JP2000250340A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ゾーンヒーティング方式の定着装置において、
小サイズ紙が斜行したときに端部で定着性不良が生じた
り、大サイズ紙として検知し大サイズ紙用発熱体を発熱
させたときの部材の損傷やオフセットなどの問題を解決
する。 【解決手段】記録材サイズ幅に応じて発熱する発熱体を
選択するゾーンヒーティング方式の定着装置において、
小サイズ記録材を定着させる際に、ａ）発熱体長手で発
熱量の異なる発熱体ｈ１を用い、発熱量の多い部分Ｌ１
の外側に紙サイズ検知センサを設ける、ｂ）複数の発熱
体を同時に発熱させ、長手で発熱量の多い部分の外側に
紙サイズ検知センサを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は定着装置および画像
形成装置に関する。

【０００２】ここで本発明において定着装置には、未定
着画像を形成担持させた記録材（被記録材）の面に該未
定着画像を永久固着画像として加熱定着する装置の他に
も、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を
改質する装置、仮定着する装置等も含むものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機・プリンタ
・ファクシミリ等の画像形成装置の多くは定着手段とし
て熱効率、安全性が良好な接触加熱型の熱ローラ定着方
式の定着装置や、省エネルギータイプのフィルム加熱方
式の定着装置を採用している。

【０００４】ａ）熱ローラ定着方式の定着装置 熱ローラ定着方式の定着装置は、加熱用回転体としての
定着ローラ（加熱ローラ）と、これに圧接させた加圧用
回転体としての弾性加圧ローラを基本構成とし、この一
対のローラを回転させて該両ローラ対の定着ニップ部
（圧接ニップ部）に未定着画像（トナー像）を形成担持
させた被加熱材としての記録材（転写材シート・静電記
録紙・エレクトロファックス紙・印字用紙等）を導入し
て定着ニップ部を挟持搬送通過させることで、定着ロー
ラからの熱と定着ニップ部の加圧力にて未定着画像を記
録材面に永久固着画像として熱圧定着させるものであ
る。

【０００５】ｂ）フィルム加熱方式の定着装置 また、フィルム加熱方式の定着装置は例えば特開昭６３
−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８、４−
４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９
８４号公報等に提案されており、加熱体（加熱用ヒー
タ）に加熱用回転体である耐熱性の定着フィルムを加圧
用回転体（弾性ローラ）で密着させて摺動搬送させ、該
定着フィルムを挟んで加熱体と加圧部材との圧接で形成
される定着ニップ部に未定着画像を担持した記録材を導
入して定着フィルムと一緒に搬送させて、定着フィルム
を介して付与される加熱体からの熱と定着ニップ部の加
圧力によって未定着画像を記録材上に永久画像として定
着させる装置である。

【０００６】フィルム加熱方式の定着装置は、加熱体と
して低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱
容量のものを用いることが出来るため、省電力化・ウェ
イトタイム短縮化（オンデマンド、クイックスタート
性）が可能である。

【０００７】低熱容量線状加熱体としては一般に所謂セ
ラミックヒータが用いられる。これはアルミナ・窒化ア
ルミニウム等のセラミックス基板と、該基板上に設けら
れた、通電により発熱する発熱体とを基本構成体とする
ものである。

【０００８】かくして、フィルム加熱方式の定着装置
は、加熱効率の高さや立上りの速さによる待機中の予備
加熱の不要化、待ち時間の解消などの多くの利点を有し
ており、特に円筒形フィルムを加圧ローラの搬送力で駆
動させる方法は低コストに実現できるため、小型低速の
画像形成装置への導入から始まり、今後、大型高速の画
像形成装置への導入が期待されるようになっている。

【０００９】ｃ）非通紙部昇温現象 上記定着装置において加熱体の発熱体の長手長さは使用
する紙サイズの最大長さまたは最大長さ以上必要であ
り、加熱体の長手中央付近に配置された温度検出素子と
してのサーミスタによって温度を検知して加熱体の温度
制御を行っていて、最大サイズの紙を通紙している場合
は、発熱体から発生する熱を紙が吸収し、発熱体全域の
温度が下がることになる。

【００１０】一方、最大サイズよりも小さなサイズの紙
を通紙した場合、中央基準で通紙した場合、紙が通過す
る中央部のみ温度が下がることになるので、非通紙部の
発熱体上の温度は中央部と比べて昇温し（非通紙部昇温
現象）、加熱体長手端部のフィルム、加圧ローラ等の部
材にダメージを与えるほか、小サイズ通紙後にそれ以上
のサイズの紙を通紙した場合には、昇温した端部がオフ
セットしてしまうという問題があった。

【００１１】ｄ）スループット制御 従来はこの問題に対処するためにはスループットを低下
させる、すなわちプリントの頻度を落とし通紙の間隔を
広げることで対処していた。

【００１２】しかし、フィルム加熱方式のオンデマンド
な定着装置の高速化対応で、非通紙部昇温の問題はます
ます厳しくなり、スループットだけで解決することは難
しくなってきている。

【００１３】ｅ）ゾーンヒーティング このような問題を解決する為に加熱体の基板上に長さや
幅の異なるパターンの発熱体を設け、通紙する記録材サ
イズに応じて、駆動する発熱体を変える方法（ゾーンヒ
ーティング）が考えられている。

