JPS6120074A - 加熱定着装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、未定着トナー像を担持しているシート（転写
紙など）を加熱源内蔵定着ローラと該定着ローラに圧力
接触する加圧ローラ間に通すことによりトナーを加熱融
着する定着装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来電子写真画像形成装置例えば複写機の加熱定着装置
においては、主として１対の加熱されたローラ間を未定
着のトナーを担持したトナー像支持体が通過搬送される
ことによシ加熱加圧定着がなされる。ところが現在使用
されているローラ構成にはゴム層を有するローラの１対
からなるもの、テフロン（デュポン社、商品名）からな
る層をもつローラとゴムローラとの組合せからなるもの
、又は剛性ローラの一対から々るもの等がある。この様
なローラは互に長時間に亘って過度に圧接させておくと
極端な場合、圧接部分の圧縮歪が復元しなくなっタシ、
或いは復元に時間がかかり、いずれにしても定着性に問
題が生じ定着不良や異音等の要因となりやすい。これを
避けるため、着脱機構を設け、定着動作を行なうときの
み、ローラを加圧圧接するようにした装置もあるが、矯
脱機構が機械的、電気的に複雑となるため故障の発生す
る確率が高くなるという不都合がある。

同様な問題は画像形成装置に用いられる、トナーを定着
ローラ又は感光ドラム等からクリーニングするためにこ
れらに接するローラ、あるいはオフ七ット防止用の離型
剤塗布のためにこれらに接するローラについて本いえる
ことであり、このようなローラの圧縮歪はクリーニング
不良あるいは離型剤塗布ムラの原因になる。だからとい
って、このよりなローラの代りに、上記装置に通常用い
られるブレードやスクレーパーをクリーニング部材とし
て使用すると、クリーニング対象物体が感光ドラムの場
合はトナー融着や電位のムラといった欠点を生むシ１、
定着ローラの場合も紙等の記録材の裏汚れ吟の不都合も
生じてしまうことがある。

また圧縮永久歪の小さな材質を用いることは価格的にも
高価になシ、好捷しくない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の欠点に鑑み、長時間に亘る
ローラ対の過度の圧接、ひいてはそれによるローラ変形
歪の残留を防止する簡単な機構を備えたこの種の加熱定
着装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、未定着像を記録材に加熱定着するため、記録
材を挾圧搬送する定着ローラ対と、定着ローラの少なく
とも一方を加熱する加熱手段とを具える加熱定着装置に
おいて、上記定着ローラ対の加熱状態に応じて、定着ロ
ーラ対の軸間距離を増減させて定着ローラ対間の圧接状
態を制御する手段を有することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明を電子写真等の画像形成製蓋の定着装置
に適用した実施例を示している。

第１図において、旦はアルミニウム芯金２２十に４弗化
エチレン樹脂２３ｆ：コーティングした定着ローラであ
り、その軸２０１は本体側板（不図示）Ｋベアリング２
４を介して回転可能に支持されている。２１はアルミニ
ウム芯金２５上にシリコーンゴム２６を被覆した加圧ロ
ーラである。

この加圧ローラの軸２１１は、ベアリング２９を介して
、本体側板（不図示）に固定された支持軸２７を中心に
回動可能なステー２８に支持されている。定着ローラ２
０の内部には加熱源としてノーロダンヒータが設けられ
ている。

さらに、ステー２８の他端は加圧機構Ｕに連動している
。この加圧機構は、形状記憶金属素子３０を内部に有す
るシリンダー３１と、このシリンダー３１の内面に沿っ
て移動可能なピストン３２を有している。ステー２８の
他端はピストン３２に載っている。そして、この加圧機
構、夫」−の形状記憶金属素子３０のあたシを取巻くよ
うにヒート・母イデ３４を設けである。このヒートノや
イブ３４の他端は、ノ・ログンヒータ（不図示）を加熱
源として内部に有する定着ローラ２０の非通紙領域に密
接又は、定着ローラに近接して設けられており、この定
着ローラ２０の加熱時間に相当する熱放出をヒート・卆
イゾ３４により吸収してこれを加圧機構３３へ熱供給す
る。図中３４’　、　３４’　、　３４’　で示されて
いる部分はビートノ９イブ３４の断面である。

３５は未定着画像を支持した紙をローラ間へ導く入口ガ
イドで、３６は定着後の紙（記録材としての支持材）を
案内する排紙ガイドである。３７は分離爪、３８はクリ
ーニング・／？ウッド３９は温度検知素子であり、夫々
定着ローラ１１の周面に接触して設けられている。

