JPH0634132B2 - 加熱定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （分 野） 本発明は未定着な像，粉体又はカプセル樹脂等の未定着
体をシート，布又は記録材等の支持材に加熱定着する加
熱定着装置に関する。又本発明は、装置が組み込まれる
複写機，印刷機，プリンター或いは複合機等の本体の機
能向上に有効な加熱定着装置に関する。

（従来技術） 従来、この種の加熱定着装置はプリンター等で多用され
ており、定着ローラ対間に支持材を通過させるものが一
般的である。

定着ローラ対は、加熱用ヒータが設けられ、１６０℃〜
２００℃程度に温度調整されると同時に加圧手段によっ
て互いに加圧されている。

近年、定着処理は高速で確実なものが要求されている。
ところが、高速で連続加熱定着を行おうとすると、定着
不良やオフセットが発生する他、搬送不良（紙づまりや
紙の巻き付き）も生じることがあった。これは、定着ロ
ーラ間で加熱定着を達成するために必要な熱量が未定着
体と支持材に与えられていないことに起因する。

即ち、連続してくる支持材，未定着体によってローラ表
面温度が低下すると定着ローラはヒータによって加熱さ
れ続けるが、支持材，未定着体に奪われる熱の方が多い
ため、定着ローラ表面温度は大幅に低減し、定着不良を
起こすのである。

この問題に関して、特開昭５０−５６９４９号公報，特
開昭５２−９２５２１号公報に開示されるように、コピ
ー信号に応じて、コピー中即ち、定着処理時の定着ロー
ラ表面温度を高めることが提案されている。

ところが、定着ローラ表面温度を上げすぎると、初期に
高温オフセットが生じたり、定着ローラ自体に大きな温
度変化を与えて寿命を短いものにしてしまう。さらに、
１００(V),１５(A) の定格機では、コピー中に多くの電
力を消費する部材があるために定着装置に分配できる電
力が少ない場合、定着ローラ表面を十分な温度に上げる
こともできず、高速化を達成できないという問題もあ
る。又、熱量の補給は定着ローラを構成する芯金やオフ
セット防止層等による応答遅れによって、十分達成され
ない場合があり、十分なものではなかった。

（目 的） 本発明は従来の問題点に鑑みてなされたもので、連続定
着における定着不良を防止し、定着行程を安定して行な
うことのできる加熱定着装置を提供することを目的とす
る。

（本発明の要旨） 本発明はこの目的を達成するため、定着ローラ間におけ
る定着不良を連続定着処理の際防止できるように、加熱
定着に係わる定着ローラの表面温度低下に応じて上記定
着ローラ対間の圧接状態を変化させて定着ローラ対間の
総合加圧量を増大する制御手段を有する点に特徴を持つ
ものである。

（実施例及び効果の説明） 以下、図面を参照しながら本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例の説明図で、断面表示で大部
分を示している。第１図は本発明を電子写真等の画像形
成装置の定着装置に適用した例を示している。

１はヒータＨを２本内蔵する定着ローラで、円筒状の芯
金２に薄い四弗化エチレン樹脂を主として形成された離
型層３を有している。４は定着ローラ１に圧接する加圧
ローラで、円筒状の芯金５上に比較的厚いシリコンゴム
で主に形成された弾性層６を有している。又、定着ロー
ラ１の全体径は加圧ローラ４の全体径より大きいものと
する。尚Ｐは紙で、所定の画像形成法によって作成され
たトナー像Ｔを支持しながら、搬送ベルト２４，案内ガ
イド１８等の搬送手段によって上記ローラ対間へ導かれ
る。このローラ対によって挟持搬送されながらトナー像
Ｔは紙Ｐに融着せしめられる。

定着ローラ１は不図示の装置固定された側板に軸受を介
して回転可能に支持され、図示の駆動モータ２５から所
定の駆動力が与えられる。加圧ローラ２は、その回転中
心軸７が、装置に固定された支持軸８に係合し軸８を中
心として回動可能なステー９に軸受を介して回転可能に
支持されているので定着ローラ１に圧接従動回転する。

加圧ローラ２を定着ローラ１に対して移動させる圧力制
御機構は、本例では、熱的変態点を有する形状記憶合金
から構成された変位部材１５を用いている。固定支持容
器１６中にある変位部材１５は約６５℃に変態点を有
し、６５℃より高い温度で図中の破線で示す矩形状（図
中の位置１５Ｂにその上端がある）を呈し、６５℃より
低い温度で実線で示す長形状を呈する。変位部材１５は
定着ローラ１，加圧ローラ４夫々からの放熱を防ぐため
に設けられた断熱カバー２１，２３の外側にある。この
位置は、定着装置の雰囲気温度下にあって、通常は複写
機内のファン２２による排熱の通路にあるため、定着可
能になった状態で６５℃以上の温度を示す。従って、変
位部材は変態点以上の温度下にあるため位置１５Ｂとな
り加圧ローラ４は破線で示すように定着ローラ１に対し
て下降位置Ｂにある。この後、連続コピーが行われて、
紙Ｐ，トナー像Ｔ及び加圧ローラ２に定着ローラ１の熱
が奪われて定着不良の危険が高まる場合には、定着ロー
ラ１から空気中に放出される熱が大幅に減少するため、
変位部材１５は６５℃以下の雰囲気温度下にさらされ
る。従って、この時変位部材１５は実線の図の如く長形
状となり、加圧ローラ４は実線で示すように定着ローラ
１に対して上昇位置Ａにある。

