JP2002258645A

JP2002258645A - 定着装置、画像形成装置および定着方法

Info

Publication number: JP2002258645A
Application number: JP2001056645A
Authority: JP
Inventors: Masayasu Onodera; 正泰小野寺
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2002-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】定着ローラ上の加熱幅に対して小さなサイズ
の転写材を連続的に処理している場合でも、定着ローラ
上の両端部における温度が過剰に上昇することを抑制
し、且つ、定着性能も高い定着装置、画像形成装置およ
び定着方法。【解決手段】発熱する定着ローラが弾性を有し、前記
定着ローラの転写材の非通過領域を冷却する冷却手段を
有することを特徴とする定着装置、画像形成装置および
定着方法。

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、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いられる定着装置、画
像形成装置および定着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電
子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として
は、技術的な完成度が高く安定したものとして、加熱源
を内蔵した可回転の定着ローラと、当該定着ローラに圧
着しながら回転する圧着ローラとの間にトナー像を担持
した転写材を通過させ、圧力及び加熱作用で定着を行う
熱ローラ定着方式が、広く採用されている。前記定着ロ
ーラとしては、加熱源を内蔵した金属製の中空ローラの
表面にＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）等離型性のよ
い被覆層を設けたハードローラを採用するのが一般的で
ある。

【０００３】一方、最近は、カラー複写機、カラープリ
ンタ等が普及してきているが、カラー画像の形成では、
イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック等複数種のトナ
ーを重ね合わせて画像を形成する都合上、ブラック一色
のモノクロ画像の形成時と比べて転写材上のトナー層が
厚くなり、定着性が落ちるという問題が浮上してきてい
る。すなわち、上記ハードローラでは、厚みのあるトナ
ー像に追従してまんべんなく加熱加圧することがしにく
いため、十分な定着が得られずに、定着アンダーとなっ
たり、定着ムラが発生しやすいという現象である。特
に、定着ムラは、カラー画像においては、光沢ムラとし
て画像品質に現れてしまうという問題がある。

【０００４】このような問題を解決するために、例え
ば、パイレックス（登録商標）ガラス等の透光性基体の
外周面に、シリコンゴム等の透光性弾性層を設け、さら
にその外周面に樹脂バインダにカーボンブラック等を含
有させた光吸収層（熱線吸収層）を設けた構成であっ
て、上記ハードローラに比べ弾性を有する定着ローラが
提案されている。この定着ローラは、透光性基体内部に
設けたハロゲンランプ等の熱線照射手段からの光を、光
吸収層で吸収させ、光吸収層の熱によりトナー像を定着
させるものであるが、弾性を有して定着性能が高い上
に、光吸収層が薄いためにウォームアップ時間も短くて
済むというメリットを有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記透
光性弾性層等を設けた定着ローラは、次のような問題が
あることがわかった。

【０００６】即ち、定着能力を有する定着ローラ上の加
熱幅に対して小さなサイズの転写材を連続的に処理する
場合、前記ローラ芯が金属性のハードローラに比して熱
伝導率が低いため、転写材との接触領域（通紙部）より
も外側の転写材の非通過領域（非通紙部）、換言すれ
ば、定着ローラ上の加熱幅の両端部における温度が過剰
に上昇してしまい、この様な状態下で引き続いて、例え
ば、使用される最大サイズ（定着ローラの長さ方向にお
ける転写材のサイズ）の転写材を定着処理すると、温度
の境界部に対応する転写材上に光沢ムラができてしまう
という問題がそれである。また、定着ローラの非通紙部
が、過剰に加熱すると、透光性弾性層の樹脂が劣化し
て、弾性が下がってしまう等定着ローラの寿命も短くな
ることがわかった。

【０００７】本願発明は上記点に鑑みてなされたもの
で、主たる目的は、定着ローラ上の加熱幅に対して小さ
なサイズの転写材を連続的に処理している場合でも、定
着ローラ上の両端部における温度が過剰に上昇すること
を抑制し、且つ、定着性能も高い定着装置、画像定着装
置および定着方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、下
記の構成で達成された。

【０００９】１．発熱する定着ローラと前記定着ローラ
と圧接するよう設けられた圧着ローラとの間に、トナー
像を転写された転写材を通過させることにより、前記ト
ナー像を定着させる定着装置において、前記定着ローラ
の表面のアスカーＣ硬度が５〜９０°であって、前記定
着ローラの前記転写材の非通過領域を冷却する冷却手段
を有することを特徴とする定着装置。

【００１０】２．前記定着ローラは、透光性基体上に透
光性弾性層、および、その外側に熱線吸収層を有する中
空ローラであって、加熱源を内蔵することを特徴とする
上記１に記載の定着装置。

