JPH11167311A - 画像形成装置・画像形成装置の定着装置・加圧ローラおよび画像形成装置における定着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転写紙検出手段を必要とせず、複雑な制御を行
うことなく適正な定着を実現する。 【解決手段】定着装置の加圧ローラ３０を外部から加熱
する加圧ローラ加熱手段２１を有し、加圧ローラ３０
は、少なくとも表面の一部が導電性である芯ローラ３
と、変形可能な中空シリンダの内周面の少なくとも一部
を導電性とされて芯ローラを囲繞する外部ローラ４と、
芯ローラ３と外部ローラ４との間に間隙を形成するため
の電気絶縁性のスペーサ５１〜５４を有し、且つ、間隙
部に気体が所定の圧力で封入密閉され、芯ローラ３の導
電部と外部ローラ４の内周部の導電性部分とをスイッチ
の接点として加圧ローラ加熱手段１２の通電をオン・オ
フする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像形成装置・画
像形成装置の定着装置・加圧ローラおよび画像形成装置
における定着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光導電性の感光体に静電潜像を形成し、
この静電潜像を現像してトナー画像を得、得られたトナ
ー画像をシート状の記録媒体に転写・定着する方式の画
像形成装置は、アナログやデジタルの複写装置や、レー
ザプリンタを初めとする各種のプリンタ等として広く知
られている。トナー画像をシート状の記録媒体に定着す
る定着方式としては、トナー画像を形成されたシート状
の記録媒体を、内部に加熱用熱源を有する定着ローラ
と、定着ローラと共働する加圧ローラとにより、トナー
画像を定着ローラの側にして挾圧搬送しつつ、記録媒体
とトナー画像とに熱と圧力とを加えて上記トナー画像を
記録媒体に定着する接触定着方式が一般的である。この
ような接触定着方式で、トナー画像の定着を良好に行い
得る適正な温度範囲はさほど広くない。定着温度が高す
ぎると、過剰な熱により溶融したトナーの一部が定着ロ
ーラに付着し、記録媒体の別の部分に再付着する「ホッ
トオフセット」が発生する。定着温度が低すぎると、ト
ナー画像の表層部のみが溶融し、この部分が定着ローラ
に付着して記録媒体の別の部分に再付着する「コールド
オフセット」が発生する。また、定着ローラと加圧ロー
ラとの圧接力も、記録媒体およびトナー画像への熱供給
の効率を左右する大きな要因である。

【０００３】定着装置の適正な定着温度を速やかに達成
するために、定着ローラや加圧ローラの熱容量を低く設
定し、加熱によるこれらローラの温度上昇の立上りを速
めることが行われている。このようにした場合、所望の
定着温度において定着ローラや加圧ローラに蓄えられた
熱の絶対量が小さく、定着によりローラの熱の一部が記
録媒体やトナー画像に奪われると、ローラ温度が急激に
低下して適正な定着温度領域より低くなり、同一の記録
媒体に於いてトナー画像の後半部が定着不全になった
り、連続して定着を行う場合、２枚目以降の記録媒体に
定着不全が発生したりする問題がある。このような問題
を回避する方法として、定着ローラの表面温度を検出
し、加熱用発熱源の発熱量を、１枚の転写紙の定着動作
の前半に比して後半でより大きくなるように加熱用熱源
の発熱量を制御する方法（特開平６−７５５０４号公
報）や、定着ローラ内部に設けた熱伝導ローラの外周面
を定着ローラの内周面に接触させ、定着ローラと熱伝導
ローラとを相対的に回転させることにより、加圧ローラ
と定着ローラのニップ部における温度低下を軽減させる
方法（特開平６−１３０８４３号公報）、さらには、転
写紙の先端がニップ部に到達したときと転写紙後端がニ
ップ部を抜けたときの定着ローラの温度を検出し、転写
紙通過の前後における温度差を、標準制御温度に加算し
た結果を設定温度として定着ローラの設定温度を変更す
る方法（特開平５−２８１８７５号公報）が提案されて
いる。しかし、発熱量を制御する方法の場合、予め温度
低下量を予測して加熱用熱源の発熱量を制御しようとし
ても、転写紙の通紙に伴う定着ローラの温度低下量は転
写紙の種類や初期温度、含水分等により異なるので、温
度低下量の適正な予測が困難で、適正な発熱量制御は難
しい。また、定着ローラ内部に熱伝導ローラを設ける方
法の場合、定着ローラと熱伝導ローラとの間の熱伝導に
熱抵抗が存在するため、ニップ部への供給熱量に限りが
あり、転写紙が厚い場合や高速画像形成（当然に定着も
高速で行われる）の場合には「効果のほど」が疑問であ
る。転写紙がニップを通過する前後の温度差に基づき、
定着ローラの設定温度を変更する方法は、転写紙の先端
がニップ部に到達したことやニップ部を抜けたことを検
出する転写紙検出手段が必要であり、定着装置の構成が
複雑化する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、転写紙検
出手段を必要とせず、複雑な制御を行うことなく適正な
定着を実現することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の画像形成装置
の定着装置は「トナー画像を形成されたシート状の記録
媒体を、内部に加熱用熱源を有する定着ローラと、この
定着ローラと共働する加圧ローラとにより、トナー画像
を定着ローラの側にして挾圧搬送しつつ記録媒体とトナ
ー画像とに熱と圧力とを加えてトナー画像を記録媒体に
定着する定着装置」であって、以下の点を特徴とする
（請求項１）。第１に、「加圧ローラを外部から加熱す
る加圧ローラ加熱手段」を有する。第２に、加圧ローラ
は「少なくとも表面の一部が導電性である芯ローラと、
変形可能な中空シリンダの内周面の少なくとも一部を導
電性とされて芯ローラを囲繞する外部ローラと、芯ロー
ラと外部ローラとの間に間隙を形成するための電気絶縁
性のスペーサを有し、且つ、上記間隙部に気体が所定の
圧力で封入密閉された構成」であり、芯ローラの導電部
と外部ローラの内周部の導電性部分とをスイッチの接点
として、加圧ローラ加熱手段の通電をオン・オフするよ
うに構成されるのである。定着されるトナー画像は「単
色トナー画像」であることも「多色トナー画像」である
こともでき、「カラートナー画像」であることもでき
る。

