JP2002169409A - 熱ローラ定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱ローラ定着装置における熱ローラ軸線方向の
温度差を小さくして定着品質に問題を生じなくする一
方、小さな印刷用紙を定着する際には、消費電力を削減
できる熱ローラ定着装置を提供する。 【解決手段】複数の加熱制御手段から印刷用紙Ｐの幅サ
イズに応じて必要な加熱制御手段を選択し、選択された
加熱制御手段は、温度センサ３６で測定した加熱ローラ
外周表面の温度により、制御回路４０がハロゲンヒータ
３３をＯＮ−ＯＦＦして所定の温度に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真装置において
印刷用紙に転写したトナー画像を熱定着させる熱ローラ
定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置には、通常、印刷用紙に転
写したトナー画像を印刷用紙上に永久に定着させるため
の定着装置が備えられている。図６は、定着装置の中で
主流となっている熱ローラ定着装置の従来例を示す概要
図である。この熱ローラ定着装置の加熱ローラ１０１
は、印刷用紙上のトナー画像を熱融解するための熱源と
なるハロゲンヒーター１０２を内蔵している。

【０００３】このハロゲンヒーター１０２は、加圧ロー
ラ１０３と加熱ローラ１０１との接触部にトナー画像の
転写された印刷用紙が搬送されてくると、トナー画像と
印刷用紙とを定着に必要な温度にまで加熱する。

【０００４】加熱ローラ１０１の外周表面の温度は、温
度センサ１０４により検知され、その温度信号が制御回
路１０５に入力されることで、制御回路１０５は、ハロ
ゲンヒータ１０２をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより加
熱ローラ１０１の外周表面を所定の温度に保つ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
電子写真装置で印刷できる最大印刷サイズが大型化し、
印刷用紙の幅方向サイズ（加熱ローラの軸線方向のサイ
ズ）が大きくなっているのにともない加熱ローラの全長
も長くなっているが、長くなった加熱ローラを１本のハ
ロゲンヒータで加熱すると加熱ローラの中央部分が、そ
の両端に比べて高温になる傾向がある。すなわち、加熱
ローラ外周表面の温度検出を行う温度センサを加熱ロー
ラの中央部に設け、定着に適する温度に制御すると、印
刷用紙の両端部では中央部に比べ温度が低いため定着不
良となる。

【０００６】また、温度センサを加熱ローラの端部に設
け、定着に適する温度に制御すると、印刷用紙の中央部
で定着オーバーとなる。

【０００７】いずれの場合も印刷用紙全面において均一
な定着ができないため、定着後のトナー画像に濃度や反
射率の不均一を生ずる。

【０００８】また、このような電子写真装置では、常に
最大サイズの印刷用紙を用いて印刷が行われるわけでは
なく、最大サイズの半分程度のサイズの印刷用紙にも印
刷が行われる。

【０００９】このような小サイズの印刷用紙を用いて印
刷した場合、印刷用紙は加熱ローラの全長に対して半分
程度しか接しないため、加熱ローラが印刷用紙と接しな
い部分の加熱に要したエネルギは無駄となってしまう。
定着装置で消費されるエネルギは電子写真装置全体が消
費するエネルギの大部分を占めており、電子写真装置全
体の消費電力削減のためには、定着装置の消費電力を削
減することが大きな課題となっている。

【００１０】そこで本発明は、熱ローラ定着装置の熱ロ
ーラ軸線方向における外周表面温度差を小さくして印刷
用紙の定着品質を均一にする一方、小さな印刷用紙を用
いて印刷・定着する際には、消費電力を削減できる熱ロ
ーラ定着装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決する為
に、請求項１に記載の発明は、印刷用紙に転写したトナ
ー画像を熱定着させる熱ローラ定着装置であって、熱ロ
ーラ外周表面を加熱する加熱手段と、前記加熱手段によ
り加熱される熱ローラ外周表面の加熱領域の温度を測定
する温度測定手段と、前記温度測定手段が測定した温度
を基に前記加熱手段を制御して熱ローラ外周表面を所定
の温度範囲に保つ制御回路とからなる複数の加熱制御手
段と、印刷用紙の幅方向のサイズを記憶する記憶手段
と、前記記憶手段に記憶された印刷用紙の幅方向のサイ
ズにより前記複数の加熱制御手段から定着に必要な加熱
制御手段を選択する選択手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は、この発明を適用する電子
写真装置の概略構成を示す側面図である。

【００１３】この電子写真装置は、感光体ドラム１、帯
電部２、露光部３、現像部４、転写部６、クリーニング
部７、除電部９、印刷用紙供給部１５および熱ローラ定
着部２０を備える。

