JPH0962126A

JPH0962126A - 定着装置

Info

Publication number: JPH0962126A
Application number: JP21555795A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kimura; 隆木村; Kazuto Kishi; 和人岸; Shinichi Adachi; 真一安達; Shuji Motomura; 修二本村; Takao Inoue; 隆夫井上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラスやセラミックス等の表面に発熱抵抗体
を設けた定着ローラに特に生じる端部温度上昇によるホ
ットオフセットの発生、定着ローラの劣化、定着ローラ
の破損等が発生しないように端部温度上昇を低減し、そ
のために可動部を設けず、さらに、特別に電力を消費し
ない手段を有している定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラ２からの放熱によって加熱さ
れた被加熱部材８から熱結合手段９によって予備加熱用
部材６に伝えられた熱によって、記録体５はトナー像が
形成された表面をまず、予備加熱される。さらにその
後、予備加熱された記録体５は、ガイド４に沿って定着
部すなわち定着ローラ２と加圧ローラ３によるニップ部
Ｎに搬送され定着される。通紙部は予備加熱用部材６に
より加熱される一方非通紙部、即ち端部は予備加熱され
ないので、端部温度上昇が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着装置に関し、
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、フィルムなどの記録体
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
熱して固着画像として記録体面上に定着する加熱定着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙やフィルムなど記録体の上に形成した
トナー画像を定着する方法としては、加熱定着や加圧定
着等があるが、一般に熱によりトナーを溶融して、定着
させる加熱定着方式が用いられている。加熱定着方式に
は、熱ローラ方式、熱風方式、熱板方式等があり、中で
も、熱ローラ方式が熱効率が高く、安全であるなどの理
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Ｎ）で未定着トナ
ー画像を形成した記録体を加熱し、画像を記録体に定着
させる方式である。

【０００３】２つのローラのうちの一方を加熱する場
合、加熱する方のローラを定着ローラと、他方のローラ
を加圧ローラと、以下に呼ぶこととする。定着ローラの
内部には、ハロゲンランプあるいはセラミックスヒータ
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、温度センサーが取付けられて
おり、ニップ部Ｎの温度が定着に適した温度に維持され
るように、温度センサーの値によって、熱源への電力供
給量が制御されている。

【０００４】前述の熱ローラ方式の加熱定着装置におい
ては、定着ローラの長さに比べ小サイズの記録体を定着
させる場合、この小サイズの記録体（記録用紙及び記録
用紙上の未定着トナー）が通過する領域（通紙部領域）
では、記録体を加熱するため定着ローラの熱が消費され
るが、記録体が通過しない（非通紙部領域）では、記録
体により定着ローラの熱が消費されず、非通紙部領域の
定着ローラの熱は蓄積し、非通紙部領域の温度が通紙部
領域の温度よりも高くなってしまう（いわゆる端部温度
上昇）ため、定着ローラの軸方向の温度分布を均一にす
ることが困難であった。

【０００５】このため小サイズ記録体を連続通紙した
後、大サイズ記録体を通紙した場合（例えばＡ４サイズ
用紙を連続通紙した後、Ａ３サイズの用紙を通紙する場
合）、大サイズの記録体に定着ムラやしわが発生した
り、未定着トナー像の小サイズ紙のときの非通紙部に対
応した部分のトナーが溶けすぎて定着ローラに付着し記
録体の表面を汚す（いわゆるホットオフセット）等の問
題が生じていた。また、非通紙部と通紙部で定着ローラ
に大きな温度差が生じるぐらい非通紙部の温度が高くな
りすぎると、温度による熱膨張の違いから、定着ローラ
に歪みが生じるという問題もある。

【０００６】特に、ガラスやセラミックスのパイプ表面
に発熱抵抗体を形成した定着ローラ（表面発熱ローラ）
は、定着ローラの低熱容量化ができ、設定温度に昇温さ
せる時間が短縮可能で、そのため未使用時には定着ロー
ラへの通電をオフでき、省エネルギーであるという点で
優れた定着方式であるが、端部温度上昇が起こり熱膨張
の違いから通紙領域と非通紙領域とでローラ径が異なっ
てしまうと、この表面発熱ローラの場合には、定着ロー
ラが破損してしまうという不具合も生じてしまう。

【０００７】前述の諸問題の発生を抑制するための手段
として定着ローラの軸方向の温度分布を均一にするため
に、以下１）〜３）の技術等が提案されている。１）定着装置の非通紙部を選択的に冷却する冷却手段を
設け、定着装置の温度分布を冷却手段により均一にする
技術。具体的には、ファンとダクトにより、通紙中にの
み非通紙部領域に選択的に風を送り、非通紙部領域の温
度上昇を抑える技術（特開平４−５１７９９号公報、参
照）。しかしながら、上記１）は、送風手段（ファン）
を用いているため、送風時の音が大きく、騒音の要因と
なる。また、ファンとダクトを用いることから装置が大
がかりとなり、コストが高くなるばかりでなく、画像形
成装置が大きくなってしまう。さらにこの方法のよう
に、ファンによる冷却手段を用いた場合には、通紙部分
の熱が一部冷却されてしまい、定着ヒータにより加熱し
た熱が、有効に用いられず、熱効率が低下する。

【０００８】２）紙サイズに応じて放熱部材を定着ロー
ラの端部の非通紙部分に当接し、放熱により端部温度上
昇を抑える技術。具体的には、ローラ状の放熱部材を小
サイズ紙通紙時の非通紙領域に配置し、非通紙部の温度
が上昇したときに、放熱部材を定着ローラに当接して、
上昇した熱を放熱することにより、定着ローラの軸方向
の温度分布を均一にする技術（特開平６−１１９８３号
公報、参照）。しかしながら、上記２）の方法では、放
熱部材を定着ローラに圧接、離脱するための駆動機構が
必要となり、コストが高くなる。また、可動部を有して
いるため、長時間の使用に対して故障、破損が生じやす
い。

