JPH04305678A - 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、プリンタ、フ
ァクシミリ等の画像形成装置に使用されているトナー像
の定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、この種の定着装置では、トナー粉
像に加熱面を直接接触させて粉像を支持材に定着させる
熱ローラ定着が頻繁に行われるようになっている。この
熱ローラ定着は、熱効率が良好で安全性が高く、装置が
小型で済むためである。

【０００３】ところが定着装置が組み込まれる画像形成
装置、例えば、電子写真複写機等の商品においては、最
大電力が予め限定されている。例えば、通常の複写機で
は、電力を比較的多く使用する定着装置や露光装置等を
同時に作動する時に、予め定められた最大電力（例えば
１００Ｖ、１５Ａ以内）を越えないようにすることが必
要である。

【０００４】又、定着装置は定着ローラや加圧ローラを
有するが、加熱手段は、トナー像を支持材に定着できる
ようにローラ表面を加熱し、さらにその表面温度を適当
な状態にすることが前提条件となる。ここで、表面温度
が適当な状態となるまでの時間は短かいほど使用者にと
っては好都合となる。しかしながら、比較的大きな電力
を消費する加熱手段に対しては最大電力が限られており
、大きな電力を与えることはできなかった。即ち、定着
装置に対していつでもトナー像を確実に定着できるだけ
の電力を供給しなければならないからである。

【０００５】つまり、従来の定着装置における加熱は、
最大電力内の一部である所定の電力を加熱ヒータに安定
供給することで定着ローラを加熱していた。従って、始
業時等における装置の仕上げ時、或いは、ジャム等によ
り一旦装置の電源が切られた場合、定着ローラを加熱す
るのに時間がかかるという欠点があった。

【０００６】従って、限られた電力をいかに効率よく利
用し且つ定着装置としての定着性や定着ローラの熱効率
を維持するためにはどのようにするかが従来の問題とな
っていた。

【０００７】このような問題点を解決することを目的と
し、電力を有効利用すると共に定着ローラを効率よく加
熱し、良好な定着性を得ることのできる定着装置として
、過去に次の様なものが考案されている。

【０００８】この定着装置は、定着ローラ内部に第１、
第２のヒータからなる加熱手段を有している。そして、
装置の立ち上がり時には両方のヒータを用いるが、通常
の画像形成時にはこれらヒータの一方のみを使用してい
た。これにより、電力を過剰に消費することなく、特に
装置の立ち上がり時の定着ローラの加熱時間を短縮して
いた。

【０００９】以下、この従来例について図面を用いて説
明する。

【００１０】図２は上述した従来の定着装置の代表例で
ある。定着ローラ２０１は、アルミ、銅等の熱伝導性の
良好な物質からできている芯金２０２上をシリコーンゴ
ム或はテフロン（四弗化エチレン樹脂）等の離型性材料
２０３で薄く被覆したものである。一方、加圧ローラ２
０４は、芯金２０５上を比較的厚いシリコーンゴム２０
６で被覆したものである。両ローラ２０１，２０４は互
いに適当な圧力で圧接され、矢印方向に回転する。熱融
着性トナー粉像Ｔを保持した紙からなる支持材Ｃは矢印
方向に搬送され、ローラ２０１，２０４の間で加熱加圧
される。定着ローラ２０１は、装置の立ち上がり時及び
ジャム時には内部熱源であるハロゲンランプ２０７，２
０８により加熱される。これにより、加圧ローラ２０４
との接触面において、顕画像Ｔを溶融されるだけの充分
な熱量が与えられる。ランプ２０７はランプ２０８と比
較して高ワット数であり、ランプ２０７，２０８は立ち
上がり時及びジャム時には同時にオンとなっているが、
通常の画像形成時にはランプ２０８は強制的にオフとさ
れる。ハロゲンランプ等の露光ランプ（図示せず）がオ
ンとなっており、また、ランプ２０７が通常の温調を行
っているからである。これにより、必要最小限の電力で
電子写真機を使用することができる。尚、定着装置２０
１の表面温度は、サーミスタ等の温度検出素子２０９に
よって常に一定温度範囲にコントロールされている。

