JPS5960459A - 加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は未定着画像（例えば粉体像）を支持する像支持
材又は、未定着部のような被加熱体を加熱処理して定着
する加熱定着装置に関し、装置に関する。

従来、この種の装置には熱を有効に利用し又定着ロー２
表面の熱分布を安定するだめに、加熱源を定着ローラ内
部に設けた加熱定着ローンが多用されている。

この加熱定着ロー２として、本発明者は先に実願昭５６
−１８１２７４号で薄肉の定着ローラを提案した。これ
は従来のものより熱容量が小さく、熱の応答性が高いた
めウェイトタイムが短縮できる効果を有するものである
。

一方、加熱定着ローラは熱伝導の良い金ｋＡローラを基
本として構成されている。金属ローラは大量生産される
が、安価で製品のバラツキを少なくするため引抜き法や
鍛造法等により成形される。このようにして成形された
全屈ローラの内向は、表面平滑性が特に良い。この平滑
性は金属ロー２の厚みを規定するのに都合良く又犬短生
産に適している。

従来の加熱定着ローラは強度面や熱保有性を考慮して比
較的厚い肉厚の金属ローラを有している。この厚い肉厚
は大きな熱容量を意味し、内部加熱源からの熱を徐々に
吸収でき、定着時の熱損失に対しても定着ロー２表面の
温度変化を太きくしないといった利点がある。しかしそ
の反面ウェイトタイムが長くかかり、温度調整に対する
反応性が鈍いという大きな欠点がある。

又このロー２にとって内面の表面乎ｆａｔ性は定着ロー
ラ長手方向に関する熱分布を均一化するといった利益を
生んでいた。

ところが、肉厚の厚い従来の加熱定着ローラの欠点を解
決するために、前述した肉厚の薄い金属ロー２を用いた
場合、ローラ表面の温度上昇は早くなるがその一方で、
ローラ内部が異常に昇温してしまりという問題が発生し
た。この問題は、ローラ内・外部の加熱手段を過熱して
その耐久性を劣化せしめる他、定着装置内を急う。さら
に加熱定着ローラを円筒状の両端開放型にした場合、特
にこの問題は大きな障害となってしまう。

本発明者がこの問題を究明した結果、この原因は薄肉の
ローラ内面が表面平滑性であることが判明した。つまり
厚い肉厚ローラの場合利点となって作用していた内面の
表面平滑性が薄肉のローラでは欠点となって作用してい
る訳である。

不発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、この
問題点を解決し薄肉の金属層を有する加熱定着用回転体
の利点を生かすことを目的とする。

本発明は、薄肉の金属層の内面が９ｆｌｌな凹凸面を有
していることで上記目的を達成できる。

以下不発明を図面を参照しながら説明する。

第１図をま本発明に適用される加熱定着用回転体の一例
の説明図であり、第２図は本発明の一実施例の説明図で
ある。

第１図のＲは以下の行程によって成形された定着ローラ
である。

まずアルミニウム（Ｊ工５Ａ５０５５　）材を圧延引抜
き法によって、内面を基準にし外径に削りしろを残す形
で均一内径の円筒ｆ：製造する。この後外径を切削して
肉厚ｄが１．６　ｔ　、長さ１１外径ｒの円筒ローラと
する。この時の円筒ローラ内面の粗さは１μ以下のもの
で＃１とんど鏡面状態にある。

次に円筒ローラの内面が３μ〜２０μ程度の粗さとなる
ように粗面処理を施す。本例では円筒ローラの均一内径
に適合する円柱形の金属ブラシを通過せしめ、内面全体
Ｓが６μ程度のほぼ均一な粗面となるように凹凸化する
。

この粗面処理としてはサンドペーパー、ブローチ、ブラ
スト等による処理や旋盤加・工又は酸或いはアルカリに
よる化成処理等が適している。

このようにして製造された定着ローラＲは内表面に微細
な凹凸を有しており、単体で以下のような効果を奏する
。尚、微細な凹凸は定着ローラ只の内面全体でほぼ均一
化されたものである方が好ましい。

