JPH04212982A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やプリンター等に
おいて画像定着のため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】複写機等で使用される熱ローラ方式の定
着装置は、その一例を図９に示す如く、アルミニウム製
のパイプ形状の芯金１内にハロゲンヒータ２を配置し且
つ表層にテフロン、シリコーンゴム等の離型層を有する
定着ローラ３と、該定着ローラ３に圧接配置し表層にＰ
ＦＡチューブとシリコーンゴムを有する加圧ローラ４と
を備え、上流から送られてきたトナー未定着状態の転写
紙Ｐを、上記ローラ３，４間のニップを通過させること
によりトナーを定着させて排紙ローラ５によって排紙さ
せるようにしてある。６は定着入口ガイド板、７は分離
爪、８はオイル塗布フェルト、９は温度ヒューズ、１０
はサーミスタ、１１は定着出口ガイド板を示す。

【０００３】しかし、上記定着装置の場合、連続通紙を
行うと、定着ローラ３は芯金１の内部よりハロゲンヒー
タ２によって加熱されサーミスタ１０の温度検出レベル
に基づいて図１０の破線に示す如く、通紙部分Ｐｗ　が
一定温度（約１８５℃）に保たれるが、非通紙部分は転
写紙Ｐによる奪熱がないため温度上昇してしまう。その
ため、■定着ローラ３の温度分布がローラ軸方向で不均
一になることにより、定着むら、光沢むらが発生するこ
と、■非通紙部の温度上昇によりローラ径が熱膨張し、
転写紙Ｐの搬送不良（しわ、跳ね上がり等）が発生する
こと、■非通紙部の温度上昇によって定着ローラ３の表
面離型層（シリコーンゴム、テフロン等）に劣化が生じ
ること、等の問題が惹起される。

【０００４】そこで、定着ローラ３の軸方向温度分布を
均一にするために、定着ローラ３の芯金１の部分に円筒
形ヒートパイプを内蔵する技術が提案されている。その
例を示すと、図１１は低、中速複写機用のもので、ハロ
ゲンヒータ２（図９参照）よりの輻射熱がローラ表面に
伝わり易いように、薄肉形状とした芯金１の肉厚部に４
本の円筒形ヒートパイプ１２を周方向で等間隔に内蔵さ
せた構成とし、又、図１２及び図１３に示すものは、高
速複写機用のもので、熱容量を大きくして通紙による温
度降下を防ぐために、厚肉形状とした芯金１に同様に円
筒形ヒートパイプ１２を内蔵させた構成としたものであ
り、これらの方式を採用することにより、図１０の実線
で示す如く、定着ローラ３の軸方向の温度分布を均一に
することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記図１１
に示す方式の定着ローラ３の場合には、円筒形ヒートパ
イプ１２を内蔵させるために、芯金１の肉厚を厚くしな
ければならないので、熱容量が大きくなることにより通
常の定着ローラに比して立ち上がり時間が長くなる問題
があり、又、図１２及び図１３に示す方式の定着ローラ
３の場合には、熱容量が大きいため、やはり立ち上がり
時間が長いという問題がある。

【０００６】一方、従来においては、ヒータの配光分布
を用紙サイズ別に変化させて定着ローラの軸方向温度分
布を均一にする方式も提案されている（特開昭６０−２
６３１７９号、同６４−１７９９６８号）。しかし、こ
れらの方式の場合、ローラ表面の温度分布は配光切り換
え後、しばらくしないと均一にならず、又、温度分布の
均一性がヒートパイプ内蔵ローラに比較して悪いという
欠点がある。

【０００７】ところで、従来の複写機、特に、フルカラ
ー複写機においては、トナーが熱に対して非常に敏感で
、定着温度幅が約２０℃と非常に狭く、又、温度差によ
る光沢度差も非常に顕著に出るため、安定した光沢と定
着性を得るためには、定着ローラの温度制御と温度分布
をできるだけ均一にすることは勿論のこと、加圧ローラ
の温度及び温度分布の均一性も重要である。

【０００８】そのため、図１４に示す如き、アルミニウ
ム製の芯金１４とその外周に被覆してあるシリコーンゴ
ム層１５を有する構成の従来の加圧ローラ４の内部にも
ヒータを設ける方式や、ヒータを設けずに立ち上がり時
に定着ローラ３との間でプレ回転を行って加圧ローラ４
を暖める方式等が採用されている。

