JPH07129025A

JPH07129025A - 熱定着装置

Info

Publication number: JPH07129025A
Application number: JP5294261A
Authority: JP
Inventors: Naohisa Kinoshita; 尚久木下
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-19
Also published as: US5506667A

Abstract

(57)【要約】【目的】種々の幅の用紙についてジャムを迅速に検出
できると共に、種々の厚さの用紙に所定の熱量を与え良
好な定着を行い得る熱定着装置を提供する。【構成】用紙幅を検出し（ステップ５２）、検出した
用紙幅に対応する値（中心電流値Ｉａ、非許容幅Ｃ、制
御幅Ｄ）をテーブル１４０を参照して得て（ステップ５
３）、制御値として設定する（ステップ５４）。そし
て、加熱ローラ３０に流れる電流Ｉを検出し（ステップ
５５）、電流Ｉが該中心電流値Ｉａからの非許容幅Ｃを
越える場合には（判断ステップ５６、５７がＹｅｓ）、
電源回路１１０をオフする（ステップ６４）。一方、電
流Ｉが、該中心電流値Ｉａからの制御幅Ｄを越える場合
には（判断ステップ５８、５９がＹｅｓ）、電流Ｉが該
制御幅Ｄ内に納まるように電流値を調整する（ステップ
６１、６２）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式のプリン
タやコピー等で用いられるトナーを用紙に熱定着するた
めの熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナーを用紙に定着するための熱
定着装置においては、ハロゲンヒータを用いたヒートロ
ーラが主として採用されている。ヒートローラは、アル
ミニウム又はステンレス鋼等の熱伝導の良い材料で形成
した中空円筒状ローラからなっており、このヒートロー
ラは、その中空部内で固定したハロゲンヒータの外周に
沿い回転するように構成されて、用紙とトナーの定着に
必要な熱と密着力を得るようになっている。さらに、耐
熱性シリコンゴム等で構成してなるプレッシャローラが
採用され、ヒートローラとの間において、トナー像を転
写した用紙等を挟んで適当な圧接力と密着性を得るに必
要なニップ領域を形成するようになっている。

【０００３】また、このような熱定着装置においては、
温度センサが、ヒートローラに接するように設けられ、
その検出結果に応じハロゲンヒータに印加される電力を
調整することによりハロゲンヒータからの供給熱量を制
御して、ヒートローラの表面温度を一定に保つようにな
っている。さらに、温度ヒューズが、ヒートローラ近傍
に設けられ、熱定着装置の何らかのトラブルの発生によ
りハロゲンヒータから出る熱量の制御が困難になったと
きにハロゲンヒータに印加される電力を遮断して火災等
を防止するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに構成された熱定着装置では、定着時及びその前後に
おいて、ハロゲンヒータの加熱によって、紙やトナーと
接する部分以外のヒートローラの部分やヒートローラの
軸受、更には、ハロゲンヒータの回りの空気まで加熱さ
れて高温状態にさらされてしまう。このため、次のよう
な種々の問題があった。第１に、上述したヒートロー
ラ、プレッシャローラ、温度センサや温度ヒューズを支
持する軸受等の部材を、耐熱性の高い樹脂や金属等で構
成しなければならないという不具合があった。特に、ヒ
ートローラの回転部の軸受等には高い耐熱性が要求され
るという不具合があった。また、上述のような加熱によ
り、熱定着装置のほぼ全体が高温状態に保たれるので、
定着時に用紙ジャム等が生じたとき使用者が熱定着装置
付近の用紙を排除しようとしたり使用者が誤って熱定着
装置に触れたりした場合に、火傷等の怪我をしないよう
に、断熱性保護部材からなるカバーによって、熱定着装
置の外周をすっかり覆い隠す必要があった。さもなけれ
ば、使用者の手が触れることができないような場所に熱
定着装置を設置しなければならず、熱定着装置の構造が
複雑になったり装置自体が大型化してしまうという欠点
があった。

【０００５】第２に、熱定着装置の外周に位置する各構
成部材が同熱定着装置からの熱による影響を受けないよ
うにするため、当該各構成部材を熱定着装置から離して
設置したり、或いは他の装置（感光体、現像器、スキャ
ナ、トナー等）との間に断熱部材或いは排気用のファン
等を設ける必要があった。このため、プリンタやコピー
機の構造が複雑になり大型化してしまうという欠点があ
った。第３に、初期状態からの電源の投入後ヒートロー
ラの表面温度が実際の定着温度に達するまでには、ハロ
ゲンヒータの点灯後ハロゲンヒータの熱がヒートローラ
の内周面に伝わってヒートローラ全体の温度を上昇させ
る必要があった。このため、電源の投入後定着の開始ま
での間に、ある程度の立ち上がり時間が必要となり、使
用者にとって不便であった。第４に、上述のようにヒー
トローラの全体から外部に放出される発熱は、本来の目
的以外の不要な発熱も含むため、これに伴い消費される
電力が非常に大きいという欠点があった。

