JPS60143372A - 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】 従来、温度検知素子や、Ｉａ気回路が故障して、ヒータ
が点灯し続けた状態になった場合、幅圧ヒユーズ等の安
全装置で異常を検知して、ヒータを切っていた。しかし
、従来の安全装置では発火や火事等は防止していても、
一般には発煙等が生じるものであった。また、帰近はウ
ェイトタイムを短縮する傾向が見られ、ローラの温度上
昇が急激になっているため、応答の早い安全装置の必要
性が益々高まっている。

本発明の目的は、異常時に於ける応答性かす好でありか
つ、を−易な構成の安全装置を有する定着装置を提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、良好な定着性能を有する改善され
た定着装置を提供することにある。

第１図、第２図（詳細は後述）は、本発明の一実施例の
定着装置、第３図はこの場合のヒータの発熱分布の一例
（中高ヒータ）、第４図は、立上り時、スタンバイ時、
連続コピ一時に於ける定着ローラ軸方向ｍ度分布を示す
ものである。

本例では種々のサイズのコピー紙は手前側（第２図の右
側）基準（以下片側基準と称す）で送られてくるため、
サーミスタ４は手前側（通紙域で、かつ、ヒータの発熱
分布が１００％のところ）のローラ表面に当接して位置
している。

サーモスイッチ７は、中央のヒータ発熱分布のピーク部
Ｐに対応する位置で、定着ローラに近接した位置にロー
ラ表面と離間して設けられるサーモスイッチ７は、例え
ばエルムララド（ＥＬＭＷＯＯｌ）　）社のものが使用
可能である。通常ヒータが暴走した場合は第４図に示す
立上りと略する場合の温度分布を示す曲ｍ　＜ａ＞と同
様にローラが昇温するため、定着ローラｌの中央部表面
に近接した位置に設けたサーモスイッチ７は、非常に応
答が良く、ローラの発煙９分離爪やローラの破損等の不
都合が防止可能となった。

また、両端部から定着側板や、複写機本体を伝達してい
く熱損失を、極力減少させる構成としているため通常の
スタンバイ時のローラ軸方向温度分布は（第４図曲線（
ｂ）に示すように）非常に均一であり、中高ヒータでも
、シワが発生することが無く、かつ、コピ一時に於い２
ても、上記ヒータと断熱病造により熱流が中央部から端
部へ向かうために、従来のような中央部の幅圧降下（例
えば１５〜２０度）等が全く無く、良好、均一な定着性
能が得られる。

ここで第１図の構成について説明するが、これは、加熱
定着装置によって成子写真法で形成されたトナー像Ｔを
皆１Ｎ紙Ｐに定着するものを示している。

ｌはハロゲンヒータ等の加熱用のヒータ３を内部に有す
る加熱ローラで、駆動モータ（不図示）からの、駆動力
を受けて矢示方向に回転す　＼る０ この加熱ローラｌは、アルミニウム、ステンレス、銅等
の金属製中空ローラ芯ｌａの外周面にＰＴＦ’Ｅ、　Ｐ
Ｆ″Ａ　等の耐熱離型註層、又はシリコンゴム、フツン
ゴム等の耐熱離型性弾性体層ｔｂを０．０２〜２１の範
囲内の一定厚に設けたものである。

２は低加熱用のヒータ３′を内蔵する加圧ローラで、ベ
アリング１５．１５’に回転可能に支持されている。こ
のローラ２は加熱ローラｌに公知の加圧手段によって少
くとも定着時に圧接し、金属製ローラ芯の外周面にシリ
コンゴム、フッソゴム、フロ°ロシリコンゴム等の弾性
体層を比較的厚く設けたものである。この構成は、加熱
ローラとの圧接領域ｄを確保することを一目的としてい
る。加熱ローラｌの外周面にはサーミスタ、熟成対等の
感温素子４が接触配設され、それの検出信号を公知の制
御手段（図示せぬ）に導き、加熱ローラｌの外周面の温
ｉを（ヒータ３の出力、又は、その印加電圧等を制御す
ることで）トナー像溶融温度に保持している。

６は加熱ローラ表面へ付着したオフセットトナーや紙粉
等の異物をローラ表面から除去するだめのクリーニング
部材であり、ノーメックス。

ヒフロン９等の耐熱不織布よりなるクリーニングウェブ
６、を用いている。

上記クリーニングウェブ６、は弾性を有する押当てロー
ラ６、により加熱ローラに当接している。

又、このウェブ６、は、駆動を与えられる（不図示）巻
取りローラ６．によるＬｌ＆りで一供給ローラ６、から
微量づつその当接位置を夜えるように引出され、常にク
リーニングウェブ６、の新しい面が加熱ローラに当接す
る。このウェブ６、は押当てローラ６３以降介在するコ
ロ６４上を移動して供給ローラ６、側へ反転され、巻１
佼りローラ６．に表。

