JPH08106228A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着ローラのたわみ、半径方向のつぶれを防
止でき、定着ローラの温度が均一で、立上りが速い定着
装置を提供すること。 【構成】 加熱される薄肉の円筒体からなる定着ローラ
１と、定着ローラ１に圧接する加圧ローラ３とを有する
定着装置１０において、円筒体の内周面に外周縁４ａが
接合し、円筒体の半径方向のつぶれを防止する補強部材
４を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置、レーザ
ービームプリンタ、普通紙複写機、普通紙ＦＡＸ等に用
いられる定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に画像形成装置の定着装置は、図１
０に示すように、内部にヒータ５０を内蔵した定着ロー
ラ５１と、定着ローラ５１に圧接した加圧ローラ５２と
から構成されている。定着ローラ５１に、トナー像を転
写した用紙を加圧ローラ５２により圧接して、ヒータ５
０の熱と圧力とによりトナー像を溶融し、用紙に定着し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】定着ローラ５１には、
高い圧力が付与されるので、定着ローラは肉圧に形成さ
れていた。しかし、定着ローラ５１を肉圧に形成する
と、ヒータ５０の熱容量を大きくしなければならず、上
述の定着装置には、たくさんの電力を消費すると同時
に、定着装置の立上りに時間が掛かるという問題があっ
た。

【０００４】そこで、定着ローラを薄肉の熱容量の小さ
い円筒体で構成して、定着装置の立上りを良くすること
が考えられるが、しかし、定着ローラを薄肉の円筒体で
構成すると、図１１に示すように、定着ローラ５１がそ
の半径方向につぶれたり、図１２に示すように、定着ロ
ーラ５１に撓みが発生する。薄肉の定着ローラ５１に
は、このように、定着ローラ５１が変形すると、加圧ロ
ーラ５２との間に隙間ができ定着不良が発生したり、定
着ローラ５１が破損するという問題がある。

【０００５】特開昭６１−５９３８１号公報には、複数
個の断熱補強リングと複数本のリング支持棒とにより、
定着ローラの機械的強度を増し、また発熱体からの熱の
逃げを防止することにより定着性を良好にした技術が紹
介されている。

【０００６】薄肉な周壁を有する定着ローラの周壁内面
に、補強のリブを突設して、定着ローラの機械的強度を
増した技術が実開昭５６−７９４９号に紹介されてい
る。

【０００７】上述の補強リングとリング支持棒とを設け
た技術には、定着ローラ内部に幾つもの材料を設置して
いるので、定着ローラの温度上昇が遅れるという問題が
ある。さらに、定着ローラのたわみを防ぐためのリング
支持棒によってヒータからの光が遮断されるので、定着
ローラの温度ムラが発生するという問題もある。

【０００８】リブを設置した技術にも、定着ローラの熱
容量が大きくなり、定着ローラの温度上昇が遅れるとい
う問題がある。

【０００９】本発明は、定着ローラのたわみ、半径方向
のつぶれを防止でき、定着ローラの温度が均一で、立上
りが速い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】請求項１記載の発明は、
加熱される薄肉の円筒体からなる定着ローラと、上記定
着ローラに圧接する加圧ローラとを有する定着装置にお
いて、上記円筒体の内周面に外周縁が接合し、上記円筒
体の半径方向のつぶれを防止する補強部材を有する。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の定
着装置において、上記補強部材が上記定着ローラと同等
以上の熱伝導率を有した材料で作られている。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の定着装置において、上記補強部材がその端面
を上記定着ローラの内面と接合する円盤状部材である。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の定着装置において、上記補強部材がその端面
を上記定着ローラの内面と接合する、部分欠損円盤状部
材である。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１、請求項
２、請求項３又は請求項４記載の定着装置において、上
記補強部材が上記定着ローラの長手方向に少なくとも１
枚以上配置されている。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４記載の定着装置において、上記
補強部材が上記定着ローラの中央と、上記定着ローラを
支持する支持部材の支持位置との、少なくとも３箇所に
配置され、すべての補強部材が、上記定着ローラの中央
に関して対称に配列されている。

【００１６】請求項７記載の発明は、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の
定着装置において、上記補強部材の熱膨張率が、上記定
着ローラの熱膨張率と同等以上である。