【００１４】感光体ドラム１は、その外周部表面に光導
電層を形成したものである。帯電部２は、コロナ放電器
により暗所において感光体ドラム１の外周表面を均一に
プラス帯電する。

【００１５】露光部３は、図示しない画像データ供給部
より供給される画像データに応じて、感光体ドラム１の
外周表面の可視像化する領域に光を照射することでその
領域のプラス電荷を消失させる。一方、可視像化されな
い領域には光が照射されないため、プラス電荷がそのま
ま残る。こうして、感光体ドラム１の外周表面には帯電
電位差による静電潜像が形成される。

【００１６】現像部４は、現像ローラー５の回転によ
り、その外周表面にトナーを付着して感光体ドラム１の
外周表面にトナーを供給する。

【００１７】感光体ドラム１の外周表面に供給されたト
ナーは、電気的吸引力により静電潜像の中で相対的にプ
ラス電位の低い可視像化領域へ付着するので、静電潜像
はトナー画像として可視像化される。

【００１８】転写部６は、印刷用紙供給部１５から搬送
されてくる印刷用紙Ｐに、感光体ドラム１の外周表面に
形成されたトナー画像を転写する。熱ローラ定着部２０
は、印刷用紙Ｐに転写したトナー画像を加熱する。

【００１９】クリーニング部７は、感光体ドラム１の外
周表面に残留するトナーを回収する。また、除電部９
は、ＡＣコロナ放電器と除電ランプからなり、 ＡＣコ
ロナ放電器で感光体ドラム１の外周表面に残るプラス電
荷をコロナイオンにより除去するとともに除電ランプで
光減衰させる。

【００２０】印刷用紙供給部１５は、複数の印刷用紙Ｐ
を積載しており必要に応じて印刷用紙Ｐを転写部６に供
給する。また、印刷用紙供給部１５は、３つの用紙幅検
出センサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃを備えており、印刷用
紙供給部１５に積載された印刷用紙Ｐの幅方向のサイズ
を検出する。

【００２１】このような構成において、感光体ドラム１
が矢印Ｒ方向に一定速度で回転することで、帯電部２、
露光部３、現像部４、転写部６、クリーニング部７、お
よび除電部９の工程が連続的に行われ、印刷用紙供給部
１５から印刷用紙Ｐが供給されることで、印刷用紙Ｐ上
に所定のトナー画像を形成する。この後、印刷用紙Ｐ上
のトナー画像は、熱ローラ定着部２０で加熱・溶融され
印刷用紙Ｐに浸透することで印刷用紙Ｐ上に永久定着す
る。

【００２２】次に図２および図３に基づいて、本発明の
実施形態に係る熱ローラ定着部２０について詳細に説明
する。図２は熱ローラ定着部２０の概略図であり、図３
はハロゲンヒータ３３の加熱領域と用紙幅検出センサ１
６の配設位置とを模式的に示す平面図である。

【００２３】熱ローラ定着部２０は、加熱ローラ３１、
加圧ローラ３２、ハロゲンヒータ３３ａ、３３ｂ、３３
ｃ、温度センサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、制御回路４０
ａ、４０ｂ、４０ｃ、用紙幅サイズ記憶手段４３および
制御回路選択手段４４を備える。

【００２４】加熱ローラ３１は、金属製中空ローラの外
周面に耐熱性ゴムを被覆したもので、中空部に３つのハ
ロゲンヒーター３３ａ、３３ｂ、３３ｃ（これらを総称
する場合には、ハロゲンヒータ３３という）を備える。
この加熱ローラ３１は、図示しない駆動機構により反時
計回りに回動可能なように軸支されている。

【００２５】加圧ローラ３２もまた、金属製中空ローラ
からなり外周面にシリコンゴムが被覆されている。この
加圧ローラ３２は、その軸線が加熱ローラ３１の軸線と
平行であり、かつ加熱ローラ３１と所定の接触圧を有し
た状態で回動自在に軸支されている。

【００２６】ハロゲンヒータ３３は棒状の加熱用ランプ
であり、加熱ローラ３１の回転軸線上に図に示すように
配設されている。図３に示すように、ハロゲンヒータ３
３ａは、加熱ローラ３１の領域Ａの外周表面を、ハロゲ
ンヒータ３３ｂは、加熱ローラー３１の領域Ｂの外周表
面を、ハロゲンヒータ３３ｃは、加熱ローラ３１の領域
Ｃを所定の定着温度に加熱する。

【００２７】温度センサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ（これ
らを総称する場合には、温度センサ３６という）は、ハ
ロゲンヒータ３３により加熱される加熱ローラ３１の外
周表面温度を測定する。なお、温度センサ３６ａは、加
熱ローラ３１の領域Ａの外周表面温度を、温度センサ３
６ｂは、加熱ローラ３１の領域Ｂの外周表面温度を、温
度センサ３６ｃは、加熱ローラ３１の領域Ｃの外周表面
温度を測定する。

