JP3169708B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザを用いた、プ
リンタ・複写機・ファクシミリなど、電子写真方式によ
りシートに記録を行う電子写真記録装置に適用しうる。
詳しくは、そのような電子写真記録装置において、シー
ト上の転写画像を定着する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえばレーザプリンタの定着装
置では、図１５に示すように、ヒータ１を内蔵する定着
ロ−ラ２に加圧ロ−ラ３を押し当て、それらのニップ部
分イに画像転写後のシートＳを通し、そのシートＳに熱
と圧力を加えてシートＳ上の転写画像を定着していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、そのよ
うな従来の定着装置では、定着時、定着ロ−ラ２と加圧
ロ−ラ３のニップ部分イにシートＳを通すと、図１６に
示すように、該定着ロ−ラ２にシートＳが接触した直後
からそのシートＳに熱を奪われて、定着ロ−ラ２の表面
温度がニップ部分イの出口に至るにつれ急激に低下する
問題があった。そのため、ニップ部分イの出口側で定着
効率が悪くなることがあった。

【０００４】そこで、この発明の目的は、定着時、定着
ロ−ラの表面温度がニップ部分の出口に至るにつれ急激
に低下することを緩和することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に記
載のものは、例えば以下の図示実施例のように、定着ロ
ーラ３０に加圧ローラ３１を押し当ててそれらのニップ
部分イに画像転写後のシートＳを通し、そのシートＳに
熱と圧力とを加えてそのシートＳ上の転写画像を定着す
る定着装置２３において、前記定着ローラ３０内に熱伝
導ローラ３９を設け、その熱伝導ローラ３９の外周面を
前記定着ローラ３０の内周面に接触するとともに、前記
熱伝導ローラ３９と前記定着ローラ３０とに各々個別に
駆動力を伝達して、前記熱伝導ローラ３９を前記定着ロ
ーラ３０に対し相対回転してなることを特徴とする。

【０００６】請求項２に記載のものは、例えば以下の図
示実施例のように、請求項１に記載の定着装置２３にお
いて、熱伝導率の高い潤滑材４９を介して前記定着ロ−
ラ３０内に前記熱伝導ロ−ラ３９を設けてなることを特
徴とする。

【０００７】

【作用】そして、この発明では、定着ロ−ラ３０と加圧
ロ−ラ３１のニップ部分イに画像転写後のシートＳを通
し、そのシートＳに熱と圧力を加えてそのシートＳ上の
転写画像を定着するとき、定着ロ−ラ３０に対し熱伝導
ロ−ラ３９を相対回転し、定着ロ−ラ３０の内周面に次
々と熱伝導ロ−ラ３９の新しい外周面を接触し、定着ロ
−ラ３０に熱を補給する。

【０００８】請求項２に記載のものでは、そのとき、高
熱伝導性の潤滑材４９を介して熱伝導ロ−ラ３９から定
着ロ−ラ３０へ熱を伝える。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照しつつ、この発明の実施例
につき説明する。図４は、この発明の一実施例である定
着装置を備えるレーザプリンタの内部機構の全体概略構
成を示す。

【００１０】図中符号１０は、装置本体である。装置本
体１０は、そのほぼ中央に感光体１１を備え、その感光
体１１のまわりに順次帯電装置１２・光書込み装置１３
・現像装置１４・転写装置１５・クリーニング装置１６
を配置してなる。そして、感光体１１を図中時計方向へ
回転するとともに、帯電装置１２で該感光体１１表面を
一様に帯電し、次いで光書込み装置１３によりレーザ光
を照射して静電潜像を形成する。その静電潜像は、現像
装置１４を通るときトナーを付着して可視像化する。

【００１１】また、装置本体１０の図中左側には、給紙
カセット１８を着脱自在に取り付ける。そして、この給
紙カセット１８内に収納したシートＳを給紙ローラ２０
の回転により送り出し、一対のレジストローラ２１に突
き当てて止める。その後、感光体１１の回転にタイミン
グを合わせてレジストローラ２１を回転してシートＳを
搬送し、転写装置１５で感光体１１表面の可視像をその
シートＳに転写する。その画像転写後、シートＳをこの
発明による定着装置２３へと搬送し、そこでシートＳ上
の転写画像を定着する。その画像定着後、シートＳは、
排紙路２４を通して排紙部２５へと排出する。

