JP2668861B2 - 加熱定着装置 - Google Patents
加熱定着装置Info
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- roll
- heating
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は，電子写真複写機，ファクシミリ，プリンタ
ー等の画像形成装置において未定着画像を担持した記録
体を，加熱部材と加圧ロールとの間を通過させることに
より，上記画像を定着する加熱式の定着装置に関するも
のである。 〔従来の技術〕 従来，酸化亜鉛感光紙，普通紙，プラスチックシート
等の記録体上に形成されたトナー像を定着するために
は，相互に圧接状態に配設した加熱ロールと加圧ロール
とを設け，上記ロール間に記録体を通過させて加熱・加
圧を行う加熱ロールタイプの加熱定着装置が使用されて
いる。このような従来の加熱定着装置における加熱ロー
ルの内部には，ハロゲンランプやニクロム線等の熱源を
配設し，この熱源の輻射熱によって加熱ロールの表面を
加熱する。しかしながら上記のような加熱方式において
は，加熱ロールの表面が所望の温度，例えば180℃に到
達するまでに要するウォーミングアップ時間が１分ない
し数分必要であり，待時間が長く，かつ電力消費量が増
大するという問題点があった。 最近，上記ウォーミングアップ時間を短縮するため
に，いわゆる直接加熱式の定着装置が提案されている。
例えば，特開昭55−164860号公報には，心金の外周に下
から断熱層，絶縁層，抵抗発熱体層および保護層を順次
形成した発熱ローラが開示されている。また特開昭57−
161768号公報には，円筒体の外周に下から絶縁層および
発熱層を形成し，両端に発熱層と電気的に接続した摺動
リングを設けた発熱ローラが開示されている。なお前記
摺動リングには摺動ブラシを圧接して，加熱に要する電
流を供給するのである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記定着装置において，未定着のトナー像を担持する
記録体への伝熱量を確保するために，加熱ロールと加圧
ロールとの間に形成されるニップ幅を大きくする必要が
ある。一方最近の装置小型化の要請に応えるために，加
熱ロールおよび加圧ロール両者共小径化の傾向にあり，
上記ニップ幅は更に小さくなるため，前記伝熱量確保の
観点から，加圧ロールにシリコーンゴム等の弾性材料を
使用したものが考案されている。しかしながら，このよ
うな構成のものにおいては，加圧ロールの加熱ロールと
の圧接面が，比較的曲率半径の小さい凹面となり易いた
め，定着部から排出された記録体がカールして，加熱ロ
ールに巻付く現象を生ずるという問題点がある。また更
に現像速度も次第に高速化の傾向にあり，上記定着装置
に対しても同様の高速化が要求されることは当然であ
り，従来の加熱ロールと加圧ロールとを対向させる形式
の定着装置においては，装置の小型化および高速化に加
えてニップ幅の確保ということを同時に満足させること
が不可能であるという問題点がある。 本発明は，上記従来装置に存する問題点を解消し，構
造が簡単であるのに拘らず，小型化および高速化の要求
と共にニップ幅の増大という要求を同時に満足させ得る
加熱定着装置を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記従来技術の問題点解決のため，本発明では，外周
面にフッ素樹脂からなる厚さ10〜50μｍの離型性層を設
けた弾性ロールと対向させて対向面を前記弾性ロールの
半径より大なる曲率半径の凹曲面に形成しかつ排紙側を
支点として揺動自在に形成してなる偏平状の加熱部材
を、給紙検出手段と連動する駆動手段を介して前記弾性
ロールと圧接・離脱自在に設け、前記加熱部材の対向面
には、半導電性ないし絶縁性のセラミックスからなる電
気絶縁層と、絶縁性のセラミックスの微粒子と導電性物
質の微粒子の混合物からなる電気抵抗層と、フッ素樹脂
からなる厚さ10〜50μｍの離型性層とを順次設けると共
に、前記加熱部材および前記弾性ロールに設ける離型性
層の摩擦係数μ１およびμ２をμ１＜μ２とする。 という技術的手段を採用したのである。 〔作用〕 上記の構成により，加熱部材と弾性ロールとの間に
は，極めて大寸法のニップ幅を確保することができるた
め，高速定着が可能である。また加熱部材と弾性ロール
とに設ける離型性層の摩擦係数を，前者より後者の方を
大としたことにより，両者間を記録体が円滑に通過する
ことが可能である。なお定着時に必要な記録体への加圧
力は，弾性ロールによって均一に確保される。 〔実施例〕 図は本発明の実施例を示す要部側面図である。図にお
いて１は弾性ロールであり，シャフト２の外周に例えば
シリコーンゴム等の可撓弾性体３を設けて円柱状に形成
すると共に，外周面には離型性層４を設けて，全体をシ
ャフト２を中心に回転自在とする。次に５は加熱部材で
あり，偏平状に形成しかつ横断面円弧状の凹面６を設け
