JPH07140827A - 定着器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紙面全体にわたって均一な定着品質を得るこ
と。 【構成】 加熱ローラの基体部の外周には、主にアルミ
等の金属の導電体で形成された電極層１３が形成されて
いる。電極層１３表面には、多数の接点１４が形成され
ている。この接点１４は、それぞれが電極層１３とは電
気的に接続されている。接点１４は、加熱ローラの加熱
域全面に渡って配設されるが、加熱ローラの両端部側ほ
ど粗に、中央部寄りほど密に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式のプリン
ターやコピー機などの印刷装置においてトナーを用紙に
定着させるために備えられる定着器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式のプリンターや
コピー機などには、トナーを用紙に定着させるために、
加熱ローラを備えた定着器が設けられている。この加熱
ローラとしては、ステンレス等で形成した中空円筒状の
ローラの内部にハロゲンヒータを配置して、ローラ全体
を一定温度に加熱する様にしたものが公知であった。ま
た、後述の実施例で採用したように、ニップ部でのみ発
熱可能とした本願出願人の提案による加熱ローラもあ
る。

【０００３】ところで、図１２（ａ）に示すように、ク
ラウン形状の加熱ローラ１０１と通常のプレッシャロー
ラ１０３とを用い、同図（ｂ）に示すような、両端で幅
広となるニップ部１０５を形成するようにしたものがあ
った。これは、ニップ部に用紙を挟み込んだ際に、用紙
を両端部分でしっかりと挟んで用紙の中央部分に張力を
与えて、用紙のしわを防止するためのものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このタ
イプの定着器では、用紙のニップ部に挟まれている時間
は、中央部よりも両端部寄りの方で長くなる。この結
果、用紙の両端部寄りの方が加熱ローラ１０１から大量
に熱を受け取り、用紙の中央と両端とでトナーの定着具
合いに差ができる恐れがあった。

【０００５】特に、上記先願に係るニップ部でのみ発熱
する加熱ローラでは、加熱ローラの両端部での発熱時間
が中央部よりも長くなるため、両端部の方が高温となっ
て、上述のような定着むらが余計に助長される恐れがあ
った。そこで、本発明においては、クラウン形状のニッ
プ部が形成される定着器において、紙面全体にわたって
均一な定着品質が得られ、特に、先の提案における加熱
ローラでも均一で良好な定着品質を得ることを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
になされた本発明は、請求項１に記載の通り、トナーを
用紙に定着させるため、前記用紙を加熱する加熱ローラ
と、該加熱ローラとの間に形成されるニップ部に前記用
紙を挟み込むプレッシャローラとを備え、前記加熱ロー
ラ又は前記プレッシャローラのいずれかが、中央部より
も両端部で径が太くなるクラウン形状にされた定着器に
おいて、前記ニップ部の表面温度が、両端部よりも中央
部で高温となるようにする温度調整手段を備えたことを
特徴とする。

【０００７】また、請求項２に記載の通り、前記加熱ロ
ーラは、ローラ本体の外周に設けられた電極層と、該電
極層から外へ向かって凸設された多数の接点と、前記電
極層の外周に、弾性支持部材を介して前記接点から浮い
た状態に配設された薄肉抵抗層と、該薄肉抵抗層の表面
に形成された第２の電極層とを有し、プレッシャローラ
とのニップの形成に伴う前記弾性支持部材の弾性変形に
よって前記接点の一部と前記薄肉抵抗層とを接触させて
ニップ部でのみ発熱可能に構成し、前記温度調整手段
は、前記接点を前記加熱ローラの両端部よりも中央部に
密に配置するか、前記薄肉抵抗層を前記加熱ローラの両
端部よりも中央部で薄く形成するかのいずれか一方の構
成または両方の構成からなることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１記載の定着器によれば、温度
調整手段によってニップ部の表面温度が、両端部よりも
中央部で高温となるようにされる。したがって、クラウ
ン形状のニップ部が形成された場合に、両端部では低温
で長時間、中央部では高温で短時間の加熱がなされる。
この結果、ニップ領域の両端部と中央部とで、用紙が受
け取る熱量に差がなくなり、トナーの定着具合いが均一
になる。