【００１１】以上の如く、上述した従来の定着装置では
、立ち上がり時及びジャム時に、これら２つのランプ２
０７，２０８で定着ローラ２０１を加熱できるので、メ
インスイッチをオンとしてから定着ローラ２０１の表面
温度が所定値に達するまでの、いわゆるウェイトタイム
が短縮できる。さらに、ウェイト終了後には、定着ロー
ラ加熱手段以外の電力消費部材（上記例では露光ランプ
）が作動するので、ランプ２０７，２０８の一方が強制
的にオフとされる。これにより、露光ランプに必要な電
力が定規格内で十分供給できると共に、定着ローラの複
雑な温調によるノイズを防止し誤動作を防止できる。 さらに、通常の画像形成中は、ランプ２０７，２０８の
一方で定着ローラの加熱を行うので定着ローラの急激な
温度低下を防止でき、安定した定着性を確保しやすく、
定着可能な温度を得るまでの時間を大幅に短縮できる。 これにより、限られた電力を有効に効率よく利用できた
。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
式では以下の様な欠点があった。

【００１３】まず、近年複写機の高速化への要求が高ま
り、そのため定着装置は定着性を確保すべく、定着ロー
ラを厚肉にする方向にある。それに伴い、ウェイトタイ
ムも長くなってしまうが、高速化してもウェイトタイム
は短いことが要求されている。この様な背景から、ハロ
ゲンヒータでは熱効率的に不足し、ハロゲンヒータを上
回る熱効率の加熱手段が求められて来ている。

【００１４】また、中低速の複写機では、その普及に伴
い装置の簡便化の要求が高まっている。その１つにウェ
イトタイムのより一層の短縮がある。このため、中低速
の複写機でも、上述の２本ハロゲンヒータ系を導入する
ことが検討されたが、以下の問題があった。即ち、２０
ｃｐｍ以下の中低速機では、定着ローラの高速機と比較
して小径であり、通常は内径２０ｍｍとなる。しかしな
がら、このような内径寸法のほぼ中心部付近に２本のハ
ロゲンヒータを設置するのはスペース的に不可能である
。

【００１５】又、高速機においても、装置のコンパクト
化、経済性が強くもとめられている反面、定着性能の改
善及びウェイトタイムの短縮もこれから増々要求される
ので、何らかの技術的革新が必要である。

【００１６】本発明は、上述した従来技術の課題を解決
するためになされたもので、その目的とするところは、
限られた電力を有効に効率よく利用しつつ定着性能を改
善し且つウェイトタイムを短縮できる定着装置を提供す
ることである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成装
置の定着装置は、粉体像を支持体に定着する為の定着ロ
ーラ及び加圧ローラと、定着ローラ内部に設置された第
１の加熱手段と、そして、定着ローラの少なくとも一端
部表面に面接触しているほぼ円筒層状の第２の加熱手段
とを備えている。

【００１８】第１の加熱手段としては、従来装置と同様
のハロゲンヒータを使用することができる。また、第２
の加熱手段としては、発熱体の両側に電極を配置したほ
ぼ円筒形のヒータ、又は、ニクロム線の周囲をシリコン
チューブで被覆したものを螺旋形状に巻き付け円筒層状
としたもの等とすることができる。

【００１９】

【作用】円筒層状の第２の加熱手段は、定着ローラの少
なくとも一端部表面に面接触させられており、装置の立
ち上げ時及びジャム時のみ、あらかじめ設定してある温
度まで発熱させる。

