JPH1097150A

JPH1097150A - 定着装置

Info

Publication number: JPH1097150A
Application number: JP26915396A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Shibayama; 哲広柴山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、定着回転体を外部から加熱
する外部加熱構成の定着装置において、定着回転体の表
面温度の不均一分布を平滑化する構成によって非通紙領
域の過昇温を軽減することにある。【解決手段】定着回転体１と、定着回転体１の外周面
に圧接して設けられ圧接部で記録媒体９を挟持搬送し記
録媒体９に担持された未定着のトナー画像１０が定着回
転体１の外周面に接するように配設された加圧回転体２
と、定着回転体１の外周面に圧接して設けられヒータ４
を内蔵するヒート回転体３とを備え、記録媒体９上にト
ナーを加熱・加圧することによって定着させる定着装置
において、定着回転体１の外周面に圧接して設けられ熱
伝導度が定着回転体１の熱伝導度よりも大きい熱伝導回
転体６を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置のサ
ブシステムの一つとして設けられ、記録媒体上にトナー
を加熱・加圧することによって定着させる定着装置に関
する。特に、定着回転体の非通紙領域の過昇温を軽減す
る機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、カールソンプロセスなどの電子
式写真方式を用いる画像形成装置では、サブシステムの
一つとして定着装置を有している。記録画像を出力する
時には、その定着装置を作動させることによって、着色
されたトナー（荷電粒子）で形成される画像を紙やＯＨ
Ｐ用透明シートなどの記録媒体（記録シート）上へ定着
するプロセスを実行する。通常、定着プロセスは、互い
に圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとを有する
定着装置において、未定着のトナー画像を担持する記録
シートを両ローラの圧接部（ニップ部）で挟持搬送しな
がら、記録シートとともにトナー画像へ熱や圧力を加え
ることによって実行される。

【０００３】このような定着装置の構成には、大別し
て、定着ローラ内に配置されるヒータで定着ローラを内
部から加熱するものと、定着ローラ外に配置されるヒー
タで定着ローラを外部から加熱するものとがある。いず
れの構成でも、定着ローラは、ヒータからの熱供給によ
って加熱されて温度制御される。一般に、この温度制御
は、温度センサを用いて定着ローラの表面温度を検知し
て、検知される信号を所定の目標温度に相当する基準信
号と比較して、その比較結果に基づいてヒータへ入力さ
れる電流を制御するフィードバック方式で行われる。

【０００４】定着ローラを外部から加熱する外部加熱構
成は、定着ローラ表面の温度の制御応答性を改善するこ
とをひとつの主な目的として採用される。すなわち、外
部加熱構成には、定着装置の起動時に定着ローラ表面の
温度を定着に適する温度まで上昇させるのに要する時間
を短くすること、あるいは連続して大量の記録画像を出
力する場合に定着装置を通過する記録媒体に熱が奪われ
て低下する定着ローラ表面の温度を速く上昇させること
が可能になるという実用上の特長がある。

【０００５】この特長は、トナー画像の定着度を改善す
る効果につながる。すなわち、粗い表面を有する記録媒
体上にトナー画像を定着する場合には、記録媒体表面の
粗さのパターンに対応してトナー画像の定着度のむらが
発生しやすいが、定着ローラの材質にゴムなどの弾性物
質を用いた弾性定着ローラを使用することによって、こ
の定着度のむらを小さくすることができる。これは、加
熱された弾性定着ローラが加圧ローラとの圧接部で記録
媒体表面の粗さのパターンにならって変形して、記録媒
体表面の凹みに担持されるトナー画像とも良好に密着す
るので、それをより確実に加熱・加圧するからであると
考えられる。しかしながら、ここで一般的に採用される
耐熱ゴムは、シリコーンゴムやフッ素ゴムであって、こ
れらの材料は、比熱が大きいか、熱伝導性が低い。この
ために、弾性定着ローラを用いる定着装置では、内部加
熱構成の場合は定着ローラ表面の温度がヒータの発熱制
御に応答しにくくなってしまうが、外部加熱構成の場合
は上述のような定着装置の起動時に定着ローラ表面の温
度を上昇させる時間を短くすること、あるいは通過する
記録媒体に熱が奪われて低下する定着ローラ表面の温度
を速く上昇できる特長が特に有効となって、内部加熱構
成の場合よりも定着ローラ表面の温度を制御しやすい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、フィードバック方式で制御されるヒータ
によって加熱される定着ローラと加圧ローラとの圧接部
で記録媒体を挟持搬送しながら、その記録媒体上に担持
されるトナー画像を溶融定着させる定着装置において
は、非通紙領域の過昇温という問題がある。

【０００７】記録媒体を定着装置へ供給搬送すると、定
着ローラが記録媒体に接触する通紙領域では、定着ロー
ラの熱が奪われて表面温度が所定の制御目標温度よりも
低下するので、それを補うようにヒータの作動が制御さ
れて、ヒータから定着ローラヘ熱が供給される。一方、
定着ローラが記録媒体に接触しない非通紙領域では、熱
が奪われないにもかかわらず、ヒータから熱が供給され
るため、定着ローラの表面温度が所定の目標温度を超え
て上昇する。

