JPH11282296A - 画像形成装置・画像形成装置の定着装置および画像形成装置における定着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】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】定着ローラ１０と加圧ローラ３０とによる
主定着装置の後段に、加熱ローラ３１および圧接ローラ
３２による補助定着装置が設けられるとともに、主定着
装置を通過した記録媒体１２を外部へ向かわせる排出用
通路３３に対し、主定着装置から補助定着装置へ向かう
補助定着用通路３５が、通路切り換え手段３５０，３
６，４０１により切り換え可能に配備され、加圧ローラ
１０は、自己検出型の加圧ローラであって、表面温度が
所定の温度以下となったことを接点スイッチＳＷにより
検出するように構成され、接点スイッチＳＷのオン・オ
フに基づき、通路切り換え手段による排出用通路３３と
補助定着用通路３５との切り換えを制御する制御手段４
００を有する。

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光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、定着温度が低いと、トナー画像
が定着不十分の状態となる。定着が適正に行われる温度
範囲を定着部に実現するため、定着ローラや加圧ローラ
の温度を検出することが行われる。温度検出は通常、サ
ーミスタ等の感熱素子を用いて行われるが、その配設位
置等に制約が多い。発明者は先に、定着ローラに圧接す
る加圧ローラの表面温度が所定温度低下したときに、上
記温度低下の事実を加圧ローラ自体が自己検出できるよ
うにした定着装置を提案した（特願平９−２７１４８７
号、特願平１０−３４７６９号）。該加圧ローラを以下
「自己検出型の加圧ローラ」と称する。この定着装置で
も、自己検出型の加圧ローラの表面温度がある程度以上
低下した場合には、定着能力も低下するので、定着能力
の低下をカバーする何らかの方策が必要となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、自己検出
型の加圧ローラを用いる定着装置において、加圧ローラ
の表面温度の低下に伴う定着能力の低下を補い、良好な
定着を可能ならしめることを課題とする。

【０００４】

【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、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、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」であり、加圧ローラとして自己検出型の加
圧ローラが用いられる。定着装置における定着ローラの
加熱用熱源は、定着ローラの内部に配備されてもよい
し、定着ローラ外部に配備されてもよく、定着ローラの
「内部及び外部」に配備されてもよい。「自己検出型の
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、加圧ローラの表面温
度が所定の温度以下となったことを、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接点
スイッチにより検出するように構成されたものである。
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、中空シリンダが封入された気体をクッションとし
て弾性的に変形することを言う。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。

【０００５】「接点スイッチがオンになるとき」は、加
圧ローラの表面温度が所定の温度以下となったときであ
るので、接点スイッチのオン・オフに基づき、加圧ロー
ラの表面温度低下に対処することが可能になるのであ
る。

【０００６】請求項１記載の発明の画像形成装置の定着
装置は、定着ローラと自己検出型の加圧ローラとによる
「主定着装置」とともに、補助定着装置と、補助定着用
通路と、通路切り換え手段と、制御手段とを有する。
「補助定着装置」は、加熱ローラと圧接ローラとにより
構成され、定着ローラと（自己検出型の）加圧ローラと
による定着装置の後段に配備される。「補助定着用通
路」は、記録媒体を、主定着装置から補助定着装置へ向
かわせる通路であって、（主定着装置を通過した記録媒
体を外部へ向かわせる）正規の排出用通路に対して切り
換え可能である。「通路切り換え手段」は、正規の排出
用通路と補助定着用通路との通路切り換えを行う手段で
ある。「制御手段」は、接点スイッチのオン・オフに基
づき、通路切り換え手段による記録媒体の通路切り換え
を制御する。通路が補助定着用通路に切り換えられると
き、記録媒体は定着部（定着ローラと加圧ローラによる
定着が行われる部分を言う。以下同じ）での定着後、さ
らに加熱ローラと圧接ローラとにより補助定着される。
上記補助定着装置における「加熱ローラ」は、従来から
知られた定着ローラと同様のものでよく、常時「補助定
着可能な温度」に温度制御される。また「圧接ローラ」
は、従来から知られた定着装置に一般に用いられている
通常の加圧ローラと同様のものでよい。