【０００９】しかし、前者の方式の場合には、ヒータの
制御等が複雑になるためコスト高になり、一方、後者の
場合には、プレ回転直後は加圧ローラ４は暖まり温度分
布も均一になるが、待機時には、加圧ローラ４の定着ロ
ーラ３に対する円周方向ニップ部付近とその反対側の部
分とで温度差が生じ、定着むら、光沢むらが発生する問
題がある。

【００１０】そこで、本発明は、定着ローラの軸方向の
温度分布を均一化し、且つ短時間で立ち上がることがで
きるようにし、更に加圧ローラの円周方向の温度分布差
を小さくし、画質の向上を図ることができるような定着
装置を提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、定着ローラの芯金を厚肉形状とし、且つ
該芯金に、複数の偏平形ヒートパイプを、該ヒートパイ
プの縦断面長手方向が芯金縦断面に対して放射状の配置
となるように内蔵させた構成とする。又、定着ローラの
芯金を薄肉形状とし、且つ該芯金に、複数の偏平形ヒー
トパイプを、該ヒートパイプの縦断面長手方向が芯金縦
断面の円周方向に沿うよう内蔵させた構成としてもよい
。更に、定着ローラの芯金内にヒートパイプを組み込み
、且つ上記芯金の内壁にフィンを設けた構成とするとよ
い。又、加圧ローラの芯金に、複数の偏平形ヒートパイ
プを、該ヒートパイプの縦断面長手方向が芯金縦断面の
円周方向に対して傾斜を有ししかも放線方向にオーバー
ラップするように内蔵させた構成とする。更に、加圧ロ
ーラの芯金自体をヒートパイプ製とした構成としてもよ
い。

【００１２】

【作用】偏平形ヒートパイプの縦断面長手方向が定着ロ
ーラの厚肉の芯金縦断面に対して放射状となるようにヒ
ートパイプを配置すると、ハロゲンヒータよりの輻射熱
がローラ内面よりローラ表面に伝わり易くなるため、立
ち上がり時間が短くなる。又、偏平形ヒートパイプの縦
断面長手方向が定着ローラの薄肉の芯金縦断面の円周方
向に沿うようヒートパイプを配置すると、芯金の体積が
少なくなって熱容量を小さくすることができるようにな
る。更に、定着ローラの芯金の内壁にフィンを設けると
、内壁の表面積が大きくなるため、ヒートパイプからの
熱が吸収され易くなり、熱効率が向上する。又、偏平形
ヒートパイプの縦断面長手方向が加圧ローラの芯金縦断
面に対して円周方向に傾斜を有し且つ放線方向にオーバ
ーラップするように配置すると、ニップ部付近の熱を円
周方向へ伝えるため、温度分布差が小さくなる。更に、
加圧ローラの芯金自体をヒートパイプ製とすると、円周
方向の熱伝導がよくなるため、温度分布差が微小となる
。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例を示すもので、図９に示
す如き定着ローラ３と加圧ローラ４を有する定着装置に
おける定着ローラ３について示す。すなわち、上記定着
ローラ３の芯金１を厚肉形状とし、且つ該芯金１の肉厚
部に、複数（図では４つ）の偏平形ヒートパイプ１３を
、該偏平形ヒートパイプ１３の縦断面長手方向（長辺方
向）が芯金１の縦断面に対して放射状の配置となるよう
に内蔵させた構成とする。

【００１４】本発明では、定着ローラ３の芯金１に偏平
形ヒートパイプ１３を組み込み、且つ該ヒートパイプ１
３を、縦断面の長手方向がローラ中心からローラ表面に
向くように放射状に配置したため、ハロゲンヒータ２（
図９参照）よりの輻射熱がローラ内面からローラ表面に
伝わり易くなり、芯金１を均一に加熱することができる
。したがって、図１２に示す方式のものより立ち上がり
時間を短くでき、更に、定着ローラ３の芯金１が厚肉で
熱容量が大きいことから、連続通紙してもハロゲンヒー
タ２よりの輻射熱を効率よく紙に伝えることができる。 因に、図１２に示す定着ローラ３の立ち上がり時間の指
標を１００としたとき、図１に示す定着ローラ３の立ち
上がり時間は８４であることが確認されている。

【００１５】次に、図２は本発明の他の実施例を示すも
ので、定着ローラ３の芯金１を薄肉形状とし、且つ該芯
金１の肉厚部に、複数（図では４つ）の偏平形ヒートパ
イプを、該ヒートパイプの縦断面長手方向が芯金１の縦
断面の円周方向に沿うよう内蔵させたものである。

