JP2000267481A

JP2000267481A - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2000267481A
Application number: JP11071975A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Hiroyuki Tokimatsu; 宏行時松; Kunio Shigeta; 邦男重田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】プリントスタート時の低温定着オフセットを
防止した制御の、クイックスタートが可能な定着装置を
提供すること。【解決手段】熱線を発光する熱線照射手段と、熱線照
射手段を中心として配設され、熱線に対して透光性を有
する円筒状の透光性基体と、透光性基体の外側に熱線を
吸収する熱線吸収層とを設けてロール状の熱線定着用回
転部材を形成し、定着用回転部材の表面温度が定着適正
温度に到達後、定着適正温度にて所定時間の加熱の後に
定着を可能とする制御を行うことを特徴とする定着装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いられる定着装置及び
これを用いる画像形成装置に関し、特にクイックスター
トが可能な定着装置及びこれを用いる画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画
像形成装置に用いられる定着装置として、技術的な完成
度が高く安定したものとして熱ローラ定着方式が、低速
機から高速機まで、モノクロ機からフルカラー機まで、
と幅広く採用されている。

【０００３】しかしながら、従来の熱ローラ定着方式の
定着装置では、転写材やトナーを加熱する際に、熱容量
の大きな定着用の熱ローラを加熱する必要があるため省
エネルギー効果が悪く、省エネ面で不利であり、また、
プリント時に定着装置を暖めるのに時間がかかりプリン
ト時間（ウォーミングアップタイム）が長くなってしま
うという問題がある。

【０００４】これを解決するためフィルム（熱定着フィ
ルム）を用い、熱ローラを熱定着フィルムという究極の
厚みまで持っていき低熱容量化し、温度制御されたヒー
タ（セラミックヒータ）を熱定着フィルムに直接加圧接
触させることで熱伝導効率を大幅に向上させ、省エネル
ギーとウォーミングアップタイムを殆ど必要としないク
イックスタートとを図ったフィルム定着方式の定着装置
やそれを用いた画像形成装置が提案され、最近用いられ
てきている。

【０００５】また、熱ローラの変形として透光性基体を
熱線定着ローラ（熱線定着用回転部材）として用い、内
部に設けたハロゲンランプ（熱線照射手段）の熱線フィ
ラメント（熱線発光源）からの熱線をトナーに照射して
加熱定着し、ウォーミングアップタイムを要せずクイッ
クスタートを図った定着方法が、特開昭５２−１０６７
４１号公報、同５７−８２２４０号公報、同５７−１０
２７３６号公報、同５７−１０２７４１号公報等により
開示されている。また、透光性基体の外周面に光吸収層
を設けて熱線定着ローラ（熱線定着用回転部材）を構成
し、円筒状の透光性基体内部に設けたハロゲンランプ
（熱線照射手段）の熱線フィラメント（熱線発光源）か
らの光を、透光性基体の外周面に設けた光吸収層で吸収
させ、光吸収層の熱によりトナー像を定着させる定着方
法が特開昭５９−６５８６７号公報により開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭５２−１０６７４１号公報等の開示による、ハロゲ
ンランプ（熱線照射手段）の熱線フィラメント（熱線発
光源）からの熱線を透光性基体を通して照射し、トナー
を加熱定着する方法や特開昭５９−６５８６７号公報の
開示による、透光性基体の外周面に光吸収層（熱線吸収
層）を設けて熱線定着ローラ（熱線定着用回転部材）を
構成し、ハロゲンランプ（熱線照射手段）の熱線フィラ
メント（熱線発光源）からの熱線を透光性基体を通して
光吸収層に照射し、該光吸収層の熱によりトナーを定着
する方法等においては、省エネルギーとウォーミングア
ップタイムを短縮したクイックスタートとが図られたも
のの、表面の熱線吸収層の昇温速度は早く表面のみ加熱
されるが、熱線定着ローラ内部の温度は低く、すぐプリ
ントスタートを行うと、低温定着オフセットを生じると
いう問題が起こる。

【０００７】本発明は上記の問題点を解決し、プリント
スタート時の低温定着オフセットを防止した制御の、ク
イックスタートが可能な定着装置を提供することを第１
の目的とする。

【０００８】また上記の定着方法においては、表面の熱
線吸収層は早く温度上昇するが熱線定着用回転部材の内
部は温度上昇しづらく、熱線定着用回転部材の表面温度
の検知のみでは適正な温度制御が行われず、低温定着オ
フセットを生じるという問題が起こる。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決し、内部温度
を予測して、低温定着オフセットを防止した制御の、ク
イックスタートが可能な定着装置を提供することを第２
の目的とする。

【００１０】また従来の熱ローラにおいては、熱伝導性
の良い金属性パイプの内側よりハロゲンヒータにより加
熱し、金属性パイプの外側（外周面）に加熱により劣化
し易く、また熱伝導性が悪いゴムローラ層を設けて構成
され、応答性の悪く内部が外部より高い温度となってお
り、クイックスタート（急速加熱）に限界があった。こ
れに対し上記の定着方法においては、表面の熱線吸収層
は早く温度上昇させることができるが、熱線定着用回転
部材の内部は冷えており温度が低く、かかるタイプの熱
線定着用回転部材の昇温技術が必要となる。

【００１１】本発明は上記の問題点を解決し、表面は急
速に定着適正温度に昇温されるが、内部は温度が低い熱
線照射を用いたタイプの熱線定着用回転部材の、クイッ
クスタート（急速加熱）が可能な昇温技術を有する定着
装置を提供することを第３の目的とする。

【００１２】また上記の定着方法においては、転写材の
種類のみでなく、熱線定着用回転部材の内部温度や熱線
定着用回転部材と対向して熱線定着用回転部材の下側に
配置される定着用回転部材の温度等の影響もあり、熱線
定着用回転部材の表面の熱線吸収層は早く温度上昇する
が内部は温度上昇しづらく、温度低下の早い熱線定着用
回転部材に対して、即応性の高い対応の温度制御が必要
となる。

【００１３】本発明は上記の問題点を解決し、温度低下
の早い熱線定着用回転部材に対して、即応性の高い対応
の温度制御が可能で、クイックスタート（急速加熱）が
可能な定着装置を提供することを第４の目的とする。

【００１４】また上記の定着方法を用いる画像形成装置
においては、熱線定着用回転部材の内部の温度や、熱線
定着用回転部材及び熱線定着用回転部材と対向して設け
られる定着用回転部材の温度や、転写材の種類やサイズ
等によって連続プリント能力が異なるという問題が起こ
る。

【００１５】本発明は上記の問題点を解決し、熱線定着
用回転部材の内部の温度や、熱線定着用回転部材及び熱
線定着用回転部材と対向して設けられる定着用回転部材
の温度や、転写材の種類やサイズ等によって異なる連続
プリント能力に対応した、クイックスタート（急速加
熱）が可能な定着装置を有する画像形成装置を提供する
ことを第５の目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、転写
材上のトナー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定
する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段
と、該熱線照射手段を中心として配設され、前記熱線に
対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性
基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層とを設けて
ロール状の熱線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着
用回転部材の表面温度が定着適正温度に到達後、前記定
着適正温度にて所定時間の加熱の後に定着を可能とする
制御を行うことを特徴とする定着装置（第１の発明）。
及び、転写材上のトナー像を加熱と加圧とにより前記転
写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線
照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前
記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、
該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成し、前記
熱線定着用回転部材の表面温度を定着適正温度を越えて
過剰加熱温度に昇温させ、前記過剰加熱温度にて加熱し
た後、再度前記定着適正温度に低下させて定着可能とす
る制御を行うことを特徴とする定着装置（第２の発明）
によって達成される。

【００１７】また、上記第２の目的は、転写材上のトナ
ー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装
置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照
射手段を中心として配設され、前記熱線に対して透光性
を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に
前記熱線を吸収する熱線吸収層とを設けてロール状の熱
線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材の
表面温度と温度変化とにより前記熱線定着用回転部材の
内部温度を予測し、前記熱線定着用回転部材の温度制御
を行うことを特徴とする定着装置（第３の発明）によっ
て達成される。

【００１８】また、上記第３の目的は、転写材上のトナ
ー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装
置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照
射手段を中心として配設され、前記熱線に対して透光性
を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に
前記熱線を吸収する熱線吸収層とを設けてロール状の熱
線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材の
定着適正温度迄の上昇が、前記熱線照射手段に最大消費
電力を印加すると共に、前記定着適正温度に到達後は温
度制御を行うことを特徴とする定着装置（第４の発明）
によって達成される。

【００１９】また、上記第４の目的は、転写材上のトナ
ー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装
置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照
射手段を中心として配設され、前記熱線に対して透光性
を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に
前記熱線を吸収する熱線吸収層とを設けてロール状の熱
線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材の
ニップ部の前後に温度検知手段を設け、それぞれの温度
検知手段の温度差に応じて前記熱線定着用回転部材の設
定温度を変更すべく行うことを特徴とする定着装置（第
５の発明）によって達成される。

【００２０】また、上記第５の目的は、転写材上のトナ
ー像を加熱と加圧とにより前記転写材に固定する定着装
置を有する画像形成装置において、熱線を発光する熱線
照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前
記熱線に対して透光性を有する円筒状の透光性基体と、
該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を設けると共
に、前記熱線定着用回転部材と対向して定着用回転部材
を設けて前記定着装置を形成し、前記画像形成装置の出
力形態に応じて前記熱線定着用回転部材のウォーミング
アップ時間を変更することを特徴とする画像形成装置
（第６の発明）によって達成される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の
意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の
実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示
すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限
定するものではない。

【００２２】本発明の各請求項にかかわる定着装置及び
これを用いる画像形成装置の一実施形態の画像形成プロ
セスおよび各機構について、図１ないし図６を用いて説
明する。図１は、本発明の各請求項にかかわる定着装置
及びこれを用いる画像形成装置の一実施形態を示すカラ
ー画像形成装置の断面構成図であり、図２は、図１の像
形成体の側断面図であり、図３は、各請求項にかかわる
定着装置の構造を示す説明図であり、図４は、図３のロ
ール状の熱線定着用回転部材の拡大断面構成図であり、
図５は、図３のロール状の熱線定着用回転部材の熱線吸
収層の濃度分布を示す図であり、図６は、図３のロール
状の熱線定着用回転部材の透光性基体の外径と厚さとを
示す図であり、図７は、従来の熱ローラの温度分布を示
す図であり、図８は、図７の熱ローラの昇温曲線を示す
図であり、図９は、図３の熱線定着用回転部材の各層の
温度分布を示す図である。

【００２３】図１または図２によれば、像形成体である
感光体ドラム１０は、例えばガラスや透光性アクリル樹
脂等の透光性部材によって形成される円筒状の基体の外
周に、透光性の導電層、有機感光層（ＯＰＣ）の光導電
体層を形成したものである。感光体ドラム１０は、図示
しない駆動源からの動力により透光性の導電層を接地さ
れた状態で図１の矢印で示す時計方向に感光体ドラム１
０が回転される。

【００２４】感光体ドラム１０は前フランジ１０ａと後
フランジ１０ｂとにより挟持され、前フランジ１０ａが
装置本体の前側板５０１に取付けられるカバー５０３に
設けられたガイドピン１０Ｐ１によって軸受支持され、
後フランジ１０ｂが装置本体の後側板５０２に取付けら
れる複数のガイドローラ１０Ｒに外嵌して感光体ドラム
１０が保持される。後フランジ１０ｂの外周に設けられ
た歯車１０Ｇを駆動用の歯車Ｇ１に噛合し、その動力に
より透明の導電層を接地された状態で図１の矢印で示す
時計方向に感光体ドラム１０が回転される。