ると共に，支軸７を介して前記弾性ロール１と圧接・離
脱自在になるよう揺動自在に形成する。なお凹面６の曲
率半径は、弾性ロール１の半径より大に形成する。８は
回転自在のカムであり，駆動手段９と連結する。10はセ
ンサーである。次に加熱部材５の凹面６には，電気絶縁
層11,電気抵抗層12および離型性層13を順次積層して設
ける。 電気絶縁層11を形成する材料としては，例えば体積電
気抵抗が103Ω・cm以上である半導電性ないし絶縁性の
セラミックスがあり,Al2O3,Al2O3・MgO,Y2O3,SiO2,ZrO2
またはこれらの混合物，更にはハードフェライト粉末
（Baフェライト,Srフェライト等）のような酸化物永久
磁石材料等を使用することができる。この場合上記永久
磁石材料の一部に着磁し，その上に感温磁性材料による
磁気シールドを施して，キューリーポイントを利用して
温度制御をさせることも可能である。次に電気抵抗層12
は,Al2O3やAl2O3・MgOのような絶縁性セラミックスの微
粒子と,NiCrのような導電性物質の微粒子との混合物を,
50〜250μｍの厚さにプラズマ溶射して形成するのが好
ましい。すなわち電気抵抗層12中においては,NiCr粒子
は絶縁性セラミックスの母材中に均一に分散すると共
に，一部において相互に接触している。NiCrの含有量の
増減により，電気抵抗層12の電気抵抗率が反比例的に減
少若しくは増加するから,NiCr粒子の含有量により，加
熱部材５の消費電力を所望のレベルに設定することがで
きる。次に弾性ロール１および加熱部材５に設ける離型
性層4,13は記録体上のトナーと直接接触するため，トナ
ーが融着しないような性質，すなわち耐熱性および低表
面エネルギー等を保有する必要がある。このために好ま
しい材料としては，テトラフルオロエチレン樹脂やパー
フルオロアルコキシ樹脂等のフッ素樹脂がある。なお離
型性層13の厚さは10〜50μｍが好ましい。なお離型性層
4,13の摩擦係数は，上記材料においては0.01〜0.3であ
るが，後述する記録体搬送を円滑に行うために，離型性
層４の摩擦係数を離型性層13のそれより大とする。 なお上記加熱部材５の凹面６と電気絶縁層11との間の
接着性を高めるために，両者の中間の線膨張係数を有す
る材料からなる結合層を介在させてもよい。この場合の
厚さは20〜100μｍである。また安全性を向上させるた
めに，電気抵抗層12の外方に電気絶縁層11を形成した
後，離型性層13を被覆形成してもよい。この電気絶縁層
11は20〜50μｍの厚さにプラズマ溶射によって形成する
ことができ，具体的な材料としては前記のような絶縁性
セラミックスを使用することができる。 次に14はクリーナーブレードであり，弾性ロール１の
外周面に摺接させて設ける。15は余剰トナーの容器,16
は記録体のガイドである。 以上の構成により，加熱部材５の電気抵抗層12に通電
して所定の温度，例えば180〜250℃に昇温・保持し，未
定着トナー像を担持した記録体（図示せず）を，ガイド
16を介して弾性ロール１と加熱部材５との間に給送す
る。この場合，前記記録体の到達をセンサー10によって
検知し，駆動手段９を介してカム８が図に示すように回
転し，加熱部材５を支軸７を介して揺動させ，凹面６を
弾性ロール１の表面に当接させている（図は構成の理解
を図るために，凹面６と弾性ロール１との間が離れた状
態で示してある）。従って記録体は弾性ロール１の矢印
方向の回転により，加熱部材５に圧接された状態で右方
に移動する間に，未定着トナー像を定着することができ
るのである。この場合，弾性ロール１の外周に設けた離
型性層４の摩擦係数の方が，加熱部材５の凹面６に設け
た離型性層13の摩擦係数より大としてあるから，離型性
層4,13間に挟着した記録体を，弾性ロール１の回転に追
従させて給送することができる。定着完了後は，カム８
の回転によって加熱部材５は反時計方向に揺動し，弾性
ロール１との接着状態を解除する。なお弾性ロール１に
付着したトナーは，クリーナーブレード14によって掻取
られて，容器15内に収納される。 本実施例においては，弾性ロールと加熱部材との当接
・離脱手段として，カムによる揺動機構の例を示した
が，カムに代えてシリンダーその他の上下動手段として
もよく，なお加熱部材を構成する材料は金属材料のみで
なく，セラミックス等の非金属材料であってもよい。加
熱部材を電気絶縁材料で構成した場合には，絶縁層を省
略することもできる。更に加熱部材の温度制御手段には
公知の接触型，非接触型のものを自由に選定できる。 〔発明の効果〕 本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら，下記の効果を期待できる。 （１） 従来の加熱ロールの代わりに偏平に近い形状の
加熱部材を構成要素としたものであるから，定着装置の
高さ寸法を小さくすることができ，装置全体を小型化す
ることができる。 （２） 弾性ロールを小径にしても，凹曲面を有する加