【０００９】３）定着ローラ内部に２つ以上の発熱体を
設け、紙幅に応じてこれら発熱体を制御する。詳しく
は、定着ローラの軸方向に熱分布が異なる２つ以上の発
熱体を定着ローラ内部に設け、定着手段の表面温度や記
録体の幅に応じて、発熱体を適宜選択し、駆動すること
によって、端部温度上昇を防止する技術（特開平５−２
８１８７７号公報、参照）。しかし、上記３）の方法で
は、定着ローラ内部に２つ以上の発熱体を設け端部温度
上昇を防止するので、使用する紙サイズが多種である場
合（例えば、Ａ３用機でＡ４，Ｂ４，Ｂ５，サイズの記
録紙や、さらには、はがき等を使用する場合）、何れの
記録紙でも端部温度上昇を防止し、定着ローラの表面温
度を精度よく均一化するには、発熱分布が異なる発熱体
を紙サイズ種類分用いる必要があり、定着ローラ内部に
それら発熱体を設けた場合、定着ローラを大径化しない
とできないという問題が生じ、その結果、装置が大型化
してしまう。また、熱源を一体化した定着ローラ（ロー
ラ表面あるいは内面に発熱抵抗体を形成した定着ローラ
など）の場合には、この技術では対処できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のごと
き実情に鑑みてなされたものであり、ホットオフセッ
ト、定着ローラの劣化、ガラスやセラミックス等の表面
に発熱抵抗体を設けた定着ローラの場合に生じる定着ロ
ーラの破損等をもたらす端部温度上昇を生ずることがな
いようにすることを目的とし、可動部を必要とせず、特
別に電力を消費しないで効率よく、信頼性の高い手段を
有する定着装置を提供し、さらには、該手段の装置への
組付けを容易にした該定着装置を提供することをその課
題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内部
あるいは表面に熱源を有する定着ローラを記録体に接触
させることにより定着を行う定着装置において、前記定
着ローラの外周上の少なくとも一部を覆い前記定着ロー
ラの放熱によって加熱される被加熱部材と、前記定着ロ
ーラの上流側に前記記録体の少なくとも中央部を含む領
域を予備加熱すべく前記被加熱部材と熱的に結合されて
前記被加熱部材の熱が伝えられるようになされた予備加
熱用部材とを有し、可動部や特別な電源部を有さずに記
録体を定着する前に予備加熱するようにしたものであ
る。

【００１２】請求項２の発明は、内部あるいは表面に熱
源を有する定着ローラを記録体に接触させることにより
定着を行う定着装置において、前記定着ローラの少なく
とも一部及び前記定着ローラの上流側の記録体通過領域
の少なくとも一部を覆うカバーと、該カバーの内面の少
なくとも一部に一体的に設けられ、前記定着ローラの放
熱によって加熱される被加熱部と、前記定着ローラ上流
側カバーの内面の少なくとも一部に一体的に設けられ、
前記記録体の少なくとも中央部を含む領域を予備加熱す
べく前記被加熱部と熱的に結合されて前記被加熱部の熱
が伝えられるようになされた予備加熱用部とを有し、装
置の組付けを容易にし、かつ、可動部や特別な電源部を
有さずに記録体を定着する前に予備加熱するようにした
ものである。

【００１３】請求項３の発明は、内部あるいは表面に熱
源を有する定着ローラを記録体に接触させることにより
定着を行う定着装置において、前記定着ローラの少なく
とも一部を覆うカバーと、前記定着ローラに記録体を案
内するためのガイド板と、前記カバーの内面の少なくと
も一部に一体的に設けられ前記定着ローラの放熱によっ
て加熱される被加熱部と、前記ガイド板の記録体面側に
設けられ前記記録体の少なくとも中央部を予備加熱すべ
く前記被加熱部と熱的に結合されて前記被加熱部の熱が
伝えられるようになされた予備加熱用部とを有し、装置
の組付けを容易にし、かつ、可動部や特別な電源部を有
さずに記録体を定着する前に予備加熱する加熱効率を上
げるようにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】

［請求項１の発明の実施の形態］図１（Ａ），（Ｂ）
は、請求項１の発明の実施の形態を説明するための概略
図で、図１（Ａ）は図１（Ｂ）の断面図、図１（Ｂ）は
図１（Ａ）の平面図であり、熱源１はハロゲンランプな
どからなり、定着ローラ２のローラ軸方向に定着ローラ
２の全長とほぼ等しい長さで配設されており、定着ロー
ラ２の内面を軸方向に均一に加熱できるようになってい
る。加圧ローラ３はバネなどで構成される圧接機構によ
って、図中矢印Ｃ方向に加圧され、定着ローラ２に圧接
する。ガイド４はトナー像の形成された記録紙やＯＨＰ
フィルムなどの記録体５をニップ部Ｎ（加圧ローラ２と
定着ローラ３との接触部）に導入する。予備加熱用部材
６はニップ部Ｎの上流側、記録体５の搬送経路上に設け
られた記録体５を加熱するものである。予備加熱用部材
６の材料としては、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＳＵＳな
どの金属及びその合金や、ＡｌＮやＢＮなどの高熱伝導
性のセラミック等が用いられる。

【００１５】予備加熱用部材６には、それ自身が発熱す
る手段（ヒータなど）を予備加熱用部材６専用に付加す
る必要はなく、その代りにこの装置には、定着ローラ２
の放熱によって加熱される被加熱部材８を設け、熱的結
合手段９が被加熱部材８と予備加熱用部材６とを熱的に
結合し、被加熱部材８の熱を予備加熱用部材６に伝えて
いる。予備加熱用部材６の長さは、最大通紙幅Ｗｂのサ
イズ（大サイズ紙）に対して、短い幅Ｗｓの記録紙（小
サイズ紙）を通紙する場合、図１（Ｂ）に示すように加
熱領域の記録体幅方向の長さが、最大通紙幅Ｗｂより小
さく、少なくとも一部が、小サイズ紙領域Ｗｓを加熱す
る長さに設定される。予備加熱用部材６と記録体５との
距離は、あまり離れすぎると、予備加熱用部材６の熱が
記録体５に効率よく伝わらず、記録体５を充分加熱する
ことができないため、通常２０ｍｍ以下、最適には１０
ｍｍ以下に設けられる。

