JPH09160415A

JPH09160415A - トナー画像定着装置

Info

Publication number: JPH09160415A
Application number: JP31894795A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Hinokigaya; 敏明桧ケ谷; Hiroshi Yokoyama; 博司横山; Junji Nakai; 順二中井; Masahiko Sato; 雅彦佐藤; Yuzo Kono; 雄三河野; Keizo Yasuda; 恵三安田; Takayuki Seki; 貴之関; Masanao Ebara; 正尚江原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-12-07
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】誘導型発熱ローラを加熱ローラとして用いるト
ナー画像定着装置において、加熱ローラの交換を、迅速
・容易に且つ低コストで実現できるようにする。【解決手段】定着されるべきトナー画像ＴＩを有する記
録シートＳを、加熱ローラと加圧ローラ３０とで挾圧搬
送しつつトナー画像ＴＩを記録シートＳ上に定着する装
置であって、加熱ローラが誘電型発熱ローラであるトナ
ー画像定着装置において、加熱ローラが、耐熱性非磁性
体による非導電性の円筒部材２５と、この円筒部材の内
部に配備されて誘導磁束を発生させるコア部１０と、円
筒部材２５の外周側に緩く嵌合する導電性且つ薄肉の中
空シリンダ２７と、中空シリンダ２７を円筒部材２５と
一体に回転させるため、中空シリンダ２７を円筒部材２
５に係合する係合手段Ｐ，２５１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はトナー画像定着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】適宜の形成方法により記録シート上に形
成されたトナー画像を記録シート上に定着するのに「記
録シートを加熱ローラと加圧ローラとで挾圧搬送しつつ
トナー画像を記録シート上に定着するトナー画像定着装
置」はアナログ方式やデジタル方式の複写装置やファク
シミリや光プリンタ等の「画像形成装置」に関連して広
く知られている。

【０００３】このようなトナー画像定着装置の加熱ロー
ラとして「誘導型発熱ローラ」を使用することが提案さ
れている（特開昭５３−５０８４４号公報）。

【０００４】誘導型発熱ローラでは一般に、内部に配備
された誘導コイルにより誘導磁束を発生させ、この誘導
磁束の変化による誘導電流をローラ外周部の導電性層に
発生させ、誘導電流に伴うジュール熱によりローラ表面
に所望の温度を実現する。

【０００５】上記特開昭５３−５０８４４号公報開示の
加熱ローラは、コア部を含めたローラの全体が一体の構
造であるため加熱ローラのコストが高く、加熱ローラを
交換する場合に加熱ローラ全体を取り替えねばならない
ため、ローラ交換のコストが高いという問題がある。

【０００６】特開平６−６０９５７号公報に開示された
加熱ローラはコア部と外周部とが別体で、加熱ローラの
外周部が劣化した場合には、外周部のみを交換すれば良
いのでローラ交換を低コストで実現できるが、ジュール
熱の発生する部分の肉厚が厚く、熱容量が大きいため、
このローラをトナー画像定着のための加熱ローラとして
利用した場合、ローラ表面に所望の定着温度を実現する
ための所謂「立上り時間」が長くなる問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑み、誘導型発熱ローラを加熱ローラとして用いる
トナー画像定着装置において、短い立上り時間を実現す
ると共に、加熱ローラの迅速・容易且つ低コストな交換
の実現を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のトナー画像定
着装置は「定着されるべきトナー画像を有する記録シー
トを、加熱ローラと加圧ローラとで挾圧搬送しつつトナ
ー画像を記録シート上に定着する装置で、加熱ローラが
誘電型発熱ローラであるトナー画像定着装置」である。

【０００９】請求項１記載のトナー画像定着装置は以下
の如き特徴を有する。即ち、加熱ローラは、円筒部材
と、コア部と、中空シリンダと、係合手段とを有する。

【００１０】「円筒部材」は、耐熱性非磁性体による非
導電性の部材で、円筒状である。「コア部」は、円筒部
材の内部に配備されて、誘導磁束を発生させる部分であ
る。コア部は誘導磁束を発生させるために誘導コイルを
有し、この誘導コイルに高周波電流が通ぜられる。

【００１１】「中空シリンダ」は、導電性の材料により
厚み：５０〜３００μｍ程度の「薄肉」に形成され、円
筒部材の外周側に「緩く嵌合」する。コア部に発生する
誘導磁束が変化すると、中空シリンダに誘導電流が生
じ、そのジュール熱により中空シリンダが発熱する。

