JP2009258312A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、幅の小さい用紙を定着処理する場合でも定着ローラの表面温度が不均一とならないように発熱することができる定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】定着ローラは、円筒状でガラス材料等の絶縁材料からなるローラ部材４０の内周面及び外周面に所定幅で全周にわたってそれぞれ導電層が形成されている。外周面には、中央部分の領域に所定幅で導電層４１が形成されており、内周面には、ローラ部材４０の両端側において導電層４１が形成された領域以外に所定幅で一対の導電層４２及び４３が形成されている。定着ローラ２８の内部には、給電ローラ４４が設けられており、給電ローラ４４に形成された給電電極となる導電層４７〜５２により導電層４１〜４３に通電されて発熱するようになっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

上述の画像形成装置では、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成してトナーにより可視像化し、形成されたトナー像を用紙に転写して画像形成を行い、用紙に転写されたトナー像を定着装置においてトナー像を用紙に定着させるようにしている。

用紙に転写されたトナー像を定着させる定着装置には、加熱された定着ローラが用いられる。こうした定着ローラとしては、例えば、特許文献１では、芯金の内周面又は外周面に絶縁層を介して導電性ポリイミドチューブからなる発熱層を設けた加熱ローラが記載されている。また、特許文献２では、実質絶縁されたローラ状基材の表面部分にジュール熱を発生し得る発熱体を軸長手方向に複数ライン分割して形成した定着ローラが記載されている。また、特許文献３では、円筒形部材の表面に電熱線を配列した定着ローラが記載されている。
特開２０００−１９２９４３号公報 特開平１０−４８９８６号公報 特公平６−５４２９号公報

特許文献１及び３に記載されている定着ローラを用いた定着装置では、定着ローラ全体に発熱層が設けられているため、定着ローラよりも幅の小さい用紙を連続して定着処理する場合、定着ローラの両端部の温度が上昇するようになる。すなわち、幅の小さい用紙は、その中心が定着ローラの中心に一致するように搬送されるため、定着ローラの中央部分のみ熱が奪われて、両端部の熱が蓄積して不均一に温度が上昇する。

このように定着ローラの表面温度が不均一な状態で幅の大きい用紙を定着処理する場合、均一な定着処理を行うことができなくなるおそれがある。

そこで、本発明は、幅の小さい用紙を定着処理する場合でも定着ローラの表面温度が不均一とならないように発熱することができる定着装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、用紙に転写されたトナー像を熱定着により定着させる定着ローラと、定着ローラに圧接可能に設けられたプレスローラとを備えた定着装置であって、前記定着ローラは、中空のローラ部材の内周面及び外周面において所定幅で全周にわたってそれぞれ導電層が互いに絶縁されて形成されていることを特徴とする。さらに、前記ローラ部材の両端側の所定幅の領域及び当該領域以外の中央部分の領域のいずれか一方の領域において内周面に前記導電層が形成され他方の領域において外周面に前記導電層が形成されていることを特徴とする。さらに、前記ローラ部材の外周面の全領域及び内周面の中央部分の領域にそれぞれ導電層が形成されていることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、中空のローラ部材の内周面及び外周面において所定幅で全周にわたってそれぞれ導電層が互いに絶縁されて形成されているので、内周面及び外周面の導電層を独立して発熱させることができ、定着ローラの定着処理領域に対応して発熱させ定着ローラの表面温度が不均一とならないように発熱させることができる。

ローラ部材の内外周面において両端側の所定幅の領域及び当該領域以外の中央部分の領域にそれぞれ導電層を形成すれば、幅の小さい用紙を連続処理する場合に、定着処理に使用しない両端側の領域の発熱を抑えて表面温度が不均一となることを抑止できる。

また、ローラ部材において外周面の全領域及び内周面の中央部分領域にそれぞれ導電層を形成すれば、中央部分の領域において外周面及び内周面に導電層が形成されて両端側よりも発熱量を大きくすることができる。そのため、幅の小さい用紙を連続して処理する場合にも、熱の奪われる中央部分の発熱量が増加することで両端側の発熱量との差が小さくなり、定着ローラの表面温度が不均一となるのを抑止することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態である定着装置を備えた画像形成装置全体の概略図を示している。画像形成装置の上部には原稿を搬送して原稿を読み取る原稿読取部１が配置され、その下部に画像を記録する記録部２、画像を記録する用紙を搬送する用紙搬送部３及び給紙部４が配されている。

