JP3229490B2 - 給電部をローラ内部に有する定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば電子写真式複写
機やレーザプリンタ等に使用される定着装置に係り、特
に、定着装置の発熱体の給電部をローラ内部に設けた給
電部をローラ内部に有する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真装置やレーザプリンタ等に使用
される定着装置としては各種のものがある。定着装置は
定着ローラとそれに圧接係合する加圧ローラからなり、
両者の圧接部にはニップ部が形成される。定着ローラに
は発熱体が配置されているが、発熱体の給電部をローラ
の外側に有するものが殆どである。

【０００３】その公知技術としては特開昭６２−１８５
８１号公報や特開昭６２−２００３８０号公報，特開平
４−５１０７１号公報，実開平５−１７６６４号公報，
実開平４−１２９１６６号公報，特開平５−１９７３０
５号公報、特開平４−２０４９８１号公報、特開昭６１
−９０１８０号公報、特開平５−１４２９６２号公報が
挙げられる。

【０００４】また、定着ローラの過熱を防止するために
温度ヒューズや温度検知素子を定着ローラ内に設けた公
知技術としては特開昭６２−１８５８１号公報，特開平
５−２８１８６７号公報に開示する「加熱装置」があ
る。

【０００５】以上の定着ローラの加熱手段に関する公知
技術はそれぞれ特徴を有するものであり、例えば、特開
昭６２−１８５８１号公報の「直接加熱式定着装置」は
加熱ロール（定着ローラに相当する）の外周に電気抵抗
層を設け加熱ロールの外周面側に給電部を設けたもので
あり、温度検出センサやヒューズも記載されているがこ
れ等が加熱ロールと加圧ロールの圧接するニップ部に配
置されているものではない。

【０００６】特開昭６２−２００３８０号公報の「ヒー
トロール定着器」は同じく外周にヒータ膜があり、給電
部の摺動電極は外周側面に配置される。特開平４−５１
０７１号公報の「熱定着装置」はローラ本体の外周に発
熱体を設けその上を表面コート層で覆う形状のヒートロ
ーラを有するものであるが給電部は外周側面に配置され
る。

【０００７】実開平５−１７６６４号公報の「定着装置
におけるヒートローラ」はヒートローラの給電部の構造
を開示するものであるがこの給電部はヒートローラの外
周を挟持する給電ブラシからなる。実開平４−１２９１
６６号公報の「熱定着装置」の定着ローラに相当する無
端薄肉円筒体にはその内面のニップ部に相当する位置に
放熱体を設け、更にその背後に発熱体および温度センサ
を配置したものであるが給電部はローラ内部に設けられ
ていない。

【０００８】特開平５−１９７３０５号公報の「定着装
置」は定着ローラの内部にその軸線方向に沿って発熱体
を保持する保持手段を配置しているが発熱体に対する給
電部はローラ外に配置される。特開平４−２０４９８１
号公報の「加熱装置」は定着ローラの替りに定着フィル
ムを採用するものでその内部のニップ部に加熱体を設け
加熱体の支持体もローラ内部に配置されているが給電用
電極部は側端に配置されている。

【０００９】特開昭６１−９０１８０号公報の「熱ロー
ラ定着装置」は加熱ローラの内部の中間部に軸線方向に
沿ってヒータが配置されるものであり、加熱ローラを駆
動する構造に特徴を有するものであり、給電部の構造は
開示されていないが図示の加熱ローラの構造から見てロ
ーラ外に配置されている。

【００１０】特開平５−１４２９６２号公報の「熱定着
器」は導電性樹脂からなる薄肉中空円筒のヒートローラ
の内部に導電性弾性体の弾性ローラを設け、弾性ローラ
とヒートローラ間を摺接電極で連結したものであるが、
この摺接電極はローラ外に配置されている。

