JPH0980972A

JPH0980972A - 加熱定着装置

Info

Publication number: JPH0980972A
Application number: JP7257230A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Sato; 弘人佐藤; Kazuhiro Akiyama; 和寛秋山
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1997-03-28
Also published as: US6091059A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】種々の記録材の通過幅に対応するように、加
熱ローラを昇温させる発熱抵抗体を２つに分割して、一
方の発熱抵抗体の時間平均発熱率を変化させて、加熱ロ
ーラの非通紙域の温度上昇を抑え、低コスト、小型の加
熱定着装置を提供することにある。【解決手段】加熱ローラと加圧ローラより成る加熱定
着装置であって、加熱ローラは、外側にそれぞれ独立し
て発熱する２つの発熱抵抗体１３ａ，１３ｂが形成され
てなり、２つの発熱抵抗体１３ａ，１３ｂは、一方の給
電用終端電極１３１を共通にして、他方の給電用終端電
極１３２ａ，１３２ｂを別個設けてなり、１つの発熱抵
抗体１３ｂは、記録材の通過幅に応じて通電時間を変え
て時間平均発熱率を変化させる加熱定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加熱定着装置に関
し、更に詳しくは、電子写真複写機、レーザプリンタ、
ファクシミリ等においてトナー像の定着に用いるヒート
ローラ方式の加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機等において、記録材上に
形成されたトナー像を加熱定着させるための方式とし
て、従来より、加熱ローラとこれに対接配置された加圧
ローラとの間に、未定着トナー像よりなるトナー像が形
成された記録材を通過させることにより、前記未定着ト
ナー像を記録材に定着させるヒートローラ方式が広く知
られている。

【０００３】ヒートローラ方式による従来の定着装置に
おいては、例えば実公平３−４５２４８号公報や特開平
５−１９６５９号公報に記載されているように、フッ素
樹脂などからなる離型性被覆膜が外表面に形成された中
空金属パイプの内部空間に、ハロゲンランプ等のヒータ
ランプが挿入配置されて加熱ローラが構成されている。
また、例えば特開昭５５−７２３９０号公報に記載され
ているように、加熱ローラの加熱手段としてヒータラン
プを用いずに、円筒状絶縁母材の表面に発熱抵抗体を設
けたものを加熱ローラとして用い、この発熱抵抗体に通
電することによって加熱ローラ自身が発熱する方法も知
られている。

【０００４】このような定着装置においては、まず、ヒ
ータランプあるいは発熱抵抗体に電力を供給することに
より加熱ローラを加熱し、その外表面を定着可能温度
（例えば１８０℃）まで昇温する（以下「予熱」ともい
う）。加熱ローラの外表面が定着可能温度に達した後に
おいて、加熱ローラの表面温度はその温度を設定温度と
して温調される（以下「待機」ともいう）。これは、加
熱ローラの表面温度を検知する温度センサからの信号に
よって、ヒータランプあるいは発熱抵抗体への供給電力
を制御することで行われる。温調された加熱ローラと加
圧ローラとの間に記録材を通過させること（以下「定着
動作」ともいう）により、未定着トナーが加圧下で加熱
されてトナー像が記録材に定着される。

【０００５】電子写真複写機などにおいては、装置に供
することのできる最大通過幅（例えばＡ３用紙短手幅）
より小さい通過幅（例えばＢ５用紙短手幅）の記録材を
連続して定着動作させる場合がある。この際、加熱ロー
ラの最大通過幅全域をヒータランプあるいは発熱抵抗体
により加熱して温調する方式では、記録材と加熱ローラ
の接触しない部分（以下、非通紙域と呼ぶ）は記録材と
加熱ローラが接触する部分（以下、通紙域と呼ぶ）に比
べて記録材に熱を奪われない分だけ異常に高温になり易
い。このような状態の直後に例えばＡ３用紙のような大
きな通過幅の記録材を定着動作させた場合には、加熱ロ
ーラの温度分布が不均一であるために、高温部における
トナーの過溶融が原因で発生する高温オフセット現象な
どにより、トナーの定着性にバラツキが生じてしまう。
また、非通紙域の過昇温は加熱ローラおよび加圧ローラ
の長手方向に熱歪を生じさせ、加熱ローラ及び加圧ロー
ラの耐久寿命が著しく損なわれるとともに、非通紙域も
加熱してしまうため余分な電力を消費していた。

