JP2003029559A - プリンタ用ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 抵抗体が絶縁体により支持された面状発熱体を、金属或
いは耐熱性樹脂等から成る二重管の内管と外管の間に配
置して構成したヒートローラにおいて、複数に分割され
た発熱部に必要に応じて個別に通電することで、無駄な
消費電力を抑えることのできる省エネタイプのヒートロ
ーラを提供する。 【解決手段】面状発熱抵抗体を管の内側に配置したヒー
トローラにおいて、発熱領域を複数設け、幅の異なる用
紙に対してそれぞれに必要な加熱幅に応じた最低限のエ
ネルギーを供給し、無駄な電力消費を抑えられるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等の電子写真装置におけるトナ−定着用のヒ−トロ−ラ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、複写機、プリンタ等の電子写真
装置におけるトナ−定着装置では、発熱手段を備えたヒ
ートローラと、加圧ロ−ラを対向して配置し、これらロ
−ラ間にトナ−画像を転写した記録紙を通過させ、加熱
と同時に加圧してトナ−画像を記録紙に熱定着してい
る。

【０００３】従来から実用化されているヒ−トロ−ラ
は、アルミニウムやステンレス等の金属パイプの内部に
ハロゲンランプ等を内装したものが主流である。

【０００４】トナ−画像を熱定着する際は、ハロゲンラ
ンプを発光させ、金属パイプ内壁面がその輻射熱により
加熱され、金属パイプ表面、トナーへと伝導していく。

【０００５】このような系において定着熱エネルギーを
低減する方法としては、管の厚さを薄くしたり、管の径
を小さくしたりして熱容量を小さくし、加熱するための
必要電力を下げたり、或いは、幅の異なる用紙に対応し
て加熱エリアを選択できるように、異なる発光エネルギ
ー分布を持たせたハロゲンランプを複数配置したりする
方法が取られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ハロゲンラン
プである限り、輻射加熱であるが故の電力ロスの存在は
否めず、また、加熱エリアを選択可能にするためにラン
プを複数配置することは、装置製造メーカにとっては、
コスト的に大きなマイナスである。

【０００７】とはいえ、ヒートローラとしてエネルギー
消費効率を上げたり、用途に応じて少しでも消費電力を
低減するための方策を講じることは、時代の趨勢として
取り組まなければならない重要な課題となってきてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、電力−熱変換効
率が最も優れている直接加熱方式に着目し、その中でも
設計の自由度が大きく、量産性もある面状発熱抵抗体を
管の内側に配置したヒートローラにおいて、面状発熱体
の発熱領域を複数設け、幅の異なる用紙に対してそれぞ
れに必要な加熱幅に応じた最低限のエネルギーを供給
し、無駄な電力消費を抑えられるようにする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、加熱用ヒートローラ、
及びそれを用いた装置に関するものである。

【００１０】以下に本発明の実施の形態について図を用
いて説明する。

【００１１】図1は、複写機、プリンタ等の電子写真装
置におけるトナ−定着装置として一般的なダブルローラ
定着器の断面図である。発熱手段を備えた定着ローラ 1
と、加圧ロ−ラ 2を対向して配置し、これらのロ−ラ間
にトナ−画像を転写した記録紙を通過させ、加熱と同時
に加圧してトナ−画像を記録紙に熱定着する。

【００１２】発熱源としてはハロゲンランプ 3が用いら
れる事が一般的であり、より定着エネルギーを必要とす
る場合や定着速度を上げたい場合などは、(b)のように
両方のローラを加熱する事もある。

【００１３】しかし、ハロゲンランプ 3は、発光による
ロス分が約３０％程度と発熱効率が悪く、熱定着に必要
な所定の温度に昇温させるには、数十秒〜数分を要し、
停止状態又は小休止状態から使用可能になるまでの長い
待機時間が必要となる。

【００１４】又、その待機時間を無くすためには予備加
熱をしておかなければならず、直接生産に寄与しない無
駄なエネルギーを消費しなければならない。

【００１５】更に、異なる幅の用紙に印刷する場合は、
用紙幅に関わらず全幅を加熱させて定着を行なうか、図
２に示すように、用紙幅に応じた加熱領域を持つ様フィ
ラメント 7の密度を変えたハロゲンランプを一つのロー
ラ内に複数配置し、全幅を加熱する場合はハロゲンラン
プ(a) 5とハロゲンランプ(b) 6を点灯させ、幅の狭い用
紙の場合はハロゲンランプ(b) 6のみを点灯させること
などが必要となる。