【００１１】また、特開平５−２８１８６７号公報の
「加熱装置」には温度ヒューズや安全対策用温度検知素
子等が開示されているがいずれも定着ローラに相当する
加熱フィルムの内面のニップ部に接する位置に配置され
るものではない。また、前記したように特開昭６２−１
８５８１号公報の温度検出センサやヒューズは加熱ロー
ラの内部に配置されているが、ニップ部に配置されるも
のではない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記の公知技術の場
合、給電部およびそれに相当する部分はすべてローラの
外部や外側面に配置されているものである。そのため、
全体の長手方向の幅が長くなり省スペース化に反する。
また、加圧ローラとの絶縁距離を保持する必要があり、
配置構造に無理が生じる。また、後に説明するように、
本発明の給電部は定着ローラの横ズレを防止する機能を
有するものであり、その保持構造にも特徴があるがこれ
に類似する公知技術は見当らない。更に、公知技術には
薄肉の定着ローラの変形防止手段も開示されていない。
また、温度センサ等も熱応答性の良いものではない。

【００１３】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、定着ローラの加熱立上り速度や熱応答性が
早く消費電力の低減が出来ると共に、定着ローラの横ズ
レや変形が防止され、定着ローラのニップ部における温
度検知が正確に出来、かつ過昇温防止が確実に行われる
給電部をローラ内部に有する定着装置を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、画像形成部から搬送された未定着のト
ナーを担持したシートを定着ローラと加圧ローラ間で挟
持し、前記トナーを定着ローラにより熱溶解させて前記
シートに定着する定着装置であって、前記定着ローラと
加圧ローラおよび定着ローラ内に配設される給電部とか
ら構成され、前記定着ローラはその表層に薄膜の耐熱性
樹脂層を形成し、最内層の絶縁層と前記耐熱性樹脂層間
に発熱層を形成するものからなり、前記給電部は、電源
側に連結される電線の先端側を保持すると共に前記定着
ローラの両側面近傍にほぼ不動に配置されるホルダと、
該ホルダに摺動自在に支持されその先端面をニップ部を
挟んで前記加圧ローラと相対向する位置の発熱層に当接
係合する給電ブラシと、該給電ブラシを発熱層に押圧す
べく付勢するバネ部材からなり、前記ホルダ及び／又は
給電ブラシは前記定着ローラの軸線方向の移動を拘束す
べく前記絶縁層に形成される円周凹溝に嵌まり込むよう
に形成されてなる給電部をローラ内部に有する定着装置
を特徴とする。

【００１５】また、前記発熱層が、前記定着ローラの軸
長と略同一の長さで比較的細巾の発熱片をローラの円周
方向に沿って適宜円周間隔を介して配置し前記発熱片を
前記耐熱性樹脂層及び／又は絶縁層に固着したものから
なり、前記ホルダには該ホルダを求心支持すべく前記絶
縁層の内周に当接する複数個の回転部材が枢支されてな
り、前記定着ローラの両側端近傍に配置される一対の前
記ホルダを連結すべくローラ軸線方向に沿ってローラ内
に配置される連結部材にはニップ部と対応する位置にお
いて前記絶縁層の内面に当接しローラ軸線方向に沿って
適宜の軸長を有する裏当て用部材が弾性支持されてなる
ことを特徴とする。また、前記定着ローラの絶縁層内面
のニップ部と対応する位置には温度検出手段及び／又は
過熱防止手段が前記内面に当接して配置されることを特
徴とするものである。