【００２５】本発明では、画像露光用の露光ビームの結
像点である感光体ドラムの光導電体層において、光導電
体層の光減衰特性（光キャリア生成）に対して適正なコ
ントラストを付与できる波長の露光光量を有していれば
よい。従って、本実施形態における感光体ドラムの透光
性基体の光透過率は、１００％である必要はなく、露光
ビームの透過時にある程度の光が吸収されるような特性
であってもよく、要は、適切なコントラストを付与でき
ればよい。透光性基体の素材としては、アクリル樹脂、
特にメタクリル酸メチルエステルモノマーを用い重合し
たものが、透光性、強度、精度、表面性等において優れ
ており好ましく用いられるが、その他一般光学部材など
に使用されるアクリル、フッ素、ポリエステル、ポリカ
ーボネート、ポリエチレンテレフタレートなどの各種透
光性樹脂が使用可能である。また、露光光に対し透光性
を有していれば、着色していてもよい。透光性の導電層
としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化錫、酸
化鉛、酸化インジウム、ヨウ化銅や、Ａｕ、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ａｌなどからなる透光性を維持した金属薄膜が用い
られ、成膜法としては、真空蒸着法、活性反応蒸着法、
各種スパッタリング法、各種ＣＶＤ法、浸漬塗工法、ス
プレー塗布法などが利用される。また、光導電体層とし
ては各種有機感光層（ＯＰＣ）が使用される。

【００２６】光導電性の感光体層としての有機感光層
は、電荷発生物質（ＣＧＭ）を主成分とする電荷発生層
（ＣＧＬ）と電荷輸送物質（ＣＴＭ）を主成分とする電
荷輸送層（ＣＴＬ）とに機能分離された二層構成の感光
体層とされる。二層構成の有機感光層は、ＣＴＬが厚い
ために有機感光層としての耐久性が高く本発明に適す
る。なお有機感光層は、電荷発生物質（ＣＧＭ）と電荷
輸送物質（ＣＴＭ）を１つの層中に含有する単層構成と
されてもよく、該単層構成又は前記二層構成の感光体層
には、通常バインダ樹脂が含有される。

【００２７】以下に説明する帯電手段としてのスコロト
ロン帯電器１１、画像書込手段としての露光光学系１
２、現像手段としての現像器１３は、それぞれ、イエロ
ー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色
（Ｋ）の各色の画像形成プロセスに用いられ、本実施形
態においては、図１の矢印にて示す感光体ドラム１０の
回転方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に配置される。

【００２８】帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１
は像形成体である感光体ドラム１０の移動方向に対して
直交する方向（図１において紙面垂直方向）に感光体ド
ラム１０と対峙し近接して取り付けられ、感光体ドラム
１０の前述した有機感光体層に対し所定の電位に保持さ
れた制御グリッド（符号なし）と、コロナ放電電極１１
ａとして、例えば鋸歯状電極を用い、トナーと同極性の
コロナ放電とによって帯電作用（本実施形態においては
マイナス帯電）を行い、感光体ドラム１０に対し一様な
電位を与える。コロナ放電電極１１ａとしては、その他
ワイヤ電極や針状電極を用いることも可能である。

【００２９】各色毎の露光光学系１２は、それぞれ、像
露光光の発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を
感光体ドラム１０の軸と平行に複数個アレイ状に並べた
線状の露光素子（不図示）と等倍結像素子としてのセル
フォックレンズ（不図示）とがホルダに取り付けられた
露光用ユニットとして構成される。装置本体の後側板５
０２に設けられたガイドピン１０Ｐ２と、前側板５０１
に取付けられるカバー５０３に設けられたガイドピン１
０Ｐ１と、を案内として固定される円柱状の保持部材２
０に、各色毎の露光光学系１２が取付けられて感光体ド
ラム１０の基体内部に収容される。露光素子としてはそ
の他、ＦＬ（蛍光体発光）、ＥＬ（エレクトロルミネッ
センス）、ＰＬ（プラズマ放電）等の複数の発光素子を
アレイ状に並べた線状のものが用いられる。

【００３０】各色毎の画像書込手段としての露光光学系
１２は、感光体ドラム１０上での露光位置を、スコロト
ロン帯電器１１と現像器１３との間で、現像器１３に対
して感光体ドラムの回転方向上流側に設けた状態で、感
光体ドラム１０の内部に配置される。

【００３１】露光光学系１２は、別体のコンピュータ
（不図示）から送られメモリに記憶された各色の画像デ
ータに基づいて画像処理を施した後、一様に帯電した感
光体ドラム１０に像露光を行い、感光体ドラム１０上に
潜像を形成する。この実施形態で使用される発光素子の
発光波長は、通常Ｙ、Ｍ、Ｃのトナーの透光性の高い６
８０〜９００ｎｍの範囲のものが良好であるが、裏面か
ら像露光を行うことからカラートナーに透光性を十分に
有しないこれより短い波長でもよい。

【００３２】各色毎の現像手段としての現像器１３は、
内部にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）
若しくは黒色（Ｋ）の二成分（一成分でもよい）の現像
剤を収容し、それぞれ、例えば厚み０．５ｍｍ〜１ｍ
ｍ、外径１５〜２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレス
あるいはアルミ材で形成された現像剤担持体である現像
スリーブ１３１を備えている。

【００３３】現像領域では、現像スリーブ１３１は、突
き当てコロ（不図示）により感光体ドラム１０と所定の
値の間隙、例えば１００μｍ〜１０００μｍをあけて非
接触に保たれ、感光体ドラム１０の回転方向と順方向に
回転しており、現像スリーブ１３１に対して現像バイア
スとしてトナーと同極性（本実施形態においてはマイナ
ス極性）の直流電圧或いは直流電圧に交流電圧ＡＣを重
畳する電圧を印加することにより、感光体ドラム１０の
露光部に対して非接触の反転現像が行われる。この時の
現像間隔精度は画像ムラを防ぐために２０μｍ程度以下
が必要である。

【００３４】以上のように現像器１３は、スコロトロン
帯電器１１による帯電と露光光学系１２による像露光に
よって形成される感光体ドラム１０上の静電潜像を、非
接触の状態で感光体ドラム１０の帯電極性と同極性のト
ナー（本実施形態においては感光体ドラムは負帯電であ
り、トナーは負極性）により反転現像する。

【００３５】画像形成のスタートにより不図示の感光体
駆動モータの始動により駆動用の歯車Ｇ１を通して感光
体ドラム１０の後フランジ１０ｂに設けられた歯車１０
Ｇが回動され感光体ドラム１０を図１の矢印で示す時計
方向へ回転し、同時にＹのスコロトロン帯電器１１の帯
電作用により感光体ドラム１０に電位の付与が開始され
る。感光体ドラム１０は電位を付与されたあと、Ｙの露
光光学系１２において第１の色信号すなわちＹの画像デ
ータに対応する電気信号による露光が開始されドラムの
回転走査によってその表面の感光層に原稿画像のイエロ
ー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像が形成される。この
潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像さ
れ、感光体ドラム１０上にイエロー（Ｙ）のトナー像が
形成される。

【００３６】次いで、感光体ドラム１０は前記イエロー
（Ｙ）のトナー像の上に、Ｍのスコロトロン帯電器１１
の帯電作用により電位が付与され、Ｍの露光光学系１２
の第２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像データに
対応する電気信号による露光が行われ、Ｍの現像器１３
による非接触の反転現像によって前記のイエロー（Ｙ）
のトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が重ね合わ
せて形成される。

【００３７】同様のプロセスにより、Ｃのスコロトロン
帯電器１１、露光光学系１２及び現像器１３によってさ
らに第３の色信号に対応するシアン（Ｃ）のトナー像
が、また、Ｋのスコロトロン帯電器１１、露光光学系１
２及び現像器１３によって第４の色信号に対応する黒色
（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成され、感光体
ドラム１０の一回転以内にその周面上にカラーのトナー
像が形成される。

【００３８】このように、本実施の形態では、Ｙ、Ｍ、
Ｃ及びＫの露光光学系１２による感光体ドラム１０の有
機感光層に対する露光は、感光体ドラム１０の内部より
透光性基体を通して行われる。従って、第２、第３及び
第４の色信号に対応する画像の露光は何れも先に形成さ
れたトナー像により遮光されることなく静電潜像を形成
することが可能となり、好ましいが、感光体ドラム１０
の外部から露光してもよい。

【００３９】一方、転写材としての記録紙Ｐは、転写材
収納手段としての給紙カセット１５より、送り出しロー
ラ（符号なし）により送り出され、給送ローラ（符号な
し）により給送されてタイミングローラ１６へ搬送され
る。

【００４０】記録紙Ｐは、タイミングローラ１６の駆動
によって、感光体ドラム１０上に担持されたカラートナ
ー像との同期がとられ、紙帯電手段としての紙帯電器１
５０の帯電により搬送ベルト１４ａに吸着されて転写域
へ給送される。搬送ベルト１４ａにより密着搬送された
記録紙Ｐは、転写域でトナーと反対極性（本実施形態に
おいてはプラス極性）の電圧が印加される転写手段とし
ての転写器１４ｃにより、感光体ドラム１０の周面上の
カラートナー像が一括して記録紙Ｐに転写される。

【００４１】カラートナー像が転写された記録紙Ｐは、
転写材分離手段としての紙分離ＡＣ除電器１４ｈにより
除電されて、搬送ベルト１４ａから分離され、定着装置
１７へと搬送される。

【００４２】定着装置１７はカラートナー像を定着する
ための上側のロール状の熱線定着用回転部材としての熱
線定着ローラ１７ａと、下側のロール状の定着用回転部
材としての定着ローラ４７ａとにより構成され、熱線定
着ローラ１７ａの内部には、主として赤外線或いは遠赤
外線等の熱線を発光する熱線発光源としての熱線フィラ
メントＦ１を有する熱線照射手段であるハロゲンランプ
１７１ｇが設けられる。

【００４３】熱線定着ローラ１７ａと定着ローラ４７ａ
との間で形成されるニップ部Ｎで記録紙Ｐが挟持され、
熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナ
ー像が定着され、記録紙Ｐが排紙ローラ１８により送ら
れて、装置上部のトレイへ排出される。

【００４４】転写後の感光体ドラム１０の周面上に残っ
たトナーは、像形成体クリーニング手段としてのクリー
ニング装置１９に設けられたクリーニングブレード１９
ａによりクリーニングされる。残留トナーを除去された
感光体ドラム１０はスコロトロン帯電器１１によって一
様帯電を受け、次の画像形成サイクルに入る。

