JP3176269B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録材に担持され
た像を加熱する像加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録材上にトナー像を転写し、こ
れを加熱して永久画像を得る画像形成装置において、使
用される像加熱装置は図１に示すような構造となってい
る。図１において１は加熱ローラーであり、一例とし
て、アルミニウムや鉄などの芯金１１上にＰＦＡ、ＰＴ
ＦＥ等の離型性樹脂層１２を設け、また、内部はヒータ
ー４によって加熱されるようになっている。加熱ローラ
ー１の温度は、該加熱ローラー１に当接される温度検知
素子３によって、該定着ローラー１の表面温度として検
出され、温度制御回路（不図示）によってヒーター４を
断続的に作動させることで、上記表面温度は所定の温度
に制御される。クリーニング手段を有する像加熱装置は
この温度検知素子を通紙域内に設置することが可能であ
るが、クリーニング手段を持たない像加熱装置において
は画像汚れを避けるために非画像域に設置することが一
般的である。

【０００３】一方、２は上記加熱ローラー１に圧接回転
する加圧ローラーであり、一例として、アルミニウムや
鉄等の金属芯金１３上に、耐熱性を有しかつ硬度の低い
シリコーンゴムやシリコーンスポンジ等の弾性層１４を
設け、その表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性の高い樹
脂による被覆層１５を有した構造をなしている。

【０００４】また、トナー像Ｔを担持した記録材Ｐは、
入口ガイド６によって加熱ローラー１と加圧ローラー２
の間のニップ部に導かれ、加熱かつ加圧されることで定
着される。この入口ガイド６はＰＢＴ等の抵抗制御材
（１０Ｅ８から１０Ｅ１０Ω）で作るか、もしくはステ
ンレス等の金属でガイド面を構成し、定着フレームとの
接点に前記抵抗制御材を用いることが一般的である。こ
れは、絶縁物等で入口ガイド形成すると、記録材との摺
擦によるガイド面が帯電し、トナーの飛び散り等の弊害
が生じるためである。また、記録材Ｐがニップ部を通過
するときにシワが発生しないように、前記加熱ローラー
１及び加圧ローラー２の長手方向に適正な逆クラウン形
状を付けるとともに、入口ガイド６により加熱ローラと
加圧ローラで形成されるニップへの侵入位置を適正化す
ることが一般的に行われている。

【０００５】このような像加熱装置において、ウォーム
アップ時間短縮の目的で加熱ローラーの熱容量を減らす
ために、加熱ローラー１の肉厚を１．０ｍｍ以下にする
ことがある。このような場合、１本ヒータを用いた構成
では小サイズ紙をプリントするときに非通紙域の過昇温
が問題となる。特に高速機においては小サイズ紙のプリ
ントにおいて著しくプリントスピードを低下させざるを
得なくなる。そこでこの問題を解決する手段として、異
なる配光を持つ２本のヒーターを使用する場合の例とし
て、断面構成を図２に、ヒーターの配光とセグメント配
置を図３に示す。ここでは紙搬送を中央基準とする場合
のヒーター配光を示す。ヒーター４ａは小サイズ紙をプ
リントするときに使用し、紙が熱を奪う部分に大きく配
光を振り分けている。またヒーター４ｂはヒーター４ａ
と組み合わせて大サイズ紙をプリントするときに使用す
る。また、これらの２本のヒーターは、従来１本であっ
たものを２本に分割するため、１本あたりの電力もほぼ
半分となるように設定することが一般的である。