【００１６】

【作用】定着ローラの内部の両側端近傍には給電ブラシ
を保持するホルダが配置される。このホルダは連結部材
等により略不動状態に保持される。給電ブラシ又はホル
ダは定着ローラの最内層の絶縁層の円周凹溝に嵌まり込
んで配置されるため定着ローラの横ズレが防止される。
前記ホルダに摺動自在に支持される給電ブラシはニップ
部において発熱層に接触しバネ部材により押圧されてい
るためニップ部の加熱の立上り速度や熱応答が極めて早
く、かつ確実に行われる。更に、ホルダに回転部材を設
け、又ホルダを保持する連結部材に裏当て用部材を設け
ることにより定着ローラの変形が防止される。また、温
度検出手段や過熱防止手段がニップ部と対応する定着ロ
ーラの内面に当接して配置されるため熱応答性の高い対
応が出来る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本実施例の定着装置が適用されているレーザ
プリンタの概要構造を示す断面図、図２は本実施例の定
着ローラおよびそれに係合する給電部の構造を示す部分
軸断面図、図３は図２の線Ａ−Ａ断面図、図４は給電部
と定着ローラの係合状態の他の実施例の部分断面図、図
５は給電部のホルダの他の実施例を示す横断面図、図６
は図５の軸断面図、図７はホルダの連結部材とそれに支
持される裏当て用部材を示す軸断面図、図８は図７の横
断面図、図９はホルダの連結部材とそれに支持される裏
当て用部材の他の実施例を示す軸断面図、図１０は図９
の横断面図、図１１および図１２は定着ローラと温度検
出手段および過熱防止手段との当接係合状を示す部分軸
断面図である。

【００１８】まず、図１によりレーザプリンタの概要構
造を説明する。プリンタ本体４にセットされた給紙セッ
ト５内のシート（用紙）６は矢印イ方向に給紙されレジ
ストローラ７によってタイミングをとられて感光ドラム
８に搬送される。感光ドラム８は時計方向に回転し、そ
の際に帯電チャージャ９によって表面を一様に帯電さ
れ、レーザ光学系１０からのレーザ光の照射によって感
光ドラム８上に静電潜像が形成される。

【００１９】この静電潜像は現像器１１のトナーにより
可視像化される。この可視像は感光ドラム８に搬送され
たシート６に転写チャージャ１２により転写され、転写
された可視像はコンベア１３を通り定着装置１側に搬送
され、定着装置１の定着ローラ２と加熱ローラ３に挟持
され定着される。定着済のシート６は排紙系路１４を通
り矢印ロに示すように排紙部１５に排出される。

【００２０】なお、感光ドラム８のまわりには感光ドラ
ム８上に形成された可視像を除去するクリーニング器１
６や除電器１７が配置される。また、プリンタ本体４内
の気流は排気ファン１８により矢印ハに流れプリンタ本
体４外に排気される。本実施例は前記の定着装置１に関
する発明であり、以下にその詳細構造を説明する。

【００２１】図２および図３に示すように、定着装置１
は定着ローラ２と加圧ローラ３からなる。定着ローラお
よび加圧ローラ３は図略の支持手段によりプリンタ本体
４側に枢支され、加圧ローラ３は図略の加圧手段により
定着ローラ２側に押圧される。なお、この押圧力は可変
に形成される。また、定着ローラ２又は加圧ローラ３は
図略の回転手段により回転され、その駆動力は相手側ロ
ーラに伝達される。

【００２２】定着ローラ２は本実施例では三層構造の中
空ローラ体からなる。最外層には耐熱性樹脂層１９が設
けられ、その内側には中間層としての発熱層２０が形成
され、最内層には絶縁層２１が形成される。なお、これ
等の三層は接着固定される。

【００２３】耐熱性樹脂層１９は薄膜で摩擦係数の低い
耐熱性の樹脂材からなり、トナーがその表面に付着しな
いものからなる。

【００２４】発熱層２０は本実施例では多数本の発熱片
２２を同一円周上に等ピッチの間隔２３を隔てて配置し
たものからなる。発熱片２２は定着ローラ２の軸長とほ
ぼ等しい軸長を有する細巾の矩形状片からなり、その材
質は公知の定着ローラの加熱材と同様のものが採用され
る。

【００２５】絶縁層２１は絶縁材からなり、図３に示す
ように中空円筒体から形成されるがその一部は隣接する
発熱片２２間の間隔２３内に入り込み発熱片２２間を絶
縁する。また、絶縁層２１の側端部に近い位置には絶縁
層２１の一部を取り欠いた円周凹溝２４が形成される。

【００２６】給電部２５は前記の円周凹溝２４の形成さ
れる位置と相対向する位置において定着ローラ２内に設
けられる。ホルダ２６と、給電ブラシ２７と、バネ部材
２８等から構成される。給電ブラシ２７はホルダ２６に
摺動自在に支持され、その先端部２９は絶縁層２１の円
周凹溝２４に嵌合すると共に発熱層２０の発熱片２２に
接触する。

