JPS612178A

JPS612178A - 電子写真装置のトナ−濃度の管理法および電子写真装置用定着ロ−ラ−

Info

Publication number: JPS612178A
Application number: JP12223284A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Komatsu; 滋小松
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1984-06-14
Filing date: 1984-06-14
Publication date: 1986-01-08

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】（３−１）　　産業上の利用分野本発明は電子写真装置におけるトナ一定着濃度されたト
ナー付の記録用紙に対してトナーを適宜の濃さで定着す
る作用を有する定着ローラーの温度を精密に制御するこ
とによって、トナー濃度を管理する電子写真装置のトナ
ー濃度の管理法と、これにイＩｊｊ用される電子′Ｉｇ
、兵装置用定着ローラーに関する。

（３−２）　　従来技術電子写真装置Ｍ、において、記録用紙に現像されたトナ
ーを定着する場合に、定着ローラーの温度がトナーの濃
さを決定するための大きな要因となっている。したがっ
て、定着ローラーの温度は精密な調整が必要である。従
来この定着ローラーは第１図に示すような方法で温度制
御を行なっておりそれによってトナー濃度の管理を行っ
ていた。すなわち同図において磁気ローラーｌで処理さ
れた６己録用紙２にはトナーか肘当しており、そねが定
着ローラー３に供給される。定ねローラー３はその表面
がコム等の弾性体でできているゴムローラー４と、これ
に圧着されている加熱ローラー５、加熱ローラー５内に
内蔵されている電灯その他のジュール熱を光生ずる発熱
体６、発熱体６０発熱を制イＩする制＠１機構１１とか
ら成ってい心。ゴムローラー４と加熱ローラー５とは図
の矢印に示される方向に回転し、これによって供給され
た記録用紙を送り出している。甘だ温度の制御機構１１
は加熱ローラー５の外方に設置されたサーミスタ、熱電
対等から成る測温体１２と、測温体１２から送られて来
る信号に基いて発熱体６０発熱を制御する制御回路１３
とから成っている。。

しかしながら、以上のべた定着ローラーの温度制御によ
るトナー濃度の管理方式は例えばセンサーが非接触の場
合測温体１２が加熱ローラー５に取付けられておらず、
加熱ローラー５からの輻射熱によって加熱されている状
態で測温するので、外気の流入、外気温の変化、使用記
録用紙による温度低下等の外乱を受けやすく、加熱ロー
ラー５の温度制御が必すしも精密ではなく、したがって
、記録用紙へのトナーの付肴濃反にムラを生ずる欠点が
みられた。

従来また本願の出ｊ四人は以上のべた欠点を解消する目
的で、加熱ローラーに感温磁性体を配設し、この感温磁
性体の温良の変化に伴なう磁気特性の変化をセンサーで
検出して加熱ローラーの温度制御を行なう方式を提案し
ている（昭和５８年実用新案登録純第００３６３８号）
。この方式はセンサーが測温体ではなく、Ｇ６気特性を
検出するものであるため、外気温等の外乱を受けること
がなく、加熱ローラーの温度を精密に制御することがで
きるか、構造がそり雑であり、製造コストが畠く、１だ
製品の歩留シが悲く、１童がをくなる等の欠点があった
。

（３−３）　　発明の目的本発明は従来の電子写真装置のトナー濃度の管理方式の
以上述べた欠点を解消し、加熱ローラーの温度の制御が
より精密で、外気温の変化等１ｔＣ影響されることなく
、シかも構造が簡単でしたがって製造コストがやすく、
かつ軽量な加熱ローラーおよび温度制御方式を用いた′
電子写真装置のトナ−（ｌｋｌ￥、の管理方式およびこ
の方式に使用される電子写真装置ｔｈ′用定肯ローラー
を提供することを目的としている。

（３−４）　　発明の構成・作用本発明は近時各種の磁性材料が生産され、その中でも各
種の磁気特性が温度の変化忙対して比較的規則正しく変
化するいわゆる感温磁性体が開発され、その中でも感温
フェライトの粉末や、感温アモルファス金属磁性体等容
易に薄層な形成できる感温磁性体が生産されていること
に銖みてなされたものであり、これらの薄層を加熱ロー
ラーに設け、加熱ローラーの温度が変化した場合にはこ
の感温磁性体薄層の磁気特性が変化するので、それを加
熱ローラーの近傍または加熱ローラーと一体に設置した
センサーによって検出し、センサーから制御回路に信号
を与えて加熱ローラー内に内蔵されている発熱体の発熱
を制御することによって前記目的を達成している。

