JP2004109649A

JP2004109649A - 定着装置

Info

Publication number: JP2004109649A
Application number: JP2002273660A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Machida; 町田　秀則
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】従来の中央部厚肉の芯金形状と同等の温度分布を有する定着ローラを、芯金素菅材料のロスを少なくして製作する。また、機械全体が冷えた状態で、ウォームアップ直後に連続通紙した場合、あるいは幅が狭い紙を連続通紙した場合のオフセットの発生を防止することができる定着装置を提供する。
【解決手段】定着ローラを構成する芯金２１の中央部の内側に、パイプ１を設ける。このパイプ１の両端部は、リング１１によって軸方向へ動かないように芯金２１へ固定する。また、パイプ１の表面には、芯金２１、第１絶縁層３、断熱層４、発熱体５、第２絶縁層６、離型層基体７、離型層８を順次構成する。さらに、定着ローラの両端部には、外部からの給電手段と接触する電極端子部９と、この電極端子部を固体保持する電極固定部材１０を設ける。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した機器に使用される加熱ローラ型の定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、加熱ローラ型の定着装置は、粉体現像剤からなる現像剤像を担持した用紙を加熱する定着ローラと、加圧しつつ搬送する加圧ローラとを備え、これら定着ローラと加圧ローラとの圧接部である定着ポイントを用紙が通過することで、この用紙上の現像剤を融着圧着して定着するように構成していた。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
上記従来の定着装置に用いられていた定着ローラの一例を図４（ａ）（ｂ）に基づき説明する。図４（ａ）（ｂ）に示す従来の定着ローラは、芯金２の表面に、第１絶縁層３、断熱層４、発熱体５、第２絶縁層６、離型層基体７、離型層８を順次有する構成で、且つ両端部に外部からの給電手段と接触可能なネジ部を備えた電極端子部９と、この電極端子部９を定着ローラに対し固定保持する樹脂製の電極固定部材１０とを備えた構成をしている。また、芯金２の表面に設けた第１絶縁層３と断熱層４との位置関係を入れ替えて構成することも行われていた。
【０００４】
また、定着ローラの芯金２は、アルミニウムや銅などの金属製で、立ち上がり時の定着ローラの表面温度を一様にするために、図４（ｂ）に示すように、中央部２ａを両端部２ｂよりも厚くして、熱容量を増加させるように形成していた。
【０００５】
従来は、芯金２の中央部２ａを両端部２ｂに比べて厚く形成するために、図５に示すように、中央部に絞り加工を施し、全体を切削して形成していた。図５（ａ）は、中央絞り加工前の部材であり、図５（ｂ）は、中央絞り加工後の部材である。さらに、図５（ｃ）は、切削加工を施した後の芯金２で、中央部２ａは両端部２ｂよりも厚肉に形成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１８１２５８号公報（第２−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の定着装置の定着ローラは、図５で示すように、芯金素菅は厚肉の材料を使用し、多くの部分を削って形成しているため、材料に無駄が多いという問題点があった。
【０００８】
また、従来の定着装置は、機械全体が冷えた状態で、ウォームアップ直後に連続通紙を行なうと、紙、加圧ローラ、定着ローラ等が熱を奪い、一時的に表面温度が落ち込んで、トナーがオフセット（コールドオフセット）する問題点があった。さらに、幅が狭い紙（例えば、Ａ４縦サイズ）を連続で通紙すると、定着ローラの両端温度が上昇して、トナーがオフセット（ホットオフセット）する問題点があった。
【０００９】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の中央部厚肉の芯金形状と同等の温度分布を有する定着ローラを、芯金素菅材料のロスを少なくして製作できるようにするとともに、機械全体が冷えた状態で、ウォームアップ直後に連続通紙を行なった場合、あるいは幅が狭い紙を連続で通紙した場合のオフセットの発生を防止することができる定着装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転駆動される定着ローラと、その定着ローラに所定圧力をもって当接される回転自在な加圧ローラとを備え、この回転する２つのローラ間にトナー画像が転写された転写材を挿通することにより、トナー画像を加熱溶融して転写材上に融着するように構成した定着装置において、上記定着ローラは、パイプの表面に、芯金、第１絶縁層、断熱材、発熱体、第２絶縁層、離型層基体、離型層、または芯金、断熱層、第１絶縁層、発熱体、第２絶縁層、離型層基体、離型層を順次有する構成で且つ両端部に外部からの給電手段と接触が可能な電極端子部と、この電極端子部を定着ローラに対して固定保持する電極固定部材とを備えた構成であることを特徴とするものである。
上記構成により、定着ローラを構成する芯金の内側にパイプを設けているため、従来の中央厚肉の芯金形状と同等の温度分布を有する定着ローラが形成される。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の定着装置において、上記定着ローラの芯金の内側に設けたパイプは、芯金より熱伝導率が低い材料を使用していることを特徴とするものである。
上記構成により、定着ローラの表面温度の落ち込みを少なくする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１記載の定着装置において、上記定着ローラの芯金の内側に設けたパイプは、熱伝導に異方性を有し、軸方向には熱伝導性が高く、法線方向及び接線方向には熱伝導率が低い材料を使用していることを特徴とするものである。
上記構成により、パイプの軸方向には熱が伝わりやすく、法線方向及び接線方向には熱が伝わりにくくなる。このため、離型層基体の熱が無駄に芯金に奪われることはなく、且つ軸方向の温度分布は均一になる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１記載の定着装置において、上記定着ローラのパイプ内部の軸線方向に、複数本のヒートパイプを設けたことを特徴とするものである。
上記構成により、連続通紙時に、均一な温度分布が得られる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１から４のうちいずれか一項記載の定着装置において、上記定着ローラの芯金内部に、２箇所の溝を設け、その溝間にリングでパイプを固定するように構成したものである。