【００１６】被加熱部材８は、定着ローラ２の外周上に
一定距離離れて設けられている。被加熱部材８の材料と
しては、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＳＵＳなどの金属及
びその合金や、高熱伝導性のセラミック等が用いられ
る。被加熱部材８と定着ローラ２との距離は、定着ロー
ラ２が比較的高温（通常１５０℃〜２００℃）に加熱さ
れていると言っても、あまり離れすぎると被加熱部材８
が充分に加熱されないとか、被加熱部材８を加熱するの
に時間を要してしまうと言った不具合が生じるため、通
常５０ｍｍ以下、最適には２０ｍｍ以下に設定するのが
よい。被加熱部材８の定着ローラ周方向の長さは、定着
ローラ２が高温であるため、定着ローラ全周に対応する
必要はなく、少なくとも定着ローラの一部に対応するこ
とで、被加熱部材８を充分加熱することができる。従っ
て、周方向の長さとしては、通常、定着ローラの１／２
周に対応した長さ以下である。

【００１７】図２は、被加熱部材８の定着ローラ軸方向
の形状の一例を示す平面図である。被加熱部材８の定着
ローラ軸方向の形状としては、図１（Ｂ）に示したよう
に、定着ローラ２のほぼ全長分に配置したもの、図２に
示したように、定着ローラ２の端部領域に配置したも
の、いずれも用いることができる。後者の場合には、定
着ローラ２の温度分布が不均一である原因となってい
る、端部温度上昇の熱を被加熱部材８によって吸熱、放
熱することができるので、予備加熱用部材６による記録
体５の予備加熱によって生ずる端部温度上昇低減効果と
相まって、さらに効果的に端部温度上昇を低減すること
となるため望ましい形状である。

【００１８】被加熱部材８と予備加熱用部材６とを熱的
に結合している熱的結合手段９は、被加熱部材８の熱を
予備加熱用部材６に効率よく伝えるものであり、したが
って、その材料としては、高熱伝導性を有したものが用
いられ、さらに、形成しやすいものであれば、加工コス
トの低減ができるため望ましい材料である。そのような
材料としては、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，ＳＵＳなどの
金属及びその合金や、高熱伝導性のセラミック等が用い
られる。

【００１９】次に本発明の動作について説明する。ＰＰ
Ｃ、レーザプリンタ、ＰＰＦ等に用いられている電子写
真記録装置では、印字開始により、記録体５は帯電、露
光、現像、転写という電子写真作像プロセスにより、そ
の表面にトナー像が形成される。次いで、定着プロセス
を実行する、そこで、定着ローラ２は、定着温度に加熱
されている。定着ローラ２の熱は、その周囲に放熱さ
れ、その放熱によって、被加熱部材８が加熱され、熱的
結合手段９を通じて、ニップ部Ｎ上流側に位置する予備
加熱用部材６に熱が伝導する。

【００２０】小サイズの記録体（小サイズ紙）５を連続
印字する場合、トナー像が形成された記録体５は、図１
中矢印Ｄ方向より搬送され、まず、予備加熱用部材６に
よって、トナー像が形成された表面が予備加熱される。
さらにその後、予備加熱された記録体５は、放熱により
冷却される以前にガイド４に沿って定着部すなわち定着
ローラ２と加圧ローラ３によるニップ部Ｎに搬送され
る。

【００２１】記録体５の予備加熱温度は、高すぎるとト
ナーが予備加熱で溶融して流動化し、記録体中に浸透し
てしまい、その後の定着ローラ２による定着で、さらに
浸透するため、定着画像のシャープさが低下してしま
う。従って、記録体５の予備加熱温度は、最適にはトナ
ーの流動開始温度（一般的なトナーの場合、約１００℃
〜１２０℃）にならない程度の温度になるように加熱す
る。

【００２２】この記録体５の予備加熱温度は、予備加熱
用部材６や被加熱部材８の形状や大きさ、あるいは、定
着ローラ２と被加熱部材８との距離、あるいは、予備加
熱用部材６と記録体５との距離を適切に選ぶことによっ
て調整できる。例えば、定着ローラ２と被加熱部材８と
の距離を長くすれば、被加熱部材８の加熱効率が低下
し、被加熱部材８の加熱温度が低下する。したがって、
予備加熱用部材６の温度が低下し、記録体５の予備加熱
温度を下げることができる。記録体５の予備加熱温度を
上げるときには、定着ローラ２と被加熱部材８との距離
を短くすればよい。また、予備加熱用部材６や被加熱部
材８の体積を大きくすれば、それらの温度を上げるのに
大きな熱量を要する、つまり、ある一定の熱量を供給す
る場合、体積を大きくすることでそのものの上昇温度を
下げることができ、その結果、記録体５の予備加熱温度
を下げることができる。記録体５の予備加熱温度を上げ
るときには、予備加熱用部材６や被加熱部材８の体積を
小さくすればよい。また、被加熱部材８や予備加熱用部
材６に溝形状などを設けることによって、空気との接触
面積を増やし、放熱効果を上げることによっても予備加
熱用部材６の温度を下げ、その結果、記録体５の予備加
熱温度を下げることがでる。

【００２３】一方、定着ローラ２は定着に必要な所望温
度に加熱されており、ニップ部Ｎで記録体５を加熱し、
トナー像を記録体５に定着する。このとき、定着ローラ
２の熱は、トナー及び記録体５を加熱するため消費さ
れ、その結果定着ローラ２の温度は低下する。しかし、
この時の低下温度は、予備加熱しないときに比べ、小さ
いものである。なお、定着ローラ２の温度は、その表面
の温度を検知する温度センサ７により検知され、常にほ
ぼ所望温度になるように熱源１を制御している。