【００２７】なお、バネ部材２８は給電ブラシ２７を発
熱片２２に押圧すべく付勢する。また、給電ブラシ２７
は定着ローラ２と加圧ローラ３とが押圧されて形成され
るニップ部３０と相対向する位置に配設される。給電ブ
ラシ２７に連結する電線３１およびバネ部材２８はホル
ダ２６により保持され、ホルダ２６は電線３１や図略の
電線３１の保持手段等を介して図示の位置に略固持され
る。前記したように、給電ブラシ２７は円周凹溝２４に
嵌まり込み、ホルダ２６が略不動位置に保持されるた
め、定着ローラ２はその軸線方向の移動が拘束される。

【００２８】加圧ローラ３は耐熱性のある弾性ローラか
らなり、定着ローラ２の耐熱性樹脂層１９にその外周面
を圧接し前記ニップ部３０を形成する。

【００２９】図３に示すように定着ローラ２と加圧ロー
ラ３の当接部位にシート６が搬入されるとシート６は両
ローラにより挟持される。定着ローラ２の給電部２５に
通電すると給電ブラシ２７が適温に加熱される。給電ブ
ラシ２７はシート６の挟持されているニップ部３０の近
傍の発熱片２２にのみ接触するため発熱片２２が急速に
所定温度に加熱される。それにより、シート６の定着が
迅速に、かつ確実に行われる。また、前記したように定
着ローラ２は軸線方向の移動（横ズレ）を拘束されるた
め定着ローラ２と加圧ローラ３とは互いに位置ずれを生
じることなくシート６の定着作業をすることが出来る。
これによりシート６の定着品質の安定化が図れる。

【００３０】図４は、両側端の絶縁層２１ａの部分の層
厚を他の部分の絶縁層２１よりも厚くした定着ローラ２
ａを示すものである。絶縁層２１ａを形成することによ
りホルダ２６自体が絶縁層２１ａと絶縁層２１間に形成
される円周凹溝２４ａ内に嵌まり込み、絶縁層２１ａに
より保持される。これにより、前記の実施例の定着ロー
ラ２よりも定着ローラ２ａの軸線方向の移動（横ズレ）
を防止する効果が上げられる。

【００３１】図５および図６は前記の実施例のホルダ２
６の両側面に回転部材３２を設けた実施例を示す。給電
ブラシ２７を摺動自在に保持するホルダ本体３３の両側
面には回転部材支持板３４，３４が固定される。本実施
例では回転部材支持板３４は略半円弧状のものからな
る。回転部材３２は回転部材支持板３４に枢支され、本
実施例では片面に３個の回転部材３２が等間隔に配置さ
れる。回転部材３２はその外周を絶縁層２１，２１ａに
当接しホルダ本体３３の姿勢を不動状態に保持するよう
にしている。なお、本実施例では加圧ローラ３ａの外径
が前記実施例のものに比較して小さいが、特に問題とす
る理由はなく前記実施例と同様なものでも勿論よい。

【００３２】図７，図８は前記実施例のホルダ２６，ホ
ルダ本体３３等をより確実に不動側に保持するため連結
部材３５を設けると共に裏当て用部材３６を設けた実施
例を示す。連結部材３５は定着ローラ２の内部にその軸
線方向に沿って配置される棒状部材からなり、定着ロー
ラ２の略両側端に配置される一対のホルダ２６（ホルダ
本体３３も同じ）はビス等により連結部材３５に固定さ
れる。また、図示されていないが連結部材３５自体はプ
リンタ本体４側に固定される。以上により前記実施例に
較べてホルダ２６等は確実に固持され、定着ローラ２の
軸長方向の移動がより確実に防止される。なお、連結部
材３５はニップ部３０の近傍において相対向して配置さ
れる。

