JPH064006A

JPH064006A - 定着装置

Info

Publication number: JPH064006A
Application number: JP15824892A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yokoyama; 博司横山; Toshiaki Hinokigaya; 敏明檜ケ谷; Atsushi Arai; 温荒井; Jun Okamoto; 潤岡本; Masahiko Sato; 雅彦佐藤; Yutaka Fukuchi; 豊福地
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1994-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ヒータが内蔵される加熱ローラと圧接ローラ
等からなる定着装置において、転写紙のサイズを問わず
に良好な複写画像を得ると共に上記加熱ローラの耐久性
を図る。【構成】加熱ローラ３の端部に位置する大サイズ転写
紙との接触領域Ｌ１と加熱ローラ３の中央に位置する小
サイズ転写紙との接触領域Ｌ２との両方の境界付近に熱
によって伸縮するヒートパイプ４を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファックスやプリンタ
等の画像形成装置における熱定着装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に熱ロール定着装置は、芯金の上に
離形部材（例えばＰＴＦＥ）をコーティングし、その芯
金の内部にヒータを配設した加熱ローラと、上記の加熱
ローラを加圧してニップ部を形成するため表面を弾性体
（例えばＳｉゴム）で被覆した加圧ローラ等で構成され
ている。そして、上記の形成されたニップ部へトナー像
の乗っている転写紙を通過させることにより、トナー像
を転写紙へ定着している。

【０００３】ところで、上記加熱ローラの表面温度が低
いと転写紙に対して定着不足が発生し、表面温度が高過
ぎるとローラ表面の離形材料が劣化するので加熱ローラ
の表面温度が軸方向に均一に保たれることが望ましい。

【０００４】しかしながら、高速の画像形成装置（高速
複写機）において、小サイズの転写紙を連続してコピー
すると、転写紙の通過するローラ表面はサーミスタ等の
温度検知部材で温度を測定して制御するため一定の温度
幅に保たれるが、小サイズ転写紙の幅を超えたローラ表
面の部分においては、転写紙が熱を持って行かず、熱量
が供給し続けられるため高温になってしまう。

【０００５】従って多くの画像形成装置では、小サイズ
転写紙との非接触部位に当たる加熱ローラの端部の離形
材料が劣化し、ローラ表面の摩耗が促進されて耐久性に
問題が発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、例えば実開昭
５８−３８１６５号公報等に記載される考案では、ヒー
トパイプを加熱ローラの芯金に埋込み、そのローラ表面
温度を均一にしている。しかしながら、このような考案
においては、ローラ上を移動する温度の応答速度が遅い
こと、ヒートパイプ自体のコストが高いことが問題とな
っている。

【０００７】また、実開昭５４−７６２３９号公報に記
載される考案では、熱発生源の供給熱量を機器の待機状
態において加熱ローラ表面の温度分布を均一にする方法
も提案されているが、これだと待機状態ではローラ表面
の温度は均一となるが、小サイズ転写紙を連続コピーす
るとき等では、小サイズ転写紙との非接触部位に当たる
加熱ローラの端部の温度が上昇し上記加熱ローラ表面の
離形材料が劣化してしまう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、ヒ
ータを内蔵した加熱ローラと、この加熱ローラに圧接さ
れる圧接ローラとからなり、上記加熱ローラの内部に少
なくとも１本以上のヒートパイプを有する定着装置にお
いて、上記ヒートパイプが上記加熱ローラの端部の軸方
向に対して小サイズ転写紙との接触領域と大サイズ転写
紙との接触領域の両方に渡って配設したり、或いは、上
記加熱ローラの軸方向全域にわたって配設されるヒート
パイプに対して、上記加圧ローラの芯金の厚さを大サイ
ズ転写紙との接触領域と小サイズ転写紙との接触領域と
で違えたり、上記ヒータの発光分布を上記小サイズ転写
紙との接触領域の熱量を大きく、上記大サイズ転写紙と
の接触領域の熱量を小さくした。

【０００９】さらに、上記加熱ローラにおける大サイズ
転写紙との接触領域の芯金材質を熱伝導率の高い材質で
構成し、上記加熱ローラにおける小サイズ転写紙との接
触領域の芯金材質を熱伝導率の低い材質で構成した。