この変位部材１５の変位によって、ステー９の位置も破
線から実線へと変位し、加圧ローラ４の回転を保証す
る。尚、７Ｂは回転中心軸７の下降位置を示している。

１１は中央制御手段で、定着ローラ１の表面温度を設定
温度に維持すべく、接触型センサー１０からの出力に応
じてヒータＨへの通電制御を行う手段１２を制御する。

以上の構成により、定着不良が生じる定着温度低下を即
応性に富む圧力増加によって補償し、定着不良のない安
定した定着を連続定着処理でも行うことができる。

このように圧接状態を変化させる時、定着ローラと加圧
ローラとの間に紙Ｐやトナー像Ｔがあると定着ローラの
周速度が変化することによってジャムや像乱れを起こす
ことがあり得るが、駆動モータとして直流（ＤＣ）モー
タを使用することで防止できる。依って、本発明におい
ては駆動モータとしてＤＣモータを使用することはさら
なる効果を生むものとなる。

変位部材１５が設置される周囲温度が、上記例の如き変
化を示さない時は変態点を境界にしたより高い温度とよ
り低い温度とに温度条件を切換える手段が必要となる。
第１図にはその場合の構成の一例をも示している。

１７は固定支持容器１６の内側に設けられた加熱ヒータ
で、変位部材１５の周囲を加熱する。１４はヒータ１７
の発熱を制御し変位部材１５の温度を制御する手段で、
必要に応じて不図示の冷却手段を有していても良い。連
続記録定着を示す信号１３が入力されると中央制御手段
１１はセンサー１０からの温度変化を検知される等し
て、定着ローラ１の表面温度の低下による定着不良発生
時期を演算して、この時期のある所要時間前にヒータ１
７への通電を断ち、変位部材１５の温度を６５℃以上か
ら少なくともこの発生時期には６５℃より低くして実線
に長形状とする。このようにすれば、変位部材１５の位
置は適当な所における。勿論、変位部材の形状記憶を逆
とした時は、温度条件も逆にすることは言うまでもな
い。しかし温度制御手段１４やヒータ１７を設けること
なく簡単な構成で得られるように、変位部材の位置や周
囲条件を定めることが好ましい。

第２図には、上述の変位部材１５の代わりにカム機構を
用いた圧力制御手段の例の要部を示すが、他の構成には
第１図構成が用いられているものとする。カム１８は回
転中心１９から小距離の係合部１８ｂと長距離の係合部
１８ａとを１８０度の回転角度を介して有し、駆動手段
２０によって変位の必要が生じた場合、定着ローラ表面
温度に応じて回動させられる。通常の定着温度を定着ロ
ーラ１が示す際には係合部１８ｂをステーに当接させ、
危険温度の時には係合部１８ａをステーに当接させるよ
うに制御すれば良い。

ここで第３図乃至第５図を用いて、本発明の利点を明確
にすべく従来の問題を簡単に加えて説明する。

第３図は、定着ローラ，加圧ローラ夫々の表面温度を、
加熱開始から定着処理中までの期間に対して表わしたも
のである。第４図は連続コピー中の定着性低下を補償す
る第１図実施例の全体変化をコピー枚数に対する定着ロ
ーラ表面温度及び形状記憶合金変位部材温度さらに定着
ローラと加圧ローラのニップ幅の変化で表わしたもので
ある。第５図は、本発明の効果を示すための、定着性変
化の従来と本発明との相対比較図である。

現在、一般にとりわけ中高速機において省エネルギー化
を目指している。そのため、定着装置で消費される電力
を、極力削減するような設計を行っている。そのため連
続通紙を行った場合、定着ヒータがその間、連続点灯し
ても定着ローラ面設定温度Ｔを維持することができず第
３図の様に低下していく。その時の定着性は、第５図破
線曲線の様に悪化していく。この定着性は、定着後の画
像を紙でこする前と後との重量比で見たもので相対的評
価値としている。定着性 0.8以下で定着不良とすると、
従来では設定温度や定着速度によって異なるが、１０乃
至３０枚程度で定着不良を生じてしまっていた。