【００３３】連結部材３５には裏当て用部材３６がスプ
リング３７を介して支持される。裏当て用部材３６はニ
ップ部３０と相対向する位置に配置され、定着ローラ２
の軸長方向に沿って適宜の軸長を有する部材からなる。
なお、裏当て用部材３６はスプリング３７により定着ロ
ーラ２の内面に圧接される。裏当て用部材３６は薄肉の
定着ローラ２を内部から補強するもので、特にニップ部
３０における定着ローラ２の変形を防止するものであ
る。

【００３４】図９および図１０は図７における裏当て用
部材３６の替りに裏当て用ローラ部材３８を用いたもの
である。裏当て用ローラ部材３８はその両端をスプリン
グ３９，３９を介して連結部材３５に弾性支持される。
また、裏当て用ローラ部材３８のローラ外周はニップ部
３０と相対向する位置において定着ローラ２の内面に接
して配置される。以上により前記実施例と同様に定着ロ
ーラ２の変形が防止され、かつ定着ローラ２をより一層
円滑に駆動することが出来る。

【００３５】図１１は定着ローラ２の内部に温度検出手
段４０を設けたものであり、図１２は同じく定着ローラ
２の内部にサーミスタや温度ヒューズのような過熱防止
手段４１を配置した実施例を示す。これ等はいずれも定
着ローラ２の内面に接触して配置され、かつニップ部３
０と相対向する位置に配置される。これにより、実際に
シート６が受ける温度に近い温度検出が可能になり、定
着ローラ２の加熱不良や過熱が確実に防止される。

【００３６】本実施例においてホルダ２６，回転部材３
２裏当て用部材３６や裏当て用ローラ部材３８の材料に
ついて具体的に説明していないが、摺動性のよい材料が
望ましい。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）給電部が定着ローラの内部に設けられているため軸
線方向（長手方向）の幅が短くなり、省スペース化が図
れる。 ２）従来技術では給電部が外部にあるため加圧ローラ側
と絶縁距離を保持する必要があり給電部の配置が制限さ
れたが本発明では絶縁層を介して定着ローラの内部に配
置されるため給電部は任意の場所に選択配置することが
出来る。 ３）給電部の給電ブラシが定着ローラと加圧ローラの圧
接されるニップ部と相対向する近傍に設けられているた
め、ニップ部のみが急速に、かつ有効に所望加熱温度に
加熱される。また、発熱層が細長な発熱片からなるため
熱応答性のよい加熱が行われる。その結果、省電力化が
図れる。 ４）給電部の給電ブラシがホルダにより保持され、かつ
給電ブラシ及び／又はホルダが定着ローラ内の円周凹溝
に嵌まり込み、かつバネ部材で押圧されているため、定
着ローラの横ズレが防止される。これにより、定着ロー
ラと加圧ローラにより挟持されるシートのずれがなく、
シートの定着品質の安定化が図れる。 ５）ホルダは回転部材やホルダの連結部材により所定の
不動位置に保持されるため、定着ローラの横ズレがより
一層確実に行われる。 ６）定着ローラの内部のニップ部と相対向する位置に裏
当て用部材が設けられているため定着ローラの変形が防
止される。これによりシートの定着品質の向上が図れ
る。 ７）定着ローラ内のニップ部と相対向する位置に温度検
出手段や過熱防止手段が配置されるため、実際にシート
の受ける温度に近い温度管理が可能になり、高精度の定
着作業が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の定着装置の適用されるレー
ザプリンタの概要構造を示す断面図。

