JP2002023548A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハロゲンヒータの寿命が短くなるという不具
合をごく簡単な構成で防げる定着装置を提供する。 【解決手段】 あらかじめハロゲンヒータ２３のガラス
管壁温度が所定温度になるまでに必要な時間を測定して
おき、この時間をハロゲンランプ２３の最短点滅時間と
する。最短点滅時間以下ではハロゲンランプ２３の点滅
が常にオフにならないように制御する。最短点滅時間内
に定着ローラ１８の芯金の温度が定着に必要な設定温度
に達して一連の定着プロセスが終了しても、ハロゲンヒ
ータ２３はガラス管壁温度が所定温度に達するまで点滅
し、ハロゲンサイクルを常に完全に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置におい
てトナー像を転写材上に定着させるために用いる定着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、電子写真式の複写機等の画像形成装置では、加熱定
着ローラに加圧ローラを圧接させて構成した定着装置が
用いられている。この種の定着装置は、加熱した定着ロ
ーラを回転させながら、この回転する定着ローラと加圧
ローラとの間にトナーが転写された転写材を通し、トナ
ーを加熱溶融させて転写材上に融着させるものである。

【０００３】このような定着装置では、一般的には定着
ローラの熱源としてハロゲンランプを用いたハロゲンヒ
ータが使用されてきた。ハロゲンヒータを用いた定着装
置では、きわめて短い周期でハロゲンヒータのオン−オ
フが繰り返されると、ハロゲンヒータ内におけるハロゲ
ンサイクルが不完全のまま終了することになる。ハロゲ
ンサイクルとは、フィラメントから蒸発したタングステ
ンとハロゲンランプ内に封入されたハロゲンガスとの間
の熱化学的な循環反応である。蒸発タングステンはハロ
ゲンガスと結合して揮発性のタングステンハライドを生
成する。このタングステンハライドは２５０℃〜１４０
０℃でその状態を維持するので、ガラス管が２５０℃以
上に保たれている場合は、管壁に付着することなくフィ
ラメント近くに熱対流によって戻ってくる。フィラメン
トの周りの高温域では、タングステンハライドはタング
ステンとハロゲンガスに熱分解し、タングステンはフィ
ラメントに沈着し、ハロゲンガスは拡散し、次の結合に
利用される。この一連のサイクルをハロゲンサイクルと
呼ぶ。ところが、ハロゲンヒータの点滅時間がきわめて
短く、ガラス管壁の温度が２５０℃に達しない状態が続
くと、ハロゲンサイクルが不完全なまま終了することに
なり、ガラス管の黒化現象が生じたり、フィラメントの
寿命が短くなるという不具合を引き起こす。

【０００４】図３に、薄肉定着ローラを用いた高速立ち
上がりタイプの定着装置の定着ローラ芯金とハロゲンヒ
ータ管壁の温度上昇及びハロゲンヒータへの入力電力関
係をグラフで示す。図３の立ち上がり特性を持つハロゲ
ンランプにおいて、定着ローラ芯金の設定温度を１８０
℃とした場合、定着ローラ芯金の温度がその温度に達し
た後、約８秒で定着プロセスが終了する場合、そのとき
のハロゲンヒータのガラス管壁は約２０５℃に達する。
この時点でハロゲンヒータの点滅がオフになる。このよ
うにハロゲンヒータのガラス管壁は２５０℃には達しな
いうちに定着プロセスが完了することになる場合、この
状態が繰り返されるとハロゲンサイクルは進まなくな
り、上述の不都合が生じることになる。

【０００５】ハロゲンヒータの特性として見たとき、ヒ
ータガラス管温度の立ち上がりに対してローラ表面温度
の立ち上がりが速くなるほど、ハロゲンサイクルに対し
ては不利になる。また、定着の設定温度が低くなるほ
ど、同様に不利になる。

【０００６】特開平７−３３４０３０号公報に開示の技
術では、温度検出手段により得られた温度情報に基づい
てハロゲンランプに加えるエネルギー量を決定し、それ
に応じた振幅の交流電源を印加することによって、ハロ
ゲンランプの温度制御を行う方式が提案してある。ま
た、特開平８−２０２２００号公報に開示の技術では、
タングステンの色温度を検知する手段により得られた色
温度に基づいてハロゲンランプの点滅を行うことによっ
て、ハロゲンランプの温度制御を行う方式が提案してあ
る。