【００１０】

【作用】請求項１の発明では、加熱ローラの芯金全域に
渡る長いヒートパイプを使用せずに、温度落差が大きい
箇所へ短いヒートパイプを配設することにより、ローラ
表面の熱移動を速くすることができ、請求項２の発明で
は、ヒートパイプの外郭を形状記憶合金で構成すること
で高温時に反応して低温部方向へヒートパイプ自体を延
ばすようにしてローラ表面の温度移動が推進される。

【００１１】また、請求項３の発明では、加熱ローラ内
のヒートパイプに対してヒータの芯金厚さを上記加熱ロ
ーラの端部と中央部とで異なるように構成したので、上
記ヒータからの熱量のヒートパイプに到着する時間を調
節できる。また、コピースピードの速い場合、ヒートパ
イプの熱容量が足りなくなる場合があるが、この時でも
上記芯金の厚さの違いよりローラ表面の熱消費が大きい
箇所へ集中的に速く熱量が供給される。さらに、請求項
４の発明では上記芯金の厚さを中央が薄くかつ端部を厚
く構成し、合わせて上記加熱ローラ内部に配設されるヒ
ータの発光分布を中央が大きく端部を小さいように構成
したので、より一層ヒータからヒートパイプへ集中的に
熱量が供給される。

【００１２】請求項５の発明では、上記加熱ローラの芯
金の軸方向の端部材料を熱伝導率の高い材料で構成する
ことで、小サイズ転写紙の連続コピー時に発生する端部
温度の上昇をローラ中央部へ熱移動させて防止でき、さ
らに請求項６の発明においては、上記加熱ローラ芯金に
ヒートパイプを構成することで、より一層ヒータからヒ
ートパイプへ集中的に熱量が供給される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を順を追って説明す
る。図１は第１の実施例を示し、符号１は定着装置全体
を示す。定着装置１は、内部にヒータとしてキセノンラ
ンプ２が配設される加熱ローラ３と、加熱ローラ３の芯
金３Ａ内部の中空スペースＳに配設されるステック状の
ヒートパイプ４と、加熱ローラ３に隣接して配置される
圧接ローラ５とから構成されている。

【００１４】加熱ローラ３の表面はテフロンで形成され
ていて、圧接ローラ５の表面はシリコンゴムで形成され
ており、両者は互いに押圧されてニップ部を形成してい
る。加熱ローラ３のジャーナル部３ａには、軸受６が断
熱ブッシュ材７を介して配設されていて、この軸受６に
よって加熱ローラ３はユニット側板８に回転自在に保持
される。中空スペースＳは、加熱ローラ３の表面側の芯
金３Ａに周方向に複数形成されている。また、ジャーナ
ル部３ａの片側には、駆動歯車９が設けられていて加熱
ローラ３を回転駆動させる。

【００１５】一方、圧接ローラ５はユニット側板８に回
動自在に支持されるとともに、図示しない押圧機構によ
り適時に矢印方向に移動される構成を採っている。符号
Ｌ１は加熱ローラ３の表面における大サイズの転写紙と
の接触領域（以下、「大接触領域Ｌ１」と記す）を示
し、Ｌ２は小サイズの転写紙との接触領域（以下、「小
接触領域Ｌ２」と記す）を示す。

【００１６】ここでヒートパイプ４について説明する。
ヒートパイプ４は、その外郭４ａが形状記憶合金から構
成された中空の円筒形状をしていて、空洞部４ｂには、
所定量の溶媒が封入されており、加熱ローラ３の両側面
に溶接固定されるブラケット１０に支持されて加熱ロー
ラ３の小接触領域Ｌ２と大接触領域Ｌ１にわたる任意の
短い区間に配設される。

【００１７】図２は、小サイズの転写紙を連続して通紙
したときの加熱ローラ３の軸方向における表面温度の勾
配を示す図である。破線は従来の加熱ローラの表面温
度勾配、細線はヒートパイプ４を配設した加熱ローラ
の表面温度勾配を示し、太い実線は本実施例である形
状記憶合金を用いたヒートパイプ４を小接触領域Ｌ２と
大接触領域Ｌ１の境界近傍に配設した時の加熱ローラ３
の表面温度勾配をそれぞれ示している。

