JPH09197877A - 電子式印刷装置のヒートローラ定着器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成の手段としてトナーを用いた電子式
印刷装置において、ヒートローラ定着器による定着時の
トナーのツブレを抑制して鮮明な印刷品質を保ち、かつ
多様な印刷用紙に対応しつつ、定着速度の向上をはか
る。 【解決手段】 ソフトヒートローラの弾性体層に設けた
溝の中で、ヒートローラ金属部と表面コート層とに接す
るように流動性を有する熱媒体を封入する。また表面コ
ート層として金属箔を適用する。

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、ファクシミリ装
置、複写機等の電子写真あるいはプリンタ装置等におけ
る画像形成部でトナーを熱定着させる電子式印刷装置の
ヒートローラ定着器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トナーを使用した画像形成による電子式
印刷技術は、レーザー技術の応用範囲の拡大により複写
機等からドットマトリックスプリンタ装置にも適用さ
れ、さらに黒色のみの単色仕様からカラー画像の処理に
も適用されるようになり、プリンタ装置による出力形態
も文字情報に加えて線画、あるいは写真や絵画等に拡大
された。

【０００３】トナーで画像を形成する電子式印刷は、ま
ず与えられた画像情報に応じてドラム等に偏在付着させ
たトナーを、目的とする印刷用紙等に転写し、ついで加
熱等の方法によってトナーの一部を溶融させて印刷用紙
に固着させる。この定着の過程で、機構的にも単純な構
造で実現されることから、中心部に熱源を持ってあらか
じめ加熱してあるローラの間に、画像情報を転写した印
刷用紙を通して加熱と加圧を同時に行う、いわゆるヒー
トローラが用いられる。

【０００４】ヒートローラの機構として、耐熱性と熱効
率の良さから金属を材質とした、いわゆるハードヒート
ローラが使用される。図４にその構造を示す。中心部に
は棒状ヒータ５１がヒートローラ５２の全長にわたって
設けられ、棒状ヒータ５１より発せられる輻射熱により
ヒートローラ５２が内面より熱せられ、熱伝導によって
ヒートローラ５２の表面に熱を持つ。

【０００５】ヒートローラ５２の表面に押圧された印刷
用紙はヒートローラ５２の熱により表面に転写されたト
ナーが加熱されて定着するが、微細なトナーによる精密
な画像の形成が要求されたり、またカラー画像を形成す
る場合などでは、定着過程におけるヒートローラ５２の
押圧力でトナーがつぶれることによるニジミによる画像
の不鮮明化が問題となる。

【０００６】もうひとつの問題点として、印刷用紙の厚
みを変更した場合にヒートローラ５２とプレッシャロー
ラ（図示せず）との接触面が変化して厚紙の場合には十
分な加熱時間が得られなくなったり、あるいは対象とす
る印刷用紙に段差がある場合は定着が困難になるという
問題点がある。

【０００７】ハードヒートローラにおけるこのような問
題を解決する手法として、図５に示すようにヒートロー
ラ金属部５３の外周に耐熱性と弾力性を兼ね備えたシリ
コーンゴム等による弾性体層５４を設けた、いわゆるソ
フトヒートローラがある。

【０００８】ソフトヒートローラでは加熱も加圧も問題
なく確実に実施できるが、外周に用いた弾性体層５４の
熱伝導率は金属に比べてはるかに小さいため、内側の受
熱部からの熱伝導に時間がかかる。したがっていったん
印刷用紙に接触して熱を印刷用紙に奪われた弾性体層５
４の表面部が再び定着に必要な温度に回復するまでに時
間を要するので、印刷用紙の通過速度が制限される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来の
技術によるヒートローラでトナーの熱定着を行う電子式
印刷装置では次のような問題点がある。

【００１０】ハードヒートローラでは、トナーのツブ
レにより微細な画像形成あるいはカラー画像の実現が困
難である。また、印刷用紙の厚みが限定され、特に段差
を持つ印刷用紙には対応できない。