【０００８】ローラの軸方向に測定される寸法で、定着
ローラの加熱される領域の長さは、記録媒体の幅Ｌ
（Ｓ）の想定最大幅Ｌ（Ｓ．ｍａｘ）よりもやや大きく
なるように設計される。幅Ｌ（Ｓ）が想定最大幅Ｌ
（Ｓ．ｍａｘ）よりも小さい記録媒体を多数枚連続して
定着装置へ供給搬送すると、定着ローラの非通紙領域の
表面温度が異常に上昇してしまうことになる。定着ロー
ラが異常な高温になると、定着ローラ自体の材料が変質
するだけでなく、定着ローラに当接または近接して配置
される加圧ローラや剥離爪やクリーニング部材や支持枠
などの損傷や変形を引き起こすこととなる。

【０００９】これは、特に、上述した弾性定着ローラを
用いる定着装置では、その定着ローラの熱容量が大きい
ことや熱伝導性が低いという特性のために、定着ローラ
の表面温度の分布が非通紙領域の過昇温によって不均一
になると、記録媒体の搬送間隔期間中での放熱や熱拡散
などによる均一化が一層困難となっていた。その結果、
幅Ｌ（Ｓ）が小さい記録媒体の供給搬送を連続すると、
非通紙領域の過昇温が著しく悪化するという問題があっ
た。

【００１０】本発明の目的は、外部加熱構成の定着装置
において、定着回転体の表面温度の不均一分布を効率的
に平滑化する構成によって非通紙領域の過昇温を軽減す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、定着回転体と、定着回転体の外
周面に圧接して設けられ該圧接部で記録媒体を挟持搬送
し記録媒体に担持された未定着のトナー画像が上記定着
回転体の外周面に接するようにする加圧回転体と、定着
回転体の外周面に圧接して設けられヒータを内蔵するヒ
ート回転体とを備え、記録媒体上にトナーを加熱・加圧
することによって定着させる定着装置において、定着回
転体の外周面に圧接して設けられ熱容量が上記定着回転
体の熱伝導度よりも大きい熱伝導回転体を備えているこ
とにより達成される。

【００１２】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、第１の発明において、熱伝導回転体が、金
属製のシリンダと、該シリンダに封入される液体状の熱
媒とを有することにより達成される。

【００１３】また、本出願に係る第３の発明によれば、
上記目的は、第１の発明または第２の発明において、加
圧回転体と熱伝導回転体とヒート回転体とが、定着回転
体の回転方向に沿って順次配設されていることにより達
成される。

【００１４】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記目的は、第１の発明ないし第３の発明のいずれか一
つにおいて、熱伝導回転体にヒータが内蔵されているこ
とにより達成される。

【００１５】また、本出願に係る第５の発明によれば、
上記目的は、第４の発明において、定着回転体の外周面
の温度を検知する温度検知手段と、定着回転体の温度検
知手段の検知信号に応じてヒート回転体と熱伝導回転体
とのうち定着回転体の回転方向に沿って定着回転体と加
圧回転体の圧接部に近い方の回転体に内蔵されるヒータ
の発熱量が遠い方の回転体に内蔵されるヒータの発熱量
と同じかあるいは小さくなるようにヒート回転体のヒー
タおよび熱伝導回転体のヒータの作動を制御して定着回
転体の外周面温度が所定温度となるように制御するヒー
ト作動制御手段とを備えていることにより達成される。

【００１６】また、本出願に係る第６の発明によれば、
上記目的は、第４の発明において、ヒート回転体の外周
面温度を検知する第２の温度検知手段と、熱伝導回転体
の外周面温度を検知する第３の温度検知手段と、第２の
温度検知手段の検知信号に応じてヒート回転体の外周面
温度が第２の所定温度となるようにヒート回転体に内蔵
されるヒータの作動を制御すると共に、第３の温度検知
手段の検知信号に応じて熱伝導回転体の外周面温度が第
３の所定温度となるように熱伝導回転体に内蔵されるヒ
ータの作動を制御し、第２の所定温度と第３の所定温度
のうち定着回転体の回転方向に沿って定着回転体と加圧
回転体との圧接部に近い方の回転体の所定温度が遠い方
の回転体の所定温度と同じかあるいは低くなるように制
御するヒート作動制御手段とを備えていることにより達
成される。

【００１７】つまり、本出願に係る第１の発明において
は、定着回転体の外周面に圧接して設けられ熱伝導度が
定着回転体の熱伝導度よりも大きい熱伝導回転体を備え
ており、定着回転体の高温の非通紙領域の熱が熱伝導回
転体を介して定着回転体の低温の通紙領域に移動する。

【００１８】また、本出願に係る第２発明においては、
第１の発明の熱伝導回転体が、金属製のシリンダと、シ
リンダに封入される液体状の熱媒とを有しており、熱伝
導回転体に封入された熱媒の熱対流や回転時に生じる撹
拌によって熱移動が行われる。

【００１９】また、本出願に係る第３の発明において
は、第１の発明または第２の発明の加圧回転体と熱伝導
回転体とヒート回転体とを定着回転体の回転方向に沿っ
て順次配設しており、定着回転体の通紙領域と非通紙領
域との温度差が大きい段階で、熱伝導回転体を定着回転
体に当接させている。

【００２０】また、本出願に係る第４の発明において
は、第１ないし第３のいずれか一つの発明の熱伝導回転
体にヒータが内蔵されているので、ヒート回転体と併せ
て定着回転体を加熱する。

