JPH07271227A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、無駄な電力の消費を抑え、しかも
定着作用位置での温度を正確に制御できる定着装置を提
供することを目的としている。 【構成】このため、本発明の定着装置は、ヒートローラ
とバックアップローラを有するものにおいて、前記ヒー
トローラは装置本体に対し回動可能な中空のローラ部材
を有し、さらに前記ローラ部材内部に、前記装置本体に
対し固定された加熱手段を有し、前記加熱手段は前記ロ
ーラ部材の内周面を、前記ローラ部材の軸方向のほぼ全
域にわたって、前記ローラ部材の回転方向の所定の範囲
のみを加熱することを特徴としている。さらに、前記ロ
ーラ部材の内周面の前記定着作用位置に対応する位置近
傍であって前記所定の範囲の外に、前記ヒートローラの
温度を検知する検知手段が設けられていることを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザビームプリン
タなどの、電子写真法を利用した画像形成装置の定着器
の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真法を利用した画像形
成の定着器として、加熱・加圧により記録紙に転写され
たトナー像を溶融し定着させる方式が知られている。こ
のような定着器は、一般に、一対の定着ローラを有して
いる。定着ローラは所定の温度に加熱されるヒートロー
ラと共に記録紙を挟み込むようにして設けられたバック
アップローラとからなる。

【０００３】トナー像が転写された記録紙は、ヒートロ
ーラとバックアップローラに挟み込まれるようにしてニ
ップ（圧接部：定着作用位置）を通過する。このときト
ナーはヒートローラの熱で溶融し、さらにヒートローラ
とバックアップローラにより所定の圧力が加えられて記
録紙上に固定される。

【０００４】ヒートローラの熱源としては、一般にハロ
ゲンランプが用いられている。ハロゲンランプはヒート
ローラの内部に、ヒートローラの回転軸に沿って設けら
れ、ヒートローラの内周面に均一に熱を放射する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような定着器に
おいては、次のような問題点がある。定着作用が行われ
るニップ以外の場所では、ハロゲンランプから定着ロー
ラ内周面に放射された熱は、定着ローラ外周面から放熱
することになる。すなわち、定着作用に寄与することな
く無駄に電力が消費されることになる。ハロゲンランプ
は、画像形成装置の消費電力のかなりの部分を消費して
おり、ハロゲンランプが無駄電力を消費することは好ま
しくない。

【０００６】さらに、定着ローラの温度を定着作用に最
適な温度に維持するため、通常温度センサが設けられて
いる。温度制御を正確に行うには、ニップ位置（定着作
用位置）近傍で定着ローラの温度を検知して、ハロゲン
ランプの出力を制御することが好ましい。しかし、ニッ
プ位置近傍は記録紙が通過するため、ある程度離れた位
置の温度を測定せざるを得ない。しかし、上述のように
定着器表面からは常時放熱が起こっており、また、記録
紙により奪われる熱もあるため、正確なニップ位置の温
度を知ることができない。従って、ハロゲンランプの出
力も完璧に制御することはできなかった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記事情に鑑み、無駄な電力
の消費を抑え、しかも定着作用位置での温度を正確に制
御できる定着装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の定着
装置は、ヒートローラとバックアップローラを有するも
のにおいて、前記ヒートローラは装置本体に対し回動可
能な中空のローラ部材を有し、さらに前記ローラ部材内
部に、前記装置本体に対し固定された加熱手段を有し、
前記加熱手段は前記ローラ部材の内周面を、前記ローラ
部材の軸方向のほぼ全域にわたって、前記ローラ部材の
回転方向の所定の範囲のみを加熱することを特徴として
いる。さらに、前記ローラ部材の内周面の前記定着作用
位置に対応する位置近傍であって前記所定の範囲の外
に、前記ヒートローラの温度を検知する検知手段が設け
られていることを特徴としている。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の実施例としての定着器１の
概略構成を示す側面図である。また、図２はヒートロー
ラ１０が本体に設けられた支持部材により本体に支持さ
れている状態を示す概略上面図である。定着器１は、ヒ
ートローラ１０とバックアップローラ３０を有する。ヒ
ートローラ１０は中空の円筒状である。図２に示すよう
に、一対の支持部材４１、４２が本体（定着ユニット）
に設けられており、ヒートローラ１０は、一対の支持部
材４１、４２に回動可能な状態で支持されている。