【００１１】ソフトヒートローラでは、前記のハード
ヒートローラの持つ問題点を解決できるが、弾性体層の
熱伝導率が金属部と比較すると低くなるので定着速度に
限界を生じ、印刷装置全体の効率向上が困難である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、この発明では次のような手段を取る。

【００１３】ソフトヒートローラを用いて押圧加熱によ
るトナーのツブレの回避、および段差を伴うような印刷
用紙対応をはかる。さらに弾性体層の一部にヒートロー
ラ金属部に達する溝を設け、その溝にヒートローラの動
作時には流動性を有する金属等による熱媒体を封入す
る。

【００１４】なお望ましくは、熱媒体の封入に用いる表
面コート層にはシームレスの金属箔等を用いる。

【００１５】前記のような手段をとることにより、押圧
時の加圧は弾性体層の弾性によって行い、熱伝導による
ヒートローラ表面温度の回復は熱媒体によって行うこと
ができるという作用を得る。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明は、図１に示すごとく、
次に示したような実施の形態をとる。

【００１７】電子式印刷装置のヒートローラ定着器に
おいて、棒状ヒータ１より得た輻射熱をヒートローラ金
属部２からヒートローラ表面層へ伝達する熱媒体４を弾
性体層３に設ける。この手段により、ヒートローラ金属
部２の得た熱が効率よく表面層に達するという作用を得
る。

【００１８】前記の電子式印刷装置のヒートローラ定
着器において表面コート層を設け、流動性を有する熱媒
体４を弾性体層３に設けた溝の中でヒートローラ金属部
２と表面コート層５とに接するように封入する。この手
段により、弾性体層３の持つ弾性を損なうことなくヒー
トローラ金属部２の持つ熱が効率よく表面層に達すると
いう作用を得る。

【００１９】前記の流動性を有する熱媒体４として、
流動性を有する金属を用いる。この手段により、弾性体
層３の持つ弾性を損なうことなくヒートローラ金属部２
の持つ熱が効率よく表面層に達するという作用を得る。

【００２０】前記の電子式印刷装置のヒートローラ定
着器において、金属箔による表面コート層を用いて熱媒
体４を封入する。この手段により、ヒートローラ表面の
温度分布が平均化するという作用を得る。

【００２１】

【実施例】この発明による代表的な実施例を図２および
図３によって説明する。図２はこの発明の実施例による
ヒートローラの断面を示し、図３はヒートローラに設け
た熱媒体用溝の形状の例を示す。

【００２２】まず図２によってこの発明の実施例の特徴
的なヒートローラの形状について説明する。円筒状の形
状を持つヒートローラ金属部１２は回転自在な軸受け１
９により支持される。当該ヒートローラは別途接続され
た駆動系（図示せず）により回転駆動され、相接するプ
レッシャローラ（図示せず）と一対となって印刷用紙を
挟んで搬送する。

【００２３】ヒートローラ金属部１２の中空となってい
る中央部にはたとえばハロゲンランプヒータよりなる棒
状ヒータ１１を配し、当該ヒータより発生する輻射熱に
よりヒートローラ金属部１２が加熱され、次いで熱伝導
により熱媒体１７および弾性体層１３を介して表面層に
達する。そしてヒートローラ表面に蓄えられた熱によ
り、印刷用紙に転写されたトナーの定着を行う。

【００２４】弾性体層１３は、たとえばシリコーンゴム
等の材質を用いて耐熱性を有した弾性体よりなり、印刷
用紙に転写されたトナーの熱定着時にはクッション作用
をもってトナーのツブレと印刷用紙の段差等を吸収す
る。

【００２５】熱媒体１７は、ヒートローラの動作時に流
動性を有する材質であり、たとえば低温ハンダのように
１５０°Ｃ程度で流動性を示すものとする。またヒート
ローラの表面には表面コート層１８を配し、熱媒体１７
を弾性体層１３に設けた溝に密封している。

