JPH07121054A

JPH07121054A - 熱定着装置

Info

Publication number: JPH07121054A
Application number: JP5285551A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sakai; 宏明酒井; Minoru Matsukuma; 稔松隈; Kazuro Ono; 和朗小野; Norio Hashimoto; 典夫橋本; Masaharu Okubo; 正晴大久保; Takayasu Yunamochi; 貴康弓納持; Hiroto Hasegawa; 浩人長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、少ない個数で確実な効果が得られ
る暴走防止装置を備えた熱定着装置を提供することを目
的としている。【構成】定着ローラ１の内部に二本のヒータを設け、
これらのヒータは、１０ａ、１０ｂに示すようなセグメ
ント配置と、ヒータ配光１１ａ、１１ｂを有するものの
組み合わせとする。そして、暴走防止装置５を二本のヒ
ータの高配光域のセグメントが接続する部分Ｔに配置す
ることで、どちらのヒータが暴走した場合でも発火等の
重大事故を防ぐことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱定着する方式の熱
定着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
れを加熱定着させて永久画像を得る画像形成装置におい
て使用される定着装置は、図８に示すような構造となっ
ている。図８において１は定着ローラであり、アルミニ
ウムや鉄等の芯金２１上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型
性樹脂層２２を設け、内部のヒータ４によって加熱され
るようになっている。定着ローラ１の温度は、該定着ロ
ーラ１に当接される温度検知素子６によって検出され、
温度制御回路（図示せず）によってヒータ４を断続的に
作動させることで所定の温度に制御される。

【０００３】一方、２は上記定着ローラ１に圧接回転す
る加圧ローラであり、アルミニウムや鉄等の金属芯金３
上に、耐熱性を有し、かつ硬度の低いスポンジやシリコ
ーンゴム等の弾性層２３を設け、その表面にＰＦＡ、Ｐ
ＴＦＥ等の離型性の高い樹脂による被覆層２４を有して
いる。

【０００４】以上のような定着装置において、トナー像
２５を担持した記録材Ｐは、入口ガイド２６によって定
着ローラ１と加圧ローラ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。このとき、記録材
Ｐを搬送する方法として、図９（ａ）に示すように、記
録材Ｐの進行方向から見て中心部を基準に搬送を行う、
いわゆる中央基準の方法と、図９（ｂ）に示すように、
左右端どちらか一方を基準端として搬送を行う、いわゆ
る片側基準の搬送方法の二種の方法がある。このうち、
片側基準による場合は、中央基準に比べ横方向のレジス
トレーションが容易であるばかりでなく、温度検知を非
通紙領域（基準側）で行うことができ、検知素子当接部
での定着ローラ汚れ等が画像を汚すのを防止することが
できるという利点がある。

【０００５】このことを詳述すると、中央基準による通
紙の場合、定着ローラ１の非画像域に温度検知素子を配
置すると、小サイズの記録材を通紙した際に、通紙部と
非通紙部分の温度差が大きくなって、通紙部分の温度が
正確に検知できなかったり、あるいは、温度検知素子が
サーモスイッチ等の安全装置であった場合に、端部昇温
が大きすぎて誤断線するという不都合が生じる。このた
め、温度検知素子を中央付近に位置せざるを得ず、この
結果、クリーニング手段を持たない定着装置において
は、耐久により当接部で定着ローラ汚れや傷、トナーの
ボタ落ち等が生じ、画像が著しく劣化するものである。

【０００６】しかしながら、上述の片側基準の系におい
ては、大きなサイズも小さなサイズも記録材を同一基準
面で通紙するため、一方のヒータの配光分布を最大幅記
録材の定着性を確保できるようにした場合、小サイズの
記録材を連続通紙すると、通紙側と非通紙側、つまり定
着ローラの左右で熱の持ち出し量が大きく異なってしま
う。従って、著しい非通紙部昇温により定着装置にダメ
ージを生じさせないためには、定着ローラ１の横方向の
熱伝導性を良くしなければならず、このためには定着ロ
ーラの芯金肉厚を厚くする必要がある。しかし、これに
より、定着ローラの熱容量が増加するため、ウォーム・
アップの時間が長くなったりコストアップ等の不都合が
生じる。