【００１８】図２によると、ヒートパイプ４を配設して
いない従来の加熱ローラは、小サイズ転写紙を連続通紙
して行くと軸方向に対して大きな温度勾配が生じること
がわかる。これは、小サイズの転写紙が加熱ローラ３上
を通過するときに熱を奪って行き、また、一般的に既知
の温度検出部材を加熱ローラの小接触領域Ｌ２に接触さ
せて定着ローラ３の表面温度を制御するため、小接触領
域Ｌ２は一定温度に保たれるが大接触領域Ｌ１は熱移動
がないので高温となってしまう。

【００１９】ヒートパイプ４を軸状に小接触領域Ｌ２と
大接触領域Ｌ１にわたって配設した定着ローラ３の表面
温度勾配は、軸方向の温度勾配が著しく緩和されてい
る。つまり、大接触領域Ｌ１と小接触領域Ｌ２との温度
差がなくなると云える。また、ヒートパイプ４が形状記
憶合金で構成され、大接触領域Ｌ１と小接触領域Ｌ２と
の境界付近に配設された本実施例においては、上記温
度勾配がさらに緩和されていることがわかる。これは、
熱移動能力がヒートパイプ４を形状記憶合金にすること
で加熱ローラ３の表面温度勾配が高いほどヒートパイプ
４（形状記憶合金）の伸びが大きく、それだけ熱移動速
度（熱移動能力）が速くなっていることを示している。
すなわち、小サイズの転写紙が連続コピーされると、小
接触領域Ｌ２の熱のみが奪われて大接触領域Ｌ１の温度
が上昇する。すると、その温度上昇によって形状記憶合
金のヒートパイプ４が小接触領域Ｌ２側に移動して、そ
の接触領域Ｌ２に今まで主に大接触領域Ｌ１に提供され
ていた熱量が供給されることになり、相対的に大接触領
域のＬ１の温度上昇が抑えられる。

【００２０】なお、以下に示す実施例において、第１の
実施例と同様の作用をするものにおいては同一符号を付
し、その説明は省力する。

【００２１】図３は、本発明の第２の実施例を示す。第
２の実施例は、加熱ローラ３表面のの熱量不足箇所にヒ
ータであるキセノンランプ２の熱量を素早く供給するた
めに加熱ローラ３の芯金３Ａの材料を軸方向で変えたも
のである。

【００２２】すなわち、加熱ローラ３の芯金３Ａは、両
端近傍（大サイズ転写紙との接触領域部Ｌ１）に熱伝導
率の高い素材３Ａ１が、中央部（小サイズ転写紙との接
触領域Ｌ２）に熱伝導率の低い素材３Ａ２がそれぞれ用
いられており、異なる熱伝導率を持つ素材３Ａ１，３Ａ
２は、互いに溶着されている。

【００２３】また、加熱ローラ３のジャーナル部３ａと
軸受６との間や同ジャーナル部３ａと駆動ギア９の間に
は、断熱ブッシュ材７がそれぞれ配設されていて、加熱
ローラ３から熱が逃げにくい構成となっている。

【００２４】このような構成によると、機器待機時或い
は立上り時における加熱ローラ３の表面温度は、同ロー
ラ３両端からの軸受６ないしはユニット側板８への熱伝
導を断熱ブッシュ材７によって遮断しているので、一定
に保たれる。

【００２５】一方、機器が作動して大サイズ転写紙の連
続コピー時となると、加熱ローラ３の表面全体即ちロー
ラ表面の軸方向の長さ（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ１）から大サイ
ズ転写紙が均一に熱を奪って行くため、加熱ローラ３表
面の温度勾配が均一に保たれる。

【００２６】また、小サイズ転写紙によって連続コピー
をした場合、従来のものにおいては、中央部、即ち小接
触領域Ｌ２にしか小サイズ転写紙は接触しないので、領
域Ｌ２部分の熱のみを奪って行くためローラ両端に位置
する大接触領域であるＬ１部位の蓄熱が異常に高温とな
ってしまったが、本実施例のように、ローラ両端の芯金
素材を熱伝導率の高い素材３Ａ１にすることで、両端に
おける蓄熱を中央部に移動させることができ、加熱ロー
ラ３表面の温度勾配を均一に保つことができる。

【００２７】図５は、第２の実施例に軸方向に長いヒー
トパイプ４を追加したものである。ヒートパイプ４は加
熱ローラ３の熱伝導率の高い部材３Ａ１と熱伝導率の低
い部材３Ａ２の両方にわたり、且つローラ３の円周方向
に沿って複数配設される。このようにヒートパイプ４を
配設することで、小サイズ転写紙の連続コピー時でもよ
り速く加熱ローラ３表面の温度勾配を均一にすることが
できる。