【００４５】図３に示すように、定着装置１７は転写材
上のトナー像を定着するための上側の弾性を有するロー
ル状の熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７
ａと、下側のロール状の定着用回転部材としての定着ロ
ーラ４７ａとにより構成され、弾性を有する熱線定着ロ
ーラ１７ａと定着ローラ４７ａとの間で形成される、幅
５〜２０ｍｍ程度のニップ部Ｎで記録紙Ｐを挟持し、熱
と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のトナー像を定
着する。上側に設けられるロール状の熱線定着用回転部
材としての熱線定着ローラ１７ａには、ニップ部Ｎの位
置より熱線定着ローラ１７ａの回転方向に、定着分離爪
ＴＲ６、定着オイルクリーニングローラＴＲ１、熱均一
化ローラＴＲ７、オイル塗布フェルトＴＲ２、オイル量
規制ブレードＴＲ３が設けられ、オイルタンクＴＲ４よ
り毛細管パイプＴＲ５を通してオイル塗布フェルトＴＲ
２に供給されたオイルがオイル塗布フェルトＴＲ２によ
り熱線定着ローラ１７ａに塗布される。定着オイルクリ
ーニングブレードＴＲ１により熱線定着ローラ１７ａの
周面上のオイルがクリーニングされる。従って熱均一化
ローラＴＲ７、及び後述する、熱線定着ローラ１７ａの
温度を測定する温度検知手段である温度センサＴＳ１
は、定着オイルクリーニングローラＴＲ１とオイル塗布
フェルトＴＲ２との間のクリーニングされた熱線定着ロ
ーラ１７ａの周面に設けられる。定着分離爪ＴＲ６によ
り定着後の転写材が分離される。また、アルミ材やステ
ンレス材等の熱伝導性の良好な金属ローラ部材やヒート
パイプを用いた熱均一化ローラＴＲ７により熱線吸収層
１７１ｂにより加熱される熱線定着ローラ１７ａ周面の
発熱温度分布が均一化される。熱均一化ローラＴＲ７に
より転写材の通紙に伴う熱線定着ローラ１７ａの縦方向
及び横方向の温度むらが均一化される。

【００４６】転写材上のトナー像を定着するための熱線
定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａは、円筒
状の透光性基体１７１ａと、該透光性基体１７１ａの外
側（外周面）に弾性層１７１ｄと熱線吸収層１７１ｂと
離型層１７１ｃとをその順に設けたソフトローラとして
構成される。透光性基体１７１ａ内部に、主として赤外
線或いは遠赤外線等の熱線を発光する熱線発光源として
の熱線フィラメントＦ１を有する熱線照射手段であるハ
ロゲンランプ１７１ｇが設けられる。熱線定着用回転部
材としての熱線定着ローラ１７ａは、後述するようにし
て弾性の高いソフトローラとして構成される。ハロゲン
ランプ１７１ｇより発光された熱線が熱線吸収層１７１
ｂにより吸収され急速加熱が可能なロール状の熱線定着
用回転部材が形成される。

【００４７】また、下側のロール状の定着用回転部材と
しての定着ローラ４７ａは、例えばアルミ材を用いた円
筒状の金属パイプ４７１ａと、該金属パイプ４７１ａの
外周面に例えばシリコン材を用いた、１〜３ｍｍ厚の薄
肉ゴム層よりなるゴムローラ４７１ｂを形成したソフト
ローラとして構成される。下側のロール状の定着用回転
部材を断熱性の高い弾性ゴムローラを用い、上側の熱線
定着用回転部材から下側の定着用回転部材への熱の拡散
を防止すると共に、広いニップ幅も確保する。また、ゴ
ムローラ４７１ｂの表面にも当接して従動回転する、ア
ルミ材やステンレス材等の熱伝導性の良好な金属ローラ
部材やヒートパイプを用いた熱均一化ローラＴＲ７が設
けられ、熱均一化ローラＴＲ７により定着ローラ４７ａ
周面の発熱温度分布が均一化される。熱均一化ローラＴ
Ｒ７としては、熱の蓄熱と放熱とを兼ねるヒートパイプ
を用いることが好ましい。さらに、金属パイプ４７１ａ
の内部に発熱源としてのハロゲンランプ４７１ｃを設け
てもよい。むろん、本発明である上側（表面側）の熱線
定着ローラ１７ａと同じ構成を、下側（裏面側）の定着
用回転部材に用いてもよい。

【００４８】上側のソフトローラと下側のソフトローラ
との間に平面状のニップ部Ｎが形成されトナー像の定着
が行われる。

【００４９】ＴＳ１は上側の熱線定着ローラ１７ａに取
付けられた温度制御を行うための例えば接触タイプのサ
ーミスタを用いた温度検知手段である温度センサであ
り、ＴＳ２は下側の定着ローラ４７ａに取付けられた温
度制御を行うための例えば接触タイプのサーミスタを用
いた温度センサである。温度センサＴＳ１，ＴＳ２とし
ては接触タイプの他に、非接触タイプのものを用いるこ
とも可能である。

【００５０】図４によれば、熱線定着ローラ１７ａの構
成は、図４（ａ）に断面を示すように、円筒状の透光性
基体１７１ａとしては、厚さ１〜４０ｍｍ、好ましくは
２〜５ｍｍ厚で、ハロゲンランプ１７１ｇよりの赤外線
或いは遠赤外線等の熱線を透過するパイレックスガラ
ス、サファイヤ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ＣａＦ₂等のセラミック
材（熱伝導率が（５〜２０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・
Ｋ、比熱が（０．５〜２．０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が
１．５〜３．０）や、ポリイミド、ポリアミド等を使用
した透光性樹脂（熱伝導率が（２〜４）×１０^-3Ｊ／ｃ
ｍ・ｓ・Ｋ、比熱が（１〜２）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が
０．８〜１．２）等を用いる。例えば熱線定着ローラ１
７ａの透光性基体１７１ａとして、内径３２ｍｍ、外径
４０ｍｍで、層厚（厚さ）４ｍｍのパイレックスガラス
（比熱が０．７８Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が２．３２）を用い
たときの透光性基体１７１ａのＡ−３サイズ幅（２９７
ｍｍ）当たりでの熱容量Ｑ１は約６０ｃａｌ／ｄｅｇで
ある。また、透光性基体１７１ａを通過させる熱線の波
長は０．１〜２０μｍ、好ましくは０．３〜３μｍであ
るので、フィラーとして硬度や熱伝導率の調整剤が加え
られるが、粒径が熱線の波長の１／２、好ましくは１／
５以下の、１次、２次粒子を含めて平均粒径が１μｍ以
下、好ましくは０．１μｍ以下の熱線透過性（主として
赤外線或いは遠赤外線透過性）のＩＴＯ、酸化チタン、
酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコン、酸化マグ
ネシウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物の微粒子を樹
脂バインダに分散させたもので透光性基体１７１ａを形
成してもよい。層中で１次、２次粒子を含めて平均粒径
が１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下であることが
光散乱を防ぎ、熱線吸収層１７１ｂに到達させるのに好
ましい。上記の如く、透光性基体１７１ａはあまり熱伝
導性が良くない。

【００５１】弾性層１７１ｄは、厚さ１〜２０ｍｍ、好
ましくは２〜５ｍｍ厚の例えばシリコンゴムやフッ素ゴ
ムを用い、前記熱線（主として赤外線或いは遠赤外線）
を透過する熱線透過性のゴム層（ベース層）で形成され
る。弾性層１７１ｄとしては高速化対応のために、ベー
ス層（シリコンゴム）にフィラーとしてシリカ、アルミ
ナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末を配合させ
て熱伝導率を向上させる方法がとられ、熱伝導率が（１
〜３）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ、比熱が（１〜２）×
Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．９〜１．０のゴム層を用いる。
例えば熱線定着ローラ１７ａの弾性層１７１ｄとして、
外径５０ｍｍで、層厚（厚さ）５ｍｍのシリコンゴム
（比熱が１．１Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．９１）を用いた
ときの弾性層１７１ｄのＡ−３サイズ幅（２９７ｍｍ）
当たりでの熱容量Ｑ２は約５０ｃａｌ／ｄｅｇである。
ゴム層は熱伝導率がガラス部材を用いた透光性の基体
（熱伝導率が（５〜２０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ）
より１桁低いので断熱性を有する層の役割をする。熱伝
導率を高めると一般的にゴム硬度が高くなる傾向があ
り、例えば通常４０Ｈｓのものが６０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａ
ゴム硬度）近くまで高くなってしまう。好ましいゴム硬
度は５〜６０Ｈｓである。熱線定着用回転部材の弾性層
１７１ｄの大部分はこのベース層で占められており、加
圧時の圧縮量はベース層のゴム硬度で決定される。弾性
層１７１ｄの中間層はオイル膨潤防止のために耐油層と
してフッ素系ゴムが２０〜３００μｍの厚さで塗られて
いる。弾性層１７１ｄのトップ層のシリコンゴムとして
は、ＨＴＶ（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＶｏ
ｌｃａｎｉｚｉｎｇ）よりも離型性のよいＲＴＶ（Ｒｏ
ｏｍＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＶｏｌｃａｎｉｚｉｎ
ｇ）やＬＴＶ（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＶｏ
ｌｃａｎｉｚｉｎｇ）が中間層並の厚さで被覆されてい
る。また、弾性層１７１ｄを通過させる熱線の波長は
０．１〜２０μｍ、好ましくは０．３〜３μｍであるの
で、硬度や熱伝導率の調整剤として、粒径が熱線の波長
の１／２、好ましくは１／５以下の、１次、２次粒子を
含めて平均粒径が１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以
下の熱線透過性（主として赤外線或いは遠赤外線透過
性）の酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化
シリコン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属
酸化物の微粒子を樹脂バインダに分散させたもので弾性
層１７１ｄを形成してもよい。層中で１次、２次粒子を
含めて平均粒径が１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以
下であることが光散乱を防ぎ、熱線吸収層１７１ｂに到
達させるのに好ましい。弾性層１７１ｄを設けることに
より、熱線定着用回転部材としての熱線定着ローラ１７
ａが弾性の高いソフトローラとして構成される。

