JPH0449638Y2

JPH0449638Y2 -

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Publication number: JPH0449638Y2
Application number: JP19116186U
Authority: JP
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1992-11-24
Also published as: JPS6396573U

Description

【考案の詳細な説明】〔考案の技術分野〕本考案は、電子写真技術を応用した画像形成装
置のロール式定着装置に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

電子写真技術を応用した画像形成装置のロール
式定着装置は、一般に、少なくとも一方が加熱さ
れた加熱ロールと該加熱ロールに圧接されて従動
回転する加圧ロールのロール対間に、未定着トナ
ー像を有する用紙を挾圧して搬送し、トナー像を
定着するよう構成されている。

第６図は従来の加熱ロールの断面と表面温度分
布を示す図である。同図において、加熱ロール１
は所定サイズの用紙を定着できる長さに形成され
ており、その内部には同程度の長さの棒状のヒー
タ２が配設されている。この加熱ロール１は、そ
の長手方向のほぼ中央部Ｍに図示しないサーミス
タ等が配設されこのサーミスタで表面温度を検出
し温度制御が行われる。このような加熱ロール１
を、例えば、A4サイズの用紙を連続定着させる
場合には、高温オフセツトを発生しない最高温度
T_Hと低温オフセツトを発生しない最低温度T_Lと
の間の定着可能な温度範囲Ｔの中間点の温度ｔに
て温度制御が行われ、かつ長手方向にＡ−Ｂで示
すように平坦な表面温度分布になるようにヒータ
の配熱分布を設定する。

ところが、このような加熱ロール１でB5サイ
ズの用紙を連続定着する場合には、A4サイズと
B5サイズの巾方向の差部分は用紙がないため、
熱の逃げが少なくなり、B5サイズの一方の端部
側から加熱ロール１の端部に行くほど温度が徐々
に高くなるＡ−Ｄ−Ｅで示すような表面温度分布
になる。従つて、最高温度T_Hを越えた場合には、
分離爪、テフロン（登録商標）層或いは加圧ロー
ル等の寿命が極端に短かくなるおそれがあり、ま
たB5サイズの用紙を連続定着後、A4サイズの用
紙を通紙させた場合には、最高温度T_Hを越えた
領域で高温オフセツトが発生する等の欠点があつ
た。

上記問題点を解決するために、特開昭57−
63570号公報には、複数のヒータと温度検出素子
を有してローラの長手方向に対して独立に温度制
御を行う定着装置に関する技術が開示されてい
る。しかしながら、この従来の技術は、複数のヒ
ータでローラを加熱し、ローラの長手方向の異な
つた位置で温度検出して温度制御を行うため、機
構が複雑になり、また極めて高価である。

〔考案の目的〕

本考案は、上記従来の問題点に鑑み、複数のヒ
ータを用いることなく用紙サイズに無関係に、加
熱ロールの表面温度を均一に制御できる定着装置
を提供することを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、上記目的を達成するために、未定着
トナー像を有する用紙を少なくとも一方が内部に
熱源を有する加熱ロールより成るロール対間に挟
持搬送することにより前記未定着トナー像を用紙
に定着させる定着装置において、前記熱源は印加
される電源の周波数により長さ方向の発熱分布が
異なる発熱体より成ることを特徴とする。

〔考案の実施例〕

以下本考案の実施例について図面を参照しなが
ら詳細に説明する。

第２図は本考案に係る定着装置を備えた記録装
置の要部を示す概略構成側面図である。同図にお
いて、略中央に感光体ドラム１１が回転自在に支
承されており、矢印ａ方向に所定速度で駆動回転
される。感光体ドラム１１の周面近傍には、その
回転方向に沿つて、感光体ドラム１１周表面を所
定の極性に一様に帯電させる帯電器１２、液晶シ
ヤツタが内設されており入力される画像情報に応
じた光信号を感光体ドラム１１表面に照射して静
電潜像を形成する光書込みヘツド１３、形成され
た静電潜像にトナーを供給しトナー像を形成する
現像器１４、トナー像を転写紙Ｔに転写する転写
器１５、トナー像が転写された転写紙Ｔを感光体
ドラム１１から分離する分離爪１６、及び転写さ
れずに感光体ドラム１１の周面に残存するトナー
を除去するクリーナ１７が順次配設され、１サイ
クルの画像形成プロセスが形成されている。

