JPH09311571A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置において、被加熱材の通過により低
下した通紙部領域の温度を積極的に上昇させ、非通紙部
領域の温度と同一にする。 【解決手段】 内側に熱源１を有する定着ローラ２と、
該定着ローラ２に圧接するように設置され、該定着ロー
ラの回転と協働して回転する加圧ローラ３とからなる。
被加熱材３を前記定着ローラ２と前記加圧ローラ３との
間に圧接加熱しながら通過させて、記録紙５とのトナー
像を記録紙５に定着させる。定着装置の直前に熱源６を
有する加熱ローラ７と加圧ローラ８からなる加熱装置を
設置し、該加熱ローラ７と、該加圧ローラ８の間を被加
熱材５を通過させてから定着装置を通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着装置、より詳
細には、複写機，ＦＡＸ，電子写真プリンタ等の電子写
真記録装置において、紙等の記録材面上に形成された加
熱溶融性のトナーからなる画像を加熱して永久固着画像
として記録材面上に定着する加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置において
は、感光体から紙に静電転写されたトナーが簡単にはが
れ落ちるので、トナーを加熱あるいは加圧することによ
り、紙に永久的に固着させることが必要となる。この工
程は定着プロセスと呼ばれている。定着には様々な方法
があるが、そのうちで、熱ローラ定着方式が、熱効率が
高く安全である等の理由で最も広く使われている。これ
は、２つのローラを圧接し、そのうちの少なくとも一方
のローラを加熱し、この２つのローラの圧接部分（ニッ
プ部）に未定着トナー像支持体（紙やＯＨＰシートな
ど）を通過させることにより、未定着トナーを加熱し支
持体に定着させる方式である。２つのローラのうち一方
を加熱する場合、加熱する方のローラを定着ローラと呼
び、他方のローラを加圧ローラと呼ぶ。定着ローラの内
部には、ハロゲンランプあるいは電気ヒータ等の熱源
が、定着ローラの軸方向に内装されている。定着ローラ
の外側表面には、温度センサが取り付けられており、ニ
ップ部の温度が定着に適した温度に維持されるように、
熱源への電力供給量が制御される。

【０００３】従来、このような加熱定着装置において
は、軸方向の温度分布を均一にすることが困難であっ
た。すなわち、小サイズ被加熱材が通過する領域（通紙
部領域）では、被加熱材（未定着トナー像支持体および
その支持体上の未定着トナー）の加熱のために熱が消費
されるが、非通紙領域では、被加熱材の加熱に熱が消費
されないので蓄熱し、この非通紙部領域のニップ部の温
度が、通紙領域のニップ部の温度よりも高くなってしま
う（端部温度上昇）。このため、小サイズ被加熱材を連
続通紙した後に大サイズ被加熱材を通紙した場合（例え
ば、Ａ４サイズの用紙を連続通紙した後、Ａ３サイズの
用紙を通紙する場合）、大サイズ被加熱材に定着ムラや
シワが発生したり、未定着トナー像の非通紙部領域に対
応した部分のトナーが溶けすぎて定着ローラに付着し被
加熱材の表面を汚す（この現象をホットオフセットと呼
ぶ）などの問題が生じていた。

【０００４】軸方向の温度分布を均一にすることによっ
て、このような問題を解決することを目指す従来技術に
は、次のようなものがある。 １．過昇温している非通紙部領域を冷却することによ
り、軸方向の温度分布を均一にする。 ２．定着ローラの熱容量を大きくすることにより、非通
紙部領域の温度上昇を抑える。 ３．定着ローラの熱伝導率を高くすることにより、ある
いは、定着ローラに熱伝導率の高い物体を当接させるこ
とにより、軸方向の温度分布を均一にする。 ４．定着ローラの軸方向の加熱幅あるいは加熱位置が異
なるヒータを複数個設けて、各ヒータを個別に制御する
ことにより、軸方向の温度分布を均一にする。あるい
は、１個のヒータの長手方向の発熱量を変化させること
により、軸方向の温度分布を均一にする。あるいは、１
個のヒータの発熱部分の幅を切り替えられるようにする
ことにより、軸方向の温度分布を均一にする。 ５．ヒータに高温になるほど抵抗が下がる特性を持たせ
る。 ６．非加熱材の幅に応じて制御温度を変える。 ７．定着ローラの軸方向に沿って熱容量や熱伝導率を変
化させる。 ８．ヒータに熱遮蔽部材を併設して、その遮蔽部材の位
置を制御することにより、定着ローラの加熱位置を変え
て、軸方向の温度分布を均一にする。 ９．定着ローラをカバーで覆うことにより、定着ローラ
からの放熱を制御する。 １０．小サイズの被加熱材の通紙部位置を変化させるこ
とにより、定着ローラの軸方向の特定のみが熱を奪われ
ることを防ぐ。