定着性は、簡単に言うと定着用のローラ対の表面温度と
ローラ対間の圧接力及び圧接幅によって左右される。

ここでローラ対間の圧接幅について検討する。一般に定
着用ローラ対の一方の表面がゴム表面の場合は、定着性
の目安にゴム層が通常状態で十分加熱され温まった状態
での圧接幅が用いられる。ところが、ゴム層が十分あた
たまっていない状態、特にウエイトアップ直後の圧接幅
は設定規格値より狭い。このような時に、連続通紙を行
うと定着ローラ表面温度は急激に低下し、それに伴って
定着性は大きく低下する。この様な問題は、電源を投入
して短時間（３０分程度）の間に生じ、加圧ローラは十
分にあたたまった状態ではないのでこの時点でニップ幅
は狭い。したがって上記連続通紙状態において、実用
上、定着性が不十分な場合、ローラ対間の加圧力を高
め、ローラニップ幅を広げると良い。特に上記短時間の
ときは加圧力を増してもローラ変形等を起こす様なこと
はないので好ましい。

連続通視した場合、定着ローラ対非通紙領域部の温度あ
るいは定着ローラ対を通過した紙の搬送路中にある器具
温度は上昇する。たとえば、排紙口の把手、排紙トレイ
等である。上記のものを除いては、器具、装置あるいは
その雰囲気温度は、下降する。それは、通紙中、定着ロ
ーラ対の回転その他の装置の動作により、機内に風が生
じるからである。あるいは、機内昇温防止のための排熱
ファン２２が動作し、機内に風を生じさせしめ、装置及
びその雰囲気温度は低下するからである。第４図に示す
ように朝一、連続コピーを開始し、形状記憶合金変位部
材１５の雰囲気温度が低下し、ある指定温度（変態点）
迄低下すると変位部材１５は膨張し、ステー９を押し上
げる。それにより、定着ローラ対間の圧力は増加し圧接
幅は増す。したがって朝一、連続コピーにより定着ロー
ラ表面温度が低下しても上記構成によりニップ幅が増加
し、定着性の悪化を防止する事ができる。

前記形状記憶合金としてTi−Ni，Ag−Cd，Au−cd等を用
いることができる。形状記憶合金として上記のものに限
らず、０〜１５℃内で相変態を起こす事ができるもので
あればよい。上記形状記憶合金は双方向性であるので繰
り返し用いることができる。

以下に具体例を記す（第４図参照）。

定着ローラ表面温度１８５℃、朝一のニップ幅7.0mm 連
続コピーを行う。Ti−Ni合金の温度が６８℃より小さく
なると相変態を行う。ニップ幅は 8.0mmに増す。

この時の定着性を第５図実線曲線に示す。この図で明ら
かな様に連続コピーを行っても良好で、安定した定着性
が得られる。

以上説明したように、本発明は定着不良を確実に防止
し、安定した定着像を得ることができる。本発明の総合
加圧量とは、圧接幅又は単位面積当りの圧力、さらによ
り好ましくはこれらの両方を意味するものである。

上記実施例は、定着ローラを直接加熱し、加圧ローラを
間接的に加熱するものであるが、本発明には両ローラを
直接加熱するものや上記実施例と逆の加熱方式のものも
含まれ、加熱量の熱不足を総合加圧量で補償し、即応性
に優れ、電力消費もほとんどなく確実に定着不良を防止
するものである。本発明のローラ対の材質は樹脂やゴム
材質のいずれでも良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略説明図、第２図は第１図
実施例の加圧制御を変更した他の実施例要部説明図、第
３図は定着ローラ，加圧ローラ夫々の表面温度を、加熱
開始から定着処理中までの期間に対して表わした変化
図、第４図は連続コピー中の定着性低下を補償する第１
図実施例の全体変化をコピー枚数に対する定着ローラ表
面温度及び形状記憶合金変位部材温度さらに定着ローラ
と加圧ローラのニップ幅の変化で表わした変化図、第５
図は、本発明の効果を示すための、定着性変化の従来と
本発明との相対比較図である。 １は定着ローラ、４は加圧ローラ、９はステー、１０は
接触型センサー、１１は中央制御手段、１２は通電制
御、１３は連続記録定着を示す信号、１４は温度制御手
段、１５は変位部材、１８はカム、２２はファン、２５
は駆動モータ、Ｈはヒータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−79976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−14866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−126558（Ｐ，Ａ) 特開 昭57−169777（Ｐ，Ａ) 特開 昭59−45478（Ｐ，Ａ) 特開 昭61−20074（Ｐ，Ａ) 特開 昭58−150985（Ｐ，Ａ) 特開 昭54−92749（Ｐ，Ａ) 実開 昭59−89364（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−27157（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定着ローラ対と、この定着ローラ対の一方
   を加熱する加熱手段と、定着ローラの表面温度を検知す
   る温度検知部材と、定着ローラ対を加圧する加圧手段
   と、を有する加熱定着装置において、 上記加圧手段に設けられた形状記憶合金と、この形状記
   憶合金を加熱するヒータと、上記温度検知部材の検知温
   度に応じてヒータへの通電を制御する制御手段と、を有
   し、ヒータへの通電の制御により定着ローラ対間の加圧
   力が変えられることを特徴とする加熱定着装置。