【００２４】すなわち、定着ローラ２の温度が低下した
ときには、熱源１を駆動して、定着ローラ２を所望温度
まで加熱する。このとき、この実施の形態では、記録体
５が予備加熱用部材６によって予め加熱された予備加熱
状態になっているので、記録体５の接触により、定着ロ
ーラ表面から奪われる熱量は小さくなる。従って、定着
ローラ２の温度低下が少なくなるため、所望温度に回復
するための熱源１の駆動電力が少なくてすむ。その結
果、定着ローラ２の非通紙部での加熱量も少なくなり、
端部温度上昇が低減される。また、以上のことから予備
加熱用部材６は、記録体５がニップ部Ｎに到達したとき
に、まだ充分加熱された状態である位置に設置する必要
がある。すなわち、予備加熱用部材６とニップ部Ｎとの
距離Ｌは、記録体５の送り速度にもよるが、距離Ｌがあ
まり大きすぎると、予備加熱用部材６で予備加熱された
後に、ニップ部Ｎに到達する以前に、放熱によって記録
体５が冷却されてしまい、前述の端部温度上昇の低減の
効果がなくなってしまう。従って、通常、距離Ｌは１０
ｃｍ以下に設定される。

【００２５】

【実施例１】この実施例は、図１に示される構成を基本
とし、被加熱部材８の形状は図２によるもので、以下に
示す条件のＡ３記録紙用の定着装置を作製し、それにＡ
４幅の記録紙を連続通紙したときの非通紙部の温度上昇
を測定したものである。比較例として、予備加熱用部材
６、被加熱部材８、熱的結合手段９を設けない場合での
測定も行った。・定着ローラ加熱部の幅………３０５ｍｍ・定着ローラ熱源供給電力……１０００Ｗ・被加熱部材……………………材料：アルミ形状：Ｌ１４０ｍｍ厚さ１ｍｍ被加熱部材〜定着ローラ間距離１０ｍｍ・予備加熱用部材………………材料：アルミ形状：幅２１０ｍｍ長さ５０ｍｍ厚さ１ｍｍ予備加熱用部材〜記録体間距離５ｍｍ・熱的結合手段…………………材料：アルミ厚さ１ｍｍ・記録紙…………………………リコータイプ６２００紙・記録紙送り速度………………９０ｍｍ／ｓ・定着ローラ設定温度…………１８０℃ ・予備加熱用部材位置Ｌ………５ｃｍ

【００２６】図３（Ａ），（Ｂ）は、非通紙部温度Ｔｗ
上昇を示したグラフで、図３（Ａ）は前記実施例１の条
件で図１の実施の形態での非通紙部温度昇温を示したグ
ラフ、図３（Ｂ）は前記実施例１の条件で予備加熱用部
材６を設けなかった場合の非通紙部温度昇温を示したグ
ラフである。図３（Ａ），（Ｂ）から明らかなように、
本発明により、小サイズ紙を連続通紙した場合の非通紙
部温度Ｔｗ上昇は、予備加熱用部材6等を設けなかった
場合に比べ低下し、定着ローラ設定温度Ｔｃ（中央部通
紙部温度）との差が小さくなっている。また、実施例１
の定着装置を用いて、Ａ４サイズ紙（小サイズ紙）を５
０枚連続通紙した直後に、トナー画像を形成したＡ３サ
イズ紙を通紙して、その定着画像を評価した結果、実施
例１の場合には、良好な定着画像が得られたのに対し、
予備加熱用部材６等を設けなかった場合には、記録紙端
部でオフセットが生じて劣悪な画像となった。

【００２７】図４は、請求項１の発明の他の実施の形態
を説明する図で、図１の構成とは違う熱し方の定着ロー
ラ１０を使用した場合の構成図である。図５（Ａ），
（Ｂ）は、前記定着ローラ１０の具体的な構造を示した
断面図で、図５（Ａ）は基材１１の表面に発熱抵抗体１
２を形成し、さらにその上に、トナーとの離形性を向上
するとともに、他の部材と発熱体との接触で発熱体が損
傷するのを防ぎ、及び、発熱抵抗体を電気的に絶縁する
目的で、テフロンなどの耐熱樹脂層１３が形成された定
着ローラ１０で、図５（Ｂ）はパイプ状の基材１１の内
面に発熱抵抗体１２を形成し、基材１１の表面には前述
の耐熱樹脂層１３を形成してなる定着ローラ１０であ
る。

【００２８】基材１１の材料としては、ガラスやセラミ
ックス、あるいは、Ａｌ，ＳＵＳなどの金属が用いられ
る。金属を用いる場合には、発熱抵抗体１２との電気的
絶縁のためにＳｉＯ₂、ポリイミドなどの樹脂材料等に
よる絶縁層を設ける必要がある。また、定着ローラ１０
としては、基材１１そのものが発熱体となっているもの
でもよい。そのようなものとしては、例えば、セラミッ
クス中に導電性材料を分散したもの、導電性繊維を筒状
に形成したものなどが挙げられる。これらの定着ローラ
１０を用いる定着は、ハロゲンランプ等を用いた定着に
比べ、熱源と定着ローラとが一体となっているので、定
着ローラの加熱効率がよく、消費電力の低減が図れると
いう点、設定温度にまで昇温する時間が短くなりＰＰ
Ｃ、レーザプリンタ、ＰＰＦ等の印字までのいわゆるウ
エイトタイムが短くなるという点で優れた定着方式であ
る。しかし、一方では、高速複写機等に用いた場合、端
部温度上昇が比較的大きくなりやすいという不具合もあ
る。

