JPH0664407B2

JPH0664407B2 - 定着装置

Info

Publication number: JPH0664407B2
Application number: JP26374185A
Authority: JP
Inventors: 久明仙波
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPS62124581A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、電子写真に用いられる定着装置に関し、特に
一対のローラのいずれか一方に複数の加熱源を設け、一
対のローラ間に転写材を通過させて、この転写材上にト
ナー像を定着する定着装置に関する。

（従来の技術）従来、電子写真装置における最終工程に使用される定着
装置は、数多くのものが案出され実施化されているが、
そのうち最も広く実用化されているものは第４図に示す
ものがある。斯かる従来例は、弾性体を有する一対のロ
ーラによりトナー像を熱溶融圧着させる熱ローラ型定着
装置であって、その基本構成は定着ローラ１と加熱ロー
ラ２が圧接して回転し、定着ローラ１内（周囲でもよ
い）に配設された加熱源３により定着ローラ１が加熱さ
れ、定着ローラ１，２間を転写材が通過する際、トナー
像が加熱溶融して定着するものである。ここで、定着ロ
ーラ１又は加熱ローラ２のうち少なくとも一方は弾性表
面を有するものである。また、定着装置は、定着ローラ
１の温度を検知し維持するための温度センサー６、サー
モスイッチ等の安全装置９、そして定着ローラ１にオフ
セット（転移）したトナーを除去するクリーニング装置
５等がローラ１，２の周囲に配設されている。

ここで、上記のように構成された定着装置におけるトナ
ーの溶融定着の度合（定着性）は、主にトナーに付与さ
れる熱量によって左右されるため、トナー像の均一な定
着性を得るために定着ローラ１の長手方向に対して如何
に均一な温度分布を維持するかが重要となる。そして、
この種の熱ローラは転写材への放熱のみならず、周辺部
への放熱も大きく、特にローラを停止させて転写材を通
過させない放置状態では定着ローラ１の両端の開口部か
らの放熱や該ローラ１を支持する軸受又は側板からの伝
導放熱により、ローラ両端部は、その中央部と比較して
著しく温度が低下する。

これを解決する手段として従来は、加熱源を複数設け、
この複数の加熱源のうち少なくとも１つを上記の端部放
熱による温度低下を補償するよう両端に集中的に配設し
ていた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記した従来例の構造によると、少なく
とも加熱源がオンした状態では両端部にも十分な熱量が
付与されるため、略均一な温度分布を保持するが、温度
センサー６の制御により複数の加熱源を同時にオフさせ
ると、ローラ端部の放熱が大であることにより、両端は
著しく温度低下する。そして、特に長時間メインスイッ
チをオフの状態として、それからオンにした場合には、
定着器周辺が十分冷却しているため放熱も大で、上記の
傾向が増大し、両端定着不良となる問題点があった。一
方、複数の加熱源に対応して複数の温度センサーを配設
して加熱源を制御するという方策もあるが、これは、制
御回路系を含めた装置の複雑化、高価格化を免れないと
いう問題点がある。

そこで、本発明は、従来例の上記した問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、長時
間メインスイッチをオフの状態にしてそれからオンにし
た場合等の如何なる場合でも、ローラ表面温度を均一な
温度分布として定着性を均一にし、構造を簡略化し且つ
安価な定着装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）上記の目的を達成するために、本発明にあっては、一対
のローラのいずれか一方に複数の加熱源を設け、前記一
対のローラ間に転写材を通過させて該転写材上にトナー
像を定着させる定着装置であって、前記複数の加熱源の
うち少なくとも１つの加熱源を前記ローラ両端部へ付与
される熱量が大となるように配設し、この加熱源を他の
加熱源より遅延してオフするよう１つの温度センサーで
制御してなることにより構成されている。

（実施例）以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明すると、第
１図において、１，２は一対のローラを構成する定着ロ
ーラ，加圧ローラで、定着ローラ１は軸受１３ａ，１３
ｂにより、加圧ローラ２は軸受１４ａ，１４ｂにより、
各々その両端部が図示しない側板等に支承されて回転自
在となっており、本体から駆動力を定着ローラ１に取付
けられたギア１５によって受けるようになっている。

