JP3418269B2

JP3418269B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3418269B2
Application number: JP05052095A
Authority: JP
Inventors: 弘幸芝木; 泰彦田口; 勝博越後; 純由良
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 2003-06-16
Anticipated expiration: 2018-06-16
Also published as: JPH08220930A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、普通紙Ｆａ
ｘ、レーザープリンタ等の画像形成装置において、加熱
した定着ローラに転写像を有する記録シートを通紙させ
て上記記録シート上に転写像を定着させる定着装置に関
し、特に、上記定着ローラの加熱を行う複数のヒータを
制御して常に安定した定着性能を得ることができる簡単
な構成の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、普通紙Ｆａｘ、レーザープリン
タ等の画像形成装置の定着装置においては、小サイズの
シートを連続して通紙するとシートが通過しない部分の
ローラ表面温度が上昇することが一般的に知られている
（センター基準の機械では、定着ローラ端部の温度が上
昇するので、上記問題は端部温度上昇と呼ばれることが
多い）。上記端部温度上昇は、通紙するシートの紙厚が
厚いほど、通紙レート（時間当たりの通紙枚数）が大き
いほど、環境温度が低いほど、ローラ材質の熱伝導率が
小さいほど、顕著に現れる。また、最近では、ユーザの
待ち時間を短縮するためローラ肉厚の薄肉化が進む傾向
にあるが、ローラの肉厚が薄くなると端部温度上昇も大
きくなる。端部温度上昇が進むと、ローラ破損を招いた
り、大サイズシートを通紙したときにホットオフセット
が発生したりする不具合がある。また、しわ、カールの
原因になり十分な定着性を満足できないといった問題が
発生する。

【０００３】従来までの定着装置は、比較的定着ローラ
の肉厚が厚かったので、端部温度上昇は小さくてすみ、
問題となることは少なかったが、最近では、省エネの観
点から、待機時のローラからの熱放出をできるだけ小さ
くするため、待機時にはヒータをＯＦＦあるいは予熱温
度（待機時にあらかじめ定着ローラを暖めておくときの
温度）をできるだけ低く設定しようという傾向が進んで
いる。このとき、ユーザの待ち時間が長くならないよう
に、定着ローラを薄肉化し熱容量を小さくすることで、
昇温速度を速くする方法がとられる。このように、最近
では、省エネルギーが強く望まれるようになって、端部
温度上昇の問題がクローズアップされている。

【０００４】これに対し、従来の定着装置では端部温度
上昇を防止するため、加熱領域の異なる複数（主に２
本）のヒータを用いて、選択的に加熱する対策がとられ
ていた。主な方式は、以下の通りである。まず、第１の
方式としては、図２０に示す様に、中央加熱用ヒータ１
０１と全幅加熱用ヒータ１０３とを組み合わせ、大サイ
ズシート通紙時は、全幅加熱用ヒータ１０３のみで加熱
を行い、小サイズシート通紙時は、中央加熱用ヒータ１
０１のみで加熱を行う様になっていた。また、第２の方
式としては、図２１に示す様に、中央加熱用ヒータ１０
１と端部加熱用ヒータ１０５の組み合わせ、大サイズシ
ート通紙時は、中央加熱用ヒータ１０１と端部加熱用ヒ
ータ１０５とで加熱を行い、小サイズシート通紙時は、
中央加熱用ヒータ１０１のみで加熱を行う様になってい
た。上記第１の方式は、図２０に示すように、小サイズ
シート用ヒータ１０１と大サイズシート用ヒータ１０３
がそれぞれ別に用意される構成であり、通紙するシート
サイズに応じてヒータを選択するものである。温度セン
サ１０７は中央部に１個設置され、大サイズシート、小
サイズシートともこのセンサによって温度制御される。

【０００５】しかし、この第１の方式においては、小サ
イズシート連続通紙時は端部への熱供給が行われないの
で、定着ローラ１０９の端部の温度は中央部より低い状
態となる。このため、小サイズ通紙直後に大サイズシー
トの通紙を行うと、端部において定着不良が発生した
り、しわ、カール等が発生したりして、定着性能を満足
できない問題があった。

【０００６】一方、図２１に示す第２の方式は、ウォー
ムアップ時および大サイズシート通紙時は、両方のヒー
タ１０１、１０５に通電し、小サイズ通紙時は中央加熱
用ヒータ１０１のみに通電を行うものである。温度セン
サ１１１、１１３は、中央部と端部にそれぞれ１個づつ
設置され、中央部のセンサ１１１により中央加熱用ヒー
タ１０１を、端部のセンサ１１３により端部加熱用ヒー
タ１０５を制御する様にしている。この第２の方式にお
いては、小サイズ通紙時にも端部加熱用ヒータ１０５に
より定着ローラ１０９の端部温度を適当な温度に制御す
れば、前述のような端部の温度低下が発生することがな
く、小サイズ通紙直後の大サイズシート通紙時にも定着
性能を満足することができる。しかしながら、それぞれ
独立した制御系が必要であり、（図中の温度センサ１１
１、１１３、入力回路１１５、ドライバ１１７、ＣＰＵ
１１９の入力ポートも２つ必要）構成が複雑で、コスト
高となる欠点があった。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上述の如き従来の問題点を解
決するためになされたもので、その目的は、定着ローラ
の加熱を行う複数のヒータを制御して常に安定した定着
性能を得ることができる簡単な構成の定着装置を提供す
ることである。