【０００７】請求項２記載の発明の画像形成装置の定着
装置は、上記主定着装置とともに、補助定着装置と、熱
源制御手段とを有する。「補助定着装置」は、即熱性の
加熱ローラ及び圧接ローラにより構成される。加熱ロー
ラが「即熱性」であるとは、加熱ローラの熱容量が小さ
く、加熱により短時間で所望の加熱温度を達成できるも
のを言う。上記所望の温度をより短時間で達成するため
に、即熱性の加熱ローラを常時、適当な温度に予備加熱
しておき、必要に応じて所望の加熱温度へ昇温させるよ
うにしてもよい。「熱源制御手段」は、即熱性の加熱ロ
ーラの熱源を制御する手段であり、接点スイッチのオン
・オフに基づき、即熱性の加熱ローラの加熱制御を行
う。請求項１記載の発明の場合には、補助定着用通路と
正規の排出用通路を必要とし、また補助定着装置におけ
る加熱ローラは「常時」補助定着に必要な温度に加熱制
御する必要があるが、請求項２記載の発明では、補助定
着装置を「正規の排出用通路」上に配備できるので正規
の排出用通路が補助定着用通路を兼ね、通路切り換えの
必要が無く、加熱ローラの加熱も補助定着を行う場合に
のみ行えばよいから、加熱ローラの加熱に必要なエネル
ギが請求項１記載の発明よりも少なくてすむ。

【０００８】請求項３記載の発明の画像形成装置の定着
装置は、搬送方向切り換え手段と、制御手段を有する。
「搬送方向切り換え手段」は、少なくとも定着部を含む
記録媒体搬送路部において、記録媒体の搬送方向を正逆
切り換える手段である。「制御手段」は、接点スイッチ
のオン・オフに基づき、搬送方向切り換え手段による、
記録媒体の搬送方向切り換えを制御する。記録媒体の搬
送方向が逆方向に切り換えられるときは、記録媒体は定
着部を通過後、上記定着部を逆向きに通過して再定着を
行われる。この請求項３記載の発明の場合、搬送方向を
切り換えられ、定着部を再度通過した記録媒体は、正規
の搬送方向からすれば、定着部の手前側に位置すること
になる。このような状態となった記録媒体は、さらに定
着部を通過せしめて外部へ排出させるようにしてもよい
が、「正規の記録媒体搬送路に対して切り換え可能で、
定着部を逆方向に通過した記録媒体を外部へ向かわせる
第２の排出搬送路を設けるとともに、正規の搬送路と第
２の排出搬送路とを切り換える搬送路切り換え手段を設
け、制御手段が、記録媒体の搬送方向切り換えに応じ
て、搬送路切り換え手段により正規の記録媒体搬送路を
第２の排出搬送路に切り換える」ことにより、トナー画
像定着後の記録媒体を、第２の排出搬送路を介して外部
へ排出するようにしてもよい（請求項４）。請求項５記
載の発明の画像形成装置の定着装置は、回帰搬送路と、
搬送路切り換え手段と、制御手段を有する。「回帰搬送
路」は、定着ローラと加圧ローラとによる定着部を通る
正規の記録媒体搬送路の他に設けられ、定着部を通過し
た記録媒体を再度上記定着部へ回帰させる搬送路であ
り、定着部を含むループ状に形成される。「搬送路切り
換え手段」は、記録媒体の搬送路を、正規の記録媒体搬
送路と回帰搬送路との間で切り換える手段である。「制
御手段」は、接点スイッチのオン・オフに基づき、搬送
路切り換え手段による搬送路切り換えを制御する。搬送
路が回帰搬送路に切り換えられるとき、定着部を通過し
た記録媒体は再度定着部へ回帰されて再定着される。

【０００９】上記請求項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
ーラを「金属ローラ」とし、外部ローラを「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」とすることができる（請求項
６）。また、加圧ローラの「芯ローラと外部ローラとの
間隙部に封入密閉される気体」は空気でもよいが、アル
ゴンガスやヘリウムガス等の「不活性ガス」とすること
もできる（請求項７）。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】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１〜７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）。

