JPH05224560A - 画像形成機の定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、弾性ローラの表面温度が
定着に適した温度範囲に維持されて、常に安定した定着
機能が保証されるとともに、弾性ローラにおける芯金と
弾性体とのあいだの接着層の破壊が防止される、画像形
成機の定着装置を提供することである。 【構成】 この発明の画像形成機の定着装置において、
定着ローラ対の一方は熱源により加熱される弾性ローラ
から構成されている。弾性ローラの熱源は、画像形成機
の画像形成工程中においては、弾性ローラ表面温度検出
手段の温度検出により通電制御され、非画像形成工程中
においては、芯金表面温度検出手段の温度検出により通
電制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静電複写機あるいは
静電印刷機等の画像形成機に適用される定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】画像形成機、例えば静電複写機（以下単
に「複写機」という）には、複写紙でよいシート部材の
表面にトナー像を定着する定着装置が備えられている。
この定着装置は、一般に定着上ローラと定着下ローラと
を備えている。これらのローラは互いに圧接しうるよう
構成されている。各ローラの少なくとも一方は、支持円
筒である芯金の表面に弾性体が接着により被覆されかつ
熱源により加熱される弾性ローラから構成されている。
このように構成された定着装置には、芯金と弾性体との
間の接着層が熱源の加熱により破壊するのを防止するた
めの手段を備えたものが知られている（例えば特開昭５
７−１２２４６７号公報参照）。同公報に開示された定
着装置は、定着上ローラとそれに圧接して設けられた定
着下ローラであるプレスローラとを備えている。プレス
ローラは、前記した構成を有する弾性ローラから構成さ
れている。この弾性ローラの芯金（基体ローラ）は、
鉄、アルミニウム等の金属からなり、弾性体は、シリコ
ンゴム等からなる。弾性ローラの表面には、ヒートロー
ラが接触して配置されている。ヒートローラは円筒金属
部材により構成され、その中心部には熱源（ハロゲンヒ
ータ）が配置されている。熱源に通電されている間は、
弾性ローラはヒートローラにより直接加熱される。

【０００３】弾性ローラに関連して、弾性ローラの表面
温度、換言すれば弾性体の表面温度を検出する弾性ロー
ラ表面温度検出手段（第２温度検出手段）と、芯金の表
面温度を検出する芯金表面温度検出手段（第１温度検出
手段）とが設けられている。各温度検出手段は例えばサ
ーミスタにより構成される。また弾性ローラの表面温度
及び芯金の表面温度に関して、それぞれ上限温度及び下
限温度が設定されている。熱源の制御は、各温度検出手
段の温度検出により行われる。各温度検出手段と熱源と
は、直列接続された電気回路を構成する。各温度検出手
段の両方が各下限温度を検出すると、熱源への通電はＯ
Ｎされる。また各温度検出手段のいずれか一方がその上
限温度を検出すると、熱源への通電はＯＦＦされる。前
記定着装置は、このような熱源の通電制御により、芯金
と弾性体との間の接着層の破壊を生ずることなく、良好
な定着を行おうとするものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば、多数の複写を
連続して行う複写機の画像形成工程において、定着上ロ
ーラと弾性ローラとの間を複写紙が最初の一枚から順次
通過すると、弾性ローラの表面温度は、直接接触する複
写紙に熱を奪われるため、比較的短い時間で、下限温度
以下の温度まで急激に低下する。これに対して芯金の表
面温度は、複写紙と直接接触しないので熱を奪われにく
いので、比較的短い時間でその上限温度に達する。芯金
表面温度検出手段がこれを検出して熱源への通電がＯＦ
Ｆされる。この時点で、弾性ローラの表面温度は、下限
温度以下の温度に低下した状態にあるが、それにもかか
わらず熱の補給はカットされることになる。その後ある
時間が経過すると、芯金の表面温度がその下限温度以下
の温度まで低下する。芯金表面温度検出手段がこれを検
出して熱源への通電がＯＮされる。以後、所定数の連続
複写が終了するまで、弾性ローラの熱源は、芯金の表面
温度に依存して通電制御される。換言すれば、その画像
形成工程が終了するまで、弾性ローラの熱源は、芯金表
面温度検出手段の温度検出により通電制御されることに
なる。