【０００８】

【発明の構成】上記目的を達成するため、請求項１に記
載の発明は、加熱した円筒状の定着ローラに記録シート
を通紙させ、上記記録シート上の転写像を定着させる定
着装置において、大サイズシートの通紙幅域に設置され
る第１のヒータと、上記第１のヒータの通電を制御する
第１の通電制御手段と、小サイズシートの通紙幅域に設
置される第２のヒータと、上記第２のヒータの通電を制
御する第２の通電制御手段と、上記第２のヒータの設置
部におけるローラ表面温度を検出する温度センサとを具
備し、上記第２のヒータの発熱容量が、小サイズシート
通紙時に必要な定着エネルギーに満たない程度に低容量
であり、小サイズシート通紙中は上記第２のヒータを連
続通電すると共に、上記温度センサの出力により上記第
１のヒータを通電制御し、大サイズシート通紙中は上記
温度センサの出力により上記第１のヒータのみを通電制
御して、上記第２のヒータの通電を行なわないことを特
徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、上記請求項１の
定着装置において、上記第２のヒータの応答性（発熱の
立上り特性）が、上記第１のヒータの応答性よりも遅い
ことを特徴とする。請求項３に記載の発明は、上記請求
項２の定着装置において、待機時および立上り後の通紙
サイズが大サイズを指定されている時のウォームアップ
時は、上記第１のヒータにより上記定着ローラを加熱せ
しめ、立上り後の通紙サイズが小サイズを指定されてい
る時のウォームアップ中は上記第１および第２のヒータ
により上記定着ローラを加熱せしめることを特徴とす
る。

【００１０】請求項４に記載の発明は、上記請求項１又
は請求項２記載の定着装置において、上記第１の通電制
御手段のみにデューティー制御手段を有することを特徴
とする。

【００１１】請求項７に記載の発明は、上記請求項６の
定着装置において、上記第２のヒータの回りに絶縁材を
配置し、外部と電気的に絶縁されていることを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】上記構成によれば、大サイズシートの通紙幅域
に設置される第１のヒータと、第１のヒータの通電を制
御する第１の通電制御手段と、小サイズシートの通紙幅
域に設置される第２のヒータと、第２のヒータの通電を
制御する第２の通電制御手段と、前記第２のヒータの設
置部におけるローラ表面温度を検出する温度センサと、
を有し、第２のヒータの発熱容量が、小サイズシート通
紙時に必要な定着エネルギーに満たない程度に低容量で
あり、小サイズシート通紙中は第２のヒータを連続通電
し、温度センサの出力により第１のヒータを通電制御
し、大サイズシート通紙中は温度センサの出力により第
１のヒータのみを通電制御するように構成しているの
で、第２のヒータに対する温度制御が必要なく制御が簡
略化でき、また端部用の温度センサも必要なく、簡単な
構成で均一なローラ温度分布を得ることができる。

【００１３】また、連続通電を行う第２のヒータに応答
性の劣るヒータを用いることにより、上述したとほぼ同
等の温度制御性を得ることができ、なおかつ多くの場合
コストダウンに貢献することができる。また、待機時お
よび立上り後の通紙サイズが大サイズを指定されている
時のウォームアップ時は、第１のヒータにより定着ロー
ラを加熱せしめ、立上り後の通紙サイズが小サイズを指
定されている時のウォームアップ中は第１および第２の
ヒータにより定着ローラを加熱せしめるよう構成してい
るので、小サイズシートを通紙しようとするとき、短時
間で定着設定温度まで加熱することができる。

【００１４】また、第１のヒータの通電制御手段のみに
デューティー制御手段を有するよう構成しているので、
薄肉定着ローラなどの熱容量の小さいローラに対して
も、低コストな構成で、ローラ全幅にわたり温度リップ
ルのない温度分布を得ることができる。

【００１５】また、コピー（プリント）終了より以前
に、第２のヒータへの通電をオフするよう構成している
ので、通紙直後のオーバーシュートを防止することがで
き、またローラ中央部と端部の温度差を小さくすること
ができる。また、第２のヒータは電熱線で構成されてお
り、該電熱線が第１のヒータをとりまくよう設置してい
るので、省スペース化、低コスト化に貢献することがで
きる。また、第２のヒータの回りに絶縁材を配置し、外
部と電気的に絶縁するよう構成しているので、省スペー
スを実現しつつ、電気的に絶縁された安全な定着装置を
提供することができる。

