(57)【要約】【課題】薄肉定着ローラを用いた場合の小サイズ用紙連続通紙時における定着ローラの通紙領域と非通紙領域の温度差を低減させる。【解決手段】定着ローラ１は、軸方向の中央部に発熱領域を有する第１ヒータ３と、両端側に発熱領域を有する第２ヒータ４の２本のハロゲンヒータを内蔵している。従来、中央ヒータとしてはフィラメントが発光部と非発光部とを有するセグメント型を用いていたが、本例では、第１ヒータ３として発光部が連続する連続型フィラメントタイプのハロゲンヒータを使用する。これにより、発光ムラが無く定着ローラ１の表面温度が安定する。そのため、小サイズ用紙の連続的通紙時にも温度上昇域の温度過昇が防止できる。【選択図】  図２
2004212550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉ローラ内にハロゲンヒータを配設した定着ローラを有する定着装置において、
前記ヒータとして発熱領域がそれぞれ異なる第１ヒータ及び第２ヒータを備え、前記第１ヒータの加熱領域が所定サイズ以下の通紙領域に対応して設けられるとともに、
少なくとも前記第１ヒータは、発光部が連続する連続型フィラメントタイプのハロゲンヒータであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第２ヒータの出力が前記第１ヒータの出力よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラに圧接される加圧ローラを有し、該加圧ローラにクリーニングローラが付設され、該クリーニングローラの内部に冷却手段としてのヒートパイプを配設したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１及び第２ヒータの端部を固定する固定部材に着色を施し、前記第１と第２ヒータとで前記固定部材の色を異ならせることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
当該画像形成装置に使用するトナーが重合法により製造されたトナーであることを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平５−１１９６６９号公報
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写紙・ＯＨＰフィルム等の記録材（以下、用紙という）に転写された未定着画像（トナー像）を用紙上に定着させる定着装置として熱定着装置が広く利用されている。熱定着装置としては、加熱された定着ローラに加圧ローラを圧接させ、用紙を両ローラで挟持搬送しながらトナーを加熱溶融して未定着トナー像の定着を行なうヒートローラ方式のものが多用されている。
【０００３】
従来、ヒートローラ方式の定着装置では、定着ローラ内部に加熱ヒータとしてのハロゲンランプ等を備え、このハロゲンランプで定着ローラを加熱するものが主流であった。しかし、このような方式では、定着ローラを必要な温度に加熱するまでの時間が長く、また、ヒータ自体の損失も大きい。そこで、定着ローラの薄肉化が進められている。ゼロ・エネルギー待機モード（複写機の不稼動状態で定着装置をゼロ・エネルギー消費状態とするモード。このモードではタイマ、カウンタ、並びにメモリのような電子的機能を維持するための最低限のエネルギー量が消費される）から瞬間的、あるいはほとんど瞬間的にコピー・プリント可能状態に立ち上げ可能な定着装置の場合、定着ローラ肉厚が極めて薄いために（直径４０ｍｍの定着ローラの場合、材質が鉄の場合は０．３ｍｍ前後、アルミの場合で０．４ｍｍ前後にする必要がある）、熱伝導が速い反面、ローラの表面温度が不均一になりがちである。
【０００４】
例えば、使用する用紙としてＡ列，Ｂ列，レター列など多様なサイズの用紙を通紙可能な装置においては、その用紙幅に応じた発光長を有する複数の定着ヒータを備えるのが理想的である。しかし実際上は、装置の構造や異常事態時の過電流、また日本国内で多用される用紙サイズ（Ａ４）などを考慮すると、最大用紙幅がＡ４横サイズの装置では、定着ヒータとしてはＡ４縦サイズの幅である２１０ｍｍを加熱する第１ヒータと、その第１ヒータとＡ４横サイズの幅（２９７ｍｍ）との差分である８７ｍｍを加熱する第２ヒータの２つのヒータを設けるのが一般的である。この構成において、例えば最小用紙サイズ（仮に葉書縦：１０５ｍｍとする）からＡ４縦（２１０ｍｍ）までは上記第１ヒータを主に使用し、Ａ４縦を超えてＡ４横（２９７ｍｍ）までは第１及び第２の両ヒータで加熱することで、おおよそは対応可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１ヒータ幅よりも狭い、小サイズ用紙を連続通紙した場合、用紙線速やヒータの消費電力等の条件によっては、定着ローラの非通紙領域と通紙領域とで温度差が５０℃以上ついてしまう場合がある。そして、この温度差によって、ちょうどこの温度上昇領域に配置された温度過昇防止装置（サーモスタット、温度ヒューズなど）が誤作動を起こしたりするという問題があった。
