JPH08123230A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒータに対して敏感に温度変化の現われる構
成であっても、端部での熱の損失を補償できるととも
に、各種サイズのシートを通紙した場合の奪熱作用に対
して最も効率的に温度制御を行う定着装置を提供する。 【構成】 加熱ローラ５が最大通紙サイズよりもほぼ１
割増しの長さを有し、加熱ローラ５の軸線方向に沿った
ローラ中央域を加熱する第１ヒータ１とローラ両端部域
を加熱する第２ヒータ２とを備え、第１ヒータ１のロー
ラ中央域での単位長さ当たりの発熱量が第２ヒータ２の
ローラ端部域でのそれに等しく、第１ヒータ１で加熱さ
れるローラ中央域と第２ヒータ２で加熱されるローラ端
部域の配分が７：３〜６：４の比率に構成され、ローラ
の略中央及び第２ヒータで加熱されるローラ端部域のほ
ぼ中央のそれぞれにローラ温度を検知する第１、第２サ
ーミスタ３、４が配置され、これら第１、第２サーミス
タの信号がそれぞれ第１、第２ヒータの駆動を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アナログ複写機、デジ
タル複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の画像形
成装置に関し、特にその定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】良く知られた画像形成装置の画像形成プ
ロセスの原理では、帯電チャージャにより一様帯電され
た感光体表面に、画像情報に関する露光が行われ、それ
によって感光体表面に静電潜像が形成され、この静電潜
像をトナーで現像して、転写部でシートに転写して、こ
の未定着トナー像を担持したシートを定着装置に搬入し
て、加熱ローラとこれに圧接された加圧ローラとの間に
挾持して、定着処理するようになっている。

【０００３】一方、画像情報を記録するシートについて
は従来からＡ列、Ｂ列、レター列、更には不定形サイズ
等と種々存在している。これらのいずれのサイズのシー
トが用いられても、画像記録が確実に行われなければな
らず、そのために各画像形成プロセスにおいて、いろい
ろな提案がなされている。

【０００４】定着プロセスに用いられる定着装置として
は、単一の加熱手段により加熱ローラへの加温がなされ
るタイプのものが従来広く用いられていたが、当該加熱
手段の軸方向長さを通紙可能な最大シートサイズに合わ
せて決めるようにすると、小サイズ通紙時に、その非通
紙域の奪熱が通紙域に比べて小さいので、温度制御のた
めのセンサを当該非通紙域に配置したものでは、定着の
ための熱量が不足して定着不良を生じ、また常に通紙域
になる範囲にセンサを配置したものでは、非通紙域の加
熱ローラの温度が適正範囲を越えて上昇し、トナーのオ
フセットやローラ表面の離型層を破壊したり、軸受の焼
き付け等の不具合を生じていた。そのため、例えば特公
昭６０−３４７５３号公報では、ヒータ部を複数にし
て、これらを互いに独立制御し、加熱ローラ表面の温度
の均一化を図ることが提案されているが、昨今のローラ
の薄肉化がすすんだ装置にはそぐわない構成となってし
まった。そこで、肉厚３ｍｍ以下でアルミニウム等から
なる薄肉ローラのようにヒータに対して敏感に温度変化
の現われる構成の定着装置でも、安定した温度分布を得
ることができるための提案が数多く行われている。

【０００５】例えば特開平３−１９２２８７号公報で
は、シートのサイズが小さく、加熱ローラの端部にシー
トが通紙されない部分を生じても、この部分に対応する
加熱ローラ内のヒータの外方を遮断部材で覆い、このヒ
ータからの熱が加熱ローラの非通紙部に伝わらないよう
にすることが提案されている。これにより、加熱ローラ
のシートが通紙される部分の外表面温度が定着に適した
温度に制御されても、シートによる温度降下がない非通
紙部が高温になることがなく、加熱ローラの長手方向外
表面温度を定着に適した均一な温度分布に維持すること
ができるとするのである。

【０００６】しかしながら、特開平３−１９２２８７号
公報に開示の技術では、加熱ローラの内部にヒータの他
に、移動制御される遮断部材を配設しなければならず、
装置全体の小型化に伴う加熱ローラの小径化にはマイナ
スに作用せざるをえない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで例えば特開平３
−１８５４８２号に開示の技術では、加熱ローラの両端
部における発熱量が中央部よりも大きい第１ヒータと、
加熱ローラの中央部における発熱量が両端部よりも大き
い第２ヒータとを備え、ヒータ駆動制御手段の設定を、
第１ヒータへの通電を通紙時及び非通紙時に行い、第２
ヒータへの通電を通紙時のみに行うようにすることで、
非通紙時においては、第１ヒータを通電することによ
り、両端部における支持部での熱の損失を補償して加熱
ローラ上の温度分布を均一とし、通紙時においては、第
２ヒータに追加的に通電することにより、シートにより
熱を奪われても加熱ローラ上の温度分布が均一になるよ
うにしている。

