JPS62206581A - 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） 本発明は被定着物を挾持搬送しつつ加熱加圧処理して定
着する定着装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の定着装置としては、次に示すようなもの
が多用されている。これは、金属製の円筒状芯金の周面
上にフッ素樹脂等よシなる離型性被覆を施した定着ロー
ラと、表面に弾性体層を有し、定着は一うに圧接従動す
る加圧ローラと、定着ローラの内周面よ）該定着ローラ
を加熱する加熱源と、定着−−ラの周面上の温度を検知
する温度検知素子と、定着ローラを回転駆動する駆動源
とからなっている。通常、定着時の定着ローラの表面温
度は、第５図に示すように、温度Ｔ２例えば１８５℃に
設定されておシ、上記温度検知素子で定着クーラの表面
温度を検知し、加熱源への電力の供給を制御することに
よって一定温度に保っている。電源投入時ｔ１以後定着
時を除いて、定着ローラの表面温度は、定着時の温度Ｔ
、よシも低い温度Ｔｌに設定されている。しかして、定
着動作が開始ｔスされると、定着ローラの駆動源が作動
すると共に、定着ローラの表面温度はＴ２に切換えられ
る。

その後、未定着画像を担持した転写材は、定着ローラと
加圧ローラの間を挾持搬送されつつ遡過する間（ｔｓ→
ｔａ）に、加熱加圧処理されて定着され、該転写材が通
過し友後、定着ローラの駆動が停止すると共に、この定
着ローラの表面温度がＴｒに切換わる。

しかし、この場合には、待機時あるいは定着時に定着ロ
ーラが加熱源によって加熱されて所定の温度に達するま
での間に、ある程度の待ち時間が゛必要となシ、定着に
要する時間が長くなるという問題点があった。

この問題点を解決する几めに、加熱源の発熱量を増すこ
とが考えられるが、使用時の電源容量に制約がある九め
、例えば定着装置の電力としては１．３　ＫＳＶ以下の
電力であることが好ましいため、加熱源の発熱量を増加
するのが峻しく、この方法には限界がある。

そこで、定着ローラの芯金の外径、肉厚等を小さくして
、定着ローラの熱容１ｔｔ−小さくすることによシ、待
ち時間を短くすることが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、斯かる従来技術の場合には、次のような問題点
を有している。すなわち、定着ローラの外径、肉厚等を
小さくすると、加圧ロールとの圧接力によって定着ロー
ラにたわみ等の変形が生じ易くなシ、この傾向は高温時
にヤング率が小さくなるため顕著となる。ところで、前
記従来技術の場合には、第５図に示すように、転写材の
定着が終了した時点ｔ４以後、所定の時間経過した後ｔ
６に、定着ローラの駆動を停止させると同時に設定温度
をＴｓからＴ工に切換えている。そのため、ｔ６の時点
で定着ローラの加熱源への通電をオフしても、ローラ内
面からローラ表面への伝熱が遅れることと、定着ローラ
の停止によって加圧ローラへの熱の逃げが少なくなるこ
とから、定着ローラの表面温度は、第６図に示すように
、通常の定着温度Ｔ２よシ大幅に高くなる（オーバーシ
ュートする）。

しかも、この時点で定着ローラは停止しているために降
温速度は小さく、該定着ローラは長時間高温で停止した
まま加圧されていることになり、永久たわみを生じ易く
、定着不良や転写材にシワ等が発生するという問題点が
ある。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決する念めになさ
れたもので、その目的とするところは、電源容量を大き
くすることなく待ち時間を短縮することができ、しかも
定着ローラの永久変形を小さくして長期間に亘って優れ
た定着性能を維持可能な定着装置を提供することにちる
。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、薄肉中空状の
定着ローラと、前記定着ローラに対向圧接する加圧ロー
ラと、前記定着ローラの表面温度を少なくとも２つの設
定温度に制御し、かつローラの回転制御を行なう制御手
段とを備え、定着処理が終了した場合、先ず定着ローラ
の表面温度を定着時よシ低い設定温度に切換え、その後
定着ローラの表面温度が所定温度まで低下した時点でロ
ーラの回転を停止させるように構成されている。

（実施例） 以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る定着装置の一実施例を示す概略縦
断面図である。図において、１は定着ローラ、２は金属
製の薄肉円筒状の芯金、３は該芯金２の外周面に被覆さ
れたフッ素樹脂等からなる離聾材層、４は加熱源である
ヒータ、５は定着ローラ１に圧接された加圧ローラ、７
は金属製の円柱状の芯金、６はシリコンビム等からなる
耐熱弾性体層である。また、８は定着ローラ１の表面温
度を検知するサーミスタ等からなる温度検知素子、９は
転写材Ｐの排出を検知する排紙検知素子、１０は入口ガ
イド、１１は排紙ガイド、２５及び２６は定着ローラ１
及び加圧ローラ５からの放熱を抑制する断熱壁である。

