JPH08272251A - 画像形成装置の定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像形成装置の使用開始時にウォームアップ
タイムの短縮を図ることができ、使用中に定着ローラの
温度降下を生じることがなく、トナー画像の定着を良好
に行うことができる形成装置の定着装置を提供する。 【構成】 トナー画像８が表面に形成された用紙７等の
トナー坦持体を、熱源としてのヒートランプ３が内蔵さ
れた定着ローラ１表面に、加圧ローラ２で押し付けて、
トナー画像８をトナー担持体に定着させるように構成さ
れた、画像形成装置の定着装置であり、定着ローラ１の
表面に熱吸収層４を形成し、加圧ローラ本体１０には、
熱源としてヒートランプ１２を配置すると共に、加圧ロ
ーラ２の少なくとも定着ローラ１と対向する部分を、熱
伝導性が小さくかつ前記ヒートランプの発する放射熱の
透過性が大きい材料で形成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機や、レ
ーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置に
関し、特に、定着ローラと加圧ローラとの間に、表面に
トナー画像が形成されている複写紙等を通過させて、前
記トナー画像の定着を行う構成を有する定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機や、レーザプリンタ等の
画像形成装置の内部には、感光体ドラムを通過してトナ
ー画像が形成されたトナー担持体としての用紙を、前記
感光体ドラム下流側に配置された定着装置に送り、前記
トナー画像を用紙表面に定着させている。前記のように
構成されている、従来の定着装置においては、定着ロー
ラの内部に設けた熱源によって定着ローラ表面を加熱
し、用紙表面に形成されたトナー画像を前記定着ローラ
からの熱伝導によって用紙表面に定着させるものや、赤
外線ランプ等によって発せられる赤外光を、トナー画像
が形成された用紙表面に照射して定着を行うものが一般
的に用いられている。

【０００３】前者の定着ローラを加熱して定着を行うも
のでは、トナー画像が形成されている用紙の表面を、定
着ローラから直接熱伝導によって加熱を行うため効率的
であるが、使用開始時に定着ローラが温まるまでのウォ
ームアップタイムが長くなる欠点がある。また、後者の
熱源に赤外線ランプ等を用いるものでは、熱源からの放
射熱のみによって用紙表面を加熱しているため、用紙面
に形成されているトナー画像の部分が少ないと、用紙面
の熱吸収効率が低くなり、画像の定着が十分に行われな
くなる欠点がある。しかしながら、前記欠点を回避する
ために、熱源の容量を大きくすると、熱源の周囲を取り
囲んで配置されている部材等が過熱されて、用紙が定着
装置の部分で詰まった場合に発煙や発火を招く恐れがあ
った。

【０００４】そこで、前記のような定着装置の問題を取
り除くために、例えば特開昭５８−４０５７１号公報に
記載されているように、定着ローラ表面から用紙へ伝達
される熱と、熱源から放射される熱との両方の作用で用
紙表面を加熱するようにした定着装置が提案されてい
る。前記公報に開示されている定着装置は、図３に示す
ように、定着ローラ２１と加圧ローラ２２とが上下に対
向して配置され、両ローラの間を前記定着装置の上流側
に配置されている感光体ドラムによって、表面にトナー
画像２８が形成された用紙２７を通過させて、前記トナ
ー画像２８の定着を行うように構成されている。前記定
着ローラ２１には、中空円筒状の耐熱ガラス２５が用い
られており、内部には赤外光を発生させる赤外線ランプ
２３が配置されている。また、前記赤外線ランプ２３に
近接して反射鏡２９が配置され、定着ローラ２１から発
せられた赤外光を反射して、下方の用紙２７側に指向さ
せるように構成されている。前記耐熱ガラス２５の表面
は、赤外光の一部を吸収する光吸収層２４で被覆されて
いる。前記構成の定着装置では、赤外線ランプ２３から
発せられる赤外光の一部が定着ローラ２１の加熱に使用
され、残りの赤外光が定着ローラ２１の耐熱ガラス２５
を通過して、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間に
侵入する用紙２７を予備加熱することに使用されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した、特開昭５８
−４０５７１号公報に記載されている定着装置では、赤
外線ランプ２３から発せられる赤外光の一部を定着ロー
ラ２１へ吸収させ、定着ローラ２１を透過した残りの赤
外光によって、加圧ローラ２２と定着ローラ２１との間
で用紙２７表面にトナー画像２８の定着が行われる前
に、用紙２７の予備加熱を行っている。そして、前記の
ように構成することで、定着装置のウォームアップに要
する時間を短縮し、また、トナー画像２８を安定して定
着させることを意図したものである。