【００１０】また、ヒートローラ１０の一端にはギア１
５がヒートローラ１０に固定された状態で設けられてお
り、図示しない駆動機構により、記録紙の搬送と同期し
た所定の速度で駆動される。さらに、一対の支持部材４
１、４２の外側には同じく本体に固定された第２支持部
材５１、５２が設けられている。第２支持部材には、第
３支持部材６１、６２が固定された状態で取り付けられ
ている。第３支持部材は、詳しくは後述するが、ヒート
ローラ１０中に所定量挿入されて、ヒートローラ１０の
内部に配される部材を固定する。

【００１１】図１に示すように、バックアップローラ３
０は、記録紙２を挟んでヒートローラ１０に付勢された
状態で配置されている。バックアップローラ３０は、ヒ
ートローラ１０の回動により駆動されるようになってい
る。トナー像が転写された記録紙がバックアップローラ
３０とヒートローラ１０に挟まれると、ヒートローラ１
０の熱でトナーが溶融し、バックアップローラ３０とヒ
ートローラ１０のニップ位置（定着作用位置）で所定の
圧力が加えられ、定着処理が行われることになる。

【００１２】ヒートローラ１０の内部は図１に示すよう
な構造となっている。ハロゲンランプ１２はヒートロー
ラ１０の回転軸方向（紙面に垂直な方向）に延びてい
る。反射鏡１１はハロゲンランプ１２と平行に延びて設
けられている。ハロゲンランプ１２、反射鏡１１とも、
ヒートローラ１０の軸方向の長さは、ヒートローラ１０
の定着作用に寄与する部分の幅に対応した長さとなって
いる。ハロゲンランプ１２と反射鏡１１は、図２に示す
ように、共に第３の支持部材６１、６２に固定されてい
る。反射鏡１１は、ヒートロール１２の回転軸と垂直な
面内で放物線形状となっている。また、ハロゲンランプ
１２は、ヒートロール１２の回転軸と垂直な面内で、反
射鏡１１の断面が描く放物線の焦点の位置に位置するよ
う設置される。ハロゲンランプ１２が射出した光（熱）
はほぼ平行光線となって、ヒートローラ１０の内周面の
所定範囲を照射する。なお、この所定の照射範囲はニッ
プ位置（定着作用位置）よりも、ヒートロール１０の回
転方向において上流側になっている。

【００１３】前記所定の照射範囲よりもヒートロール１
０の回転方向下流側の、ニップ位置（定着作用位置）近
傍にはサーミスタ２０が設けられている。従来、ヒート
ローラ中のハロゲンランプはローラの内周面全面に光を
照射していた。このためヒートローラ１０の内部にはサ
ーミスタを設けることができなかった。ヒートローラの
外部にサーミスタを設ける場合、ヒートローラとバック
アップローラ、そして間に挟み込まれた記録紙と、それ
ぞれの駆動機構があるため、サーミスタ等の温度検知手
段をニップ位置近傍に設けることができなかった。従っ
て、サーミスタで検知する温度は定着作用位置から大き
く離れた位置での温度であった。

【００１４】しかし、本実施例の場合、ハロゲンランプ
の光が照射されるのは限られた範囲であるため、その範
囲外であれば定着作用位置の近傍にサーミスタを設置す
ることが可能となった。しかも、ヒートロール内部はほ
ぼ密閉状態となるため、サーミスタとローラ内周面との
間に塵・埃が付着するのを防ぐという効果も得られる。

【００１５】図３は、上記のように構成されたヒートロ
ーラ１０の温度制御を説明するための図である。

【００１６】（ａ）はヒートローラ１０の熱容量をゼロ
と仮定した場合に、ヒートローラ１０の回転に応じて、
外周面上の所定の点がハロゲンランプ１２の光照射によ
り変化する様子を示す。熱容量をゼロと仮定しているた
め、所定の点が、ハロゲンランプの光照射領域に入ると
温度が上昇し、光照射領域から出ると、温度は初期値に
戻っている。なお、グラフの山から山までの間がヒート
ローラ１０の１回転（１周期）に相当する。

【００１７】（ｂ）はヒートローラ１０の熱容量と放熱
による熱の損失を考慮した場合の、ヒートローラ１０上
の所定の点の温度変化を示すグラフである。光照射領域
で上昇した温度は、放熱により徐々に下降する。