【００１２】「係合手段」は、中空シリンダを円筒部材
と一体に回転させるために中空シリンダを円筒部材に係
合する手段である。

【００１３】中空シリンダが円筒部材に「緩く嵌合」す
る嵌合の形態としては、中空シリンダの内周径と円筒部
材の外周径が略等しく、中空シリンダが円筒部材に対し
「摺動自在」となる程度の嵌合でもよいし、中空シリン
ダの内周径を円筒部材の外周径よりも大きくし、中空シ
リンダが円筒部材に「遊嵌」するようにしてもよい（請
求項２）。

【００１４】この遊嵌の場合は、中空シリンダの内周面
と円筒部材の外周面とが接触する部分以外では「中空シ
リンダと円筒部材との間に空気層が介在する」ことにな
る。後述する請求項５記載の発明の場合のように、中空
シリンダの内周面に摩擦係合する耐熱弾性層が「発泡
体」である場合は、発泡体の体積が可変であるので、中
空シリンダの内周径よりも耐熱弾性層の外周径が大きい
場合でも、発泡体の弾性により中空シリンダを耐熱弾性
体の外周面に「摺動自在的」に、即ち緩く嵌合させるこ
とができる。

【００１５】上記「係合手段」はこれを、中空シリンダ
の長手方向端部に形成されたパーフォレーションと、円
筒部材の長手方向端部に形成されて上記パーフォレーシ
ョンに係合する係合突起群とにより構成することが出来
る（請求項３）。

【００１６】あるいはまた、円筒部材を「耐熱性樹脂に
よる筒状体の外周面に耐熱弾性層を形成し」て形成する
ことにより、耐熱弾性層外周面と中空シリンダ内周面と
の摩擦結合で「係合手段」を構成することもできる（請
求項４）。この場合において「耐熱弾性層を発泡体とす
る」ことができる（請求項５）。

【００１７】空気は「断熱性」に優れているので、請求
項２記載の発明のように、中空シリンダと円筒部材との
間に「空気層」を介在させたり、請求項５記載の発明の
ように、中空シリンダのすぐ内側に空気を含んだ発泡体
の層があるようにすると、中空シリンダに発生した熱が
円筒部材側に伝導しにくい。

【００１８】中空シリンダの表面は記録シート上のトナ
ー画像に直接接触するので、トナー画像の付着を有効に
軽減するために離型処理を施される。この離型処理とし
ては、従来から知られたように「シリコンオイル等の離
型オイルを塗布する」ようにしてもよいが、請求項６記
載の発明のように「中空シリンダの外周面に離型層を形
成」してもよい。

【００１９】コア部と円筒部材および中空シリンダは
「全体が一体として回転する」ように構成してもよい
が、コア部を装置空間に対して不動とし、円筒部材と中
空シリンダのみが回転するようにしてもよい（請求項
７）。このようにすると、コア部材の軸の内部を通して
誘導コイルへの電流供給が可能である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を説明す
る。

【００２１】図１（ａ）において符号１０はコア部を示
す。コア部１０は固定軸１１、コイル巻装部１３、誘導
コイル１５、リード線１７を有する。中空鉄製の固定軸
１１は「装置空間に固定的」に設けられ、その長手方向
中央部はコイル巻装部１３として大径部として形成され
ている。コイル巻装部１３には誘導コイル１５が巻装さ
れ、リード線１７により固定軸１１内部を介して高周波
電流を通ずることができるようになっている。固定軸１
１はトナー画像定着装置の不動部材に固定的であり、装
置空間に対して不動であって回転しない（請求項８）。

【００２２】固定軸１１の一端部側には、転がり軸受１
９Ａを介してフランジ付きの支持管２０Ａが設けられ、
固定軸１１の他端部側には、転がり軸受１９Ｂを介して
フランジ付きの支持管２０Ｂが設けられており、これら
支持管２０Ａ，２０Ｂのフランジ周辺部は、円筒状の円
筒部材２５の軸方向両端に嵌合し、螺子等の図示されな
い固定手段により円筒部材２５に固定されている。

【００２３】フランジ付きの支持管２０Ａにはギヤ２１
が嵌装固定され、図示されない駆動ギヤと噛み合ってお
り、駆動ギヤによりギヤ２１を回転させることにより円
筒部材２５を固定軸１１の回りに回転させることができ
るようになっている。

【００２４】円筒部材２５は「非導電性の耐熱性非磁性
体」で形成されている。非導電性の耐熱性非磁性体とし
てはＰＰＳ系樹脂やポリイミド、ＰＢＩ系樹脂、ＰＥＥ
Ｋ系樹脂等を利用できる。

