JPH1195608A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、小型化,コストダウンが図れ
る定着装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 加熱ローラの周面に形成され、最大通紙
幅以下で、最小通紙幅以上の幅の抵抗発熱層２０２と、
通紙される記録紙の幅の情報を取り込んで、最大幅の記
録紙を定着する際には、加熱ローラ２０２の設定温度を
上げる制御部５００を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱ローラと、該
加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱
ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された複数種
類の幅の記録紙を通紙させ、前記トナー画像を前記記録
紙上に熱定着する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置等の定着装置に用いられる
加熱ローラとしては、ローラ中空部に赤外線ランプ,ハ
ロゲンランプ,ニクロム線等の熱源を配設したものが多
く用いられてきた。

【０００３】しかし、このような構成の熱ローラは、熱
源の輻射熱により空気を介してローラを間接的に加熱し
ているので、熱効率が悪く、加熱ローラ表面の温度が所
定の温度に達するまでの時間(予熱時間)が長くなるとい
う問題がある。

【０００４】そこで、ローラの周面にセラミックヒータ
等の抵抗発熱層を形成し、ローラを直接加熱する方法が
提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のローラ
を直接加熱する方式のローラにおいては、図７(a)に示
すように、加熱ローラHRの周面に形成される抵抗発熱層
Rの幅(WR)は、通紙される記録紙Pのうち、最大幅サイズ
(最大通紙幅(WPmax))以上に設定されている。例えば、
通紙される記録紙がA3,A4,B4,B5サイズの四種類である
場合、抵抗発熱層Rの幅は、最大幅サイズであるA3記録
紙の幅以上に設定されている。

【０００６】このような構成の定着装置では、図８に示
すように、最大幅サイズの記録紙を定着する場合におけ
る加熱ローラHRの軸方向の温度分布は、ローラの両端部
は放熱により下がるが、適性温度上限と下限との間に収
まり、良好な定着を行なうことができる。

【０００７】しかし、小幅サイズの記録紙を通紙した場
合は、加熱ローラの非通紙部(記録紙の幅より外側の部
分)の抵抗発熱層Rの温度が上昇し、部分的に加熱ローラ
HRの表面の劣化が起こったり、加熱ローラHRの寿命が低
下する問題点がある。

【０００８】又、非通紙部の抵抗発熱層Rの温度が上昇
した状態の直後に、最大幅サイズの記録紙を通紙する
と、加熱ローラHRの両端部は適性温度上限値をオーバー
しているので、高温オフセットが発生し、定着画像の劣
化が起こる問題点もある。

【０００９】このような問題点を解消するために、特開
昭62-279378号公報では、通紙する記録紙のサイズに応
じて抵抗発熱層に当接する電極の間隔を変化させ、記録
紙に当接する部分の抵抗発熱層のみを発熱させる構成が
開示されている。

【００１０】更に、特開平6-118821号公報では、抵抗体
を記録紙の幅方向に複数に分割し、記録紙のサイズに応
じて抵抗体を選択的に発熱させる構成が開示されてい
る。しかし、いずれの場合も、構造が複雑で、装置が大
型化する問題点を有している。

【００１１】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡単な構造で、小型化,コストダウ
ンが図れる定着装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
の発明は、加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧
ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間にト
ナー画像が転写された複数種類の幅の記録紙を通紙さ
せ、前記トナー画像を前記記録紙上に熱定着する定着装
置であって、前記加熱ローラの周面に形成され、最大通
紙幅以下で、最小通紙幅以上の幅の抵抗発熱層と、通紙
される記録紙の幅の情報を取り込んで、最大幅の記録紙
を定着する際には、前記加熱ローラの設定温度を上げる
制御部とを設けたことを特徴とする定着装置である。

【００１３】加熱ローラと加圧ローラとの間にトナー画
像が転写された記録紙を通紙させることにより、トナー
画像は記録紙上に熱定着される。加熱ローラの周面に形
成される抵抗発熱層は、最大通紙幅以下で、最小通紙幅
以上の幅となっているので、加熱ローラの非通紙部の抵
抗発熱層の温度上昇を防止でき、部分的にローラ表面の
劣化が起こったり、ローラの寿命が低下することがな
い。

【００１４】又、制御部は通紙される記録紙の幅の情報
を取り込んで、最大サイズの記録紙を定着する際には、
前記加熱ローラの抵抗発熱層へ印加する電圧を上げるこ
とで、加熱ローラの設定温度を上げ、定着性を確保す
る。