【０００６】この請求項１記載の定着装置において、定
着ローラを上側に、加圧ローラを下側に配し、加圧ロー
ラ加熱手段として「加圧ローラの下方に配備された加熱
ランプ」を用いることができる（請求項２）。上記請求
項１または２記載の画像形成装置の定着装置において、
定着ローラを外部から加熱する「定着ローラ加熱手段」
を設け、芯ローラの導電部と外部ローラの内周部の導電
性部分とをスイッチの接点として、加圧ローラ加熱手段
と定着ローラ加熱手段の通電をオン・オフするように構
成できる（請求項３）。この請求項３記載の画像形成装
置の定着装置においては、定着ローラを上側に、加圧ロ
ーラを下側に配し、加圧ローラ加熱手段として「加圧ロ
ーラの下方に配備された加熱ランプ」を用い、定着ロー
ラ加熱手段として「定着ローラの上方に設けられた第２
の加熱ランプ」を用いることができる（請求項４）。上
記請求項１〜４の任意の１に記載の定着装置において
「定着ローラと加圧ローラとの圧接力を付加的に増加さ
せる圧接力増加機構」を設け、芯ローラの導電部と外部
ローラの内周部の導電性部分とをスイッチの接点とし
て、圧接力増加機構の通電をオン・オフするように構成
することができる（請求項５）。

【０００７】この発明の加圧ローラは、トナー画像を形
成されたシート状の記録媒体を、内部に加熱用熱源を有
する定着ローラと、該定着ローラと共働する加圧ローラ
とにより、トナー画像を定着ローラの側にして挾圧搬送
しつつ、上記記録媒体とトナー画像とに熱と圧力とを加
えて上記トナー画像を記録媒体に定着する定着装置の加
圧ローラであって、「少なくとも表面の一部が導電性で
ある芯ローラと、変形可能な中空シリンダの内周面の少
なくとも一部を導電性とされて芯ローラを囲繞する外部
ローラと、芯ローラと外部ローラとの間に間隙を形成す
るための電気絶縁性のスペーサを有し、且つ、上記間隙
部に気体が所定の圧力で封入密閉され、芯ローラの導電
部と外部ローラの内周部の導電性部分とがスイッチの接
点として用いられる」ことを特徴とする（請求項６）。
請求項６記載の加圧ローラにおいて、芯ローラを金属ロ
ーラとし、外部ローラとして「変形可能な中空シリンダ
の内周面の少なくとも一部に変形可能な金属薄層を形成
されたもの」を用いることができる（請求項７）。

【０００８】この発明の画像形成装置は「光導電性の感
光体と、該感光体に静電潜像を形成する手段と、形成さ
れた静電潜像を現像してトナー画像とする現像手段と、
感光体上に形成されたトナー画像をシート状の記録媒体
に直接、もしくは中間転写媒体を介して転写する転写手
段と、記録媒体に転写されたトナー画像を記録媒体に定
着する定着手段とを有する画像形成装置」であって、定
着手段として上記請求項１〜５の任意の１に記載の定着
装置を用いることを特徴とする（請求項８）。この発明
の画像形成装置における定着方法は、光導電性の感光体
と、該感光体に静電潜像を形成する手段と、形成された
静電潜像を現像してトナー画像とする現像手段と、感光
体上に形成されたトナー画像をシート状の記録媒体に直
接、もしくは中間転写媒体を介して転写する転写手段
と、記録媒体に転写されたトナー画像を記録媒体に定着
する定着手段とを有する画像形成装置において、請求項
１〜５の任意の１に記載の定着装置を用い、「定着ロー
ラと加圧ローラの表面温度を所定の定着温度として定着
を開始し、加圧ローラの表面温度が所定温度低下したと
きに、加圧ローラにおける芯ローラの導電部と外部ロー
ラの内周部の導電性部分とがスイッチの接点として接触
することにより、定着のための熱量および／または加圧
力を補充する」ことを特徴とする。外部ローラにおける
中空シリンダが「変形可能」であるとは、中空シリンダ
が弾性材で形成されて弾性変形する場合を言う。あるい
は、中空シリンダとして殆ど伸縮しないが容易に変形で
きる材質を用い、中空シリンダが封入密閉された気体を
クッションとして弾性変形するようにすることもでき
る。