以下実施例の図面に基いて本発明の構成および作用につ
いて説明する。第２図は本発明に係る電子写真装置のト
ナー濃度の管理法を例示したものである。同図におい毛
木例にあっては定着ローラーの加熱ローラー５の外側表
面には、感温フェライト粉から成る感温磁性・体薄層７
が設けられている。この薄層を形成するには、感温フェ
ライト粉を接着剤等に混入して塗布固着するのが便であ
るが、吹付、溶射等の方法をとることもできる。加熱ロ
ーラー５の外方近傍には感温磁性体の磁気特性の変化を
検出するセンサー１４が配置されてお９、このセンサー
１４からの信号に基いて発熱体６０発熱を制御する制御
回路１３が設けられている。このセンサー１４と制御回
路１３とによって制御機構１１が構成されている。本例
の定着ローラー３の他の部分の構成は前記した従来の定
着ローラーとほぼ同一である。

以上説明した電子写真装置用の定着ローラー３は感温フ
ェライトのｔ）Ｍｌ＠７が加熱ローラー５の外表面に形
成されているため、加熱ローラー５の温度と感温フェラ
イト薄層７の温度は殆ど等しく、外気の流入、外気温の
変化、使用記録用紙による温度の変化等の外乱によって
も感温フェライト薄層７の温度と加熱ローラー５の温度
との間に温度差を生ずることは全くない。したがって、
センサー１４によって検知された磁気特性の変化は加熱
ローラー５の温度変化を正確に代表したものとなってお
シ、このセンサー１４によって検出した信号を受けて制
御回路１３が発熱の制御を行なっているため、加熱ロー
ラー５の温度制御はきわめて精密に行なうことができ、
トナーの定着濃度も安定したものとなる。

また本例にあっては感温磁性体は薄層となっているため
、感温磁性体の使用量が少くてすみ、軽量であり、また
感温フェライト粉を塗布固着する等によって簡単に製造
でき、従来のものにくらべてきわめて安価である。

感温フェライト粉の温度によって規則正しく変化する磁
気特性には、透磁率、磁束密度、固有抵抗、うず電流損
等積々あるが、そのどれを選ぶかによってセンｆ−１４
、制御回路１３が異ったものとなることは当然である。

（３−５）　　前記以外の実施例前記した実施例の場合は加熱ローラー５に設けられた感
温磁性体薄層７は感温フェライト粉から成っていたが、
このｋＪｅｊ７は他の感温磁性体材料たとえばアモルフ
ァス金属磁性体を使用することもできる。この場合アモ
ルファス金属磁性体は薄帯状のものを貼りつけて形成し
、または加熱ローラー５の表面にメンキし７または蒸着
して形成することもできる。さらにまたこの感温磁性体
薄層７は感温フェライト粉等を耐熱性の合成樹脂等のフ
ィルム上に固着せしめた感温磁性シー°トを貼りつけて
形成することもできる。この場合にも加熱ローラーの温
１ｙ制御が柑密で電子写真装置のトナー濃度が安定した
ものとなることは的記した例と同様であシ、加熱ローラ
ーが軽量で製造容易であり、原価が瀧くなることも前記
した例と同様である。

なお、感温磁性体材料は上記したものに限定されず、ロ
ーラーの加熱温度（通常１００〜２００’Ｃの間の温度
）即ちトナーの定着温度に対応するキューリ一温度を有
するものであれば他のものでも構わない。第３図は本発
明の別の実施例を示した図である。本例の場合は図示し
たように感温磁性体薄層７は加熱ローラー５の内側に設
けられている。

感温磁性体薄層を形成するものには前記した実−施例と
同様フェライト粉、アモルファス金属磁性体薄帯、磁性
゛シートが利用できる。この例の場合も電子写真装置の
トナ一定着濃度が安定なものとなり、また加熱ローラー
が＠量で製造が容易であシ、原価が廉くなることは前記
した実施例と同様である。

またこの例においては感温磁性体薄層７は加熱ローラー
５の内側に設けられているため記録用紙２に接すること
なく、損耗が少く耐久性に富み、さらに外気温の変化、
風等の外乱の影響がさらに少いという特長を有している
。