【０００６】これを改善するために、例えば特公平３−
１６６６号公報や特開昭５９−１９７０６７号公報など
に記載されているように、加熱ローラの長手方向に亘っ
てヒータランプあるいは発熱抵抗体の発熱域を２つ以上
に分割し、記録材の通過幅に応じて発熱する領域幅を切
り替える方法が発明されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかして、このように
記録材の通過幅の種類に応じて加熱ローラの長手方向の
発熱幅を切り替える従来の方式では、通過幅の種類が増
えるとそれに応じて分割する領域の数も増やす必要があ
る。発熱域の分割数が増えると、それにしたがってヒー
タランプあるいは発熱抵抗体に給電するための電極の
数、および発熱幅を切り替えるためのスイッチング素子
の数がともに増えることとなり、装置が複雑となりコス
トアップの原因となる。

【０００８】また、特にヒータランプを用いた方式では
発熱領域幅の異なるヒータランプの数が増えることとな
り、これら複数のヒータランプを加熱ローラの内部空間
に配設するための空間を確保する必要があるため、加熱
ローラを小径化することができない。これは、上記の構
成部品の増加ともあいまって装置の小型化、コンパクト
化の妨げとなっている。このように、様々な通過幅の記
録材に対応するために、記録材の通過幅に応じて発熱幅
を切り替える方式の従来の加熱定着装置においては、構
成が複雑でコスト高であり、装置の小型化、コンパクト
化が困難であった。

【０００９】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その第１の目的は、種々の記録材
の通過幅に対応するように、加熱ローラを昇温させる発
熱抵抗体を２つに分割し、この２つの発熱抵抗体を３つ
の給電リングによって通電することによって、構成が簡
単であり、低コスト、小型の加熱定着装置を提供するこ
とにある。第２の目的は、加熱ローラの非通紙域に存在
する発熱抵抗体の発熱率を小さくすることにより、加熱
ローラの非通紙域の温度上昇を抑えことができる加熱定
着装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の加熱定着装置
は、加熱ローラと、この加熱ローラに対向して圧接する
加圧ローラを有し、トナー像が形成された記録材を両ロ
ーラの間に通過させる加熱定着装置であって、前記加熱
ローラは、円筒状の金属基材よりなり、かつ、その外側
にそれぞれ独立して発熱する２つの発熱抵抗体が形成さ
れてなり、前記２つの発熱抵抗体は、一方の給電用終端
電極を共通にして、他方の給電用終端電極を別個設けて
なり、前記２つの発熱抵抗体のうち、１つの発熱抵抗体
は、前記記録材の通過幅に応じて通電時間を変えて時間
平均発熱率を変化させることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は、本発明の加熱定着装置の一例
を示す一部破断正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視
断面図である。

【００１２】図１および図２において、１０は加熱ロー
ラであり、加熱ローラ１０は耐熱性の加熱ローラ軸受け
４１，４２を介して保持枠１の側面に回転自在に保持さ
れている。３１，３２ａおよび３２ｂは、加熱ローラ１
０を構成する給電リング、５１，５２ａおよび５２ｂ
は、給電リング３１，３２ａおよび３２ｂに電圧を印加
するための給電ブラシである。６１は加熱ローラ１０を
回転駆動するための駆動ギアである。この駆動ギア６１
は、加熱ローラ１０の一端部に設けられた切り欠き部と
嵌合しており、図示しない駆動モータからの回転動力が
駆動ギア６１を介して加熱ローラ１０に伝達されるよう
になっている。

【００１３】２０は加圧ローラであり、この加圧ローラ
２０は、金属製ロッド２１とその周囲に形成された耐熱
性を有する弾性皮膜層２２とにより構成され、その母線
方向が加熱ローラ１０の母線方向と一致するように配置
されている。加圧ローラ２０の両端部は、加圧ローラ軸
受け７１，７２を介して軸受け板７３，７４に回転自在
かつ昇降自在に保持されている。８３および８４は圧縮
バネであり、圧縮バネ８３（８４）は、加圧ローラ軸受
け７１（７２）を上方に押し上げるように配設されてい
る。これにより、加圧ローラ２０が上昇して加熱ローラ
１０と対向して圧接される。この状態において、駆動ギ
ア６１を介して加熱ローラ１０を回転させると、これに
従動して加圧ローラ２０が回転する。