【０００９】また、請求項２記載の定着器によれば、加
熱ローラとプレッシャローラとがニップを形成すると、
それに伴って弾性支持部材が弾性変形して接点の一部と
薄肉抵抗層とが接触し、抵抗層に通電することによって
ニップ部でのみ発熱する。ここで、温度調整手段とし
て、接点を加熱ローラの両端部よりも中央部に密に配置
する構成を備える場合、中央部における発熱箇所が両端
部より増え、中央部の方が高温になる。また、薄肉抵抗
層を加熱ローラの両端部よりも中央部で薄く形成する構
成を備える場合、中央部における抵抗値が小となるた
め、やはり中央部の方が高温になる。したがって、これ
らの手段のいずれか一方または両方を備えれば、ニップ
領域の両端部と中央部とで、用紙が受け取る熱量に差が
なくなり、トナーの定着具合いが均一になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の定着器を備えた電
子写真方式のプリンターＰの断面図である。このプリン
ターＰは、レーザーによる露光を行うレーザープリンタ
ーである。まず、図１に基づいてこのプリンターＰの構
成を簡単に説明する。

【００１１】このプリンターＰは、用紙が積載収納され
た給紙カセット部Ａと、一枚ずつ用紙を吸入可能な手差
し給紙部Ｂと、給紙カセット部Ａもしくは手差し給紙部
Ｂから吸入した用紙を搬送する用紙搬送部Ｃと、ドラム
型電子写真感光体，帯電器，現像器，除電器等を備え、
搬送された用紙にトナー像を転写する電子写真プロセス
部Ｄと、加熱ローラ，プレッシャローラ等を備え、熱に
よってトナー像を用紙に定着させる熱定着部Ｅと、トナ
ー像の定着した用紙を本体上部の受け皿に搬送する用紙
排出部Ｆとを、本体筐体Ｇ内に収めてなる。本発明の定
着器は、このプリンターＰの熱定着部Ｅにおいて、熱に
よってトナー像を用紙に定着させると共に、熱定着部Ｅ
において用紙を搬送する役割をも担っている。

【００１２】図２は、上述の熱定着部Ｅに配置された定
着器１の拡大断面図である。定着器１は、トナーの融解
に必要な熱を発生する加熱ローラ１０と、金属軸の回り
に耐熱性のシリコンゴム等を設けて構成され、加熱ロー
ラ１０に押し付けられてニップ部を形成するプレッシャ
ローラ２０と、装置外部に用紙を排出する排出ローラ３
０，３２と、用紙を所定の位置に案内する用紙ガイド４
０，４２と、加熱ローラ１０及びプレッシャローラ２０
を覆うカバー５０などを備える。

【００１３】次に、本発明の特徴的な構成を備えた加熱
ローラ１０について説明する。本実施例では、図３
（ａ）に示すように、加熱ローラ１０がクラウン形状に
されている。すなわち、加熱ローラ１０の外形形状は、
両端部１０ａ，１０ｃの径が太くされ、中央部１０ｂの
径が細くされている。加熱ローラ１０を、このようなク
ラウン形状としてあるのは、プレッシャローラ２０を押
し付けた際に、同図（ｂ）に斜線部として表したような
クラウン形状のニップ部を形成し、ニップ部を通される
用紙にしわが発生するのを防止するためである。

【００１４】この加熱ローラ１０は、図４に断面図で示
すとおり、アルミ等の熱伝導率の高い物質で構成された
支持部１１の外周に基体部１２を形成してある。この基
体部１２は、ゴム或いは樹脂等の、弾性のある絶縁性の
材質で形成されている。アルミ等でできた支持部１１
は、その両端を、図示しない軸受けにて回転可能に支持
されている。

【００１５】基体部１２の外周には、主にアルミ等の金
属の導電体で形成された電極層１３が形成されている。
電極層１３表面には、図５（ｃ）に示されるように、多
数の接点１４が形成されている。この接点１４は、それ
ぞれが電極層１３とは電気的に接続されている。接点１
４は、先端部が高温かつ高圧力条件下にさらされるた
め、本実施例の場合、耐熱性さらには対摩耗性の良いタ
ングステン等の材料で構成し、それを電極層１３上に接
合してある。また、接点１４は、加熱ローラ１０の加熱
域全面に渡って配設されるが、図６に示すように、加熱
ローラ１０の両端部側ほど粗に、中央部寄りほど密に形
成されている。なお、本実施例では、接点１４は電極層
１３上に接合してあるが、元々、電極層１３と一体に形
成されていても構わない。また、本実施例では、接点１
４は円柱状の形状で構成されているが、立方柱或いは半
球状の形状など色々な形状が考えられる。

