JPH11249467A

JPH11249467A - 定着装置

Info

Publication number: JPH11249467A
Application number: JP5039898A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Haniyu; 羽生　　直彦; Buichi Shimada; 武一島田; Tetsuko Oomoto; 大本　　哲子
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ウォームアップタイムが短く、待機中及び定
着動作中の消費電力が小さく、安全な定着装置を提供す
ることを課題とする。【解決手段】加熱ローラ９１と、加熱ローラ９１に圧
接する加圧ローラ９２とを有し、これら加熱ローラ９
１,加圧ローラ９２間にトナー画像が転写された転写材
を通過させ、トナー画像を転写材上に熱定着する定着装
置であって、加熱ローラ９１の内周面に抵抗発熱層１９
２を形成し、加熱ローラ９１内部に、抵抗発熱層１９２
より消費電力が小さく、発熱幅が前記抵抗発熱層と略等
しいハロゲンヒータランプ(輻射熱源)２１０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱ローラと、該
加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱
ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写材
を通過させ、前記トナー画像を前記転写材上に熱定着す
る定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置等の定着装置に用いられる
加熱ローラとしては、ローラ中空部に赤外線ランプ,ハ
ロゲンヒータランプ,ニクロム線等の熱源を配設したも
のが多く用いられてきた。

【０００３】しかし、このような構成の加熱ローラは、
熱源からの輻射熱が、空気を介してローラを間接的に加
熱しているので、熱効率が悪く、加熱ローラ表面の温度
が設定温度に達するまでの時間(以下、ウォームアップ
タイムという)が長くなり、消費電力も多くなるという
問題がある。

【０００４】そこで、ローラの外周面上にセラミックヒ
ータ等の抵抗発熱層を形成し、ローラを直接加熱する方
法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】抵抗発熱層を外周面に
設けた加熱ローラは、通紙される転写材上のトナーの付
着を防止するために、抵抗発熱層上に離型性層を設ける
のが一般的である。

【０００６】しかし、通紙回数の増大に伴う離型性層の
摩耗により、電流が流れる抵抗発熱層が外部に露出し、
感電や漏電等を引き起こす原因となり、安全上の問題点
がある。

【０００７】一方、抵抗発熱層を内周面に設けた加熱ロ
ーラは、上述の安全上の問題点は解消されるが、加熱ロ
ーラの芯金を介して転写材を加熱するので、ウォームア
ップタイムが長くなる問題点がある。

【０００８】このため、ウォームアップタイムを短縮す
るために、抵抗発熱層の時間当たりの発熱量を増やす
と、今度は、加熱ローラが設定温度に達し、定着が可能
な状態を維持し続ける時(以下、待機中という)、加熱ロ
ーラの表面温度がオーバーシュート(設定温度以上にな
ること)し、無駄な電力を消費する問題点がある。

【０００９】又、抵抗発熱層を二層以上設け、ウォーム
アップを行う時には全部の層を発熱させ、設定温度を維
持するだけで熱量を余り必要としない待機中、定着動作
中の時には、ウォームアップ時より少ない層を発熱させ
ることも考えられる。

【００１０】しかし、回転する加熱ローラに設けられた
各抵抗発熱層への給電構造が複雑になり、コストがかか
る問題点もある。本発明は、上記問題点に鑑みてなされ
たもので、第１の目的は、ウォームアップタイムが短い
定着装置を提供することにある。

【００１１】第２の目的は、待機中の消費電力が小さな
定着装置を提供することにある。第３の目的は、安全な
定着装置を提供することにある。第４の目的は、コスト
ダウンが図れる定着装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、加熱ローラと、該加熱ローラに圧接
する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ロー
ラ間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記
トナー画像を前記転写材上に熱定着する定着装置であっ
て、前記加熱ローラの内周面に抵抗発熱層を形成し、前
記加熱ローラ内部に、前記抵抗発熱層より消費電力が小
さい輻射熱源を設けたことを特徴とする定着装置であ
る。