【００５２】熱線吸収層１７１ｂとしては、ハロゲンラ
ンプ１７１ｇの熱線フィラメントＦ１より発光され、透
光性基体１７１ａ及び弾性層１７１ｄを透過した熱線の
略１００％にあたる９０〜１００％、好ましくは９５〜
１００％の熱線を熱線吸収層１７１ｂにより吸収し瞬時
加熱が可能な熱線定着用回転部材を形成するように、樹
脂バインダにカーボンブラック、黒鉛、鉄黒（Ｆｅ
₃Ｏ₄）や各種フェライト及びその化合物、酸化銅、酸化
コバルト、ベンガラ（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の粉末を混入した熱
線吸収部材を用い、厚さ１０〜５００μｍ、好ましくは
２０〜１００μｍ厚の熱線吸収部材を弾性層１７１ｄの
外側（外周面）に吹付け或いは塗布等により形成する。
熱線吸収層１７１ｂの熱伝導率は前記弾性層１７１ｄの
ゴム層（熱伝導率が（１〜３）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・
Ｋ、比熱が（１〜２）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．９〜
１．０）と比べて、カーボンブラック等の吸収剤の添加
により、やや高めの（３〜１０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ
・Ｋ（比熱が（〜２．０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が（〜
０．９））に設定することができる。熱線吸収層１７１
ｂとしてはニッケル電鋳ローラ等の金属ローラ部材を同
様の厚さで設けてもよい。この時、熱線を吸収するため
に内側（内周面）は黒色酸化処理をしておくことが好ま
しい。熱線吸収層１７１ｂでの熱線吸収率が９０％程度
よりも低く、例えば２０〜８０％程度であると熱線が漏
れて、漏れた熱線により熱線定着用回転部材としての熱
線定着ローラ１７ａがモノクロ画像形成に用いられた場
合、フィルミング等により熱線定着ローラ１７ａの特定
位置の表面に黒トナーが付着すると漏れた熱線により付
着部から発熱が起き、その部分でさらに熱線吸収による
発熱が重ねて起こり熱線吸収層１７１ｂを破損する。ま
たカラー画像形成に用いられた場合、カラートナーの吸
収効率が一般に低く、かつカラートナー間に吸収効率の
差があることから定着不良となったり、定着ムラとな
る。従って、ハロゲンランプ１７１ｇの熱線フィラメン
トＦ１より発光され、透光性基体１７１ａ及び弾性層１
７１ｄを透過した熱線が熱線定着ローラ１７ａ内で完全
に吸収されるように熱線吸収層１７１ｂの熱線吸収率を
略１００％にあたる９０〜１００％、好ましくは９５〜
１００％とする。これにより、分光特性が異なることで
熱線により定着することが困難なカラートナーの溶融が
良好に行われ、特に図１でのカラー画像形成において、
分光特性が異なることで熱線により定着することが困難
なトナー層の厚い転写材上の重ね合わせカラートナー像
の溶融が良好に行われる。また、熱線吸収層１７１ｂの
厚さが１０μｍ未満で薄いと、熱線吸収層１７１ｂでの
熱線の吸収による加熱速度は速いが、薄膜による局所的
な加熱による熱線吸収層１７１ｂの破損や強度不足の原
因となり、熱線吸収層１７１ｂの厚さが５００μｍを越
えて厚過ぎると、熱伝導不良となったり、熱容量が大き
くなり急速加熱が成しにくくなる。熱線吸収層１７１ｂ
の熱線吸収率を略１００％にあたる９０〜１００％、好
ましくは９５〜１００％としたり、熱線吸収層１７１ｂ
の厚さを１０〜５００μｍ、好ましくは２０〜１００μ
ｍとすることにより、熱線吸収層１７１ｂでの局所的な
発熱が防止され、均一な発熱が行われる。また、熱線吸
収層１７１ｂに投光される熱線の波長は０．１〜２０μ
ｍ、好ましくは０．３〜３μｍであるので、フィラーと
して硬度や熱伝導率の調整剤が加えられるが、粒径が熱
線の波長の１／２、好ましくは１／５以下の、１次、２
次粒子を含めて平均粒径が１μｍ以下、好ましくは０．
１μｍ以下の熱線透過性（主として赤外線或いは遠赤外
線透過性）の酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜
鉛、酸化シリコン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム
等の金属酸化物の微粒子を樹脂バインダに５〜５０重量
％分散させたもので熱線吸収層１７１ｂを形成してもよ
い。このようにして、熱線吸収層１７１ｂは温度がすぐ
に上がるように熱容量を小さくしてあるので、熱線定着
用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａに温度低下が
生じ、定着ムラが発生するという問題を防止する。熱線
吸収層１７１ｂとしては、弾性を有するシリコンゴムや
フッ素ゴムに、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒（Ｆｅ₃
Ｏ₄）や各種フェライト及びその化合物、酸化銅、酸化
コバルト、ベンガラ（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の粉末を混入したも
のを用いてもよい。例えば熱線定着ローラ１７ａの熱線
吸収層１７１ｂ（或いは後述する兼用層１７１Ｂ）とし
て、外径５０ｍｍの弾性層１７１ｄの表面（外周面）
に、層厚（厚さ）５０μｍのフッ素樹脂（比熱が２．０
Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が０．９）を用いたときの熱線吸収層
１７１ｂ（或いは兼用層１７１Ｂ）のＡ−３サイズ幅
（２９７ｍｍ）当たりでの熱容量Ｑ３は約１．０ｃａｌ
／ｄｅｇである。熱線吸収層１７１ｂとしてはニッケル
電鋳ベルトのように金属フィルム部材を用いることもで
きる。この時、熱線吸収のために内側（内周面）は黒色
酸化処理をしておくことが望ましい。

【００５３】また熱線吸収層１７１ｂと分離して熱線吸
収層１７１ｂの外側（外周面）に、トナーとの離型性を
良好とするため、厚さ３０〜１００μｍのＰＦＡ（フッ
素樹脂）チューブを被覆したものや、フッ素樹脂（ＰＦ
ＡまたはＰＴＦＥ）塗料を２０〜３０μｍ塗布した離型
層１７１ｃ（熱伝導率が（１〜１０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ
・ｓ・Ｋ、比熱が（〜２．０）×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が
（〜０．９））を設ける（分離型）。

【００５４】さらに図４（ｂ）に断面を示すように、カ
ーボンブラック、黒鉛、鉄黒（Ｆｅ₃Ｏ₄）や各種フェラ
イト及びその化合物、酸化銅、酸化コバルト、ベンガラ
（Ｆｅ₂Ｏ₃）等の粉末を混入した熱線吸収部材と、バイ
ンダと離型剤とを兼ねたフッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴ
ＦＥ）塗料とを混入して配合し、図４（ａ）にて前述し
た熱線吸収層１７１ｂと離型層１７１ｃとを一体として
離型性を有する兼用層１７１Ｂを、透光性基体１７１ａ
の外側（外周面）に形成された弾性層１７１ｄの外側
（外周面）に形成し、弾性を有するロール状の熱線定着
用回転部材を形成してもよい。兼用層１７１Ｂの熱伝導
率は熱線吸収層１７１ｂの熱伝導率と略同様で、（３〜
１０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋ（比熱が（〜２．０）
×Ｊ／ｇ・Ｋ、比重が（〜０．９））である。前述した
と同様に、ハロゲンランプ１７１ｇの熱線フィラメント
Ｆ１より発光され、透光性基体１７１ａ及び弾性層１７
１ｄを透過した熱線が完全に吸収されるように兼用層１
７１Ｂの熱線吸収率を略１００％にあたる９０〜１００
％、好ましくは９５〜１００％とする。兼用層１７１Ｂ
での熱線吸収率が９０％程度よりも低く、例えば２０〜
８０％程度であると熱線が漏れて、漏れた熱線により熱
線定着用回転部材がモノクロ画像形成に用いられた場
合、フィルミング等により熱線定着用回転部材の特定位
置の表面に黒トナーが付着すると漏れた熱線により付着
部から発熱が起き、その部分でさらに熱線吸収による発
熱が重ねて起こり兼用層１７１Ｂを破損する。またカラ
ー画像形成に用いられた場合、カラートナーの吸収効率
が一般に低く、かつカラートナー間に吸収効率の差があ
ることから定着不良となったり、定着ムラとなる。従っ
て、ハロゲンランプ１７１ｇの熱線フィラメントＦ１よ
り発光され、透光性基体１７１ａ及び弾性層１７１ｄを
透過した熱線が熱線定着用回転部材内で完全に吸収され
るように兼用層１７１Ｂの熱線吸収率を略１００％にあ
たる９０〜１００％、好ましくは９５〜１００％とす
る。また、兼用層１７１Ｂでの局所的な発熱も防止さ
れ、均一な発熱が行われる。また、兼用層１７１Ｂに投
光される熱線の波長は０．１〜２０μｍ、好ましくは
０．３〜３μｍであるので、フィラーとして硬度や熱伝
導率の調整剤が加えられるが、粒径が熱線の波長の１／
２、好ましくは１／５以下の、１次、２次粒子を含めて
平均粒径が１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下の熱
線透過性（主として赤外線或いは遠赤外線透過性）の酸
化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化シリコ
ン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等の金属酸化物
の微粒子を樹脂バインダに分散させたもので兼用層１７
１Ｂを形成してもよい。

【００５５】図５によれば、ロール状の熱線定着用回転
部材としての熱線定着ローラ１７ａの熱線吸収層１７１
ｂに前述した熱線吸収部材の濃度分布を均一に設けると
境界にある熱線吸収層１７１ｂで発熱が集中することに
なり、弾性層１７１ｄ側へ熱が流失しやすいので、濃度
分布を設けて熱線吸収層１７１ｂ内部で熱を発生させる
ことが発熱分布を分散させる観点から好ましい。熱線吸
収層１７１ｂの濃度分布はグラフ（イ）で示すように、
内接する弾性層１７１ｄ側の界面を低濃度とし外周面側
に向かって傾斜をつけ順次高くし、外周面側の手前（熱
線吸収層１７１ｂの厚さｔに対し、弾性層１７１ｄ側か
ら２／３〜４／５程度の位置）で１００％吸収する濃度
となるようにして飽和するようにする。これにより、熱
線吸収層１７１ｂでの熱線の吸収による発熱分布は、グ
ラフ（ロ）に示すように、熱線吸収層１７１ｂの中央部
近傍に最大値を有し、熱線吸収層１７１ｂの界面や外周
面近傍で最小値をとる放物線状に形成される。これによ
り、前記界面での熱線の吸収による発熱を小さくし、界
面での接着層の破損や熱線吸収層１７１ｂの破損を防止
する。また、外周面側の手前（熱線吸収層１７１ｂの厚
さｔに対し、透光性基体１７１ａ側から２／３〜４／５
程度の位置）より外周面までの濃度分布を飽和するよう
にし、特に、兼用層１７１Ｂを用いた場合にも、外周表
面層が削られても影響の無いようにする。なお点線で示
すように、飽和層を形成してもよい。要するに、十分に
内部で吸収が行われれば外側での濃度の影響はなくな
る。削れの影響も生じない。また、濃度分布に前記傾斜
を設け、傾斜角の変更により発熱分布を調整することが
できる。

【００５６】また図６に示すように、ロール状の熱線定
着用回転部材としての熱線定着ローラ１７ａの円筒状の
透光性基体１７１ａの外径φとしては、１５〜６０ｍｍ
のものが用いられ、厚さｔとしては、厚い方が強度の点
で良く、薄い方が熱容量の点で良いが、強度と熱容量と
の関係から、円筒状の透光性基体１７１ａの外径φと厚
さｔとの関係は、０．０５≦ｔ／φ≦０．２０とし、好ましくは０．０７≦ｔ／φ≦０．１４とする。透光性基体１７１ａの外径φが４０ｍｍでは透
光性基体１７１ａの厚さｔは、２ｍｍ≦ｔ≦８ｍｍ、好
ましくは２．８ｍｍ≦ｔ≦５．６ｍｍのものが用いられ
る。透光性基体１７１ａでのｔ／φが０．０５未満では
強度不足となり、ｔ／φが０．２０を越えると熱容量が
大きくなり熱線定着ローラ１７ａの加熱が長引くことに
なる。また、透光性基体といっても材料によっては１〜
２０％程度の熱線を吸収する場合があり、強度の保てる
範囲で薄い方が好ましい。

【００５７】図７に従来の熱ローラの構成と温度分布と
を示すが、熱ローラ９７１においては、金属性パイプ９
７１ａの内側にハロゲンランプＦａを設け、また金属性
パイプ９７１ａの外側（外周面）にゴムローラ層９７１
ｂを設けて構成されており、加熱の初期においては図７
の曲線（ａ）に示すように、ハロゲンランプＦａにより
熱伝導性の良い金属性パイプ９７１ａは直ぐに加熱され
るが、熱伝導性が悪いゴムローラ層９７１ｂにより熱ロ
ーラ９７１の応答性は悪く、表面が定着適正温度Ｔｃと
なる定常状態では図７の曲線（ｂ）に示すように内部が
外部より高い温度となっている。従って、熱ローラ９７
１の表面に設けられる不図示の温度検知手段による単な
るｏｎ−ｏｆｆ制御では、熱ローラ９７１表面の昇温曲
線は図８に示すように表面迄の熱伝導に時間がかかるた
め、表面が定着適正温度Ｔｃになった際に、ハロゲンラ
ンプＦａをｏｆｆしてもオーバーシュートし、リップル
大の温度制御となってしまう。また、金属パイプ９７１
ａの界面でのゴムローラ層９７１ｂの熱による劣化が著
しい。

