JPH103224A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱ローラの径が小さくても定着温度を上げ
ずに定着を行える。 【解決手段】 定着装置１の加熱ローラ１１の外周面に
は、複数個のスプロケット２０が等間隔で設けてある。
加熱ローラ１１の径よりも小さい径の第１のローラ１９
は、加熱ローラ１１よりも用紙搬送方向下流に備えられ
ている。一方の縁側に複数の穴１８ａが等間隔で形成さ
れた第１のベルト１８は、穴１８ａにスプロケット２０
が挿入され加熱ローラ１１と第１のローラ１９とに巻き
架けられる。加圧ローラ１３は第１のベルト１８を介し
て加熱ローラ１１を押圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー画像が転写
された用紙を加熱及び加圧してトナー画像を用紙に定着
する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、定着装置は、例えば加熱ローラと
これに圧接する加圧ローラとを有しているものがある。
このような定着装置では、トナー画像が転写された用紙
が加熱ローラと加圧ローラとの間に搬送されると、両ロ
ーラはこの用紙を加熱及び加圧しながら搬送して、トナ
ー画像を用紙に定着させていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】定着装置の定着性を左
右するものは、用紙に与える熱量と加熱ローラと加圧ロ
ーラとのニップ量である。最近では、印字の高速化や、
この様な定着装置を備えた印刷装置等の小型化が進んで
おり、短時間で定着動作を行わせる必要があった。従っ
てトナーを短時間で溶融するために、加熱ローラに与え
る定着温度を高くする、また加圧ローラの加熱ローラへ
の圧接力を高める等の方法を行っていた。

【０００４】しかしながら、従来の定着装置にあって
は、加熱ローラに与える定着温度を上昇させると、印刷
装置自体の耐熱性を上げる必要があった。さらに、印刷
装置内部の温度が上昇するので、トナーを収容した現像
器内の温度も上昇し、この結果、トナーの品質にも悪影
響が及ぶおそれがあった。また、ニップ量については、
装置の小型化に伴い加熱ローラの径も小さくなるので、
ニップ量増加は構造的に困難であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明が講じた解決手段は、トナー画像が転写され
た用紙を加熱ローラ及び加圧ローラにより加熱及び加圧
しながら搬送してトナー画像を用紙に定着する定着装置
において、加熱ローラの回転中心線と平行に回転中心線
が位置するローラと、ローラ及び加熱ローラに巻き架け
られ、加熱ローラの熱が伝達されるベルトと、ベルトを
介して加熱ローラと圧接し、ベルトと共に用紙を挟持搬
送する加圧ローラとを備えたものである。

【０００６】上述の解決手段によれば、加熱ローラに熱
を与えると、この熱はベルトに伝わる。トナー画像が転
写された用紙がベルトと加圧ローラとの間に搬送される
と、加熱ローラからベルトに伝わった熱が用紙に伝わ
り、また加圧ローラが用紙をベルトに押し付け、これに
よりトナーが溶融する。ベルトの移動及び加圧ローラの
回転により用紙は搬送され、用紙はベルトを通過するま
でベルトから熱を与えられる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面に共通す
る要素には同一の符号を付す。図１は本発明に係る第１
の実施の形態の定着装置を示す概略斜視図であり、図２
は第１の実施の形態の定着装置に備えた加熱ローラの回
転中心線に対し端部を鉛直方向に切断したときの拡大断
面図である。

【０００８】定着装置１は回転可能な加熱ローラ１１、
第１のローラ１９、第１のベルト１８、及び第１のベル
ト１８を介して加熱ローラ１１を押圧する加圧ローラ１
３を備えている。

【０００９】加熱ローラ１１はアルミ製で、薄肉の中空
となっており、内部の中心部に加熱ローラ１１を加熱す
るハロゲンランプ１２を有している。加熱ローラ１１の
一端の外周面には、ギア１７が固定されており、図示せ
ぬモータの回転力を伝達されて回転する。また、加熱ロ
ーラ１１の他端の外周面には、図２に示すように複数個
の突部２０（スプロケット２０）が等間隔で設けてあ
る。

