JPH0792852A - 画像形成装置の定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ヒータのセグメントの重なりによ
る定着ローラの軸方向における温度リップルを防止する
ことのできる定着装置を提供することにある。 【構成】 破線Ｂで示される発熱分布を有するヒータ１
９と、破線Ｃで示される発熱分布を有するヒータ２０
の、セグメント部１６と非発熱部を重ね合わせることに
より、実線Ｄのような発熱分布特性にすることができ、
このヒータ対を使って定着ローラの温調を行うことによ
り、定着ローラの表面温度分布は実線Ｄの様になり、軸
方向の温度リップルを小さくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法を利用した
複写機や、プリンタ、画像形成装置における定着装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄肉定着ローラを用いる定着装置
の例を図５に示す。図５において、１は定着ローラで、
外径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウムで形成されて
おり、表層にはフッ素樹脂の離型層をコーティングして
ある。この定着ローラ１は、ヒータ３、４により加熱さ
れながら矢印ａの方向に回転駆動され、加圧ローラ２と
形成する定着ニップＮに未定着トナー像７を載せた紙６
を通過させて永久定着画像を得る。

【０００３】定着ローラ１の温度制御は、温度検出素子
（サーミスタ）５と温度測定手段８で測定した温度を基
に、ヒータ３、４をヒータ駆動回路９、１０によりＯＮ
・ＯＦＦすることにより行う。温度とＯＮ・ＯＦＦタイ
ミングの関係は、ＣＰＵ１１、Ｉ／Ｏ１２、メモリ１
３、バスライン１４から成る制御系によって決定されて
いる。

【０００４】ここで、熱源であるヒータを二本使用して
いる理由を説明する。ここに示した定着装置は薄肉の定
着ローラを使用しているため、ヒータのＯＮ・ＯＦＦに
対する定着ローラ表面の温度レスポンスが良い。その結
果、プリント時の一定温度温調時の定着ローラの時間的
な温度リップルが大きくなり、適正な温度を与えること
ができない部分が生じて、トナーの紙に対する定着性が
保てなかったり、熱を与えすぎるためにトナーが必要以
上に溶けて定着ローラに付着する高温オフセットを生じ
ることがあった。この時間的な温度リップルを小さくす
るためには、ヒータ出力を小さくして定着ローラの温度
変化を小さくする必要があるが、ヒータ出力をただ小さ
くしただけでは電源を入れてからスタンバイに達するま
でのウェイト時間が長くなってしまう。そこで、これを
防止するためにウェイト時のみに使用するヒータを設
け、ウェイト時間を短くしながら、定常状態での温度リ
ップルも少なくなるようにしてあるのが従来の薄肉定着
ローラを使用した定着装置である。

【０００５】図５に示した例で説明すると、先ず、電源
投入時にはヒータ３、４がそれぞれＯＮして定着ローラ
１を暖める。定着ローラ１が温調温度になったらヒータ
４の駆動回路１０は動作しなくなりヒータ３のＯＮ・Ｏ
ＦＦだけで定着ローラの温度を温調温度に保つように動
作する。ここで、装置の入力電圧は１００Ｖでヒータ
３、４もこの電圧で駆動される。

【０００６】次に、従来使われているヒータの構成を図
６に示す。図６に示したヒータ３、４は同一のものを使
用していて、ガイシ１５、タングステン線１８、石英管
１７から構成されている。タングステン線１８を巻いた
部分をセグメント１６と言い、主にこの部分で発熱す
る。同じヒータを使用した場合には、図６の様にセグメ
ント１６が軸方向に重なることになる。

【０００７】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例によれば、ヒータの発熱部であるセグメント１
６が軸方向に重なるため、軸方向で定着ローラ１を暖め
る能力に軸方向のばらつきが生じて、図７に示すように
定着ローラ１に軸方向の温度リップルが生じてしまう。

【０００８】定着ローラにこのような温度分布が生じて
しまうと、紙面上に紙の進行方向とは垂直な方向に、部
分的な定着不良、高温オフセット、定着トナーの表面性
に差ができて生じる光沢ムラ等が発生するという問題が
あった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決し、ヒータの
セグメントの重なりによる定着ローラの軸方向における
温度リップルを防止することのできる定着装置を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、中空の定着ローラと、該定着ローラ内部に配設さ
れ、定着ローラを加熱する領域にて、発熱量の大きい部
分と小さい部分が軸方向に交互に配置されている複数の
ヒータと、上記定着ローラに圧接される加圧ローラとを
有し、記録材上の粉体現像剤を記録材上に加熱溶融し固
着させながら記録材を搬送する画像形成装置の定着装置
において、一つのヒータの発熱量の大きい部分が、他の
ヒータの発熱量の小さい部分に、軸方向にて重なるよう
に配置されることにより達成される。