定着ローラ１内には加熱源としての２本のヒータが配設
され、１１は定着ローラ１を略均一に加熱する容量の大
きいメインヒータであり、１２は定着ローラ１の両端部
を主に加熱するために配設されたサブヒータである。こ
れらメインヒータ１１及びサブヒータ１２は定着ローラ
１の外周に設けられた１つの温度センサーとしてのサー
ミスタ１０により検知される温度に従って適宜オン，オ
フされる。

次に、第２図(A),(B)に基づいて、メインヒータ１１及
びサブヒータ１２の制御状態を説明する。先ず、図示し
ないメインスイッチをオンにすると、メインヒータ１１
及びサブヒータ１２の両者が点灯する。この際、定着ロ
ーラ１の温度は初期温度Ｔ_０から立ち上がり、やがて定
着ローラ１におけるサーミスタ１０の取付部位が温調温
度Ｔｃに達する。ここで、定着ローラ１の端部は放熱量
が大きいため前記サーミスタ１０の取付部位より低温状
態にある。この時点でメインヒータ１１は一旦オフする
が、定着ローラ１の端部の温度を更に立ち上げるため、
サブヒータ１２を所定時間ｔ_１だけ継続点灯しておく。
すると、サブヒータ１２は上述のように定着ローラ１の
端部に集中的に配設されているため、その中央部へ付与
される熱量は少なく、サーミスタ１０の取付部を含む中
央部は若干のオーバーシュートを経て、徐々に温度低下
する。一方、定着ローラ１の端部はサブヒータ１２の熱
量を時間ｔ_１受け温度上昇を続ける。そして、時間ｔ_１
後、サブヒータ１２をオフすると、端部の温度は若干の
オーバーシュートを経てサーミスタ１０取付部と同様に
緩やかな温度降下を示す。この時点でウェイト・アップ
となりコピー信号を受けるまでスタンバイ（開始）状態
となる。以下、ここまでの過程を温調Ａと言う。

前記スタンバイ状態では、従来のように温調温度Ｔｃ近
傍で温調を行なうべくメインヒータ１１及びサブヒータ
１２がサーミスタ１０の検知温度に従って適時オン，オ
フを繰返すが、この際も上記と同様にサブヒータ１２は
メインヒータ１１がオフした後、時間ｔ_２遅れてオフす
る。これにより、定着ローラ１の両端部は温調Ａ時と同
様に端部に放熱過多分を補償し、サーミスタ１０の取付
部位に近い温度に維持され、コピー信号入力を待機す
る。ここまでのスタンバイ状態での温調を以下温調Ｂと
言う。

そして、コピー信号が入力されると、定着ローラ１及び
加圧ローラ２は回転を始め、定着ローラ１から加圧ロー
ラ２に対し急激な放熱が行なわれるため、定着ローラ１
の温度は急激に低下する。これをサーミスタ１０が検知
してメインヒータ１１及びサブヒータ１２が点灯し、温
調温度Ｔｃ近傍を維持するようにオン，オフを繰り返
す。この際も上記と同様にサブヒータ１２はメインヒー
タ１１よりも時間ｔ_３遅延してオフするようサーミスタ
１０によって制御されることで、定着ローラ１の回転中
の端部放熱を補償し、均一な温度分布が維持される。次
いで、コピー終了により定着ローラ１及び加圧ローラ２
が停止し（以下温調Ｃと言う。）、再度スタンバイ時の
温調Ｂに戻る。以後、温調Ｂ及び温調Ｃを繰り返しなが
ら温度分布の均一性を維持する。

