JP2003215964A

JP2003215964A - 定着装置、加熱ヒータ、および画像形成装置

Info

Publication number: JP2003215964A
Application number: JP2002014802A
Authority: JP
Inventors: Ryuichiro Maeyama; 龍一郎前山; Ryuichi Inamiya; 竜一稲宮
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: JP3835297B2

Abstract

(57)【要約】【課題】画像形成装置の定着装置に用いられる加熱ヒ
ータにおいて、通電初期時の突入電流を抑制する。【解決手段】未定着像を有する用紙Ｐoに対し、定着
ロール２０とエンドレスベルト２１によって加熱定着を
施す定着装置６であって、この定着ロール２０のコア２
０ａの内部には、ハロゲンランプ２５と、定着ロール２
０とハロゲンランプ２５とを加熱すると共にハロゲンラ
ンプ２５に比べて遠赤外線の放射量が大きいカーボンラ
ンプ２６とが設けられており、このカーボンランプ２６
は、このハロゲンランプ２５の近傍に機械的に並列に設
けられ、また、ハロゲンランプ２５と電気的に直列また
は並列に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成
装置、およびこの画像形成装置に用いられる定着装置、
加熱ヒータ等に係り、より詳しくは、加熱定着を行う画
像形成装置、加熱定着を行う定着装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機、レーザビームプリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置では、例えば感光体
ベルトなどの潜像担持体に画像情報に応じた電位分布に
よって静電潜像を形成し、その静電潜像をトナーで現像
して未定着トナー像を転写材に形成し、この転写材に形
成されたトナー像を定着装置にて加熱溶融して、転写材
に定着させている。このような定着装置では、例えば加
熱ヒータを内蔵する定着ロールを備え、例えば内蔵する
ＣＰＵによってこの加熱ヒータへの通電制御が行われ、
定着ロールの温度を所定温度に維持するように構成され
ている。

【０００３】一方、定着ロールには、加熱ヒータとして
ハロゲンヒータが広く用いられている。このハロゲンヒ
ータは、例えばタングステンの抵抗体からなり、例え
ば、電源オフの状態から通電を開始する朝一番の状態で
は、このタングステンが冷えた状態にあって抵抗値が非
常に低い。そのために、例えば１００Ｖを印加すると、
インラッシュ電流(突入電流)として８０〜９０Ａ程度が
一気に流れてしまう。その結果、電圧降下が発生し、蛍
光灯のちらつき、所謂フリッカが生じる。

【０００４】このフリッカ対策として、例えば、ハロゲ
ンヒータをそのまま用い、このハロゲンヒータに対して
パワーサーミスタを直列に接続する方式が提案されてい
る。このパワーサーミスタは、負の温度―抵抗特性、即
ち、温度が上昇すると抵抗値が下がるという性質を備え
ており、ヒータへの通電初期時にはパワーサーミスタの
温度も低く、抵抗値が大きい。この大きな抵抗値によっ
て、ヒータに対して発生する突入電流を防止することが
可能である。また、位相制御回路を設け、ヒータに対す
る通電回路の開閉を行うトライアックの切り替えを位相
制御する方式が提案されている。この方式では、例え
ば、通電初期から徐々にゲート信号の位相角を大きく
し、電流を徐々に増加させることで、突入電流を防止す
るように制御される。更に、例えば特開平５−３２４１
０１号公報には、ヒータ内に２本の抵抗Ｒ１,Ｒ２を配
置し、定着ロールの温度が低い通電初期時には抵抗Ｒ１
のみに電流を流して突入電流を低く押さえ、定着ロール
の温度が上昇した際には抵抗Ｒ１,Ｒ２の双方に電流を
流して合成抵抗を小さくする技術について開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たパワーサーミスタを直列に接続させる方式では、パワ
ーサーミスタ自身が低温であるときはフリッカ対策とし
て有効に機能するものの、温まってくると抵抗値が下が
ってしまうことから、パワーサーミスタ自身の温度上昇
時、例えば通常のコピーシーケンス時(連続通紙中)にお
ける定着ロールの温度制御に利用することができない。
また、位相制御回路を使用する方法では、位相角の制御
の必要性から高周波の制御信号が出力され、この信号が
ノイズとなり、他の回路や機器に悪影響を及ぼしてしま
う。更に、例えば上述した特開平５−３２４１０１号公
報の技術では、ヒータ構成が複雑であり、製造が非常に
困難である。