第４図（α）　、　（Ａ）はさらに別の実施例を示した
もので加熱ローラー５のみを第２図における矢印■の方
向からみた図である。（α）図に例示するものは図示の
ように感温磁性体薄層７は加熱ローラー外側表面の端部
にのみ設けられている。本例の場合は加熱ローラー５の
記録用紙２に接する部分に感温磁性体層ノー７が形成さ
れていないため、その損耗が少く、また薄層７を設ける
のが容易であるという長所がある。第４図（ｈ）は加熱
ローラー５の内外表面（図示のものは外表面）のうち小
さな一部分のみに感温磁性体薄層７が形成されている場
合を示している。今まで述べた実施例においては、第２
図、第３図に示したものはその内または外表面のほぼ全
面に感温磁性体薄層７が形成されており、第４図（ａ）
に示したものは表面の一部であるが全周に形成されてい
るが、この（ｈ）図に示すものは小さな一部にのみ感温
磁性体薄層７が形成されている。

この第４図（α）　、　（ｂ）に示された例は前記した
諸実施例と同様に電子写真装置のトナー濃度が安定した
ものとなシ、加熱ローラーが軽量で製造容易であシ、原
価が廉く、また（α）においては前記したように感温磁
性体薄層の損耗が少く薄層を設けるのがさらに容易であ
るという長所があるのに加えて、感温磁性体の使用量が
少いため、一層軽量でかつ原価が一層廉いという利点を
有している。

第５図はまた別の例を示している。図示のように本例で
は加熱ローラー５の外側表面の複数個所（図示のものは
４個所）に感温磁性体薄層７が形成されているが、ここ
で１個のセンサーを加熱ローラー５の軸方向に移動しう
るように構成して７Ａ　、７Ｂ等の中のいずれか一つの
感温磁性体層を選び対応配置しうるようにする。万一感
温磁性体薄層の一つが損耗しても残りの一つを選んで使
用しうるようにすれば加熱ローラー５を取替えるよりも
コスト的に有利である。またセンサーを各感温磁性体薄
層毎に複数個設けそれぞれ対応して配置し所要のロジッ
クを制御回路に組み込み発熱体も分割して設ければ加熱
ローラー５の温度分布を多点管理することができる。

さらに各部の磁性体薄層７Ａ、７Ｂ等をそれぞれ特性の
異る感温磁性体で形成しておけば、トナー等の材質が変
化した場合でもそれに対応して異った温度で制御するこ
ともできる。

加熱ローラー５には通常非磁性体であるアルミニウムが
用いられている。これはアルミニウムが熱伝導性がよく
加工が容易であるという利点があり、また軽量だからで
ある。しかしながらアルミニウムは軟い金属であって傷
つき易い欠点を有している。この欠点を改善する意味で
アルミニウムの外面を耐熱耐摩耗性の表面処理、たとえ
ばふっ素樹脂でコーティングすることがよく行なわれて
いる。ふっ素樹脂はエチレン（ＣｚＨＪ’）の水素の一
部または全部をふっ素いでおきかえた後重合して成る樹
脂であり、テフロン、ＫｅｌＦ等の商品名で知られてい
る。

このふっ素樹脂でコーティングした加熱ローラー５にお
いても本発明は有効に実施できる。すなわち加熱ローラ
ー５に前記したように感温フエラを設けた後、その外側
表面にふっ素樹Ｉ１ｍコーティングを施し、または特に
感温フェライトを用いる場合には感温フェライト粉とふ
っ素槌脂コーティング材とを混合して同時に一体的にコ
ーティングを施すこともできるのでアルミニウムのロー
ラー表面と本願の感温磁性体薄層を同時に形成および保
膿する効果がある。この加熱ローラー５を使用すれは電
子写真装置のトナー濃度の安定な管理力玉行ないうる等
、前記した諸実施例の持つ利点が享受できると同時に外
側表面にふっ素樹脂゛がコートされているため、加熱ロ
ーラー５の耐摩耗性が増大し、記録用紙２の剥離性も著
しく向上し、感温フェライト粉の損耗も防止でき長時間
安定して使用しうる加熱ローラーが実現できる。なおコ
ーティングの拐質は上記したふっ素樹脂に限定されるこ
となく、必要に応じて多層コーティングしてもよい。

感温磁性体の温度の変化に応じて変化する磁気特性には
釉々あるが、前記したようにいずれも加熱ローラーの温
度制御に利用できる。以下にその利用例とその場合の制
御機構の構成について述べる。

