JPS6224288A - 電子写真記録装置の定着装置 - 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、電子写真プロセスなどにより記録紙上に転写
された未定着の記録画像を定着させるための電子写真記
録装置の定着装置に関するものである。

［従来の技術とその問題点］ 発熱ローラ方式による公知の定着装置は、その多くがロ
ーラ内部にハロゲンランプなどの熱源を有したものであ
って、熱容量が大きいためにメイ　　　□ンスイッチを
オンにしても発熱ローラが記録画像を加熱溶融定着でき
る所定の温度に達するまでの時間（これをウオーミング
アツプ時間という。）が長くかかる欠点があった。この
ウオーミングアツプ時間の短縮を計るために種々の改良
がなされているが、その一つに特開昭５６−１２３５８
０号公報がある。これによると、発熱ローラの外周面に
薄層電気抵抗体が形成してあり、この薄層電気抵抗体へ
の印加電圧をウオーミングアツプ時に定着処理時よりも
大としている。しかし、この改良された従来技術でも、
依然として熱容量が大きいためにウオーミングアツプ後
も薄層電気抵抗体に常時電圧を印加し続けていることに
回答変わりはなく、消費電力が大きかった。

また、これらの公知の定着装置にあっては、発熱ローラ
の温度をコントロールするための温度センサーは、ロー
ラ表面から少し隔たって設置されている。これは、温度
センサーがローラ表面に接していると表面の温度むらを
生じたり、ローラ表面が損傷を受ける不都合が生じるた
めであって、そのため温度センサーとローラ表面との間
隔を所望の間隔に調整して設置する必要があった。

また、この温度センサーは、ローラ表面から離れてその
温度を正確にコントロールする必要があるために、応答
性に優れたものが要求される。しかるに、この公知の定
着装置は、発熱ローラが回転しているときと回転の止っ
ているときとで、ローラの表面温度がかなり変動し、こ
の温度変動は熱応答性の高い温度センサーはど影響を受
は易い傾向にある。これを解決するために、例えば特開
昭５６−１８５１７４号公報では、温度センサーの前方
に衝立を設置し、この衝立によって発熱ローラによって
熱せられその回転によって乱気流となるローラ表面の空
気層の温度センサーへの影響が小さくなるようにしてい
た。しかしこれによっても正確な温度管理は難しく、む
しろ部品点数が増大し組立調整が面倒になる欠点を招く
結果となっていた。

［発明の目的］ そこで本発明は、熱容量が小さくて温度応答性に優れ、
消費電力が小さく、かつ正確に温度管理を行うことので
きる定着装置を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明による定着装置は、回転方向にそって区分されか
つ独立的に駆動可能であって発熱抵抗体を含む複数の発
熱領域が外周面に備わっている発熱ローラと、各発熱領
域に設けてあるサーミスタと、上記サーミスタの抵抗値
の変化により上記発熱領域の温度を制御する温度制御回
路と、駆動すべき発熱領域とそれに対応する上記サーミ
スタとを遂次的に選択する選択手段とより構成されてい
る ［作用］ 本発明の発熱ローラは、その外周面に回転方向にそって
区分されかつ独立的に駆動可能でｉって発熱抵抗体を含
む複数の発熱領域が備わったものであるので、熱容量が
小さく瞬時に作動温度に到達する。各発熱領域はローラ
回転時に選択手段を介して選択され逐次的に駆動される
。各発熱領域の温度はその上に形成されたサーミスタに
より直接的に検出されて温度制御回路にフィードバック
され、所望の温度にコントロールされる。

［実施例］ 第１図において、発熱ローラ１０と回転ローラ２０とが
対向的に設置してあり、両者が矢印方向に回転すること
により記録紙３０がその間に挟まれて送られる。記録紙
３０上の未定着の記録画像　　　□３１は発熱ローラ１
０と回転ローラ２０との間を通過する間に定着せしめら
る。発熱ローラ１０は、この実施例では八つに分割され
た発熱領域Ａｔ。

Ａ２〜Ａ８をその外周面に備えている。

そこで各発熱領域の構造を第２図および第３図をも参照
して説明する。

各発熱領域Ａ、Ａ　　−Ａ８は、絶縁性ローラ１１上に
形成された発熱抵抗体１２とそれに接続する一対の駆動
電極１３．１４とからなっている。　　ｊ絶縁性ローラ
１１は円柱状をなし、Ａｌ２Ｏ３な　　　′□どのセラ
ミックスやガラスなど絶縁性であってかつ断熱係数の高
い材料にて形成されたものである。

この絶縁性ローラ１１上には、メっキまたはスパツタリ
ングや蒸着によりＣｕ、Ｎｉ、Ｃｒなどの駆動電極１３
．１４が第３図示のように形成され、この実施例では、
駆動電極１３．１４は複数の電極要素１３ａ、１４ａか
らなっている。各電極要素１３ｇ、１４ａは交互に位置
してそれぞれ左右の端子電極１３ｂ、１４ｂに接続して
櫛歯状となっている。そして駆動電極１３．１４を形成
した後で、その上から発熱抵抗体１２がスパッタリング
や蒸着またはＣＶＤ法により形成されている。