【００１４】図１０はその例を示すものである。図１０
の（ａ）において、１は加熱体としてのセラミックヒー
タ、２はヒータホルダ、３は耐熱性の定着フィルム、４
は弾性加圧ローラである。

【００１５】ヒータ１は加熱面側を下向きにしてヒータ
ホルダ２に保持させてあり、そのヒータ１の下向きの加
熱面に定着フィルム３を挟ませて弾性加圧ローラ４を圧
接させて定着ニップ部Ｎを形成させてある。

【００１６】ヒータ１は発熱体に対する通電により所定
の温度に加熱・温調される。定着フィルム３は定着ニッ
プ部Ｎにおいてヒータ１の下向きの加熱面に密着摺動し
つつ矢印の方向に搬送移動される。

【００１７】ヒータ１を所定の温度に加熱・温調させ、
定着フィルム３を矢印の方向に搬送移動させた状態にお
いて、定着ニップ部Ｎの定着フィルム３と弾性加圧ロー
ラ４との間に未定着トナー像ｔを形成担持させた記録材
Ｐを導入すると、記録材Ｐは定着フィルム３の面に密着
して該定着フィルム３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬
送される。この定着ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｐ・ト
ナー像ｔがヒータ１により定着フィルム３を介して加熱
されて記録材Ｐ上のトナー像ｔが加熱定着される。定着
ニップ部Ｎを通った記録材部分は定着フィルム面から剥
離して搬送される。

【００１８】図１０の（ｂ）は加熱体としてのセラミッ
クヒータ１の一部切欠き平面模型図（ヒータ裏面側）で
あり、このヒータ１は、通紙方向に対して直交する方向
を長手とする横長のヒータ基板１ａと、このヒータ基板
１ａの裏面側に基板長手に沿って形成具備させた並行２
本の大サイズ紙用発熱体ｈ１と小サイズ紙用発熱体ｈ２
と、その各発熱体ｈ１・ｈ２に対する給電用電極パター
ン部ａ・ｂ・ｃと、ヒータ基板の発熱体形成面側をオー
バーコートさせたガラスコーティング層１ｂ等からな
る。

【００１９】ヒータ基板１ａは電気絶縁性・良熱伝導性
・低熱容量のセラミックス基板であり、本例は窒化アル
ミニウムである。

【００２０】発熱体ｈ１・ｈ２は通電により発熱する通
電発熱抵抗体であり、銀パラジューム（Ａｇ／Ｐｂ）・
Ｔａ₂ Ｎ等の通電発熱抵抗体ペーストをパターン印刷し
て焼成して形成される。

【００２１】給電用電極パターン部ａ・ｂ・ｃは銀（Ａ
ｇ）ペーストをパターン印刷して焼成して形成される。

【００２２】ガラスコーティング層１ｂはガラスペース
トをパターン印刷して焼成して形成される。ガラスコー
ティング層１ｂは発熱体ｈ１・ｈ２の保護と、サーミス
タ等の電気部材やフィルム表面との絶縁性の確保のため
に設けられる。

【００２３】本例のヒータ１は、ヒータ基板１ａの発熱
体ｈ１・ｈ２を形成具備させた側の面とは反対側の面側
を加熱面側として、この面に定着フィルム３を密着させ
て摺動移動させている（裏面加熱型ヒータ）。

【００２４】大サイズ紙用発熱体ｈ１はＬＴＲ（幅２１
５．９ｍｍ）・Ａ４（幅２１０ｍｍ）・ＥＸＥ（幅１８
４．２ｍｍ）・Ｃ５（幅１６２ｍｍ）系として最大通紙
幅に対応しており、長さＬ１＝２２２ｍｍに設定してあ
る。

【００２５】小サイズ紙用発熱体ｈ２はＤＬ（幅１１４
ｍｍ）・ｃｏｍ１０（１０４．７ｍｍ）・ｍｏｎａｒｃ
ｈ（９８．４ｍｍ）等の封筒系として長さＬ２＝１１６
ｍｍに設定してある。

【００２６】本例において通紙は中央基準搬送である。

【００２７】給電用電極パターン部ａ・ｂ・ｃのうち給
電用電極パターン部ｃは発熱体ｈ１とｈ２に共通電極
（コモン）としてある。

【００２８】大サイズ紙通紙時は大サイズ紙用発熱体ｈ
１を用い、小サイズ紙通紙時は小サイズ紙用発熱体ｈ２
を用いてゾーンヒーティングを行なう。即ち、大サイズ
紙通紙時は給電用電極パターン部ａ・ｃ間に通電がなさ
れて長さの長い大サイズ紙用発熱体ｈ１が発熱し大サイ
ズ紙の通紙に対応する。小サイズ紙通紙時は給電用電極
パターン部ｂ・ｃ間に通電がなされて長さの短い小サイ
ズ紙用発熱体ｈ２が発熱して小サイズ紙の通紙に対応で
き、非通紙部昇温を防止できる。

【００２９】図には省略したが、ヒータ裏面側でヒータ
の長手中央付近にガラスコーティング層１ｂの面に当接
させて温度検出素子としてのサーミスタを配設してこの
サーミスタと温調回路によってヒータ温度を検知してヒ
ータの温度制御を行っている。

【００３０】全ての紙サイズに発熱体長さを適合するこ
とは不可能であるが、図１０のように主要な紙サイズに
あわせて２種類ｈ１・ｈ２の発熱体長さを設けるだけで
も、小サイズのプリントスピードは大幅な改善をするこ
とができる。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ゾーンヒーティング方式には以下のような問題があっ
た。