【００１４】給電ブラシ５１はリード線１０１および温
度検知リレー９０を介してリード線１０２と継電接続さ
れており、給電ブラシ５２ａ（５２ｂ）はリード線１０
３（１０４）と継電接続されている。１１０は温度セン
サであり、加熱ローラ１０の表面温度を検知する手段で
ある。温度センサ１１０は通過幅の異なる記録材が通過
する重複部に対応する位置に配設される。

【００１５】図３は加熱ローラの具体的構成を示す一部
破断正面図、図４は図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図、図
５は加熱ローラ１０を構成する発熱抵抗体の展開模式図
である。図３および図４に示すように、本発明の加熱定
着装置を構成する加熱ローラ１０は、円筒状基材１１
と、この円筒状基材１１の外表面上に形成された絶縁膜
１２と、この絶縁膜１２上に形成された発熱抵抗体１３
と、この発熱抵抗体１３を被覆するように形成された保
護膜１４と、この保護膜１４上に形成された離型層１５
と、発熱抵抗体１３に電流を流すための給電リング３
１，３２ａ，３２ｂとを備えてなる回転自在の棒状発熱
体よりなる。

【００１６】円筒状基材１１は、外径３２ｍｍ，肉厚
１．５ｍｍ、全長３７８ｍｍの円筒状の部材である。そ
して、この円筒状基材１１は、加熱ローラ１０表面にお
ける温度ムラを防止する観点から熱伝導率の大きい金属
材料、特に、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の金
属材料よりなることが好ましく、具体的にはアルミニウ
ム合金よりなることが好ましい。アルミニウム合金を円
筒状基材として用いることにより、加熱ローラ１０の表
面温度をより均一なものとすることができる。

【００１７】円筒状基材１１上に形成された絶縁膜１２
はアルミナあるいはシリカ等を主成分とする絶縁体より
構成される。ここで、絶縁膜１２の膜厚は５０〜１００
μｍであることが好ましく、本実施例では厚さ約７０μ
ｍのアルミナである。

【００１８】発熱抵抗体１３は幅０．５ｍｍ〜３ｍｍ、
厚さ約１０μｍの帯状体よりなり、導電物質として銀を
含有する。本発明においては、発熱抵抗体１３を構成す
る物質として、銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金が用
いられる。発熱抵抗体１３の厚さは、寿命信頼性（耐久
性）などを考慮して選択され、具体的には５〜２０μｍ
の範囲とされ、好ましくは１０〜１５μｍの範囲とされ
る。発熱抵抗体１３の厚さが５μｍ未満である場合に
は、通電時において発熱抵抗体自身の焼損などが生じや
すく寿命信頼性が低い。一方、発熱抵抗体１３の厚さが
過大である場合には、発熱抵抗体１３と絶縁膜１２との
密着接合強度が低下しこれも寿命信頼性の低下を招く。
発熱抵抗体１３の形成方法としては特に限定されるもの
ではないが、５〜２０μｍの厚さの発熱抵抗体を容易に
形成できることから、スクリーン印刷法が好ましい。

