JP3675343B2

JP3675343B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3675343B2
Application number: JP2001058758A
Authority: JP
Inventors: 和利藤沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: JP2002258652A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真技術を用いて用紙等の記録材にトナー画像を形成することのできるプリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真技術を用いて用紙等の記録材（以下単に用紙という）上にトナー画像を形成する画像形成装置は、回転駆動される感光体と、この感光体に露光して表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像を現像してトナー画像となす現像手段と、そのトナー画像を用紙に転写させる転写手段と、この転写手段によりトナー画像が転写された用紙を通過させつつ加熱して用紙上にトナー画像を定着させる定着装置とを有している。
【０００３】
従来の一般的な定着装置は、加熱される加熱回転体（例えば、加熱ローラや加熱ベルト）とこの加熱回転体に圧接されている加圧回転体（例えば加圧ローラ）とを備えており、これら両回転体によって、通過する用紙を挟圧しつつ加熱し、用紙上のトナー画像を用紙上に溶融定着させるようになっている。
【０００４】
このような定着装置においては、両回転体、特に加熱回転体の軸線方向における、通紙領域に対応する部位の温度分布が均一であることが望まれ、しかも、ウォームアップ時間（加熱回転体が所定温度に達するまでの立ち上がり時間）が短いことが望まれるが、両回転体、特に加熱ローラに圧接されて回転する加圧ローラの端部からの放熱が大きいために、ウォームアップ時間を短縮することが困難であり、また、通紙領域に対応する部位の温度分布を均一にすることも困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するために、従来、次のような技術がすでに提案されている。
（１）加熱回転体の軸線方向に関して異なる発熱分布をもつ発熱体を複数用意し、加熱回転体の温度分布に応じて、作動させる発熱体を変更する。
（２）加熱回転体（例えば加熱ローラ）の断面積および熱容量を大きくすることで軸線方向における熱伝導性を高め、温度分布の均一化を図る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の技術には、それぞれ次のような問題がある。
（１）加熱回転体の軸線方向に関して異なる発熱分布をもつ発熱体を複数用意し、加熱回転体の温度分布に応じて作動させる発熱体を変更する技術では、構造や制御が複雑化し、機器の故障を招きやすい。
（２）加熱回転体（例えば加熱ローラ）の断面積および熱容量を大きくすることで軸線方向における熱伝導性を高め、温度分布の均一化を図る技術では、加熱回転体の熱容量が大きくなるため、ウォームアップ時間が長くなってしまい、結果としてエネルギーの無駄が多くなる。
【０００７】
この発明の目的は、以上のような問題を解決し、構造が（したがって制御も）簡単で、通紙領域に対応する部位の温度分布を均一にすることが容易にであり、しかもウォームアップ時間も短くできる定着装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の定着装置は、加熱回転体とこの加熱回転体に圧接されている加圧回転体とを備えた定着装置において、
前記加圧回転体は、その軸回りに装着される弾性体が高熱伝導ゴムで構成され、当該高熱伝導ゴムの軸線方向における両端部表面のみが低熱伝導樹脂で被覆されていることにより，当該加圧回転体の軸線方向における両端部の熱伝導率が、通紙領域に対応する中央部の熱伝導率に比べて小さいことを特徴とする。
【０００９】
【作用効果】