【００２６】表面コート層１８は、ヒートローラ動作時
に弾性体層１３と熱媒体１７との両者の持つ弾力性の差
異による凹凸変化を印刷用紙に伝えない程度の抗張力を
有する材質として、たとえばポリイミド樹脂系の材料に
よるシームレスフィルムを用い、表面にはフッ素系樹脂
を塗布する。

【００２７】また望ましくは表面コート層１８の材質と
してたとえば銅、アルミニウム合金あるいはステンレス
綱等によるシームレスの金属箔を用い、表面にはフッ素
系樹脂を塗布する。

【００２８】次に、図３により熱媒体を封入する溝の代
表的な形状の例について説明する。図３（ａ）に示した
例は、弾性体層１３にリング状の熱媒体用溝１４を等間
隔に配置した例である。図３（ｂ）に示した例は、弾性
体層１３に等間隔に配置したリング状の熱媒体用溝１４
にさらに軸方向の溝を追加して縦横の熱媒体用溝１５と
し、熱媒体の流動を確実に保証するものである。また図
３（ｃ）に示した例は、１条または多条の螺旋状の熱媒
体用溝１６を配して熱媒体の流動を行わしめる構造を取
ったものである。

【００２９】

【発明の効果】この発明により、次に示す様な効果が期
待できる。

【００３０】画像形成の手段としてトナーを用いた電
子式印刷装置の定着用ヒートローラにおいて、表面層で
ある弾性体層の一部に熱媒体を封入することにより、ヒ
ートローラ表面の熱回復を迅速に行うことが可能とな
り、ソフトヒートローラの特徴であるトナー粒子のツブ
レの抑制作用と種々の印刷用紙への対応作用を残しなが
ら、定着速度を高めるという効果が得られる。

【００３１】前記のヒートローラにおいて弾性体層に
金属部に達する溝を配置して設け、流動性を有する熱媒
体を封入することにより、金属部の持つ熱が確実に表面
層に移動できるという効果が得られる。

【００３２】前記の熱媒体として動作時に流動性を有
する金属材料を使用することにより、熱の移動効率を高
めるという効果が得られる。当然のことながら、熱媒体
とする金属材料より弾性体層に使用したゴム等の材質の
方が熱膨張率が大きいことから、ヒートローラの温度上
昇に従って熱媒体部を封入した箇所に凹みを生ずること
になるが、熱媒体とする金属材料が固体相より液体相に
遷移する際の体積変化で回復する。

【００３３】前記の熱媒体を封入する表面コート層と
してシームレスの金属箔を材質とすることによって、表
面の温度分布が均一化し、定着温度のムラを抑制できる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の原理を示す断面図。

【図２】この発明の代表的な実施例を示す断面図。

【図３】熱媒体用溝部の形状を示す図。

【図４】従来技術によるハードヒートローラの構造を示
す断面図。

【図５】従来技術によるソフトヒートローラの構造を示
す断面図。

【符号の説明】

１………棒状ヒータ ２………ヒートローラ金属部 ３………弾性体層 ４………熱媒体 ５………表面コート層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像形成の手段としてトナーを用いた電子
   式印刷装置のヒートローラ定着器において、棒状ヒータ
   （１）より得た輻射熱をヒートローラ金属部（２）から
   ヒートローラ表面層へ伝達する熱媒体（４）を弾性体層
   （３）に設けることを特徴とした、電子式印刷装置のヒ
   ートローラ定着器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電子式印刷装置のヒート
   ローラ定着器において、表面コート層（５）を設け、流
   動性を有する熱媒体（４）を弾性体層（３）に設けた溝
   の中でヒートローラ金属部（２）と表面コート層（５）
   とに接するように封入することを特徴とした、電子式印
   刷装置のヒートローラ定着器。
3. 【請求項３】前記の熱媒体（４）が流動性を有する金属
   であることを特徴とした、請求項２に記載の電子式印刷
   装置のヒートローラ定着器。
4. 【請求項４】前記の表面コート層（５）が金属箔である
   ことを特徴とした、請求項２または請求項３に記載の電
   子式印刷装置のヒートローラ定着器。