JPH036506B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子写真プロセスを用いた複写機
やプリンタ等における定着装置に係り、特に、所
謂熱ロール方式を採用した定着装置の改良に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、電子写真プロセスを利用した複写機や
プリンタ等においては、用紙上の未定着トナー像
を定着させる定着装置が設けられており、この定
着装置の一例として所謂熱ロール方式のものが広
く採用されている。

従来この種の定着装置は、例えば第４図に示す
ように、熱源によつて加熱される加熱ロール１
と、この加熱ロール１に圧接して上記加熱ロール
１と共に転動する加圧ロール５とから成る。そし
て、上記加熱ロール１は、例えば、両端に軸部が
一体的に形成された金属製の円筒状コア２を有
し、この円筒状コア２内部に熱源としてのヒータ
３を配設すると共に、上記円筒状コア２表面を耐
熱離型層４で被覆してなるものであり、一方、上
記加圧ロール５は、金属製のシヤフト６に耐熱弾
性体から成る円筒状ロール７を嵌着したもので、
上記加熱ロール１と接触した場合に所定の定着ニ
ツプを形成するようになつている。

このようなタイプにおいて、上記加熱ロール１
と上記加圧ロール５との間に未定着トナー像を保
持した用紙８が通過すると、上記加熱ロール１か
らの熱と上記加圧ロール５の圧力とが上記トナー
及び用紙８に作用し、用紙８上に未定着トナー像
が定着することになるのである。尚、第４図中、
符合１０は加熱ロール１に巻き付いた用紙８を剥
離する剥離爪、１１は加熱ロール１表面の汚れを
清掃するブレード、１２は加熱ロール１の表面温
度を検出する温度センサ、１３は定着装置通過後
の用紙８を図示外の収容トレイへ排出する排出ロ
ール、１４は定着装置通過後の用紙８を上記排出
ロール１３へ導くガイドである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、このような従来の定着装置において
は、ヒータ３からの熱エネルギが加熱ロール１表
面に伝達されるまでの間所定のウオーミングアツ
プ時間が必要になる。この場合において、上記ウ
オーミングアツプ時間を短縮化するために、従来
にあつては、通常、上記加熱ロール１の熱容量を
小さく設定し、加熱ロール１の表面温度の立上り
を早めるようにしている。ところが、上記加熱ロ
ール１の熱容量が小さいことに伴つて、特に、小
サイズの用紙８が上記一対のロール１，５間を通
過するときにおいて加熱ロール１の表面温度が局
部的に上昇し過ぎるという事態が生ずる。即ち、
大サイズの用紙８が上記一対のロール１，５間を
通過するときには、加熱ロール１表面の略軸方向
全域が上記用紙８に接触することから、加熱ロー
ル１表面の軸方向全域から熱エネルギが用紙８に
放出されることになり、その分、加熱ロール１の
表面温度が局部的に極端に上昇することはない。
これに対して、小サイズの用紙８が上記一対のロ
ール１，５間を通過するときには、通常用紙８の
幅寸法が上記加熱ロール１の軸方向寸法より短寸
であることから、必然的に、加熱ロール１表面の
一部、例えば加熱ロール１の軸方向両端付近は上
記用紙８が通過しない部位になつてしまう。この
とき、加熱ロール１表面の軸方向両端付近から上
記用紙８に熱エネルギが放出されることはないの
で、加熱ロール１の軸方向両端付近の表面温度
は、第３図に一点鎖線で示すように、用紙８の幅
寸法ｌ内の他の部位に比べて極端に上昇し、加熱
ロール１表面の許容温度（To）を越えてしまう
という虞れがある。この場合、加熱ロール１自体
が熱によつて劣化してしまうばかりか、加熱ロー
ル１の周囲に設置した剥離爪１０、ブレード１１
及び温度センサ１２等が焼損し易くなつてしまう
という事態が生ずる。

このような事態を解消するための従来の手段と
しては、例えば第５図ａ，ｂに示すように、加熱
ロール１の内部にヒートパイプ１５を埋設したも
のがある。このヒートパイプ１５は、内部に熱伝
導率の高い液体（水等）を充満した密閉管であ
り、上記加熱ロール１の軸方向に沿つて配置され
ている。このようなタイプによれば、小サイズ
（幅寸法ｌ）の用紙８が上記一対のロール１，５
間を通過した場合に、用紙８非通過部位に対応す
る加熱ロール１の表面温度が上昇しようとする
と、当該部位の熱エネルギは、第５図ｂに矢印Ａ
で示すように、上記ヒートパイプ１５を通じて他
の部位へ伝達されるため、上記部位の表面温度が
極端に上昇することはなくなり、加熱ロール１の
表面温度分布は、第３図に二点鎖線で示すよう
に、略均一に与えられることになる。ところが、
このようなタイプにおいては、上記ヒートパイプ
１５に内蔵した加熱ロール１を製造するのに比較
的手間がかかるので、その分、加熱ロール１の製
造コストが嵩み、定着装置自体が高価なものにな
つてしまうという技術的題が生ずる。