【００３２】すなわち、上記したようにヒータ基板１ａ
上には長手の長い大サイズ紙用発熱体ｈｌと長手の長さ
の短い小サイズ紙用発熱体ｈ２が併設され、小サイズ紙
用発熱体ｈ２の内側に紙幅センサが設けられている。

【００３３】紙幅センサは通紙された記録材を関知した
時はその通紙記録材は大サイズ紙であると認識し、通紙
された記録材を関知しない時はその通紙記録材は小サイ
ズ紙であると認識する。

【００３４】小サイズ紙用発熱体ｈ２の内側に紙幅セン
サが設けられる理由は、加圧ローラ４の長手の温度分布
は発熱体端部にあたる部分での温度だれがあるため、紙
幅センサを小サイズ発熱体の外側に設けると、小サイズ
端部で定着性不良が生じることがあるので、小サイズ発
熱体の内側に紙幅センサを設ける必要があった。

【００３５】しかし、小サイズ紙用発熱体ｈ２の内側に
紙幅センサを設けても、斜行した際には、長手端部の定
着不良が生じることがあった。

【００３６】また小サイズ紙でもその記録材が大きく斜
行した際などは紙幅センサの外側を紙が通過し、大サイ
ズ紙として検知して大サイズ用発熱体ｈ１を発熱させて
しまうので、非通紙部の加圧ローラやフィルム等の部材
に損傷を与えたり、端部昇温によるオフセットが生じる
ことも有った。

【００３７】そこで本発明はゾーンヒーティング方式の
定着装置において、小サイズ紙が斜行したときに端部で
定着性不良が生じたり、大サイズ紙として検知し大サイ
ズ紙用発熱体を発熱させたときの部材の損傷やオフセッ
トなどの問題を解決しようとするものである。

【００３８】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする定着装置および画像形成装置である。

【００３９】（１）記録材サイズ幅に応じて異なる複数
の発熱体を具備させた加熱体を有し、通紙する記録材サ
イズ幅に応じて発熱する発熱体を選択して記録材上の画
像を加熱するゾーンヒーティング方式の定着装置におい
て、記録材通紙方向に直交する加熱体長手において発熱
量の多い発熱体部分より外側に位置する記録材搬送路上
に配置した記録材の幅サイズを検出するセンサにより発
熱する発熱体を選択することを特徴とした定着装置。

【００４０】（２）記録材サイズ幅に応じて異なる複数
の発熱体を具備させた加熱体を有し、通紙する記録材サ
イズ幅に応じて発熱する発熱体を選択して記録材上の画
像を加熱するゾーンヒーティング方式の定着装置におい
て、幅の短い小サイズ記録材上の画像を加熱する際に、
記録材通紙方向に直交する発熱体長手長さあたりの発熱
量が異なる発熱体を用い、発熱量の多い部分より長手外
側に位置する記録材搬送路上に配置した記録材の幅サイ
ズを検出するセンサにより発熱する発熱体を選択するこ
とを特徴とした定着装置。

【００４１】（３）記録材サイズ幅に応じて異なる複数
の発熱体を具備させた加熱体を有し、通紙する記録材サ
イズ幅に応じて発熱する発熱体を選択して記録材上の画
像を加熱するゾーンヒーティング方式の定着装置におい
て、幅の短い小サイズ記録材上の画像を加熱する際に、
複数の発熱体を同時に発熱させるものとし、発熱させる
最も長さの短い発熱体の長手外側に位置する記録材搬送
路上に配置した記録材の幅サイズを検出するセンサによ
り発熱する発熱体を選択することを特徴とした定着装
置。

【００４２】（４）加熱体と摺動するフィルムと、この
フィルムを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部
材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材が
挟持搬送され、前記フィルムを介した前記加熱体からの
熱により記録材状の画像が加熱されることを特徴とする
（１）ないし（３）のいずれかに記載の定着装置。

【００４３】（５）前記（１）ないし（４）のいずれか
に記載の定着装置を具備していることを特徴とする画像
形成装置。

【００４４】〈作 用〉 ．基板幅方向に複数の発熱体を有し、幅の短い記録材
を定着させる際に長手長さの異なる複数の発熱体を同時
に発熱させる定着装置において、小サイズ記録材を定着
させる際には、小サイズ記録材として規定する紙幅部分
での発熱量を増やし、かつ小サイズ記録材幅の外側でも
発熱させる構成としたことで、記録材サイズ幅検出セン
サ（紙幅センサ）を記録材搬送路上で、長手で発熱量の
多い部分の外側に配置し、記録材が給紙口に丁寧にセッ
トされずに小サイズ記録材が誤って斜行したり、幅方向
で搬送路をずれて搬送された場合にも、大サイズ記録材
として検知することなく、小サイズ記録材として検知す
るようになっている。

【００４５】小サイズ記録材が斜行しても、小サイズ記
録材端部の定着不良となることがなく、またローラ長手
端部での過昇温を防ぐこともでき、良好な定着画像を得
ることができるようにしたものである。

【００４６】．記録材サイズ幅に応じて異なる発熱体
を選択するゾーンヒーティングで、複数の発熱体を有
し、幅の短い記録材を定着させる際に、長手で発熱量が
異なる発熱体を用い、小サイズ記録材が通紙される部分
の発熱量が多くなるようにしている。

