JPH1195589A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向の温度勾配が小さくなる定着装置を提
供することを課題とする。 【解決手段】 加熱ローラ９１の軸受部(被加熱物に当
接しない部分)１９２の外径D2を通紙部(被加熱物に当接
する部分)１９１の外径D1より小さく設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内壁面に抵抗発熱
層が形成された円筒状の加熱ローラを用いた定着装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置等の定着装置に用いられる
加熱ローラとしては、ローラ中空部に赤外線ランプ,ハ
ロゲンランプ,ニクロム線等の熱源を配設したものが多
く用いられてきた。

【０００３】しかし、このような構成の加熱ローラは、
熱源の輻射熱により空気を介してローラを間接的に加熱
しているので、熱効率が悪く、加熱ローラ表面の温度が
所定の温度に達するまでの時間(予熱時間)が長くなると
いう問題がある。

【０００４】そこで、ローラの周面にセラミックヒータ
等の抵抗発熱層を形成し、ローラを直接加熱する方法が
提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のローラ
を直接加熱する方式の加熱ローラにおいては、ローラの
記録担体と当接する部分の外径と、記録担体と当接しな
い部分の外径とが同じ、ストレートなローラである。よ
って、ストレートな形状のローラでは、ローラ両端部
は、ローラ中間部に比べて、外気にさらされる面積が広
くなり、ローラ両端部からの外気への放熱量が多くな
り、ローラの軸方向の温度勾配が不均一となる。

【０００６】即ち、ローラの両端部は、外周面や内周面
及び端面からの放熱によって、ローラ中央部に比較して
温度が低くなる傾向がある。この現象は、端面の表面積
に依存するほか、ローラ周辺の空気の流れにも影響を受
ける。この.点について具体的に説明を行なう。

【０００７】ローラが加熱されて空気中に放熱した場
合、ローラ内部と外気との間で、温度差が生じて対流が
発生する。この場合、図４に示すように、ローラRの端
部に設けられた給電部Eには、数個の孔が設けられてい
るので、開口部となっている。

【０００８】よって、積極的に暖められたローラR内部
の空気と周辺の空気とで交換がなされる。ローラRを両
端部と中央部とに分割して考えると、ローラRの両端部
は開口となっているので、空気の交換がなされるが、中
央部は隣り合う両端部の熱により、温度差が生じにく
く、空気の交換がなされにくい。

【０００９】そのため積極的に空気の交換がなされる両
端部と、空気の交換がなされにくい中央部との間に温度
差が生じる。即ち、ローラ両端部の温度を基準温度に設
定するとローラ中間部の温度が基準温度より高くなり、
ローラ中間部の温度を基準温度に設定すると、ローラ両
端部の温度が基準温度より低くなる。

【００１０】このような構成のローラを画像形成装置の
定着装置に用いると、ローラ両端部の温度を基準温度に
設定するとローラ中間部の温度が基準温度より高くな
り、幅の狭い記録担体を連続定着した場合、ホットオフ
セットが発生する。

【００１１】逆に、ローラ中間部の温度を基準温度に設
定すると、ローラ両端部の温度が基準温度より低くな
り、幅の広い記録担体を連続定着した場合、定着アンダ
ーとなる。本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その第１の目的は、軸方向の温度勾配が小さくなる
加熱ローラ及び定着装置を提供することにある。

【００１２】又、図５に示すように、ローラRの内周面
に抵抗発熱体Hを設ける場合、ローラRの両端部に設けら
れた抵抗発熱体Hへの給電部Eは、通常、真鍮等の導電性
の高い金属で構成されており、電極部としての役割を求
めるため、給電ブラシとの接触によって導電性の接着剤
で接着されている。

【００１３】従って、ローラRの熱がローラ内面に密着
されている給電部Eに吸熱されることが容易に予想でき
る。給電部Eが大きい場合には、熱容量も大きくなり、
ローラRの局部的な温度低下につながってしまう。