【００１７】請求項８記載の発明は、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６又は請求
項７記載の定着装置において、上記補強部材が上記定着
ローラ内部に設けられた熱源の輻射熱を全反射する材料
であるか又は、その表面に上記輻射熱を全反射する処理
層が形成されている。

【００１８】請求項９記載の発明は、請求項１、請求項
２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項
７又は請求項８記載の定着装置において、上記補強部材
の配置位置に対する熱源の配熱が、他の部分より高くな
っている。

【００１９】請求項１０記載の発明は、請求項１、請求
項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求
項７、請求項８記載の定着装置において、上記定着ロー
ラの温度制御のためのセンサーを、上記補強部材の配置
位置以外の部分に設けた。

【００２０】

【作用】請求項１記載の発明では、定着ローラ内部に補
強部材を装着することにより、定着ローラの半径方向の
つぶれが生じない。

【００２１】請求項２記載の発明では、定着ローラの熱
伝導率と同等以上の熱伝導率を持つ補強部材が熱を即座
に定着ローラへと伝導する。

【００２２】請求項３記載の発明では、その端面を定着
ローラの内面と接合する円盤状部材の補強部材が効率良
く定着ローラのつぶれを防止する。

【００２３】請求項４記載の発明では、その端面を定着
ローラの内面と接合する部分欠損円盤状部材の補強部材
が熱を効率良く定着ローラへと伝導する。

【００２４】請求項５記載の発明においては、応力の集
中する部分に配置された補強部材が効率よく定着ローラ
を補強する。

【００２５】請求項６記載の発明では、対称に配置され
た補強部材が釣り合い良く定着ローラを補強する。

【００２６】請求項７記載の発明では、定着時にヒータ
の熱により定着ローラと同等に補強部材が膨張し、定着
ローラと補強部材との間に隙間が生じない。

【００２７】請求項８記載の発明では、ヒータからの輻
射熱を補強部材が全反射して定着ローラを均一に加熱す
る。

【００２８】請求項９記載の発明では、補強部材の取付
位置の配熱を他の部分より高く設定した熱源からの熱が
定着ローラの表面を均一な温度に加熱する。

【００２９】請求項１０記載の発明では、補強部材の取
付位置以外の部分に配置した定着ローラの温度制御のた
めのセンサーが定着ローラの温度を正確に検出する。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図面を参照し
て説明する。図１、図２において、符号１０は定着装置
を表している。定着装置１０は、アルミニウム等の熱伝
導率の良い薄肉の円筒体からなる定着ローラ１と、定着
ローラ１に圧接する加圧ローラ３と、両ローラ１、３
を、軸受を介して回転自在に支持する支持部材としての
一対の側板６とから主に構成されている。

【００３１】定着ローラ１の内部には、定着ローラ１を
加熱する熱源としてのヒータ２が定着ローラ１の長手方
向に一列に配置されている。定着ローラ１の内周面に
は、定着ローラ１の半径方向のつぶれを防止するための
補強部材４の外周縁４ａが接合している。

【００３２】加圧ローラ３の軸３ａには、図示しない駆
動ギアが固着されていて、モータ等により加圧ローラ３
は回転駆動される。加圧ローラ３は、付勢手段例えばバ
ネにより定着ローラ１に圧接されている。

【００３３】補強部材４は、定着ローラ１と同等以上の
熱伝導率を有した材料で、中央部に穴のあいた円盤状
（ドーナツ状）に形成され、定着ローラ１の内周面に圧
入されていて、その穴には、ヒータ２が緩く挿入されて
いる。補強部材４を定着ローラ１と同等以上の熱伝導率
を有した材料で形成すると、ヒータ２の熱をすぐに定着
ローラに伝導できる。

【００３４】補強部材４は、本例において、一対の側板
６による定着ローラ１の両端部の支持位置と、定着ロー
ラ１の中央と、中央部近傍に２か所の合計５枚設けら
れ、それら補強部材４は、定着ローラ１の中央に関して
対称に配置されている。

