JPH07261587A

JPH07261587A - 定着装置

Info

Publication number: JPH07261587A
Application number: JP5070894A
Authority: JP
Inventors: Satoru Haneda; 哲羽根田; Kunio Shigeta; 邦男重田; Masayasu Onodera; 正泰小野寺; Hiroyuki Nomori; 弘之野守
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1994-03-22
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1995-10-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ウォーミングアップ時間の短縮された省電型
の低温定着性に優れた定着装置。【構成】転写材のトナー像側に表面発熱ローラ10を、
反対側に対向した弾性を有する円筒部材21とを配置し、
円筒部材21には内包される第一の部材22と第二の部材23
とを有し、第一の部材22は転写材の侵入側に設けられた
板状の固定部材であり、第一の部材22の表面発熱ローラ
10側の表面と、第二の部材23の表面発熱ローラ10側の表
面との共通接線が、表面発熱ローラ10と交差させる配置
とすることにより、円筒部材21に表面発熱ローラ10方向
への押圧力を付与し、円筒部材21を表面発熱ローラ10と
面状の接触を維持して移動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機等の記
録装置に内蔵されて転写材上のトナー像を定着する定着
装置に係わり、特に加熱ローラとして表面加熱ローラを
用いた定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】転写材上のトナー像を定着する定着装置
としては、転写材を熱ローラと圧接ローラとの挟着加熱
によってトナー像を定着するいわゆる熱ローラ方式の定
着装置が一般的であるが、この方式は周知のように加熱
ローラ自体が発熱源を内蔵するため構造が複雑化するの
が避けられず、また加熱ローラは熱容量が大きくなるの
で電源ＯＮしてより定着可能となるまでのウォーミング
アップに多くの時間を要している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように発熱源を内
蔵した加熱ローラは熱容量が大きく、ウォーミングアッ
プに多くの時間を要するという問題に対しては、表面発
熱体を絶縁性のローラ周面に設けて加熱ローラとする技
術が知られている。表面発熱ローラは熱容量が小さく、
ローラ表面が発熱するのでウォーミングアップ時間も短
時間でよいという特長を有しているが、また定着温度に
ある表面発熱ローラが転写材に当接すると熱は転写材に
奪われて温度が下降しやすく、定着性が不安定であると
いう問題がある。この定着性が不安定であるという問題
に対しては、定着に当たっての転写材の搬送速度を遅く
し、表面発熱ローラと転写材とが接触している時間を長
くするよう接触長さ（ニップ長）を長くすることによっ
て、低温定着性が確保されて解決される。特開昭60-237
483号公報には、表面発熱ローラに対向して一対のロー
ラに巻き掛けたゴム等のベルトを押圧する定着手段が開
示されている。表面発熱ローラに一対のローラに巻回し
たベルトを押圧することで圧接ローラと較べてニップ長
は長くすることができるが、回転中にベルトにしわや偏
りが生じやすく、また転写材の幅方向の押圧力を均等と
することは困難で、一対のローラと表面発熱ローラとの
軸の平行度、或いはローラ円筒部の平行度が厳密に維持
されていることが必要である。

【０００４】本発明は、かかる高精度を必要としない
で、ウォーミングアップが短縮され、かつ低温定着性が
確保された、表面発熱ローラを用いた定着装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、転写材上に
形成されたトナー像を接触加熱して固着する定着装置に
おいて、転写材のトナー像側に表面発熱ローラを、反対
側に対向して弾性を有する円筒部材とを配置し、前記円
筒部材には内包される第一の部材と第二の部材とを有
し、前記第一の部材は転写材の侵入側に設けられた板状
の固定部材であり、前記第一の部材の表面発熱ローラ側
の表面と、前記第二の部材の表面発熱ローラ側の表面と
の共通接線が、表面発熱ローラと交差させる配置とする
ことにより、前記円筒部材に前記表面発熱ローラ方向へ
の押圧力を付与し、前記円筒部材を前記表面発熱ローラ
と面状の接触を維持して移動させることを特徴とする定
着装置（第１発明）と、転写材上に形成されたトナー像
を接触加熱して固着する定着装置において、転写材のト
ナー像側に表面発熱ローラを、反対側に対向して弾性を
有する円筒部材とを配置し、前記円筒部材には内包され
る第１の部材と第２の部材とを有し、第１の部材は弾性
部を有していて、前記円筒部材を介して前記表面発熱ロ
ーラと対向し、第２の部材は前記表面発熱ローラより転
写材の侵入側に設置された固定部材であって、前記円筒
部材を支持することを特徴とする定着装置（第２発明）
によって達成される。