【０００６】このように薄肉定着ローラーに配光の異な
る２本のヒーターを使用する場合、スタンバイ時の温調
制御の方法としては、どちらか一方のヒーターで温調を
行うか、２本を一定の比率で点灯させることが考えられ
る。前者の場合は４ｂのヒーターのみを使用し、後者の
場合は４ａと４ｂの比率を例えば１：１０が考えられ
る。つまり、ヒーター４ｂを２秒間点灯させた場合はヒ
ーター４ａを２００ｍｓｅｃ点灯させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】２本ヒーター構成にお
けるスタンバイ温調時に、片方のヒーターを多く使用す
る場合、１本あたりの電力が約半分になっているため、
同じ温度を維持するための点灯時間は１本ヒーター構成
のときより増加する。また、２本のヒーターを併用する
場合も、点灯時間を２本の点灯比率で設定する場合は、
ヒーターの点灯比率が総点灯時間に対してそのまま反映
されるため、寿命的に比率を大きく振り分けているヒー
ターの方が不利になる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する本
発明は、第１のヒータと、第１のヒータとは発熱分布が
異なる第２のヒータと、第１及び第２のヒータで加熱さ
れる加熱部材と、第１のヒータの主発熱領域よりも第２
のヒータの主発熱領域寄りに配置されており加熱部材の
温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の検知温
度に基づき第１及び第２のヒータへの通電を制御する通
電制御手段と、を有する像加熱装置において、像加熱を
待つスタンバイ温調中、上記通電制御手段は上記第１及
び第２のヒータが交互に点灯するように通電制御するも
のであり、この時の上記第1のヒータの通電開始温度と
通電停止温度の幅は上記第２のヒータの通電開始温度と
通電停止温度の幅より大きく設定されていることを特徴
とする。

【０００９】

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態として、図２
に像加熱装置の一例である定着装置の断面図を示し、図
３にヒーター配光とセグメント配置を示す。この定着装
置は、Ａ３（２９７ｍｍ）幅を最大通紙サイズとし、記
録材の中央を通紙基準としている。また、ヒーター配光
も通紙基準に対称な分布になっている。発熱体としての
ヒーター４ａ、４ｂはともに５００Ｗの定格電力であ
る。加熱部材としての定着ローラー１はアルミニウムを
芯金１１とする直径４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのローラ
ーであり、表層にはＰＦＡの離型層１２を被覆してい
る。加圧ローラー２はステンレス芯金１３上にシリコー
ンスポンジの弾性層１４、表層にＰＦＡの離型層１５を
有し、直径３０ｍｍ、製品硬度５０°の物を用いてお
り、１７０Ｎの加圧力をかけることで定着ローラーとの
間に５．０ｍｍのニップ幅を作ることができる。温度検
知素子は画像域外に設置しているため、温度検知素子へ
のトナー付着がなく、クリーニング手段を不要としてい
る。

【００１１】温度検知素子に対してヒーター４ａの主配
光域は遠いため、ヒーター４ａが点灯しているときは温
度検知位置の温度が上がりにくく、逆にヒーター４ｂの
主配光域は温度検知位置に近いため、ヒーター４ｂが点
灯しているときは温度検知位置の温度が上がり易いとい
える。そこで、ヒーター４ａとヒーター４ｂに対して異
なるヒステリシス幅（ヒーターの通電開始温度と通電停
止温度を異なる値に設定する）を持たせることで、両ヒ
ーターの点灯時間をほぼ同じ値にすることができる。図
５にヒーターの点灯状態の設定例として、温度検知素子
部の温度とヒーター４ａ、４ｂのＯＮ／ＯＦＦタイミン
グを示す。ヒーター４ａに対して２℃、ヒーター４ｂに
対して８℃のヒステリシス幅を持たせることで、ヒータ
ーの点灯比率はともに同じ値になり、１本のみの温調時
に比べてヒーターの点灯比率は半分以下（寿命を倍以
上）にすることができた。

【００１２】また、ヒステリシス幅の設定値については
４ａ：４ｂ＝１℃：４℃でもかまわないが、ヒーターの
ＯＮ／ＯＦＦ回数が約２倍に増加するため、同一電源ラ
インへの電圧変動を考慮するとＯＮ／ＯＦＦ回数が少な
くなる前述の設定の方が望ましい。

【００１３】次に、温度検知素子が中央にある場合（図
６ａ）の例を示す。温度検知素子が中央にある場合は、
前述の端部温調の場合とは逆にヒーター４ａにたいして
温度の上昇速度が早くなり、ヒーター４ｂに対しては遅
くなる。そこで、このような場合は前述の設定とは逆の
ヒステリシス温度幅を設定することで同様の効果を得る
ことができる。

