JPH04109281A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はレーザービームプリンタや複写機、普通紙ＦＡ
Ｘ等の画像形成装置で用いる定着装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ この種画像形成装置で用いられる定着装置においては、
一般に、ヒータの制御に異常が発生して定着ローラが過
熱した場合に備え、定着ローラの近傍に、あるいは、定
着ローラに接触させて温度ヒユーズ等の温度スイッチが
配置されているが、該温度スイッチに定着ローラからの
熱が伝わるための時間がかかるため、温度スイッチが作
動したとき、定着ローラは４００℃前後まで上昇し、回
復不能のダメージを受けてしまう問題があった。

以下に詳述すると、第８図は画像形成装置としてのレー
ザービームプリンタの一例を示すもので、光書き込みユ
ニット１と、感光体ドラム２と、現像ユニット３と、ク
リーナ４と、定着ローラ６、加圧ローラ７、温度スイッ
チとしての温度ヒユーズ８、分離爪９等からなる定着装
置５と、給紙ユニット１０と、給紙カセット１１と、排
紙トレイ１２と、エンジンボード１３と、ＰＳＵ１４等
とを備えた構成としである。

かかるレーザービームプリンタにおける従来の定着温度
制御回路は第９図に一例を示す如くであり、温度検出手
段としてのサーミスタ１５の分圧出力とボリュームＶＲ
で設定された基準値を、エンジンボード１３に搭載され
た比較制御部分である１チツプマイコン１６のＡ／Ｄコ
ンバータＡＮＩ、ＡＮ２に入力してデジタル化し、双方
の値がなるへく一致するようにＰＳＵ１４に搭載された
ヒータオンオフ動作部分ＳＳＲを介して定着ローラ６に
内蔵したヒータ１７を０Ｎ１０ＦＦする比較制御を行う
ようにしてあり、このような１チツプマイコン１６を使
用した定着温度制御が、現在、最も普通に用いられてい
る。なお、第９図において、１チツプマイコン１６の温
度制御回路以外の部分は図示していないが、シーケンス
制御などの装置の他の部分の制御をも行っている。また
、ＰＳＵ１４もヒータオンオフ動作部分ＳＳＲのみを図
示したが、他の電源回路部分も勿論搭載されている。Ａ
１は“Ｌ”のときヒータ点灯を指示するヒータ点灯信号
、Ｂｌはヒータ電流を示す。更に、定着温度制御に異常
が発生して万一ヒータ１７が点灯しっばなしになった場
合に備えて、定着ローラ６の近傍に、上記温度ヒユーズ
８が配置されている。

上記温度ヒユーズ８は１次側の電源が直接流入すること
から電気的な絶縁を良好に保つ必要があるので、第１０
図乃至第１２図に示す如く、シリコンチューブ１８にて
被覆し、該シリコンチューブ１８を介しＬ字形に形成さ
れたブラケット１９を用いて図示しないフレームに固定
した状態で定着ローラ６の近傍に配置するようにしであ
る。

なお、２０は給電用の線路を示す。したがって、定着ロ
ーラ６の熱は、主に、輻射熱と空気の対流によってシリ
コンチューブ１８内の温度ヒユーズ８に伝えられる。

上記構成において、電源オンからの定着温度、温度ヒユ
ーズ温度、ヒータ点灯信号、ヒータ電流の関係は第１３
図に示す如くであり、室温状態からヒータ点灯が指示さ
れると（ヒータ点灯信号ＡＩ）ヒータ１７は点灯直後、
突入電流を発生し、その後安定してヒータ電流Ｂ１が流
れ続ける。なお、この突入電流はヒータ１７が冷却状態
にあるとき、内部抵抗が発光時に比べ大幅に低下するこ
とに起因して発生する。したがって、最大の突入電流は
室温点灯時であり、定着温度まで上昇した後のヒータオ
ンオフ時の突入電流はこれを上回ることはない。本例で
は、定着ローラ温度曲線６ａで示す如く、約６０秒後に
定着温度Ｔ。まで上昇し、その後、５〜１０秒のサイク
ルでヒータ１７が点滅制御され、定着温度Ｔ。が維持さ
れている。

しかしながら、たとえば、耐圧不良のヒータオンオフ動
作部分ＳＳＲが混入した場合、上述した突入型流人によ
りヒータオンオフ部分ＳＳＲは最初のヒータ点灯時に故
障し、ヒータ点灯信号に拘らず破線のように点灯しっば
なしになってしまうことがある。こうした場合、定着ロ
ーラ６の温度は定着温度Ｔ。を越えて上昇し続け、温度
ヒユーズ温度曲線８８中のＸ部に示す如く、温度ヒユー
ズ８が作動（破断）するまで上昇してしまう。更に悪い
ことに、このような故障モードでは温度ヒユーズ８は予
熱されないので、破断までにはヒータ１７の熱が伝導す
るまでの時間を要し、定着装置５は比較的大きなダメー
ジを受けてしまう。又、ヒータオンオフ部分ＳＳＲの故
障以外にもサーミスタ１５の取付不良、１チツプマイコ
ン１６の出力ポートの故障、ヒータ点灯信号のドライブ
素子の故障、ハーネスのショート、ＳＳＲ駆動回路の故
障等によっても同様な問題が生じる。第１３図では、温
度ヒユーズ８の作動温度が１６０℃に到達したときには
定着ローラ６の表面温度が約３５０℃にも過熱されてい
る状態を示している。因に、この温度では、紙などが接
触していても発火する心配は一切無いが、定着ローラ６
に接している加圧ローラ７や分離爪９は軟化、変形し、
回復不能のダメージを受けてしまう。

