JPH0683224A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、大きな駆動力を必要とすることなく
駆動できるとともに長寿命化でき、また、加熱効率を向
上でき、しかも、装置の小型化が可能な定着装置を提供
することを目的とする。 【構成】本発明はプレッシャロ−ラ２１と、このプレッ
シャロ−ラ２１に圧接されるヒ−トロ−ラ２２との間に
用紙を通過させて加熱定着する定着装置において、前記
ヒ−トロ−ラ２２は回転自在なドラム２３と、このドラ
ム２３の前記用紙との対向面側に一体的に設けられ、給
電ブラシ４２により給電されるて発熱することにより前
記用紙を加熱する電気抵抗体４１…とにより構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、電子写真式
印刷装置に使用される現像剤像の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式印刷装置においては、感光ド
ラムの周面に像形成手段により、原稿像に対応した静電
潜像を形成し、この静電潜像に現像装置から粉体トナ−
を供給して現像する。そして、この現像後、現像剤像を
転写チャジャ−により用紙に転写させている。現像剤像
を転写した用紙は定着装置に送られ、この定着装置によ
り転写像が用紙に定着される。

【０００３】上記定着装置としては、熱ロ−ラによる熱
定着、フラッシュランプによる熱定着、圧力ロ−ラによ
る圧力定着などがあるが、構造が簡単な点から熱ロ−ラ
による定着装置が最も広く使用されている。

【０００４】この熱ロ−ラによる定着装置は金属パイプ
と、この金属パイプ内に装着されるハロゲンランプとに
よって構成され、前記ハロゲンランプを点灯することに
より、温度を上げるとともに、ロ−ラ表面温度をフィ−
ドバックすることにより、前記ハロゲンランプを点滅さ
せて温度をコントロ−ルしている。

【０００５】しかしながら、上記した熱ロ−ラによる定
着装置はその主構成部品である熱容量の大きな金属ロ−
ラを、非印刷時も常時一定温度（例えば１３０度Ｃ）に
維持しなければならないため、消費電力が大きく、ま
た、電源投入してから定着可能な温度に達するまでに要
する時間も長いという欠点があった。そこで、上記問題
を解消するものとして図１３に示すようなものが提案さ
れている。

【０００６】すなわち、図中１は固定的に設けられたヒ
−タで、このヒ−タ１とプレスロ−ラ２との間に薄いプ
ラスチックフィルム製のベルト３が介在されている。前
記ベルト３はドライビングロ−ラ４とテンションロ−ラ
５との間に掛け渡されている。上記ヒ−タ１は図１４に
示すように、ホルダ６を介してステイ７に取り付けられ
ている。上記ホルダ６にはサ−ミスタ８が取り付けられ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示すものは、固定されたヒ−タ１とベルト３とが常
時、摺接するため、ベルト３が摩耗し、寿命が短くなる
とともに、摩擦に打ち勝つ大きな駆動力を必要とする。

【０００８】また、ベルト３を安定して走行させるため
には、その厚さを余り薄くできず、（この例ではポリイ
ミドとフッ素樹脂の２層構造で厚さ５０μm で用紙厚さ
の８０μm に近い）、その結果、熱の一部がベルト３に
取られてしまうとともにベルト３を介しての間接的な加
熱であるため、加熱効率が低下する。さらに、ベルト３
を掛け渡して走行するため、装置が大型化してしまう。

【０００９】そこで、本発明は大きな駆動力を必要とす
ることなく駆動できるとともに長寿命化でき、また、加
熱効率を向上でき、しかも、装置の小型化が可能な定着
装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【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、加圧手段と、この加圧手段に圧接される加熱
手段との間に被定着体を通過させて加熱定着する定着装
置において、前記加熱手段を移動自在なベ−ス材と、こ
のベ−ス材の前記被定着体との対向面側に一体的に設け
られ、給電手段により給電されて発熱することにより前
記被定着体を加熱する発熱体とにより構成した。

【００１１】

【作用】被定着体が加圧手段と加熱手段との間に送り込
まれると、加熱手段のベ−ス材に取り付けられた発熱体
によって直接的に加熱される。このとき、発熱体はベ−
ス材と一体に移動し、両者間に摩擦が発生することな
く、被定着体を加熱する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図１および図２に示す一実施
例を参照して説明する。

【００１３】図２は電子写真式印刷装置の内部構成の一
部を示すもので、図中１１は感光ドラムである。この感
光ドラム１１の周囲部にはその回転方向に沿って、帯電
チャ−ジャ−１２、露光部１３、現像装置１４、転写器
１５、除電器１６およびクリ−ナ１７が配設されてい
る。

