JPH0944018A - 加熱定着器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】立ち上がり時間を短縮し、構成を簡単になすと
ともに、加熱定着器の熱効率を向上させる。 【解決手段】円筒状基体２に電力印加によって発熱する
発熱体３を一体的に形成した定着ローラ１と、該定着ロ
ーラ１に圧接する加圧ローラ１０とから成り、定着ロー
ラ１と加圧ローラ１０との間にトナー像を有する記録材
を通過させるとともに前記発熱体３の熱によって記録材
にトナーを定着させる加熱定着器であって、前記定着ロ
ーラ１の少なくとも一端に該定着ローラ１を回動させる
導電性のギア６ａ、６ｂを取着させるとともに、該ギア
６ａ、６ｂを介して前記発熱体３を外部電源９に電気的
に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を利
用した複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装
置に組み込まれるトナー定着用の加熱定着器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置の加熱定着器は、例
えば図５（ａ）に示す如く、定着ローラ１１と加圧ロー
ラ１２とを互いに圧接させた状態でそれぞれ回転可能に
支持するとともに、前記定着ローラ１１の中空部に発熱
体としてのハロゲンランプ１３を定着ローラ１１の内周
面と非接触の状態で配置した構造を有しており、前記ハ
ロゲンランプ１３に外部電源からの電力を印加し、輻射
熱を発生させるとともに、該発生した輻射熱によって定
着ローラ１１を内側から加熱し、定着ローラ１１の外表
面がトナーを加熱溶融し得る所定の温度となったところ
で、加圧ローラ１２との間にトナー像１４が転写された
記録材１５を搬送し、記録材１５にトナー１４を定着さ
せることによって加熱定着器として機能する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の加熱定着器においては、発熱体としてのハロゲンラ
ンプ１３が定着ローラ１１に非接触の状態で配置されて
おり、定着ローラ１１はハロゲンランプ１３の輻射熱に
よって加熱されることから、ハロゲンランプ１３より発
生した熱の多くは定着ローラ１１の温度上昇に寄与する
ことなく空気中に拡散されてしまい、その結果、ハロゲ
ンランプ１３に電力を印加してから定着ローラ１１が使
用可能な温度となるまでに要する時間（立ち上がり時
間）が長くなるとともに、ハロゲンランプ１３の消費電
力が極めて大となり、加熱定着器の熱効率が悪いという
欠点を有している。

【０００４】またこのように多くの熱が空気中に拡散さ
れてしまうと、該拡散した熱によって画像形成装置全体
が温められることとなり、その結果、画像形成装置内に
ＬＥＤヘッド等が組み込まれている場合にはＬＥＤ素子
の発光出力が低下してしまったり、或いは、画像形成装
置を構成する各部品がそれぞれの熱膨張係数に応じて膨
張し、画像形成装置内の各部品間に位置ずれが生じる等
の欠点が誘発される。そこで上記欠点を解消するため
に、図５（ｂ）に示す如く、板状のセラミックヒータ２
１を加圧ローラ１２に対向させて配置するとともに、こ
の両者間に耐熱性樹脂から成るフィルム２２を介在さ
せ、該フィルム２２をトナー像２４が転写された記録材
２３と共にセラミックヒータ２１上に搬送することによ
って、セラミックヒータ２１の発する熱をフィルム２２
を介して記録材２３上のトナー２４に伝導させるように
した加熱定着器が提案されており、かかる定着器によれ
ば、セラミックヒータ２１とトナー２４との間には耐熱
性樹脂から成るフィルム２２が介在されているだけであ
るため、図５（ａ）に示した加熱定着器に比しセラミッ
クヒータ２１の発した熱を短時間でトナー２４に伝導さ
せることができ、また加熱定着器の熱効率も向上され
る。