【０００６】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の説明を行う。実
施例１は本発明の第１発明の実施例を示したものであ
り、実施例２，３は本発明の第２発明の実施例を示して
いる。

【０００７】以下の説明で共通して表面発熱ローラを加
熱ローラとしているので、先ず表面発熱ローラについて
説明を行う。表面発熱ローラ10は、熱導電性が高く耐熱
性の支持体11をもって形成された芯金の外周に発熱体12
を層設し、あるいは支持体を兼ねたセラミック発熱体の
みとし、更にその外周にはトナーのオフセットを防止
し、転写材の分離性を確保するよう絶縁性離型層13を厚
さ１〜10μm程度層設している。発熱体12は、カーボン
をウレタンやシリコン等の樹脂或いは耐熱性ポリマに混
練し、または高抵抗のセラミック等を材料とする発熱抵
抗材を支持体11上に層設する。更にその上層をなす絶縁
性離型層13としては、４フッ化エチレン等をオーバーコ
ートすることによって形成される。発熱体12の軸方向両
端部には集電用の電極を設けられていて電圧が印加さ
れ、発熱体12は加熱される。表面発熱ローラ10は両端を
軸支され、定着時には駆動回転する。表面発熱ローラ10
は内部に発熱源を有さないので、肉厚を0.3〜１mm、外
径を10〜25mmφとすることが可能となり、熱容量を小さ
くすることができる。加熱ローラの外径を小さく設定す
ることができることは、転写材の分離性を良好に保つ上
で有利である。但し外径10mmφ以下とするときは、発熱
面積が不足し、定着時の転写材の巻き付け角度が大きく
なって転写材にカール癖がついて排出するようになる。
また表面発熱ローラ10は熱容量を小さく、かつローラ表
層で発熱するため熱を速やかに転写材に伝達される構成
となっているので、加熱の立ち上がり時間が短く、ウォ
ーミングアップ時間を殆ど要しない特長を有している。
また、表面発熱ローラ10の支持体11部分は断熱性の高い
材料とし、或いは薄い肉厚パイプとして熱容量を減らす
ことで節電的効果を得ることができる。

【０００８】（実施例１）図１，図２には、本発明の第
１発明の実施例を断面図をもって示している。

【０００９】転写材Ｐのトナー像側には表面発熱ローラ
10を、反対側に対向して弾性を有する円筒部材21を配設
し、円筒部材21に内包された形で第一の部材22と第二の
部材23とが設けられている。第一の部材22は転写材Ｐの
侵入側に設けられた板状の固定部材であり、第二の部材
23は本実施例では転写材Ｐの排出側に設けられた板状の
固定部材である。また円筒部材21の内側には第一のロー
ラ24が、また円筒部材21を介して第一のローラ24と対向
配置される第二のローラ25が設けられている。そして第
一のローラ24は歯車等の駆動伝達手段によって表面発熱
ローラ10との間が動力的に接続され、表面発熱ローラ10
の周速度と同じ周速度をもって回転し、第一のローラ24
と第二のローラ25とは円筒部材21を面状に挟持して円筒
部材21を時計方向に周動させる。

【００１０】以上説明した表面発熱ローラ10を除くすべ
ての部材は、ローラ両側部に設けた一対の支持部材26に
挟まれた形で取り付けられていて、支持部材26は、カム
部材27を180°回動させることで、表面発熱ローラ10に
円筒部材21が当接した定着動作を可能とする図１の状態
から、図２に示す表面発熱ローラ10と円筒部材21とが離
間した退避の状態とすることが可能である。第二の部材
23は押圧バネ30により、円筒部材21を張設するテンショ
ンが与えられており、動作中に円筒部材21に一定の張力
により定着領域を安定化したり、円筒部材21が離間して
いるときには、部材22，23から外れない構成としてい
る。