第６図は温度によって変化する磁気特性としてうす電流
損を選んだ場合を例示したものである。

すなわち同図において、加熱ローラー５の外側表面等に
感温磁性体薄層が設けられておシ（同図には図示してい
ない。）Ｖ加熱ローラー５の外方にはコイル１４Ａが配
置されている。このコイル１４Ａは発振・共振回路１５
の一部となっておル、発振・共振回路１５には制御回路
１６が接続されており、この制御回路１６によつで発熱
体６０発熱が制御されている。このコイル１４Ａを含む
発振・共振（ロ）路１５と制御回路１６によって制御機
構１１が構成されている。

第７１／１は発振・共］へ回路１５の回路図を示したも
のである。′ｆなわち同図において、発振回路１５Ａは
人力１５Ｂに接続しており、１だ発振回路１５Ａと出力
１５Ｃとの間には検出用コイル１４Ａとコンデンサとか
ら成るＬＣＣ共同回路接続されている。

本例の場合加熱ローラー５の温良が変化すれば感温磁性
体のうす電流損失が変化し、それによって検出用コイル
１４Ａとコンデンサとから＋ａるＬＣ共振回路のインピ
ーダンスが変化するため、発振・共振回路１５の出力１
５Ｃが変化し、この変化信号を受けて制御回路１６が発
熱体６０発熱を制御している。

尚本願の実施においてトナーが１成分系の磁性トナーの
場合には加熱ローラーの外側表面で紙面に直接接触する
部分に本願のＬ（温磁性体薄層を設けるのを避けた実施
例を適用するのが望ましい。

トナーが２敗分系の非磁性トナーの場合には、温度によ
ってキューリ一点を挾んだ磁性体と非磁性体との間を変
化する磁気特性が温度制御に利用できイ蒔気特性の変化
を検出する磁気回路の一部に永久磁石をボｉ１込むこと
もできる。

感温磁性体の温度による磁気特性の変化はうす電流損お
よびキューリ一点を挾んだ磁性体、非磁性体の変化のみ
でなく、透磁率の変化、磁束密度の変化等を利用した場
合にも本発明は有効に実施できる。ただしその場合それ
に相応するセンサー１４を含む制御機構１１を適切なも
のに選択しなけれはならないことは勿論である。

センサー１４は感温磁性体層Ｊ＠７になるべく近づける
ことが望せしい。たとえば第４図（α）に示すように感
温磁性体薄層７が端部に近いときは第８図に示すような
形状のセンサー１４を設置すれば磁束の流れを漏らさず
検知し得て有効である。

第９図はセンサー１４が感温磁性体薄層７に取付けられ
ている場合を示している。この場合センサー１４と感温
磁性体薄層７との間の距離が０となっているので温度制
御の精度向上の点からは最も望ましいが、当然センサー
１４も加熱ローラー５と一緒に回転するので、センサー
１４から加熱ローラー５の外部に制御回路を設けた場合
には該制御回路に送る信号系路には互いに相対運動をす
る接点（回転スイッチ）または回転トランス等による非
接触で信号の受は渡しをする手段１７を設ければよい。

この第８図、第９図に示す例では、前記した諸実施例の
持つ電子写真装置のトナー濃度の安定な処理が行いうる
等の利点を享受できると同時に、センサー１４が感温磁
性体薄層７にきわめて近接乃至密接しているため、一層
すぐれた精度の温度制御を行ないうるという利点を有し
ている。

特に第９図に示す例の場合は感温磁性体薄層の表面摩耗
の問題がないと共にセンサーも密接しているので小型化
できる利点を有している。

（３−６）　　発明の効果本発明は電子写真装置の定着ローラーにおいて、その加
熱ローラーに感温磁性体を薄層にして設けたので、感温
磁性体の温度変化をセンサーによって検出し、発熱体の
発熱を制御し、加熱ローラーの温度を精密に調節する場
合に次に示すようなすぐれた効果を奏するものである。