【００１０】なお、加熱ローラ１１の表面温度は図示せ
ぬサーミスタ等により所定温度に制御されている。

【００１１】第１のローラ１９は加熱ローラ１１よりも
用紙搬送方向（矢印Ａ方向）下流に装置フレーム１ａに
軸支されて回転自在に備えられている。第１のローラ１
９の回転中心線（図示せず）は加熱ローラ１１の回転中
心線（図示せず）と平行になっている。第１のローラ１
９の径は加熱ローラ１１の径よりも小さく設定され、加
熱ローラ１１よりも熱容量が小さくなっている。

【００１２】第１のベルト１８は加熱ローラ１１と第１
のローラ１９とに巻き架けられている。第１のベルト１
８は金属若しくはゴム等により形成され、その外周面は
フッ素樹脂でコーティングされており用紙１５に定着し
たトナーが第１のベルト１８に貼り付いて取れなくなっ
てしまうことを防ぐ。また第１のベルト１８は厚さは約
５０［μｍ］としている。この第１のベルト１８の一方
の縁側には、複数の穴１８ａ（図１参照）が等間隔で形
成されている。

【００１３】これら穴１８ａの大きさは、前述したスプ
ロケット２０よりも大きく、夫々の穴１８ａの間隔はス
プロケット２０の形成間隔と同じになっている。そし
て、第１のベルト１８を加熱ローラ１１及び第１のロー
ラ１９に巻き架ける際、スプロケット２０を穴１８ａに
挿入させて装着する（図２参照）。

【００１４】なお、スプロケット２０の先端は、第１の
ベルト１８の外周面から突出しない高さで、且つ加熱ロ
ーラ１１の回転力を第１のベルト１８に伝達できる高さ
となっている。また穴１８ａは、スプロケット２０が第
１のベルト１８の外周面から突出しない高さであれば、
貫通させずに凹形状としてもよい。この場合、加熱ロー
ラ１１の熱が均一に第１のベルト１８に伝達できれば穴
の形成位置は端部に限られない。

【００１５】加圧ローラ１３はゴム等の弾性部材で形成
され、加熱ローラ１１に対向して備えられる。また、加
圧ローラ１３の回転中心は加熱ローラ１１の回転中心を
通る鉛直線上に位置し、装置フレーム１ａに回転自在に
軸支されている。加圧ローラ１３の両端にはスプリング
１４が取り付けられ、これらスプリング１４により加圧
ローラ１３は第１のベルト１８を介して加熱ローラ１１
を押圧する。

【００１６】次に、第１の実施の形態の定着動作を同じ
く図１及び図２を用いて説明する。

【００１７】先ず、定着装置１を内蔵した図示せぬ装置
（本実施の形態では印刷装置とする）の電源を投入する
と、ハロゲンランプ１２が点灯し、これにより加熱ロー
ラ１１が加熱される。加熱ローラ１１はサーミスタによ
り温度制御が行われ、第１のベルト１８はハロゲンラン
プ１２により加熱ローラ１１を通して加熱され、制御さ
れた設定温度となる。加熱ローラ１１、及び第１のベル
ト１８の加熱ローラ１１との接触部分が設定温度に達す
ると、モータが回転を開始する。モータの回転力はギア
１７に伝達され、ギア１７は反時計方向（矢印Ｂ方向）
に回転する。

【００１８】ギア１７の回転により加熱ローラ１１も同
方向に回転し、さらに加熱ローラ１１のスプロケット２
０により第１のベルト１８は矢印Ｃ方向へ移動する。こ
のとき、第１のローラ１９は、第１のローラ１９の表面
と第１のベルト１８との摩擦により、矢印Ｂ方向に連れ
回りする。

【００１９】また第１のベルト１８が移動することによ
り、スプリング１４で第１のベルト１８に押圧されてい
る加圧ローラ１３が、第１のベルト１８との摩擦により
矢印Ｄ方向に連れ回りする。

【００２０】以上の状態で、サーミスタにより温度制御
が行われてハロゲンランプ１２は点滅を繰り返し、各ロ
ーラ１１、１３、１９は回転し、第１のベルト１８は設
定温度を保って移動する。

【００２１】印刷装置に接続された図示せぬパソコン等
により印刷データが送出されると印刷動作が開始され、
未定着のトナー画像１６が転写された用紙１５は図示せ
ぬ搬送手段により定着装置１に搬送される。用紙が第１
のベルト１８と加圧ローラ１３との間に送られると、設
定温度に制御されている第１のベルト１８から熱を受け
る。同時に加圧ローラ１３により押圧力を受け、トナー
画像は溶融して用紙１５に浸透し定着する。

