JPH08202183A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱応答性がよく、定着温度の設定が、無駄な
電力消費なしに容易に短時間で行なわれ、転写材の挿入
搬送もスムーズに行なわれ、効率的な定着処理が可能な
定着装置を提供する。 【構成】 軸芯方向に複数の抵抗発熱体５０ａが形成さ
れた円筒形フィルム５０が表面に貼設され、軸芯を中心
に回転する定着ローラ２０と、定着ローラ２０に対接し
て回転する加圧ローラ５１間に、原稿のトナー像が現像
された転写紙が搬送挿入され、定着ローラ２０との接触
部から、搬送の上流側にわたる上流発熱域と接触部から
搬送の下流側にわたり、上流発熱域より狭い下流発熱域
とで、給電ブラシ５３と接触する抵抗発熱体５０ａに電
流が流され、定着ローラ２０の回転に伴って、給電ブラ
シ５３と順次接触する抵抗発熱体５０ａのジュール熱に
より、転写紙が搬送方向に効率的に加熱され、転写紙の
トナー像が溶融して、熱応答性よく無駄な電力消費なし
に効率的な定着処理が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置に使用さ
れ、トナー像を定着処理して画像形成を行なう定着装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置において、転写材に転写さ
れたトナー像を定着処理する定着装置としては、当初は
中空円筒体内部に熱源を配置し、中空円筒体表面に被覆
したシリコンゴムなどの耐熱加熱体を、熱源により加熱
することによって、中空円筒体と加圧ローラ間に挿入搬
送される転写材上のトナーを加熱溶融して、転写材への
トナー像の定着を行なっていた。

【０００３】しかし、この定着装置では、熱源と中空円
筒体間に空気層が存在するために、熱の伝送効率が悪
く、熱応答性が低下し、電源投入後の立ち上がり時間が
長くなり消費電力も増大する。

【０００４】この問題を解決するために、実開昭５６−
１２０５６０号公報において、ローラ表面に軸芯に平行
に抵抗層と絶縁層とを交互に配列し、ローラの両端部に
おいて、ローラと転写紙との接触部から、ローラの回転
逆方向に所定の範囲で、抵抗層に接触して通電を行なう
給電ブラシを設けた定着装置が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この提案に係
る定着装置では、給電ブラシが、ローラの両端部におい
て、ローラと転写材との接触部から、ローラの回転逆方
向にのみ所定の範囲にわたって配設されている。このた
めに、ローラと転写材との接触部での所定の定着温度の
設定には、転写材の搬送挿入側の広い範囲にわたって、
給電ブラシを配設定する必要があり、転写紙の搬送挿入
などの一連の定着動作の妨げとなって、例えば転写紙の
搬送挿入がスムーズに行なわれず、転写紙の折損や紙詰
まりの原因になることがあった。

【０００６】また、ローラと転写材との接触部におい
て、放熱による温度低下が発生し易く、該接触部におい
て所定の定着温度を維持するための温度制御が容易てな
く、消費電力も多くなるという問題がある。

【０００７】本発明は、前述したようなこの種の定着装
置の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱
応答性がよく、所望の定着温度の設定が、無駄な電力消
費なしに容易に短時間で行なわれ、転写材の挿入搬送も
スムーズに行なわれ、効率的な定着処理を行なうことが
可能な定着装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、定着ローラと加圧ローラ間
に搬送挿入される転写材のトナー像を定着して画像形成
を行なう定着装置であり、前記定着ローラの表面に貼設
され、前記転写材の幅方向に複数の抵抗発熱体が形成さ
れた円筒形フィルムと、前記定着ローラ及び前記加圧ロ
ーラの接触部から、前記転写材の搬送の上流側にわたる
上流発熱域、及び前記接触部から前記転写材の搬送の下
流側にわたり、前記上流発熱域よりも狭い下流発熱域に
おいて、前記抵抗発熱体と、前記定着ローラの両端部で
接触する給電ブラシとを有することを特徴とするもので
ある。