また、非通紙領域で温度が高くなることから、定着ローラあるいは加圧ローラに付設されるクリーニングローラに回収されたトナーが再溶融して用紙に付着したりするという問題もあった。さらに、最悪の場合には、定着ローラや加圧ローラの表層である離型層がはがれて使用不能となってしまう場合もある。
【０００６】
また、特許文献１には、小サイズ用紙の連続通紙時に温度上昇領域に対応して設けた冷却ファンの風力を強めるように制御する定着装置が開示されているが、冷却ファン等の追加の構成が必要であり、コストを上昇させてしまう。
【０００７】
本発明は、従来の薄肉定着ローラを用いる従来の定着装置における上述の問題を解決し、小サイズ用紙の連続通紙時における定着ローラの温度差を低減させることのできる定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、薄肉ローラ内にハロゲンヒータを配設した定着ローラを有する定着装置において、前記ヒータとして発熱領域がそれぞれ異なる第１ヒータ及び第２ヒータを備え、前記第１ヒータの加熱領域が所定サイズ以下の通紙領域に対応して設けられるとともに、少なくとも前記第１ヒータは、発光部が連続する連続型フィラメントタイプのハロゲンヒータであることにより解決される。
【０００９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記第２ヒータの出力が前記第１ヒータの出力よりも大きいことを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ローラに圧接される加圧ローラを有し、該加圧ローラにクリーニングローラが付設され、該クリーニングローラの内部に冷却手段としてのヒートパイプを配設したことを提案する。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記第１及び第２ヒータの端部を固定する固定部材に着色を施し、前記第１と第２ヒータとで前記固定部材の色を異ならせることを提案する。
【００１１】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置により解決される。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、当該画像形成装置に使用するトナーが重合法により製造されたトナーであることを提案する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の概略構成を示す断面図である。
【００１３】
この図に示す定着装置１０において、定着ローラ１に加圧ローラ２が圧接されている。定着ローラ１の内部には、第１ヒータ３および第２ヒータ４の２本のローラが配置されている。定着ローラ１の周面に当接あるいは近接して温度検知手段５および温度過昇防止装置６が付設されている。また、定着ローラ１と加圧ローラ２が圧接された定着ニップの出口側位置に、用紙分離爪７が先端を定着ローラ１に当接させて設けられている。そして、加圧ローラ２の周面に接してクリーニングローラ８が設けられている。これらの部材が定着ケーシング９内に収められている。記録紙は、両ローラ間を図の右から左方向に通紙されて定着が行われる。
【００１４】
本例の定着装置１０は、用紙搬送基準が中央基準に対応するもので、前記の第１ヒータ３は定着ローラ軸方向（長手方向）の中央部を加熱し、第２ヒータ４は定着ローラ軸方向の両端部を加熱するものである。そのため、定着ローラ１の構成を示す断面図である図２に示すように、第１ヒータ３は定着ローラ軸方向の中央部に発熱領域を有しており、第２ヒータ４は定着ローラ軸方向の両端側に発熱領域を有している。第１ヒータ３の発熱領域巾はＡ４縦サイズに対応する約２１０ｍｍ、第２ヒータ４は第１ヒータ３と協同してＡ４横又はＡ３縦サイズ（２９７ｍｍ）に対応すべく両側にそれぞれ約４５ｍｍの発熱領域巾となっている。なお、図２では発熱領域をコイル状に、非発熱領域を直線として示す。ただし、図の簡略化のため、各発熱領域の両端部のみコイル状に図示し、その間の部分は２点鎖線で図示している。
【００１５】
ハロゲンヒータである第１ヒータ３及び第２ヒータ４へは、ＣＰＵ１１によりＯＮ／ＯＦＦが制御されるＳＳＲ（ソリッド・ステート・リレー）１２，１２を介してＡＣ電力１３が供給される。
【００１６】
本例では、定着ローラ１の温度検知手段５として、２つのサーミスタ５−１及び５−２が設けられている。サーミスタ５−１は第１ヒータ３に対応する領域に、サーミスタ５−２は第２ヒータ４に対応する領域に、それぞれ配置される。各サーミスタの出力はＣＰＵ１１に送られ、検出された定着ローラ温度に基づいてＳＳＲ１２，１２を制御して定着ローラ１の温度が制御される。