熱部材が当接してニップ幅を確保できるから，定着作用
が確実であると共に，高速化の実現が可能である。 （３） 加熱部材は従来の加熱ロールのように加熱面が
移動することがないため，温度検知手段が非常に簡単に
なると共に，構成部材の損傷を皆無とし，検知精度およ
び制御精度を大幅に向上させることができる。
ー等の画像形成装置において未定着画像を担持した記録
体を，加熱部材と加圧ロールとの間を通過させることに
より，上記画像を定着する加熱式の定着装置に関するも
のである。 〔従来の技術〕 従来，酸化亜鉛感光紙，普通紙，プラスチックシート
等の記録体上に形成されたトナー像を定着するために
は，相互に圧接状態に配設した加熱ロールと加圧ロール
とを設け，上記ロール間に記録体を通過させて加熱・加
圧を行う加熱ロールタイプの加熱定着装置が使用されて
いる。このような従来の加熱定着装置における加熱ロー
ルの内部には，ハロゲンランプやニクロム線等の熱源を
配設し，この熱源の輻射熱によって加熱ロールの表面を
加熱する。しかしながら上記のような加熱方式において
は，加熱ロールの表面が所望の温度，例えば180℃に到
達するまでに要するウォーミングアップ時間が１分ない
し数分必要であり，待時間が長く，かつ電力消費量が増
大するという問題点があった。 最近，上記ウォーミングアップ時間を短縮するため
に，いわゆる直接加熱式の定着装置が提案されている。
例えば，特開昭55−164860号公報には，心金の外周に下
から断熱層，絶縁層，抵抗発熱体層および保護層を順次
形成した発熱ローラが開示されている。また特開昭57−
161768号公報には，円筒体の外周に下から絶縁層および
発熱層を形成し，両端に発熱層と電気的に接続した摺動
リングを設けた発熱ローラが開示されている。なお前記
摺動リングには摺動ブラシを圧接して，加熱に要する電
流を供給するのである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記定着装置において，未定着のトナー像を担持する
記録体への伝熱量を確保するために，加熱ロールと加圧
ロールとの間に形成されるニップ幅を大きくする必要が
ある。一方最近の装置小型化の要請に応えるために，加
熱ロールおよび加圧ロール両者共小径化の傾向にあり，
上記ニップ幅は更に小さくなるため，前記伝熱量確保の
観点から，加圧ロールにシリコーンゴム等の弾性材料を
使用したものが考案されている。しかしながら，このよ
うな構成のものにおいては，加圧ロールの加熱ロールと
の圧接面が，比較的曲率半径の小さい凹面となり易いた
め，定着部から排出された記録体がカールして，加熱ロ
ールに巻付く現象を生ずるという問題点がある。また更
に現像速度も次第に高速化の傾向にあり，上記定着装置
に対しても同様の高速化が要求されることは当然であ
り，従来の加熱ロールと加圧ロールとを対向させる形式
の定着装置においては，装置の小型化および高速化に加
えてニップ幅の確保ということを同時に満足させること
が不可能であるという問題点がある。 本発明は，上記従来装置に存する問題点を解消し，構
造が簡単であるのに拘らず，小型化および高速化の要求
と共にニップ幅の増大という要求を同時に満足させ得る
加熱定着装置を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記従来技術の問題点解決のため，本発明では，外周
面にフッ素樹脂からなる厚さ10〜50μｍの離型性層を設
けた弾性ロールと対向させて対向面を前記弾性ロールの
半径より大なる曲率半径の凹曲面に形成しかつ排紙側を
支点として揺動自在に形成してなる偏平状の加熱部材
を、給紙検出手段と連動する駆動手段を介して前記弾性
ロールと圧接・離脱自在に設け、前記加熱部材の対向面
には、半導電性ないし絶縁性のセラミックスからなる電
気絶縁層と、絶縁性のセラミックスの微粒子と導電性物
質の微粒子の混合物からなる電気抵抗層と、フッ素樹脂
からなる厚さ10〜50μｍの離型性層とを順次設けると共
に、前記加熱部材および前記弾性ロールに設ける離型性
層の摩擦係数μ１およびμ２をμ１＜μ２とする。 という技術的手段を採用したのである。 〔作用〕 上記の構成により，加熱部材と弾性ロールとの間に
は，極めて大寸法のニップ幅を確保することができるた
め，高速定着が可能である。また加熱部材と弾性ロール
とに設ける離型性層の摩擦係数を，前者より後者の方を
大としたことにより，両者間を記録体が円滑に通過する
ことが可能である。なお定着時に必要な記録体への加圧
力は，弾性ロールによって均一に確保される。 〔実施例〕 図は本発明の実施例を示す要部側面図である。図にお
いて１は弾性ロールであり，シャフト２の外周に例えば
シリコーンゴム等の可撓弾性体３を設けて円柱状に形成
すると共に，外周面には離型性層４を設けて，全体をシ
ャフト２を中心に回転自在とする。次に５は加熱部材で
あり，偏平状に形成しかつ横断面円弧状の凹面６を設け
ると共に，支軸７を介して前記弾性ロール１と圧接・離
脱自在になるよう揺動自在に形成する。なお凹面６の曲
