JPH0535138A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 他の部材に損傷を与える加熱ローラの部分的
温度上昇およびオーバーシュートを効果的に抑制するこ
とができる定着装置を提供する。 【構成】 加熱ローラ１の内部にはハロゲンランプ（図
示せず）が内蔵されている。ハロゲンランプの配光特性
は、Ａ４サイズの転写紙が加熱ローラ１と加圧ローラ２
との間のニップ部を通過したときに加熱ローラ１の表面
温度がその長手方向に均一化されるように選択されてい
る。加熱ローラ１の軸受５の隣接部には昇温抑制部材７
が圧接されている。加熱ローラ１の軸受６の隣接部には
昇温抑制部材８が圧接されている。各昇温抑制部材７，
８の表層には、弾性体、樹脂材などからなる薄層９が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真複写装置、静電
情報記録装置などの画像形成装置に用いられる定着装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転写紙上に担持されるトナー像を
この転写紙上に永久像として定着させる定着装置とし
て、ローラを介して転写紙上のトナー像を加熱、加圧し
てこれを転写紙上に溶融固着する熱ローラタイプのもの
が多く使用されている。

【０００３】この熱ローラタイプの定着装置は、内部に
ハロゲンランプ等の熱源を有し、一定方向に回転する加
熱ローラと、該加熱ローラに圧接して回転する加圧ロー
ラとを備える。加熱ローラと加圧ローラとは互いに協働
してトナー像を担持する転写紙を挟圧搬送するためのニ
ップ部を形成する。

【０００４】加熱ローラの表面温度は温度検知素子によ
り検知され、該温度検知素子からの信号は制御回路に与
えられる。制御回路は上記信号に基づき熱源を制御し、
加熱ローラの表面温度は一定値に制御される。これは、
加熱ローラの表面温度が低すぎればトナー像の定着不良
（トナー像が転写紙に十分に定着されず離れ易い状態）
を生じ、高すぎればオフセット（トナー像の一部が加熱
ローラに溶着する現象）を生じるからであり、したがっ
て、加熱ローラの表面温度を所定の一定値に制御するこ
とは極めて重要となる。

【０００５】一方、上記温度検知素子の加熱ローラに対
する当接位置は、その長手方向に対して種々のものが提
案されている。また、その当接位置に合わせて加熱ロー
ラ内部に長手方向に沿うように配置されている熱源であ
るハロゲンランプの配光特性も装置のスぺック、例えば
転写サイズの種類、プリント速度やウォームアップタイ
ム等に応じていろいろなタイプのものが提案されてい
る。

【０００６】しかし、一般には、加熱ローラの表面温度
を均一化するために端部の放熱量が中央部のそれより大
であることを考慮して図５に示すような配光特性のハロ
ゲンランプが多く用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示すような配光特性の熱源を用いた場合、装置の最大転
写材幅に比べて小サイズの転写材を通紙した際に非通紙
域である加熱ローラの端部表面の温度上昇が大きくなる
という欠点がある。特に製品の小型化に伴って加熱ロー
ラを小径化し、ウォームアップタイムの短縮や低コスト
化のためにローラ肉厚を薄くするなどローラの熱容量が
小さくなると、この欠点は顕著となる。

【０００８】例えば装置の一つとして、図６に示すよう
に、転写紙サイズを葉書サイズ（１００mm）からＡ３サ
イズ（２９７mm）までとし、通紙基準および温度検知素
子を中央とするスペックが決められているものがある。
この装置においては、Ａ３サイズの転写材を通紙したと
きに加熱ローラの表面温度をその長手方向に対して均一
になるように熱源の配光が設定されている、すなわち図
５に示すような配光の熱源が使用されている。この装置
では、葉書等小サイズの転写材を通紙すると、図７に示
すように、加熱ローラ中央部に比べてその両端部の表面
温度がかなり高くなる。