【００２９】

【実施例２】この実施例は、図４に示される構成による
もので、以下に示す条件のＡ３記録紙用の定着装置を作
製し、それにＡ４幅の記録紙を連続通紙したときの非通
紙部の温度上昇を測定したものである。比較例として、
予備加熱用部材６等を設けない場合での測定も行った。・定着ローラ構成………………図５（Ａ）・定着ローラ加熱部の幅………３０５ｍｍ・定着ローラ熱源供給電力……７００Ｗ・被加熱部材……………………材料：アルミ形状：Ｌ１４０ｍｍ厚さ１ｍｍ被加熱部材〜定着ローラ間距離１０ｍｍ・予備加熱用部材………………材料：アルミ形状：幅２１０ｍｍ長さ５０ｍｍ厚さ１ｍｍ予備加熱用部材〜記録体間距離５ｍｍ・熱的結合手段…………………材料：アルミ厚さ１ｍｍ・記録紙…………………………リコータイプ６２００紙・記録紙送り速度………………２４０ｍｍ／ｓ・定着ローラ設定温度…………１８０℃ ・予備加熱用部材位置Ｌ………５ｃｍ

【００３０】図６（Ａ），（Ｂ）は、非通紙部温度Ｔｗ
上昇を示したグラフで、図６（Ａ）は前記実施例２の条
件で図４の実施の形態での非通紙部温度昇温を示したグ
ラフ、図６（Ｂ）は前記実施例２の条件で予備加熱用部
材６を設けなかった場合の非通紙部温度Ｔｗ上昇を示し
たグラフである。図６（Ａ），（Ｂ）から明らかなよう
に、本発明により、小サイズ紙を連続通紙した場合の非
通紙部温度Ｔｗ上昇は、予備加熱用部材６等を設けなか
った場合に比べ低下し、定着ローラ設定温度Ｔｃ（中央
部通紙部温度）との差が飛躍的に小さくなり、端部温度
上昇が大きく低減されている。また、実施例２の定着装
置を用いて、Ａ４サイズ紙（小サイズ紙）を５０枚連続
通紙した直後に、トナー画像を形成したＡ３サイズ紙を
通紙して、その定着画像を評価した結果、実施例２の場
合には、良好な定着画像が得られたのに対し、予備加熱
用部材６等を設けなかった場合には、記録紙端部でオフ
セットが生じて劣悪な画像となった。

【００３１】［請求項２の発明の実施の形態］図７は、
請求項２の発明の実施の形態を説明するための定着部斜
視図である。定着ローラ１０及び加圧ローラ３の構成
は、図４と同じである。上部カバー１４は定着ローラ１
０を覆ってあり、下部カバー１５は加圧ローラ３を覆っ
ている。これらカバー１４，１５を形成する材料として
はＡｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ等の金属及びその合金や、
フッ素樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂が用いられ
ている。特に耐熱性樹脂の場合、一般に熱伝導性が悪い
ため、定着ローラの周囲の熱の吸収、放熱が低減され、
定着ローラの加熱効率がよいという長所を有しているた
め望ましい材料である。上部カバー１４の一部は、定着
ローラ１０の記録体通紙方向上流側に延び、記録体を定
着ローラに導くためのガイド板１４ａを形成している。
一方、下部カバー１５の一部も、同様に記録体通紙方向
上流側に延び、記録体を定着ローラに導くためのガイド
板１５ａを形成している。

【００３２】図８は、上部カバー１４の定着ローラ側か
ら見た平面図であり、上部カバー１４の定着ローラ１０
の端部を覆う位置には、被加熱部１７が設けられ、定着
ローラ上流側（ガイド板１４ａ）の記録体通紙領域に
は、予備加熱用部１６が設けられており、それらは熱的
結合部１８により結合され、被加熱部１７の熱を予備加
熱用部１６に伝えている。予備加熱用部１６、被加熱部
１７、熱的結合部１８は、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｓ
ＵＳなどの金属及びその合金からなる板であり、それら
予備加熱用部１６等は、ネジや接着などの方法によっ
て、上部カバー１４に固定されている。また、予備加熱
用部１６、被加熱部１７、熱的結合部１８を一体的に
（１枚の板、フィルム等で）作製し、前記方法で上部カ
バー１４に取付ける方法でもよい。この方法は、取り付
けが一度の作業ですむため、組立コストが安いという長
所がある。またさらに、上部カバー１４に金属粉等を分
散した塗布液を、スプレーなどの既存の塗布方法で、直
接カバー内面に予備加熱用部１６、被加熱部１７、熱的
結合部１８を塗布、形成してもよい。この方法は、ネ
ジ、接着などで上部カバーに取付ける作業が不要である
ため、組立コストがさらに安くなりよい。

【００３３】図９は、上部カバー１４の形状の他の例を
示した図で、上流側カバー１４ａを小サイズ紙通紙領域
Ｗｓより大きくし、その一部に予備加熱用部１６を設け
た構成である。この構成によると、カールなどが生じて
いる記録体が搬送されてきた場合などでも、記録体端部
がめくれて、カバーに引っかかることにによって生じる
ジャムの発生が抑えられ、望ましい形状である。また、
被加熱部１７は、上部カバー１４内面の定着ローラ部全
体に対応して設けてもよいが、おおよそ小サイズ紙の非
通紙部領域に対応した部分に設けた方が、端部温度上昇
の熱を中心に、吸熱する構成となるため、望ましいもの
となる。

【００３４】次に本発明の動作について説明する。ＰＰ
Ｃ、レーザプリンタ、ＰＰＦ等に用いられている電子写
真記録装置では、印字開始により、記録体５は帯電、露
光、現像、転写という電子写真作像プロセスにより、そ
の表面にトナー像が形成される。次いで、定着プロセス
を実行する、そこで、定着ローラ１０は、定着温度に加
熱されている。定着ローラ１０の熱は、その周囲に放熱
され、その放熱によって、上部カバー１４の被加熱部材
１７が加熱され、熱的結合部１８を通じて、ニップ部Ｎ
上流側に位置する予備加熱用部１６に熱が伝導する。