【００４７】そして記録材の幅サイズを検出するセンサ
が、この発熱量の多い部分より長手外側に位置する記録
材搬送路上に配置し、発熱する発熱体を選択することを
特徴としている。

【００４８】小サイズ記録材の非通紙域でも若干の発熱
が行われていることにより、小サイズ記録材が斜行など
して、本来の小サイズ記録材幅より外側を通過した場合
でも、ある程度暖められたニップを通過することができ
るので、記録材端部の定着不良になることはない。

【００４９】さらに記録材の幅サイズを検出するセンサ
は小サイズ記録材専用発熱体の外側に配置しているの
で、小サイズ記録材が多少斜行しても、大サイズ記録材
として認識することはなく大サイズ記録材用の発熱体が
発熱することはないので、小サイズ記録材の非通紙域で
ある端部のローラやフィルム等の部材が損傷することは
なく、ホットオフセットも生じることはない。

【００５０】．記録材サイズ幅に応じて異なる発熱体
を選択するゾーンヒーティングで、幅の短い記録材を定
着させる際に長手長さの異なる複数の発熱体を同時に発
熱させる定着装置において、記録材の幅サイズを検出す
るセンサを長手の短い発熱体の外側に位置する記録材搬
送路上に配置し、発熱する発熱体を選択することを特徴
としている。

【００５１】小サイズ記録材を定着させる際には、小サ
イズ記録材幅長さに応じた発熱体（小サイズ専用発熱
体）により主に定着されるようになっている。またこれ
より長い発熱体（小サイズ記録材補助発熱体）も同時に
発熱させており、これにより小サイズ専用発熱体を補助
し、小サイズ記録材を定着させている。この補助発熱体
により、小サイズ記録材が斜行などして、小サイズ専用
発熱体より外側を通過した場合でも、小サイズ記録材端
部は発熱し暖められたニップ領域を通過することができ
るので、定着不良になることはない。

【００５２】さらに記録材の幅サイズを検出するセンサ
は小サイズ専用発熱体の外側に配置しているので、小サ
イズ記録材が多少斜行しても、大サイズ記録材として認
識することはなく大サイズ記録材用の発熱体が発熱する
ことはないので、小サイズ記録材の非通紙域である端部
でローラやフィルム等の部材が損傷することはなく、ホ
ットオフセットも生じることはない。

【００５３】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉（図１〜図７） （１）画像形成装置例 図１は画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本
例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレー
ザービームプリンタである。

【００５４】１１は像担持体たる回転ドラム型の電子写
真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、ＯＰＣ、
アモルファスシリコン等の感光材料をアルミニウムやニ
ッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されてお
り、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。

【００５５】感光ドラム１１はその回転過程において、
帯電装置としての帯電ローラ１２によって所定の極性・
電位に一様に帯電される。

【００５６】次に、露光装置としてのレーザースキャナ
１３によるレーザービーム走査露光１３ａを受ける。レ
ーザースキャナ１３は目的の画像情報の時系列電気デジ
タル画素信号に対応してＯＮ／ＯＦＦ制御したレーザー
ビームを出力して回転感光ドラム１１の一様帯電面を走
査露光する。これにより感光ドラム１１上に走査露光パ
ターンに対応した静電潜像が形成される。

【００５７】感光ドラム１１上に形成された静電潜像は
現像装置１４でトナー像として現像される。現像方法と
しては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いら
れ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられ
ることが多い。

【００５８】感光ドラム１１上に形成されたトナー像
は、感光ドラム１１と転写装置としての転写ローラ１５
とで形成される転写ニップ部Ｔにおいて、給紙部１７か
ら該転写ニップ部Ｔに所定の制御タイミングにて給紙さ
れた記録材（転写材）Ｐに対して順次に転写される。転
写ローラ１５には不図示の電源により所定の転写バイア
スが印加され、感光ドラム１１上のトナー像は転写ニッ
プ部Ｔにおいて転写バイアスの作用で記録材Ｐ上に転写
される。

【００５９】給紙部１７はカセット給紙部であり、ここ
に積載収容した記録材Ｐが給紙ローラ１８と不図示の１
枚分離部材との協動により１枚分離給送され、レジスト
ローラ２０を含むシートパス１９を通して転写ニップ部
Ｔに所定の制御タイミングにて給送される。すなわち、
記録材Ｐはレジストローラ２０によって、感光ドラム１
１表面に形成されたトナー像と同期を取り転写ニップ部
Ｔに供給される。

【００６０】転写ニップ部Ｔにてトナー像の転写を受け
た記録材Ｐは感光ドラム１１面から分離されてガイド２
１を通って像加熱装置としての定着装置２２へ搬送さ
れ、該装置でトナー像の加熱定着処理を受け、トナー像
は記録材Ｐ面に永久固着画像として定着される。この定
着装置２２については次の（２）項で詳述する。

【００６１】定着装置２２を出た画像定着済みの記録材
Ｐはシートパス２３を通って機外の排紙部２４に排出さ
れる。

【００６２】一方、記録材Ｐに対するトナー像転写後の
感光ドラム１上の転写残トナーはクリーニング装置１６
により感光ドラム１表面より除去され、表面清掃された
感光ドラム１は繰り返して作像に供される。

