JP3472371B2 - 加熱装置 - Google Patents

加熱装置

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JP3472371B2
JP3472371B2 JP05252695A JP5252695A JP3472371B2 JP 3472371 B2 JP3472371 B2 JP 3472371B2 JP 05252695 A JP05252695 A JP 05252695A JP 5252695 A JP5252695 A JP 5252695A JP 3472371 B2 JP3472371 B2 JP 3472371B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無端ベルトを備え、こ
の無端ベルトに対向して配置される加圧ロ−ラとの間に
用紙を通過させる加熱装置、特に複写機、プリンタ、フ
ァクシミリ等の画像形成装置の定着装置に用いる加熱装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子プロセスの画像形成装置の定着装置
は、現在熱ローラ式とサーフ式の2つの定着方式に大別
することができる。大半の定着装置では、なお前者の熱
ローラ式が採用されているが、最近の環境、エネルギー
等の問題から、特に低速分野において、後者のサーフ式
定着方式が急速に普及しつつある。両者の定着方式に
は、それぞれ次のような長所と短所がある。
【0003】熱ローラ式定着方式は、熱容量が大きく低
速から高速までの対応が可能であり、かつ構成が簡単で
ある長所を有するが、昇温までの時間がかかり、消費エ
ネルギーが大きい短所を有する。他方サーフ式定着方式
は、熱容量が小さく、立上りが早くかつ消費エネルギー
が少ない長所を有するが、低速、普及層の画像形成装置
に限定され、また構成が複雑である欠点がある。
【0004】熱ローラ式定着方式は、熱ローラに剛体の
金属ローラを用い、またサーフ式定着方式では、加圧ロ
−ラが耐熱性無端フイルムおよび定着すべき用紙を介し
て圧接される加熱体がセラミックヒータであり、その表
面が剛体である。このため、いずれの定着方式において
も、ニップを形成するため加圧ロ−ラはシリコンゴムよ
りなる弾性ローラを用いる必要があり、コストアップと
なることが避けられなかった。熱ローラ式定着方式にお
ける弾性加圧ロ−ラによるニップNの形成を、図5に示
す。
【0005】さらに、熱ローラ式定着方式において、立
上り時間(昇温時間)を短縮するため、図5に示す芯金
20aの肉厚tを薄くした薄肉熱ローラ20を使用する
ことは、既に周知である。30は加圧ロ−ラ、そして5
は両ローラの間のニップNを通過する用紙である。
【0006】しかし、このような薄肉熱ローラ20は、
芯金20aからヒータ21までの距離L、従ってその間
の空間が大きく、また熱ローラの表面が開放されている
ので、熱損失が大きい。さらに肉厚tも0.6mm以上
が必要である。このため、消費エネルギーが大きく、さ
らに肉厚が小さくならないため昇温時間がかかり、所期
の効果が得られていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
した両定着方式の長所を備え、かつ短所をなくした加熱
装置を提案することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、当初に挙げた形式の加熱装置において、第1フレ
ームと、この第1フレームの内部に設けた第2フレーム
と、この第2フレームの内部に配置したヒータと、前記
第2フレームの用紙通路側に設けた開口部に配置された
撓み可能な金属板とを備え、前記第1フレーム外周面と
前記金属板の外側を前記無端ベルトが摺動することによ
り解決される。
【0009】また、本発明は、前記の課題をより有効に
解決するため、前記第1フレームに平行溝を設け、この
平行溝に無端ベルトに接合するローラの軸受部材が摺動
可能に装着され、かつ溝の底部と軸受部材との間に前記
ローラが無端ベルトに接合するよう付勢するばねを配置
することを提案する。
【0010】また、本発明は、前記の課題をより有効に
解決するため、前記第1フレームおよび前記前記第2フ
レームが、耐熱性樹脂より一体的に形成されることを提
案する。
【0011】また、本発明は、前記の課題をより有効に
解決するため、前記ローラの少なくとも外周部分が耐熱
性ゴムよりなることを提案する。また、本発明は、前記
の課題をより有効に解決するため、前記無端ベルトとし
て、耐熱性フィルム状シートを用いることを提案する。
【0012】さらに、本発明は、前記の課題をより有効
に解決するため、前記金属板が、第2フレームの開口部
にすき間を有して取付けられていることを提案する。さ
らに、本発明は、前記の課題をより有効に解決するた
め、前記金属板と無端ベルトの互いに接する表面のいず
れか1つまたは両表面に、樹脂コーティングを施すこと
を提案する。
【0013】また、本発明は、前記の課題をより有効に
解決するため、前記金属板に複数の小孔を設けることを
提案する。また、本発明は、前記の課題をより有効に解
決するため、前記金属板が第2フレームの開口部にすき
間を有して取付けられることを提案する。
