JP2888180B2

JP2888180B2 - 定着ユニット

Info

Publication number: JP2888180B2
Application number: JP7232599A
Authority: JP
Inventors: 秀和浅田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-09-11
Filing date: 1995-09-11
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JPH0980950A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式印字装
置の定着ユニットに係り、特に、加熱及び加圧により、
印字用紙上にトナー等を定着させる定着ユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真式印字装置の定着ユ
ニットとしては、図３に示すものが用いられている。即
ち、定着ユニット２１は、加圧ローラ２４と、この加圧
ローラ２４に対向して配設される熱伝導ローラ２２及び
熱伝導ローラ２２の内部に装備されるヒータランプ２３
により構成されている。

【０００３】これらを詳細に説明すると、先ず、図３に
おいて、加圧ローラ２４は、円筒状の部材からなり、印
字用紙Ｐの巾よりも幾分長く形成されている。そして、
加圧ローラ２４の両端部には、図示しない回転軸が設け
られ、印字装置本体（図示略）の軸受け部（図示略）に
回転自在に固定されている。また、加圧ローラ２４の表
面は、ゴム製材により構成され、後述する熱伝導ローラ
２２との相互間に印字用紙Ｐを挟持したときに、変形可
能となっている。

【０００４】また、熱伝導ローラ２２は、中空円筒形状
のアルミ製材からなり、その厚みは、全体にわたり約１
［ｍｍ］である。但し、熱伝導ローラ２２の厚みは、２
［ｍｍ］程度のものもある。更に、熱伝導ローラ２２の
長さは、上述した加圧ローラ２４とほぼ同等となってい
る。そして、熱伝導ローラ２２は、加圧ローラ２４と同
様に、その両端に回転軸（図示略）を有しており、印字
装置本体（図示略）の軸受け部に回転自在に固定されて
いる。即ち、熱伝導ローラ２２の回転軸と、加圧ローラ
２４の回転軸は、相互に平行となっている。そして各ロ
ーラ２２，２４は、相互にその外周面で当接し合ってい
る。

【０００５】また、熱伝導ローラ２２の中心部には、ヒ
ータランプ２３からなる熱源が熱伝導ローラ２２のほぼ
全長にわたり配設されている。このヒータランプ２３
は、ハロゲンランプで構成され、印字作業中には、熱伝
導ローラ２２を内側から加熱するようになっている。

【０００６】次に、以上のように構成された定着ユニッ
ト２１の動作を説明すると、図３に示すように、既に表
面にトナーＴが印字された印字用紙Ｐが、加圧ローラ２
４と熱伝導ローラ２２の当接部に導入される。このと
き、トナーＴは、図３中の下面、即ち、熱伝導ローラ２
２側の面に印字されている。そして、各ローラ２２，２
４は、当接しあいながら回転し、印字用紙Ｐを相互間に
挟持する。

【０００７】加圧ローラ２４は、熱伝導ローラ２２との
間で、その間を通過する印字用紙ＰにトナーＴの定着の
為の圧力をかける。一方、ヒータランプ２３により加熱
された熱伝導ローラ２２は、加圧ローラ２４と熱伝導ロ
ーラ２２を通過する印字用紙Ｐ上のトナーに熱を加え
る。これにより、トナーＴが融解し、印字用紙Ｐ上にト
ナーＴが定着する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例においては、以下のような不都合を生じてい
た。即ち、図３に示すように、ヒータランプ２３と熱伝
導ローラ２２とは相互に離間して配設されている。そし
て、相互間に空気の領域が介在している。このため、ヒ
ータランプ２３による熱伝導ローラ２２の加熱が効率的
におこなえず、所望の温度まで加熱するには、所定の時
間を必要とする。このことは、従来の定着ユニット２１
を有する印字装置においては、そのウォームアップに長
時間を要する、という不都合の原因となっていた。

【０００９】また、従来の定着ユニット２１において
は、ヒータランプ２３と離間してその外側に熱伝導ロー
ラ２２を配設する構造である。このため、熱伝導ローラ
２２の内径はヒータランプ２３の外径よりも、かなり大
きなものでなければならない。このことは、熱伝導ロー
ラ２２の小型化を困難にする。この結果、熱伝導ローラ
２２を迅速に加熱することが困難であり、また、加熱の
ために大量の電力を必要とする、という不都合を生じて
いた。

