JPH08314306A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱分布が均一で部品点数が少なく組み立て精度
が良く製造工程が少なく組み立てが容易で駆動用モータ
のトルク負担が少ない定着装置を提供する。 【構成】定着装置のヒータロール３０は、外管３１、絶
縁フィルム３２、螺旋状の電熱線３３、絶縁部材３４、
及び導電性の芯管３５ａ、３５ｂが円筒状に積層されて
形成される。芯管３５ａと３５ｂは内部でセパレータ３
６で分離され、他端に夫々電熱線３３の端部３３ａ及び
３３ｂが接続される。ヒータロール３０の一端には駆動
用のギア３８が固着される。給電支持軸４２は定着部フ
レーム４１の軸保持孔４１−１に挿通され、軸支部４２
−２が導電性フランジ３７の軸受用開口部３７−１に嵌
入し、給電ばね４４の付勢によりヒータロール３０を両
側から押接して回転自在に挟持し、給電ばね４４からの
給電を導電性フランジ３７、芯管３５を介して電熱線３
３に伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、複写機等に
組込まれる定着装置に係り、更に詳しくは発熱源を内包
して回転自在に支持される円筒状のヒータロールを備え
た定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プリンタや複写機には、用紙
上に印刷した文字や画像を加熱によって用紙に定着させ
るために、定着部が設けられている。

【０００３】図３は、そのような定着部の側断面図であ
る。同図に示す定着部１は、図面に垂直方向に延設され
たアルミロール２と、このアルミロール２と平行に延設
され該アルミロール２に圧接するプレスロール３とが、
夫々断熱カバー４ａ、４ｂに覆われて、特には図示しな
いプリンタ又は複写機等の装置本体後段部に配設されて
いる。アルミロール２の内部には円筒中心にハロゲンヒ
ータ５が配設されており、このハロゲンヒータ５が外部
からの給電により発熱してアルミロール２に熱を供給す
るように構成されている。アルミロール２の周面の適宜
な位置にはサーミスタ６が当接してアルミロール２周面
の温度を検出し、この検出に基づいてアルミロール２が
所定の温度に維持されている。

【０００４】図外右方にある前段部の印字部によりトナ
ー画像Ｆを転写された用紙Ｐが、図の矢印Ａに示すよう
に上記アルミロール２とプレスロール３との圧接部に搬
送されてきて、図の矢印Ｂ及びＣで示す後段方向に向け
てそれぞれ回転するアルミロール２とプレスロール３に
より挟持され、後方（図の左方）に搬出されながらトナ
ー画像Ｆを紙面に熱定着される。定着が終了してアルミ
ロール２の周面に密着する用紙Ｐは、分離爪７によりア
ルミロール２周面から分離され、排紙ロール対８により
装置本体外へ排出される。また、アルミロール２の周面
上に付着して残留するトナーはクリーナ９によって除去
される。

【０００５】図４(a) は、上記アルミロール２及びハロ
ゲンヒータ５の配設状態を示す側面図であり、同図(b)
は、そのＤ−Ｄ´断面矢視図である。この断面図には、
同図(a) では図示を省略した周囲部材を詳細に示してい
る。同図(a),(b) に示すように、アルミロール２は、定
着部のフレーム１１に配設された軸受１２ａ及び１２ｂ
に両端を挿通されて回転自在に配設され、軸方向には抜
け止めリング１３ａ及び１３ｂにより位置固定されてい
る。一方の軸受１２ｂよりも外方に突出する上記アルミ
ロール２の端部には、同軸に回転する駆動ギア１４が、
抜け止めリング１３ｃ及び嵌合爪１４−１により、アル
ミロール２に固定されている。アルミロール２は、不図
示の駆動系から駆動ギア１４に動力を伝達されて回転す
る。

【０００６】このアルミロール２の管内には、円筒中心
にハロゲンヒータ５が挿通され、両端をヒータ保持金具
１５ａ及び１５ｂによって保持されて定着部フレーム１
１に固定されている。ハロゲンヒータ５の両端からヒー
タハーネス（電極線）１６ａ及び１６ｂが引出され、先
端部を、それぞれ補助フレーム１７にビス止めされてい
る。このビス止め部に電源が接続され、これによりハロ
ゲンヒータ５が発熱する。このハロゲンヒータ５は、同
図(b) に示すように、ハロゲンガスを管内に封入する際
に必然的に形成される通称「へそ」と呼ばれる突起部５
−１を周面の一定位置に有している。