原稿読取部１は、原稿搬送装置（ＡＤＦ）を内部に備えたカバー部１０と、スキャナ１１を備えた読取本体部１２からなる。読取本体部１２の上面には、搬送される原稿を読み取る部分にプラテンガラス１３が配置され、原稿又は本等を載置して読み取る部分に透明なガラス材からなる載置ベッド１４が配置されている。搬送原稿を読み取る場合にはスキャナ１１をプラテンガラス１３に対向する位置に静止させて読取動作を行い、載置ベッド１４に載置された原稿等を読み取る場合にはスキャナ１１で原稿等の読取面に対して走査して読取動作を行う。

カバー部１０の載置ベッド１４に対向する面には原稿押え１５が取り付けられており、また、その上部には複数枚の原稿を載置しておく原稿トレイ１６が設けられている。原稿トレイ１６に載置された原稿は、ピックアップローラ１７及びセパレートローラ１８によりＡＤＦ内に搬入されてフィードローラ１９によりプラテンガラス１３に対向する読取位置に搬送される。そして、搬送される原稿は、スキャナ１１により読み取られ排出ローラ２０により原稿排出トレイ２１に排出される。

記録部２では、用紙搬送部３により搬送された用紙に記録するために、像形成部として、現像器２２、帯電ブラシ２３、感光体ドラム２４、転写ローラ２５、露光ヘッド２６及びメモリ除去ブラシ２７を備えている。また、定着部として、定着ローラ２８及びプレスローラ３３を備えている。まず、感光体ドラム２４の表面を帯電ブラシ２３により一様に帯電させ、帯電された感光体ドラム２４の表面に露光ヘッド２６で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像を形成する。次に、現像器２２内のトナーを供給ローラ及び現像ローラによって感光体ドラム２４に形成された静電潜像に転移させて可視像化し、転写ローラ２５により感光体ドラム２４表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８によって加熱及び加圧して用紙に定着される。

こうして、感光体への帯電、露光、現像、用紙への転写及び定着といった一連のプロセスが行われて、用紙に画像形成がなされる。転写後に感光体ドラム２４の表面に残留したトナーは、メモリ除去ブラシ（ＥＲＳブラシ）２７により付着力が弱められ、感光体ドラム２４の表面上に分散させられる。そして、残留トナーは、現像器２２の現像ローラに回収される。

給紙部４には、給紙カセット５に複数枚の用紙が積載してセットされており、給紙ローラ２９により一枚ずつ用紙搬送部３に給紙される。給紙された用紙は、フィードローラ３０により搬送されてフィードローラ３１及び３２に挟持される。そして、フィードローラ３１により記録部２に用紙が搬送されて画像形成され、画像形成処理された用紙は定着ローラ２８及びプレスローラ３３の間に挟持されて定着処理を行った後排紙ローラ３４及びプレスローラ３５により排紙トレイ３６に搬出される。

図２は、定着ローラ２８を含む定着機構及び排紙ローラ３４を含む排紙機構をユニット化した定着ユニットに関する概略断面図である。定着ユニットは、ユニットフレーム６に定着ローラ２８及び排紙ローラ３４が取り付けられている。下部フレーム７には、定着ローラ２８に対向してプレスローラ３３が設けられており、排紙ローラ３４に対向してプレスローラ３５が取り付けられている。下部フレーム７をユニットフレーム６の下部に固定することで組み立てられている。

図３は、定着ローラの分解斜視図である。定着ローラ２８は、円筒状でガラス材料等の絶縁材料からなるローラ部材４０の内周面及び外周面に所定幅で全周にわたってそれぞれ導電層が形成されている。外周面には、中央部分の領域に所定幅で導電層４１が形成されており、内周面には、ローラ部材４０の両端側において導電層４１が形成された領域以外に所定幅で一対の導電層４２及び４３が形成されている。