（１）電子写真装置におけるトナーの定着濃度を精確か
つ安定して管理することができ、トナ一定着＃度のムラ
碌防ぐことができる。

（２）感温磁性体の使用量が少なく、加熱ローラーを軽
量にすることができる。

（３）加熱ローラーに対する感温磁性体薄層の固定が容
易である。したがって製品のか留りが向上しまた製造原
価を廉くすることができる。

（４）記録用紙等による感温磁性体の損耗を防ぐことが
でき、耐久性が増大する。

（５）以上要するに電子写真装置の性能向上、原価低減
に資することが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子写真装置における従来のトナー濃度の管理
法を例示した図、第２図は本発明に係る電子写真装置の
トナー濃度の管理法を例示した図、第３図、第４図（α
＞　、　＜ｂ＞、第５図はそれぞれ別の実施例を示した
図、第６図は制御機構を例示した図、第７図はその回路
図、第８図、第９図はさらに本発明の別の実施例を示し
た図である。１・帰・・磁気ローラー、２拳譬−・記録用紙、３・・
−一定ｓ口陶う−、４・・争・ゴムローラー、５・・・
・加熱ローラー　５　＊　ｍ−・発熱体、７．７Ａ、７
Ｂ・・・・感温磁性体薄層、１１・・・・制御機構、１
２・会・・測温体・１３・・＠−制御回路、１４・・・
嗜センサー、１４Ａ・・・・コイル、１５・・・・発振
・共振回路、１５Ａ・・・・発振回路、１５Ｂ・・Φ・
入力、１５Ｃ”・・・出力、１６・・・拳制御回路１′
７・・　・・　５４３１等

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ローラーの外表面をゴム等の弾性材で構成したゴ
ムローラーと、該ゴムローラーに圧接しながら回転し、
内部に発熱体を内蔵する加熱ローラーと、前記発熱体の
温度を制御することによつて加熱ローラーの温度を調節
する制御機構とから成る定着ローラーを有する電子写真
装置のトナー濃度の管理法において前記加熱ローラーに
は感温磁性体薄層を設け、この感温磁性体薄層の温度変
化に伴なう磁気特性の変化を前記制御機構に設けられた
センサーによつて検出し、該センサーから送られる信号
に基いて、前記発熱体の発熱を制御することを特徴とす
る電子写真装置のトナー濃度の管理法。
（２）ローラーの外表面をゴム等の弾性材で構成したゴ
ムローラーと、該ゴムローラーに圧接しながら回転し、
内部に発熱体を内蔵する加熱ローラーと、前記発熱体の
温度を制御することによつて加熱ローラーの温度を調節
する制御機構とから成る電子写真装置用定着ローラーに
おいて、前記加熱ローラーには感温磁性体薄層が設けら
れており、また前記制御機構は該感温磁性体薄層の磁気
特性の変化を検出するセンサーと、該センサーから送ら
れる信号に基いて発熱体の発熱を制御する制御回路とか
ら構成されている電子写真装置用定着ローラー。
（３）前記感温磁性体薄層は感温フェライト粉の薄膜か
ら成つていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の電子写真装置用定着ローラー。
（４）前記感温磁性体薄層は感温アモルファス金属磁性
材薄板から成つていることを特徴とする特許請求の範囲
第２項記載の電子写真装置用定着ローラー。
（５）前記感温磁性体薄層は樹脂等の薄膜上に感温磁性
体粉を固着した磁性シートから成つていることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の電子写真装置用定着ロ
ーラー。
（６）前記感温磁性体薄層は前記加熱ローラーの外側表
面に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の電子写真装置用定着ローラー。
（７）前記感温磁性体薄層は前記加熱ローラーの内側表
面に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
２項記載の電子写真装置用定着ローラー。
（８）前記感温磁性体薄層は前記外側または内側表面の
一部分にのみ設けられていることを特徴とする特許請求
の範囲第６項または第７項記載の電子写真装置用定着ロ
ーラー。
（９）前記感温磁性体薄層は前記加熱ローラーの外側表
面であつて記録用紙面と接触しない部分に設けられてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の電子写
真装置用定着ローラー。
（１０）前記感温磁性体薄層は前記加熱ローラーの内側
または外側表面の複数個所に設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第６項または第７項記載の電子写
真装置用定着ローラー。
（１１）前記センサーは前記加熱ローラーの近傍又は一
体に設置されており、センサーから送られる信号は、相
対運動をする接点または回転トランス等による非接触で
信号受け渡しをする手段によつて、前記発熱体の発熱を
制御する回路に送られることを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の電子写真装置用定着ローラー。
（１２）前記加熱ローラーはアルミニウム製であり、前
記感温磁性体薄層の設けられた加熱ローラーの外表面に
ふつ素樹脂コーティングを施したことを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載の電子写真装置用定着ローラー。