【０００５】しかしながらこの加熱定着器は、耐熱性樹
脂製のフィルム２２が比較的高価で、しかもセラミック
ヒータ２１との摺接によってフィルム２２が容易に摩耗
されてしまうことから、フィルム２２を比較的短時間で
新しいものと交換しなければならず、またフィルム２２
をセラミックヒータ２１上に順次送り込むために複数の
ローラ２５等が別途必要になり、加熱定着器が大型化、
複雑化するという欠点を有している。

【０００６】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑みて案出されたも
ので、その目的は立ち上がり時間が短縮され、かつ構成
が簡単な熱効率に優れた加熱定着器を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の加熱定着器は、
円筒状基体に電力印加によって発熱する発熱体を一体的
に形成した定着ローラと、該定着ローラに圧接する加圧
ローラとから成り、定着ローラと加圧ローラとの間にト
ナー像を有する記録材を通過させるとともに前記発熱体
の熱によって記録材にトナーを定着させる加熱定着器で
あって、前記定着ローラは、その少なくとも一端に定着
ローラを回動させる導電性のギアが取着されており、且
つ、該ギアを介して前記発熱体が外部電源に電気的に接
続されていることを特徴とする。

【０００８】また本発明の加熱定着器は、前記ギアがヘ
リカルギアであることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１０】図１は本発明の加熱定着器の一実施例を示
す断面図、図２は図１の加熱定着器をＡ方向から見た平
面図、図３は図１のＢ部拡大図であり、１は定着ロー
ラ、２は円筒状基体、３は発熱体としての抵抗体層、４
ａ、４ｂは一対の電極層、６ａは第１ギア、６ｂは第２
ギア、７ａ、７ｂは伝達部材、８ａ、８ｂはベアリング
部材、９は電源、１０は加圧ローラである。

【００１１】前記定着ローラ１は、円筒状基体２の外周
面に絶縁層２ａ、抵抗体層３、保護層５を順次被着させ
るとともに、前記抵抗体層３の両端に一対の電極層４
ａ、４ｂを接続し、該各電極層４ａ、４ｂに第１ギア６
ａ、第２ギア６ｂをそれぞれ接続することによって円筒
状基体２と発熱体としての抵抗体層３とを一体的に設け
た構造を有している。

【００１２】前記円筒状基体２はアルミニウム、鉄等の
金属やアルミナセラミックス等のセラミック材料により
形成されており、例えば円筒状基体２をアルミニウムに
より形成する場合、アルミニウムのインゴット（塊）を
従来周知の金属加工法を採用し所定形状と成すことによ
って製作される。

【００１３】また前記円筒状基体２の外周面に被着され
る絶縁層２ａは有機金属ポリマーやガラス等から成って
おり、円筒状基体２が金属等の導電性材料から成ってい
る場合に円筒状基体２と後述する抵抗体層３等とを電気
的に絶縁する作用を為す。更に前記絶縁層２ａ上に被着
される抵抗体層３は、例えば酸化ルテニウム、Ａｇ−Ｐ
ｄ：Ｎｉ−Ｃｒ合金等の電気抵抗材料から成っており、
それ自体が所定の電気抵抗値を有しているため、一対の
電極層４ａ、４ｂを介して電源９からの電力が印加され
ると、ジュール発熱を起こし、定着ローラ１をトナーの
定着に必要な所定の温度となす作用を為す。

【００１４】また更に前記抵抗層３の両端に接続されて
いる一対の電極層４は、アルミニウム等の導電材料から
成っており、前記抵抗体層３をジュール発熱させるため
の所定の電力を印加する作用を為す。

【００１５】更にまた前記保護層５はＰＦＡ、ＰＴＦＥ
等のフッ素樹脂、或いは、ガラス等の無機物から成って
おり、例えば、３０〜４０μｍの厚みに形成される。

【００１６】前記保護層５は、抵抗体層３を大気中に含
まれている水分の接触による酸化腐食から保護するとと
もに、定着ローラ１の表面にトナーが付着するのを有効
に防止する作用を為す。

