JPH1124461A

JPH1124461A - 定着装置

Info

Publication number: JPH1124461A
Application number: JP19503697A
Authority: JP
Inventors: Keitarou Sonoguchi; 慶太郎薗口
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-29
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: JP3632724B2

Abstract

(57)【要約】【課題】外部加熱方式の定着装置において、外部加熱
体上の残留トナーによる加熱ロールへの傷つけ発生の防
止を図る。【解決手段】外部加熱方式の定着装置において、少な
くとも弾性層２を有する加熱ロール１と、前記加熱ロー
ル１を外部から加熱する外部加熱体３と、前記外部加熱
体３を加熱ロール１から接離する接離手段６と、外部加
熱体３がトナー軟化点以上の基準温度となった条件下で
前記外部加熱体３が加熱ロール１に圧接配置されるよう
に接離手段６を制御する接離制御手段７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどの画像情報記録装置において、未
定着画像を加熱・加圧定着させるための定着装置に係
り、特に加熱ロールの昇温を補助する外部加熱体を設け
る、所謂外部加熱方式の定着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真方式を採用した複写機
等の画像情報記録装置では、記録シート上に転写したト
ナー像を定着させるために、通常は加熱・加圧式定着装
置が設けられている。従来この種の定着装置としては、
互いに圧接しながら回転する、表面に弾性層を設けた加
熱ロール、そして加圧ロールとを備え、未定着トナー像
が形成された記録シートをこれらロール間に挿通させて
未定着トナー像の定着を行うようにしたものが知られて
いる。また、この種の定着装置にあっては、加熱ロール
がその表面に熱伝導性の悪い弾性層を有しており、前記
加熱ロール内部にある加熱源からの熱供給のみでは設定
温度まで昇温を行うために多くの時間を必要とする。そ
こで、加熱ロール表面に外部加熱体を配設し、昇温時間
を短縮する技術が紹介されている。

【０００３】これは、例えば図８に示すように、中心に
加熱源１０４及び表面に弾性層１０３を有する回転可能
な加熱ロール１０２と、この加熱ロール１０２に圧接し
て接触ニップ域を形成する加圧ロール１０１と、更に加
熱源１０６を有し加熱ロール１０２と常時圧接して前記
加熱ロール１０２を外部から加熱する外部加熱ロール１
０５とを備えたものである（例えば特開平４−１５９５
８５号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
先行技術にあっては、加熱ロール１０２と外部加熱ロー
ル１０５とが常時圧接しているため、加熱ロール１０２
が回転を停止しているときには外部加熱ロール１０５も
圧接したまま停止してしまう。このため、加熱ロール１
０２の表面には外部加熱ロール１０５の圧接跡が残って
しまい、定着画像に乱れを生じやすいという技術的課題
がある。このような技術的課題を解決するには、加熱ロ
ールと外部加熱ロールとを接離可能に配設し加熱時のみ
圧接させることが考えられる。

【０００５】しかしながら、加熱ロールと外部加熱ロー
ルとを接離可能に配設し加熱時のみ圧接させる場合に
は、ウォームアップ時や待機モードからの復帰時など外
部加熱ロールの温度が低い状態から加熱を行う時に、加
熱ロールから転移して外部加熱ロールに固着・堆積した
トナーが加熱ロールをこすり、傷つけるという技術的課
題が見いだされた。

【０００６】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、接離可能な外部加熱体の圧
接及び離間の時期を制御することにより、良好な定着を
得ることができる外部加熱方式の定着装置を提供するも
のである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
１に示すように、少なくとも弾性層２を有する加熱ロー
ル１と、前記加熱ロール１を外部から加熱する外部加熱
体３と、前記外部加熱体３を加熱ロール１から接離する
接離手段６と、外部加熱体３がトナー軟化点以上の基準
温度となった条件下で、前記外部加熱体３が加熱ロール
１に圧接配置されるように接離手段６を制御する接離制
御手段７とを備えることを特徴とする。

【０００８】このような技術的手段において、加熱ロー
ル１としては、内部に加熱源が内蔵され、表面に弾性層
２を持つものが使用される。また、外部加熱体３として
は、加熱ロール１を外部加熱できる態様のものであれば
適宜選定して差し支えないが、構成の簡略化という観点
からすれば、ロール状、ベルト状等の回転体を用いるこ
とが好ましい。更に、外部加熱体３は、加熱ロール１の
加熱に用いるだけでなく、連続コピー時に加熱ロール１
の温度低下を補償する外部加熱体と共用してもよい。更
に加熱源４としては、外部加熱体３を加熱できる態様の
ものであれば、その構成、数については任意に選定して
差し支えないが、構成の簡略化及び効率化という観点か
らすれば、外部加熱体３の内部に加熱源４を有すること
が好ましい。