【００５８】一方、本発明にかかわる定着装置１７の熱
線定着用回転部材である熱線定着ローラ１７ａにおいて
は前述したように、弾性層１７１ｄを透光性基体１７１
ａより熱伝導率を小さくして断熱性を有する層とする一
方、透光性基体１７１ａ或いは熱線吸収層１７１ｂの各
熱伝導率を大きくし、熱伝導性を良くして横方向（転写
材の送り方向と直交する方向）の熱の均一化を図る。ま
た熱線定着ローラ１７ａの温度分布は、加熱初期の段階
においては、ハロゲンランプ１７１ｇにより照射される
透光性基体１７１ａや弾性層１７１ｄの熱線吸収率は理
想的に１００％ではなく、各層で５〜５０％吸収される
ことから熱線発生側でより多く発熱するので、加熱初期
の温度分布は図９の曲線（ａ）に示すようになり、また
中期の温度分布は図９の曲線（ｂ）に示すようになり、
表面の熱線吸収層１７１ｂは早く温度上昇させることが
できるが、熱線定着用回転部材の内部は冷えており温度
が低い。定常状態においては図９の曲線（ｃ）に示すよ
うに各層とも略一定で定着適正温度Ｔｃとなる。弾性層
１７１ｄで断熱効果を持たせて熱線吸収層１７１ｂの加
熱を早める。熱線吸収層１７１ｂの昇温速度は熱容量を
減らすことにより早くする。昇温時、熱線吸収層１７１
ｂ、弾性層１７１ｄや透光性基体１７１ａの内側で多く
発熱するが、熱線吸収層１７１ｂの昇温を早めるために
弾性層１７１ｄで断熱する。従って、本発明の熱線定着
用回転部材である熱線定着ローラ１７ａとしては断熱性
を有する弾性層１７１ｄに代わりに、透光性樹脂等の非
弾性層として断熱性のみの効果を有する透光性の断熱層
でも使用可能である。

【００５９】上記の如く、図３にて説明した定着装置１
７を用いることにより、熱線定着用回転部材の弾性によ
る定着部（ニップ部）での加圧と、該熱線定着用回転部
材の熱線吸収層による加熱とにより、分光特性が異なる
ことで熱線により定着することが困難なカラートナーの
溶融が良好に行われ、ソフトローラの機能を有するカラ
ートナーの加熱時間の早いクイックスタート（急速加
熱）定着が可能となる。特に図１にて説明した画像形成
装置に用いることにより、熱線定着用回転部材の弾性に
よる定着部（ニップ部）での加圧と、該熱線定着用回転
部材の熱線吸収層による加熱とによる定着により、分光
特性が異なることで熱線により定着することが困難なト
ナー層の厚い転写材上の重ね合わせカラートナー像の溶
融も良好に行われ、ソフトローラの機能を有するカラー
トナー像の加熱時間の早いクイックスタート（急速加
熱）定着が可能となる。

【００６０】実施形態１上記の定着装置においては上述したように、表面の熱線
吸収層の昇温速度は早く加熱されるが、熱線定着ローラ
内部の温度は低く、また下側の定着ローラも同様に十分
に暖まっていないので、すぐプリントスタートを行う
と、低温定着オフセットを生じ易い。

【００６１】これを解決するための請求項１ないし４に
かかわる熱線定着用回転部材の温度制御の方法につい
て、図１０または図１１を用いて説明する。図１０は、
請求項１ないし４にかかわる熱線定着用回転部材の温度
制御を示す図であり、図１１は、図１０の温度制御ブロ
ック図である。

【００６２】図１０または図１１によれば、前記問題点
を解決するために熱線定着用回転部材内部の温度上昇或
いは蓄熱が進んだ状態で、プリントスタートを行わせ
る。具体的には図１０に示すように、熱線定着用回転部
材である熱線定着ローラ１７ａの表面温度を定着適正温
度Ｔ１迄急速に立ち上げ、次に定着適正温度Ｔ１に達し
たら、定着適正温度Ｔ１にて所定時間（維持時間）Δｔ
１、例えば５〜３０ｓｅｃ温度制御により維持して、内
部への蓄熱をした後、プリントスタートを可能とする。
即ち、まず早急に定着適正温度Ｔ１とするための電力を
十分に供給するために、初期はプロセス動作を行わず
（プリント動作に先立ち）、定着装置１７へ電力を集中
的に分配し、熱線定着ローラ１７ａを定着適正温度Ｔ１
に昇温する。次に定着適正温度Ｔ１に昇温した後、所定
時間の温度制御を行うのであるが、熱線定着ローラ１７
ａは表面から発熱しているので、ハロゲンランプ１７１
ｇの加熱をｏｆｆするとしてもオーバーシュートはしな
い。これは熱線定着ローラ１７ａの表面の熱が内部に拡
散されて表面温度が直ぐに低下するためである。この為
に定着適正温度Ｔ１に昇温後直ぐにｏｎ−ｏｆｆ制御或
いは位相制御等を行っても温度リップルは少ない。

【００６３】温度センサＴＳ１の温度検知により熱線定
着ローラ１７ａの表面温度が定着適正温度Ｔ１に昇温さ
れ、定着適正温度Ｔ１にて所定時間（維持時間）Δｔ１
だけ維持された時点で、プリントスタート可能信号が制
御部より出力（画像形成装置が図１にて説明したプリン
タ上部に原稿画像読取部を有する複写機の場合はプリン
トスタート可能信号が制御部から不図示の操作部等に出
力）され、プリントスタートが行われる。

【００６４】定着適正温度Ｔ１の設定値や定着適正温度
Ｔ１にて維持する所定時間（維持時間）Δｔ１の設定値
は、予め測定によりプリント枚数（連続プリント枚数）
や厚紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘッドトランスペアレン
シ）等の転写材の種類や転写材サイズ等に基づいたそれ
ぞれに異なる値のテーブル（参照テーブル）として決定
されて記憶部のＲＯＭに記憶されている。プリント枚数
（連続プリント枚数）や厚紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘ
ッドトランスペアレンシ）等の転写材の種類や転写材サ
イズ等の指定或いは指定による制御部からの指令によ
り、ＲＯＭ内に記憶されたそれぞれ異なったテーブルの
中から指定に応じたテーブルが選択され、さらに選択さ
れたテーブルから定着適正温度Ｔ１の設定値と、指定に
応じた設定値の定着適正温度Ｔ１にて維持する所定時間
（維持時間）Δｔ１の設定値とが参照されて設定され、
熱線定着ローラ１７ａの温度制御が行われる。プリント
動作が既に行われ、熱線定着ローラ１７ａが暖まってい
る場合は、その時点での熱線定着ローラ１７ａの温度に
より、時には下側の定着ローラ４７ａの温度を加味して
定着適正温度Ｔ１にて維持する所定時間（維持時間）Δ
ｔ１の再設定が行われる。

【００６５】上記により、表面の熱線吸収層が加熱さ
れ、更に所定時間熱線定着用回転部材の内部が加熱され
た後プリントスタートが可能とされ、低温定着オフセッ
トが防止された制御のクイックスタート（急速加熱）が
可能な定着装置が可能となる。

【００６６】またさらに、クイックスタートを可能とす
るための請求項５ないし９にかかわる熱線定着用回転部
材の温度制御の方法について、図１２または図１３を用
いて説明する。図１２は、請求項５ないし９にかかわる
熱線定着用回転部材の温度制御を示す図であり、図１３
は、図１２の温度制御ブロック図である。

【００６７】図１２または図１３によれば、プリントス
タートを短くするために表面に十分な温度上昇を与え、
熱の内部蓄積を進めた状態でプリントスタートを行わせ
る。具体的には図１２に示すように、熱線定着用回転部
材である熱線定着ローラ１７ａの表面温度を定着適正温
度Ｔ２を越えて温度差がΔＴ２だけ高い過剰加熱温度Ｔ
２１に昇温させ、過剰加熱温度Ｔ２１にて時間（過剰加
熱温度維持時間）Δｔ２だけ維持して加熱し、内部への
蓄熱をした後、再度定着適正温度Ｔ２に低下させる。過
剰加熱温度Ｔ２１とする電力を供給するために、初期は
プロセス動作を行わず（プリント動作に先立ち）、定着
装置１７へ電力を集中的に分配し、熱線定着ローラ１７
ａを過剰加熱温度Ｔ２１に昇温する。次に過剰加熱温度
Ｔ２１に昇温した後、所定時間の温度制御を行うのであ
るが、熱線定着ローラ１７ａは表面から発熱しているの
で、ハロゲンランプ１７１ｇの加熱をｏｆｆするとして
もオーバーシュートはしない。これは熱線定着ローラ１
７ａの表面の熱が内部に拡散されて表面温度が直ぐに低
下するためである。この為に過剰加熱温度Ｔ２１に昇温
後直ぐにｏｎ−ｏｆｆ制御或いは位相制御等を行っても
温度リップルは少ない。

【００６８】温度センサＴＳ１の温度検知により熱線定
着ローラ１７ａの表面温度が再度定着適正温度Ｔ２に低
下された時点で、プリントスタート可能信号が制御部よ
り出力（画像形成装置が図１にて説明したプリンタ上部
に原稿画像読取部を有する複写機の場合はプリントスタ
ート可能信号が制御部から不図示の操作部等に出力）さ
れ、プリントスタートが行われる。

【００６９】過剰加熱温度Ｔ２１の設定値（定着適正温
度Ｔ２と過剰加熱温度Ｔ２１との温度差ΔＴ２の設定）
や過剰加熱温度Ｔ２１にて維持する時間（過剰加熱温度
維持時間）Δｔ２の設定値は、予め測定によりプリント
枚数（連続プリント枚数）や厚紙、薄紙、ＯＨＴ（オー
バヘッドトランスペアレンシ）等の転写材の種類や転写
材サイズ等に基づいたそれぞれに異なる値のテーブル
（参照テーブル）として決定されて記憶部のＲＯＭに記
憶されている。プリント枚数（連続プリント枚数）や厚
紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘッドトランスペアレンシ）
等の転写材の種類や転写材サイズ等の指定或いは指定に
よる制御部からの指令により、ＲＯＭ内に記憶されたそ
れぞれ異なったテーブルの中から指定に応じたテーブル
が選択され、さらに選択されたテーブルから過剰加熱温
度Ｔ２１の設定値（定着適正温度Ｔ２と過剰加熱温度Ｔ
２１との温度差ΔＴ２の設定）と、指定に応じた設定値
の過剰加熱温度Ｔ２１にて維持する時間（過剰加熱温度
維持時間）Δｔ２の設定値とが参照されて設定され、熱
線定着ローラ１７ａの温度制御が行われる。プリント動
作が既に行われ、熱線定着ローラ１７ａが暖まっている
場合は、その時点での熱線定着ローラ１７ａの温度によ
り、時には下側の定着ローラ４７ａの温度を加味して過
剰加熱温度Ｔ２１の設定（定着適正温度Ｔ２と過剰加熱
温度Ｔ２１との温度差ΔＴ２の設定）や過剰加熱温度Ｔ
２１にて維持する時間（過剰加熱温度維持時間）Δｔ２
の再設定が行われる。

【００７０】上記により、表面の熱線吸収層が加熱さ
れ、更に所定時間熱線定着用回転部材の内部が加熱され
た後プリントスタートが可能とされ、低温定着オフセッ
トが防止された制御のクイックスタート（急速加熱）が
可能な定着装置が可能となる。

【００７１】実施形態２また前記の定着装置においては、表面の熱線吸収層は早
く温度上昇するが熱線定着用回転部材の内部は温度上昇
しづらく、また下側の定着用回転部材も同様に十分に暖
まっていないので、熱線定着用回転部材或いは下側の定
着用回転部材の表面温度の検知のみでは適正な温度制御
が行われず、低温定着オフセットを生じ易い。それ故強
制的に短い一定時間（数秒間）熱線定着用回転部材の熱
線照射手段をｏｎ或いはｏｆｆ状態を維持して、周囲の
伝熱の状態（温度上昇や温度低下）を見て熱線定着用回
転部材の内部温度及び下側の定着用回転部材を含めた温
度を予測して温度制御を行う。