【００１１】３．前記定着ローラの前記転写材の非通過
領域の温度を検知するための第１の温度検出手段を有
し、前記第１の温度検出手段の検出値が所定の値を越え
たとき、前記冷却手段を作動させることを特徴とする上
記１または２に記載の定着装置。

【００１２】４．前記第１の温度検知手段は、前記定着
ローラの長手方向における端部に対応する場所に設けら
れていることを特徴とする上記３に記載の定着装置。

【００１３】５．前記所定の値は、定着設定温度より１
０℃高い値であることを特徴とする上記３または４に記
載の定着装置。

【００１４】６．前記定着ローラの前記転写材の通過領
域の温度を検知するための第２の温度検出手段を有し、
前記第１の温度検出手段の検出値が、前記第２の温度検
出手段の検出値より１０℃を越えて高くなったとき、前
記冷却手段を作動させることを特徴とする上記３に記載
の定着装置。

【００１５】７．前記第２の温度検出手段は、前記定着
ローラの長手方向における中央部に対応する場所に設け
られていることを特徴とする上記６に記載の定着装置。

【００１６】８．前記定着装置における前記転写材の一
定時間中の通過数が所定の数を越えたとき、前記冷却手
段を作動させることを特徴とする上記１または２に記載
の定着装置。

【００１７】９．前記冷却手段による冷却が、金属製部
材を前記定着ローラに圧接することである上記１〜８の
いずれか１項に記載の定着装置。

【００１８】１０．前記金属部材が、金属製ローラであ
ることを特徴とする上記９に記載の定着装置。

【００１９】１１．前記金属製ローラには、冷却フィン
が取り付けられていることを特徴とする上記１０に記載
の定着装置。

【００２０】１２．前記金属製ローラは、ヒートパイプ
から構成されることを特徴とする上記１０に記載の定着
装置。

【００２１】１３．前記金属製部材は、前記定着ローラ
に対向して設けられ、前記定着ローラの長手方向に移動
させることにより、前記非通過領域の変化に対応させる
ことを特徴とする上記９〜１２のいずれか１項に記載の
定着装置。

【００２２】１４．上記１〜１３のいずれか１項に記載
の定着装置を備えた画像形成装置。１５．発熱する定着ローラと前記定着ローラと圧接する
よう設けられた圧着ローラとの間に、トナー像を転写さ
れた転写材を通過させることにより、前記トナー像を定
着させる定着方法において、前記定着ローラの表面のア
スカーＣ硬度が５〜９０°であって、前記定着ローラの
前記転写材の非通過領域を冷却することを特徴とする定
着方法。

【００２３】１６．前記定着ローラは、透光性基体上に
透光性弾性層、および、その外側に熱線吸収層を有する
中空ローラであって、加熱源を内蔵することを特徴とす
る上記１５に記載の定着方法。

【００２４】１７．前記定着ローラの前記転写材の非通
過領域の温度を検知し、検知した前記非通過領域の温度
が所定の値を越えたとき、前記非通過領域を冷却するこ
とを特徴とする上記１５または１６に記載の定着方法。

【００２５】１８．前記非通過領域は、前記定着ローラ
の長手方向における端部であることを特徴とする上記１
７に記載の定着方法。

【００２６】１９．前記所定の値は、定着設定温度より
１０℃高い値であることを特徴とする上記１７または１
８に記載の定着方法。

【００２７】２０．前記定着ローラの前記転写材の通過
領域の温度を検知し、検知した前記非通過領域の温度
が、検知した前記通過領域の温度より１０℃を越えて高
くなったとき、前記非通過領域を冷却することを特徴と
する上記１７に記載の定着方法。

【００２８】２１．前記通過領域は、前記定着ローラの
長手方向における中央部であることを特徴とする上記２
０に記載の定着方法。

【００２９】２２．前記定着ローラと前記圧着ローラと
の間に、トナー像を転写された転写材が通過する通過数
が、所定の数を越えたとき、前記非通過領域を冷却する
ことを特徴とする上記１５または１６に記載の定着方
法。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明に係わる実施の形態の一例
を、以下、図面に基づいて説明するが、本発明はこれに
限定されるものではない。

【００３１】図１は、カラープリンタからなる画像形成
装置の構成を示す概略図である。図において、１０は像
形成体である感光体ドラム（以下、単にドラムとい
う）、１１は各色毎の帯電手段であるスコロトロン帯電
器、１２は各色毎の画像書込手段である露光光学系、１
３は各色毎の現像手段である現像器、１４は転写ベルト
である。

【００３２】前記ドラム１０は、例えば、光学ガラスや
透明アクリル樹脂等の透明部材によって形成される円筒
状の基体の外周に、透明の導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは
有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層（光導電層ともいう）
を形成したものであり、導電層を接地した状態で矢印で
示す時計方向に回転される。

