JP3214972B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱ローラあるいは定
着フィルムと加圧ローラによりトナー像等の未定着画像
を紙等の記録材に定着させる、複写機、プリンタ等の定
着装置に関し、特にローラの芯金電位を制御する技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ等の画像形成装置に用
いられる定着装置では、ハロゲンヒータ等の熱源により
加熱される加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する表層
としての弾性層を有した加圧ローラとにより、紙等の記
録材の搬送手段を構成し、両ローラにより未定着のトナ
ー像を該記録材に定着させる、所謂熱定着方式が主流で
ある。そして、この熱定着方式においては、定着性能の
向上、あるいは安全性を目的として、加熱ローラ及び加
圧ローラの芯金電位を制御する技術が採用され始めてい
る。

【０００３】このような従来の芯金電位の制御技術の一
例として、図８に加圧ローラの芯金電位を制御する例を
示す。図８において１は加熱ローラ、６は加圧ローラで
ある。該加圧ローラ６には、中心軸として、回転方向に
固定された固定軸７が配設されており、該固定軸７に
は、軸受部材として外輪駆動の玉軸受９を用い、該玉軸
受９により芯金部６−ａが支持されている。そして、該
芯金６−ａと玉軸受９とのスラスト間には、導通リング
１８が挟み込まれており、該導通リング１８は加圧ロー
ラ６と共に回転する。このように回転する導通リング１
８に対しての固定側には、導通バネ１９の接触子１９−
ａが付勢されて摺動接点が設けられており、導通リング
１８の回転と共に摺動しながら接触し、導通をとる構造
である。そして、この接触子１９−ａをダイオード８を
介して接地することにより、加圧ローラの芯金６−ａの
電位を所定の電位に制御していた。

【０００４】また、加圧ローラの芯金電位を制御する手
法としては、図９に示した例も提案されている。この場
合加圧ローラ６は軸形状の芯金部６−ａを有し、滑り軸
受２０に支持され回転する。導通バネ１９の接触子１９
−ａは滑り軸受２０よりも外側で加圧ローラの芯金部６
−ａに接触しており、この摺動接点により導通をとるも
のである。接触子１９−ａをダイオード８を介して接地
するところは上記の例と同様である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８で
説明した従来例においては次のような欠点があった。

【０００６】（１）導通リング１８と加圧ローラ６の両
部材の導通はスラスト方向の接触によるため、構造上ス
ラスト方向のガタに起因する両部材間の相対移動がある
ので接触圧が安定しない。 （２）導通リング１８と導通バネ１９の接触子１９−ａ
の接触も同上の理由で安定しないばかりでなく、摺動接
点１９−ａの摩耗及び接触圧のバラツキが大きく、また
接触圧が変動するので変音も発生し易い。 （３）導通リング１８は加圧ローラ６と共に加圧バネ１
３の力により位置が変動するので導通バネ１９の接触子
１９−ａとの接触点も安定しない。 （４）加熱ローラ１の軸受３に対する摺動部はアルミニ
ウムの金属表面であり、これと導通リング１８の距離が
構造上近いためリークし易い。換言すると制御できる芯
金電位にとって大きな制約条件となってしまう。

【０００７】また、図９で説明した従来例においては、
上記のような欠点はスラスト方向では少ないものの、加
圧ローラ６の芯金６−ａと導通バネ１９の接触子１９−
ａとの接触圧は、この場合は、半径方向に加圧ローラ６
が相対的に移動するのでやはり安定しないという欠点が
あった。

【０００８】さらに、上記の従来例は、加熱ローラを用
いた方式の定着装置であったが、特開昭６３−３１３１
８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４
−４４０７５〜４４０８３号公報等に開示のように、耐
熱性のフィルムの一面側に熱源を、他面側に記録材を密
着させて記録材をフィルムと共に走行移動させて熱源の
熱エネルギーをフィルムを介して記録材及び該記録材上
のトナー像に付与する方式の定着装置も提案されてお
り、この定着装置においても加圧ローラの芯金電位制御
に関しては上記と同様な欠点があった。

【０００９】また、上記の従来例は、加圧ローラの芯金
のみ電位制御する場合であるが、加圧ローラと共に加熱
ローラの芯金の電位制御を行う従来例装置もあり、加熱
ローラ側で同様の欠点があった。