【０００９】また、接離手段６としては、接離制御手段
７から得られた制御信号によって外部加熱体３を接離さ
せるようなものであれば、機械的、電気的、磁気的手段
等から任意に選定して差し支えない。

【００１０】更にまた、接離制御手段７としては、外部
加熱体３の温度情報によって、外部加熱体３がトナー軟
化点温度以上の基準温度となったときに接離手段６に対
し圧接を開始するよう信号を送出するものであれば適宜
選定して差し支えない。ここで、外部加熱体３の基準温
度としては、トナー軟化点以上の温度であればよく、ま
た、外部加熱体３の耐久性向上という観点からすれば、
前記外部加熱体３の設定温度以下であることが好まし
い。また、外部加熱体３の温度情報を検知する手段とし
ては種々の方法から適宜選定して差し支えないが、構成
の簡略化という観点からすれば、外部加熱体３上に温度
センサ５を設けることが好ましい。

【００１１】ところで、外部加熱体３がトナー軟化点温
度以上の基準温度となったときに加熱ロール１に圧接す
る態様にあっては、加熱ロール１が停止しているときに
圧接が行われると加熱ロール１と外部加熱体３の圧接位
置が固定されるため、加熱ロール１の一部だけが昇温し
てしまい定着むら及び圧接跡が生じやすくなるという懸
念がある。このような懸念を有効に防止するという観点
からすれば、加熱ロール１に回転駆動手段８を設け、接
離制御手段７によって少なくとも外部加熱体３が加熱ロ
ール１に圧接するまでに加熱ロール１が空回転させるよ
う制御することが好ましい。この場合において、回転駆
動手段８は、通常のコピー時に使用する加熱ロール１の
駆動装置と共用して差し支えない。

【００１２】また、外部加熱体３がトナー軟化点温度以
上の基準温度となったときに加熱ロール１に圧接を開始
する態様にあっては、圧接開始時において加熱ロール１
がトナー軟化点温度未満となっていることがある。この
とき、外部加熱体３上の残留トナーが軟化状態になった
としても、加熱ロール１に圧接した状態で軟化状態だっ
た残留トナーが再度固化し、これが原因となって加熱ロ
ール１を傷つける懸念がある。このような懸念を有効に
防止するという観点からすれば、接離制御手段７は、外
部加熱体３及び加熱ロール１が共にトナー軟化点以上の
各基準温度となった時点で両者を圧接させるよう制御を
行うことが好ましい。ここで、加熱ロール１の基準温度
としては、外部加熱体３の基準温度と同様にトナー軟化
点以上の温度であればよいが、前記外部加熱体３の基準
温度とは異なっていてもよく、また、加熱ロール１の耐
久性向上という観点からすれば、前記外部加熱体３の設
定温度以下であることが好ましい。

【００１３】更に、外部加熱体３がトナー軟化点以上の
基準温度となったときに加熱ロール１に圧接を開始する
態様において、例えば、待機モードからの復帰時など、
加熱ロール１がある程度熱を持った状態から加熱を行う
場合は、圧接開始時において加熱ロール１の温度が外部
加熱体３よりも高温となることがある。このとき、外部
加熱体３が加熱ロール１に圧接すると、加熱ロール１の
熱を外部加熱体３が奪ってしまい、外部加熱体３の本来
の加熱作用が損なわれることとなり、かえって加熱ロー
ル１の昇温時間が長時間化する懸念がある。このような
懸念を有効に防止するという観点からすれば、接離制御
手段７は、外部加熱体３がトナー軟化点以上の基準温度
となり、且つ、前記外部加熱体３の温度が加熱ロール１
の温度以上である条件下で圧接させるよう制御を行うこ
とが好ましい。

【００１４】尚、外部加熱方式の定着装置において、外
部加熱体と加熱ロールとを接離可能とした先行技術があ
るが、これは本発明のものとは無関係であるため、念の
ため補足説明しておく。特開昭５２−４０１４３号公報
には、加熱ロールに接離可能な外部加熱体が設けられた
ものが提案されている。しかしながら、本先行技術は連
続コピー時に記録シートに奪われる熱量が大きくなって
加熱ロールの温度が定着温度以下となったときに、外部
加熱体を加熱ロールに圧接し温度降下を補償するように
したものであり、本発明のようにウォームアップ時や待
機モード時において加熱ロール１を早急に昇温させる技
術ではない。更に、本先行技術は省エネルギー化を目的
とし、外部加熱体を加熱する時期は複写時以外であって
複写時は外部加熱体を加熱していないため、加熱ロール
１及び外部加熱体３を同時に加熱する本発明とは全く着
想の異なるものである。