【００１７】尚、前記絶縁層２ａ、抵抗体層３、一対の
電極層４ａ、４ｂ及び保護層５は、従来周知のスパッタ
リング法、真空蒸着法等によって円筒状基体２の外周面
上にそれぞれ所定の厚みをもって順次被着される。

【００１８】前記抵抗体層３、一対の電極層４ａ、４ｂ
等を有する定着ローラ１はまた、その両端の電極層４
ａ、４ｂが被着されている箇所に第１ギア６ａ及び第２
ギア６ｂを取着させている。

【００１９】前記第１ギア６ａ及び第２ギア６ｂは、導
電性及び耐摩耗性を有する材料、例えば鉄やＳＵＳ等に
よって形成されており、前記一対の電極層４ａ、４ｂと
後述する伝達部材７ａ、７ｂとを電気的に接続して電源
９からの電力を第１ギア６ａ及び第２ギア６ｂを介して
抵抗体層３に印加するとともに、定着ローラ１と伝達部
材７ａ、７ｂとを機械的に接続して伝達部材７ａ、７ｂ
からの駆動力を定着ローラ１に伝達させ定着ローラ１を
回動させる作用を為す。

【００２０】このように、定着ローラ１の円筒状基体２
と発熱体としての抵抗体層３とを一体的に設け、該定着
ローラ１の両端に前記抵抗体層３に電気的に接続される
導電性の第１ギア６ａ、第２ギア６ｂを取着させたこと
から、使用時に高温となる定着ローラ１に対して耐熱性
樹脂から成る高価なフィルムや電力供給用の摺接子等を
摺接させる必要が一切なくなり、これによって加熱定着
器を構成する部品の摩耗を少なくするとともに、耐熱性
樹脂から成るフィルムを支持、搬送するための特別な機
構等が不要となる。従って加熱定着器を部品交換の少な
い耐久性に優れたものとして長期間にわたり使用に供さ
れるようになすとともに、安価かつ小型の簡単な構成の
ものになすことができる。

【００２１】また上述した本実施例の定着ローラ１は、
発熱体としての抵抗体層４が円筒状基体２に一体的に取
着されており、抵抗体層３とトナーとの間には厚みの厚
い空気層等は介在されていないことから、抵抗体層３か
らトナーへの熱伝導が良好となり、抵抗体層３の発する
熱の多くをトナーの定着に寄与させることができるよう
になる。この結果、定着ローラ１の温度を小さな電力で
所定の温度となすことができ、加熱定着器の熱効率が向
上されるとともに、定着ローラ１の立ち上がり時間を短
縮することが可能となる。

【００２２】更に本実施例の定着ローラ１は、上述した
ように、抵抗体層３とトナーとの間に厚みの厚い空気層
等が介在されていないことから、空気中に拡散されてし
まう熱量は少なく、画像形成装置全体が定着ローラ１の
発する熱によって過度に温められるのが有効に防止され
る。この結果、画像形成装置内にＬＥＤヘッド等が組み
込まれている場合であってもＬＥＤ素子の発光出力を一
定に維持することができ、また画像形成装置内の各部品
間に位置ずれ等が発生するのを有効に防止することがで
きる。

【００２３】尚、前記第１ギア６ａ及び第２ギア６ｂ
は、鉄等の導電性及び耐摩耗性を有する材料を従来周知
の金属加工法を採用し所定形状と成すことによって製作
され、しかる後、所定形状としたギアを導電性接着材等
を用いて定着ローラ１の電極層４に接着固定することに
よって定着ローラ１の両端に取着される。

【００２４】かかる定着ローラ１はその両端部に配置さ
れるフランジ（不図示）によって挟持され、これによっ
て画像形成装置内の所定位置に回転可能な状態で保持さ
れている。ただし前記フランジが金属等の導電性材料か
ら成っている場合、電源９からの電流がフランジを介し
て画像形成装置内の他の部品等に流れることがないよう
に、一対の電極層４ａ、４ｂ、第１ギア６ａ、第２ギア
６ｂとフランジとを電気的に絶縁する必要がある。