【００２１】また、本出願に係る第５の発明において
は、第４の発明において、温度検知手段に基づいて定着
回転体の表面温度検知し、その検知信号に応じてヒート
回転体と熱伝導回転体とのうち定着回転体の回転方向に
沿って定着回転体と加圧回転体の圧接部に近い方の回転
体に内蔵されるヒータの発熱量が遠い方の回転体に内蔵
されるヒータの発熱量と同じかあるいは小さくなるよう
にヒート回転体のヒータおよび熱伝導回転体のヒータの
作動を制御して定着回転体の外周面温度が所定温度とな
るように制御するので、定着回転体の表面温度を平滑化
する効率を高めることができる。

【００２２】また、本出願に係る第６の発明において
は、第４の発明において、第２の温度検知手段と第３の
温度検知手段に基づいてそれぞれヒート回転体の温度と
熱伝導回転体の温度とを検知し、ヒート回転体と熱伝導
回転体のうち定着回転体の回転方向に沿って定着回転体
と加圧回転体との圧接部に近い方の回転体の所定温度が
遠い方の回転体の所定温度と同じかあるいは低くなるよ
うに制御するので、定着回転体の表面温度を平滑化する
効率を高めることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。

【００２４】以下に述べる実施の形態の定着装置は、例
えば電子写真方式の複写機やプリンタなどの画像形成装
置のサブシステムとして用いられるものである。未定着
のトナー画像を記録媒体上に形成するまでのプロセス
は、種々の公知技術から適宜選択できるので、簡略化の
ために図示を省略するが、以下の実施の形態では上記の
種類の画像形成装置に一般に採用されているカールソン
プロセスを採用するものとする。すなわち、光導電性の
感光体を一様に帯電した後、記録されるべき画像の情報
に対応するパターンでその感光体を露光することによっ
て静電潜像を形成し、引き続いてその静電潜像を現像し
てトナー像としてから、記録媒体上に転写することによ
って、記録媒体上に未定着のトナー画像が形成される。

【００２５】（第１の実施の形態）図１は、本発明の第
１の実施形態を示している。図１は、第１の実施の形態
である定着装置の要部断面図の模式図である。図中の矢
印は、図示しない機構によるローラの回転あるいは記録
媒体の搬送の進行方向を示している。この回転あるいは
搬送の機構は、本発明の趣旨に影響を及ぼさない範囲で
あれば、特に限定されずに公知の技術から適宜選択でき
るのであって、説明を省略する。

【００２６】この定着装置は、概略的にいうと、定着回
転体として例えば定着ローラ１と、この定着ローラ１の
外周面に圧接して設けられた加圧回転体として例えば加
圧ローラ２と、定着ローラ１の外周面に圧接して設けら
れヒータ４を内蔵するヒート回転体として例えばヒート
ローラ３と、定着ローラ１の外周面に圧接して設けられ
た熱伝導回転体として例えば熱伝導ローラ６とを備えて
いる。

【００２７】ここで、定着ローラ１は、例えば、シリコ
ーンゴム製のローラ、または芯金にシリコーンゴムある
いはフッ素ゴムなどの耐熱性を有する弾性物質を被覆さ
せたローラであり、表面の離型性を高めるためにフッ素
樹脂の被膜を設けてもよい。本実施の形態では、肉厚５
ｍｍの芯金シリンダにＪＩＳ−Ａ高度４０〜６０度のＨ
ＴＶシリコーンゴム層を厚さ１５ｍｍで被覆し、さらに
その表面に厚さ５０μｍ〜１５０μｍのＰＦＡチューブ
を被覆した構成であって、外径６０ｍｍのローラを用い
る。

【００２８】また、加圧ローラ２は、例えば、アルミウ
ム製または鉄製のシリンダの表面にフッ素樹脂の被膜を
設けたものである。本実施の形態では、肉厚４ｍｍの鉄
製芯金シリンダに２０μｍ〜１００μｍのＰＦＡもしく
はＰＴＦＥ、またはそれらの混成物などのフッ素樹脂を
焼成被覆した構成であって、外径６０ｍｍのローラを用
いる。

【００２９】また、ヒートローラ３は、例えば、アルミ
ニウム、鉄、ステンレス鋼などの金属製のシリンダであ
って、必要に応じて、その表面に耐腐食性、硬化または
高離型性を目的とするコーティング処理を施したもので
ある。本実施の形態では、肉厚３ｍｍのアルミニウム製
のシリンダの表面を酸化アルマイト処理した構成であっ
て、外径３０ｍｍのローラを用いる。

【００３０】ヒートローラ３のヒータ４は、ヒートロー
ラ３内の中心部で、その回転軸方向に延設されるハロゲ
ンヒータなどの赤外ランプであり、電源５から電力を供
給されるようになっている。ヒータ４の発熱量の軸方向
分布は、ヒートローラ３の表面の温度がほぼ一様になる
ように設計される。現実には、ヒートローラ３の軸方向
両端部での放熱量が他の部分よりも大きいために、それ
を補う目的で、両端部でのヒータ４の発熱量を大きくす
るようになっている。その結果、ヒートローラ３は、定
着ローラ１へ回転軸方向にほぼ一様な熱供給を行うもの
となる。