【０００６】本発明は、以上のような技術的課題を解決
するためになされたものであって、その目的とするとこ
ろは、定着装置等に用いられる加熱ヒータにおいて、通
電初期時の突入電流を抑制することにある。また他の目
的は、画像形成装置における連続通紙中であっても突入
電流を抑制することにある。更に他の目的は、複雑な温
度制御を必要とせずに、安定した加熱温度を維持するこ
とにある。また更に他の目的は、定着装置の定着ロール
等を加熱するに際して、熱量分布を容易に得ることにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的のもと、本発
明は、例えば画像形成装置に用いられる定着装置の加熱
部材に対して、発熱素子として例えばハロゲンランプと
共にカーボンランプを配置することで、擬似抵抗のスイ
ッチング、トランスでの電圧調整、パワーサーミスタの
介在、等の対策を施さずに突入電流を抑制することを特
徴としている。即ち、本発明は、未定着像を有するシー
ト材に対し、例えば加熱ロール等の加熱部材や加圧ロー
ル、加圧ベルト等の所定部材を用いて加熱定着を施す定
着装置であって、この所定部材を加熱する第１の発熱素
子と、この第１の発熱素子の近傍に設けられ所定部材を
加熱すると共に、この第１の発熱素子に比べて遠赤外線
の放射量が大きい第２の発熱素子とを備えることを特徴
としている。

【０００８】ここで、この第２の発熱素子は、炭素系発
熱体、カーボンランプであることを特徴とすることがで
きる。また、この第２の発熱素子は、平角状の炭素材を
鉛直方向に立てた状態に配置されることを特徴とすれ
ば、炭素材のたわみによる悪影響を軽減することができ
る点で好ましい。

【０００９】更に、この所定部材は、シート材に接触し
て回転する加熱ロールを含み、第１の発熱素子および第
２の発熱素子は、この加熱ロールの内部に機械的に並列
に設けられることを特徴とすることができる。また更
に、この加熱ロールは、ロールを形成するコアの内面に
おける所定箇所(例えば両端面)に有機物(例えばポリイ
ミド)を塗布する等、熱量受領部が少なくとも有機物で
構成される領域を設けることで、炭素系発熱体である第
２の発熱素子に対する配光分布に相当する熱量分布を得
ることができる。

【００１０】また、本発明が適用される定着装置は、未
定着像を有するシート材に対して加熱定着を施す定着装
置であって、ピーク波長が遠赤外領域にある発熱素子
と、この発熱素子によって加熱されると共に一部に有機
物を有する加熱部材とを備えることを特徴としている。
ここで、この加熱部材としては、この発熱素子に対向す
る一部に対して有機物がコーティングされた金属ロール
であることを特徴とすることができる。また、金属ロー
ルの代わりに、有機物がコーティングされたベルト部材
とすることもできる。

【００１１】一方、本発明が適用される加熱ヒータは、
常温における抵抗値が高温時の抵抗値よりも低い第１の
発熱素子と、この第１の発熱素子と電気的に直列または
並列に設けられ、第１の発熱素子に流れる突入電流を抑
制するために第１の発熱素子に比べて遠赤外線の放射量
が大きい第２の発熱素子とを備えることを特徴としてい
る。ここで「加熱ヒータ」とは、ヒータ管(ランプ)単体
である場合の他、複数のランプを内蔵したロール等の形
態がある。以下、同様である。また、この第２の発熱素
子は、広い平面部を備える平角状の炭素材からなり、第
１の発熱素子に対してこの平面部を対向させて配置され
ることを特徴とすれば、第２の発熱素子の有する指向性
を活用し、他方の発熱素子である第１の発熱素子を積極
的に加熱することができる点で優れている。

【００１２】更に他の観点から把えると、本発明が適用
される加熱ヒータは、ガラス管と、このガラス管の内部
に設けられ、所定の波長の光を出力するためのフィラメ
ントと、ガラス管の内部に、フィラメントに対して機械
的に並列または直列に設けられる炭素材とを備えること
を特徴としている。

【００１３】一方、本発明が適用される画像形成装置
は、シートを搬送するシート搬送手段と、このシート搬
送手段により搬送されたシートに対して画像形成を施す
画像形成手段と、この画像形成手段により画像形成がな
されたシートに対して加熱定着を施す定着手段とを備
え、この定着手段は、発光波長の異なる複数の発熱素子
(例えば、炭素系発熱体であるカーボンランプ、および
ハロゲンランプ)により加熱されることを特徴としてい
る。