【０００９】特に官製葉書などの厚紙や表面性が定着し
難い転写材の定着性を確保する場合、また高画質化のた
めに通常トナーより定着性の悪い小粒径のトナーを使用
する場合などでそれらの定着性を保証しようとすれば、
定着設定温度を上げる必要があり、加熱ローラ端部の温
度上昇の程度はますます大きくなる。その結果、加熱ロ
ーラ両端部を保持する軸受の摩耗を促進すると共にその
変形を招くことになり、定着装置の寿命が短くなる。ま
た、周囲モールド部材にも悪影響を及ぼすことがある。
さらに、小サイズ紙連続プリント直後に大サイズ紙をプ
リントすると、小サイズ紙の非通紙域のローラ表面温度
が高いからオフセットを生じることにもなる。

【００１０】逆に、この端部昇温を補正するために小サ
イズの転写材を通紙したときに加熱ローラの表面温度を
その長手方向に均一化するように熱源の配光を設定する
と、Ａ３サイズなどの大サイズの転写材を通紙した際
に、加熱ローラの両端部の温度が下がるから定着性が悪
くなり、転写材の定着不良、加熱ローラへのトナー付着
を生じてしまうなど問題がある。

【００１１】また、定着ローラの表面温度をコントロー
ルするための温度検知素子を中央ではなくその他の部
分、例えば加熱ローラ端部に配置しても上述してきた問
題が起こることは言うまでもない。さらに、通紙基準を
端部加熱ローラの一方とした場合でも他方の端部の温度
上昇の程度が同様に大きくなることは明白である。

【００１２】一方、温度検知素子による設定温度を変え
ずにこれを加熱ローラ端部に配置した場合、特に装置が
冷えている状態、例えば０℃の環境においてメインスイ
ッチを入れ、スタンバイ状態とする際の加熱ローラ中央
部でのオーバーシュートはかなり大きくなってしまうか
ら、加熱ローラに当接している分離爪や周囲モールド部
材などにもダメージを与えることになる。

【００１３】さらに、熱源の配光特性を図５に示すもの
としては逆に両端に比べて中央を相対的にに高くなるよ
うに設定した場合には、すなわち小サイズの転写材通紙
時の加熱ローラ表面温度の落ち込みを防ぐような配光と
した場合には、前記オーバーシュートはさらに大きくな
る。また、これらを防止するために加熱ローラの肉厚を
厚くすると加熱ローラの端部でのローラ表面温度が上昇
し難いから、朝一の定着不良を生じるかウォーミングア
ップが伸びてしまうことになる。

【００１４】本発明の目的は、他の部材に損傷を与える
加熱ローラの部分的温度上昇およびオーバーシュートを
効果的に抑制することができる定着装置を提供すること
にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、内部に発熱体を有する加熱ローラと該加熱ローラ
に回転可能に圧接され、該加熱ローラと互いに協働して
未定着現像剤像が形成されている転写材を挟圧搬送する
ためのニップ部を形成する加圧ローラとを備える定着装
置において、上記加熱ローラの表面に熱伝導可能に接触
し、熱伝導性材料からなる昇温抑制部材を有することに
より達成される。

【００１６】

【作用】本発明の定着装置では、上記昇温抑制部材が上
記加熱ローラの表面に熱的に接触している。

【００１７】転写材が上記加熱ローラと上記加圧ローラ
との間のニップ部を通過したとき、上記加熱ローラの転
写材と接触する部位における温度は他の部位における温
度より低くなり、上記加熱ローラは上記発熱体で再加熱
される。しかし、上記加熱ローラにはそれぞれの表面温
度が異なる部位が存在するから、再加熱によって極端に
温度が上昇する部位が生じる。この大きな温度上昇を示
す加熱ローラの部位は、発熱体の特性、通過可能な転写
材のサイズなどから予め想定される。その加熱ローラの
部位と上記昇温抑制部材とを互いに接触させることによ
って上記加熱ローラの部分的な温度上昇は抑制される。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明の定着装置の実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００１９】図１は本発明の定着装置の一実施例の主要
部を示す正面図、図２は図１の定着装置に用いられてい
る昇温抑制部材の縦断面図である。