【０００７】一方、ウォーム・アップ時間を短縮するた
めには、薄肉定着ローラを使用することが効果的である
が、薄肉化による横方向の熱伝導性劣化から、朝一番に
立ち上げた際の定着ローラ端部の温度上昇が通紙部中央
付近に比べて遅くなるため、端部の定着性が悪くなると
いう問題が生じる。また、朝一番に立ち上げた際に端部
の定着性を確保するために、両端のヒータ配光を上げた
場合、プリント時において熱の供給バランスが崩れ、最
大幅記録材通紙時でも端部の温度が中央よりも高くなる
ため、非通紙部昇温においては周辺部材の耐熱温度を超
えることになる。

【０００８】さらに、中央基準、片側基準のいずれの定
着装置においても、通紙速度を速くするに従い、ヒータ
４の発熱量を大きくしなければ、記録材Ｐによる熱の持
ち出し量（定着に必要な熱量）を補うことができなくな
り、薄肉定着ローラを使用する場合には、非通紙部昇温
は厳しい方向に進む。

【０００９】そこで、薄肉定着ローラを使用する場合、
図１０に示すように、定着ローラ１の内部４ａ、４ｂの
二本のヒータを設けることで、非通紙部昇温を抑えるこ
とが可能になる。ここで、定着ローラの肉厚は加圧力に
も依存するが、例として定着ローラ径３０ｍｍで加圧力
が１００Ｎの場合、定着ローラ材質がアルミニウムなら
１ｍｍ以下、鉄なら０．７ｍｍ以下が望ましい。図１０
は片側基準の定着装置の構成を示すが、小サイズの記録
材を通紙する場合は、４ａのヒータのみを駆動し、中間
サイズから最大サイズの記録材については、４ａ、４ｂ
のヒータをデューティー駆動することで最適な定着温度
を設定することができる。ここで、定着ローラ温度は温
度検知素子６により所定の温度に設定されている。

【００１０】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例によれば、図１０に示すような配光分布のヒー
タを二本使用する場合、片方のヒータが断線して他方の
ヒータのみが点灯した場合、もしくは温度検知素子６に
よる温度制御が不能となると、定着ローラ軸受部が耐熱
温度（エスベアＳＳ７６０：２３０℃、ＰＰＳ：２５０
℃）以上となり、定着ローラが大きなダメージを受ける
可能性がある。また、紙の巻き付きが生じた場合には、
発火等の危険性もある。そこで、このような発火等の重
大事故を防ぐためには、５ａ、５ｂのように定着ローラ
両端にヒータ４ａ、４ｂに対応した暴走防止装置を設け
る必要があるが、ヒータ増加分に加えヒータ駆動回路
（図示せず）、トライアック等電装部品のコストアップ
を生じるという問題点があった。

【００１１】本発明は、上記問題点を解決し、少ない個
数で確実な効果が得られる暴走防止装置を備えた熱定着
装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、未定着トナー像が表面に担持された記録材を挟持
する熱定着手段及び加圧手段と、該熱定着手段を加熱す
る複数の加熱源と、該熱定着手段の表面温度を検知する
温度検知手段と、上記各加熱源の暴走を停止する暴走防
止手段を備えた熱定着装置において、上記加熱源は、上
記熱定着手段の長手方向にて高発熱部と低発熱部を有
し、各加熱源の高発熱部が該長手方向全域に略交互に配
置されるように、各加熱源を組み合わせて配設したもの
であり、上記暴走防止手段は、各加熱源の高発熱部の接
合部分に対応する位置で、上記熱定着手段に対向させて
配設したことにより達成される。