【０００５】これらの各方法には、それぞれ一長一短が
ある。これらのうち、１の過昇温した非通紙部領域を冷
却する方法は、比較的簡単な機構で実現でき、コストも
少なくてすむ。冷却方法には、空冷する方法と、定着ロ
ーラに放熱部材を当接させる方法とが提案されている。
この方式の従来技術としては、次のものがある。

【０００６】１）特開平６−２５０５４０号公報 アルミニウム等で形成した熱伝達部材を加圧ローラに当
接させ、該加圧ローラ長手方向の熱伝導性を向上させて
通紙部と非通紙部の温度差を減少させる。 ２）特開平５−１０７９８３号公報 加圧ローラの長手方向に併設した多数の小ファンの駆動
を調節しながら、過剰加熱部分を空冷する。 ３）特開平４−１２３８３号公報 ファンとダクトを有し、定着ローラの両端部近傍の空気
を吸引、あるいは，外気を両端部近傍に排出することに
より冷却する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、定着装
置においては、非通紙領域のニップ部の温度が通紙部領
域のニップ部の温度よりも高くなってしまい、軸方向の
温度が不均一になるという問題があるが、特開平６−２
５０５４０号公報に記載の発明は、定着ローラではな
く、加圧ローラに高熱伝達部材を圧接させており、定着
ローラに圧接するよりも効果が少ない。また、フィルム
定着に関するものである。特開平５−１０７９８３号公
報及び特開平４−１２３８３号公報に記載の発明は、フ
ァンを用いて冷却しており、低下した温度を上昇させる
本方式とは、基本的に異なる。

【０００８】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、被加熱材の通過により低下した通紙部領域
の温度を積極的に上昇させ、非通紙部領域の温度と同一
にするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内側
に熱源を有する定着ローラと、該定着ローラに圧接する
ように設置され、該定着ローラの回転と協働して回転す
る加圧ローラとからなり、被加熱材を前記定着ローラと
前記加圧ローラとの間に圧接加熱しながら通過させる定
着装置において、前記定着装置の直前に加熱ローラと加
圧ローラからなる加熱装置を設置し、該加熱ローラと該
加圧ローラの間を被加熱材を通過させてから定着装置を
通過させることを特徴としたものである。

【００１０】請求項２の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記加圧ローラの回転と協働して回転圧接して、前記加
圧ローラを加熱する加熱ローラを有することを特徴とし
たものである。

【００１１】請求項３の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記定着ローラを外部から加熱する加熱ランプと熱遮蔽
板を備えたことを特徴としたものである。

【００１２】請求項４の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記加圧ローラを外部から加熱する加熱ランプと熱遮蔽
板を備えたことを特徴としたものである。

【００１３】請求項５の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記定着ローラと前記加圧ローラを外部から加熱する加
熱ランプと熱遮蔽板を備えたことを特徴としたものであ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１は、本発明の一実施例を説明するため
の要部側面図、図２は、斜視図で、図中、１は定着ロー
ラを加熱するための熱源、２は定着ローラである。熱源
１は、ハロゲンランプ等からなり、定着ローラの軸方向
に定着ローラの全長とほぼ等しい長さで配設されてお
り、定着ローラの内面を軸方向に均一に加熱できるよう
になっている。３は加圧ローラであり、図示していない
圧接機構により定着ローラ２に圧接されている。４は非
加熱材５（トナーの乗ったコピー用紙）をニップ部Ｎへ
導く用紙入口ガイドである。定着ローラ２の表層部は、
トナーが付着しないようにテフロン等の滑らかな材料で
構成し、表層部以外はアルミニウムで構成し、熱源から
の熱が速やかに伝わるようにする。ただし、アルミニウ
ムに限らず、熱伝導率が高くかつ軸方向に変形しないだ
けの硬度を持つ材料であれば他の材料でもかまわない。
加圧ローラ３の表層部は、シリコンゴム等の弾性を有す
る材料で構成し、表層部以外は定着ローラと同様であ
る。

【００１５】７は加熱ローラ、６はハロゲンランプ等の
加熱源で、加熱ローラ７の表層部はトナーが付着しない
ようにテフロン等の材料で構成し、表層部以外はアルミ
ニウムで構成し、熱源からの熱が速やかに伝わるように
する。ただし、アルミニウムに限らず、熱伝導率が高く
かつ軸方向に変形しないだけの硬度を持つ材料であれば
他の材料でもかまわない。被加熱材５は、定着装置（定
着ローラ２と加圧ローラ３からなる）に挿入される直前
に加熱装置（加熱ローラ７と加圧ローラ８からなる）に
挿入され、加熱される。加熱ローラ７の温度は、定着ロ
ーラ２の温度より若干低く設定しておき、加熱装置で定
着工程が行われないようにする。定着装置の前に加熱装
置を通すことにより、被加熱材５は高温になってから定
着装置に挿入されるので、定着装置から熱を奪うことが
無く、定着装置の長手方向の温度もほぼ均一に保たれ
る。この方式は、加熱ローラ７と加圧ローラ８とによ
り、被加熱材を挟んで加熱するので、少ないエネルギー
で効率よく予備加熱できる。