【００２５】円筒部材２５の外周部には、円筒部材２５
の外周径よりも大きな内周径を持った導電性の中空シリ
ンダ２７が遊嵌している（請求項２）。中空シリンダ２
７の材料としては各種金属を利用出来る。中空シリンダ
２７は、厚み：５０〜３００μｍ程度の「薄肉状」であ
る。

【００２６】この実施の形態において中空シリンダ２７
は「Ｎｉ」により、厚み：１００μｍに形成されてお
り、その外周面側にはフッ素樹脂による離型層（図示さ
れず）が厚さ１５μｍに形成されている（請求項６）。
なお、離型層の厚みは一般に１０〜３０μｍが好適であ
る。図１（ａ）において符号３０は「加圧ローラ」を示
す。

【００２７】図１（ｂ）は図１（ａ）に示すトナー画像
定着装置を「軸方向から見た状態」を説明図的に示して
いる。図は、図１（ａ）の上下方向に平行で図面に直交
する面による断面の端面状態を示している。コア部１０
は略示されている。

【００２８】図示のように「加熱ローラ」の円筒部材２
５と中空シリンダ２７は時計回りに回転し、加圧ローラ
３０は反時計回りに回転する。定着されるべきトナー画
像ＴＩを有する記録シートＳは、この実施の形態におい
て「転写紙」であり、加熱ローラと加圧ローラ３０とで
挾圧されつつ矢印方向へ搬送され、熱と圧力とによりト
ナー画像ＴＩを定着される。

【００２９】即ち、定着時にはコア部１０の誘導コイル
１５（図１（ａ））に高周波電流が通じられ、中空シリ
ンダ２７に発生する誘導電流に伴うジュール熱により中
空シリンダ２７が発熱する。中空シリンダ２７は一般に
厚さが５０〜３００μｍ（説明中の形態では１０μｍ）
と薄いため「熱容量」が小さく、その温度上昇は高速で
あり、極めて短かい立上がり時間で所望の定着温度を実
現できる。

【００３０】また図１（ｂ）に示すように、中空シリン
ダ２７と円筒部材２５との間には、大部分において「断
熱性の高い」空気層２９が介在するので、中空シリンダ
２７の熱が円筒部材２５に流れてロスになるのを有効に
防止している。また、中空シリンダ２７の外周面には離
型層（図示されず）が形成されているので、トナー画像
ＴＩの定着の際、トナーが中空シリンダ表面に著しく付
着することがない。

【００３１】中空シリンダ２７は円筒部材２５に遊嵌し
ているので、円筒部材２５の回転が確実に中空シリンダ
２７に伝わるように、前述のパーフォレーションと係合
突起群とによる「係合手段」を用いている（請求項
３）。

【００３２】図１（ｃ）に示すように、円筒部材２５の
長手方向の端部には、円筒部材２５の周方向へ、係合突
起２５１が等間隔に突設されて「係合突起群」を形成し
ている。一方、中空シリンダ２７の方には、その長手方
向（軸方向）の端部に、上記係合突起２５１に嵌合する
パーフォレーション（図１（ａ）に符号Ｐで示す）が中
空シリンダの周方向へ形成されている。

【００３３】パーフォレーションと係合突起２５１との
係合は、中空シリンダ２７と加圧ローラ３０とが圧接す
る「定着部近傍」でのみ起こるが、これらの係合によ
り、中空シリンダ２７は確実に回転する。なお「パーフ
ォレーションと係合突起群とによる係合手段」は、図１
の実施の形態においては図１（ａ）に示すように、加熱
ローラの長手方向片側のみに設けられているが、勿論、
加熱ローラ長手方向の両端部（定着幅外）に設けても良
く、両端部に係合手段を設けることにより、中空シリン
ダへの回転力の伝達をより確実なものとできる。

【００３４】図２は請求項４記載の発明の実施の１形態
を特徴部分のみ示している。円筒部材２５Ａは、耐熱性
樹脂による筒状体２５ａの外周面に耐熱弾性層２５ｂを
形成してなる。筒状体２５ａを構成する耐熱性樹脂とし
ては「ポリイミドやＰＰＳ系樹脂、ＰＢＩ系樹脂、ＰＥ
ＥＫ系樹脂」等が好適であり、筒状体２５ａはこれらの
材料の適宜のものにより所望の機械強度を有する肉厚に
形成される。

【００３５】耐熱弾性層２５ｂは「シリコンゴムやフッ
素ゴム等」により適宜の肉厚に形成される。

【００３６】円筒部材２５Ａをこのように形成すると、
耐熱弾性層２５ｂの外周面と中空シリンダ（図示され
ず）の内周面との間に大きな摩擦力が作用するので、図
１の形態のような機械的な係合手段を用いなくても、耐
熱弾性層２５ｂと中空シリンダ内周面との摩擦結合を
「係合手段」として中空シリンダを確実に回転させるこ
とができる。