この定着ローラ只の内部中心に１．２ｋＷのハロゲンヒ
ータを加熱源として用い、設定温度１８０υにまで加熱
すると共にこの温度に定着ローラ表面を保って温度調節
を行った。この結果の基準値としては薄肉（１，６ｔ　
）の円筒ロー２で内面に粗面処理を施していない、はぼ
鏡面の状態の定着ローラを同一条件で加熱制御したもの
を用いる（以ド基準ローラと称す）。

設定温度１８０υに達するまでの時間は基準ローラで約
２０秒と従来よりも非常に早いが、本定着ローラＲでは
さらに２秒短縮でき１８秒となった。つまり本定着ロー
ラＲでは熱の吸収効率が向上できウェイト時間を短縮で
きる。

温度調節中のロー２表面における温度変化は本定着ロー
ラＲの方がより安定した変化を示した。又、定着プロセ
ス作用中において各ロー２端部から５間離れた地点での
温度は、基準ローラが２００ｔ：であるのに対し、本定
着ローラＲでは４０度も低い１６０ｔ″で安定していた
。これで明らかなように加熱源からの熱は（基準ローラ
よりも）本定着ローラＲの欲属層に効率よく吸収される
。つまり加熱定着ローラ周辺及び装置内の異常昇温を抑
制できると共に加熱源自体の異常昇温による劣化を防止
できる。従って加熱源の耐熱性部材に耐熱性の低い材料
を選択できることを可能とし、全体として安価で長ヅテ
命の定着装置を提供できる。さらに安全機構としての温
度ヒユーズやザーモスイッチに、より低温域で反応する
規格のものを使用できるので安全性が向上される。

上記結果から明らかなように、本定着ローラＲにおいて
は加熱源からの熱的応答性が高いたを達成でき、温調を
簡単なものにできる。例えば本発明者が先に提案した制
御方法（時間と温度上昇分を一次関数的にしたもの）が
適用できる。

次にこの定着ローラＲｔｌ一定着装置に組み込んだ例を
第２図で説明する。

第２図において１＃ｉ、第１図で説明した粗面ヒータ）
を有する肉厚ｄの金属ローラ５の表面に離型性被覆層６
を設けたものである。２は加熱定着ローラ１に圧接する
加圧ローラで、回転中心軸となる芯金７上に一液性ＲＴ
Ｖシリコーンゴムのブライマー７□を塗り、その上にシ
リコーンスポンジからなるスポンジ層（独立気孔を多数
有する）８を接着さぜ、さらにＲＴＶシリコーンゴムを
塗ってなる弾性被覆層９を有しているものである。この
加圧ロー２２の表面は、一般にＲＴＶ　（室温加硫型ン
シリコーンゴムを塗った後口〜うとしての形状を整える
為研摩し仕上げたものである。

又、加熱定着ロー２１の離型性被覆Ｎ６には、クリーニ
ングブレード１６等のクリーニング手段と特開昭５５−
１４４２６８号公報記載の如き、オフセット防止液塗布
手段３（図のように、シリコーンオイル含浸部拐１０と
妨害部材１２と連続多孔質部材１１とをイ１ず）が当接
している。

分離爪２３と共に紙Ｐの敏送路をイｉｘ保している。１
６１−１１６２は廻着後の紙Ｐを画像形成装置外又は積
載部へ挾持搬送する排紙ローラである。

尚、本図において２５は定着ユニット（前記４す１成）
を一体的に保持する支持上ワクで、２６は同様の支持ド
ワクである。２７は＋ｂｉｉ像形成装置内の案内部材で
定着ユニットの支持下ワク２６を着脱可能に支持してい
る。２Ｂは画像形成装置内の固定ワクで、サーミスタ１
５．を包囲する支持上ワクと間隙を有して離間している
。