【００１６】（実施例２）図３は、本発明の他の実施例
を説明するための要部斜視図で、この実施例は、小サイ
ズ被加熱材のサイズと同じ長さの加熱ローラを加圧ロー
ラに圧接することにより、小サイズ被加熱材を連続的に
ニップ部に通過させた場合の温度低下を補うものであ
る。図３において、２１は加圧ローラ３に圧接して設け
た加熱ローラである。加熱ローラ２１は、加圧ローラ３
の回転に従動して回転するようにしておく。加熱ローラ
２１の長さは、小サイズ被加熱材がニップ部を通過する
時のサイズと同じにし、加熱ローラ２１の内部には、ハ
ロゲンランプ２２等が設置され、加圧ローラ３より多少
高温に保つようにする。小サイズ被加熱材が連続通過す
ると、そのニップ部だけ温度が低下するが、その低下を
加熱ローラ２１で補う。加熱ローラ２１の表層部以外は
アルミニウムで構成し、熱が伝わりやすくする。ただ
し、アルミニウムに限らず、熱が伝わりやすく、軸方向
に変形しないだけの硬度を持つ材料であれば他の材料で
もかまわない。

【００１７】（実施例３）図４は、本発明の他の実施例
を説明するための要部側面図、図５は、斜視図で、図
中、５１は定着ローラ２の通紙部領域を加熱するハロゲ
ンランプ等の加熱ランプである。加熱ランプ５１の長さ
は、小サイズ被加熱材がニップ部を通過するときのサイ
ズと同じにする。５２は熱遮蔽板であり、定着ローラ２
の方向にある幅の開口部５３を有し、他は加熱ランプ５
１を囲むようになっている。小サイズ被加熱材が連続通
過すると、そのニップ部だけ温度低下するが、その低下
を加熱ランプ５１で補い、定着装置の長手方向の温度を
ほぼ均一に保つ。

【００１８】（実施例４）図６は、本発明の他の実施例
を説明するための要部側面図で、図中、６１は加圧ロー
ラ３の通紙部領域を加熱するハロゲンランプ等の加熱ラ
ンプである。加熱ランプ６１の長さは、小サイズ被加熱
材がニップ部を通過するときのサイズと同じにする。６
２は熱遮蔽板であり、加圧ローラ３の方向にある幅の開
口部６３を有し、他は加熱ランプ６１を囲むようになっ
ている。小サイズ被加熱材が連続通過すると、そのニッ
プ部だけ温度低下するが、その低下を加熱ランプ６１で
補い、定着装置の長手方向の温度をほぼ均一に保つ。実
施例３に比較してこの方式の場合は、加熱ランプで加熱
された空気流によっても加圧ローラを加熱できるので、
実施例３の場合よりも少ないエネルギーで端部温度上昇
を低減できる。

【００１９】（実施例５）図７は、本発明の更に他の実
施例を説明するための要部側面図で、図中、７１，７３
はそれぞれ定着ローラ２の通紙部領域を加熱するハロゲ
ンランプ等の加熱ランプと熱遮断板である。７２，７４
はそれぞれ加圧ローラ３の通紙部領域を加熱するハロゲ
ンランプ等の加熱ランプと熱遮断板である。加熱ランプ
７１，７２の長さは、小サイズ被加熱材がニップ部を通
過するときのサイズと同じにする。７３，７４は熱遮蔽
板であり、定着ローラ２と加圧ローラ３の方向にある幅
の開口を有し、他は加熱ランプ７１，７２を囲むように
なっている。小サイズ被加熱材が連続通過すると、その
ニップ部だけ温度低下するが、その低下を加熱ランプ７
１，７２で補い、定着装置の長手方向の温度をほぼ均一
に保つ。この方式は、実施例３，４に比較してより効果
的にローラの通紙部領域を加熱できる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明は、内側に熱源を有する
定着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置さ
れ、該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラ
とからなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ロー
ラとの間に圧接加熱しながら通過させる定着装置におい
て、前記定着装置の直前に加熱ローラと加圧ローラから
なる加熱装置を設置し、該加熱ローラと該加圧ローラの
間を被加熱材を通過させてから定着装置を通過させるの
で、定着装置に被加熱材を通過させる直前に加熱装置に
通過させ、あらかじめ被加熱材の温度を高温にしてから
定着装置に通過させることにより、定着装置の通紙部領
域の温度低下を防止し、長手方向の温度を均一にするこ
とができる。

