JPH05265350A - 画像形成装置の定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱溶融性トナーの定着熱源として抵抗発熱
体を用いる画像形成装置において、抵抗発熱体の異常加
熱を防止するとともに、高速かつ高精度に加熱体の加熱
部の温度を検出することを目的とする。 【構成】 耐熱性および熱伝導性の高いアルミナセラミ
ックなどの絶縁基板６の一方面側に抵抗発熱体２を層積
印刷し、他方面側にタングステン，モリブデンなどの抵
抗温度係数の非常に高い測温抵抗体８をパターン印刷
し、さらにその上を両面ともにガラスなどの薄膜状表面
保護部材でオーバーコートした厚膜ヒータ３０におい
て、測温抵抗体８の長手方向に発熱分布をもつように抵
抗分布をもたせることで、測温抵抗体８の検出した温度
と加熱体３１の加熱部１５の実際の温度とを高速かつ高
精度に一致させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、転写材上の未定着トナ
ー像を抵抗発熱体の熱エネルギーを用いて転写材上に溶
融定着させる定着器の加熱部の温度を検出する手段を有
する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、熱溶融性トナーを転写材上に定着
させる加熱源として、セラミックなどの絶縁基板の上に
線状あるいは面状に抵抗発熱体を印刷し、さらにその上
をガラスなどの表面保護部材で被覆した厚膜ヒータを断
熱性の高い断熱部材で断熱保持し、これに相対向しシリ
コーンゴムなどのゴム部材で構成される加圧ローラによ
り一定加圧することで、転写材上の未定着トナー像を定
着せしめた画像形成装置の利用が盛んに行われている。

【０００３】抵抗発熱体を用いた厚膜ヒータを定着熱供
給源とすることにより、通電開始から設定定着温度まで
の立ち上がり時間を大幅に短縮することができるのみな
らず、装置待機時に殆ど電力を消費しなくても良いため
に著しい消費電力の削減が図られる。また、定着構成部
品も削減，小型化可能なためにメンテナンス性も向上し
サービスマンによる保守点検などの労力も低減されるな
どの利点が挙げられる。以下に従来の画像形成装置につ
いて説明する。

【０００４】図５で、支持軸１８によって回転可能に支
持された像担持体１７は、帯電器１９によって表面に一
様に負電荷を与えられ、ついでＬＥＤプリントヘッド２
０から発する発光光線２１により所定の静電潜像が形成
される。２２はプロセスカートリッジであって、トナー
１６を収容するトナーホッパー２３と現像ローラ２４と
で構成されている。現像ローラ２４は上記した像担持体
１７上の静電潜像を、トナー１６により現像する。一
方、給紙トレイ２６から供給された転写材（紙）１３は
搬送路２７を経由して転写ローラ２５と像担持体１７と
の接点に運ばれ、像担持体１７上のトナー像が上記転写
材上に転写される。転写材１３は定着器１を通過してそ
の上のトナー像は定着され、ついで排紙ローラ２８によ
り排紙トレイ２９に排出される。

【０００５】図６に示すように定着器１は、抵抗発熱体
２により加熱する加熱体３と、加熱体３を対向面から押
圧し加熱体３との間にニップ部を形成する加圧ローラ４
とによって構成されている。

【０００６】図７に示すように、抵抗発熱体２は、耐熱
性および熱伝導性の高いセラミックなどの絶縁基板６の
一面に厚膜状に層積印刷されたもので、さらにその上を
熱伝導性の良好な薄膜ガラスなどの表面保護部材７によ
りオーバーコートを施してある。また、絶縁基板６の反
対側の面には、抵抗温度係数の非常に高い測温抵抗体８
を図８に示すように抵抗発熱体２と同様にパターン印刷
し、その上を熱伝導性の良好な薄膜状表面保護部材９で
オーバーコーティングしている。

【０００７】加熱体３は、抵抗発熱体２の異常過昇温遮
断手段としてのサーモスタットなどの温度ヒューズ１０
と、抵抗発熱体２を断熱保持するとともに温度ヒューズ
１０を精度良く位置決め保持する断熱部材１１と、これ
らを加圧ローラ４に対し保持する保持部材１２から構成
される。

【０００８】次に、定着器の動作原理について説明す
る。制御装置からの通電信号により絶縁基板６の一方の
面に印刷された抵抗発熱体２への通電が行われ、加熱面
１５の温度は急激な温度勾配で設定温度まで上昇する。
絶縁基板６の他方面側にパターン印刷された測温抵抗体
８はタングステン，モリブデンなどの抵抗温度係数が非
常に大きい抵抗体で構成されているため、熱エネルギー
を受けることにより抵抗値が著しく大きくなる。この温
度特性を利用することにより、設定の定着温度時の測温
抵抗体の抵抗値をあらかじめ見積ることができるので、
測温抵抗体８に一定の電位差をかけた場合の測温抵抗体
８を流れる電流を予測することができる。したがって、
抵抗発熱体２の対流あるいは伝導による熱損失を非常に
小さい構成にすることで、加熱面１５の温度をこの予測
電流値を検出することにより制御管理することができる
のである。電流値は制御装置より管理されており、予測
した電流値より検出した電流値が小さければ、加熱面１
５の温度は設定温度より高いと判断し抵抗発熱体２への
通電を停止するように作動させる。また、予測した電流
値より検出した電流値が大きければ、加熱面１９の温度
は設定温度より低いと判断し抵抗発熱体２への通電加熱
を行うように作動させる。

