JPH0627843A

JPH0627843A - トナー像記録装置の定着装置

Info

Publication number: JPH0627843A
Application number: JP4179750A
Authority: JP
Inventors: Shuji Koike; 修司小池; Motomichi Shibano; 元通芝野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1992-07-07
Publication date: 1994-02-04
Anticipated expiration: 2016-04-03
Also published as: JP3152748B2

Abstract

(57)【要約】【目的】記録媒体の表面にトナー像を定着させるための
トナー像記録装置の定着装置に関し、定着装置を薄く小
型に形成することができ、しかも媒体搬送路を装置の外
縁側に偏らせて配置して記録装置を薄型に形成すること
ができるようにすることを目的とする。【構成】表面にトナー像が形成された記録媒体を搬送す
るための媒体搬送路１１に隣接して配置され、トナー像
が形成された上記記録媒体の表面に密接して回転駆動さ
れるローラ２１と、上記媒体搬送路１１に隣接して上記
ローラ２１の反対側に配置され、加熱面２２ａが上記記
録媒体の裏面側に密接される加熱手段２２と、上記記録
媒体を間に挟んで上記ローラ２１と上記加熱手段２２と
を押し付け合わせるための付勢手段３０とを設けて構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、記録媒体の表面にト
ナー像を定着させるためのトナー像記録装置の定着装置
に関する。

【０００２】電子写真装置などにおいては、感光ドラム
などから記録媒体の表面にトナー像が転写されるが、そ
のままではトナー像が記録媒体表面から簡単に落ちてし
まうので、トナー像を記録媒体に定着させる必要があ
る。

【０００３】

【従来の技術】トナー像記録装置の定着装置としては、
加熱定着を行う熱定着装置が、いわゆる圧力定着やフラ
ッシュ定着等を行うものに比べて、装置の小型、軽量化
が可能で装置構成の簡素化が可能なことから広く用いら
れている。

【０００４】そのような熱定着式の定着装置は、一般
に、記録媒体を挟んで一対のローラを圧接させて回転さ
せ、記録媒体のトナー像面に密接する側のローラをその
内部に配置したヒータで加熱することによって、記録媒
体面にトナー像を熱定着するようにしている。

【０００５】また、トナー像面に密接する側のローラに
代えて、回転駆動される薄肉のループ状のエンドレスフ
ィルムを設けて、そのエンドレスフィルムをループ内に
配置したヒータで加熱することによって、記録媒体面に
トナー像を熱定着するようにしたものもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電子写真装置などのよ
うなトナーを用いた記録装置では、媒体搬送路は、記録
媒体表面にトナー像を形成するために必要な感光ドラム
や現像器など像形成装置の外縁部付近に位置する。した
がって、媒体搬送路をそのまま装置の外縁部付近にレイ
アウトできれば、装置を最も薄型にコンパクトに形成す
ることができる。

【０００７】ところが上述のように、従来の定着装置で
は、定着装置の中央部付近を記録媒体が通過するので、
記録装置全体としては定着装置付近において媒体搬送路
の裏側にスペースが必要となり、装置が厚く大型になっ
てしまう原因になっていた。

【０００８】そこで本発明は、定着装置を薄く小型に形
成することができ、しかも媒体搬送路を装置の外縁側に
偏らせて配置して記録装置を薄型に形成することが可能
なトナー像記録装置の定着装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のトナー像記録装置の定着装置は、実施例を
説明するための図１に示されるように、表面にトナー像
が形成された記録媒体を搬送するための媒体搬送路１１
に隣接して配置され、トナー像が形成された上記記録媒
体の表面に密接して回転駆動されるローラ２１と、上記
媒体搬送路１１に隣接して上記ローラ２１の反対側に配
置され、加熱面２２ａが上記記録媒体の裏面側に密接さ
れる加熱手段２２と、上記記録媒体を間に挟んで上記ロ
ーラ２１と上記加熱手段２２とを押し付け合わせるため
の付勢手段３０とを設けたことを特徴とする。