【００６３】（２）定着装置２２ ａ）全体的構成 図２は定着装置２２の拡大横断面模型図である。本例に
おける定着装置２２は、特開平４−４４０７５〜４４０
８３号公報等に開示の、円筒状（エンドレスベルト状）
の定着フィルム（耐熱フィルム）を用いたフィルム加熱
方式、加圧ローラ駆動式、テンションレスタイプのオン
デマンド方式の装置である。

【００６４】１はヒータ、２はフィルムガイド部材を兼
ねるヒータホルダ、３は円筒状の定着フィルム、４は弾
性加圧ローラ、５は金属ステー、６ａ・６ｂは上下の装
置フレーム、７ａ・７ｂは定着入口ガイドと排紙ガイド
である。

【００６５】ヒータ１は所謂セラミックヒータである。
このヒータについては次のｂ）項で詳述する。

【００６６】ヒータホルダ２は、図面に垂直方向を長手
とする横断面円弧状樋型の横長で、耐熱性、電気絶縁性
で、高い加重に耐えられる部材であり、液晶ポリマー、
フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱材料により
形成されている。ヒータ１はこのヒータホルダ２の下面
のほぼ中央部に部材長手に沿って設けた溝部に加熱面側
を下向きに露呈させて嵌入して固定支持させてある。

【００６７】円筒状の定着フィルム３は、ヒータ１を含
むヒータホルダ２に対して周長に余裕を持たせた形でル
ーズに外嵌させてあり、ヒータホルダ２は定着フィルム
３を内面から支える。

【００６８】定着フィルム３は熱容量を小さくしてクイ
ックスタート性を向上させるために、膜厚を総厚１００
μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下２０μｍ以上とし
た、耐熱性・離型性・強度・耐久性のあるＰＴＦＥ、Ｐ
ＦＡ、ＰＰＳ等の単層フィルム、あるいは図３の層構成
模型図ようにポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥ
Ｋ、ＰＥＳ等の基層フィルム３ｃの表面に導電性プライ
マー層３ｂを介してＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ
素樹脂からなる離型性層３ａとしてコーティングまたは
チューブ形成した複合層フィルムである。

【００６９】弾性加圧ローラ４は、芯金４ｃと、その外
側に設けたシリコーンゴム等の耐熱性ゴム層４ｂと、さ
らにその外側に設けた離型性層４ａからなる回転体であ
り、下側の装置フレーム７ｂに芯金４ｃの両端部を軸受
部材を介して回転自由に支持させて配設してある。

【００７０】ヒータ１を保持させ、円筒状の定着フィル
ム３を外嵌させたヒータホルダ２はヒータ１側を下向き
にして弾性加圧ローラ４の上面に対向させて上側の装置
フレーム６ａに配設してあり、ヒータホルダ２の内側に
配設した金属ステー５を不図示の加圧手段で下方に押圧
することで、ヒータホルダ２を押し下げてヒータ１を定
着フィルム３を介して弾性加圧ローラ４の上面に圧接さ
せている。加圧力は総圧４〜１５ｋｇｆ程度であり、ヒ
ータ１と弾性加圧ローラ４との間に定着フィルム３を挟
んで、加熱定着に必要な定着ニップ部Ｎを形成するべく
十分に加圧されている。

【００７１】弾性加圧ローラ４は不図示の駆動手段によ
り矢印の反時計方向に回転駆動される（加圧用回転体駆
動方式）。この弾性加圧ローラ４の回転駆動による該ロ
ーラ４の外面と定着フィルム３の外面との、定着ニップ
部Ｎにおける圧接摩擦力で定着フィルム３に回転力が作
用して、該定着フィルム３はその内面が定着ニップ部Ｎ
においてヒータ１の下向き加熱面に密着して摺動しなが
ら矢印の時計方向に弾性加圧ローラ４の回転周速度にほ
ぼ対応した周速度をもってヒータホルダ２の外回りを従
動回転状態になる。

【００７２】この場合、ヒータホルダ２の外回りを従動
回転する円筒状の定着フィルム３はその周長の定着ニッ
プ部Ｎとその近傍部の定着フィルム部分以外の定着フィ
ルム部分はテンションフリー（テンションが加わらない
状態）の状態にある。

【００７３】定着フィルム３はその内面側がヒータ１お
よびヒータホルダ２の外面の一部に摺擦しながら回転す
るため、ヒータ１およびヒータホルダ２と定着フィルム
３の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため
ヒータ１およびヒータホルダ２の表面に耐熱性グリース
等の潤滑剤を少量介在させてある。これにより定着フィ
ルム３はスムーズに回転することが可能となる。

【００７４】また、定着フィルム３が前述した図３のよ
うに導電性プライマー層３ｂを含む複合層フィルムであ
る場合には、図４のように、該定着フィルム３の端部で
導電性プライマー層３ｂを露出させた領域を設け、この
プライマー層表面の対向位置の加圧ローラ側端部に導電
ゴムリング４ｄを抵抗４ｅを介して加圧ローラ芯金４ｃ
に嵌め込み、導電性プライマー層３ｂに導電ゴムリング
４ｄを加圧当接させることで、定着フィルム３のプライ
マー層３ｂを抵抗接地することを可能にし、これにより
定着フィルム３の電位を安定させ、記録材上の帯電トナ
ー像への静電的な悪影響を生じにくくさせるよう構成さ
れている。