【００１６】図２の実施例の場合には、図１１に示す方
式に比して芯金１を薄肉にできるので立ち上がり時間を
短くできる。又、円周方向に偏平形ヒートパイプ１３を
配列したため、ローラ表面での周方向の温度分布差（ヒ
ートパイプ１３近傍部とその間の部分の温度差）を小さ
くできる。したがって、カラー複写機などでの定着むら
、光沢むらの発生防止に著効を示す。

【００１７】又、図３は本発明の更に他の実施例を示す
もので、上記図２に示す実施例と同様な構成において、
偏平形ヒートパイプ１３の縦断面長手方向の両端部だけ
を芯金１の内壁部で挾んで保持させるように定着ローラ
３を構成したものである。

【００１８】この図３の実施例の場合には、定着ローラ
３の芯金１の肉厚を図２の実施例の場合よりも更に薄く
することができて体積を少なくでき、これにより熱容量
を小さくできる利点がある。

【００１９】図４は本発明の更に別の実施例を示すもの
で、上記図３に示す実施例と同様な構成において、定着
ローラ３の芯金１の内壁に、芯金１の中心へ向けて突出
するフィン１ａを適宜設けたものである。

【００２０】図４の実施例の場合には、フィン１ａの存
在により定着ローラ３の芯金１の内壁の面積が増大する
ため、ハロゲンヒータ２から芯金１の中空部へ放散され
た熱を吸収し易くなり、熱効率を向上することができる
。ところで、ヒートパイプ内蔵型の定着ローラは、通常
、芯金１の肉厚部にヒートパイプ嵌合穴（挿入穴）を設
ける必要があることから、型で芯金１を製作するように
しているが、上記の如くフィン１ａを追加しても、型で
フィン形状を作ることができるので製作工程を増やして
しまうようなことはない。したがって、コストアップす
る問題はない。

【００２１】因に、図１１に示す定着ローラ３の立ち上
がり時間の指標を１００としたとき、図２、図３、図４
に示す定着ローラの立ち上がり時間は、それぞれ８８、
８２、８７であることが確認されている。

【００２２】次に、図５は加圧ローラ４についての一実
施例を示すもので、アルミニウム製の芯金１４とその外
周に被覆したシリコーンゴム層１５を有する加圧ローラ
４における上記芯金１４の肉厚部に、複数（図では４つ
）の鋼管製の偏平形ヒートパイプ１６を、該ヒートパイ
プ１６の縦断面長手方向（長辺方向）が芯金１４の縦断
面円周方向に沿い等間隔で配置されるように埋め込んだ
ものである。

【００２３】図５の実施例の場合には、温度差が生じる
と、内部の作動流体が蒸発して温度の低い方へ流れ、そ
こでまた液体に戻って高温部へ流れ、瞬時にして鋼管全
面の温度を均一にするヒートパイプ１６の特性により、
ニップ部付近の温度を円周方向へ伝えるため、円周方向
各部の温度分布差を小さくすることができる。

【００２４】図６は加圧ローラ４についての他の実施例
を示すもので、上記図５に示す実施例と同様な構成にお
いて、各ヒートパイプ１６の縦断面長手方向が芯金１４
の縦断面の円周方向に対してそれぞれ傾斜を有し且つ方
線方向にオーバーラップするように配置したものである
。

【００２５】図６の実施例の場合には、ヒートパイプ１
６が方線方向にオーバーラップしているため、図５に示
す実施例の場合よりも円周方向の温度分布差を更に小さ
くできる効果がある。

【００２６】図７は加圧ローラ４の更に他の実施例を示
すもので、芯金１４自体をヒートパイプ製として、その
外周にシリコーンゴム層１５を設けたものである。

【００２７】図７の実施例の場合には、芯金１４自体を
ヒートパイプ製としたことから、円周方向の熱伝導が頗
る良好となり、円周方向の温度分布差を極めて小さくす
ることができる。

【００２８】上記において、加圧ローラ４各部での表面
温度とその温度でカラーコピーをとった場合の光沢度を
測定した結果を下表に示す。なお、測定条件としては、
定着ローラ３を１５０℃に制御し、加圧ローラ４を２０
℃の状態から３０分間定着ローラ３に圧接させ、図８に
示すように、ニップ部から順次周方向へ位相をずらした
位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを測定点として表面温度を測定した
。更に、カラートナー、イエロー、マゼンダ、シアンを
各０．５ｍｇ／ｃｍ２　、合計１．５ｍｇ／ｃｍ２　付
着させた未定着トナー像をコピーし、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４
点に対応した画像の光沢度を測定した。