以上の過程における温度変化の状態を第２図(B)に示
し、このように、サブヒータ１２をメインヒータ１１の
オフよりも所定時間遅延してオフするようにサーミスタ
１０を制御することにより、本来的に大きい定着ローラ
１の端部放熱量を補償し、定着ローラ１の全長に渡って
第２図(B)に示すような均一な温度分布を維持すること
ができ、以って定着性は、長時間メインスイッチをオフ
の状態としてそれからオンした時の場合であっても均一
で十分満足し得るものとなる。

上記の実施例により優れた定着性を示す定着器は下記の
通りである。

定着ローラ；アルミニウム芯金肉厚1.6mm 加圧ローラ；ＳＵＳ芯金ゴム厚5.0mm 30゜（ＪＩＳＡ）メインヒータ；７００Ｗフラット配向サブヒータ；３５０Ｗ有効配光長310mm中、両端50mm
づつ中央部×2.0倍アップ温調温度（Tc）；１８０℃ ｔ_１＝１０秒，ｔ_２＝１秒，ｔ_３＝3.5秒尚、上記実施例における温度制御は、１個のサーミスタ
１０で行なうことができ、また上記実施例においてウェ
イト・アップをサブヒータ１２のオフ時としたが、これ
に限らずその前後に適宜設定することができる。

ここで、上記実施例は定着ローラ１の全長に渡って転写
材が通過する場合に極めて有効であるが、転写材の幅が
定着ローラ１の全長よりも短かい場合温調Ｃを繰り返す
ことにより、転写材の通過しない端部の温度が上昇し過
ぎる場合（所謂、端部昇温）がある。このような場合に
は、紙サイズ，複写枚数に応じて時間ｔ_３を変化させる
ことが望ましい。即ち、実験によると、Ａ３判幅通紙時
の時間ｔ_３＝3.5秒とし、Ｂ４判幅等の小サイズ通紙時
の時間ｔ_３＝1.5秒とすることで、連続９９枚の複写で
あっても、非通紙部である端部の昇温を最大２３０℃に
抑止することができる。したがって、紙サイズ，複写枚
数に対応して時間ｔ_３を適宜設定すれば端部昇温を防止
することが可能となる。

次に、定着ローラ１の周速が速く、単位時間当りの複写
枚数が多くなると、ヒータの熱量及び加熱が十分間に合
わない場合がある。このような場合には、メインヒータ
１１の容量を大きくすると共に、蓄熱材としての定着ロ
ーラ１の肉厚を増加させることが望ましい。

即ち、定着ローラ１の周速１５０mm/secで長時間メイン
スイッチをオフの状態としてそれからオンした時の状態
における定着性を維持するために、定着ローラ１の芯金
の肉厚を３mm以上にしなければならず、また総電力１５
００Ｗのうち定着に使用される電力は最大８００Ｗ前後
であるため、これをメインヒータとして使用して連続複
写時の定着性を保持しなければならない。

しかしながら、メインヒータ８００Ｗの容量としただけ
では長時間メインスイッチをオフの状態としてそれから
オンした場合の立上りが遅く、また定着ローラ１の端部
の温度低下を補償できないためサブヒータとして４００
Ｗ程度の端部集中配向型のヒータを利用しなければなら
ない。このような構成においても第３図(A)に示すよう
に、第２図(A)から若干の変更を加えることで良好な定
着性を維持することが可能である。

即ち、先ずメインスイッチをオンすることで、直ちにメ
インヒータ１１及びサブヒータ１２の両者が点灯し、定
着ローラ１の温度が急速に上昇する。その後、定着ロー
ラ１の中央部（サーミスタ取付部）が所定の温調温度Ｔ
ｃに近付くが、本実施例のように比較的熱容量の大きな
定着ローラ１を使用した場合、メインヒータ１１及びサ
ブヒータ１２からの定着ローラ１の表面への熱伝導に時
間がかかるため、オーバーシュートが大きくなる。この
際、従来例ではヒータのオフのタイミングを温調温度Ｔ
ｃより低い温度で行なうのが通例である。本実施例でも
温調温度Ｔｃより低い温度Ｔｓでメインヒータ１１を強
制的にオフし、温度Ｔｓからのオーバーシュート量を減
らし、しかもサーミスタ１０が十分加熱されるまでの時
間ｔ_４だけオフ状態にしておく。