【００１４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その第２の目的は、給電部による吸熱の影響が画
像の定着性に影響を及ぼさない定着装置を提供すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
の発明は、内壁面に抵抗発熱層が形成された円筒状の加
熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとの間
にトナー画像が転写された記録担体を通過させ、前記ト
ナー画像を前記記録担体上に熱定着する定着装置であっ
て、前記加熱ローラの記録担体に当接しない部分の外径
を記録担体に当接する部分の外径より小さく設定したこ
とを特徴とする定着装置である。

【００１６】記録担体に当接しない部分の外径を記録担
体に当接する部分の外径より小さく設定したことによ
り、記録担体に当接しない部分の表面積と熱容量とが少
なくなり、外気への放熱量も少なくなる。

【００１７】よって、加熱ローラの軸方向の温度勾配が
小さくなる。又、加熱ローラを回転可能に支持する軸受
部,抵抗発熱層に電流を供給する給電部の径も小さくで
きるので、熱伝導防止と、コストダウンとが図れる。

【００１８】尚、抵抗発熱層は、塗布,コーティング,蒸
着,接着等の手法で形成されるが、限定するものではな
い。第２の発明は、第１の発明の前記記録担体に当接し
ない部分と、記録担体に当接する部分とを一体的に形成
したことを特徴とする定着装置である。

【００１９】一体的に形成したことにより、コストダウ
ンが図れる。第３の発明は、第１又は第２の発明の前記
加熱ローラの前記記録担体に当接しない部分の内側に、
前記抵抗発熱層への給電部を設けたことを特徴とする定
着装置である。

【００２０】径の小さな記録担体に当接しない部分に給
電部を設けたことにより、給電部を小さくすることがで
きる。従って、給電部による吸熱の影響が少なくなり、
更に、給電部によるローラ温度の局部的な温度低下箇所
を画像と当接しない部分とすることによる相乗効果によ
り、画像の定着性に影響を及ぼさない。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施の
形態を説明する。最初に、図３を用いて本実施の形態例
の加熱ローラを用いた定着装置が設けられた画像形成装
置の全体構成及び作動を説明する。尚、ここでは、画像
形成装置として複写機の場合を例にして説明を行うもの
とする。

【００２２】画像形成装置１の上部には自動原稿送り装
置１０が備えられており、原稿載置トレイ１１にセット
された原稿Gが搬送機構１２により原稿載置板１４上に
送られる。この原稿載置板１４に載置された原稿Gは、
露光終了のタイミングで搬送機構１２によって原稿受け
部１３に排出される。

【００２３】画像形成装置１内には、像形成手段手段で
あるドラム状の感光体２１の外周に、帯電器２２、現像
器２３、転写器２４、分離器２５、クリーニング装置２
６が各々動作順に配置されており、これらが画像形成ユ
ニットとして一体として形成されている。

【００２４】感光体２１の感光層面に帯電器２２で電荷
を付与した後、画像形成装置１の最上部に設けた原稿載
置板１４に載置された原稿Gを、画像形成装置１内の上
部位置に配置した露光光学ユニット３０の光学フレーム
３１内に設けた露光ランプ３２により露光を開始する。

【００２５】すなわち、露光ランプ３２と一体に移動す
るミラー３３と、このミラー３３の移動距離の半分の距
離を移動するV型に構成されたミラー３４及び３５と、
結像レンズ３６を介してV型に配置されたミラー３７及
び３８と、感光体２１に画像を照射するミラー３９によ
り矢印方向より露光し、感光体２１の感光層面に静電潜
像を形成する。

【００２６】次に、画像形成ユニット２０内の現像器２
３で静電潜像を現像し、感光体２１の感光層面にトナー
画像による可視像を形成する。更に、画像形成装置１内
の下方上下位置に各々両面複写給紙ユニット４０と、給
紙ユニット５０,６０,７０が配置されており、給紙ユニ
ット５０,６０,７０には異なるサイズに記録紙Pが収納
されている。