【００１７】
また、本例では、定着ローラ１の温度過昇防止装置６を２つ備えている。温度過昇防止装置６としては、例えばサーモスタット、温度ヒューズなどを用いることができる。以下、温度過昇防止装置を温度ヒューズとして説明する。第１温度ヒューズ６−１は、第１ヒータ３への電源ライン上に、定着ローラ１の中央部付近に配置されている。第２温度ヒューズ６−２は、第２ヒータ４への電源ライン上に、定着ローラ１の一方側の端部付近に配置されている。第１温度ヒューズ６−１が切れると第１ヒータ３への電力供給が遮断され、第２温度ヒューズ６−２が切れると第２ヒータ４への電力供給が遮断される。
【００１８】
本例の定着装置では、定着ローラ１の第１ヒータ３及び第２ヒータ４はハロゲンヒータ（ハロゲンランプ）として構成される。第２ヒータ４の発熱領域は図３（ａ）に拡大して示すように、フィラメント１４が発光部１４ａと非発光部１４ｂとを有する分割型（セグメント型）フィラメントになっている。そして、第１ヒータ３の発熱領域は図３（ｂ）に拡大して示すように、発光部が連続する連続型フィラメント１５になっている。
【００１９】
従来の定着装置では、小サイズ用紙が通紙される領域（中央基準の場合はローラ中央部）に対応するハロゲンヒータは、図３（ａ）に示すようなセグメント型フィラメントを用いていた。その場合、フィラメントが発光部と非発光部とを有するために発光のムラが生じ、定着ローラの表面温度分布にもムラを生じてしまっていた。
【００２０】
これに対し、本例の定着装置１０では、小サイズ用紙が通紙される領域に対応する第１ヒータ３を、発光部が連続する連続型フィラメント１５としたので、発光ムラが無いことにより定着ローラ１の表面温度が安定する。そのため、図２に示すような第１ヒータ３の発熱領域幅（２１０ｍｍ）よりも狭い巾の、小サイズ用紙Ｐを連続的に通紙した場合でも、用紙両側の温度上昇域（図では片側のみ示す）における温度過昇を防止することが可能となる。そのため、仮にこの温度上昇域に温度過昇防止装置６を配置したとしても、その誤作動を防ぐことができる。また、定着ローラ表面の温度過昇が防止されることから、定着ローラ又は加圧ローラに付設したクリーニングローラ（図示例では加圧ローラ２にクリーニングローラ８を付設している）に回収されたトナーの再溶融を防ぎ、回収トナーの記録紙への付着を防止することができる。さらに、定着ローラ１又は加圧ローラ２の表層である離型層の剥がれも防止され、定着装置（画像形成装置）が使用不能状態となることを防ぐこともできる。
【００２１】
なお、本例では第２ヒータ４をセグメント型フィラメントのハロゲンランプとしていたが、第１ヒータ３と同様な発光部が連続する連続型フィラメントのハロゲンランプとすることもできる。もちろん、その場合も発熱領域は定着ローラの両端部領域とする。
【００２２】
また、本例では図２に示されるように、第１ヒータ３用のサーミスタ５−１が温度上昇域と小サイズ用紙の通紙領域の境界位置に、また、第１温度ヒューズ６−１が小サイズ用紙の通紙領域に配置されているが、これらを温度上昇域に設けたとしても、連続型フィラメントの第１ヒータ３によって定着ローラ１の表面温度が安定するため、温度過昇防止装置の誤作動を防ぎ、また、適正な温度を検出して定着ローラ１の適切な温度制御が可能となる。
【００２３】
図４は、第２ヒータ４の端部を拡大して示す部分斜視図である。
ハロゲンヒータはバルブ（ガラス管）内にハロゲンガスとフィラメントを封入した構造となっているが、本例ではバルブ端部をベース部１６に固定する固定部材１７（セメント、接着剤等）を着色して色分けを施すようにしている。第１ヒータ３も同様の構成とし、固定部材１７を着色する。その場合、第１ヒータ３と第２ヒータ４とで、上記固定部材１７の色を異ならせるようにしている。これにより、発熱領域あるいは出力の異なる複数のヒータを備える定着装置においても、定着装置組立時のヒータの組み合わせのミスや、仕向け地が異なる場合（例えば、日本国内とアメリカ等）の使用するヒータの間違えなどを防止することができ、適正なヒータを用いているか否かを容易に識別することができる。
【００２４】
図５は、加圧ローラ２に付設されたクリーニングローラ８の構成を示す部分斜視図である。
この図に示すように、クリーニングローラ８には冷却手段としてのヒートパイプ１８が内蔵されている。これにより、加圧ローラ２を冷却し、加圧ローラ２を介して定着ローラ１が冷却される。このため、小サイズ用紙を連続通紙した場合でも、第１ヒータ３の用紙が通過しない領域（図２の温度上昇域）の温度過昇をより確実に防止することができる。
【００２５】