【００１６】また、ヒータによって加熱した円筒状の定
着ローラに記録シートを通紙させ、該記録シート上の転
写像を定着させる定着装置において、大サイズシートの
通紙領域に設置される第１のヒータと、第１のヒータの
通電を制御する第１の通電制御手段と、小サイズシート
の通紙幅域に設置され第１のヒータよりも応答性（発熱
の立上り特性）の劣る第２のヒータと、第２のヒータの
通電を制御する第２の通電制御手段と、前記第２のヒー
タの設置部におけるローラ表面温度を検出する温度セン
サと、を有し、小サイズシート通紙中は温度センサの出
力により第１および第２のヒータを通電制御し、大サイ
ズシート通紙中は温度センサの出力により第１のヒータ
のみを通電制御するよう構成され、前記第１および第２
のヒータは同時にオンしないよう制御しているので、定
着装置に配分された電力容量を最大限に活かしてウォー
ムアップを行うことができるので、請求項２の発明に対
し更にウォームアップ時間を短縮することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明を実施した定着装置の概略側面
図であり、図２は、本発明を実施した定着装置の概略構
成図である。この定着装置は、図１に示すように、定着
ローラ１の内部に、この定着ローラ１を加熱するための
第１および第２のヒータ３、５が設置されており、上記
定着ローラ１表面には温度センサ７が設置され、ローラ
表面温度を検出する様になっている。そして、上記加熱
された定着ローラ１と加圧ローラ８との間に記録シート
が通紙されて上記記録シート上の転写像が定着される。

【００１８】そして、図２に示すように、上記第１のヒ
ータ３は大サイズシートの通紙幅域とほぼ同じ発熱幅を
有しており、上記第２のヒータ５は小サイズシートの通
紙幅域とほぼ同じ発熱幅を有している。また、上記温度
センサ７は、上記第２のヒータ５の発熱幅内に設置され
ており、温度センサ７により検出された信号は、入力回
路９を経てＣＰＵ１１に取り込まれる。上記ＣＰＵ１１
は、検出したローラ表面温度をもとに、ドライバ１３を
介して各ヒータ３、５を通電制御するよう構成されてい
る。

【００１９】図３は、上記第１および第２のヒータ３、
５の配熱分布を示す図である。図３に示すように、上記
第１のヒータ３は大サイズシートを通紙したとき、端部
温度上昇することなく均一な温度分布が得られるような
配熱分布に設定されている。図３中、第１のヒータ３の
配熱分布において端部が若干高い配熱を有するよう記載
されているが、これは、軸方向への熱の逃げを考慮し
て、端部の配熱を中央部に対し若干高めに設定するもの
であり、従来から一般的に用いられている方法である。
また、上記第２のヒータ５の配熱幅は、小サイズシート
通紙幅域とほぼ同じであり、その発熱量は小サイズシー
トを通紙するときに必要な定着エネルギーに満たない程
度に設定されている。

【００２０】そして、図４に示す様に、大サイズシート
通紙時は、上記温度センサ７の検出温度により、上記第
１のヒータ３のみを通電制御し、小サイズシート通紙時
は、上記第２のヒータ５は連続通電すると共に、第１の
ヒータ３を通電制御するようコントロールする。

【００２１】すなわち、図５の制御フローチャートに示
す様に、まず、ステップ２０１において、通紙する記録
シートのサイズを判定し、小サイズの場合、ステップ２
０３において、上記第１のヒータ３を上記温度センサ７
の検出温度に従ってＯＮ／ＯＦＦの通電制御を行うと共
に、上記第２のヒータ５を連続通電する。上記ステップ
２０１において大サイズの記録シートと判定された場
合、ステップ２０５において、上記第１のヒータ３のみ
を上記温度センサ７の検出温度に従ってＯＮ／ＯＦＦの
通電制御を行う。以上の様な制御フローによれば、上記
記録シートが小サイズの時は、上記第２のヒータ５をＯ
Ｎする簡単なフローであり、ソフトウェアに対する負担
も小さい。

【００２２】また、紙サイズの認識は、例えば、操作部
の紙サイズキーの設定により判断しても良いし、給紙カ
セットにあらかじめ設定された紙サイズスイッチにより
判断しても良いし、また、搬送中のシートを光センサな
どのセンサによって検出しても良い。このように制御す
ることにより、端部温度上昇を防止し、シートサイズを
問わずローラ温度を均一にすることができる。