【０００９】上に説明した請求項１〜５の任意の１に記
載の画像形成装置の定着装置において、加圧ローラにお
ける芯ローラと外部ローラとの間の間隙部に封入密閉す
る気体を「不活性ガス」とすることができる（請求項１
０）。従って、上記請求項６または７に記載の加圧ロー
ラにおいて「芯ローラと外部ローラとの間の間隙部に封
入密閉される気体」を不活性ガスとすることができる
（請求項１１）。そして、光導電性の感光体と、該感光
体に静電潜像を形成する手段と、形成された静電潜像を
現像してトナー画像とする現像手段と、感光体上に形成
されたトナー画像をシート状の記録媒体に直接、もしく
は中間転写媒体を介して転写する転写手段と、記録媒体
に転写されたトナー画像を記録媒体に定着する定着手段
とを有する画像形成装置において、定着手段として、上
記請求項１０記載の定着装置を用いることができ（請求
項１２）、この画像形成装置において、定着ローラと加
圧ローラの表面温度を所定の定着温度として定着を開始
し、加圧ローラの表面温度が所定温度低下したときに、
加圧ローラにおける芯ローラの導電部と外部ローラの内
周部の導電性部分とがスイッチの接点として接触するこ
とにより、定着のための熱量および／または加圧力を補
充する定着方法を実施することができる（請求項１
３）。上記「不活性ガス」としてはアルゴンガスやヘリ
ウムガスを例として上げることができる。勿論、これに
限らず、公知の適宜の不活性ガスを用いることができ
る。封入ガスを不活性ガスにすると、温度が上昇して
も、芯ローラや外部ローラの導電部を構成する金属を化
学変化させることがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の定着装置の実
施の１形態を説明するための図である。図１（ａ）にお
いて、符号１０は定着ローラ、符号３０は加圧ローラ、
符号２１は加熱ランプを示している。定着ローラ１０
は、中空ローラ２の内部に加熱用熱源１を有して構成さ
れる。中空ローラ２は、中空の金属ローラの外周面に、
トナー付着を防止するためテフロン（登録商標 デュポ
ン社）等の離型性の良い物質の薄層を形成したものであ
る。上記金属ローラは、熱伝導性が高い材料により「加
圧ローラ３０の圧接で変形しないような剛性」を持たせ
て形成される。即ち、金属ローラは、加熱用熱源１によ
り均一な定着温度が速やかに達成されるよう、なるべく
薄肉（１〜１．５ｍｍ程度）であることが好ましく、加
圧ローラの圧接力により変形（表面の「へこみ」や「軸
方向の撓み」）を生じないだけの剛性が必要とされ、材
料としてはアルミニウムやステンレス鋼等が好適であ
る。加熱用熱源１は中空ローラ２に定着温度を与えるた
めのもので、抵抗発熱線等の各種のヒータや赤外線ラン
プ等を用いることができる他、ハロゲンランプを好適に
使用できる。加熱用熱源１は、中空ローラ２を長手方向
（図面に直交する方向）に均一に加熱できるように、中
空ローラ２と略同じ長さを有し、加熱領域が中空ローラ
２の長手方向全域にわたるように配備される。また、中
空ローラ２の長手方向両端部での放熱に伴う上記両端部
での温度低下を防ぐため、加熱用発光源１の発熱量は、
長手方向両端部の側で中央部よりも大きく設定されてい
る。定着ローラ１０の表面温度は図示されない（サーミ
スタ等の）温度検出手段により検出され、その検出温度
に基づき、加熱用熱源１の発熱が制御される。

【００１１】加圧ローラ３０は、芯ローラ３と、外部ロ
ーラ４と、スペーサ５１〜５４とを有する。芯ローラ３
は「少なくとも表面の一部が導電性」でなければならな
いが、この実施の形態においては、これを金属ローラと
することにより上記「導電性の条件」を満たしている。
別例として、硬質プラスチック等のローラの周面（の少
なくとも一部）に金属層を蒸着等により形成して「少な
くとも表面の一部を導電性」としてもよい。芯ローラ３
を囲繞する外部ローラ４は「変形可能な中空シリンダの
内周面の少なくとも一部を導電性とされ」る必要がある
が、この実施の形態では、厚さ：３ミリ程度の弾性材に
よる中空シリンダの内周面に金属層４１を形成すること
により上記「内周面の少なくとも一部を導電性とする」
条件を満たしている。外部ローラ４を構成する弾性材と
しては、各種のゴム材料を用いることができるが、この
実施の形態においては好適な弾性材としてシリコーンゴ
ムが用いられている。また、金属層４１は外部ローラ４
の変形を妨げないように、スパッタリング等により薄層
（１〜２μｍ程度）に形成されている。外部ローラの内
周面の少なくとも一部を導電性とする方法としては他
に、外部ローラ内周面の所望の部分にカーボン粒子等を
分散含有させる方法等が考えられる。スペーサ５１〜５
４は、芯ローラ３と外部ローラ４との間に所定の大きさ
（１〜２ｍｍ程度）の間隙４２を維持するためのもので
あって、間隙４２と同程度の径を有する円柱状のもので
ある。この実施の形態では、スペーサの数を４個として
いるが、５個以上のスペーサを用いても良いし、３個の
スペーサを用いるのみでもよい。また、この実施の形態
においては、スペーサ５１〜５４として「柔らかく弾性
のあるスポンジ」によるものを用いているが、これに限
らず硬質プラスチック等によるものでもよい。スペーサ
５１〜５４により維持された芯ローラ３と外部ローラ４
との間隙４２には、気体が「所定の圧力」で封入密閉さ
れている。封入密閉するする「気体」は空気で良いが、
ヘリウムガス等、他の気体を適宜に封入密閉できる。上
述のようにヘリウムガスやアルゴンガス等の不活性ガス
は、芯ローラや外部ローラの金属部分を化学変化させな
いので封入ガスとして好適である。加熱ランプ２１は加
圧ローラ３０を外部から加熱する「加圧ローラ加熱手
段」であって、加熱ランプ電源回路５０により通電加熱
されるようになっている。加熱ランプ電源回路５０から
の１対のリード線の一方は芯ローラ３に接続され、他方
は金属層４１に接続されており、芯ローラ３と金属層４
１が接離によりオン・オフする「接点スイッチ」を構成
するようになっている。トナー画像ＴＩを形成されたシ
ート状の記録媒体（通常の転写紙やオーバヘッドプロジ
ェクタ用のＯＨＰシート）１２はガイド１１により、定
着ローラ１０と加圧ローラ３０とのニップ部に案内さ
れ、定着ローラ１０と加圧ローラ３０とにより挾圧搬送
される間に、熱と圧力を加えられてトナー画像ＴＩを定
着される。