【００１４】更に本発明が適用される画像形成装置は、
炭素系発熱体であるカーボンランプにより加熱され、画
像形成手段により画像形成がなされたシートに対して加
熱定着を施す定着手段とを備え、この定着手段に対する
電源投入時にカーボンランプに通電し、定着手段への突
入電流を抑制することを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本実施の
形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図で
ある。図１に示す画像形成装置は、電子写真方式により
画像形成を行う本体側と共に後処理装置１３が示されて
いる。この本体側では、光が照射することにより導電性
が変化する潜像担持体である感光体ベルト１、感光体ベ
ルト１を帯電する帯電ロール２、感光体ベルト１に原稿
Ｐsによる反射光を照射させる露光系部材３、感光体ベ
ルト１に帯電トナーを供給する現像装置４、転写位置に
おいて感光体ベルト１に転写電圧を印加する転写ロール
５、画像形成がなされた用紙(シート材)Ｐoに対し、即
ち、用紙Ｐoに転写された未定着トナー像を加熱加圧し
て定着させる定着装置６、転写後の感光体ベルト１をク
リーニングするクリーニング装置７、清掃後の感光体ベ
ルト１を除電するための除電ランプ８を備えている。こ
の露光系部材３は、原稿Ｐsが載置されるプラテンガラ
ス３ａ、この原稿Ｐsに光を照射させながら移動する露
光ランプ３ｂ、原稿Ｐsからの反射光を感光体ベルト１
上における所定の位置に結像させる光学素子３ｃを備え
ている。

【００１６】また、この画像形成装置は、原稿トレイ９
ａに載置された複数の原稿Ｐsをプラテンガラス３ａ上
に供給する自動原稿送り装置９、転写材(シート材)であ
る用紙Ｐoを積載して収容する用紙トレイ１０を備え、
この用紙トレイ１０は、異なった種類やサイズの用紙Ｐ
oを積載できるように複数段、配置されている。また、
用紙トレイ１０とは別のサイズや種類の用紙Ｐoを積載
する場合等に用いられる手差しトレイ１１、用紙トレイ
１０や手差しトレイ１１から供給された用紙Ｐoを搬送
する用紙搬送路１２を備えている。この用紙搬送路１２
は、定着装置６から排出された用紙Ｐoを反転させて搬
送させ、両面印刷を可能とする反転搬送経路を提供して
いる。また、本体側にて印刷された用紙Ｐoに対して後
処理を施す後処理装置１３では、後処理を施さずに定着
後の用紙Ｐoを出力するためのトップトレイ１３ａ、帳
合やソートを実行するに際して２０ビンのソータを形成
するビントレイ１３ｂ、用紙Ｐoをホチキス止めするス
テープラ１３ｃを備えている。また、所定の大きさから
なるタッチパネルとしての液晶ディスプレイを備え、例
えばこの液晶ディスプレイに触れることで画像形成装置
の設定等を行うユーザインタフェース装置１４を備えて
いる。

【００１７】図２は、本実施の形態が適用される定着装
置６の構成を説明するための図である。この定着装置６
では、その主要部として、まず、加熱されて用いられる
定着ロール２０、この定着ロール２０に対向して用紙Ｐ
oを加圧するエンドレスベルト２１、エンドレスベルト
２１を介して定着ロール２０に押圧される状態で配置さ
れる圧力パッド２２を備えている。また、本実施の形態
では、定着ロール２０の加熱部材(発熱体)として、タン
グステンからなるハロゲンランプ２５、平角状(板状)の
炭素(カーボン)素材により遠赤外領域の光を発光する炭
素系発熱体であるカーボンランプ２６、ハロゲンランプ
２５をカーボンランプ２６によって積極的に温めるため
の反射部材２７を備えている。図２では、このハロゲン
ランプ２５とカーボンランプ２６とは機械的に並列に配
置され、電気的には直列または並列に接続されている。
更に、エンドレスベルト２１がスムーズに摺動回転する
ように用いられるベルト走行ガイド２３、定着ロール２
０の表面の温度を計測する温度センサ２４、定着後の用
紙Ｐoを定着ロール２０から剥離するための剥離部材２
８を備えている。尚、図示しないが、ハロゲンランプ２
５とカーボンランプ２６とを電気的に直列に接続する方
法としては、例えば、ハロゲンランプ２５とカーボンラ
ンプ２６との両者における一方の端子を接続し、各々の
他方の端子から導通を取る方法が考えられる。また、電
気的に並列に接続する方法としては、ハロゲンランプ２
５とカーボンランプ２６との両者における両方の端子を
接続し、何れかのランプにおける両方の端子側から導通
を取れば良い。

【００１８】ハロゲンランプ２５は、ガラス管内に窒素
やアルゴンなどの不活性ガスと共に微量のハロゲン化物
(ヨウ素、臭素、塩素、フッ素)を封入した白熱電球であ
り、ピーク波長として例えば１.７μｍ程度と、近赤外
線領域にて高い放射強度特性を有する。このハロゲンラ
ンプ２５と機械的に並列して設けられるカーボンランプ
２６では、ピーク波長が遠赤外領域(特に２.５〜８μ
ｍ)にあり、遠赤外線の放射量がハロゲンランプ２５に
比べて例えば約３０％以上アップしている。また、この
カーボンランプ２６は、スイッチオンの数秒後に最高温
度に達する速熱性を備えている。尚、赤外線とは、可視
光線の長波長端の０.７６〜０.８３μｍを下限とし、上
限を１ｍｍくらいまでの電磁波であり、例えば波長２.
５μｍ以下を近赤外線、２.５μｍ以上を遠赤外線と分
類することができる。人体を含む有機物は、この遠赤外
線波長領域にて熱を吸収し易い特性を備えている。