【００７５】而して、弾性加圧ローラ４が回転駆動さ
れ、それに伴って円筒状の定着フィルム３がヒータホル
ダ２の外回りを従動回転状態になり、ヒータ１に通電が
なされて該ヒータ１の発熱で定着ニップ部Ｎの温度が所
定に立ち上がって温調された状態において、定着ニップ
部Ｎに、未定着トナー像ｔを形成担持させた記録材Ｐが
定着入口ガイド７ａに沿って搬送導入され、定着ニップ
部Ｎにおいて記録材Ｐの未定着トナー像担持面側が定着
フィルム３の外面に密着して定着フィルム３と一緒に定
着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

【００７６】この記録材Ｐの挟持搬送過程において、ヒ
ータ１の熱が定着フィルム３を介して記録材Ｐに付与さ
れ、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが熱と圧力をかけら
れることで定着される。

【００７７】記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると定
着フィルム３の外面から曲率分離して排紙ガイド７ｂに
沿って排出搬送される。

【００７８】ｂ）ヒータ１ 本実施例では、記録材サイズ幅に応じて発熱する発熱体
を選択するゾーンヒーティング方式の定着装置におい
て、小サイズ記録材を定着させる際に、発熱体長手で発
熱量の異なる発熱体を用い、発熱量の多い部分の外側に
紙サイズ検知センサを設ける。

【００７９】図５は定着ニップ部Ｎ部分の拡大横断面模
型図である。図６は加熱体としてのセラミックヒータ１
の発熱体のパターン模型図である。

【００８０】本実施例におけるヒータ１も前述した図１
０の従来例（以下、比較例１と称する）におけるヒータ
１と同様に、窒化アルミニウムをヒータ基板１ａとして
用いた裏面加熱型、ゾーンヒーティング方式、中央基準
搬送タイプのものであり、比較例１のヒータ１と共通す
る構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を
省略する。

【００８１】本実施例のヒータ１において、ｈ１は小サ
イズ紙用発熱体、ｈ２は大サイズ紙用発熱体であり、ど
ちらも長手方向の長さＬ２を２２２ｍｍとしてある。こ
の長さＬ２＝２２２ｍｍはＬＴＲ・Ａ４・ＥＸＥ・Ｃ５
系として最大通紙幅に対応している。大サイズ紙用発熱
体ｈ２は給電用電極パターン部ｂ・ｃ間に通電がなされ
てその全長域が均一に発熱する。

【００８２】小サイズ紙用発熱体ｈ１は中央部分の１１
６ｍｍの長さ部分Ｌ１（小サイズ紙通紙域）に対して、
その両側部分のそれぞれ５３ｍｍの長さ部分Ｌ３・Ｌ４
（非通紙域）は幅広に設定してある。該小サイズ紙用発
熱体ｈ１の小サイズ紙通紙域Ｌ１の１１６ｍｍの長さは
ＤＬ・ｃｏｍ１０・ｍｏｎａｒｃｈ等の封筒系に対応し
ている。

【００８３】この小サイズ紙用発熱体ｈ１は給電用電極
パターン部ａ・ｃ間に通電がなされて発熱するが、その
発熱は、小サイズ通紙領域Ｌ１のペースト面積が少なく
なっているため、この部分Ｌ１で多く発熱するようにな
っている。非通紙域Ｌ３・Ｌ４も発熱するが幅広である
ことで発熱量が少ない。

【００８４】本実施例１と比較例１における小サイズ紙
用発熱体を用いて小サイズ紙を定着させる際の、紙が定
着ニップ部Ｎに進入する前の加圧ローラ長手の温度分布
のグラフを図７に示す。

【００８５】従来、ゾーンヒーティングを行なわず、比
較例１のように長手方向で均一な温度分布をもった発熱
体を用いて、小サイズ紙を通紙し続けると、非通紙部で
過昇温し、直後に大サイズ紙を通紙すると、大サイズ紙
の端側では定着ニップ部での温度が高すぎる為にホット
オフセットが生じていた。また加圧ローラやフィルムに
損傷を与え、装置の寿命を短くする不具合があったが、
本実施例によれば、小サイズ紙専用の発熱体ｈ１を用い
ており、非通紙部Ｌ３・Ｌ４で過昇温することもないの
で、そのような不具合は発生しない。

【００８６】幅センサ（紙幅センサ、不図示）は図６及
び図７中に示す通り小サイズ発熱体ｈ１を発熱させたと
きの発熱量が多い小サイズ紙通紙域Ｌ１の外側に配置し
ている。図７にみるように比較例１では非通紙域では急
激にローラ温度が下がっているのに対して、実施例１で
は徐々にゆるやかな勾配をもって温度が下がっている。
また幅センサの外側の温度の下がり具合も比較例１と比
べて実施例１はゆるやかである。

【００８７】通紙する記録材のサイズを記録材搬送路上
に設けた幅センサにより検知して駆動する発熱体ｈ１・
ｈ２を選択するようになっており、大サイズの記録材を
通紙するときは発熱体長手で発熱が均一に行われる大サ
イズ紙用発熱体ｈ２を発熱させ、紙幅がＬ１以下の小サ
イズの記録材を通紙させる際は小サイズ紙用発熱体ｈｌ
を発熱させるようになっている。