【０００９】同様に前記目的を達成するために、請求項
２記載の発明は、請求項１記載の発明に対して、前記下
流発熱域またはその近傍において、前記円筒形フィルム
の温度を検出する温度検知素子が設けられていることを
特徴とするものである。

【００１０】同様に前記目的を達成するために、請求項
３記載の発明は、請求項１記載の発明に対して、前記下
流発熱域またはその近傍において、前記抵抗発熱体の過
度加熱を防止する温度ヒューズが、挿入配設されている
ことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明では、転写材の幅方向に、
複数の抵抗発熱体が形成された円筒形フィルムが表面に
貼設され、軸芯を中心に回転する定着ローラと、この定
着ローラに対接して回転する加圧ローラとの間に、原稿
のトナー像が現像された転写材が搬送挿入され、トナー
像が加熱定着処理されて、転写材に原稿の画像形成が行
なわれる。

【００１２】この場合、定着ローラ及び加圧ローラの接
触部から、転写材の搬送の上流側にわたる上流発熱域、
及び前記接触部から転写材の搬送の下流側にわたり、上
流発熱域よりも狭い下流発熱域において、給電ブラシが
抵抗発熱体と、定着ローラの両端部で接触していて、給
電ブラシと接触する抵抗発熱体に、給電ブラシを介して
電流が流される。

【００１３】そして、定着ローラと加圧ローラの回転に
伴って、給電ブラシと順次接触する抵抗発熱体からのジ
ュール熱によって、定着ローラと加圧ローラに挟持され
て搬送される転写材に対して、定着ローラとの接触部に
おいて効率的に加熱が行なわれ、転写材のトナーが溶融
して定着処理が行なわれ、転写材に原稿の画像形成が行
なわれる。

【００１４】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明の作用に加えて、下流発熱域、またはその近傍に設
けられた温度検知素子によって、定着ローラの温度が検
出され、検出された温度に基づいて、最適の画像形成が
行なわれるように、定着ローラの温度制御が行なわれ
る。

【００１５】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明の作用に加えて、抵抗発熱体に過度の電流が流れる
と、下流発熱域、またはその近傍に設けられた温度ヒュ
ーズが溶融して、定着ローラの過度加熱による焼損事故
の発生が防止される。

【００１６】

【実施例】以下、本実施例の一実施例を図面を参照して
説明する。図５は本実施例が組込まれた画像形成装置の
構成を示す説明図であり、本体１０のほぼ中央に、原稿
の静電潜像が形成される感光体ドラム３が回転自在に配
設され、感光体ドラム３の上方には、原稿画像に対応す
る光信号を取込み光電変換し、得られる電気信号で感光
体ドラム３を露光して、感光体ドラム３に原稿画像の静
電潜像を形成するレーザ光学系５が配設されている。

【００１７】また、感光体ドラム３の周面に近接対向し
て、感光体ドラム３の周面を均一に帯電する帯電チャー
ジャ４、感光体ドラム３に形成された静電潜像をトナー
像に顕像化する現像器６、得られたトナー像を転写紙に
転写する転写チャージャ７、感光体ドラム３上の残留ト
ナーを除去するクリーニング器１２が、この順に時計回
り方向に配置されている。

【００１８】一方、本体１０の一側部には転写紙１００
を収容した給紙カセット１が取り付けられ、本体１０の
他側部寄りには、トナー像が形成された転写紙１００を
定着処理して、転写紙１００に原稿画像の画像形成を行
なう本実施例に係る定着装置８が配設されている。この
定着装置８の近傍には、本体１０内を空冷する排気ファ
ン１３が配置され、定着装置８と感光体ドラム３との間
には、転写紙１００を定着装置８に移送する移送ベルト
２５が設けられ、本体１０の上方には画像形成された転
写紙１００が排出される排紙部１１が取り付けられてい
る。

【００１９】図１は本発明の一実施例の要部の構成を示
す斜視図、図２は本実施例の温度ヒューズの取付状態を
示す説明図、図３は本実施例の温度検知素子の取付状態
を示す説明図である。