【００１０】なお、上記加熱手段２２は、上記媒体搬送
路１１に沿った薄い板状に形成されているのがよく、上
記ローラ２１は、金属材料によって薄肉の円筒状に形成
されているのがよい。

【００１１】また、上記加熱手段２２の加熱面２２ａの
動摩擦係数が上記ローラ２１の表面の動摩擦係数より小
さいのがよく、上記ローラ２１との間に上記記録媒体を
挟み付けて搬送するように、回転自在な補助ローラ５１
を上記加熱手段２２と並んで配置してもよい。

【００１２】

【作用】記録媒体は、ローラ２１と加熱手段２２との間
に圧接されてローラ２１の回転によって搬送される。

【００１３】そして、加熱手段２２によって記録媒体が
裏面側から加熱され、その熱がローラ２１に伝達されて
ローラ２１が加熱される。その結果、ローラ２１と密接
するトナー像は一様に加熱されて記録媒体表面に熱定着
される。

【００１４】なお、加熱手段２２を媒体搬送路１１に沿
った薄い板状に形成しておくことによって、媒体搬送路
１１の裏側に装置スペースをほとんど必要としない。ま
た、ローラ２１を金属材料によって薄肉の円筒状に形成
することによって、熱容量が小さくなって、加熱手段２
２からの加熱によって充分に定着温度に上昇する。

【００１５】また、加熱手段２２の加熱面２２ａの動摩
擦係数をローラ２１の表面の動摩擦係数より小さくして
おくことによって、記録媒体がローラ２１の回転によっ
て確実に搬送される。また、ローラ２１との間に記録媒
体を挟み付けて搬送する補助ローラ５１を設ければ、記
録媒体の搬送をより確実に行うことができる。

【００１６】

【実施例】図面を参照して実施例を説明する。図２は、
本発明の定着装置２０を用いた電子写真式のプリンタを
示している。なお、本発明はプリンタに限らず、トナー
を用いた種々の記録装置に適用することができる。

【００１７】図中１は感光ドラム、２は帯電ブラシ、３
は露光光学系、４は現像器、５はトナー像を記録紙１０
０に転写するローラ転写器、６はクリーナ、７は本装置
のコントローラ、電源及び駆動用モータの収容部であ
る。

【００１８】このような構成により、用紙カセット８か
ら記録紙１００をピックアップローラ９によって１枚だ
け取り出し、ローラ転写器５により感光ドラム１上のト
ナー像を記録紙１００に転写する。

【００１９】記録紙１００は感光ドラム１とローラ転写
器５との間に挟まれて、両者の回転により定着装置２０
に向かって搬送される。定着装置２０では、薄肉ローラ
２１と板状ヒータ２２との間に記録紙１００を通過させ
ることにより、トナーを溶融してトナー像を記録紙１０
０に定着する。定着装置２０を通過した記録紙１００
は、記録紙搬送路１１に沿って装置の上方に行き、排出
ローラ１２の回転で装置外部に送り出される。

【００２０】図３は、定着装置２０の薄肉ローラ２１の
軸受け部分を分解して示しており、２１は薄肉ローラ、
２３は耐熱樹脂製の軸とギアの一体成形物、２４は定着
器側板、２５は耐熱樹脂製の軸受である。

【００２１】薄肉ローラ２１としては、直径が８〜２０
mmで肉厚が２０〜２００μｍ程度の単円筒状のものがよ
く、ここでは、表面が平滑でシームレスのニッケル電鋳
製であって、直径が１５mmで肉厚が１００μｍのものを
用いた。

【００２２】記録紙１００の背面から熱を印加して良好
な定着画像を得るためには、記録紙１００上のトナー像
表面と薄肉ローラ２１表面の温度が定着温度以上で一致
しなければならない。

【００２３】そこで、熱容量の低いローラ材質を用い、
さらにローラの肉厚を薄くして、見かけ上熱容量の小さ
いローラとし、後述する板状ヒータ２２との接触点から
の熱伝導によって充分に定着温度まで上昇するようにし
た。