【００１５】このような構成によれば、設定温度を変え
るだけで、すべてのサイズの記録紙を良好に定着するこ
とができる。又、抵抗発熱層の長さを従来のものより短
くできるので、製造コストを低減でき、更に、省電力と
なる。

【００１６】更に又、抵抗発熱層の幅が短くなるので、
ローラの軸方向の長さも短くでき、装置の小型化も図れ
る。第２の発明は、第１の発明の前記抵抗発熱層は、前
記芯金の内周面側に形成したことを特徴とする加熱ロー
ラである。

【００１７】芯金の内周面側に抵抗発熱層を形成したこ
とにより、芯金が蓄熱材となり、両端面からの放熱が少
なくなり、加熱ローラの軸方向の温度差が小さくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施の
形態を説明する。先ず、図3を用いて本実施の形態例の
定着装置が設けられた画像形成装置の全体構成及び作動
を説明する。尚、ここでは、画像形成装置として複写機
の場合を例にして説明を行うものとする。

【００１９】画像形成装置１の上部には自動原稿送り装
置１０が備えられており、原稿載置トレイ１１にセット
された原稿Gが搬送機構１２により原稿載置板１４上に
送られる。この原稿載置板１４に載置された原稿Gは、
露光終了のタイミングで搬送機構１２によって原稿受け
部１３に排出される。

【００２０】画像形成装置１内には、像形成手段手段で
あるドラム状の感光体２１の外周に、帯電器２２、現像
器２３、転写器２４、分離器２５、クリーニング装置２
６が各々動作順に配置されており、これらが画像形成ユ
ニットとして一体として形成されている。

【００２１】感光体２１の感光層面に帯電器２２で電荷
を付与した後、画像形成装置１の最上部に設けた原稿載
置板１４に載置された原稿Gを、画像形成装置１内の上
部位置に配置した露光光学ユニット３０の光学フレーム
３１内に設けた露光ランプ３２により露光を開始する。

【００２２】すなわち、露光ランプ３２と一体に移動す
るミラー３３と、このミラー３３の移動距離の半分の距
離を移動するV型に構成されたミラー３４及び３５と、
結像レンズ３６を介してV型に配置されたミラー３７及
び３８と、感光体２１に画像を照射するミラー３９によ
り矢印方向より露光し、感光体２１の感光層面に静電潜
像を形成する。

【００２３】次に、画像形成ユニット２０内の現像器２
３で静電潜像を現像し、感光体２１の感光層面にトナー
画像による可視像を形成する。更に、画像形成装置１内
の下方上下位置に各々両面複写給紙ユニット４０と、給
紙ユニット５０,６０,７０が配置されており、給紙ユニ
ット５０,６０,７０には異なるサイズの記録紙Pが収納
されている。

【００２４】本実施の形態例では、原稿載置板１４上に
載置された原稿のサイズを検出して、対応した記録紙P
を自動的に選択するオートモードと、操作卓上に設けら
れた記録紙Pの選択スイッチにより操作者が記録紙Pを選
択するマニュアルモードとの二つのモードを有してい
る。

【００２５】又、選択された記録紙Pのサイズ情報は、
後述する制御手段５００へ送られる。給紙ユニット５０
内に収納された記録紙Pが選択されると、記録紙Pを給紙
ローラ５１にて１枚のみ給紙し、この記録紙Pを案内ロ
ーラ５２により搬送する。

【００２６】同様にして、給紙ユニット６０,７０内に
収納された記録紙Pが選択されると、記録紙Pを給紙ロー
ラ６１,７１にて１枚のみ給紙し、この記録紙Pを案内ロ
ーラ６２,７２により搬送する。

【００２７】そして、記録紙Pは、搬送路８０を搬送機
構８１によりトナー画像が形成された感光体２１方向に
搬送される。そして、記録紙Pは画像形成装置１に設け
られたレジストローラ８２で一旦停止させられ、感光体
２１に形成されたトナー画像と記録紙Pとが一致するよ
うにして給紙が行われる。

【００２８】次に、感光体２１のトナー画像が転写器２
４により記録紙Pに転写され、この記録紙Pは分離器２５
により感光体２１面より分離される。そして、記録紙P
は搬送装置８３で定着装置９０に搬送される。

【００２９】定着装置９０は加熱ローラ９１とこの加熱
ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２とを備えており、
加熱ローラ９１と、加圧ローラ９２との間にトナー画像
が転写された記録紙Pが通過することにより、トナー画
像が記録紙P上に熱定着される。