【００２０】図１に示すように、定着装置８は定着ロー
ラ２０とこの定着ローラ２０に加圧対接して配置される
加圧ローラ５１とを具備し、定着ローラ２０は、Ａｌな
どで形成される円筒体２１上に、アスベストなどの耐熱
断熱材２２が貼設され、この耐熱断熱材２２上に、耐熱
性の樹脂材からなる円筒形フィルム５０が貼設され、円
筒形フィルム５０上には、両端部を残してＳｉＯ2 など
の高熱伝導性の絶縁体層５０ｂの２μ程度の薄膜が形成
されている。

【００２１】また、円筒形フィルム５０には、円筒体２
１の軸芯方向（搬送される転写紙の幅方向）に、互いに
平行にＮｉ−Ｃｒからなる複数の抵抗発熱体５０ａが、
蒸着によりほぼ５０００Åの厚みに形成されている。

【００２２】そして、定着ローラ２０は、軸芯を中心に
回転自在に配設され、両端部がフランジ５４ａで塞が
れ、その両端部において、高熱伝導性の絶縁体層５０ｂ
に覆われていない円筒形フィルム５０部分の抵抗発熱体
５０ａに対して、定着ローラ２０及び加圧ローラ５１の
接触部から、転写紙の搬送の上流側にわたる上流発熱域
Ｐ２、及び前記接触部から転写紙の搬送の下流側にわた
り、上流発熱域よりも狭い下流発熱域Ｐ１において、抵
抗発熱体５０ａと接触する円弧状の給電ブラシ５３が配
設されている。この給電ブラシ５３は、定着ローラ２０
の回転に対応して、異なる抵抗発熱体５０ａと順次接触
し、接触した抵抗発熱体５０ａに電流を流す機能を有し
ている。

【００２３】また、図３に示すように、下流発熱域Ｐ１
に円筒形フィルム５０の温度を検出する温度検知素子５
５が配設されており、図２に示すように、下流発熱域Ｐ
１において、抵抗発熱体５０ａに温度ヒューズ５６が挿
入配設され、抵抗発熱体５０ａに過電流が流れることを
防止している。この場合、温度検知素子５５は、図４に
示すように、下流発熱域Ｐ１内でなくても、下流側の定
着ローラ２０の軸芯を通る水平面Ｈの下方の角度範囲Ｐ
３内において、下流発熱域Ｐ１の近傍に配置することが
できる。

【００２４】そして、定着ローラ２０の円筒体２１の内
周面には、低摩擦係数の裏当部材５４が対接して配設さ
れ、定着ローラ２０の絶縁体層５０ｂには、回転自在の
加圧ローラ５１が、スプリング５１ａによって加圧対接
して配設されている。そして、加圧ローラ５１が図示せ
ぬ駆動手段によって、回転駆動されることにより、加圧
ローラ５１に対接する定着ローラ２０が摩擦回転するよ
うに構成されている。

【００２５】次に、このような構成の本実施例が組込ま
れた画像形成装置の動作を説明する。図５に示す画像形
成装置において、原稿画像にレーザ光学系５からレーザ
光が照射され、原稿画像からの反射光が取込まれ、この
反射光が光電変換されて原稿画像に対応する電気信号が
得られる。一方、感光体ドラム３が時計回り方向に回転
され、帯電チャージャ４によって、感光体ドラム３の周
面が均一に帯電され、帯電チャージャ４と現像器６間に
おいて、レーザ光学系５によって、原稿画像に対応する
電気信号で、感光体ドラム３に対して露光が行なわれ、
感光体ドラム３の周面に原稿画像に対応する静電潜像が
形成される。

【００２６】この静電潜像が形成された感光体ドラム３
の周面が、現像器６位置に達すると、現像器６によって
感光体ドラム３にトナーが供給され、このトナーによっ
て静電潜像がトナー像に顕像化される。