【０００７】しかしながら上記従来の技術の構成では、
いずれも温度検出手段が必要であり、制御が複雑になる
ばかりでなく、コスト高にもつながることになるという
問題がある。

【０００８】本発明は上記従来の問題点にかんがみてな
したもので、ごく簡単な構成でハロゲンヒータの寿命が
短くなるという不具合を防ぐことができる定着装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
画像形成装置は、上記目的を達成するために、内部にハ
ロゲンヒータを備え、所定の設定温度で上記ハロゲンラ
ンプを点滅させて用いる加熱部材を有する定着装置にお
いて、上記加熱部材が所定の温度に昇温するまでの立上
り時及び転写材上の未定着トナーを定着させる時におけ
る上記ハロゲンヒータの最短点滅時間を設定してなるこ
とを特徴とする。

【００１０】同請求項２に係るものは、上記目的を達成
するために、待機時も上記最短点滅時間を設定してなる
ことを特徴とする。

【００１１】同請求項３に係るものは、上記目的を達成
するために、内部にハロゲンヒータを備え、所定の設定
温度でハロゲンランプを点滅させて用いる加熱部材を有
する定着装置において、上記加熱部材が所定の温度に昇
温するまでの立上り時及び転写材上の未定着トナーを定
着させる時に、上記ハロゲンヒータの点滅時間が所定の
割合の回数のみ、所定の時間を下回らないように設定し
てなることを特徴とする。

【００１２】同請求項４に係るものは、上記目的を達成
するために、待機時も上記ハロゲンヒータの点滅時間が
所定の割合の回数のみ、所定の時間を下回らないように
設定してなることを特徴とする。

【００１３】同請求項５に係るものは、上記目的を達成
するために、上記ハロゲンヒータを、上記加熱部材が所
定の温度に昇温するまでの立上り時及び転写材上の未定
着トナーを定着させる時のみオンとし、それ以外の待機
時にオフとすることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明に係る定着装置を用
いる対象となる電子写真装置の構成を示す断面図であ
る。この装置は、図中矢印方向に回転する感光体１の周
りに、帯電手段２、クリーニング装置３、レーザ光学系
４によるレーザビームＬ、トナーを供給して感光体１上
の潜像を顕像化する現像スリーブ５を含む現像装置７、
及び転写手段６が配置してある。また、図の下側に配置
してあって図中矢印ａ方向に着脱可能な給紙カセット１
０内には転写材としての用紙Ｐが積載してあり、これら
用紙Ｐを中板１１で支え、図示せぬスプリングの力によ
ってアーム１２を介して給紙ローラ１３に押し付けてい
る。そして図示せぬ制御部からの指令に基づいて給紙ロ
ーラ１３が回転することによって、給紙カセット１０内
の最上紙を分離パッド１４で重送を防止しつつ給紙方向
下流側のレジストローラ１５まで搬送し、感光体１上の
画像と同期するようにタイミングを取って転写手段６に
向かって送り出す。

【００１５】転写紙手段６によって感光体１からトナー
画像を得た用紙を、さらに定着手段１６に搬送し、加熱
定着ローラ１８と、これに圧接対向する加圧ローラ１９
との間を通す。トナー画像は、加熱、加圧によって用紙
上に定着する。その後、画像形成済みの用紙は、排紙ロ
ーラ２０によって画像面を下にして排紙口２１から排紙
トレイ部２２上へ排出して載置する。排出する用紙のサ
イズに対応するために、排紙ストッパは矢印ｂ方向に可
動である。

【００１６】図の右側には操作面が配置してあり、オペ
レーションパネル３０が外装部３１の上部前面（図の装
置上右側）で突き出ており、また給紙トレイ３２がピン
３３により回動可能に取り付けてある。図の左側に配置
したケース３４内には、電源３５やプリント板３６（エ
ンジンドライバーボード）等の電装、制御装置を収納し
てある。またコントローラボード３７も収納してある。
排紙トレイ部２２を構成しているカバー３８は回転支点
３９を中心に開放可能である。

【００１７】図２図に本発明に係る定着装置の一実施形
態における軸方向断面図である。この装置は、加熱定着
ローラ１８にシリコンゴム等の弾性部材からなる加圧ロ
ーラ１９を図示しないスプリングによって一定の加圧力
で押し当てている。加熱定着ローラ１８は、断熱ブッシ
ュ５１、５１、軸受５２、５２を介して定着側板５０、
５０に取り付けてあり、歯車５３が図示しない駆動源と
係合して回転駆動を行う。定着ローラ１８は、Ａｌまた
はＦｅ製の薄肉パイプを基体としている。基体の肉厚は
０．３〜１．０ｍｍ程度である。定着ローラ１８の外面
には表面離型層が形成してある。

