JP5544801B2 - 定着装置 - Google Patents
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Description
未定着トナー像を担持した記録媒体を加熱用回転体と該加熱用回転体に向け押圧される加圧体とで形成されるニップに通過させて該トナー像を加熱加圧下に該記録媒体に定着させる定着装置であって、該加熱用回転体は、可撓性樹脂シートからなる筒状体のみで構成され、該筒状体の外周面及び内周面のうち少なくとも一方に設けられた通電発熱可能の金属パターンを有しており、前記筒状体は、該筒状体を前記加圧体へ向けて押圧する部材を内部に有さず、両端部を端部材で支持されている定着装置を提供する。
ここで「通電発熱可能の金属パターン」とは、通電することで発熱する金属線からなるパターンである。
(1) 回転軸が定位置にある加熱用回転体に向けて、回転軸が移動可能の加圧用回転体が押圧される場合、
(2) 逆に、回転軸が定位置にある加圧用回転体に対して回転軸が移動可能の加熱用回転体が押圧されることで該加圧用回転体が相対的に加熱用回転体に向け押圧される場合、
(3) 加熱用回転体と加圧用回転体とが互いに相手方へ向け押圧されることで、該加圧用回転体が相対的に加熱用回転体に向け押圧される場合。
金属パターンを構成する金属線の厚みとしては12.5μm〜50μm程度を例示できる。
図1(A)は筒状発熱体の1例の斜視図である。
図1(A)の筒状発熱体1Aは、円筒形状の筒状体11aと、筒状体11aの外周面111aに設けられた通電発熱可能の金属パターン12aとを含み、金属パターン12aを電気絶縁性膜13aで被覆したものである。図1(B)は金属パターン12aを電気絶縁性膜13aで被覆する前の状態の斜視図である。
ここで「金属パターン」とは通電することで発熱する金属線からなるパターンであり、以下の説明においても同じである。
なお、リング状電極部は金属パターン12aとは別途に設け、その後に金属パターン12aと電気的に接続してもよい。かかる電気的接続手段としては、銀ロウや所謂ハトメを利用することもできる。このように別途に設けるリング状電極部には筒状体11aを補強させてもよい。
かくして加熱ローラ21a及び加圧ローラ22aはニップNaに記録媒体を通過させる方向へ回転させることができる。
加熱ローラ21bは図3の筒状発熱体1Bを利用したものである。
それとは限定されないが、このような弾性材層211は例えば樹脂成形により得ることができ、耐摩耗性膜212は例えばそのような材質のチューブを被着することで設けることができる。
パターン121cの一端に電気的に接続されたリング状電極部141c、
パターン122cの一端に電気的に接続されたリング状電極部142c及び
パターン123cの一端に電気的に接続されたリング状電極部143cが周設されている。
筒状体11aの外周面の他方の端部には、パターン121c,122c及び123cのそれぞれの他端に電気的に接続された共通のリング状電極部144cが周設されている。
いずれにしても、金属パターンや電極は、それ自体、プリント配線基板の形成等において既に知られているパターン形成手法を用いて形成できる。
すなわち、可撓性樹脂シート171上に金属パターン12dを形成して発熱シート17Dを形成し(図7(A))、この発熱シート17Dを丸めて筒状体172内に挿入するとともに該筒状体の内周面に配置する方法である〔図7(B)及び図7(C)参照〕。必ずしもそうしなければならないというものではないが、本例では、発熱シート17Dを丸めて筒状体172内に挿入するとともに該筒状体の内周面に接着剤(粘着剤を含む)で貼着する。
また、筒状発熱体1Dにおいて舌片171dが重ねられたシート耳部171’は、加熱ローラ21dにおいて記録媒体が通過する領域より外側に位置しており、記録媒体通過域の平滑性を保つようになっている。さらに、このように重ねた部分は筒状発熱体1Dの端部分の補強部を兼ねている。