【０００６】第５に、熱定着装置の立ち上がり時間を少
しでも短くするためには、電源の投入後実際の定着開始
前の時間の間にヒートローラの温度をある一定の温度に
保つための予熱処理が必要とされる。その結果、熱定着
装置による実際の定着がなされていないにもかかわら
ず、多量の電力が消費されてしまうという重大な欠点が
あった。第６に、このような定着装置では、効率を上げ
たり立ち上がり時間を短くするために各構成部の熱容量
を小さくする設計が取られている。この場合には、ヒー
トローラの用紙が通っていない部分（非通紙部）の温度
が過剰に上昇する、所謂非通紙部昇温が起こり易くなる
傾向がある。これは、熱容量を小さくするためにヒート
ローラの断面積を小さくすると長手方向の見かけ上の熱
伝導が悪化するため、部分的に滞留した熱が長手方向に
逃げにくくなるために発生するものと考えられる。そこ
で、本発明は、以上のようなことに対処すべく、消費電
力が少なく、発熱の立ち上がりの応答がよく、かつ熱定
着部近傍の構成部や各種構成部材に熱的な悪影響を与え
ることなく、熱定着を適正に行えるような簡単な構成の
加熱ローラを採用した。この構成の加熱ローラを採用す
る際に、種々の幅の用紙についてジャムが発生した場合
にこれを如何にして迅速に検出するか、また、種々の幅
及び厚さの用紙を如何にして適切な熱量を与え良好な定
着を行うかという問題が生じた。

【０００７】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、種々の幅の用紙についてジャムを
迅速に検出できる熱定着装置を提供することを目的とす
る。また、本発明は、種々の幅及び厚さの用紙に所定の
熱量を与え良好な定着を行い得る熱定着装置の提供を目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決にあた
り、本発明においては、静止部材に回転可能に軸支され
ると共に、その回転軸に略同心的に設けられて複数の貫
通穴を形成してなる円筒状絶縁弾性層と、この絶縁弾性
層に略同心的に嵌装されて前記各貫通穴内にそれぞれ挿
入した各電極部を有する円筒状電極層と、前記絶縁弾性
層を介し前記電極層に対向するように前記絶縁弾性層に
略同心的に嵌装された円筒状抵抗層から成る加熱ローラ
と、この加熱ローラとの当接のもとに用紙を挟持するた
めのニップ部を形成するように前記静止部材に回転可能
に軸支されたプレッシャローラと、前記加熱ローラの前
記電極層と前記抵抗層との間に電力を供給する電力供給
手段とを有し、前記加熱ローラと前記プレッシャローラ
との当接により生じる前記ニップ部に対応する部分の弾
性変形に伴い、前記ニップ部に対応する前記電極層及び
抵抗層の各部分をこれに対応する各電極部にて相互に電
気的に接続することにより、前記ニップ部にて定着に必
要な熱を発生させる熱定着装置であって、前記電力供給
手段から前記加熱ローラに供給される電流または電圧を
検出する電力検出手段と、定着する用紙の幅を検出する
用紙幅検出手段と、定着する用紙の幅に対応させて、前
記加熱ローラに供給される電力の許容幅を記憶する記憶
手段と、を備えた熱定着装置において更に次の制御手段
を備えることにその特徴がある。即ち、本発明の第１態
様で該制御手段により、前記電力検出手段によって検出
された電力が前記用紙幅検出手段により検出された用紙
幅に対応する前記記憶手段に記憶された許容幅を越える
場合に、前記電力供給手段による前記加熱ローラへの電
力の供給を停止する。また、本発明の第２態様で該制御
手段により、前記電力検出手段によって検出された電力
が前記用紙幅検出手段により検出された用紙幅に対応す
る前記記憶手段に記憶された許容幅内に納まるように、
前記電力供給手段による前記加熱ローラへの電力の供給
を制御する。

【０００９】

【作用】このように本発明を構成したことにより、第１
の態様において制御手段が、加熱ローラへ供給される電
力（電流）を電力検出手段により検出すると共に、用紙
幅検出手段により定着する用紙幅を検出し、該検出され
た電流が該検出された用紙幅に対応する前記記憶手段に
記憶された許容幅内か否かを監視する。そして、供給さ
れる電流が該許容範囲を越える場合には、電力供給手段
により該加熱ローラへの電力の供給を停止する。このた
め、用紙が加熱ローラでジャムしてニップ部が広がり過
度な電流が流れると、これを素早く検出し電力の供給を
停止することができる。特に、記憶手段へ用紙幅に対応
させて電力の許容範囲を記憶させており、例えば幅の狭
い用紙に対しては一般に低いレベルの許容電力幅を記憶
させているので、狭い幅の用紙がジャムして、幅の広い
用紙がジャムした場合に比べて相対的に低い電流しか流
れないときでも、このジャムを迅速に検出することがで
きる。また、このように本発明を構成したことにより、
第２の態様において制御手段が、加熱ローラへ供給され
る電力（電流）を電力検出手段により検出すると共に、
用紙幅検出手段により定着する用紙幅を検出し、該検出
された電力が該検出された用紙幅に対応する記憶手段に
記憶された許容幅内に納まるように、電力供給手段によ
り該加熱ローラへの電力の供給を制御する。従って、異
なる厚みの用紙を定着する際にニップ部の面積が変わっ
ても入力される電力が許容範囲内に納まるように制御さ
れるため、所定の発熱量で定着が可能となる。また、用
紙の幅が変わっても、該用紙の幅に対応する許容範囲内
に電力が制御されため良好な定着が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明すると、図１は、本発明が適用された熱定着装置
の一例を示している。この熱定着装置は、断面略コ字状
の上下両カバー１０、２０を備えており、これら各カバ
ー１０、２０は、その各開口部を互いに対向させて配設
されている。また、熱定着装置は、カバー１０内に組み
付けた加熱ローラ３０及びカバー２０内に組み付けたプ
レッシャローラ４０を備えており、加熱ローラ３０は、
カバー１０の内壁に、中心軸３１にて両軸受（図示しな
い）を介し同軸的に回転自在に軸支されている。