率半径は、弾性ロール１の半径より大に形成する。８は
回転自在のカムであり，駆動手段９と連結する。10はセ
ンサーである。次に加熱部材５の凹面６には，電気絶縁
層11,電気抵抗層12および離型性層13を順次積層して設
ける。 電気絶縁層11を形成する材料としては，例えば体積電
気抵抗が103Ω・cm以上である半導電性ないし絶縁性の
セラミックスがあり,Al2O3,Al2O3・MgO,Y2O3,SiO2,ZrO2
またはこれらの混合物，更にはハードフェライト粉末
（Baフェライト,Srフェライト等）のような酸化物永久
磁石材料等を使用することができる。この場合上記永久
磁石材料の一部に着磁し，その上に感温磁性材料による
磁気シールドを施して，キューリーポイントを利用して
温度制御をさせることも可能である。次に電気抵抗層12
は,Al2O3やAl2O3・MgOのような絶縁性セラミックスの微
粒子と,NiCrのような導電性物質の微粒子との混合物を,
50〜250μｍの厚さにプラズマ溶射して形成するのが好
ましい。すなわち電気抵抗層12中においては,NiCr粒子
は絶縁性セラミックスの母材中に均一に分散すると共
に，一部において相互に接触している。NiCrの含有量の
増減により，電気抵抗層12の電気抵抗率が反比例的に減
少若しくは増加するから,NiCr粒子の含有量により，加
熱部材５の消費電力を所望のレベルに設定することがで
きる。次に弾性ロール１および加熱部材５に設ける離型
性層4,13は記録体上のトナーと直接接触するため，トナ
ーが融着しないような性質，すなわち耐熱性および低表
面エネルギー等を保有する必要がある。このために好ま
しい材料としては，テトラフルオロエチレン樹脂やパー
フルオロアルコキシ樹脂等のフッ素樹脂がある。なお離
型性層13の厚さは10〜50μｍが好ましい。なお離型性層
4,13の摩擦係数は，上記材料においては0.01〜0.3であ
るが，後述する記録体搬送を円滑に行うために，離型性
層４の摩擦係数を離型性層13のそれより大とする。 なお上記加熱部材５の凹面６と電気絶縁層11との間の
接着性を高めるために，両者の中間の線膨張係数を有す
る材料からなる結合層を介在させてもよい。この場合の
厚さは20〜100μｍである。また安全性を向上させるた
めに，電気抵抗層12の外方に電気絶縁層11を形成した
後，離型性層13を被覆形成してもよい。この電気絶縁層
11は20〜50μｍの厚さにプラズマ溶射によって形成する
ことができ，具体的な材料としては前記のような絶縁性
セラミックスを使用することができる。 次に14はクリーナーブレードであり，弾性ロール１の
外周面に摺接させて設ける。15は余剰トナーの容器,16
は記録体のガイドである。 以上の構成により，加熱部材５の電気抵抗層12に通電
して所定の温度，例えば180〜250℃に昇温・保持し，未
定着トナー像を担持した記録体（図示せず）を，ガイド
16を介して弾性ロール１と加熱部材５との間に給送す
る。この場合，前記記録体の到達をセンサー10によって
検知し，駆動手段９を介してカム８が図に示すように回
転し，加熱部材５を支軸７を介して揺動させ，凹面６を
弾性ロール１の表面に当接させている（図は構成の理解
を図るために，凹面６と弾性ロール１との間が離れた状
態で示してある）。従って記録体は弾性ロール１の矢印
方向の回転により，加熱部材５に圧接された状態で右方
に移動する間に，未定着トナー像を定着することができ
るのである。この場合，弾性ロール１の外周に設けた離
型性層４の摩擦係数の方が，加熱部材５の凹面６に設け
た離型性層13の摩擦係数より大としてあるから，離型性
層4,13間に挟着した記録体を，弾性ロール１の回転に追
従させて給送することができる。定着完了後は，カム８
の回転によって加熱部材５は反時計方向に揺動し，弾性
ロール１との接着状態を解除する。なお弾性ロール１に
付着したトナーは，クリーナーブレード14によって掻取
られて，容器15内に収納される。 本実施例においては，弾性ロールと加熱部材との当接
・離脱手段として，カムによる揺動機構の例を示した
が，カムに代えてシリンダーその他の上下動手段として
もよく，なお加熱部材を構成する材料は金属材料のみで
なく，セラミックス等の非金属材料であってもよい。加
熱部材を電気絶縁材料で構成した場合には，絶縁層を省
略することもできる。更に加熱部材の温度制御手段には
公知の接触型，非接触型のものを自由に選定できる。 〔発明の効果〕 本発明は以上記述のような構成および作用であるか
ら，下記の効果を期待できる。 （１） 従来の加熱ロールの代わりに偏平に近い形状の
加熱部材を構成要素としたものであるから，定着装置の
高さ寸法を小さくすることができ，装置全体を小型化す
ることができる。 （２） 弾性ロールを小径にしても，凹曲面を有する加
熱部材が当接してニップ幅を確保できるから，定着作用
が確実であると共に，高速化の実現が可能である。 （３） 加熱部材は従来の加熱ロールのように加熱面が
移動することがないため，温度検知手段が非常に簡単に