【００１１】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、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１〜７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接点
スイッチのオン・オフに基づき、補助定着装置による補
助定着、または、搬送方向切り換えもしくは搬送路切り
換え手段による再定着の実行を制御する」ことを特徴と
する（請求項９）。上記「制御手段」や「熱源制御手
段」としては、マイクロコンピュータや専用のＣＰＵを
利用することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】具体的な実施の形態の説明に先立
って、定着ローラと自己検出型の加圧ローラとによる定
着を簡単に説明する。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
して構成されている。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。上記中空の金属ローラは、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
されるように、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。

【００１３】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、加熱用熱源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。以下の説明では、説明の具体性のため、加熱
用熱源１は「ハロゲンランプ」であるとする。

【００１４】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。この発熱制御は、定着ローラ１０の「表面温度を所
定の温度範囲に制御する」ような制御である。加圧ロー
ラ３０は、芯ローラ３と、外部ローラ４と、スペーサ５
１〜５４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。この例において
は、新ローラ３自体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。この例では、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や、上記内
周面に金属コートした粘着テープを貼着する方法等が考
えられる。

【００１５】スペーサ５１〜５４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５
１〜５４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
「気体」は、この例においてアルゴンガス等の「不活性
ガス」である。芯ローラ３と金属層４１とは「接離によ
りオン・オフする接点スイッチ」を構成している。

【００１６】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４２に封入密閉された不活性ガスの圧
力は、ガス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（説明中の例では弾性材）が弾性的に変形して
「ニップ部」を形成する。間隙４２に封入密閉された不
活性ガスは上記圧接力に対するクッションとして作用
し、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（ニップ幅）」が不活性ガスの圧
力により変化する。即ち、上記不活性ガスの圧力が高け
ればニップ幅は小さくなり、圧力の低下とともにニップ
幅は大きくなる。定着ローラ１０と加圧ローラ３０が
「定着を開始できる状態」を「基準状態」と称する。こ
の基準状態では、定着ローラ１０も加圧ローラ３０も所
定の温度範囲の表面温度を有し、適正な定着が行われる
ようなニップ幅を有する。加圧ローラ３０の間隙４２に
封入された不活性ガスの圧力は、上記基準状態において
「適正な定着が行われるようなニップ幅」が実現される
ように予め調整される。

【００１７】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１
０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。

【００１８】定着が行われると、定着ローラ１０と加圧
ローラ３０との熱が定着熱として記録媒体とトナー画像
とに奪われるため、加圧ローラ３０の温度は低下する
（定着ローラ１０の表面温度は、前述の図示されない温
度検出手段により検出され、その検出温度をもとに、図
示されない温度制御回路により加熱用熱源１による加熱
制御で、所定の温度範囲に制御される）。加圧ローラ３
０の温度がある温度以下になると定着不全が発生する。
加圧ローラ３０の温度が下がると、間隙４２に封入され
た不活性ガスの圧力が低下し、前記クッション作用が低
下する。このクッション作用の低下は、前記ニップ幅の
増大をもたらすので、加圧ローラ３０の温度がある程度
低くなっても、その影響はニップ幅の増大で補償され
る。加圧ローラ３０の温度がさらに低下すると、図１
（ｂ）に示すように、外部ローラ４が変形して、その内
周面の金属層４１が芯ローラ３に接触して前記「接点ス
イッチ」がオンになる。図２は、請求項１記載の発明の
実施の１形態を説明するための図である。

【００１９】符号１０で示す定着ローラおよび符号３０
で示す加圧ローラは、図１に即して説明したものであ
り、接点スイッチＳＷは勿論「芯ローラ３と金属層４１
との接離によりオン・オフする接点スイッチ」である。
接点スイッチＳＷがオンになる温度は、この状態で記録
媒体１枚程度の良好な定着動作を行える程度の余裕を見
て設定される。符号３１は加熱ローラ、符号３２は圧接
ローラを示す。これら加熱ローラ３１と圧接ローラ３２
とは「補助定着装置」を構成している。