【００１１】プレッシャローラ４０は、中心軸４１の外
周にシリコンゴム等の耐熱性弾性材料からなる弾性ロー
ラ部４２を形成して構成したもので、このプレッシャロ
ーラ４０は、カバー２０に回転自在に軸支されて、弾性
ローラ部４２の外周面にて加熱ローラ３０の外周面に当
接している。また、弾性ローラ部４２の外周面は加熱ロ
ーラ３０の外周面に押し当てるよう配置されているた
め、プレッシャローラ４０と加熱ローラ３０との両当接
部には、後述のようにニップ部Ａ（図６参照）が形成さ
れている。

【００１２】しかして、この熱定着装置においては、用
紙５０上に置かれたトナー５１が、後述のごとく加熱ロ
ーラ３０の発熱によって融解されることにより、用紙５
０に熱定着される。また、この熱定着にあたっては、加
熱ローラ３０及びプレッシャローラ４０が図１にて図示
矢印方向に互いに回転されることによって用紙５０を図
示矢印方向に順次搬送する。従って、本実施例において
説明される熱定着装置は一般に用紙５０を搬送する機能
と、熱によってトナー５１を融解し用紙５０に定着する
という２種類の機能を有するものである。かかる場合、
プレッシャローラ４０は、その中心軸４１にて、図示し
ないギアを介し加熱ローラ３０の中心軸３１に連動して
回転可能に連結されている。なお、図１において、各符
号６０ａ、６０ｂは、それぞれ、用紙５０を所定の位置
に案内する用紙ガイドを示し、また、各符号７０ａ、７
０ｂは、それぞれ、用紙５０を装置外部に排出する用紙
排出ローラを示す。

【００１３】図２は、上述した熱定着装置の外観を示す
もので、用紙の幅を測定するための４つのセンサ８０
ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄが、上側のカバー１０の用
紙進入側の開口部１１に沿って配置されている。この熱
定着装置では、用紙が該開口部１１の左端部１１ａを基
準として送られてくるため、該センサ８０ａによってＢ
５の用紙が、該センサ８０ｂによってＡ４の用紙が、該
センサ８０ｃによってＢ４の用紙が、また、該センサ８
０ｄによってＡ３の用紙が検出されるようになってい
る。なお、熱定着装置の右側には加熱ローラ３０に駆動
力を伝達するためのギヤ９０が配置されている。

【００１４】次に、加熱ローラ３０の構成について図３
乃至図７を参照して詳細に説明する。この加熱ローラ３
０は、用紙５０を搬送する機能とニップ部Ａにおいて発
熱しこの熱によりトナー５１を融解して用紙５０に定着
するという２種類の機能を有する。加熱ローラ３０は、
金属材料からなる中心軸３１の外周に同心的に軸支した
円筒状基体部３２を備えており、この基体部３２は、ゴ
ム或いは樹脂等の若干弾性のある絶縁材料により形成さ
れている。また、加熱ローラ３０は、円筒状電極層３３
を備えており、この電極層３３は、主にアルミニウム等
の金属導電材料からなり、基体部３２の外周に同心的に
嵌装されている。電極層３３の外周面には、図４にて示
すように、複数の円柱状電極部３３ａが所定の配列で離
散的に設けられている。かかる場合、電極層３３と各電
極部３３ａとは相互に通電可能となっている。本実施例
では、各電極部３３ａは、その先端部が高温かつ高圧力
条件下にさらされるため、耐熱性さらには耐摩耗性の良
いタングステン等の耐熱金属材料で形成されている。な
お、各電極部３３ａは、円柱状に限ることなく、立方柱
状或いは半球状等の色々な形状で形成してもよく、ま
た、各電極部３３ａは電極層３３と同じ材料で形成して
もよく或いは電極層３３と一体に形成してもよい。

【００１５】弾性層３４は、絶縁性弾性材料により円筒
状に形成されており、この弾性層３４は、図３にて示す
ごとく、電極層３３の外周面に同心的に嵌装されてい
る。この弾性層３４には、各円筒状貫通穴３４ａが、図
４にて示すごとく、各電極部３３ａに対向して形成され
ており、これら各貫通穴３４ａには、各電極部３３ａが
ほぼ同心的に挿入されている。かかる場合、各貫通穴３
４ａの深さは各電極部３３ａの高さより深くなってお
り、弾性層３４と電極層３３とが接着された状態では各
電極部３３ａの外端面と弾性層３４の外表面、即ち、各
貫通穴３４ａの外端開口面との間には隙間が形成されて
いる。また、各貫通穴３４ａの内径は各電極部３３ａの
外径よりも大きい。