【００１２】即ち、図１に実施の形態を示す定着装置
は、トナー画像ＴＩを形成されたシート状の記録媒体１
２を、内部に加熱用熱源１を有する定着ローラ１０と、
定着ローラ１０と共働する加圧ローラ３０とにより、ト
ナー画像ＴＩを定着ローラ１０の側にして挾圧搬送しつ
つ、記録媒体１２とトナー画像ＴＩとに熱と圧力とを加
えてトナー画像ＴＩを記録媒体１２に定着する定着装置
であって、加圧ローラ３０を外部から加熱する加圧ロー
ラ加熱手段２１を有し、加圧ローラ３０は、少なくとも
表面の一部が導電性である芯ローラ３と、変形可能な中
空シリンダの内周面の少なくとも一部を導電性とされて
上記芯ローラを囲繞する外部ローラ４と、芯ローラ３と
外部ローラ４との間に間隙を形成するための電気絶縁性
のスペーサ５１〜５４を有し、上記間隙部に気体が所定
の圧力で封入密閉され、芯ローラ３の導電部と外部ロー
ラ４の内周部の導電性部分４１とをスイッチの接点とし
て、加圧ローラ加熱手段２１の通電をオン・オフするよ
うに構成した定着装置である（請求項１）。そして、こ
の実施の形態では、定着ローラ１０が上側に、加圧ロー
ラ３０が下側に配備され、加圧ローラ加熱手段２１が
「加圧ローラ３０の下方に配備された加熱ランプ」であ
る（請求項２）。また、図１の実施の形態の加圧ローラ
３０は、トナー画像ＴＩを形成されたシート状の記録媒
体１２を、内部に加熱用熱源１を有する定着ローラ１０
と、定着ローラ１０と共働する加圧ローラ３０とによ
り、トナー画像ＴＩを定着ローラ１０の側にして挾圧搬
送しつつ、記録媒体１２とトナー画像ＴＩとに熱と圧力
とを加えてトナー画像ＴＩを記録媒体１２に定着する定
着装置の加圧ローラであって、少なくとも表面の一部が
導電性である芯ローラ３と、変形可能な中空シリンダの
内周面の少なくとも一部を導電性とされて芯ローラ３を
囲繞する外部ローラ４と、芯ローラ３と外部ローラ４と
の間に間隙を形成するための電気絶縁性のスペーサ５１
〜５４を有し、且つ、上記間隙部に気体が所定の圧力で
封入密閉され、芯ローラ３の導電部と外部ローラの内周
部の導電性部分４１とがスイッチの接点として用いられ
るものであり（請求項６）、芯ローラ３は金属ローラ
で、外部ローラ４は弾性材による中空シリンダの内周面
の少なくとも一部に変形可能な金属薄層４１を形成され
たものである（請求項７）。