【００１４】また、１８は用紙搬送路で、この用紙搬送
路１８に沿って被定着体としての用紙が矢印方向に搬送
されるようになっている。上記用紙搬送路１８の下流側
には、用紙センサ−１９および定着装置２０が配設され
ている。

【００１５】上記定着装置２０は、加圧手段としてのプ
レッシャ−ロ−ラ２１と、このプレッシャ−ロ−ラ２１
の上面部に圧接される加熱手段としてのヒ−トロ−ラ２
２によって構成される。

【００１６】上記ヒ−トロ−ラ２２は図１に示すよう
に、ベ−ス材としての断熱性のある絶縁性の材料のドラ
ム２３と、このドラム２３の周面部に一体に設けられた
発熱体としての電気抵抗体２４とによって構成されてい
る。

【００１７】上記電気抵抗体２４としてはサ−マルプリ
ンタ−用のヘッドに用いているのと同様な材料（例え
ば、Ｎｉ−Ｃｒ、Ｗ、ＣｒＳｉＯ、Ｔａ２Ｎ、ＴａＳｉ
Ｏ2 など）が利用され、この材料をドラム２３の表面に
塗布、貼付け、蒸着、もしくは、スパタリングなどの方
法で被覆している。

【００１８】また、上記電気抵抗体２４の表面は硬質の
絶縁材料からなる保護層（厚さ数μm)２５により被膜さ
れている。この保護層２５はたとえば、ポリイミドのコ
−ティングや、窒化タンタルのスパッタリングなどによ
り被膜される。この被膜により、電気抵抗体２４と用紙
とが直接接触することを防止し、電気抵抗体２４が損傷
するのを防止するようになっている。また、上記電気抵
抗体２４の両端部には通電用電極部が設けられ、この通
電用電極部には給電手段２８が接続され、給電されるよ
うになっている。

【００１９】しかして、画像形成時には、感光ドラム１
１の表面が帯電チャジャ−１２により一様に帯電され、
この帯電された感光ドラム１１の表面に矢印で示すよう
に露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は現
像装置１４から現像剤が供給されることにより現像され
る。この現像剤像は用紙搬送路１８に沿って搬送されて
きた用紙に転写器１５の作用により、転写される。この
像が転写された用紙は搬送路１８に沿って搬送され、用
紙センサ−１９によって検知される。この用紙センサ−
１９は、この検知後、ヒ−トロ−ラ２２が必要な一定温
度に達するに要する時間に合わせた位置に設置されてい
る。したがって、用紙が定着装置２０に入るときには、
定着装置２０のヒ−トロ−ラ２２の電気抵抗体２４は給
電手段２８の給電により、定着に必要な温度に達してお
り、用紙はこの電気抵抗体２４の熱により加熱されると
ともに圧力ロ−ラ２１により加圧されて画像が定着され
る。上述したように、ヒ−トロ−ラ２２のドラム２３の
表面に電気抵抗体２４を一体的に設けるため、用紙を直
接的に加熱でき、加熱効率が優れる。したがって、消費
電力の低減、及び電源投入時に定着可能温度になるまで
の待ち時間の短縮化が可能になる。

【００２０】また、ドラム２３と電気抵抗体２４とが相
対的に移動しないため、両者間に摩擦が発生せず、寿命
が低下しないとともに、大きな駆動力を必要とせず経済
的である。さらに、ベ−ス材をドラム状に構成するた
め、ベルトを用いた場合のように、装置が大型化するこ
ともない。

【００２１】なお、上記一実施例においては、ヒ−トロ
−ラ２２を用いたが、これに限られることなく、図３に
示すように、定着用のベ−ス材としてエンドレスのベル
ト方式のものを用いてもよい。

【００２２】すなわち、図中３１はベ−ス材としてのベ
ルトで、このベルト３１の表面に電気抵抗体３２を一体
に設け、この電気抵抗体３２の表面を保護膜３３により
被膜している。この実施例によれば、ベルト３１はポリ
イミドのような耐熱性があり、かつ、熱伝導性の良くな
い材料で、５０μm 程度の厚さで実現できる。したがっ
て、ベルト３１に吸収される熱量を低減でき、加熱効率
を向上できる。また、定着装置２０のヒ−トロ−ラ２２
の剛性を大きくするために金属製のロ−ラを使用すると
きは、図４に示すように構成しても良い。すなわち、金
属製のドラム２３と電気抵抗体２４との間に断熱層３５
を介在させている。