【００１６】抵抗層３５は、ポリカーボネートフィルム
にカーボンを分散させた材料により、所定の体積抵抗値
を有するように、２０マイクロメータ程度の膜厚でもっ
て円筒状に形成されており、この抵抗層３５は、図３に
て示すごとく、同心的に弾性層３４の外周面に嵌装され
ている。共通電極層３６は、アルミニウム等の材料によ
り、１０００オングストローム乃至０．２ミリメートル
の厚さでもって円筒状に真空蒸着形成されており、この
共通電極層３６は、抵抗層３５の外周面に同心的に嵌装
されている。また、融着防止層３７は、四フッ化エチレ
ン等の材料により円筒状に形成されているもので、この
融着防止層３７は、共通電極層３６の外周面に同心的に
嵌装されて加熱ローラ３０の外周面を構成し、熱定着時
における加熱ローラ３０の外周面へのトナー５１の融着
を防止する。但し、融着防止層３７は、その図５にて図
示右端部３７ａにて、電極層３３の右端部３３ｂを露出
させるように、弾性層３４、抵抗層３５及び共通電極層
３６の各右端部と共に短くなっており、電極層３３の右
端部３３ｂ上には、正側電極３８ａがその先端部にて接
触している。また、融着防止層３７は、その図５にて図
示左端部３７ｂにて、共通電極層３６の左端部３６ａを
露出させるように短くなっており、共通電極層３６の左
端部３６ａ上には、負側電極３８ｂがその先端部にて接
触している。なお、両電極３８ａ、３８ｂは、その各基
部にて、適所にそれぞれ固定されている。

【００１７】このように構成した加熱ローラ３０におい
ては、この加熱ローラ３０が、プレッシャローラ４０の
外周部との当接部分にて、同プレッシャローラ４０によ
り加圧されるため、弾性層３４が同加圧力を受けて前記
当接部にて弾性変形し押しつぶされる。同様に、プレッ
シャローラ４０の弾性ローラ部４２が、加熱ローラ３０
の加圧を受けて弾性変形し、同加熱ローラ３０との当接
部にて押しつぶされる。これにより、加熱ローラ３０と
プレッシャローラ４０との間の当接部には、熱定着に要
する面積と圧力を確保するように、ニップ部Ａが図６に
て示すごとく形成される。

【００１８】かかる場合、加熱ローラ３０とプレッシャ
ローラ４０との非当接部分では、上述した弾性層３４の
弾性変形が発生しないため、電極層３３の各電極部３３
ａと抵抗層３５は、相互に非接触状態に維持される（図
７（Ａ）参照）。従って、電極層３３と抵抗層３５との
間に直流電流が流れることはない。一方、ニップ部Ａに
おいては、加熱ローラ３０とプレッシャローラ４０との
当接部分で、上述した弾性層３４がその弾性変形により
押しつぶされるため、電極層３３の各電極部３３ａと抵
抗層３５は、相互に接触状態に維持される（図７（Ｂ）
参照）。従って、電極層３３の各電極部３３ａと抵抗層
３５は、ニップ部Ａに相当する領域にて相互に通電可能
な状態となる。なお、上述した中心軸３１、基体部３
２、電極層３３、弾性層３４、抵抗層３５、共通電極層
３６及び融着防止層３７の間の各対向面は、適切な接着
剤或いは蒸着力等により一様に接着されている。

【００１９】次に、本発明装置の電気回路の構成につい
て図８を参照して説明する。センサ検出回路１５０は、
各々のセンサ８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄからの信
号を基に用紙検出信号を発生しマイクロコンピュータか
ら成る制御部１２０に出力する。テーブル１４０は、セ
ンサ検出回路１５０により検出する各々の用紙幅に対応
させて、即ち、本実施例では、Ｂ５、Ａ４、Ｂ４、Ａ３
の各用紙毎に加熱ローラ３０へ流す中心電流値Ｉａと、
該電流値Ｉａからの許容されないばらつきの値Ｃ（非許
容幅）と、該電流値Ｉａからの制御対象とされるばらつ
きの値Ｄ（制御幅）とを保持しており、制御部１２０か
ら用紙の種類が指定されると、該指定された用紙に対応
する中心電流値Ｉａ、非許容幅Ｃ及び制御幅Ｄを転送す
るように構成されている。加熱ローラ駆動回路１３０
は、図１に示す加熱ローラ３０を該制御部１２０からの
制御信号を基に駆動する信号を発生する。表示装置１６
０は、加熱ローラ３０に用紙ジャム等が発生した場合
に、後述するようジャム表示を行うように構成されてい
る。

【００２０】電流検出回路１００は、電源回路１１０か
ら正側電極３８ａを介し加熱ローラ３０の電極層３３の
露出端部３３ｂに流入する直流電流を検出し電流検出信
号を発生する。電源回路１１０は、その正側端子にて、
電流検出回路１００を介し正側電極３８ａに接続され、
その負側端子にて、負側電極３８ｂに接続されている。
しかして、この電源回路１１０は、制御部１２０による
制御のもとに、電流検出回路１００及び両電極３８ａ、
３８ｂを介し加熱ローラ３０の電極層３３の露出端部３
３ｂ及び共通電極層３６の露出端部３６ａ間での電流値
を制御する。

【００２１】制御部１２０は、図９にて示すフローチャ
ートに従い、センサ検出回路１５０及び電流検出回路１
００との協働により、コンピュータプログラムを実行
し、電源回路１１０及び加熱ローラ駆動回路１３０の駆
動制御に要する演算処理を行う。なお、上述のコンピュ
ータプログラムは、制御部１２０の図示しないＲＯＭに
予め記憶されている。

