JPH1195590A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸方向の温度差が小さくなる加熱ローラ及び
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に両端面が開放された円
筒状の芯金１９１と、芯金の周面に形成された抵抗発熱
層２０２と、抵抗発熱層２０２に電気的に接続された内
部電極２２０と、芯金１９１の開放された端面に嵌合す
るフランジ１９２とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗発熱層を具備
する加熱ローラを設け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ローラにおいては、ローラ軸方向
において、両端部から外気への放熱量が多く、両端部
と、中央部との温度差が大きくなる問題点がある。

【０００６】このような構成のローラを画像形成装置の
定着装置に用いた場合、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、ホットオフセットが発生する。

【０００７】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。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、軸方向の温度差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。

【０００９】

【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、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、前記加熱ローラは、両端面が開放され
た円筒状の芯金と、該芯金の内周面に形成された抵抗発
熱層と、該抵抗発熱層に電気的に接続された内部電極
と、前記芯金の開放された端面に嵌合するフランジとを
具備することを特徴とする定着装置である。

【００１０】芯金の開放された両端部面にフランジを嵌
合させることにより、フランジのない両端面が開放され
たストレート形状のローラと比較してローラ端部の外周
面及び内周面において、外気にさらされる表面積が低減
し、軸方向の温度勾配が小さくなる。

【００１１】又、ローラが加熱された場合に発生する対
流によってローラ端部での空気交換がなされ、端部温度
が低下することが予想されるが、本発明によれば、フラ
ンジによって開口面積が少なくなっているため空気の交
換が起こりにくくなり、端部温度の低下を抑制できる。

【００１２】第２の発明は、第１の発明の前記フランジ
の材質を前記芯金より熱伝導率の低い材料としたことを
特徴とする定着装置である。芯金の両端面に嵌合するフ
ランジの材質を芯金より熱伝導率の低い材質としたこと
により、両端部からの放熱を少なくでき、加熱ローラの
軸方向の温度差をより少なくすることができる。

【００１３】

【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。 (1) 第１の実施の形態例 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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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
転写された被加熱物である記録紙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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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において、１９１は両端面が開放された円筒状
の芯金、２０２は芯金１９１の内周面に形成された抵抗
発熱層である。尚、本実施の形態例の抵抗発熱層２０２
の加熱ローラ９１の軸方向の幅は、記録紙Pの最大幅程
度としている。

【００２９】芯金１９１の両端の開放された端面には、
芯金１９１より熱伝導率の低い材質で製造されたフラン
ジ１９２が嵌合している。このフランジ１９２は、芯金
１９１の開放端面に嵌合する嵌合部１９２ａと、芯金１
９１の外径より小さな外径に設定された軸受部１９２ｂ
と、加熱ローラ９１の軸方向に設けられた貫通穴部１９
２ｃとからなっている。

【００３０】軸受部１９２ｂの外周面には、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。芯金１９１の内部には、抵抗発熱層２０２に導電性
接着剤を用いて電気的に接続された電極２２０が設けら
れている。２２１は電極２２０に摺接可能に設けられた
導電性のスリップリング、２２２はフランジ１９２の貫
通穴部１９２ｃを介してスリップリング２２１を真鍮等
の導電性の電極２２０へ押接せしめるスプリングであ
る。

【００３１】従って、両端部のスリップリング２２１に
電圧を印加することで、抵抗発熱層２０２は発熱する。
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２０
３が形成された多層構造となっている。

【００３２】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、絶縁層はポリイミド等の耐熱絶縁樹脂、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で形成し、更に、フランジ１９２
は、アルミニウムの芯金１９１より、熱伝導率の低い鉄
やステンレス(SUS)で形成した。尚、100℃において、ア
ルミニウムの熱伝達率は、279.1(Kcal/m.h. ℃)、鉄19.
2(Kcal/m.h. ℃)、ステンレスは83.1(Kcal/m.h. ℃)で
ある。