【００１０】そこで、本発明は、上記問題点を解決し、
以下のような定着装置を提供することを目的としてい
る。

【００１１】先ず、本出願に係る第１の発明は、摺動接
点の接触圧の安定化を図ることにより、確実な電位制御
を実現可能で、また、接点における変音を発生させるこ
とがない定着装置を提供することを目的としている。

【００１２】次に、本出願に係る第２の発明は、上記目
的に加え、特にローラのスラスト方向及びラジアル方向
の移動に対する摺動接点の接触圧の安定性を向上させ、
さらにローラの外部に配設された導電性の部材とのリー
クを防ぐことのできる定着装置を提供することを目的と
している。

【００１３】また、本出願に係る第３の発明は、上記第
１の発明及び第２の発明が解決しようとする目的に加
え、摺動接点の摩耗に対する接触圧の安定性を向上させ
ることのできる定着装置を提供することを目的としてい
る。

【００１４】さらに、本出願に係る第４の発明は、上記
第１の発明ないし第３の発明が解決しようとする目的に
加え、フィルムとローラを用いた方式においても、摺動
接点の接触圧の安定性を向上させることのできる定着装
置を提供することにある。

【００１５】また、本出願に係る第５の発明は、上記第
１の発明ないし第３の発明が解決しようとする目的に加
え、加熱ローラと加圧ローラを用いた方式においても、
摺動接点の接触圧の安定性を向上させることのできる定
着装置を提供することにある。

【００１６】さらに、本出願に係る第６の発明は、上記
第５の発明が解決しようとする目的に加え、加熱ローラ
の芯金の電位制御を行う場合でも、摺動接点の安定性を
向上させることのできる定着装置を提供することを目的
としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、未定着画像を担持した記録材を
挟持搬送する記録材搬送体対とこの記録材搬送体対の少
なくとも一方に配設された熱源とを備え、未定着画像を
記録材に定着する定着装置において、上記記録材搬送体
対の少なくとも一方は中心軸と、この中心軸に軸受によ
り回転可能に支持され、芯金と芯金上に設けられた被覆
層とを有するローラ体とを有し、芯金と中心軸とを導通
する軸受より中央側に設けられた摺動部材と、軸受より
外側で中心軸を導通する導通部材を有することにより達
成される。

【００１８】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明において、ローラ体の芯金
を円筒形状とし、摺動接点を該芯金の内周面側に設ける
ことにより達成される。

【００１９】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記目的は、上記第１の発明において、ローラ体の
芯金を円筒形状とし、摺動接点を中心軸の外周面側に設
けることにより達成される。

【００２０】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明ないし上記第３の発明にお
いて、記録材搬送体対を、一方がローラ体、他方が無端
移動自在に配設されたフィルム状の部材とし、該ローラ
体を、該フィルム状の部材の内側に配設された熱源に、
該フィルム状の部材を介して圧接するように配設するこ
とにより達成される。

【００２１】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、上記目的は、上記第１の発明ないし上記第３の発明
において、記録材搬送体対を、一方が内部に熱源を有す
る加熱ローラ、他方が該加熱ローラに圧接するように配
設された加圧ローラとし、摺動接点が設けられたローラ
体を、該加圧ローラとすることにより達成される。

【００２２】また、本出願に係る第６の発明によれば、
上記目的は、上記第１の発明ないし上記第３の発明にお
いて、記録材搬送体対を、一方が内部に熱源を有する加
熱ローラ、他方が該加熱ローラに圧接するように配設さ
れた加圧ローラとし、双方のローラを摺動接点が設けら
れたローラ体とすることにより達成される。

【００２３】

【作用】先ず、本出願に係る第１の発明によれば、ロー
ラ体の芯金を軸受部材を介して中心軸周りに回動するよ
うにしたことにより、摺動接点を設けるための接触子の
取付け領域を芯金と中心軸との間隙に確保し、さらに摺
動接点を軸受部材よりも軸方向の中央側、すなわち、ロ
ーラ体の内部に設けたので、中心軸あるいは芯金が変位
しても摺動接点の相対移動がないため接触領域は安定し
て面として確保され、接触圧を安定せしめる。その結
果、確実な芯金電位制御が行われ、接点における変音を
発生させない。