【０００７】また、ヒータロールには、上記のハロゲン
ヒータを使用せず、電熱線を用いる方式のものも実用化
されている。図５は、そのような電熱線を熱源に用いた
ヒータロールの断面図である。同図に示すように、この
電熱線式ヒータロールは、導電性の外管２１及び内管２
２と、外管２１の一端を除く全周面を覆う絶縁部材２３
とが一体に形成され、外管２１と内管２２の間には、ニ
クロム線等からなる電熱線２４が内管２２の周面に所定
の間隔で卷着されている。電熱線２４の一端２４ａは外
管２１に半田付けされ、他端２４ｂは内管２２に半田付
けされている。

【０００８】上記電熱線２４の一端２４ａが半田付けさ
れている外管２１の端部は絶縁部材２３に覆われておら
ず導電性の表面が露出している。この露出周面に一方の
給電ブラシ２５ａが摺接するように配設される。また、
電熱線２４の他端２４ｂが半田付けされている内管２２
の端部は、外管２１の端部よりも外方に突出して周面が
露出している。この露出部に他方の給電ブラシ２５ｂが
摺接するように配設される。このヒータロールは、上述
したハロゲン式ヒータロールの場合と同様に、定着部の
フレーム１１に配設された軸受１２ａ及び１２ｂに両端
を挿通されて回転自在に配設され、抜け止めリング１３
ａ及び１３ｂにより軸方向を位置固定され、一方の軸受
１２ｂよりも外方に突出する端部に固定された駆動ギア
１４により不図示の駆動系から動力を伝達されて回転す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ハロゲン式ヒータロールは、ハロゲンヒータ５がヒータ
保持金具１５ａ及び１５ｂを介して定着部フレーム１１
に位置決めされ、一方、アルミロール２は、軸受け１２
ａ及び１２ｂを介して定着部フレーム１１に直接支持さ
れるため、これらの部品の製作精度や組立工程における
組み立て精度のバラツキによって、ハロゲンヒータ５が
アルミロール２の軸中心からずれ、一方に偏って固定さ
れることがしばしばある。このように、ハロゲンヒータ
５の位置がアルミロール２の軸中心からずれると、アル
ミロール２周面への熱分布が不均等になって上述した定
着が不安定になるという問題が発生する。また、それば
かりでなく、ハロゲンヒータ５には、上述したように、
へそと称される突起部５−１があるために、この突起部
５−１が組み立ての際誤ってアルミロール２の内面に接
触して破損する虞がある。このためヒータロールの内径
を比較的大きく形成しておかなければならなくなり、定
着装置全体の小型化が阻害されるという問題があった。
また、そのように破損し易い虞があるために、組み立て
工程には細心の注意と高度の技術が要求される。このた
め作業能率の向上に支障をきたすという問題もあった。

【００１０】これに対して電熱線式ヒータロールは、筒
内に収納するものがないから設計上の環境が許す限りに
おいて小型化することが可能であるという利点を有して
いる。また、破損し易い部品がないから取り扱いが容易
であるという利点もある。

【００１１】しかしながら、電熱線式ヒータロールは、
給電ブラシ２５ａ及び２５ｂがヒータロールの外管２１
及び内管２２の周面に摺接する形態であることから、ヒ
ータロールの回転に伴なう給電ブラシ２５ａ（又は２５
ｂ）と外管２１（又は内管２２）との相対的な移動距離
が極めて大きい。即ち、ヒータロールの１回転を平面距
離に換算した場合、この距離は摺接する管の直径のおよ
そ３倍であることから解るように、摺動速度は比較的大
きい。このため摺接面において発生する雑音が大きく、
これが周辺装置、特に印字処理系の制御に悪影響を与え
るという問題を有していた。

【００１２】また 更に、上記の電熱線式ヒータロール
と前述のハロゲン式ヒータロールは両ヒータロール共に
以下に述べるような欠点を有している。即ち、ハロゲン
式ヒータロール及び電熱線式ヒータロールは、ヒータロ
ールの両端が開口しているためにヒータの発生する光や
熱が開口部から外部に放散され易くなっている。したが
ってヒータロール内部の温度がヒータの発熱に比例して
上昇しないから電力の浪費が大きいという問題を有して
いる。さらに、ヒータロールの中央部に比較して両端部
の熱量が低くなって定着が不均一になるという問題が発
生する。

【００１３】また、上記の光や熱の開口部からの漏洩
は、近傍に配設されている印字処理系の印字ヘッドに与
える影響が大きい。このため、印字ヘッドに対して遮光
部材の配設を行う必要があり、これによって組み立て部
材が増加してコストの上昇を招き、また、設計の自由度
が制約されるという問題も有していた。