機体下方には、転写紙Ｔが積載収納された給紙
カセツト１８、給紙コロ１９、ターンガイド２０
及び感光体ドラム１１上のトナー像と転写紙Ｔの
各先端を揃えるため転写位置への転写紙Ｔの搬送
タイミングをとるレジストロール対２１、用紙ガ
イド板２２が配設され、転写紙搬入経路が形成さ
れている。一方、転写位置の反対側には、トナー
像が転写された転写紙Ｔを感光体ドラム１１表面
から分離する上述の分離爪１６が配設され、分離
爪１６から図中左方に“く”の字形に形成された
搬送ガイド２３が敷設されており、その先端側に
は、転写されたトナー像を転写紙Ｔ上に熱定着さ
せる定着装置２４、トナー像が定着された転写紙
Ｔを上方へ排出する搬送ガイド２５及び排紙トレ
イ部２６へ転写紙Ｔを排出する排出ロール対２７
が配設され、転写紙排出経路が形成されている。

第３図は第２図の給紙カセツト１８の斜視図で
ある。同図において、給紙カセツト１８はA4サ
イズを給紙するためのカセツトであり、その搬送
側の端面にはサイズを検知するためのラベル２８
（A4サイズとして２８ａ）が貼着されている。そ
して、この給紙カセツト１８が装置本体に対し矢
印ｂ方向に装着されたときに、ラベル２８に対峙
する位置にサイズ検知センサ２９ａ及び２９ｂが
配置されている。このサイズ検知センサ２９ａ及
び２９ｂは、それぞれラベル２８の存在により
A4サイズ及びB5サイズを検知するための反射型
センサである。

第４図は第２図の定着装置２４の要部を示す詳
細構成側面図である。同図において、加熱ロール
３０は内部にヒータ等の熱源としての発熱体３１
を有し、周面には耐熱性及びトナーの離型性を有
するテフロン（登録商標）等の樹脂３０ａを塗布
したロールであり、図示方向に回転する。上記加
熱ロール３０の下部には周面を耐熱性及び弾性を
有するシリコンゴム等によつて被覆した加圧ロー
ル３２が圧接されてニツプ部３３を構成するとと
もに、該加熱ロール３０に圧接した状態で従動す
る。そして、トナー像を形成した用紙を矢印Ｃ方
向より噛み込み通過させることによつて、その用
紙を挾持、押圧し、このとき発熱体３１の加熱作
用及び加圧ロール３２の加圧作用によつて、トナ
ー画像を用紙上に熱融着して定着作業を行う。上
記加熱ロール３０の周面における用紙排出側に
は、剥離爪３４の先端部を当接し、ニツプ部３３
から排出された用紙を加熱ロール３０から剥離
し、さらにその用紙を排出ロール３５によつて機
外に排出する。また、上記加熱ロール３０の近傍
には、該加熱ロール３０の周面に接触する温度検
出用のサーミスタ３６が配設されている。このサ
ーミスタ３６は、アーム３７に取付けられてお
り、このアーム３７は軸３７ａに回動自在に設け
られている。

第５図は定着装置の温度制御回路を示す図であ
る。同図において、サイズ検出センサ２９ａは、
発光部として発光ダイオード３８とフオトトラン
ジスタQ₁とから構成されている。発光ダイオー
ド３８と抵抗R₁とは電源端子３９及び４０間に
直列接続され、またフオトトランジスタQ₁のコ
レクタは抵抗R₂、R₃を直列接続して電源端子３
９に接続され、エミツタは接地されている。一
方、サイズ検知センサ２９ｂは、発光部としての
発光ダイオード４１とフオトトランジスタQ₂と
から構成されている。発光ダイオード４１と抵抗
R′₄とは、電源端子３９及び４０間に直列接続さ
れ、またフオトトランジスタQ₂のコレクタは抵
抗R₅，R₆を直列接続して電源端子３９に接続さ
れ、エミツタは接地されている。また、抵抗R₂
と抵抗R₃の接続点はトランジスタQ₃のベースに
接続されている。このトランジスタQ₃のエミツ
タ端子は電源端子３９に接続され、コレクタ端子
は後述する周波数制御回路４４に接続されてい
る。また、抵抗R₅と抵抗R₆の接続点はトランジ
スタQ₄のベースに接続されている。このトラン
ジスタQ₄のエミツタ端子は電源端子３９に接続
され、コレクタ端子は後述する周波数制御回路４
４に接続されている。また、抵抗R₇，R₈の直列
回路と、サーミスタ３６及び抵抗R₉の直列回路
とは、電源端子３９及び４０間に並列接続されブ
リツジ回路を構成している。抵抗R₇と抵抗R₈の
接続点はコンパレータQ₅の反転入力端子に接続
され、サーミスタ３６と抵抗R₉の接続点はコン
パレータQ₅の非反転入力端子に接続されている。
また、コンパレータQ₅の出力端子は抵抗R₁₀と抵
抗R₁₁の接続点に接続されている。そして、抵抗
R₁₁には、さらに抵抗R₁₂が接続され、上述の抵
抗R₁₀とR₁₁，R₁₂とで直列回路を構成している。
また、抵抗R₁₁と抵抗R₁₂の接続点にはトランジ
スタQ₆のベース端子が接続されている。このト
ランジスタQ₆のエミツタ端子は接地され、コレ
クタ端子はトリガ回路が接続されている。さら
に、このトリガ回路４２のトリガ出力には、トラ
イアツプ４３のゲート端子が接続され、このトラ
イアツプ４３と発熱体３１（ヒータ）と周波数制
御回路４４は閉回路を構成している。この周波数
制御回路４４は、電源４５に接続されており、上
記トランジスタQ₃及びQ₄のサイズ検知信号によ
り商用周波数及び10〜20KHzの高周波の電圧を切
換え出力する回路である。