請求項１記載の定着装置によれば、加熱回転体とこの加熱回転体に圧接されている加圧回転体とを備えた定着装置において、前記加圧回転体の軸線方向における両端部の熱伝導率が、通紙領域に対応する中央部の熱伝導率に比べて小さくなっているので、両端部からの放熱量が少なくなる。
したがって、ウォームアップ時間が短くなる。
また、通紙領域に対応する中央部の熱伝導率は、両端部の熱伝導率に比べて大きくなっているので、通紙領域においては、温度分布を均一に維持することが容易になる。
そして、加圧回転体の軸線方向における両端部の熱伝導率を中央部の熱伝導率に比べて小さくするだけでよいので、複数の発熱体を用意する必要がなくなり、構造および制御が簡単で、機器の故障も生じ難くなる。
また、加熱回転体の断面積を大きくする必要もなくなるので、ウォームアップ時間を一層短くすることができる。
すなわち、この請求項１記載の定着装置によれば、構造が（したがって制御も）簡単で、通紙領域に対応する部位の温度分布を均一にすることが容易にであり、しかもウォームアップ時間も短くできるという効果が得られる。
さらに，前記加圧回転体は、その軸線方向における両端部表面のみが低熱伝導樹脂で被覆されている構成となっているので、軸線方向における両端部の熱伝導率が中央部の熱伝導率に比べて小さくなっている加圧回転体を簡単な構成で得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明に係る定着装置の第１の実施の形態の要部を示す概略正断面図である。
同図に示すように、この定着装置は、加熱回転体１０とこの加熱回転体１０に圧接されている加圧回転体２０とを備えており、加圧回転体２０の軸線方向（図１において左右方向）における両端部２２，２２の熱伝導率が、用紙の通過範囲（通紙領域）Ｐに対応する中央部２１の熱伝導率に比べて小さいことを特徴としている。
【００１１】
加熱回転体１０は、金属製のパイプ１１と、その表面に被覆された弾性層１２とを備えた加熱ローラで構成されており、パイプ１１の両端部が軸受け１３によって、定着装置のフレーム（図示せず）に回転可能に支持されている。パイプ１１の内部には、発熱手段であるヒータ１４が挿通されており、このヒータ１４によって加熱回転体１０が加熱される。加熱回転体１０は、その一端にギア１５が固定されており、このギア１５が図示しないモータを有する駆動機構のギアに噛み合っていることによって回転駆動される。
【００１２】
加圧回転体２０は、高熱伝導性（例えば金属製）の軸２３の回りに装着された弾性体（２１，２２）を有する加圧ローラで構成され、その軸線方向における両端部２２，２２が低熱伝導ゴムで構成され、通紙領域Ｐに対応する中央部２１が高熱伝導ゴムで構成されている。両ゴム２１，２２の硬度は略同一に構成されている。
例えば、両端部２２，２２は、スポンジゴムで構成し、中央部２１はソリッドゴムで構成する。
加圧回転体２０は、軸２３の両端部が軸受け２４によって回転可能に支持されており、この軸受け２４が、図示しない付勢機構により加熱回転体１０へ向けて付勢されていることで加熱回転体１０に圧接され、加熱回転体１０に従動して回転する。
【００１３】
以上のような定着装置は、加熱回転体１０と加圧回転体２０との圧接部Ｎに、図示しない転写手段でトナー画像が転写された用紙を図１の紙面と直交する方向に通過させつつ加熱することで用紙上にトナー画像を定着させる。
上述したように、図１において、用紙の通過範囲（通紙領域）をＰで示してある。この通紙領域の幅Ｐは、上記中央部２１の幅と略一致しているが、望ましくは中央部２１の幅の方を多少長くする。
【００１４】
以上のような定着装置によれば、次のような作用効果が得られる。
（ａ）加熱回転体１０とこの加熱回転体１０に圧接されている加圧回転体２０とを備え、加圧回転体２０の軸線方向における両端部２２の熱伝導率が、通紙領域Ｐに対応する中央部２１の熱伝導率に比べて小さくなっているので、両端部２２からの放熱量が少なくなる。
したがって、ウォームアップ時間が短くなる。
また、通紙領域Ｐに対応する中央部２１の熱伝導率は、両端部２２の熱伝導率に比べて大きくなっているので、通紙領域Ｐにおいては、温度分布を均一に維持することが容易になる。