【００１３】

【作用】本発明によれば、加熱源の高発熱部を分割して
配設しても、その分割点に暴走防止手段を配設すること
で、加熱源よりも少ない個数の暴走防止手段にて、いず
れの加熱源が暴走した場合でも、確実にその暴走を防止
する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１５】〈実施例１〉先ず、本発明の実施例１を図
１ないし図４に基づいて説明する。図１に片側基準の画
像形成装置に用いられる定着装置の構成図を示し、図２
にヒータセグメント配置と配光分布を示す。

【００１６】図１において１は定着ローラ、２は加圧ロ
ーラ、３は加圧ローラ芯金であり、定着ローラ１、加圧
ローラ２については上述の従来例で説明を行ったものと
同一の機能を有するもので説明は省略する。定着ローラ
１は肉厚０．８５ｍｍのアルミニウムを芯金とし、その
内部には、二本のヒータ４ａ、４ｂを設けており、これ
らのヒータは図２の１０ａ、１０ｂに示すようなセグメ
ント配置とヒータ配光１１ａ、１１ｂの組み合わせをと
っている。ここで、ヒータの電力は、７００Ｗのヒータ
を一本使うところを二本に振り分ける場合、４ａのヒー
タを４００Ｗ、４ｂのヒータを３００Ｗとして、その配
光分布は、低配光域を１００％としたとき１１ａの高配
光域を１５０％以上、１１ｂのピークは２００％以上と
した時、バランスの良い点灯を行うことができた。ま
た、二本のヒータの駆動は、小サイズ紙のプリント時に
おいて、１１ａのヒータ点灯率を１としたとき、１１ｂ
の点灯比率を表１に示すような場合とすることで、温度
検知素子６により非通紙域で温度制御を行った場合で
も、小サイズ紙プリント時の非通紙部昇温を２０℃以内
にすることができた。

【００１７】

【表１】

【００１８】ここで、安全対策として二本のヒータのう
ち、片方が暴走した場合の定着ローラ温度は図３に示す
ような温度分布となる。そこで、暴走防止装置５を二本
のヒータの高配光域のセグメントが接続する部分Ｔに配
置することで、４ａ、４ｂどちらのヒータが暴走した場
合でも発火等の重大事故を防ぐことが可能となる。ここ
で、接続部分Ｔは高配光域のセグメント端が連続するこ
とが望ましいが、空気中あるいは定着ローラの熱伝導を
考慮すると５ｍｍ程度セグメント端が離れる場合や重な
る場合も影響がないことが確められた。また、定着ロー
ラの芯金が厚くなった場合（３ｍｍ以上）、熱伝導性が
良くなるため、セグメントの接続状態の許容範囲が広が
るのはもちろんである。一本ヒータを用いた片側基準の
定着装置の構成は、暴走防止装置５及び温度検知素子６
を通紙域該に配設していたため、トナーの付着による画
像汚れやローラ傷の問題がないため、クリーニング手段
を除去することができた。そこで、二本ヒータの暴走防
止装置５を通紙域のＴの位置に設置する場合はもちろ
ん、非接触であることが望ましい。

【００１９】非接触の暴走装置の例として、定着ローラ
１とサーモスイッチの間隔を０．５ｍｍ±０．３ｍｍと
して、温調温度１９０℃に対して動作温度を２１０℃と
したとき、３３０℃±４０℃で動作するため、定着ロー
ラ１の熱伝導を考慮すると、実際のセグメント接続部分
Ｔの左右１０ｍｍが許容範囲となり、この場合定着ロー
ラ１上の最高温度は４００℃未満となって発火すること
がないことが確かめられた。但し、クリーニング手段を
有する定着装置の場合には、接触タイプの暴走防止装置
を使用することはもちろん可能である。

