JPH0493878A - 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〕 本発明は記録材上に形成された未定着画像を加熱定着す
る定着装置に関する。

〔従来技術〕

記録材上の未定着画像を定着する定着方式としては熱ロ
ーラと、この熱ローラと圧接する加圧ローラを用いた熱
ローラ定着方式が普及している。

この熱ローラ定着装置の一例を第３図に示す。

第３図（ｂ）において、３は内部に熱源５を有する定着
ローラ、４は定着ローラ表面をクリーニングするクリー
ナー、６は定着ローラ３と圧接しニップを形成する加圧
ローラ、ｌは定着ローラ３の表面温度を検知するサーミ
スタ、２は異常昇温を防止するためのサーモスイッチで
ある。

一般に定着ローラの温度制御はトナーが定着される記録
材が該定着ローラに接する部分、つまり画像域ｄ内で行
うことが好ましく安全装置であるサーモスイッチは温度
検知を行っているサーミスタ部近傍で、しかも転写材の
発煙、発火を防止するため転写材幅ｆ内に配置すること
が好ましい。そこで、第３図に示すようにサーミスタ１
１サーモスイツチ２は転写材幅ｆ内の画像域ｄ内に置か
れる。しかし、この場合に定着ローラ３に付着したトナ
ーや紙粉等が定着ローラ３の回転によりサーミスタ１、
サーモスイッチ２まて運ばれ、サーミスタ１、サーモス
イッチ２と定着ローラ３との当接面に付着し、定着ロー
ラ３に傷を付けてしまう。このため、画像域ｄ内でサー
ミスタ１、サーモスイッチ２を定着ローラ３に当接させ
て配置する場合にはクリーニング部材４をサーミスタ１
１サーモスイツチ２よりも定着ローラ３の回転上流側に
当接させて、定着ローラ３に付着したトナー、紙粉等が
サーミスタ１１サーモスイツチ２に付着しないようにし
ている。

上記従来例（第３図）に示すように画像形成装置の定着
装置において、サーミスタ１は画像域ｄ内の定着ローラ
表面温度をトナーが転写材に熱定着するために最適な一
定の温度域に保つ必要があるために画像域ｄ内に配置さ
れている。この構成で実際に転写材上にトナーを熱定着
させることを繰り返すと転写材により直接熱量を奪われ
ない転写材幅ｆ外の定着ローラ表面速度は転写材ｆ内の
定着ローラ表面温度よりも高くなってしまう。この温度
の高い領域にサーモスイッチが配置されると通常使用時
においてもサーモスイッチが作動する可能性がある。し
たがって、サーモスイッチは温度制御が正確に行われて
いて通常使用時にサーモスイッチが作動しない領域、つ
まりサーミスタ近傍に配置される。

定着ローラは、アルミニュームの表面にテフロン（商品
名）等のコーティングをほどこしたローうであるが、ヒ
ータが発熱を開始してから定着ローラが熱定着可能な温
度まで短時間で立上るようにアルミの肉厚の薄い定着ロ
ーラを用いると熱源であるヒータから定着ローラ表面へ
の熱伝導性が向上し、定着ローラ表面の温度上昇が早く
なり、サーモスイッチの温度上昇が定着ローラ表面の温
度上昇に追い付けなくなる。このため定着ローラ表面温
度とサーモスイッチの温度の差が大きくなってしまい、
サーモスイッチが作動した時には定着ローラ表面温度は
サーモスイッチの定格温度よりも高い温度となってしま
う。したがって定着ローラ表面温度の過熱を防止するた
めにサーモスイッチの定格温度を低くする必要がある。

しかし、肉厚の薄い定着ローラては定着ローラ周方向に
対してはほぼ一定の温度分布を示すが定着ローラ長手方
向に対しては異なる温度分布を示し温度分布ムラを作っ
てしまう。このため従来のサーモスイッチがサーミスタ
に対して定着ローラ長手方向の近傍に位置する配置では
転写材幅の短い転写材への定着の際にサーモスイッチを
転写材幅内に位置することは難しい。しかもこの構成に
あるとサーモスイッチは転写材幅内の定着ローラ表面温
度より高い転写材幅性付近の定着ローラ表面温度を検知
してしまうため定格温度の低いサーモスイッチを使用で
きなくなる。

しかも、上記従来例では第３図に示したようにサーミス
タ１、サーモスイッチ２を画像域ｄ内に配置するため定
着ローラ３に付着したトナー、紙粉等が定着ローラ３の
回転によりサーミスタ１１サーモスイツチ２まて運ばれ
サーミスタ１、サーモスイッチ２と定着ローラ３との当
接面に付着し定着ローラ３に傷を付けてしまう。このた
めクリーニング部材４をサーミスタ１１サーモスイツチ
２よりも定着ローラ３の回転上流側に当接させて定着ロ
ーラ３に付着したオフセットトナー等がサーミスタ１、
サーモスイッチ２まで運ばれることを防ぐ必要がある。