各導電層は、酸化錫（ＳｎＯ₂）等の金属酸化物を添加した溶液を用いて、高温の炉の中で化学気相蒸着法によりローラ部材４０の内周面及び外周面に層形成される。導電層を形成しない領域については予めマスクしておくことで、正確に必要な領域に導電層を形成することができる。

こうした蒸着法で形成された導電層は、メッキ等により形成されたものに比べて剥れにくく耐久性に優れている。そのため、定着ローラの回転動作の際に、プレスローラ及び給電ローラ等による摩耗に対しても十分な耐摩耗性を有している。

定着ローラ２８の内部には、給電ローラ４４が設けられている。給電ローラ４４は、合成樹脂材料等の絶縁材料からなり、ローラ部材４０よりも小径で、両端部に突出した支持軸４５及び４６によりユニットフレーム６に回転自在に軸支されている。給電ローラ４４は、周面において導電層４１〜４３に対向する位置に給電電極となる導電層４７〜５２が所定幅で全周にわたって形成されている。導電層４７及び４８は導電層４２の両側部に対向する位置に設けられている。導電層４９及び５０は導電層４１の両側部に対向する位置に設けられている。導電層５１及び５２は導電層４３の両側部に対向する位置に設けられている。

そして、導電層４７、４９及び５１は給電ローラ４４内に設けられた配線を介して支持軸４５と導通している。また、導電層４８、５０及び５２は給電ローラ４４内に設けられた配線を介して支持軸４６と導通している。ローラ部材４０の外周面に形成された導電層４１に対向配置された導電層５０と内周面に形成された導電層４２及び４３に対向配置された導電層４８及び５２とはそれぞれ独立して支持軸４６と導通している。

図４は、定着ローラ２８の軸方向に沿った断面図である。ローラ部材４０の外周面に形成された導電層４１の両側部には、給電ローラ４４の導電層４９及び５０と接触する電極層５３及び５４がローラ部材４０を貫通して設けられている。電極層５３及び５４は内周面において導電層４９及び５０とそれぞれ常時接触状態となるように所定幅で全周にわたって形成されており、導電層４１の両側部とは複数箇所で貫通して導通している。

ローラ部材４０はプレスローラ３３に対向配置されているため、その内周面に給電ローラ４４が常時圧接された状態となるため、給電ローラ４４の導電層４４〜５２がそれぞれ導電層４１〜４３の両側部に常時導通した状態となる。

給電ローラ４４の支持軸４５は接地され、支持軸４６は給電回路６０に接続されている。支持軸４６には導電層５０と導電層４８及び５２とが互いに独立して導通している。例えば、導電層５０は支持軸４６の中心を通る配線に接続して支持軸４６の端面に形成された電極と導通させ、導電層４８及び５２は給電ローラ４４内を通る配線に接続して支持軸４６の周面に形成した電極と導通させるとよい。そして、各電極に対して給電回路６０から電力を供給することで、ローラ部材４０の外周面における導電層４１と内周面における導電層４２及び４３にそれぞれ独立して電流を流すことができる。

給電回路６０から供給される電流は、支持軸４６から４８、５０及び５２を介して導電層４１を通り、導電層４７、４９及び５１を介して支持軸４５に流れるようになる。そのため、導電層４１〜４３が通電されて発熱するようになる。

幅の小さい用紙を連続して定着処理を行う場合には、中央部分の導電層４１のみを通電して発熱させるようにすれば、定着処理に使用しない定着ローラの両端部が発熱しないため、不用意に温度が上昇することが防止できる。また、導電層４２及び４３に供給する電流を調整して定着ローラの表面温度が不均一になるのを抑止する程度に発熱するようにしてもよい。

したがって、ローラ部材の外周面及び内周面にそれぞれ領域を区分して導電層を形成することで、用紙の幅に対応してきめ細かく発熱させて定着処理を行うことができ、定着ローラの表面温度の不均一を抑止するとともに効率よく発熱させることが可能となる。

図５は、ローラ部材に形成する導電層の変形例に関する定着ローラの断面図である。この例では、図４に示す例とは逆に、ローラ部材４０’の外周面において両端側に導電層４２’及び４３’が形成され、内周面の中央部分に導電層４１’が形成されている。