【００１５】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１において、接離制御手段７は外部加熱体
３の温度情報に基づいて、外部加熱体３を接離させる接
離手段６を制御する。具体的にいえば、初期状態では、
接離制御手段７は接離手段６に対し外部加熱体３を離間
するよう制御する。次に、外部加熱体３がトナー軟化点
以上の基準温度となった時点で、接離制御手段７は接離
手段６に対し外部加熱体３を加熱ロール１に圧接するよ
う制御する。このとき、外部加熱体３表面に固着したト
ナーが軟化した状態で、外部加熱体３が加熱ロール１表
面に圧接配置される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。図２及び図３
は、本発明が適用された定着装置の実施の一形態を示
す。同図において、本実施の形態に係る定着装置は、モ
ータ４６にて回転駆動される加熱ロール４０と、この加
熱ロール４０に圧接配置される無端ベルト８０と、バー
７５及び及びカム７６により加熱ロール４０に対し接離
可能に配設された外部加熱ロール７１とを備えている。

【００１７】本実施の形態において、加熱ロール４０
は、６５０Ｗのハロゲンランプからなる加熱源４１を覆
う肉厚１．５ｍｍのアルミニウム製の中空コア４２と、
前記中空コア４２の外周面に配設されるシリコンゴム製
の耐熱弾性層４３と、更に耐熱弾性体４３の外周面に配
設されるフッ素ゴム製のトップコート層４４とを備えて
おり、加熱ロール４０表面に設けられた温度センサ４５
の信号により、図示しない温度制御回路において加熱源
４１をオン・オフ制御して、ある一定温度に調整され
る。

【００１８】また、定着時に記録用紙３０の上の未定着
トナー３１のオフセットを防止する為に、一定量のシリ
コンオイルを加熱ロール４０に供給するオイル供給装置
９０が設けられている。更に、オフセットした残留トナ
ーをクリーニングするため、クリーニング装置９１が設
けられている。

【００１９】一方、無端ベルト８０は、ステンレス製の
支持ロール８１、８２、８３に張架されて加熱ロール４
０に所定のニップ幅で圧接配置されている。前記無端ベ
ルト８０は、厚さ約７５μｍのポリイミドフィルムの基
材の上に厚さ１７０μｍのシリコンゴムの弾性層が設け
られ、更にその上に厚さ３０μｍのフッ素ゴムの離型層
が設けられたものである。

【００２０】また、本実施の形態では、支持ロール８１
は、加熱ロール４０と無端ベルト８０との接触ニップ域
の出口に配設される加圧ロールを兼用しており、圧縮コ
イルスプリング６２によって加熱ロール４０の中心に向
かって付勢されている。更に、前記支持ロール８１内部
には２５０Ｗのハロゲンランプ８４が配設されており、
支持ロール８１表面に設けられた温度センサ６３の信号
により、図示しない温度制御回路においてハロゲンラン
プ８４をオン・オフ制御して、ある一定温度に調整され
る。

【００２１】更に、無端ベルト８０の内側には、圧縮コ
イルスプリング５３により圧接配置される圧力パッド５
０が設けられる。本実施の形態において、圧力パッド５
０は、ステンレス製の金属台座５１の上にシリコンゴム
製の弾性層５２が設けられたものである。

【００２２】また、本実施の形態において、図３に示す
外部加熱ロール７１は、ハロゲンランプからなる加熱源
７２を覆うステンレス製の中空コアであって、この外部
加熱ロール７１表面に設けられた温度センサ７７の信号
により、図示しない温度制御回路において加熱源７２を
オン・オフ制御して、ある一定温度に調整される。更
に、外部加熱ロール７１の回転軸７３は、支点７４の周
りで回転できるバー７５の先端に回転自在に取り付けら
れている。更にまた、バー７５の支点を挟んだ反対側に
は回転可能な偏心カム７６が接しており、前記バー７５
の端部にはバー７５の端部を偏心カム７６側に向けて付
勢するコイルスプリング７８が配設されている。今、偏
心カム７６が点線のように１８０度回転すると、その偏
心カム７６の形状からバー７５は点線で示したように支
点７４の周りで回転し、外部加熱ロール７１を加熱ロー
ル４０から離間させるようになっている。