【０００５】以上の説明から明らかなように、前記従来
の定着装置においては、弾性ローラの表面温度は、一枚
目の複写紙が通過した後急激に下限温度以下の温度まで
低下する。そしてこの温度が十分上昇しない間に、芯金
の表面温度が上限温度に達して熱源への通電がＯＦＦさ
れ、熱の供給がカットされてしまう。その後ある時間が
経過しないと芯金の表面温度は下限温度まで低下しない
ので、再び熱源への通電がＯＮされて熱の供給が開始さ
れるまでには時間がかかる。すなわち、弾性ローラの表
面温度が所定より低い状態にもかかわらず熱源への通電
のＯＦＦ時間が継続し、弾性ローラ表面への熱の供給が
遅れる。この傾向は、弾性体の厚さが大きいほど顕著に
現れるものである。その結果、弾性ローラの表面温度の
低下幅が大きくなるとともに、この温度が定着適正温度
まで戻るには相当の時間を要する。すなわち、前記従来
の定着装置においては、芯金と弾性体との間の接着層の
破壊は防止されるものの、弾性ローラの表面温度が定着
に適した温度範囲に安定して維持されないので、複写紙
の何枚かは、安定した定着が行われないまま定着装置を
通過してしまうので、複写紙の定着品質にバラツキを生
ずることになる。

【０００６】したがってこの発明の目的は、弾性ローラ
の表面温度が定着に適した温度範囲に維持されて、常に
安定した定着機能が保証されるとともに、弾性ローラに
おける芯金と弾性体との間の接着層の破壊が防止され
る、改良された画像形成機の定着装置を提供することで
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記主目的を達成するた
め、この発明によれば、定着上ローラと定着下ローラと
が相互に圧接しうるよう構成され、該ローラの少なくと
も一方は、芯金の表面に弾性体が被覆されかつ熱源によ
り加熱される弾性ローラから構成され、該弾性ローラに
関連して、該弾性ローラの表面温度を検出する弾性ロー
ラ表面温度検出手段と、該芯金の表面温度を検出する芯
金表面温度検出手段とが設けられた画像形成機の定着装
置において、該熱源は、該画像形成機の画像形成工程中
においては、該弾性ローラ表面温度検出手段の温度検出
により通電制御され、非画像形成工程中においては、該
芯金表面温度検出手段の温度検出により通電制御される
ことを特徴とする画像形成機の定着装置、が提供され
る。

【０００８】

【実施例】以下、この発明に従って改良された画像形成
機の定着装置を実施例により詳細に説明する。図１及び
図２において、符号２は定着装置を示し、この例では図
示しない複写機に装着されているものである。定着装置
２は、定着上ローラである弾性ローラ４と定着下ローラ
であるプレスローラ６とを備えている。プレスローラ６
は、アルミニウム製の円筒部材からなり、当業者には周
知の図示しない圧接手段により弾性ローラ４に圧接しう
るよう設けられている。この圧接手段により、プレスロ
ーラ６は、後述する非複写工程中は弾性ローラ４の表面
から離隔し、複写工程中はその表面に圧接するよう制御
される。弾性ローラ４及びプレスローラ６は、図示しな
い駆動モータに連結されている。弾性ローラ４は、芯金
８と芯金８の表面に接着により被覆された弾性体１０と
を含んでいる。芯金８は、アルミニウム製の円筒部材か
らなる。弾性体１０は、シリコンゴムからなる。芯金８
の軸心部には、弾性ローラ４を加熱する熱源であるハロ
ゲンヒータ１２が配置されている。プレスローラ６の軸
心部には、プレスローラ６を加熱する熱源であるハロゲ
ンヒータ１４が配置されている。ハロゲンヒータ１２及
び１４は、ハロゲンランプをヒータとして使用したもの
である。