【００２０】符号３３は、定着ローラ１０と加圧ローラ
３０とによる「主定着装置」によりトナー画像を定着さ
れた記録媒体を、外部へ排出する排出用通路を示し、符
号３４は排出用通路３３に設けられた排出ローラを示
す。通常の定着動作では、主定着装置の定着部で適正な
定着が実行され、トナー画像を定着された記録媒体は排
出用通路３３により外部へ排出される。符号３５は「補
助定着用通路」を示す。バネ３５０とソレノイド３６と
による通路切り換え装置」はドライバ４０１とともに
「通路切り換え手段」を構成し、ドライバ４０１により
「通路切り換え装置」のソレノイド３６を駆動すること
により排出用通路３３と補助定着用通路３５とを切り換
えることができるようになっている。即ち、通常の状態
ではソレノイド３６は駆動されず、この状態では排出用
通路３３の入り口Ｂが定着部の出口側に位置している。
ドライバ４０１がソレノイド３６を駆動するとソレノイ
ドによりバネ３５０が引かれ、排出用通路３３と補助定
着用通路３５の入り口側が共に下方に移動し、補助定着
用通路３５の入り口Ａが、図示のように定着部の出口側
に位置させられる。従って、この状態において定着が行
われると、定着部で定着を受けた記録媒体は補助定着用
通路３５により補助定着装置に送られ、補助定着された
のち、図示されない別の排出用通路で外部へ排出され
る。加圧ローラ３０における接点スイッチＳＷがオンに
なると、制御手段４００はこれを受けて、ドライバ４０
１によるソレノイド３６の駆動を制御する。制御手段４
００はマイクロコンピュータ等である。

【００２１】図３は、図２に示す実施の形態における定
着の手順を説明するためのフロー図である。定着開始
後、接点スイッチがオンになると、制御手段４００がこ
れを受けて、「切換可」であるか否かをステップ：Ｓ１
で判断する。「切換不可」である場合とは、現に定着装
置による定着が進行中で、定着部を通り過ぎた記録媒体
先端部が既に排出用通路３３に入り込んでいる場合であ
る。このような状態では通路切り換えを行うことはでき
ない。前述したように、接点スイッチがオンとなった状
態でも、定着装置にはなお「記録媒体１枚分」の定着を
良好に行えるだけの余裕があるので、このような場合に
は、現に定着が行われている記録媒体についてはそのま
ま定着を実行し、トナー画像を定着された記録媒体を排
出用通路３３で外部へ排出する。このようにして、定着
中であった記録媒体が定着部を抜けた（このことは定着
部の出口側にフォトカプラ等による検出器を配備して検
出できる）とき、あるいは接点スイッチがオンとなった
時点で定着部に記録媒体が存在していないときには「切
換可」の状態であるので、この状態で制御手段は、通路
の切換えが必要であるか否かを判断する（ステップ：Ｓ
２）。「切換え不要」の場合とは、トナー画像を定着さ
れるべき記録媒体が無い場合である。このような場合
は、通路切り換えを行うまでもないので、そのまま定着
を終了せしめる。逆に、定着を必要とする記録媒体が存
在するときは「切換要」であるので、制御手段４００
は、この場合ドライバ４０１によりソレノイド３６を駆
動して通路を排出用通路３３から補助定着用通路３５に
切換る（ステップ：Ｓ３）。従って、記録媒体は定着部
により（不完全な）定着を受けた後、補助定着用通路３
５により補助定着装置へ送られ、補助定着によりトナー
画像を完全に定着され（ステップ：Ｓ４）、外部へ排出
される。その後、定着を続行するか終了するか否か（定
着を必要とする記録媒体があるか否か）が判断され（ス
テップ：Ｓ５）、後続記録媒体があるときは補助定着を
行う定着プロセスが繰り返され、トナー画像を定着すべ
き記録媒体がないときは定着を終了させる。

【００２２】即ち、図２，３に即して実施の形態を説明
した定着装置は、トナー画像ＴＩを形成されたシート状
の記録媒体１２を、加熱用熱源を有する定着ローラ１０
と、該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、定着ローラ１
０と加圧ローラ３０とによる主定着装置の後段に、加熱
ローラ３１および圧接ローラ３２による補助定着装置が
設けられるとともに、主定着装置を通過した記録媒体１
２を外部へ向かわせる排出用通路３３に対し、主定着装
置から補助定着装置へ向かう補助定着用通路３５が、通
路切り換え手段３５０，３６，４０１により切り換え可
能に配備され、加圧ローラ３０は前述の「自己検出型の
加圧ローラ」で、表面温度が所定の温度以下となったこ
とを接点スイッチＳＷにより検出するように構成され、
接点スイッチのオン・オフに基づき、通路切り換え手段
３５０，４０１による排出用通路３３と補助定着用通路
３５との切り換えを制御する制御手段４００を有する
（請求項１）。