【００３５】小サイズの記録体（小サイズ紙）５を連続
印字する場合、トナー像が形成された記録体５は、図７
中矢印Ｄ方向より搬送され、まず、予備加熱用部１６に
よって、トナー像が形成された表面が予備加熱される。
さらにその後、予備加熱された記録体５は、放熱により
冷却される以前にガイド１５ａに沿って定着部すなわち
定着ローラ１０と加圧ローラ３によるニップ部Ｎに搬送
される。

【００３６】記録体５の予備加熱温度は、高すぎるとト
ナーが予備加熱で溶融して流動化し、記録体中に浸透し
てしまい、その後の定着ローラ１０による定着で、さら
に浸透するため、定着画像のシャープさが低下してしま
う。従って、記録体５の予備加熱温度は、最適にはトナ
ーの流動開始温度（一般的なトナーの場合、約１００℃
〜１２０℃）にならない程度の温度になるように加熱す
る。

【００３７】この記録体５の予備加熱温度は、定着ロー
ラ１０と被加熱部１７との距離、あるいは、予備加熱用
部１６と記録体５との距離を適切に選ぶことによって調
整できる。例えば、定着ローラ１０と被加熱部１７との
距離を長くすれば、被加熱部１７の加熱効率が低下し、
被加熱部１７の温度が低下する。したがって、熱的に結
合した予備加熱用部１６の温度が低下し、記録体５の予
備加熱温度を下げることができる。記録体５の予備加熱
温度を上げるときには、定着ローラ１０と被加熱部１７
との距離を短くすればよい。

【００３８】一方、定着ローラ１０は定着に必要な所望
温度に加熱されており、ニップ部Ｎで記録体５を加熱
し、トナー像を記録体５に定着する。このとき、定着ロ
ーラ１０の熱は、トナー及び記録体５を加熱するため消
費され、その結果定着ローラ１０の温度は低下する。し
かし、この定着時の低下温度は、予備加熱しないときに
比べ、小さいものである。なお、定着ローラ１０の温度
は、その表面の温度を検知する温度センサにより検知さ
れ、常にほぼ所望温度になるように制御している。

【００３９】すなわち、定着ローラ１０の温度が低下し
たときには、発熱抵抗体を駆動して、定着ローラ１０を
所望温度まで加熱する。このとき、この実施の形態で
は、記録体５が予備加熱用部１６によって予め加熱され
た予備加熱状態になっているので、記録体５の接触によ
り、定着ローラ表面から奪われる熱量は小さくなる。従
って、定着ローラ１０の温度低下が少なくなるため、所
望温度に回復するための発熱抵抗体の駆動電力が少なく
てすむ。その結果、定着ローラ１０の非通紙部でも加熱
量が少なくなり、端部温度上昇が低減される。

【００４０】被加熱部１７の形状が前述（図８，図９の
例）のように、小サイズ紙の通紙時の非通紙領域を中心
に形成されている場合、端部温度上昇が大きくなれば、
上部カバー１４の被加熱部１７の温度が上昇し、予備加
熱用部１６の温度も上昇し、それにより、記録体５の加
熱温度も上昇する。その結果、通紙による定着ローラ１
０の温度低下がさらに少なくなり、定着ローラ全体の加
熱量が減少するため、端部温度上昇が、さらに低減され
る。

【００４１】

【実施例３】この実施例は、図７及び図８に示される構
成によるもので、以下に示す条件のＡ３記録紙用の定着
装置を作製し、それにＡ４幅の記録紙を連続通紙したと
きの非通紙部の温度上昇を測定したものである。比較例
として、予備加熱用部１６、被加熱部１７、熱的結合部
１８を設けない場合での測定も行った。・定着ローラ構成………………図５（Ａ）・定着ローラ加熱部の幅………３０５ｍｍ・定着ローラ熱源供給電力……７００Ｗ・上部カバー……………………材料：フェノール樹脂被加熱部：アルミ予備加熱用部：アルミ熱的結合部：アルミ・記録紙…………………………リコータイプ６２００紙・記録紙送り速度………………１２０ｍｍ／ｓ・定着ローラ設定温度…………１８０℃ ・予備加熱用部位置Ｌ…………５ｃｍ

【００４２】実施例３の定着装置を用いて、Ａ４サイズ
紙（小サイズ紙）を５０枚連続通紙した直後に、トナー
画像を形成したＡ３サイズ紙を通紙して、その定着画像
を評価した結果、実施例３の場合には、良好な定着画像
が得られたのに対し、予備加熱用部１６等を設けなかっ
た場合には、記録紙端部でオフセットが生じて劣悪な画
像となった。

【００４３】［請求項３の発明の実施の形態］図１０
は、請求項３の発明の実施の形態を説明するための定着
部斜視図である。定着ローラ１０及び加圧ローラ３の構
成は、図４と同じである。上部カバー２０は定着ローラ
１０を覆ってあり、下部カバー２１は加圧ローラ３を覆
っている。これらカバー２０，２１を形成する材料とし
てはＡｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ等の金属及びその合金
や、フッ素樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性樹脂が用い
られている。特に耐熱性樹脂の場合、一般に熱伝導性が
悪いため、定着ローラの周囲の熱の吸収、放熱が低減さ
れ、定着ローラの加熱効率がよいという長所を有してい
るため望ましい材料である。下部カバー２１の一部は、
記録体通紙方向上流側に延び、記録体を定着ローラに導
くためのガイド板２１ａを形成している。

【００４４】図１１は、上部カバー２０及び下部カバー
２１を定着部内側から見た場合の一部断面定着部斜視図
である。上部カバー２０の内面側の定着ローラ１０を覆
う位置には、被加熱部２４が設けられている。その一部
には、熱的結合部材２２が接している。下部カバー２１
のガイド板部２１ａの記録体と接する側には、予備加熱
用部２３が形成され、またさらに、予備加熱用部２３に
熱を伝達するための熱伝達部２５が下部カバー２１の内
側の一部に設けられている。この熱伝達部２５には、前
述の熱的結合部材２２の一端が接触している。そして、
被加熱部２４からの熱は、熱的結合部材２２、熱伝達部
２５を伝わり、予備加熱用部２３に達する。