【０００８】同様に特開平４−２４０６８３号公報で
も、加熱ローラの熱源を、加熱ローラの軸方向に沿って
発生熱量分布が異なり、選択的にいずれか１つが使用さ
れる棒状の２本の第１、第２ヒータから構成することが
開示されている。このような構成により、所定サイズの
シートの連続定着処理枚数に応じて、第１、第２ヒータ
を切り替えるようにし、定着ローラの軸方向温度の均一
化が図られている。

【０００９】これらは、２本の並列するヒータにおける
軸方向での発熱量に変化をもたせ、作動時と待機時での
それぞれの温度分布を均一化するものであるが、特開平
３−１８５４８２号公報開示の技術では、温度制御のた
めのサーミスタを加熱ローラ端部に配置するだけなの
で、定着装置としの温度制御は一括で行われており、シ
ートサイズの違いによるローラの長手方向での温度変化
に細かく対応することは困難である。また特開平４−２
４０６８３号公報開示の技術では、発生熱量分布が異な
る２本のヒートのいずれかだけを選択的に使用するとい
うものなので、ローラの長手方向での温度変化に対する
調整がゆっくりとならざるをえない。

【００１０】そこで本発明は、このように従来提案され
てきた技術に鑑み、肉厚３ｍｍ以下でアルミニウム等か
らなる薄肉ローラのようにヒータに対して敏感に温度変
化の現われる構成の定着装置であっても、端部での熱の
損失を補償できるとともに、各種サイズのシートを通紙
した場合の奪熱作用に対して最も効率的に温度制御を行
い、安定した温度分布が得られる定着装置を提供するこ
とを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にしたがい、加熱ローラが、最大通紙サイズ
よりもほぼ１割増しの長さを有しており、熱源が加熱ロ
ーラの軸線方向に沿ったローラ中央域を加熱する第１ヒ
ータとローラ両端部域を加熱する第２ヒータとからな
り、第１ヒータのローラ中央域での単位長さ当たりの発
熱量が第２ヒータのローラ端部域での単位長さ当たりの
発熱量に等しく、第１ヒータで加熱されるローラ中央域
と第２ヒータで加熱されるローラ端部域の配分が７：３
〜６：４の比率に構成され、ローラの略中央及び第２ヒ
ータで加熱されるローラ端部域のほぼ中央のそれぞれに
ローラ温度を検知する第１検知手段と第２検知手段が配
置され、これら第１検知手段及び第２検知手段の信号が
それぞれ第１ヒータ及び第２ヒータの駆動を制御するよ
うに構成される。

【００１２】第１検知手段と第２検知手段はそれぞれ第
１ヒータと第２ヒータの駆動を制御するもので、それぞ
れの主動作の中央域に配置されるので、第１ヒータで加
熱されるローラ中央域と第２ヒータで加熱されるローラ
端部域の配分が８：２程度になると、第２検知手段によ
る検知温度がローラ端部の熱損失作用に大きく影響され
て、立ち上がり時には適正温度が検知されるまでの時間
がかかることとなり、また第１ヒータでカバーされる範
囲が広くなるために、連続定着処理されるシートのサイ
ズが小さいものから大きなものに変更された場合に、当
該大きなサイズのシート両端に過剰の熱量が与えられる
問題を発生する。

【００１３】また第１ヒータと第２ヒータによるそれぞ
れの加熱配分を５：５程度にすると、例えば最大通紙サ
イズがＡ３縦（２９７ｍｍ）である定着装置では、加熱
ローラの長さが３２０〜３３０ｍｍとなり、第２検知手
段が、次に大きな通紙サイズであるＢ４縦（２５７ｍ
ｍ）の端縁にかかる位置に配置されることとなり、この
ようなＢ４縦又はＢ５横の通紙を繰り返した後にＡ３縦
又はＡ４横シートを通紙すると、Ｂ列シートでは非通紙
域であった範囲の温度が上がり過ぎて、Ａ列シートの両
端にオフセットが生じた。