【００２７】このようにして、原稿画像に対応するトナ
ー像が形成された感光体ドラム３部分の先端が、転写チ
ャージャ７位置に達すると、給紙カセット１から送り出
された転写紙１００の先端部分が、転写チャージャ７位
置で感光体ドラム３のトナー像の先端と対接した位置に
配置され、転写チャージャ７によって、感光体ドラム３
のトナー像が転写紙１００に転写される。このようにし
て、全原稿画像に対応するトナー像が、転写チャージャ
７によって、順次転写紙１００の先端部と後端部間に転
写される。

【００２８】そして、トナー像が転写された転写紙１０
０は、移送ベルト２５によつて、定着装置８に移送さ
れ、移送された転写紙１００は、近傍に部材が存在しな
い上流発熱域Ｐ２側から、定着ローラ２０と加圧ローラ
５１間にスムーズに送り込まれる。

【００２９】定着ローラ２０の抵抗発熱体５０ａには、
上流発熱域Ｐ２及び下流発熱域Ｐ１において、給電ブラ
シ５３を介して電流が供給され、回転する定着ローラ２
０に対して、上流発熱域Ｐ２及び下流発熱域Ｐ１に位置
する抵抗発熱体５０ａからジュール熱が発生し、転写紙
１００と定着ローラ２０の接触部では、放熱量は少な
く、該接触部には安定した定着温度が設定される。そし
て上流発熱域Ｐ２及び下流発熱域Ｐ１からのジュール熱
によって、転写紙１００は、該接触部において、所定の
定着温度で加熱され、転写紙１００に転写されたトナー
像が加熱され、安定した定着処理が行なわれる。

【００３０】このように、本実施例では、上流発熱域Ｐ
２及び下流発熱域Ｐ１に位置する抵抗発熱体５０ａにの
み電流が供給されるので、転写紙１００は、定着ローラ
２０との接触位置において、効率的にほぼ２００℃に加
熱されてトナーが溶融し、転写紙１００に原稿画像が定
着される。また、上流発熱域Ｐ２及び下流発熱域Ｐ１以
外では、定着装置８の抵抗発熱体５０ａには電流が供給
されないので、無駄な電力の消費は行なわれず省電力化
が実現される。さらに転写紙１００には、高熱伝導性の
絶縁体層５０ｂを介して、抵抗発熱体５０ａからジュー
ル熱が直接送入されるので、熱応答性のよい加熱が効率
的に行なわれる。

【００３１】また、下流発熱域Ｐ１に設けられた温度検
知素子５５によって、定着処理が行なわれている円筒形
フィルム５０の正確な温度が検出され、この検出値に基
づいて、給電ブラシ５３に供給される電流値が制御さ
れ、転写紙１００の熱吸収などによる温度変動が常に修
正され、常に、最適の温度雰囲気での定着動作が行なわ
れる。

【００３２】さらに、何らかの原因によって、抵抗発熱
体５０ａに過度の電流が流れた場合には、下流発熱域Ｐ
１において抵抗発熱体５０ａに挿入配置されている温度
ヒューズ５６が溶融し、電流が遮断されるので、抵抗発
熱体５０ａが過度に加熱されることが防止され、焼損事
故の発生が完全に防止される。

【００３３】このように定着処理された転写紙１００
は、定着装置８から本体１０内を上方に搬送され、排紙
部１１に排出される。また、画像形成動作中には、定着
装置８の近傍に設けられた排気ファン１３によって、加
熱された高温気体は、本体１０外に排気され、本体１０
内の温度が所定温度以上にならないように空冷が行なわ
れる。

【００３４】このように、本実施例によると、定着され
る転写紙１００が、障害部材のない移送路から定着ロー
ラ２０と加圧ローラ５１間にスムーズに挿入搬送され、
上流発熱域Ｐ２及び下流発熱域Ｐ１で、選択的に通電さ
れる抵抗発熱体５０ａによつて、定着ローラ２０との接
触部において、転写紙１００を安定した定着温度で効率
的に且つ無駄な電力消費なしに加熱することが可能にな
り、トナーが最適の温度条件下で溶融定着されて、転写
紙１００に原稿画像の高品質の画像形成が行なわれる。