【００２０】通常の画像形成時は、第１の加熱手段であ
るハロゲンヒータによって定着ローラの調温を行う。

【００２１】

【実施例】図１は、本発明に係る定着装置の定着ローラ
部の断面図である。

【００２２】定着ローラ１０１は、アルミニウムのパイ
プ材の両端部をしぼったものである。ハロゲンヒータ１
０２は、電力消費量８００Ｗのものである。定着ローラ
１０１の端部内面には、電力消費量が各々２００Ｗの円
筒形ヒータ１０３ａ，１０３ｂのが圧入されており、加
熱層を形成している。この円筒形ヒータ１０３ａ，１０
３ｂは、表面に電極をもち内部に発熱体を有する。電力
供給は次の様にして行われる。

【００２３】図５に詳細に示されているように、円筒形
ヒータ１０３は、発熱体Ｃの両表面に電極Ａ及び電極Ｂ
を有する。電極Ｂはアルミニウム製の定着ローラ１０１
、除電針１０４を介して接地されている。また、電極Ａ
に接触する板バネ１０５は、定着側板１０７に絶縁板１
０６を介して樹脂ビス１０８で固定しており、リード線
１０９により高圧印加されている。電極Ａは、板バネ１
０５が摺動可能な状態で当接しており、従って、電極Ａ
も高圧印加されている。

【００２４】この定着ローラ１０１が、家庭用電源（１
５００Ｗ）で動かされる複写機の定着装置に組み込まれ
る。

【００２５】ここで、ハロゲンヒータ１０２は、装置立
ち上げ時及び画像定着時共に作動される。加熱層である
円筒形ヒータ１０３ａ，１０３ｂは、装置立ち上げ時、
即ち、定着ローラ１０１の温度が低い温度から定着温度
である１８０°に至らせる時のみ作動し、立ち上げ時間
短縮の目的で使われる。これらのタイミングチャートを
図６に示す。なお、この円筒形ヒータ１０３ａ，２０３
ｂは、定着ローラ１０１の両端部内面に層状に取り付け
られるため、内径が小さくてハロゲンヒータを２本挿着
することがスペース的に無理な装置にも適用できる。

【００２６】かかる構成を有する本発明の定着装置は、
立ち上げ時、定着ローラ１０１をハロゲンヒータ１０２
、円筒形ヒータ１０３ａ，１０３ｂの３個のヒータによ
り合計１２００Ｗの電力で加熱する。この立ち上がりに
要する時間は約６０秒程度である。なお、試験的に円筒
形ヒータ１０３ａ，１０３ｂを取り除いて立ち上がり時
間を測定したところ、約１２０秒かかるのが確認されて
いる。従って、この円筒形ヒータ１０３ａ，１０３ｂに
より、立ち上がり時間を半分にすることができた。また
、この定着装置より円筒形ヒータ１０３ａ，１０３ｂを
除去し、その代りに円筒形ヒータと同じ電力消費率４０
０Ｗの第２のハロゲンヒータを入れて１２００Ｗで加熱
した。この場合の立ち上がり時間は約８０秒となり、同
じ電力を使っても円筒形ヒータの方が加熱効果が大きい
ことがわかっている。。これはハロゲンヒータが中間の
空気層を介して定着ローラを加熱するのに対し円筒形ヒ
ータが直接加熱方式であるためであり、従って、熱効率
的に有利である。

【００２７】また、本実施例では定着ローラ１０１の両
端部に円筒形ヒータ１０３ａ，１０３ｂが取り付けられ
ているが、これに限らず片側のみ或いは全域に接地する
こともでき、その場合の加熱効果も十分であることが確
認されている。

【００２８】図３及び図４は、本発明に係る定着ローラ
の第２の実施例の断面図である。

【００２９】第１の実施例同様、第２の実施例も定着ロ
ーラ１０１、ハロゲンヒータ１０２を有している。さら
に、立ち上げ時のみ定着ローラを加熱する補助加熱手段
として、シリコンチューブヒータ３０３ａ，３０３ｂが
定着ローラ１０１の外周に巻き付けて接着されている。 シリコンチューブヒータ３０３ａ，３０３ｂは、ニクロ
ム線に耐熱性及び絶縁性のシリコンチューブで被覆した
ものであり、加熱層を構成している。このシリコンチュ
ーブヒータは１本当り２００Ｗとなっている。

