JPH04212978A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば複写機、レーザ
プリンタ等の画像形成装置に用いられる熱定着方式の定
着装置に関し、特に熱効率に優れる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、レーザプリンタ等の画像
形成装置では、熱と圧力によりトナーを記録紙に定着さ
せる熱ローラ型の定着装置が多用されている。この定着
装置は、発熱素子としてハロゲンランプを加熱ローラの
内部に設けている。このハロゲンランプからの光と熱は
、ランプの円周方向全体に放出され、加熱ローラ全体を
加熱してしまう。このため、加熱ローラの表面全体から
熱が空気中に放出されることになり、非常に熱効率が悪
かった。

【０００３】また、空気中に放出された熱は、画像形成
装置の機内温度を上昇させるため、電子写真プロセスの
不安定化、あるいは感光体等の寿命の短縮化等の原因に
なっていた。さらに、空気中に熱を放出しながら適正な
定着温度を維持するためには、大きな電力を必要とする
ことになり、消費電力が大きく非経済的であった。そこ
で、加熱ローラとトナー像をのせた記録紙が接して熱定
着が行われる部分、すなわち加熱ローラと加圧ローラが
圧接するニップ部分のみを適正な定着温度に加熱するよ
うに構成した定着装置が提案されている。この種の定着
装置としては、例えば実開昭６４−３２５６７号公報等
に記載されたものがあり、該公報の定着装置によれば、
加熱ローラを耐熱ガラスで形成するとともに、その内部
に反射部材を配設してハロゲンランプの光が対接する圧
接ローラとのニップ部に集中するように構成し、熱効率
の改善が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の定着
装置にあっては、加熱ローラにガラスを用いていること
から、ハロゲンランプから放出される波長の長い光、例
えば赤外線または赤外線に近い領域の光は、ガラスを透
過して直接記録紙に到達するため有効であるが、波長の
短い光は、ガラスによって吸収される。ここで、ガラス
自体の発熱は、波長の短い光によってガラスの結晶格子
が励起される格子振動等によるが、ガラスの熱伝導率が
非常に悪いため、反射部材による加熱ローラ内部の集光
部分からローラ表面に熱が伝わるまでには時間を要する
。このため、前記ニップ部分に集光された光によってロ
ーラ表面が発熱する頃には、この表面部分は加熱ローラ
が回転することにより該ニップ部分から離れてしまう。 この結果、ニップ部分にあるローラ表面の実際の温度は
、適正な定着温度を下回ったものとなる。これは、ロー
ラが高速度で回転することを要求される定着装置、例え
ばハイスピードの画像形成装置に用いられるもの、また
はローラ径の小さいもの、になるほど顕著になり、熱効
率の低下が発生したり、定着温度の低下を招くことにな
る。また、ガラスからなる加熱ローラは耐衝撃性に劣り
、破壊された場合には安全上問題があることは周知のと
おりである。

【０００５】そこで、請求項１記載の発明は、加熱ロー
ラを金属材料により形成するとともに、反射部材による
集光位置を加熱ローラと加圧ローラが接しているニップ
部よりもローラ回転方向の上流側、かつ温度検知素子の
取付位置よりも下流側とすることにより、ローラ表面が
最高温度になる回転位置をニップ部に一致させることが
でき、熱効率に優れる定着装置を提供することを目的と
している。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、反射部材の
反射率を加熱ローラの両端部分では小さく、中央部分で
は大きく設定することにより、ローラ軸方向の表面温度
を均一化することができる定着装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記目的を達成するために、発光に伴って発熱する発熱
素子と、この発熱素子により発生された光を反射集光す
る反射部材と、この反射部材により反射集光された光に
よって加熱され、回転自在に支持された加熱ローラと、
この加熱ローラに圧接して回転する加圧ローラと、前記
加熱ローラの表面温度を検知する温度検知素子と、を備
えた定着装置において、前記加熱ローラを金属材料を用
いて形成し、前記発熱素子の光が反射部材により反射集
光される位置を、前記加熱ローラと加圧ローラが接して
いるニップ部からローラ回転方向の上流側であって、か
つ前記温度検知素子の取付位置の下流側に設定したこと
を特徴とするものである。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、上記目的を
達成するために、反射部材の反射率を加熱ローラの両端
部分では小さく、中央部分では大きく設定したことを特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記構成を有する請求項１記載の発明において
は、加熱ローラを金属材料により形成するとともに、反
射部材による集光位置を加熱ローラと加圧ローラが接し
ているニップ部よりもローラ回転方向の上流側、かつ温
度検知素子の取付位置よりも下流側とすることにより、
ローラ表面が最高温度になる回転位置をニップ部に一致
させることができる。

【００１０】また、上記構成を有する請求項２記載の発
明においては、反射部材の反射率を加熱ローラの両端部
分では小さく、中央部分では大きく設定することにより
、ローラ軸方向の表面温度を均一化することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 図１、図２は請求項１記載の発明に係る定着装置を示す
図であり、図１はローラ軸に垂直な方向の断面図、図２
はローラ軸方向の断面図である。これらの図において、
本実施例の定着装置は、熱伝導性に優れた材料、例えば
金属材料等で形成された加熱ローラ１０と、この加熱ロ
ーラ１０に圧接して加熱ローラ１０とともに回転する圧
接ローラ１１を備えている。加熱ローラ１０の内部には
、発光に伴って発熱する発熱素子、例えばハロゲンラン
プ１２が配置されている。そして、このハロゲンランプ
１２と加熱ローラ１０の内壁との間には、ハロゲンラン
プ１２により発生された光を反射集光する反射部材１３
が配置されている。また、加熱ローラ１０の表面温度は
、例えば赤外線センサ、サーミスタ等の温度検知素子１
４により検知されるようになっている。このローラ表面
温度は、図示していない画像形成装置のシーケンス制御
ボードにより、ハロゲンランプ１２をオン・オフ制御す
ることによって、一定温度に保たれる。なお、ハロゲン
ランプ１２のオン・オフ制御方式は、周知であるので説
明は省略する。