【００１９】図５において、１３ａおよび１３ｂは発熱
抵抗体１３を構成する発熱抵抗体である。第１の発熱抵
抗体１３ａに電流を流すことにより、加熱ローラ１０の
長手方向において主に第１領域Ｐが加熱され、また第２
の発熱抵抗体１３ｂに電流を流すことにより、加熱ロー
ラ１０の長手方向において主に第２領域Ｑが加熱され
る。１３１は発熱抵抗体１３ａおよび１３ｂに共通な給
電用終端電極であり、１３２ａ（１３２ｂ）は、それぞ
れ発熱抵抗体１３ａ（１３ｂ）の他端部に設けられた給
電用終端電極である。終端電極１３１（１３２ａ，１３
２ｂ）において、給電リング３１（３２ａ，３２ｂ）が
それぞれ電気的に接続される。すなわち、給電リング３
１と給電リング３２ａとの間に電圧を印加することによ
り第１の発熱抵抗体１３ａに電流が流れ、主に第１領域
Ｐが加熱され、一方、給電リング３１と給電リング３２
ｂとの間に電圧を印加することにより第２の発熱抵抗体
１３ｂに電流が流れ、加熱ローラの主に第２領域Ｑが加
熱される。なお、本実施例において、第２の発熱抵抗体
１３ｂのみ電流を流すことはない。図５において、第１
領域Ｐと第２領域Ｑの長手方向の長さの合計は、本実施
例における記録材の最大通過幅であるＡ３用紙の短手幅
２９７ｍｍよりわずかに長い３１０ｍｍに設定されてお
り、第１領域Ｐの幅は比較的頻繁に使用されるＡ４用紙
の短手幅に近い２３０ｍｍに設定されている。Ｃは記録
材送りの基準位置である。

【００２０】保護膜１４は、厚さ５０μｍのアルミナあ
るいはシリカ等を主成分とする絶縁体よりなる膜であ
り、発熱抵抗パターン１３の劣化防止、電気絶縁性の確
保、異物による発熱抵抗パターン１３の損傷防止などの
観点から設けられている。保護膜１４の厚さとしては、
通常１００μｍ以下とされ、好ましくは５０〜８０μｍ
とされる。保護膜の厚さが１００μｍを越える場合に
は、加熱ローラ１０の外表面へ熱が伝わりにくくなり、
加熱性能に悪影響を及ぼすおそれがある。

【００２１】離型層１５は、加熱ローラ１０の表面にお
ける離型性を向上させるために設けられたフッ素樹脂層
である。離型層１５を設けることによって、定着動作時
におけるオフセット現象が発生しにくくなり、良好な定
着性能を得ることができる。

【００２２】給電リング３１，３２ａ及び３２ｂは、そ
れぞれ、内径３２．６ｍｍ、肉厚０．８ｍｍ、幅６ｍｍ
の銅合金よりなるリング状部材であり、給電リング３１
（３２ａ，３２ｂ）は、発熱抵抗体１３の両端部に設け
られた終端電極１３１（１３２ａ，１３２ｂ）と電気的
導通を持つように接合固定されている。

【００２３】本実施例の定着装置においては、加熱ロー
ラ１０の構成要素として給電リング３１，３２ａおよび
３２ｂを設けることにより、導電性摺動部材、例えばカ
ーボンブラシを給電リングに接触させることによって給
電することができる。これにより、加熱ローラ１０を回
転させながらでも給電リング３１と給電リング３２ａと
の間、および給電リング３１と給電リング３２ｂとの間
に電圧を印加することができ、当該加熱ローラ１０の表
面を加熱温調することができる。

【００２４】図６は、本発明の加熱定着装置を構成する
加熱ローラ１０の温調制御に関する説明図である。同図
において、１１０は温度センサであり、加熱ローラ１０
の表面温度検知手段である。加熱ローラ１０の表面温度
は温度センサ１１０により検知され、その信号は演算制
御部に送られる。また、記録材サイズ検出部において、
記録材の通過幅が周知の方法によって検知され、記録材
の通過幅に応じた信号も演算制御部に送られる。演算制
御部においては、温度センサ１１０からの信号と記録材
サイズ検出部からの信号を受け発熱抵抗体１３ａおよび
１３ｂへそれぞれ供給すべき電力を演算し、その結果に
基づき、ヒータドライブ回路を経由してトライアック素
子Ｔａ（Ｔｂ）をＯＮ，ＯＦＦすることにより発熱抵抗
体１３ａ（１３ｂ）の通電をそれぞれＯＮ，ＯＦＦさせ
ることができるようになっている。なお、本実施例で
は、トライアック素子ＴａがＯＦＦ状態の間は、トライ
アック素子ＴｂもＯＦＦ状態になるように回路設計され
ている。

【００２５】本実施例では、トライアックＴａがＯＮの
とき第１領域Ｐでの発熱率が約６４０Ｗ、トライアック
ＴｂがＯＮのとき第２領域Ｑでの発熱率が約２８０Ｗと
なるように、発熱抵抗体１３ａ，１３ｂのそれぞれの抵
抗値が設定されている。