【００２０】定着装置は、図１に示すように加熱ローラ
１と、該加熱ローラ１に回転可能に圧接され、加熱ロー
ラ１と互いに協働して未定着現像剤像が形成されている
転写紙を挟圧搬送するためのニップ部を形成する加圧ロ
ーラ２とを備える。

【００２１】加熱ローラ１は、表層がＰＦＡで被覆され
ているアルミニウム製の円筒状部材からなる。加熱ロー
ラ１の一方の端部には、駆動源（図示せず）からの駆動
力を加熱ローラ１に伝達するための駆動ギア４が取り付
けられている。加熱ローラ１の両端部にはそれぞれに対
応する軸受５，６で支持され、該軸受５，６はモールド
部材からなるＴフレーム（図示せず）に固定されてい
る。各軸受５，６はＰＰＳをベースとする部材からな
り、その耐熱温度は約２００℃である。

【００２２】加熱ローラ１の内部には、加熱源としてハ
ロゲンランプ（図示せず）が内蔵されている。ハロゲン
ランプは、両端部の光強度が中央部の光強度より強いこ
とを示す配光特性を有する。ハロゲンランプの配光特性
は、Ａ３サイズ（幅２９７mm）の転写紙が上記ニップ部
を通過したときに加熱ローラ１の表面温度がその長手方
向に均一化されるように選択されている。

【００２３】加熱ローラ１の表面温度はサーミスタ３で
検知される。サーミスタ３はばね部材のばね力によって
加熱ローラ１の通紙基準である中央部に押し付けられて
いる。サーミスタ３で検知される加熱ローラ１の中央部
の温度は加熱ローラ１の表面温度を代表する温度とな
り、該温度が所定の温度となるような温度制御が行われ
ている。

【００２４】加熱ローラ１には、一対の温度抑制部材
７，８が回転可能に圧接されている。昇温抑制部材７，
８は円筒状のステンレス材からなる芯金１０を有し、芯
金１０の外周面には弾性体、樹脂材などからなる薄層９
が形成されている。昇温抑制部材７は加熱ローラ１の軸
受５の隣接部に接触され、昇温抑制部材８は加熱ローラ
１の軸受６の隣接部に接触している。

【００２５】各昇温抑制部材７，８はそれぞれに対応す
る押圧機構で加熱ローラ１に所定の圧力で押し付けられ
ている。各押圧機構はばね部材のばね力で対応する昇温
抑制部材７，８を加熱ローラ１に向けて押し付けてい
る。各押圧機構は、転写紙のサイズが予め設定されてい
るサイズより小さいときに昇温抑制部材７，８を加熱ロ
ーラ１に向けて押し付け、転写紙のサイズが予め設定さ
れているサイズ以上であるときに昇温抑制部材７，８と
加熱ローラ１との圧接を解除する。

【００２６】次に、定着装置が組み込まれている画像形
成装置による画像形成動作について説明する。

【００２７】まず、所定のサイズの転写紙が選択され、
該転写紙にはトナー像が転写される。次いで、未定着ト
ナー像が形成されている転写紙は定着装置に向けて搬送
される。加熱ローラ１は駆動ギアを介して伝達された駆
動力で回転され、その表面温度はサーミスタ３の検出温
度に基づき制御されている。加熱ローラ１の回転に伴い
加圧ローラ２が回転されている。加熱ローラ１と加圧ロ
ーラ２との間にはニップ部が形成され、該ニップ部には
転写紙が差し込まれる。

【００２８】転写紙がニップ部を通過するとき、転写紙
上の未定着トナー像は熱および圧力を受け、転写紙上に
はトナー像が永久画像として定着される。

【００２９】転写紙のサイズが予め設定されているサイ
ズより小さいとき、例えば転写紙が官製葉書（幅寸法１
００mm）であるとき、各押圧機構は転写紙の選択時に昇
温抑制部材７，８を加熱ローラ１に圧接する。各昇温抑
制部材７，８は加熱ローラ１の回転に対して従動回転さ
れる。各昇温抑制部材７，８は円筒状のローラからなる
ことにより、加熱ローラ１の表層と各昇温抑制部材７，
８との間には大きな摩擦力が発生しないから、加熱ロー
ラ１の表層は損傷され難い。また、各昇温抑制部材７，
８の表層には薄層９が形成されていることにより、加熱
ローラ１の表層と各昇温抑制部材７，８との間に発生す
る摩擦力は小さくなるから、加熱ローラ１の表層はさら
に損傷され難くなる。さらに、薄層９にＰＦＡなど離型
性の良い材料を選択すれば表層を汚れにくくすることも
できる。