【００３５】定着ローラ１が一対の側板６により支持さ
れる両端部の支持位置と、中央部とには、せん断応力と
曲げ応力が集中し、これらの部位で、定着ローラ１につ
ぶれが発生し易い。よって、補強部材４は、本例におい
て、一対の側板６による定着ローラ１の両端部の支持位
置と、定着ローラ１の中央と、中央部近傍に２か所に合
計５枚設けられ、それら補強部材４は、定着ローラ１の
中央に関して対称に配置されている。このように補強部
材４を定着ローラ１の中央に関して対称に配置すると、
定着ローラ１を釣合いをもって補強できる。また、定着
ローラ１の両端の補強部材４がヒータ２の光を外側に逃
がさないため、定着ローラ１の両端部の温度低下を防ぐ
ことができる。

【００３６】定着ローラ１の外周面であり、補強部材４
の配置位置以外の部分には、定着ローラ１の温度制御の
ためのセンサー５が設けられている。センサー５は、図
示しない制御手段に接続されていて、制御手段は、セン
サー５からの情報に基づいてヒータ２の通電を制御す
る。

【００３７】補強部材４の熱膨張率が定着ローラ１の熱
膨張率より小さい場合に、ヒータ２に通電すると、図３
に示すように、補強部材４と定着ローラ１との間に隙間
が発生し、定着ローラ１につぶれが発生することが考え
られる。よって本例では、補強部材４を、定着ローラ１
の熱膨張率と同等以上の熱膨張率を有する材料で形成し
ている。

【００３８】定着ローラ１の内部に補強部材４を配置す
ると、図４ａに示すように、補強部材４がヒータ２から
の光の一部（同図において２点鎖線で示す）を遮断し、
定着ローラ１の内面の受光エネルギーが、図４ｂに示す
ように均一でなくなり、定着ローラ１の表面の温度にム
ラができることが考えられる。そこで図５ａに示すよう
に、補強部材４に代えて、ヒータ２からの輻射熱を全反
射する材料で形成された補強部材４４を用いると、図５
ｂに示すように、定着ローラ１の内面の受光エネルギー
が略均一になり、定着ローラ１の表面の温度を略均一に
できる。補強部材４４をヒータ２からの輻射熱を全反射
する材料で形成したが、補強部材の表面に、輻射熱を全
反射する処理層を形成しても良い。

【００３９】図６ａ、図６ｂに示すように、補強部材４
の配置位置に対するヒータ２の配熱を他の部分より高く
して、補強部材４の配置位置の定着ローラ１の表面温度
の低下を防止しても良い。これは、例えば、ヒータ２の
ニクロム線の巻数を、補強部材４に対応する位置のみ多
くすることにより達成できる。

【００４０】図１〜図６に示した例では、円盤状の補強
部材４、４４を用いたが、これに代えて、図７、図８に
示すように、部分欠損円盤状の補強部材１４、２４を用
いても良い。円盤状の補強部材４を用いると、補強部材
４と定着ローラ１の内周面との接触面積が大きくなるた
め補強力が強くなる作用効果がある。また、補強部材１
４、２４を用いると、定着ローラ１の温度分布が均一に
なり、且つ、ヒータ２の熱容量を小さくすることがで
き、定着ローラ１の温度を早く上げることができ、定着
装置の立上りが早くなる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１記載の発明では、定着ローラ内
部に補強部材を配置することにより、定着ローラにつぶ
れが生じなくなり、定着ローラの厚さをいっそう薄くで
きるので熱伝導率が良くなり定着装置の立上りが早くな
る。

【００４２】請求項２記載の発明では、定着ローラの熱
伝導率と同等以上の熱伝導率を持つ補強部材が熱を即座
に定着ローラへと伝導するので、定着装置の立上りが早
くなる。

【００４３】請求項３記載の発明では、端面を定着ロー
ラの内面と接合する円盤状部材の補強部材が効率良く定
着ローラを補強する。

【００４４】請求項４記載の発明では、その端面を定着
ローラの内面と接合する部分欠損円盤状部材の補強部材
が効率良く熱を定着ローラへと伝導するので、定着装置
の立上りが早くなる。

【００４５】請求項５記載の発明では、補強部材を応力
の集中する部分に配置したので、効率よく定着ローラを
補強できる。

【００４６】請求項６記載の発明では、補強部材を定着
ローラの中央に関して対称に配置したので釣り合い良く
定着ローラを補強できる。

【００４７】請求項７記載の発明では、定着時に熱源か
らの熱により定着ローラと同等に補強部材が膨張し、定
着ローラと補強部材との間に隙間が生じないので、室温
時においても高温時においても定着ローラの補強をする
ことができる。