【００３７】上に説明した図２の実施の形態において、
耐熱弾性層２５を構成する耐熱弾性体（ゴム）の構造は
「ソリッド」であるが、これを「発泡体」とすると（請
求項７）、前述のように中空シリンダで発生した熱が円
筒部材側へ伝わりにくく、定着熱のロスが少ない。

【００３８】トナー画像の定着を繰り返すに従い、中空
シリンダの外周面の離型層にも次第に付着トナーが堆積
し、終には離型層として働かなくなる。このようになっ
たら加熱ローラを交換しなければならないが、交換は
「中空シリンダのみの交換」でこと足りる。中空シリン
ダは円筒部材と緩く嵌合するのみであるので、取り外し
や、取り付けを極めて容易に行なうことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な「トナー画像定着装置」を提供できる。

【００４０】この発明のトナー画像定着装置は、加熱ロ
ーラの最外周部を形成する「薄肉の中空シリンダ」のみ
が誘導電流のジュール熱で発熱するから、極めて短い立
上がり時間で所望の定着温度を実現出来、また加熱ロー
ラにおいて交換の対象となる中空シリンダは円筒部材の
外周部に「緩く嵌合」しているに過ぎないから、交換の
際の取外しや取り付けが極めて簡単で交換作業が容易で
ある。

【００４１】また請求項２，５記載の発明では、中空シ
リンダから円筒部材へ熱が伝わりにくいため、円筒部材
側への熱伝達による定着熱のロスが少ない。

【００４２】請求項４記載の発明では係合手段の構成が
簡単なので、加熱ローラの製造が容易である。

【００４３】請求項６記載の発明では「中空シリンダに
シリコンオイルを塗布する機構等の面倒な機構」なし
に、中空シリンダに離型性を持たせることができる。

【００４４】請求項７記載の発明では、コア部が回転し
ないので誘導コイルへの高周波電流通電のための機構を
容易化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の１形態を説明するための図で
ある。

【図２】この発明の実施の別形態を特徴部分のみ示す図
である。

【符号の説明】

１０コア部１５誘導コイル２５円筒部材２７中空シリンダ２５１，Ｐ係合手段（パーフォレーションと係合
突起群）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤雅彦東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者河野雄三東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者安田恵三東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者関貴之東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者江原正尚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

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着されるべきトナー画像を有する記録シ
ートを、加熱ローラと加圧ローラとで挾圧搬送しつつ上
記トナー画像を記録シート上に定着する装置であって、
上記加熱ローラが誘電型発熱ローラであるトナー画像定
着装置において、上記加熱ローラが、耐熱性非磁性体による非導電性の円
筒部材と、この円筒部材の内部に配備されて誘導磁束を
発生させるコア部と、上記円筒部材の外周側に緩く嵌合
する導電性且つ薄肉の中空シリンダと、上記中空シリン
ダを円筒部材と一体に回転させるため、中空シリンダを
円筒部材に係合する係合手段とを有することを特徴とす
るトナー画像定着装置。
【請求項２】請求項１記載のトナー画像定着装置におい
て、加熱ローラの中空シリンダが、円筒部材の外周径より大
きい内周径を有することを特徴とするトナー画像定着装
置。
【請求項３】請求項１または２記載のトナー画像定着装
置において、係合手段が、中空シリンダの長手方向端部に形成された
パーフォレーションと、円筒部材の長手方向端部に形成
されて上記パーフォレーションに係合する係合突起群と
により構成されることを特徴とするトナー画像定着装
置。
【請求項４】請求項１または２記載のトナー画像定着装
置において、円筒部材が、耐熱性樹脂による筒状体の外周面に耐熱弾
性層を形成してなり、係合手段が、上記耐熱弾性層外周面と中空シリンダ内周
面との摩擦結合であることを特徴とするトナー画像定着
装置。
【請求項５】請求項４記載のトナー画像定着装置におい
て、円筒部材における耐熱弾性層が発泡体であることを特徴
とするトナー画像定着装置。
【請求項６】請求項１または２または３または４または
５記載のトナー画像定着装置において、加熱ローラにおける中空シリンダの外周面に離型層が形
成されていることを特徴とするトナー画像定着装置。
【請求項７】請求項１または２または３または４または
５または６記載のトナー画像定着装置において、コア部が装置空間に対して不動であることを特徴とする
トナー画像定着装置。