【００２４】また、本出願に係る第２の発明によれば、
ローラ体の芯金を円筒形状とし、摺動接点を該芯金の内
周面側に設けたので、中心軸あるいは芯金がスラスト方
向に変位しても、摺動接点の接触領域は、芯金の円筒内
周面に確保され、安定した接触圧が得られる。また、中
心軸がラジアル方向に変位しても、芯金の相対的な変位
がないため、芯金内周面に設けられた摺動接点も変位せ
ず、安定した接触圧が得られる。さらに、摺動接点の位
置は、ローラ体外部の導電性部材から十分な距離が確保
されており、リークを発生させない。

【００２５】また、本出願に係る第３の発明によれば、
ローラ体の芯金を円筒形状とし、摺動接点を中心軸の外
周面側に設けたので、上記第２の発明と同様に作用する
ばかりでなく、中心軸の外周面が芯金の内周面よりも小
径であるため、摺動速度が低下し、耐摩耗性を向上せし
める。

【００２６】さらに、本出願に係る第４の発明によれ
ば、記録材搬送体対の一方を、無端移動自在に配設され
たフィルム状の部材とした場合でも、摺動接点を上述の
位置に設定するため、従来通りローラ体を、フィルム状
の部材の内側に配設された熱源に、該フィルム状の部材
を介して圧接するように配設し、フィルム方式の定着装
置において、摺動接点の接触圧の安定化による確実な芯
金電位制御を実現する。

【００２７】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、摺動接点を加熱ローラと加圧ローラの双方に設ける
ことにより、より一層確実な芯金電位制御を実現する。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２９】（第１の実施例） 先ず、本発明の第１の実施例を図１ないし図５に基づい
て説明する。図１及び図２は本発明の定着装置の一実施
例を示す断面図である。図１及び図２に示すように、本
実施例は記録材搬送体対として加熱ローラ１と加圧ロー
ラ６を用いた例であり、同図において、熱源としてのハ
ロゲンヒータ２により熱せられる加熱ローラ１は、軸受
３を介してフレーム４に取付けられる。また、この加熱
ローラ１はギア５により駆動される。一方、この加熱ロ
ーラ１に圧接する加圧ローラ６は円筒形状の芯金６−ａ
と、表層に被覆層としての弾性ゴム層６−ｂ及び表面層
６−ｃにより構成される。ここで加圧ローラ６の芯金６
−ａは、中心軸として回転方向に固定された固定軸７に
対して、軸受部材としての玉軸受９を介して支持され
る。つまり、玉軸受９の外輪回転に伴い加圧ローラ６は
回転する。

【００３０】また、固定軸７は絶縁体１１、加圧板１２
を挟んで加圧バネ１３により加圧され加熱ローラ１側に
押し付けられる。

【００３１】さらに、加圧導通板１０は玉軸受９よりも
内側で固定軸７に取付けられており、また加圧導通板１
０の先端には摺動部材としての接触子１０−ａが取付け
られており、この接触子１０−ａは加圧ローラ６の芯金
６−ａに当接して、摺動接点を形成する。

【００３２】従って、加圧ローラ６の芯金６−ａは加圧
導通板１０を介して固定軸７と同電位となる。さらに固
定軸７は板バネ（図示せず）により接触し、導通部材と
してのダイオード８を介して接地される。

【００３３】加圧導通板１０の取付けの詳細を図３を用
いて説明する。図３は図１のＡ−Ａの線で切った断面図
である。また図中の矢印は両ローラの回転方向を表す。
加圧導通板１０は固定軸７により位置決めされ、固定さ
れる。加圧導通板１０は板バネ材により作成されてお
り、腕部１０−ｂが撓むことにより当接圧が得られる。
ここで、加圧ローラ６の芯金６−ａと固定軸７は玉軸受
９により同心度が保たれるので加圧導通板１０の腕部１
０−ｂの撓みも一定に保たれ、接触子１０−ａによる摺
動接点の接触圧も安定する。その結果、確実な芯金電位
制御が可能となり、接触点における変音を発生させるこ
とがない。また、摺動接点と加熱ローラ１との距離も十
分に取られているので、リークを発生させることもな
い。

【００３４】次に、加圧の詳細を図４を用いて説明す
る。図４は本発明により定着装置の側面図であるが、カ
バー（図示せず）は外した状態である。固定軸７は両端
で絶縁体１１とＤカットにより嵌合しており、さらに絶
縁体１１は加圧板１２に嵌合している。加圧板１２はカ
シメ軸２１を中心に回動可能に取付けられており、加圧
バネ１３の力により反時計方向に付勢される。また、こ
こで加圧バネ１３による力は加圧ローラ６の弾性層６−
ｂの反発力によりバランスされることは言うまでもな
い。