【００２２】以上のように構成した本実施例において、
本発明装置により実際に熱定着を行う場合について説明
する。本発明装置を作動状態におけば、制御部１２０
が、図９のフローチャートに従いコンピュータプログラ
ムの実行を開始する。このとき、加熱ローラ３０におい
ては、図１にて示すごとく、用紙５０が、トナー５１を
付着した状態で、加熱ローラ３０とプレッシャローラ４
０とにより形成されるニップ部Ａに挟支されているもの
とする。かかる場合、ニップ部Ａでは、図７（Ｂ）にて
示すごとく、電極層３３の各電極部３３ａが、弾性変形
した弾性層３４の各貫通穴３４ａを介して抵抗層３５の
各対応部分と接触している。また、現段階では、加熱ロ
ーラ３０への電圧の印加はないものとする。

【００２３】先ず、制御部１２０が、ステップ１１に
て、加熱ローラ３０の駆動に要する駆動指令信号を加熱
ローラ駆動回路１３０に出力するとともに、電源回路１
１０による直流電圧の印加に要する印加指令信号を電源
回路１１０に出力する。このため、加熱ローラ３０が加
熱ローラ駆動回路１３０により駆動されてプレッシャロ
ーラ４０と共に回転し、また、電源回路１１０が両電極
３８ａ、３８ｂを介し加熱ローラ３０の電極層３３の右
側露出端部３３ｂ及び共通電極層３６の左側露出端部３
６ａにニップ部Ａに相当する領域にて直流電圧を印加す
る。これにより、用紙５０が加熱ローラ３０及びプレッ
シャローラ４０の各回転に応じニップ部Ａに挟支された
状態にて搬送され、また、電源回路１１０、電流検出回
路１００、正側電極３８ａ、加熱ローラ３０の電極層３
３及びその各電極部３３ａ（ニップ部Ａに相当する電極
部）、抵抗層３５並びに負側電極３８ｂからなる閉回路
を通り直流電流が流れる。かかる場合、ニップ部Ａに相
当する領域において、上述のような直流電流の抵抗層３
５への流入により同抵抗層３５がその抵抗値に応じて発
熱する。そして、この発熱による熱エネルギーは、抵抗
層３５から共通電極層３６及び融着防止層３７のニップ
部Ａに相当する領域を通じ用紙５０に伝達される。従っ
て、この伝達熱エネルギーがニップ部Ａにおいて用紙５
０上のトナー５１の融解に供せられその熱定着が可能な
状態となる。従って、用紙５０の上述のような搬送に伴
い、同用紙５０に対するトナー５１の熱定着が開始され
る。

【００２４】かかる場合、共通電極層３６及び融着防止
層３７は共に極めて薄い層で形成されているため、共通
電極層３６及び融着防止層３７の熱抵抗は極めて小さ
い。従って、抵抗層３５で発生した熱エネルギーが、非
常に効率よく加熱ローラ３０の外表面に伝達され得る。
これにより、上述の熱定着可能状態が逸早く達成される
ので、熱定着の開始のための待ち時間を最小限に短縮で
きる。また、加熱ローラ３０の発熱及びその伝達は、ニ
ップ部Ａに限定されるので、熱定着装置の他の構成部材
に与える熱的な悪影響を極めて小さくすることができる
のは勿論のこと、電力消費量も極めて少なくできるとと
もにこの種熱定着装置をコンパクトに構成できる。

【００２５】次に、ステップ１２で、制御部１２０は、
センサ検出回路１５０からの信号に基づき用紙幅を検出
し用紙の種類を特定する。ここでは、センサ検出回路１
５０からの信号を基に用紙としてＢ４が特定されたもの
とする。そして、ステップ１３で、テーブル１４０を参
照して、Ｂ４の用紙に対応させる上述した加熱ローラ３
０に流す中心電流値Ｉａと、該電流値Ｉａから許容され
ないばらつきの値Ｃ（非許容幅）とを得る。その後、こ
の値を加熱ローラ３０への電流の制御対象として設定す
る（ステップ１４）。そして、ステップ１５で、電流検
出回路１００からの電流検出信号に基づき現在の加熱ロ
ーラ３０への電流Ｉを検知する。次に、判断ステップ１
６で、この検出した電流Ｉが、電流の最大値、即ち、中
心電流値Ｉａに非許容幅Ｃを加えた値を越えるか否かを
判断する。ここで、この最大値Ｉａ＋Ｃを越えない場合
は、該判断ステップ１６がＮｏとなって次の判断ステッ
プ１７へ進む。該判断ステップ１７では更に、検出した
電流Ｉが、電流の最小値、即ち、中心電流値Ｉａから非
許容幅Ｃを引いた値未満かを判断する。ここで、この最
小値Ｉａ−Ｃより大きい場合は、該判断ステップ１７が
Ｎｏとなって次の判断ステップ１８へ進む。判断ステッ
プ１８では更に定着が完了したか否かを判断する。定着
が完了していない場合は（判断ステップ１８がＮｏ）、
ステップ１５に戻り電流Ｉの監視を続けながら定着を継
続する。そして、定着が完了すると該判断ステップ１８
がＹｅｓとなり、全ての処理が終了する。