【００１３】加圧ローラ３０の芯ローラ３と外部ローラ
４との間の間隙に封入密閉された気体の圧力は、上記気
体の温度により変化する。加圧ローラ３０の外部ローラ
４は変形可能であるので、加圧ローラ３０を定着ローラ
１０に圧接させると、圧接部において外部ローラ４は
（説明中の実施の形態では弾性材が弾性的に）変形して
「ニップ部」を形成するが、上記間隙部に封入密閉され
た気体は、上記圧接力に対するクッションとして作用
し、上記気体の圧力により、定着ローラ１０と加圧ロー
ラ３０との圧接部に形成される「ニップ部の幅」が変化
する。即ち、上記気圧の圧力が高ければニップ部の幅は
小さくなり、圧力の低下とともにニップ部の幅は大きく
なる。定着ローラ１０及び加圧ローラ３０の表面温度を
適正な定着温度とし、トナー画像ＴＩの定着を行うと、
定着ローラ１０、加圧ローラ３０の熱は記録媒体１２や
トナー画像ＴＩに奪われ、各ローラとも表面温度が低下
する。定着ローラ１０の表面温度低下は、前述の「図示
されない温度検出手段」により検出され、この温度低下
を補償するように加熱用熱源１の発熱制御が行われる。
一方、加圧ローラ３０の温度低下は、芯ローラ３と外部
ローラ４との間に封入密閉された気体の温度低下をもた
らす。この温度低下に伴い、気体の圧力が低下し、前記
「クッション作用」が小さくなり、加圧ローラ３０の外
部ローラ４の変形量が大きくなり、加圧ローラ３０と定
着ローラ１０とのニップ幅は増大し、ニップ部に於ける
圧接圧力、即ち「ニップ圧」も低下する。上記変形量が
ある程度の大きさに達すると、図１（ｂ）に示すよう
に、外部ローラ４の内周面に形成された金属層４１が変
形により芯ローラ３と接触する。すると加熱ランプ電源
回路５０がオンの状態となり、加熱ランプ２１への通電
が開始され、加熱ランプ２１が発熱して加圧ローラ３０
の外周面を加熱する。この加熱により加圧ローラ３０の
表面温度が回復するに従い、前記間隙部に封入密閉され
た気体の温度・圧力も上昇し、気体の圧力が十分に回復
すると金属層４１と芯ローラ３とが「非接触」になり、
加熱ランプ電源回路５０が再びオフ状態になり、加熱ラ
ンプ２１への通電が停止される。このようにして、前記
気体の温度変化が該気体における圧力変化を惹起し、こ
の圧力変化により芯ローラ３と金属層４１とによる「接
点スイッチ」がオン・オフされて加熱ランプ２１の通電
をオン・オフする。

【００１４】そこで、加熱ランプ２１の発熱に伴う加圧
ローラ３０の加熱効果を考慮し、適正な定着が行われる
「加圧ローラ３０の表面温度範囲」の下限よりも若干高
い温度になったときに上記接点スイッチがオンになるよ
うにし、上記表面温度範囲で適正なニップ幅、換言すれ
ばニップ圧が実現されるよう「封入密閉された気体の圧
力を調整」すれば、加圧ローラ３０の表面温度を常に適
正な温度範囲に保ち、且つ、ニップ圧を適正な大きさに
保つつことができる。このようにすると、定着ローラ１
０の表面温度が加圧ローラ３０により冷まされることが
なく、加熱された加圧ローラ３０との接触や加圧ローラ
３０により熱せられた空気流により、定着ローラ１０が
温められるのでコールドオフセットを有効に防止するこ
とができる。上記のように調整された気体圧力が「所定
の圧力」である。上記の定着プロセスをフロー図として
示すと、図２に示すごとくになる。図２において「接点
スイッチ」とあるのは勿論、芯ローラ３と金属層４１と
による接点スイッチである。上に説明した実施の形態に
おいて、スペーサ５１〜５４としては前述のように「柔
らかく弾性のあるスポンジによるもの」を用いており、
このため、外部ローラ４の変形にともないスペーサも
「押しつぶされるように変形するので、金属層４１と芯
ローラ３とはスペーサの前後で連続して接触することが
でき、密閉封入された気体の圧力が低下した場合に、ス
ペーサの存在に拘らず、接点スイッチは連続して「オン
の状態」となる。しかし、スペーサとして硬質プラスチ
ック等によるものを用いた場合には、上記接点スイッチ
の「オン状態」が、スペーサの部分でオフ状態になるこ
とが考えられる。このような場合には、加熱ランプ電源
回路５０に「接点スイッチがオン状態となったとき、こ
の状態を実際のオン状態の時間よりも長い間保持するよ
うな回路」を組み込み、上記スペーサの部分における接
点スイッチのオフ状態に拘らず、連続したオン状態を維
持できるようにすればよい。