【００８８】小サイズ紙用発熱体ｈの小サイズ紙通紙域
Ｌ１の長手単位長さあたりの発熱量をＱＬ１とすると、
非通紙域Ｌ３及びＬ４の単位面積当たりの発熱量ＱＬ３
＝ＱＬ４＝１／２ＱＬ１となっている。

【００８９】幅センサは発熱体長手の中央にあたる中心
線から６１ｍｍのところに配置しており、Ｍｏｎａｒｃ
ｃｈ・ｃｏｍ１０・ＤＬ等の紙は小サイズとして認識
し、小サイズ紙用発熱体ｈｌが発熱される。

【００９０】Ｃ５・ＥＸＥ・Ａ４・ＬＴＲ等の紙は大サ
イズとして認識し、大サイズ紙用発熱体ｈ２が発熱され
る。

【００９１】また幅センサは、用紙搬送路上にセンサフ
ラグを設け、大サイズ紙が通過するときはフラグを倒し
て通過するようになっており、この幅センサの検出結果
にもとづいて発熱する発熱体を選択し、ヒータ１に当接
させたサーミスタの検出温度によって所望の温度に制御
するようになっている。

【００９２】比較例１における非通紙域つまり小サイズ
紙用発熱体の外側にあたる加圧ローラ温度は低くなって
いるが、本実施例によれば、非通紙域Ｌ３及びＬ４部に
おいても適度に加圧ローラ温度が暖められているため、
小サイズ紙が斜行したり、給紙カセットに正しくセット
されず給紙搬送された場合でも小サイズ紙端部の定着性
は良好である。

【００９３】なお、定着性評価や加圧ローラ温度測定は
２００℃となるように温調し小サイズ紙用の発熱体で定
着させており、記録材搬送速度は１５０（ｍｍ／ｓｅ
ｃ）のプリンタを用いて評価パターンを印字し、その画
像パターン部を摺擦し、その前後の濃度を測定してその
低下率を測定し定着性の評価を行っている。

【００９４】〈実施例２〉（図８・図９） 本実施例では、記録材サイズ幅に応じて発熱する発熱体
を選択するゾーンヒーティング方式の定着装置におい
て、小サイズ記録材を定着させる際に、複数の発熱体を
同時に発熱させ、長手で発熱量の多い部分の外側に紙サ
イズ検知センサを設ける。

【００９５】図８は本実施例におけるヒータ１の発熱体
のパターン模型図である。本実施例におけるヒータ１に
は、小サイズ紙と大サイズ紙兼用の発熱体ｈ１、小サイ
ズ紙専用発熱体ｈ２、大サイズ紙専用発熱体ｈ３の３本
の発熱体が形成されている。

【００９６】各発熱体の上にはガラス層がコートされ、
ヒータの温度制御を行なうサーミスタ等の電気部材や、
フィルム表面との絶縁が保たれている。

【００９７】また各発熱体は給電用電極ａ・ｂ・ｃ・ｄ
により通電されてヒータ基板１ａ上で発熱される。

【００９８】通紙する記録材のサイズを記録材搬送路上
に設けた幅センサにより検出して駆動する発熱体を選択
するようになっており、大サイズ紙の通紙時は給電用電
極パターン部ａ・ｃ間に給電がなされて発熱体ｈｌとｈ
３が発熱する。

【００９９】紙幅がＬ１以下の小サイズの記録材の通紙
時は給電用電極パターン部ａ・ｄ間に給電がなされて発
熱体ｈｌとｈ２が発熱する。

【０１００】その他のヒータ構成、定着装置構成は実施
例１と同様である。

【０１０１】本実施例２と比較例１における小サイズ発
熱体を用いて小サイズ紙を定着させる際の、紙が定着ニ
ップ部Ｎに進入する前の加圧ローラ長手の温度分布のグ
ラフを図９に示す。

【０１０２】本実施例２においては大サイズ紙通紙時は
発熱体ｈｌとｈ３を用い定着ニップ部のうちＬ２領域を
均一に発熱させるようになっている。

【０１０３】そして小サイズ紙通紙時は発熱体ｈｌとｈ
２を用い小サイズ通紙域Ｌ１で長手長さあたりの発熱量
ＱＬ１を多くし、小サイズ非通紙域Ｌ３及びＬ４の発熱
量ＱＬ３＝ＱＬ４＝１／２ＱＬ１となるようにしてい
る。

【０１０４】幅センサは、小サイズ紙用発熱体ｈｌとｈ
２を発熱させたときの発熱量が多い部分である小サイズ
通紙域Ｌ１の外側に配置している。

【０１０５】幅センサは実施例１と同様にヒータ中心線
から６１ｍｍのところに配置し、幅センサの検出結果に
もとづいて発熱する発熱体を選択し、所望の温度に制御
するようになている。

【０１０６】本実施例１のときと同様に、小サイズ紙の
非通紙域Ｌ３及びＬ４においても大サイズ紙と兼用の発
熱体ｈｌにより適度に加圧ローラ温度が暖められている
ため、小サイズ紙が斜行したり、給紙カセットに正しく
セットされず給紙搬送された場合でも小サイズ紙用発熱
体端部においても良好な定着性を得ることができる。

【０１０７】なお、定着性および加圧ローラ温度測定評
価に用いた装置及び方法は実施例１で述べた方法と同じ
である。

【０１０８】本実施例２によれば、実施例１のときと同
様に小サイズ紙が斜行した際の小サイズ紙端部の定着性
は良好で、非通紙部で過昇温もなくすることもないの
で、そのような不具合は発生しない。また非通紙部で過
昇温することもないので加圧ローラやフィルムの損傷を
抑え、装置の寿命を長くすることができた。