【００２３】また、図４は本実施の形態で用いられる定
着装置の駆動制御系を示す。同図において、加熱ロール
４０の温度センサ４５及び外部加熱ロール７１の温度セ
ンサ７７の温度信号が入力インターフェース９５を介し
てＣＰＵ９６に取り込まれる。そして、ＣＰＵ９６は、
ＲＯＭ９７内に予め格納されている駆動制御処理プログ
ラム（図５参照）を実行し、ＲＡＭ９８との間で適宜デ
ータ処理を行った後、出力インターフェース９９を介し
て、加熱ロール４０の加熱源４１、外部加熱ロール７１
の加熱源７２、モータ４６、及び接離装置７０に所定の
制御信号を送出するようになっている。

【００２４】次に、本実施の形態に係る定着装置の駆動
制御について説明する。図５において、今、複写機のス
タートスイッチをオンすると、制御駆動装置（ＣＰＵ９
６、ＲＯＭ９７、ＲＡＭ９８）から信号が送出され、加
熱ロール４０及び外部加熱ロール７１の温度検知がそれ
ぞれ温度センサ４５、７７によって、また、加熱ロール
４０及び外部加熱ロール７１の昇温ががそれぞれの加熱
源４１、７２によって開始される。次に、外部加熱ロー
ル７１の温度と基準温度（本実施の形態では、トナー軟
化点温度に設定）とが比較され、外部加熱ロール７１が
トナー軟化点以上の温度になったことが確認された後、
次に加熱ロール４０の温度と基準温度（本実施の形態で
は、トナー軟化点温度に設定）とが比較される。そし
て、加熱ロール４０がトナー軟化点以上の温度となった
ことが確認された時点、すなわち、加熱ロール４０及び
外部加熱ロール７１が共にトナー軟化点以上の温度とな
った時点で、駆動制御装置は加熱ロール４０を駆動する
モータ４６を空回転させると同時に、外部加熱ロール７
１を加熱ロール４０に圧接させる。一方、既にトナー軟
化点以上の温度となっていた外部加熱ロール７１は更に
加熱され続け、設定温度に到達した時点で、駆動制御装
置が外部加熱ロール加熱源７２をオン・オフ制御して外
部加熱ロール７１は設定温度に制御され続ける。尚、本
実施の形態において、外部加熱ロール７１の設定温度
は、外部加熱効率を向上させるという観点から、加熱ロ
ール４０の設定温度よりも高温側に設定されている。次
に、加熱ロール４０の温度と設定温度とが比較され、加
熱ロール４０の温度が設定温度に到達した時点で、駆動
制御装置は加熱ロール４０を駆動するモータ４６の空回
転を停止させると同時に、外部加熱ロール７１を加熱ロ
ール４０から離間させ、また加熱ロール加熱源４１をオ
ン・オフ制御して加熱ロール４０は設定温度に制御され
続ける。そして、昇温動作は終了する。

【００２５】また、本実施の形態において、前述のよう
な昇温動作を必要とする場合は大きく２種類の状態に分
類される。一方は室温から昇温を行う必要があるウォー
ムアップ時のような場合であり、もう一方は待機モード
など加熱ロールがある程度熱を持った状態から復帰する
ような場合である。以下に、各々の場合の動作を、タイ
ミングチャートに基づいて説明する。

【００２６】室温からの昇温図６に室温から加熱を行う場合のタイミングチャート及
び温度変化のグラフを示す。尚、本例では、室温を２０
℃とする。今、時間ｔ１において、ほぼ同じ温度である
加熱ロール４０及び外部加熱ロール７１の加熱を開始し
たとき、外部加熱ロール７１は加熱ロール４０と比較し
て熱容量が小さいため、前記外部加熱ロール７１は時間
ｔ２で先にトナー軟化点温度Ｔ１以上に加熱される。ま
た、本例のように外部加熱ロール７１が更に加熱され、
外部加熱ロール７１が設定温度Ｔ３まで先に達する場合
は、この外部加熱ロール設定温度Ｔ３に制御されながら
加熱ロール４０がトナー軟化点温度Ｔ１になるまで待機
を行う。そして、前記加熱ロール４０がトナー軟化点温
度Ｔ１となった時点で、モータ４６により加熱ロール４
０の空回転を開始すると同時に外部加熱ロール７１を加
熱ロール４０に圧接させる。さらに、その後加熱ロール
４０の温度が加熱ロール設定温度Ｔ２になったところ
で、外部加熱ロール７１を加熱ロール４０から離間する
と共に、加熱ロール４０の空回転を停止させる。尚、図
６のグラフにおいて、本実施の形態の昇温時間ｔ５は１
７０秒、また、外部加熱ロールを設けない比較の形態で
は、必要な昇温時間ｔ６は２６０秒であった。