【００１４】第２ヒータのローラ中央域に相当する部分
における発光強度はローラ端部域での発光強度の５〜２
０％に制限されているのが好適である。

【００１５】第２ヒータのローラ端部加熱域が第１ヒー
タのローラ中央加熱域と少なくとも部分的に重複するこ
とも、好都合である。

【００１６】第２制御手段における立ち上がり時のコピ
ー可能信号を発するための所定温度が、第１制御手段に
おける当該温度よりも低くなっているのが良い。

【００１７】第１制御手段と第２制御手段のそれぞれの
接続部が、互いに形状的又は／及び色彩的に相違してい
れば、好ましい。

【００１８】

【実施例】本発明の詳細を、図に示された実施例に基づ
いて、以下に説明する。

【００１９】図１に本発明に係る定着装置の加熱ローラ
部分の構成を示す。それぞれが例えば赤外線ハロゲンヒ
ータであるメインである第１ヒータ１とサブである第２
ヒータ２とが、加熱ローラ５の軸線方向に平行して内蔵
されている。第１ヒータのコイル部分の長さは２１０ｍ
ｍあり、第２ヒータのコイル部分は、その両端でそれぞ
れ５５ｍｍの長さを有している。例えば、ヒータの総出
力を１０００Ｗとすると、各ヒータのコイル部分での単
位長さ当たりの発熱量が等しいので、第１ヒータ分が６
５６Ｗで第２ヒータ分が３４４Ｗとなり、また図２に示
されるように各ヒータの発光分布でも同じく等しい発光
度を呈する。加熱ローラ５表面の中央部には第１サーミ
スタ３が配置され、第２ヒータ２で加熱されるローラ端
部域の中央部には第２サーミスタ４が配置され、それぞ
れのサーミスタ３、４が第１ヒータ１、第２ヒータ２の
ＯＮ／ＯＦＦ制御をそれぞれ行う。

【００２０】第１サーミスタ３のコネクタ６には２ピン
タイプのものが使用され、第２サーミスタ４のコネクタ
７には図１（ｂ）に示されるように３ピンタイプのもの
が使用されていて、サーミスタの配線ミスを防ぐように
なっている。各コネクタの形状を異ならせたり、配色を
変えるようにしてもよい。このように配線ミスを防ぐこ
とで、第１ヒータのローラ中央域での単位長さ当たりの
発熱量と、第２ヒータのローラ端部域での単位長さ当た
りの発熱量とを等しくすることが確保される。

【００２１】第２ヒータ２は、加熱ローラ５の両端のみ
を加熱し、したがって当該部分でのみ発光を要し、した
がって図１（ａ）に示されるように、当該範囲でワイヤ
をコイル状に形成し、非発光部である中央域は発光しな
いことを理想とする。しかしながら、コスト的な観点か
ら、また直線ワイヤ部のたわみを制限するために、図３
に示されるように、第２ヒータ２の発光部たるコイル部
８の他に、直線ワイヤ部に対して局部的にコイル状の保
持部９を形成し、図３（ｂ）に示されるように、当該保
持部９を固定具１０で支持して、直線ワイヤ部を固定す
る。その際、このコイル状保持部９は発光し、発熱する
が、コイル部８の発光程度に比して２０％程度、場合に
よっては２０％を越えてもよいが非発光域全体として５
〜２０％に抑えることで、ヒータの効率を極度に落とさ
ずに済む。この状態での発光分布例を図４に示す。

【００２２】なお、加熱ローラの端部域の温度上昇は、
熱損失のために中央域よりも鈍くなる傾向があるので、
予め端部域の制御温度と中央域の制御温度とを異ならせ
るようにしてもよい。例えば、端部制御温度を１７５℃
とし、中央制御温度を１８５℃として、立ち上がり時間
の短縮を図り、また小サイズコピー時の端部の温度上昇
を抑えるようにする。

【００２３】立ち上がり時の時間短縮を図るためには、
上記制御温度の調整の他に、上記ヒータの出力配分のま
まで、第１ヒータ１の発光長さを例えば２６０ｍｍと
し、第２ヒータ２の端部発光部と重なるようにしてもよ
い。この状態での発光分布を図５に示す。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に記載の定着装置によれば、加
熱ローラが、最大通紙サイズよりもほぼ１割増しの長さ
を有しており、熱源が加熱ローラの軸線方向に沿ったロ
ーラ中央域を加熱する第１ヒータとローラ両端部域を加
熱する第２ヒータとからなり、第１ヒータのローラ中央
域での単位長さ当たりの発熱量が第２ヒータのローラ端
部域での単位長さ当たりの発熱量に等しく、第１ヒータ
で加熱されるローラ中央域と第２ヒータで加熱されるロ
ーラ端部域の配分が７：３〜６：４の比率に構成され、
ローラの略中央及び第２ヒータで加熱されるローラ端部
域のほぼ中央のそれぞれにローラ温度を検知する第１検
知手段と第２検知手段が配置され、これら第１検知手段
及び第２検知手段の信号がそれぞれ第１ヒータ及び第２
ヒータの駆動を制御するように構成されているので、例
え肉厚が３ｍｍ以下の薄肉ローラのようにヒータに対し
て敏感に温度変化が現われる構成のものであっても、端
部での熱の損失を補償しながら、各種サイズのシートを
通紙した場合の奪熱作用に対する温度制御を最も効率的
に行うことができ、常に安定した温度分布が提供され
る。