【０００６】ところが、前記公報に記載されている定着
装置においては、トナー画像２８を用紙２７へ定着させ
るための熱源として、定着ローラ２１内部に配置されて
いる赤外線ランプ２３だけを用いているため、トナー画
像２８の定着の際に、用紙２７によって、定着ローラ２
１の表面から熱が奪われると共に、加圧ローラ２２側へ
の、定着ローラ２１表面から熱が伝わることによって、
定着ローラ２１表面の温度が降下して、前記のような意
図した効果が十分に発揮されない問題がある。そして、
特に早朝等に始めて使用する場合には、定着ローラ２１
と対向している加圧ローラ２２の表面が、定着ローラ２
１を透過した赤外線ランプ２３からの赤外光によって加
熱され、赤外光が当たらない定着ローラ２１に対して、
非対向側となる加圧ローラ２２下面側の部分との間で温
度差を生じ、トナー画像２８を用紙２７表面に定着する
際に、画質障害を起こす可能性があった。

【０００７】

【発明の目的】そこで、本発明は、前述したような定着
装置の問題点を解決し、画像形成装置の使用開始時にウ
ォームアップタイムの短縮を図ることができ、また、使
用中に定着ローラの温度降下を生じることがなく、トナ
ー画像の定着を良好に行うことができる、画像形成装置
の定着装置を提供することを主な目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置の
定着装置は、トナー画像が表面に形成されたトナー坦持
体を、熱源が内蔵された弾性体からなる定着ローラ表面
に、加圧ローラで押し付けて、前記トナー画像をトナー
坦持体に定着させるように構成された定着装置であっ
て、前記定着ローラの表面に熱吸収層を形成し、前記加
圧ローラ内部には熱源を配置すると共に、加圧ローラの
少なくとも前記熱源と対応する部分を、熱伝導性が小さ
く、かつ、前記熱源の発する放射熱の透過性が大きい材
料で形成したものである。前記の定着装置においては、
定着ローラ表面の熱吸収層を反射率の小さな黒色層で形
成すると共に、前記加圧ローラ内部の熱源にヒートラン
プを用い、かつ前記加圧ローラの少なくとも定着ローラ
と対応する部分を透光性材料で形成することが好まし
い。

【０００９】

【作用】対向して配置された、定着ローラと加圧ローラ
によって形成される、ニップ部の間を、表面にトナー画
像が形成された、複写紙等のトナー担持体を通過させ、
定着ローラに内蔵された熱源によって、トナー担持体の
トナー画像が形成されている面を加熱することにより、
トナー担持体表面に対して、前記トナー画像の定着が行
われる。また、前記加圧ローラ内部に配置されている、
熱源から放射された放射熱は、加圧ローラを透過して、
トナー担持体の裏面のニップ部に近接した部分を予備加
熱する。また、トナー担持体が、定着ローラと加圧ロー
ラとの間に供給されていない時には、加圧ローラ内部の
熱源から放射される熱は、加圧ローラを透過して定着ロ
ーラ表面の熱吸収層に到達し、吸収されて、前記熱吸収
層を加熱する。