【００１５】図３には、この発明の定着装置の実施の別
形態を示している。煩雑を避けるため、図１の実施の形
態と同様の部分は、図１におけると同一の符号を付し、
これらの部分についての詳細な説明は省略する。図１に
即して説明した実施の形態との差異は、定着ローラ１０
の上部に、第２の加熱ランプ２２が設けられ、加熱ラン
プ電源回路５０により通電される点にある。即ち、図３
に示す実施の形態は、トナー画像ＴＩを形成されたシー
ト状の記録媒体１２を、内部に加熱用熱源を有する定着
ローラ１０と、定着ローラと共働する加圧ローラ３０と
により、トナー画像を定着ローラ１０の側にして挾圧搬
送しつつ、記録媒体とトナー画像とに熱と圧力とを加え
てトナー画像を記録媒体に定着する定着装置であって、
加圧ローラ３０を外部から加熱する加圧ローラ加熱手段
２１を有し、加圧ローラ３０は、少なくとも表面の一部
が導電性である芯ローラ３と、変形可能な中空シリンダ
の内周面の少なくとも一部を導電性とされて芯ローラを
囲繞する外部ローラ４と、芯ローラと外部ローラとの間
に間隙を形成するための電気絶縁性のスペーサ５１〜５
４を有し、且つ、間隙部に気体が所定の圧力で封入密閉
され、芯ローラの導電部と外部ローラの内周部の導電性
部分とをスイッチの接点として、加圧ローラ加熱手段２
１の通電をオン・オフするように構成され（請求項
１）、定着ローラ１０を外部から加熱する定着ローラ加
熱手段２２を有し、芯ローラ３の導電部と外部ローラ４
の内周部の導電性部分とをスイッチの接点として、加圧
ローラ加熱手段２１と定着ローラ加熱手段２２の通電を
オン・オフするように構成され（請求項３）、定着ロー
ラ１０が上側に、加圧ローラ３０が下側に配され、加圧
ローラ加熱手段は加圧ローラ３０の下方に配備された加
熱ランプ２１であり、定着ローラ加熱手段は定着ローラ
１０の上方に設けられた第２の加熱ランプ２２である
（請求項４）。定着動作に伴い、加圧ローラ３０の温度
が低下すると、加圧ローラ内に封入密閉された気体の圧
力が低下して、前記「接点スイッチ」が接触して「オン
状態」となり、これにより加熱ランプ電源手段５０から
加熱ランプ２１に通電が行われ、加圧ローラ３０の外周
面加熱が行われることは、図１に即して説明した実施の
形態と全く同様である。一方に於いて、定着ローラ１０
は、前述の如く、サーミスタ等の温度検知手段により表
面温度が検知され、その結果に基づき定着ローラ内部の
加熱用熱源の発熱制御が行われるが、加熱用熱源による
加熱が内部側から行われるため、その結果が定着ローラ
１０の表面温度に反映されるのに若干の時間がかかる。
また、外部加熱された加圧ローラ３０からの熱は、ニッ
プ部に記録媒体１２が介在しているときには定着ローラ
１０の側に効率良く伝達されないので、図１の実施の形
態においては、定着により下降した定着ローラ表面温度
の回復が遅れた場合にはコールドオフセット発生のおそ
れが全く無いとは言い切れない。そこで、図３の実施の
形態においては、上記接点スイッチがオン状態になった
ときには、加圧ローラ３０を外部加熱するのみでなく、
定着ローラ１０も、第２の加熱ランプ２２により外部か
ら周面が加熱されるのである。このような外部加熱によ
れば、定着ローラ１０の表面温度を直ちに回復させるこ
とができるので、前述のコールドオフセットは良好に回
避される。この場合の「フロー」は図２のフロー図にお
ける、加熱ランプの点灯・消灯における加熱ランプを、
加熱ランプ２１および第２の加熱ランプ２２の点灯・消
灯に置き換えたものになる。なお、図１および図３にお
いて加熱ランプ２１の配備位置は、加圧ローラ３０の直
下である必要は必ずしも無く、トナー画像を定着される
記録媒体の搬送を妨げない限りにおいて、加圧ローラの
側面部分に対向するように配備してもよく、第３図の第
２の加熱ランプ２２の位置も、定着ローラ１０の直上に
限らず、記録媒体の搬送を妨げない限りにおいて、定着
ローラの側面部分に対向するように配備してもよい。

【００１６】図４は、請求項５記載の定着装置の実施の
１形態を説明に必要な部分のみ描いている。図４におい
て、符号３１は「定着ローラ１０と加圧ローラ３０との
圧接力を実現するための弾性バネ手段」を示し、符号３
２は「上記圧接力を付加的に増加させる圧接力増加機
構」を示している。圧接力増加機構３２は（前記芯ロー
ラの導電部と外部ローラの内周部の導電性部分とを接点
とする）前記接点スイッチによりオン・オフされる。前
述したように、トナー画像の記録媒体への定着は、定着
ローラ１０と加圧ローラ３０とのニップ部における温度
とともに、ニップ圧にも左右される。前記接点スイッチ
がオンとなる状態においては、前述のようにニップ部の
幅が大きくなり、ニップ部の面積が増加するから、定着
ローラ１０と加圧ローラ３０との圧接力が同じでもニッ
プ圧は小さくなる。そして、加熱ランプの加熱で加圧ロ
ーラ３０における接点スイッチがオフ状態になり、ニッ
プ圧が回復するのにはある程度の時間が必要となる。ニ
ップ圧の不足状態で定着がなされると、トナー画像や記
録媒体への熱伝達の効率が低く、コールドオフセット発
生の虞れが生じる。そこで請求項５記載の発明では、上
記接点スイッチがオン状態になったとき、低下している
ニップ圧を回復させるため、圧接力増加機構３２を用
い、上記接点スイッチがオン状態になったとき、圧接圧
力を負荷的に増加させ、ニップ圧の回復を計るのであ
る。図４に示す実施の形態における圧接力増加機構３２
は「ソレノイド」であり、上記接点スイッチがオンとな
ったとき作動して弾性バネ手段３１を引き、定着ローラ
１０と加圧ローラ３０との圧接力を増大させ、ニップ圧
を回復させる。図４に即して説明した「圧接力増加機構
によるニップ圧回復」は、図１に即して説明した実施の
形態と組み合わせて行っても良いし、図３に即して説明
した実施の形態と組み合わせて行っても良い。

【００１７】上に説明した各実施の形態において、加圧
ローラにおける芯ローラと外部ローラとの間隙に封入密
閉される気体を不活性ガスとしたものは、請求項１０記
載の定着装置の実施の形態となり、この定着装置におけ
る加圧ローラは請求項１１記載の加圧ローラの実施の形
態隣る。