したがって、コストダウン、小型化を図るためにクリー
ニング部材４を取り去ると定着ローラの耐久寿命を縮め
てしまうという問題があった。

そこで、特開昭５８−１３２７７２号公報では第５図に
示すようにサーミスタ１、温度ヒユーズを転写材幅Ｃ内
の画像域ｄ内に配置し、定着ローラ長手方向で同一の位
置とし、定着ローラ周方向ではサーミスタ１を温度ヒユ
ーズよりも定着ローラ回転上流側に配置する構成の定着
装置が開示されている。

この構成であるとサーミスタ１は画像域ｄ内の定着ロー
ラ表面温度を検知でき、サーモスイッチ２は定着ローラ
表面の温度分布ムラの影響を受けないため適正な定格温
度とすることができる。しかし、サーミスタ１、サーモ
スイッチ２が画像域ｄ内に配置されるためクリーニング
部材を取り去るとオフセットトナーにより定着ローラの
耐久寿命を縮めてしまうという問題があった。

そこで、特開平１−２２１７７８号公報では第４図に示
すようにサーミスタ１、サーモスイッチ２を記録材幅Ｃ
外に配置し、定着ローラ長手方向で同一の位置とし定着
ローラ周方向ではサーモスイッチ２をサーミスタ１より
も定着ローラ回転上流側に配置する構成の定着装置が開
示されている。

この構成であるとサーミスタ１とサーモスイッチ２の検
知する定着ローラ表面温度がヒーターの１熱分布のバラ
ツキや端部での放熱などによって生じる温度分布ムラの
影響を受けない。

〔発明が解決する問題点〕

しかし、サーミスタ１１サーモスイツチ２を記録材幅Ｃ
外に配置するため画像域ｄ内の定着ローラ表面温度を制
御することが困難である。

即ち、連続的に定着動作を行なうと通紙域とサーミスタ
、サーモスイッチ位置との温度差が大きくなり、サーミ
スタ位置を所定の定着温度に保つと低温オフセットが発
生することがあった。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、熱源により加熱される
加熱ローラと、この加熱ローラ表面に接触して表面温度
を検知する温度検知部材と、この温度検知部材の検知出
力が一定となるよう熱源への通電を制御する制御手段と
、加熱ローラ表面に接触して加熱ローラの異常昇温時に
熱源への通電を遮断する異常昇温防止部材を有し、記録
材が片側基準で搬送される定着装置において、上記温度
検知部材と上記異常昇温防止部材は共に、上記基準側の
記録材の通過領域内、且つ、非画像域に設けられている
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図（ａ）、　　（ｂ）は本発明における定着装置を
表わす図である。（ｂ）図は図示矢印ａ、　　ｂ方向に
回転する定着ローラ３と加圧ローラ６が一定荷重で加圧
されており、定着ローラ３の中に配置されたヒータ５に
よって加熱が行われ、その２つのローラ間にトナー像を
のせた記録材を通過させることによりトナー像の定着を
行う定着装置を示している。

１は定着ローラ３に当接され定着ローラ表面温度を検出
するサーミスタであり、このサーミスタの検知出力にも
とづき熱源であるハロゲンヒータ５への通電が不図示の
制御手段により制御される。２は定着ローラ３に当接さ
れ定着ローラ過熱防止のための安全装置であるサーモス
イッチであり、サーミスタの断線等による異常昇温時、
ヒータへの通電回路を遮断する。

本発明の定着装置は記録材のサイズによらず第１図に示
すように定着ローラ３上のｇ点を記録材端部が通過する
片側基準の構成であり、サーミスタ１とサーモスイッチ
２は転写材幅Ｃ内で且つトナー像が形成されない非画像
域ｅ内に配置し、さらに定着ローラ長手方向で同一の位
置としている。また、定着ローラ周方向ではサーミスタ
１をサーモスイッチ２よりも定着ローラ回転上流側に配
置しである。

定着ローラは、アルミニュームの表面にＰＦＡ　等のコ
ーティングをほどこし肉厚１　、０　ｍ　ｍ　、外径３
０ｍｍとした肉厚の薄い定着ローラである。この肉厚の
薄い定着ローラは質量が小さいため定着ローラ表面の温
度上昇が早くなる。更に肉厚が薄いため定着ローラ長手
方向では熱伝導性が低く大きな温度分布ムラが発生して
しまう。