【００２３】図６は、上記第２のヒータ５の発熱量を変
化させたときのローラ端部温度上昇の様子を示す図であ
る。図６において、ローラ中央温度は、上記温度センサ
７の検知出力によって制御されているので、設定温度で
一定となる。これに対し、端部温度はグラフのように変
化し、上記第２のヒータ５の発熱量（Ｗ数）を大きくし
ていくと端部温度上昇は小さくなっていき、ある点を境
に中央よりも端部の方が温度が低くなるようになる。従
って、上記第２のヒータ５の発熱量は、端部温度が発生
しないような適切な値に設定されている。

【００２４】図７は、実験により測定した、端部温度上
昇分を示す図である。図７に示すように、この定着装置
では第２のヒータ５を１１０Ｗ程度に設定すれば、端部
温度上昇を防止することができる。ここで、定着ロー
ラ：φ４０、Ｆｅ（ｔ＝０．４）、ローラ制御温度：１
５０℃、４５ｃｐｍ（線速２７０ｍｍ／ｓ）とする。こ
の様に、上記第１実施例によれば、第２のヒータ５に対
するＯＮ／ＯＦＦの通電温度制御の必要がなく（連続通
電でよい）、端部用の温度センサも必要なく、簡単な構
成で、均一なローラ温度分布を得ることができる。

【００２５】なお、通紙するシートサイズが多数あり、
加熱領域を２つに分割してもなお部分的な温度上昇が発
生する場合は、さらにヒータの本数を増やし、加熱領域
を分割すればよい。この場合の第３のヒータ（増設する
ヒータ）は、第２のヒータ５と同様に、通紙するサイズ
の通紙幅域に加熱領域を有するようにし、発熱容量は定
着エネルギーに満たない程度の適切な容量に設定し、そ
のサイズのシートを通紙するときは第３のヒータを連続
通電し、第１のヒータ３によって温度制御するようにす
れば、ローラ温度分布を均一に保つことができる。ま
た、第４、第５のヒータの場合も同様に構成すればよ
い。

【００２６】次に、本発明の定着装置の第２実施例につ
いて説明する。まず、例えば、ウォームアップ時間の短
い定着装置として近年注目されている薄肉定着ローラ
は、ローラの熱容量が小さいため、温度リップルが激し
くなる問題がある。定着ローラの温度リップルを小さく
するためには、応答性に優れた温度制御が必要となる。
上記温度リップルを引き起こす原因はいくつかあるが、
その対策の一つは、温度センサであり、応答性に優れた
温度センサを用いることにより温度リップルを小さくす
ることができる。２つ目は、制御手段であり、従来のよ
うなＯＮ／ＯＦＦ制御では温度リップルが大きいので、
位相制御、時分割制御など、Ｄｕｔｙ制御手段を用いる
ことにより温度リップルを小さくできる。３つ目は、ヒ
ータであり、応答性に優れたヒータを用いることによっ
て、温度リップルを小さくすることができる。

【００２７】上記３つ目の定着ヒータについては、例え
ば従来から用いられているハロゲンヒータが比較的応答
性の良いヒータといえ、ニクロム線ヒータなどが応答性
の悪いヒータといえる（Ｗ数によっても若干異なるが、
ハロゲンヒータの応答性は２００〜５００ｍｓであるの
に対し、ニクロム線ヒータは２０〜５０ｓｅｃと非常に
遅い）。このため従来の使用方法では、定着ヒータとし
てニクロム線ヒータのような応答性の悪いヒータは使用
することはできなかった。そこで、この第２実施例で
は、従来の制御方法では定着装置の熱源として使用でき
なかった応答性の悪いヒータを、使用できるようにして
いる。他の構成動作については上記第１実施例と同様で
ある。この第２実施例は、基本的構成は図２に示した第
１実施例と同様であるが、図２に示す第２のヒータ５に
前述したニクロム線ヒータのような応答性の悪いヒータ
を使用するものである。

【００２８】図８に第２のヒータ５として応答性の速い
ヒータ（例えば、ハロゲンヒータ）と応答性の遅いヒー
タ（例えば、ニクロム線ヒータ）を使用した場合の端部
温度の変化を示す。図８に示すように、応答性の遅いヒ
ータを使用した場合、発熱の立上りに時間がかかるた
め、十分に発熱するまでの間は、若干の端部温度上昇が
発生する。しかし発熱量が所定の量に達すると、端部温
度は再び下がり、定着ローラ１の温度分布は均一な状態
となる。このように、第２のヒータ５は細かなＯＮ・Ｏ
ＦＦを繰り返すような制御は行わず、連続通電を行うだ
けなので、応答性の遅さは問題とならない。

【００２９】以上のように、この第２実施例によれば、
連続通電を行う第２のヒータ５に応答性の劣るヒータを
用いて、上記第１実施例とほぼ同等の温度制御性を得る
ことができる。これは、前述したように、第１、第２ヒ
ータ３、５の両者に応答性の良いヒータ（ｅｘ．ハロゲ
ンヒータ）を用いていた従来の構成に比べ、このうちの
１本を応答性の悪いヒータ（ｅｘ．ニクロム線ヒータ）
に置き換えることができ、多くの場合、コストダウンに
貢献することができる。