【図２】本実施例の定着装置の部分軸断面図。

【図３】図２の線Ａ−Ａ断面図。

【図４】給電部のホルダの保持構造の他の実施例を示す
部分軸断面図。

【図５】給電部のホルダの保持構造の別の実施例を示す
横断面図。

【図６】図５の軸断面図。

【図７】給電部のホルダを保持する連結部材とそれに支
持される裏当て用部材を示す軸断面図。

【図８】図７の線Ｂ−Ｂ横断面図。

【図９】給電部のホルダを保持する連結部材とそれに支
持される裏当て用ローラ部材を示す軸断面図。

【図１０】図９の線Ｃ−Ｃ横断面図。

【図１１】定着ローラ内に配置される温度検出手段を示
す部分軸断面図。

【図１２】定着ローラ内に配置される過熱防止手段を示
す部分軸断面図。

【符号の説明】

１ 定着装置 ２ 定着ローラ ２ａ 定着ローラ ３ 加圧ローラ ４ プリンタ本体 ５ 給紙セット ６ シート ７ レジストローラ ８ 感光ドラム ９ 帯電チャージャ １０ レーザ光学系 １１ 現像器 １２ 転写チャージャ １３ コンベア １４ 排紙系路 １５ 排紙部 １６ クリーニング器 １７ 除電器 １８ 排気ファン １９ 耐熱性樹脂層 ２０ 発熱層 ２１ 絶縁層 ２１ａ 絶縁層 ２２ 発熱片 ２３ 間隔 ２４ 円周凹溝 ２４ａ 円周凹溝 ２５ 給電部 ２６ ホルダ ２７ 給電ブラシ ２８ バネ部材 ２９ 先端部 ３０ ニップ部 ３１ 電線 ３２ 回転部材 ３３ ホルダ本体 ３４ 回転部材支持板 ３５ 連結部材 ３６ 裏当て用部材 ３７ スプリング ３８ 裏当て用ローラ部材 ３９ スプリング ４０ 温度検出手段 ４１ 過熱防止手段

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成部から搬送された未定着のトナ
   ーを担持したシートを定着ローラと加圧ローラ間で挟持
   し、前記トナーを定着ローラにより熱溶解させて前記シ
   ートに定着する定着装置であって、前記定着ローラと加
   圧ローラおよび定着ローラ内に配設される給電部とから
   構成され、前記定着ローラはその表層に薄膜の耐熱性樹
   脂層を形成し、最内層の絶縁層と前記耐熱性樹脂層間に
   発熱層を形成するものからなり、前記給電部は、電源側
   に連結される電線の先端側を保持すると共に前記定着ロ
   ーラの両側面近傍にほぼ不動に配置されるホルダと、該
   ホルダに摺動自在に支持されその先端面をニップ部を挟
   んで前記加圧ローラと相対向する位置の発熱層に当接係
   合する給電ブラシと、該給電ブラシを発熱層に押圧すべ
   く付勢するバネ部材からなり、前記ホルダ及び／又は給
   電ブラシは前記定着ローラの軸線方向の移動を拘束すべ
   く前記絶縁層に形成される円周凹溝に嵌まり込むことを
   特徴とする給電部をローラ内部に有する定着装置。
2. 【請求項２】 前記発熱層が、前記定着ローラの軸長と
   略同一の長さで比較的細巾の発熱片をローラの円周方向
   に沿って適宜円周間隔を介して配置し前記発熱片を前記
   耐熱性樹脂層及び／又は絶縁層に固着したものからなる
   請求項１の給電部をローラ内部に有する定着装置。
3. 【請求項３】 前記ホルダには該ホルダを求心支持すべ
   く前記絶縁層の内周に当接する複数個の回転部材が枢支
   されてなる請求項１の給電部をローラ内部に有する定着
   装置。
4. 【請求項４】 前記定着ローラの両側端近傍に配置され
   る一対の前記ホルダを連結すべくローラ軸線方向に沿っ
   てローラ内に配置される連結部材にはニップ部と対応す
   る位置において前記絶縁層の内面に当接しローラ軸線方
   向に沿って適宜の軸長を有する裏当て用部材が弾性支持
   されてなる請求項１の給電部をローラ内部に有する定着
   装置。
5. 【請求項５】 前記裏当て用部材が裏当て用ローラ部材
   である請求項４の給電部をローラ内部に有する定着装
   置。
6. 【請求項６】 前記定着ローラの絶縁層内面のニップ部
   と対応する位置には温度検出手段及び／又は過熱防止手
   段が前記内面に当接して配置されてなる請求項１の給電
   部をローラ内部に有する定着装置。