【００７２】具体的な方法としての請求項１０ないし１
２にかかわる熱線定着用回転部材の温度制御の方法につ
いて、図１４または図１５、及び図１０、図１２を用い
て説明する。図１４は、請求項１０ないし１２にかかわ
る熱線定着用回転部材の予測温度制御を示す図であり、
図１５は、図１４の温度制御ブロック図である。

【００７３】図１４または図１５によれば、前記問題点
を解決するために熱線照射手段の強制的な一定時間のｏ
ｆｆでの表面温度の低下速度（温度勾配、１次微分値或
いは２次微分値等）或いは強制的な一定時間のｏｎでの
上昇速度（温度勾配、１次微分値或いは２次微分値等）
より内部温度を予測して熱線定着用回転部材である熱線
定着ローラ１７ａの温度制御を行う。前記実施形態１の
図１０にて説明した温度制御の場合での、熱線定着用回
転部材の内部温度を予測しての温度制御として、具体的
には図１４（Ａ）に示すように、熱線定着ローラ１７ａ
を定着適正温度Ｔ３まで上昇させ、その後熱線照射手段
であるハロゲンランプ１７１ｇを強制的に一定時間ｏｆ
ｆとして、温度下降方向を示す１次微分値（温度変化）
ΔＴ３１／Δｔ３１を測定し、ＲＯＭ内のテーブル（維
持時間決定テーブル）より定着適正温度Ｔ３での維持す
べき時間（維持時間）Δｔｘ１が決められる。また熱線
照射手段であるハロゲンランプ１７１ｇを強制的に一定
時間ｏｎとして、温度上昇方向を示す１次微分値（温度
変化）ΔＴ３２／Δｔ３２を測定し、ＲＯＭ内のテーブ
ルより定着適正温度Ｔ３で維持すべき時間（維持時間）
Δｔｘ２が決められる。強制的な一定時間のｏｆｆの
際、余り温度が下がらなかった場合は内部温度が暖まっ
ている状態なので維持時間を短く設定し、大きく温度が
下がってしまう場合は内部温度がまだ暖まっておらず冷
えている状態なので維持時間を長く設定し、維持時間の
経過の後にプリントスタート可能信号が出力される。ま
た強制的な一定時間のｏｎの際、温度が上昇傾向が大の
場合は内部温度が暖まっている状態なので維持時間を短
く設定し、温度の上昇が小の場合は内部温度がまだ暖ま
っておらず冷えている状態なので、維持時間を長く設定
し、維持時間の経過の後にプリントスタート可能信号が
出力される。また前記実施形態１の図１１にて説明した
温度制御の場合での、熱線定着用回転部材の内部温度を
予測しての温度制御としては、上述したと同様の制御が
図１４（Ｂ）の一点鎖線での円（ａ）や円（ｂ）に示す
位置において行われ、過剰加熱温度Ｔ３２にて維持され
るべき時間（過剰加熱温度維持時間）Δｔｘ３がテーブ
ル（維持時間決定テーブル）より決められ温度制御が行
われる。即ち図１４（Ａ），（Ｂ）の制御は、前記実施
形態１の図１０にて説明した定着適正温度Ｔ１にて維持
する所定時間（維持時間）Δｔ１の値や図１２にて説明
した過剰加熱温度Ｔ２１にて維持する時間（過剰加熱温
度維持時間）Δｔ２の値として用いることができるとい
うことである。テーブル（参照テーブル）より求められ
た定着適正温度Ｔ１にて維持する所定時間（維持時間）
Δｔ１の値や過剰加熱温度Ｔ２１にて維持する時間（過
剰加熱温度維持時間）Δｔ２の値がテーブルに記憶さ
れ、該テーブルの値に基づいて、定着適正温度Ｔ１にて
維持する所定時間（維持時間）Δｔ１の間や、過剰加熱
温度Ｔ２１にての維持する時間（過剰加熱温度維持時
間）Δｔ２の間の加熱制御が行われる。

【００７４】一般的には図１４（Ｃ）に示すように、熱
線照射手段であるハロゲンランプ１７１ｇを強制的に一
定時間ｏｆｆ或いはｏｎとして、下側の定着ローラ４７
ａを含んだ形での熱線定着ローラ１７ａの表面の熱線吸
収層１７１ｂの温度表面温度Ｔｘと熱線定着ローラ１７
ａの内部の温度から測定される温度勾配（温度変化）Δ
Ｔｘ／Δｔｘとをパラメータとし、その時点での定着適
正温度Ｔｘｃにするための維持時間（プリントスタート
可能迄の維持時間）Δｔｘｃが決められる（Δｔｘｃ＝
ｆ（Ｔｘ，（ΔＴｘ／Δｔｘ））。

【００７５】温度表面温度Ｔｘと温度勾配（温度変化）
ΔＴｘ／Δｔｘとをパラメータとし、その時点での定着
適正温度Ｔｘｃにするための維持時間（プリントスター
ト可能迄の維持時間）Δｔｘｃは、予め測定によりプリ
ント枚数（連続プリント枚数）や厚紙、薄紙、ＯＨＴ
（オーバヘッドトランスペアレンシ）等の転写材の種類
や転写材サイズ等に基づいたそれぞれに異なるテーブル
（維持時間決定テーブル）として決定されて記憶部のＲ
ＯＭに記憶されている。プリント枚数（連続プリント枚
数）や厚紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘッドトランスペア
レンシ）等の転写材の種類や転写材サイズ等の指定或い
は指定による制御部からの指令により、ＲＯＭ内に記憶
されたそれぞれ異なったテーブル（維持時間決定テーブ
ル）の中から指定に応じたテーブル（維持時間決定テー
ブル）が選択され、さらに選択されたテーブル（維持時
間決定テーブル）から、その時点での温度表面温度Ｔｘ
と温度勾配（温度変化）ΔＴｘ／Δｔｘとに対応した、
その時点での定着適正温度Ｔｘｃにするための維持時間
（プリントスタート可能迄の維持時間）Δｔｘｃの値が
参照されて設定され、熱線定着ローラ１７ａの内部温度
を予測した温度制御が行われる。

【００７６】上記の如く、熱線定着用回転部材表面温度
と温度変化とにより熱線定着用回転部材の内部温度を予
測して温度制御を行うことにより、内部が適正に加熱さ
れ、表面の熱線吸収層が常に定着適正温度に保たれ、低
温定着オフセットが防止された制御のクイックスタート
（急速加熱）が可能な定着装置が可能となる。

【００７７】実施形態３また従来の熱ローラにおいては、ハロゲンランプにより
熱伝導性の良い金属性パイプの内側より加熱し、金属性
パイプの外側（外周面）には熱伝導性が悪いゴムローラ
層を設けて構成されるので、応答性が悪くクイックスタ
ート（急速加熱）に限界があった。且つ内部が外部より
高い温度となっており、ゴムローラ層が劣化するという
問題があった。これに対し前記の定着装着においては、
表面の熱線吸収層は早く温度上昇させることができる
が、熱線定着用回転部材の内部は冷えており温度が低
く、また下側の定着ローラも同様に十分に暖まっていな
いので、かかるタイプの熱線定着用回転部材の昇温技術
が必要となる。

【００７８】これを解決するための請求項１３ないし１
６にかかわる熱線定着用回転部材の温度制御の方法につ
いて、図１６ないし図１９、及び図７、図８を用いて説
明する。図１６は、従来の熱ローラの温度制御を示す図
であり、図１７は、請求項１３ないし１６にかかわる熱
線定着用回転部材の温度制御を示す図であり、図１８
は、図１７の熱線定着用回転部材に用いられる熱線照射
手段の電力レベルの設定を示す図であり、図１９は、図
１７の温度制御ブロック図である。

【００７９】図１６ないし図１９によれば、図７及び図
８にて説明したように従来の熱ローラ９７１では熱伝導
が悪く、表面迄の加熱時間を要する。図１６の曲線
（ａ）に示すように、従来の温度制御での単なるハロゲ
ンランプＦａのｏｎ−ｏｆｆによる温度制御では、定着
適正温度Ｔ４以上にオーバーシュートする。このため図
１６の曲線（ｂ）に示すように、定着適正温度Ｔ４に到
達する以前から、例えばＰＩＤ制御を用いた予測制御を
用い、予測制御により熱ローラ９７１の温度制御を行っ
ている。このため、プリントスタートが可能となる定着
適正温度Ｔ４に到達する迄の時間がかなり長くなる。

【００８０】これを解決するための本実施形態における
温度制御では、図１７に示すように、熱線定着ローラ１
７ａの表面温度が定着適正温度Ｔ４になる迄は熱線照射
手段であるハロゲンランプ１７１ｇを１００％フル点灯
とする最大消費電力条件で加熱し、表面温度がプリント
スタート可能な定着適正温度Ｔ４に到達した後、例えば
ｏｎ−ｏｆｆ制御や位相制御により熱線定着ローラ１７
ａの温度制御を行う。熱線定着ローラ１７ａの熱線吸収
層１７１ｂの表面発熱の為、表面より内部の温度が低い
ため、ハロゲンランプ１７１ｇをｏｎのみで１００％フ
ル点灯し定着適正温度Ｔ４迄温度を上げても、電源を切
れば直ぐに定着適正温度Ｔ４以下に下がるので、定着適
正温度Ｔ４に昇温時の表面温度はオーバーシュートする
心配がない。これは、ハロゲンランプ１７１ｇの加熱を
ｏｆｆすると、熱線定着ローラ１７ａの表面の熱が内部
に拡散されて表面温度が低下するためである。また定着
適正温度Ｔ４に昇温後の温度制御においてもリップルも
少ない。

【００８１】前述の如く、熱線定着ローラ１７ａの表面
温度が定着適正温度Ｔ４になる迄はハロゲンランプ１７
１ｇを１００％フル点灯とする最大消費電力条件で加熱
し、表面温度がプリントスタート可能な定着適正温度Ｔ
４に到達した後、温度制御を行う。定着適正温度Ｔ４に
昇温後の温度制御モードとしては、通常位相制御を行
う。より細かな温度制御を行うには熱線照射手段である
ハロゲンランプ１７１ｇに図１８の曲線（ａ）に示すよ
うな大電圧のｓｉｎ波形の電圧や曲線（ｂ）に示すよう
な小電圧のｓｉｎ波形の電圧を印加できる多段階の電力
レベルの設定と位相制御とを組み合わせて多段階の温度
制御を行うこともできる。

【００８２】温度センサＴＳ１の温度検知により熱線定
着ローラ１７ａの表面温度が定着適正温度Ｔ４に昇温さ
れた時点で、プリントスタート可能信号が制御部より出
力（画像形成装置が図１にて説明したプリンタ上部に原
稿画像読取部を有する複写機の場合はプリントスタート
可能信号が制御部から不図示の操作部等に出力）され、
プリントスタートが行われる。

【００８３】定着適正温度Ｔ４の設定値は、予め測定に
よりプリント枚数（連続プリント枚数）や厚紙、薄紙、
ＯＨＴ（オーバヘッドトランスペアレンシ）等の転写材
の種類や転写材サイズ等に基づいたそれぞれに異なる値
のテーブル（参照テーブル）として決定されて記憶部の
ＲＯＭに記憶されている。プリント枚数（連続プリント
枚数）や厚紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘッドトランスペ
アレンシ）等の転写材の種類や転写材サイズ等の指定或
いは指定による制御部からの指令により、ＲＯＭ内に記
憶されたそれぞれ異なったテーブルの中から指定に応じ
たテーブルが選択され、さらに選択されたテーブルから
定着適正温度Ｔ４が参照されて設定され、熱線定着ロー
ラ１７ａの温度制御が行われる。