以上の問題を改めて考察すると、温度ヒユーズ８の作動
温度、定着ローラ６の加熱レート、温度ヒユーズ８への
熱伝導の程度が温度ヒユーズ８の作動時の定着ローラ６
の温度を決めている因子となっていると判断できる。し
かし、温度ヒユーズ８の作動温度は、誤動作を防ぐため
に配置された部位の正常時の温度上昇より少し高めに設
定する必要があるため、むやみに低下させることはでき
ず、又、定着ローラ６の温度上昇レートは低いことが望
まし、いが、これも本来の定着機能や立ち上がり時間を
満足するヒータ容量が決まっている以上、緩やかにする
ことはできない。一方、定着ローラ６から温度ヒ五−ズ
８への熱伝導の改善には工夫の余地がある。

このため、従来では、■弾性プレートを介して定着ロー
ラの熱を温度ヒユーズに効果的に伝導しようとする方式
（実開昭５５−３５７６４号公報）、■温度ヒユーズを
セラミクスなどの高熱伝導体で包んだ上、定着ローラに
接触させる方式（特開昭５７−７９９７４号公報）、■
温度ヒユーズをヒータからの熱線に直接曝されるように
配置したり、このとき、温度ヒユーズ背後に集光笠を配
置したり、更に、温度ヒユーズを黒色に塗ったりして、
ヒータの発熱量を立ち上がり時とそれ以降で切り替える
方式（特開昭５１１−１１８６８１号公報）、等が提案
されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記■の方式の場合には、弾性プレートが定
着ローラに接触しているので、この部分の定着ローラ表
面が経時劣化し易く、又、接触部を定着ローラ端部の非
画像領域に配置しようとすると、定着装置が大型化する
問題があり、更に、定着ローラ端部は温度変化が大きい
ので、誤動作したり、充分な保護機能を期待できない場
合が多々あり、且つ、弾性プレートの耐摩耗性、温度ヒ
ユーズに接続されるハーネスの剛性による弾性プレート
への悪影響など、他にも製品化する上で好ましくない問
題が惹起される。

一方、上記■の方式の場合には、高熱伝導体と定着ロー
ラの接触を安定に保つことに関しては何ら配慮されてい
ないので、接触面が取り付けの不手際や経時のトナー等
の汚れによって充分な熱伝導を行えなくなる虞があり、
その場合、保護機能が甚だしく低下してしまい、更に、
接触部分の摩耗は避けられず、装置の寿命を短くしてし
まう問題がある。

又、上記■の方式の場合には、特に、集光笠の形状を放
物面状に加工する難しさや、配置にスペースを必要とし
たりする不都合があり、製品化は困難である。

そこで、本発明は、定着ローラから温度スイッチに至る
熱伝導を改善し、ヒータ制御に不都合が生じて温度スイ
ッチが作動するに至った場合でも、温度上昇をできるだ
け抑え、ダメージを軽減することができるようにしよう
とするものである。

「課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、ヒータを内蔵し
た定着ローラと、電源より上記ヒータへ電流を供給する
線路の途中でしかも上記定着ローラの近傍に配置され且
つ上記定着ローラの温度に対応して上記線路を遮断する
温度スイッチとを備えた構成を有する定着装置において
、上記定着ローラより放出される熱を上記温度スイッチ
の背面側より該温度スイッチへ伝導するための集熱板を
設けた構成とする。

［作　　　用コ 温度スイッチの定着ローラとは反対側の面に集熱板を設
けたことから、該集熱板により定着ローラからの輻射熱
を温度スイッチに導くことができ、定着ローラから温度
スイッチへの熱伝導を改善することができるようになる
。

［実　施　例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１０図及び第１１図に示す定着装置５と同様に、ヒータ
１７を内蔵した定着ローラ６と、ヒータ１７への電流を
供給する線路２０の途中で且つ上記定着ローラ６の近傍
にシリコンチューブ１８により被覆した状態で固定配置
された温度スイッチとしての温度ヒユーズ８とを備え、
更に上記温度ヒユーズ８により定着ローラ６の温度に対
応して上記線路２０を遮断できるようにしてある構成に
おいて、上記温度ヒユーズ８の定着ローラ６とは反対側
の面（背面側）に、輻射熱を受けることにより容易に温
度上昇するようにした集熱板２１を、シリコンチューブ
１８の表面と密着するように所要の大きさで配置し、該
集熱板２１を、細身に構成したブラケット２２を用いて
図示しないフレームにねじ２３により取り付ける。