【００３０】定着が完了した記録紙Pは排紙案内ローラ
８４により排紙される。片面複写の場合は排紙切換部材
８５が下降し、そのまま排紙トレイ８６に記録紙Pが排
紙される。

【００３１】両面複写の場合は排紙切換部材８５が上昇
し、記録紙案内部８７が開放され、記録紙Pは破線矢印
の方向に搬送される。更に、搬送機構８８により記録紙
Pは下方に搬送され、記録紙反転部８９によりスイッチ
バックさせられ、記録紙Pの後端部は先端部となって両
面複写用給紙ユニット５０内に搬送される。

【００３２】記録紙Pは両面複写用給紙ユニット５０に
設けられた搬送ベルト４１で給紙方向に移動し、給紙ロ
ーラ４２で記録紙Pを再給紙し、搬送ローラ４３により
記録紙Pを搬送路８０に案内する。

【００３３】再び、上述したように感光体２１方向に記
録紙Pを搬送し、記録紙Pの裏面にトナー画像を転写し、
定着装置９０で定着した後、排紙トレイ８６に排紙す
る。尚、上述した給紙以外に、手差しで給紙を行う手差
し給紙装置２も画像形成装置１に設けられている。

【００３４】次に、図１及び図２を用いて本実施の形態
例の定着装置に設けられる加熱ローラの説明を行なう。
図１は本実施の形態例の加熱ローラの断面構成図、図２
は図１の切断線A-Aでの断面図である。図１において、
１９１は両端面が開放された円筒状の芯金、２０２は芯
金１９１の内周面に形成された抵抗発熱層である。

【００３５】尚、図１及び図７(b)に示すように、本実
施の形態例の加熱ローラ９１の抵抗発熱層２０２のロー
ラの軸方向の幅(WR)は、最大通紙幅(WPmax)以下、最小
通紙幅(WPmin)以上としている。

【００３６】芯金１９１の両端の開放された端面には、
フランジ１９２が嵌合している。このフランジ１９２
は、芯金１９１の開放端面に嵌合する嵌合部１９２ａ
と、芯金１９１の外径より小さな外径に設定された軸受
部１９２ｂと、加熱ローラ９１の軸方向に設けられた貫
通穴部１９２ｃとからなっている。

【００３７】軸受部１９２ｂの外周面には、ベアリング
ホルダ２１０が設けられ、このベアリングホルダ２１０
上には、加熱ローラ９１をパネル等の静止構造物に対し
て回転可能に支持するベアリング２１１が設けられてい
る。

【００３８】芯金１９１の内部には、抵抗発熱層２０２
に電気的に接続された電極２２０が設けられている。２
２１は電極２２０に摺接するように設けられ、電圧が印
加されるスリップリング、２２２はフランジ１９２の貫
通穴部１９２ｃを介してスリップリング２２１を電極２
２０へ押接せしめるスプリングである。

【００３９】又、図２に示すように、加熱ローラ９１の
断面は、芯金層２００の内面側に、絶縁層２０１を介し
て抵抗発熱層２０２が形成され、芯金層２００の外面側
に離型層２０３が形成された多層構造となっている。

【００４０】尚、抵抗発熱層２０２の形成方法として
は、塗布,コーティング,蒸着,接着等のあがるが、限定
するものではない。本実施の形態例では、芯金層はアル
ミニウム、絶縁層はポリイミド等の耐熱絶縁樹脂、抵抗
発熱層は銀,酸化鉛等の導電フィラーを含有した低融点
ガラス、離型層としてはシリコン,四フッ化エチレン等
の離型性の良い樹脂で形成した。

【００４１】次に、図４を用いて定着装置９０の電気的
構成を説明する。図において、５０１は定着装置９０の
加熱ローラ９１の近傍に設けられ、加熱ローラ９１の温
度を検出する温度センサ、５００は温度センサ５０１か
らの信号と、記録紙Pのサイズ(幅)信号を取り込んで、
抵抗発熱層ドライブ手段５０２を介して抵抗発熱層２０
２に印加する電圧を制御する制御手段である。

【００４２】次に、上記構成の定着装置９０の動作を図
５を参照して説明する。 (1) 制御部５００は、記録紙Pの紙幅の信号を取り込
み、定着する記録紙Pの紙幅が最大幅であると、設定温
度をT→T′とし、紙幅が最大幅以外の記録紙Pである
と、設定温度を初期設定温度であるTとする(ステップ1
〜ステップ3)。尚、本実施の形態例では、T′=T+10℃と
した。