【００１０】加圧ローラは、定着ローラと対応する部分
が、熱伝導性が小さい材料で形成されているので、定着
ローラ側から加圧ローラ側への熱の移動は少なく、定着
ローラ表面の温度の低下が抑制される。また、定着ロー
ラ表面の熱吸収層を反射率の小さな黒色層で形成すると
共に、前記加圧ローラ内部の熱源にヒートランプを用
い、かつ前記加圧ローラの少なくとも定着ローラと対応
する部分を透光性材料で形成している場合には、前記ヒ
ートランプから発せられる赤外光が加圧ローラを透過さ
せて、トナー担持体の裏面や、定着ローラ表面の黒色の
熱吸収層を効率的に加熱することができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の定着装置の一実施例を示すも
のである。同図に示す定着装置は、電子写真複写機や、
レーザプリンタ等の画像形成装置内部に設けられている
感光体ドラムの下流側に配置されるものである。複写紙
等のトナー坦持体は、画像形成装置内部で前記感光体ド
ラム表面からトナー画像を転写される。前記感光体ドラ
ムによって、表面にトナー画像が転写されたトナー担持
体は、感光体ドラムの下流側に配置された本発明の定着
装置へ送られて、前記トナー画像がトナー坦持体表面に
定着させる。

【００１２】図１は、本発明の定着装置を、トナー担持
体としての用紙７が通過する時の状態を示している。同
図において、定着ローラ１と加圧ローラ２は、各々両端
で図示していない、定着装置のフレーム側に回転自在に
軸受けを介して支持されている。

【００１３】さらに、前記定着ローラ１には、図示して
いない駆動源が連結されて、回転駆動されるようになっ
ている。そして、定着ローラ１の回転に連動して、加圧
ローラ２も従動回転されるように構成されている。図１
では図示されていないが、前記加圧ローラ２の両側に設
けられた軸受部は、前記フレームに対して若干上下動可
能に支持されており、スプリング等の手段によって、定
着ローラ側へ付勢されて定着ローラ１に対して加圧ロー
ラ２が押し付けられるように構成されている。

【００１４】前記定着ローラ１は、シリコンゴムやバイ
トンゴム等の耐熱性があり、かつ、弾力性のある材料で
形成されている中空円筒状の定着ローラ本体５を備えて
いる。前記定着ローラ本体５の外周面には、黒色顔料を
含有した、反射率の小さな黒色層が、熱吸収層４として
形成されている。前記熱吸収層４は、定着ローラ本体５
表面に、コーティング、又は被嵌されることによって形
成できる。また、前記熱吸収層４は、定着ローラ本体５
の表面にのみ形成する代わりに、定着ローラ本体５全体
を熱吸収率の大きな材料で形成するようにしてもよい。
また、熱吸収層４は、定着ローラ本体５表面の浅い深さ
の部分だけ、黒色顔料等の熱吸収物質を含ませて形成し
てもよい。前記いずれの方法で定着ローラ本体５表面に
熱吸収層４を形成する場合においても、前記熱吸収層４
には、用紙７に対する剥離性が良好な材料を用いるよう
にすることが好ましい。

【００１５】前記中空円筒状の定着ローラ本体５の中心
部には、用紙７表面にトナー画像８を定着させるための
熱源として、ヒートランプ３が配置されている。前記ヒ
ートランプ３は、定着ローラ本体５の一端側、若しく
は、両端側の定着ローラ本体５を支持している軸受部の
中心部を貫通して配線される給電線を介して、図示しな
い外部の電源から、給電が行われるように構成されてい
る。前記ヒートランプ３は、定着ローラ本体５の形状に
適合させた、細長い形状に形成されており、赤外線ラン
プ、ハロゲンランプ等の、赤外線領域の光を多く発光さ
せて、熱放射を行うものが用いられている。ヒートラン
プ３は、定着ローラ本体５内に固定して設けられるか、
あるいは、定着装置のフレーム側に固定されて、ヒート
ランプ３を包囲する定着ローラ本体５のみが、回転され
る構成とすることができる。ヒートランプ３を定着ロー
ラ本体５内に固定して、定着ローラ１と共に回転するよ
うに設ける場合には、ヒートランプ３への外部からの配
線は、スリップリング等の電気接続手段を介して行うこ
とができる。