上記集熱板２１は、アルミニウムやアルミ合金の如き熱
伝導率に優れた金属、又は、セラミクスなどの非金属材
料を使用することが好ましいが、−船釣な鉄を中心とす
る構造材で作成してもよい。

温度ヒユーズ８の定着ローラ６とは反対側の面は、従来
では、輻射熱を受けることがなくて熱の伝導が効果的に
行われていなかったが、本発明においては、その部分に
輻射熱を受けて容易に昇温する集熱板２１を配置したの
で、定着ローラ６からの熱を集熱板２１で集めることが
でき、その熱をシリコンチューブ１８を介して温度ヒユ
ーズ８−・伝えることができる。この際、上記集熱板２
１は細身に構成したブラケット２２を用いてフレームに
固定しであるため、固定部から散逸する熱量を減らすこ
とができる。これにより、結果的に温度ヒューズ８自体
が吸収する熱量を増大させることができ、定着ローラ６
からの熱伝導を改善することができる。

上記集熱板２１を設けた定着装置を用いた場合の電源オ
ンからの定着温度、温度ヒユーズ温度、ヒータ点灯信号
、ヒータ電流の関係は、第３図の実験結果に示す如くで
ある。なお、第３図は第１３図と対比させてあり、本発
明では、集熱板２１の集熱効果により、温度ヒユーズ８
の破断個所を破線上のＸ部から一点鎖線上のＹ部へ移す
ことができ、その結果、ヒータ電流Ｂ１、定着ローラ温
度的Ｊ＠Ｌ＋をそれぞれ一点鎖線で示す軌跡のように推
移させることができ、定着ローラ６の温度を約５〜１５
℃下げることができた。

次に、第４図及び第５図は本発明の他の実施例を示すも
ので、集熱板２１とブラケット２２とを一体的に構成し
、部品点数を減らすようにしたものである。

又、第６図及び第７図は本発明の更に他の実施例を示す
もので、集熱板２１を定着ローラ６の形状に沿わせて形
成し且つ該集熱板２１を２本のねじ２３を用いてフレー
ムに直接取り付け、定着ローラ６と温度ヒユーズ８の距
離を安定化させたものである。

なお、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではな
く、たとえば、集熱板２１の表面は熱吸収に適した黒な
どの色に着色してもよいこと、集熱板２１の形状は定着
装置に応じて任意に選定し得ること、又、集熱板２１か
らの熱が温度ヒユーズ８以外に散逸しないようにするた
めにフレームへの固定部分はむしろ熱伝導率の悪い材料
を介した方が効果的であること、ただし、フレーム自身
が集熱板２１と同等の温度上昇が期待できるような配置
であるときはこの限りでないこと、更に、温度スイッチ
としては温度ヒユーズ以外に、たとえば、バイメタルを
応用したサーモスタット等を使用してもよいこと、その
他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を
加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の定着装置によれば、定着装置
より放出される熱を温度スイッチの背面側より温度スイ
ッチへ伝導するための集熱板を設けたので、集熱板を介
して温度スイッチ自体が吸収する熱量を増大させること
ができることにより、定着温度制御回路が故障して保護
用の温度スイッチが作動した場合でも、わずかなコスト
で装置の加熱によるダメージを軽減することができる、
という優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の定着装置の一実施例を示す概略図、第
２図は第１図の■−■矢視図、第３図は本発明の定着装
置を用いた場合の定着温度等の推移を示すグラフ、第４
図は本発明の他の実施例を示す概略図、第５図は第４図
のＶ−Ｖ矢視図、第６図は本発明の更に他の実施例を示
す概略図、第７図は第６図の■−■矢視図、第８図は画
像形成装置の一例を示すレーサービームプリンタの概要
図、第９図は定着温度制御回路の一例を示す図、第１０
図は温度ヒユーズの配置要領を示す定着装置の斜視図、
第１１図は第１０図の概略正面図、第１２図は第１１図
の亘−■矢視図、第１３図は従来の定着装置における定
着温度等の推移を示すグラフである。 ６・・・定着ローラ、８・・・温度ヒユーズ（温度スイ
ッチ）、１７・・・ヒータ、２０・・・線路、２１・・
・集熱板。 第１図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒータを内蔵した定着ローラと、電源より上記ヒ
   ータへ電流を供給する線路の途中でしかも上記定着ロー
   ラの近傍に配置され且つ上記定着ローラの温度に対応し
   て上記線路を遮断する温度スイッチとを備えた構成を有
   する定着装置において、上記定着ローラより放出される
   熱を上記温度スイッチの背面側より該温度スイッチへ伝
   導するための集熱板を設けたことを特徴とする定着装置
   。