【００３１】電源５からヒータ４へ供給される最大電力
は、好ましくは８００Ｗ〜２０００Ｗの範囲であって、
出力が自動制御される。電力供給の制御方法は、電源５
の作動のオン／オフスイッチング以外に、電圧レベルの
切り換え制御、または時間的に振動する出力電圧の位相
制御あるいは周波数制御などの公知の方法を適宜選択し
て用いることができる。

【００３２】また、温度センサ１４は、定着ローラ１の
軸方向のほぼ中央部であって定着ローラ１の外周面に接
触または近接して配設され、定着ローラ１の外周面の温
度を検知するように設けられている。その検知信号に基
づいて、定着ローラ１の外周面の表面温度を所定の目標
温度に保つように制御されるようになっている。温度セ
ンサ１４として、サーミスタまたは熱電対などの素子を
用いることができる。

【００３３】また、カットオフセンサ１５は、ヒートロ
ーラ３の軸方向のほぼ中央部であってヒートローラ３の
外周面に接触または近接して配設され、ヒートローラ３
が所定の許容限界温度を超えて加熱されると、溶断また
は変形することによって電源５からヒータ４への電力供
給を遮断するように設けられている。カットオフセンサ
１５として、温度ヒューズまたはサーモスタットなどの
素子を用いることができる。

【００３４】また、ロジックコントロール回路１６は、
温度センサ１４の検知信号が入力されて、その信号レベ
ルの平均処理、温度への換算および基準温度との比較判
断などを行い、さらに電源５の出力レベルの制御を指示
する信号を出力するように設けられている。

【００３５】また、熱伝導ローラ６は、本発明の最も特
徴とするところである。熱伝導ローラ６は、その材質が
定着ローラ１の表面および弾性層の材質に比べて、熱伝
導が大きいものが用いられ、定着ローラ１の表面に常時
接触するように配置することによって、定着ローラ１に
おける非通紙領域の温度が異常に上昇することを防止す
るようになっている。本実施の形態の熱伝導ローラ６
は、例えば、アルミニウム製または鉄製などの中実ロー
ラであって、熱伝導度が定着ローラ１およびヒートロー
ラ３に比べて大きく、さらに、熱容量がヒートローラ３
に比べて大きい。図示した実施の形態では、外径３０ｍ
ｍのアルミニウム製のローラを用いる。

【００３６】また、オイル塗付ローラ７は、定着ローラ
１の外周面に圧接して設けられ、例えばシリコーンオイ
ルを含浸した耐熱性の繊維または樹脂のローラであっ
て、定着ローラ１に当接して従動回転しながら、その表
面に少量ずつオイルを塗付するようになっている。

【００３７】また、搬送ガイド８は、未定着のトナー画
像１０を担持しながら搬送される記録媒体９を定着ロー
ラ１と加圧ローラ２との圧接部へ案内する位置に配置さ
れている。

【００３８】また、分離爪１１および１２は、それぞれ
定着ローラ１と加圧ローラ２の外周面に接触または近接
して配設される。符号１３は、記録媒体９の排出ガイド
ローラ対を示している。

【００３９】次に、定着ローラ１と加圧ローラ２とヒー
トローラ３と熱伝導ローラ６との４つのローラの位置関
係および支持・加圧・回転駆動の方法について説明す
る。

【００４０】これらのローラ１、２、３、６は、いずれ
も回動自在に支持されて、定着ローラ１の外周面に加圧
ローラ２とヒートローラ３と熱伝導ローラ６とが圧接し
て、圧接部での摩擦力で従動回転するように配設され
る。

【００４１】図２を参照しながら、これら４つのローラ
１、２、３、６の位置関係の一例を説明する。

【００４２】ここでは、定着ローラ１、加圧ローラ２、
ヒートローラ３、熱伝導ローラ６の回転中心を、それぞ
れＣ（Ｆ）、Ｃ（Ｐ）、Ｃ（Ｈ）、Ｃ（Ｌ）と表記す
る。さらに、Ｃ（Ｆ）の回りの３つの角度∠Ｃ（Ｈ）−
Ｃ（Ｆ）−Ｃ（Ｐ）、∠Ｃ（Ｌ）−Ｃ（Ｆ）−Ｃ
（Ｐ）、∠Ｃ（Ｈ）−Ｃ（Ｆ）−Ｃ（Ｌ）を、それぞれ
θ（１）、θ（２）、θ（３）と表記する。

【００４３】位置関係は、θ（１）≦θ（２）かつθ
（３）≦１２０ｄｅｇとなっている。

【００４４】さらに、図１および図２を参照しながら、
４つのローラ１、２、３、６の支持および加圧の構成を
説明する。

【００４５】第１の構成例では、ヒートローラ３と熱伝
導ローラ６との支持位置をそれぞれ定着装置の全体フレ
ーム（図示省略）に固定して、この２つのローラ３、６
と加圧ローラ２との間に定着ローラ１を挟み込むように
設置する。定着ローラ１とヒートローラ３または熱伝導
ローラ６との当接位置をそれぞれＮ１、Ｎ２と表記する
ものとする。Ｎ１とＮ２との中央位置Ｎ３と、定着ロー
ラ１の回転中心Ｃ（Ｆ）とを結ぶ方向へ向けて加圧ロー
ラ２を付勢する。この構成においては、定着ローラ１
は、その外周面が他の３つのローラ２、３、６との当接
部で挟持される。