【００４５】予備加熱用部２３、被加熱部２４、熱伝達
部２５、熱的結合部材２２は、Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｆ
ｅ，ＳＵＳなどの金属及びその合金からなる板であり、
それら予備加熱用部２３等は、ネジや接着などの方法に
よって、上部カバー２０、下部カバー２１に固定されて
いる。また、予備加熱用部２３、被加熱部２４、熱伝達
部２５、熱的結合部材２２のうち複数を一体的に（１枚
の板、フィルム等で）作製し、前記方法で上部カバー２
０、下部カバー２１に取付ける方法でもよい。この方法
は、取り付け工程数が減るため、組立コストが安いとい
う長所がある。またさらに、上部カバー２０、下部カバ
ー２１に金属粉等を分散した塗布液を、スプレーなどの
既存の塗布方法で、直接カバー内面に予備加熱用部２
３、被加熱部２４、熱伝達部２５を塗布、形成してもよ
い。この方法は、ネジ、接着などで上部カバー２０、下
部カバー２１に取付ける作業が不要であるため、組立コ
ストがさらに安くなりよい。

【００４６】また、被加熱部２４は、上部カバー２０内
面の定着ローラ部全体に対応して設けてもよいが、おお
よそ小サイズ紙の非通紙部領域に対応した部分に設けた
方が、端部温度上昇の熱を中心に、吸熱する構成となる
ため、望ましい形状である。

【００４７】下部カバー２１の形状は、図１１に示した
形状に限られず、例えば、ガイド板部２１ａを小サイズ
紙通紙領域より大きくし、その一部に予備加熱用部２３
を設けた構成でも同様の効果を得られるとともに、さら
に、カールなどが生じている記録体が搬送されてきた場
合などでも、記録体端部がめくれて、カバーに引っかか
ることにによって生じるジャムの発生が抑えられ、望ま
しい形状である。

【００４８】次に本発明の動作について説明する。ＰＰ
Ｃ、レーザプリンタ、ＰＰＦ等に用いられている電子写
真記録装置では、印字開始により、記録体５は帯電、露
光、現像、転写という電子写真作像プロセスにより、そ
の表面にトナー像が形成される。次いで、定着プロセス
を実行する、そこで、定着ローラ１０は、定着温度に加
熱されている。定着ローラ１０の熱は、その周囲に放熱
され、その放熱によって、被加熱部２４が加熱され、熱
的結合部２２、熱伝達部２５を通って、ニップ部Ｎ上流
側に位置する予備加熱用部２３に熱が伝導する。

【００４９】小サイズの記録体（小サイズ紙）５を連続
印字する場合、トナー像が形成された記録体５は、図１
０中矢印Ｄ方向より搬送され、まず、予備加熱用部２３
によって、トナー像が形成された表面が予備加熱され
る。さらにその後、予備加熱された記録体５は、放熱に
より冷却される以前にガイド２１ａに沿って定着部すな
わち定着ローラ１０と加圧ローラ３によるニップ部Ｎに
搬送される。

【００５０】記録体５の予備加熱温度は、高すぎるとト
ナーが予備加熱で溶融して流動化し、記録体中に浸透し
てしまい、その後の定着ローラ１０による定着で、さら
に浸透するため、定着画像のシャープさが低下してしま
う。従って、記録体５の予備加熱温度は、最適にはトナ
ーの流動開始温度（一般的なトナーの場合、約１００℃
〜１２０℃）にならない程度の温度になるように加熱す
る。

【００５１】この記録体５の予備加熱温度は、定着ロー
ラ１０と被加熱部２４との距離を適切に選ぶことによっ
て調整できる。例えば、定着ローラ１０と被加熱部２４
との距離を長くすれば、被加熱部２４の加熱効率が低下
し、被加熱部２４の温度が低下する。したがって、熱的
に結合した予備加熱用部２３の温度が低下し、記録体５
の予備加熱温度を下げることができる。記録体５の予備
加熱温度を上げるときには、定着ローラ１０と被加熱部
２４との距離を短くすればよい。

【００５２】一方、定着ローラ１０は定着に必要な所望
温度に加熱されており、ニップ部Ｎで記録体５を加熱
し、トナー像を記録体５に定着する。この定着時に、定
着ローラ１０の熱は、トナー及び記録体５を加熱するた
め消費され、その結果定着ローラ１０の温度は低下す
る。しかし、この定着時の低下温度は、予備加熱しない
ときに比べ、小さいものである。なお、定着ローラ１０
の温度は、その表面の温度を検知する温度センサにより
検知され、常にほぼ所望温度になるように制御してい
る。

【００５３】すなわち、定着ローラ１０の温度が低下し
たときには、発熱抵抗体を駆動して、定着ローラ１０を
所望温度まで加熱する。このとき、この実施の形態で
は、記録体５が予備加熱用部２３によって予め加熱され
た予備加熱状態になっているので、記録体５の接触によ
り、定着ローラ表面から奪われる熱量は小さくなる。従
って、定着ローラ１０の温度低下が少なくなるため、所
望温度に回復するための発熱抵抗体の駆動電力が少なく
てすむ。その結果、定着ローラ１０の非通紙部でも加熱
量が少なくなり、端部温度上昇が低減される。

【００５４】被加熱部２４の形状が前述（図１０，図１
１の例）のように、小サイズ紙の通紙時の非通紙領域を
中心に形成されている場合、端部温度上昇が大きくなれ
ば、上部カバー２０の被加熱部２４の温度が上昇し、予
備加熱用部２３の温度も上昇し、それにより、記録体５
の加熱温度も上昇する。その結果、通紙による定着ロー
ラ１０の温度低下がさらに少なくなり、定着ローラ全体
の加熱量が減少するため、端部温度上昇がさらに低減さ
れる。さらに、予備加熱用部２３は、直接記録体に接触
するガイド板２１ａに設けられているため、予備加熱用
部が記録体と離れているときに比べ記録体５の加熱効率
が向上する。

