JPH04260081A - 熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機、ファクシミリ、
レーザビームプリンタ等の画像形成装置の熱定着装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】定着装置は転写紙上に担持されるトナー
像をこの転写紙上に固着させこれを永久像として定着さ
せるものであるが、従来より熱ローラタイプのものが多
く使用されている。かかる熱ローラタイプの定着装置は
内部に熱源を有し、所定方向に回転する定着ローラと、
該定着ローラに圧接して回転する加圧ローラ等から構成
され、この定着、加圧ローラ間にトナー像を担持する転
写紙を通紙させることにより、このトナー像を加熱、加
圧してこれを転写紙上に固着させるものである。

【０００３】かかる熱ローラタイプの定着装置において
は定着ローラの芯金肉厚が問題となる。即ち、定着ロー
ラの芯金は通常アルミニウムや鉄系の金属材料で構成さ
れているが、この肉厚を薄くすれば定着ローラの熱容量
の減少に起因して、この定着ローラを所定の定着温度ま
で加熱するウォームアップ時間が短くなる共に、材料の
使用量の減少分だけコストダウンを回ることができると
いう長所がある。一方、定着ローラの肉圧が薄くなると
熱容量が小さくなった分だけ通紙による温度変化が大き
くなり、このため非通紙部の昇温が大きくなり、定着ロ
ーラ及びその周辺部に熱破損を生じさせたり、定着ロー
ラへの通紙速度、即ちコピー速度が速くなれば（特に５
０ｃｐｍ以上の場合）、定着能力の低下を生じさせてし
まうという短所がある。従って、上記長所、短所を考慮
して、従来よりコピー速度（定着ローラから熱を奪いと
る速度）が決まると定着ローラの肉圧は略決っていた。

【０００４】ところで、近年ＯＡ機器に対しユーザーか
らウォームアップ時間の短縮の要望が強くなり、定着装
置についても定着ローラの非通紙部の昇温を防いでその
芯金を薄くする必要が生じ、かかる要請に応えた定着装
置も提案されている。

【０００５】図５はかかる定着装置（コピースピード３
０枚／分の複写機に使用されるもの）の定着ローラ１０
０周りの断面を示しており、定着ローラ１００のアルミ
ニウム製の円筒状芯金内には加熱源として２本の第１、
第２ハロゲンヒータ１０１，１０２が配設されている。 該第１、第２ハロゲンヒータ１０１，１０２はその長手
方向に沿って図６の如く配熱特性を有し、複写機本体の
用紙サイズ検知手段からの信号により、通紙される転写
紙サイズに応じていずれか一方のハロゲンヒータ１０１
，１０２が使用される。

【０００６】即ち、大サイズ（Ａ３，Ｂ４，Ａ４横送り
サイズ）の転写紙が通紙される場合は、定着ローラ１０
０の長手方向全域が通紙部となるため、第１ハロゲンヒ
ータ１０１により定着ローラ１００を全体的に加熱する
が、小サイズ（Ａ４縦送りサイズ以下）の転写紙が通紙
される場合の如く、定着ローラ１００に非通紙部が多い
場合は、第２ハロゲンヒータ１０１により必要部分のみ
の加熱をし、定着ローラ１００の非通紙部に与える熱量
を大幅に減少させ、この非通紙部の異常昇温を抑えてい
る。

【０００７】そして、従来定着温度１８０℃で非通紙部
の温度を２３０℃以内におさえるのに、芯金の肉圧が６
ｍｍ以上の定着ローラを使用する必要があったものが、
上記の如き定着ローラ１００を使用すれば同じ条件で芯
金の肉圧を１ｍｍにすることが可能となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記定
着ローラ１００では２本のハロゲンヒータ１０１，１０
２を用いなければならないため、以下の如き問題点があ
った。

【０００９】（１）定着ローラに用いるのに適当と考え
られるハロゲンヒータはその容量が８００Ｗ以上となり
、外径が８ｍｍ以上となるため、低速機において用いら
れる様な芯金内径が２０ｍｍ以下の小径な定着ローラに
は以上の様なハロゲンヒータ１０１，１０２は使用でき
ない。

【００１０】（２）ハロゲンヒータ１０１，１０２を定
着ローラ１００の中心部近傍に配設し、該定着ローラ１
００の温度分布をその周方向に対して均一にするために
は、少なくとも芯金内径が３０ｍｍ以上の定着ローラ１
００を使用しなければならない。