【００１９】定着ロール２０は、円筒状の芯金である金
属製のコア２０ａ、このコア２０ａの周囲に設けられる
耐熱性断熱体層２０ｂ、およびこの耐熱性断熱体層２０
ｂの周囲に設けられる離型層(耐熱性樹脂層)２０ｃを備
えている。コア２０ａ、耐熱性断熱体層２０ｂおよび離
型層２０ｃは、定着回転体として、図示しないモータに
よって矢印Ｂ方向に回転される。コア２０ａはこの定着
回転体の基材として機能し、例えば肉厚が約３ｍｍのア
ルミニウムで構成されている。アルミニウムの他には、
鉄やステンレス等、熱伝導率の高い金属性の円筒体を使
用することができ、鉄製の場合には、例えば外径２０〜
３５ｍｍ程度、肉厚０.３〜０.５ｍｍ程度のものを使用
することができる。もちろん、使用する材質により強度
や熱伝導率が異なることから、最適な寸法は適宜、決定
することができる。尚、後述するように、このコア２０
ａの内面には、カーボンランプ２６を用いた際の所定の
発熱分布を確保すべく、ポリイミド等の有機物を塗付
(コーティング)することができる。また、この定着ロー
ル２０の表面温度は、温度センサ２４によって計測さ
れ、図示しない温度コントローラによって定着ロール２
０の表面温度が一定となるように、ハロゲンランプ２５
およびカーボンランプ２６がフィードバック制御され
る。

【００２０】コア２０ａの表面に形成される耐熱性断熱
体層２０ｂとしては、耐熱性の高い弾性体、例えば、ゴ
ム強度２５〜４０°(ＪＩＳ−Ａ)程度のゴム、エラスト
マー等の弾性体、具体的にはシリコーンゴム、フッ素ゴ
ム等を用いることができる。また、耐熱性断熱体層２０
ｂの上に形成される離型層２０ｃとしては、離型性や磨
耗性を考慮して、フッ素樹脂やシリコーン樹脂が用いら
れる。シワの発生を抑制し、その一方で光沢ムラ等の画
質欠陥の発生を抑制する観点から、離型層２０ｃとして
は、５〜３０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍの厚
さで形成することができる。

【００２１】エンドレスベルト２１は、定着ロール２０
に対して所定の角度、巻き付けられるように接触してニ
ップ部を形成している。このエンドレスベルト２１は、
例えばベース層とその表面(定着ロール２０と接する面
または両面)に被覆された離型層とから構成される。ベ
ース層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド
等から選定され、例えば５０〜１２５μｍ程度の厚さで
ある。また離型層は、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ(テト
ラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエー
テル共重合樹脂)等が５〜２０μｍの厚さでコーティン
グされる。

【００２２】このエンドレスベルト２１の内側に配置さ
れる圧力パッド２２は、幅の広いニップ部を確保するた
めの弾性部材２２ａ、この弾性部材２２ａにおけるエン
ドレスベルト２１と接触する面に設けられる低摩擦層２
２ｂ、定着ロール２０に歪みを与えるためにニップ部の
出口側に配置される剥離ニップ部材２２ｄを備え、例え
ば金属製のホルダ２２ｃによって保持されている。この
弾性部材２２ａは、ほぼ定着ロール２０の外周面に倣う
凹型に構成され、定着ロール２０に一定の歪みを生じさ
せている。エンドレスベルト２１は、定着ロール２０の
回転により従動回転する。

【００２３】図１に示す転写ロール５を経て搬送された
用紙Ｐoには未定着トナー像Ｔが転写されており、この
用紙Ｐoは、図２に示す矢印Ａ方向にニップ部に向けて
搬送される。ニップ部に挿入され搬送された用紙Ｐo
は、ニップ部に作用する圧力と、ハロゲンランプ２５お
よびカーボンランプ２６により定着ロール２０を通じて
与えられる熱とによって、定着される。そのとき、圧力
パッド２２とエンドレスベルト２１によって安定した定
着性能が確保され、また、剥離ニップ部材２２ｄにより
定着ロール２０の歪みが局所的に大きくなることによっ
て、小さい歪み量で高い離型性能を得ることができ、薄
膜の離型層２０ｃを設けた場合にもシワの発生を抑制す
ることができる。