【００２４】薄肉ローラ２１の表面には、使用するトナ
ーとの離型性の良いフッ素樹脂ＦＥＰ（動摩擦係数：
０．３７kg/cm²，３m/min ）を１０〜５０μｍの厚さ
にコートした。２１ａがそのコート部である。

【００２５】なお、ＦＥＰに限らず、ＰＴＥＦ、ＰＦＡ
又はＥＰＥなどを用いてもよく、コートに代えてチュー
ブ被覆をしてもよい。また、ステンレスローラを溶接に
より円筒状に形成する場合には、溶接部分の凸部は研磨
により平滑にし、凹部は離型性を与えるために薄肉ロー
ラ２１表面のコートと同じＦＥＰコート等で埋めて、薄
肉ローラ２１表面を平滑にするとよい。

【００２６】２６は、薄肉ローラ２１の両端に設けた爪
であり、耐熱樹脂製ギア２３にこれと噛み合う溝２７を
形成し、両者を噛み合わせることにより薄肉ローラ２１
の保持と回転駆動の伝達を可能とした。

【００２７】なお薄肉ローラ２１の爪２６はローラ開口
部に少なくとも１個以上形成することとし、好ましくは
回転中心軸を対称に２個形成するのがよく、薄肉ローラ
２１の爪２６部分の外周部分には凹凸の無いのがよい。

【００２８】図１は定着装置２０の側面断面図であり、
薄肉ローラ２１は、表面にトナー像が形成された記録紙
１００を搬送するための記録紙搬送路１１の上側に隣接
して配置され、トナー像が形成された記録紙１００の表
面側に密接して、図示されていない駆動モータにより軸
及びギア２３を介して回転駆動される。

【００２９】記録紙搬送路１１の下側に隣接して、薄肉
ローラ２１の反対側には、加熱面２２ａが記録紙１００
の裏面側に密接するように板状ヒータ２２が配置されて
いる。

【００３０】２８は、薄肉ローラ２１に対する板状ヒー
タ２２の接触角度を固定するための位置決め部材であ
る。そして板状ヒータ２２が位置決め部材２８の内部で
の上下移動を確保し、且つ板ばね３０からの圧力に対し
て、板状ヒータ２２と板ばね３０との接触部分において
板状ヒータ２２を長手方向に対して保持し、且つ板状ヒ
ータ２２の電圧印加部は覆わないような保持部材２９が
設けられており、これを板状ヒータ２２と固定し、位置
決め部材２８の開口部より内部に少なくとも２mm以上入
るように配置されている。

【００３１】保持部材２９は、板状ヒータ２２の発熱長
に対して、定着温度時における両端の撓みが０．０５mm
以下となる絶縁性を有している樹脂または金属製とし、
好ましくはフッ素系樹脂またはルーロン等の耐熱・断熱
特性のある樹脂や、黒色クロマイト処理を施したアルミ
ニウムがよい。３２は温度センサーである。

【００３２】３３は、薄肉ローラ２１の表面に付着した
トナー粉が冷えて固着してもそれをこすり取って確実に
クリーニングするためのクリーニングブレードであり、
図４に示されるように、耐熱ゴム又は耐熱性合成樹脂か
らなるブレード部分３３ａが真鍮製の板ばね３３ｂの先
に取り付けられている。３３ｃは、装置に固定するため
のねじ孔である。

【００３３】そして図１に示されるように、薄肉ローラ
２１と板状ヒータ２２との圧接位置に対する、薄肉ロー
ラ２１の軸中心の対称位置に、クリーニングブレード３
３の先端が板状ヒータ２２の圧接力と同等の線圧にて圧
接される。したがって、薄肉ローラ２１は、板状ヒータ
２２から受ける圧接力によって回転むら等の回転不良を
生じない。

