JPH0355826B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真プロセスなどにより記録紙
上に転写された未定着の記録画像を定着させるた
めの電子写真記録装置の定着装置に関するもので
ある。

［従来の技術とその問題点］ 発熱ローラ方式による公知の定着装置は、その
多くがローラ内部にハロゲンランプなどの熱源を
有したものであつて、熱容量が大きいためにメイ
ンスイツチにしても発熱ローラが記録画像を加熱
溶融定着できる所定の温度に達するまでの時間
（これをウオーミングアツプ時間という。）が長く
かかる欠点があつた。このウオーミングアツプ時
間の短縮を計るために種々の改良がなされている
が、その一つに特開昭56−123580号公報がある。
これによると、発熱ローラの外周面に薄層電気抵
抗体が形成してあり、この薄層電気抵抗体への印
加電圧をウオーミングアツプ時に定着処理時より
も大としている。しかし、この改良された従来技
術でも、依然として熱容量が大きいためにウオー
ミングアツプ後も薄層電気抵抗体に常時電圧を印
加し続けていることに何等変わりはなく、消費電
力が大きかつた。

また、これらの公知の定着装置にあつては、発
熱ローラの温度をコントロールするための温度セ
ンサーは、ローラ表面から少し隔たつて設置され
ている。これは、温度センサーがローラ表面に接
していると表面の温度むらを生じたり、ローラ表
面が損傷を受ける不都合が生じるためであつて、
そのため温度センサーとローラ表面との間隔を所
望の間隔に調整して設置する必要があつた。

また、この温度センサーは、ローラ表面から離
れてその温度を正確にコントロールする必要があ
るために、応答性に優れたものが要求される。し
かるに、この公知の定着装置は、発熱ローラが回
転しているときと回転の止つているときとで、ロ
ーラの表面温度がかなり変動し、この温度変動は
熱応答性の高い温度センサーほど影響を受け易い
傾向にある。これを解決するために、例えば特開
昭56−165174号公報では、温度センサーの前方に
衝立を設置し、この衝立によつて発熱ローラによ
つて熱せられその回転によつて乱気流となるロー
ラ表面の空気層の温度センサーへの影響が小さく
なるようにしていた。しかしこれによつても正確
な温度管理は難しく、むしろ部品点数が増大し組
立調整が面倒になる欠点を招く結果となつてい
た。

［発明の目的］ そこで本発明は、熱容量が小さくて温度応答性
に優れ、消費電力が小さく、かつ正確に温度管理
を行うことのできる定着装置を提供することを目
的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明による定着装置は、回転方向にそつて区
分されかつ独立的に駆動可能であつて発熱抵抗体
を含む複数の発熱領域が外周面に備わつている発
熱ローラと、各発熱領域に設けてあるサーミスタ
と、上記サーミスタの抵抗値の変化により上記発
熱領域の温度を制御する温度制御回路と、駆動す
るべき発熱領域とそれに対応する上記サーミスタ
とを遂次的に選択する選択手段とより構成されて
いる。

［作用］ 本発明の発熱ローラは、その外周面に回転方向
にそつて区分されかつ独立的に駆動可能であつて
発熱抵抗体を含む複数の発熱領域が備わつたもの
であるので、熱容量が小さく瞬時に作動温度に到
達する。各発熱領域はローラ回転時に選択手段を
介して選択され遂次的に駆動される。各発熱領域
の温度はその上に形成されたサーミスタにより直
接的に検出されて温度制御回路にフイードバツク
され、所望の温度にコントロールされる。

［実施例］ 第１図において、発熱ローラ１０と回転ローラ
２０とが対向的に設置してあり、両者が矢印方向
に回転することにより記録紙３０がその間に挟ま
れて送られる。記録紙３０上の未定者の記録画像
３１は発熱ローラ１０と回転ローラ２０との間を
通過する間に定着せしめられる。発熱ローラ１０
は、この実施例では八つに分割された発熱領域
A₁，A₂〜A₈をその外周面に備えている。