【００１０】更に、ヒータランプ２３を熱伝導ローラ２
２内に別個に離間して配設しているので、組付けの際の
位置決め作業等が煩雑となり、また、部品点数の削減が
困難であり、製造コストを低減することができない、と
いう不都合を生じていた。

【００１１】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に、小型且つ軽量で、印字装置のウォーム
アップ時間を短縮でき、更には消費電力を低減すること
ができる定着ユニットを提供することを、その目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、熱定着のための熱を
発生する円筒状熱源と、この円筒状熱源に対向して且つ
当該円筒状熱源との相互間において印字用紙に圧力を加
える加圧ローラとを備えた電子写真式印字装置の定着ユ
ニットにおいて、円筒状熱源を、ハロゲンランプと、こ
のハロゲンランプを内部に収納した金属円筒とにより構
成する。

【００１３】この金属円筒の内側に、当該金属円筒に密
着して前記ハロゲンランプを収納装備すると共に、この
金属円筒とハロゲンランプとを一体的に回転可能とす
る。又、ハロゲンランプの一端部に当該ハロゲンランプ
のフィラメントに所定の電力を供給する電極部を設ける
と共に、この電極部の外側にセラミックで形成されたブ
ッシュを圧入する。そして、このブッシュを回転自在に
保持すると共にその周囲が前述した金属円筒の内周に圧
入されたベアリングを装備する、という構成を採ってい
る。

【００１４】このため、請求項１記載の発明にあって
は、まず、既に表面にトナーが印字された印字用紙が、
加圧ローラと円筒状熱源との間の当接部に導入される。
このとき、トナーは、円筒状熱源側に印字されている。
そして、各ローラは、当接しあいながら回転し、印字用
紙を相互間に挟持し搬送する。加圧ローラは、円筒状熱
源との間で、その間を通過する印字用紙にトナー定着の
為の圧力をかける。一方、既に表面が加熱されている円
筒状熱源は、加圧ローラと円筒状熱源との相互間を通過
する印字用紙上のトナーに熱を加える。これにより、印
字用紙上にトナーが定着する。

【００１５】また、請求項２記載の発明では、前述した
請求項１記載の定着ユニットにおいて、円筒状熱源を、
含油軸受けを介して固定ブラケットに回転自在に装備す
る、という構成を採っている。このため、この請求項２
記載の発明でも、前述した請求項１記載の発明と同等に
機能する定着ユニットを得ることができる。

【００１６】（削除）

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
１乃至図２に基づいて説明する。まず図１において、電
子写真式印字装置の定着ユニット１は、熱定着のための
熱を発生する円筒状熱源７と、この円筒状熱源７に対向
して且つ円筒状熱源７との相互間において印字用紙Ｐに
圧力を加える加圧ローラ３とを備えている。また、円筒
状熱源７は、金属円筒９とこの金属円筒９内に装備され
たハロゲンランプ１０とで構成されている。

【００１８】これらをより詳細に説明すると、円筒状熱
源７は、外周部がアルミ製の金属円筒９からなる。この
金属円筒９は、印字用紙Ｐの巾よりも幾分長く形成さ
れ、その直径は、後述する加圧ローラ３よりも小さなも
のとなっている。金属円筒９の外周部は、フッ素樹脂が
コーティングされている。これは、加熱定着によって融
解したトナーが金属円筒９の表面に溶着するのを防止す
るための対策である。ここで、金属円筒９の材質はアル
ミに限定されるものではなく、熱伝導率が高く且つフッ
素樹脂がコーティングできるものであれば、その材質は
不問である。

【００１９】また、金属円筒９の内側には、この金属円
筒９と密着してハロゲンランプ１０が配設されている。
より具体的には、ハロゲンランプ１０のガラス面が金属
円筒９の内周面と密着している。このハロゲンランプ１
０は、金属円筒９とほぼ同等の長さを有し、金属円筒９
の内側をその長手方向全体にわたり加熱するようになっ
ている。