【００３０】次に、本発明の定着装置の第３実施例につ
いて説明する。この第３実施例は、上記第２実施例と同
様であるが、その第１および第２のヒータ３、５による
温度制御の方法が異なっている。従って、以下に、図９
〜図１１を参照して、上記第２実施例と異なる第３実施
例の温度制御の方法についてのみ説明する。この第３実
施例では、定着温度より低い予熱温度にて待機するよう
な画像形成装置では、図９に示すように、電源ＯＮ後、
予熱温度に至るまでの間および待機時は上記第１のヒー
タ３を用いて定着ローラ１を加熱するようにしている。
このようにすることで、ウォームアップ中および待機中
のローラ温度分布を均一にすることができる。さらに、
コピーボタンが押され通紙開始命令を受けたとき、通紙
するシートサイズが大サイズの時には上記第１のヒータ
３によりウォームアップし定着温度に達した後も、その
まま第１のヒータ３により温度制御する。そして、通紙
が終了したら、再び第１のヒータ３による待機動作を行
う。

【００３１】また、コピーボタンが押され通紙開始命令
を受けたとき、通紙するシートサイズが小サイズの時に
は第１および第２の両方のヒータ３、５によりウォーム
アップし、定着温度に達した後もそのまま両方のヒータ
により温度制御する。このように制御すれば、小サイズ
シートを通紙しようとするとき、両方のヒータ３、５に
より加熱を行うので、ウォームアップ時間が短縮され
る。そして、ローラ中央部温度が定着温度に達したとき
端部の温度はまだ定着温度に達していないが、通紙する
シートが小サイズであるので、定着性能に問題をきたす
ことはない。また、端部温度は短時間で、中央部温度と
同等の温度に達するので、ローラ温度の不均一状態が継
続することはない。

【００３２】図１０および図１１は、予熱温度を持たな
い（待機時はヒータへの通電をオフする）定着装置の例
であるが、上記実施例と同様に、通紙するシートサイズ
に応じてウォームアップ時に通電するヒータを選択して
いる。このようにすることで、最短時間で定着設定温度
にウォームアップすることができる。なお、小サイズ通
紙を想定してウォームアップしたが、サイズを大サイズ
に変更して通紙したい場合は、ローラ温度が不均一な状
態となっており、このまま通紙することは好ましくな
い。このようなときは、ローラを空回転させ、第１のヒ
ータ３のみによる通電制御を行えば、温度分布を短時間
で均一にすることができるので、大きな問題にはならな
い（空回転を行わない場合、自然冷却のみによる放熱と
なるので、均一になるまで時間がかかる）。

【００３３】次に、本発明の定着装置の第４実施例につ
いて説明する。まず、従来の定着装置において、小サイ
ズシート通紙中にローラ全幅にわたり均一な温度分布を
得るためには、図２１に示す構成が必要であることは前
に述べたが、この構成において、薄肉定着ローラのよう
に熱容量の小さいローラを温度制御するには、図１２に
示す様に、位相制御のようなＤｕｔｙ制御手段１５がそ
れぞれの温度制御系に必要となる。これに対し、図１３
に示す様に、この第４実施例においては、上記第２のヒ
ータ５は連続通電を行えばよいので、第２のヒータ５に
対するＤｕｔｙ制御手段１５は必要ない。従って、上記
第１のヒータ３のみに対し、細かく温度制御が行えるＤ
ｕｔｙ制御手段１５を設置すれば良い。他の構成および
動作については上記第１実施例と同様である。

【００３４】このように薄肉定着ローラのような熱容量
の小さいローラに対しては、上記第１のヒータ３に対し
てのみＤｕｔｙ制御手段１５を設置すれば、ローラ全幅
にわたり温度リップルのない温度分布を得ることができ
る。また、その他に、この第４実施例（図１３）は、図
１２に示す従来例に比較し次のようなメリットがある。
例えば、位相制御のようなＤｕｔｙ制御手段では、通電
のタイミングでノイスが発生する。ノイズはＡＣライン
の電圧変動を引き起こしたりし、他の機器に悪影響を及
ぼすが、通常これらの対策としてノイズフィルタなどの
ノイズ対策部品が使用される。図１２の従来構成では各
ヒータ系に対しノイズフィルタが必要であるが、図１３
の第４実施例の構成では第１のヒータ３系に対してのみ
で良い。このように、部品点数を削減し、低コストで実
現することができる。

【００３５】次に、本発明の定着装置の第５実施例につ
いて説明する。上記第２実施例の定着装置においては、
小サイズシートのコピー（プリント）終了と同時に定着
ヒータ５への通電を終了するように制御を行うと、図１
４に示すように、コピー終了後のオーバーシュートが発
生する。これは、一般的に応答性の遅いヒータは熱容量
が大きいため、冷めるのにも時間がかかるためである。
オーバーシュートが大きいと、ローラ破損や、直後に通
紙を再開したときなどにオフセットが発生したりして問
題となることがある。また、図１４に示すようにローラ
中央部と端部の温度差が大きくなり、好ましくない。