【００１４】更に、組立においてヒータロールが軸受を
介して定着部のフレームに支持されるためには、軸受を
ヒータロールに位置固定するための抜け止めリング用の
嵌合溝をヒータロールの周面に切削加工しなければなら
ない。これが、部品の製造工程を増やして作業能率の向
上を阻害するという問題も有している。

【００１５】また、ヒータロールは、一方ではその外径
で軸受に支持されていて軸受との接触面積が大きく、他
方では数ｋｇの荷重でプレスロールに圧着しているから
その分だけ軸受との間に大きな応力を生じている。この
ため定着時における回転では、上記軸受けとの接触面積
が大きい分だけ軸受との間に発生する摩擦トルクが大き
くなり、このため駆動用モータが必要とするトルク負担
が大きくなり、したがって大型のモータを配設しなけれ
ばならない。このため、消費電力が大きくなるばかりで
なく、装置全体が大型化するという問題を有していた。

【００１６】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
安定した熱分布を形成し、部品点数が少なく、組み立て
精度が保証され、製造工程が減少し、組み立てが容易で
あり、さらには駆動用モータのトルク負担が軽減される
定着装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】以下に、本発明に係わる
定着装置の構成を述べる。本発明は、両端に電極部を有
する発熱源を内包すべく回転自在に支持される円筒状の
ヒータロールを備える定着装置を前提とする。

【００１８】本発明の定着装置は、上記ヒータロールの
端部に嵌合して該端部を介し上記発熱源の電極部に電気
的に導通すべく形成された嵌合部及び上記ヒータロール
の円筒中心に対応する軸受用開口部を有する導電性フラ
ンジと、該導電性フランジの軸受用開口部に挿通されて
上記ヒータロールを回転中心で支持すべく装置本体の定
着フレームに固定された導電性支持軸と、該導電性支持
軸へ電力を供給する電力供給手段とを備えて構成され
る。

【００１９】

【作用】本発明の定着装置では、導電性フランジは、嵌
合部によりヒータロールの端部に嵌合してヒータロール
の発熱源の電極部へ電気的に導通すると共に軸受用開口
部により導電性支持軸で支持される。導電性支持軸は、
導電性フランジを介してヒータロールを回転中心で装置
本体の定着フレームに支持する。電力供給手段は、導電
性支持軸及び導電性フランジを介してヒータロールの発
熱源へ電力を供給する。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、一実施例の、本体装置に組み付け前
のヒータロールの断面図である。同図に示すように、ヒ
ータロール３０は、最外周部を形成する外管３１、その
内側に絶縁フィルム３２、その内側に適宜の間隔で螺旋
状に形成された電熱線３３、その内側の絶縁部材３４、
及び最も内側の芯管３５ａと３５ｂまで順次円筒状に積
層されて形成されている。芯管３５ａと３５ｂは導電性
の部材で構成されている。

【００２１】このヒータロール３０の筒内には、セパレ
ータ３６が適宜な位置に配設される。セパレータ３６
は、やや肉厚の短い円筒形をしており、その外側中央部
には外周を巡ってリング状に突設された段差部３６−１
が形成されている。この段差部３６−１の外周が絶縁部
材３４の内周面に当接し、その段差によって形成される
絶縁部材３４とセパレータ３６との間隙に、芯管３５ａ
及び芯管３５ｂの内側の端部が夫々挿通されている。上
記の段差部３６−１は電気の絶縁に関わる安全規格で定
められている所定の間隔に対応する幅で形成されてお
り、上述の芯管３５ａと３５ｂは、その所定の間隔で軸
方向に分離されている。また、筒状に形成されているセ
パレータ３６の内腔３６−２は、ヒータロール３０内部
の熱循環の流通を妨げないために形成されている。

【００２２】このセパレータ３６によって左右に電気的
に分離されている芯管３５ａ及び３５ｂに、電熱線３３
の端部３３ａ及び３３ｂが夫々ヒータロール３０の端部
近傍において半田付け等により接続されている。これに
よって、上記芯管３５ａ及び３５ｂは、電熱線３３の電
極を形成している。

【００２３】これら心管３５ａ及び３５ｂの内径に、導
電性フランジ３７ａ及び３７ｂが外部から嵌合して配設
される。これら導電性フランジ３７ａ及び３７ｂには軸
受用開口部３７−１が形成されている。軸受用開口部３
７−１の外端部３７−２は、後述する給電支持軸の嵌入
が容易であるように末広がり状に（漏斗型に）形成され
る。