【００２１】請求項２の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記加圧ローラの回転と協働して回転圧接して、前記加
圧ローラを加熱する加熱ローラを有するので、温度低下
した加圧ローラの通紙部領域の温度を、加熱ローラによ
り補うことができる。

【００２２】請求項３の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記定着ローラを外部から加熱する加熱ランプと熱遮蔽
板を備えたので、被加熱材が通過することにより発生す
る定着装置の温度低下を、熱遮蔽板を備えた加熱ランプ
からの熱を定着ローラに与えることにより補い、定着装
置の長手方向の温度を均一化することができる。

【００２３】請求項４の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記加圧ローラを外部から加熱する加熱ランプと熱遮蔽
板を備えたので、被加熱材が通過することにより発生す
る定着装置の温度低下を、熱遮蔽板を備えた加熱ランプ
からの熱を加圧ローラに与えることにより補い、定着装
置の長手方向の温度を均一化することができ、請求項３
の発明の場合よりも少ないエネルギーで端部温度上昇を
低減できる。

【００２４】請求項５の発明は、内側に熱源を有する定
着ローラと、該定着ローラに圧接するように設置され、
該定着ローラの回転と協働して回転する加圧ローラとか
らなり、被加熱材を前記定着ローラと前記加圧ローラと
の間に圧接加熱しながら通過させる定着装置において、
前記定着ローラと前記加圧ローラを外部から加熱する加
熱ランプと熱遮蔽板を備えたので、被加熱材が通過する
ことにより発生する定着装置の温度低下を、熱遮蔽板を
備えた加熱ランプからの熱を定着ローラと加圧ローラに
与えることにより補い、定着装置の長手方向の温度を均
一化することができ、請求項３，４の発明に比較して、
より効果的にローラの通紙部領域を加熱できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項１の発明の実施例を説明するための要
部側面図である。

【図２】 図１の斜視図である。

【図３】 請求項２の発明の実施例を説明するための斜
視図である。

【図４】 請求項３の発明の実施例を説明するための要
部側面図である。

【図５】 図４の斜視図である。

【図６】 請求項４の発明の実施例を説明するための要
部側面図である。

【図７】 請求項５の発明の実施例を説明するための要
部側面図である。

【符号の説明】

１…熱源、２…定着ローラ、３…加圧ローラ、４…用紙
ガイド、５…被加熱材、６…加熱源、７…加熱ローラ、
８…加圧ローラ、２１…加熱ローラ、２２…熱源、５１
…熱源、５２…熱遮蔽板、５３…開口部、６１…加熱ラ
ンプ、６２…熱遮蔽板、６３…開口部、７１，７２…加
熱ランプ、７３，７４…熱遮蔽板。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側に熱源を有する定着ローラと、該定
   着ローラに圧接するように設置され、該定着ローラの回
   転と協働して回転する加圧ローラとからなり、被加熱材
   を前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に圧接加熱し
   ながら通過させる定着装置において、前記定着装置の直
   前に加熱ローラと加圧ローラからなる加熱装置を設置
   し、該加熱ローラと該加圧ローラの間を被加熱材を通過
   させてから定着装置を通過させることを特徴とする定着
   装置。
2. 【請求項２】 内側に熱源を有する定着ローラと、該定
   着ローラに圧接するように設置され、該定着ローラの回
   転と協働して回転する加圧ローラとからなり、被加熱材
   を前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に圧接加熱し
   ながら通過させる定着装置において、前記加圧ローラの
   回転と協働して回転圧接して、前記加圧ローラを加熱す
   る加熱ローラを有することを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 内側に熱源を有する定着ローラと、該定
   着ローラに圧接するように設置され、該定着ローラの回
   転と協働して回転する加圧ローラとからなり、被加熱材
   を前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に圧接加熱し
   ながら通過させる定着装置において、前記定着ローラを
   外部から加熱する加熱ランプと熱遮蔽板を備えたことを
   特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】 内側に熱源を有する定着ローラと、該定
   着ローラに圧接するように設置され、該定着ローラの回
   転と協働して回転する加圧ローラとからなり、被加熱材
   を前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に圧接加熱し
   ながら通過させる定着装置において、前記加圧ローラを
   外部から加熱する加熱ランプと熱遮蔽板を備えたことを
   特徴とする定着装置。
5. 【請求項５】 内側に熱源を有する定着ローラと、該定
   着ローラに圧接するように設置され、該定着ローラの回
   転と協働して回転する加圧ローラとからなり、被加熱材
   を前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に圧接加熱し
   ながら通過させる定着装置において、前記定着ローラと
   前記加圧ローラを外部から加熱する加熱ランプと熱遮蔽
   板を備えたことを特徴とする定着装置。