【００２０】また、最大通紙幅がＡ４あるいはＬｅｔｔ
ｅｒサイズの記録材を縦送りするような場合は、図１に
示す構成でも非通紙部昇温を防止することが可能である
が、最大通紙幅がＡ３サイズの場合、封筒や葉書等の小
サイズ紙、Ｂ５、Ａ４等の中間サイズの記録材について
は非通紙部昇温を防止することは困難であるため、図４
に示すように通紙域を三つに分割することが望ましい。
この場合、暴走防止装置の設置場所としてはＴ₁、Ｔ₂、
Ｔ₃が考えられるが、クリーニング手段を持たない場合
Ｔ₁、Ｔ₂の位置に非接触、あるいはＴ₁に非接触、Ｔ₃に
接触の暴走防止装置を配設することが望ましく、クリー
ニング手段を有する場合Ｔ₁とＴ₂、Ｔ₃のいずれかに接
触タイプの暴走防止装置を配設することで安全を確保す
ることが可能である。

【００２１】〈実施例２〉次に、本発明の実施例２を図
５及び図６に基づいて説明する。なお、実施例１との共
通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００２２】図５に中央基準の画像形成装置に用いられ
る定着装置の構成図を示し、図６にヒータセグメント配
置と配光分布を示す。

【００２３】図５において１は定着ローラ、２は加圧ロ
ーラ、３は加圧ローラ芯金であり、定着ローラ１、加圧
ローラ２については上述の従来例で説明を行ったものと
同一の機能を有するもので説明は省略する。定着ローラ
１の内部には、二本のヒータ４ａ、４ｂを設けており、
これらのヒータは図５の１０ａ、１０ｂに示すようなセ
グメント配置とヒータ配光１１ａ、１１ｂの組み合わせ
をとっている。定着ローラ１上に当接された温度検知素
子６により通紙域内の定着ローラ１の表面温度を一定温
度に制御する。このとき、温度検知素子６は通紙域中央
に当接することが望ましいが、最小サイズの通紙域内Ｓ
の範囲であれば、特に問題はない。また、サイズの異な
る記録材Ｐ₁、Ｐ₂等をプリントする場合には、二本のヒ
ータをデューティー駆動することにより、定着ローラ１
の表面温度を常に均一に保つことが可能となり、例えば
小サイズ紙Ｐ２を連続プリントするときの非通紙部昇温
の問題を解決できる。ヒータ４ａ、４ｂをそれぞれ７０
０Ｗ、６００Ｗとしたとき、各紙幅に対して表２に示す
デューティーでＯＮ／ＯＦＦすると良い結果が得られて
いる。

【００２４】

【表２】

【００２５】しかしながら、二本のヒータを用いた場
合、制御系の故障等により片方のヒータのみが暴走する
場合が考えられ、この問題を解決するためにはサーモス
イッチ等の暴走防止装置５をヒータの本数だけ配設しな
ければならないが、本発明によれば、暴走防止装置５を
二本のヒータ４ａ、４ｂのセグメントが接続する部分Ｔ
１あるいはＴ２の左右１０ｍｍの位置に配設すること
で、二本のヒータ４ａ、４ｂがそれぞれ片方だけＯＮに
なった場合でも、その暴走を検知して未然に発火等の重
大事故を防ぐことが可能となる。ここで、定着ローラ１
の表面をクリーニングする手段を持たない定着装置につ
いては、直接定着ローラ１表面に暴走防止装置５を当接
すると、トナーが暴走防止装置５に付着し、朝一番に立
ち上げ際にトナーにより定着ローラ表面を傷つけたり、
溶けたトナーが画像面を汚す等の問題を起こすため、暴
走防止装置５は非接触タイプのものが望ましい。しかし
ながら、定着ローラ１の表面をクリーニングする手段を
有する定着装置については、暴走防止装置５を直接定着
ローラ１表面に当接させることが可能である。