【００２０】上記、ハロゲンランプ１０の一方の端に
は、図２に示すように、ハロゲンランプ１０のフィラメ
ント（図示略）を支持すると共に当該フィラメントに電
力を供給するための電極部１１が設けられている。そし
て、この電極部１１には、電源装置（図示略）から延設
された電源ケーブル１２が接続されている。ここで、ハ
ロゲンランプ１０と電極部１１とは、相互に回転可能に
形成されている。なぜなら、ハロゲンランプ１０は金属
円筒９とともに回転する一方で、電極部１２には、電力
供給用の電源ケーブル１２が接続されているからであ
る。

【００２１】ハロゲンランプ１０の電極部１１の周囲に
は、セラミックで構成されたブッシュ１３が装着されて
いる。このブッシュ１３は、電極部１１に圧入されてい
る。また、上記ブッシュ１３の外側で且つ上記した金属
円筒９の内周部には、ベアリング１４が配設されてお
り、ブッシュ１３と同様に軽く圧入されている。このベ
アリング１４は、金属円筒９とブッシュ１３どうしを相
対的に回転可能とするためのものであり、電源ケーブル
１２が接続された電極部１１を静止させておく役割を有
する。

【００２２】また、円筒状熱源７の両端部は、含油軸受
１５により回転自在に支持されている。これは、印字用
紙Ｐ上のトナーＴを加熱定着する場合に、後述する加圧
ローラ３と共働して定着作業を行えるようにするためで
ある。即ち、円筒状熱源７は、加圧ローラ３の回転に従
動するように回転し、印字用紙Ｐを搬送する。

【００２３】円筒状熱源７を支持する上記した含油軸受
け１５は、印字装置本体のユニットベース１７上の固定
ブラケット１６に固定されている。この固定ブラケット
１６は、円筒状熱源７の両端部に固定され、後述する加
圧ローラ３も同時に回転自在に支持する。

【００２４】更に、図１及び図２に示すように、円筒状
熱源７の上方には、印字用紙Ｐに圧力を加える加圧ロー
ラ３が配設されている。この加圧ローラ３は、金属で構
成された円筒状の基材４と、この基材４の表面を覆うよ
うに配設されたシリコンゴム５からなる。また、加圧ロ
ーラ３は、円筒状熱源７とほぼ同等の長さを有してお
り、その両端部には回転軸１８が形成されている。そし
て、この回転軸１８が、上述した固定ブラケット１６
に、軸受け１９を介して回転自在に支持されている。即
ち、円筒状熱源７と加圧ローラ３とは、相互にその回転
軸が平行となるように支持されている。

【００２５】また、円筒状熱源７と加圧ローラ３とは、
相互に、外周面同士で接触している。即ち、円筒状熱源
７の金属円筒９の表面と、加圧ローラ３のシリコンゴム
５の外周面とが接触するようになっている。これは、印
字用紙Ｐを相互間に挟持して、印字用紙Ｐの搬送とも
に、トナーＴを定着させるためである。このため、接触
部においては、シリコンゴム５が僅かに変形する程度
に、両者の位置関係が設定されている。

【００２６】加圧ローラ３の一端部には、図示しない歯
車機構が形成されており、図示しない駆動モータの回転
駆動により、回転するようになっている。この駆動モー
タの回転は、図示しない制御部からの駆動信号により制
御される。そして、これと同時に、上記した電源ケーブ
ル１２を介して、電源（図示略）からの電流が、ハロゲ
ンランプ１０のフィラメントに供給される。

【００２７】次に、以上のように構成された定着ユニッ
ト１の機能を、図１及び図２に基づいて説明すると、先
ず、図１において、印字用紙Ｐが図中の右方から、加圧
ローラ３と円筒状熱源７との相互間に搬送され、挟持さ
れる。このとき、印字用紙Ｐの円筒状熱源７側の面、即
ち図１中の下面には、定着前のトナーＴが付着してい
る。そして、加圧ローラ３は、制御部からの駆動信号に
基づいて、回転運動を始める。これと同時に、円筒状熱
源７も加圧ローラ３に従動する関係で回転をはじめる。
これによって、印字用紙Ｐが図１中の左方に搬送され
る。