【００８４】上記により、表面の熱線吸収層は急速に定
着適正温度に昇温されるが、内部は温度が低い熱線照射
を用いたタイプの熱線定着用回転部材の、クイックスタ
ート（急速加熱）が可能な定着装置の昇温技術が可能と
なる。

【００８５】実施形態４また前記の定着装置においては、転写材の種類のみでな
く、熱線定着用回転部材の内部温度や熱線定着用回転部
材と対向して熱線定着用回転部材の下側に配置される定
着用回転部材の温度等の影響もあり、熱線定着用回転部
材の表面の熱線吸収層は早く温度上昇するが内部は温度
上昇しづらく、また下側の定着ローラも同様に十分に暖
まっていないので、温度低下の早い熱線定着用回転部材
に対して、即応性の高い対応の温度制御が必要となる。

【００８６】これを解決するための請求項１７ないし１
９にかかわる熱線定着用回転部材の温度検知手段の配置
について、図２０ないし図２３を用いて説明する。図２
０は、請求項１７ないし１９にかかわる熱線定着用回転
部材の温度検知手段の配置を示す図であり、図２１は、
図２０の温度制御ブロック図であり、図２２は、図２０
による温度検知手段の温度検知位置での温度差を示す図
であり、図２３は、図２０の温度検知手段の検知温度の
変化と熱線定着用回転部材への供給電力を示す図であ
る。

【００８７】図２０ないし図２３によれば、転写材の種
類のみでなく、熱線定着用回転部材である熱線定着ロー
ラ１７ａの内部温度や熱線定着ローラ１７ａと対向して
熱線定着ローラ１７ａの下側に配置される定着用回転部
材である定着ローラ４７ａの温度等の影響もあり、熱線
定着ローラ１７ａの表面の熱線吸収層１７１ｂは早く温
度上昇するが内部は温度上昇しづらいので、温度低下の
早い熱線定着ローラ１７ａに対して、熱線定着ローラ１
７ａ表面のニップ部Ｎ前後（熱線定着ローラ１７ａの回
転方向の上流側及び下流側）の温度を検知して温度制御
を行うことにより、即応性の高い対応を図るものであ
る。具体的には図２０に示すように、熱線定着ローラ１
７ａの回転方向でニップ部Ｎの上流側に温度検知手段と
しての温度センサＴＳａを、また下流側に温度センサＴ
Ｓｂをそれぞれ設け、ニップ部Ｎの前後（上流側及び下
流側）の温度を測定し、温度センサＴＳａと温度センサ
ＴＳｂとの温度差から熱線定着ローラ１７ａの温度制御
を行う。温度センサＴＳａは下層からの熱伝導やハロゲ
ンランプ１７１ｇから与えられた熱により上昇された熱
線定着ローラ１７ａの温度（記録紙Ｐのトナー像の定着
直前の温度）を検知する。また、温度センサＴＳｂは定
着により記録紙Ｐや定着ローラ４７ａに取られることに
より低下した熱線定着ローラ１７ａの温度（記録紙Ｐの
トナー像の定着直後の温度）を検知する。

【００８８】熱線定着ローラ１７ａの温度制御が図２１
に示すように、熱線定着ローラ１７ａの回転方向で、ニ
ップ部Ｎの上流側に設けられる温度センサＴＳａの温度
Ｔ５の検知と下流側に設けられる温度センサＴＳｂの温
度Ｔ６の検知とにより、温度センサＴＳａの測定する温
度Ｔ５と温度センサＴＳｂの測定する温度Ｔ６との温度
差（Ｔ５−Ｔ６）が計測され、温度Ｔ５と温度差（Ｔ５
−Ｔ６）から、記憶部のＲＯＭ内のテーブルを用いて供
給電力が決定され、該供給電力が制御部を通してハロゲ
ンランプ１７１ｇに供給され、熱線定着ローラ１７ａの
温度設定（表面温度設定）の制御が行われる。即ち、温
度Ｔ５と温度差（Ｔ５−Ｔ６）とからの供給電力は、予
め測定によりプリント枚数（連続プリント枚数）や厚
紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘッドトランスペアレンシ）
等の転写材の種類や転写材サイズ等に基づいたそれぞれ
に異なる値のテーブル（参照テーブル）として決定され
て記憶部のＲＯＭに記憶されている。プリント枚数（連
続プリント枚数）や厚紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘッド
トランスペアレンシ）等の転写材の種類や転写材サイズ
等の指定或いは指定による制御部からの指令により、Ｒ
ＯＭ内に記憶されたそれぞれ異なったテーブルの中から
指定に応じたテーブルが選択され、さらに選択されたテ
ーブルから供給電力の設定値が参照されて設定され、熱
線定着ローラ１７ａの温度制御が行われる。温度Ｔ５と
温度Ｔ６から供給電力を計算し、該供給電力をハロゲン
ランプ１７１ｇに供給し、熱線定着ローラ１７ａの温度
設定（表面温度設定）の制御を行うことも可能である。

【００８９】温度センサＴＳａの位置での温度Ｔ５と温
度センサＴＳｂの位置での温度Ｔ６との温度差（Ｔ５−
Ｔ６）は、ウォーミングアップ直後である初期において
は図２２の矢線（ａ）で示すように高く、後期において
は図２２の矢線（ｂ）で示すように低い傾向がある。即
ち、電源ｏｎ後の、温度センサＴＳａの測定する温度Ｔ
５と温度センサＴＳｂの測定する温度Ｔ６とは、それぞ
れ図２３の曲線（ａ）と図２３の曲線（ｂ）とで示すよ
うに推移する。初期は熱線定着ローラ１７ａの内部や定
着ローラ４７ａが暖まっていない為、温度センサＴＳａ
の示す温度Ｔ５の低下が大きい。従って、図２３の曲線
（ｃ）に示すように、温度Ｔ５と温度差（Ｔ５−Ｔ６）
とから温度設定Ｔ５を高くすべくハロゲンランプ１７１
ｇへの供給電力を制御する（一般に図２２にて説明した
温度差（Ｔ５−Ｔ６）が大きい場合にはハロゲンランプ
１７１ｇへの供給電力を高く、また温度差（Ｔ５−Ｔ
６）が小さい場合にはハロゲンランプ１７１ｇへの供給
電力量を低く、温度差に比例してハロゲンランプ１７１
ｇへの供給電力を制御する）。

【００９０】上記により、温度低下の早い熱線定着用回
転部材に対して、即応性の高い対応の温度制御が可能
で、クイックスタート（急速加熱）が可能な定着装置が
可能となる。

【００９１】実施形態５また上記の定着方法を用いる画像形成装置においては、
熱線定着用回転部材の内部の温度や、熱線定着用回転部
材及び熱線定着用回転部材と対向して設けられる定着用
回転部材の温度や、転写材の種類やサイズ等によって連
続プリント能力が異なる。

【００９２】上記問題点を解決するための請求項２０な
いし２５にかかわる熱線定着用回転部材のウォーミング
アップ時間の制御の方法について、図２４ないし図２７
を用いて説明する。図２４は、請求項２０ないし２５に
かかわる熱線定着用回転部材のウォーミングアップ時間
を示す図であり、図２５は、図２４の温度制御ブロック
図であり、図２６は、請求項２１の説明図であり、図２
７は、請求項２２の説明図である。

【００９３】図２４はプリントスタート可能信号を中心
に、その前のウォーミングアップ時間を含む昇温状態と
プリントに伴う温度低下とを示したものであるが、熱線
定着用回転部材である熱線定着ローラ１７ａは、表面が
加熱されても内部がつめたいので、連続プリント可能と
するまで暖める迄は時間がかかる。即ち、図２４の曲線
（ａ）に示すように、ウォーミングアップ時間を長く
し、定着適正温度Ｔ７に昇温されてからの時間も長く取
ってプリントスタート可能信号が出力される場合は、熱
線定着ローラ１７ａが十分に暖められプリント指令によ
る連続プリントに対応可能であるが、図２４の曲線
（ｃ）や曲線（ｄ）に示すように、ウォーミングアップ
時間が短く、定着適正温度Ｔ７に昇温されてからの時間
も短くてプリントスタート可能信号が出力される場合
は、プリント指令による連続プリントでの熱線定着ロー
ラ１７ａの表面温度が直ぐに低下し、多数枚の連続プリ
ントには対応し難い。

【００９４】このため、図２５の温度制御ブロック図に
示すように、連続プリント枚数や厚紙、薄紙、ＯＨＴ
（オーバヘッドトランスペアレンシ）等の転写材の種類
や転写材サイズ等の出力形態の指示に応じてウォーミン
グアップ時間を変更する。例えば連続プリント枚数が１
〜２枚の時は図２４の曲線（ｄ）のモードで、連続プリ
ント枚数が３〜５枚の時は図２４の曲線（ｃ）のモード
で、連続プリント枚数が６〜１０枚の時は図２４の曲線
（ｂ）のモードで、また連続プリント枚数が１１枚以上
の時は図２４の曲線（ａ）のモードでそれぞれウォーミ
ングアップが行われてプリントスタート可能信号が出力
され、プリント指令による連続プリントが行われる。プ
リント後、再度プリントする場合は、熱線定着ローラ１
７ａの温度または履歴によりウォーミングアップを再設
定する。このウォーミングアップ時間の設定は既に説明
した実施形態１ないし３における方法を用いることが好
ましい。

【００９５】また図２６に示すように、出力形態によ
り、例えば図２４にて前述した曲線の何れかのモードが
選択されてウォーミングアップ時間が決められ、出力形
態の指示で加熱（ウォーミングアップ）が開始される
が、決められたウォーミングアップ時間完了以前にプリ
ント指令が来たら、プリント指令後、ウォーミングアッ
プ時間完了までの待ち時間Δｔａを待って、プリントス
タート可能信号の出力によりプリントスタートが行われ
る。即ち、画像形成装置のプリント指令が出力形態の指
示より遅く出力される場合は、出力形態の指示でウォー
ミングアップを開始しておき、後で出力されるプリント
指令により、プリントスタートとの待ち時間を設定する
ものである。ウォーミングアップ時間完了後にプリント
指令が来たらプリント指令の出力により直ぐにプリント
スタートが開始される。

【００９６】また図２７に示すように、プリント指令に
より加熱（ウォーミングアップ）が開始されるが、出力
形態の指示が出されておらず出力形態が決まっていない
ので、例えば図２４にて前述した曲線（ａ）の最もウォ
ーミングアップ時間の長いモードが選択されてウォーミ
ングアップが行われ、決められたウォーミングアップ時
間完了以前に出力形態の指示が来たら、出力形態の指示
後、ウォーミングアップ時間完了までの待ち時間Δｔｂ
を待って、プリントスタート可能信号の出力によりプリ
ントスタートが行われる。即ち、画像形成装置のプリン
ト指令が出力形態の指示より早く出力される場合は、プ
リント指令でウォーミングアップを開始しておき、後で
出力される出力形態の指示により、プリントスタートと
の待ち時間を設定するものである。この際出力形態の指
示がさらに長いウォーミングアップ時間を設定し、さら
に待ち時間を長く設定する必要のある場合もある。ウォ
ーミングアップ時間完了後に出力形態の指示が来たら出
力形態の指示の出力により直ぐにプリントスタートが開
始される。