【００１３】起動時(ウォームアップ時)には、少なくと
も、消費電力が大きな、即ち、発熱量が大きく、発熱効
率が良い抵抗発熱層を発熱させ、加熱ローラを急激に加
熱する。加熱ローラが設定温度になると、これ以降の待
機中の加熱ローラの温度維持には、消費電力の少ない、
即ち、発熱量の小さな輻射熱源を発熱させる。

【００１４】従って、起動時には、発熱量が大きく、発
熱効率が良い抵抗発熱層が発熱し、加熱ローラを加熱す
ることにより、ウォームアップタイムを短くすることが
できる。

【００１５】又、待機中の温度維持には、消費電力が少
ない輻射熱源を発熱させることにより、オーバーシュー
トが押さえられ、無駄な電力を消費しないので、電力消
費量を少なくすることができる。

【００１６】更に、電流が流れる抵抗発熱層は、ローラ
の内周面に形成され、外部には露出しないので、安全で
ある。又、更に、抵抗発熱層を多層とする場合に比べ
て、抵抗発熱層は一層でよいので、抵抗発熱層への給電
構造が簡単となり、コストダウンが図れる。

【００１７】ここで、輻射熱源の例としては、ハロゲン
ヒータランプ,ニクロム線,赤外線ランプ等があるが、寿
命期間中の出力安定性の点よりハロゲンヒータランプが
好ましい。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の輻射熱源は、発熱幅が前記抵抗発熱層と略等しいこ
とを特徴とする定着装置である。輻射熱源の発熱幅を抵
抗発熱層の発熱幅と略同じとすることにより、待機中の
加熱ローラの幅方向の温度ムラを少なくすることができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施の
形態を説明する。先ず、図２を用いて本実施の形態例の
定着装置が設けられた画像形成装置の全体構成及び作動
を説明する。尚、ここでは、画像形成装置として複写機
の場合を例にして説明を行うものとする。

【００２０】画像形成装置１の上部には自動原稿送り装
置１０が備えられており、原稿載置トレイ１１にセット
された原稿Gが搬送機構１２により原稿載置板１４上に
送られる。この原稿載置板１４に載置された原稿Gは、
露光終了のタイミングで搬送機構１２によって原稿受け
部１３に排出される。

【００２１】画像形成装置１内には、像形成手段である
ドラム状の感光体２１の外周に、帯電器２２、現像器２
３、転写器２４、分離器２５、クリーニング装置２６が
各々動作順に配置されており、これらが画像形成ユニッ
トとして一体として形成されている。

【００２２】感光体２１の感光層面に帯電器２２で電荷
を付与した後、画像形成装置１の最上部に設けた原稿載
置板１４に載置された原稿Gを、画像形成装置１内の上
部位置に配置した露光光学ユニット３０の光学フレーム
３１内に設けた露光ランプ３２により露光を開始する。

【００２３】すなわち、露光ランプ３２と一体に移動す
るミラー３３と、このミラー３３の移動距離の半分の距
離を移動するV 型に構成されたミラー３４及び３５と、
結像レンズ３６を介してV 型に配置されたミラー３７及
び３８と、感光体２１に画像を照射するミラー３９によ
り矢印方向より露光し、感光体２１の感光層面に静電潜
像を形成する。

【００２４】次に、画像形成ユニット２０内の現像器２
３で静電潜像を現像し、感光体２１の感光層面にトナー
画像による可視像を形成する。更に、画像形成装置１内
の下方上下位置に各々両面複写給紙ユニット４０と、給
紙ユニット５０,６０,７０が配置されており、給紙ユニ
ット５０,６０,７０には異なるサイズの転写材としての
記録紙Pが収納されている。

【００２５】本実施の形態例では、原稿載置板１４上に
載置された原稿のサイズを検出して、対応した記録紙P
を自動的に選択するオートモードと、操作卓上に設けら
れた記録紙Pの選択スイッチにより操作者が記録紙Pを選
択するマニュアルモードとの二つのモードを有してい
る。

【００２６】給紙ユニット５０内に収納された記録紙P
が選択されると、記録紙Pを給紙ローラ５１にて１枚の
み給紙し、この記録紙Pを案内ローラ５２により搬送す
る。同様にして、給紙ユニット６０,７０内に収納され
た記録紙Pが選択されると、記録紙Pを給紙ローラ６１,
７１にて１枚のみ給紙し、この記録紙Pを案内ローラ６
２,７２により搬送する。