【００２２】定着したトナーにより用紙１５は第１のベ
ルト１８に貼り付いた状態、若しくは第１のベルト１８
に近接した状態で第１のベルト１８及び加圧ローラ１３
により搬送される。このときトナー画像１６の全部が完
全に溶融しきれずに残っていても、用紙１５は加熱ロー
ラ１１と加圧ローラ１３との間を通過後、第１のベルト
１７が持つ熱により用紙１５のトナー画像１６に引き続
き熱を与えられ、不完全な定着状態となっているトナー
が溶融し完全な定着状態となる。

【００２３】この後、用紙１５は図示せぬ装置排出口か
ら排出される。用紙１５が第１のベルト１８に貼り付い
た状態で搬送される場合、第１のローラ１９の曲率によ
り用紙１５の先頭が矢印Ａ方向から離れる方向へ搬送さ
れると、用紙１５はその弾性により第１のベルト１８か
ら剥離し、矢印Ａ方向へ送られる。

【００２４】なお第１の実施の形態では、矢印Ａ方向に
沿って第１のローラ１９を配置しているが、これに限ら
ず加熱ローラ１１と加圧ローラ１３間を通過した用紙１
５に第１のベルト１８から熱を加えて不完全な定着状態
となっているトナーを溶融することができれば、第１の
ベルト１８が矢印Ａ方向に対して傾いていても良い。

【００２５】第１の実施の形態では、加熱ローラ１１と
第１のローラ１９とに巻き架けた第１のベルト１８に熱
を加えて設定温度に保つことにより、加熱ローラ１１と
加圧ローラ１３間を通過した用紙１５に引き続き熱を与
えることができる。従って、加熱ローラ１１と加圧ロー
ラ１３間を通過した用紙１５に不完全な定着状態となっ
ているトナーがある場合、このトナーを溶融し完全な定
着状態を確保することができる。

【００２６】さらに、第１のベルト１８を備えることに
より、たとえ加熱ローラ１１の径が小さくなったとして
も、これに伴いニップ量が小さくなってしまうことはな
く、加熱ローラ１１に加圧ローラ１３を直接圧接させる
場合よりも、ニップ量を増やすことができる。

【００２７】第１の実施の形態では、加熱ローラ１１の
スプロケット２０を第１のベルト１８の穴１８ａに挿入
させることにより、加熱ローラ１１の回転力を第１のベ
ルト１８に伝達しているが、加熱ローラ１１と第１のベ
ルト１８との間の摩擦を利用して、加熱ローラ１１の回
転力を第１のベルト１８に伝達してもよい。

【００２８】ところで、第１のローラ１９を加熱ローラ
１１よりも搬送方向上流に配置して、第１のベルト１８
と加圧ローラ１３との間に用紙１５が搬送される前に、
先に用紙１５に第１のベルト１８から熱を与えるように
してもよい。

【００２９】第２の実施の形態 第２の実施の形態では加熱ローラ１１と加圧ローラ１３
との間を通過した用紙を、第１のベルト１８と共に挟持
搬送する第２のベルトを備えている。以下図３に基づき
第２の実施の形態を説明する。図３は第２の実施の形態
の定着装置の端部拡大断面図である。

【００３０】定着装置５０は第１のローラ１９と対向す
る位置に加圧ローラ１３と同じ大きさの第２のローラ５
１を備えている。第２のローラ５１は加圧ローラ１３と
平行に、且つ回転中心を加圧ローラ１３の回転中心と同
一水平線上に位置するように配置してある。そして、加
圧ローラ１３と第２のローラ５１とに第２のベルト５２
を巻き架けてある。

【００３１】第２のベルト５２は加圧ローラ１３と同材
質で形成されている。第２のベルト５２は第１のベルト
１８と接触しており、スプリング１４により加圧ローラ
１３が第１、第２のベルト１８、５２を介して加熱ロー
ラ１１を押圧しているので、第１のベルト１８の移動に
伴い摩擦により矢印Ｅ方向へ移動する。

【００３２】なお、第２のベルト５２は摩擦により第１
のベルト１８と共に移動可能となる材質であれば金属等
で形成しても良い。

【００３３】その他の構造は第１の実施の形態と同様で
ある。

【００３４】次に、第２の実施の形態の定着動作を同じ
く図２を用いて説明する。なお、電源を投入してから加
熱ローラ１１及び第１のベルト１８の加熱ローラ１１と
の接触部分が設定温度に達するまでの動作は第１の実施
の形態と同様であるので、説明は省略する。