【００９７】また、図１の画像形成装置にて説明したプ
リンタ、ＦＡＸ等では、ウォーミングアップ時間を短縮
するために、先ずプリント指令をさきに出し、ウォーミ
ングアップを開始させる。次に画像データを含んだ出力
形態の指示を転送する。図１にて説明した画像形成装置
の上部に画像読取部を設けた複写機では、連続プリント
枚数や厚紙、薄紙、ＯＨＴ（オーバヘッドトランスペア
レンシ）等の転写材の種類や転写材サイズ等の出力形態
の指示や選択を始めたらウォーミングアップを開始させ
る。出力形態の指示がなにもないときでのプリント指令
では１枚プリントとする。複写機でさらにＡＤＦを用い
て、出力形態の指示がなにもないときでのプリント指令
では規定時間のウォーミングアップを行う。

【００９８】上記の如く、画像形成装置の出力形態の指
示或いはプリント指令の何れか一方を優先してウォーミ
ングアップを開始することも可能である。

【００９９】また、画像形成装置の出力形態の指示或い
はプリント指令の何れか早い方を優先してウォーミング
アップを開始することも可能であり、画像形成装置の出
力形態の指示が早く、出力形態の指示によりウォーミン
グアップを開始する場合は、図２６にて説明した如き制
御を行う。またプリント指令の指示が早く、プリント指
令によりウォーミングアップを開始する場合は、図２７
にて説明した如き制御を行う。

【０１００】上記により、出力形態に応じて熱線定着用
回転部材のウォーミングアップ時間を変更することによ
り、熱線定着用回転部材の内部の温度や、熱線定着用回
転部材及び熱線定着用回転部材と対向して設けられる定
着用回転部材の温度や、転写材の種類やサイズ等によっ
て異なる連続プリント能力に対応した、クイックスター
ト（急速加熱）が可能な定着装置を有する画像形成装置
が可能となる。

【０１０１】なお、上記における熱線定着用回転部材と
して、透光性基体、弾性層及び熱線吸収層をその順の設
けた層構成としたが、弾性層を設けずに、透光性基体の
外側（外周面）に熱線吸収層を設けて熱線定着用回転部
材を形成したものも本発明に含まれるものである。

【０１０２】

【発明の効果】請求項１ないし９によれば、表面の熱線
吸収層が加熱され、更に所定時間熱線定着用回転部材の
内部が加熱された後プリントスタートが可能とされ、低
温定着オフセットが防止された制御のクイックスタート
（急速加熱）が可能な定着装置が可能となる。

【０１０３】請求項１０ないし１２によれば、熱線定着
用回転部材表面温度と温度変化とにより熱線定着用回転
部材の内部温度を予測して温度制御を行うことにより、
内部が適正に加熱され、表面の熱線吸収層が常に定着適
正温度に保たれ、低温定着オフセットが防止された制御
のクイックスタート（急速加熱）が可能な定着装置が可
能となる。

【０１０４】請求項１３ないし１６によれば、表面の熱
線吸収層は急速に定着適正温度に昇温されるが、内部は
温度が低い熱線照射を用いたタイプの熱線定着用回転部
材の、クイックスタート（急速加熱）が可能な定着装置
の昇温技術が可能となる。

【０１０５】請求項１７ないし１９によれば、温度低下
の早い熱線定着用回転部材に対して、即応性の高い対応
の温度制御が可能で、クイックスタート（急速加熱）が
可能な定着装置が可能となる。

【０１０６】請求項２０ないし２５によれば、出力形態
に応じて熱線定着用回転部材のウォーミングアップ時間
を変更することにより、熱線定着用回転部材の内部の温
度や、熱線定着用回転部材及び熱線定着用回転部材と対
向して設けられる定着用回転部材の温度や、転写材の種
類やサイズ等によって異なる連続プリント能力に対応し
た、クイックスタート（急速加熱）が可能な定着装置を
有する画像形成装置が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各請求項にかかわる定着装置及びこれ
を用いる画像形成装置の一実施形態を示すカラー画像形
成装置の断面構成図である。

【図２】図１の像形成体の側断面図である。

【図３】各請求項にかかわる定着装置の構造を示す説明
図である。

【図４】図３のロール状の熱線定着用回転部材の拡大断
面構成図である。

【図５】図３のロール状の熱線定着用回転部材の熱線吸
収層の濃度分布を示す図である。

【図６】図３のロール状の熱線定着用回転部材の透光性
基体の外径と厚さとを示す図である。

【図７】従来の熱ローラの温度分布を示す図である。

【図８】図７の熱ローラの昇温曲線を示す図である。

【図９】図３の熱線定着用回転部材の各層の温度分布を
示す図である。

【図１０】請求項１ないし４にかかわる熱線定着用回転
部材の温度制御を示す図である。

【図１１】図１０の温度制御ブロック図である。

【図１２】請求項５ないし９にかかわる熱線定着用回転
部材の温度制御を示す図である。

【図１３】図１２の温度制御ブロック図である。

【図１４】請求項１０ないし１２にかかわる熱線定着用
回転部材の予測温度制御を示す図である。

【図１５】図１４の温度制御ブロック図である。

【図１６】従来の熱ローラの温度制御を示す図である。

【図１７】請求項１３ないし１６にかかわる熱線定着用
回転部材の温度制御を示す図である。

【図１８】図１７の熱線定着用回転部材に用いられる熱
線照射手段の電力レベルの設定を示す図である。

【図１９】図１７の温度制御ブロック図である。

【図２０】請求項１７ないし１９にかかわる熱線定着用
回転部材の温度検知手段の配置を示す図である。

【図２１】図２０の温度制御ブロック図である。

【図２２】図２０による温度検知手段の温度検知位置で
の温度差を示す図である。

【図２３】図２０の温度検知手段の検知温度の変化と熱
線定着用回転部材への供給電力を示す図である。

【図２４】請求項２０ないし２５にかかわる熱線定着用
回転部材のウォーミングアップ時間を示す図である。

【図２５】図２４の温度制御ブロック図である。

【図２６】請求項２１の説明図である。

【図２７】請求項２２の説明図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１スコロトロン帯電器１２露光光学系１３現像器１７定着装置１７ａ熱線定着ローラ１７１ａ透光性基体１７１Ｂ兼用層１７１ｂ熱線吸収層１７１ｃ離型層１７１ｄ弾性層１７１ｇ，４７１ｃ，ＦａハロゲンランプＦ１熱線フィラメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写材上のトナー像を加熱と加圧とによ
り前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前記熱線に対し
て透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材の表面温度が定着適正温度に到
達後、前記定着適正温度にて所定時間の加熱の後に定着
を可能とする制御を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記透光性基体の外側で、前記熱線吸収
層の内側に弾性層或いは断熱層を設けることを特徴とす
る請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記所定時間はプリント枚数により設定
されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着
装置。
【請求項４】前記所定時間は前記熱線定着用回転部材
の温度により設定されることを特徴とする請求項１〜３
の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】転写材上のトナー像を加熱と加圧とによ
り前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前記熱線に対し
て透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材の表面温度を定着適正温度を越
えて過剰加熱温度に昇温させ、前記過剰加熱温度にて加
熱した後、再度前記定着適正温度に低下させて定着可能
とする制御を行うことを特徴とする定着装置。
【請求項６】前記透光性基体の外側で、前記熱線吸収
層の内側に弾性層或いは断熱層を設けることを特徴とす
る請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】前記過剰加熱温度の設定や前記過剰加熱
温度の時間の設定はプリント枚数により設定されること
を特徴とする請求項５または６に記載の定着装置。
【請求項８】前記過剰加熱温度の設定や前記過剰加熱
温度の時間の設定は前記熱線定着用回転部材の温度によ
り設定されることを特徴とする請求項５〜７の何れか１
項に記載の定着装置。
【請求項９】プリント動作に先立ち、前記定着用回転
部材を前記過剰加熱温度に昇温することを特徴とする請
求項５〜８の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】転写材上のトナー像を加熱と加圧とに
より前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前記熱線に対し
て透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材の表面温度と温度変化とにより
前記熱線定着用回転部材の内部温度を予測し、前記熱線
定着用回転部材の温度制御を行うことを特徴とする定着
装置。
【請求項１１】前記透光性基体の外側で、前記熱線吸
収層の内側に弾性層或いは断熱層を設けることを特徴と
する請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】前記熱線定着用回転部材の表面温度と
前記温度変化とに基づくテーブルを有することを特徴と
する請求項１０または１１に記載の定着装置。
【請求項１３】転写材上のトナー像を加熱と加圧とに
より前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前記熱線に対し
て透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材の定着適正温度迄の上昇が、前
記熱線照射手段に最大消費電力を印加すると共に、前記
定着適正温度に到達後は温度制御を行うことを特徴とす
る定着装置。
【請求項１４】前記透光性基体の外側で、前記熱線吸
収層の内側に弾性層或いは断熱層を設けることを特徴と
する請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】前記温度制御は位相制御であることを
特徴とする請求項１３または１４に記載の定着装置。
【請求項１６】多段階の電力レベルの設定により、定
着適正温度設定後の多段階の温度制御を行うことを特徴
とする請求項１３または１４に記載の定着装置。
【請求項１７】転写材上のトナー像を加熱と加圧とに
より前記転写材に固定する定着装置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前記熱線に対し
て透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を形成し、前記熱線定着用回転部材のニップ部の前後に温度検知手
段を設け、それぞれの温度検知手段の温度差に応じて前
記熱線定着用回転部材の設定温度を変更すべく行うこと
を特徴とする定着装置。
【請求項１８】前記透光性基体の外側で、前記熱線吸
収層の内側に弾性層或いは断熱層を設けることを特徴と
する請求項１７に記載の定着装置。
【請求項１９】前記温度差に比例して前記設定温度を
高くすべく供給電力量を制御することを特徴とする請求
項１７または１８に記載の定着装置。
【請求項２０】転写材上のトナー像を加熱と加圧とに
より前記転写材に固定する定着装置を有する画像形成装
置において、熱線を発光する熱線照射手段と、該熱線照射手段を中心として配設され、前記熱線に対し
て透光性を有する円筒状の透光性基体と、該透光性基体の外側に前記熱線を吸収する熱線吸収層と
を設けてロール状の熱線定着用回転部材を設けると共
に、前記熱線定着用回転部材と対向して定着用回転部材を設
けて前記定着装置を形成し、前記画像形成装置の出力形態に応じて前記熱線定着用回
転部材のウォーミングアップ時間を変更することを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２１】前記透光性基体の外側で、前記熱線吸
収層の内側に弾性層或いは断熱層を設けて前記定着装置
のロール状の熱線定着用回転部材を形成することを特徴
とする請求項２０に記載の画像形成装置。
【請求項２２】前記画像形成装置のプリント指令が出
力形態の指示より遅く出力される場合は、前記出力形態
の指示でウォーミングアップを開始しておき、後で出力
されるプリント指令により、プリントスタートとの待ち
時間を設定することを特徴とする請求項２０または２１
に記載の画像形成装置。
【請求項２３】前記画像形成装置のプリント指令が出
力形態の指示より早く出力される場合は、前記プリント
指令でウォーミングアップを開始しておき、後で出力さ
れる出力形態の指示により、プリントスタートとの待ち
時間を設定することを特徴とする請求項２０または２１
に記載の画像形成装置。
【請求項２４】前記画像形成装置の出力形態の指示或
いはプリント指令の何れか一方を優先してウォーミング
アップを開始することを特徴とする請求項２０または２
１に記載の画像形成装置。
【請求項２５】前記画像形成装置の出力形態の指示或
いはプリント指令の何れか早い方を優先してウォーミン
グアップを開始することを特徴とする請求項２０または
２１に記載の画像形成装置。