発熱抵抗体１２としては、サーマルヘッドに使用されて
いる発熱抵抗材料が使用可能であって、−例としてはＴ
　ａ　２　Ｎが適している。発熱抵抗体１２の上には、
絶縁性被膜１５が形成されている。

絶縁性被膜１５は発熱抵抗体１２の保護膜としても機能
するように、耐摩耗性に富んだものが使用され、−例と
してはＳ　ｉ　Ｏ２やＴ　ａ　Ｏ２などが適している。

絶縁性被膜１５の上面には、各発熱領域Ａ、Ａ２・・・
Ａ８に対応して、温度によって抵抗値が変化するサーミ
スター６が形成されている。

２　サーミスター６は、本実施例では薄膜状のサーミス
タ材料層１６ａおよびそれをサンドイッチ状に挟持する
下部電極１６ｂと上部電極１６ｃとで構成されている。

下部電極１６ｂは一体に形成されて共通電極になってい
るが、サーミスタ材料層１６ａと上部電極１６−ｃは各
発熱領域Ａ　　、Ａ２・・・Ａ８に対応して分割されて
いる。また下部電極１６ｂはサーミスタ材料層１６ａお
よび上部電極１６ｃよりも幅広に形成されてその右側の
部分が露出している。なおサーミスタ材料層１６ａは、
Ｎｉｐ、Ｃｏｏ、ＭｎＯの単体またはその複数種の組み
合せをスパッタリングや蒸着またはＣＶＤ法により形成
したものである。下部電極１６ｂ。

上部電極１６ｃの材料としては、発熱抵抗体１２の駆動
電極１３．１４のそれと同じものが使用可能である。

第１図に示すように、発熱抵抗体１２の端子電極１３ｂ
、１４ｂおよびサーミスター６の電極１６ｂ、１６Ｃに
は、選択手段の一例としてのブラシ４１〜４４が接触す
るように固定的に配設してあり、発熱ローラー０の回転
にしたがって端子電極１３ｂ、１４ｂおよび電極１６ｂ
、１６Ｃと逐次的に接触可能である。ブラシ４１〜４４
によって選択された特定の発熱領域の発熱抵抗体１２と
それに対応するサーミスタ１６は、このブラシ４１〜４
４を介して第４図示の温度制御回路に逐次的に接続され
る。温度制御回路は、この実施例では、抵抗５１．基準
電源５２．差動増幅器５３゜抵抗体駆動回路５４によっ
て構成されている。差動増幅器５３には、基準電源５２
の基準電圧が入力端子５３ａに、゛サーミスタ１６にか
かる電圧が入力端子５３ｂにそれぞれ供給されており１
、両者の電圧差に応じた出力５３ｃを発生するようにな
っている。駆動回路５４は、差動増幅器５３の出力５３
ｃに応じて発熱抵抗体１２に印加すべき電圧を発生する
ようになっている。また駆動回路５４は、図示しない電
子写真記録装置本体またはそれが接続されるコンピュー
タ側から印字命令を受けたときだけ動作するようになっ
ている。

つぎに本発明に係る定着装置の動作について説明する。

本発明に係る定着装置は、そのメインスイッチが入れら
れても、第１図示の発熱ローラ１０は直ちに駆動されな
いし、また回転も始めない。電子写真記録装置本体また
はそれが接続されたコンピュータ側から印字命令が発せ
られると、第１図示の発熱ローラ１０および回転ローラ
２０が起動し、第４図示の駆動回路５４も動作状態にな
る。電子写真記録装置本体によって画像３１が記録され
た記録紙３０は、発熱ローラ１０と回転ローラ２０との
間に送られ、両者の間を通過する間に以下のようにして
画像３１が定着される。今、例えば発熱領域Ａ１が記録
紙３０と接触しているとすると、このときこの発熱領域
Ａ１に対応する端子電極１３ｂ、１４ｂにはブラシ４１
．４２が接触していることになる。そしてブラシ４１．
４２を介して駆動回路５４によって生ぜしめられる電圧
が発熱領域Ａ１の駆動電極１３．１４間に供給され、さ
れに対応する発熱抵抗体１２がジュール熱を発生する。

最初のうちはサーミスタ１６は高い抵抗値を示すので、
入力端子５３ｂの電圧が入力端子５３ａの基準電圧より
も十分に高いので差動増幅器５３の出力５３ｃの電圧も
高く、それに応じて駆動回路５４も高い電圧を発生する
。これにより発熱抵抗体１２は急速に温められる。発熱
抵抗体１２の温度が上昇するにつれてサーミスタ１６の
抵抗値は低下していき、差動増幅器５３の入力端子５３
ａ、５３ｂの電圧差が小さくなっていく。