【００１１】（３）２本のハロゲンヒータ１０１，１０
２を使用すれば、定着ローラ１００の軸方向温度分布を
均一にすべくハロゲンヒータ１０１，１０２同士及びハ
ロゲンヒータ１０１，１０２と芯金との平行度を正確に
保つ必要があり、定着ローラ１００の製作等に余分な工
数が必要になる。

【００１２】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
、その目的とする処は、小径の定着ローラにおいてもそ
の肉圧を薄くし、非通紙部の温度を低く抑えた上でウォ
ームアップ時間の短縮が図れる製作容易な熱定着装置を
提供するにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、転写紙上のトナー像の定着を行なう熱定着用ロ
ーラと、該ローラの軸方向に沿ってこのローラの内部に
略同軸状態で配設され、その基材が発熱体から構成され
ると共に、少なくともその軸方向所定位置に３つ以上の
通電用電極を有す円筒形ヒータと、転写紙サイズに応じ
て前記電極への通電の切り替えを行ない、円筒形ヒータ
の加熱域の変更を行なう制御手段とを有すことを特徴と
する。

【００１４】

【作用】熱定着用ローラの熱源を、基材が発熱体から構
成され、所定位置に３つ以上の通電用電極を有す円筒形
ヒータで構成し、該円筒形ヒータの加熱域の変更を行な
うべく制御手段により前記電極への通電の切り替えを行
なっているため、通紙サイズに合せて定着ローラの必要
部分の加熱ができ、定着ローラの非通紙部の温度上昇を
防止できる。このため、定着ローラの肉圧を薄くでき、
定着ローラのウォームアップ時間の短縮等を図ることが
できる。

【００１５】また、定着用ローラの熱源は円筒形ヒータ
の１個ですむため、該円筒形ヒータを小径の定着用ロー
ラに組み込むことも容易である。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１７】先ず、本発明の第１実施例を図１及び図２
により説明する。

【００１８】図１は画像形成装置に組み込まれる定着装
置１の断面を示すものであり、図中１０は所定方向に回
転する定着ローラであり、該定着ローラ１０の下方には
この定着ローラ１０に圧接して回転する加圧ローラ１１
が配設されている。定着ローラ１０の内部には熱源であ
る円筒形ヒータ２０が配設されていると共に、定着ロー
ラ１０の一端部側外表面には温度検知用サーミスタ１２
が取り付けられ、該サーミスタ１２からの検知信号に基
づいて、この円筒形ヒータ２０がＯＮ／ＯＦＦ　制御さ
れ、定着ローラ１０の表面温度が定着に適した定着温度
に保持されている。

【００１９】即ち、画像形成装置の画像形成部で転写紙
Ｐ上にトナー像Ｔが形成されると、該トナー像Ｔを担持
する転写紙Ｐが定着装置１に搬入され、この転写紙Ｐは
定着ローラ１０と加圧ローラ１１に挟持されつつ搬送さ
れる。そして、この間に転写紙Ｐ上のトナー像Ｔはこの
定着、加圧ローラ１０，１１により、加熱、加圧され溶
融固着されて転写紙Ｐ上に永久像として定着される。

【００２０】尚、定着ローラ１０等への転写紙Ｐの位置
決めは転写紙Ｐの一側端がサーミスタ１２側に位置決め
される片側基準となっているものとする。

【００２１】次に本発明の特徴的構成をなす定着ローラ
１０及びこの熱源である円筒形ヒータ２０について図１
及び図２により詳しく説明する。図１は以上の定着装置
１の定着ローラ１０周りの断面を示しており、該定着ロ
ーラ１０は外形３０ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄製の円筒状部
材（芯金）等から構成されており、この両端部が断熱軸
受１３，１３及びベアリング１４，１４を介して定着装
置１の左、右側板１ａ，１ｂに回転可能に支持されてい
る。円筒形ヒータ２０は定着ローラ１０内を同心状にこ
の定着ローラ１０を貫通する如く配設され、その両端部
がＰＡＩ樹脂製の支持部材１５，１５を介して定着ロー
ラ１０の左、右側板１ａ，１ｂに固定されている。

【００２２】この円筒形ヒータ２０は外径２５ｍｍのセ
ラミックス発熱体を基材とした円筒状のヒータであり、
その内周面には銀ペーストが塗布された３つの電極２１
，２２，２３が設けられていて、これ等の電極２１，２
２，２３にリード線２４，２５，２６を介して不図示の
電源から所定の電圧が印加されるようになっている。

