JPH10133503A - 加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、端部温度上昇を抑制して、端部に
おける定着異常（ホットオフセット）及び搬送異常を防
止すると共に、過昇温による信頼性低下を防止すること
ができる加熱定着装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 定着ローラ１０に圧接して配置されてい
る加圧ローラ２０は、芯金２２上に弾性層２４が被覆さ
れており、この弾性層２４の表面層内部に加圧ローラ２
０の軸方向と同一方向に延びる高熱伝導性の金属細線２
６が弾性層２４の円周に沿って等間隔に複数本埋設され
ている。従って、幅狭の印刷用紙を通紙する際、加圧ロ
ーラ２０の中央部においては印刷用紙を通じて放熱され
端部においては放熱は行われなくとも、弾性層２４の表
面層内部に埋設されている複数本の高熱伝導性の金属細
線２６による熱伝導があるため、端部の熱は中央部に伝
達され、軸方向の温度分布は加圧ローラ２０の全周囲に
わたって均一化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式装置、
複写機、ファクシミリ等に使用される加熱定着装置に係
り、特に省電力化のために基体の熱容量が小さい加熱定
着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の環境規制や環境保護意識の高まり
等から、各種の電子写真装置にも省エネルギー型の装置
が要求されている。そしてその一つとして、不使用時に
定着ヒータのスイッチがオフとなり、使用時以外には定
着部を加熱しない電子写真装置がある。しかし、このよ
うな不使用時の定着ヒータオフの省エネルギー型電子写
真装置においては、使用時における迅速な定着部の昇温
が求められる。そのため、例えばセンサにより使用者の
接近などを関知して、定着ヒータの昇温を開始する技術
なども提案されているが、定着部の昇温自体の迅速化を
実現するためには、次のような工夫がなされている。例
えば金属基体内部からハロゲンヒータで加熱する方式に
おいては、定着部の迅速な昇温の要求を満たすために、
肉厚を１ｍｍ以下にする基体の薄肉化が行われている。

【０００３】また、もう一つの手段としては、発熱層を
有する直接加熱方式の定着ローラがある。この場合も、
上記の場合と同様に基体の薄肉化を組み合わせることに
よって更に迅速な昇温が達成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように迅速に昇温する定着ローラにおいては、いづれも
端部温度上昇という技術課題を抱えている。この端部温
度上昇とは、電子写真装置の最大通紙幅、例えばＡ３サ
イズの縦幅に対して、より小さい幅、例えばＢ５サイズ
の縦幅の印刷用紙を連続して通紙した場合に、中央部に
おいては印刷用紙による熱の消費分だけヒータから熱が
供給されて一定の範囲の温度が保持されるが、両端部に
おいては印刷用紙による熱の消費がないため、熱が加圧
ローラと定着ローラに蓄積して温度が上昇する現象のこ
とである。

【０００５】そしてこの端部温度上昇によって軸受け部
材の耐熱寿命が低下する他、端部温度上昇直後に大きな
幅の印刷用紙を通紙した場合に、設定温度よりも高温と
なっている端部における定着異常（ホットオフセット）
及び搬送異常が発生する。従って、端部温度上昇は小さ
ければ小さいほど無駄な熱が発生せず、定着ユニットの
寿命も延びるという利点がある。

【０００６】この端部温度上昇を抑える方法として、以
下のような方法が考えられる。 （１） 通常は加圧ローラの表面にゴムを用いている
が、このゴムの代わりに例えば高熱伝導性の金属を用い
る。これにより、加圧ローラの軸方向の温度分布を均一
化することが可能になるため、端部温度上昇を低減する
ことができる。しかし、この場合には、弾性体であるゴ
ムと異なり金属は剛性体であるため、加圧ローラが変形
しなくなる。このため、ニップが形成されず、トナーの
固着に必要な熱と圧力を加える時間が短くなり、定着不
良が発生するという問題が生じる。