【００２４】次に、定着ロール２０の加熱について説明
する。前述したように、定着ロール２０の内部には、ハ
ロゲンランプ２５、およびカーボンランプ２６等の放射
強度特性として対応波長領域の異なる複数種類のランプ
ヒータが配置されている。従来から画像形成装置の加熱
素材として広く用いられているハロゲンランプ２５が単
体の場合には、タングステン線における電源入力時の突
入電流に対する特別な対策が必要であった。本実施の形
態では、カーボンランプ２６をハロゲンランプ２５と共
に定着ロール２０の内部に配置し、このカーボンランプ
２６とハロゲンランプ２５とを電気的に直列または並列
に接続するように構成することで、突入電流に対する特
別な対策を不要としている。ここで突入電流とは、例え
ばハロゲンランプ２５に電源を投入したときに、定格電
流値の数倍〜数十倍の値で流れる電流であり、例えばハ
ロゲンランプ２５の発熱体であるタングステン線が常温
にて抵抗値が小さいこと等に起因して発生する。

【００２５】図３(ａ),(ｂ)は、本実施の形態にて用い
られるカーボンランプ２６の構成を示した図であり、図
３(ａ)はカーボンランプ２６の斜視図、図３(ｂ)は定着
ロール２０の内部にカーボンランプ２６を取り付けた状
態を示す断面図である。カーボンランプ２６は、透明石
英管３１の中に、両端をタングステンコイル３２により
支持された平角状の炭素材からなる発熱体３３が設けら
れている。黒体である炭素(炭)は、遠赤外線の放射率が
高いことが知られており、このカーボンランプ２６で
は、発熱体３３に炭素系材料を使用し、遠赤外線放射量
を多くしている。また、このカーボンランプ２６では、
前述のようにピーク波長が遠赤外領域(特に２.５〜８μ
ｍ)にあり、有機物の吸収波長域で遠赤外線の放射強度
量が高い特性を備えている。更に、電源投入後、数秒後
に最高温度に達する速熱性がある。

【００２６】本実施の形態では、このカーボンランプ２
６をハロゲンランプ２５に対向して配置し、直列または
並列に接続することで、電源投入直後は、パワーサーミ
スタと同様な機能により、カーボンランプ２６の抵抗に
よってハロゲンランプ２５に発生する突入電流を抑制す
ることができる。その結果として、電源投入時に蛍光灯
がちらつくフリッカを抑制することができる。また、カ
ーボンランプ２６が温まった状態では、ハロゲンランプ
２５の発熱体であるタングステンが温まっていることか
ら、抵抗値が下がらない。即ち、通常の動作時(連続通
紙中、コピーシーケンス)において、カーボンランプ２
６が温度上昇しても、対向する他の加熱源を加温するこ
とから、他の加熱源の突入電流を防ぎ、フリッカ防止機
能を高めることができる。尚、本実施の形態では、図２
に示す反射部材２７を設けている。この反射部材２７
は、カーボンランプ２６の指向性を高めるために用いら
れ、ハロゲンランプ２５を積極的に温めることで、ハロ
ゲンランプ２５内のタングステンフィラメントにおける
加温を促進し、抵抗値を上げることで、突入電流の防止
を更に強化している。

【００２７】ここで、図３(ｂ)に示すように、カーボン
ランプ２６は、定着ロール２０に取り付けられた際に平
角状の発熱体３３が縦置きにされ、即ち、発熱体３３の
断面長手を鉛直方向と略同方向となるように配置されて
いる。発熱体３３の断面長手が鉛直方向と直交する方
向、即ち横置きに配置すると、炭素の板状部材である発
熱体３３がその自重によりたわみ(へたり)、発熱体３３
における管長手方向の中央部が、透明石英管３１の内壁
に接触する場合がある。図３(ｂ)に示すような位置に発
熱体３３を配置することで、発熱体３３のたわみ(へた
り)による透明石英管３１の内壁との接触を防止するこ
とができる。これによって、ランプ形状を小さくするこ
とも可能となる。更には、この発熱体３３が平角状であ
ることから指向性を備えており、即ち、広い平面を有す
る平角状の部材である発熱体３３の平面をハロゲンラン
プ２５側に向けることで、他方の発熱素子であるハロゲ
ンランプ２５を積極的に加熱することが可能となり、例
えば連続通紙中においてもフリッカ防止機能を高めるこ
とができる。図２に示すように、ハロゲンランプ２５の
横にカーボンランプ２６を並行して配置した場合には、
図３(ｂ)に示すように平角状の部材を立てることで、か
かる指向性を確保することが可能となる。