【００４６】第２の構成例では、定着装置の全体フレー
ムに固定された位置に定着ローラ１を回動自在に支持し
て、他の３つのローラ２、３、６をそれぞれ定着ローラ
１の回転中心Ｃ（Ｆ）へ向けて付勢する。

【００４７】定着ローラ１と加圧ローラ２との圧接は、
図示しない機構によって、好ましくは１００ｋｇから２
５０ｋｇの荷重を加えて、圧接部の幅（ニップ幅）が５
ｍｍから１５ｍｍとなるようにする。また、上記の第２
構成例の場合には、さらに、定着ローラ１とヒートロー
ラ３との圧接、または定着ローラ１と熱伝導ローラ６と
圧接は、図示しない機構が追加されて、それによって、
好ましくはそれぞれ８０ｋｇから１５０ｋｇの荷重を加
えて、圧接部の幅が４ｍｍから８ｍｍとなるようにす
る。

【００４８】上記の構成において、これらのローラの回
転の駆動は、固定位置で支持されるローラを回転するこ
とが駆動機構の設計上好ましいといえる（駆動機構の図
示を省略する）。すなわち、第１の構成例では、ヒート
ローラ３または熱伝導ローラ６のいずれか一方を回転駆
動すればよい。定着ローラ１の周速度を一定に保つこと
が要求される場合には、定着ローラ１の回転方向の下流
側に配設されるローラを回転駆動する方が好ましい。図
１に示す実施の形態では、熱伝導ローラ６が下流側に配
設されている上に、部品構成が簡単であるので駆動機構
との連結部の部品加工が容易となることから、熱伝導ロ
ーラ６を回転駆動することになる。また、上記の第２構
成例では、定着ローラ１を回転駆動するようになってい
る。

【００４９】上述のように構成された本実施の形態の定
着装置によると、定着ローラ１およびヒートローラ３よ
りも熱伝導度の大きい熱伝導ローラ６を、定着ローラ１
の表面に常時接触させるように配設することにより、定
着ローラ１の高温の非通紙領域の熱が熱伝導ローラ６を
介して定着ローラ１の低温の通紙領域に移動するので、
定着ローラ１の非通紙領域の温度が異常に上昇すること
を防止する。

【００５０】（第２の実施の形態）図３は、本発明の第
２の実施の形態である定着装置の要部断面の模式図であ
る。図３の中で、図１中と同じ符号で示される構成部品
および矢印は、第１の実施の形態と同じである。また、
簡略化のために、図１中の一部の構成部品の図示を省略
してある。

【００５１】本実施形態の熱伝導ローラ１７は、金属製
のシリンダの内部に熱媒１８が封入されたヒートパイプ
形式のものである。シリンダの材質は、ステンレス鋼、
アルミニウム、鉄などであって、必要に応じて、外面や
内面に耐腐食性、硬化または高離型性を目的とするコー
ティング処理が施され、内面の粗面化処理が施される。
熱媒１８には、グリセリン、水、ワックスなどの比熱の
大きい物質を用いて熱容量を大きくするようにする。本
実施の形態では、外径３０ｍｍ、肉厚３ｍｍのステンレ
ス鋼シリンダの内部にグリセリン溶液を封入したものを
用いる。

【００５２】本実施形態の熱伝導ローラ１７は、シリン
ダ材質であるステンレス鋼の熱伝導に加えて、熱媒１８
として封入されるグリセリン溶液の熱対流や回転時に生
じる撹拌によって熱移動が行われて、ローラ全体の温度
分布が平滑化される。さらに本実施の形態の熱伝導ロー
ラ１７は、第１の実施の形態の熱伝導ローラ６に比べて
熱容量が大きいので、定着ローラ１の表面温度分布を平
滑化する働きがより長い間持続する。

【００５３】定着ローラ１と加圧ローラ２とヒートロー
ラ３と熱伝導ローラ１７との位置関係および支持・加圧
・回転駆動の方法については、第１の実施の形態におけ
る説明とほぼ同じである。第１の実施の形態と異なる点
は、定着ローラ１の回転方向に沿って加圧ローラ２、熱
伝導ローラ１７、ヒートローラ３が順次当接するように
配設されるところにある。この順序で配設すると、次の
ように作用する。

【００５４】幅Ｌ（Ｓ）の小さい記録媒体が定着ローラ
１と加圧ローラ２との圧接部で挟持搬送される時、定着
ローラ１の表面での通紙領域と非通紙領域との温度差
は、圧接部の出口で最大であって、その後、経時的に減
少する。

【００５５】一方、その温度差にかかわらず、ヒートロ
ーラ３は定着ローラ１へ回転方向へほぼ一様な熱供給を
行う。ところが、ある２つの位置の間での単位時間あた
りの熱移動量は、その位置間の温度差が大きい程多くな
るという熱力学の原理に従って、定着ローラ１とヒート
ローラ３との当接部では、通紙領域への熱移動量が非通
紙領域への熱移動量よりも多くなる。この結果、定着ロ
ーラ１とヒートローラ３との当接部での加熱後では、定
着ローラ１の表面での温度差は、小さくなる。

【００５６】さらに、上記と同じ熱力学の原理に従っ
て、熱伝導ローラ１７によって定着ローラ１の温度差を
平滑化する作用は、その温度差が大きい程、効率が高
い。

【００５７】そこで、本実施の形態のように、定着ロー
ラ１の回転方向に沿って熱伝導ローラ１７をヒートロー
ラ３よりも上流側、つまり定着ローラ１の通紙領域と非
通紙領域との温度差が大きい段階で、定着ローラ１に当
接させる順序の方が、熱伝導ローラ１７による定着ロー
ラ１の温度差平滑化作用の効率が高くなる。