【０００９】弾性ローラ４に関連して、弾性ローラ４の
表面温度、具体的には弾性体１０の表面温度を検出する
弾性ローラ表面温度検出手段１６と、芯金８の表面温度
を検出する芯金表面温度検出手段１８とが設けられてい
る。これらの各温度検出手段１６及び１８は、この例で
は温度センサであるサーミスタから構成されている。な
お、プレスローラ６に関連して、その表面温度を検出す
るためのプレスローラ表面温度検出手段２０が設けられ
ている。それぞれハロゲンヒータ１２及び１４により加
熱され、かつ駆動モータにより回転駆動される弾性ロー
ラ４及びプレスローラ６の間を、シート部材である複写
紙Ｐが通過することにより定着が行われる。定着装置２
の、複写紙Ｐの搬送方向における下流側、すなわち弾性
ローラ４及びプレスローラ６の下流側の位置には、シー
ト部材検出手段２２が配置されている。このシート部材
検出手段２２は、複写紙Ｐが弾性ローラ４及びプレスロ
ーラ６間を通過して定着が行われた後、その後端を検出
するためのものである。

【００１０】弾性ローラ４を加熱するハロゲンヒータ１
２は、複写機の画像形成工程中すなわち複写工程中にお
いては、弾性ローラ表面温度検出手段１６の温度検出に
より通電制御され、非画像形成工程中すなわち非複写工
程中においては、芯金表面温度検出手段１８の温度検出
により通電制御される。なお、プレスローラ６を加熱す
るハロゲンヒータ１４は、複写機の複写工程中及び非複
写工程中のいずれにおいても、プレスローラ表面温度検
出手段２０により通電制御される。弾性ローラ４の表面
温度及び芯金１０の表面温度に関して各々ＯＮ−ＯＦＦ
切換分岐温度（以下単に分岐温度という）が設定され
る。弾性ローラ４のハロゲンヒータ１２への通電は、弾
性ローラ表面温度検出手段１６又は芯金表面温度検出手
段１８が各々に関する前記分岐温度未満の温度を検出す
ることによりＯＮされ、分岐温度以上の温度を検出する
ことによりＯＦＦされるよう制御される。プレスローラ
６のハロゲンヒータ１４への通電は、プレスローラ表面
温度検出手段２０がその前記分岐温度未満の温度を検出
することによりＯＮされ、分岐温度以上の温度を検出す
ることによりＯＦＦされるよう制御される。

【００１１】これらの制御は、複写機に設けられた図示
しない制御装置により行われる。この制御装置には、制
御中枢としてのＣＰＵ、動作プログラム等が格納された
ＲＯＭ、各種フラグ、レジスタあるいは制御に必要なデ
ータが一時的に記憶されるＲＡＭ等が含まれている。ま
た複写機の図示しないオペレーションパネルには、各種
の操作ボタンが設けられている。この操作ボタンには、
メインスイッチ（電源スイッチ）ボタン、コピースイッ
チボタン、コピー枚数セットボタン等が含まれる。

【００１２】図３を参照して、メインスイッチボタンの
操作によりメインスイッチがＯＮされると、弾性ローラ
４内のハロゲンヒータ１２及びプレスローラ６内のハロ
ゲンヒータ１４への通電・加熱が行われる。これにより
定着装置２のウオームアップが開始される。同時に、弾
性ローラ４を加熱するハロゲンヒータ１２は、芯金表面
温度検出手段１８の温度検出により通電制御されるよ
う、その通電制御モードが設定される。ある時間が経過
して、芯金８の表面温度が、後述する複写工程の開始に
適した所定の安定温度、例えば前記分岐温度に達する
と、芯金表面温度検出手段１８により検出され、定着装
置２のウオームアップ完了信号が生成される。コピース
イッチボタンが押されるとコピースイッチがＯＮされ
（複写工程開始フラグがセットされ）、複写工程が開始
する。コピースイッチのＯＮにより、弾性ローラ４を加
熱するハロゲンヒータ１２は、弾性ローラ表面温度検出
手段１６の温度検出により通電制御されるよう、その制
御モードが切り換えられる。コピー作動が開始し、指定
された枚数の複写紙の最後の複写紙の後端が、シート部
材検出手段２２により検出されるとコピースイッチがＯ
ＦＦされ（複写工程開始フラグがリセットされ）、複写
工程が終了する。コピースイッチのＯＦＦにより、再び
弾性ローラ４を加熱するハロゲンヒータ１２は、芯金表
面温度検出手段１８の温度検出により通電制御されるよ
う、その制御モードが切り換えられる。