【００２８】このように構成した加熱ローラ３を有する
定着装置１において、小サイズ転写紙による連続コピー
時の加熱ローラ３の軸方向における表面温度勾配を図４
に示す。

【００２９】図４において、破線は図２に示す従来の
加熱ローラ表面の温度勾配、細い実線は図４に示す第
２の実施例である芯金素材に複数の熱伝導率のことなる
素材３Ａ１，３Ａ２を用いた加熱ローラ、太い実線は
図５に示す第３の実施例であるヒートパイプ４を追加し
た加熱ローラ３のそれぞれの表面温度勾配を示す。

【００３０】図４から、従来の加熱ローラに比べ、芯金
素材を異種にしてヒートパイプ４を用いた第３の実施例
が、加熱ローラ３表面の温度勾配の均一化に著しく優れ
ていることがわかる。

【００３１】次に、図６は、加熱ローラ３の芯金３Ａの
厚さを軸方向において変化させた第４の実施例を示す。

【００３２】全転写接触領域、すなわち（Ｌ１＋Ｌ２＋
Ｌ１）に渡って配設されるヒートパイプ４の周辺で、キ
セノンランプ２側に面する芯金３Ａの中央部３０Ａは、
両端部３０Ｂより厚く構成されていて、両端部３０Ｂに
おけるキセノンランプ２からの熱伝達が中央部３０Ａに
比べ緩慢となっている。また、この実施例では、軸受６
は断熱ブッシュ材を介さずに直接加熱ローラ３のジャー
ナル部３ａに配設されており、機器立上り時或いは待機
時において加熱ローラ３の熱が軸受６及び駆動歯車９に
よってユニット側板８に逃げる構成となっている。

【００３３】このような構成において、大サイズ転写紙
を連続コピーすると、加熱ローラ３端部に位置する芯金
部位３０Ｂの厚さを中央部３０Ａに比べて薄くすること
により、熱量不足箇所である加熱ローラ３の端部にキセ
ノンランプ２の熱量を速く供給することが出来る。すな
わち、芯金３Ａの厚さが同一である時に発生する加熱ロ
ーラ３の端部における熱量が不足による該ローラ端部と
接触する大サイズ転写紙の部位の定着不足を抑えること
が出来る。

【００３４】次に、小サイズ転写紙との接触領域Ｌ２で
ある加熱ローラ３の中央部に位置する芯金３０Ａの厚さ
を同芯金の両側３０Ｂに比べ厚く構成したのが図７に示
す本発明の第５の実施例である。本実施例では、駆動歯
車９、軸受６は断熱ブッシュ材７を介してジャーナル部
３ａに配設されていて、熱が逃げにくい構成となってい
る。また、キセノンランプ２の発光分布が、大接触領域
Ｌ１に位置する加熱ローラ３の両端に比べ小接触領域Ｌ
２に位置する加熱ローラの中央部における発光量が多く
なるように配光されている。

【００３５】このような構成において、加熱ローラ３端
部から逃げる熱量を断熱ブッシュ材７、７'を設けるこ
とで低減できるので、加熱ローラ３の表面温度が均一に
保持され、大サイズ転写紙を連続コピーしても端部であ
るＬ２部分と接触する大サイズ転写紙の画像定着不足を
防止でき良好な画像を得ることができる。

【００３６】また、芯金端部３０Ｂが中央部３０Ａに比
べて厚く構成されているので、キセノンランプ２からヒ
ートパイプ４への熱量到達時間を遅く出来、さらに、発
光分布を中央部より両端部側での発熱量を減らす配光に
しているので、小サイズ転写紙を連続コピーしたときで
も端部３０Ｂへの熱供給量が相対的に低いため、小サイ
ズ転写紙の連続コピーしたときでも、加熱ローラ３端部
であるＬ１領域の異常加熱を抑えることが出来るととも
に加熱ローラ３の表面温度を均一に保つことが出来る。