ヒートノ臂イｆ３４は公知の構造のものであって、両端
を密閉された喪熱伝導性材料製の／４’イブの内壁に通
液性の多孔質層を施すと共に該ノ臂イデ内を低圧にして
熱媒（木々ど）を封入したものであり、このノ々イデの
一端部（本実施例では定着ローラ２０に密接している部
分）においてパイプ外部よυ熱を奪って気化した該熱媒
はノ臂イブ中を移動して他端部（本実施例では加圧機構
３３の周シに巻かれ九部分）Ｋて熱を外部に放出して凝
縮液化し、上記多孔質層を通って上記一端部に戻り、再
び同じサイクルを繰返すものである。よって、本実施例
において、定着ローラ２０から加圧機構３３へヒートパ
イプ３４を介して熱が移動する。

１だ、形状記憶金属素子３０は、近年開発され実用可能
となった形状記憶金属で作られている。

形状記憶金属は熱的相変態を利用して異る温度において
予め付与された異る形状を記憶しているものであって、
成る第１の温度（Ｔ≧Ｔ＋）で予め付与された形状をそ
の第１の温度（第１変態点以上）のとＩＫ再現し、また
それとは異る第２の成る温度（Ｔ≦Ｔ２）で予め付与さ
れた別の形状をその第２の温度（第２変態点以下）のと
き再現する（Ｔ＋≧Ｔ＞Ｔｉ　のときはさらに別の形状
）ような性質を有する金属である。又、変態点を１つと
し、Ｔ≧Ｔ】で小形、Ｔ≦Ｔｌで大形としても良い。本
実施例の形状記憶金属素子３０は、その温度が指定温度
７部以上に上昇したときステー２８を重力方向に下げる
収縮形状をとり、指定温度Ｔ１より下に下ったときステ
ー２８を持ち上げ通常の圧接状態を得るように膨張形状
をとるように配憶形状を付与しである（第１図の実線と
破線参照）。

さて、一般に複写機の電源を投入して定着ローラ２０内
のハロダンヒータに通電すると定着ローラ２０の表面温
度は上昇し、それに伴って加圧ローラ２１の温度も上昇
する。加圧ローラ２１のシリコーンゴムは温度が上昇す
ると膨張する。ウェイトアップ後、スタンバイ状態が続
くと、第２図の如くｔ時間の加熱によシ加圧ローラの表
面又は内層を形成するゴム等の弾性層が膨張し、加圧ロ
ーラ２】の外径は過度に膨張し、定着ローラ２０との加
圧力は過剰に増大する。この事に起因してローラ対の変
形が生じる。このよう々ローラ対を圧接回転させると異
常音を発したり変形部における定着不良及び紙シワ等の
搬送力の低下を起こすことになり、好ましくない。

しかるに、本発明の上記実施例によれば、スタンバイ状
態が成る時間継続すると、定着ローラ２０からヒートパ
イプ３４を介して熱を受ける形状記憶金素子３０が、指
定温度ＴＩ（６５℃）に達して収縮するので、ピストン
３２の位置が下降する。

それに伴ってステー２８の位置は下降し、ローラ対２０
．２１間の加圧力は減少する。これＫより常に適切々加
圧力を維持することができ、過剰な加圧ひいてはローラ
対の変形を防止することができる。

前記の形状記憶金属としてはＴｌ−Ｎ１．Ａｇ−Ｃｄ、
　Ａｕ　−Ｃｄ合金等が用いられる。

第３図（ａ）は定着装置の加圧ローラニップ巾の、同図
（ｂｌは定着性の時間的変化を示す。図中、Ａはローラ
対の軸間隔が一定である従来例の場合、Ｂは本発明の前
記実施例の場合である。これら図に示す如く、本実施例
ではニッグ巾、従ってローラ加圧力は過大とならずほぼ
一定に保たれ、定着性もほぼ一定とがる。

第４図、第５図には、本発明の他の実施例のプロ、り図
、フローチャートを示しである。

第４図は第１図構成の１部を改良したもので、第１図よ
シも確実なローラ移動が行える実施例である。図中、７
は形状記憶金属素子３０を収容する金属性の容器１８に
密着して設けられた発熱素子で、容器１８全体を均等に
加熱するように巻き付けられている。１は容器１８に当
接して容器１８の温素を検知するセンサーで、その出力
を温度制御手段３へ送る。発熱素子７は電源２を介して
温度制御手段３に連結され、手段３によりその通電が制
御される。

４はタイマーで、制御手段３の作動開始を決定する。タ
イマー４はウェイト終了時及び定着終了時に発生する信
号６，１９に応じて、カウントを開始し、所定時間（カ
ウント数Ｎ）を経過すると、ローラ対間の圧接状態が高
圧になっているととに相当するから、制御手段３による
通電を許可する。

制御手段３はサーはヌタ】で容器１８を素子３０変態温
度Ｔ１　よりも５℃程度高温に加熱して、素子３０を変
態温度Ｔ、　より高温に維持する。この加熱により素子
３０は形状が３０′で示す如く、重力方向に短かく（予
め記憶させておいたもの）彦るように変形する。従って
、ステ−２８は矢印の如く下降し、ローラ対間の圧接部
を安定化する。