【００１８】（ｃ）はニップ位置（定着作用位置）で記
録紙に熱を奪われるために起きる温度下降を示してい
る。

【００１９】（ｄ）は、（ｂ）のグラフと（ｃ）で示し
た定着作用位置の温度下降のグラフとを合成したもので
ある。光照射領域で上昇したヒートローラ１０の温度
は、放熱により緩やかに下降し、定着作用位置で記録紙
２に熱を奪われて一旦階段状に大きく下降し、その後再
び緩やかに下降していく。

【００２０】定着を確実に行うには、定着作用位置での
温度が所定の定着温度となっていればよい。従って、上
記（ｄ）のグラフにおいて、ニップ位置で下降した時の
温度Ｔが上記の所定の定着温度となるようにハロゲンラ
ンプの出力を制御すればよい。前述のように、本実施例
においては、サーミスタがニップ位置近傍に設けられて
いるため、サーミスタの検出温度が所定の定着温度にな
るようにフィードバック制御することで、容易にかつ正
確にニップ点の温度の制御が行えることになる。さら
に、１対のローラによって記録紙が挟まれて搬送される
ため、記録紙の蛇行が無く確実に定着処理を行うことが
できる。

【００２１】

【発明の効果】上述のように、本発明の定着装置によれ
ば、ヒートローラの、定着位置上流側の所定範囲だけを
集中的に加熱するため、熱効率を向上させることがで
き、しかも消費電力を小さくすることができる。しか
も、加熱される範囲は定着作用が行われる位置の直前で
あり、加熱された部分が放熱により温度下降する前に定
着作用が行われるので、効率がよい。また、加熱手段と
して、ヒートローラの回転軸に平行に延びたハロゲンラ
ンプと、ハロゲンランプが発生する光を所定範囲に集光
する集光手段とを備えているので、有効にハロゲンラン
プの発生する熱を利用することができ、また、ハロゲン
ランプの出力は従来の構成に比べて小さいものでよい。
さらに、定着作用位置近傍にヒートローラの温度を検出
するためのサーミスタを配置することができるようにな
っため、正確な温度制御が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の構成を表す概略側面図である。

【図２】ヒートローラの装着状態を示す概略上面図であ
る。

【図３】ヒートローラの温度変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 定着装置 １０ ヒートローラ １１ 反射鏡 １２ ハロゲンランプ ２０ サーミスタ ３０ バックアップローラ ４１、４２ 第１の支持部材 ５１、５２ 第２の支持部材 ６１、６２ 第３の支持部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヒートローラとバックアップローラを有す
   るものにおいて、 前記ヒートローラは装置本体に対し回動可能な中空のロ
   ーラ部材を有し、さらに前記ローラ部材内部に、前記装
   置本体に対し固定された加熱手段を有し、前記加熱手段
   は前記ローラ部材の内周面を、前記ローラ部材の軸方向
   のほぼ全域にわたって、前記ローラ部材の回転方向の所
   定の範囲のみを加熱することを特徴とする、定着装置。
2. 【請求項２】前記所定範囲は、前記ヒートローラと前記
   バックアップローラが記録紙を挟み込む定着作用位置よ
   りも前記ヒートローラ回動方向において上流側の範囲で
   あることを特徴とする、請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】前記加熱手段は、前記ヒートローラの回転
   軸に平行に延びたハロゲンランプと、前記ハロゲンラン
   プが発生する光を前記所定範囲に集光する集光手段とを
   有することを特徴とする、請求項１または２に記載の定
   着装置。
4. 【請求項４】前記集光手段は、前記ハロゲンランプとほ
   ぼ並行に延びた鏡部材を有することを特徴とする、請求
   項３の定着装置。
5. 【請求項５】前記鏡部材は、前記ヒートローラの回転軸
   に垂直な断面形状が放物線であり、前記ハロゲンランプ
   は前記放物線のほぼ焦点に位置することを特徴とする、
   請求項４の定着装置。
6. 【請求項６】前記ローラ部材の内周面の前記定着作用位
   置に対応する位置近傍であって前記所定の範囲の外に、
   前記ヒートローラの温度を検知する検知手段が設けられ
   ていることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記
   載の定着装置。
7. 【請求項７】前記検知手段により検知される温度が所定
   の温度となるよう、前記加熱手段を制御する制御手段を
   有することを特徴とする、請求項６の定着装置。