【００２６】一方、例えば、用紙の加熱ローラ３０での
ジャムによりニップ部Ａが広がり、該ニップ部Ａにおけ
る電極層３３と抵抗層３５との接触面積、即ち各電極部
３３ａの抵抗層３５との接触数が異常に増大し過剰な電
流が流れた場合には、上記判断ステップ１６で、検出し
た電流Ｉが、許容される電流の最大値Ｉａ＋Ｃを越える
ようになり、該判断ステップ１６がＹｅｓとなってステ
ップ１９の処理へ移行する。該ステップ１９で、制御部
１２０は、加熱ローラ３０の駆動停止に要する駆動停止
指令信号を加熱ローラ駆動回路１３０に出力するととも
に、電源回路１１０による直流電圧印加停止に要する印
加停止指令信号を電源回路１１０に出力する（ステップ
２０）。このため、加熱ローラ３０がプレッシャローラ
４０と共に回転を停止し、また、電源回路１１０が加熱
ローラ３０への直流電圧の印加を停止する。これによ
り、熱定着装置内の熱異常に伴う構成部材の破損や破壊
等の発生を未然に防止できる。そして、ステップ２１に
おいて、制御部１２０は表示装置１６０に障害発生信号
を送り用紙送りに障害があったことを表示させる。ま
た、例えば、装置自体に何らかの故障が発生して、加熱
ローラに電流が流れず熱定着が行い得ない場合等は、判
断ステップ１７で、検出した電流Ｉが許容される電流の
最小値Ｉａ−Ｃ未満となり、該判断ステップ１７がＹｅ
ｓとなってステップ１９へ移行し、上述したステップ１
９乃至ステップ２１で同様な処理が進められる。

【００２７】この実施例では、テーブル１４０に用紙幅
毎の中心電流Ｉａ及び非許容幅Ｃを保持し、センサ８０
ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄにより用紙の幅を検出し
て、用紙幅毎に中心電流Ｉａと非許容幅Ｃを決定し、こ
の非許容幅Ｃを越える場合には定着動作を停止する。こ
のため、例えば幅の狭い用紙については一般に低いレベ
ルの値が保持されており、狭い幅の用紙がジャムし、幅
の広い用紙がジャムした場合に比べて相対的に低い電流
しか流れていないときでも、このジャムを迅速に検出し
て電力の供給を停止することができる。反対に、幅の広
い用紙に対しては一般に高いレベルでの値が保持されて
いるので、広い幅の用紙の定着中に相対的に大きな電流
が流れたとしても、ジャムであるとの誤った検出を行う
ことが少ない。また、用紙幅毎にばらつきを設定できる
ので、用紙サイズに伴う個別的な事情に適合させること
ができる。例えば、比較的小さな用紙サイズにおいて
は、被定着対象が官製ハガキである蓋然性が高いが、官
製ハガキは幅は狭く厚みがあるという特殊性を有する。
このため定着時にはニップ部Ａが広がり用紙幅に対して
相対的に大きな電流が流れることになる。このような事
情に対応するため、比較的小さな用紙サイズにおいて
は、官製ハガキの定着中にジャム検出しないように、許
容できるばらつきの幅を広く設定することができる。反
対にＡ４サイズの場合には、通常の用紙を被定着対象と
している可能性が高いため、ばらつきの幅を狭く設定し
用紙ジャムを迅速に検出できるようにすることが可能で
ある。

【００２８】次に、図８に示す回路構成の別実施例に係
る制御動作について、図１０のフローチャートを参照し
て説明する。本発明装置を作動状態におけば、制御部１
２０が、該別実施例に係る処理内容を表す図１０のフロ
ーチャートに従い、コンピュータプログラムの実行を開
始する。先ず、制御部１２０が、ステップ５１にて、駆
動指令信号を加熱ローラ駆動回路１３０に出力するとと
もに、電源回路１１０による直流電圧の印加に要する印
加指令信号を電源回路１１０に出力する。これにより、
用紙５０に対するトナー５１の熱定着が開始される。

【００２９】その後ステップ５２で、制御部１２０は、
センサ検出回路１５０からの信号に基づき用紙幅を検出
し用紙の種類を特定する。ここでは、センサ検出回路１
５０からの信号を基に用紙としてＢ４が特定されたもの
とする。つぎに、ステップ５３で、テーブル１４０を参
照して、Ｂ４の用紙に対応する上述した加熱ローラ３０
に流す中心電流値Ｉａと、該電流値Ｉａから許容されな
いばらつきの値Ｃ（非許容幅）と、電流制御幅としての
ばらつきの値Ｄ（制御幅）とを得る。ここでは、Ｂ４の
用紙の例について説明するが、他のサイズ（幅）の用紙
が検出された場合には、その用紙のサイズに併せて最も
適正な値（中心電流値Ｉａ、非許容幅Ｃ、制御幅Ｄ）が
得られる。その後、これらの値を加熱ローラ３０の制御
値として設定する（ステップ５４）。そして、ステップ
５５で、電流検出回路１００からの信号に基づき現在の
電流Ｉを検知する。