【００２６】本実施例の加熱ローラ１０の表面温度を定
着動作可能温度（例えば１８０℃）にまで昇温させるた
めの予熱は、まず、トライアックＴａ及びトライアック
ＴｂをともにＯＮさせ、発熱抵抗体１３ａと発熱抵抗体
１３ｂの両者に電流を流すことにより、各発熱抵抗体で
発生するジュール熱によって加熱ローラ１０を昇温させ
る。加熱ローラ１０の表面温度は加熱定着装置に取り付
けられた温度センサ１１０によって検知され、加熱ロー
ラ１０が定着動作可能な温度に達したところで、温調制
御され、待機状態となる。

【００２７】装置の予熱及び待機状態においては、定着
に供される記録材の通過幅が未だわからないので、最大
通過幅（Ａ３用紙短手幅）に対応して、第１領域Ｐと第
２領域Ｑの両者に亘って定着動作可能な温度となるよう
に温調制御される。これは、具体的には、温度センサ１
１０による検知温度が温調設定温度より高いか低いかを
演算制御部で判断し、その結果に基づいてトライアック
ＴａとトライアックＴｂとを同時にＯＮ，ＯＦＦする事
により行われる。詳細に説明すると、第１領域Ｐと第２
領域Ｑに存在する２つの発熱抵抗体の発熱率の比を、予
め、連続通電した時、加熱ローラの長手方向の表面温度
分布が定着可能な範囲内において略均一な状態になるよ
うに設定する。本実施例では、連続通電した時のそれぞ
れの発熱抵抗体の発熱率は、１３ａが６４０Ｗ，１３ｂ
が２８０Ｗであり、時間平均発熱率の比は１：０．４３
８に設定している。これを時間平均発熱率比の初期設定
値とする。第１領域Ｐと第２領域Ｑにおける発熱抵抗体
の時間平均発熱率を上記のように規定した理由は、それ
ぞれの領域が占める円筒状の金属基材の熱容量等を基
に、算出した結果によるものである。従って、第１領域
Ｐと第２領域Ｑの長手方向の長さの割合が変わった場合
や、金属基材の材質，外径，肉厚などが変わった場合
は、それに伴って、第１領域Ｐと第２領域Ｑにおける発
熱抵抗体の前記初期設定値を変更すればよい。

【００２８】定着動作時においては、定着に供される記
録材の通過幅に応じて第２領域Ｑに存在する発熱抵抗体
の時間平均発熱率を初期設定値による比よりも小さくす
る。具体的には、温度センサ１１０による検知温度の高
低にかかわらず、トライアックＴａがＯＮされた状態に
あるときに、任意の周期でトライアックＴｂを強制的に
ＯＦＦする時間（以下、強制ＯＦＦ時間ともいう）を設
け、記録材の通過幅に応じてあらかじめトライアックＴ
ｂの強制ＯＦＦ時間を演算制御部に登録しておくことに
より実現できる。つまり、発熱抵抗体１３ｂへの通電時
間を発熱抵抗体１３ａへの通電時間と比較して短くす
る。言い換えれば、発熱抵抗体１３ｂの時間平均発熱率
は、初期の発熱抵抗体１３ａの時間平均発熱率に対して
設定せれた値よりも小さくなる。

【００２９】例えば、トライアックＴｂの強制ＯＦＦ時
間を１秒間あたり０．５秒としたときには、第２領域Ｑ
の時間平均発熱率は強制ＯＦＦ時間を設けないときの半
分となる。検知温度、トライアックＴａ，Ｔｂの動作の
様子の一例を図７にタイムチャートとして示す。なお、
温度センサ１１０は異なるサイズ幅の記録材が通過する
重複部に配設されているので、通過幅の小さな記録材の
場合でも、通紙域の温度は定着可能な温度に温調制御す
ることができる。

【００３０】定着に供される記録材が最大通過幅である
場合は、加熱ローラ１０は最大通過幅全域に亘って記録
材に熱を奪われることとなるので、第１領域Ｐと第２領
域Ｑに存在する抵抗発熱体１３ａ，１３ｂの時間平均発
熱率は、待機状態のときと同じとする。その結果、加熱
ローラ１０の表面は最大通過幅全域に亘って定着可能な
範囲内において略均一な温度に制御されることになる。