【００１６】電極層１３の外周には、図５（ａ）に示す
ように、絶縁性のある弾性体等で構成された弾性層１５
が接着されている。弾性層１５には、図５（ｂ）に示す
ように、前述の接点１４に対応する部分に、上下に貫通
した穴１５ａが形成されている。ここで、接点１４の高
さは、弾性層１５の厚みよりも低く形成されている。し
たがって、弾性層１５に外力が加わっていないときに
は、接点１４は弾性層１５内に埋没した状態となり、弾
性層１５が圧縮変形されると、接点１４の頂点が弾性層
１５の表面に露出する。

【００１７】弾性層１５の表面には、図４に示した通
り、さらに、薄肉の抵抗層１６が配置されている。この
抵抗層１６は、本実施例では２０マイクロメートル程度
の厚さで、ポリカーボネートフィルムにカーボンを分散
させた材料で構成されている。これにより、抵抗層１６
は所定の体積抵抗値を有するよう調整されている。

【００１８】また、抵抗層１６の外側表面には第２の電
極層１７が配置されている。本実施例の場合、第２の電
極層１７は、抵抗層１６の外側表面にアルミ等を真空蒸
着して形成されている。同蒸着層は１０００オングスト
ロームから０．２ミリメートルの厚みに構成されてい
る。

【００１９】第２の電極層１７の表面には、さらに、ト
ナー定着時に加熱ローラ１０へトナーが融着してしまう
のを防止するため、四フッ化エチレン等の材料を塗布し
て構成された融着防止層１８が形成されている。なお、
前述の支持部１１、基体部１２、電極層１３、弾性層１
５、抵抗層１６、第２の電極層１７及び融着防止層１８
のそれぞれの接触面の間は、適切な接着剤、蒸着、ある
いは強固な機械力など、適当な方法にて接合されてい
る。

【００２０】以上のように構成された加熱ローラ１０
は、図７に示すとおり、左側端部付近で、前述した第２
の電極層１７の表面が加熱ローラ１０表面に露出するよ
うに構成されている。すなわち、この部分には融着防止
層１８は形成されていない。そして、この露出した第２
の電極層１７の表面に、給電用のターミナル６０が当接
されている。

【００２１】一方、加熱ローラ１０の右側端部には、電
極層１３の方の表面がローラ表面に露出するように構成
されている。すなわち、右端部分には、弾性層１５、抵
抗層１６、第２の電極層１７並びに融着防止層１８は構
成されていない。そして、この露出した電極層１３の表
面にも、給電用のターミナル６２が当接されている。

【００２２】これらターミナル６０，６２は、電源に接
続されている。この電源によって所定の電流がターミナ
ル６２より加熱ローラ１０に供給される。ターミナル６
０は電源のグランド側に接続される。次に、本実施例の
定着器１によって、熱定着が行われる様子について説明
する。

【００２３】定着器１では、図２に示したように、プレ
ッシャローラ２０が加熱ローラ１０に押し付けられてい
る。これにより、加熱ローラ１０とプレッシャローラ２
０の接触部には定着に適当な面積と圧力を有するニップ
部が形成される。本実施例では、先に図３（ａ）に示し
た通り、加熱ローラ１０がクラウン形状にされているた
め、ニップ部の形状が、同図（ｂ）に表したようなクラ
ウン形状になる。トナーを付着された用紙は、このクラ
ウン形状のニップ部に送り込まれる。

【００２４】ニップ部では、図８に示すとおり、主に弾
性層１５の部分が弾性変形して圧縮される。このとき、
抵抗層１６、第２の電極層１７並びに融着防止層１８
は、いずれも薄く形成されているので、弾性層１５の圧
縮に伴って変形する。ここで、弾性層１５が変形してい
ない場合、すなわちニップ部以外の部分では、図９
（ａ）に示すとおり、接点１４は抵抗層１６に接触して
おらず、接点１４と抵抗層１６との間には電流が流れな
い。したがって、この状態では抵抗層１６は発熱しな
い。