【００２４】また、ヒータロール３０の一方の至端（図
では芯管３５ｂ側の外端部）にはギア３８が固着されて
いる。図２(a) は、上記ヒータロール３０の組み付け部
分の構成を示す分解断面図である。また、同図(b),(c)
は、夫々導電性フランジの変形例及びその変形例に対応
する給電支持軸の構成を示している。

【００２５】同図(a) に示すように、ヒータロール３０
の支持機構は、定着部フレーム４１に形成される給電支
持軸保持孔４１−１、図の矢印Ｅの方向に向けて給電支
持軸保持孔４１−１に挿通される給電支持軸４２、この
給電支持軸の後端部にビス４３によって固着される給電
ばね４４により構成される。

【００２６】給電支持軸保持孔４１−１に挿通される給
電支持軸４２は、その胴部４２−１が給電支持軸保持孔
４１−１に保持されて位置固定され、軸支部４２−２が
ヒータロール３０の端部に嵌合している導電性フランジ
３７の軸受用開口部３７−１に嵌入し、給電ばね４４に
より付勢されてヒータロール３０を両側から適宜に押接
しながら挟持して回転自在に支持するように構成され
る。

【００２７】これにより、ヒータロール３０の電熱線３
３を発熱させる電力は、給電ばね４４、給電支持軸４
２、導電性フランジ３７（３７ａ及び３７ｂ）、芯管３
５（３５ａ及び３５ｂ）を介して電熱線３３に伝達され
る。この電力伝達経路における給電支持軸４２の軸支部
４２−２と導電性フランジ３７の軸受用開口部３７−１
との摺接部の径は、ヒータロール３０の外径よりも小さ
く、外径が小さいと回転周面の速度は幾何級数的に低減
するから、その分だけヒータロール３０の回転による摺
接面間の相対的移動速度が小さくなる。これにより、導
電ブラシ等がヒータロール３０の外径に摺接する場合に
比較して、導電摺接部から発生する雑音が格段に低減さ
れる。

【００２８】また、このヒータロール３０は、電熱線式
であるため、小型化が可能であり且つ取り扱いが容易で
あるという利点を失うことなく、更に次の利点も備えて
いる。即ち、ヒータロール３０は、両端が導電性フラン
ジ３７によって外気から遮封されているため赤外線や熱
が外部に放散されることがなく、ヒータロールの温度が
ヒータの発熱に略比例して上昇し、したがって電力を浪
費することなく有効に利用できる。また、同様に赤外線
や熱が端部から外部に放散されることがないのでヒータ
ロール３０の熱量が中央及び端部ともに比較的均一に形
成され安定した定着を行うことができるようになる。ま
た、赤外線や熱の開口部からの漏洩がないから近傍に配
設されている印字処理系等への影響がなく、したがって
遮光部材等の配設が不要であり、その分の部材が減少し
て製品コストが低減し、また、設計の自由度も向上す
る。

【００２９】また、定着部フレーム４１へのヒータロー
ル３０の位置固定は、給電支持軸４２によって行ってい
るから、軸受をヒータロールに位置固定するための抜け
止めリングが不用であり、したがって、その嵌合溝をヒ
ータロールの周面に切削加工する必要がなく、その分だ
け部品の製造工程が低減して作業能率が向上する。

【００３０】また、ヒータロール３０は、導電性フラン
ジ３７と給電支持軸４２との係合によって支持されてい
て、これらの摺接面は上述したように比較的小さいか
ら、ヒータロール３０の圧接による大きな荷重を加えら
れても発生する摩擦トルクが小さく、したがって駆動が
容易であり、小型の駆動用モータを使用できるという利
点がある。

【００３１】図２(b) は、導電性フランジと給電支持軸
の他の構成例を示している。同図に示す導電性フランジ
４５は、軸受用開口部が前後に抜けておらず開口の反対
側が半球状の凹面からなる底面４５−１を形成してい
る。上記軸受用開口部にはボール４６が挿入されて、こ
のボール４６が底面４５−１に係合する。

【００３２】給電支持軸４７の軸支部４７−１の先端
も、半球状の凹面４７−２を形成しており、この半球状
の凹面４７−２が、導電性フランジ４５の軸受用開口部
内においてボール４６と係合する。このように、導電性
フランジ４５と給電支持軸４７は、ボール４６を介して
転がり摩擦によって係合するため、これにより、ヒータ
ロール３０の回転駆動トルクが、より一層軽減される。