【００３１】また、定着に供される記録材が最大通過幅
に比べて小さな通過幅である場合は、加熱ローラ１０は
非通紙域においては記録材に熱を奪われることがないの
で、非通紙域における時間平均発熱率を小さくする。本
実施例では、非通紙域が主に第２領域Ｑに相当するの
で、第２領域Ｑに存在する発熱抵抗体１３ｂの時間平均
発熱率を第１領域Ｐに存在する発熱抵抗体１３ａのそれ
より小さくする。記録材の通過幅が小さくなればなるほ
ど、非通紙域は広くなるので、それに伴って第２領域Ｑ
に存在する発熱抵抗体１３ｂの時間平均発熱率を小さく
すればよい。つまり、トライアックＴｂの強制ＯＦＦ時
間を長くする。この結果、最大通過幅に比べて小さな通
過幅の記録材を連続的に大量に定着動作させた場合で
も、加熱ローラ１０の非通紙域が異常昇温することがな
い。

【００３２】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらによって限定されるものではなく、
種々の変更が可能である。例えば、前記の実施例は片側
基準通紙（サイドレジストレイション）の場合について
説明したものであるが、図８に示すように中央基準通紙
（センターレジストレイション）の場合にも適用でき
る。これは、中央基準通紙（センターレジストレイショ
ン）の場合は、第１領域Ｐを加熱ローラの記録材通過域
の中央部に設定し、第２領域ＱをＱ１，Ｑ２の２つの領
域に分け記録材通過域の両端部に設定している。つま
り、第２領域Ｑは２つに分けられているが、第２領域に
形成された発熱抵抗体は存在する位置は異なるが実態は
一体物であり、発熱抵抗体に電気を供給する給電構造
は、先の実施例と同様な構造が採用されている。

【００３３】また、加熱ローラ１０を構成する円筒状基
材１１は必ずしも中空である必要はなく、中実であって
もよい。あるいは、円筒状基材１１の断面形状を図９あ
るいは図１０に示すごとくすることによって、加熱ロー
ラ１０の機械的強度を補強しても良い。

【００３４】＜実験例＞本発明による加熱定着装置に、
最大通過幅より小さい通過幅の普通紙を通紙した場合の
加熱ローラの表面温度を測定した。最大通過幅はＡ３短
手幅（２９７ｍｍ）である。実際に通紙した用紙は、Ａ
４用紙、Ｂ５用紙およびＢ４用紙であり、それぞれの用
紙の短手幅（２１０ｍｍ，１８２ｍｍ，２５７ｍｍ）が
通過幅である。そして、通紙速度（線速）は１１０ｍｍ
／ｓで、各用紙について５０枚連続通紙した直後の加熱
ローラの表面温度の測定結果を図１１に示す。

【００３５】図１１において、曲線ア，イ，ウ，エ，
オ，カは加熱ローラの表面温度分布であり、測定条件は
表１に示すとおりである。なお、表１におて、Ａ４用紙
とＢ４用紙での発熱抵抗体１３ａと発熱抵抗体１３ｂの
時間平均発熱率の比を今回の実験においては同一にし
た。本実験例においては、予熱および待機状態における
第１領域Ｐと第２領域Ｑに存在する発熱抵抗体１３ａと
１３ｂの時間平均発熱率の比の初期設定値は１：０．４
２９であり、このように規定することによって、最大通
過幅の加熱ローラの長手方向の表面温度分布を略均一に
することができる。曲線ア、曲線イ及び曲線ウはこの状
態のまま、すなわち第２領域の発熱抵抗体１３ｂに強制
ＯＦＦ時間を設けることなく定着動作を行った場合の温
度分布である。この場合は、非通紙域に相当する第２領
域Ｑ付近の温度が記録材に熱が奪われないため２００℃
程度まで過昇温している。