上記構成により、パイプに芯金よりも線膨張率の小さい材料を使用しても、通電時に、パイプが緩んで動いてしまうような不具合は発生しない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例にもとづき図面を参照して説明する。
なお、図４に示す従来例と同一部分は、同一符号を付し、その共通する箇所の詳細な説明は、重複するため省略する。
図１は本発明に係る定着装置に用いる定着ローラの第１の実施例を示すものであって、図１（ａ）は、定着ローラの要部拡大断面図（図１（ｂ）のＡ部拡大図）、図１（ｂ）は定着ローラの断面図である。
【００１６】
図１に示す定着ローラは、芯金２１の中央部の内側に、アルミニウム製のパイプ１を設けている。このパイプ１の両端は、リング（例えば、Ｃリング）１１によって軸方向へ動かないように固定されている。リング１１は、芯金２１の内面にリング１１の形状に合わせて設けた溝１３へ嵌合され、パイプ１の両端を固定している。
【００１７】
芯金２１にパイプ１を固定する方法としては、熱カシメする方法もあるが、芯金２１より線膨張率が小さい材料をパイプ１に使用すると、通電時に緩んでパイプ１が動いてしまう不具合がある。また、発熱体に近い芯金２１の温度が通電時にパイプ１の温度より高くなることから、芯金２１とパイプ１が同材質でも動いてしまう可能性がある。そこで、この第１の実施例の定着ローラのように、芯金２１の内面に、２箇所の溝１３を設け、この２つの溝１３間にリング１１でパイプ１の両端を固定する方法を用いることにより、パイプ１に芯金２１よりも線膨張率が小さい材料を使用しても、通電時にパイプ１が動くようなことはない。
【００１８】
また、この定着ローラは、図１（ａ）に示すように、パイプ１の表面に、芯金２１、第１絶縁層３、断熱層４、発熱体５、第２絶縁層６、離型層基体７、離型層８を順次有する構成をしている。なお、この場合、第１絶縁層３と断熱層４の位置関係を入れ替えて構成することも可能である。
【００１９】
さらに、図１に示す定着ローラは、その両端部に、外部からの給電手段と接触可能なネジ部を備えた電極端子部９と、この電極端子部９を定着ローラに固定保持する樹脂製の電極固定部材１０とを備えている。
【００２０】
上記のように構成した、第１の実施例の定着装置においては、芯金２１の内側にパイプ１を設けているため、従来の図４に示す中央部厚肉の芯金２と同等の温度分布を有する定着ローラを、芯金素菅材料のロスを少なくして製作することが可能となる。
【００２１】
次に、本発明に係る定着装置の第２の実施例につい説明する。
この第２の実施例は、上述した図１に示す第１の実施例と同じ構成で、芯金２１内にあるパイプ１の材質を熱伝導性が低いステンレスを使用する。パイプ１の熱伝導率が低くなると、立ち上がり時に、離型層８側に多くの熱が供給されるために、温度の落ち込みを少なくすることができる。このパイプ１にステンレスを使用した定着ローラを電子写真複写機に搭載して、機械全体が冷えた状態で、ウォームアップ直後に連続通紙を行なったが、オフセット（コールドオフセット）は生じなかった。
【００２２】
次に、本発明に係る定着装置の第３の実施例について説明する。
この第３の実施例は、上述した図１に示す第１の実施例と同じ構成で、芯金２１内にあるパイプ１の材質を熱伝導に異方性を持つ材料を使用する。例えば、炭素繊維の向きを軸方向に揃えて固めて形成したパイプ１を使用する。熱は繊維の方向には伝わりやすいが、繊維の直角方向には伝わりにくい。したがって、芯金２１内にあるパイプ１は、熱伝導に異方性を有し、軸方向には熱伝導率が高く、法線方向及び接線方向へは熱が伝わり難くなっている。このため、離型層基体７の熱が無駄に芯金２１に奪われることはなく、且つ軸方向の温度分布は均一になる。このパイプ１に熱伝導に異方性を持つ材料を使用した定着ローラを電子写真複写機に搭載して、Ａ４縦サイズを連続で通紙したが、オフセット（ホットオフセット）しなかった。
【００２３】
本発明に係る定着装置の第４の実施例について説明する。
この第４の実施例は、上述した図１に示す第１の実施例と同じ構成で、図２及び図３に示すように、軸方向にヒートパイプ１２を複数本設けたパイプ１を使用する。このように、パイプ１の内部の軸方向に複数本のヒートパイプ１２設けたため、連続通紙時に均一な温度分布が得られる。このパイプ１にヒートパイプ１２を設けた定着ローラを電子写真複写機に搭載して、Ａ４縦サイズを連続で通紙したが、オフセット（ホットオフセット）しなかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、請求項１の発明によれば、芯金の内側にパイプを設けたことにより、従来の中央部厚肉の芯金形状と同等の温度分布を有する定着ローラを、芯金素菅材料のロスを少なくして製作することができる。
【００２５】
請求項２の発明によれば、パイプは芯金より熱伝伝導が低い材料を使用するため、定着ローラの表面温度の落ち込みを少なくすることができるという優れた効果がある。
【００２６】
請求項３の発明によれば、芯金内に設けたパイプは、熱伝導に異方性を有し、軸方向には熱伝導率が高く、法線方向及び接線方向には熱伝導率が低い材料を使用しているため、軸方向には熱が伝わりやすく、法線方向及び接線方向には熱が伝わりにくくなっている。このため、離型層基体の熱が無駄に芯金に奪われることがなく、且つ軸方向の温度分布は均一となる。
【００２７】
請求項４の発明によれば、パイプ内部の軸方向に複数本のヒートパイプを有するため、連続通紙時に均一な温度分布が得られるという効果がある。
【００２８】
請求項５の発明によれば、芯金内面に２箇所の溝を設け、その溝間に取り付けたリングでパイプの両端部を固定しているので、パイプに芯金よりも線膨張率が小さい材料を使用しても、通電時に、パイプが動くような不具合は発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置に用いる定着ローラの第１の実施例を示し、（ａ）は要部断面図（（ｂ）のＡ部拡大図）、（ｂ）は全体断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置に用いる定着ローラの第２の実施例を示す断面図である。
【図３】図２に示す定着ローラに用いるパイプの実施例を示す断面図である。
【図４】従来の定着装置に用いられていた定着ローラの一例を示し、（ａ）は要部断面図（（ｂ）のＢ部拡大図）、（ｂ）は全体断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、図４の定着ローラに用いられていた芯金の製作過程を順に示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　パイプ
２、２１　　　芯金
３　　　第１絶縁層
４　　　断熱層
５　　　発熱体
６　　　第２絶縁層
７　　　離型層基体
８　　　離型層
９　　　電極端子部
１０　　電極固定部材
１１　　リング
１２　　ヒートパイプ
１３　　溝