又、この肉厚の薄い定着ローラは定着ローラ表面温度の
温度上昇が早く、定着ローラ表面温度が急激に上昇する
と、サーモスイッチの温度上昇が追い付けずに定着ロー
ラ表面温度とサーモスイッチの温度の差が大きくなって
しまい、記録材の発煙、発火を防止することが困難にな
る。このためサーモスイッチの定格温度を低く設定しな
ければならない。そこで、通常使用時に定格温度の低い
サーモスイッチが作動しないため温度ができるだけ一定
であり、定着ローラ表面温度の立上りが長手方向内で早
い領域にサーモスイッチを配置するのが好ましい。上記
の条件を満す理想的な領域は定着ローラ表面温度を制御
するための温度検知素子であるサーミスタと長手方向で
同じ位置である。

定着ローラは転写材が熱定着可能な一定の温度となるよ
うに温度制御を行っている。この時転写材によって熱量
を奪われない領域の定着ローラ表面温度は高（なってし
まい温度分布にムラが発生してしまう。この温度分布ム
ラは肉厚の薄い定着ローラでは定着ローラ長手方向での
熱伝導性が低いため顕著に表われる。

したがってサーモスイッチは転写材幅内で定着ローラ表
面温度が常に一定であるサーミスタ近傍、つまり温度分
布ムラのない定着ローラ長手方向でサーミスタと同一の
位置に配置することが有効である。

また、トナー像が形成されない非画像域であるため、オ
フセットトナーが付着することもない。

以上のことを確認するために定着ローラ肉厚１　、０　
ｍ　ｍ　、外径３０　ｍ　ｍ　、定着ローラ表面温度１
８０℃、転写材幅ｆ８０ｍｍの封筒を５００枚通紙し室
温２０℃の条件で以下の検討を行った。

■サーミスタ１、サーモスイッチ２を第３図に示す従来
の配置としてサーモスイッチ定格温度を１８０８Ｃ，１
９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃の５種類に取り
換えた。表１の結果から分かるように、この配置では定
格温度２２０℃以上のサーモスイッチでなければ使用で
きない。

表１ ■サーミスタ１１サーモスイッチ２を第１図に示す本発
明の配置としてサーモスイッチ定格温度を１８０℃、１
９０℃、２００℃の３種類に取り換えた。表２の結果か
ら分かるように本発明の配置では定格温度１９０℃のサ
ーモスイッチであれば使用できる。

表２ ■サーミスタ１、サーモスイッチ２を第４図に示す従来
例の配置として通紙域内の定着ローラ表面温度を１８０
℃に保つために非通紙域で定着ローラ表面温度を２１０
　’Ｃの制御を行った。この時サーモスイッチ定格温度
を２１０’Ｃ，２２０℃、２３０°Ｃの３種類に取り変
えた。表３の結果から分かるようにこの配置では定格温
度２２０°Ｃ以上のサーモスイッチでなければ使用てき
ない。

表３ 又、前記の結果をもとに定着装置の温度制御を行わすヒ
ータが発熱し続ける状態として以下の検討を行った。

定着ローラ肉厚１　、　Ｏｒｎ　ｍｓ外径３０　ｍ　ｍ
　、室温２０℃の条件で転写材幅ｆが８０　ｍ　ｍの封
筒を定着ローラ、加圧ローラ間にはさみ、ローラの回転
は止めた。

■サーミスタ、サーモスイッチを第３図に示す従来の配
置としてサーモスイッチ定格温度を前記の実験結果て示
した最低温度の２２０°Ｃとした。サーミスタの検知す
る定着ローラ表面温度を測定した結果、定着ローラ表面
温度３４５°Ｃでもサーモスイッチが作動し転写材から
発煙があった。

■サーミスタ、サーモスイッチを第１図に示す本発明の
配置としてサーモスイッチ定格温度を前記の実験結果で
示した最低温度の１９０°Ｃとした。

サーミスタの検知する定着ローラ表面温度を測定した結
果、定着ローラ表面温度３０５℃でサーモスイッチが作
動し、発煙はなかった。

■サーミスタ、サーモスイッチを第４図に示す配置とし
てサーモスイッチ定格温度を前記の実験結果で示した最
低温度の２２０℃とし、通紙域内の中央部の定着ローラ
表面温度を測定した結果、定着ローラ表面温度３３０℃
でサーモスイッチが作動し転写材から発煙があった。

以上の結果から本発明では肉厚の薄い定着ローラを用い
ても定格温度の低いサーモスイッチを使用することによ
って定着ローラ表面温度が異常な上昇をしても転写材の
発煙、発火を防ぎ定着装置の安全性を確保できる。