【００２７】そして、記録紙Pは、搬送路８０を搬送機
構８１によりトナー画像が形成された感光体２１方向に
搬送される。そして、記録紙Pは画像形成装置１に設け
られたレジストローラ８２で一旦停止させられ、感光体
２１に形成されたトナー画像と記録紙Pとが一致するよ
うにして給紙が行われる。

【００２８】次に、感光体２１のトナー画像が転写器２
４により記録紙Pに転写され、この記録紙Pは分離器２５
により感光体２１面より分離される。そして、記録紙P
は搬送装置８３で定着装置９０に搬送される。

【００２９】定着装置９０は加熱ローラ９１とこの加熱
ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２とを備えており、
加熱ローラ９１と、加圧ローラ９２との間にトナー画像
が転写された記録紙Pが通過することにより、トナー画
像が記録紙P上に熱定着される。

【００３０】定着が完了した記録紙Pは排紙案内ローラ
８４により排紙される。片面複写の場合は排紙切換部材
８５が下降し、そのまま排紙トレイ８６に記録紙Pが排
紙される。

【００３１】両面複写の場合は排紙切換部材８５が上昇
し、記録紙案内部８７が開放され、記録紙Pは破線矢印
の方向に搬送される。更に、搬送機構８８により記録紙
Pは下方に搬送され、記録紙反転部８９によりスイッチ
バックさせられ、記録紙Pの後端部は先端部となって両
面複写用給紙ユニット５０内に搬送される。

【００３２】記録紙Pは両面複写用給紙ユニット５０に
設けられた搬送ベルト４１で給紙方向に移動し、給紙ロ
ーラ４２で記録紙Pを再給紙し、搬送ローラ４３により
記録紙Pを搬送路８０に案内する。

【００３３】再び、上述したように感光体２１方向に記
録紙Pを搬送し、記録紙Pの裏面にトナー画像を転写し、
定着装置９０で定着した後、排紙トレイ８６に排紙す
る。尚、上述した給紙以外に、手差しで給紙を行う手差
し給紙装置２も画像形成装置１に設けられている。

【００３４】次に、図１を用いて本実施の形態例の定着
装置に設けられる加熱ローラの説明を行なう。図１は本
実施の形態例の画像形成装置の全体構成図である図２の
切断線A-Aにおける断面図である。

【００３５】図において、加熱ローラ９１と、加圧ロー
ラ９２とは、軸受１００,１０１により回転可能に支持
されている。加熱ローラ９１において、１９１は両端面
が開放された円筒状の芯金(ローラ基体)である。

【００３６】この芯金１９１の内周面には、絶縁体層１
９２を介して抵抗発熱層１９３が形成され、芯金１９１
の外周面には、離型性層１９４が形成されている。尚、
抵抗発熱層１９３の形成方法としては、塗布,コーティ
ング,蒸着,接着等があるが、限定するものではない。

【００３７】本実施の形態例では、芯金１９１の材質は
アルミニウム合金、絶縁体層１９２の材質はポリイミド
等の耐熱絶縁樹脂、抵抗発熱層１９３の材質は銀,酸化
鉛等の導電フィラーを含有した低融点ガラス,ステンレ
ス等の導電性材料、離型性層１９４の材質としてはPFA
(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニル
エーテル共重合体),四フッ化エチレン等の離型性の良い
樹脂とした。

【００３８】芯金１９１の両端部近傍の内部には、抵抗
発熱層１９３と電気的に接続され、中心部に穴２０２,
２０３が形成された円環状の電極２００,２０１が固着
されている。この電極２００,２０１に、給電ブラシ２
０４,２０５が摺接することにより、抵抗発熱層１９３
に電流が供給されるようになっている。

【００３９】更に、加熱ローラ９１の内部には、抵抗発
熱層１９３よりも発熱量が少なく、発熱幅が抵抗発熱層
１９３と略等しい輻射熱源としてのハロゲンヒータラン
プ２１０が設けられている。尚、本実施の形態例では、
抵抗発熱層１９３は800W、ハロゲンヒータランプ２１０
は150Wの消費電力のものを用いた。