【００１４】また、通紙域に温度検知素子を設ける場合
の別の例として、ヒーター４ａとヒーター４ｂの主配光
域の交差点に温度検知素子を設置する場合（図６ｂ）
は、ヒーターの点灯に対する温度変化が等しくなるた
め、ヒステリシス幅の設定値を同じ値に設定することで
同じ効果を実現できる。

【００１５】次にヒーターを３本以上使用する場合の例
を示す。前述のように２本のヒーターを使用する場合、
高速機になってくると１本あたりの電力も使用できる最
大の値に設定しなければならない。そうすると１本あた
りの電力は６００Ｗから７００Ｗとなるため、各ヒータ
ーの通電開始時の突入電流も大きくなる。すなわち同一
電源ラインに及ぼす影響も大きくなるため、この問題を
防止する一例として、ヒーターを低い電力の組み合わせ
とする場合を示す。図７は４００Ｗのヒーターを３本使
用する場合である。この場合、図８に示すように、ヒー
ター４１についてはヒステリシス温度幅を大きく、ヒー
ター４２についてはヒステリシス幅を小さく設定し、ヒ
ーター４３についてはヒーター４１と同じ時間だけ点灯
させることで左右均等な温度分布を得られる。つまり、
ヒーター４１を８℃のヒステリシス幅で駆動し、その後
ヒーター４２を２℃のヒステリシス幅で駆動したあと、
ヒーター４３はヒーター４１と同じ時間だけ点灯させ
る。ここでヒーターの点灯順は上記に限った訳ではな
く、ヒーター４１、ヒーター４３、ヒーター４２の順で
もかまわない。ただし、ヒーター４３の点灯タイミング
はヒーター４１と同じ通電開始温度に温度検出素子部の
温度が到達したときとする。ここで、通電開祖温度はヒ
ーター４１から４３まで同じ値に設定したが、ヒーター
の配光、電力設定により、各ヒーターの通電時間のばら
つきが少なくなるように設定することが望ましい。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、複数本のヒーターを用
いた場合のスタンバイ時の温調制御において、各ヒータ
ーのＯＮ／ＯＦＦについてヒステリシス幅（専用の通電
開祖温度と通電停止温度）を設定することで、ヒーター
使用状態の偏りを少なくし、装置寿命を長くすることが
できる。また、同時点灯がなくなることでスタンバイ時
の最大消費電力を少なくし、同一電源ライン上への電圧
変動を小さくでき、かつヒステリシス幅の設定を大きく
とることでＯＮ／ＯＦＦ周期を長くし電圧変動の回数そ
のものを減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１本ヒーター構成の定着器の構成図。

【図２】２本ヒーター構成の定着器の構成図。

【図３】２本ヒーター構成の長手配光分布とセグメント
配置を示す図。

【図４】ヒステリシス駆動時のヒーター通電状態を示す
図。

【図５】２本ヒーター構成における温度検知素子部の温
度とヒーターの駆動状態を示す図。

【図６】温度検知素子を通紙域に設置する場合のヒータ
ーとの長手位置関係を示す図。

【図７】３本ヒーター構成の長手配光分布とセグメント
配置を示す図。

【図８】３本ヒーター構成における温度検知素子部の温
度とヒーターの駆動状態を示す図。

【符号の説明】

１ 定着ローラー ２ 加圧ローラー ３ 温度検知素子 ４ ヒーター ５ 分離爪 ６ 定着入口ガイド Ｐ 記録材 Ｔ トナー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１のヒータと、第１のヒータとは発熱
   分布が異なる第２のヒータと、第１及び第２のヒータで
   加熱される加熱部材と、第１のヒータの主発熱領域より
   も第２のヒータの主発熱領域寄りに配置されており加熱
   部材の温度を検知する温度検知素子と、温度検知素子の
   検知温度に基づき第１及び第２のヒータへの通電を制御
   する通電制御手段と、を有する像加熱装置において、 像加熱を待つスタンバイ温調中、上記通電制御手段は上
   記第１及び第２のヒータが交互に点灯するように通電制
   御するものであり、この時の上記第１のヒータの通電開
   始温度と通電停止温度の幅は上記第２のヒータの通電開
   始温度と通電停止温度の幅より大きく設定されているこ
   とを特徴とする像加熱装置。