図10はさらに他の定着装置例2Eの概略構成を示している。定着装置2Eは、ロール30を抜き取った筒状発熱体1Dに弾性材層33’を樹脂成形等により周設し、その表面を耐摩耗性膜34’で被覆したものをベルト状の加熱回転体21eとして用いたものである。
加圧ローラ22eは軸棒221’に弾性材層222’を周設したもので、図示省略の駆動部により図中反時計方向に回転駆動可能である。
ローラReも回転駆動してもよい。また、ローラReに代えて、ベルト21eを内側から加圧ローラ22e側へ押すパッド(図示省略)を採用することもできる。このときパッドのサイズを選択してニップNe幅を変更することもできる。
筒状発熱体をその内側からローラ、パッド等で加圧回転体側へ押圧する場合、押圧用の内側のローラ、パッド等と筒状発熱体との接触動作をより円滑にするために、通電発熱用の金属パターンは筒状体の外周面側に設けてもよい。金属パターンを設けた発熱シートを採用する場合には該発熱シートを筒状体の外周面側に配置してもよい。
パターン121dの一端に電気的に接続された帯状電極部141e、
パターン122dの一端に電気的に接続された帯状電極部142e及び
パターン123dの一端に電気的に接続された帯状電極部143eが形成されている。 シート171の他端部の、前記金属パターンを設けた面とは反対側の面には、パターン121d,122d及び123dのそれぞれの他端に電気的に接続された共通の帯状電極部144eが形成されている。
すなわち、可撓性樹脂シート171f上に金属パターン12fを形成して発熱シート17Fを形成し(図12(A))、この発熱シート17Fを丸めて筒状体11aの外周面に配置する方法である(図12(B))。このとき、発熱シート17Fは接着剤(粘着剤を含む)で筒状体11aの外周面に貼着してもよく、筒状体に対してずれる恐れがないなど、支障がないときは、貼着せず配置するだけでもよい。
なお、筒状体の外周面に配置する発熱シートは、図12(A)のものに限定されるものではなく、金属パターンを複数群設けたもの、例えば、図11に示す発熱シート17Eのうようなものであってもよい。
加熱用回転ベルト21Gは案内ローラr1、r2、r3に巻き掛けられ、加圧ローラ側の案内ローラr1とr2との間でパッドPdに押されて加圧ローラ22Gとの間に広いニップNgを形成している。このニップNgに未定着トナー像を保持した記録媒体を通過させることで、トナー像を記録媒体に定着させることができる。
給電装置18は、図15及び図16(A)に示すように、第1部分181と、これと同じであるが、左右対称的に第1部分181に向かい合わされた第2部分182とを含んでいる。
第1部分181は円盤状の第1コア部材181’に1次コイル181cを巻回配置したものであり、第2部分182は円盤状の第2コア部材182’に2次コイル182cを巻回配置したものである。コア部材181’、182’は電磁石のコアとなり得る材料(磁性体材料)(本例ではフェライト)で形成されている。
第2部分182はそのコア部材182’の背面に前記加熱ローラ21hの端部材211hから突設された軸211sが接続固定されている。
かくして、第1部分181と第2部分182は中心軸線を一致させた状態で、それらのコア部材の向かい合う平坦平面間に間隔dsをおいて対向している。
それとは限定されないが、本例では各コア部材の該平坦平面の部分の面積は同じである。
第2部分182のコア部材182’に巻かれたコイル182cは2次コイルであり、このコイルの両端部182e、182e’は第2部分182を貫通して第2部分の背後へ引き出され、さらに端部材軸211sの中空部へ導かれ、該中空部を通って筒状発熱体1D’内へ至り、そこから金属パターン12dに接続されている。
なお、ユニットPWhの出力制御については、PWM制御で波形のデューティ比を変更することによる出力制御でもよい。