【００１３】以上の説明から明らかなように、コピース
イッチがＯＮした時点から開始し、シート部材検出手段
２２が、各ローラ４及び６間を通過したシート部材の後
端を検出した時点で終了する前記複写工程においては、
弾性ローラ４を加熱するハロゲンヒータ１２は、弾性ロ
ーラ表面温度検出手段１６の温度検出により通電制御さ
れる。また前記複写工程以外の、メインスイッチがＯＮ
された状態における非複写工程においては、ハロゲンヒ
ータ１２は、芯金表面温度検出手段１８の温度検出によ
り通電制御される。前記複写工程及び非複写工程を通じ
て、プレスローラ６を加熱するハロゲンヒータ１４は、
プレスローラ表面温度検出手段２０により通電制御され
る。

【００１４】前記複写工程において、多数枚のコピーが
連続して行われる場合、弾性ローラ４とプレスローラ６
との間を複写紙が最初の一枚から順次通過すると、弾性
ローラ４の表面温度は、直接接触する複写紙に熱を奪わ
れるため、比較的短い時間で急激に低下する傾向にあ
る。しかしながら、この発明においては、複写工程にお
いて、弾性ローラ４を加熱するハロゲンヒータ１２は、
弾性ローラ表面温度検出手段１６の温度検出により通電
制御されるので、弾性ローラ４の表面温度が設定された
分岐温度未満である限り、ハロゲンヒータ１２への通電
・加熱は継続して行われる。芯金８の表面温度は、複写
紙と直接接触しないので熱を奪われにくいので、ハロゲ
ンヒータ１２への通電・加熱の継続により、比較的短い
時間でその分岐温度を越える傾向にある。このため、芯
金８の表面に直接接触している弾性体１０には、芯金８
を介してハロゲンヒータ１２からの熱が継続して補給さ
れる。その結果、特にコピー作動開始後の比較的初期に
おける弾性ローラ４の表面温度の低下の幅が少なくな
り、また温度の戻り時間も比較的早いので、弾性ローラ
４の表面温度は、変動幅の比較的少ない安定した温度範
囲（定着に適した温度範囲）に維持される。このため、
多数枚の連続コピーが行われても、定着品質にバラツキ
を生ずることがなくなり、常に適正な定着品質を保証す
ることができる。

【００１５】一方、複写工程中において、弾性ローラ４
を加熱するハロゲンヒータ１２が、弾性ローラ表面温度
検出手段１６の温度検出により通電制御されるというこ
とは、複写工程中において、芯金８の表面温度がその分
岐温度以上に上昇しても、弾性ローラ４の表面温度がそ
の分岐温度に達しない限り、ハロゲンヒータ１２による
加熱は継続されることになる。本発明者がこのことに関
して行った実験によれば、芯金８の表面温度がその分岐
温度を越えても、それがある時間を越えて継続されない
限り、分岐温度の越え幅は比較的少なく、弾性ローラ４
の芯金８と弾性体１０との間の接着層の破壊は回避され
ることが確認された。実験によれば、その継続時間（換
言すれば、一つの複写工程の継続長さ）は５分前後であ
った。すなわち複写機の通常の中級機においては、連続
複写枚数は９９枚までであり、複写工程の時間は５分程
である。９９枚目の複写紙の後端がシート部材検出手段
２２により検出されると、複写工程が終了し、非複写工
程となる。同時に弾性ローラ４を加熱するハロゲンヒー
タ１２は、芯金表面温度検出手段１８の温度検出により
通電制御されるよう、その制御モードが切り換えられ
る。この時点においては、前記の通り芯金８の表面温度
は、その分岐温度を越えているので、ハロゲンヒータ１
２への通電は直ちにＯＦＦされる。非複写工程の時間
は、次の複写工程の開始までしばらく継続されるので、
芯金８の表面温度は、その間に分岐温度以下の温度まで
低下する。以上により、接着層の破壊は防止される。