【００２３】上記断熱層３５は金属より熱伝導率が悪
く、かつ、耐熱性の良いプラスチック材料、例えば、３
００度Ｃ以上の熱変形温度を有するポリエステル樹脂、
フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイドなどで成形さ
れている。この実施例によれば、電気抵抗体２４に発生
した熱を無駄に逃がすことがなく、効率良く、現像剤像
の定着に利用でき、加熱効率をより一層向上できる。

【００２４】なお、図１で説明したように、ドラム２３
自体を断熱性のある絶縁性の材料、例えば、上記ポリエ
ステル樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンサルファイド
などで成形しても同様な効果を奏する。また、定着装置
２０のヒ−トロ−ラは図５，図６に示すように構成して
もよい。

【００２５】すなわち、用紙の送り速度が比較的遅く、
かつ、ドラム２３の直径、（もしくは、ベルトの場合に
はその周長）が比較的大きいときは、電気抵抗体４１の
形状を幅の狭い帯状、もしくは、線状にし、それぞれの
間隔を微小にして、ドラム２３の軸方向に平行に複数本
配列する。これによれば、定着に関与しない部分の発熱
体４１…には、通電しないようにでき、節電効果があ
る。上記電気抵抗体４１…は直線的な形状でも、曲線に
よる波状でも、もしくは、直線の組み合わせによる折れ
線状でもよい。要はドラム２３の終速や発熱量から、定
着部での温度の均一な分布と、必要な発熱量を得るため
の電気抵抗の設定と組み合わせて、発熱体形状を選択す
る。

【００２６】なお、図１で示した電気抵抗体２４が熱伝
導率の悪い材料でできた熱ロ−ラ、（もしくは、極めて
熱容量の小さいエンドレス・ベルト）表面に設けられた
場合には、温度上昇に要する時間が短くなる。そのた
め、常時、通電して温度を保つ必要がない。

【００２７】したがって、用紙の先端がある位置に到達
したとき、そこから定着装置２０に到達する時間が、定
着装置２０の温度上昇に要する時間より長ければ、その
位置に到達したことを用紙センサ−１９で検知し、その
検知信号で電気抵抗体２４に通電を開始すれば良い。

【００２８】また、その用紙の定着が終了すれば、次の
用紙が来ない場合は通電を停止しても良い。すなわち、
必要な時間だけ通電すれば、良いので無駄な電力を消費
しないで済む。

【００２９】また、図５，図６に示すように、複数本の
電気抵抗体４１…を配設した場合には、給電ブラシ４２
はヒ−タロ−ラ２２を加熱するに必要な時間だけ給電す
るように幅を持っているが、これを弾力のある材料、例
えば、導電性ゴム、若しくは、リン青銅で作るか、弾力
のある材料、例えば、ゴムの周囲に導線性材料、例え
ば、リン青銅の薄い板を貼り付けて作る。

【００３０】また、リン青銅の薄い板でリンク状に作っ
た給電ブラシとインナ−ロ−ラとの間に、やはりリン青
銅の薄い板で作った細い弾力性のあるリブを設ける作り
方でもよい。

【００３１】この給電ブラシ４２を図７、図８に示すよ
うに、電気抵抗体４１…の両端部の通電用電極部４１ａ
…に押し付けて弾性変形させることにより、通電幅を設
定できるようにする。このように作られた給電ブラシ４
２は図９に示すように、弾性変形させることにより、接
触幅を希望通りに設定できる。

【００３２】上記の弾力性のある給電ブラシ４２を円形
で、かつ、回転自在にして、該定着装置のヒ−トロ−
ラ、（もしくは、熱ベルト）に押し付け、この給電ブラ
シ４２をヒ−トロ−ラ２２の回転に伴って従動回転する
ようにする。このように回転接触することにより、電気
抵抗体４１…両端の電極部４１ａ…と給電ブラシ４２と
の接触部の摩耗を防止でき、長寿命化と信頼性の向上が
図れる。

【００３３】なお、ヒ−タロ−ラ２２を加熱するための
電気抵抗体は希望温度到達までの立ち上がり時間が重要
であるから、電気抵抗体の種類、周速、必要な熱量によ
っては、電気抵抗体４１の電極構造は図１０〜図１２に
示すように構成してもよい。すなわち、ドラム２３の周
面に共通電極５１を設け、この共通電極５１の上面部に
複数本の電気抵抗体４１…を配設し、これら電気抵抗体
４１…の上面部に上面電極５２を設け、上記共通電極５
１の一端部の範囲Ａおよび電気抵抗体４１の一端部の範
囲Ｂを電極として使用する。