【００３６】そこで、この第５実施例は、このような問
題を解決するものであり、上記第２のヒータ５はコピー
終了よりも前に通電をオフするものである。この様子を
図１５に示す。図１５に示すように、コピー終了より以
前に第２のヒータ５への通電をオフすることにより、オ
ーバーシュートを防止することができ、中央部と端部の
温度差も小さくできる。このとき、第２のヒータ５オフ
後、第１のヒータ３のみで小サイズシートを通紙するの
で端部温度上昇が発生するが、若干の時間であるため問
題にはならない。他の構成動作は上記第２実施例と同様
である。

【００３７】次に、本発明の定着装置の第６実施例につ
いて説明する。上記第２実施例では、第１のヒータ３と
第２のヒータ５が、それぞれ独立した形態となっている
が、定着ローラ径が小さくなると２本のヒータをローラ
内に設置することはスペース的に困難となる。そこで、
この第６実施例は、このような問題を解決するものであ
り、上記第１および第２のヒータ３、５を図１６に示す
様に構成したものである。

【００３８】図１６では、応答性の速い第１のヒータ３
にハロゲンヒータ、応答性の劣る第２のヒータ５にニク
ロム線ヒータを用い、ハロゲンヒータの石英ガラス管１
７の外部に、ニクロム線ヒータを巻き付けるように構成
している。このように構成することにより、２本のヒー
タを少ないスペースに設置することができる。

【００３９】その他の構成動作は上記第２実施例と同様
である。通常ニクロム線ヒータのような電熱線型のヒー
タは応答性が遅いので、図１６のようにヒータを構成し
ても定着装置の熱源としては使用できなかった。このた
め、応答性に優れるガス封入型のヒータ（例えば、ハロ
ゲンヒータ）を複数本並列に配置する方法が一般的であ
った。あるいは、一本のガラス管内に複数のフィラメン
トを設置し、加熱領域を分割するようなアイディアレベ
ルの考案はなされているが、コスト、生産性の面で実現
性がなかった。しかし、この第６実施例により応答性の
速いヒータと、応答性の遅いヒータの組み合わせによ
り、応答性の遅さをカバーし、均一かつ温度リップルの
小さい温度制御が可能となったので、図１６のような構
成で、省スペース化、低コスト化が実現できる。

【００４０】次に、本発明に従う定着装置の第７実施例
について説明する。上記第６実施例では、上記第２のヒ
ータ５が電気的に絶縁されていないときは、露出した活
電部が定着ローラ内部の接地部などと接触した場合、危
険である。そこで、この第７実施例ではこれを解決する
ものであり、その構成を図１７に示す。図１７は第１お
よび第２のヒータ３、５の断面図であり、図１６の構成
に加えて、耐熱石英ガラス管１９が付加されており、第
２のヒータ５を囲むようにこの石英ガラス管１９を設置
している。このように構成することにより、省スペース
を実現しつつ、電気的に絶縁されたヒータを実現するこ
とができる。他の構成動作は上記第６実施例と同様であ
る。また、ここでは図示しないが、耐熱絶縁材などを電
熱線（第２のヒータ）のまわりに塗布しても良い。

【００４１】次に、本発明に従う定着装置の第８実施例
について説明する。上記第１〜第７の実施例では、装置
のウォームアップ時間が若干遅いという問題がある。こ
れは、定着装置で使用できる電力を、上記第１のヒータ
３と第２のヒータ５に分割しているためである。図４の
タイミングチャートに示したように、第１のヒータと第
２のヒータの両者が同時にオンするタイミングが存在す
るため、必然的に、第１のヒータ容量＋第２のヒータ容
量＝定着装置に配分された電力容量となる。さらに、ウ
ォームアップ時は第１のヒータ３のみを使用するので、
定着装置に配分された電力容量より少ない電力で加熱す
ることになり、ウォームアップ時間がかかる。

【００４２】この第８実施例は上記問題を解決するもの
であり、構成は、上記第２実施例と同じであるが、温度
制御方法が異なり、図１８、にその温度制御のタイミン
グチャートを、図１９に、その温度制御のフローチャー
トを示す。すなわち、この第８実施例では、上記第１お
よび第２のヒータ３、５は同時にオンしないよう制御す
る。図１８に示すように、大サイズシート通紙時は、上
記第１のヒータ３のみで通電制御を行う。小サイズシー
ト通紙時は第１および第２のヒータ３、５を用いて通電
制御する。このとき、第１のヒータ３がオンしていると
きには第２のヒータ５への通電を禁止し、第１のヒータ
３がオフしているときにのみ第２のヒータ５への通電を
許可する。このように制御すれば、定着装置に配分され
た電力容量を越えるようなことはなく、さらに、第１の
ヒータ３の電力容量を最大のＷ数に設定すれば、ウォー
ムアップ時間が短縮できる。