【００２７】例えば、給紙ユニット５０内に収納された
記録担体としての記録紙Pが選択されると、記録紙Pを給
紙ローラ５１にて１枚のみ給紙し、この記録紙Pを案内
ローラ５２により搬送する。

【００２８】同様にして、給紙ユニット６０,７０内に
収納された記録紙Pが選択されると、記録紙Pを給紙ロー
ラ６１,７１にて１枚のみ給紙し、この記録紙Pを案内ロ
ーラ６２,７２により搬送する。

【００２９】そして、記録紙Pは、搬送路８０を搬送機
構８１によりトナー画像が形成された感光体２１方向に
搬送される。そして、記録紙Pは画像形成装置１に設け
られたレジストローラ８２で一旦停止させられ、感光体
２１に形成されたトナー画像と記録紙Pとが一致するよ
うにして給紙が行われる。

【００３０】次に、感光体２１のトナー画像が転写器２
４により記録紙Pに転写され、この記録紙Pは分離器２５
により感光体２１面より分離される。そして、記録紙P
は搬送装置８３で定着器９０に搬送される。

【００３１】定着器９０は加熱ローラ９１とこの加熱ロ
ーラ９１に圧接する加圧ローラ９２とを備えており、加
熱ローラ９１と、加圧ローラ９２との間にトナー画像が
転写された記録担体である記録紙Pが通過することによ
り、トナー画像が記録紙P上に熱定着される。

【００３２】定着が完了した記録紙Pは排紙案内ローラ
８４により排紙される。片面複写の場合は排紙切換部材
８５が下降し、そのまま排紙トレイ８６に記録紙Pが排
紙される。

【００３３】両面複写の場合は排紙切換部材８５が上昇
し、記録紙案内部８７が開放され、記録紙Pは破線矢印
の方向に搬送される。更に、搬送機構８８により記録紙
Pは下方に搬送され、記録紙反転部８９によりスイッチ
バックさせられ、記録紙Pの後端部は先端部となって両
面複写用給紙ユニット５０内に搬送される。

【００３４】記録紙Pは両面複写用給紙ユニット５０に
設けられた搬送ベルト４１で給紙方向に移動し、給紙ロ
ーラ４２で記録紙Pを再給紙し、搬送ローラ４３により
記録紙Pを搬送路８０に案内する。

【００３５】再び、上述したように感光体２１方向に記
録紙Pを搬送し、記録紙Pの裏面にトナー画像を転写し、
定着器９０で定着した後、排紙トレイ８６に排紙する。
尚、上述した給紙以外に、手差しで給紙を行う手差し給
紙装置２も画像形成装置１に設けられている。

【００３６】次に、図１及び図２を用いて加熱ローラ９
１の説明を行なう。図１は本実施の形態例の加熱ローラ
の断面構成図、図２は図１の切断線A-Aでの断面図であ
る。図１に示すように、中空状の加熱ローラ９１は、大
別して、最大幅の記録紙Pが当接する部分、即ち、記録
紙Pが通過する通紙部１９１と、通紙部１９１の両側に
一体的に形成され、記録紙Ｐが当接しない部分、即ち、
軸受部１９２との２つの部分からなっている。そして、
軸受部１９２の外径(D2)は、通紙部１９１の外径(D1)よ
り小さく設定している。

【００３７】軸受部１９２外周面には、ベアリングホル
ダ２１０が設けられ、このベアリングホルダ２１０上に
は、加熱ローラ９１をパネル等の静止構造物に対して回
転可能に支持するベアリング２１１が設けられている。

【００３８】中空状の加熱ローラ１９の内面には、抵抗
発熱層２０２が形成されている。軸受部１９２の内部に
は、給電部として、抵抗発熱層２０２に電気的に接続さ
れ、数個の孔のあいた電極２２０が設けられている。２
２１は電極２２０に摺接するように設けられ、電圧が印
加されるスリップリング、２２２はスリップリング２２
１を電極２２０へ押接せしめるスプリングである。