【００３４】板状ヒータ２２は、例えば幅が７mmで長さ
が２５０mm、厚さが１mm以下のセラミック基板２２ｂ上
に発熱抵抗体２２ｃであるモリブデン合金を形成したも
のを用い、薄肉ローラ２１と接触している軸方向に連続
して発熱する。

【００３５】板状ヒータ２２表面の加熱面２２ａには、
薄肉ローラ２１のＦＥＰコートより動摩擦係数の小さい
フッ素樹脂ＰＴＦＥ（動摩擦係数：０．１７kg/cm²，
３m/min ）を電極部を除いてコートし、更に、板状ヒー
タ２２を位置決め部材２８内に保持するために、保持部
材２９より板状ヒータ２２の厚みを見かけ上厚くして設
置した。

【００３６】このような板状ヒータ２２を用いることに
より、記録紙搬送路１１と定着装置２０の最下部との距
離が約１０mmと従来の約半分にすることができ、定着装
置２０とプリンタ装置の薄型化が達成される。

【００３７】また、熱源としてハロゲンランプを用いた
場合に比べて、ハロゲンランプに電力を供給するための
電圧印加部も省略することが可能となることから、定着
装置２０の幅（奥行き）方向の短縮化も可能となる。

【００３８】そして、板状ヒータ２２と記録紙１００と
の動摩擦係数を薄肉ローラ２１と記録紙１００との動摩
擦係数より小さくしたことにより、記録紙１００が薄肉
ローラ２１の回転によって確実に搬送される。

【００３９】なお、セラミック基板２２ｂに代えて、板
状ヒータ基板上にフッ素樹脂又はポリイミド樹脂等の耐
熱性のある樹脂をコートしたものを用いてもよい。板状
ヒータ２２を薄肉ローラ２１側に向けて付勢する板ばね
３０は、図５に示されるように波状に形成されており、
この板ばね３０によって、板状ヒータ２２の発熱抵抗体
２２ｃに電極を印加する電極部のある面とは反対側の加
熱面２２ａと薄肉ローラ２１外周面とが、線圧で５〜２
０ｇ／cmの範囲で記録紙１００を挟んで垂直に押し付け
合わされている。

【００４０】このように板ばね３０を板状ヒータ２２に
対して多点接触又は広い面積で接触させることにより、
接触点において板状ヒータ２２に集中応力が加わらず、
板状ヒータ２２の破損が防がれる。

【００４１】なお、薄肉ローラ２１と板状ヒータ２２の
記録紙１００突入部の辺は少なくとも使用する記録紙１
００の最大厚みよりも離し、好ましくは０．３〜０．５
mm離してある。

【００４２】また、記録紙搬送路１１と薄肉ローラ２１
との接触点と薄肉ローラ２１の中心線とを結ぶ直線と、
板状ヒータ２２の加熱面２２ａの垂線とのなす角が、板
状ヒータ２２の記録紙突入部の辺と薄肉ローラ２１とが
開口する方向に位置し、搬送される記録紙１００と加熱
面２２ａとがより平行になるように配置してある。

【００４３】図５は、板状ヒータ２２部分の組み立て手
順を示しており、まず板状ヒータ２２を保持部材２９に
嵌め込んで板ばね３０に載せ、位置決め部材２８内部に
設置する。そして、定着器側板２４に設けられた位置決
めピン３５と位置決め部材２８に穿設された孔３６とを
連結することにより、正確な位置決めが行われる。

【００４４】また、板状ヒータ２２の加熱面２２ａを長
手方向にわたって薄肉ローラ２１と接触させるため、板
状ヒータ２２の発熱抵抗体２２ｃは図中下面とし、これ
に電力を供給するための電極部の構成は、絶縁性部材３
８内に板状ヒータ２２の上下移動に追従することが可能
なように、コイルバネ３９を電極として用いてある。

【００４５】そして、この電極３９を位置決め部材２８
内の板状ヒータ２２の両端にある接点と合う位置に配置
し、図示されていない電気配線により電力を印加するよ
うになっている。