【００４３】(2) 次に、温度センサ５０１からの信号を
取込み、加熱ローラ９１が設定温度となるように、抵抗
発熱層ドライブ手段５０２のON/OFFを行なう(ステップ4
〜ステップ6)。尚、この温度制御は、ステップ7のコピ
ーボタンがONされるまで行われる。

【００４４】(3) そして、コピーボタンがONされる(ス
テップ7)と、トナー画像を記録紙Pへ熱定着する(ステッ
プ8)。 (4) 定着が終了すると、設定温度を初期設定温度である
Tとし、ステップ1へ戻る(ステップ9)。

【００４５】上記構成によれば、抵抗発熱層２０２に印
加する電圧を変化させる簡単な構成で、すべてのサイズ
の記録紙を良好に定着することができる。又、図７(a),
(b)に示すように、抵抗発熱層２０２の長さが従来のも
のより短くできるので、製造コストを低減でき、更に、
省電力となる。

【００４６】更に又、抵抗発熱層２０２の幅が短くなる
ので、ローラの軸方向の長さも短くでき、装置の小型化
も図れる。又、芯金１９１の内周面側に抵抗発熱層２０
２を形成したことにより、芯金１９１が蓄熱材となり、
両端面からの放熱が少なくなり、加熱ローラの軸方向の
温度差を小さくすることができる。

【００４７】

【実施例】本願発明者は、本発明の効果を確認するべく
以下の実験を行った。 1. アルミニウムの加熱ローラの仕様 (1) 加熱ローラの外径 : φ18〜40[mm] (2) 加熱ローラの肉厚 : 0.6〜2.0[mm] 2. 抵抗発熱体層厚 : 10〜50[μm] 低融点ガラスに銀,酸化鉛等の伝導フィラーを含有させ
た抵抗体とし、ローラの軸方向の幅を最大通紙幅以下
で、最小通紙幅以上とした。

【００４８】3. 絶縁層厚 : 30〜60[μm] (ポリイミ
ド) 4. 設定温度 T =190℃(小幅サイズの記録紙) T′=200℃(最大幅サイズの記録紙) このような加熱ローラを用い、最大幅の記録紙と小幅サ
イズの記録紙を定着した時の、加熱ローラの軸方向の温
度分布を図６に示す。

【００４９】図に示すように、小幅サイズ,最大幅サイ
ズの記録紙を通紙しても、いずれの場合も適性温度上限
と、適性温度下限の間に収まることを確認した。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように、第１の発明によれ
ば、通紙される記録紙の幅の情報を取り込んで、最大サ
イズの記録紙を定着する際には、前記加熱ローラの抵抗
発熱層へ印加する電圧を上げることで、加熱ローラの設
定温度を上げる簡単な構成で、すべてのサイズの記録紙
を良好に定着することができる。

【００５１】又、抵抗発熱層の長さを従来のものより短
くできるので、製造コストを低減でき、更に、省電力と
なる。更に又、抵抗発熱層の幅が短くなるので、ローラ
の軸方向の長さも短くでき、装置の小型化も図れる。

【００５２】第２の発明によれば、芯金の内周面側に抵
抗発熱層を形成したことにより、芯金が蓄熱材となり、
両端面からの放熱が少なくなり、加熱ローラの軸方向の
温度差が小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態例の加熱ローラの断面構成図
である。

【図２】図１の切断線A-Aでの断面図である。

【図3】図１に示す定着装置が設けられた画像形成装置
の全体構成である。

【図４】図１に示す定着装置の電気的構成を説明する図
である。

【図５】動作を説明する図である。

【図６】実施例の効果を示す図である。

【図７】従来の加熱ローラの構成と、本発明の定着装置
に用いられる加熱ローラの構成を対比した図である。

【図８】図７に示す加熱ローラの軸方向の温度分布を説
明する図である。

【符号の説明】

９１ 加熱ローラ ２０２ 抵抗発熱層 ５００ 制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する
   加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間
   にトナー画像が転写された複数種類の幅の記録紙を通紙
   させ、前記トナー画像を前記記録紙上に熱定着する定着
   装置であって、 前記加熱ローラの周面に形成され、最大通紙幅以下で、
   最小通紙幅以上の幅の抵抗発熱層と、 通紙される記録紙の幅の情報を取り込んで、最大幅の記
   録紙を定着する際には、前記加熱ローラの設定温度を上
   げる制御部とを設けたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記抵抗発熱層は、前記芯金の内周面側
   に形成したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。