【００５８】（第３の実施の形態）図４は、本発明にお
ける第３の実施の形態である定着装置の要部断面の模式
図である。図４の中で、図１中と同じ符号で示される構
成部品および矢印は、第１の実施の形態と同じである。
また、簡略化のために、図１中の一部の構成部品の図示
を省略してある。

【００５９】熱伝導ローラ１９は、アルミニウム、鉄、
ステンレス鋼などの金属製のシリンダである。必要に応
じて、その表面に耐腐食性、硬化または高離型性を目的
とするコーティング処理が施される。本実施形態では、
肉厚８ｍｍのアルミニウム製のシリンダの表面を酸化ア
ルマイト処理した構成であって、外径３０ｍｍのローラ
を用いる。

【００６０】本実施形態の熱伝導ローラ１９は、中空の
シリンダが用いられて、その中空部に第２のヒータ２０
が配置される。熱伝導ローラ１９は、熱伝導度の大きい
金属製の厚肉シリンダであって、第１の実施の形態の熱
伝導ローラ６と同様に定着ローラ１の表面温度分布を平
滑化する働きを行う。本実施形態ではさらに、内蔵され
る第２ヒータ２０へ第２電源２１から電力が供給され
て、第２のヒートローラとして定着ローラ１を加熱する
働きをも行う。これによって、加熱源が定着ローラ１の
外周面に当接する面積が増大するので、定着ローラ１へ
の熱供給の効率がより一層向上するようになっている。

【００６１】第２ヒータ２０、第２電源２１、第２カッ
トオフセンサ２２は、第１の実施の形態のヒータ４、電
源５、カットオフセンサ１５とそれぞれ同一の機能を有
する部品または素子を用いて、同様の配置をする。

【００６２】定着ローラ１と加圧ローラ２と熱伝導ロー
ラ１９とヒートローラ３との位置関係および支持・加圧
・回転駆動の方法については、第１の実施の形態におけ
る説明とほぼ同じである。定着ローラ１の外周面に当接
する他の３つのローラ２、１９、３の当接順序は、第２
の実施の形態と同じである。

【００６３】温度センサ１４は、定着ローラ１の表面温
度を検知する温度検知手段である。検知信号は、ヒータ
動作制御手段として例えばロジックコントロール回路１
６へ入力されるようになっている。ロジックコントロー
ル回路１６は、入力される検知信号を所定の目標温度に
相当する基準信号と比較して、その比較結果に基づいて
電源５および第２電源２１の作動条件を個別に制御する
信号を出力するようになっている。このようにして、電
源５および第２電源２１からそれぞれヒータ４および第
２ヒータ２０へ供給される電力がフィードバック制御さ
れて、定着ローラ１の表面温度が所定温度になるように
制御される。

【００６４】ところで、定着ローラ１の表面温度に不均
一な分布が生じている時に、表面温度がより低下した領
域へ供給される熱量と比較的高い表面温度の領域へ供給
される熱量との比較は、定着ローラ１をさらに加熱する
熱源の温度が低い方が大きくなるので、定着ローラ１の
表面温度の分布が平滑化されやすくなる。従って、熱伝
導ローラ１９による定着ローラ１の表面温度分布を平滑
化する働きの効率を高めるために、定着ローラ１の回転
方向に沿ってヒートローラ３よりも上流側に配設される
熱伝導ローラ１９の表面温度がヒートローラ３の表面温
度以下（同じかあるいは小さい）であることが好まし
い。

【００６５】そこで、第２電源２１から第２ヒータ２０
へ供給される電力が、電源５からヒータ４へ供給される
電力以下となるように設計する。例えば、同一の電圧が
２つのヒータ２０、４へ印加される場合は、第２ヒータ
２０の定格消費電力がヒータ４の定格消費電力以下であ
るようにヒータを選定する。または、第２ヒータ２０と
ヒータ４とが同一定格消費電力である場合には、第２電
源２１のオン時間が電源５のオン時間以下であるよう
に、ロジックコントロール回路１６から出力される第２
電源２１と電源５との作動条件の制御信号がプログラミ
ングされる。

【００６６】本実施形態によると、熱伝導ローラ１９の
内部に第２ヒータ２０を配置することによって、熱伝導
ローラ１９が、定着ローラ１の表面温度分布を平滑化す
る働きに加えて、定着ローラ１を加熱する働きをも行
う。

【００６７】また特に、本実施形態によると、熱伝導ロ
ーラ１９を定着ローラ１の回転方向に沿ってヒートロー
ラ３よりも上流側に配設し、かつ１つの温度センサ１４
を用いて２つのヒータ２０、４を熱伝導ローラ１９の表
面温度がヒートローラ３の表面温度以下になるように制
御することによって、熱伝導ローラ１９による定着ロー
ラ１の表面温度分布の平滑化作用の効率を高める。

【００６８】なお、本実施形態では、定着ローラ１の回
転方向に沿って熱伝導ローラ１９をヒートローラ３より
も上流側に配設し、かつ熱伝導ローラ１９の温度をヒー
トローラ３の温度以下になるように制御したが、これに
限らず、ヒートローラ３を熱伝導ローラ１９より上流側
に配設し、かつヒートローラ３の温度を熱伝導ローラ１
９の温度以下となるように制御してもよい。