【００３３】そして、芯金層２００のアルミニウムの厚
さを0.5〜2.0mm、絶縁層２０１の厚さを30〜60μm、抵
抗発熱層２０２の厚さを10〜50μm、離型層２０３の厚
さを15〜30μmとした。

【００３４】上記構成によれば、芯金１９１の開放され
た両端面にフランジ１９２を嵌合させたことにより、フ
ランジがない場合、即ち、両端面が開放された場合に比
べて、加熱ローラ９１の端部の外周面及び内周面におい
て、外気にさらされる表面積が減少し、軸方向の温度差
を小さくすることができる。

【００３５】又、加熱ローラ８１が加熱された場合に発
生する対流により、加熱ローラ９１の端部での空気交換
が起こりにくくなり、加熱ローラ９１の端部温度の低下
を抑制できる。

【００３６】更に、フランジ１９２の材質を芯金１９１
より熱伝導性率の低い材質としたことにより、両端面か
らの放熱が少なくなり、加熱ローラ９１の軸方向の温度
差を小さくすることができる。

【００３７】又、芯金１９１の内周面側に抵抗発熱層２
０２を形成したことにより、芯金１９１が蓄熱材とな
り、両端面からの放熱が少なくなり、加熱ローラの軸方
向の温度差を小さくすることができる。

【００３８】更に、フランジ１９２の軸受部１９２ｂの
外径を芯金１９１の外径より小さくしたことにより、ベ
アリング２１１やベアリングホルダ２１０径を小さくす
ることができコストダウンが図れる。

【００３９】又、軸受部１９２ｂの摩耗等により、交換
の必要がある場合、フランジ１９２のみの交換ですむの
で、コストダウンが図れる。 (2) 第２の実施の形態例 図４を用いて本発明の第２の実施の形態例を説明する。
図４は第２の実施の形態例の加熱ローラの断面構成図で
ある。

【００４０】尚、本実施の形態例において、第１の実施
の形態例と同一部分には、同一符号を付し、それらの説
明は省略する。本実施の形態例の抵抗発熱層２０２は、
芯金１９１の内周側のみならず、フランジ１９２の嵌合
部１９２ａ,貫通穴部１９２ｃまで形成している。

【００４１】そして、フランジ１９２の貫通穴部１９２
ｃに電極３２０を設けている。このような構成によれ
ば、第１の実施の形態例の効果に加え、電極３２０の径
も小さくすることができ、コストダウンを図ることがで
きる。

【００４２】

【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、芯金の開放された両端部面にフランジを嵌
合させることにより、フランジのない両端面が開放され
たストレート形状のローラと比較してローラ端部の外周
面及び内周面において、外気にさらされる表面積が低減
し、軸方向の温度勾配が小さくなる。

【００４３】又、ローラが加熱された場合に発生する対
流によってローラ端部での空気交換がなされ、端部温度
が低下することが予想されるが、本発明によれば、フラ
ンジによって開口面積が少なくなっているため空気の交
換が起こりにくくなり、端部温度の低下を抑制できる。

【００４４】第２の発明の定着装置によれば、芯金の両
端面に嵌合するフランジの材質を芯金より熱伝導率の低
い材質としたことにより、両端部からの放熱を少なくで
き、加熱ローラの軸方向の温度差をより少なくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の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】第２の実施の形態例の加熱ローラの断面構成図
である。

【符号の説明】

９１ 加熱ローラ １９１ 芯金 １９２ フランジ ２０２ 抵抗発熱層 ２２０ 内部電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 前記加熱ローラは、 両端面が開放された円筒状の芯金と、 該芯金の内周面に形成された抵抗発熱層と、該抵抗発熱
   層に電気的に接続された内部電極と、 前記芯金の開放された端面に嵌合するフランジと、を具
   備することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記フランジの材質を前記芯金より熱伝
   導率の低い材料としたことを特徴とする請求項１記載の
   定着装置。