【００１２】上記反射部材１３によりハロゲンランプ１
２の光を反射集光させる位置は、加熱ローラ１０と加圧
ローラ１１が接しているニップ部からローラ回転方向（
図１中の矢印Ａ）の上流側であって、かつ温度検知素子
１４の取付位置の下流側に設定される。この反射集光位
置は、加熱ローラ１０に使用される材料の熱伝導率と、
加熱ローラ１０の表面の回転線速度とにより最適位置が
決定される。例えば、熱伝導率が良い加熱ローラ１０で
あればニップ部の上流方向近くに、また熱伝導率が悪い
ものであればニップ部の上流方向遠くに設定される。ま
た、加熱ローラ１０の回転線速度が速いものではニップ
部の上流方向遠くに、また遅いものではニップ部の上流
方向近くに設定される。

【００１３】すなわち、反射部材１３により加熱ローラ
１０の内壁に集中された熱がローラ表面に伝わったとき
に、この表面の回転位置が前記ニップ部に来るように、
反射部材１３による反射集光位置は設定される。このよ
うにすれば、加熱ローラ１０の表面温度がニップ部にお
いて常に最高温度となり、熱効率が向上する。なお、反
射部材１３による反射集光位置を温度検知素子１４より
下流側に設定する理由は以下のとおりである。すなわち
、仮に温度検知素子１４よりも回転方向上流側に反射集
光位置を設定した場合には、集熱されたローラ部分がニ
ップ部より先に温度検知素子１４に到達するため、温度
検知素子１４はニップ部到達時の温度よりも高い温度を
検出してしまう虞れがある。このような場合には、加熱
ローラ１０の表面温度は必要な温度よりも低く制御され
てしまうため、定着性の悪化やオフセット等の不具合が
発生する。

【００１４】このように、本実施例においては、加熱ロ
ーラを金属材料により形成するとともに、反射部材によ
る集光位置を加熱ローラと加圧ローラが接しているニッ
プ部よりもローラ回転方向の上流側、かつ温度検知素子
の取付位置よりも下流側とすることにより、ローラ表面
が最高温度になる回転位置をニップ部に一致させること
ができ、熱効率を向上させることができる。従って、定
着装置の消費電力を低減することができる。また、ニッ
プ部以外のローラ表面温度が低いことから、ローラ表面
からの熱の放出量が少なく、画像形成装置に与える影響
も少ない。

【００１５】次に、請求項２記載の発明に係る定着装置
を図３、図４を参照しながら説明する。図３は均一な反
射率を有する反射部材１３を用いた場合の軸方向の加熱
ローラ１０表面における温度分布図、図４は本実施例の
軸方向の加熱ローラ１０表面における温度分布図である
。反射部材１３の反射率をローラ軸方向で均一に設定す
ると、図３に示すように、加熱ローラ１０の表面温度は
、ローラ中央部付近で低下する。この温度低下は、定着
時に記録紙が前記ニップ部を通過した際に、記録紙に熱
を奪われるために発生する。そこで、本実施例では、反
射部材１３の表面の粗さを調整することにより、反射部
材１３の反射率を加熱ローラ１０の両端部分では小さく
、中央部分では大きく設定する。このように反射率を設
定することで、図４に示すように、加熱ローラ１０の軸
方向における表面温度を常に略一定に保つことができる
。

【００１６】このように、本実施例においては、反射部
材１３の反射率を加熱ローラ１０の両端部分では小さく
、中央部分では大きく設定することにより、ローラ軸方
向の表面温度を均一化することができる。このため、良
好な定着性能を得ることができる。なお、本実施例にお
いて、反射率の設定に係る反射部材１３の表面処理方法
は問わない。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明に係る定着装置によれば、ローラ表面が最高温度にな
る回転位置をニップ部に一致させることができ、熱効率
を向上させることができる。従って、定着装置の消費電
力を低減することができる。また、請求項２記載の発明
に係る定着装置によれば、ローラ軸方向の表面温度を均
一化することができ、良好な定着性能を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明に係る定着装置を示すロー
ラ軸に垂直な方向の断面図

【図２】図１の定着装置を示すローラ軸方向の断面図。

【図３】均一な反射率を有する反射部材を用いた場合の
軸方向の加熱ローラ表面における温度分布図。

【図４】請求項２記載の発明に係る定着装置の軸方向の
加熱ローラ表面における温度分布図。

【符号の説明】

１０　　　　加熱ローラ １１　　　　加圧ローラ １２　　　　ハロゲンランプ（発熱素子）１３　　　　
反射部材 １４　　　　温度検知素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　発光に伴って発熱する発熱素子と、こ
   の発熱素子により発生された光を反射集光する反射部材
   と、この反射部材により反射集光された光によって加熱
   され、回転自在に支持された加熱ローラと、この加熱ロ
   ーラに圧接して回転する加圧ローラと、前記加熱ローラ
   の表面温度を検知する温度検知素子と、を備えた定着装
   置において、前記加熱ローラを金属材料を用いて形成し
   、前記発熱素子の光が反射部材により反射集光される位
   置を、前記加熱ローラと加圧ローラが接しているニップ
   部からローラ回転方向の上流側であって、かつ前記温度
   検知素子の取付位置の下流側に設定したことを特徴とす
   る定着装置。
2. 【請求項２】　　反射部材の反射率を加熱ローラの両端
   部分では小さく、中央部分では大きく設定したことを特
   徴とする請求項１記載の定着装置。