【００３０】予め設定されているサイズより小さいサイ
ズの転写紙がニップ部を通過した後、加熱ローラ１の転
写紙と接触する部位（加熱ローラ１の中央部）の表面温
度は他の部位（加熱ローラ１の両端部）の表面温度より
低下し、サーミスタ３の検出温度は目標設定温度より低
い温度を示す。よって、ハロゲンランプは点灯され、加
熱ローラ１の加熱が開始される。加熱ローラ１の各端部
における表面温度上昇は加熱ローラ１の中央部における
表面温度上昇より大きくなるが、加熱ローラ１の各端部
にはそれぞれに対応する昇温抑制部材７，８が圧接され
ていることにより、加熱ローラ１の各端部から昇温抑制
部材７，８に熱が移動されるから、加熱ローラ１の各端
部における表面温度上昇は抑制され、加熱ローラ１の各
端部における表面温度が軸受５，６の耐熱温度を超える
ことを未然に防止することができる。なお、昇温抑制部
材７，８を加熱ローラ１に圧接せずに葉書大の転写紙が
ニップ部を通過したとき、図７に示すように、加熱ロー
ラ１の両端部における温度は目標設定温度１８０℃より
約６０℃高い２４０℃に到達し、該到達温度２４０℃は
軸受５，６の耐熱温度２００℃を大幅に超えている。

【００３１】転写紙のサイズが予め設定されているサイ
ズ以上であるとき、各昇温抑制部材７，８と加熱ローラ
１との圧接は解除される。

【００３２】なお、本実施例では、各昇温抑制部材７，
８を円筒状のローラとしているが、これに代えて、板状
の昇温抑制部材７，８を用いることもできる。また、昇
温抑制部材７，８の表層に形成されている薄層９および
芯金１０の材質、厚さ寸法を選択することによってすな
わち熱伝導性や熱容量を選択することによって加熱ロー
ラ１の昇温の抑制程度を決定することができる。

【００３３】次に、他の定着装置について説明する。図
３は本発明の定着装置の他の実施例を示す正面図であ
る。

【００３４】他の定着装置は、図３に示すように、加熱
ローラ１と加圧ローラ２とを備える。加熱ローラ１には
ハロゲンランプ（図示せず）が内蔵されている。該ハロ
ゲンランプの配光特性は加熱ローラ１の中央部の表面温
度が両端部の温度より高くなるように選択され、設定サ
イズより小さいサイズの転写材が通紙されるときに加熱
ローラ１の中央部における表面温度が落ち込むことは抑
制されている。例えば、加熱ローラ１の長手方向に対し
て直線で表わされる配光特性を有するハロゲンランプが
選択されている。

【００３５】加熱ローラ１の端部にはサーミスタ３が配
置され、該サーミスタ３は対応する加熱ローラ１の端部
の表面温度を検出する。加熱ローラ１の中央部には、昇
温抑制部材７が離間可能に圧接されている。

【００３６】この定着装置が組み込まれている画像形成
装置を低温（５℃）の環境下で駆動するとき、まず、画
像形成装置に主電源が投入される。加熱ローラ１はハロ
ゲンランプによってその表面温度が目標設定温度に到達
するまで加熱される。加熱開始とほぼ同時に昇温抑制部
材７が加熱ローラ１の中央部に圧接され、加熱ローラ１
の中央部における表面温度の上昇はその温度と加熱ロー
ラ１の両端における表面温度との差が大きくならないよ
うに抑制され、オーバーシュートを効果的に抑えること
ができる。例えば、昇温抑制部材７が加熱ローラ１の中
央部に圧接されていないとき、加熱ローラ１の中央部に
おける表面温度と加熱ローラ１の両端における表面温度
との差Δｔは５０℃である。これに対し、昇温抑制部材
７が加熱ローラ１の中央部に圧接されているとき、上記
表面温度差Δｔは約２０℃である。