また、他の先行技術としては、例えば特開昭59
−84272号公報に示すように、小サイズ用紙通時
にのみ、加熱ロール若しくは加圧ロールの周面の
うち用紙非通過部位に対応して熱伝導率の高い放
熱ロールを接触配置し、加熱ロールの温度上昇を
防止するというものも提案されているが、このタ
イプにあつては、放熱ロールを接触位置と非接触
位置との間で進退させる機構が必要不可欠にな
り、しかも、用紙サイズに応じて進退機構を駆動
制御しなければならないため、装置構成が複雑化
するという技術的課題は避けられない。

この発明は、以上の技術的課題を解決するため
になされたものであつて、定着性能の低下及び無
駄な放出を最小限に抑えながら、簡単な構成で、
加熱ロール自体の熱による劣化及び加熱ロール周
囲における部品の焼損を有効に防止できる定着装
置を提供するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

すなわち、この発明は、熱源によつて加熱され
る加熱ロールと、この加熱ロールに圧接して前記
加熱ロールと共に転動する加圧ロールとを備え、
両ロール間に未定着トナー像が保持されたシート
を通過させることにより、前記シート上に未定着
トナー像を定着させるようにした定着装置を前提
とし、上記加圧ロールの軸方向に沿つて熱伝導率
の高い放熱部材を平行配置し、この放熱部材の軸
方向両側に、加圧ロールの周面のうち小サイズシ
ート通過部位の両側に位置する箇所と接触する接
触部を設けたことを特徴とするものである。

このような技術手段において、加熱ロール、加
圧ロールについては、定着性を維持できる範囲で
適宜設計変更して差し支えない。

また、放熱部材としては、加圧ロールとの接触
性を維持できるものであれば適宜選択することが
できるが、加圧ロールの駆動力を不必要に増大さ
せないという観点からすれば、接触抵抗の少ない
ロール状構成のものが好ましい。

更に、上記放熱部材の配設箇所についても、小
サイズシート通過部位（加熱ロールの軸方向中央
部や加熱ロールの軸方向一端側へ片寄つた箇所）
に応じて適宜選択することができる。

〔作用〕

上述したような技術的手段によれば、小サイズ
シートが加熱ロールと加圧ロールとの間を通過す
ると、シートに接触する加熱ロール部分の熱エネ
ルギはシートに放出される一方、シートと非接触
の加熱ロール部分の熱エネルギは加圧ロールを介
して放熱部材へと伝導し、外部へ放出される。

このとき、上記放熱部材は加圧ロールの周面の
うち小サイズシート通過部位の両側で接触してい
るため、放熱部材が加圧ロールに対して一種の熱
循環路を構成し、加圧ロール内の熱エネルギ分布
を均一にする。

また、大サイズシートが加熱ロールと加圧ロー
ルとの間を通過すると、加熱ロール部分の熱エネ
ルギは総てシートに放出される。

このとき、加圧ロールをして放熱部材側へ伝導
する熱エネルギはほとんどないため、放熱部材か
ら熱エネルギが放出されることはない。

〔実施例〕

以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの発
明を詳細に説明する。

第１図及び第２図に示す第一実施例において、
定着装置は、第４図に示す従来例と同様な加熱ロ
ール１及び加圧ロール５を備えており、上記加圧
ロール５の周囲の一部には放熱ロール２０が上記
加熱ロール１の軸方向に沿つて配設されている。
上記放熱ロール２０は、熱伝導率の高い銅やアル
ミニウム等で構成されており、上記加圧ロール５
の軸方向寸法と略等しい軸方向寸法を有してい
る。そして、上記放熱ロール２０の軸方向中央部
は小サイズの用紙８の幅寸法ｌに略等しい軸方向
寸法範囲で小径部２０ａとして形成されると共
に、上記放熱ロール２０の軸方向両端付近は大径
部２０ｂとして形成されており、上記放熱ロール
２０はシヤフト２１で回動支持され、上記放熱ロ
ール２０の大径部２０ｂの周面が上記加圧ロール
５の軸方向両端付近の周面に接触配置されてい
る。尚、定着装置及びその周辺部品のうち従来と
同一の構成部品については、従来と同一の符合を
付してここではその詳細な説明を省略する。