【００１６】実験例 次に本発明の効果を確認するために行った実験結果につ
いて説明する。実験における定着装置の構成は、実質的
に図１及び図２により説明した通りであり、各構成部材
の材質等の仕様は表１に示す。説明の便宜上、図１に対
応した構成部材には、同一の番号を付してある。

【００１７】

【表１】

【００１８】実験は、このように構成された定着装置を
複写機に装着して連続コピーを５分間（３００秒）行
い、弾性ローラ１０、芯金８及びプレスローラ６の各表
面温度を測定したものである。なお、コピー時間３００
秒とは、一つの複写工程時間であり、図３のコピースイ
ッチＯＮからコピースイッチＯＦＦまでの間に相当す
る。表２は、上記実験において、弾性ローラ４を加熱す
るハロゲンヒータ１２の通電制御を、先に説明した従来
の制御方法により行った測定結果であり、表３は、本発
明の制御方法により行った測定結果である。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】表２及び表３に示す測定結果（数値）に基
づき、複写工程の開始からの時間の経過に伴う芯金８及
び弾性ローラ１０の各表面温度の変化を、それぞれ、従
来の制御方法と本発明の制御方法とを比較してグラフ化
したものが図４である（実線で示すグラフが本発明の制
御方法による温度変化を示す）。図４から容易に理解で
きるように、従来の制御方法によれば、複写工程の比較
的初期において、芯金８の表面温度は設定された分岐温
度１７０℃からほとんど低下しない。したがって、その
間、ハロゲンヒータ１２への通電はＯＦＦされ、再びハ
ロゲンヒータ１２がＯＮとなるまでに時間を要し、結局
ハロゲンヒータ１２からの熱量の補給が遅くなる（その
間の熱量の補給は、主としてプレスローラ６により行わ
れる）。その結果、グラフにおいて一枚目の複写紙が定
着装置に到着するコピー開始後４０秒を過ぎてから、弾
性ローラ１０の表面温度は急激に低下し、その低下幅も
大きい。また分岐温度側への戻りも遅い。

【００２２】一方本発明の制御方法によれば、複写工程
の開始と同時に、ハロゲンヒータ１２は、弾性ローラ４
の表面温度検出手段（サーミスタ）１６の温度検出によ
り通電制御されるよう、その制御モードが設定されてい
る。そして前記した最初の複写紙が定着装置を通過する
時点において、弾性ローラ４の表面温度が低下しても、
ハロゲンヒータ１２はＯＮとなり、熱量の補給が即行わ
れる。その結果、グラフにおいて、前記４０秒を経過し
た後における弾性ローラ１０の表面温度の低下幅は、従
来のそれに比較して著しく少なくなっている。また分岐
温度側への戻りも早い。これに対して芯金８の表面温度
は、複写工程の間、設定された分岐温度１７０℃から徐
々に上昇するが、複写工程の開始から３００秒後の複写
工程の終了と同時に、ハロゲンヒータ１２は、芯金８の
表面温度検出手段（サーミスタ）１８の温度検出により
通電制御されよう、その制御モードが切り換えられる。
その結果、複写工程の終了と同時にハロゲンヒータ１２
への通電はＯＦＦとされる。したがって、グラフには示
されていないが、複写工程の開始から３００秒後の非複
写工程においては、時間の経過に従って芯金８の表面温
度は徐々に低下していく。