【００３０】引き続き以下の判断ステップ５６乃至５９
で、検出した電流について判断を加える。ここでは、検
出された電流が制御幅（Ｉａ±Ｄ）内にあり、即ち、許
容されるばらつき内のため電流調整が不要な場合につい
て説明する。先ず、判断ステップ５６で、検出した電流
Ｉが、電流の最大値、即ち、中心電流値Ｉａに非許容幅
Ｃを加えた値を越えるか否か判断する。ここでは、検出
された電流Ｉが上述のようにＩａ±Ｄの範囲にあり、Ｉ
ａ＋Ｃ未満であるため判断がＮｏとなり次の判断ステッ
プ５７へ進む。該判断ステップ５７では更に、検出した
電流Ｉが、電流の最小値、即ち、中心電流値Ｉａから非
許容幅Ｃを引いた値未満かを判断する。ここでも、この
最小値未満ではないため該判断ステップ５７がＮｏとな
って次の判断ステップ５８へ進む。該判断ステップ５８
で、この検出した電流Ｉが大きく調整対象となるか、即
ち、中心電流値Ｉａに制御幅Ｄを加えた値を越えるか否
かを判断し、また、判断ステップ５９では更に、検出し
た電流Ｉが小さく調整対象とされるか、即ち、中心電流
値Ｉａから制御幅Ｄを引いた値未満かを判断するが、上
述したように検出された電流値ＩはＩａ±Ｄ内にあるた
め、該判断ステップ５８及び５９が共にＮｏとなり次の
判断ステップ６０へ進む。即ち、上述した判断ステップ
５６乃至５９における判断の結果、電流値が、中心電流
値Ｉａから非許容幅±Ｃ内で且つ制御幅±Ｄ内にあると
の判断がなされたときは、電流の調整を行うことなく判
断ステップ６０へ進む。該判断ステップ６０では定着が
完了したか否かを判断する。定着が完了していない場合
は（判断ステップ６０がＮｏ）、ステップ５５に戻り電
流値を調整することなく定着を継続する。そして、定着
が完了すると該判断ステップ６０がＹｅｓとなり、全て
の処理が終了する。

【００３１】次に、検出された電流値Ｉが、中心電流値
Ｉａからの非許容幅±Ｃよりも外れている場合について
説明する。例えば、用紙ジャムによりニップ部が広がり
異常な電流が流れた場合には、上記判断ステップ５６
で、検出した電流Ｉが、許容される電流の最大値Ｉａ＋
Ｃを越えるようになり、該判断ステップ５６がＹｅｓと
なりステップ６３の処理へ移行する。該ステップ６３
で、制御部１２０は、駆動停止指令信号を加熱ローラ駆
動回路１３０に出力するとともに、電源回路１１０によ
る直流電圧印加停止に要する印加停止指令信号を電源回
路１１０に出力する（ステップ６４）。このため、加熱
ローラ３０がプレッシャローラ４０と共に回転を停止
し、一方、電源回路１１０が加熱ローラ３０への直流電
圧の印加を停止する。これにより、熱定着装置内の熱異
常に伴う構成部材の破損や破壊等の発生を未然に防止で
きる。そして、ステップ６５において、制御部１２０は
表示装置１６０に障害発生信号を送り用紙送りに障害が
あったことを表示させる。また、例えば、装置自体に何
らかの故障が発生して、加熱ローラに電流が流れず熱定
着が行い得ない場合等は、判断ステップ５７で、検出し
た電流Ｉが許容される電流の最小値Ｉａ−Ｃ未満とな
り、該判断ステップ５７がＹｅｓとなりステップ６３へ
移行し、上述した該ステップ６３乃至ステップ６５で同
様な処理が進められる。

【００３２】ここで、検出された電流値Ｉが、中心電流
値Ｉａから非許容幅±Ｃ内にはあるが、制御幅±Ｄから
は外れている場合について説明する。例えば、厚い用紙
を定着中に電流値Ｉが、非許容幅Ｉａ＋Ｃよりは低いが
Ｉａ＋Ｄを越えるようになった場合には、判断ステップ
５８がＹｅｓとなりステップ６１へ進む。ステップ６１
で、制御部１２０は、電源回路１１０へ制御信号を送り
電流値を下げるように調整を行う。そしてステップ５５
へ戻り上述した処理を繰り返す。また、反対に薄い用紙
を定着中に電流値Ｉが、非許容幅Ｉａ−Ｃよりは高いが
Ｉａ−Ｄよりも低くなった場合には、判断ステップ５９
がＹｅｓとなりステップ６２へ進み、電流値を上げるよ
うに調整を行う。

【００３３】図１０を参照して以上説明した別実施例に
おいては、厚みの異なる用紙を定着する際にニップ部Ａ
の面積が変わっても、制御幅の上限及び下限内（±Ｄ）
に電流値が制御されるので、所定の発熱量で定着するこ
とができる。更に、用紙の幅が変わっても、その用紙幅
（サイズ）に最も適した値（中心電流値Ｉａ、非許容幅
Ｃ、制御幅Ｄ）を基に電流が制御されるので、良好な熱
定着が可能となる。

【００３４】以上説明した実施例においては、用紙幅を
センサ８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄにより検出した
が、用紙幅を他の方法、例えばコピー機に装着される用
紙カートリッジの種類等に基づき検出できることは勿論
である。また更に、上述した実施例では加熱ローラ３０
に与える電力を電流に基づき検出すると共に、電流値を
制御するようにしたが、この代わりに電圧を検出して制
御することも可能である。

【００３５】

【発明の効果】上述のような本発明の構成及びその作用
により、前記抵抗層の前記ニップ部に対応する部分にて
生ずる熱エネルギーは、前記ニップ部に相当する領域を
通じ前記用紙に伝達される。従って、この伝達熱エネル
ギーが前記ニップ部において前記用紙上のトナーの融解
に供せられその熱定着が可能な状態となる。これによ
り、前記用紙の上述のような搬送に伴い、同用紙に対す
るトナーの熱定着が、高品質のもとに、円滑になされ
る。かかる場合、前記抵抗層で発生した熱エネルギー
が、前記ニップ部を通して前記用紙に伝達されるので、
非常に効率のよい熱伝達が可能となる。これにより、上
述の熱定着可能状態が逸早く達成されるので、熱定着の
開始のための待ち時間を最小限に短縮できる。また、上
述のように発熱及びその伝達は、前記ニップ部に限定さ
れるので、熱定着装置の他の構成部材に与える熱的な悪
影響を極めて小さくすることができるのは勿論のこと、
電力消費量も極めて少なくできるとともにこの種熱定着
装置をコンパクトな構成にて信頼性のある熱定着装置と
して提供できる。また、用紙幅に対応させて電力の許容
範囲を保持しているので、いかなる幅の用紙がジャムし
た場合にもこれを迅速に検出し、電力の供給を停止して
熱異常に伴う装置の破壊を防止することができる。ま
た、用紙の厚みによりニップ部の面積が変わっても、入
力される電力が許容範囲内に納まるように制御されるた
め、所定の発熱量で定着を行うことができる。また、用
紙の幅が変わっても、該用紙の幅に対応する許容範囲内
に電力が制御されため良好な定着が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略断面図である。