【００３５】次に、ダイオード８付近の詳細を図５を使
って説明する。板バネ１４の腕部１４−ａは撓み、適当
な接触圧で固定軸７に接触する。板バネ１４はダイオー
ド８を介して金属板２２に接続され、金属板２２はビス
２３によりフレーム４に接地される。従ってダイオード
の特性により加圧ローラ６の芯金電位を制御することが
できる。

【００３６】（第２の実施例）次に、本発明の第２の実
施例を図６に基づいて説明する。なお、第１の実施例と
の共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００３７】図６は第１の実施例における図３に相当す
る図面である。本実施例においては、加圧導通板として
除電ブラシ１６を用いており、該除電ブラシ１６が固定
軸７にビス１７により固定され、除電ブラシ１６の接触
子であるブラシ部１６−ａが加圧ローラ６の芯金６−ａ
に接触して摺動接点を形成し、導通を取る。ここで除電
ブラシ１６の材質はステンレス繊維、カーボン繊維等導
電性の材料であることは言うまでもない。

【００３８】本実施例によれば、接触圧が低減し、耐久
性が向上する。その他の効果は上記と同様である。

【００３９】（第３の実施例）次に、本発明の実施例３
を図７に基づいて説明する。なお、第１の実施例との共
通箇所には同一符号を付して説明を省略する。

【００４０】図７は第１の実施例における図３に相当す
る図面である。この実施例では加圧導通板１０は加圧ロ
ーラ６の芯金６−ａに取付けられており、その接触子１
０−ａは固定軸７に当接して摺動接点を形成し、導通を
得る。本実施例は、第１の実施例に比べ加圧ローラ６の
芯金６−ａの加工に手間がかかるが、接触子１０−ａの
摺動速度が落ちるので耐久性に優れる。その他の効果は
同じである。

【００４１】なお、第１の実施例では加圧ローラ６の芯
金電位をダイオード８を使って制御したが、この他に単
純に接地したり、あるいはバイアスを印加する等制御の
方法は様々である。

【００４２】また、上述した実施例では、加圧ローラの
芯金のみを電位制御する場合について説明したが、同様
な構成により加熱ローラにも摺動接点を設け、芯金の電
位制御を行うこともできる。

【００４３】さらに、上述した実施例では、加熱ローラ
を用いた例について説明したが、特開昭６３−３１３１
８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４
−４４０７５〜４４０８３号公報等に開示のように、耐
熱性のフィルムの一面側に熱源を、他面側に記録材を密
着させて記録材をフィルムと共に走行移動させて熱源の
熱エネルギーをフィルムを介して記録材及び該記録材上
のトナー像に付与する方式の定着装置であっても、上述
のような摺動接点を有する加圧ローラを、フィルムの内
側に配設された熱源に、該フィルムを介して圧接するよ
うに配設すればし、フィルム方式の定着装置において、
上述のような確実な芯金電位制御を行うことができる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような効果がある。

【００４５】先ず、本出願に係る第１の発明によれば、
ローラ体の芯金を軸受部材を介して中心軸周りに回動す
るようにしたことにより、摺動接点を設けるための接触
子の取付け領域を芯金と中心軸との間隙に確保して、さ
らに摺動接点を軸受部材よりも軸方向の中央側、すなわ
ち、ローラ体の内部に設けたので、中心軸あるいは芯金
が変位しても摺動接点の相対移動がないため接触領域を
安定して面として確保することができ、接触圧を安定さ
せることができる。その結果、確実な芯金電位制御を行
うことができ、また、接点における変音の発生を防止す
ることができる。さらに、従来デッドスペースとなって
いた軸受部材よりも内側に摺動接点を配置したので省ス
ペース化が可能となる。また、ローラを支持する軸受部
材が導電性であっても絶縁性であっても構わないので、
設計の自由度を向上させることができる。

【００４６】次に、本出願に係る第２の発明によれば、
ローラ体の芯金を円筒形状とし、該芯金を軸受部材の周
りに回動するようにしたので、芯金の同心度が確保し易
くなり、摺動接点を該芯金の内周面側に設けたので、中
心軸あるいは芯金が変位しても、安定した芯金電位制御
が可能となる。また、摺動接点が剛性の高いローラ芯金
なので変音が発生しにい。さらに、摺動接点の位置は、
ローラ体の外部の導電性部材から十分な距離が確保され
ており、リークを発生させない。