【００１１】円筒部材21は、円筒状の弾性を有するフィ
ルムで、例えばニッケル電鋳ベルトやポリイミドの基体
上にシリコンゴムから成る離型層を円筒外周に塗布した
もので構成され、ニッケルやポリイミド層の厚さは40〜
100μm、全体厚さは40〜150μmで円筒直径は25〜40mmφ
にしてある。この直径は表面発熱ローラ10より大きく設
定することが好ましい。なお離型層としてはシリコンゴ
ム層に代えてテフロンコートした構成とすることもでき
る。第一の部材22、第二の部材23としては、例えばセラ
ミックやフェノール等の耐熱性樹脂等の断熱性をもった
板状部材が用いられる。第一の部材22を板状とし、円筒
部材21に接する面を平滑とすることで広い接触面を形成
して、円筒部材21をしわの発生の少ない、安定した広い
面をニップ部まで維持できるので転写材Ｐの侵入を従来
の加熱ローラや加圧ベルトに較べて安定化させている。
また第二の部材23の転写材Ｐの排出側は曲率を大とし
て、排出される転写材Ｐが排出に際して円筒部材21に巻
き付かない形状となっている。第二の部材23を板状とし
て、表面発熱ローラと紙との離型部においても円筒部材
21の表面を安定に維持できるので定着ムラやオフセット
を減少することができる。

【００１２】第一の部材22及び第二の部材23は表面発熱
ローラ10を挟んで、接触しない位置に配設されている
が、本実施例の定着装置は、図３の要部拡大図が示すよ
うに、表面発熱ローラ10側の第一の部材22の表面と、表
面発熱ローラ10側の第二の部材23の表面との共通接線Ａ
−Ａが表面発熱ローラ10と交差させる配置としたことに
より、円筒部材21に円筒部材21の有している弾性によっ
て表面発熱ローラ10方向への押圧力を付与して、円筒部
材21を表面発熱ローラ10と面状の接触を維持して移動さ
せ定着を行う。

【００１３】本実施例では、ローラ径10〜25mmφとした
表面発熱ローラ10に対して、前記の共通接線Ａ−Ａから
表面発熱ローラ10の外径位置までに距離で定義される接
触深さＨは１〜５mmであって、接触幅（ニップ幅）Ｎは
５〜20mmに維持されている。このような構成とすること
で、円筒部材21の弾性によって転写材のＰに対しては適
切で安定した押圧力が確保され、かつ拡大された接触領
域での定着が行われて、例えば線状ポリエステル樹脂の
ような低温度で溶融状態の得られるトナーによる未定着
画像を有した転写材Ｐについて、十分に溶融定着が行わ
れるのが確認され、熱容量の小さい表面発熱ローラを加
熱ローラとするに適した低温定着性の定着装置が提供さ
れることとなった。

【００１４】なお本発明者らの検討によれば、前記の接
触深さＨを１mm以下とするときは、転写部材Ｐに対する
押圧力が不足し、また接触幅Ｎを５mm以上に維持するこ
とが困難となる。また接触深さＨを５mm以上とすると、
転写材Ｐに対してしごきの効果が生じてカールした形で
定着がなされて排出されることが認められた。また接触
幅Ｎについても５mm以下では定着時の転写材Ｐへの熱の
供給が不足ぎみで定着がやや不確実となり、接触幅Ｎが
20mm以上であるとニップの中間部で円筒部材21のしわが
生じ易いことが認められた。

【００１５】（実施例２）図４，図５には、本発明の第
２発明の実施例を断面図をもって示している。転写材Ｐ
のトナー像側に表面発熱ローラ10を、反対側に対向して
弾性を有する円筒部材41を配設し、円筒部材41には内包
された形で第１の部材42Ａと第２の部材43とが設けられ
ている。第１の部材42Ａは弾性部材を有した弾性板で、
円筒部材41を介して表面発熱ローラ10と対向し、第２の
部材43は転写材Ｐの侵入側に設けられた板状の固定部材
で、円筒部材41の内側に設けた板状の固定部材44ａ，44
ｂと共に円筒部材41を支持していて、表面発熱ローラ10
と第１の部材42Ａとで挟持された円筒部材41は、表面発
熱ローラ10との間の摩擦力により表面発熱ローラ10の回
転に従って回動する。

【００１６】第２の部材43、固定部材44ａ，44ｂとして
は、例えばセラミックやフェノール等の耐熱性樹脂等の
断熱性をもった板状部材が設けられている。第２の部材
43を板状とし、円筒部材41に接する面を平滑とすること
で広い接触面を形成して、円筒部材41をしわの発生の少
ない、安定した広い面をニップ部まで維持できるので転
写材Ｐの侵入を従来の加熱ローラや加圧ベルトに較べて
安定化させている。また固定部材44ａの転写材Ｐの排出
側は曲率を大として、排出される転写材Ｐが排出に際し
て円筒部材41に巻き付かないで形状となっている。固定
部材44ａを板状として表面発熱ローラと紙との離型部に
おいても円筒部材41の表面を安定に維持できるので定着
ムラやオフセットを減少することができる。