【００３５】また、温度検知素子５５によつて、定着ロ
ーラ２０の温度が検出され、検出温度に基づいて、給電
ブラシ５３から抵抗発熱体５０ａへの供給電流を制御し
て、所定の定着温度を精度よく設定維持することが可能
になると共に、抵抗発熱体５０ａへの過電流の流入が、
温度ヒューズ５６で遮断されるので、抵抗発熱体５０ａ
の過度の温度上昇による焼損事故の発生が防止可能にな
る。

【００３６】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、定着ロー
ラ及び加圧ローラの接触部から、転写材の搬送の上流側
にわたる上流発熱域、及び前記接触部から転写材の搬送
の下流側にわたる下流発熱域に位置する抵抗発熱体に選
択的に通電が行なわれるので、前記接触部において、転
写材に対して高い熱応答性で効率的な加熱が行なわれ、
定着時間の短縮と省電力化が可能になる。また、上流発
熱域及び下流発熱域により、転写材の加熱が熱損失なく
行なわれるので、上流発熱域を従来より狭くし、且つ上
流発熱域より狭い下流発熱域側に、必要な部材を集中配
置して全体をコンパクトにし、転写材の搬送挿入など一
連の定着動作をスムーズに行なうことが可能になる。請
求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明で得ら
れる効果に加えて、定着ローラ及び加圧ローラの接触部
から、転写材の搬送の下流側にわたる下流加熱域、また
はその近傍に設けられた温度検知素子により、定着ロー
ラの温度変動を正確に把握できるので、最適の画像形成
が得られるように定着ローラの温度制御を的確に行なう
ことが可能になる。請求項３記載の発明によると、請求
項１記載の発明で得られる効果に加えて、何らかの原因
で抵抗発熱体に過電流が流れても、定着ローラ及び加圧
ローラの接触部から、転写材の搬送の下流側にわたる下
流加熱域、またはその近傍において、抵抗発熱体に挿入
された温度ヒューズが溶融するので、定着ローラの過度
の加熱による焼損事故が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の要部の構成を示す斜視図で
ある。

【図２】同実施例の温度ヒューズの取付状態を示す説明
図である。

【図３】同実施例の温度検知素子の取付状態を示す説明
図である。

【図４】同実施例の温度検知素子の他の取付状態を示す
説明図である。

【図５】同実施例が組込まれた画像形成装置の構成を示
す説明図である。

【符号の説明】

３ 感光体ドラム ４ 帯電チャージャ ５ レーザ光学系 ６ 現像器 ７ 転写チャージャ ８ 定着装置 ２０ 定着ローラ ２１ 円筒体 ２２ 耐熱断熱材 ５０ 円筒形フィルム ５０ａ 抵抗発熱体 ５０ｂ 絶縁体層 ５１ 加圧ローラ ５３ 給電ブラシ ５４ 裏当部材 ５５ 温度検知素子 Ｐ１ 下流発熱域 Ｐ２ 上流発熱域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 3/02 Ｂ 0380−3Ｋ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着ローラと加圧ローラ間に搬送挿入さ
   れる転写材のトナー像を定着して画像形成を行なう定着
   装置であり、 前記定着ローラの表面に貼設され、前記転写材の幅方向
   に複数の抵抗発熱体が形成された円筒形フィルムと、 前記定着ローラ及び前記加圧ローラの接触部から、前記
   転写材の搬送の上流側にわたる上流発熱域、及び前記接
   触部から前記転写材の搬送の下流側にわたり、前記上流
   発熱域よりも狭い下流発熱域において、前記抵抗発熱体
   と、前記定着ローラの両端部で接触する給電ブラシとを
   有することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明に対して、前記下流
   発熱域またはその近傍において、前記円筒形フィルムの
   温度を検出する温度検知素子が設けられていることを特
   徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の発明に対して、前記下流
   発熱域またはその近傍において、前記抵抗発熱体にその
   過度加熱を防止する温度ヒューズが、挿入配設されてい
   ることを特徴とする定着装置。