【００３３】前記スコロトロン帯電器１１、露光光学系
１２及び現像器１３は、これらを１組として、イエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色
（Ｋ）の各色の画像形成手段として４組設けられ、感光
体ドラム１０の回転方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順
に配置してある。

【００３４】前記スコロトロン帯電器１１は、それぞれ
所定の電位に保持された制御グリッドと、例えば、鋸歯
状電極からなる放電電極１１ａとを有し、トナーと同極
性のコロナ放電（本実施形態においてはマイナス帯電）
により、感光体ドラム１０に対して一様な電位を与え
る。

【００３５】前記露光光学系１２は、前述したスコロト
ロン帯電器１１に対して感光体ドラム１０の回転方向下
流側に位置するようにドラム１０の内部に配置される。

【００３６】それぞれの露光光学系１２は、ドラム軸と
平行に主走査方向に配列された像露光光の発光素子とし
てのＬＥＤ（発光ダイオード）を複数個アレイ状に並べ
た線状の露光素子１２ａと、結像素子としての光集束性
光伝送体（商品名：セルフォックレンズアレイ）１２ｂ
と、不図示のレンズホルダとで構成される露光用ユニッ
トであり、保持部材１２０に取付けてある。

【００３７】前記保持部材１２０には各色毎の露光光学
系１２の他に、転写同時露光器１２ｄおよび一様露光器
１２ｅが取付けられ、一体となって前記ドラム１０の基
体内部に収容される。

【００３８】前記露光光学系１２は、別体の画像読み取
り装置によって読み取られメモリに記憶された各色毎の
画像データに従って前記ドラム１０の感光層を裏面から
像露光し、当該ドラム１０上に静電潜像を形成する。

【００３９】露光素子１２ａとしては、ＬＥＤの他、Ｆ
Ｌ（蛍光体発光）、ＥＬ（エレクトロルミネッセン
ス）、ＰＬ（プラズマ放電）等の複数の発光素子をアレ
イ状に並べたものを用いることも可能である。

【００４０】前記露光素子の発光波長は、通常Ｙ、Ｍ、
Ｃのトナーに対して透過性の高い７８０〜９００ｎｍの
範囲のものが用いられるが、本実施形態においては裏面
から像露光を行う方式であるため、カラートナーに対し
て透過性を十分に有しないこれより短い４００〜７８０
ｎｍの波長でもよい。

【００４１】前記現像器１３は、前記ドラム１０の回転
方向と最近接点において順方向に回転する非磁性のステ
ンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１３
１と、現像ケーシング１３８とを有し、現像ケーシング
１３８の内部には、各々イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の一成分或いは
二成分現像剤を収容している。

【００４２】それぞれの現像器１３は前記ドラム１０と
所定の間隙をあけて非接触に保たれており、現像スリー
ブ１３１に対して直流電圧と交流電圧を重畳した現像バ
イアスを印加することにより、非接触の反転現像を行
い、ドラム１０上に重ね合わせのトナー像を形成する。

【００４３】１４ａおよび１４ｂは前記転写ベルト１４
を張架するローラであり、１４ａが図示しない駆動源か
ら動力を受け、前記転写ベルトを矢印方向に回転させる
ように構成してある。

【００４４】１５および１６は、前記転写ベルト１４を
挟んで前記ドラム１０と対向配置させた第１及び第２の
転写手段である転写器および除電器、１７は転写工程終
了後の前記ドラム１０を除電するためのＡＣ除電器、１
８は除電後の前記ドラム表面を清掃するクリーニング装
置で、クリーニングブレード１８０を有する。

【００４５】２０は、前記ドラム１０上に形成されるト
ナー像が転写される転写材（以下、用紙という）Ｐを収
納してなるカセット、２５は給紙ローラである。

【００４６】用紙Ｐの移動路上には、搬送ローラ対Ｒ１
乃至Ｒ５、前記転写ベルト１４および定着装置３０等が
付設してある。

【００４７】４４は前記ローラ１４ａと前記転写ベルト
１４を介して対向配置せしめた用紙分離用のＡＣ除電器
を示す。

【００４８】前記定着装置３０は、ハロゲンヒータ（ハ
ロゲンランプ）からなる加熱源３００を内包し、当該ハ
ロゲンヒータの周囲を回転しうる定着ローラ３０５と、
前記定着ローラ３０５と圧接しながら回転しうる圧着ロ
ーラ３１５とを有する。

【００４９】Ｔはニップ部を示す。前記定着ローラ３０
５のローラ芯は透光性基体からなり、実施の形態におい
ては、外径２８ｍｍ、肉厚１．５ｍｍのガラスで構成し
た。

【００５０】なお、前記ローラ芯の外側（外周）には、
透光性弾性層である透明なシリコンゴム層を形成してあ
り、更に、その外側にはカーボンブラックなどを混入さ
せて光吸収率（熱線吸収率と同義）を高くしたＰＦＡ
（パーフルオロアルコキシ）からなる熱線吸収層（本実
施の形態においてはチューブである）を設けてある。