【００２５】請求項２に記載の定着装置によれば、第２
ヒータのローラ中央域に相当する部分における発光強度
がローラ端部域での発光強度の５〜２０％に制限されて
いるので、コスト的に有利で量産性を高めることが可能
となる。第２ヒータのローラ中央域の発光を全く抑えよ
うとするには、当該非発光域に発光域よりも線径の太い
ものを使用する等の必要があるが、そのような構成では
その溶着部が不安定となりがちで、ヒータのＯＮ／ＯＦ
Ｆで断線する場合があり、所定の寿命まで持たない場合
がままあり、信頼性の劣るものとなりがちであり、また
非発光域を純粋に直線状に形成することで、ヒータラン
プ管内での遊びも大きくなるなどの問題があったが、ロ
ーラ中央域を局部的にコイル状にしてローラ端部域での
発光強度の５〜２０％に調整することでこれらの問題を
解消できた。

【００２６】請求項３に記載の定着装置によれば、第２
ヒータのローラ端部加熱域が第１ヒータのローラ中央加
熱域と少なくとも部分的に重複しているので、立ち上が
り時に熱損失の大きなローラ両端部での加温上昇率を高
め、立ち上がり時間の短縮を図ることができる。

【００２７】請求項４に記載の定着装置によれば、第２
制御手段における立ち上がり時のコピー可能信号を発す
るための所定温度が、第１制御手段における当該温度よ
りも低くなっているので、立ち上がり温度の時間を短縮
でき、また待機時の省電力化を図ることができ、更には
通紙時でも第２ヒータの通電時間を短くすることがで
き、同じく省電力化できる。

【００２８】請求項５に記載の定着装置によれば、第１
制御手段と第２制御手段のそれぞれの接続部が、互いに
形状的又は／及び色彩的に相違しているので、出力配分
を誤ることがなく、所望の発光強度を確保でき、配線ミ
スによる不具合、最悪の場合には発火事故等を未然に防
ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の概略図で、（ａ）は全
体図、（ｂ）は特に連結部の詳細を示すものである。

【図２】図１の構成における発光分布を示す図である。

【図３】第２ヒータの部分図で、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は断面図である。

【図４】コスト的に優れた第２ヒータを用いた場合の発
光分布を示す図である。

【図５】第１ヒータと第２ヒータのそれぞれの発光域が
重複する様子を示す発光分布図である。

【符号の説明】

１ 第１ヒータ ２ 第２ヒータ ３ 第１サーミスタ ４ 第２サーミスタ ５ 加熱ローラ ６、７ コネクタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に熱源を有する加熱ローラと、当該
   加熱ローラに圧接する加圧ローラと、加熱ローラの表面
   温度を検知する検知手段と、当該検知手段からの信号に
   基づき熱源の駆動を制御する制御手段とを有する定着装
   置において、 前記加熱ローラが、最大通紙サイズよりもほぼ１割増し
   の長さを有しており、 前記熱源が加熱ローラの軸線方向に沿ったローラ中央域
   を加熱する第１ヒータとローラ両端部域を加熱する第２
   ヒータとからなり、第１ヒータのローラ中央域での単位
   長さ当たりの発熱量が第２ヒータのローラ端部域での単
   位長さ当たりの発熱量に等しく、第１ヒータで加熱され
   るローラ中央域と第２ヒータで加熱されるローラ端部域
   の配分が７：３〜６：４の比率に構成され、 ローラの略中央及び第２ヒータで加熱されるローラ端部
   域のほぼ中央のそれぞれにローラ温度を検知する第１検
   知手段と第２検知手段が配置され、これら第１検知手段
   及び第２検知手段の信号がそれぞれ第１ヒータ及び第２
   ヒータの駆動を制御するようになっていることを特徴と
   する定着装置。
2. 【請求項２】 第２ヒータのローラ中央域に相当する部
   分における発光強度がローラ端部域での発光強度の５〜
   ２０％に制限されていることを特徴とする請求項１に記
   載の定着装置。
3. 【請求項３】 第２ヒータのローラ端部加熱域が第１ヒ
   ータのローラ中央加熱域と少なくとも部分的に重複する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 第２制御手段における立ち上がり時のコ
   ピー可能信号を発するための所定温度が、第１制御手段
   における当該温度よりも高いことを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 【請求項５】 第１制御手段と第２制御手段のそれぞれ
   の接続部が、互いに形状的又は／及び色彩的に相違する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の
   定着装置。