いずれにしても温度制御をきめ細かく行うことができる。
また、1次、2次の各コイルの巻き数やコア部材181’、182’の材質等にもよるが、第1、第2のコア部材の平坦平面間の間隔は2次コイル182cに加熱ローラ表面温度を所定温度に向かわせ得る誘導電流を発生させるうえで、概ね10mm程度までとする例を挙げることができる。
以上説明した給電装置18と同様のタイプの給電装置は、図15に示すように加熱ローラ21hの筒状発熱体1D’の金属パターン12dへの通電だけでなく、本明細書記載の他の筒状発熱体や同様の筒状発熱体の金属パターンへの通電にも、特に構造上等において支障がないかぎり、適用できる。
リング状電極部141jは金属パターン12j1の一端に接続されており、
リング状電極部142jは金属パターン12j2の一端に接続されており、
リング状電極部143jは金属パターン12j3の一端に接続されており、
リング状電極部144jは各金属パターンの他端に接続されている。
図18に示すように可撓性樹脂シート19の片面上に中央部抵抗パターンsj1とその両側の抵抗パターンsj2、sj3を形成するとともにシートの片側端部の反対側面上にに帯状電極部1s、2s、3s、4sを形成し、該樹脂シート19を抵抗パターンを設けた面を外側にして丸めて筒状体11j内へ挿入し、筒状体11j内周面上に配置することで設けられている。本例では、抵抗パターンを設けた樹脂シート19は接着剤で筒状体11jの内周面に貼着されているが、位置ズレ等の心配がないなど、支障がないのであれば、貼着せずに内嵌配置するだけにしてもよい。
なお、抵抗パターンsj1、sj2、sj3は本例ではいずれも温度変動に応じて電気抵抗が変動する金属線からなるパターンである。
電極部1sは抵抗パターンsj1の一端に接続されており、
電極部2sは抵抗パターンsj2の一端に接続されており、
電極部3sは抵抗パターンsj3の一端に接続されており、
電極部4sは各抵抗パターンの他端に接続されている。
電源ユニット出力を周波数制御する場合、抵抗パターンの抵抗を周波数に変換できるようにしておいて、抵抗パターンの抵抗変動を周波数変動に変換して把握してもよい。
また、いずれにしても温度検出用の抵抗パターンは、筒状体の内周面に直接形成したり、金属パターンを電気絶縁性膜で被覆してその電気絶縁性膜上に形成することもできる。
しかし、図面を参照して説明した筒状発熱体における筒状体11a(図1等)、172(図7〜図9等)、11j(図17等)などの筒状体は、ポリイミド樹脂からなるものである。
筒状体の厚みについては、筒状発熱体をロール形態の加熱用回転体の構成部品として用いるのか、可撓性ベルト形態の加熱用回転体の構成部品として用いるのかに応じて、また、筒状体材料等に応じて、適宜に選択決定すればよい。
筒状体が導電性の熱伝導性粉を含むものであるときは、安全のため、例えば金属パターンや、温度検出用の抵抗パターン等の通電する部材は直接筒状体に触れないように配置する等すればよい。
11a 筒状体
111a 筒状体外周面
112a 筒状体内周面
113a 係合部(係合凹所)
12a 金属パターン
13a 電気絶縁性膜
141a、142a リング状電極部
2A 定着装置
21a 加熱ローラ
15a 端部材
151 外側円盤部
152 内側円盤部
153 突起
sa 端部材15aの軸
22a 加圧ローラ
221 回転軸
222 弾性材層
Na ニップ
Fa 定着装置フレーム
161 回転駆動機構
162 伝動機構
e1a、e2a 給電ローラ電極
PWa 電源ユニット
2B 定着装置
21b 加熱ローラ
1B 筒状発熱体
12b 金属パターン
141b、142b リング状電極部
221 弾性材層
212 耐摩耗性膜
22b 加圧ローラ
221’ 回転軸
222’ 弾性材層
Nb ニップ
T 未定着トナー像
S 記録媒体