【０００９】図６に示す未定着トナー像１６が転写され
た転写材１３が定着器１に突入する以前に、制御装置か
らの信号により、抵抗発熱体２は通電加熱され、１秒間
当り約２０℃という急激な温度勾配で上昇するが、上述
した測温抵抗体８の温度特性を利用することにより、加
熱体３の加熱面１５の温度を検出し目標設定温度に制御
している。転写材１３は抵抗発熱体２からの熱エネルギ
ーと加熱体３への加圧ローラ４からの押圧力により加熱
溶融性のトナー１６を転写材１３上に定着させ最終画像
として出力している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、ハガキなどの印字幅の狭いサイズの転写
材を使用した場合、連続的に印刷を繰り返していくと、
転写材が通過した領域内の加熱面の温度は転写材および
トナーにより熱を奪われるため、転写材が通過しない領
域の加熱面の温度に比べて下降し、この結果、加熱部の
長手方向に関する温度分布が一様でなくなる。ところ
が、測温抵抗体の検出する温度は、転写材が通過した領
域内の温度と通過しない領域の温度を見かけ上平均化し
た値で出力し、その出力値によって加熱面の温度を設定
温度に制御しているため、転写材が通過した領域内の実
際の温度は測温抵抗体の検出した加熱面の温度より低く
なり、通過しない領域の実際の温度は測温抵抗体の検出
した加熱面の温度より高くなる。したがって、転写材が
通過した領域の温度は設定の定着温度より低くなり、転
写材上の未定着トナーが融点に達しない状態で最終画像
として出力するため、定着不良によるオフセット画像が
認められるなどの問題点を有していた。

【００１１】本発明は上記問題点を解決するもので、簡
単かつ低コストな構成により加熱面の温度を精度良く確
実に検出できる信頼性の高い画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、未定着のトナー画像をもつ転写材を、長尺
の加熱体の長手方向に直角方向に接触させつつ移動させ
て上記トナー画像を定着させる方式の画像形成装置の定
着装置において、上記加熱体を電気絶縁性で熱伝導率の
良好な基板の一面により設けられた抵抗発熱体と、上記
基板の反対の面に設けられた測温抵抗体とより構成し、
上記測温抵抗体の電気抵抗値を上記加熱体の長手方向に
関し変化させたものである。

【００１３】

【作用】この構成により、使用する転写材のサイズある
いは連続印刷モードを問わず、加熱部の温度と測温抵抗
体の検出した温度とがかなり精度良く一致するため、所
望の定着温度に設定できることになる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
について説明する。

【００１５】本発明の一実施例を示す図１ないし図２，
図３，図４では従来例と同一部分に同一番号を符して説
明を省略する。

【００１６】図２，図３に示すように本発明の実施例に
おける定着器の加熱体３の構造は従来例の定着器の加熱
体と同様の構造である。また、図１は図２および図３に
おける矢視Ｘ−Ｘにおける測温抵抗体８の印刷パターン
である。また、図２は図１における矢視Ａ−Ａの断面図
であり、図３は図１における矢視Ｂ−Ｂの断面図であ
る。従来例で述べたごとくプリンタに用いられる転写材
の寸法には色々あるが、そのうち最も幅の狭い転写材の
寸法を使用最小転写材幅ということにする。本発明の第
１実施例では、図１に示すように測温抵抗体８の中央部
の使用最小転写材幅の横断寸法Ｗ２がそれ以外の部分の
横断寸法Ｗ１より小さく印刷されている。また、使用最
小転写幅の長さを図１に示すようにＬ２とし、それ以外
の部分の長さをＬ１とする。