【００４０】このハロゲンヒータ２１０の両端部は、電
極２００の穴２０２及び電極２０１の穴２０３を介して
外部に突出し、図示しない支持部材で支持され、給電さ
れるようになっている。

【００４１】次に、図３を用いて、本実施の形態例の画
像形成装置の電気的構成を説明する。図３は図２に示す
画像形成装置の定着装置の電気的構成を説明するブロッ
ク図である。

【００４２】図において、３００は抵抗発熱層１９２を
駆動する回路からなる第１の加熱駆動手段、３１０はハ
ロゲンヒータランプ２１０を駆動する回路からなる第２
の加熱駆動手段である。

【００４３】３３０は加熱ローラ９１の表面温度を検知
する温度検知手段、３４０は電源スイッチ、３５０は操
作卓上に設けられ、定着装置が定着可能となった時に、
「レディ」表示を行なう表示手段、３６０はコピーを行
なう際に押下されるコピースイッチ、５００は、温度検
知手段３３０からの温度情報、電源スイッチ３４０、コ
ピースイッチ３６０からの情報を取り込んで、第１及び
第２の加熱駆動手段３００,３１０を介して抵抗発熱層
１９２及びハロゲンヒータランプ２１０を駆動すると共
に、表示手段３５０を駆動する制御部である。

【００４４】次に、上記構成の画像形成装置の定着装置
のウォームアップ時の動作と、それに引き続いて行なわ
れる待機中・複写動作中との動作を図４を用いて説明す
る。図４及び図５は図２に示す画像形成装置の定着装置
の動作を示すフロー図である。

【００４５】図４(a)に示すように、定着装置は、最初
に加熱ローラ９１の表面の温度(T)が設定温度(Tcont)に
するウォームアップ動作を行ない(ステップ1)、それに
引き続いて、待機中・複写動作中の動作(ステップ2)を
行なう。

【００４６】(1) ウォームアップ中の動作(図４(b)参
照) 画像形成装置１の電源スイッチ３４０がオンされる(ス
テップ3)と、制御部５００は、消費電力が大きな、即
ち、発熱量が大きく、又、加熱ローラ９１の表面を効率
よく熱する抵抗発層１９３を駆動する(ステップ4)。

【００４７】次に、制御部５００は、温度検知手段３３
０から加熱ローラ９１の表面の温度(T)を読み込み(ステ
ップ5)、設定温度(Tcont)との比較を行ない、加熱ロー
ラ９１の表面温度(T)が設定温度(Tcont)以上となるま
で、抵抗発層１９３を駆動し続ける(ステップ6)。

【００４８】加熱ローラ９１の表面温度が設定温度以上
になると、制御部５００は抵抗発層１９３の駆動を停止
し(ステップ7)、表示手段３５０を駆動して、操作卓上
に「レディ」表示を行なう(ステップ8)。

【００４９】(2) 待機中・複写動作中の動作(図５参照) 電源スイッチ３４０がオフされない限り(ステップ9)、
以下のフローを行なう。

【００５０】温度検知手段３３０から加熱ローラ９１の
表面の温度(T)を読み込み(ステップ10)、加熱ローラ９
１の表面温度(T)が設定温度(Tcont)より下がると、ハロ
ゲンヒータランプ２１０を駆動する(ステップ11,12)。
そして、加熱ローラ９１の表面温度(T)が設定温度(Tcon
t)以上となると、ハロゲンヒータランプ２１０の駆動を
停止する(ステップ11,13)。

【００５１】そして、ステップ9〜ステップ13をコピー
スイッチ３６０がオンされるまで続行する。コピースイ
ッチ３６０がオンされ、コピーが終了するまで、温度検
知手段３３０から加熱ローラ９１の表面の温度(T)を読
み込み(ステップ15)、加熱ローラ９１の表面温度(T)が
設定温度(Tcont)より下がると、抵抗発熱層１９２を駆
動する(ステップ16,17)。そして、加熱ローラ９１の表
面温度(T)が設定温度(Tcont)以上となると、抵抗発熱層
１９２の駆動を停止する(ステップ16,18)。