【００２８】また、図２では、ハロゲンランプ２５に対
してカーボンランプ２６を１本備えて定着ロール２０に
配置するように構成したが、カーボンランプ２６を更に
増やし、複数本(例えば２〜３本)のカーボンランプ２６
によってハロゲンランプ２５を囲むように配置すること
も可能である。また、その配置としては、各ランプを並
べて配置する場合の他、例えばピラミッド型等に積み重
ねて配置することもできる。即ち、対応発光波長の異な
る複数のランプを自由に組み合わせて、加熱部材として
用いることが可能である。

【００２９】このように、本実施の形態が適用される技
術は、通電時に発熱する複数の発熱素子(ハロゲンラン
プ２５とカーボンランプ２６)を内蔵し、これらの発熱
素子の全てに通電可能な状態と、一部だけに通電可能な
状態とで切替可能に設けられる発熱体を用いた加熱制御
方法として実現することができる。このとき、一部に炭
素系発熱体であるカーボンランプ２６を用いた状態に
て、加熱開始時には全ての発熱素子に通電することで、
パワーサーミスタを導入したときと同様に突入電流を軽
減することができる。また、連続通紙中には、カーボン
ランプ２６が温度上昇しても、ヒータとして他の加熱源
を加温することから、他の加熱源の突入電流を防ぐこと
が可能となる。

【００３０】図４(ａ),(ｂ)は、本実施の形態における
応用例を示した図であり、図２に示すハロゲンランプ２
５およびカーボンランプ２６の代わりに、定着ロール２
０の内部に、これらの機能を兼ね備えた１本の管が加熱
ヒータとして設けられる。図４(ａ)は平面図であり、図
４(ｂ)は図４(ａ)の断面Ｈ−Ｈを示している。ここで
は、１本の楕円形状からなるガラス管４０の中に、カー
ボンヒータである炭素材４１とハロゲンヒータであるタ
ングステンフィラメント４２とが平行(機械的に並列)な
状態にて配置され、このガラス管４０の内部には、２気
圧の窒素と、ハロゲン化物として数ＰＰＭの臭素ガスと
が封入されている。炭素材４１は、図３に示すカーボン
ランプ２６の発熱体３３と同様の構成からなり、また、
タングステンフィラメント４２は、ハロゲンランプ２５
の内部に存在する発光体と同様の構成からなっている。
例えば１００Ｖ,３００Ｗの炭素材４１と１００Ｖ,３５
０Ｗタングステンフィラメント４２とを電気的に直列に
接続して１００Ｖ,７５０Ｗの加熱ヒータを構成するこ
とができる。勿論、電気的に並列に接続することも可能
である。尚、電気的に直列に接続する方法としては、図
４(ａ)に示す加熱ヒータの一端にある２つの端子を接続
し、他の一端にある２つの端子から電力を供給すれば良
い。また、電気的に並列に接続する方法としては、両端
の各々にある２つの端子を各々接続し、加熱ヒータの両
端の任意の端子から電力を供給すれば良い。

【００３１】画像形成装置の電源投入時には、炭素材４
１が急速に加熱され、タングステンフィラメント４２を
温める。炭素材４１は、パワーサーミスタと同様に機能
して、タングステンフィラメント４２に対する突入電流
の発生を防止し、フリッカを抑制することができる。ま
た、連続通紙中に温度上昇しても、タングステンフィラ
メント４２を加温することにより、突入電流を抑制する
ことが可能となる。尚、図４(ｂ)に示すように、炭素材
４１は、広い平面部を有する平角状の部材であり、この
平面部がタングステンフィラメント４２に向くように配
置されることで、炭素材４１の有する指向性を有効に活
用し、タングステンフィラメント４２を積極的に加温す
ることができる。

【００３２】図５(ａ),(ｂ)は、本実施の形態における
他の応用例を示した図である。図５(ａ),(ｂ)では、加
熱ヒータとしてガラス管５０の内部に炭素材５１とタン
グステンフィラメント５２とを機械的に直列に配置し、
これらを電気的にも直列に接続している。また、図５
(ａ)では、ガラス管５０の両端に炭素材５１を設けて中
央部にタングステンフィラメント５２を設け、図５(ｂ)
では、ガラス管５０の両端にタングステンフィラメント
５２を設けて中央部に炭素材５１を設けている。この図
５(ａ),(ｂ)に示すように炭素材５１とタングステンフ
ィラメント５２とを直列的(機械的に直列)に配置した場
合であっても、図４(ａ),(ｂ)に示すような並列的(機械
的に並列)に配置した場合と同様に、熱的なロスを少な
くした状態にてフリッカを抑制することが可能となる。
尚、炭素材５１およびタングステンフィラメント５２の
長さ(割合)は、その用い方によって任意に決定すること
ができる。