【００３９】又、図２に示すように、加熱ローラ９１の
断面は、芯金層２００の内面側に、絶縁層２０１を介し
て抵抗発熱層２０２が形成され、芯金層２００の外面側
に離型層２０３が形成された多層構造となっている。

【００４０】尚、抵抗発熱層２０２の形成方法として
は、塗布,コーティング,蒸着,接着等があがるが、限定
するものではない。本実施の形態例では、芯金層はアル
ミニウム(厚さ0.5〜2.0mm)、絶縁層はポリイミド等の耐
熱絶縁樹脂(厚さ 30〜60μm)、抵抗発熱層は銀,酸化鉛
等の導電フィラーを含有した低融点ガラス、離型層とし
てはシリコン,四フッ化エチレン等の離型性の良い樹脂
（厚さ 15〜30μm）で形成した。

【００４１】上記構成によれば、記録担体である記録紙
Pに当接しない軸受部１９２の外径(D2)を記録紙Pに当接
する通紙部１９１部分の外径(D1)より小さく設定したこ
とにより、軸受部１９２の表面積が少なくなり、外気へ
の放熱量も少なくなる。

【００４２】従って、加熱ローラ９１の軸方向の温度勾
配が小さくなる。又、通紙部１９１と軸受部１９２とを
一体的に形成したことにより、コストダウンが図れる。
更に、加熱ローラ９１を回転可能に支持するベアリング
２１１、抵抗発熱層２０２に電流を供給する電極２２
０,スリップリング２２１の径も小さくすることがで
き、コストダウンが図れる。

【００４３】又、径の小さな記録紙Pに当接しない部分
である軸受部１９２に給電部としての電極２２０を設け
たことにより、電極２２０を小さくすることができる。
従って、電極２２０による吸熱の影響が少なくなり、更
に、電極２２０によるローラ温度の局部的な温度低下箇
所を画像と当接しない軸受部１９２とすることによる相
乗効果により、画像の定着性に影響を及ぼさない。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、第１の発明の定着装
置によれば、記録担体に当接しない部分の外径を記録担
体に当接する部分の外径より小さく設定したことによ
り、記録担体に当接しない部分の表面積と熱容量とが少
なくなり、外気への放熱量も少なくなる。

【００４５】よって、加熱ローラの軸方向の温度勾配が
小さくなる。又、加熱ローラを回転可能に支持する軸受
部,抵抗発熱層に電流を供給する給電部の径も小さくで
きるので、熱伝導防止と、コストダウンとが図れる。

【００４６】第２の発明の定着装置によれば、記録担体
に当接しない部分と、記録担体と当接する部分とを一体
的に形成したことにより、コストダウンが図れる。第３
の発明の定着装置によれば、径の小さな記録担体に当接
しない部分に給電部を設けたことにより、給電部を小さ
くすることができる。

【００４７】従って、給電部による吸熱の影響が少なく
なり、更に、給電部によるローラ温度の局部的な温度低
下箇所を画像と当接しない部分とすることによる相乗効
果により、画像の定着性に影響を及ぼさない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態例の加熱ローラの断面構成図であ
る。

【図２】図１の切断線A-Aでの断面図である。

【図３】図１に示す加熱ローラを用いた定着装置が設け
られた画像形成装置の全体構成である。

【図４】問題点を説明する図である。

【図５】問題点を説明する図である。

【符号の説明】

９１ 加熱ローラ １９１ 通紙部 １９２ 軸受部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁面に抵抗発熱層が形成された円筒状
   の加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラと
   の間にトナー画像が転写された記録担体を通過させ、前
   記トナー画像を前記記録担体上に熱定着する定着装置で
   あって、前記加熱ローラの記録担体に当接しない部分の
   外径を記録担体に当接する部分の外径より小さく設定し
   たことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記記録担体に当接しない部分と、記録
   担体に当接する部分とを一体的に形成したことを特徴と
   する請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記加熱ローラの前記記録担体に当接し
   ない部分の内側に、前記抵抗発熱層への給電部を設けた
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。