Claims

回転駆動される定着ローラと、該定着ローラに所定圧力をもって当接される回転自在な加圧ローラとを備え、この回転する２つのローラ間にトナー画像が転写された転写材を挿通することにより、トナー画像を加熱溶融して転写材上に融着するように構成した定着装置において、
前記定着ローラは、パイプの表面に、芯金、第１絶縁層、断熱材、発熱体、第２絶縁層、離型層基体、離型層、または芯金、断熱層、第１絶縁層、発熱体、第２絶縁層、離型層基体、離型層を順次有する構成で、且つ両端部に外部からの給電手段と接触が可能な電極端子部と、この電極端子部を該定着ローラに対して固定保持する電極固定部材とを備えた構成であることを特徴とする定着装置。
請求項１記載の定着装置において、上記定着ローラの芯金の内側に設けたパイプは、芯金より熱伝導率が低い材料を使用していることを特徴とする定着装置。
請求項１記載の定着装置において、上記定着ローラの芯金の内側に設けたパイプは、熱伝導に異方性を有し、軸方向には熱伝導性が高く、法線方向及び接線方向には熱伝導率が低い材料を使用していることを特徴とする定着装置。
請求項１記載の定着装置において、上記定着ローラのパイプ内部の軸線方向に、複数本のヒートパイプを設けたことを特徴とする定着装置。
上記定着ローラの芯金内面に、２箇所の溝を設け、該溝間にリングでパイプを固定するように構成したことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項記載の定着装置。