【００３３】図６(ａ),(ｂ)は、更に他の応用例を示し
た図である。ここでは、図２に示した定着ロール２０の
コア２０ａにおける両端面の内面に対して、有機物であ
るポリイミド６０を塗布した例を示している。この例で
は、コア２０ａの両端面から所定の長さ(例えば約５ｃ
ｍ)の範囲で、約３０μｍの厚さでポリイミド６０がコ
ーティングされている。ハロゲンランプ２５は内部に設
けるフィラメントの形状に細工を加えることで希望とす
る配光分布を確保することが可能であるが、カーボンラ
ンプ２６は、鉛筆の芯と同様な炭素の焼結体であり、簡
単に形状を変形させて加工することができず、配光分布
を持たせることは難しい。その一方で、カーボンランプ
２６は、波長が遠赤外線側にシフトしていることから、
金属よりも有機物にて吸収が高まる。そこで、この応用
例では、得ようとする発熱分布に適合させて有機物であ
るポリイミド６０を塗付し、金属よりもポリイミド６０
側が加温されるので、ランプ側に配向分布を作らない場
合であっても、簡単に定着ロール２０の発熱分布を作る
ことができる。即ち、図６(ａ)に示すように、コア２０
ａの両端にポリイミド６０を塗付することで、図６(ｂ)
に示すように、コア２０ａの両端が高温となる発熱分布
を生成することが可能となり、定着ロール２０を装置本
体に取り付けた際、例えばコア２０ａの両端側から機構
部等を介して熱が逃げた場合であっても、定着ロール２
０全体として均一な温度を確保することが可能となる。

【００３４】以上説明したように、本実施の形態では、
ハロゲンランプ２５とカーボンランプ２６、ガラス管４
０,５０に設けられる炭素材４１,５１とタングステンフ
ィラメント４２,５２等、発光波長領域の異なる複数の
発熱素子を、例えば定着ロール２０に内蔵し、加熱開始
時には全ての発熱素子に通電するように構成した。遠赤
外線の放射率が高い炭素系発熱体であるカーボンランプ
２６や炭素材４１,５１は、加熱開始時において、パワ
ーサーミスタをハロゲンランプ２５およびタングステン
フィラメント４２,５２に接続させるものと同様な効果
を得ることができる。例えば、ハロゲンランプ２５(タ
ングステンフィラメント４２,５２)だけでは、加熱開始
時にて、通常８０Ａの突入電流が発生するのに対して、
カーボンランプ２６(炭素材４１,５１)を設けること
で、ほとんど突入電流が発生しなくなり、加熱開始時に
おけるフリッカの発生を抑制することができる。また、
通常の使用時(コピーシーケンス時)には、ハロゲンラン
プ２５(タングステンフィラメント４２,５２)がカーボ
ンランプ２６(炭素材４１,５１)によって加熱され、加
温できることから、ハロゲンランプ２５(タングステン
フィラメント４２,５２)の抵抗値を下げることが可能と
なり、突入電流の発生を防止することが可能となる。更
に、例えば、カーボンランプ２６の発熱体３３を鉛直方
向にし、ハロゲンランプ２５を水平方向に機械的に並列
に配置することで、発熱体３３の指向性により加温効果
を強化することが可能となる。また、反射部材２７を設
け、カーボンランプ２６によってハロゲンランプ２５を
有効に加温することで、この加温効果をより強化するこ
とができる。

【００３５】また、発光波長領域の異なる複数の発熱素
子のうち、例えば、炭素系材料等の遠赤外線の放射率が
高いカーボンランプ２６等の発熱素子を用いた場合に
は、遠赤外線に対する熱吸収特性が高い「有機物」の性
質を有効に用い、熱量受領部が少なくとも有機物で構成
される領域を設け、例えばカーボンランプ２６を内蔵す
る定着ロール２０におけるコア２０ａの内面に例えばポ
リイミド６０等の有機物を塗付することで、必要とする
発熱分布を簡単に得ることができる。かかる場合には、
例えばハロゲンランプ２５のように、ランプ側に配向分
布を持たせる必要がない。

【００３６】尚、本実施の形態では、炭素系発熱体を含
む複数の発熱素子を定着ロール２０側に設けるように構
成したが、エンドレスベルト２１等の加圧側に設けるこ
とも可能である。また、定着装置６としては、本実施の
形態に示した構造に限られず、エンドレスベルト２１の
代わりに、加圧ロールを用いても良く、かかる加圧ロー
ルに対して本実施の形態に示すような発熱素子を内蔵す
るように構成することもできる。更に、電源投入時等の
フリッカを抑制したい定着装置６以外の箇所に対して、
本実施の形態に示した技術を適用することも可能であ
る。

【００３７】

【発明の効果】このように、本発明によれば、定着装置
等に用いられる加熱ヒータにおいて、通電初期時の突入
電流を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置の全
体構成を示した図である。