【００１１】

【作用】本発明によれば、それぞれ軸方向に大きな発熱
リップルを有するヒータの発熱部と非発熱部を重ね合わ
せることにより、発熱分布特性を軸方向において平滑化
し、軸方向の温度リップルを小さくする。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１３】〈実施例１〉先ず、本発明の実施例１を図
１及び図２に基づいて説明する。図１において１９、２
０はヒータで、一方のヒータ１９の発熱部が他方のヒー
タ２０の非発熱部に重なるように定着装置に取り付けら
れている。装置の入力電圧は１００Ｖであり、ヒータ１
９、２０もこの電圧で駆動される。ヒータ１９、２０は
それぞれ４００Ｗである。

【００１４】定着ローラ１の温調はサーミスタ５と温度
測定手段８により定着ローラ１の温度を測定しながら、
ＣＰＵ１１、Ｉ／Ｏ１２、メモリ１３、バスライン１４
から成る制御系の制御を受けてヒータ駆動回路９、１０
がヒータ１９、２０のＯＮ・ＯＦＦをすることにより行
われる。実際のヒータ制御は次のようになる。

【００１５】［ウェイト時］定着ローラ表面が温調温度
に達するまではヒータ１９、２０共に連続点灯。

【００１６】［スタンバイ時、プリント時］従来例では
片方のヒータだけで温調を行っていたが本実施例では片
方づつ交互にＯＮ・ＯＦＦし、定着ローラの温調を行
う。ＯＮ・ＯＦＦのタイミングは定着ローラの表面温度
が温調温度以下ならばヒータをＯＮし、定着ローラの表
面温度が温調温度以下になったらＯＦＦするという単純
なものである。

【００１７】図２はを二本のヒータの位置関係、発熱分
布、定着ローラ表面の温度分布の関係を示す。ヒータ１
９の発熱分布は破線Ｂ、ヒータ２０の発熱分布は破線Ｃ
である。ヒータはそれぞれ軸方向に大きな発熱リップル
を持っているが、本実施例のように発熱部と非発熱部を
重ね合わせることにより実線Ｄのような発熱分布特性に
することができる。このヒータ対を使って定着ローラの
温調を行うと定着ローラの表面温度分布は実線Ｄの様に
なり、軸方向の温度リップルを小さくすることができ
る。

【００１８】また、定着ローラの軸方向の温度リップル
が小さくなれば、部分的な定着不良や、高温オフセッ
ト、光沢ムラを防止することができる。

【００１９】〈実施例２〉次に、本発明の実施例２を図
３に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００２０】本実施例は小サイズ紙通紙に対応した定着
装置の場合について述べる。一般に薄肉の定着ローラを
使って小サイズ紙の定着を行うと非通紙部昇温という問
題が発生することが知られている。これは非通紙部の定
着ローラの温度が上昇して定着ローラ表面のフッ素樹脂
等を劣化させるといった不都合を生じさせるものであ
る。

【００２１】この非通紙部昇温を防止するためには、二
本のヒータの発熱分布を変えて普通サイズの紙を通紙す
る場合と小サイズ紙を通紙する場合とで使用するヒータ
を変えることが行われている。

【００２２】この場合、使用するヒータの一つは小サイ
ズ紙用で小サイズ紙の幅のみを暖めるような発熱分布に
なっている。もう一つのヒータは小サイズ紙の通紙域外
の発熱量を大きくしたヒータである。

【００２３】普通紙サイズの印字を行う場合は、二本の
ヒータで温調を行い、小サイズ紙普通紙の場合には、小
サイズ紙用のヒータで温調を行うようになっている。こ
のような定着装置においても本発明は有効である。

【００２４】図３に本発明の実施例２を示す。図３に示
すＦは普通紙幅、Ｇは小サイズ紙の幅である。２１は小
サイズ紙用のヒータで通紙域に等間隔に発熱部が配置さ
れヒータの発熱分布はＨの様になっている。２２は普通
紙通紙の場合にヒータ２１と併用するヒータで主に小サ
イズ紙通紙域外を暖めるために使用されその発熱分布は
Ｉの様になっている。

【００２５】ヒータ２１、２２は小サイズ紙通紙域では
短く区切った発熱部が等間隔に配置しているが、ここで
は、この領域において、一方のヒータの発熱部がもう一
方のヒータの非発熱部に重なるように各々のヒータを配
置してある。

【００２６】普通紙サイズの紙に印字を行う場合にはヒ
ータ２１、２２を交互にＯＮ・ＯＦＦして温調を行う。
この場合定着ローラ表面の温度分布は実線Ｊの様にな
り、ヒータの発熱部が交互に並び小サイズ紙通紙部での
軸方向の温度リップルを小さくできる。

【００２７】ここで、小サイズ紙通紙の場合にヒータ２
２を点灯せずにヒータ２１だけで温調を行ったとしたら
定着ローラ上の温度分布は一点鎖線Ｌの様にリップルが
大きくなってしまい上述した問題が生じてくる。

【００２８】そこで、小サイズ紙の定着を行う場合はヒ
ータ２１とヒータ２２のＯＮ・ＯＦＦ間隔を変更して温
調を行うようにする。具体的には交互にＯＮ・ＯＦＦす
るヒータ２１、２２の一回の点灯時間の比を