本発明の定着装置は転写材はサイズによらず第１図に示
すように定着ローラ３上のｇ点を転写材端部が通過する
片側基準の構成であり、定着ローラ長手方向でｇ点より
１６　ｍ　ｍ０間（ｅ＝１６ｍｍ）を非画像域としであ
る。この非画像域にサーミスタエ、サーモスイッチ２を
当接する。よって、サーミスタ１１サーモスイツチ２が
定着ローラ３に当接しているのは画像域ｄより外であり
、現像剤であるトナーはサーミスタ１、サーモスイッチ
２には付着しない。

しかし、紙粉は定着ローラ３の回転により運ばれてサー
ミスタ１、サーモスイッチ２に付着するがトナーが一緒
に付着する訳ではないので紙粉はサーミスタ１、サーモ
スイッチ２を通り抜は易く付着しにく（なる。

又実施例ではサーミスタｌの温度検知素子はポリイミド
系の耐熱性テープで被覆し耐熱性のスポンジ状部材を介
しバネ状部材によって定着ローラに当接している。一方
、サーモスイッチは金属面をＰＦＡンーシー被覆しバネ
状部材によって定着ローラに当接している。よってサー
ミスタ１は当接圧が低いため紙粉等の汚れの付着により
定着ローラを破損することはないが、当接圧の高いサー
モスイッチは紙粉等の汚れがサーミスタに比べると蓄積
し易い。

そこで本実施例では当接圧の高いサーモスイッチ２より
当接圧の低いサーミスタ１を定着ローラ上流側に配置し
、サーモスイッチ２まて運ばれる紙粉等の汚れをサーミ
スタｌが効率的に取り除きさらにＰＦＡシートで被覆し
ているサーモスイッチ２はポリイミド系の耐熱シートで
被覆しているサーミスタに比べ汚れ等が付着しにくい構
成としである。万が一定着ローラ３に傷が付いたとして
も、傷の位置は画像域ではないため画像への影響は生じ
ない。

ここで第３図、第５図に示す従来の構成である定着装置
と第１図に示す本発明の定着装置を用いて、定着ローラ
の耐久性、画像の乱れを比較し、さらに第１図の構成で
サーミスタ１とサーモスイッチ２の位置を入れ変えサー
モスイッチ２をサーミスタ１よりも定着ローラ回転上流
側に配置した系で定着ローラ３の耐久性を検討した。

第３図に示す従来の構成ではクリーニングパット４をす
り抜けたトナー、紙粉等が当接圧の高いサーモスイッチ
と定着ローラの当接面に蓄積し定着ローラ表面を破損す
るため、Ａ４通紙１０万枚時点て定着ローラ表面の傷が
発生した。

第５図に示す構成ではサーミスタ１１サーモスイツチ２
が画像域に配置されているにもかかわらずクリーニング
パッドを取り除いであるため、Ａ４通紙１００枚程でサ
ーミス多、サーモスイッチに付着したトナー、紙粉等が
塊となり離脱し、再び定着ローラに付着し転写材まで運
ばれ画像上に点状の汚れを付けてしまう。さらにサーミ
スタ、サーモスイッチに付着したトナー、紙粉等によっ
てＡ４通紙１万枚時点で定着ローラ表面の傷が発生した
。しかし第１図に示す本発明の構成では、Ａ４通紙１５
万枚時点で定着ローラ表面の傷が発生したが非画像域で
あるため画像の乱れは見られなかった。

又、第１図の構成でサーミスタ１とサーモスイッチ２の
位置を入れ変えた系ではＡ４通紙８万枚時点で定着ロー
ラ表面の傷が発生しｌＯ万枚時点で定着ローラ表面の傷
により非画像域ではあるが紙端部にしわが発生した。

以上の結果より本発明の構成では定着ローラの耐久寿命
を延ばすことができ、しかもクリーニングパッドを取り
除くことにより、コストダウン、小型化を図ることがで
きる。

〔実施例２〕 第２図は本発明の別の実施例の定着装置を表わす図であ
る。同図において、１はサーミスタ、２はサーモスイッ
チ、３ａは肉厚１　、０　ｍ　ｍの定着ロールアルミニ
ューム層、３ｂはＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のコーティング層
、５は定着ローラ内のヒータ、６は加圧ローラ、７は定
着ローラとグランド間に所望の向きの電界を形成するた
めのダイオードを用いたアース線である。”サーミスタ
１１サーモスイツチ２の当接位置、転写材の通過位置は
実施例１と同様とする。