【００１６】また、定着ローラ１の外周面に対向する位
置には、定着ローラ１表面の温度を検出する温度センサ
６が配置されている。前記温度センサ６は、サーミスタ
等の温度検出素子が用いられている。温度センサ６によ
って、常時定着ローラ１の表面の温度を監視して、ヒー
トランプ３への電源からの通電量を調整して前記ヒート
ランプ３の発熱量を制御し、定着ローラ１の表面温度が
一定に維持されるようにする。前記定着ローラ本体５に
対応した下方位置に、加圧ローラ１を構成している加圧
ローラ本体１０が配置されている。前記加圧ローラ本体
１０は、熱伝導性が小さく、かつ、放射熱の透過性が大
きい材料によって形成されている。

【００１７】本実施例においては、加圧ローラ本体１０
が透明な耐熱ガラスによって作製されている。また、前
記加圧ローラ本体１０は、中空円筒状に形成されてお
り、加圧ローラ本体１０の中心部には、前記定着ローラ
１内に配置されているヒートランプ３と同様に構成され
た、ヒートランプ１２が配置されている。前記ヒートラ
ンプ１２に近接して、ヒートランプ１２から放射される
光を上方へ反射するための反射板１１が設けられてい
る。そして、前記反射板１１は、図示していない定着装
置のフレーム側に支持された状態で、加圧ローラ本体１
０内に配置されている。具体的には、前記反射板１１の
定着ローラ１の軸方向に沿った片側又は両側が、加圧ロ
ーラ本体１０の端面の外側へ、加圧ローラ２を支持して
いる軸受部の中央を貫通して、前記フレーム側に支持さ
れる構造とすることができる。

【００１８】前記のように構成されている定着装置の上
流側に設けられている、図示していない感光体ドラム側
からトナー画像８が表面に形成されたトナー担持体とし
ての用紙７が送られてくると、前記用紙７は、定着ロー
ラ１と加圧ローラ２との間に挟み込まれてトナー画像８
の定着が行われる。前述したように、加圧ローラ２は、
定着ローラ１側に、図示していない定着装置のフレーム
側に設けられているスプリング等の付勢手段によって、
所定のニップ圧が加わるように押し付けられているの
で、前記用紙７には前記ニップ圧が作用した状態で、定
着ローラ１と加圧ローラ２の回転によって下流側へ送ら
れる。

【００１９】前記定着ローラ１内部のヒートランプ３か
ら発生した熱は、定着ローラ本体５に放射熱として伝わ
り、熱吸収層４の表面から用紙７上のトナー画像８に伝
達される。定着ローラ１側からの加熱と同時に、用紙７
の下面が接している加圧ローラ２では、ヒートランプ１
２が発光し、前記光の中に含まれる、赤外線域の波長の
光は、前記反射板１１で上方に反射されて透光性材料で
形成されている加圧ローラ本体１０を通過して用紙７の
裏面に到達し、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ
部Ｎの両側に近接した範囲を加熱する。

【００２０】図２は、先行している用紙７が定着装置か
ら送り出された後、後続の用紙７が定着装置へ送り込ま
れるまでの、定着ローラ１と加圧ローラ２との間に用紙
７が供給されていない状態を示したものである。同図に
示す状態においては、両ローラ間に用紙７が存在してい
ないので、ヒートランプ１２が発する光は、加圧ローラ
本体１０を透過した後、定着ローラ１の熱吸収層４に到
達する。熱吸収層４は前述したように、黒色顔料等が含
有された材料で形成されているので、ヒートランプ１２
によって熱吸収層４の表面に照射された光は直ちに吸収
されて、定着ローラ１側に熱が供給される。定着ローラ
１の熱吸収層４は、加圧ローラ２の加圧ローラ本体１０
の外周面とニップ部Ｎで接触しているため、定着ローラ
１側から加圧ローラ２側へ熱が逃げようとするが、加圧
ローラ２の加圧ローラ本体１０は、熱伝導性の小さい材
料で形成されているので、伝達される熱量は少なく、定
着ローラ１側の温度降下が抑制されている。また、定着
ローラ１の表面温度は前記温度センサ６によって常時監
視されており、前記表面温度が一定に保たれるように制
御される。