裏を逆にした状態で巻取られる。また、クリーニングウ
ェブ６、中にジメチルシリコンオイル等のオフセット防
止液を含浸させておくと、クリーニング効果をさらに高
めることが可能となる。

７は温度ヒユーズ、サーモスイッチ等の′が全装置であ
り、前述したように加熱ローラ表面に近接して設けられ
ている。１６ｔｒｉ定着装置の上側のケーシング部材で
、クリーニング部材６と安全装置７．感温素子４とを包
囲している。

２２は紙Ｐを加熱ローラｌ側に導く案内板で。

加熱ローラｌに近接して設けられている。２４は加圧ロ
ーラを支持する支持板で、バネ２３によって加圧口ニラ
は定着ローラに圧接される。

未定着トナー像Ｔを有する普通紙Ｐは加熱。

加圧筒ローラ、１，２間で挾持搬送され、ローラｌ。

２の表面温Ｋによる印加熱によって上記トナー像Ｔが紙
面に永久像として定着され、その後排紙ローラ２０，２
１によって挾持されながら装置外へ排出される。この加
熱ローラの排出口側には許通紙Ｐを加熱ローラから確実
に分離するためにローラ軸方向に沿って複数個の分離爪
５がローラ表面に接触して設けられている。

又、加圧ローラ２の排出口側にも分離爪５．がローラ２
の表面に接触して設けられている。

分離爪５は、ケーシング部材１６と離間状態の支持板１
８に保持され、分離爪５Ｉも定着装置下側のケーシング
部材１７と離間状態の支持板ｌｓｌに保持されている。

次に第１図のｘ−ｘ’断゛面を示すに着装置の説明図で
ある第２図を用いて、前述した断熱構造に関する加熱ロ
ーラｌの端部構成について詳述する。

１１．１１’は夫々加熱ローラ１の両端の回転軸１．、
ｌ、に夫々嵌着されている耐熱性スリーブで、定着装置
の枠体１３．１３に夫々装着されているベアリング１２
．１２に大々候触している。１４．１４は耐熱性ギアで
、加熱ローラｌの回転軸１．、．１．に夫々嵌着され、
駆動源Ｍからの駆動力を伝達される。この耐熱性ギア１
４は他の駆動伝達ギア２５と噛合っており、駆動力を受
けて、加熱ローラｌと共に回転する。耐熱性ギア１４に
は、手動ノブ２６のギア２６１が噛合わされ手動による
１駆動力が伝達される。

上記耐熱性ギア１４．１４は熱遮断性の断熱月で構成さ
れているので、加熱ローラｌからこのギア１４．１４’
を介して他のギア等の駆動伝達部材へ熱が散逸すること
がない。このギアによって加熱ローラｌの熱保有性が向
上された。

さらに上后Ｃ耐熱性スリーブ１１．１１’も又、熱遮断
性の断熱材であり、加熱ローラｌ端部からベアリング１
２．１２’及び枠体１３．１３’への熱移動による熱損
失を防いでいる。従って、加熱ローラｌの端部からの熱
損失は、耐熱性ギア１４．１４によって従来より大巾に
減少することができ、又耐熱性スリーブ１．１．１１’
の付加でさらに大幅に減少或いはほとんど無にすること
ができた。

一般に、耐熱性ギア１４．１４’には他の駆動伝達部材
が数多く連動するように設けられることが多い。依って
、従来の熱１員失はこのような駆動系において大半を占
めている。これに対し、本構成に於いては駆動系べの熱
損失を減少又は無ならしめることができるので、高度に
熱効率全向上でき消費−力もｄ少できる。又、上記実施
例では耐熱性ギア１４．１４’に加えて耐熱性スリーブ
１１．１１’を用いているため、ローラ端部からの枠体
１３．１３’への熱損失を防止できさらに熱効率を向上
できる。

上記耐熱性スリーブとしては、ポリイミド。

ポリアミドイミド、ポリアミド、ｐｐｓ（ポリフェニレ
ンサルファイド）、ＰＵＴ（ポリブチレンテレフタレー
ト）樹脂、フェノール樹脂等の熱遮断部材であるもの等
、或いはこの種の混合材からなる熱遮断性の材料或いは
、断熱性に優れたセラミック材料から構成されるもの等
が好ましい。