【図２】図１に示す熱定着装置の斜視図である。

【図３】図１の加熱ローラの拡大断面図である。

【図４】図３の加熱ローラの電極層及び弾性層の構成を
示す要部拡大斜視図である。

【図５】加熱ローラの外観を示す斜視図である。

【図６】図１の加熱ローラとプレッシャローラとにより
形成されるニップ部を示すための要部拡大断面図であ
る。

【図７】図６にて８Ａー８Ａ線に沿う非ニップ部におけ
る電極層、弾性層及び抵抗層の状態を示す要部拡大断面
図及び図６にて８Ｂー８Ｂ線に沿うニップ部における電
極層、弾性層及び抵抗層の状態を示す要部拡大断面図で
ある。

【図８】加熱ローラの駆動及び直流電圧印加のための電
気回路図である。

【図９】図８の制御部の作用を示すフローチャートであ
る。

【図１０】本発明の別実施例に係る制御部の作用を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

３０加熱ローラ３１中心軸３３電極層３３ａ電極部３４弾性層３４ａ貫通穴３５抵抗層４０プレッシャローラ５０用紙５１トナー８０ａセンサ１１０電源回路１２０制御部１３０加熱ローラ駆動回路Ａニップ部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静止部材に回転可能に軸支されると共
に、その回転軸に略同心的に設けられて複数の貫通穴を
形成してなる円筒状絶縁弾性層と、この絶縁弾性層に略
同心的に嵌装されて前記各貫通穴内にそれぞれ挿入した
各電極部を有する円筒状電極層と、前記絶縁弾性層を介
し前記電極層に対向するように前記絶縁弾性層に略同心
的に嵌装された円筒状抵抗層から成る加熱ローラと、この加熱ローラとの当接のもとに用紙を挟持するための
ニップ部を形成するように前記静止部材に回転可能に軸
支されたプレッシャローラと、前記加熱ローラの前記電極層と前記抵抗層との間に電力
を供給する電力供給手段とを有し、前記加熱ローラと前記プレッシャローラとの当接により
生じる前記ニップ部に対応する部分の弾性変形に伴い、
前記ニップ部に対応する前記電極層及び抵抗層の各部分
をこれに対応する各電極部にて相互に電気的に接続する
ことにより、前記ニップ部にて定着に必要な熱を発生さ
せる熱定着装置であって、前記電力供給手段から前記加熱ローラに供給される電流
または電圧を検出する電力検出手段と、定着する用紙の幅を検出する用紙幅検出手段と、定着する用紙の幅に対応させて、前記加熱ローラに供給
される電力の許容幅を記憶する記憶手段と、前記電力検出手段により検出された電力が前記用紙幅検
出手段により検出された用紙幅に対応する前記記憶手段
に記憶された許容幅を越える場合に、前記電力供給手段
による前記加熱ローラへの電力の供給を停止する制御手
段と、を備えたことを特徴とする熱定着装置。
【請求項２】静止部材に回転可能に軸支されると共
に、その回転軸に略同心的に設けられて複数の貫通穴を
形成してなる円筒状絶縁弾性層と、この絶縁弾性層に略
同心的に嵌装されて前記各貫通穴内にそれぞれ挿入した
各電極部を有する円筒状電極層と、前記絶縁弾性層を介
し前記電極層に対向するように前記絶縁弾性層に略同心
的に嵌装された円筒状抵抗層から成る加熱ローラと、この加熱ローラとの当接のもとに用紙を挟持するための
ニップ部を形成するように前記静止部材に回転可能に軸
支されたプレッシャローラと、前記加熱ローラの前記電極層と前記抵抗層との間に電力
を供給する電力供給手段とを有し、前記加熱ローラと前記プレッシャローラとの当接により
生じる前記ニップ部に対応する部分の弾性変形に伴い、
前記ニップ部に対応する前記電極層及び抵抗層の各部分
をこれに対応する各電極部にて相互に電気的に接続する
ことにより、前記ニップ部にて定着に必要な熱を発生さ
せる熱定着装置であって、前記電力供給手段から前記加熱ローラに供給される電流
または電圧を検出する電力検出手段と、定着する用紙の幅を検出する用紙幅検出手段と、定着する用紙の幅に対応させて、前記加熱ローラに供給
される電力の許容幅を記憶する記憶手段と、前記電力検出手段により検出された電力が前記用紙幅検
出手段により検出された用紙幅に対応する前記記憶手段
に記憶された許容幅内に納まるように、前記電力供給手
段による前記加熱ローラへの電力の供給を制御する制御
手段と、を備えたことを特徴とする熱定着装置。