【００２１】前述した実施例においては、加圧ローラ本
体１０は、熱伝導性の小さい透光性材料である耐熱ガラ
スで形成したが、必ずしも可視光に対して透明な材料を
用いる必要はなく、熱伝導性が小さく、かつ放射熱の透
過性が高い材料、例えばセラミックス等を用いることも
可能である。また、加圧ローラ２は、少なくとも定着ロ
ーラ１と対応した加圧ローラ本体１０の部分が、熱伝導
性が小さく、かつ放射熱の透過性の高い材料で形成され
ていれば十分である。さらに、定着ローラ１や加圧ロー
ラ２内に設けているヒートランプ３やヒートランプ１２
に代えて、電熱線等の熱源を使用してもよい。また、前
述した実施例においては、トナー担持体に用紙を用いて
いるが、ＯＨＰ用の透明フィルム等を用いることもでき
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における画
像形成装置の定着装置によれば、加圧ローラに内蔵し
た、熱源の発する放射熱を加圧ローラを透過させ、定着
ローラ表面の熱吸収層に吸収させて、定着ローラ表面を
加熱するように構成しているため、電子写真複写機や、
レーザープリンタのような画像形成装置を朝始めて使用
する場合等に、定着ローラの加熱を急速に行うことがで
き、ウォームアップタイムを短縮することができる。そ
して、加圧ローラの少なくとも定着ローラと対応する部
分を、熱伝導性が小さい材料で形成しているため、定着
ローラ側から加圧ローラ側への熱の逃げを少なくするこ
とができる。また、定着ローラと加圧ローラとの間を複
写紙等のトナー担持体が通過して、トナー画像の定着が
行われる際に、加圧ローラ内部の熱源から放射される熱
が加圧ローラを透過して、定着ローラと加圧ローラとの
ニップ部に入るトナー担持体の裏側を予備加熱するた
め、トナー画像の定着を常に良好な状態で行うことがで
きる。

【００２３】本発明によれば、前記の効果に加えて、さ
らに、熱源を加圧ローラの内部に配置しているため、複
写紙等のトナー担持体が定着装置の部分で詰まりを生じ
た場合に、過熱による発煙や発火を防止することがで
き、安全性の向上を図ることができる。また、特に、定
着ローラ表面の熱吸収層を反射率の小さい黒色層とする
と共に、加圧ローラ内部の熱源にヒートランプを用い、
かつ、前記加圧ローラの少なくとも定着ローラと対応す
る部分を透光性材料で形成した場合には、ヒートランプ
から発せられる赤外光が加圧ローラが透過して、トナー
担持体の裏面や定着ローラ表面の黒色の熱吸収層を効率
よく加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の画像形成装置の定着装置における、
用紙の通過時の状態を示す図である。

【図２】 本発明の画像形成装置の定着装置における、
用紙の非通過時の状態を示す図である。

【図３】 従来の画像形成装置における定着装置の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ、 ２ 加圧ローラ、 ３ ヒー
トランプ、４ 熱吸収層、 ５ 定着ローラ本体、
６ 温度センサ、７ 用紙、 ８ トナー画
像、 １０ 加圧ローラ本体、１１ 反射板、１２
ヒートランプ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー画像が表面に形成されたトナー坦
   持体を、熱源が内蔵された弾性体からなる定着ローラ表
   面に加圧ローラで押し付けて、前記トナー画像をトナー
   坦持体に定着させるようにした画像形成装置の定着装置
   において、 前記定着ローラの表面に熱吸収層を形成し、前記加圧ロ
   ーラ内部には熱源を配置すると共に、加圧ローラの少な
   くとも定着ローラと対応する部分を、熱伝導性が小さ
   く、かつ、前記熱源の発する放射熱の透過性が大きい材
   料で形成したことを特徴とする画像形成装置の定着装
   置。
2. 【請求項２】 前記定着ローラ表面の熱吸収層を反射率
   の小さな黒色層で形成すると共に、前記加圧ローラ内部
   の熱源にヒートランプを用い、かつ前記加圧ローラの少
   なくとも定着ローラと対応する部分を透光性材料で形成
   したことを特徴とする請求項１に記載された画像形成装
   置の定着装置。