【００２８】制御回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃ（これら
を総称する場合には、制御回路４０という）は、温度セ
ンサ３６が測定した温度を基に加熱ローラ３１の外周表
面が所定範囲の温度になるようハロゲンヒータ３３をＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御する。なお、制御回路４０ａは、温度セ
ンサ３６ａの測定した温度によりハロゲンヒータ３３ａ
を、制御回路４０ｂは、温度センサ３６ｂの測定した温
度によりハロゲンヒータ３３ｂを、そして制御回路４０
ｃは、温度センサ３６ｃの測定した温度によりハロゲン
ヒータ３３ｃを独立してＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【００２９】用紙幅サイズ記憶手段４３は、用紙幅検出
センサ１６により検出された印刷用紙Ｐの幅方向（加熱
ローラ３１の軸線方向）におけるサイズを記憶する。な
お、図３に示すように用紙幅検出センサ１６ａは、加熱
ローラ３１の領域Ａと領域Ｂとの境界よりわずかに領域
Ａ側に入った位置に設けられている。また、用紙幅検出
センサ１６ｂは、加熱ローラ３１の領域Ｂの中央部に、
そして、用紙幅検出センサ１６ｃは、加熱ローラ３１の
領域Ｂと領域Ｃとの境界よりわずかに領域Ｃ側に入った
位置に設けられている。

【００３０】制御回路選択手段４４は、用紙幅サイズ記
憶手段４３が記憶している印刷用紙Ｐの幅方向サイズを
基に、印刷用紙Ｐが接触する加熱ローラ３１の外周表面
領域を加熱するハロゲンヒータの制御回路を選択する。

【００３１】次に、最大幅の印刷用紙Ｐmaxを用いて印
刷を行う場合の熱ローラ定着装置の動作状況を図４に基
づいて詳細に説明する。最大幅の印刷用紙Ｐmaxが印刷
用紙供給部１５に積載されると、すべての用紙幅検出セ
ンサ１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、印刷用紙Ｐmaxを検出
する。そして、この情報は用紙幅サイズ記憶手段４３に
記憶される。

【００３２】制御回路選択手段４４は、用紙幅サイズ記
憶手段４３に記憶されている印刷用紙Ｐmaxの幅方向の
サイズ情報を読み取るが、用紙幅検出センサ１６ａ、１
６ｂ、１６ｃのすべてが、印刷用紙Ｐmaxを検出してい
るため、制御回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃを選択する。

【００３３】選択された制御回路４０ａは、温度センサ
３６ａが測定する加熱ローラ３１表面の温度（以下、測
定温度という）と任意に設定された定着温度（以下、設
定温度という）とを比較し、測定温度が設定温度より低
い場合は、接続されたハロゲンヒータ３３ａをＯＮして
加熱を開始する。

【００３４】その後、測定温度が設定温度より高くなっ
た場合は、接続されたハロゲンヒータ３３ａをＯＦＦし
て加熱を停止する。この動作を繰り返し行うことで、制
御回路４０ａは、加熱ローラ３１の領域Ａの表面温度を
設定温度に制御する。

【００３５】また、選択された制御回路４０ｂ、４０ｃ
についても同様の温度制御を行うが、動作状況は制御回
路４０ａと同じであるため詳細な説明は省略する。

【００３６】こうして加熱ローラ３１外周表面の全面
（領域Ａ，Ｂ，Ｃ）において表面温度が略均一に温度制
御された状態で、トナー画像の転写された印刷用紙Ｐma
xが定着される。

【００３７】次に、最小幅の印刷用紙Ｐminを用いて印
刷を行う場合の熱ローラ定着装置の動作状況を図５に基
づいて詳細に説明する。最小幅の印刷用紙Ｐminが印刷
用紙供給部１５に積載されると、用紙幅検出センサ１６
ｂは、印刷用紙Ｐminを検出するが、用紙幅検出センサ
１６ａ及び１６ｃは、印刷用紙Ｐminを検出しない。そ
して、この情報は用紙幅サイズ記憶手段４３に記憶され
る。

【００３８】制御回路選択手段４４は、用紙幅サイズ記
憶手段４３に記憶されている印刷用紙Ｐminの幅方向の
サイズ情報を読み取るが、用紙幅検出センサ１６ｂは、
印刷用紙Ｐminを検出しているが、用紙幅検出センサ１
６ａ及び１６ｃは、印刷用紙Ｐminを検出していないた
め、制御回路４０ｂだけを選択する。