【００２５】一方、ニップ部では、図９（ｂ）に示すと
おり、弾性層１５が圧縮されて、接点１４と抵抗層１６
とが接触して電気的に接続される。こうして接点１４と
抵抗層１６とが接触すると、電流は接点１４を通って抵
抗層１６に流れ、さらに第２の電極層１７に至り、グラ
ンド側に流される。このとき抵抗層１６は発熱し、抵抗
層１６の発熱によって生じた熱は、抵抗層１６から第２
の電極層１７及び融着防止層１８を介してニップ部に挟
まれた用紙に伝達される。そして、この熱がトナーの融
解に供せられ、用紙にトナー画像が定着する。

【００２６】ここで、図１１に示したように、ニップ部
の形状は、中心部の幅が最も狭く、外側になるほど広く
なり、左右の端部の幅が最も広くなっている。実施例の
加熱ローラ１０はニップ部でのみ発熱するので、もし仮
に接点１４の配置密度が加熱ローラ１０全体について均
等にされていると、加熱ローラ１０の発熱量は両端部の
方が中心部よりも大きくなる。しかし、本実施例では、
図６に示したように、接点１４の配置密度が、加熱ロー
ラ１０の中心部で密に両端部で粗に形成してあるため、
発熱領域の単位面積あたりの発熱量が、加熱ローラ１０
の中心部で大きく両端側ほど小さくなる。したがって、
ニップ部の表面温度が、両端部よりも中央部で高温とな
る。このようなニップ部に一定速度で用紙が通される
と、用紙の両端部は中央部よりも長い間ニップ部に挟ま
れるが、両端部での発熱量が抑えられているので、用紙
が受け取る発熱量を、用紙の全域にわたってほぼ一定に
保つことができる。

【００２７】以上説明した通り、実施例の定着器１によ
れば、用紙に対して、両端部では低温で長時間、中央部
では高温で短時間の加熱がなされ、ニップ領域の両端部
と中央部とで用紙が受け取る熱量に差がなくなり、トナ
ーの定着具合いが用紙の全域で均一になる。

【００２８】加えて、トナーの融解に供せられる熱は、
抵抗層１６から第２の電極層１７及び融着防止層１８を
介して用紙に伝達される。第２の電極層１７及び融着防
止層１８は極めて薄い層で形成されているので、これら
第２の電極層１７と融着防止層１８の熱抵抗は極めて小
さくすることができ、抵抗層１６で発生した熱を非常に
効率よく加熱ローラ１０の表面に伝えることが可能とな
る。また、加熱ローラ１０は、プレッシャローラ２０に
よって加圧されたニップ部付近でしか発熱しない。した
がって、加熱ローラ１０の近傍にある他の部材に与える
熱的な影響を極めて小さくすることができる。さらに、
実施例では、加熱ローラ１０からの無駄な放熱がなく、
予め加熱しておく必要もないため、消費電力が少なく、
電源投入後直ちに使用することも可能となる。

【００２９】次に、別の実施例について説明する。先の
実施例では、接点１４の配置密度を変えることによっ
て、加熱ローラ１０の発熱量が両端側ほど抑えられるよ
うに構成したが、本実施例では、図１０に示すとおり、
抵抗層１６の厚みを連続的に変化させてある。すなわ
ち、抵抗層１６の厚みが、加熱ローラ１０の中央部で最
も薄く両端部ほど厚くなっている。

【００３０】このように抵抗層１６を構成することによ
って、接点１４と第２の電極層１７との間に所定の電圧
がかかった場合、中央部での抵抗値が小さくなって発熱
量も大きくなる。また、両端部にゆくほど抵抗値が大き
くなって発熱量も小さくなる。したがって、この場合、
接点１４を均一な配置密度で形成しておいても、ニップ
部の表面温度は、両端部よりも中央部で高温となる。こ
の結果、先の実施例と同様に、用紙の全域にわたって均
一な定着がなされる。

【００３１】なお、抵抗層１６の厚みを変えると共に、
接点１４の配置密度をも変えて、発熱量を調整しても構
わない。以上本発明の実施例を説明したが、本発明はこ
れに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内の種
々なる態様を採用することができる。