【００３６】一方、発熱抵抗体１３ｂに強制ＯＦＦ時間
を設け、第２領域Ｑに存在する発熱対抗体１３ｂの時間
平均発熱率を、初期の発熱抵抗体１３ａの時間平均発熱
率に対して設定された初期値よりも小さくした状態で連
続通紙した曲線エ、曲線オ及び曲線カの場合は、非通紙
域の過昇温が抑えられている。さらに説明すると、曲線
オは、Ａ４用紙を通紙するために、第１領域Ｐの発熱抵
抗体１３ａを発熱させ、なおかつ、第２領域Ｑの発熱抵
抗体１３ｂもある程度発熱させものである。領域Ｐ，Ｑ
に存在する発熱抵抗体１３ａと１３ｂのそれぞれの時間
平均発熱率の比は表１に示している通りである。この曲
線オから明らかなように、Ａ４用紙を通紙した場合の加
熱ローラ長手方向位置２１１．６ｍｍまでは、定着可能
な範囲内において略均一な表面温度を示している。ま
た、非通紙域である加熱ローラ長手方向位置２１１．６
ｍｍ以上の部分は、発熱抵抗体１３ｂが発熱している分
だけ表面温度は上がっているが、加熱ローラの熱歪み等
の問題が発生する程度には昇温していない。つまり、Ａ
４用紙を通紙する際、記録材に熱が奪われる領域Ｐの温
度を上げる必要があり、一方、記録材に熱が奪われない
領域Ｑの温度を上げないようにする必要があり、発熱抵
抗体１３ａと発熱抵抗体１３ｂの時間平均発熱率は、
１：０．２９９に設定してある。曲線オで領域Ｐにおけ
る１５０ｍｍ付近でやや加熱ローラの表面温度が下がっ
ているのは、前述したように領域Ｐと領域Ｑでの発熱抵
抗体の時間平均発熱率が異なり、この結果、加熱ローラ
を構成する円筒状基材の領域Ｐおける熱が領域Ｑに伝熱
される結果、この付近において、加熱ローラの表面温度
が下がるものである。

【００３７】曲線エは、Ｂ５用紙を通紙するために、第
１領域Ｐの発熱抵抗体１３ａを発熱させ、なおかつ、第
２領域Ｑの発熱抵抗体１３ｂも極僅かに発熱させもので
ある。領域Ｐ，Ｑに存在する発熱抵抗体１３ａと１３ｂ
のそれぞれのの時間平均発熱率の比は表１に示している
通りである。この曲線エから明らかなように、Ｂ５用紙
を通紙した場合の加熱ローラ長手方向位置１８８．５ｍ
ｍまでは、定着可能な範囲内において略均一な表面温度
を示している。また、非通紙域である加熱ローラ長手方
向位置１８８．５ｍｍ以上の部分は、発熱抵抗体１３ｂ
が極僅かしか発熱していないので表面温度は上がらず、
逆に、表面温度が下がっている。つまり、Ｂ５用紙を通
紙する際、記録材に熱が奪われる領域Ｐの温度を上げる
必要があり、一方、記録材に熱が奪われない領域Ｑの温
度を上げないようにする必要があり、発熱抵抗体１３ａ
と発熱抵抗体１３ｂの時間平均発熱率は、１：０．１７
６に設定してある。発熱抵抗体１３ｂの時間平均発熱率
を０．１７６とかなり小さく設定した理由は、Ｂ５用紙
はその通紙幅が短く、領域Ｐのみを利用するからであ
る。曲線エで領域Ｐにおける１６０ｍｍ〜２７０ｍｍで
加熱ローラの表面温度が略一定になっているのは、円筒
状基材の領域Ｐと領域Ｑでの記録材に奪われる熱と発熱
とがバランスがとれていることによるものである。