2C 定着装置
21c 加熱ローラ
213 回転軸
214 弾性材層
1C 筒状発熱体
121c、122c、123c 金属パターン
141c、142c、143c、144c リング状電極部
1D 筒状発熱体
17D 発熱シート
171 可撓性樹脂シート
12d 金属パターン
172 筒状体
171d 舌片
171’ シート171の辺部(耳部)
141d、142d 帯状電極部(リング状電極部の前駆体)
30 ロール
31 軸棒
32 弾性材層
21d 加熱ローラ
e1d、e2d 給電用電極
33 弾性材層
34 耐摩耗性膜
2E 定着装置
21e ベルト状の加熱回転体
1D’ 筒状発熱体
33’ 弾性材層
34’ 耐摩耗性膜
Re ローラ
22e 加圧ローラ
Ne ニップ
17E 発熱シート
121d、122d、123d 金属パターン
141e、142e、143e、144e 帯状電極部(リング状電極部の前駆体)
1F 筒状発熱体
17F 発熱シート
171f 可撓性樹脂シート
12f 金属パターン
141f、142f 帯状電極部(リング状電極部の前駆体)
35 弾性材層
36 耐摩耗性膜
1F’筒状発熱体
37 弾性材層
35’弾性材層
36’耐摩耗性膜
2G 定着装置例
21G ベルト形態の加熱用回転体
22G 加圧ローラ
221g 回転軸
222g 弾性材層222
r1、r2、r3 案内ローラ
Pd パッド
Ng ニップ
2H 定着装置
21h 加熱ローラ
22h 加圧ローラ
1D’ 筒状発熱体
211h、212h 端部材
211s,212s 軸
Fh 定着装置フレーム
Nh ニップ
18 給電装置
181 第1部分
181’ 第1コア部材
181s 軸棒
Fh’ フレーム
182 第2部分
182’ 第2コア部材
180 円形溝
181c 1次コイル
182c 2次コイル
181e、181e’ コイル181cの端部
182e、182e’ コイル182cの端部
PWh 高周波電源ユニット
TS 温度センサ
ds 部分181、182の間隔
1J 筒状発熱体
11j 筒状体
12j1、12j2、12j3 金属パターン
141j、142j、143j、144j リング状電極部
19 可撓性樹脂シート
sj1、sj2、sj3 抵抗パターン
1s、2s、3s、4s 帯状電極部
21j 加熱ローラ
41 弾性材層
42 耐摩耗性膜
1J’ 筒状発熱体
sj1’、sj2’、sj3’ 抵抗パターン
1s’、2s’、3s’、4s’ 帯状電極部
21j’ 加熱ローラ
Claims (6)
- 未定着トナー像を担持した記録媒体を加熱用回転体と該加熱用回転体に向け押圧される加圧体とで形成されるニップに通過させて該トナー像を加熱加圧下に該記録媒体に定着させる定着装置であって、該加熱用回転体は、可撓性樹脂シートからなる筒状体のみで構成され、該筒状体の外周面及び内周面のうち少なくとも一方に設けられた通電発熱可能の金属パターンを有しており、
前記筒状体は、該筒状体を前記加圧体へ向けて押圧する部材を内部に有さず、両端部を端部材で支持されていることを特徴とする定着装置。 - 前記筒状体は熱硬化性樹脂で形成されている請求項1記載の定着装置。
- 前記金属パターンは電気絶縁性膜で覆われている請求項1又は2記載の定着装置。
- 前記筒状体は、回転駆動機構の回転駆動部である前記端部材に係合可能な係合部を筒状体端部に有しているものである請求項1、2又は3に記載の定着装置。
- 前記金属パターンは分割された複数の発熱域を提供するための複数パターンに分割されている請求項1から4のいずれかに記載の定着装置。
- 前記金属パターンは銅、鉄、アルミニウム又は銅、鉄及びアルミニウムのうちから選ばれた2種以上の金属の合金からなっている請求項1から5のいずれかに記載の定着装置。
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