【００１７】第２の部材43及び固定部材44ａは表面発熱
ローラ10を挟んで接触しない位置に配設されているが、
本実施例の定着装置は、表面発熱ローラ10側の第２の部
材43の表面と、表面発熱ローラ10側の固定部材44ａの表
面との共通接線が表面発熱ローラ10と交差させる配置と
したことにより、円筒部材41に円筒部材41の有している
弾性によって表面発熱ローラ10方向への押圧力を付与し
て、円筒部材41を表面発熱ローラ10と面状の接触を維持
して移動させ定着を行う。

【００１８】以上説明した表面発熱ローラ10を除く全て
の部材はローラ両端部に設けた一対の支持部材45の間に
取り付けられていて、表面発熱ローラ10を両端において
支持して図上で下方に伸びた本体フレーム１との間には
圧縮バネ46があって、圧縮バネ46の作用によって第１の
部材42Ａを所定の圧力で押し上げ、円筒部材41を介して
表面発熱ローラ10を押圧する構成となっている。また本
体フレーム１と支持部材45との間にはカム部材47があっ
て、カム部材47を90°回動させることで、図５に示すよ
うに支持部材45を圧縮バネ46のバネ圧に抗して押し下
げ、表面発熱ローラ10に円筒部材41が当接して定着動作
を可能とする状態（図４）から、表面発熱ローラ10と円
筒部材41とが離間した退避の状態とすることが可能であ
る。

【００１９】円筒部材41は、円筒部材の弾性を有するフ
ィルムで、例えばニッケル電鋳ベルトやポリイミドの基
体上にシリコンゴムから成る離型層を円筒外周に塗布し
たもので構成され、ニッケルやポリイミド層の厚さは40
〜100μm、全体厚さは40〜150μmで円筒直径は25〜40mm
φにしてある。この直径は表面発熱ローラ径より大きく
設定することが好ましい。なお離型層としてはシリコン
ゴム層に代えてテフロンコートした構成とすることもで
きる。第１の部材42Ａは図４（ｂ）の断面図に示すよう
にセラミックまたは耐熱性樹脂を材料とする板状のベー
ス421Ａ上にスポンジ又はゴム状の弾性部材422Ａを接着
し、更にその上層にテフロン等の摩擦抵抗の小さい平滑
材423Ａをオーバーコートしたもので、第１の部材42Ａ
の平滑材423Ａは表面発熱ローラ10の回転に伴って回動
する円筒部材41と円滑に摺動しつつ押圧し、円筒部材41
を表面発熱ローラ10と面状の接触を維持して移動がなさ
れ、挟持搬送される転写材Ｐに対して定着が行われる。

【００２０】本実施例ではローラ径10〜25mmφとした表
面発熱ローラに対して、表面発熱ローラ10と円筒部材41
との接触面の長さ（ニップ幅）Ｎは５〜20mmの間に維持
されている。このような構成とすることで、圧縮バネ46
の作用と第１の部材42Ａの弾性によって転写材Ｐに対し
ては、適切で安定した押圧力が確保され、かつ拡大され
た接触領域での定着が行われる。例えば線状ポリエステ
ル樹脂のような低温で溶融状態の得られるトナーによる
未定着画像を有した転写材Ｐについて、十分に溶融定着
が行われるのが確保され、熱容量の小さい表面発熱ロー
ラを加熱ローラとするに適した低温定着性の定着装置が
提供されることとなった。なお本発明者等の検討によれ
ば、ニップ幅Ｎが５mm以下では定着時の転写材Ｐへの熱
の供給が不足ぎみで定着がやや不確実となり、ニップ幅
Ｎが20mm以上ではニップ部中で、円筒部材41のしわが発
生し易く、このために定着性が不均一になりやすく、定
着に僅かの像ズレ等が生じ易いことが認められた。また
図４，図５に示した実施例では、円筒部材41の表面発熱
ローラ10に対する押圧力は、圧縮バネ46と第１の部材42
Ａの弾性部材422Ａの弾力によって生じる実施例である
が、図１，図２に示した退避手段を用いることで単に第
１の部材42Ａの弾力のみをもって押圧力とした構成とす
ることも可能である。