【０００７】（２） 加圧ローラ内部に、高熱伝導性粒
子を分散させる。これにより、加圧ローラの軸方向の温
度分布を均一化することが可能になるため、端部温度上
昇を低減することができる。しかし、この粒子分散の場
合には、高熱伝導性粒子自体が軸方向で完全に接触しな
いため、軸方向の温度分布均一化の効果は低くなり、十
分に端部温度上昇を低減することができない。また、軸
方向の温度分布均一化の効果を高めようとして粒子同士
が接触する程に粒子密度を高くすると、加圧ローラの弾
性層の剛性が高くなるため、加圧ローラが変形しにくく
なり、上記（１）の場合と同様の現象によってニップが
形成されず、定着不良が発生するという問題が生じる。

【０００８】そこで本発明は、上記問題点を鑑みてなさ
れたものであり、端部温度上昇を抑制して、端部におけ
る定着異常（ホットオフセット）及び搬送異常を防止す
ると共に、過昇温による信頼性低下を防止することがで
きる加熱定着装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明に係る加熱定着装置により解決される。即ち、請求項
１に係る加熱定着装置は、加熱された円筒状の定着ロー
ラに弾性体を表面に被覆した回転自在な加圧ローラを圧
接し、これらの定着ローラ及び加圧ローラを回転しなが
ら印刷用紙を挟持して、この印刷用紙にトナーを融着す
る加熱定着装置において、加圧ローラの弾性体表面層内
部に、加圧ローラの軸方向と同一方向に延びる高熱伝導
性の細線が埋設されていることを特徴とする。

【００１０】このように請求項１に係る加熱定着装置に
おいては、加圧ローラの弾性体表面層内部にその軸方向
と同一方向に延びる高熱伝導性の細線が埋設されている
ことにより、幅狭の印刷用紙が通紙される際に、中央部
においてのみ印刷用紙を通して放熱され端部からは放熱
されなかったとしても、加圧ローラの弾性層に埋設され
ている高熱伝導性の細線による熱伝導によって端部の熱
は中央部に伝達され、軸方向の温度分布が均一化される
ため、端部温度上昇を低減することができる。従って、
軸受け部材の耐熱寿命の低下や、端部温度上昇直後に大
きな幅の印刷用紙を通紙した場合に設定温度より高温と
なっている端部における定着異常（ホットオフセット）
及び搬送異常の発生を防止することができる。

【００１１】また、請求項２に係る加熱定着装置は、上
記請求項１記載の加熱定着装置において、前記細線が金
属からなることを特徴とする。

【００１２】このように請求項２に係る加熱定着装置に
おいては、高熱伝導性の細線として金属細線を用いるこ
とにより、幅狭の印刷用紙が通紙される際に、中央部に
おいてのみ印刷用紙を通して放熱され端部からは放熱さ
れなかったとしても、加圧ローラの弾性層に埋設されて
いる高熱伝導性の金属細線による熱伝導によって端部の
熱は中央部に伝達され、軸方向の温度分布が均一化され
るため、端部温度上昇を低減することができる。なお、
この金属細線は剛性体であるが、その埋設方向が加圧ロ
ーラの軸方向と同一方向であるため、定着ローラの弾性
体の変形を殆ど阻害することなく、弾性体層が変形する
ことができ、従って確実なニップ幅を得ることができ
る。

【００１３】また、請求項３に係る加熱定着装置は、上
記請求項１に係る加熱定着装置において、前記細線が中
空であり、この中空をなす細線内を蓄熱性の流体物が流
れることを特徴とする。

【００１４】このように請求項３に係る加熱定着装置に
おいては、加圧ローラの弾性体表面層内部にその軸方向
と同一方向に延びる中空細線内を蓄熱性の流体物が流れ
ることにより、幅狭の印刷用紙が通紙される際に、中央
部においてのみ印刷用紙を通して放熱され端部からは放
熱されなかったとしても、中空細線内の蓄熱性の流体物
の流動によって端部の熱は中央部に伝達され、軸方向の
温度分布が均一化されるため、端部温度上昇を低減する
ことができる。なお、中空細線内を流れる蓄熱性の流体
物としては、例えば蓄熱性の気体、液体、又は粉体等の
流体物がある。