【００５２】そして、コピーが終了すると(ステップ1
9)、ステップ９へ戻る。上記構成によれば、ウォームア
ップ時には、発熱量が大きく、又、発熱効率の良い抵抗
発熱層１９２が加熱ローラ９１を急激に加熱することに
より、ウォームアップタイムを短くすることができる。

【００５３】又、待機中の温度維持には、消費電力の少
ないハロゲンヒータランプ２１０を駆動することによ
り、電力消費量を少なくすることができる。更に、電流
が流れる抵抗発熱層１９３は、加熱ローラ９１の内周面
に形成され、外部には露出しないので、安全である。

【００５４】又、更に抵抗発熱層を多層とする場合に比
べて、抵抗発熱層は一層でよいので、抵抗発熱層への給
電構造が簡単となり、コストダウンが図れる。更に、ハ
ロゲンヒータランプ２１０の発熱幅を抵抗発熱層１９３
の発熱幅と略同じとしたことにより、待機中の加熱ロー
ラ９１の幅方向の温度ムラを少なくすることができる。

【００５５】尚、本発明は上記実施の形態例に限定する
ものではない。例えば、図６に示すように、抵抗発熱層
１９３のへの給電をハロゲンヒータランプ２１０を保持
すると共に、抵抗発熱層１９３の両端部の内周面に摺接
する給電固定フランジ６００,６０１としてもよい。

【００５６】このような構成とすることにより、抵抗発
熱層１９３への安定した給電が可能となると共に、ハロ
ゲンヒータランプ２１０を支持する支持部材が不要とな
り、構成が簡素化できる。

【００５７】又、上記実施の形態例では、ウォームアッ
プ中は、抵抗発熱層１９３のみを発熱させたが、電力供
給量と、電力消費量に応じて抵抗発熱層１９３と、ハロ
ゲンヒータランプ２１０とを発熱させてもよい。

【００５８】更に、複写動作中は、抵抗発熱層１９３を
発熱させたが、電力供給量と、電力消費量に応じてハロ
ゲンヒータランプ２１０を発熱させてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように請求項１記載の発明に
よれば、加熱ローラの内周面に抵抗発熱層を形成し、前
記加熱ローラ内部に、前記抵抗発熱層より消費電力が小
さい輻射熱源を設けたことにより、起動時には、発熱量
が大きな抵抗発熱層が加熱ローラを急激に加熱すれば、
ウォームアップタイムを短くすることができる。

【００６０】又、待機中の温度維持には、消費電力が少
ない輻射熱源を加熱すれば、電力消費量を少なくするこ
とができる。更に、電流が流れる抵抗発熱層は、ローラ
の内周面に形成され、外部には露出しないので、安全で
ある。

【００６１】又、更に、抵抗発熱層を多層とする場合に
比べて、抵抗発熱層は一層でよいので、抵抗発熱層への
給電構造が簡単となり、コストダウンが図れる。請求項
２記載の発明によれば、輻射熱源の発熱幅を抵抗発熱層
の発熱幅と略同じとすることにより、待機中の加熱ロー
ラの幅方向の温度ムラを少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態例の定着装置の構成図で、図２にお
ける切断線A-Aでの断面図ある。

【図２】実施の形態例の定着装置が設けられた画像形成
装置の全体構成図である。

【図３】図２に示す画像形成装置の定着装置の電気的構
成を説明するブロック図である。

【図４】図２に示す画像形成装置の定着装置の動作を示
すフロー図である。

【図５】図２に示す画像形成装置の定着装置の動作を示
すフロー図である。

【図６】他の実施の形態例の定着装置の構成図で、図２
における切断線A-Aでの断面図である。

【符号の説明】

９１加熱ローラ９２加圧ローラ９３定着装置１９３抵抗発熱層２１０ハロゲンヒータランプ(輻射熱源)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する
加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間
にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナ
ー画像を前記転写材上に熱定着する定着装置であって、前記加熱ローラの内周面に抵抗発熱層を形成し、前記加熱ローラ内部に、前記抵抗発熱層より消費電力が
小さい輻射熱源を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記輻射熱源は、発熱幅が前記抵抗発熱
層と略等しいことを特徴とする請求項１記載の定着装
置。