【図２】本実施の形態が適用される定着装置の構成を
説明するための図である。

【図３】 (ａ),(ｂ)は、本実施の形態にて用いられる
カーボンランプの構成を示した図である。

【図４】 (ａ),(ｂ)は、本実施の形態における応用例
を示した図である。

【図５】 (ａ),(ｂ)は、本実施の形態における他の応
用例を示した図である。

【図６】 (ａ),(ｂ)は、更に他の応用例を示した図で
ある。

【符号の説明】

１…感光体ベルト、２…帯電ロール、３…露光系部材、
４…現像装置、５…転写ロール、６…定着装置、７…ク
リーニング装置、８…除電ランプ、１０…用紙トレイ、
１１…手差しトレイ、１２…用紙搬送路、１３…後処理
装置、２０…定着ロール、２１…エンドレスベルト、２
２…圧力パッド、２３…ベルト走行ガイド、２４…温度
センサ、２５…ハロゲンランプ、２６…カーボンラン
プ、２７…反射部材、２８…剥離部材、３１…透明石英
管、３２…タングステンコイル、３３…発熱体、４０…
ガラス管、４１…炭素材、４２…タングステンフィラメ
ント、５０…ガラス管、５１…炭素材、５２…タングス
テンフィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｆ 3/44 3/44 Ｆターム(参考） 2H033 AA03 AA41 BA25 BA26 BB18 BB21 CA30 CA44 3K058 AA27 AA88 BA18 CB01 CE03 CE13 CE17 CE21 CE28 CE29 DA02 DA06 GA06 3K092 PP18 QA05 QB02 QB14 QB32 QB48 QB49 QB65 RA03 RD11 VV21 VV30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】未定着像を有するシート材に対し、所定
部材を用いて加熱定着を施す定着装置であって、前記所定部材を加熱する第１の発熱素子と、前記第１の発熱素子の近傍に設けられ前記所定部材を加
熱すると共に、当該第１の発熱素子に比べて遠赤外線の
放射量が大きい第２の発熱素子とを備えることを特徴と
する定着装置。
【請求項２】前記第２の発熱素子は、炭素系発熱体で
あることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】前記第２の発熱素子は、平角状の炭素材
を鉛直方向に立てた状態に配置されることを特徴とする
請求項１記載の定着装置。
【請求項４】前記所定部材は、前記シート材に接触し
て回転する加熱ロールを含み、前記第１の発熱素子および前記第２の発熱素子は、前記
加熱ロールの内部に機械的に並列に設けられることを特
徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】前記加熱ロールは、ロールを形成するコ
アの内面における所定箇所に有機物を有することを特徴
とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】未定着像を有するシート材に対して加熱
定着を施す定着装置であって、ピーク波長が遠赤外領域にある発熱素子と、前記発熱素子によって加熱されると共に一部に有機物を
有する加熱部材とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項７】前記加熱部材は、前記発熱素子に対向す
る一部に対して有機物がコーティングされた金属ロール
であることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】常温における抵抗値が高温時の抵抗値よ
りも低い第１の発熱素子と、前記第１の発熱素子と電気的に直列または並列に設けら
れ、前記第１の発熱素子に流れる突入電流を抑制するた
めの第２の発熱素子とを備えることを特徴とする加熱ヒ
ータ。
【請求項９】前記第２の発熱素子は、前記第１の発熱
素子に比べて遠赤外線の放射量が大きいことを特徴とす
る請求項８記載の加熱ヒータ。
【請求項１０】前記第２の発熱素子は広い平面部を備
える平角状の炭素材からなり、前記第１の発熱素子に対
して当該平面部を対向させて配置されることを特徴とす
る請求項８記載の加熱ヒータ。
【請求項１１】ガラス管と、前記ガラス管の内部に設けられ、所定の波長の光を出力
するためのフィラメントと、前記ガラス管の内部に、前記フィラメントに対して機械
的に並列または直列に設けられる炭素材とを備えること
を特徴とする加熱ヒータ。
【請求項１２】シートを搬送するシート搬送手段と、前記シート搬送手段により搬送されたシートに対して画
像形成を施す画像形成手段と、前記画像形成手段により画像形成がなされたシートに対
して加熱定着を施す定着手段とを備え、前記定着手段は、発光波長の異なる複数の発熱素子によ
り加熱されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】前記定着手段は、炭素系発熱体である
カーボンランプと、ハロゲンランプとを有することを特
徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
【請求項１４】シートを搬送するシート搬送手段と、前記シート搬送手段により搬送されたシートに対して画
像形成を施す画像形成手段と、炭素系発熱体であるカーボンランプにより加熱され、前
記画像形成手段により画像形成がなされたシートに対し
て加熱定着を施す定着手段とを備え、前記定着手段に対する電源投入時に前記カーボンランプ
に通電し、当該定着手段への突入電流を抑制することを
特徴とする画像形成装置。