【００６９】（第４の実施の形態）図５は、本発明の第
４の実施の形態である定着装置の要部断面の模式図であ
る。図５の中で、図１中と同じ符号で示される構成部品
および矢印は、第１の実施の形態と同じである。また、
簡略化のために、図１中の一部の構成部品の図示を省略
してある。

【００７０】第１実施の形態および第３の実施の形態で
用いられた温度センサ１４の代わりに、第２の温度検知
手段として例えば第２温度センサ２３および第３の温度
検知手段として例えば第３温度センサ２４がそれぞれヒ
ートローラ３および熱伝導ローラ１９の外周面に当接す
るように配設され、その当接するヒートローラ３および
熱伝導ローラ１９の表面温度を検知するようになってい
る。

【００７１】これらのローラ３、１９の表面温度の制御
は、第３の実施の形態と全く同様であって、個別にフィ
ードバック制御される。すなわち、第２温度センサ２３
および第３温度センサ２４の検知信号がヒータ動作制御
手段としての例えばロジックコントロール回路１６へ入
力されて、ロジックコントロール回路１６におけるその
検知信号の処理結果に基づいて、電源５、２１からそれ
ぞれヒータ４および第２ヒータ２０へ供給される電力が
個別にフィードバック制御されて、ヒートローラ３およ
び熱伝導ローラ１９の表面温度がそれぞれ所定の第２の
所定温度および第３の所定目標温度になるように制御さ
れるようになっている。

【００７２】この際、第３の実施の形態と同様に、熱伝
導ローラ１９による定着ローラ１の表面温度分布を平滑
化する働きの効率を高めるために、定着ローラ１の回転
方向に沿ってヒートローラ３よりも上流側に配設される
熱伝導ローラ１９の表面温度がヒートローラ３の表面温
度以下であることが望ましい。本実施の形態では、ヒー
トローラ３および熱伝導ローラ１９の表面温度が２つの
温度ヒータ４、２０により個別に制御されるので、これ
をより簡単に達成する。

【００７３】すなわち、第３の所定温度が第２の所定温
度以下であるように設計する。これには、例えば、ロジ
ックコントロール回路１６の回路設計またはプログラム
を変更すればよい。

【００７４】このように熱伝導ローラ１９側の第３の目
標温度をヒートローラ３側の第２の目標温度より低くな
るように設計する場合には、これに応じて、熱伝導ロー
ラ１９の軸受部品や近傍に配置される他の部品の材質の
耐熱保証温度を低く設定することができるようになる。
これによって、より一般的な普及材質を採用できるの
で、部品コストが低減される。また、熱伝導ローラ１９
側の第２のカットオフセンサ２２の定格作動温度をヒー
トローラ３側のカットオフセンサ１５の定格作動温度よ
りも低くしてもよい。これによって、何らかの異常のた
めに第２ヒータ２０の制御が暴走して高温になるような
事故が発生した場合、より安全な段階で第２の電源２１
から第２ヒータ２０への電力供給を遮断することが可能
となる。

【００７５】特に本実施形態の定着装置によると、２つ
の温度センサ２３、２４の検知信号に基づいて２つのヒ
ータ４、２０それぞれ個別に制御するように構成するの
で、ヒートローラ３と熱伝導ローラ１９との表面温度を
精度良く制御する。ヒートローラ３と熱伝導ローラ１９
とのそれぞれの所定温度を個別に設定して、熱伝導ロー
ラ１９による定着ローラ１の表面温度分布の平滑化の効
率を高めることが簡単になる。

【００７６】ところで、本実施形態では、定着ローラ１
の回転方向に沿って熱伝導ローラ１９をヒートローラ３
よりも上流側に配設し、かつ熱伝導ローラ１９の温度を
ヒートローラ３の温度以下になるように制御したが、こ
れに限らず、ヒートローラ３を熱伝導ローラ１９より上
流側に配設し、かつヒートローラ３の温度を熱伝導ロー
ラ１９の温度以下となるように制御してもよい。

【００７７】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではなく、種々の変形例が実施可能であ
る。

【００７８】例えば、上述の実施の形態では、熱伝導回
転体、定着回転体、加圧回転体、ヒート回転体などの回
転体としてローラを用いたものを示したが、これに限ら
ず、無端ベルトなどを用いるようにしてもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、熱伝導度が定着回転体の熱伝導よりも
大きい熱伝導回転体を定着回転体の外周面に圧接して配
設したので、定着回転体の高温の非通紙領域の熱が熱伝
導回転体を介して低温の通紙領域に移動するので、定着
回転体の表面温度の不均一分布を平滑化して、非通紙領
域の過昇温を効率良く軽減することができる。

【００８０】また、本出願に係る第２の発明によれば、
第１の発明の熱伝導回転体が金属製のシリンダと、該シ
リンダに封入された液体状の熱媒とからなっていて、熱
媒の熱対流や回転時に生じる撹拌によって熱移動が行わ
れるので、定着回転体全体の温度分布を一層平滑化でき
る。さらに熱伝導回転体が熱媒を有することによって熱
容量が大きいので、定着回転体の表面温度分布を平滑化
する働きをより長い間持続することができる。