【0014】さらに、本発明は、前記の課題をより有効
に解決するため、前記金属板と無端ベルトの互いに接す
る表面のいずれか1つまたは両表面に樹脂コーティング
を施すことを提案する。
【0015】
【作用および効果】本発明では、ヒータを内部に配置し
た第2フレームの用紙通路側に設けた開口部に撓み可能
な金属板を設け、前記第1フレーム外周面と前記金属板
の外側を前記無端ベルトが摺動するようになしている。
前記ヒータは金属板に比較的近く配置することができる
ので、放熱の損失が少ない。これによって、急速に定着
温度に達するので、クィックスタートが可能となる。従
来の熱ローラ式定着方式では、ヒータを常時入れている
のに対し、本発明ではその必要がなく、非通紙時にはヒ
ータをオフとしておき、印字信号の到達時のみにヒータ
を点灯しても充分に間にあう時間で立ち上がるので、省
エネルギーが達成できる。
【0016】また、サーフ式定着方式の立ち上りは早い
が、ヒータ部の熱容量が少ないので、高速複写に対して
は温度低下が著しく、現在では低速機に使用されるのみ
であることは、既に述べた。本発明の加熱装置は、ヒー
タを点灯させる方式であるため、発熱量が大きくて温度
低下がなく、従って高速機にも対応することができる。
【0017】また本発明では、金属板と加圧ロ−ラとの
間のニップは、金属板が弾性的に撓むことにより形成さ
れるので、加圧ロ−ラを剛体とすることができ、コスト
低減が可能となっている。場合によっては、加圧ロ−ラ
として管体を用いることができる。
【0018】さらに本発明では、前記金属板に複数の小
孔を設けたので、ヒータからの熱は直接放射によっても
無端ベルトを加熱し、熱の伝達率を高めることができ、
クィックスタートに有効となっている。
【0019】さらに、前記金属板が第2フレームの開口
部にすき間を有して取付けられているので、組立時や熱
膨張時の変形を吸収し、また加圧ロ−ラとの圧接による
金属板の撓み時金属板が幅方向に縮むのをも吸収するこ
とができる。
【0020】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面により説明す
る。図1および図2において、定着装置1は、本発明に
より構成した加熱装置2とこれに対向して配置された加
圧ロ−ラ3とを備え、未定着トナー像4を担持する用紙
5が加熱装置2と加圧ロ−ラ3との間を矢印方向に通過
し、その際未定着トナー像4が定着される。
【0021】加熱装置2は、外側がほぼ円形をなす第1
フレーム6が主体をなし、この第1フレーム6の内部に
ほぼ半円形をなす第2フレーム7が設けられている。第
1フレーム6と第2フレーム7とは、熱的損失を防止す
るため耐熱性樹脂より一体的に形成されている。第2フ
レーム7は、その用紙5の通紙側が開放されており、さ
らに第2フレーム7の内部にはヒータ8が配置されてい
る。
【0022】第1フレーム6には、その長手方向に用紙
5の面に平行に延びる平行溝9が形成されている。この
平行溝9は、第1フレーム6の用紙5の通紙側とは反対
側に、すなわち図にて上方に開口部を有し、この開口部
より内方へ延び第2フレーム7まで達している。前記平
行溝9内には、ガイドローラ10の軸受部材11が摺動
可能に挿着されている。平行溝9内にて、軸受部材11
と平行溝9の底部との間には圧縮ばね12が配置され、
軸受部材11従ってガイドローラ10に平行溝9の外方
への移動習性を常時与えている。
【0023】第2フレーム7の開放端のフランジ部13
には、金属板14が取付けられている。金属板14は弾
性的に撓み可能であり、厚みが0.2〜0.3mmのも
のとすることができる。金属板14の両端部は、U字形
となって前記フランジ部13に係合しており、その場合
金属板14と該フランジ部13との間には、特に図3に
示すようにすき間Cを設け、組立時や熱膨張時の変形お
よび後述する加圧ロ−ラとの圧接による金属板の撓み時
の変形を吸収できるようになっている。組立時や熱膨張
時の変形の問題がなければ、前述のすき間Cをなくして
固定することも可能である。
【0024】加熱装置2の第1フレーム6の外周、ガイ
ドローラ10および金属板14に、無端ベルト15が掛
けられている。無端ベルト15は、耐熱性フイルム状シ
ートを用いるのが有利である。さらに、無端ベルト15
は金属板14上を高速で摺動するので、両者の摩耗対策
と摺動性の向上のため、金属板と無端ベルトの互いに接
する表面のいずれか1つ、または両表面に樹脂コーティ
ングを施すのがよい。それにより、両者の寿命が向上す
る。
【0025】加圧ロ−ラ3は、加圧ロ−ラ軸受16に回
転可能に軸支され、該加圧ロ−ラ軸受16はばね17の
作用により上方へ押され、従って加圧ロ−ラ3は搬送さ
れる用紙5を介して前記金属板14に圧接している。加
圧ロ−ラ3の表面は剛体に構成されているので、加圧ロ
−ラ3の圧接により金属板14は、図3に示すように、
第2フレーム7内へ弾性的に撓むことになる。これによ
り、金属板14と加圧ロ−ラ3との間にはニップNが形
成される。金属板14の前記の撓みは、前述のすき間C
により容易となっており、加圧ロ−ラ3の圧接を解除す
れば、再びもとに戻る。前記のニップNの大きさは、金
属板の板厚またはばね17の強さを変ることにより、容
易に調整することができる。