【００５１】前記圧着ローラ３１５は適宜の金属パイプ
からなるローラ芯上に設けたシリコンゴム表面を有し、
ハロゲンランプあるいはキセノンランプ等からなる適宜
の加熱源３１０を内包している。

【００５２】なお、図において４６は、前記転写ベルト
１４と一体的に送られる転写後の用紙Ｐを確実に分離せ
しめるための分離爪で、前記ローラ１４ａ上の転写ベル
ト１４表面に対して先端を近接して位置づけてある。

【００５３】前記定着装置に拘わる具体的な構成につい
ては後述する。以上のような構成を有する画像形成装置
における、画像形成プロセスは次の通りである。

【００５４】画像形成のスタートにより不図示のドラム
駆動モータが始動し、ドラム１０が図１の矢印で示す時
計方向へ回転され、同時にイエロー（Ｙ）のスコロトロ
ン帯電器１１が作動して前記ドラム１０に所定の電位を
付与する。

【００５５】引き続き、Ｙの露光光学系１２を介して第
１の色信号すなわちＹの画像データに対応する電気信号
による画像書込が開始され、前記ドラム１０の表面に原
稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

【００５６】前記静電潜像はＹの現像器１３により非接
触の状態で反転現像され、前記ドラム１０上にイエロー
（Ｙ）のトナー像が形成される。

【００５７】次いで、前記ドラム１０に対して、Ｙのト
ナー像の上からマゼンタ（Ｍ）のスコロトロン帯電器１
１の帯電作用により電位が付与され、Ｍの露光光学系１
２によって第２の色信号すなわちＭの画像データに対応
する電気信号による画像書込により、Ｍの画像に対応す
る静電潜像が形成され、Ｍの現像器１３による非接触の
反転現像によって前記イエロー（Ｙ）のトナー像の上に
マゼンタ（Ｍ）のトナー像が重ね合わせて形成される。

【００５８】同様のプロセスにより、シアン（Ｃ）のス
コロトロン帯電器１１、Ｃの露光光学系１２およびＣの
現像器１３によって、第３の色信号に対応するシアン
（Ｃ）のトナー像が重ね合わせて形成され、更にその上
に黒色（Ｋ）のスコロトロン帯電器１１、Ｋの露光光学
系１２およびＫの現像器１３によって第４の色信号に対
応する黒色（Ｋ）のトナー像が順次重ね合わせて形成さ
れ、感光体ドラム１０の一回転以内にその周面上にイエ
ロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色
（Ｋ）の４色の重ね合わせカラートナー像が形成され
る。

【００５９】これらＹ、Ｍ、ＣおよびＫの露光光学系１
２による前記ドラム１０の感光層に対する画像書込は、
当該ドラム１０の内部より、前述した透光性の基体を通
して行われる。

【００６０】従って第２、第３および第４の色信号に対
応する画像の書込は何れも先に形成されたトナー像の影
響を全く受けることなく行われ、第１の色信号に対応す
る画像と同等の静電潜像を形成することが可能となる。

【００６１】上記の画像形成プロセスによってドラム１
０上に形成された重ね合わせカラートナー像は、前記転
写器１５によって、用紙Ｐ上に一括して転写される。

【００６２】この際、良好な転写がなされるように、前
記ドラム１０の内部に設けた転写同時露光器１２ｄを付
勢させ一様露光を行う。

【００６３】転写工程終了後の前記ドラム１０の周面上
に残ったトナーは前記ＡＣ除電器１７により除電作用を
受けた後、クリーニング装置１８によりクリーニングさ
れ、これにより、前記ドラム表面は、次の画像形成に備
えられる。

【００６４】本実施の形態においては、クリーニング後
であって、次の帯電前に、例えば発光ダイオードを用い
た一様露光器１２ｅを作用させ、前記ドラム表面の先の
画像形成における履歴を解消させる。

【００６５】カラートナー像が形成（転写）された用紙
Ｐは、ＡＣ除電器４４による除電作用と、分離爪４６と
により、転写ベルト１４から分離され、定着装置３０へ
と搬送され、当該定着装置において、前記トナー像は前
記用紙Ｐ上に定着される。

【００６６】画像記録がなされた用紙Ｐは搬送ローラＲ
３、Ｒ４、Ｒ５を介して送られ、装置上部に設けてある
トレイ（参照符号無し）に排出される。

【００６７】図２は、本願発明に係わる定着装置の具体
的構成を説明するための模式図である。図２（ａ）は断
面図、図２（ｂ）は、圧着ローラ部を省いた正面図であ
る。

【００６８】図中、前記した部材と同一部材については
同じ参照符号を付してある。図２（ａ）において、定着
ローラ３０５は、用紙Ｐ上の未定着トナー像と接触する
側に設けてある。