第１図ａは加熱ロールの長さ方向の断面とその
表面温度分布を示す図、同図ｂは発熱体の長手方
向の相対発熱量を示す図、同図ｃは発熱体の構成
を示す図である。同図において、加熱ロール３０
の内部に配設される発熱体３１は、ニクロム線等
の発熱線より成り、一端部からB5サイズの長さ
に相当するまでの３１ｂ部とその３１ｂ部に連設
され一端部からA4サイズの長さに相当するまで
の３１ａ部とから構成されている。３１ｂ部は
0.5mm程度の直径の発熱線で、また３１ａ部は
0.05〜0.1mm程度の直径の発熱線を多数撚り合わ
され、合計断面積は同一に形成されている。従つ
て、３１ａ部と３１ｂ部とも単位長さ当りの直流
抵抗は同一に形成されている。なお発熱体３１は
コイル状に形成されるが図では理解し易くするた
め直線で表わしている。

以上のように構成された本実施例の定着装置２
４の動作について説明する。まず、回路動作につ
いて説明すると、図示しないスイツチをオンし、
電源端子３９及び４０間に電源を供給し、本回路
を動作状態にする。

まず、サイズ検知センサ２９ａ及び２９ｂは、
給紙カセツト１８に貼着されているラベル２８を
検知するこにより、フオトトランジスタQ₁及び
Q₂がオンし、A4サイズの場合にはトランジスタ
Q₃が、B5サイズの場合にはトランジスタQ₄がオ
ンし、周波数制御回路４４へ、サイズの検知信号
が入力される。周波数制御回路４４はトランジス
タQ₃がオンすることにより商用周波数の電圧を
出力し、トランジスタQ₄がオンすることにより
高周波の電圧を出力する。一方、加熱ロール３０
の温度が低くてサーミスタ３６の抵抗が高い場合
には、抵抗R₉とサーミスタ３６の接続点の電圧
V_Nは抵抗R₇とR₈の接続点の電圧V₁よりも高い
（V_N＞V₁）。このため、コンパレータQ₅の出力
は、Ｈ（ハイ）信号となり、トランジスタQ₆をオ
ンし、トリガ回路４２をオンし、トライアツク４
３のゲートにＨ信号を供給する。この一連の動作
によりトライアツク４３は導通し、周波数制御回
路４４、発熱体３１、トライアツクで構成される
閉回路にサイズの検知信号に応じた周波数の交流
が流れる。従つて、発熱体３１により加熱ロール
３０は加熱され周面温度が上昇する。次に、サー
ミスタ３６が定着温度を検知すると、コンパレー
タQ₅の入力電圧V_NとV₁の大きさは、前述の逆に
なりコンパレータQ₅の出力はＬ（ロー）信号とな
る。このため、トランジスタQ₆はオフし、トリ
ガ回路４２もオフし、周波数制御回路４４、発熱
体３１、トライアツク４３の閉回路を流れていた
交流電流は遮断される。この回路動作により発熱
体３１は加熱動作を停止する。発熱体３１の加熱
動作が停止し、サーミスタ３６の検出温度が低下
すると、再度コンパレータQ₅の出力は反転し、
上述の動作を繰り返し、所定の温度に加熱ロール
３０の温度制御を行う。