【００４７】また、本出願に係る第３の発明によれば、
ローラ体の芯金を円筒形状とし、摺動接点を中心軸の外
周面側に設けたので、上記第２の発明と同様な効果が得
られるばかりでなく、中心軸の外周面が芯金の内周面よ
りも小径であるため、摺動速度が低下し、耐摩耗性を向
上させることができる。

【００４８】さらに、本出願に係る第４の発明によれ
ば、記録材搬送体対の一方を、無端移動自在に配設され
たフィルム状の部材とした場合でも、摺動接点を上述の
位置に設定するため、従来通りローラ体を、フィルム状
の部材の内側に配設された熱源に、該フィルム状の部材
を介して圧接するように配設することができ、フィルム
方式の定着装置において、摺動接点の接触圧の安定化に
よる確実な芯金電位制御を実現することができる。

【００４９】また、本出願に係る第５の発明によれば、
加熱ローラと加圧ローラを用いた定着装置においても、
摺動接点を加圧ローラ内の上述の位置に設けることによ
り、従来通り加熱ローラと加圧ローラを圧接せしめるこ
とができ、摺動接点の接触圧の安定化による確実な芯金
電位制御を実現することができる。

【００５０】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、摺動接点を加熱ローラと加圧ローラの双方に設ける
ことにより、より一層確実な芯金電位制御を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における定着装置を示
し、加熱ローラと加圧ローラの軸心を結ぶ線で切った断
面の摺動接点部分の詳細図である。

【図２】図１の断面図の全体図を示す図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線で切った断面図である。

【図４】本発明の第１の実施例の定着装置の側面図であ
り、カバーを外した状態を示す図である。

【図５】図４にカバーを取り付けた側面図であり、ダイ
オード取付け部を表す図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示し、第１の実施例の
図３に対応する図である。

【図７】本発明の第３の実施例を示し、第１の実施例の
図３に対応する図である。

【図８】従来の定着装置の例を示し、図１に対応した断
面図である。

【図９】従来の定着装置の例を示し、図１に対応した断
面図である。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ（記録材搬送体対、ローラ体） ２ ハロゲンヒータ（熱源） ６ 加圧ローラ（記録材搬送体対、ローラ体） ６−ａ 芯金 ６−ｂ 弾性層（表層） ６−ｃ 表面層（表層） ７ 固定軸（中心軸） ９ 玉軸受（軸受部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20 G03G 21/00 350 - 352

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未定着画像を担持した記録材を挟持搬送
   する記録材搬送体対とこの記録材搬送体対の少なくとも
   一方に配設された熱源とを備え、未定着画像を記録材に
   定着する定着装置において、 上記記録材搬送体対の少なくとも一方は中心軸と、この
   中心軸に軸受により回転可能に支持され、芯金と芯金上
   に設けられた被覆層とを有するローラ体とを有し、芯金
   と中心軸とを導通する軸受より中央側に設けられた摺動
   部材と、軸受より外側で中心軸を導通する導通部材を有
   することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 ローラ体の芯金は円筒形状であり、摺動
   接点は該芯金の内周面側に設けられたこととする請求項
   １に記載の定着装置。
3. 【請求項３】 ローラ体の芯金は円筒形状であり、摺動
   接点は中心軸の外周面側に設けられたこととする請求項
   １に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 記録材搬送体対は、一方がローラ体、他
   方が無端移動自在に配設されたフィルム状の部材であ
   り、該ローラ体は、該フィルム状の部材の内側に配設さ
   れた熱源に、該フィルム状の部材を介して圧接するよう
   に配設されていることとする請求項１ないし請求項３の
   いずれかに記載の定着装置。
5. 【請求項５】 記録材搬送体対は、一方が内部に熱源を
   有する加熱ローラ、他方が該加熱ローラに圧接するよう
   に配設された加圧ローラであり、摺動接点が設けられた
   ローラ体は、該加圧ローラであることとする請求項１な
   いし請求項３のいずれかに記載の定着装置。
6. 【請求項６】 記録材搬送体対は、一方が内部に熱源を
   有する加熱ローラ、他方が該加熱ローラに圧接するよう
   に配設された加圧ローラであり、双方のローラが摺動接
   点が設けられたローラ体であることとする請求項１ない
   し請求項３のいずれかに記載の定着装置。