【００１８】図５は、請求項８記載の画像形成装置の実
施の形態を概念的に示したものである。この画像形成装
置は「カラー画像形成装置」である。光導電性の感光体
１００は矢印方向に回転して帯電手段１０１により均一
帯電され、画像露光部１０３によりＹ（イエロー），Ｍ
（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（黒）のトナーで顕像
化されるべきＹ潜像、Ｍ潜像、Ｃ潜像、Ｋ潜像を順次に
書き込まれる。画像露光部は周知の光走査装置である。
書込形成されたＹ潜像は現像手段１０５においてＹトナ
ーで可視化され、得られたＹ可視像は中間転写媒体１０
６に転写される。同様に、Ｍ潜像はＭトナー、Ｃ潜像は
Ｃトナー、Ｋ潜像はＫトナーで可視化され、Ｍ可視像、
Ｃ可視像、Ｋ可視像とも、順次、中間転写媒体１０６に
転写される。このようにして中間転写媒体１０６上で上
記４種の可視像が重ね合わせられて「カラー可視像」と
なる。このカラー可視像は、転写ローラ１０７により、
シート状の記録媒体１２上に２次転写される。記録媒体
１２は定着装置１１０において、カラートナー画像を定
着されて装置外へ排出される。即ち、図５に示す実施の
形態は「光導電性の感光体１００と、該感光体に静電潜
像を形成する手段１０１，１０３と、形成された静電潜
像を現像してトナー画像とする現像手段１０５と、感光
体１００上に形成されたトナー画像をシート状の記録媒
体１２に中間転写媒体１０６を介して転写する転写手段
１０６，１０７と、記録媒体１２に転写されたトナー画
像を記録媒体に定着する定着手段１１０とを有する画像
形成装置であり、定着手段１００は「上に実施の形態を
説明した定着装置の任意のもの」が用いられている。従
って、図５の画像形成装置に於いては「定着ローラと加
圧ローラの表面温度を所定の定着温度として定着を開始
し、加圧ローラの表面温度が所定温度低下したときに、
加圧ローラにおける芯ローラの導電部と外部ローラの内
周部の導電性部分とがスイッチの接点とし接触すること
により、定着のための熱量および／または加圧力を補充
する定着方法」が実施される（請求項９）。この場合、
定着装置における加圧ローラの間隙部に不活性ガスを封
入密閉したものを用いれば、上記画像形成装置は請求項
１２記載の画像形成装置の実施の形態となり、この画像
形成装置により請求項１３記載の定着方法が実施される
ことになる。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な画像形成装置・画像形成装置の定着装置・加圧
ローラおよび画像形成装置における定着方法を実現でき
る。この発明の加圧ローラは、封入密閉した気体の温度
変化による圧力変化を利用した接点スイッチとして作用
するので、特別な手段を用いることなく、加圧ローラの
温度変化を検知できる。この発明の定着手段は上記加圧
ローラを用いることにより、転写紙検知手段を用いず、
また複雑な温度制御を行うことなく、加圧ローラの表面
温度や定着ローラの表面温度あるいは両者のニップ圧を
常に適正な範囲に保つことができ、適正な定着を実現す
ることができる。そしてこの発明の画像形成装置や定着
方法は、上記定着装置を用いることにより、良好な定着
を実現して良好な画像形成を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の定着装置の実施の１形態を説明する
ための図である。