【００３５】モータが回転を開始し、ギア１７及び加熱
ローラ１１が矢印Ｂ方向に回転すると、第１のベルト１
８はスプロケット２０により矢印Ｃ方向へ移動する。こ
のとき、第１のローラ１９は、第１のローラ１９の表面
と第１のベルト１８との摩擦により、矢印Ｂ方向に連れ
回りする。

【００３６】また第１のベルト１８が移動することによ
り、第２のベルト５２は加圧ローラ１３及び第２のロー
ラ５１を夫々矢印Ｄ方向へ回転させながら矢印Ｅ方向へ
移動する。

【００３７】以上の状態で、サーミスタにより温度制御
が行われてハロゲンランプ１２は点滅を繰り返し、各ロ
ーラ１１、１３、１９は回転し、第１のベルト１８は設
定温度を保って移動する。

【００３８】パソコン等により印刷データが送出される
と印刷動作が開始され、トナー画像１６が転写された用
紙１５が図示せぬ搬送手段により定着装置１に搬送され
る。用紙１５が第１、第２のベルト１８、５２間に送ら
れると、設定温度に制御されている第１のベルト１８か
ら熱を受ける。同時に第２のベルト５２を介して加圧ロ
ーラ１３により押圧力を受け、未定着トナー画像は溶融
して用紙１５に浸透し定着する。

【００３９】第１、第２のベルト１８、５２により用紙
１５は挟持搬送される。このときトナー画像１６の全部
が完全に溶融しきれずに残っていても、第１のベルト１
８が持つ熱により用紙１５のトナー画像１６に引き続き
熱を与えられ、不完全な定着状態となっているトナーが
溶融し完全な定着状態となる。

【００４０】そして、第１のローラ１９の曲率により用
紙１５の先頭が矢印Ａ方向から離れる方向へ搬送される
と、第１の実施の形態と同様に、用紙１５はその弾性に
より第１のベルト１８から剥離する。この後、装置排出
口から排出される。 第２の実施の形態では、第１のベ
ルト１８に対向接触して第２のベルト５２を備えること
により、第１、第２のローラ１９、５１間を用紙１５が
通過するまで、用紙１５を第１のベルト１８に接触させ
て搬送することができる。従って、第１のベルト１８の
持つ熱を確実に用紙１５に伝えることができ、第１の実
施の形態よりも定着性を向上させることができる。

【００４１】第３の実施の形態 第２の実施の形態では、第２のベルト５２は第１のベル
ト１８との摩擦により移動させているが、第３の実施の
形態では、加熱ローラ１１に形成したスプロケットを用
いて移動させている。以下、図４及び図５に基づいて第
３の実施の形態を説明する。図４は第３の実施の形態の
定着装置を示す概略斜視図、図５は第３の実施の形態の
定着装置の端部拡大断面図である。

【００４２】定着装置１００に備えた第２のベルト１０
１には、第１のベルト１８の穴１８ａと同じ大きさで、
各穴１８ａの形成間隔と同じ間隔の複数の穴１０１ａが
形成してある。また、加熱ローラ１１には、上述したス
プロケット２０よりも高さのあるスプロケット１０２
が、スプロケット２０の代わりに形成してある。詳しく
は、図５に示すように、スプロケット１０２は両穴１８
ａ、１０１ａに挿入される。なお、スプスプロケット１
０２の先端は加圧ローラ１３に非接触となっている。

【００４３】その他の構造は第２の実施の形態と同様で
ある。

【００４４】次に、第３の実施の形態の定着動作を同じ
く図４及び図５を用いて説明する。なお、電源を投入し
てから加熱ローラ１１及び第１のベルト１８の加熱ロー
ラ１１との接触部分が設定温度に達するまでの動作は第
１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。

【００４５】モータが回転を開始し、ギア１７及び加熱
ローラ１１が矢印Ｂ方向に回転すると、第１のベルト１
８はスプロケット１０２により矢印Ｃ方向へ移動する。
このとき、第１のローラ１９は、第１のローラ１９の表
面と第１のベルト１８との摩擦により、矢印Ｂ方向に連
れ回りする。

【００４６】同時に、スプロケット１０２が穴１０１ａ
に入り込み第２のベルト５２は加圧ローラ１３及び第２
のローラ５１を夫々矢印Ｄ方向へ回転させながら矢印Ｅ
方向へ移動する。