【００１６】本発明は、このような従来のヒートローラ
の欠点に対して、エネルギー消費効率を上げ、電源を投
入してからの立ち上がり時間を短縮し、更には、加熱エ
リアの選択を一つのヒータ内で可能とするなど、より付
加価値の高いヒートローラ及びそれを用いた装置を提供
するものである。

【００１７】図３は、本発明のヒートローラの外観図で
あり、その構造を図４に示す。

【００１８】本ローラは、アルミニウム、ステンレス、
銅、亜鉛メッキ鋼板等の金属、或いは、カーボンファイ
バー等の耐熱性樹脂等から成る内管 9と外管 10の間に
面状発熱体 11が配置されており、面状発熱体 11は、内
管 9から外管 10に向かって圧力をかけ、内管 9を広げ
ることにより内管 9と外管 10に密着している。

【００１９】図５は図３で内管 9と外管 10の間に配置
された面状発熱体 11を展開した状態での１形態を示
す。

【００２０】面状発熱体 11は、膜状の薄いヒータであ
り、発熱部の両面が耐熱性の絶縁物、例えばポリイミド
のような柔軟性を持つ有機材料で覆われている。

【００２１】発熱体は、抵抗値が予め決められた所望の
値になり、且つ発熱時の温度分布が均一になるように成
形されている。成形方法としては、金属箔のプレスやエ
ッチング、又は抵抗ペ−ストのパターン印刷やディスペ
ンサによる描画の後にベーキング処理を行なう方法など
がある。

【００２２】本発明では、加熱領域を複数設けるため
に、発熱部を複数に分割し、それぞれ個別に電圧が印加
できるようにした。

【００２３】なぜならば、Ａ３対応の装置でハガキを印
刷するような場合でも、従来の定着用ヒートローラは幅
全体を加熱しており無駄な電力を消費していたが、加熱
領域を複数設ければ、ハガキの場合には幅方向の約１/
３程度を所定温度に加熱すれば充分であり、それ以外の
加熱に要した電力が削減できることになるからである。

【００２４】図５の発熱パターン(a) 14、発熱パターン
(b) 15を電気的に並列接続しておき、全面を加熱する場
合は、発熱パターン(a) 14、発熱パターン(b) 15に電圧
を印加すれば、発熱エリア(a) 12、発熱エリア(b) 13が
加熱される。発熱エリア(a)12のみを加熱したい場合
は、発熱パターン(a) 14だけに電圧を印加する。

【００２５】このようにすれば、従来のように不要な部
分を加熱するために余分な電力を消費する必要が無くな
り、狭い加熱領域の場合は、全体の数分の１の電力消費
で済むことになる。例えば加熱面積が１/３になる時、
そこに供給する電力を一定にする場合は、消費電力も１
/３になる。

【００２６】図６は、図５で示した複数の発熱パターン
に給電するための外部電極実施例（１）を示したもので
ある。

【００２７】外部電極 19は、第１電極 20と第２電極 2
1が絶縁部材 22によって電気的に絶縁された構造となっ
ており、第１電極 20、第２電極 21には、図５で示した
端子(a) 16、端子(b) 17のいずれかがそれぞれ接続され
る。同様に共通の外部電極には端子(c) 18が接続され
る。

【００２８】これらの外部電極に対しては、給電側より
カーボンブラシのような摺動給電部材により電力供給を
行うため、外部電極 19に対応する摺動給電部材側も同
様の電極分割構造となっているものである。

【００２９】図７は、外部電極実施例（２）を示したも
のである。

【００３０】第１電極 24と第２電極 25は、リング状の
導電性部材であり絶縁部材によって電気的に絶縁された
構造となっており、図５で示した端子(a) 16、端子(b)
17のいずれかがそれぞれ接続される。同様に共通電極 2
6には端子(c) 18が接続される。

【００３１】このリング状導電性部材は、それ自身を変
形させることにより端子と密着させている。１つの方法
としては、図３で説明した、内管 9から外管 10に向か
って圧力をかけ、内管 9を広げることにより面状発熱体
11を内管 9と外管 10に密着させる工程と同時に行う方
法がある。

【００３２】図８は、本発明のヒートローラの消費電力
とローラ温度の関係を示したものである。

【００３３】横軸に時間、縦軸にローラ温度と消費電力
を示している。

【００３４】立上げ時には、最大電力を投入し短時間で
所定の温度まで昇温させ、動作時には、温度を維持する
ための最低限の電力を投入し、印刷その他の目的終了後
は、加熱の為の電力供給を停止する等、消費電力を低減
するための制御を行う事を示している。