しかし、サブヒータ１２に関しては、上記のように端部
放熱量を補償するためメインヒータ１１の強制的にオフ
した後、時間ｔ_１だけ継続点灯させた後にオフさせる。
即ち時間ｔ_４＞ｔ_１の関係を以ってメインヒータ１１，
サブヒータ１２のオン，オフをサーミスタ１０で制御す
る。これにより、第３図(B)に示すように定着ローラ１
のサーミスタ１０の取付部はメインスイッチをオフした
後、温調温度Ｔｃをやや上回るオーバーシュートを経て
緩やかに温度下降し、時間ｔ_４経過後、温調温度Ｔｃ近
傍で温調を繰り返し、一方、端部においては約ｔ_１時間
温度上昇を続けた後、降下しながら、サーミスタ１０の
取付部位の温度に接近し、その後略同等の温調を行な
う。

そして、スタンバイ以降は総電力の制約上サブヒータ１
２が点灯されないことを除き、一般的なＴｃ温調を繰り
返す。尚、ウェイト・アップのタイミングはサブヒータ
１２のオフ時としたが、これに限定されないことは上記
実施例と同様である。また、本実施例では、比較的肉厚
の厚い定着ローラ１を使用しているため、ローラ軸方向
への熱伝導が良好で、スタンバイ後は端部の著しい温度
低下は示されない。

本実施例の実験例を下記に示す。

メインヒータ；８００Ｗ有効発光長320mmにて両端50m
mづつ中央×1.2倍光束アップサブヒータ；４００Ｗ有効発光長320mmにて両端50mm
づつ中央×1.6倍光束アップ温調温度（Ｔｃ）＝２００℃，温度Ｔｓ＝１９０℃ ｔ_１＝１０秒，ｔ_４＝３０秒以上の条件において、常時均一な定着性が得られること
が判明した。

（発明の効果）本発明に係る定着装置は以上の構成及び作用からなるも
ので、ローラに設けられた複数の加熱源のうち少なくと
も１つの加熱源をローラ端部へ付与される熱量が大とな
るように配設し、この加熱源を他の加熱源より遅延して
オフするよう１つの温度センサーで制御してなるから、
長時間メインスイッチをオフの状態として、それからオ
ンした場合等を含む如何なる時でも、ローラ表面温度を
均一な温度分布として定着性を常時均一とすることが可
能となる。また、１つの温度センサーで複数の加熱源を
制御するので、装置の構造を簡略化し且つ安価に提供し
得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定着装置の一実施例を示す要部断
面図、第２図(A)は同実施例における各ヒータの動作状
態を示すタイムチャート図、第２図(B)は同実施例にお
けるローラ各部の時間−温度グラフ図、第３図(A)は他
の実施例における各ヒータの動作状態を示すタイムチャ
ート図、第３図(B)は同実施例におけるローラ各部の時
間−温度グラフ図、第４図は従来の熱ローラ定着器を示
す断面図である。符号の説明１…定着ローラ、２…加圧ローラ１０…サーミスタ、１１…メインヒータ１２…サブヒータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対のローラのいずれか一方に複数の加熱
源を設け、前記一対のローラ間に転写材を通過させて該
転写材上にトナー像を定着する定着装置であって、前記
複数の加熱源のうち少なくとも１つの加熱源を前記ロー
ラ両端部へ付与される熱量が大となるように配設し、こ
の加熱源を他の加熱源より遅延してオフするよう１つの
温度センサーで制御してなることを特徴とする定着装
置。
【請求項２】前記温度センサーは、メインスイッチ投入
後における前記ローラが所定温度に達したことを検知し
て前記複数の加熱源をオフする際に前記ローラ両端部へ
付与される熱量が大となるように配設された加熱源を他
の加熱源より遅延してオフするよう制御してなる特許請
求の範囲第(1)項に記載の定着装置。