【００２５】また前記定着ローラ１の第１ギア６ａ、第
２ギア６ｂに接続されている伝達部材７ａ、７ｂは、前
述した第１ギア６ａ及び第２ギア６ｂと同様の導電性を
有した材料から成っており、第１ギア６ａ及び第２ギア
６ｂに歯合し得るギア部Ｇとこのギア部Ｇの軸の中心に
取り付けられたシャフト部Ｓとから成っている。

【００２６】前記伝達部材７ａ、７ｂはギア部Ｇで第１
ギア６ａ、第２ギア６ｂに歯合されるとともにシャフト
部Ｓでベアリング部材８ａ、８ｂで軸受けされており、
モータ（不図示）等の駆動手段によって回転されるよう
になっている。

【００２７】前記伝達部材７ａ、７ｂは、第１ギア６
ａ、第２ギア６ｂとベアリング部材８ａ、８ｂを電気的
に接続するとともに、前述した駆動手段からの駆動力を
第１ギア６ａ、第２ギア６ｂに伝達させる作用を為す。
尚、この場合、伝達部材７ａ、７ｂと駆動手段とを機械
的に接続するベルトやギア等の伝達手段は絶縁物により
形成することが好ましく、これによって電源９からの電
力が伝達部材７ａ、７ｂ等を介して駆動手段等の他の機
構や他の部品等に印加されるのを有効に防止することが
できる。

【００２８】また前記伝達部材７ａ、７ｂのシャフト部
Ｇを軸受けするベアリング部材８ａ、８ｂは、耐衝撃
性、耐摩耗性に優れた金属材料、例えば高炭素鋼や錫−
鉛系のホワイトメタル等から成っており、ベアリング部
材８ａは電源９に接続され、ベアリング部材８ｂはＧＮ
Ｄに接地されている。

【００２９】また一方、前記定着ローラ１の下方には、
加圧ローラ１０が定着ローラ１に圧接された状態で配置
されており、この両者間にトナー像が転写された記録材
を通過させることによってトナーを加熱溶融させ記録材
に定着させるようになっている。

【００３０】かくして上述した加熱定着器は、定着ロー
ラ１の抵抗体層３に電源９からの電力を印加して抵抗体
層３を所定温度にジュール発熱させるとともに、定着ロ
ーラ１と加圧ローラ１０との間にトナー像が転写された
記録材を搬送し、記録材にトナーを定着させることによ
って加熱定着器として機能する。

【００３１】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能であり、例えば、上記実施例にお
いては第１ギア６ａ、第２ギア６ａ、伝達部材７ａ、７
ｂのギア部分Ｇを平歯車としたが、これに代えて、図４
に示すように、第１ギア６ａ’、第２ギア（不図示）、
伝達部材７ａ’のギア部分Ｇをヘリカルギアとしても良
く、この場合、上記実施例と同様の効果を奏することに
加え、第１ギア６ａ’及び第２ギアと、伝達部材７ａ’
との接触面積が大きくなるため、両者の電気的接続、及
び機械的接続がより確実なものとなり、大きな振動や火
花の発生等が有効に防止されて加熱定着器の信頼性が著
しく向上される。従って第１ギア６ａ’、第２ギア、伝
達部材７ａ’のギア部分Ｇ等をヘリカルギアとすること
が好ましい。

【００３２】また上記実施例においては、円筒状基体２
の外周面側に発熱体としての抵抗体層３を取着してこれ
らを一体的に形成したが、これに代えて、円筒状基体２
の内周面側にハロゲンランプやシート状発熱体や塗料型
発熱体等の発熱体を密着させた状態で両者を一体的に形
成するようにしても良く、このような場合であっても定
着ローラの端部に発熱体に電気的に接続される導電性の
ギアが取着されている限り、上記実施例と同様の効果を
奏する。