【００２３】以上の電極の内第１、第２電極２１，２２
は定着ローラ１０の両端部に設けられ、第３電極２３は
定着ローラ１０の中間部に設けられていて、大サイズ（
Ａ３，Ｂ４，Ａ４横送りサイズ）の転写紙Ｐの定着処理
を行なう場合は、第１、第２電極２１，２２間に所定電
圧を印加し、円筒状ヒータ２０全体を加熱すると共に、
小サイズ（Ｂ５，Ａ４縦送りサイズ）の転写紙Ｐの定着
処理を行なう場合は、第１、第３電極２１，２３間に所
定の電圧を印加し、円筒状ヒータ２０の第１、第３電極
２１，２３間のみを加熱するようにしている。

【００２４】この電極２１，２２，２３の選択は図２で
示される如く、画像形成装置本体側のサイズ検知器３０
により検知された転写紙Ｐの通紙サイズをこの定着装置
１の電極制御回路３１に入力することによってなされ、
該電極制御回路３１によって、第１、第２電極２１，２
２又は第１、第３電極２１，２３が選択され、これ等に
所定電圧が印加されるようになる。

【００２５】ここで、この円筒形ヒータ２０はその長手
方向に亘って均一な材質（抵抗）を有しているため、例
えば第１、第２電極２１，２２間（Ａ４縦送りサイズ）
では１６Ωの抵抗を有し、第１、第３電極２１，２３間
（Ａ４サイズ）では１１・１Ωの抵抗を有していること
となる。従って、この円筒状ヒータ２０を９００Ｗのヒ
ータとして使用する場合、第１、第２電極２１，２２間
には１２０Ｖ、第１、第３電極２１，２３間には１００
Ｖの電圧が印加される。尚、第１、第２電極２１，２２
間に１００Ｖの電圧を印加した場合でも、この定着ロー
ラ１０で十分に定着作業は可能である。

【００２６】而して、転写紙Ｐの通紙サイズに合せて電
極２１，２２，２３を選択し、円筒形ヒータ２０により
定着ローラ１０の必要な部分のみを加圧するようにして
いるため、サーミスタ１２を介して定着ローラ１０の通
紙部の温度コントロールを行なっても、定着ローラ１０
の非通紙部の異常高温を防止することができる。

【００２７】また、定着ローラ１０の加熱をこの定着ロ
ーラ１０内に同心円状に配設される１個の円筒形ヒータ
２０のみで行なうことができるため、定着ローラ１０の
周方向に亘って均一加熱ができ、且つ、小径の定着ロー
ラ１０にも、上記と同様な必要部分の加熱ができるよう
になると共に、定着ローラ１０の構造も簡単となり製作
し容易となる。

【００２８】以上の如く、定着ローラ１０の均一加熱が
可能となり該定着ローラ１０の異常昇温を防止できるこ
とから、定着ローラ１０の肉圧を薄くでき、例えば昇温
限界を２３０℃とし、これを満足させるのに従来の定着
ローラではその肉圧が５ｍｍ以上必要であったが、本構
成の定着ローラ１０では０．８ｍｍの肉圧ですますこと
ができるようになった。このため、定着ローラ１０の肉
圧の減少分だけ定着ローラ１０の熱容量が小さくなり、
例えば従来２分４５秒かかっていたウォームアップ時間
が４５秒ですむようになった。

【００２９】次に、本発明の第２実施例を図４により説
明する。尚、第１実施例に係るものと同一機能を有する
ものについては同一符号を付しその説明を省略する。

【００３０】本実施例では定着ローラ１０と円筒形ヒー
タ２０間の隙間に空気より熱伝導度の大きい耐熱媒体を
注入し、円筒形ヒータ２０から定着ローラ１０への熱伝
達の向上を図った。

【００３１】即ち、定着ローラ１０の両端部側に断熱性
を有するシリコンゴム製の円筒状オイルシール４０，４
０を取り付け、該オイルシール４０，４０を介して円筒
形ヒータ２０を定着ローラ１０に位置決め固定すると共
に、定着ローラ１０と円筒形ヒータ２０間の隙間をこの
オイルシール４０，４０で密着し、ここに耐熱グリース
４１を注入した。そして、定着ローラ１０より突出する
円筒形ヒータ２０の外周面に第１、第２電極２１，２２
を設け、円筒形ヒータ２０の所定位置内面に第３電極２
３を設けた。尚、円筒形ヒータ２０の一端部には絶縁ブ
ロック４２を介して外部電極４４が取り付けられ、該外
部電極４４と前記第３電極２３間はリード線４３で連結
されている。