また、小サイズ用紙の連続通紙時における温度上昇域の温度過昇を更に確実に防止するために、第２ヒータ４の出力（ワット数＝消費電力）が第１ヒータ３の出力よりも大きい構成としても良い。小サイズ用紙に対応する第１ヒータ３の出力が第２ヒータ４の出力よりも小さいため、小サイズ用紙の連続通紙時における温度上昇域の温度過昇がより防止される。
【００２６】
本実施形態の定着装置が装着される画像形成装置としては、従来周知の電子写真方式を採用した画像形成装置とすることができる。その定着装置を本発明に従って構成すれば良い。また、使用するトナーは重合法により製造されたトナーとする。重合法により製造されたトナーは、同一樹脂で粉砕法により製造されたトナーに比べ、トナー粒子毎の構成物質が均一に分散されていて、粒子サイズ、形状も一定であるために、クリーニングローラに付着したトナーのＧ’（貯蔵弾性率）が必ず低くなり、クリーニングローラから付着トナーが溶け出す温度も必ず低くなる。このため、重合トナーを使用することで、本発明による定着装置と相まって、回収トナーの再溶融が確実に防止され、用紙へのトナー付着や用紙の巻きつきによる紙詰まり等を防止することができる。これ以外の部分の構成と動作については、従来周知なものと同様であるので、図示及び説明を省略する。
【００２７】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各ヒータの発熱領域長は一例であって、適宜設定することができる。また、本発明は通紙基準が片側基準の場合にも適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、定着ローラに内蔵するヒータとして発熱領域がそれぞれ異なる第１ヒータ及び第２ヒータを備え、第１ヒータの加熱領域が所定サイズ以下の通紙領域に対応して設けられるとともに、少なくとも第１ヒータは発光部が連続する連続型フィラメントタイプのハロゲンヒータであるので、発光ムラが無いことにより薄肉定着ローラの表面温度が安定し、第１ヒータ３の発熱領域幅よりも狭い巾の小サイズ用紙を連続的に通紙した場合でも、用紙両側の温度上昇域における温度過昇を防止することが可能となる。また、その結果、トナーの記録紙への付着を防止することができる。さらに、定着ローラ及び加圧ローラの表層の剥がれも防止され、定着装置が使用不能状態となることを防ぐこともできる。
【００２９】
請求項２の構成により、第２ヒータの出力が第１ヒータの出力よりも大きいことにより、小サイズ用紙の連続通紙時における温度上昇域の温度過昇がより防止される。
【００３０】
請求項３の構成により、定着ローラに圧接される加圧ローラを有し、該加圧ローラにクリーニングローラが付設され、該クリーニングローラの内部に冷却手段としてのヒートパイプを配設したので、加圧ローラを介して定着ローラが冷却され、小サイズ用紙を連続通紙した場合でも、第１ヒータの用紙が通過しない領域（温度上昇域）の温度過昇をより確実に防止することができる。
【００３１】
請求項４の構成により、第１及び第２ヒータの端部を固定する固定部材に着色を施し、第１と第２ヒータとで固定部材の色を異ならせることにより、定着装置組立時のヒータの組み合わせのミスや、仕向け地が異なる場合のミスを防止することができる。
【００３２】
請求項６の画像形成装置においては、重合トナーを使用することで、本発明による定着装置と相まって、回収トナーの再溶融が確実に防止され、用紙へのトナー付着や用紙の巻きつきによる紙詰まり等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】その定着装置の定着ローラの構成を示す断面図である。
【図３】その定着ローラに内蔵される第１及び第２ヒータの構成を示す部分断面図である。
【図４】第２ヒータの端部を拡大して示す部分斜視図である。
【図５】加圧ローラに付設されたクリーニングローラの構成を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
１            定着ローラ
２            加圧ローラ
３            第１ヒータ
４            第２ヒータ
５            温度検知手段
６            温度過昇防止装置
８            クリーニングローラ
１０          定着装置
１４          フィラメント
１４ａ        発光部
１４ｂ        非発光部
１７          バルブ固定部材
１８          ヒートパイプ
【図１】
2004212550.tif 000003
【図２】
2004212550.tif 000004
【図３】
2004212550.tif 000005
【図４】
2004212550.tif 000006
【図５】
2004212550.tif 000007