【００３７】なお、コストの関係から低級機種では断熱
ブッシュ材７、７'を用いないので、実施例１の構成と
なる場合が多いが、低級機種においては複写スピードは
それほど速くないため、小サイズ転写紙の連続コピー時
に問題となる加熱ローラ３端部の温度上昇は発生しな
い。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、ヒートパイプの長さを
短くして小サイズ領域と大サイズ領域の両方にわたって
配設することで、上記ヒートパイプのコストを安くし且
つ、該ヒートパイプを軸状に配設したものと同等な熱移
動能力を持たせることが出来きる。また、加熱ローラの
芯金厚さを転写紙のサイズに応じて異なる厚さとするの
で、立上り及び待機時での上記加熱ローラの表面温度を
均一化でき、大サイズ転写紙や小サイズ転写紙のコピー
時における画像の定着性を向上出来ると共にローラ端部
の温度上昇が抑えられ、加熱ローラの離形材料の摩耗を
防止でき、加熱ローラの寿命の向上につながる。

【００３９】すなわち、転写紙の大きさに関係なく加熱
ローラの表面温度を軸方向において低コストで均一に保
つことが出来るので、良好な転写画像を得ることが出来
ると共に、加熱ローラの耐久性及び離形素材の摩耗を抑
えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である定着装置の概略構
成を示す部分断面図である。

【図２】第１の実施例における加熱ローラ表面の温度勾
配特性と従来の加熱ローラの表面温度勾配を示す特性線
図である。

【図３】本発明の第２の実施例である定着装置の概略構
成を示す部分断面図である。

【図４】第２，第３の実施例における加熱ローラと従来
の加熱ローラの表面温度勾配を示す特性線図である。

【図５】本発明の第３の実施例である定着装置の概略構
成を示す部分断面図である。

【図６】本発明の第４の実施例である定着装置の概略構
成を示す部分断面図である。

【図７】本発明の第５の実施例である定着装置の概略構
成を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１定着装置２ヒータ（キセノンランプ）３加熱ローラ３Ａ芯金３Ａ１熱伝導率の高い材質３Ａ２熱伝導率の低い材質４ヒートパイプ５圧接ローラＬ１大サイズ転写紙との接触領域Ｌ２小サイズ転写紙との接触領域

フロントページの続き (72)発明者岡本潤東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者佐藤雅彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者福地豊東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒータを内蔵した加熱ローラと、この加熱
ローラに圧接した圧接ローラとからなり、上記加熱ロー
ラの内部に少なくとも１本以上のヒートパイプを有する
定着装置において、上記ヒートパイプが上記加熱ローラの端部の軸方向に対
して小サイズ転写紙との接触領域と大サイズ転写紙との
接触領域の両方に渡って配設されることを特徴とする定
着装置。
【請求項２】ヒートパイプが形状記憶合金で構成されて
大サイズ転写紙との接触領域に配設され、小サイズ転写
紙との接触領域へ伸縮可能に構成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３】ヒータを内蔵した加熱ローラと、この加熱
ローラに圧接した圧接ローラとからなり、上記加熱ロー
ラの内部に少なくとも１本以上のヒートパイプを有する
定着装置において、上記加熱ローラの軸方向全域にわたって配設されるヒー
トパイプに対して、上記加圧ローラの芯金の厚さを大サ
イズ転写紙との接触領域と小サイズ転写紙との接触領域
とで異ならしめたことを特徴とする定着装置。
【請求項４】上記加熱ローラの芯金において、小サイズ
転写紙との接触領域に位置しヒータに対面する芯金の厚
さを、大サイズ転写紙との接触領域に位置し上記ヒータ
に対面する芯金の厚さより薄くし、かつ、上記ヒータの
発光分布を上記小サイズ転写紙での接触領域の熱量を大
きく、上記大サイズ転写紙との接触領域の熱量を小さく
したことを特徴する請求項３記載の定着装置。
【請求項５】ヒータを内蔵した加熱ローラと、この加熱
ローラに圧接した圧接ローラとからなり、上記加熱ロー
ラの内部に少なくとも１本以上のヒートパイプを有する
定着装置において、上記加熱ローラにおける大サイズ転写紙との接触領域の
芯金材質を熱伝導率の高い材質で構成し、上記加熱ロー
ラにおける小サイズ転写紙との接触部位の芯金材質を熱
伝導率の低い材質で構成したことを特徴とする定着装
置。
【請求項６】少なくとも１本以上のヒートパイプを少な
くとも２種類以上の熱伝導率の異なる芯金材質に渡って
配設されることを特徴とする請求項５記載の定着装置。