そして、加圧回転体２０の軸線方向における両端部２２の熱伝導率を中央部２１の熱伝導率に比べて小さくするだけでよいので、複数の発熱体を用意する必要がなくなり、構造および制御が簡単で、機器の故障も生じ難くなる。
また、加熱回転体１０の断面積を大きくする（例えばパイプ１１を肉厚にする）必要もなくなるので、ウォームアップ時間を一層短くすることができる。
すなわち、この定着装置によれば、構造が（したがって制御も）簡単で、通紙領域Ｐに対応する部位の温度分布を均一にすることが容易にであり、しかもウォームアップ時間も短くできるという効果が得られる。
（ｂ）加圧回転体２０は、弾性体２１，２２で構成され、その軸線方向における両端部２２が低熱伝導ゴムで構成され、中央部２１が高熱伝導ゴムで構成され、かつ両ゴム２１，２２の硬度が略同一に構成されているので、さらに次のような作用効果が得られる。
すなわち、弾性体の軸線方向における両端部２２が低熱伝導ゴムで構成され、中央部２１が高熱伝導ゴムで構成されているにもかかわらず、両ゴムの硬度が略同一に構成されているので、加熱回転体１０と加圧回転体２０との圧接部Ｎにおけるその圧接力が軸線方向において略均一となり、定着ムラのない良好な定着状態が得られることとなる。
（ｃ）両端部２２をスポンジゴムで構成し、中央部２１をソリッドゴムで構成すると、加圧回転体２０における両端部２２と中央部２１との熱伝導率の差を好適につけることができる。
【００１５】
＜第２の実施の形態＞
図２は本発明に係る定着装置の第２の実施の形態の要部を示す概略正断面図である。図２において、上記第１の実施の形態と同一部分ないし相当する部分には同一の符号を付してある。
この実施の形態の特徴は、加圧回転体２０の軸線方向における両端部表面が低熱伝導性樹脂２８で被覆されている点にある。
軸２３の回りに装着する弾性体２７は、高熱伝導ゴム（例えばシリコンゴム）で構成し、その両端部のみを低熱伝導性樹脂２８で被覆することによって、両端部の熱伝導率を中央部２７ｂの熱伝導率に比べて小さくする。
この実施の形態によっても、上記第１の実施の形態による（ａ）と同様な作用効果が得られる。
また、弾性体２７全体が同一材料（高熱伝導ゴム）で構成されているので、加熱回転体１０と加圧回転体２０との圧接部Ｎにおけるその圧接力が軸線方向において略均一となり、定着ムラのない良好な定着状態が得られることとなる。
さらに、両端部のみを低熱伝導性樹脂２８で被覆する構成であるので、軸線方向における両端部の熱伝導率が中央部２７ｂの熱伝導率に比べて小さな加圧回転体を簡単な構成で得ることができる。
【００１６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施可能である。
例えば、上記実施の形態では、加熱回転体として加熱ローラを採用してあるが、加熱ベルトを採用した場合にもこの発明は適用することができる。
また、上記各実施の形態は、適宜その構成を組み合わせることも可能である。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の定着装置によれば、構造が（したがって制御も）簡単で、通紙領域に対応する部位の温度分布を均一にすることが容易にであり、しかもウォームアップ時間も短くできるという効果が得られる。
さらに、軸線方向における両端部の熱伝導率が中央部の熱伝導率に比べて小さくなっている加圧回転体を簡単な構成で得ることができる。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の第１の実施の形態の要部を示す概略正断面図。
【図２】本発明に係る定着装置の第２の実施の形態の要部を示す概略正断面図。
【符号の説明】
Ｐ通紙領域
１０加熱ローラ（加熱回転体）
２０加圧ローラ（加圧回転体）
２１中央部（高熱伝導ゴム）
２２両端部（低熱伝導ゴム）
２８低熱伝導性樹脂

Claims

加熱回転体とこの加熱回転体に圧接されている加圧回転体とを備えた定着装置において、
前記加圧回転体は、その軸回りに装着される弾性体が高熱伝導ゴムで構成され、当該高熱伝導ゴムの軸線方向における両端部表面のみが低熱伝導樹脂で被覆されていることにより，当該加圧回転体の軸線方向における両端部の熱伝導率が、通紙領域に対応する中央部の熱伝導率に比べて小さいことを特徴とする定着装置。