特許請求
   の範囲第４項記載の定着装置。 ６、上記蓄熱部材のローラへの接触あるいは離間を蓄熱
   部材の温度情報にもとづいて行なうことを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の定着装置。 ７、液面高さ調節手段を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の定着装置。 ８、蓄熱部材のローラへの接触離間を蓄熱部材温度と定
   着ローラ表面温度との温度差に基づいて行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第６項記載の定着装置。