【0026】特に図2に示すように、ガイドローラ10
の軸10aが軸受部材11の軸受孔11aを貫通し、そ
の軸端に歯車18が固着され、この歯車18を介し図示
しない駆動手段と連結されている。それによって、ガイ
ドローラ10は用紙5の搬送速度と同一周速度で回転す
るようになっている。ガイドローラ10の外周部はゴム
よりなり、無端ベルト15との間の滑りが防止されてい
る。前述のように、駆動手段により歯車18が回転駆動
されると、ガイドローラ10は圧縮ばね12の作用によ
り無端ベルト15と密着しているため、無端ベルト15
は用紙5の搬送速度と同じ速度で回動する。
【0027】図4に示す金属板14’には、無数の小孔
17が設けられている。これらの小孔17により、ヒー
タ8からの放射熱による無端ベルト15の直接加熱も可
能となり、ヒータ8の熱の伝達率が上がり、クィックス
タートに寄与する。小孔17は、丸孔でも長穴でもよ
く、定着性に影響しない程度の大きさと形状を選択する
ことができる。
【0028】上述した加熱装置の動作態様を、以下に説
明する。メインスイッチまたはプリント信号が出てヒー
タ8が点灯されると、同ヒータは発光する。本発明によ
る加熱装置では、ヒータ8と金属板14との間の空間が
狭く、また金属板14以外は樹脂により構成されている
ので、放熱の損失が少なく、金属板14は急速に昇温し
定着温度に達する。
【0029】ヒータ8の点灯と同時にガイドローラ10
が回転し、無端ベルト15を用紙5の搬送速度と同じ速
度で回動せしめる。既述のように、加圧ロ−ラ3は金属
板14に圧接し、金属板14と加圧ロ−ラ3との間には
ニップNが形成され、未定着トナー像4を担持する用紙
5は、同じ速度の無端ベルト15に誘導されてこのニッ
プNを通過する。このとき、用紙5の担持する未定着ト
ナー像は、好都合に定着される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による加熱装置を断面にて示す定着装置
である。
【図2】図1の定着装置の分解斜視図である。
【図3】金属板の撓みによるニップ形成を示す説明図で
ある。
【図4】金属板の変形例を示す斜視図である。
【図5】従来の熱ローラ式定着装置の説明図である。
【符号の説明】
1 定着装置 2 加熱装置 3 加圧ロ−ラ 5 用紙 6 第1フレーム 7 第2フレーム 8 ヒータ 9 平行溝 10 ガイドローラ 12 圧縮ばね 14、14’ 金属板 17 小孔 C すき間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−3982(JP,A) 特開 平6−314038(JP,A) 特開 平3−161783(JP,A) 特開 平4−122969(JP,A) 特開 平5−61766(JP,A) 特開 平5−323812(JP,A) 実開 昭57−162657(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/20 H05B 3/10

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無端ベルトを備え、この無端ベルトに対向
    して配置される加圧ロ−ラとの間に用紙を通過させる加
    熱装置において、第1フレームと、この第1フレームの
    内部に設けた第2フレームと、この第2フレームの内部
    に配置したヒータと、前記第2フレームの用紙通路側に
    設けた開口部に配置された撓み可能な金属板とを備え、
    前記第1フレーム外周面と前記金属板の外側を前記無端
    ベルトが摺動することを特徴とする加熱装置。
  2. 【請求項2】前記第1フレームに平行溝を設け、この平
    行溝に無端ベルトに接合するローラの軸受部材が摺動可
    能に装着され、かつ溝の底部と軸受部材との間に前記ロ
    ーラが無端ベルトに接合するよう付勢するばねを配置し
    たことを特徴とする、請求項1に記載の加熱装置。
  3. 【請求項3】前記第1フレームおよび前記前記第2フレ
    ームが耐熱性樹脂より一体的に形成されていることを特
    徴とする、請求項1または請求項2に記載の加熱装置。
  4. 【請求項4】前記ローラの少なくとも外周部分が耐熱性
    ゴムよりなることを特徴とする、請求項2または請求項
    5に記載の加熱装置。
  5. 【請求項5】前記無端ベルトとして、耐熱性フィルム状
    シートを用いたことを特徴とする、請求項1より請求項
    4までの1つに記載の加熱装置。
  6. 【請求項6】前記金属板に複数の小孔を設けたことを特
    徴とする、請求項1より請求項5までの1つに記載の加
    熱装置。
  7. 【請求項7】前記金属板が、第2フレームの開口部にす
    き間を有して取付けられることを特徴とする、請求項1
    より請求項6までの1つに記載の加熱装置。
  8. 【請求項8】前記金属板と無端ベルトの互いに接する表
    面のいずれか1つまたは両表面に樹脂コーティングを施
    したことを特徴とする、請求項1より請求項7までの1
    つに記載の加熱装置。
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