【００１８】定着ローラ１８の内側にはハロゲンヒータ
２３が設置してある。定着ローラ１８には、温度センサ
６０が当接し、温度センサ６０より検出された信号は入
力回路６１を経てＣＰＵ６３に取り込み、ＣＰＵ６３は
検出した加熱定着ローラ温度を基にドライバ６２を介し
てハロゲンヒータ２３への通電を制御するよう構成して
ある。通常は装置の電源が投入されると、ドライバ６２
を介してハロゲンヒータ２３へ電流が流れ、加熱定着ロ
ーラの温度は定着を行う設定温度まで急激に上昇する。
加熱部材がローラでなくベルト等でも全く同様である。

【００１９】次に本実施形態装置の動作を説明する。図
３を用いて既に述べたように、ハロゲンヒータ２３のガ
ラス管壁温度が２５０℃に達する時間内に、加熱部材で
ある定着ローラ１８の温度が定着に必要な設定温度に達
し、一連の定着プロセスが終了してしまうと、その時点
でハロゲンヒータ２３の点滅はオフになり、ハロゲンサ
イクルが不完全なまま終了することになる。そこで、あ
らかじめハロゲンヒータ２３のガラス管壁温度が２５０
℃になるまでに必要な時間を測定しておき、この時間を
ハロゲンランプ２３の最短点滅時間とする。最短点滅時
間以下ではハロゲンランプ２３の点滅が常にオフになら
ないように制御する。したがって、この最短点滅時間内
に定着ローラ１８の芯金の温度が定着に必要な設定温度
に達し、一連の定着プロセスが終了しても、ハロゲンヒ
ータ２３はガラス管壁温度が２５０℃に達するまで点滅
を行い、ハロゲンサイクルを常に完全に行わせる。な
お、ハロゲンランプ２３の最短点滅時間は、使用するハ
ロゲンヒータの構成、入力電力などの条件によって異な
り、自由に設定可能である。なお待機時の予熱を行う場
合にも、上記と同様に最短点滅時間を設定する。これに
より、待機時に予熱を行う場合にもハロゲンサイクルが
不完全になるのを防げる。

【００２０】本発明の第２の実施形態として、ハロゲン
ランプ２３の点灯回数をカウントする検出手段（図示せ
ず）を備えるようにすることができる。この構成によっ
て、ハロゲンランプ２３の点滅を最短点滅時間以下では
オフにならないようにする制御を、所定の回数に１回の
みの割合で行う。この制御では、ハロゲンサイクルの促
進を必要最小限の消費電力で行え、省エネルギー化を図
れる。

【００２１】なおいずれの実施形態においても、複写機
やプリンタを使用時のみ電源ＯＮとし、使用しない待機
時には電源ＯＦＦとするシステムとし、本発明の実施形
態に係る定着装置と組み合わせれば、消費電力をさらに
抑えることができ、よりいっそうの省エネルギー化を図
れる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る定着装置は、以
上説明してきたように、ハロゲンヒータの点滅時間が常
に所定の時間を下回らないようにあらかじめ最短点滅時
間が設定してあることによって、複雑な制御や温度検出
手段などを必要なしに、ハロゲンサイクルが常に起こる
ような状態にすることで、ハロゲンランプの寿命を延ば
すことができるという効果がある。

【００２３】本発明の請求項２に係る定着装置は、以上
説明してきたように、待機時に予熱を行う場合に、ハロ
ゲンヒータのガラス管壁温度が２５０℃に達する時間内
に、定着ローラが予熱温度に立ち上がったとしても、設
定した最短点滅時間まではハロゲンランプの点滅が行わ
れることによって、ハロゲンサイクルが不完全になるの
を防ぐことができるという効果がある。予熱温度は、通
常は定着設定温度よりも低く、それに伴い立ち上がりが
速いため、このような場合において上記の効果を活かす
ことができる。