【００４３】また、第２のヒータ５の通電を第１のヒー
タ３がオフの時すべて行うのでなく、適当な一定のＤｕ
ｔｙに設定し、それ以上オンしないように制限すれば、
通紙する紙厚や、環境温度によらずほぼ一定の熱量を第
２のヒータ５から供給することができる。例えば、上記
第１の実施例では、第２のヒータ５を１１０Ｗ程度に設
定すれば良かったのであるが、この第８実施例では、第
２のヒータ５の容量を１１０Ｗ以上に設定し、適当なＤ
ｕｔｙを設定し、このＤｕｔｙをもって１１０Ｗ相当の
発熱が得られるようにすればよい（例、第２のヒータを
４４０Ｗに設定し、Ｄｕｔｙが２５％以上にならないよ
うに制限する）。このように、上記第１のヒータ３の電
力容量を、第１のヒータ容量＝定着装置に配分された電
力容量（第２のヒータ容量は任意）と設定し、上記のよ
うにウォームアップ時および大サイズシート通紙時は第
１のヒータ３のみを使用し、小サイズシート通紙時は両
方のヒータ３、５を用い、かつ、両方のヒータ３、５を
同時にオンしないように制御すれば、ウォームアップ時
間の短縮ができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、大サイズシートの通紙
幅域に設置される第１のヒータと、第１のヒータの通電
を制御する第１の通電制御手段と、小サイズシートの通
紙幅域に設置される第２のヒータと、第２のヒータの通
電を制御する第２の通電制御手段と、前記第２のヒータ
の設置部におけるローラ表面温度を検出する温度センサ
と、を有し、第２のヒータの発熱容量が、小サイズシー
ト通紙時に必要な定着エネルギーに満たない程度に低容
量であり、小サイズシート通紙中は第２のヒータを連続
通電し、温度センサの出力により第１のヒータを通電制
御し、大サイズシート通紙中は温度センサの出力により
第１のヒータのみを通電制御するように構成しているの
で、第２のヒータに対する温度制御が必要なく制御が簡
略化でき、また端部用の温度センサも必要なく、簡単な
構成で均一なローラ温度分布を得ることができる。

【００４５】また、連続通電を行う第２のヒータに応答
性の劣るヒータを用いることにより、上述したとほぼ同
等の温度制御性を得ることができ、なおかつ多くの場合
コストダウンに貢献することができる。また、待機時お
よび立上り後の通紙サイズが大サイズを指定されている
時のウォームアップ時は、第１のヒータにより定着ロー
ラを加熱せしめ、立上り後の通紙サイズが小サイズを指
定されている時のウォームアップ中は第１および第２の
ヒータにより定着ローラを加熱せしめるよう構成してい
るので、小サイズシートを通紙しようとするとき、短時
間で定着設定温度まで加熱することができる。

【００４６】また、第１のヒータの通電制御手段のみに
デューティー制御手段を有するよう構成しているので、
薄肉定着ローラなどの熱容量の小さいローラに対して
も、低コストな構成で、ローラ全幅にわたり温度リップ
ルのない温度分布を得ることができる。

【００４７】また、コピー（プリント）終了より以前
に、第２のヒータへの通電をオフするよう構成している
ので、通紙直後のオーバーシュートを防止することがで
き、またローラ中央部と端部の温度差を小さくすること
ができる。また、第２のヒータは電熱線で構成されてお
り、該電熱線が第１のヒータをとりまくよう設置してい
るので、省スペース化、低コスト化に貢献することがで
きる。また、第２のヒータの回りに絶縁材を配置し、外
部と電気的に絶縁するよう構成しているので、省スペー
スを実現しつつ、電気的に絶縁された安全な定着装置を
提供することができる。

【００４８】また、ヒータによって加熱した円筒状の定
着ローラに記録シートを通紙させ、該記録シート上の転
写像を定着させる定着装置において、大サイズシートの
通紙領域に設置される第１のヒータと、第１のヒータの
通電を制御する第１の通電制御手段と、小サイズシート
の通紙幅域に設置され第１のヒータよりも応答性（発熱
の立上り特性）の劣る第２のヒータと、第２のヒータの
通電を制御する第２の通電制御手段と、前記第２のヒー
タの設置部におけるローラ表面温度を検出する温度セン
サと、を有し、小サイズシート通紙中は温度センサの出
力により第１および第２のヒータを通電制御し、大サイ
ズシート通紙中は温度センサの出力により第１のヒータ
のみを通電制御するよう構成され、前記第１および第２
のヒータは同時にオンしないよう制御しているので、定
着装置に配分された電力容量を最大限に活かしてウォー
ムアップを行うことができるので、請求項２の発明に対
し更にウォームアップ時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した定着装置の概略側面図であ
る。