【００１５】また、請求項４に係る加熱定着装置は、上
記請求項２又は３に係る加熱定着装置において、前記細
線が加圧ローラの軸方向と同一方向に複数本埋設されて
いることを特徴とする。

【００１６】このように請求項４に係る加熱定着装置に
おいては、加圧ローラの弾性体表面層内部にその軸方向
と同一方向に延びる高熱伝導性の細線が複数本あること
により、軸方向の温度分布を加圧ローラの全周囲にわた
って均一化することが可能になるため、端部温度上昇を
より迅速かつ効果的に低減することができる。

【００１７】また、請求項５に係る加熱定着装置は、上
記請求項３に係る加熱定着装置において、前記中空細線
が加圧ローラの軸方向と同一方向に複数本埋設されてい
ると共にこれらの中空細線の端部が接続されて１本の流
路を形成し、この１本の流路をなす中空細線内を蓄熱性
の流体物が循環することを特徴とする。

【００１８】このように請求項５に係る加熱定着装置に
おいては、加圧ローラの弾性体表面層内部にその軸方向
と同一方向に延びつつ蛇行して１本の流路をなする中空
細線内を蓄熱性の流体物が循環することにより、中空細
線内の蓄熱性の流体物の循環によって端部の熱は中央部
に伝達され、軸方向の温度分布を加圧ローラの全周囲に
わたって均一化することが可能になるため、端部温度上
昇をより迅速かつ効果的に低減することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態に係
る加熱定着装置を示す要部断面図であり、図２はその加
圧ローラの軸方向断面図である。定着ローラ１０は、ア
ルミニウム等からなる中空芯金１２上に、テフロン等か
らなる離型層１４が被覆されている。そして中空芯金１
２内には、図示はしないが、定着ローラ１０を加熱する
ための棒状のハロゲンヒータ等の発熱体が挿入されてい
る。

【００２０】加圧ローラ２０は、定着ローラ１０に圧接
して配置されており、鉄、アルミニウム等からなる芯金
２２上に、シリコーンスポンジゴム等からなる弾性層２
４が被覆されている。そしてこの弾性層２４の表面層内
部に、加圧ローラ２０の軸方向と同一方向に延びる銅、
アルミニウム等からなる高熱伝導性の金属細線２６が弾
性層２４の円周に沿って等間隔に複数本埋設されている
点に本実施形態の特徴がある。

【００２１】このように構成された定着ローラ１０及び
加圧ローラ２０を回転しながら、図１中に矢印で示すよ
うに、これら定着ローラ１０と加圧ローラ２０との間に
印刷用紙を通紙して、この印刷用紙にトナーを融着す
る。この印刷用紙を通紙する際、この印刷用紙が定着ロ
ーラ１０及び加圧ローラ２０の最大通紙幅より幅狭の印
刷用紙である場合に、加圧ローラ２０の中央部において
は印刷用紙を通じて放熱され、通紙されない端部におい
ては印刷用紙による放熱は行われない。

【００２２】しかし、本実施形態においては、加圧ロー
ラ２０の弾性層２４の表面層内部にその円周に沿って等
間隔に埋設されている複数本の高熱伝導性の金属細線２
６による熱伝導があるため、端部の熱は中央部に伝達さ
れ、軸方向の温度分布は加圧ローラ２０の全周囲にわた
って均一化され、端部温度上昇を抑制することができ
る。従って、端部における定着異常（ホットオフセソ
ト）及び搬送異常を防止することができる。

【００２３】また、加圧ローラ２０の弾性層２４の表面
層内部に埋設されている高熱伝導性の金属細線２６は剛
性体ではあるが、加圧ローラ２０の軸方向と同一方向に
延びており、且つ弾性層２４の円周に沿って等間隔に複
数本埋設されているため、弾性層２４が法線方向につぶ
れることを阻害せず、低加圧力であっても定着ローラ２
０との接触部に充分なニップを形成することができる。
従って、加熱加圧不足による定着不良が発生するという
問題は生じない。