【００３８】曲線カは、Ｂ４用紙を通紙するために、第
１領域Ｐの発熱抵抗体１３ａを発熱させ、なおかつ、第
２領域Ｑの発熱抵抗体１３ｂも発熱させものである。領
域Ｐ，Ｑに存在する発熱抵抗体１３ａと１３ｂのそれぞ
れの時間平均発熱率の比は表１に示している通りであ
る。この曲線カから明らかなように、Ｂ４用紙を通紙し
た場合の加熱ローラ長手方向位置２６０ｍｍまでは、定
着可能な範囲内において略均一な表面温度を示してい
る。また、非通紙域である加熱ローラ長手方向位置２６
０ｍｍ以上の部分は、発熱抵抗体１３ｂが極僅かしか発
熱していないので、表面温度は上がらずむしろ下がる傾
向にある。つまり、Ｂ４用紙を通紙する際、記録材に熱
が奪われる領域Ｐの温度を上げる必要があり、一方、若
干記録材に熱が奪われるが加熱ローラの非通紙域の過昇
温を防止する観点より領域Ｑの温度をそれほど上げない
ようにする必要があり、発熱抵抗体１３ａと発熱抵抗体
１３ｂの時間平均発熱率は、１：０．２９９に設定して
ある。曲線カで領域Ｐにおける１７０ｍｍ付近でやや加
熱ローラの表面温度が下がっているのは、前述したよう
に領域Ｐと領域Ｑでの発熱抵抗体の時間平均発熱率が異
なり、この結果、加熱ローラを構成する円筒状基材の領
域Ｐおける熱が領域Ｑに伝熱される結果、この付近にお
いて、加熱ローラの表面温度が下がるものである。

【００３９】このように、発熱抵抗体を２つに分けて、
種々の記録材の通過幅に応じて第１領域Ｐと第２領域Ｑ
に存在する発熱抵抗体の時間平均発熱率の比を変えるこ
とによって、連続通紙時の非通紙部の異常昇温を抑える
ことができ、なおかつ、記録材の通過幅に対応する加熱
ローラの長手方向の表面温度を定着可能な範囲内におい
て略均一にすることができる。さらには、発熱抵抗体が
２つだけなので、給電リングも最小の３つで対応でき
る。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【発明の効果】本発明の加熱定着装置によれば、種々の
記録材の通過幅に対応するように、加熱ローラを昇温さ
せる発熱抵抗体を２つに分割し、この２つの発熱抵抗体
を３つの給電リングによって通電することによって、構
成が簡単であり、低コスト、小型を達成することができ
る。さらには、加熱ローラの非通紙域に存在する発熱抵
抗体の発熱率を小さくすることにより、加熱ローラの非
通紙域の温度上昇を抑えことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱定着装置の一例を示す一部破断正
面図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】加熱ローラの具体的構成を示す一部破断正面図
である。

【図４】図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図５】加熱ローラを構成する発熱抵抗パターンの展開
模式図である。

【図６】加熱ローラの温調制御に関する説明図である。

【図７】検知温度、トライアックの動作を説明するタイ
ムチャートである。

【図８】加熱ローラを構成する他の発熱抵抗パターンの
展開模式図である。

【図９】加熱ローラを構成する円筒状基材の他の実施例
である。

【図１０】加熱ローラを構成する円筒状基材の他の実施
例である。

【図１１】本発明の実施例による加熱定着装置に関する
実験結果である。

【符号の説明】

１保持枠１０加熱ローラ１１円筒状基材１２絶縁膜１３発熱抵抗体１３ａ，１３ｂ発熱抵抗体１４保護膜１５離型層２０弾性皮膜層２１加圧ローラ２２金属製ロッド３１，３２ａ，３２ｂ給電リング４１，４２加熱ローラ軸受け５１，５２ａ，５２ｂ給電ブラシ６１駆動ギア７１，７２加圧ローラ軸受け７３，７４軸受け板８３，８４圧縮バネ９０温度感知リレー１０１，１０２，１０３，１０４リード線１１０温度センサ１３１，１３２ａ，１３２ｂ終端電極Ｔａ，Ｔｂトライアック素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０５Ｂ 3/00 ３７０Ｈ０５Ｂ 3/00 ３７０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱ローラと、この加熱ローラに対向し
て圧接する加圧ローラを有し、トナー像が形成された記
録材を両ローラの間に通過させる加熱定着装置であっ
て、前記加熱ローラは、円筒状の金属基材よりなり、かつ、
その外側にそれぞれ独立して発熱する２つの発熱抵抗体
が形成されてなり、前記２つの発熱抵抗体は、一方の給電用終端電極を共通
にして、他方の給電用終端電極を別個設けてなり、前記２つの発熱抵抗体のうち、１つの発熱抵抗体は、前
記記録材の通過幅に応じて通電時間を変えて時間平均発
熱率を変化させることを特徴とする加熱定着装置。