又上記ギア１４．１４’としては、ポリイミド。

ポリアミドイミド、ＰＰＳ、変性フェノール。

四沸化エチレンに補強光てん材を加えたもの等の熱遮断
性の艮好な耐熱性樹脂材料又はセラミック材料で構成さ
れるものが好ましい。

上述のごとく、加熱ローラｌは耐熱性スリーブ１１．１
１’及び耐熱性ギヤ１４．１４’にょシ磯砿本体及び枠
体１３．１３’から熱的に孤立状卯となり、これらを伝
わっての熱損失は非常に少ないものとなる。このように
、ローラを５Ｉ柩Ｉ助カ伝鴫系路から熱的に孤立状ｊ訓
と１−るのは、図示ヴ（１の他、任意の構成とすること
ができる。

マタ、本構成のように両端を断熱することにより両端部
からの熱損失を押えた定着装置に特に有効なヒータは、
中央部の発熱量が両端部より大きいヒータである。かつ
、ヒータ発軌部の長さが最大通紙中と同じか、より短い
ものが、更に好ましい。

定着ローラとして、外１ｂ ステンレス芯金上に３０μｍｎ厚のＰＥ″Ａ被檀を施し
たローラ、ヒータとして、第４図に示すような中央部の
発熱部が大なるヒータ（発熱長は２９０　ｒｍｎであり
、最大３再賎巾Ｎ３サイズ２９７咽よりも短い、８０Ｗ
）を用い、加圧ローラとしては、外径４０ｍ、８０Ｗの
シーズヒータを内装する外径３０閤の中空芯金上に、肉
厚５１ｎの熱加硫型シリコンゴムを被覆したローラ音用
い、全圧４０りで圧接したものを用いた。

第４図曲ｍ　（ａ）は立上り時９曲線＜ｂ）はスタンノ
くイ時（４諒ＯＮ　Ｌ、てから５分以呻経ってから）。

曲隔＜Ｃ＞は、連続コピ一時の定着ローラ軸方向幅健分
布を示すものである。スタンバイ時のローラ温度は、１
７０℃である０ また、サーモスイッチとしては定格１５５℃のものをロ
ーラ表面から、２龍離した位置に設けたものを用いた。

まだサーモスイッチのローラ向側は、応答性を良くする
ために黒塗装を施した。スタンバイ時のサーモスイッチ
の千働温Ｌｔば、約１４０℃であり通常サーモスイッチ
がＯＦ　Ｆすることは無い。

異常時を設定して、ヒータを点灯し続けた場合、スタン
バイ時からの暴走実験では、定着ローラ温度が２００℃
のとき、安全装置としてのサーモスイッチが作動した。

また、最も厳しい条件であるサーモスイッチ温度が室温
にある場合からの暴走実験に於いても、定着ローラ温度
が２４５℃のとき、サーモスイッチカ脣ｒ！ＩＩｂＬ、
ｇ煙も殆んど見られず、かつ、定着装置内の部品が全＜
、ｇｉすることが無く、Ｐ）度使用することができた。

ま７と、１］■記位置以外にサーモスイッチをセットし
たＪ易合や、ヒータとして均一巻線ヒータ（均一な発熱
分布を有するヒータ）を用いた場合は、特にサーモスイ
ッチが室温にある四−からの暴走実験で、発煙が激しく
、かつ、分離爪や定着ローラ当接部の加圧ローラヤクリ
一二ングウエプが熱溶融して、再使用できないもので′
あった。

その時の定着ローラ温度は、３００℃近くに達していた
。

明らかに、本実施例の効果が従来に比較して優れてｂる
ことか理解されよう。

第５図は、他の実ｈｆＡ例である。

第５図は、両端部近くに夫々高い発熱部を有するヒータ
３３を有する定着ローラ４】を咀み込んだ定着器の断面
図である。３４ａ・３４ｂ　はころがり軸受で、屋着ロ
ーラ４１の円筒３２を回転自在に支持する。なおこの軸
受３４ａ・３４ｂけ、定オイ器Ｆの支持枠に成句けられ
ている。また３０は、鳴動ギアで、円筒３２と切り込み
部３１で嵌置して固設込れており、複写機本体側の駆動
源（図示せず）からの駆動を本体側のギア３３を介して
回連ばれ、円筒３２を回転する（なお、第６図に駆動ギ
ア３０の斜視図を示す）。さらに３３は成極を厭ねた支
持部材３３ｂ、３３Ｇにより保持された加熱源としての
ハロゲンヒータで、温度検知素子とｆｌｉ制御回路（共
に図示せず）によって１円筒３２表面を７；ｌｉだ温度
に保つ様オン。

オフ制御される。なお、駆動ギ゛ア３０を円筒３２の端
部３５の切り込み部３１と面会してネジ等によって円筒
３２の周面に固設しているので、円筒、□。軸受け３４
ａ、３４ｂ　ＶＣｘ、ｆする軸方向　＼の「ズレ」等を
も防止しサーミスタ？ヒユーズに対してのヒータ配光強
部の（ケイイずｔｌも防止できる。