同図において定着ローラは実施例１で用いたものと同じ
ものとし、定着ローラアルミニューム層３ａにはダイオ
ードを定着ローラにマイナスの電荷が蓄積されるように
接続している。

この構成であるとマイナスの電荷を保持するトナーが定
着ローラに付着しにくいため定着ローラの汚れを軽減で
き定着ローラの耐久寿命をさらに延ばすことができる。

また、本実施例においても定着ローラ周方向ではサーミ
スタをサーモスイッチよりも定着ローラ回転上流側に配
置することが好ましい。

実際にサーミスタ、サーモスイッチを本発明の配置とし
た場合と第３図、第５図に示す従来の配置とした場合と
で定着ローラの耐久性を比較した。この時、クリーニン
グパッドは取り除き定着ローラアルミニューム層にアー
ス線を接続した。その結果、第３図に示す配置ではサー
モスイッチに付着したトナー、紙粉等による定着ローラ
表面の破損により、Ａ４通紙５万枚時点て定着ローラの
傷が発生した。しかし。アルミニューム層までは至らな
かった。この後Ａ４通紙１０万枚時点で定着装置故障の
エラーメツセージにより定着装置は停止した。

この時すてにアルミニューム層がむき出しになり、サー
モスイッチのＰＦＡシートもけずれていた。このことが
らＡ４通紙１０万枚時点で電荷がリークし定着装置の制
御回路が誤動作を起こしたものと考えられる。

サーミスタ、サーモスイッチを第５図に示す配置とする
とＡ４通紙８万枚時点で定着ローラの傷が発生し、１３
万枚時点で定着装置故障のエラーメツセージで定着装置
は停止した。

それに対し本発明の配置ではＡ４通紙１８万枚時点で定
着ローラに傷が発生したがアルミニューム層まで致らず
Ａ４通紙２０万枚通紙が可能であった。

以上の結果により、本発明の構成によれば定着ローラの
耐久寿命を延ばし、電荷のリークによる定着装置の御動
作を防止することができる。しかも、定着ローラアルミ
ニューム層にダイオードを用いたアース線を接続するこ
とによってクリーニングパッドを取り除いた定着装置で
あってもＡ４通紙２０万枚の通紙が可能となる。

本発明はダイオードを用いたセルフバイアスの定着装置
に限らず電源から定着ローラにバイアスを印加する定着
装置にも使用することが可能である。

又、本発明では実施例１と同様に肉厚の薄い定着ローラ
を用いても定格温度の低いサーモスイッチを使用するこ
とによって定着ローラ表面温度が異常な上昇をしても転
写材の発煙、発火を防ぎ定着装置の安全性を確保できる
。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明によれば、肉厚の薄い短時間で
立上る定着ローラを用いても定格温度の低いサーモスイ
ッチを使用することによって定着ローラの過熱を最小限
に抑えることができ転写材の発煙、発火を防ぎ定着装置
の安全性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例の概略構成図、第１図（
ｂ）は第１図（ａ）実施例の横断面図、第２図（ａ）は
本発明の別の実施例の概略構成図、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）実施例の横断面図、第３図（ａ）、第４図（ａ
）、第５図（ａ）は従来例の概略構成図、 第３図（ｂ）、第４図（ｂ）、第５図（ｂ）は夫々第３
図（ａ）、第４図（ａ）、第５図（ａ）例の横断面図で
ある。 １はサーミスタ、２はサーモスイッチ、３は定着ローラ
、４はクリーニングパッド、５はヒータ、６は加圧ロー
ラ、ａは定着ローラ回転方向、ｂは加圧ローラ回転方向
、Ｃは転写材幅、ｄは印字域、ｅは転写材幅内の非画像
域。 方ｊコ ′ｆ！ｌ’３い （ａ） 第２７ ｌｑｌ 第し＋明 （Ｏ） 一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱源により加熱される加熱ローラと、この加熱ロ
   ーラ表面に接触して表面温度を検知する温度検知部材と
   、この温度検知部材の検知出力が一定となるよう熱源へ
   の通電を制御する制御手段と、加熱ローラ表面に接触し
   て加熱ローラの異常昇温時に熱源への通電を遮断する異
   常昇温防止部材を有し、記録材が片側基準で搬送される
   定着装置において、 上記温度検知部材と上記異常昇温防止部材は共に、上記
   基準側の記録材の通過領域内、且つ、非画像域に設けら
   れていることを特徴とする定着装置。
2. （２）上記温度検知部材と上記異常昇温防止部材は加熱
   ローラの長手方向の同一位置で且つ温度検知部材は異常
   昇温防止部材よりも上流側に設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の定着装置。