【００３３】更に上記実施例においては、発熱体に電気
的に接続される導電性の第１ギア６ａ、第２ギア６ｂを
一対の電極層４ａ、４ｂが配置されている定着ローラの
両端にそれぞれ設けたが、これに代えて、一対の電極層
を共に定着ローラの一端側に導出し、該定着ローラの一
端側で第１ギア及び第２ギアに接続するようにしても良
く、この場合も上記実施例と同様の効果を奏する。

【００３４】また更に上記実施例の加熱定着器におい
て、導電性を有した第１ギア６ａ、第２ギア６ｂ、伝達
部材７ａ、７ｂ等の周囲に絶縁性のカバーを設けるよう
にしても良く、この場合、他の部品等が前述した導電性
のギアに接触して他の部品等に電流が流れることはない
ため、感電事故等の発生を防止することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の加熱定着器によれば、使用時に
高温となる定着ローラに対して耐熱性樹脂から成る高価
なフィルムや電力供給用の摺接子等を摺接させる必要が
一切なくなり、これによって加熱定着器を構成する部品
の摩耗を少なくするとともに、耐熱性樹脂から成るフィ
ルムを支持、搬送するための特別な機構等が不要とな
る。従って加熱定着器を部品交換の少ない耐久性に優れ
たものとして長期間にわたり使用に供されるようになす
とともに、安価で、簡単な構成になすことが可能とな
る。

【００３６】また本発明の加熱定着器によれば、定着ロ
ーラの発熱体が円筒状基体に一体的に取着されており、
発熱体とトナーとの間には厚みの厚い空気層等は存在し
ていないことから、発熱体からトナーへの熱伝導が良好
で、発熱体の発する熱の多くをトナーの定着に寄与させ
ることができるようになる。この結果、定着ローラの温
度を小さな電力で所定の温度として加熱定着器の熱効率
を向上させるとともに、定着ローラの温度を短時間でト
ナーの定着に必要な温度として立ち上がり時間を短縮す
ることが可能となる。

【００３７】更に本発明の加熱定着器によれば、発熱体
とトナーとの間に厚みの厚い空気層等が介在されないこ
とから、空気中に拡散される熱量は少なく、定着ローラ
の発する熱によって画像形成装置全体が過度に温められ
るのが有効に防止される。この結果、画像形成装置内に
ＬＥＤヘッド等が組み込まれている場合であってもＬＥ
Ｄ素子の発光出力を一定に維持することができ、また画
像形成装置内の各部品間に位置ずれ等が発生するのを有
効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加熱定着器の一実施例を示す断面図で
ある。

【図２】図１の加熱定着器をＡ方向から見た平面図であ
る。

【図３】図１のＢ部拡大図である。

【図４】本発明の加熱定着器の他の実施例を示す斜視図
である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は従来の加熱定着器を示す概
略図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・定着ローラ ２・・・・・・・円筒状基体 ３・・・・・・・抵抗体層 ４ａ、４ｂ・・・一対の電極層 ６ａ・・・・・・第１ギア ６ｂ・・・・・・第２ギア ７ａ、７ｂ・・・伝達部材 ８ａ、８ｂ・・・ベアリング部材 ９・・・・・・・電源 １０・・・・・・加圧ロール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状基体に電力印加によって発熱する発
   熱体を一体的に形成した定着ローラと、該定着ローラに
   圧接する加圧ローラとから成り、定着ローラと加圧ロー
   ラとの間にトナー像を有する記録材を通過させるととも
   に前記発熱体の熱によって記録材にトナーを定着させる
   加熱定着器であって、 前記定着ローラは、その少なくとも一端に定着ローラを
   回動させる導電性のギアが取着されており、且つ、該ギ
   アを介して前記発熱体が外部電源に電気的に接続されて
   いることを特徴とする加熱定着器。
2. 【請求項２】前記ギアがヘリカルギアであることを特徴
   とする請求項１に記載の加熱定着器。