【００６９】定着処理の際、前記定着ローラ３０５およ
び圧着ローラ３１５は圧着状態で回転し、ニップ部Ｔに
おいて加熱・押圧作用をトナーおよび用紙Ｐに付与せし
め、これにより未定着トナーを溶融し、用紙上に定着さ
せる。

【００７０】前記定着ローラ３０５は、円筒状のガラス
からなる透光性基体（ローラ芯）３０７と、当該ローラ
芯３０７の外周面に設けた透明シリコンゴム層（透光性
弾性層）３０８と、更に、その外側に、前述した熱線吸
収層（トナーに対する離型層の機能も有する）３０９と
を有している。

【００７１】前記圧着ローラ３１５は、例えば、アルミ
材を用いた円筒状の金属パイプ３１６と、当該金属パイ
プ３１６の外周面に、例えば、透明又は不透明のシリコ
ンゴム層３１７を被覆したことからなり、前記金属パイ
プ３１６の内部にヒータ３１０を配したソフトローラと
して構成される。

【００７２】前記定着ローラ３０５を構成する透光性基
体３０７としては、結晶を析出することなく、熔融体が
冷却固化された無機物であると定義されるガラスの他
に、ハロゲンヒータ３００（ハロゲンランプ）等の照射
部材よりの光を透過するパイレックスガラス、サファイ
ヤ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ＣａＦ₂等のセラミック材や、ポリイ
ミド、ポリアミド等を使用した透光性樹脂等が使用で
き、当該ローラ芯の内側に配設されるハロゲンランプや
キセノンランプの如き熱線を効率的に吸収するように、
前記透明シリコンゴム層の外側に、カーボンブラック、
黒鉛、鉄黒（Ｆｅ₃Ｏ₂）や各種フェライト等の粉末を混
入したフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブを設け、上述の熱
線吸収層を形成している。

【００７３】また、定着ローラの他の構成として、前記
の如きローラ芯の外側に、フィラーとしてシリカ、アル
ミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末を混入し
たシリコンゴムからなる熱線透過性のゴム層を形成する
とともに、カーボンブラック、黒鉛、鉄黒や各種フェラ
イト及びその化合物、酸化銅、酸化コバルト、ベンガラ
等の粉末を混入した熱線吸収層と、バインダと離型剤と
を兼ねたフッ素樹脂塗料を混入配合した離型層とを一体
とした形の一体型熱線吸収層を形成してもよい等、その
構成に係わる設計の自由度は広い。

【００７４】上記構成の定着ローラ表面の弾性は、アス
カーＣ硬度（ＪＩＳ−Ｋ６３０１アスカーＣスケール硬
度）が、５〜９０°であることが好ましい。さらに好ま
しい範囲は、１０〜５０°である。定着ローラにこの範
囲の弾性を付与するものであれば、その構成は限定され
るものではないが、上述の透光性基体／透光性弾性層／
熱線吸収層の３層構成とすることが最も好ましい。

【００７５】上記透過性弾性層を有する構成とすること
で、定着ローラ表面に弾性を付与することが可能とな
り、トナー像との密着性・追従性が向上し、結果として
カラートナー像のような厚いトナー層であっても、定着
ムラや光沢ムラなく高い定着性能を奏することが可能と
なる。

【００７６】また、本発明の定着装置の定着ローラは、
従来の金属ローラ（ハードローラ）に比して、熱線吸収
層の発熱効率が良いため、ウォームアップ時間の低減に
も役立つ。

【００７７】一方、定着ローラと圧接させる圧着ローラ
表面の弾性は、アスカーＣ硬度で、５〜９０°とするこ
とが好ましい。より好ましくは１０〜５０°である。

【００７８】定着ローラ表面と、圧着ローラ表面の硬度
を比較した場合、同程度の硬度とするか、または定着ロ
ーラ表面の方を柔らかくすることが好ましい。

【００７９】参照符号５０で示されるのは、前記定着ロ
ーラ３０５の表面に対して圧着および圧着解除可能に設
けた冷却手段としての金属製部材である。具体的には、
鉄、アルミニウムのように熱伝導率の高い材質で構成し
た金属製ローラ５０１と、当該金属製ローラと当接して
熱を伝搬する当接部５０２、および金属製ローラ５０１
からの熱を放出する冷却フィン５０３から構成される。

【００８０】前記金属製ローラ５０１の外径は前記定着
ローラよりも小さく、定着ローラ３０５の表面に対して
所定の圧力を以て当接したときには、定着ローラの回転
を駆動源として従動回転する。