【００４６】このようにして、板状ヒータ２２に最大３
０Ｗの電力を供給し、温度センサー３２の検出温度が常
に１６０℃になるように、発熱抵抗体２２ｃに対する供
給電力が調整される。

【００４７】図２に示されるように、定着装置２０に記
録紙１００が送り込まれる直前の位置で、記録紙搬送路
１１のガイドが折り曲げられている。これは、薄肉ロー
ラ２１と板状ヒータ２２との接触部より約１０mm手前の
位置で、薄肉ローラ２１と板状ヒータ２２との圧接部分
突入に際して記録紙１００の挫屈応力を高めるためであ
る。

【００４８】なお薄肉ローラ２１と板状ヒータ２２の表
面をコートした離型材と記録紙１００との動摩擦係数の
差により、板ばね３０は、線圧にして１０ｇ／cm程度と
なるものを用いた。

【００４９】このような構成により、記録紙１００は、
薄肉ローラ２１と板状ヒータ２２との間に圧接されて薄
肉ローラ２１の回転によって搬送され、板状ヒータ２２
によって裏面側から加熱される。

【００５０】そして、その熱が見かけの熱容量の小さな
薄肉ローラ２１に伝達されて薄肉ローラ２１が一様に加
熱され、その結果、薄肉ローラ２１と密接する記録紙１
００表面のトナー像が一様に加熱されて、記録紙１００
表面に定着される。

【００５１】このように構成された定着装置２０は、薄
肉ローラ２１内にヒータが設けられていないのでローラ
径を非常に細く形成することができ、また、記録紙搬送
路１１の裏側には板状ヒータ２２など肉薄の部材しか配
置されていないので、定着装置２０を薄型に形成するこ
とができ、プリンタ装置全体を薄型にコンパクトに形成
することができる。

【００５２】図６は本発明の第２の実施例を示してお
り、薄肉ローラ２１との間に記録紙１００を挟み付けて
搬送するように、小径の補助ローラ５１を、板状ヒータ
２２の手前側に、板状ヒータ２２と並んで回転自在に薄
肉ローラ２１に圧接配置したものである。

【００５３】補助ローラ５１は、図７に示されるよう
に、軸方向に複数の小径部を有し、薄肉ローラ２１との
圧接は補助ローラ５１の両端または複数の小径部の下部
に設けた摩擦係数の低い軸受とこれに内蔵してある圧力
印加ばねからなる圧力機構（図示せず）で行われる。し
たがって補助ローラ５１にたわみが発生しない。

【００５４】補助ローラ５１の紙送り部分は記録紙１０
０との摩擦係数が高く、且つ耐熱性を有しており、例え
ばアルミニウム合金又は耐熱性樹脂製の軸の太径部分上
に耐熱接着剤を塗布し、中心粒径が４０〜６０μｍのセ
ラミック粒子でコートすることによって記録紙１００と
の摩擦を大きくした。なお、耐熱性ゴムをライニングし
たゴムローラ等を用いてもよい。

【００５５】このように補助ローラ５１を配置したこと
により、図６に示されるように、板状ヒータ２２は薄肉
ローラ２１の外周に沿って記録紙排出側に少しずらして
ある。そして、記録紙１００が挫屈しないように、補助
ローラ５１と板状ヒータ２２との間隔はできるだけ近づ
け、保持部材２９は、補助ローラ５１と接触しないよう
に端の部分を削除してある。

【００５６】また、記録紙搬送路１１のガイドを、補助
ローラ５１の軸上の小径部で、薄肉ローラ２１と接触し
ないように板状ヒータ２２挿入口まで伸ばし、薄肉ロー
ラ２１と補助ローラ５１との接触部分を通過した後でも
記録紙１００が薄肉ローラ２１から離れないようにして
ある。

【００５７】これは、記録紙１００がトナー像定着前に
いったん薄肉ローラ２１に接触した後に薄肉ローラ２１
から離れると、記録紙１００上のトナー像がこすれたり
散ったりして画像劣化が生じるので、それを防ぐためで
ある。