【００２３】図４は、請求項４記載の発明の実施の１形
態を説明するための図である。

【００２４】符号１０で示す定着ローラおよび符号３０
で示す加圧ローラは、図１に即して説明したものであ
り、接点スイッチＳＷは勿論「芯ローラ３と金属層４１
との接離によりオン・オフする接点スイッチである。符
号３１Ａは加熱ローラ、符号３２は圧接ローラを示す。
これら加熱ローラ３１Ａと圧接ローラ３２とは「補助定
着装置」を構成している。また通路３５Ａは、排出用通
路であって、補助定着装置を介して記録媒体を外部へ排
出できるようになっている。「主定着装置」をなす定着
ローラ１０および加圧ローラ３０は、図１に即して説明
したものである。加熱ローラ３１Ａは「即熱性」で熱源
を内蔵し、熱源ドライバ４０３により熱源を発熱させる
ことにより、短時間で「補助定着に必要な温度に昇温」
する。熱源ドライバ４０３は、マイクロコンピュータ等
である制御手段４００により制御される。熱源ドライバ
４０３と制御手段４００とは「熱源制御手段」を構成す
る。

【００２５】図５は、図４に示す実施の形態における定
着の手順を説明するためのフロー図である。定着開始
後、接点スイッチがオンになると、制御手段４００がこ
れを受けて、先ず、「加熱要」であるか否かをステッ
プ：Ｓ１Ａで判断する。「加熱不要」である場合とは、
定着を必要とする最後の記録媒体が、現に定着装置にお
いて定着中である場合、あるいは定着部を抜けた場合で
ある。接点スイッチがオンとなった状態でも、定着装置
にはなお「記録媒体１枚分」の定着を良好に行えるだけ
の余裕があるので、上記のような場合は、定着中もしく
は定着後の記録媒体に補助定着を行う必要がない。接点
スイッチＳＷがオンになった時点で、定着を必要とする
後続の記録媒体が存在するときには、「加熱要」である
ので、制御手段４００は加熱ドライバ４０３により加熱
ローラ３１Ａの熱源を発熱させて加熱ローラ３１Ａを加
熱し（ステップ：Ｓ２Ａ）、補助定着装置を補助定着可
能とする。このとき、後続の記録媒体は定着部により不
十分な定着を受けた後、補助定着装置で補助定着され、
トナー画像を完全に定着されて外部へ排出される。

【００２６】その後、定着を必要とする記録媒体がある
か否かにより「加熱の要否」が判断され（ステップ：Ｓ
１Ａ）、後続記録媒体があるときは補助定着を行う定着
プロセスを繰り返し、トナー画像を定着すべき記録媒体
がないときは定着を終了させる。

【００２７】即ち、図４，５に即して実施の形態を説明
した定着装置は、トナー画像ＴＩを形成されたシート状
の記録媒体１２を、加熱用熱源を有する定着ローラ１０
と、該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
ＴＩを記録媒体１２に定着する定着装置であって、定着
ローラ１０と加圧ローラ３０とによる主定着装置の後段
に、即熱性の加熱ローラ３１Ａおよび圧接ローラ３２に
よる補助定着装置が設けられるとともに、即熱性の加熱
ローラ３１Ａの熱源を制御する熱源制御手段４００，４
０３が設けられ、加圧ローラ３０は「自己検出型の加圧
ローラ」であって、表面温度が所定の温度以下となった
ことを、接点スイッチＳＷにより検出するように構成さ
れ、接点スイッチのオン・オフに基づき、熱源制御手段
４００，４０３による即熱性の加熱ローラ３１Ａの加熱
制御を行うように構成されている（請求項２）。なお、
この請求項２記載の発明の場合において、加圧ローラに
おける接点スイッチがオンになるときの温度を「適正な
定着が可能となるぎりぎりの温度」に設定することもで
きる。この場合には、現に定着の途上で接点スイッチが
オンになった場合には、その時点以後で定着不全が発生
し得るので、現に定着が行われている場合には「加熱
要」となり、補助定着装置による補助定着を可能ならし
むるべく、加熱ローラ３１Ａの加熱を開始するようにす
る。