【００８１】なお、金属製ローラ５０１は、図２（ａ）
中の白矢印の方向に移動可能であって、定着ローラ３０
５への圧着および圧着解除することが出来る。

【００８２】一方、当接部５０２および冷却フィン５０
３は一体形成されており、金属製ローラ５０１同様に熱
伝導率の高い金属製の部材である。当接部５０２および
冷却フィンは圧着時には固定されており、従動回転する
金属製ローラ５０１とは摺擦しつつ熱を伝搬するように
なっている。定着ローラ３０５の熱が、金属製ローラ５
０１に移り、さらに当接部５０２を伝搬して、冷却フィ
ン５０３によって放出されることで、定着ローラ３０５
の金属製ローラ５０１との接触部位を冷却する機構とな
っている。

【００８３】図２（ｂ）の図中、白矢印で示すように、
冷却手段である金属製ローラ５０１、当接部５０２およ
び冷却フィン５０３は、定着ローラ３０５の長手方向
に、相対的に可動とすることで、定着ローラ３０５の非
通紙部の幅に合わせて冷却することができる。例えば、
最大Ａ３サイズまで定着可能な長手方向の幅を持つ定着
ローラで、Ａ４Ｒサイズの用紙の定着を行う場合、Ａ４
Ｒ用紙が定着ローラ３０５の略中央部を搬送されるとす
ると、その両端の非通紙部（転写材の非通過領域）に合
わせて冷却手段を移動させることで、定着ローラ３０５
の局部的な温度の過剰上昇を防止することが出来る。

【００８４】前記定着ローラ３０５に対する冷却手段
（金属製ローラ５０１、当接部５０２および冷却フィン
５０３）の圧着および圧着解除のための駆動機構は、例
えば、定着装置の固定枠に対して回動または移動可能に
設けた金属製ローラを、カム機構、モータ制御あるいは
プランジャを用いて駆動する等、公知の方法が使用でき
る。

【００８５】前記定着ローラ３０５内の加熱源３００
は、使用される大きなサイズ（Ａ３サイズ等）の用紙上
に形成されるトナー像の定着を可能とするように、定着
ローラ３０５の長さとほぼ同じ長さを有している。

【００８６】次に、前記定着ローラ３０５に対して、金
属製部材を圧着および圧着解除させる判断方法またはタ
イミングについて説明する。

【００８７】図２に戻って、参照符号６０は温度検出手
段であり、前記定着ローラ３０５の長手方向における略
中央部領域（通紙部）と端部領域（非通紙部）との２カ
所に対応づけて設けた第１および第２の温度検出手段６
０１、６０２を有する。

【００８８】本実施の形態においては、用紙Ｐの搬送路
は定着ローラに対して中央基準となっているが、片側基
準に構成し（例えば、左端寄りを通紙部とし）、左端部
（通紙部）と右端部（非通紙部）との２カ所に対応づけ
て、第１および第２の温度検出手段を設けてもよい。

【００８９】なお、前記温度検出手段６０１、６０２
は、ニップ部Ｔを基準とした場合、定着ローラ３０５の
回転方向に見て前記金属製部材５０よりも上流に位置づ
けてある。

【００９０】ここで第１の温度検出手段６０１の検出値
は、定着ローラ３０５の表面に対する金属製部材５０
（実質は金属製ローラ５０１）の圧着または圧着解除の
ための因子として使用される。

【００９１】第２の温度検出手段６０２の検出値は、定
着ローラ３０５の加熱源３００のオン／オフ制御のため
に使用される。すなわち、定着ローラ３０５の表面温度
を何度に維持して定着処理を行うかという定着設定温度
と、第２の温度検出手段から得られる実際の定着ローラ
３０５表面の検出値との差異から、加熱源３００のオン
／オフの動作についてフィードバック制御を行う。ま
た、第２の温度検出手段６０２の検出値は、定着ローラ
３０５の表面に対する金属製ローラ５０１の圧着または
圧着解除のための因子として使用されてもよい。

【００９２】金属製ローラ５０１の圧着、すなわち定着
ローラ３０５の非通紙部の冷却は、上記第１の温度検出
手段６０１の検出値（定着ローラの非通紙部の温度）が
所定の値を越えたときに行われるようにすることが好ま
しい。

【００９３】前記所定の値としては、定着設定温度より
１０℃高いこと、または、前記第２の温度検出手段の検
出値（定着ローラの通紙部の温度）より１０℃高いこと
等が挙げられる。

【００９４】例えば、定着設定温度が２００℃であった
場合、第１の温度検出手段６０１の検出値が２１０℃を
越えたときに、金属製ローラ５０１を定着ローラ３０５
に圧着し、非通紙部の冷却を開始する制御を行うことが
出来る。その後、金属製ローラ５０１の定着ローラ３０
５への圧着解除は、第１の温度検出手段６０１の検出値
が２００℃となったときに行うよう制御してもよい。