【００２９】ヒータ２２：ヒータ２１＝１：２

【００３０】となるようにヒータ２２ＯＮ時は定着ロー
ラ温度が温調温度にならなくてもＯＦＦするようにす
る。

【００３１】こうすることにより、定着ローラ上の温度
分布は破線Ｋの様になる。この場合、小サイズ紙通紙域
でのリップルはヒータ２１のみで温調を行った場合より
小さくなり実用上問題のないレベルに設定することがで
きる。

【００３２】よって、薄肉定着ローラを使用しながら小
サイズ紙通紙の場合の端部昇温を抑え、かつ通紙部の温
度リップルも小さくして部分的な定着不良、高温オフセ
ット、光沢ムラを防止することができる。

【００３３】〈実施例３〉次に、本発明の実施例３を図
４に基づいて説明する。なお、実施例１との共通箇所に
は同一符号を付して説明を省略する。

【００３４】実施例１では装置の入力電圧が一定の場合
の構成について示したが、ここでは、複数の入力電圧レ
ベルに対応した装置の場合について説明する。

【００３５】例えば、入力電圧が１２０Ｖから８５Ｖま
で対応した装置の場合、定着装置のヒータは高い側の電
圧に合わせて設定する必要がある。ヒータを定格以上の
電圧で使用すると過電流が流れて損傷してしまうためで
ある。

【００３６】この場合、低い電圧で装置を使用すると低
い電圧でヒータを駆動することになる。そうすると、単
位時間当たりの発熱量が小さくなるための一回のヒータ
のＯＮ時間が長くなり、定着ローラ上にヒータの発熱分
布に対応した温度の不均一が発生してしまう。このこと
を防止するために本実施例では図４のような構成にす
る。

【００３７】図４において２３、２４は温度検出素子
（サーミスタ）でヒータ１９、２０の発熱部（セグメン
ト）に対応する位置に設定されていて各セグメントに対
応した位置の定着ローラ１の表面の温度が測定できるよ
うになっている。２５、２６はそれぞれの温度測定手段
である。

【００３８】動作は、先ず、一方のヒータ（例えばヒー
タ１９）をＯＮし、定着ローラ表面の温度が温調温度に
なったらヒータをＯＦＦする。次に、定着ローラの温度
下がったらヒータ２０をＯＮして定着ローラを暖める。
これを繰り返して定着ローラ１の温調を行う。この動作
はサーミスタ２３、２４の温度差が一定温度以内（例え
ば５℃以下）の場合の温調温度は二つのサーミスタの内
温度の低い方を優先する。

【００３９】また、二つのサーミスタの温度差が一定温
度を超えたらＯＮするヒータを交換するようにする。例
えば、ヒータ１９がＯＮ中であってもサーミスタ２４の
温度がサーミスタ２３の温度より５℃低くなったらヒー
タ１９をＯＦＦしてヒータ２０をＯＮする。定着ローラ
１の表面温度が温調温度になったらヒータをＯＦＦし、
定着ローラが冷えて次のヒータＯＮタイミングがきたら
ヒータ２０を先にＯＮするようにする。

【００４０】以上のような構成にすることにより、装置
の入力電圧がヒータの定格電圧よりも低く一回のヒータ
のＯＮ時間が長くなる場合も定着ローラ表面の軸方向の
温度ばらつきを一定温度以内にすることができ、部分的
な定着不良、高温オフセット、光沢ムラを防止すること
ができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄肉定着ローラに使用する複数のヒータが定着ローラ加
熱領域において発熱部と非発熱部に分かれている場合、
一方のヒータの発熱部を他方のヒータの非発熱部に重ね
合わせることにより、定着ローラ表面の軸方向の温度ば
らつきを小さくして部分的な定着不良、高温オフセッ
ト、光沢ムラを防止できるようにしたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における定着装置の概略構成
を示す図である。

【図２】本発明の実施例１のヒータの発熱部の配置とヒ
ータ発熱分布、定着ローラの表面温度分布の関係を示す
図である。

【図３】本発明の実施例２のヒータの発熱部の配置とヒ
ータ発熱分布、定着ローラの表面温度分布、通紙幅の関
係を示す図である。

【図４】本発明の実施例３における定着装置の構成を示
す図である。

【図５】従来の定着装置の構成を示す図である。

【図６】従来の定着装置の構成を示す図である。

【図７】従来の定着装置の定着ローラ表面温度分を示す
図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ １６ セグメント（発熱部） １９，２０，２１，２２ ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 典夫 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 大久保 正晴 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 長谷川 浩人 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 小野 和朗 東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空の定着ローラと、該定着ローラ内部
   に配設され、定着ローラを加熱する領域にて、発熱量の
   大きい部分と小さい部分が軸方向に交互に配置されてい
   る複数のヒータと、上記定着ローラに圧接される加圧ロ
   ーラとを有し、記録材上の粉体現像剤を記録材上に加熱
   溶融し固着させながら記録材を搬送する画像形成装置の
   定着装置において、一つのヒータの発熱量の大きい部分
   が、他のヒータの発熱量の小さい部分に、軸方向にて重
   なるように配置されることを特徴とする画像形成装置の
   定着装置。
2. 【請求項２】 定着ローラの厚さが１．２ｍｍ以下であ
   ることとする請求項１に記載の定着装置。