【００３２】また、定着装置１の左、右の側板１ａ，１
ｂには絶縁ブロック４５，４６を介して板バネ４７，４
８，４９が取り付けられ、該板バネ４７，４８，４９が
それぞれ第１、第２電極２１，２２及び外部電極４４に
摺動自在に当接している。尚、板バネ４７，４８，４９
の多端部側にはリード線５０，５１，５２が取り付けら
れ、不図示の電源を介して、第１、第２、第３電極２１
，２２，２３に所定の電圧が印画できるようになってい
る。尚、第１、第２、第３電極２１，２２，２３の選択
は第１実施例と同様にサイズ検知器３０により検知され
た転写紙Ｐの通紙サイズに従って、電極制御回路３１に
よってなされるものとする。

【００３３】而して、本実施例によっても第１実施例と
同様な効果を得ることができると共に、本実施例では更
に、定着ローラ１０と円筒形ヒータ２０間の隙間に空気
より熱伝導率の大きい耐熱グリース４１を注入している
ため、円筒形ヒータ２０の熱が短時間で定着ローラ１０
に伝わり、ウォームアップ等の時間を短縮できるように
なると共に、定着ローラ１０の熱応答が良好となる分だ
け定着ローラ１０の正確な温度制御が可能となる。

【００３４】また、本実施例では円筒形ヒータ２０を円
筒形状をした同心部材のオイルシール４０，４０を介し
て定着ローラ１０に位置決め固定するようにしているた
め、簡易ながら円筒形ヒータ２０の取付精度（同軸度）
の向上を図ることができると共に、オイルシール４０，
４０の断熱効果により定着ローラ１０両端部からの熱の
流出を最小限に抑えることができ熱効率の向上をも図る
ことができる。ここで、定着ローラ１０と円筒形ヒータ
２０間の隙間がオイルシール４０，４０で密閉されてい
るため、円筒形ヒータ２０からの定着ローラ１０の方へ
伝わる熱の外部への放熱量が少なく、耐熱グリース４１
を内部に封入しない場合でも、第１実施例の定着ローラ
１０等に比べウォームアップ時間の短縮、熱応答の向上
、熱効率の向上を図ることができる。尚、定着ローラ一
０と円筒形ヒータ２０間に封入する媒体は耐熱グリース
４１に限る必要はなく、所定の耐熱度、熱伝導率を有し
ておればどのようなものでもよいのは勿論である。

【００３５】また、第、１第２実施例では転写紙Ｐのサ
イズに合せ３つの電極を設けたが、更に多くの電極を設
け転写紙Ｐのサイズ毎に、よりきめの細かいコントロー
ルをしてもよいのは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明によれ
ば、選択可能な電極を有する単一の円筒形ヒータを熱源
をとして熱定着用ローラ内に設けるだけで、この定着用
ローラの非通紙部の昇温を抑えることができ、小径の定
着用ローラでもその肉圧を薄くすることができ、ウォー
ムアップ時間の短縮を図ることができる。また、定着用
ローラ内の熱源は円筒形ヒ−タの１個ですむため、この
定着用ローラ等の製作も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る定着装置の定着ローラ周りの
断面図である。

【図２】同定着装置の円筒形ヒータの電極の切り替えを
説明するための制御ブロック図である。

【図３】同定着装置の主要部の断面図である。

【図４】第２実施例に係る定着装置の定着ローラ周りの
断面図である。

【図５】従来技術に係る定着装置の定着ローラ周りの断
面図である。

【図６】同定着装置の定着ローラの熱源の配熱分布を示
す図である。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　定着用ローラ（定着ローラ）２０
　　　　　　　　円筒形ヒータ ２１〜２３　　電極 ３１　　　　　　　　電極制御回路（制御手段）Ｐ　　
　　　　　　　　転写紙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　転写紙上のトナー像の定着を行なう熱
   定着用ローラと、該ローラの軸方向に沿ってこのローラ
   の内部に略同軸状態で配設され、その基材が発熱体から
   構成されると共に、少なくともその軸方向所定位置に３
   つ以上の通電用電極を有す円筒形ヒータと、転写紙サイ
   ズに応じて前記電極への通電の切り替えを行ない、円筒
   形ヒータの加熱域の変更を行なう制御手段とを有すこと
   を特徴とする熱定着装置。
2. 【請求項２】　　前記円筒形ヒータが円筒形弾性部材を
   介して熱定着用ローラに位置決め固定されていることを
   特徴とする請求項１記載の熱定着装置。
3. 【請求項３】　　前記熱定着用ローラと円筒形ヒータ間
   に空気より熱伝導率の大きい物質が封入されていること
   を特徴とする請求項２記載の熱定着装置。