【図２】本発明を実施した定着装置の概略構成図であ
る。

【図３】図２に示した第１および第２のヒータの配熱分
布を示す図である。

【図４】図２に示した第１および第２のヒータのＯＮ／
ＯＦＦ温度制御のタイムチャートである。

【図５】本発明の定着装置の第１実施例における温度制
御のフローチャートである。

【図６】図２に示した第２のヒータの発熱量を変化させ
た時のローラ端部温度上昇の様子を示すグラフ図であ
る。

【図７】実験により測定した端部温度上昇分を示すグラ
フ図である。

【図８】図１に示した第２のヒータとして応答性の速い
ヒータと応答性の遅いヒータを使用した場合の端部温度
の変化を示す図である。

【図９】本発明の定着装置の第３実施例の温度制御のグ
ラフ図である。

【図１０】本発明の定着装置の第３実施例の温度制御の
グラフ図である。

【図１１】本発明の定着装置の第３実施例の温度制御の
グラフ図である。

【図１２】従来の定着装置における制御部の構成を示す
概略構成図である。

【図１３】本発明の定着装置の第４実施例における制御
部の構成を示す概略構成図である。

【図１４】オーバーシュートが発生する場合のローラ温
度制御の説明図である。

【図１５】本発明の定着装置の第５実施例におけるロー
ラ温度制御の説明図である。

【図１６】本発明の定着装置の第６実施例における第１
および第２のヒータの構成斜視図である。

【図１７】本発明の定着装置の第７実施例における第１
および第２のヒータの構成断面図である。

【図１８】本発明の定着装置の第８実施例における温度
制御のタイムチャートである。

【図１９】本発明の定着装置の第８実施例における温度
制御のフローチャートである。

【図２０】従来の定着装置の概略構成図である。

【図２１】従来の定着装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１、１０９…定着ローラ、３…第１の
ヒータ、５…第２のヒータ、７
…温度センサ、９、１１５…入力回路、
１１、１１９…ＣＰＵ、１３、１１７…ドライバ、
１５…Ｄｕｔｙ制御手段、１７…第１
のヒータのガラス管、１９…耐熱石英ガラス
管、１０１…中央加熱用ヒータ、１０３
…全幅加熱用ヒータ、１０５…端部加熱用ヒータ、
１０７、１１１…温度センサ中央、１１３…
温度センサ端部、２０１〜２０５…各
ステップ、

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一丁目３番６号株式会社リコー内 (56)参考文献特開平４−76589（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−75271（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−20585（ＪＰ，Ａ) 実開昭49−126450（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱した円筒状の定着ローラに記録シー
トを通紙させ、上記記録シート上の転写像を定着させる
定着装置であって、大サイズシートの通紙幅域に設置さ
れる第１のヒータと、上記第１のヒータの通電を制御す
る第１の通電制御手段と、小サイズシートの通紙幅域に
設置される第２のヒータと、上記第２のヒータの通電を
制御する第２の通電制御手段と、上記第２のヒータの設
置部におけるローラ表面温度を検出する温度センサとを
備え、上記第２のヒータの発熱容量が、小サイズシート
通紙時に必要な定着エネルギーに満たない程度に低容量
であり、小サイズシート通紙中は上記第２のヒータを連
続通電すると共に、上記温度センサの出力により上記第
１のヒータを通電制御し、大サイズシート通紙中は上記
温度センサの出力により上記第１のヒータのみを通電制
御して、上記第２のヒータの通電を行なわないことを特
徴とする定着装置。
【請求項２】上記第２のヒータの応答性（発熱の立上
り特性）が、上記第１のヒータの応答性よりも遅いこと
を特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】待機時および立上り後の通紙サイズが大
サイズで指定されている時のウォームアップ時は、上記
第１のヒータにより上記定着ローラを加熱せしめ、立上
り後の通紙サイズが小サイズを指定されている時のウォ
ームアップ中は上記第１および第２のヒータにより上記
定着ローラを加熱せしめることを特徴とする請求項２記
載の定着装置。
【請求項４】上記第１の通電制御手段のみにデューテ
ィー制御手段を備えることを特徴とする請求項１又は２
記載の定着装置。
【請求項５】コピー（プリント）終了より以前に、上
記第２のヒータへの通電をオフすることを特徴とした請
求項２記載の定着装置。
【請求項６】上記第２のヒータは電熱線で構成されて
おり、上記電熱線が上記第１のヒータをとりまくよう設
置されていることを特徴とする請求項２記載の定着装
置。
【請求項７】上記第２のヒータの回りに絶縁材を配置
し、外部と電気的に絶縁されていることを特徴とする請
求項６記載の定着装置。