【００９５】また、別の制御方法としては、第２の温度
検出手段６０２の検出値が２０２℃、第１の温度検出手
段６０１の検出値が２１２℃を越えたときに、同様に冷
却を開始するように設定できる。その後、第２の温度検
出手段６０２の検出値と、第１の温度検出手段６０１の
検出値の差異が２℃以下となった時点で、金属製ローラ
５０１の定着ローラ３０５への圧着解除を行うよう制御
してもよい。

【００９６】これは前述のように、例えば、Ａ４Ｒ幅の
用紙の連続定着処理において、通紙部と非通紙部との間
の温度差が２０℃以上になり、斯様な状態下に、Ａ３幅
の用紙上のトナー画像を定着処理したとき、上記領域間
に、トナー画像の光沢度の異なりが顕著に発生する場合
がある。

【００９７】実験的には、定着ローラの非通紙部の温度
と定着設定温度（あるいは通紙部の温度）との差異が２
０℃程度になるとトナー画像の光沢度が約８％も変化
し、画質的に許容範囲の限界を示すことが多くの実験で
究明されているので、本実施の形態においては許容度の
高い画質を安心して得ることができる温度差１０℃を臨
界とした。

【００９８】また、圧着解除の臨界を温度差２℃以下と
したが、これは制御のしやすさからであって、第１の温
度検出手段の検出値と、定着設定温度あるいは第２の温
度検出手段の検出値が同温度を示したときに圧着解除す
るようにしても差し支えない。

【００９９】上記は２つの領域間の温度差で金属製ロー
ラの圧着を行う態様としたが、定着する用紙の一定時間
中の通過数が所定の数を越えたとき、金属製ローラ５０
１を圧着し、所定時間経過後または前述と同様に所定温
度差に戻った場合に圧着解除するように構成することも
できる。

【０１００】前記所定の数の決定方法は、例えば、小サ
イズ紙の通紙部と非通紙部との温度変化を測定し、両部
の温度差が１０℃になったときの通紙枚数を予め実験等
により求めればよい。

【０１０１】また、サイズが数種類におよぶ場合、例え
ば、定着ローラの長さ方向に対して４種類のサイズの異
なる用紙が使用される場合、最小サイズの用紙に対応す
る定着ローラ上の領域を前述した中央部領域として第２
の温度検出手段を配置するとともに、最大サイズの用紙
に対応し、かつ、直ぐ下のサイズの用紙の通過領域より
も外側の領域を前述した端部領域として第１の温度検出
手段を配置すれば基本的に前述と同じ効果が得られる。

【０１０２】またその場合、金属製ローラ５０１の定着
ローラ３０５に対する位置は、最小サイズの用紙の非通
紙部に対応する位置から、順次、各サイズに対応して外
側へ移動を可能とするよう構成する。また、連続的に定
着処理されている用紙のサイズを記憶する記憶手段、前
述のような温度差が生じた場合、用紙の非通紙部に対応
する部分を冷却できるよう冷却手段である金属ローラ５
０１を制御しうる構成が必要となる。

【０１０３】なお、前記温度検出手段は熱電対、サーミ
スタ等基本的には何でも良いが、温度変化に対して追随
性（応答性）のよいものが望ましい。特に好ましいの
は、赤外線や放射線を利用した非接触式のものである。

【０１０４】また、冷却フィンを取り付けた金属製ロー
ラとしては、図３に示すような冷却フィンを金属製ロー
ラの端部に取り付けたタイプであってもよい。図３にお
いて、各部材は上記同様に金属製ローラ５０１、当接部
５０２、冷却フィン５０３である。

【０１０５】尚、本実施の形態では、冷却手段としての
金属製部材は、冷却フィンを取り付けた中空の金属製ロ
ーラとしたが、さらに放熱効果を高めるために、冷却フ
ィンの近傍に冷却用のファンを設けてもよい。また、金
属製ローラの内側に冷却フィンを内設し、更に冷却ファ
ンでローラ中空内の空気を引く機構としてもよい。ま
た、中空のローラでなく、ヒートパイプから構成される
金属製ローラを代わりに用いることもできる。

【０１０６】また、冷却手段としての金属製部材は、定
着ローラに接触して放熱を促す作用を有するものであれ
ば、上述の金属製ローラのようなローラ形状には限定さ
れない。

【０１０７】また、冷却手段としては、金属製部材を定
着ローラに接触させるものでなくとも、定着ローラの非
通紙部に対応する位置にダクトを設け、冷却ファンで引
いて、定着ローラを局部的に冷却するようにしてもよ
い。

【０１０８】

【発明の効果】定着ローラ上の加熱幅に対して小さなサ
イズの転写材を連続的に処理している場合でも、定着ロ
ーラ上の両端部における温度が過剰に上昇することを抑
制し、且つ、定着性能も高い定着装置および画像定着装
置を提供することが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラープリンタである画像形成装置の構成を示
す概略図である。