【００３４】この電極構造によれば、電気抵抗体４１…
の面に電流を通すことができ、電気抵抗体４１…がドラ
ム２３の軸方向に長いものであっても、短時間で所定温
度に上昇できる利点がある。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、加圧手段
と、この加圧手段に圧接される加熱手段との間に被定着
体を通過させて加熱定着する定着装置において、前記加
熱手段を移動自在なベ−ス材と、このベ−ス材の前記被
定着体との対向面側に一体的に設けられ、給電手段によ
り給電されて発熱することにより前記被定着体を加熱す
る発熱体とにより構成したから、発熱体により、前記被
定着体を直接的に加熱でき加熱効率を向上できる。

【００３６】したがって、消費電力の低減、及び電源投
入時に定着可能温度になるまでの待ち時間の短縮化、す
なわち、消費電力は３０％以上減らせ、電源投入時の立
上がり時間は数秒という、実用上ほとんど無視できる短
さを達成することができる。また、ヒ−トロ−ラ２２の
駆動に関しても、従来の定着装置に比べ、給電ブラシ４
２を従動的に回転させる力が必要なだけなので、特に、
余分な駆動力は必要としないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である定着装置のヒ−トロ−
ラの一部を示す断面図。

【図２】図１のヒ−トロ−ラを備える電子写真印刷装置
を示す概略的構成図。

【図３】本発明の第１の他の実施例である定着装置の一
部を示す断面図。

【図４】本発明の第２の他の実施例である定着装置の一
部を示す断面図。

【図５】本発明の第３の他の実施例である定着装置を示
す正面図。

【図６】図５の定着装置のヒ−トロ−ラの一部を示す斜
視図。

【図７】本発明の第４の他の実施例である定着装置を示
す正面図。

【図８】本発明の第５の他の実施例である定着装置を示
す正面図。

【図９】本発明の第６の他の実施例である定着装置を示
す正面図。

【図１０】本発明の第７の他の実施例である定着装置を
示す断面図。

【図１１】図１０の定着装置を示す斜視図。

【図１２】図１０の定着装置を示す側断面図。

【図１３】従来の定着装置を示す構成図。

【図１４】図１３の定着装置のヒ−ト部を示す構成図。

【符号の説明】

２１…プレッシャロ−ラ（加圧手段）、２２…ヒ−トロ
−ラ（加熱手段）、２３，３１…ベ−ス材、２４，３
２，４１…電気抵抗体（発熱体）、４２…給電ブラシ
（給電手段）。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加圧手段と、この加圧手段に圧接される
   加熱手段との間に被定着体を通過させて加熱定着する定
   着装置において、前記加熱手段を移動自在なベ−ス材
   と、このベ−ス材の前記被定着体との対向面側に一体的
   に設けられ、給電手段により給電されて発熱することに
   より前記被定着体を加熱する発熱体とにより構成したこ
   とを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記ベ−ス材は回転するドラムであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記ベ−ス材は無端走行されるベルトで
   あることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記ベ−ス材と発熱体との間に断熱層を
   介在させたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 【請求項５】 前記発熱体は複数本の電気抵抗体を備
   え、これら電気抵抗体をベ−ス材の表面にその移動方向
   に亘って所定間隔を存して平行に配列し、これら複数本
   の電気抵抗体に対し給電手段により選択的に給電するこ
   とを特徴する請求項１記載の定着装置。
6. 【請求項６】 前記給電手段は搬送される被定着体の位
   置に応じて発熱体に対する給電を制御することを特徴と
   する請求項１記載の定着装置。
7. 【請求項７】 前記給電手段は弾性変形する給電ブラシ
   を備え、この給電ブラシを電気抵抗体に接触させ、その
   接触幅により発熱体に対する通電幅を設定する請求項５
   記載の定着装置。
8. 【請求項８】 前記給電ブラシはベ−ス材の移動に伴っ
   て従動回転することを特徴とする請求項７記載の定着装
   置。
9. 【請求項９】 前記給電手段はベ−ス材の周面に共通電
   極を設け、この共通電極の上面部に複数本の電気抵抗体
   を配設し、これら複数本の電気抵抗体の上面部に上面電
   極を設け、前記共通電極および上面電極に通電すること
   を特徴とする請求項５記載の定着装置。