【００２４】本発明の請求項３に係る定着装置は、以上
説明してきたように、加熱部材が所定の温度に昇温する
までの立上り時及び転写材上の未定着トナーを定着させ
る時に、ハロゲンヒータの点滅時間が所定の割合の回数
のみ、所定の時間を下回らないように設定し、ハロゲン
ランプの点滅時間をハロゲンサイクルが適度に行われる
程度に短くすることができ、これによってハロゲンラン
プの延べ点灯時間が減少するので、消費電力を抑えるだ
けでなく、ハロゲンランプの寿命を延ばすことができる
という効果がある。

【００２５】本発明の請求項４に係る定着装置は、以上
説明してきたように、待機時にもハロゲンヒータの点滅
時間が所定の割合の回数のみ、所定の時間を下回らない
ように設定しているので、予熱を行う場合にもハロゲン
サイクルが不完全になるのを防ぐことができるという効
果がある。

【００２６】本発明の請求項５に係る定着装置は、以上
説明してきたように、ハロゲンヒータを、その加熱部材
が所定の温度に昇温するまでの立上り時及び転写材上の
未定着トナーを定着させる時のみオンとし、それ以外の
待機時にオフとするようにしたので、複写機やプリンタ
を使用時のみ電源オンとし、使用しない待機時は電源オ
フとするシステムを採用することにより、消費電力を抑
えるだけでなく、ハロゲンランプの寿命を延ばすことが
できるという効果がある。予熱を行わない省エネルギー
タイプのシステムを有する画像形成装置では、ハロゲン
ランプの高速立ち上がりが要求され、そのようなランプ
特性であるほど、本発明の上記効果を活かすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置を用いる対象となる電子
写真装置の構成を示す断面図である。

【図２】本発明に係る定着装置の一実施形態における軸
方向断面図である。

【図３】薄肉定着ローラを用いた高速立ち上がりタイプ
の定着装置の定着ローラ芯金とハロゲンヒータ管壁の温
度上昇及びハロゲンヒータへの入力電力の関係を示すグ
ラフ図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電手段 ３ クリーニング装置 ４ レーザ光学系 ５ 現像スリーブ ６ 転写手段 ７ 現像装置 １０ 給紙カセット １１ 中板 １２ アーム １３ 給紙ローラ １４ 分離パッド １５ レジストローラ １６ 定着手段 １８ 定着ローラ １９ 加圧ローラ ２０ 排紙ローラ ２１ 排紙口 ２２ 排紙トレイ部 ２３ ハロゲンヒータ ２４ ヒータ保持部材 ２５ 補強部材の支持部材 ２６ 定着ローラ表面離型層 ２７ 定着ローラ芯金 ２８ ハロゲンヒータガラス管 ２９ ハロゲンヒータフィラメント ３０ オペレーションパネル ３１ 外装部 ３２ 給紙トレイ ３３ ピン ３４ ケース ３５ 電源 ３６ プリント板 ３７ コントローラボード ３８ カバー ３９ 回転支点 ５０ 側板 ５１ 断熱ブッシュ ５２ 軸受 ５３ ギア ６０ センサ ６１ 入力回路 ６２ ドライブ ６３ ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 由良 純 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H033 AA23 BA25 BB17 CA03 CA04 CA05 CA20 CA22 CA26 CA48 3K058 AA45 BA18 CA23 CE16 DA02 GA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にハロゲンヒータを備え、所定の設
   定温度で上記ハロゲンランプを点滅させて用いる加熱部
   材を有する定着装置において、上記加熱部材が所定の温
   度に昇温するまでの立上り時及び転写材上の未定着トナ
   ーを定着させる時における上記ハロゲンヒータの最短点
   滅時間を設定してなることを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 待機時も上記最短点滅時間を設定してな
   ることを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 【請求項３】 内部にハロゲンヒータを備え、所定の設
   定温度でハロゲンランプを点滅させて用いる加熱部材を
   有する定着装置において、上記加熱部材が所定の温度に
   昇温するまでの立上り時及び転写材上の未定着トナーを
   定着させる時に、上記ハロゲンヒータの点滅時間が所定
   の割合の回数のみ、所定の時間を下回らないように設定
   してなることを特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】 待機時も上記ハロゲンヒータの点滅時間
   が所定の割合の回数のみ、所定の時間を下回らないよう
   に設定してなることを特徴とする請求項３の定着装置。
5. 【請求項５】 上記ハロゲンヒータを、上記加熱部材が
   所定の温度に昇温するまでの立上り時及び転写材上の未
   定着トナーを定着させる時のみオンとし、それ以外の待
   機時にオフとすることを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれかの定着装置。