【００１２】一方、可視像転写後の感光体１１は、その
表面をクリーニング装置１６でクリーニングする。

【００１３】ところで、図示実施例の定着装置２３は、
定着ケース２８内にハロゲンヒータのようなヒータ２９
を内蔵する定着ロ−ラ３０とそれに押し当てる加圧ロ−
ラ３１を回転自在に備える。該定着ロ−ラ３０は、筒状
で外表面にテフロン加工する。一方、加圧ロ−ラ３１
は、シリコンゴムで形成し、図示しない付勢部材で付勢
して定着ロ−ラ３０に押し当ててなる。

【００１４】そして、定着時には、定着ロ−ラ３０と加
圧ロ−ラ３１のニップ部分イに画像転写後のシートＳを
通し、それに熱と圧力を加えてそのシートＳ上の未定着
トナーを定着する。

【００１５】さて、図示実施例の定着装置２３は、さら
に詳しくは、図２に示すように、定着ロ−ラ３０の一端
に駆動ギヤ３５を取り付ける。その駆動ギヤ３５は、メ
インモータ３６のモータ軸３７に取り付けたモータギヤ
３８と噛み合わせる。その定着ロ−ラ３０の内部には、
他端から嵌め込んで熱伝導ロ−ラ３９を設ける。その熱
伝導ロ−ラ３９は、金属材料で円筒形状に形成し、図１
に示すごとく、その外周全面を定着ロ−ラ３０の内周全
面に接触して設けるとともに、図２に示すごとく、定着
ロ−ラ３０の他端から突出する他端部を前記定着ケース
２８で回転自在に設け、該熱伝導ロ−ラ３９で定着ロ−
ラ３０の他端を支持する。その熱伝導ロ−ラ３９には、
駆動ギヤ４０を取り付ける。該駆動ギヤ４０は、変速モ
ータ４１のモータ軸４２に取り付けたモータギヤ４３と
噛み合わせる。その変速モータ４１は、ステッピングモ
ータ等を用い、前記メインモータ３６と別個に設け、定
着ロ−ラ３０に対して熱伝導ロ−ラ３９を相対回転可能
にする。

【００１６】なお、定着ロ−ラ３０は内側から熱伝導ロ
−ラ３９を押し当てて強度を維持するので、その肉厚を
０.５ｍｍ以下として熱伝導ロ−ラ３９からの熱供給に
即応して温度維持を図ることができる。

【００１７】また、図１に示す前記ヒータ２９は、定着
ロ−ラ３０の表面温度を制御する図示しない温度制御部
と接続してなる。その定着ロ−ラ３０の表面温度は、サ
ーミスタ４４で保持する。

【００１８】しかして、定着時、ヒータ２９に通電し、
該ヒータ２９で前記熱伝導ロ−ラ３９を均一に加熱す
る。他方、メインモータ３６及び変速モータ４１をそれ
ぞれ駆動する。そして、メインモータ３６の回転駆動力
をモータギヤ３８を介して駆動ギヤ３５に伝達し、定着
ロ−ラ３０を回転するとともに、前記変速モータ４１の
回転駆動力をモータギヤ４３を介して駆動ギヤ４０に伝
達し、熱伝導ロ−ラ３９を定着ロ−ラ３０の２倍の速さ
で回転する。これにより、定着ロ−ラ３０の内周面に次
々と熱伝導ロ−ラ３９の新しい外周面を接触し、定着ロ
−ラ３０を加熱する。しかして、その定着ローラ３０の
表面温度をサーミスタ４４で検知し、定着ローラ３０の
表面温度を一定に維持する。故に、定着ロ−ラ３０と加
圧ロ−ラ３１のニップ部分イに転写後のシートＳを通し
たとき、そのシートＳに奪われるニップ部分イの定着ロ
−ラ３０の熱を熱伝導ロ−ラ３９で連続して補給し、図
３に示すように、定着ロ−ラ３０の表面温度がニップ部
分イの出口に至るにつれ急激に低下することを緩和す
る。