【００２８】以下に説明する、請求項３〜５記載の発明
においては、加圧ローラにおける接点スイッチがオンに
なるときの温度として「適正な定着が可能となるぎりぎ
りの温度」が設定される。図６は、請求項３，４記載の
定着装置の実施の１形態を示している。定着ローラ１０
と加圧ローラ３０と、これらの後段にある搬送ローラ３
４Ａは、駆動装置３００により回転駆動されるが、駆動
装置３００は制御手段４００の制御を受けて、上記各ロ
ーラの回転方向を反転させることができるようになって
いる。また、定着部の正規の入り口側に記録媒体１２を
導く「正規」の記録媒体搬送通路３５Ａとともに、第２
の排出搬送路３５Ｂが配備され、これら搬送路３５Ａ，
３５Ｂは、バネ３５１とソレノイド３６Ａとドライバ４
０１による「搬送路切り替え手段」により切り替え可能
となっている。図７は、図６の実施の形態における定着
手順を示すフロー図である。定着開始後、接点スイッチ
ＳＷがオンになると、制御手段４００であるマイクロコ
ンピュータは、これを受け、ステップ：Ｓ１Ｂで「切換
可」であるか否かを判断する。「切換不可」の場合とは
「現に定着部において定着が行われている場合」である
ので、この場合は、現に定着部に存在する記録媒体が定
着部を抜けるのを待ち（定着部出口部分にフォトカプラ
等の検出器を配備して検出できる）、「切換可」の状態
となったら、切換を行う（ステップ：Ｓ２Ｂ）。この
「切換」は、駆動装置３００により定着ローラ１０、加
圧ローラ３０、搬送ローラ３４Ａの回転方向を逆転する
とともに、ドライバ４０１によりソレノイド３６Ａを駆
動して、定着部入り口側に第２の排出搬送路３５Ｂの入
り口ａが位置するようにすることにより実行される。

【００２９】すると、不完全な定着状態にあるトナー画
像ＴＩを有する記録媒体１２は、それまでと逆方向に搬
送され、再度、定着部を通過することにより定着を完全
にされ、第２の排出搬送路３５Ｂを通って外部へ排出さ
れる。この間、制御手段４００は、図示されないセンサ
（第２の排出搬送路３５Ｂに設けられて、トナー画像の
再定着を受けた記録媒体が定着部を抜けたか否かを検知
する）の出力を受け、「再切換可」であるか否かを判断
する（ステップ：Ｓ３Ｂ）。そして「再切換可」の状態
（再定着をうけた記録媒体が定着部を抜けた状態）が検
知されたら、再切換を行い（ステップ：Ｓ４Ｂ）、駆動
装置３００により記録媒体の搬送方向を正規の搬送方向
に戻すと共に、正規の搬送路３５Ａの出口部ｂが定着部
入り口に位置するようにする。その後、定着を終了でき
るか否かを判断し、後続の記録媒体があるときは上記の
定着プロセスを繰り返し、定着を終了できるときは終了
せしめる。

【００３０】即ち、図６，７に即して実施の形態を説明
した定着装置は、トナー画像ＴＩを形成されたシート状
の記録媒体１２を、加熱用熱源を有する定着ローラ１０
と、該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
ＴＩを記録媒体１２に定着する定着装置において、少な
くとも定着部を含む記録媒体搬送路部において、記録媒
体１２の搬送方向を正逆切り換える搬送方向切り換え手
段３００が設けられ、加圧ローラ３０は「自己検出型の
加圧ローラ」で、表面温度が所定の温度以下となったこ
とを、接点スイッチＳＷにより検出するように構成さ
れ、接点スイッチＳＷのオン・オフに基づき、搬送方向
切り換え手段３００による記録媒体１２の搬送方向を切
り換え制御する制御手段４００を有するものであり（請
求項３）、正規の記録媒体搬送路３５Ａに対して切り換
え可能で、定着部を逆方向に通過した記録媒体１２を外
部へ向かわせる第２の排出搬送路３５Ｂと、正規の搬送
路３５Ａと第２の排出搬送路３５Ｂとを切り換える搬送
路切り換え手段３５１，３６Ａ，４０１を有し、制御手
段４００が、記録媒体１２の搬送方向切り換えに応じ
て、搬送路切り換え手段により、正規の記録媒体搬送路
３５Ａを第２の排出搬送路３５Ｂに切り換えるように構
成されたものである（請求項４）。