それによって差動増幅器５３の出力５３ｃの電圧も低く
なり、発熱抵抗体１２が所望の温度に到達したところで
平衡を保つようになる。このように発熱抵抗体１２は最
初のうちは高い電圧が印加されその温度上昇と共に印加
電圧が減少して所望の−温度を保つように制御され、か
つ各発熱領域の熱容量が十分に小さいことと相俟って、
各発熱領域が所望温度に到達するまでの立上がり時間は
、公知の定着装置に比して格段に短い。ついで発熱ロー
ラ１０の発熱領域Ａ２が記録紙３０に接触するようにな
ると、この発熱領域の発熱抵抗体１２とサーミスタ１６
とがブラシ４１〜４４を介して第４図示の温度制御回路
、に接続され、上記と同様にして発熱領域Ａ２が駆動さ
れる。そして発熱ローラー０の回転に伴って発熱領域Ａ
　　、Ａ　　・・・Ａが逐次的に駆動され、記録紙３０
が発熱ローラー０と回転ローラ２０との間を通過する間
に記録画像３１が記録紙３Ｇに定着される。

なお本発明は、特許請求の範囲によってのみ特定される
ものであって、その技術思想を逸脱しない範囲であれば
種々の改変が可能である。

例えば、上記実施例は発熱ローラー０の回転時に記録紙
３０と接触する発熱領域Ａ１〜Ａ８の一つを駆動するよ
うにしているが、それに後続する発熱領域をも合わせて
駆動するようにすることも、ブラシ４１〜４４の形状を
変更することによって簡単に実現することができる。

また、各発熱領域Ａ　　　−Ａ８は、第５図示のように
、発熱抵抗体１１２を駆動電極１１３゜１１４でサンド
イッチ状に挟んだ構造であってもよい。なお下方の駆動
電極１１３は全発熱領域Ａ１〜八８へに跨って絶縁性ロ
ーラー１１の外周部に全周的に形成しである共通電極と
しているが、上部の駆動電極１１４と同様に各発熱領域
毎に分割してもよい。

さらにサーミスタについても第６図示の構造に変更する
ことができる。このサーミスタ１１６は、第１図示のブ
ラシ４３．４４が接触する一対の電極１１６ｂ、１１６
ｃが絶縁性ローラ１１１の軸方向に一定の間隔に隔てて
絶縁性被膜１１５上に形成してあり、その間に両者と接
続するようにサーミスタ材料層１１６ａが被着形成しで
ある。発熱抵抗体１１２とその駆動電極１１３．１１４
は第５図示のものと同じである。

［発明の効果］ 本発明の定着装置は、熱容量が小さくかつ温度応答性に
優れてい−るのでウオーミングアツプが不要であり、ブ
ラシなどの選択手段を介して各発熱領域を逐次的に駆動
するようにしていることと相俟って低消費電力化が達成
できる。それに加えて、発熱ローラの発熱温度を検出す
るサーミスタが各発熱領域に直接的に接合しているから
、サーミスタと発熱ローラとの間に従来のように空気層
が存在せず、したがって正確かつ高速応答の温度制御が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る定着装置の斜視図、第２図はその
要部拡大断面図、第３図は発熱抵抗体の駆動電極を一部
切欠して示す展開平面図、第４図は温度制御回路図、第
５図は発熱領域の構造の他の実施例を示す拡大断面図、
第６図はサーミスタの構造の他の実施例の拡大断面図で
ある。 ｌＯ・・・発熱ローラ　　１２・・・発熱抵抗体１６．
１１６・・・サーミスタ ４１〜４４・・・選択手段（ブラシ） ５０・・・温度制御回路　５２・・・・・・基準電源５
３・・・差動増幅器　　５４・・・抵抗体駆動回路Ａ１
〜Ａ８・・・発熱領域 以　　　上 第２図 ５νｚ′ｉｒ／Ｉ電４ｈ巳 第３図 第４図 第６図　　　　１１１ １１６海切で瘉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転方向にそって区分されかつ独立的に駆動可能
   であって発熱抵抗体を含む複数の発熱領域が外周面に備
   わっている発熱ローラと、 各発熱領域に設けてあるサーミスタと、 上記サーミスタの抵抗値の変化により上記発熱領域の温
   度を制御する温度制御回路と、 駆動すべき発熱領域とそれに対応する上記サーミスタと
   を遂次的に選択する選択手段と を具備することを特徴とする電子写真記録装置の定着装
   置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、上記選択手段は
   、上記発熱ローラの回転時に上記記録紙と接触する発熱
   領域および／またはそれに後続する発熱領域とそれに対
   応するサーミスタとを選択するものである電子写真記録
   装置の定着装置。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項において、上
   記選択手段はブラシである電子写真記録装置の定着装置
   。 （３）特許請求の範囲第１項において、上記温度制御回
   路は、基準電圧と上記サーミスタにかかる変動電圧とが
   供給される差動増幅器とその出力に応答して上記発熱抵
   抗体を駆動する抵抗体駆動回路とからなっている電子写
   真記録装置の定着装置。
4. （４）特許請求の範囲第１項または第４項において、上
   記温度制御回路は印字命令を受けたときに作動するもの
   である電子写真記録装置の定着装置。