【００１９】なお、上述した実施例では、定着ロ−ラ３
０に対し熱伝導ロ−ラ３９を２倍の速さで回転駆動し
た。しかし、２倍の速さに限らず、たとえば定着ロ−ラ
３０に対し熱伝導ロ−ラ３９を４倍の速さで回転駆動し
てもよい。すると、熱伝導ロ−ラ３９の相対速度が増し
た分、定着ロ−ラ３０に対する熱の供給量が増加し、図
５に示すように、ニップ部分イの定着ロ−ラ３０の表面
温度の低下を一層緩和する。

【００２０】また、上述した実施例では、定着ローラ３
０と同じ方向へ熱伝導ローラ３９を回転して該熱伝導ロ
ーラ３９を定着ローラ３０に対し相対回転した。しか
し、定着ローラ３０と逆方向へ回転して該熱伝導ローラ
３９を定着ローラ３０に対し相対回転してもよい。例え
ば、熱伝導ローラ３９を逆方向へ定着ローラ３０と同じ
速さで回転する。すると、図６に示すように、ニップ部
分イの出口側が高温となり、ニップ部分イの出口側にお
ける定着ローラ３０の表面温度の低下を緩和する。

【００２１】さらに、上述したすべての実施例では、定
着ロ−ラ３０の内部に、金属製の熱伝導ロ−ラ３９とハ
ロゲンヒータのようなヒータ２９を組み合わせて設ける
構成とした。しかし、図７に示すように、定着ロ−ラ３
０の内部に、金属以外の材料で形成した熱伝導ロ−ラ３
９とセラミックヒータのようなヒータ２９を組み合わせ
て設ける構成とすることもできる。すると、セラミック
ヒータの遠赤外線輻射による熱伝導ロ−ラ３９の体積発
熱を期待でき、効果的に加熱できる。

【００２２】ところで、上述したすべての実施例では、
定着ロ−ラ３０の内周全面と熱伝導ロ−ラ３９の外周全
面とを直接接触する構成とした。しかし、図８に示すよ
うに、熱伝導率の高い潤滑材４９、たとえばシリコンオ
イルや各種の機械オイル等を介して定着ロ−ラ３０内に
熱伝導ロ−ラ３９を設ける構成としてもよい。すると、
定着ロ−ラ３０の外表面の温度分布を均一化する。

【００２３】なお、定着ロ−ラ３０の端部から前記熱伝
導率の高い潤滑材４９が漏れることを防止するために、
図９に示すように、潤滑材４９を磁性流体で形成する一
方、少なくとも定着ロ−ラ３０または熱伝導ロ−ラ３９
のどちらかを磁性体で形成する構成とするとよい。

【００２４】また、図１０に示すように、発泡部材の熱
伝導ロ−ラ３９に熱伝導率の高い潤滑材４９を含浸させ
て、定着ロ−ラ３０の端部から潤滑材４９が漏れること
を防止してもよい。

【００２５】さらに、上述した実施例では、熱伝導率の
高い潤滑材４９を介して定着ロ−ラ３０の内周全面と熱
伝導ロ−ラ３９の外周全面とを接触する構成とした。し
かし、図１１および図１３に示すように、熱伝導ロ−ラ
３９をより小径に形成し、定着ロ−ラ３０のニップ部分
イ内面と熱伝導ロ−ラ３９の外周とを部分的に接触する
構成としてもよい。図１１では、定着ロ−ラ３０のニッ
プ部分イのほぼ全体に熱伝導ロ−ラ３９の一部外周を接
触した。すると、図１２に示すように、定着ロ−ラ３０
のニップ部分イ以外の部分への加熱を規制し、この部分
からの不要な熱の発散を低減する。また、図１３では、
定着ロ−ラ３０のニップ部分イにその出口位置を除いて
熱伝導ロ−ラ３９の一部外周を接触した。すると、図１
４に示すように、ニップ部分イの出口側の定着ロ−ラ３
０の表面温度が低下する。そのため、シートＳ表面が定
着ロ−ラ３０から離れるとき、高温で軟化しているトナ
ーの一部が定着ロ−ラ３０側に付着するいわゆる高温オ
フセット現象を防止できる。