【００３３】また、図２(c) は、更に導電性フランジと
給電支持軸の他の構成例を示している。同図に示す導電
性フランジ４８も、軸受用開口部の後部は抜けていな
い。この後部は、平らな底面４８−１を形成している。
一方、これに対する給電支持軸には同図(a) に示した給
電支持軸４２が用いられる。給電支持軸４２の軸支部４
２−２は、導電性フランジ４８の軸受用開口部に嵌入し
て、これを支持すると共に、軸支部４２−２の鋭角に突
出する先端が、導電性フランジ４８の上記平らな底面４
８−１の中心に当接する。この当接は点当接であり、ま
た導電性フランジ４８の軸中心に当接しているからヒー
タロール３０の回転によっても移動はなく、したがっ
て、この当接点から安定した電力の供給を行うことがで
きる。即ち、雑音を発生することが殆どない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導電性フランジによってヒータロールの内部を外気から
遮蔽するのでヒータロールに比較的均一な熱分布が得ら
れ、従って、安定した定着結果を得ることができる。ま
た、導電性フランジによってヒータロール側の軸中心部
に回転支持部を形成するので、軸支部との摺接面が小さ
くなる分だけ回転時の摩擦が軽減され、従って、回転駆
動トルクの小さい小型のモータを使用することができ
る。また、ヒータロールの回転支持部がそのまま給電経
路を形成するので、回転系と給電系との位置決めの調整
が不用となり、従って、組み立て作業が容易になって作
業の能率が向上する。また、支持機能と給電機能を兼用
にした分だけ部品点数が減少し、したがって、製品コス
トが低減する。また、同様に部品点数が少ない分、組み
立て精度が向上し且つ製造工程が減少し、この点におい
ても作業の能率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の本体装置に組み付け前のヒータロー
ルの断面図である。

【図２】(a) はヒータロールの組み付け部分の構成を示
す分解断面図、(b),(c) は夫々導電性フランジの変形例
及びその変形例に対応する給電支持軸の構成を示す図で
ある。

【図３】従来のハロゲンヒータを用いた定着部の側断面
図である。

【図４】(a) は従来のアルミロール及びハロゲンヒータ
の配設状態を示す側面図、(b)はそのＤ−Ｄ´断面矢視
図である。

【図５】従来の電熱線を熱源に用いたヒータロールの断
面図である。

【符号の説明】

１ 定着部 ２ アルミロール ３ プレスロール ４ａ、４ｂ 断熱カバー ５ ハロゲンヒータ ５−１ 突起部 ６ サーミスタ ７ 分離爪 ８ 排紙ロール対 ９ クリーナ Ｆ トナー画像 Ｐ 用紙 １１ 定着部フレーム １２ａ、１２ｂ 軸受 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ 抜け止めリング １４ 駆動ギア １４−１ 嵌合爪 １５ａ、１５ｂ ヒータ保持金具 １６ａ、１６ｂ ヒータハーネス（電極線） １７ 補助フレーム ２１ 外管 ２２ 内管 ２３ 絶縁部材 ２４ 電熱線 ２４ａ、２４ｂ 電熱線端部 ２５ａ、２５ｂ 給電ブラシ ３０ ヒータロール ３１ 外管 ３２ 絶縁フィルム ３３ 電熱線 ３４ 絶縁部材 ３５（３５ａ、３５ｂ） 芯管 ３６ セパレータ ３６−１ 段差部 ３６−２ 内腔 ３７（３７ａ、３７ｂ） 導電性フランジ ３７−１ 軸受用開口部 ３７−２ 外端部 ３８ ギア ４１ 定着部フレーム ４１−１ 支持軸保持孔 ４２ 給電支持軸 ４２−１ 胴部 ４２−２ 軸支部 ４３ ビス ４４ 給電ばね ４５ 導電性フランジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に電極部を有する発熱源を内包すべ
   く回転自在に支持される円筒状のヒータロールを備える
   定着装置において、 前記ヒータロールの端部に嵌合して該端部を介し前記発
   熱源の電極部に電気的に導通すべく形成された嵌合部及
   び前記ヒータロールの円筒中心に対応する軸受用開口部
   を有する導電性フランジと、 該導電性フランジの軸受用開口に挿通されて前記ヒータ
   ロールを回転中心で支持すべく装置本体の定着フレーム
   に固定された導電性支持軸と、 該導電性支持軸へ電力を供給する電力供給手段と、 を備えたことを特徴とする定着装置。