【００５５】

【実施例４】この実施例は、図１０及び図１１に示され
る構成によるもので、以下に示す条件のＡ３記録紙用の
定着装置を作製し、それにＡ４幅の記録紙を連続通紙し
たときの非通紙部の温度上昇を測定したものである。比
較例として、予備加熱用部２３、被加熱部２４、熱的結
合部２２を設けない場合での測定も行った。・定着ローラ構成………………図５（Ａ）・定着ローラ加熱部の幅………３０５ｍｍ・定着ローラ熱源供給電力……７００Ｗ・上部カバー……………………材料：フェノール樹脂被加熱部：アルミ予備加熱用部：アルミ熱的結合部：アルミ・記録紙…………………………リコータイプ６２００紙・記録紙送り速度………………２４０ｍｍ／ｓ・定着ローラ設定温度…………１８０℃ ・予備加熱用部位置Ｌ…………５ｃｍ

【００５６】実施例４の定着装置を用いて、Ａ４サイズ
紙（小サイズ紙）を５０枚連続通紙した直後に、トナー
画像を形成したＡ３サイズ紙を通紙して、その定着画像
を評価した結果、実施例４の場合には、良好な定着画像
が得られたのに対し、予備加熱用部２３等を設けなかっ
た場合には、記録紙端部でオフセットが生じて劣悪な画
像となった。

【００５７】

【発明の効果】全請求項共通の効果：定着装置に小サイ
ズ紙を連続通紙（定着）するとき、記録体を定着前に加
熱することで、定着時に定着ローラ通紙部での消費熱量
を少なくし、定着ローラを設定温度に維持するために加
える熱量を少なくすることで、定着ローラの表面の非通
紙部の温度上昇を低減することができ、その後、大サイ
ズ紙を通紙しても端部にオフセットが生じず、高品位の
定着画像が得られ、ガラスや、セラミックス等の表面に
発熱抵抗体を設けた定着ローラの場合でも、定着ローラ
の劣化、破損が生じない信頼性の高い定着装置が実現で
きた。さらに、非通紙部の温度上昇を低減するための手
段に、本発明は可動部を有しないため、摩擦等による劣
化がない信頼性の高い定着装置が実現できた。さらに、
非通紙部の温度上昇を低減するための手段に、特別に熱
源部も有さず省エネルギー化が実現できた。

【００５８】請求項２に対応する効果：端部温度上昇を
低減し、さらに、定着装置への組付けを容易にでき低コ
スト化が実現できた。

【００５９】請求項３に対応する効果：端部温度上昇を
低減し、さらに、定着装置への組付けを容易にでき低コ
スト化が実現でき、さらに、予備加熱用部が記録体に直
接接触することにより、予備加熱を効率よく行うことが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の実施の形態を説明するため
の概略図である。

【図２】図１において、被加熱部材８の定着ローラ軸
方向の形状の一例を示す平面図である。

【図３】実施例１においての非通紙部温度Ｔｗ上昇を
示したグラフである。

【図４】請求項１の発明の他の実施の形態を説明する
図である。

【図５】図４において、定着ローラ１０の具体的な構
造を示した断面図である。

【図６】実施例２においての非通紙部温度Ｔｗ上昇を
示したグラフである。

【図７】請求項２の発明の実施の形態を説明するため
の定着部斜視図である。

【図８】図７において、上部カバー１４の定着ローラ
側から見た平面図である。

【図９】図７において、上部カバー１４の形状の他の
例を示した図である。

【図１０】請求項３の発明の実施の形態を説明するた
めの定着部斜視図である。

【図１１】図１０において、上部カバー２０及び下部
カバー２１を定着部内側から見た場合の一部断面定着部
斜視図である。

【符号の説明】

１…熱源、２…定着ローラ、３…加圧ローラ、４…ガイ
ド板、５…記録体、６…予備加熱用部材、７…温度セン
サ、８…被加熱部材、９…熱的結合手段。

フロントページの続き (72)発明者本村修二東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者井上隆夫東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部あるいは表面に熱源を有する定着ロ
ーラを記録体に接触させることにより定着を行う定着装
置において、前記定着ローラの外周上の少なくとも一部
を覆い前記定着ローラの放熱によって加熱される被加熱
部材と、前記定着ローラの上流側に前記記録体の少なく
とも中央部を含む領域を予備加熱すべく前記被加熱部材
と熱的に結合されて前記被加熱部材の熱が伝えられるよ
うになされた予備加熱用部材とを有することを特徴とす
る定着装置。
【請求項２】内部あるいは表面に熱源を有する定着ロ
ーラを記録体に接触させることにより定着を行う定着装
置において、前記定着ローラの少なくとも一部及び前記
定着ローラの上流側の記録体通過領域の少なくとも一部
を覆うカバーと、該カバーの内面の少なくとも一部に一
体的に設けられ、前記定着ローラの放熱によって加熱さ
れる被加熱部と、前記定着ローラ上流側カバーの内面の
少なくとも一部に一体的に設けられ、前記記録体の少な
くとも中央部を含む領域を予備加熱すべく前記被加熱部
と熱的に結合されて前記被加熱部の熱が伝えられるよう
になされた予備加熱用部とを有することを特徴とする定
着装置。
【請求項３】内部あるいは表面に熱源を有する定着ロ
ーラを記録体に接触させることにより定着を行う定着装
置において、前記定着ローラの少なくとも一部を覆うカ
バーと、前記定着ローラに記録体を案内するためのガイ
ド板と、前記カバーの内面の少なくとも一部に一体的に
設けられ前記定着ローラの放熱によって加熱される被加
熱部と、前記ガイド板の記録体面側に設けられ前記記録
体の少なくとも中央部を予備加熱すべく前記被加熱部と
熱的に結合されて前記被加熱部の熱が伝えられるように
なされた予備加熱用部とを有するとを特徴とする定着装
置。