【００３１】図８は、請求項５記載の定着装置の実施の
１形態を示している。定着ローラ１０と加圧ローラ３０
による定着部の出口側通路６３は、バネ３５２とソレノ
イド３６Ｂとドライバ４０１とにより正規の記録媒体搬
送路（矢印）と回帰搬送路６０とに切換可能になってい
る。図９は、図８の実施の形態における定着手順を示す
フロー図である。定着開始後、接点スイッチＳＷがオン
になると、制御手段４００であるマイクロコンピュータ
は、これを受け、ステップ：Ｓ１Ｃで「切換」を実行す
る。この切換は、ドライバ４０１によりソレノイド３６
Ｂを駆動して出口側通路６３の出口を回帰搬送路６０に
つなげるように切換ることである。切替がなされると、
定着部で不完全な定着を受けた記録媒体１２は、回帰搬
送路６０を、搬送ローラ６０１により搬送されて定着部
へ回帰され、定着部を通過しつつ再定着を受ける。この
間、制御手段４００は図示されないセンサ（回帰搬送路
６０に設けられて、トナー画像の定着を受けた記録媒体
が完全に回帰搬送路内に入ったか否かを検知する）の出
力を受け「再切換可」であるか否かを判断し（ステッ
プ：Ｓ２Ｃ）、「再切換可」の状態が検知されたら再切
換を行い（ステップ：Ｓ３Ｃ）、出口側通路６３を正規
の記録媒体搬送路につなげる。その後、定着を終了でき
るか否かを判断し、後続の記録媒体があるときは上記の
定着プロセスを繰り返し、定着を終了できるときは終了
せしめる。

【００３２】即ち、図８，９に即して実施の形態を説明
した定着装置は、トナー画像ＴＩを形成されたシート状
の記録媒体１２を、加熱用熱源を有する定着ローラ１０
と、該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
ＴＩを記録媒体１２に定着する定着装置において、定着
ローラ１０と加圧ローラ３０とによる定着部を通る正規
の記録媒体搬送路の他に、搬送路切り換え手段３５２，
３６Ｂ，４０１により正規の記録媒体搬送路に対して切
り換え可能で、定着部を通過した記録媒体１２を再度、
定着部へ回帰させる回帰搬送路６０を有し、加圧ローラ
３０は「自己検出型の加圧ローラ」で、表面温度が所定
の温度以下となったことを、接点スイッチＳＷにより検
出するように構成され、接点スイッチＳＷのオン・オフ
に基づき、搬送路切り換え手段３５２，３６Ｂ，４０１
による、正規の記録媒体搬送路と回帰搬送路６０との切
り換えを制御する制御手段４００を有するものである
（請求項５）。

【００３３】また、上に説明した各実施の形態におい
て、加圧ローラ３０は、図１に即して説明したように、
芯ローラが金属ローラで、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り（請求項６）、芯ローラと外
部ローラとの間隙部に封入密閉される気体は「不活性ガ
ス」である（請求項７）。

【００３４】図１０は、請求項８記載の画像形成装置の
実施の１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１０６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１０
６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１０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１０
５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１１０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１０に実施の形態を示した「画像形
成装置」では、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、接点スイッチのオン・オ
フに基づき、補助定着装置による補助定着（図２〜図
５）、または搬送方向切り換えもしくは搬送路切り換え
手段による再定着（図６〜図９）の実行を制御する定着
方法（請求項９）が実施される。

【００３５】

【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
の定着装置は、加圧ローラ自体に加圧ローラの温度低下
を検知する機能があるので、複雑な温度制御を行うこと
なく、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】この発明の実施に用いられる定着ローラと自己
検出型の加圧ローラを説明するための図である。

【図２】請求項１記載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３】図２の実施の形態における定着工程を示すフロ
ー図である。

【図４】請求項２記載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５】図４の実施の形態における定着工程を示すフロ
ー図である。

【図６】請求項３，４記載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７】図６の実施の形態における定着工程を示すフロ
ー図である。