【００３０】ここで、定着ローラ１０１の回転時にシリ
コンチューブヒータ３０３ａ，３０３ｂも一緒になって
回転する為に、その電力供給は図４の如くされる。定着
ローラ１０１は除電針３０７を介して接地されている。 また、定着ローラ１０１の端部には、絶縁シート３０４
を介して金属板電極３０５が固定されている。ステー３
０８は、定着装置本体に固定されており、これに絶縁板
３１０及び接点である板バネ３０６が、樹脂ビス３１１
を介して止められている。板バネ３０６はリード線３０
９を介して図示されていない電源手段により高圧印加さ
れている。板バネ３０６と電極３０５は摺動可能な状態
で接触しており、従って、電極３０５も高圧印加されて
いる。

【００３１】シリコンチューブヒータ３０３の一端は定
着ローラ１０１に溶接されており、従って、定着ローラ
１０１及び除電針３０７を介して接地されている。また
、シリコンチューブヒータ３０３の他端は電極３０５に
溶接されており、従って、電極３０５と同様に高圧印加
される。

【００３２】かかる構成を有する本発明の第２実施例は
、立ち上がり時間が約７０秒程度となった。第１の実施
例と同様に、シリコンチューブヒータ３０３ａ，３０３
ｂを使用しない時の立ち上がり時間は約１２０秒であり
、立ち上がり時間が大きく短縮された。

【００３３】また、本実施例では、定着ローラ１０１の
外周面に加熱層を設けているので定着ローラ１０１の内
径を小さくでき、第１の実施例より更にスペース的に有
利である。

【００３４】また、層状なので、ローラ回転時にも物に
ぶつかったりという不都合も起きにくい。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、定着ローラに加熱手段を直
接接触させて伝熱させているので、従来の２本ハロゲン
ヒータ系に比べて熱量の損失が少なく、限られた電力を
より効率的に定着ローラの加熱に用いることができる。 このため、装置立ち上げ時及びジャム時の定着ローラ加
熱時間を大幅に削減できる。

【００３６】本発明による加熱手段は、定着ローラに貼
り付く形で加熱層を形成するため、従来、２本ハロゲン
ヒータ系がスペース的に実現できなかった小径の定着ロ
ーラにも適用可能であり、そのような定着ローラの立ち
上がり時間を短縮できるようになる。

【００３７】本発明による加熱手段は、その構造がハロ
ゲンヒータに比べて簡易であるため２本ハロゲンヒータ
系より安価となり、また、組立性、取扱性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の一実施例における定着
ローラ部の断面図である。

【図２】従来の定着装置における定着装置の断面図であ
る。

【図３】本発明に係る定着ローラの第２の実施例の断面
図である。

【図４】図３の定着ローラにおける電源供給部を説明す
るための斜視図である。

【図５】図１の定着ローラにおける電源供給部を説明す
るための断面図である。

【図６】ハロゲンヒータ及び円筒形ヒータのタイミング
チャートを示す。

【符号の説明】

１０１　　定着ローラ １０２　　ハロゲンヒータ １０３ａ，ｂ　　円筒形ヒータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　粉体像を支持体に定着する為の定着ロ
   ーラ及び加圧ローラと、前記定着ローラ内部に設置され
   た第１の加熱手段と、そして、前記定着ローラの少なく
   とも一端部表面に面接触しているほぼ円筒層状の第２の
   加熱手段と、を備えてなる画像形成の定着装置。
2. 【請求項２】　　前記第１の加熱手段が、ハロゲンヒー
   タである請求項１に記載の定着装置。
3. 【請求項３】　　前記第２の加熱手段を、装置の立ち上
   がり時及びジャム時からあらかじめ設定された温度まで
   通電するように制御する制御手段をさらに有する請求項
   １又は請求項２に記載の定着装置。