【００３７】さらに他の定着装置について説明する。図
４は本発明の定着装置のさらに他の実施例を示す正面図
である。

【００３８】さらに他の実施例は、図４に示すように、
加熱ローラ１と加圧ローラ２とを備える。加熱ローラ１
には所定の配光特性を有するハロゲンランプ（図示せ
ず）が内蔵されている。加熱ローラ１の表面温度はサー
ミスタ（図示せず）で検出される。

【００３９】加熱ローラ１には、複数の昇温抑制部材７
が離隔可能に圧接されている。各昇温抑制部材７の加熱
ローラ１に対する圧接動作および離隔動作は押圧機構で
行われ、押圧機構は制御部で制御されている。

【００４０】例えば、朝の起動時など定着装置が冷えて
いる状態で画像形成装置の主電源を投入し、スタンバイ
状態に立ち上げるモードでは、昇温抑制部材７の一つが
加熱ローラ１の中央部に圧接され、一定時間経過後に上
記一つの昇温抑制部材７と加熱ローラ１の中央部とは離
隔される。

【００４１】次に、スタンバイモードからプリントモー
ドに移行するとき、画像を形成する転写紙のサイズはカ
セットサイズまたは操作部からの指定サイズによって検
知され、各昇温抑制部材７の内から加熱ローラ１に圧接
される昇温抑制部材７が転写紙のサイズに応じて選択さ
れる。対象昇温抑制部材７は加熱ローラ１に圧接され、
加熱ローラ１の長手方向に部分的に生じる温度上昇を効
果的に押さえることができる。プリントモードからスタ
ンバイモードに移行するとき、上記対象昇温抑制部材７
と加熱ローラ１とは離隔される。

【００４２】各昇温抑制部材７の材質、大きさおよび個
数は必要な熱容量に基づき決定される。

【００４３】以上により、小サイズ転写紙を通紙すると
きに生じる加熱ローラ１の端部昇温や立ち上がり時のオ
ーバーシュートを効果的に排除でき、加熱ローラ１の肉
厚は薄くすることができる。これにより、早く立ち上げ
ることができ、ウォームアップタイム短縮やスタンバイ
温度を下げることによる定着装置の長寿命化などを図る
ことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の定着装
置によれば、加熱ローラ表面に昇温抑制部材を必要に応
じて接触させることで好ましくない昇温やオーバーシュ
ートを効果的に抑え、ローラ表面温度の均一化や定着装
置の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例を示す正面図であ
る。

【図２】図１の定着装置に用いられている昇温抑制部材
の縦断面図である。

【図３】本発明の定着装置の他の実施例を示す正面図で
ある。

【図４】本発明の定着装置のさらに他の実施例を示す正
面図である。

【図５】従来の定着装置の加熱ローラの長手方向に対す
るハロゲンランプの配光特性を示す図である。

【図６】図５のハロゲンランプの配光特性と転写紙サイ
ズとの関係を示す図である。

【図７】従来の定着装置の加熱ローラの長手方向に対す
る加熱ローラ表面温度の分布を示す図である。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ ７，８ 昇温抑制部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に発熱体を有する加熱ローラと該加
   熱ローラに回転可能に圧接され、該加熱ローラと互いに
   協働して未定着現像剤像が形成されている転写材を挟圧
   搬送するためのニップ部を形成する加圧ローラとを備え
   る定着装置において、上記加熱ローラの表面に熱伝導可
   能に接触し、熱伝導性材料からなる昇温抑制部材を有す
   ることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 昇温抑制部材は加熱ローラの表面に離間
   可能に接触していることとする請求項１に記載の定着装
   置。