また３６は力ｌ圧ローラーで、定着ローラ４１と加圧対
峙されており、ステンレス製の芯金３７の周囲にシリコ
ーンゴムスポンジの弾性体層３８を被覆し、更にその上
層に、シリコンゴム３８を被覆したものである。この芯
金３７はやけり、ころがり軸受３９ａ、　：３９ｂ　に
より回転自在に支持されている。

この装置壁は、央１則（図で７１１！’Ｉ　）告準で各
４市−ナイズの紙が送られるため、サーミスタ等の温度
検知素子４０は、醋小ナイズの通紙中領域り内であり、
かつ、ヒータ発熱部のピーク部に対応した位置の近接部
のローラ表面に当接している。

本構成では、ヒータのピーク部Ｐ、より少し内側にロー
ラ表面温度のピーク位置が見られるためサーミスタは（
応答性を良好にするため）ローラ表面ピーク部に当接し
た。

また・、曲方のヒータ発熱量のピーク部Ｐ、に近接して
温度ヒユーズ４２をローラ表面から離間して設けた。ヒ
ータ３３としては第７図に示す発熱量（Ｈを持つものを
用いた。

定着ローラとして、外径３０ｍｍ５肉厚０．５　ｒｍの
ステンレス芯位上に、３０μ厚のＰｌ’Ａを被覆したロ
ーラとし、ヒータＩＫ〜Ｖ使用でローラ温度を１７５℃
設定とした。安全装置のヒユーズ４２として、定格幅圧
１６９℃の温度ヒユーズ（村田製作所製；マイクロテン
プ（ＭＩＣＲＯＴｌｉＭＰ　）ローラから　２　ｖ＋Ｉ
ｌＬ離して設けた。

上記構成に於いても、暴走実験で発煙が全くなく、かつ
、定着部品が、熱で溶融することは無かった。第６図に
示すように、上記構成は、端部からの熱損失が大きいた
め、両端部の発熱量を大とした場合に、定着性能が良好
となる系全くない機械向きとぎえる。第１〜４図に示し
た実施例１は、その逆に、高速機向きである。

ローラコスト等は第５〜８図に示した実惰例２の方が安
くできる。

尚、第８図は第５図の装置准における定着ローラ表面温
要分イ５を示すもので曲線（ａ）は立上り時の温度分布
、曲線（ｂ）はスタンバイ時の、曲線（Ｃ）はコピ一時
の夫々の温度分布を示している。

これからも、温度ヒユーズ及びサーミスタの設ける位置
は立上り、スタンバイ、コピ一時の温度変化の小さい部
分となり、誤動作の少ない確実な異常検知を可能にする
。ＹＭ閾ヒユーズと対応するローラ内面のみを黒塗り又
は、表面川面化して、吸熱効果を良好にすることも有効
である。

以上のように、本発明は、暴走時等の異常時に対して、
従来よりもはるかに正確且つ早期にその異常を検知でき
、しかも他の部材が熱損傷を受けることを防止できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側面からの説明図、第２図
は第１図のＸ−Ｘ断面図、第３図は第２図のヒータ３の
発熱分布説明図、第４図は第１図実施例のローラ表…■
温度分布の説明図、第５図は本発明の他の実施例の説明
図、第６図は第５図のギア部の拡大説明図、第７図？′
ｉ第５図のヒータ３３の発熱分布説明図、俯８図は第５
図実施例のローラ表面温度外イ１３の説明図であるＯ １，３２は定着ローラ、２，３６は加圧ローラ、３，３
．３３はヒータ、４，４ｏはサーミスタ、７はサーモス
イッチ、４２はヒユーズ。 出願人　キャノン株式会社 第７図 □中□　ｒｎ７７１ 代

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ヒータを内装した定着ローラと、前記定着ロー
   ラに圧接する加圧ローラとで被定着物を担持した記録材
   を挾持搬送することにより、被定着物を記録材に定着さ
   せる定着装置であって、安全装置を具備する定着装置に
   於いて前記ヒータとして不均一な発熱分布を有するヒー
   タを用い、かつ、前記ヒータのピーク発熱部と対応する
   定着ローラ表面に近接した位置に、安全装置を配設させ
   たことを特徴とする定着装置。
2. （２）前記ヒータが少なくとも２つのピーク発熱部を有
   するものであり、安全装置、温度制御用の温度検知素子
   のいずれか一方をそれぞれのピーク部に％対応するロー
   ラ表面に近接又は当接させることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の定着装置。