【００２１】（実施例３）図６，図７には、本発明の第
２発明の他の実施例を断面図をもって示している。実施
例２においては、第１の部材42Ａの上層をなすテフロン
等の平滑材423Ａ表面に長期使用によってトナーが付着
し、摩擦抵抗が増大して円筒部材41の回転時に第１の部
材42Ａとの間で振動が生じることがあることに対する改
善を行ったのが本実施例である。本実施例は実施例２と
近似していて、実施例２の第１の部材42Ａが円筒部材41
に対向した部材422Ａを有する固定部材であるのに対
し、本実施例の第１の部材42Ｂは周囲に弾性部を有する
回動部材である。その他については本実施例は実施例２
と共通であるので同じ符号をもって示し説明を省略す
る。

【００２２】本実施例の第１の部材42Ｂは中心部の支持
軸421Ｂの周囲に円筒状に弾性スポンジ又は弾性ゴム等
の弾性体422Ｂを設けた低抵抗で回転がなされる回動部
材であって、表面発熱ローラ10の回転に伴って回動する
円筒部材41に従動して回転しつつ押圧し、円筒部材41を
表面発熱ローラ10と安定した面状の接触を維持しつつ移
動がなされるよう構成したもので、挟持搬送される転写
材Ｐに対して定着が行われる本実施例においても、ニッ
プ幅Ｎは５〜20mmの間に設定することによって実施例２
と同様に安定して良好な定着がなされる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によるときは、ウォーミングアッ
プ時間の短縮された省電効果の大きい、低温定着性に優
れて安定性に優れた定着装置が提供されることとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の構成を示す断面形状で定着時の状態
図。

【図２】第１発明の構成を示す断面形状で非定着時の状
態図。

【図３】第１発明の定着部の拡大図。

【図４】第２発明の一実施例を示す断面形状で定着時の
状態図。

【図５】第２発明の一実施例を示す断面形状で非定着時
の状態図。

【図６】第２発明の他の実施例を示す断面形状で定着時
の状態図。

【図７】第２発明の他の実施例を示す断面形状で非定着
時の状態図。

【符号の説明】

10 表面発熱ローラ 11 支持体 12 発熱体 13 絶縁性離型層 21，41 円筒部材 22 第一の部材 23 第二の部材 24 第一のローラ 25 第二のローラ 42Ａ，42Ｂ第１の部材 43 第２の部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野守弘之東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写材上に形成されたトナー像を接触加
熱して固着する定着装置において、転写材のトナー像側
に表面発熱ローラを、反対側に対向して弾性を有する円
筒部材とを配置し、前記円筒部材には内包される第一の
部材と第二の部材とを有し、前記第一の部材は転写材の
侵入側に設けられた板状の固定部材であり、前記第一の
部材の表面発熱ローラ側の表面と、前記第二の部材の表
面発熱ローラ側の表面との共通接線が、表面発熱ローラ
と交差させる配置とすることにより、前記円筒部材に前
記表面発熱ローラ方向への押圧力を付与し、前記円筒部
材を前記表面発熱ローラと面状の接触を維持して移動さ
せることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記の交差する位置から表面発熱ローラ
外径位置までの距離で定義される接触深さは、１〜５mm
であることを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】前記表面発熱ローラ径は10〜25mmφであ
り、接触幅は５〜20mmであることを特徴とする請求項１
の定着装置。
【請求項４】前記円筒部材の厚さは40〜150μmである
ことを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項５】前記円筒部材に内包される第一のローラ
と、前記円筒部材を介して前記第一のローラと対向位置
して押圧配置される第二のローラとを設け、前記円筒部
材に回転力の付与を行うことを特徴とする請求項１の定
着装置。
【請求項６】転写材上に形成されたトナー像を接触加
熱して固着する定着装置において、転写材のトナー像側
に表面発熱ローラを、反対側に対向して弾性を有する円
筒部材とを配置し、前記円筒部材には内包される第１の
部材と第２の部材とを有し、第１の部材は弾性部を有し
ていて、前記円筒部材を介して前記表面発熱ローラと対
向し、第２の部材は前記表面発熱ローラより転写材の侵
入側に設置された固定部材であって、前記円筒部材を支
持することを特徴とする定着装置。
【請求項７】前記表面発熱ローラと前記円筒部材との
接触面の長さは５〜20mmであり、前記表面発熱ローラの
径は10〜25mmφであることを特徴とする請求項６の定着
装置。
【請求項８】前記円筒部材の厚さは40〜150μmである
ことを特徴とする請求項６の定着装置。
【請求項９】前記第１の部材は前記円筒部材に対向し
た弾性部を有する固定部材であることを特徴とする請求
項６の定着装置。
【請求項１０】前記第１の部材は円周に弾性部材を有
する回動部材であることを特徴とする請求項６の定着装
置。