【図８】請求項５記載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９】図８の実施の形態における定着工程を示すフロ
ー図である。

【図１０】この発明の画像形成装置の実施の１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 ４１ 金属層 ５１ スペーサ ＴＩ トナー画像 ３１ 加熱ローラ ３２ 圧接ローラ ３５ 補助定着用通路

Claims (9)

【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、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
   定着する定着装置において、 定着ローラと加圧ローラとによる主定着装置の後段に、
   加熱ローラおよび圧接ローラによる補助定着装置が設け
   られるとともに、 上記主定着装置を通過した記録媒体を外部へ向かわせる
   排出用通路に対し、上記主定着装置から補助定着装置へ
   向かう補助定着用通路が、通路切り換え手段により切り
   換え可能に配備され、 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、上記加圧
   ローラの表面温度が所定の温度以下となったことを、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
   とを接点とする接点スイッチにより検出するように構成
   され、 上記接点スイッチのオン・オフに基づき、上記通路切り
   換え手段による排出用通路と補助定着用通路との切り換
   えを制御する制御手段を有することを特徴とする、画像
   形成装置の定着装置。
2. 【請求項２】トナー画像を形成されたシート状の記録媒
   体を、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
   定着する定着装置において、 定着ローラと加圧ローラとによる主定着装置の後段に、
   即熱性の加熱ローラおよび圧接ローラによる補助定着装
   置が設けられるとともに、 上記即熱性の加熱ローラの熱源を制御する熱源制御手段
   が設けられ、 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、上記加圧
   ローラの表面温度が所定の温度以下となったことを、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
   とを接点とする接点スイッチにより検出するように構成
   され、 上記接点スイッチのオン・オフに基づき、上記熱源制御
   手段による上記即熱性の加熱ローラの加熱制御を行うよ
   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。
3. 【請求項３】トナー画像を形成されたシート状の記録媒
   体を、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
   定着する定着装置において、 少なくとも定着部を含む記録媒体搬送路部において、記
   録媒体の搬送方向を正逆切り換える搬送方向切り換え手
   段が設けられ、 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、上記加圧
   ローラの表面温度が所定の温度以下となったことを、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
   とを接点とする接点スイッチにより検出するように構成
   され、 上記接点スイッチのオン・オフに基づき、上記搬送方向
   切り換え手段による記録媒体の搬送方向を切り換え制御
   する制御手段を有することを特徴とする、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、 正規の記録媒体搬送路に対して切り換え可能で、定着部
   を逆方向に通過した記録媒体を外部へ向かわせる第２の
   排出搬送路を有するとともに、上記正規の搬送路と第２
   の排出搬送路とを切り換える搬送路切り換え手段とを有
   し、 制御手段が、上記記録媒体の搬送方向切り換えに応じ
   て、上記搬送路切り換え手段により、正規の記録媒体搬
   送路を第２の排出搬送路に切り換えることを特徴する、
   画像形成装置の定着装置。
5. 【請求項５】トナー画像を形成されたシート状の記録媒
   体を、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
   定着する定着装置において、 定着部を通る正規の記録媒体搬送路の他に、搬送路切り
   換え手段により上記正規の記録媒体搬送路に対して切り
   換え可能で、上記定着部を通過した記録媒体を再度上記
   定着部へ回帰させる回帰搬送路を有し、 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、上記加圧
   ローラの表面温度が所定の温度以下となったことを、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
   とを接点とする接点スイッチにより検出するように構成
   され、 上記接点スイッチのオン・オフに基づき、上記搬送路切
   り換え手段による、正規の記録媒体搬送路と回帰搬送路
   との切り換えを制御する制御手段を有することを特徴と
   する、画像形成装置の定着装置。
6. 【請求項６】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、 加圧ローラの、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、画像形成装置の定着装置。
7. 【請求項７】請求項１〜６の任意の１に記載の画像形成
   装置の定着装置において、 加圧ローラの、芯ローラと外部ローラとの間隙部に封入
   密閉される気体が、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。
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１〜７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１〜７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を接点とする接
   点スイッチのオン・オフに基づき、 補助定着装置による補助定着、または、搬送方向切り換
   えもしくは搬送路切り換え手段による再定着の実行を制
   御することを特徴とする、画像形成装置における定着方
   法。