【００２４】なお、上記第１の実施形態においては、高
熱伝導性の金属細線２６が弾性層２４の円周に沿って１
層だけ埋設されているが、これに限定されることなく、
２層以上であっても構わない。従って、中央部と端部と
の放熱効率が大きく異なる場合には、高熱伝導性の金属
細線２６を多層構造に埋設して熱伝導を高め、放熱効率
の差が小さい場合には、ニップ幅を大きく確保するため
に１層構造に埋設するなどの使い分けをすることが可能
である。

【００２５】（第２の実施形態）図３は本発明の第２の
実施形態に係る加熱定着装置を示す要部断面図であり、
図４はその加圧ローラの中空細線を埋設した弾性層を接
線方向に展開した展開図である。なお、上記図１に示す
加熱定着装置と同一の要素には同一の符号を付して説明
を省略する。定着ローラ１０は、上記第１の実施形態の
場合と同様の構造をとり、中空芯金１２上に離型層１４
が被覆され、その中空芯金１２内には加熱のための棒状
のハロゲンヒータ等の発熱体が挿入されている。

【００２６】加圧ローラ３０は、上記第１の実施形態の
場合と同様に、定着ローラ１０に圧接して配置されてお
り、芯金２２上に弾性層２４が被覆されている。そして
この弾性層２４の表面層内部に、加圧ローラ３０の軸方
向と同一方向に延びる中空細線３２が弾性層２４の円周
に沿って等間隔に複数本埋設されていると共にこれらの
中空細線の端部が接続されて１本の流路を形成している
点に、またこのように加圧ローラ３０の軸方向と同一方
向に延びつつ蛇行して１本の流路をなす中空細線３２内
を、例えば弾性層２４内部、芯金２２内部、又は加圧ロ
ーラ３０の外側に設置した小型ポンプ等の循環装置（図
示せず）により、蓄熱性の気体、液体、粉体等の流体物
（図示せず）が循環するようになっている点に本実施形
態の特徴がある。

【００２７】このように構成された定着ローラ１０及び
加圧ローラ３０を回転しながら、図４中に矢印で示すよ
うに、これら定着ローラ１０と加圧ローラ３０との間に
印刷用紙を通紙して、この印刷用紙にトナーを融着す
る。この印刷用紙を通紙する際、この印刷用紙が定着ロ
ーラ１０及び加圧ローラ３０の最大通紙幅より幅狭の印
刷用紙である場合に、加圧ローラ３０の中央部において
は印刷用紙を通じて放熱され、通紙されない端部におい
ては印刷用紙による放熱は行われない。しかし、本実施
形態においては、加圧ローラ３０の弾性層２４の表面層
内部にその円周に沿って等間隔に埋設されて軸方向と同
一方向に延びつつ蛇行して１本の流路をなす中空細線３
２内を蓄熱性の流体物が循環するため、端部の熱は中央
部に伝達され、軸方向の温度分布は加圧ローラ３０の全
周囲にわたって均一化され、端部温度上昇を抑制するこ
とができる。従って、上記第１の実施形態の場合と同様
に、端部における定着異常（ホットオフセソト）及び搬
送異常を防止することができる。

【００２８】なお、上記第１及び第２の実施形態におい
ては、定着ローラ１０の金属基体内部からハロゲンヒー
タ等の発熱体により加熱する方式について説明したが、
この方式に限定されるものではなく、例えば直接加熱方
式についても本実施形態を適用することが可能なことは
いうまでもない。この場合には、定着ローラの中空芯金
の外面又は内面に発熱層が形成されている。

【００２９】

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明に係
る加熱定着装置によれば、次のような効果を奏すること
ができる。即ち、請求項１に係る加熱定着装置によれ
ば、加圧ローラの弾性体表面層内部にその軸方向と同一
方向に延びる高熱伝導性の細線が埋設されていることに
より、幅狭の印刷用紙が通紙されても、加圧ローラの弾
性層に埋設されている高熱伝導性の細線による熱伝導に
よって端部の熱は中央部に伝達されるため、軸方向の温
度分布が均一化され、端部温度上昇を低減することがで
きる。従って、軸受け部材の耐熱寿命の低下や、端部温
度上昇直後に大きな幅の印刷用紙を通紙した場合に設定
温度より高温となっている端部における定着異常（ホッ
トオフセット）及び搬送異常の発生を防止することがで
きる。