そこで各発熱領域の構造を第２図および第３図
をも参照して説明する。

各発熱領域A₁，A₂〜A₈は、絶縁性ローラ１１
上に形成された発熱抵抗体１２とそれに接続する
一対の駆動電極１３，１４とからなつている。絶
縁性ローラ１１は円柱状をなし、Al₂O₃などのセ
ラミツクスやガラスなど絶縁性であつてかつ断熱
係数の高い材料にて形成されたものである。この
絶縁性ローラ１１上には、メつキまたはスパツタ
リングや蒸着によりCu，Ni，Crなどの駆動電極
１３，１４が第３図示のように形成され、この実
施例では、駆動電極１３，１４は複数の電極要素
１３ａ，１４ａからなつている。各電極要素１３
ａ，１４ａは交互に位置してそれぞれ左右の端子
電極１３ｂ，１４ｂに接続して櫛歯状となつてい
る。そして駆動電極１３，１４を形成した後で、
その上から発熱抵抗体１２がスパツタリングや蒸
着またはCVD法により形成されている。発熱抵
抗体１２としては、サーマルヘツドに使用されて
いる発熱抵抗材料が使用可能であつて、一例とし
てはTa₂Nが適している。発熱抵抗体１２の上に
は、絶縁性被膜１５が形成されている。絶縁性被
覆１５は発熱抵抗体１２の保護膜としても機能す
るように、耐磨耗性に富んだものが使用され、一
例としてはSiO₂やTaO₂などが適している。絶縁
性被覆１５の上面には、各発熱領域A₁，A₂…A₈
に対応して、温度によつて抵抗値が変化するサー
ミスタ１６が形成されている。サーミスタ１６
は、本実施例では薄膜状のサーミスタ材料層１６
ａおよびそれをサンドイツチ状に挟持する下部電
極１６ｂと上部電極１６ｃとで構成されている。
下部電極１６ｂは一体に形成されて共通電極にな
つているが、サーミスタ材料層１６ａと上部電極
１６ｃは各発熱領域A₁，A₂…A₈に対応して分割
されている。また下部電極１６ｂはサーミスタ材
料層１６ａおよび上部電極１６ｃよりも幅広に形
成されてその右側の部分が露出している。なおサ
ーミスタ材料層１６ａは、NiO，CoO，MnOの
単体またはその複数種の組み合せをスパツタリン
グや蒸着またはCVD法により形成したものであ
る。下部電極１６ｂ，上部電極１６ｃの材料とし
ては、発熱抵抗体１２の駆動電極１３，１４のそ
れと同じものが使用可能である。

第１図に示すように、発熱抵抗体１２の端子電
極１３ｂ，１４ｂおよびサーミスタ１６の電極１
６ｂ，１６ｃには、選択手段の一例としてのブラ
シ４１〜４４が接触するように固定的に配設して
あり、発熱ローラ１０の回転にしたがつて端子電
極１３ｂ，１４ｂおよび電極１６ｂ，１６ｃと遂
次的に接触可能である。ブラシ４１〜４４によつ
て選択された特定の発熱領域の発熱抵抗体１２と
それに対応するサーミスタ１６は、このブラシ４
１〜４４を介して第４図示の温度制御回路に遂次
的に接続される。温度制御回路は、この実施例で
は、抵抗５１，基準５２，差動増幅器５３，抵抗
体駆動回路５４によつて構成されている。差動増
幅器５３には、基準電源５２の基準電圧が入力端
子５３ａに、サーミスタ１６にかかる電圧が入力
端子５３ｂにそれぞれ供給されており、、両者の
電圧差に応じた出力５３ｃを発生するようになつ
ている。駆動回路５４は、差動増幅器５３の出力
５３ｂに応じて発熱抵抗体１２に印加すべき電圧
を発生するようになつている。また駆動回路５４
は、図示しない電子写真記録装置本体またはそれ
が接続されるコンピユータ側から印字命令を受け
たときだけ動作するようになつている。

つぎに本発明に係る定着装置の動作について説
明する。

本発明に係る定着装置は、そのメインスイツチ
が入れられても、第１図示の発熱ローラ１０は直
ちに駆動されないし、また回転も始めない。電子
写真記録装置本体またはそれが接続されたコンピ
ユータ側から印字命令が発せられると、第１図示
の発熱ローラ１０および回転ローラ２０が起動
し、第４図示の駆動回路５４も動作状態になる。
電子写真記録装置本体によつて画像３１が記録さ
れた記録紙３０は、発熱ローラ１０と回転ローラ
２０との間に送られ、両者の間を通過する間に以
下のようにして画像３１が定着される。今、例え
ば発熱領域A₁が記録紙３０と接触しているとす
ると、このときこの発熱領域A₁に対応する端子
電極１３ｂ，１４ｂにはブラシ４１，４２が接触
していることになる。そしてブラシ４１，４２を
介して駆動回路５４によつて生ぜしめられる電圧
が発熱領域A₁の駆動電極１３，１４間に供給さ
れ、されに対応する発熱抵抗体１２がジユール熱
を発生する。最初のうちはサーミスタ１６は高い
抵抗値を示すので、入力端子５３ｂの電圧が入力
端子５３ａの基準電圧よりも十分に高いので差動
増幅器５３の出力５３ｃの電圧も高く、それに応
じて駆動回路５４も高い電圧を発生する。これに
より発熱抵抗体１２は急速に温められる。発熱抵
抗体１２の温度が上昇するにつれてサーミスタ１
６の抵抗値は低下していき、差動増幅器５３の入
力端子５３ａ，５３ｂの電圧が小さくなつてい
く。それによつて差動増幅器５３の出力５３の電
圧も低くなり、発熱抵抗体１２が所望の温度に到
達したところで平衝を保つようになる。このよう
に発熱抵抗体１２は最初のうちは高い電圧が印加
されその温度上昇と共に印加電圧が減少して所望
の温度を保つように制御され、かつ各発熱領域の
熱容量が十分に小さいことと相俟つて、各発熱領
域が所望温度に到達するまでの立上がり時間は、
公知の定着装置に比して格段に短い。ついで発熱
ローラ１０の発熱領域A₂が記録紙３０に接触す
るようになると、この発熱領域の発熱抵抗体１２
とサーミスタ１６とがブラシ４１〜４４を介して
第４図示の温度制御装置に接続され、上記と同様
にして発熱領域A₂が駆動される。そして発熱１
０の回転に伴つて発熱領域A₃，A₄…A₈が逐次的
に駆動され、記録紙３０が発熱ローラ１０と回転
ローラ２０との間を通過する間に記録画像３１が
記録紙３０に定着される。