【００１７】測温抵抗体の、使用最小転写幅における電
気抵抗値Ｒ２とそれ以外の部分の電気抵抗値Ｒ１とは、
次の（数１），（数２）で表れる。

【００１８】

【数１】

【００１９】

【数２】

【００２０】ここで、ρは測温抵抗体８の比抵抗値であ
り、ｄは測温抵抗体の厚みである。また、測温抵抗体８
の温度をθとすると上記比抵抗ρは（数３）で表され
る。

【００２１】

【数３】

【００２２】ただし、ｋは測温抵抗体の抵抗温度係数で
ある。したがって、測温抵抗体８の全体の電気抵抗をＲ
ｔとすると、Ｒｔは（数４）となる。

【００２３】

【数４】

【００２４】ここで、θ２は上記使用最小転写幅におけ
る測温抵抗体の温度であり、θ１はそれ以外の部分にお
ける測温抵抗体の温度である。

【００２５】上述したように、Ｗ２はＷ１より小さいの
で、α＝Ｗ１／Ｗ２と定義すると、（数５）を得る。

【００２６】

【数５】

【００２７】ここで、αの値を大きくすると、（数６）
となる。

【００２８】

【数６】

【００２９】すなわち、測温抵抗体８の電気抵抗は、ほ
ぼ使用最小転写幅の部分の電気抵抗を表すこととなる。

【００３０】上述した印刷パターンの測温抵抗体を用い
れば、転写材１３が加熱面１５を通過する際、転写材１
３が通過した領域の加熱面１５の温度と転写材１３が通
過しない領域の加熱面１５の温度との間に温度差を生じ
ても測温抵抗体は常に上記転写材１３が通過する領域に
おける温度に近い温度を示す。したがって、上述した測
温抵抗体８を用いて加熱面１５の温度を制御すれば、転
写材が通過する領域の加熱面が、転写材が通過しない領
域の加熱面より温度が低下しても常に温度が低下した領
域の加熱面によって温度制御が行われるので定着不良を
未然に防止できる。

【００３１】つぎに第２実施例として図４に示すよう
に、使用する最小転写材の通過幅内の長手方向単位長さ
当りの電気抵抗値が通過外の単位長さ当りの電気抵抗値
よりも大きくなるよう比抵抗値の異なる２種類以上の材
質の抵抗体をパターン印刷した構成にすることによっ
て、上述した第１実施例と同じ効果を得ることができ
る。

【００３２】以上のように本実施例によれば、抵抗発熱
体２を印刷したアルミナセラミックなどの絶縁基板６の
反対面に温度抵抗係数の高い測温抵抗体８を長手方向に
電抵抗分布が変化するようにパターン印刷することによ
り、転写材の通過する加熱面１５の温度を精度良く検出
することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明によれば未定着のトナー画像をもつ転写材を、加熱体
の長手方向に直角方向に接触させつつ移動させて上記ト
ナー画像を定着させる方式の画像形成装置において、上
記加熱体を電気絶縁性で熱伝導率の良好な基板の一面に
設けられた抵抗発熱体と、上記基板の反対の設けられた
測温抵抗体とより構成し、上記測温抵抗体の電気抵抗値
を上記加熱体の長手方向に変化させることにより、上記
転写材が通過する領域の加熱面の温度が、転写材が通過
しない領域の加熱面より低下しても、常に温度が低下し
た領域の加熱面によって温度制御が行われるので、定着
不良を未然に防止できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の測温抵抗体の印刷パター
ン図

【図２】図１の矢視Ａ−Ａにおける断面図

【図３】図１の矢視Ｂ−Ｂにおける断面図

【図４】本発明の第２実施例の測温抵抗体の印刷パター
ン図

【図５】本発明および従来例の定着装置を内装した画像
形成装置の断面図

【図６】本発明および従来例の加熱体を内蔵した定着装
置の断面図

【図７】従来例の加熱体の断面図

【図８】従来例の測定抵抗体の印刷パターン図

【符号の説明】

２ 抵抗発熱体 ６ 基板 ８ 測温抵抗体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未定着のトナー画像をもつ転写材を、長
   尺の加熱体の長手方向に直角方向に接触させつつ移動さ
   せて上記トナー画像を定着させる方式の画像形成装置に
   おいて、上記加熱体は電気絶縁性で熱伝導率の良好な基
   板の一面に設けられた抵抗発熱体と、上記基板の反対の
   面に設けられた測温抵抗体とよりなり、上記測温抵抗体
   の電気抵抗値を上記加熱体の長手方向に関し変化させた
   画像形成装置の定着装置。
2. 【請求項２】 異なる幅寸法の転写材が加熱体の長手方
   向に直角方向に移動するとき、測温抵抗体の電気抵抗値
   を上記加熱体の長手方向に変化させることにより、上記
   測温抵抗体の検出する温度を、上記異なる幅寸法の転写
   材のうち最小幅の転写材が通過する領域の加熱体の温度
   に近づけた請求項１記載の画像形成装置の定着装置。
3. 【請求項３】 転写材の移動方向をＸ方向とし、Ｘ方向
   と直角方向をＹ方向としたとき、測温抵抗体のＸ方向の
   寸法をＹ方向に関して変化させることにより測温抵抗体
   のＹ方向に関する電気抵抗値を変化させた請求項１記載
   の画像形成装置の定着装置。
4. 【請求項４】 転写材の移動方向をＸ方向とし、Ｘ方向
   と直角方向をＹ方向としたとき、測温抵抗体の電気比抵
   抗値をＹ方向に関して変化させることにより測温抵抗体
   のＹ方向に関する電気抵抗値を変化させた請求項１記載
   の画像形成装置の定着装置。