しかして、トナー像Ｔが転写された転写材Ｐは、入口ガ
イド１０を介して定着ローラ１と加圧ローラ５との間に
進入し、両ローラ１，５によって挾持搬送されつつ、加
熱加圧処理されることによシ定着される。

第２図は制御系を示すブロック図である。図において、
２０は制御手段としてのＣＰＵ、２１は定着ローラ１を
回転、駆動する駆動源、２２はヒータ４への通電を制御
するソリッドステートリレーＳＳＲ等よシなる温度制御
用スイッチ素子、２３はヒータ４へ給電する九めのＡＣ
ＴＩＬ源、２４は操作スイッチである。

以上の構成において、本実施例に係る定着装置では次の
ようにして定着ローラの駆動及び温度制御が行なわれる
。すなわち、複写装置の電源を投入するとｔ１％ＣＰＵ
２０は、温度制御用スイッチ素子２２を介してヒータ４
に通電し、定着ローラ１を加熱すると共に、該定着ロー
ラ１の表面温度を第３図に示すようにスタンバイ時の温
ｅＴｔに制御する。その際、定着ローラ１の表面温度が
Ｔ１に等しくなった時点でヒータ４への通電はオフされ
るが、ローラ内周面と外周面との熱伝達の遅れによって
、定着ローラ１の表面温度は、第４図に示すように、大
きくオーバーシュートし几後、温度ＴＩに略一定となる
。次に、時間ｔ２に操作スイッチ２４から定着開始信号
が発せられると、ＣＰＵ２０は定着ローラ１の表面温度
をスタンバイ時より高い温度Ｔ２に制御し、該定着ロー
ラ１の表面温度は、第４図に示すように、わずかオーバ
ーシュートして温度Ｔ２に略一定となる。また、時間て
２に、ＣＰＵ２０は駆動源２１へ信号を送シ定着ローラ
１の回転駆動を開始する。ヒータ４よ〕供給される熱量
の一部は、加圧ローラ５によって奪われるため、定着ロ
ーラ１の＠度上昇速度は若干小さくなるが、実際に転写
材Ｐが定着装置に達するまでの間に、第４図に示すよう
に、定着ローラ１の表面温度はＴｘ以上となっているた
め、良好な定着を行なうことができる。実際の定着処理
工程は、第３図及び第４図に示すように、ｔ３からｔ４
（最大サイズの場合）ｔで行なわれる。最大サイズの定
着処理を終えて転写材の排出が完了した時点ｔ４で、Ｃ
Ｐ　Ｕ３Ｏは、定着ローラ１の設定温度ｔ　ＴｚからＴ
ＩＫ変更し、その後定着ローラ１の表面温度が所定の温
度Ｔ。

（Ｔ１＜　Ｔｏ　＜　Ｔｚ　）に低下するまで該定着ロ
ーラｌの回転を継続したのち、定着ローラ１の表面温度
が所定温度Ｔｏに等しくなった時点１．でローラの回転
を停止させ、次回の定着処理に備える。

このとき、定着ローラ１の表面温度をＴｌに変更した時
点ｔ４では、まだ定着ローラ１が回転しているため、第
４図に示すように、加圧ローラ５への熱伝達によってオ
ーバーシュートは生ぜず降温速度は大きく、時間１．に
ローラの回転が停止し次後は、降温速度がそれより小さ
くなる。

次に、本実施例に係る定着装置を実際に使用して定着性
を実験した結果について説明する。第１図に示す定着装
置を公知の電子写真複写装置に組込み、定着ローラの周
速５０■／Ｓで定着処理をＡ４サイズ紙５枚について行
なった後、２時間スタンバイ温調し几後に自然冷却し、
２４時間放置した。

その後、同一条件で定着処理を５枚行ない、定着ムラ及
びシワの発生を調べ、かつその後定着装置を分解し、定
着ローラを温度２３℃、湿度６０チの環境下で４８時間
放置した後、定着ローラの九わみ量を測定した。定着ロ
ーラとしては、外径２５瓢φで肉厚がそれぞれ０　、８
　ｔｒｍ　ｔ　、　０　、６　＋＋ａａ　ｔ　、　１　
、６　ｗ　ｔの全長２５０ＷのＭ製置筒状芯金の外周面
に、厚さ２５μのＰＦＡ樹脂を被覆コーティングしｔも
のを用いた。ま九、加圧ローラとしては、１０ｍφのＳ
μＳ製芯金上にシリコンゴム層を設けて外径を２４−と
したもので、ゴム硬度が２５°（ＪＩＳ−Ａ）であシ、
全長が２３０ｎｍＯａ−ラを用いて、定着ローラにバネ
加圧によシ全圧約６に４で圧接し、従動回転可能に支持
し念。設定温度として、スタンバイ温度Ｔ１を１６０℃
、定着温度を１８５℃とし友。一方、ヒータとしては発
光長２２０ｍの透明石英管よシなる８闘φのハロゲンヒ
ータを用い、その定格電力は８５０Ｗであった。第１表
に上記実験の結果を５回の実験の平均値で示す。