【００３５】以上により、エネルギー消費効率に優れ、
且つ無駄な消費を抑えたヒートローラを提供することが
可能となる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、幅の異なる用
紙に対してそれぞれに必要な加熱幅に応じた最低限のエ
ネルギーを供給し、無駄な電力消費を抑えられるヒート
ローラが提供できる。

【００３７】請求項２の発明によれば、請求項１の複数
の発熱部に対して、１つの回転軸より給電可能なヒート
ローラが提供できる。

【００３８】請求項３の発明によれば、立上げ時のよう
に大きな電力が必要な場合には、所定の時間内に所定の
温度まで昇温するために充分な電力を供給し、所定の温
度に達してからは、最低限の温度を維持できるだけの電
力まで下げ、休止状態では加熱の為の電力をゼロにする
事で全体の消費電力が抑えられるヒートローラが提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のダブルローラ定着器の例

【図２】ハロゲンランプ

【図３】ヒートローラ外観図

【図４】ヒートローラの構造

【図５】面状発熱体

【図６】外部電極実施例（１）

【図７】外部電極実施例（２）

【図８】消費電力とローラ温度

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ ３ ハロゲンランプ ４ 加熱・加圧ローラ ５ ハロゲンランプ(a) ６ ハロゲンランプ(b) ７ フィラメント ８ 摺動電極部材 ９ 内管 １０ 外管 １１ 面状発熱体 １２ 発熱エリア(a) １３ 発熱エリア(b) １４ 発熱パターン(a) １５ 発熱パターン(b) １６ 端子(a) １７ 端子(b) １８ 端子(c) １９ 外部電極 ２０ 第１電極 ２１ 第２電極 ２２ 絶縁部材 ２３ 接合ネジ ２４ 第１電極 ２５ 第２電極 ２６ 共通電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 光広 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 木村 正利 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 小西 正雄 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 大平 悦宏 福岡県福岡市東区箱崎ふ頭３丁目１番35号 昭和鉄工株式会社内 (72)発明者 高島 光一郎 福岡県福岡市東区箱崎ふ頭３丁目１番35号 昭和鉄工株式会社内 (72)発明者 牟田 伸幸 福岡県福岡市東区箱崎ふ頭３丁目１番35号 昭和鉄工株式会社内 (72)発明者 釜堀 禎浩 福岡県福岡市東区箱崎ふ頭３丁目１番35号 昭和鉄工株式会社内 (72)発明者 西脇 善弘 福岡県福岡市東区箱崎ふ頭３丁目１番35号 昭和鉄工株式会社内 (72)発明者 松村 成彦 福岡県福岡市東区箱崎ふ頭３丁目１番35号 昭和鉄工株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA32 BB12 BB19 BB22 BB30 CA28 CA30 CA32 CA44 3K034 AA02 AA10 AA15 AA20 AA22 AA32 AA33 AA34 AA37 BA08 BA13 BA18 BB08 BB13 BC02 BC03 BC04 BC16 BC28 HA01 HA07 HA10 JA01 JA09 3K058 AA81 BA18 CD04 CE02 CE13 CE17 CE19 CE22 CE29 CE35 DA04 DA13 DA14 DA26 GA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抵抗体が絶縁体により支持された面状発熱
   体を、金属或いは耐熱性樹脂等から成る内管と外管の間
   に配置して構成したプリンタ用ヒータにおいて、発熱部
   が複数に分割されており、個別に通電できる構造となっ
   ていることを特徴とする。
2. 【請求項２】抵抗体が絶縁体により支持された面状発熱
   体を、金属或いは耐熱性樹脂等から成る内管と外管の間
   に配置して構成したプリンタ用ヒータにおいて、ローラ
   軸方向からローラ側電極に摺接する電極部が請求項１に
   おける複数の発熱部に対応した、それぞれ複数の接点を
   持つことを特徴とする。
3. 【請求項３】前記請求項１、２のプリンタ用ヒータにお
   いて、立上げ時には、最大電力を投入し短時間で所定の
   温度まで昇温させ、動作時には、温度を維持するための
   最低限の電力を投入し、印刷その他の目的終了後は、加
   熱の為の電力供給を停止する等、消費電力を低減するた
   めの制御を行うことを特徴とする。