なると共に，構成部材の損傷を皆無とし，検知精度およ
び制御精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の実施例を示す要部側面図である。
1:弾性ロール,4,13:離型性層,5:加熱部材,12:電気抵抗
層。
層。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．外周面にフッ素樹脂からなる厚さ10〜50μｍの離型
性層を設けた弾性ロールと対向させて対向面を前記弾性
ロールの半径より大なる曲率半径の凹曲面に形成しかつ
排紙側を支点として揺動自在に形成してなる偏平状の加
熱部材を、給紙検出手段と連動する駆動手段を介して前
記弾性ロールと圧接・離脱自在に設け、前記加熱部材の
対向面には、半導電性ないし絶縁性のセラミックスから
なる電気絶縁層と、絶縁性のセラミックスの微粒子と導
電性物質の微粒子の混合物からなる電気抵抗層と、フッ
素樹脂からなる厚さ10〜50μｍの離型性層とを順次設け
ると共に、前記加熱部材および前記弾性ロールに設ける
離型性層の摩擦係数μ１およびμ２をμ１＜μ２とした
ことを特徴とする加熱定着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157356A JP2668861B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 加熱定着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61157356A JP2668861B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 加熱定着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6313085A JPS6313085A (ja) | 1988-01-20 |
| JP2668861B2 true JP2668861B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=15647879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61157356A Expired - Lifetime JP2668861B2 (ja) | 1986-07-04 | 1986-07-04 | 加熱定着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2668861B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5908150B1 (ja) * | 2015-07-27 | 2016-04-26 | 株式会社ヒットデバイス | 定着装置および定着方法 |
| JP5956670B1 (ja) * | 2015-12-28 | 2016-07-27 | 株式会社ヒットデバイス | 定着装置および定着方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50106644A (ja) * | 1974-01-18 | 1975-08-22 | ||
| JPS50134655A (ja) * | 1974-04-11 | 1975-10-24 | ||
| JPS5533162A (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-08 | Canon Inc | Hot plate fixing device |
| JPS56109383A (en) * | 1980-02-04 | 1981-08-29 | Ricoh Co Ltd | Fixing device |
| JPS5821776A (ja) * | 1981-08-03 | 1983-02-08 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | トナ−像定着装置 |
| JPS58125077A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-25 | Canon Inc | 定着装置 |
| JPS5968766A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-18 | Olympus Optical Co Ltd | 熱定着装置 |
-
1986
- 1986-07-04 JP JP61157356A patent/JP2668861B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6313085A (ja) | 1988-01-20 |
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