従つて、この実施例に係る定着装置によれば、
今、小サイズの用紙８が上記加熱ロール１と加圧
ロール５との間を通過するとき上記用紙８が加熱
ロール１の軸方向中央部に接触するとすれば、加
熱ロール１の軸方向両端付近の表面は上記用紙８
と非接触状態になることから、当該部位における
熱エネルギが上記用紙８に放出されることはな
く、加熱ロール１の軸方向両端付近の表面温度が
他の部位に比べて上昇し始める。ところが、この
実施例においては、上記加熱ロール１の高温部に
おける熱エネルギは、加圧ロール５表面を介して
上記放熱ロール２０の大径部２０ｂに直接伝導し
ていくことから、上記熱エネルギ２０は放熱ロー
ル２０を通じて外部へ放出されることになる。こ
のため、上記加熱ロール１の軸方向両端付近の表
面温度が他の部位に比べて極端に上昇することは
なく、加熱ロール１の表面温度分布は、第３図に
実線で示すように、略均一なものとして与えられ
る。それ故、加熱ロール１自体が熱によつて劣化
したり、加熱ロール１周囲に設置した剥離爪１
０、ブレード１１及び温度センサ１２等が焼損す
るという事態は有効に回避される。

また、大サイズの用紙８が上記一対のロール
１，５間を通するときには、加熱ロール１の軸方
向全域の表面が上記用紙８に接触するため、加熱
ロール１表面からの熱エネルギは総て用紙８に放
出されることになり、これに伴つて、加熱ロール
１の表面温度が局部的に上昇することはない。こ
のとき、放熱ロール２０が加圧ロール５に接触し
ているが、用紙８通過時において上記加熱ロール
１表面の熱エネルギが上記放熱ロール２０に伝導
されることはないので、加熱ロール１の熱エネル
ギが上記放熱ロール２０の存在によつて不必要に
消費されるという虞れは全くない。

更に、この実施例においては、小サイズ用紙８
通過時において加熱ロール１の高温部からの熱エ
ネルギが加圧ロール５の軸方向両端付近の表面に
伝導していくため、加圧ロール５の温度分布が不
均一なものになる虞れがある。ところが、上記放
熱ロール２０は加圧ロール５に対して一種の熱循
環路を構成しているので、放熱ロール２０に伝導
された熱エネルギの一部が上記熱循環路を介して
加圧ロール５へ循環することになり、これに伴つ
て、加圧ロール５の温度分布は略均一なものに保
たれることになる。それ故、加圧ロール５各部の
熱膨張率も略一定に保たれることになり、その
分、加熱ロール１に対する加圧ロール５の圧力度
合が不均一になることはなく、トナー像の定着性
は良好に保たれる。

更にまた、この実施例においては、上記加圧ロ
ール５に放熱ロール２０が接触しているが、両者
の接触部は線接触になつていることから、その接
触抵抗は極く僅かであり、その分、上記加圧ロー
ル５の駆動力を不必要に大きくしなければならな
いという事態は回避される。

〔発明の構成〕

以上説明してきたように、この発明に係る定着
装置によれば、以下の〜の効果を奏する。

小サイズシート通過時、加熱ロールの小サイ
ズシート非通過部位の熱エネルギを加圧ロール
を介して放熱部材へと放出するようにしたの
で、加熱ロールの熱劣化及び加熱ロール周囲に
おける部品の焼損を有効に防止することができ
る。

大サイズシート通過時には、加熱ロールの熱
エネルギが総てシートに放出されるため、加圧
ロールを介して放熱部材へ加熱ロールの熱エネ
ルギが不必要に消費される虞れはない。

小サイズシート通過時、上記放熱部材が加圧
ロールに対して一種の熱循環路として機能し、
加圧ロールの温度分布を均一にすることができ
るため、加圧ロールの軸方向での熱膨張率を略
一定に保つことが可能になり、加圧ロールの圧
力度合の均一化を図り、もつて、トナー像の定
着性を良好に保つことができる。

加圧ロールに対して放熱部材を単に固定配置
すればよいため、放熱部材の進退機構やシート
サイズに応じて進退機構を駆動制御する必要が
なくなり、その分、装置構成の簡略化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る定着装置の一実施例を
示す断面説明図、第２図は第１図中方向から見
た矢視図、第３図は小サイズ用紙通過時における
加熱ロールの軸方向各部の表面温度分布を示す説
明図、第４図は従来における定着装置の一例を示
す断面説明図、第５図ａは従来における定着装置
の他の例を示す要部断面説明図、第５図ｂは第５
図ａ中−線断面図である。 〔符号の説明〕 １……加熱ロール、３……ヒ
ータ（熱源）、５……加圧ロール、８……用紙、
２０……放熱ロール（放熱部材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱源によつて加熱される加熱ロールと、この
   加熱ロールに圧接して前記加熱ロールと共に転動
   する加圧ロールとを備え、両ロール間に未定着ト
   ナー像が保持されたシートを通過させることによ
   り、前記シート上に未定着トナー像を定着させる
   ようにした定着装置において、 上記加圧ロールの軸方向に沿つて熱伝導率の高
   い放熱部材を平行配置し、 この放熱部材の軸方向両側に、加圧ロールの周
   面のうち小サイズシート通過部位の両側に位置す
   る箇所と接触する接触部を設けたことを特徴とす
   る定着装置。