一方、このカウント途中又は加熱中にリセット５が入力
されると、タイマーカウントは０にリセットされ、同時
に制御手段３は通電及び温度調節をやめる。リセット５
はコピー開始に伴うローラ回転や定着処理に応じて発生
するもので、これらの作動によって、定着ローラ対の表
面温度は放熱又は伝熱或いは定着に要する熱損失のため
低下する。依ってこれらの作動中はスタンバイ初期の加
圧状態で良いからローラ表面温度の低下と共に素子３０
も放熱により変態温度以下に彦っでくるため、ローラ対
の圧接部の状態は定着に適した状態とがっている。

又、素子の変態温度Ｔｌを高温域圧した時又は、素子３
０をＴ１よりけるかに高温と々るようにした時は温度降
下が望めないので、素子３０を強制的に冷却する手段（
ファン等）Ｋよって冷却することが好ましい。冷却手段
の作動は、リセット５０入力によって行うようＫすれば
良い。

第５図のフローチャートは第４図の説明ですでに理解さ
れるであろうが、以下簡単に説明する。

メインスイッチがオンされると開始され、ローラヒータ
が加熱される。ウェイト（ローラ温度が所定温度に々る
までの期間）が終了するか否かを判別８で行い、終了で
あるとスタンバイ状態であるからタイマーカウント開始
９が行われる。

この後カウント数が所定値Ｎを越えるまでの間、判別１
０でリセットの信号の有無が検知される。

リセットがなく所定値Ｎを越えると温度制御手段３作動
（開始）１２が行われ、判別１３でリセットの信号が有
るまで継続される。

判別１０．１３でリセット信号が発生した時はタイマー
リセット１４及び温度制御手段３作動停止１５が行われ
る。この後、コピー終了が判別１６で検知されると、装
置全体が停止してい々い（判別１７）からは、スタンバ
イ状態とがるのでタイマーカウント開始９が行われて上
記の如くフローが行われる。

上記実施例では形状記憶合金素子とその加熱手段を用い
ているが、本発明では、加圧変更が行える偏心カムの回
転を上述したタイマーで行って、ローラ対の軸間距離を
ローラ対の圧接状態が安定するように制御するものも含
まれる。

上記タイマーとしては、第１図のように温度を直接みる
ものも含まれるが、コンデンサーやクロ、クノクルスの
カウント等を含むものである。

上記ローラ材質としては、少くとも一方のローラが弾性
体であることが良く、又下層に弾性ゴム層を上層に樹脂
層をもつローラ構成のものとしても良い。本発明はロー
ラ対の少々くとも一方が熱によって膨張又は変化するよ
うか、ゴムや金属等の構成をもつもの全搬に適用できる
。

また、ローラ圧接力の過大化ひいては永久歪の防止のみ
が目的である時にけ、これに端的に対応してローラ圧接
力を検知する手段（例えばストレングージ等）の信号が
一定限度を超えたとき素子３０を力発生手段として加熱
する等も可能ではある。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば、定着装置の口一う対が
長時間に亘って強く圧接されて変形歪を残すことの防止
、ひいては定着性不良や異常音発生の防止を簡単且つ信
頼性ある機構によって達成し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の部分的に断面図とした概要
側面図、第２図は定着ローラ表面温度の時間的変化を示
す図、第３図（ａ）　、　（ｂｌは従来例および上記実
施例における夫々加圧ローラニップ巾および定着性の変
化を示す図、第４図および第５図は本発明の他の実施例
のブロック図およびフローチャートである。 １・・・温度センサ　　　　７・・・加熱素子２０・・
・定着ローラ　　　　２１・・・加圧ローラ２８・・・
回動可能なステ−３０・・・形状記憶金属素子３４・・
・ヒートノ々イゾ ３５　、３６・・・記録シートガイド ３８・・・クリーニングパッド ３９・・・温度検知素子 ８田ロー１ト鄭廟罰藺 第３図 （ｂ） 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）未定着像を記録材に加熱定着するため、記録材を
   挾圧搬送する定着ローラ対と、定着ローラの少なくとも
   一方を加熱する加熱手段とを備える加熱定着装置におい
   て 上記定着ローラ対の加熱状態に応じて、定着ローラ対の
   軸間距離を増減させて定着ローラ対間の圧接状態を制御
   する手段を有することを特徴とする加熱定着装置。
2. （２）上記制御手段は、定着ローラ対が所定時間スタン
   バイ状態に維持される際に、定着ローラ対の軸間距離を
   増加させる機構を有している特許請求の範囲第１項記載
   の加熱定着装置。
3. （３）上記制御手段は定着ローラ対の軸間距離制御に可
   逆性の形状記憶合金素子を有している特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の加熱定着装置。