【００４８】請求項８記載の発明では、ヒータからの輻
射熱を補強部材が全反射して定着ローラを均一に加熱す
るので、定着ローラの表面の温度ムラの発生を防ぐこと
ができる。

【００４９】請求項９記載の発明では、補強部材の取付
位置の配熱を他の部分より高く設定した熱源からの熱が
定着ローラの表面を均一な温度に加熱するので、補強部
材を取り付けた位置の定着ローラ表面の温度低下を防ぐ
ことができる。

【００５０】請求項１０記載の発明では、補強部材の取
付位置以外の部分にセンサーを配置したので、定着ロー
ラの温度制御を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す定着装置の一部破断斜
視図である。

【図２】本発明の一実施例を説明する斜視図である。

【図３】本発明の一実施例を説明する定着ローラの側断
面図である。

【図４】ａは本発明の一実施例に用いられる定着ローラ
の部分縦断面図、ｂは定着ローラの内周面の位置と熱源
からの受光エネルギーとの関係を表すグラフである。

【図５】ａは本発明の他の実施例に用いられる定着ロー
ラの縦断面図、ｂは定着ローラの内周面の位置と熱源か
らの受光エネルギーとの関係を表すグラフである。

【図６】ａは本発明のさらに他の実施例を説明する定着
ローラの縦断面図、ｂは定着ローラの内周面の位置と熱
源の配熱との関係を表すグラフである。

【図７】他の補強部材を説明する定着ローラの横断面図
である。

【図８】さらに別の補強部材を示す斜視図である。

【図９】従来の定着装置を示す正面図である。

【図１０】従来の定着装置の問題点を説明する定着ロー
ラの側面図である。

【図１１】従来の定着装置の問題点を説明する定着ロー
ラの正面図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ ヒータ ３ 加圧ローラ ４、１４、２４、３４ 補強部材 ５ センサー ６ 支持部材としての側板 １０ 定着装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝木 弘幸 東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式 会社リコー内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱される薄肉の円筒体からなる定着ロー
   ラと、上記定着ローラに圧接する加圧ローラとを有する
   定着装置において、 上記円筒体の内周面に外周縁が接合し、上記円筒体の半
   径方向のつぶれを防止する補強部材を有する定着装置。
2. 【請求項２】上記補強部材は、上記定着ローラと同等以
   上の熱伝導率を有した材料で作られている請求項１記載
   の定着装置。
3. 【請求項３】上記補強部材は、その端面を上記定着ロー
   ラの内面と接合する円盤状部材である請求項１又は請求
   項２記載の定着装置。
4. 【請求項４】上記補強部材は、その端面を上記定着ロー
   ラの内面と接合する、部分欠損円盤状部材である請求項
   １又は請求項２記載の定着装置。
5. 【請求項５】上記補強部材は、上記定着ローラの長手方
   向に少なくとも１枚以上配置されている請求項１、請求
   項２、請求項３又は請求項４記載の定着装置。
6. 【請求項６】上記補強部材は、上記定着ローラの中央
   と、上記定着ローラを支持する支持部材の支持位置と
   の、少なくとも３箇所に配置され、すべての補強部材
   が、上記定着ローラの中央に関して対称に配列されてい
   る請求項１、請求項２、請求項３、請求項４記載の定着
   装置。
7. 【請求項７】上記補強部材の熱膨張率が、上記定着ロー
   ラの熱膨張率と同等以上である請求項１、請求項２、請
   求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の定着装
   置。
8. 【請求項８】上記補強部材は、上記定着ローラ内部に設
   けられた熱源の輻射熱を全反射する材料であるか又は、
   その表面に上記輻射熱を全反射する処理層が形成されて
   いる請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項
   ５、請求項６又は請求項７記載の定着装置。
9. 【請求項９】上記補強部材の配置位置に対する熱源の配
   熱が、他の部分より高くなっている請求項１、請求項
   ２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項
   ７又は請求項８記載の定着装置。
10. 【請求項１０】上記定着ローラの温度制御のためのセン
    サーを、上記補強部材の配置位置以外の部分に設けた請
    求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請
    求項６、請求項７、請求項８記載の定着装置。