【００３２】例えば、実施例では、加熱ローラ１０をク
ラウン形状にしたが、プレッシャーローラの方をクラウ
ン形状にしてもよい。この場合も、実施例の如くニップ
部の表面温度の分布を変えることによって均一な定着が
なされる。また、実施例では、ニップ部でのみ発熱する
加熱ローラ１０を示したが、周知のハロゲンヒータ式の
加熱ローラに本発明を適用してもよい。この場合、温度
調整手段としては、例えば、図１１（ａ）の加熱ローラ
７１のように、両端部にファン７３からダクト７５で風
を導いて冷却したり、図１１（ｂ）の加熱ローラ８１の
ように、金属円筒の肉厚を中央部で厚く両端部で薄くし
て両端部で冷めやすくしたり、また、図１１（ｃ）の加
熱ローラ９１のように、内蔵したヒータ９３が主に中央
部で発熱する構成にしたりしても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、クラウン形
状の加熱ローラを用いた場合でも、用紙の全体について
均一に加熱され、トナーの定着品質にむらができない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例としての定着器を備えるレーザープリ
ンターの概略断面図である。

【図２】 実施例の定着器の拡大断面図である。

【図３】 （ａ）は実施例の加熱ローラ及びプレッシャ
ローラを示す正面図、（ｂ）はニップ部を斜線部として
表したプレッシャローラの平面図である。

【図４】 実施例の加熱ローラの断面図である。

【図５】 実施例の加熱ローラの接点および弾性層の部
分を示す斜視図である。

【図６】 実施例の接点の配置密度を示す説明図であ
る。

【図７】 実施例の加熱ローラと電源との接続状態を示
す斜視図である。

【図８】 実施例の加熱ローラとプレッシャローラとで
ニップを形成した状態の断面図である。

【図９】 実施例の加熱ローラの接点と抵抗層との接触
状態を示す部分断面図で、（ａ）はニップが形成されて
いない場合、（ｂ）はニップが形成された場合を表す。

【図１０】 別の実施例における抵抗層を示す断面図で
ある。

【図１１】 （ａ），（ｂ），（ｃ）共に、それぞれ別
の変形例を示す説明図である。

【図１２】 （ａ）はクラウン形状の加熱ローラ及びプ
レッシャローラを示す正面図、（ｂ）は両者によって形
成されるニップ部を斜線部で表したプレッシャローラの
平面図である。

【符号の説明】

Ｐ・・・プリンター、Ａ・・・給紙カセット部、Ｂ・・
・手差し給紙部、Ｃ・・・用紙搬送部、Ｄ・・・電子写
真プロセス部、Ｅ・・・熱定着部、Ｆ・・・用紙排出
部、１・・・定着器、１０・・・加熱ローラ、１１・・
・支持部、１２・・・基体部、１３・・・電極層、１４
・・・接点、１５・・・弾性層、１５ａ・・・穴、１６
・・・抵抗層、１７・・・第２の電極層、１８・・・融
着防止層、２０・・・プレッシャローラ、３０，３２・
・・排出ローラ、４０，４２・・・用紙ガイド、５０・
・・カバー、６０，６２・・・ターミナル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナーを用紙に定着させるため、前記用
   紙を加熱する加熱ローラと、該加熱ローラとの間に形成
   されるニップ部に前記用紙を挟み込むプレッシャローラ
   とを備え、前記加熱ローラ又は前記プレッシャローラの
   いずれかが、中央部よりも両端部で径が太くなるクラウ
   ン形状にされた定着器において、 前記ニップ部の表面温度が、両端部よりも中央部で高温
   となるようにする温度調整手段を備えたことを特徴とす
   る定着器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の定着器において、 前記加熱ローラは、ローラ本体の外周に設けられた電極
   層と、該電極層から外へ向かって凸設された多数の接点
   と、前記電極層の外周に、弾性支持部材を介して前記接
   点から浮いた状態に配設された薄肉抵抗層と、該薄肉抵
   抗層の表面に形成された第２の電極層とを有し、プレッ
   シャローラとのニップの形成に伴う前記弾性支持部材の
   弾性変形によって前記接点の一部と前記薄肉抵抗層とを
   接触させてニップ部でのみ発熱可能に構成し、 前記温度調整手段は、前記接点を前記加熱ローラの両端
   部よりも中央部に密に配置するか、前記薄肉抵抗層を前
   記加熱ローラの両端部よりも中央部で薄く形成するかの
   いずれか一方の構成または両方の構成からなることを特
   徴とする定着器。