第１表 第１表において、本実施例では定着工程終了後にローラ
駆動を停止する時の定着ローラの温度Ｔ。

を１７０℃に設定した。この実験では、定着工程終了後
すなわち前記排紙検知素子９によって転写材Ｐの後端を
検知した後、定着ローラ１の表面温度がＴｏ＝１７０℃
以下になるまでの時間（ｔ４〜ｉｓ間）は約５秒であっ
た。この間、ローラが回転しつづける友め、前記従来例
で述べたようなオーバーシュートは生じなかった。とこ
ろで、前述の方法によシ定着ムラ及びシワの発生を調べ
たところ、何ら問題はなかった。尚、この場合、室温２
３℃からスタンバイ温度Ｔｌに達するまでの待ち時間は
約２０秒であった。

比較例１は本実施例と同一の定着ローラを用いて第５図
に示すシーケンスで定着を行なった場合の例である。こ
の場合、転写材の後端を検出した時点ｔ４よシ１秒後ｔ
６、ローラ駆動を停止すると共に設定温度をＴ３からＴ
ｌへ変更した。その結果、第６図に示すように、オーバ
ーシュートを生じ、ローラ停止後の最高温度の平均値は
１９７℃に達した。前記本実施例と同一の方法で定着ム
ラ及びシワの発生を調べ九ところ、定着時の進行方向に
対して若干の定着ムラが生じ、部分的に定着性の悪いと
ころが生じた。また、シワに関しては２５枚中８枚にシ
ワが生じておシ、実用上不可であった。

比較例２は定着ローラの芯金の肉厚をさらに薄くして待
ち時間を短縮した例を示し、待ち時間は１６秒と本実施
例よ９４秒短くすることができた。

しかし、比較例１と同一のシーケンスで定着を行なった
場合、定着ムラ及びシワが生じた。この比較例２の定着
ローラを本実施例と同一のシーケンスで実験した場合は
、ローラのたわみ量が本実施例よりも若干大きくなるた
め、定着ムラ及びシワも若干生じ、実用上の限界の性能
であると思われる。

比較例３は従来の定着装置の代表例であ）、肉厚の大き
い定着ローラを用いて第５図に示すシーケンスで定着を
行なつ九。この場合、待ち時間は３０秒と長いが、定着
ムラ及びシワは発生しなかつ九。

なお、本発明で表現し友薄肉の定着ローラとは、ローラ
のたわみ量δが の定着ローラを示す。

ここで、 Ｗ：総荷重 ｔ：ローラ圧接部長 ル エ：断面２次モーメント（＝■（ｄ−ｄｔ’　）　）ｄ
２：外径 ｄ！：内径 Ｅ：使用温度におけるヤング率 ところで、δ≦３０μの場合は比較例３に示すように特
別なシーケンス上の配慮がなくても実際上の問題は生じ
なかった。ｔだし、δ≦３０μの場合でも本発明を適用
することによって、さらにその性能の向上が図れること
は勿論である。

（発明の効果） 本発明は１以上の構成及び作用よりなるもので、電源容
ｆｔ−を大きくすることなく待ち時間を短縮することか
でき、しかも定着ローラの永久変形を小さくして長期間
に亘って優れた定着性能を維持可能な定着装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定着装置の一実施例を示す概略断
面図、第２図は制御系を示すブロック図、第３図は同制
御系の動作を示すタイミングチャート、第４図は定着ロ
ーラの表面温度の変化を示すグラフ、第５図は従来の定
着装置の動作を示すタイミングチャート、第６図は同従
来例の定着ローラの表面温度の変化を示すグラフである
。 符号の説明 １・・・定着ローラ　　　２・・・芯金５・・・加圧ロ
ーラ　　　２０・・・ＣＰＵ特許出願人　　キャノン株
式会社　で）又、、・ 第　１　図 第３図 ｔｓ　　　　　ｔｓ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 薄肉中空状の定着ローラと、前記定着ローラに対向圧接
   する加圧ローラと、前記定着ローラの表面温度を少なく
   とも２つの設定温度に制御し、かつローラの回転制御を
   行なう制御手段とを備え、定着処理が終了した場合、先
   ず定着ローラの表面温度を定着時より低い設定温度に切
   換え、その後前記定着ローラの表面温度が所定温度まで
   低下した時点でローラの回転を停止させることを特徴と
   する定着装置。