【００３０】また、請求項２に係る加熱定着装置によれ
ば、高熱伝導性の細線として金属細線を用いることによ
り、上記請求項１に係る加熱定着装置と同様の効果を奏
すると共に、この金属細線が剛性体であっても、その埋
設方向が加圧ローラの軸方向であることにより、定着ロ
ーラの弾性体層が変形することを阻害しないため、定着
ローラとの接触部に充分なニップを形成することができ
る。従って、加熱加圧不足による定着不良の発生を防止
することができる。

【００３１】また、請求項３に係る加熱定着装置によれ
ば、加圧ローラの弾性体表面層内部にその軸方向と同一
方向に延びる中空細線内を蓄熱性の流体物が流れること
により、幅狭の印刷用紙が通紙されても、中空細線内の
蓄熱性の流体物の流動によって端部の熱は中央部に伝達
されるため、軸方向の温度分布が均一化され、端部温度
上昇を低減することができる。従って、軸受け部材の耐
熱寿命の低下や、端部温度上昇直後に大きな幅の印刷用
紙を通紙した場合に設定温度より高温となっている端部
における定着異常（ホットオフセット）及び搬送異常の
発生を防止することができる。

【００３２】また、請求項４に係る加熱定着装置によれ
ば、加圧ローラの弾性体表面層内部にその軸方向と同一
方向に延びる高熱伝導性の細線が複数本あることによ
り、軸方向の温度分布が加圧ローラの全周囲にわたって
均一化されるため、上記請求項２又は３に係る加熱定着
装置の場合よりも迅速かつ効果的に端部温度上昇を低減
することができる。

【００３３】また、請求項５に係る加熱定着装置によれ
ば、中空細線が加圧ローラの軸方向と同一方向に複数本
埋設されていると共にこれらの中空細線の端部が接続さ
れて１本の流路を形成し、この軸方向と同一方向に延び
つつ蛇行して１本の流路をなする中空細線内を蓄熱性の
流体物が循環することにより、中空細線内の蓄熱性の流
体物の循環によって端部の熱は中央部に伝達され、軸方
向の温度分布が加圧ローラの全周囲にわたって均一化さ
れるため、上記請求項３に係る加熱定着装置の場合より
も迅速かつ効果的に端部温度上昇を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る加熱定着装置を
示す要部断面図である。

【図２】図１の加圧ローラの軸方向断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る加熱定着装置を
示す要部断面図である。

【図４】図３の加圧ローラの中空細線を埋設した弾性層
を接線方向に展開した展開図である。

【符号の説明】

１０ 定着ローラ １２ 中空芯金 １４ 離型層 ２０ 加圧ローラ ２２ 芯金 ２４ 弾性層 ２６ 金属細線 ３０ 加圧ローラ ３２ 中空細線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱された円筒状の定着ローラに弾性体
   を表面に被覆した回転自在な加圧ローラを圧接し、前記
   定着ローラ及び前記加圧ローラを回転しながら印刷用紙
   を挟持し、前記印刷用紙にトナーを融着する加熱定着装
   置において、 前記加圧ローラの弾性体表面層内部に、前記加圧ローラ
   の軸方向と同一方向に延びる高熱伝導性の細線が埋設さ
   れていることを特徴とする加熱定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の加熱定着装置において、 前記細線が、金属からなることを特徴とする加熱定着装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の加熱定着装置において、 前記細線が、中空であり、前記中空をなす細線内を蓄熱
   性の流体物が流れることを特徴とする加熱定着装置。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の加熱定着装置に
   おいて、 前記細線が、前記加圧ローラの軸方向と同一方向に複数
   本埋設されていることを特徴とする加熱定着装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の加熱定着装置において、 前記細線が前記加圧ローラの軸方向と同一方向に複数本
   埋設されていると共に前記細線の端部が接続されて１本
   の流路を形成し、前記１本の流路をなす細線内を蓄熱性
   の流体物が循環することを特徴とする加熱定着装置。