【００８１】また、本出願に係る第３の発明によれば、
第１の発明または第２の発明において、加圧回転体と熱
伝導回転体とヒート回転体とを定着回転体の回転方向に
沿って順次配設することによって、定着回転体の通紙領
域と非通紙領域との温度差が大きい段階で、熱伝導回転
体を定着回転体に当接させるので、熱伝導回転体による
定着回転体の温度差平滑化作用の効率を高くすることが
できる。

【００８２】また、本出願に係る第４の発明によれば、
第１の発明ないし第３の発明のうちの一つの熱伝導回転
体にヒータが内蔵されているので、ヒート回転体だけで
定着回転体を加熱する場合に比べて、定着回転体への熱
供給の効率を向上できる。

【００８３】また、本出願に係る第５の発明によれば、
第４の発明において、温度検知手段により定着回転体の
表面温度を検知し、その検知信号に応じてヒート回転体
と熱伝導回転体とのうち定着回転体の回転方向に沿って
定着回転体と加圧回転体の圧接部に近い方の回転体に内
蔵されるヒータの発熱量が遠い方の回転体に内蔵される
ヒータの発熱量と同じかあるいは小さくなるようにヒー
ト回転体のヒータおよび熱伝導回転体のヒータの作動を
制御することにより、定着回転体の外周面温度が所定温
度となるように制御する。

【００８４】したがって、熱伝導回転体による定着回転
体の表面温度分布の平滑化作用の効率を高めることがで
きる。

【００８５】また、本出願に係る第６の発明によれば、
第４の発明において、第２の温度検知手段と第３の温度
検知手段によりヒート回転体の温度と熱伝導回転体の温
度とを検知し、定着回転体の回転方向に沿って定着回転
体と加圧回転体との圧接部に近い方の回転体の所定温度
が遠い方の回転体の所定温度と同じかあるいは低くなる
ように制御する。

【００８６】したがって、ヒート回転体の表面温度と熱
伝導回転体の表面温度を精度良く制御し、熱伝導回転体
による定着回転体の表面温度分布の平滑化の効率を高め
ることが簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の定着装置の要部断
面の模式図である。

【図２】図１の定着装置のローラの位置関係の説明図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施の形態の定着装置の要部断
面の模式図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態の定着装置の要部断
面の模式図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態の定着装置の要部断
面の模式図である。

【符号の説明】

１定着ローラ（定着回転体）２加圧ローラ（加圧回転体）３ヒートローラ（ヒート回転体）４ヒータ５電源６，１７，１９熱伝導ローラ（熱伝導回転体）１４温度センサ（温度検知手段）１５カットオフセンサ１６ロジックコントロール回路（ヒータ動作制御手
段）１８熱媒２０第２のヒータ２１第２の電源２２第２のカットオフセンサ２３第２温度センサ（第２の温度検知手段）２４第３温度センサ（第３の温度検知手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着回転体と、該定着回転体の外周面に
圧接して設けられ該圧接部で記録媒体を挟持搬送し記録
媒体に担持された未定着のトナー画像が上記定着回転体
の外周面に接するように配設された加圧回転体と、定着
回転体の外周面に圧接して設けられヒータを内蔵するヒ
ート回転体とを備え、記録媒体上にトナーを加熱・加圧
することによって定着させる定着装置において、定着回
転体の外周面に圧接して設けられ熱伝導度が定着回転体
の熱伝導度よりも大きい熱伝導回転体を備えていること
を特徴とする定着装置。
【請求項２】熱伝導回転体が、金属製のシリンダと、
シリンダに封入される液体状の熱媒とを有することとす
る請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】加圧回転体と熱伝導回転体とヒート回転
体とが、定着回転体の回転方向に沿って順次配設されて
いることとする請求項１または請求項２に記載の定着装
置。
【請求項４】熱伝導回転体にヒータが内蔵されている
こととする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載
の定着装置。
【請求項５】定着回転体の外周面の温度を検知する温
度検知手段と、温度検知手段の検知信号に応じてヒート
回転体と熱伝導回転体とのうち定着回転体の回転方向に
沿って定着回転体と加圧回転体の圧接部に近い方の回転
体に内蔵されるヒータの発熱量が遠い方の回転体に内蔵
されるヒータの発熱量と同じかあるいは小さくなるよう
にヒート回転体のヒータおよび熱伝導回転体のヒータの
作動を制御して定着回転体の外周面温度が所定温度とな
るように制御するヒート作動制御手段とを備えているこ
ととする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】ヒート回転体の外周面温度を検知する第
２の温度検知手段と、熱伝導回転体の外周面温度を検知
する第３の温度検知手段と、第２の温度検知手段の検知
信号に応じてヒート回転体の外周面温度が第２の所定温
度となるようにヒート回転体に内蔵されるヒータの作動
を制御すると共に、第３の温度検知手段の検知信号に応
じて熱伝導回転体の外周面温度が第３の所定温度となる
ように熱伝導回転体に内蔵されるヒータの作動を制御
し、第２の所定温度と第３の所定温度のうち定着回転体
の回転方向に沿って定着回転体と加圧回転体との圧接部
に近い方の回転体の所定温度が遠い方の回転体の所定温
度と同じかあるいは低くなるように制御するヒート作動
制御手段とを備えていることとする請求項４に記載の定
着装置。