【００２３】以上この発明を、実施例に基づいて詳細に
説明したが、この発明は、上記実施例に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内においてさまざまな変形あ
るいは修正ができるものである。例えば、本発明の定着
装置は、前記したように複写機に適用されるが、レーザ
プリンタあるいはファクシミリ等の静電印刷機にも適用
されるものである。その場合、画像形成工程とは、静電
印刷機に記憶されている画像情報、あるいは送付された
画像情報をプリントするための画像形成工程開始信号が
生成された時点から、定着装置の下流側に配置されたシ
ート部材検出手段が、定着装置のローラの各々間を通過
したシート部材の後端を検出した時点までである。

【００２４】

【発明の効果】以上、一実施に基づいて説明したこの発
明によれば、弾性ローラの熱源は、画像形成機の画像形
成工程中においては、弾性ローラ表面温度検出手段の温
度検出により通電制御され、非画像形成工程中において
は、芯金表面温度検出手段の温度検出により通電制御さ
れる。その結果、画像形成工程における弾性ローラ表面
への熱の供給遅れが確実に防止されるので、弾性ローラ
の表面温度の低下幅を従来より少なく抑えることができ
る。したがって、弾性ローラの表面温度は、変動幅の比
較的少ない安定した温度範囲に維持されるので、定着品
質にバラツキを生ずることがなくなり、常に適正な定着
品質を保証することができる。また弾性ローラにおける
芯金と弾性体との間の接着層の破壊も防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従って改良された画像形成機の定着
装置の一実施例を概略的に示す断面図。

【図２】図１の弾性ローラの一部を破断して示す平面
図。

【図３】弾性ローラの熱源の制御を説明するためのタイ
ムチャート。

【図４】この発明に従って改良された画像形成機の定着
装置と従来のそれとの実験結果を比較して示す折れ線グ
ラフ。

【符号の説明】 ２ 定着装置 ４ 弾性ローラ ６ プレスローラ ８ 芯金 １０ 弾性体 １２及び１４ ハロゲンヒータ １６ 弾性ローラ表面温度検出手段 １８ 芯金表面温度検出手段 ２０ プレスローラ表面温度検出手段 ２２ シート部材検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着上ローラと定着下ローラとが相互に
   圧接しうるよう構成され、該ローラの少なくとも一方
   は、芯金の表面に弾性体が被覆されかつ熱源により加熱
   される弾性ローラから構成され、該弾性ローラに関連し
   て、該弾性ローラの表面温度を検出する弾性ローラ表面
   温度検出手段と、該芯金の表面温度を検出する芯金表面
   温度検出手段とが設けられた画像形成機の定着装置にお
   いて、 該熱源は、該画像形成機の画像形成工程中においては、
   該弾性ローラ表面温度検出手段の温度検出により通電制
   御され、非画像形成工程中においては、該芯金表面温度
   検出手段の温度検出により通電制御されることを特徴と
   する画像形成機の定着装置。
2. 【請求項２】 該画像形成工程は、画像形成工程開始信
   号が生成された時点から、該定着装置の下流側に配置さ
   れたシート部材検出手段が、該ローラの各々間を通過し
   たシート部材の後端を検出した時点までである請求項１
   記載の画像形成機の定着装置。
3. 【請求項３】 該画像形成機は静電複写機であり、該画
   像形成工程は複写工程であり、該複写工程は、コピース
   イッチがＯＮされた時点から、該定着装置の下流側に配
   置されたシート部材検出手段が、該ローラの各々間を通
   過したシート部材の後端を検出した時点までである請求
   項１記載の画像形成機の定着装置。
4. 【請求項４】 該熱源への該通電制御のために、該弾性
   ローラの該表面温度及び該芯金の該表面温度に関して各
   々ＯＮ−ＯＦＦ切換分岐温度が設定され、該熱源への通
   電は、該弾性ローラ表面温度検出手段又は該芯金表面温
   度検出手段が各々に関する該温度未満の温度を検出する
   ことによりＯＮされ、該温度以上の温度を検出すること
   によりＯＦＦされるよう制御される請求項１記載の画像
   形成機の定着装置。