【００４７】この後、印刷動作が開始され用紙１５が排
出されるまでは第２の実施の形態と同様であるので、説
明は省略する。

【００４８】第３の実施の形態ではスプロケット１０２
により第１、第２のベルト１８、５２を移動させている
ので、第１、第２のベルト１８、５２に挟持された用紙
１５と、第１、第２のベルト１８、５２とのズレを発生
させてしまうことはない。従って、第２の実施の形態よ
りもズレ発生により発生する定着不良による印字品質の
悪化、及び用紙のジャムを防止することができる。

【００４９】ところで、第２、第３の実施の形態では第
２のローラ５１は加圧ローラ１３と同じ大きさで形成し
ているが、加圧ローラ１３と同じ大きさである必要はな
い。

【００５０】第１〜第３の実施の形態の第１のローラ１
９の径は小さい程曲率が小さくなるので、用紙１５が第
１のベルト１８に貼り付いた状態で搬送される場合、第
１のベルト１８から剥離し易くなる。従って用紙１５を
第１のベルト１８から剥離する用の分離爪等をとくに設
ける必要はない。

【００５１】第１〜第３の実施の形態では、第１、第２
のローラ１９、５１及び加圧ローラ１３を摩擦により回
転させているが駆動源を別に用いて回転させてもよい。

【００５２】また、第１〜第３の実施の形態ではハロゲ
ンランプを使用して加熱ローラ１１及び第１のベルト１
８に熱を与えているが、これに限らず例えばヒータ等を
使用してもよい。或いは、加熱ローラに電流を流して発
熱させるようにしても良い。

【００５３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ローラと加熱ローラとにベルトを巻き架け、加熱ローラ
に与えた熱をベルトに伝えて、ベルトと加圧ローラとの
間に搬送された用紙がベルトから離れるまでベルトの熱
を与えることにより、加熱ローラの径が小さくても定着
温度を上げる必要がない。この結果、印刷装置自体の耐
熱性を上げる必要がなく、さらに、印刷装置内部の温度
が上昇しないので、トナーの品質に悪影響が及ぶおそれ
もない。また、加熱ローラの径が小さくても、ベルトと
加圧ローラとが直接接触するのでニップ量が小さくなっ
てしまうこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の定着装置を示す概略斜視図
である。

【図２】第１の実施の形態の定着装置の端部拡大断面図
である。

【図３】第２の実施の形態の定着装置の端部拡大断面図
である。

【図４】第３の実施の形態の定着装置を示す概略斜視図
である。

【図５】第３の実施の形態の定着装置の端部拡大断面図
である。

【符号の説明】

１、５０、１００ 定着装置 １１ 加熱ローラ １３ 加圧ローラ １５ 用紙 １８ 第１のベルト １９ 第１のローラ ５１ 第２のローラ ５２、１０１ 第２のベルト

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー画像が転写された用紙を加熱ロー
   ラ及び加圧ローラにより加熱及び加圧しながら搬送して
   トナー画像を用紙に定着する定着装置において、 前記加熱ローラの回転中心線と平行に回転中心線が位置
   するローラと、 前記ローラ及び前記加熱ローラに巻き架けられ、加熱ロ
   ーラの熱が伝達されるベルトと、 前記ベルトを介して前記加熱ローラと圧接し、ベルトと
   共に用紙を挟持搬送する加圧ローラとを備えたことを特
   徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記ローラは前記加熱ローラよりも用紙
   の搬送方向下流に配設される請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記加熱ローラに突部を設け、 前記ベルトを前記加熱ローラに巻き架けた際に前記突部
   が挿入される穴をベルトに形成した請求項１又は請求項
   ２記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記ローラを第１のローラとし、前記加
   圧ローラよりも用紙の搬送方向下流に配設され、加圧ロ
   ーラの回転中心線と平行に回転中心線が位置する第２の
   ローラを設け、 前記ベルトを第１のベルトとし、第１のベルトと共に用
   紙を挟持搬送する第２のベルトを前記加圧ローラと第２
   のローラとに巻き架けた請求項３記載の定着装置。
5. 【請求項５】 前記突部の高さは前記第１のベルトの厚
   みよりも高く、突部の先端が挿入される穴を前記第２の
   ベルトに形成した請求項４記載の定着装置。