【図２】本願発明に係わる定着装置の具体的構成を説明
するための模式図である。

【図３】冷却フィンを取り付けた金属製ローラの別の例
を示す模式図である。

【符号の説明】

３０定着装置３００加熱源３０５定着ローラ３１５圧着ローラ５０金属製部材５０１金属製ローラ５０２当接部５０３冷却フィン６０温度検出手段６０１第１の温度検出手段６０２第２の温度検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発熱する定着ローラと前記定着ローラと
圧接するよう設けられた圧着ローラとの間に、トナー像
を転写された転写材を通過させることにより、前記トナ
ー像を定着させる定着装置において、前記定着ローラの表面のアスカーＣ硬度が５〜９０°で
あって、前記定着ローラの前記転写材の非通過領域を冷却する冷
却手段を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記定着ローラは、透光性基体上に透光
性弾性層、および、その外側に熱線吸収層を有する中空
ローラであって、加熱源を内蔵することを特徴とする請
求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記定着ローラの前記転写材の非通過領
域の温度を検知するための第１の温度検出手段を有し、
前記第１の温度検出手段の検出値が所定の値を越えたと
き、前記冷却手段を作動させることを特徴とする請求項
１または２に記載の定着装置。
【請求項４】前記第１の温度検知手段は、前記定着ロ
ーラの長手方向における端部に対応する場所に設けられ
ていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】前記所定の値は、定着設定温度より１０
℃高い値であることを特徴とする請求項３または４に記
載の定着装置。
【請求項６】前記定着ローラの前記転写材の通過領域
の温度を検知するための第２の温度検出手段を有し、前
記第１の温度検出手段の検出値が、前記第２の温度検出
手段の検出値より１０℃を越えて高くなったとき、前記
冷却手段を作動させることを特徴とする請求項３に記載
の定着装置。
【請求項７】前記第２の温度検出手段は、前記定着ロ
ーラの長手方向における中央部に対応する場所に設けら
れていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】前記定着装置における前記転写材の一定
時間中の通過数が所定の数を越えたとき、前記冷却手段
を作動させることを特徴とする請求項１または２に記載
の定着装置。
【請求項９】前記冷却手段による冷却が、金属製部材
を前記定着ローラに圧接することである請求項１〜８の
いずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】前記金属部材が、金属製ローラである
ことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】前記金属製ローラには、冷却フィンが
取り付けられていることを特徴とする請求項１０に記載
の定着装置。
【請求項１２】前記金属製ローラは、ヒートパイプか
ら構成されることを特徴とする請求項１０に記載の定着
装置。
【請求項１３】前記金属製部材は、前記定着ローラに
対向して設けられ、前記定着ローラの長手方向に移動さ
せることにより、前記非通過領域の変化に対応させるこ
とを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の
定着装置。
【請求項１４】請求項１〜１３のいずれか１項に記載
の定着装置を備えた画像形成装置。
【請求項１５】発熱する定着ローラと前記定着ローラ
と圧接するよう設けられた圧着ローラとの間に、トナー
像を転写された転写材を通過させることにより、前記ト
ナー像を定着させる定着方法において、前記定着ローラの表面のアスカーＣ硬度が５〜９０°で
あって、前記定着ローラの前記転写材の非通過領域を冷却するこ
とを特徴とする定着方法。
【請求項１６】前記定着ローラは、透光性基体上に透
光性弾性層、および、その外側に熱線吸収層を有する中
空ローラであって、加熱源を内蔵することを特徴とする
請求項１５に記載の定着方法。
【請求項１７】前記定着ローラの前記転写材の非通過
領域の温度を検知し、検知した前記非通過領域の温度が
所定の値を越えたとき、前記非通過領域を冷却すること
を特徴とする請求項１５または１６に記載の定着方法。
【請求項１８】前記非通過領域は、前記定着ローラの
長手方向における端部であることを特徴とする請求項１
７に記載の定着方法。
【請求項１９】前記所定の値は、定着設定温度より１
０℃高い値であることを特徴とする請求項１７または１
８に記載の定着方法。
【請求項２０】前記定着ローラの前記転写材の通過領
域の温度を検知し、検知した前記非通過領域の温度が、
検知した前記通過領域の温度より１０℃を越えて高くな
ったとき、前記非通過領域を冷却することを特徴とする
請求項１７に記載の定着方法。
【請求項２１】前記通過領域は、前記定着ローラの長
手方向における中央部であることを特徴とする請求項２
０に記載の定着方法。
【請求項２２】前記定着ローラと前記圧着ローラとの
間に、トナー像を転写された転写材が通過する通過数
が、所定の数を越えたとき、前記非通過領域を冷却する
ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の定着方
法。