【図２】図１の実施の形態における加圧ローラの加熱を
示すフロー図である。

【図３】この発明の定着装置の実施の別形態を説明する
ための図である。

【図４】請求項５記載の定着装置の実施の１形態を、説
明に必要な部分のみ示す図である。

【図５】この発明の画像形成装置の実施の形態を概念的
に示した図である。

【符号の説明】

１０ 定着ローラ １２ 記録媒体 ３０ 加圧ローラ ３ 芯ローラ ４ 外部ローラ ５１ スペーサ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナー画像を形成されたシート状の記録媒
   体を、内部に加熱用熱源を有する定着ローラと、該定着
   ローラと共働する加圧ローラとにより、トナー画像を定
   着ローラの側にして挾圧搬送しつつ、上記記録媒体とト
   ナー画像とに熱と圧力とを加えて上記トナー画像を記録
   媒体に定着する定着装置であって、 上記加圧ローラを外部から加熱する加圧ローラ加熱手段
   を有し、 上記加圧ローラは、少なくとも表面の一部が導電性であ
   る芯ローラと、変形可能な中空シリンダの内周面の少な
   くとも一部を導電性とされて上記芯ローラを囲繞する外
   部ローラと、上記芯ローラと外部ローラとの間に間隙を
   形成するための電気絶縁性のスペーサを有し、且つ、上
   記間隙部に気体が所定の圧力で封入密閉され、 上記芯ローラの導電部と外部ローラの内周部の導電性部
   分とをスイッチの接点として、上記加圧ローラ加熱手段
   の通電をオン・オフするように構成したことを特徴とす
   る画像形成装置の定着装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置の定着装置に
   おいて、 定着ローラを上側に、加圧ローラを下側に配し、加圧ロ
   ーラ加熱手段が、上記加圧ローラの下方に配備された加
   熱ランプであることを特徴とする画像形成装置の定着装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の画像形成装置の定
   着装置において、 定着ローラを外部から加熱する定着ローラ加熱手段を有
   し、 芯ローラの導電部と外部ローラの内周部の導電性部分と
   をスイッチの接点として、加圧ローラ加熱手段と定着ロ
   ーラ加熱手段の通電をオン・オフするように構成したこ
   とを特徴とする画像形成装置の定着装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の画像形成装置の定着装置に
   おいて、 定着ローラを上側に、加圧ローラを下側に配し、加圧ロ
   ーラ加熱手段が、上記加圧ローラの下方に配備された加
   熱ランプであり、定着ローラ加熱手段が、上記定着ロー
   ラの上方に設けられた第２の加熱ランプであることを特
   徴とする画像形成装置の定着装置。
5. 【請求項５】請求項１または２または３または４記載の
   画像形成装置の定着装置において、 定着ローラと加圧ローラとの圧接力を付加的に増加させ
   る圧接力増加機構を有し、 芯ローラの導電部と外部ローラの内周部の導電性部分と
   をスイッチの接点として、圧接力増加機構の通電をオン
   ・オフするように構成したことを特徴とする画像形成装
   置の定着装置。
6. 【請求項６】トナー画像を形成されたシート状の記録媒
   体を、内部に加熱用熱源を有する定着ローラと、該定着
   ローラと共働する加圧ローラとにより、トナー画像を定
   着ローラの側にして挾圧搬送しつつ、上記記録媒体とト
   ナー画像とに熱と圧力とを加えて上記トナー画像を記録
   媒体に定着する定着装置の加圧ローラであって、 少なくとも表面の一部が導電性である芯ローラと、変形
   可能な中空シリンダの内周面の少なくとも一部を導電性
   とされて上記芯ローラを囲繞する外部ローラと、上記芯
   ローラと外部ローラとの間に間隙を形成するための電気
   絶縁性のスペーサを有し、且つ、上記間隙部に気体が所
   定の圧力で封入密閉され、上記芯ローラの導電部と外部
   ローラの内周部の導電性部分とがスイッチの接点として
   用いられることを特徴とする加圧ローラ。
7. 【請求項７】請求項６記載の加圧ローラにおいて、 芯ローラは金属ローラであり、外部ローラは変形可能な
   中空シリンダの内周面の少なくとも一部に変形可能な金
   属薄層を形成されたものであることを特徴とする加圧ロ
   ーラ。
8. 【請求項８】光導電性の感光体と、該感光体に静電潜像
   を形成する手段と、形成された静電潜像を現像してトナ
   ー画像とする現像手段と、上記感光体上に形成されたト
   ナー画像をシート状の記録媒体に直接、もしくは中間転
   写媒体を介して転写する転写手段と、上記記録媒体に転
   写されたトナー画像を記録媒体に定着する定着手段とを
   有する画像形成装置において、 定着手段として、請求項１〜５の任意の１に記載の定着
   装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】光導電性の感光体と、該感光体に静電潜像
   を形成する手段と、形成された静電潜像を現像してトナ
   ー画像とする現像手段と、上記感光体上に形成されたト
   ナー画像をシート状の記録媒体に直接、もしくは中間転
   写媒体を介して転写する転写手段と、上記記録媒体に転
   写されたトナー画像を記録媒体に定着する定着手段とを
   有する画像形成装置において、 請求項１または２または３または４または５記載の定着
   装置を用い、 定着ローラと加圧ローラの表面温度を所定の定着温度と
   して定着を開始し、加圧ローラの表面温度が所定温度低
   下したときに、加圧ローラにおける芯ローラの導電部と
   外部ローラの内周部の導電性部分とがスイッチの接点と
   して接触することにより、定着のための熱量および／ま
   たは加圧力を補充することを特徴とする画像形成装置の
   定着方法。
10. 【請求項１０】請求項１〜５の任意の１に記載の画像形
    成装置の定着装置において、 加圧ローラにおける芯ローラと外部ローラとの間の間隙
    部に封入密閉された気体が不活性ガスであることを特徴
    とする画像形成装置の定着装置。
11. 【請求項１１】請求項６または７に記載の加圧ローラに
    おいて、 芯ローラと外部ローラとの間の間隙部に封入密閉された
    気体が不活性ガスであることを特徴とする加圧ローラ。
12. 【請求項１２】光導電性の感光体と、該感光体に静電潜
    像を形成する手段と、形成された静電潜像を現像してト
    ナー画像とする現像手段と、上記感光体上に形成された
    トナー画像をシート状の記録媒体に直接、もしくは中間
    転写媒体を介して転写する転写手段と、上記記録媒体に
    転写されたトナー画像を記録媒体に定着する定着手段と
    を有する画像形成装置において、 定着手段として、請求項１０記載の定着装置を用いるこ
    とを特徴とする画像形成装置。
13. 【請求項１３】光導電性の感光体と、該感光体に静電潜
    像を形成する手段と、形成された静電潜像を現像してト
    ナー画像とする現像手段と、上記感光体上に形成された
    トナー画像をシート状の記録媒体に直接、もしくは中間
    転写媒体を介して転写する転写手段と、上記記録媒体に
    転写されたトナー画像を記録媒体に定着する定着手段と
    を有する画像形成装置において、 請求項１０記載の定着装置を用い、 定着ローラと加圧ローラの表面温度を所定の定着温度と
    して定着を開始し、加圧ローラの表面温度が所定温度低
    下したときに、加圧ローラにおける芯ローラの導電部と
    外部ローラの内周部の導電性部分とがスイッチの接点と
    して接触することにより、定着のための熱量および／ま
    たは加圧力を補充することを特徴とする画像形成装置の
    定着方法。