【００５８】このような配置により、記録紙１００挿入
における挫屈応力を求めると線圧にして例えば１００ｇ
／cmとなり、また、記録紙搬送路１１のガイドの先端に
曲げを形成すると挫屈応力は例えば３５０ｇ／cmとな
る。

【００５９】したがって、薄肉ローラ２１と板状ヒータ
２２との圧接力は、線圧で５〜３５０ｇ／cmの範囲にあ
ることが望ましく、薄肉ローラ２１と板状ヒータ２２の
表面にコートする離型材の材質として例えば動摩擦係数
０．１〜０．４（７kg/cm²，３m/min ）のフッ素樹脂を
用いて、記録紙搬送が確実に行われる。

【００６０】クリーニングブレード３３は、図６に示さ
れるように、薄肉ローラ２１に対する補助ローラ５１の
圧接方向と板状ヒータ２２の圧接方向とからなる合成の
圧力を打ち消す方向にずらして取り付けられている。

【００６１】このように構成された第２の実施例では、
定着装置２０において記録紙１００の搬送をより確実に
行うことができ、しかも図８に示されるように、第１の
実施例と大差なく定着装置２０部分を薄型に形成して、
プリンタ装置全体を薄型にコンパクトに形成することが
できる。

【００６２】

【発明の効果】本発明のトナー像記録装置の定着装置に
よれば、ローラの外部に加熱手段を設け、記録媒体のト
ナー像面側にローラを密接させて、裏面側に加熱手段を
密接させるようにしたことによって、ローラを小径化す
ると共に定着装置全体を薄型化することができ、加熱手
段を薄型化することによって、記録媒体搬送路をトナー
像記録装置の外縁部に配置し、装置全体を薄型化してコ
ンパクトに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の側面断面図である。

【図２】第１の実施例のプリンタの側面断面図である。

【図３】第１の実施例の部分斜視図である。

【図４】第１の実施例の部分斜視図である。

【図５】第１の実施例の部分斜視図である。

【図６】第２の実施例の側面断面図である。

【図７】第２の実施例の部分斜視図である。

【図８】第２の実施例のプリンタの側面断面図である。

【符号の説明】

１１記録紙搬送路（媒体搬送路）２０定着装置２１薄肉ローラ（ローラ）２２板状ヒータ（加熱手段）２２ａ加熱面３０板ばね（付勢手段）１００記録紙（記録媒体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にトナー像が形成された記録媒体を搬
送するための媒体搬送路（１１）に隣接して配置され、
トナー像が形成された上記記録媒体の表面に密接して回
転駆動されるローラ（２１）と、上記媒体搬送路（１１）に隣接して上記ローラ（２１）
の反対側に配置され、加熱面（２２ａ）が上記記録媒体
の裏面側に密接される加熱手段（２２）と、上記記録媒体を間に挟んで上記ローラ（２１）と上記加
熱手段（２２）とを押し付け合わせるための付勢手段
（３０）とを設けたことを特徴とするトナー像記録装置
の定着装置。
【請求項２】上記加熱手段（２２）が、上記媒体搬送路
（１１）に沿った薄い板状に形成されている請求項１記
載のトナー像記録装置の定着装置。
【請求項３】上記ローラ（２１）が金属材料によって薄
肉の円筒状に形成されている請求項１又は２記載のトナ
ー像記録装置の定着装置。
【請求項４】上記加熱手段（２２）の加熱面（２２ａ）
の動摩擦係数が上記ローラ（２１）の表面の動摩擦係数
より小さい請求項１、２又は３記載のトナー像記録装置
の定着装置。
【請求項５】上記ローラ（２１）との間に上記記録媒体
を挟み付けて搬送するように、回転自在な補助ローラ
（５１）が上記加熱手段（２２）と並んで配置されてい
る請求項１、２、３又は４記載のトナー像記録装置の定
着装置。