【０１０９】〈その他〉 １）ヒータ基板１ａは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に限
らず、アルミナ（Ａｌ ₂ Ｏ₃ ）、炭化珪素（ＳｉＣ）等
の他のセラミックス材料を用いることもできる。

【０１１０】２）ヒータ基板の定着ニップ部側の面に発
熱体を形成具備させた表面加熱型のヒータとすることも
できる。

【０１１１】３）温度検出素子はサーミスタ以外のもの
を用いてもよい。

【０１１２】４）片側通紙基準のヒータ、定着装置とす
ることもできる。

【０１１３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、上記構成
の定着装置とすることで、記録材サイズの幅を検出する
紙幅センサに応じて異なる発熱体を選択するゾーンヒー
ティングにおいて、加熱体長手で発熱量の多い部分より
外側に紙幅幅センサを設けることで、小サイズ記録材が
斜行などして発熱量の多い部分の外側を通紙されても、
小サイズ記録材端部の定着性を良好に維持することがで
き、大サイズ記録材と誤検知することもないので、小サ
イズ記録材の通紙時に大サイズ記録材用の発熱体を発熱
させることもないので、加圧ローラやフィルム等部材の
損傷を最低限に押さえることができ、かつ端部昇温によ
るホットオフセットを防ぐことができる定着装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１における画像形成装置例の概略構成
模型図

【図２】 定着装置の拡大模型図

【図３】 定着フィルムの層構成模型図

【図４】 定着フィルムの抵抗接地の説明図

【図５】 定着ニップ部の拡大模型図

【図６】 加熱体の発熱体と給電用電極のパターン模型
図

【図７】 実施例１の効果を説明する為のグラフ

【図８】 実施例２における加熱体の発熱体と給電用電
極のパターン模型図

【図９】 実施例１の効果を説明する為のグラフ

【図１０】 ゾーンヒーティング方式のフィルム加熱方
式の定着装置の説明図

【符号の説明】

２２…定着装置、１…ヒータ（加熱体）、１ａ…ヒータ
基板、ｈ１〜ｈ３…発熱体、ａ〜ｇ…給電用電極パター
ン部、１ｂ…ガラスコーティング層、２…ヒータホル
ダ、３…定着フィルム、３ａ…離型性層、３ｂ…導電性
プライマー層、３ｃ…基層フィルム、４…加圧ローラ、
４ａ…離型性層、４ｂ…耐熱性ゴム層、４ｃ…芯金、４
ｄ…導電ゴムリング、４ｅ…抵抗、５…金属ステー、６
ａ・６ｂ…上下の装置フレーム、７ａ・７ｂ…定着入り
口ガイドと排紙ガイド、Ｐ…記録材、ｔ…トナー画像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴見 雅彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H027 DC10 EA16 ED25 2H033 AA03 BA27 BA32 BB21 BE03 CA17 CA30 CA44 3K058 AA42 AA45 BA18 CA15 CA23 CA45 CB01 CE04 CE13 CE19 CE22 CE31 CE35 DA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録材サイズ幅に応じて異なる複数の発
   熱体を具備させた加熱体を有し、通紙する記録材サイズ
   幅に応じて発熱する発熱体を選択して記録材上の画像を
   加熱するゾーンヒーティング方式の定着装置において、 記録材通紙方向に直交する加熱体長手において発熱量の
   多い発熱体部分より外側に位置する記録材搬送路上に配
   置した記録材の幅サイズを検出するセンサにより発熱す
   る発熱体を選択することを特徴とした定着装置。
2. 【請求項２】 記録材サイズ幅に応じて異なる複数の発
   熱体を具備させた加熱体を有し、通紙する記録材サイズ
   幅に応じて発熱する発熱体を選択して記録材上の画像を
   加熱するゾーンヒーティング方式の定着装置において、 幅の短い小サイズ記録材上の画像を加熱する際に、記録
   材通紙方向に直交する発熱体長手長さあたりの発熱量が
   異なる発熱体を用い、発熱量の多い部分より長手外側に
   位置する記録材搬送路上に配置した記録材の幅サイズを
   検出するセンサにより発熱する発熱体を選択することを
   特徴とした定着装置。
3. 【請求項３】 記録材サイズ幅に応じて異なる複数の発
   熱体を具備させた加熱体を有し、通紙する記録材サイズ
   幅に応じて発熱する発熱体を選択して記録材上の画像を
   加熱するゾーンヒーティング方式の定着装置において、 幅の短い小サイズ記録材上の画像を加熱する際に、複数
   の発熱体を同時に発熱させるものとし、発熱させる最も
   長さの短い発熱体の長手外側に位置する記録材搬送路上
   に配置した記録材の幅サイズを検出するセンサにより発
   熱する発熱体を選択することを特徴とした定着装置。
4. 【請求項４】 加熱体と摺動するフィルムと、このフィ
   ルムを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材
   と、を有し、前記ニップ部で画像を担持した記録材が挟
   持搬送され、前記フィルムを介した前記加熱体からの熱
   により記録材上の画像が加熱されることを特徴とする請
   求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の定
   着装置を具備していることを特徴とする画像形成装置。