そして、外周面に形成された導電層４２’の両側部には、図４で説明した電極層５３及び５４と同様に、給電ローラ４４の導電層４７及び４８と接触する電極層５５及び５６がローラ部材４０を貫通して設けられている。また、導電層４３’の両側部にも、同様の電極層５７及び５８がローラ部材４０’を貫通して設けられており、給電ローラ４４の導電層５１及び５２にそれぞれ接触するようになっている。

給電ローラ４４は、図４に示すものと同様の構成のものを用い、給電回路６０から支持軸４６に電流を流すことで、導電層４１’と導電層４２’及び４３’とを独立して発熱制御することができる。そのため、上記実施例と同様に、用紙の幅に応じてきめ細かく発熱制御して、定着ローラの表面温度の不均一を抑止するとともに定着処理の効率化を図ることができる。

図６は、ローラ部材に形成する導電層の別の変形例に関する定着ローラの断面図である。この例では、ローラ部材４０”の外周面全体に導電層４１”が形成されており、内周面には中央部分に所定幅の導電層４２”が全周にわたって形成されている。

給電ローラ４４’には、導電層４１”の両側部に対向配置された導電層４７’及び４９’並びに導電層４２”の両側部に対抗配置された導電層４８’及び５０’が全周にわたって形成されている。そして、外周面に形成された導電層４１”の両側部には、図４で説明した電極層５３及び５４と同様に、給電ローラ４４’の導電層４７’及び４９’と接触する電極層５１’及び５２’がローラ部材４０”を貫通して設けられている。

給電ローラ４４’の支持軸４５’は接地され、支持軸４６’は給電回路６０に接続されている。そして、図４で説明した給電ローラ４４の支持軸４６と同様に、支持軸４６’には導電層４９’及び５０’が互いに独立して導通しており、支持軸４５’には導電層４７’及び４８’が導通している。

したがって、給電回路６０から供給される電流が導電層４９’及び５０’からそれぞれ導電層４１”及び４２”に流れるようになり、導電層４１”及び４２”を独立して発熱制御することができる。

そのため、幅の小さい用紙の場合には、導電層４１”の発熱を抑えて導電層４２”を発熱させて中央部分の発熱量を多くして定着処理すること、又は、導電層４２”の発熱を停止して導電層４１”のみ発熱させて定着ローラの表面温度を均一にすることが可能となる。

以上説明したように、ローラ部材の外周面及び内周面にそれぞれ導電層を形成して発熱制御することで用紙の幅に応じたきめ細かい発熱制御を行うことができる。なお、上述した例では、給電ローラを用いてローラ部材に形成した導電層に給電するようになっているが、給電ローラ以外の方法で給電するようにしてもよい。例えば、ローラ部材に配線してローラ部材の端面に電極を形成しておき、外部からブラシ電極等を接触させて給電することもできる。

本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の内部構造に関する概略断面図である。 定着ユニットに関する概略断面図である。 定着ローラの分解斜視図である。 定着ローラの軸方向に沿った断面図である。 定着ローラに形成された導電層の変形例に関する断面図である。 定着ローラに形成された導電層の変形例に関する断面図である。

符号の説明

１ 原稿読取部
２ 記録部
３ 用紙搬送部
４ 給紙部
28 定着ローラ
33 プレスローラ
34 排紙ローラ
35 プレスローラ
40 ローラ部材
41 導電層
42 導電層
43 導電層
44 給電ローラ
45 支持軸
46 支持軸
47 導電層
48 導電層
49 導電層
50 導電層
51 導電層
52 導電層

Claims (4)

1. 用紙に転写されたトナー像を熱定着により定着させる定着ローラと、定着ローラに圧接可能に設けられたプレスローラとを備えた定着装置であって、前記定着ローラは、中空のローラ部材の内周面及び外周面において所定幅で全周にわたってそれぞれ導電層が互いに絶縁されて形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記ローラ部材の両端側の所定幅の領域及び当該領域以外の中央部分の領域のいずれか一方の領域において内周面に前記導電層が形成され他方の領域において外周面に前記導電層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ローラ部材の外周面の全領域及び内周面の中央部分の領域にそれぞれ導電層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の定着装置を備えている画像形成装置。

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