さて、所定の画像形成手段によって形成されたトナー像
Ｔを有する紙Ｐは、搬送ロー２対１４に掛けられたベル
）１６の移動と共に搬送される。次にベルト１５から案
内部材１３ａに紙Ｐは移され、該加熱、加圧ローラ１，
２のなす圧接部に導かれる。この圧接部でトナー像Ｔは
紙Ｐに溶融定着され、紙Ｐと共に排出される。

本実施例では金属ロー、７５ａの径ｒが２５鴎に対し肉
厚ｄは２．５正としである。

この弾性被覆層９はスポンジ層８よりも薄い層厚であり
、加熱された際の温度分布が安定化し易い。

本実施例中の他の４１９成は、前述した圧調整手段を有
している。

本例では常時加熱定着ローラ１と加圧ローラ２の間に１
５ｋｇ程度の圧力が印加されている。

このカム手段１８の作動は紙Ｐ等の記録材がロー２間等
に停止してしまうような異常時（ジャム時）に圧解除（
ゼロ又は１９．　ｋｇ　／　ｃｍ　）を目的とし上行な
われる。

又、この加熱定着ロー２１の周面には、接触型のサーミ
スタ１３．が板バネ２４によって弾性で所定圧接力を維
持するように押圧されている。

このサーミスタ１３．は表面に定着ロー２１の表面を傷
つけないように樹脂テープ様のものを有し、温度検知素
子（不図示）をスポンジ様の弾性体で保持している。尚
２９は安全ｈ９　ｆ’ｌ’／としてのヒユーズで装置内
の異常温度を検知して加熱手段４への通゛シを断つ。

２３は分離爪で加熱定着ローラ１から紙Ｐを分離する。

２２は加圧ローラ２　［！ｌの案内板であり、一方、加
熱定着ロー２１は前述した粗面処理によって内表面が凹
凸化されているので加熱源からの熱を効率よく吸収する
。この熱吸収の割合はリプを設けたものや鏡面状態のも
のに比べはるかに速いものである。即ち、加熱定着口−
２１の表面が設定温度に達するまでの時間が短縮される
と同時に加熱手段４からの熱がロー２１の開口（はぼ均
一径のｐ−ラであるため従来よりも大きい）から逃げて
装置内を異常昇温させるのを防止できる。

加熱定着ロー２１０表面が加熱されている間、前述した
構成の加圧ローラは以下のように加熱ローラ表面の加熱
を助長すると共に全体として立ち上がり時のウェイトタ
イムを短縮化する。

まず加圧ロー２２のスポンジ層の効果について説明する
。スポンジ層８には、スポンジ成分の他に空気等の気体
が占める体恭が多くあるので、このスポンジ層８の熱伝
導性は、被覆層９に比べて非常に小さい。つまり、加熱
定着ロー２１が加圧口−２２自体全体を所定温度に保持
するのに要する加熱量は、従来のものに比べてわずかな
もので良く、又、他に大量且つ無駄に消費されることが
ないのでその熱効率も大幅に向上せしめた高効率のもの
である。

上記構成によねそのスポンジ層８よりも被覆Ｒ９の方が
熱伝導性が高くなっているので立ち上がり時のウェイト
タイム（プロセス開始可能になるまでに要する時間）が
極めで高度に短縮化されている。さらに、ロー２表面の
みかけ上の硬度を同一としてもスポンジ層８を有する上
記実施例は、ソリッド単体のものよりも変形し易く、又
、ローラ間の圧接部を広くとれる。

この圧接部において、一般に加熱定着ローラの熱は加圧
ローラ側に伝導して加熱定着ロー２の所定温度に達する
までの時間を長くする。しかし本例では上記加圧ローラ
２の構成により、薄い被覆層９だけに熱が早く伝わり、
通に定着ローラ１の母線方向の熱伝達を助ける。これに
よって加熱定着ローラ１の加熱状態はローラ１単体の時
よりも全体の温度上列は均一化され、全体としてのウェ
イトタイムを大幅に短縮できる（本例では１０〜１５秒
程度のウェイトタイム）。