以上の回路動作において、トランジスタQ₃が
オンした場合（A4サイズが検知された場合）に
は、周波数制御回路４４は商用周波数の電圧が出
力され発熱体３１に通電される。これにより、発
熱体３１の３１ｂ部分は商用周波数で周波数が低
いため表皮効果が現れることなく第１図ｂの実線
で示す如く全体に均一に発熱する。一方、トラン
ジスタQ₄がオンした場合（B5サイズが検知され
た場合）には、周波数制御回路４４は10〜20KHz
の高周波数の電圧が出力され発熱体３１に通電さ
れる。これにより発熱体３１の３１ａ部分は発熱
線が細いため表皮効果が現れず直流抵抗とほぼ同
一であるが、３１ｂ部分は３１ａ部分に比べて太
いため表皮効果が現れ直流抵抗に比べて高周波抵
抗が高くなる。そのため第１図ｂの破線で示す如
く、３１ａ部分は３１ｂ部分に対して相対発熱量
が低くなる。

以上の発熱量によりA4サイズを通紙する場合
には、商用周波数の交流電圧を印加したときの温
度分布となり、給熱と用紙による吸熱がバランス
して第１図ａのA₁−B₁に示す如くほぼ平坦な温
度分布となる。また、B5サイズを通紙する場合
には、高周波数の交流電圧を印加したときの温度
分布となり、上記同様給熱と吸熱がバランスす
る。即ち、第１図ａに示す如く、D₁−B₁はA₁−
D₁に比べ発熱（給熱）が低くなるが用紙が通過
しないため放熱のみとなり結果的にA₁−D₁−B₁
はほぼ平坦な温度分布となる。なお、高周波数の
通電の場合に、３１ｂ部分の抵抗値が上がるた
め、全体の発熱量も低下するがサーミスタ３６に
より温度検知を行うクローズドループなので通電
率が高くなるだけで制御温度ｔ（例えば、180℃）
は変ることはない。従つて、加熱ロール３０の表
面はA4或いはB5のいずれのサイズの場合にも、
最高温度T_Hを越えることなく、かつ最低温度T_L
を下がることなく温度制御ができる。また、一本
の発熱体３１により長手方向の発熱分布を異なら
せることができるため、機構も簡単にでき安価に
なる。

なお、本実施例ではA4サイズとB5サイズの２
種類の場合であるが、発熱体３１の構成及び周波
数制御回路４４の周波数等を変え、長手方向の発
熱分布を異ならせることによりさらに多数の用紙
サイズにも適用できる。

また、発熱体３１の形状及びその発熱線のサイ
ズ等は実施例のものに限定されず、任意のものに
できる。

さらに、本実施例では、発光ダイオードとフオ
トトランジスタから成るサイズ検知センサでサイ
ズを検知しているが、実施例に限定されない。

〔考案の効果〕

以上詳述に説明したように本考案によれば、電
源の周波数により長手方向の発熱分布が異なる発
熱体により加熱ロールの温度を制御するようにし
ているため、用紙サイズに無関係に加熱ロールの
表面温度を均一に制御でき、分離爪、テフロン
層、加圧ローラ等の寿命が長くなる。また、常に
加熱ローラ表面温度が一定にでき、高温及び低温
オフセツト等の画像不良が発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本考案の加熱ロールの長手方向断面
とその表面温度分布を示す図、第１図ｂは本考案
の発熱体の長手方向の相対発熱量を示す図、第１
図ｃは本考案の発熱体の構成を示す図、第２図は
本考案に係る定着装置を備えた記録装置の要部を
示す概略構成側面図、第３図は第２図の給紙カセ
ツトの斜視図、第４図は第２図の定着装置の要部
を示す詳細構成側面図、第５図は定着装置の温度
制御回路図、第６図は従来の加熱ロールの長手方
向断面とその表面温度分布を示す図である。１８……給紙カセツト、２４……定着装置、２
８……ラベル、２９ａ，２９ｂ……サイズ検知セ
ンサ、３０……加熱ロール、３０ａ……樹脂、３
１……発熱体、３２……加圧ロール、３６……サ
ーミスタ、４２……トリガ回路、４３……トライ
アツク、４４……周波数制御回路、４５……電
源、Q₃，Q₄，Q₆……トランジスタ、Q₅……コン
パレータ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】未定着トナー像を有する用紙を、少なくとも一
方が内部に熱源を有する加熱ロールより成るロー
ル対間に挾持搬送することにより、前記未定着ト
ナー像を用紙に定着させる定着装置において、前記熱源は印加される電源の周波数により長さ
方向の発熱分布が異なる発熱体より成ることを特
徴とする定着装置。