【００３９】選択された制御回路４０ｂは、温度センサ
３６ｂが測定する加熱ローラ３１表面の温度（以下、測
定温度という）と任意に設定された定着温度（以下、設
定温度という）とを比較し、測定温度が設定温度より低
い場合は、接続されたハロゲンヒータ３３ｂをＯＮして
加熱を開始する。

【００４０】その後、測定温度が設定温度より高くなっ
た場合は、接続されたハロゲンヒータ３３ｂをＯＦＦし
て加熱を停止する。この動作を繰り返し行うことで、制
御回路４０ｂは、加熱ローラ３１の領域Ｂの表面温度を
設定温度に制御する。

【００４１】制御回路４０ａおよび４０ｃは、制御回路
選択手段４４により選択されなかったため動作せず電力
を消費しない。

【００４２】こうして加熱ローラ３１外周表面の領域Ｂ
において表面温度が略均一に温度制御された状態で、ト
ナー画像の転写された印刷用紙Ｐminが定着される。

【００４３】なお、本発明の実施形態では、用紙幅検出
センサ１６により印刷用紙供給部１５に積載された印刷
用紙Ｐの幅方向サイズを自動的に検出しているが、電子
写真装置の操作パネルにおいて、オペレータが印刷用紙
供給部１５に積載された印刷用紙の幅方向サイズを直接
入力して、用紙幅サイズ記憶手段４３に記憶するように
してもよい。

【００４４】また、本発明の実施形態では、ハロゲンヒ
ータ３３と同数の制御回路４０を備えているが、複数の
ハロゲンヒータ３３を独立して制御できるものであれば
１つの制御回路でもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上のように請求項１の熱ローラ定着装
置によれば、印刷用紙に転写したトナー画像を熱定着さ
せる熱ローラ定着装置であって、熱ローラ外周表面を加
熱する加熱手段と、加熱手段により加熱される熱ローラ
外周表面の加熱領域の温度を測定する温度測定手段と、
温度測定手段が測定した温度を基に加熱手段を制御して
熱ローラ外周表面を所定の温度範囲に保つ制御回路とか
らなる複数の加熱制御手段と、印刷用紙の幅方向のサイ
ズを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された印刷用
紙の幅方向のサイズにより複数の加熱制御手段から定着
に必要な加熱制御手段を選択する選択手段とを備えたこ
とから、熱ローラ外周表面の軸線方向における定着領域
の温度差を小さくして定着品質の低下を少なくする一
方、印刷用紙の幅方向サイズが小さな印刷用紙を定着す
る場合は、消費電力を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である電子写真装置の概略構
成を示す側面図である。

【図２】本発明の実施形態による熱ローラ定着部を示す
概要図である。

【図３】ハロゲンヒータ３３の加熱領域と用紙幅検出セ
ンサ１６の配設位置とを模式的に示す平面図である。

【図４】印刷用紙Ｐmaxと用紙幅検出センサ１６の配設
位置とを模式的に示す平面図である。

【図５】印刷用紙Ｐminと用紙幅検出センサ１６の配設
位置とを模式的に示す平面図である。

【図６】熱ローラ定着部の従来例を示す概要図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電部 ３ 露光部 ４ 現像部 ６ 転写部 ７ クリーニング部 ９ 除電部 １５ 印刷用紙供給部 １６ 用紙幅検出センサ ２０ 熱ローラ定着部 ３１ 定着器 ３２ 加圧ローラ ３３ ハロゲンヒータ ３６ 温度センサ ４０ 制御回路 ４３ 用紙幅サイズ記憶手段 ４４ 制御回路選択手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 3/00 ３７０ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３７０ Ｆターム(参考） 2H027 DA12 DC10 DC19 DC20 DE01 DE07 DE10 EA12 EA15 EC02 EC06 EC07 EC09 ED16 ED25 EE08 2H033 AA03 AA32 BA25 BA27 BA30 BB01 BB17 CA07 CA17 CA20 CA27 CA45 CA48 3K058 AA87 BA18 CA15 CA23 CA92 CA93 CB34 CE23 CE24 DA02 GA06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】印刷用紙に転写したトナー画像を熱定着さ
   せる熱ローラ定着装置であって、 熱ローラ外周表面を加熱する加熱手段と、前記加熱手段
   により加熱される熱ローラ外周表面の加熱領域の温度を
   測定する温度測定手段と、前記温度測定手段が測定した
   温度を基に前記加熱手段を制御して熱ローラ外周表面を
   所定の温度範囲に保つ制御回路とからなる複数の加熱制
   御手段と、 印刷用紙の幅方向のサイズを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された印刷用紙の幅方向のサイズに
   より前記複数の加熱制御手段から定着に必要な加熱制御
   手段を選択する選択手段とを備えたことを特徴とする熱
   ローラ定着装置。