【００２８】印字用紙Ｐは、加圧ローラ３と円筒状熱源
７の相互間を搬送される間に、上述したように、所定の
圧力を受ける。また、これと同時に、円筒状熱源７によ
り所定の加熱をされる。この加熱は、円筒状熱源７の内
部に配設されたハロゲンランプ１０によって行われるも
のであり、トナーＴを融解して、印字用紙Ｐ上に確実に
定着させる機能を有する。

【００２９】ここで、円筒状熱源７の表面が加熱される
機構を詳しく説明すると、図２において、円筒状熱源７
の内部には、これと当接して、ハロゲンランプ１０が配
設されている。そして、定着行程においては、ハロゲン
ランプ１０に接続された電源ケーブル１２に対し、定着
に必要な連流が供給される。これにより、ハロゲンラン
プ１０は所定の光を放射し、金属円筒９の内周壁を直接
加熱する。そして、この加熱により、金属円筒９の全体
が所定の温度に上昇する。

【００３０】ここで、電流の供給方法としては、常に、
トナー融解に必要な温度に維持できる量を供給すること
としてもよい。しかし、消費電力低減の要請や、金属円
筒９が加熱されやすいという特質に鑑み、待機中は、電
流を全く供給しないかあるいは余熱ができる程度の量を
供給し、定着行程時のみ、トナーの融解に必要な電流を
供給するようにしてもよい。

【００３１】次に、円筒状熱源７と当接して、融解され
た印字用紙Ｐ上のトナーＴは、搬送にともなって円筒状
熱源７の表面から離れる。このとき、円筒状熱源７の金
属円筒９の表面には、フッ素樹脂コーティングが施され
ている。このため、融解したトナーＴが金属円筒９の表
面に付着することなく、容易に離れることとなる。この
結果、金属円筒９は常に清浄に維持され、また、印字用
紙Ｐも円滑に搬送される。そして、印字用紙Ｐの全体が
加圧ローラ３と円筒状熱源７の当接部を通過して、定着
行程が終了する。

【００３２】また、以上は、金属円筒９の内部にハロゲ
ンランプ１０を装着した定着ユニット１についての説明
であるが、例えば、ハロゲンランプの外周部を、従来の
ガラス製材ではなく、直接金属の円筒管で構成するよう
にしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、円筒状熱源の外周部が、直接トナーを加熱する
ためのローラとしての役割を担っており又ハロゲンラン
プにより発生した熱エネルギが直接円筒状熱源を加熱す
る構造となっていることから、円筒状熱源の加熱が迅速
に行えることとなり、ウォームアップ時間が短縮され
る、という優れた効果を生じる。また、上記の効果に加
えて、待機中には、あまり高温を保持する必要が無いの
で、待機時の電力消費量を低減することができる、とい
う従来にない優れた効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。

【図２】図１に開示した定着ユニットの軸受け部分を示
す一部省略した側方断面図である。

【図３】従来の定着ユニットを示す断面図である。

【符号の説明】

１定着ユニット３加圧ローラ７円筒状熱源９金属円筒Ｐ印字用紙Ｔトナー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱定着のための熱を発生する円筒状熱源
と、この円筒状熱源に対向して且つ当該円筒状熱源との
相互間において印字用紙に圧力を加える加圧ローラとを
備えた電子写真式印字装置の定着ユニットにおいて、前記円筒状熱源を、ハロゲンランプと、このハロゲンラ
ンプを内部に収納した金属円筒とにより構成し、この金属円筒の内側に、当該金属円筒に密着して前記ハ
ロゲンランプを収納装備すると共に、この金属円筒とハ
ロゲンランプとを一体的に回転可能とし、前記ハロゲンランプの一端部に当該ハロゲンランプのフ
ィラメントに所定の電力を供給する電極部を設けると共
に、この電極部の外側にセラミックで形成されたブッシ
ュを圧入し、このブッシュを回転自在に保持すると共にその周囲が前
記金属円筒の内周に圧入されたベアリングを装備したこ
とを特徴とする定着ユニット。
【請求項２】前記円筒状熱源を、含油軸受けを介して
固定ブラケットに回転自在に装備したことを特徴とする
請求項１記載の定着ユニット。