又、定着作用或いは次の定着に入るまでの待機中、定着
可能状態に維持するだめの熱は、薄い金属ローラ５と薄
い被覆層９を加熱するだめの必要址のみで良いため、定
着ローラ表面を設定温度に保つだめの電力は従来よりも
少なくて済む。同時に加熱定着ロー２１の内堀面では、
その凹凸化された部分にローラの温度変化を防ぐための
熱的バリヤ一層が形成されているので加熱定着ローラ１
の表面の急激な温度低下を防止でき熱の供給を即応させ
ることができる。つま抄、ウェイトアップタイムを早め
、かつ定着動作時の立ち下が９現象もほとんどないロー
ラ構成を得ることが可能となった。

従って、単位時間当りにトカーによる熱量力；同一でも
、長時間安定した接触加熱ができるので熱をトナー像（
又は紙ｐ）に与えることができる。この際支持材の一例
である紙Ｐには定着の際にみられがちなしわが、しわに
対する処置として一般にしられているような、逆り２ク
ン形状等に加工する処置がとられていないにもかかわら
ず発生しなかった。

ここで加熱定着ローラ１の肉厚ｄについて説明する。

この肉厚ｄは薄くする程加熱に要する時間は少なくなり
、定着装置全体のウェイトタイムの減少を達成できる。

このような可能な限り薄いローラを作る場合、ローラ径
や拐質のヤング率等を考慮して機械的強度を保つための
強度計算は通常行なわれる。

しかしながら、所定の強度を得るように肉厚を設定して
も、内面を粗面処理しても加熱定着ローラ単体ではその
表面における温度分布が不均一になることがあり、定着
性がわずかに低下することを見出した。これを解決し、
ウェイトアップタイムを短縮させるような必要最低限の
肉厚は、定着ローン母線方向の熱の移動が容易であるよ
うな肉厚とし、その肉厚の芯金が変人変動しないだけの
全圧力で加圧ローラを当接させることが最も有効である
。

本発明者はこの肉厚ｄに関して回転体の外径のが好まし
く、熱のローラ軸方向の移動性を良１５ くするためには−＜　ａ　≦ｉ　ｏ　がより好ましいも
のであることを見い出した。さらにこの肉厚ｄは外径ｒ
が６０闘以上ある場合等のように厚くなると熱容量が大
きくなるので強度面を考慮して６朋以Ｆであれば、好ま
しい熱伝導性を得られることをも見い出した。

尚、加熱定着ローラの素材がアルミニウム製の場合は塩
酸で腐蝕処理する方法が最も好ましい。

本発明をま第１図で示した両端を大きく開口した開放ロ
ーラのような回転体に特に有効である。

なぜならば、熱吸収率の低い開放ローンを用いた」ｊ合
は開放ローラ自体が加熱されるよりもロージ開口から散
逸する熱によって定着装置内が異虐昇温して熱損失が大
きいばかりか、装置内のヒユーズがすぐに融けて装置が
停止してしまうという問題があり、本発明はこれを解決
する効果をも有しているからである。本発明は上記実施
例に限定されず、その技術思想を同じくするものすべて
を含む。

以上説明したように本発明は熱吸収効率が高く且つウェ
イトタイムを減少させ、安価で且つ信頼性、耐久性の高
い加熱定着ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用できる定着用回転体の斜視図、第
２図は本発明の一実施例の説明図である。 １・・・加熱定着ローラ ２・・・加圧ローラ ４・・・加熱手段 ５・・・金属ローラ ６・・・ｉ型性被覆層 ８・・・スポンジ層 ９・・・弾性被覆層 Ｒ・・・定着ローラ 出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内表面に微πｉｌｌな凹凸を多数有する薄肉の金属円筒
   部と、該金属円筒部の内側に設けられる加熱手段とを有
   する加熱定着用回転体を有することを特徴とする加熱定
   着装置。