【００２７】加熱された状態からの昇温図７に、ある程度熱を持った状態から加熱を行う場合の
タイミングチャート及び温度変化のグラフを示す。尚、
本例では、昇温開始時間ｔ１’における加熱ロール４０
及び外部加熱ロール７１の温度を、それぞれ８０℃及び
３０℃とする。今、時間ｔ１’において、加熱ロール４
０及び外部加熱ロール７１の加熱を開始したとき、時間
ｔ１’での温度差が大きいため、加熱ロール４０の温度
が時間ｔ２’で先にトナー軟化点Ｔ１以上に加熱され
る。また、その後時間ｔ２”において外部加熱ロール７
１もトナー軟化点Ｔ１まで加熱されるが、この時点で加
熱ロール４０はそれ以上の温度に加熱されているため、
圧接による外部加熱は行わない。そして、外部加熱ロー
ル７１の温度が加熱ロールの温度を超える時間ｔ４にな
った時点で、モータ４６により加熱ロール４０の空回転
を開始すると同時に外部加熱ロール７１を加熱ロール４
０に圧接させる。また、本例のように圧接中に外部加熱
ロール７１が設定温度Ｔ３に達する場合は、この設定温
度に制御されながら、加熱ロール４０に圧接する。更
に、その後加熱ロール４０が設定温度Ｔ２になったとこ
ろで、外部加熱ロール７１を加熱ロール４０から離間す
ると共に、加熱ロール４０の空回転を停止させる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
ウォームアップ時や待機モード時において、外部加熱体
表面に固着したトナーが軟化した状態で外部加熱体を加
熱ロールに圧接させるようにしたので、外部加熱体表面
に固着したトナーが加熱ロールを傷つけることなく、安
定した定着を行うことができる。また、本発明において
外部加熱体を加熱ロールに圧接させるまでに加熱ロール
を空回転させることにより、加熱ロールに加熱むらを生
じることなく、安定した定着を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の概要を示す説明図で
ある。

【図２】本発明が適用された実施の形態を示す説明図
である。

【図３】図２に係る接離手段部の拡大図である。

【図４】実施の形態に係る定着装置の全体制御系を示
すブロック図である。

【図５】実施の形態に係る定着装置の駆動制御装置の
処理内容を示すフローチャートである。

【図６】実施の形態に係る定着装置において室温から
昇温を行うときの昇温状況を示すタイミングチャート及
びグラフである。

【図７】実施の形態に係る定着装置において加熱され
た状態から昇温を行うときの昇温状況を示すタイミング
チャート及びグラフである。

【図８】従来における定着装置の一例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１…加熱ロール，２…弾性層，３…外部加熱体，４…加
熱源，５…温度センサ，６…接離手段，７…接離制御手
段，８…回転駆動手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未定着画像を記録シート上に加熱・加圧
定着させる定着装置において、少なくとも弾性層を有する加熱ロールと、前記加熱ロールを外部から加熱する外部加熱体と、前記外部加熱体を加熱ロールから接離する接離手段と、外部加熱体がトナー軟化点以上の基準温度となった条件
下で、前記外部加熱体が加熱ロールに圧接配置されるよ
うに接離手段を制御する接離制御手段とを備えることを
特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１に記載の定着装置において、接離制御手段は、外部加熱体の温度が検知される温度セ
ンサからの情報を取り込み、接離手段を制御することを
特徴とする定着装置。
【請求項３】請求項１に記載の定着装置において、接離制御手段は、少なくとも外部加熱体が加熱ロールに
圧接するまでに、加熱ロールを回転駆動手段によって空
回転させることを特徴とする定着装置。
【請求項４】請求項１に記載の定着装置において、接離制御手段は、加熱ロール及び外部加熱体が共にトナ
ー軟化点以上の各基準温度となった時点で、前記外部加
熱体が加熱ロールに圧接配置されるように接離手段を制
御することを特徴とする定着装置。
【請求項５】請求項１に記載の定着装置において、接離制御手段は、外部加熱体がトナー軟化点以上の基準
温度となり、且つ、前記外部加熱体の温度が加熱ロール
の温度以上である条件下で、外部加熱体が加熱ロールに
圧接配置されるように接離手段を制御することを特徴と
する定着装置。
【請求項６】請求項１に記載の定着装置において、外部加熱体は、回転体であることを特徴とする定着装
置。
【請求項７】請求項１に記載の定着装置において、外部加熱体は、内部に加熱源を有することを特徴とする
定着装置。