【００２６】〈実施例３〉次に、本発明の実施例３を図
７に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００２７】上述の中空金属定着ローラを内部からハロ
ゲンヒータで加熱する方式の定着装置に対して、定着ロ
ーラとしてセラミック等の絶縁体を基層とした定着ロー
ラ１’の内面にニクロム線やカーボンヒータ等の発熱体
を接着した、いわゆるヒートローラを用いた片側基準の
画像形成装置に用いられる定着装置の構成図を図７に示
す。この構成においては、ハロゲンヒータを用いた定着
装置よりも簡単にヒータを分割できるため、記録材サイ
ズに合わせて細かなヒータ設定が可能である。図７に分
割例を示す。ここでは、封筒、Ｃ５、Ｂ５、Ａ４と四つ
のサイズの記録材に対して定着ローラ表面のヒータを四
分割した例を示す。１３ａから１３ｄはそれぞれＡから
Ｄまでの領域の発熱線の片側端電極の接点を示し、１４
は四つの発熱線のコモン電極接点を示す。これらの接点
はカーボンチップ等の摺動接点で定着ローラが回転して
いる間は必ず接触しているものとする。また、四つの発
熱線は互いに絶縁されており、交差部分でショートとな
いようにする。これらの四つのヒータの暴走に対してＴ
₁とＴ₂の二つの位置に暴走防止装置を置くだけでヒータ
の暴走を防止できるためコスト的に有利である。

【００２８】なお、上記実施例では、ローラを用いた熱
定着装置について説明したが、耐熱性フィルムの一面側
に加熱体を、他面側に記録材を密着させ、上記耐熱性フ
ィルムを介してヒータのエネルギーを記録材に付与する
方式の定着装置においては、ヒータの分割が容易にでき
るため、各ヒータの暴走防止装置もヒータの増加に伴っ
て増加する。しかしながら、本発明によれば、ヒータの
接続部分に暴走防止装置を配設することにより、三分
割、あるいは四分割でも二つの暴走防止装置を配設する
だけで良く、コスト的に有利である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱源の高発熱部を分割することにより、小サイズ紙を
連続通紙する際に問題となる非通紙部昇温を少なくする
ことができ、さらに、加熱源の高発熱部の分割部分に暴
走防止手段を配設することにより、加熱源の増加による
コストアップを抑え、かつ安全を確保することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における定着装置の概略構成
を示す図である。

【図２】図１装置における各ヒータの配光とセグメント
配置を示す図である。

【図３】図１装置における各ヒータが暴走したときの定
着ローラの表面温度を示す図である。

【図４】記録材サイズが大きい場合に図１装置のヒータ
構成を三分割した例を示す図である。

【図５】本発明の実施例２における定着装置の概略構成
を示す図である。

【図６】図５装置における各ヒータの配光とセグメント
配置を示す図である。

【図７】本発明の実施例３における定着装置の概略構成
を示す図である。

【図８】従来の定着装置の縦断面図である。

【図９】（ａ）は中央基準、（ｂ）は片側基準の記録材
搬送方法を示す図である。

【図１０】従来の定着装置の構成図である。

【符号の説明】

１定着ローラ（熱定着手段）２加圧ローラ（加圧手段）４ヒータ（加熱源）５暴走防止装置（暴走防止手段）６温度検知素子（温度検知手段）Ｐ記録材Ｔ暴走防止装置設置位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本典夫東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者大久保正晴東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者弓納持貴康東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者長谷川浩人東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未定着トナー像が表面に担持された記録
材を挟持する熱定着手段及び加圧手段と、該熱定着手段
を加熱する複数の加熱源と、該熱定着手段の表面温度を
検知する温度検知手段と、上記各加熱源の暴走を停止す
る暴走防止手段を備えた熱定着装置において、上記加熱
源は、上記熱定着手段の長手方向にて高発熱部と低発熱
部を有し、各加熱源の高発熱部が該長手方向全域に略交
互に配置されるように、各加熱源を組み合わせて配設し
たものであり、上記暴走防止手段は、各加熱源の高発熱
部の接合部分に対応する位置で、上記熱定着手段に対向
させて配設したことを特徴とする熱定着装置。