なお、本発明は、特許請求の範囲によつてのみ
特定されるものであつて、その技術思想を逸脱し
ない範囲であれば種々の改変が可能である。

例えば、上記実施例は発熱ローラ１０の回転時
に記録紙３０と接触する発熱領域A₁〜A₈の一つ
を駆動するようにしているが、それに後続する発
熱領域も合わせて駆動するようにすることも、ブ
ラシ４１〜４４の形状を変更することによつて簡
単に実現することができる。

また、各全発熱領域A₁〜A₈は、第５図示のよ
うに、発熱抵抗体１１２を駆動電極１１３，１１
４でサンドイツチ状に挟んだ構造であつてもよ
い。なお下方の駆動電極１１３は発熱領域A₁〜
A₈間に跨つて絶縁性ローラ１１１の外周部に全
周的に形成してある共通電極としているが、上部
の駆動電極１１４と同様に各発熱領域毎に分割し
てもよい。

さらにサーミスタについても第６図示の構造に
変更することができる。このサーミスタ１１６
は、第１図示のブラシ４３，４４が接触する一対
の電極１１６ｂ，１１６ｃが絶縁性ローラ１１１
の軸方向に一定の間隔に隔てて絶縁性被覆１１５
上に形成してあり、その間に両者と接触するよう
にサーミスタ材料１１６ａが披着形成してある。
発熱抵抗体１１２とその駆動電極１１３，１１４
は第５図示のものと同じである。

［発明の効果］ 本発明の定着装置は、熱容量が小さくかつ温度
応答性に優れているのでウオーミングアツプが不
要であり、ブラシなどの選択手段を介して各発熱
領域を逐次的に駆動するようにしていることと相
俟つて低消費電力化が達成できる。それに加え
て、発熱ローラの発熱温度を検出するサーミスタ
が各発熱領域に接合しているから、サーミスタと
発熱ローラとの間に従来のように空気層が存在せ
ず、したがつて正確かつ高速応答の温度制御が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定着装置の斜視図、第２
図はその要部拡大断面図、第３図は発熱抵抗体の
駆動電極を一部切欠して示す展開平面図、第４図
は温度制御回路図、第５図は発熱領域の構造の他
の実施例を示す拡大断面図、第６図はサーミスタ
の構造の他の実施例の拡大断面図である。 １０……発熱ローラ、１２……発熱抵抗体、１
６，１１６……サーミスタ、４１〜４４……選択
手段（ブラシ）、５０……温度制御回路、５２…
…基準電源、５３……差動増幅器、５４……抵抗
体駆動回路、A₁〜A₈……発熱領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転方向にそつて区分されかつ独立的に駆動
   可能であつて発熱抵抗体を含む複数の発熱領域が
   外周面に備わつている発熱ローラと、 各発熱領域に設けてあるサーミスタと、 上記サーミスタの抵抗値の変化により上記発熱
   領域の温度を制御する温度制御回路と、 駆動すべき発熱領域とそれに対応する上記サー
   ミスタとを遂次的に選択する選択手段と を具備することを特徴とする電子写真記録装置の
   定着装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記選択手
   段は、上記発熱ローラの回転時に上記記録紙と接
   触する発熱領域および／またはそれに後続する発
   熱領域とそれに対応するサーミスタとを選択する
   ものである電子写真記録装置の定着装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、上記選択手段はブラシである電子写真記録装
   置の定着装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、上記温度制
   御回路は、基準電圧と上記サーミスタにかかる変
   動電圧とが供給される差動増幅器とその出力に応
   答して上記発熱抵抗体を駆動する抵抗体駆動回路
   とからなつている電子写真記録装置の定着装置。 ４ 特許請求の範囲第１項または第４項におい
   て、上記温度制御回路は印字命令を受けたときに
   作動するものである電子写真記録装置の定着装
   置。