【００２９】上の表に示す測定結果から明らかな如く、
従来の加圧ローラでは、Ａ点で１５０℃、光沢度は３０
％と好ましい結果を示すが、Ｂ、Ｄ点では８０℃の１５
％、Ｃ点では５０℃の８０％となってしまい、ベタ画像
においては見た目でも光沢の違いが確認できた。一方、
図５に示す加圧ローラ４では、Ｃ点で９０℃の１８％と
かなり改善され、見た目では光沢の違いがほとんどわか
らなかった。又、図６に示す加圧ローラ４では、最も悪
いＣ点でも１００℃の２０％であり、従来の加圧ローラ
に比して格段の差異があった。更に、図７に示す加圧ロ
ーラ４では、Ｂ、Ｄ点で１４５℃の２８％、Ｃ点でも１
４０℃の２７％と効果が非常に大きかった。

【００３０】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
るものではなく、たとえば、図４に示す如きフィン１ａ
を、図１乃至図３の実施例や、あるいは図１１及び図１
２に示すものに対して設けても熱効率の向上を図ること
ができ、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３１】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の定着装置によ
れば、厚肉形状とした定着ローラの芯金に、縦断面長手
方向が放射状となるように偏平形ヒートパイプを内蔵さ
せた構成としたので、軸方向温度分布を均一にできると
共に、効率よく芯金全体を加熱することができることに
より立ち上がり時間を速くすることができ、又、薄肉形
状とした定着ローラの芯金に、縦断面長手方向が円周方
向に沿うように偏平形ヒートパイプを内蔵させた構成と
することにより、立ち上がり時間を速くでき且つ定着ロ
ーラ表面の温度むらを少なくできて画質（特にカラー画
像）を向上することができ、更に、芯金の内壁にフィン
を設けることにより、受熱面積を大きくできて熱効率を
向上させることができる、等の優れた効果を発揮する。

【００３２】又、本発明によれば、加圧ローラの芯金に
、縦断面長手方向が芯金縦断面の円周方向に対して傾斜
し且つ方線方向にオーバーラップするように偏平形ヒー
トパイプを内蔵させた構成としたので、ニップ部付近の
温度を円周方向へ伝え易くなり、円周方向の温度分布差
を小さくすることができ、更に、加圧ローラの芯金をヒ
ートパイプ製とすることにより、ニップ部付近の熱を円
周方向に良好に伝えることができて温度分布差を微小に
でき、したがって、定着むら、光沢むらのない良好なコ
ピー画像を得ることができる、という優れた効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例を示す定着ローラ
の縦断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す定着ローラの縦断面
図である。

【図３】本発明の更に他の実施例を示す定着ローラの縦
断面図である。

【図４】本発明の更に別の実施例を示す定着ローラの縦
断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す加圧ローラの縦断面
図である。

【図６】本発明の更に他の実施例を示す加圧ローラの縦
断面図である。

【図７】本発明の更に別の実施例を示す加圧ローラの縦
断面図である。

【図８】加圧ローラの表面温度を測定する際の測定部の
位置を示す図である。

【図９】定着装置の一例を示す概要図である。

【図１０】定着ローラの軸方向温度分布を示す図である
。

【図１１】従来の定着ローラの一例を示す縦断面図であ
る。

【図１２】従来の定着ローラの他の例を示す縦断面図で
ある。

【図１３】図１２の切断平面図である。

【図１４】従来の加圧ローラの一例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１　　芯金 １ａ　　フィン ３　　定着ローラ ４　　加圧ローラ １３　　偏平形ヒートパイプ １４　　芯金 １６　　偏平形ヒートパイプ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　定着ローラの芯金を厚肉形状とし、且
   つ該芯金に、複数の偏平形ヒートパイプを、該ヒートパ
   イプの縦断面長手方向が芯金縦断面に対して放射状の配
   置となるように内蔵させたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】　　定着ローラの芯金を薄肉形状とし、且
   つ該芯金に、複数の偏平形ヒートパイプを、該ヒートパ
   イプの縦断面長手方向が芯金縦断面の円周方向に沿うよ
   う内蔵させたことを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】　　定着ローラの芯金内にヒートパイプを
   組み込み、且つ上記芯金の内壁にフィンを設けたことを
   特徴とする定着装置。
4. 【請求項４】　　加圧ローラの芯金に、複数の偏平形ヒ
   ートパイプを、該ヒートパイプの縦断面長手方向が芯金
   縦断面の円周方向に対して傾斜を有ししかも放線方向に
   オーバーラップするように内蔵させたことを特徴とする
   定着装置。
5. 【請求項５】　　加圧ローラの芯金をヒートパイプ製と
   したことを特徴とする定着装置。