【００２６】

【発明の効果】したがって、この発明によれば、定着ロ
−ラに対し熱伝導ロ−ラを相対回転し、定着ロ−ラ３０
の内周面に次々と熱伝導ロ−ラ３９の新しい外周面を接
触し、定着ロ−ラ３０を加熱するので、定着時にシート
に奪われる熱を熱伝導ロ−ラで補給して定着ロ−ラの表
面温度がニップ部分の出口に至るにつれ急激に低下する
ことを緩和でき、ニップ部分の出口側で定着効率が悪く
なることを防止できる。

【００２７】請求項２に記載のものによれば、熱伝導率
の高い潤滑材を介して熱伝導ロ−ラから定着ロ−ラへ熱
を伝えるので、定着ロ−ラの表面温度の温度分布を均一
化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例である定着装置における定
着ロ−ラと加圧ロ−ラ間への通紙状態説明図である。

【図２】その定着ロ−ラおよび熱伝導ロ−ラの駆動の説
明図である。

【図３】その定着装置でシートに定着するときの定着ロ
−ラ表面、熱伝導ロ−ラ、トナー、およびシートの位置
−温度関係図である。

【図４】その定着装置を備えるレーザプリンタの内部機
構全体の概略構成図である。

【図５】同様な定着装置で熱伝導ロ−ラを定着ロ−ラの
４倍の速さで回転して定着を行うときの定着ロ−ラ表
面、熱伝導ロ−ラ、トナー、およびシートの位置−温度
関係図である。

【図６】熱伝導ロ−ラを逆方向へ定着ロ−ラと同じ速さ
で回転して定着を行うときの定着ロ−ラ表面、熱伝導ロ
−ラ、トナー、およびシートの位置−温度関係図であ
る。

【図７】その定着側ロ−ラの他の例の縦断面図である。

【図８】その定着側ロ−ラのさらに他の例の縦断面図で
ある。

【図９】その定着側ロ−ラのさらに他の例の軸方向に沿
う断面図である。

【図１０】その定着側ロ−ラのさらに他の例の縦断面図
である。

【図１１】他の実施例である定着装置における定着ロ−
ラと加圧ロ−ラ間への通紙状態説明図である。

【図１２】その定着装置で定着を行うときの定着ロ−ラ
表面、熱伝導ロ−ラ、トナー、およびシートの位置−温
度関係図である。

【図１３】さらに他の実施例である定着装置における定
着ロ−ラと加圧ロ−ラ間への通紙状態説明図である。

【図１４】その定着装置で定着を行うときの定着ロ−ラ
表面、熱伝導ロ−ラ、トナー、およびシートの位置−温
度関係図である。

【図１５】従来の定着装置における定着ロ−ラと加圧ロ
−ラ間への通紙状態説明図である。

【図１６】その定着装置で定着するときの定着ローラ表
面、トナー、およびシートの位置―温度関係図である。

【符号の説明】

２３ 定着装置 ３０ 定着ロ−ラ ３１ 加圧ロ−ラ ３９ 熱伝導ロ−ラ ４９ 熱伝導率の高い潤滑材 イ ニップ部分 Ｓ シート

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ローラに加圧ローラを押し当ててそ
   れらのニップ部分に画像転写後のシートを通し、そのシ
   ートに熱と圧力とを加えてそのシート上の転写画像を定
   着する定着装置において、前記定着ローラ内に熱伝導ロ
   ーラを設け、その熱伝導ローラの外周面を前記定着ロー
   ラの内周面に接触するとともに、前記熱伝導ローラと前
   記定着ローラとに各々個別に駆動力を伝達して、前記熱
   伝導ローラを前記定着ローラに対し相対回転してなる、
   定着装置。
2. 【請求項２】 熱伝導率の高い潤滑材を介して前記定着
   ロ−ラ内に前記熱伝導ロ−ラを設けてなる、請求項１に
   記載の定着装置。