JPH0954510A - 熱定着ローラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】始動後短時間に使用できる熱定着ローラ装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】本発明の熱定着ローラ装置は、現像された
トナーが付着したシートを加熱する熱ローラ１と、熱ロ
ーラ１と１対をなし熱ローラ１と共にシートを挟持して
搬送する加圧ローラ２と、熱ローラ１の外周面に近接し
て設けられ、熱ローラ１の表面を加熱する表面加熱装置
３と、を備えている。表面加熱装置３により直接熱ロー
ラの表面を形成する熱圧着層１２、１３を加熱する。こ
のため直ちに熱圧着層１２、１３が所定温度に加熱さ
れ、使用可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
等の現像されたトナーが付着したシートを加熱して定着
させる熱定着ローラ装置、特に立ち上がりが早く、始動
後短時間に使用できる熱定着ローラ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱定着ローラ装置は、現像された
トナーが付着したシートを加熱する軸芯部に加熱装置を
備えた熱ローラと、この熱ローラと１対をなし熱ローラ
と共にシートを挟持して搬送する加圧ローラと、を備え
ている。この熱ローラは、アルミニウム管でできたシリ
ンダとシリンダ外周面に形成された樹脂製の熱圧着層と
を備え、加熱装置はこのシリンダの軸芯部に設けられて
いる。

【０００３】この従来の熱ローラは、始動により加熱装
置が働き、放熱しまずシリンダを加熱する。そしてシリ
ンダの熱が熱圧着層に伝達される。熱圧着層が加熱さ
れ、シートに付着したトナーの融点温度以上に達した
後、熱ローラとしての機能がはたせ、使用可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の熱定着ロー
ラ装置の熱ローラはシリンダを介して熱圧着層が加熱さ
れるため、熱圧着層を加熱するのに多量の熱量と電熱時
間を必要とする。このため、始動後、使用可能となるま
でに長時間を必要とする。本発明はかかる問題を克服す
るもので、始動後短時間に使用できる熱定着ローラ装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段、発明の作用および効果】
本発明の熱定着ローラ装置は現像されたトナーが付着し
たシートを加熱する熱ローラと、該熱ローラと１対をな
し該熱ローラと共に該シートを挟持して搬送する加圧ロ
ーラと、該熱ローラの外周面に近接して設けられ、該熱
ローラの表面を加熱する表面加熱装置と、を備えている
ことを特徴とする。表面加熱装置により直接熱ローラの
表面を加熱する。このため直ちに熱ローラのローラ表面
を形成する熱圧着層が所定温度に加熱され、熱ローラが
使用可能となる。このため始動後極めて短時間に稼働で
きる。

【０００６】この表面加熱装置は放電管をもち、この放
電管から放射された電磁波で熱ローラを加熱するするよ
うにするのが好ましい。放電管を使用し、電磁波を照射
することにより輻射熱で直接熱ローラを加熱できる。熱
伝導とか熱対流を利用しないためローラと非接触とする
ことができ、ローラに負担をかけない。この放電管とし
てはハロゲンランプを使用できる。ハロゲンランプは広
く使用され、信頼性が高い。

【０００７】また、放電管の背面に電磁波を熱ローラに
向けて反射するリフレクタを備えるようにするのが好ま
しい。このリフレクターにより背面方向に放射される電
磁波を熱ローラの加熱に利用でき、効率的である。ま
た、放電管と熱ローラとの間に集光レンズを設けてもよ
い。これにより放電管から放射される電磁波を集光して
熱ローラの所定部分に照射でき、熱ローラの加熱管理が
容易となる。

【０００８】本発明の熱定着ローラ装置には、熱ローラ
の表面温度を測定する温度センサとこの温度センサから
入力された測定温度に基づいて表面加熱装置の出力を制
御する制御装置とを持つものとするのが好ましい。この
温度センサと制御装置により自動的に所定温度にしかも
急速に熱ローラを加熱できる。温度センサは熱ローラか
ら発せられる赤外線を感知する赤外線センサとするのが
良い。これにより非接触で効率的に熱ローラの表面温度
を正確にオンタイムで計測できる。

【０００９】熱ローラの熱圧着層は電磁波を吸収する固
体粒子を含む樹脂製の内層とこの内層上に積層され、こ
の固体粒子を含まない樹脂製の外層とを含む構成とする
のが好ましい。熱ローラの外層はトナーと直接接触する
ため、高度の離型性、耐蝕、耐磨耗性等が要求される。
このため内層を設け、この内層に電磁波を吸収する固体
粒子を配合するようにしたものである。固体粒子として
は赤外線を良く吸収し熱にも環境にも安定した物質、例
えばグラファイト、四三酸化鉄等の微粉末がこのまし
い。

【００１０】また、熱ローラは金属製のシリンダとこの
シリンダ外周面に設けた断熱層とこの断熱層上に形成さ
れた熱圧着層とを持つものとすることができる。熱ロー
ラには加圧ローラからの圧力が作用するため、所定の機
械的強度、剛性を必要とする。このため、金属製のシリ
ンダを使用するのが好ましい。金属製のシリンダは熱伝
導率が良くかつ熱容量が大きいため、所定温度に加熱さ
れた熱圧着層から金属製のシリンダに逃げる熱量が大き
くなり、始動初期の温度制御が不安定になりやすい。断
熱層はこの熱圧着層から金属製のシリンダに流れる熱を
抑制し、熱圧着層の素早い昇温と熱安定性を確保する。

【００１１】また、加熱ローラは内部に補助ヒータをも
つものとすることができる。この補助ヒータは従来より
使用されている熱ローラ用のヒータをそのまま使用でき
る。また、熱ローラに送られてくるシートを予備加熱す
るシート加熱装置を合わせもつものとすることができ
る。これにより、トナーの定着がより容易になる。シー
ト加熱装置としては熱ローラを加熱する放電管から放射
される電磁波の一部をシートに照射するようにするのが
よい。具体的には、放電管の背面に設けられ背面に放射
された電磁波の一部をシートに照射する開口をもち、背
面に放射された残りの電磁波を熱ローラに向けて反射す
るリフレクタを使用するのが良い。

【００１２】なお、本発明の熱定着ローラ装置は、紙等
のシートに現像されたトナーを加熱溶融してシートに溶
着させるもので、トナーを使用する複写機、プリンター
等の熱定着ローラ装置として使用できる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 実施例１ 本実施例の熱定着ローラ装置の断面図を図１に示す。こ
の熱定着ローラ装置は、熱ローラ１とこの熱ローラ１に
圧接して配置された加圧ローラ２と表面加熱装置３とか
らなる。熱ローラ１は、アルミニウム合金製のシリンダ
１１とその外周面に積層されたグラファイト微粉末を配
合したシリコンゴム層１２とさらにその外周面に積層さ
れたグラファイト微粉末を含まないシリコンゴム層１３
とシリンダ１１の軸芯に固定された第１補助加熱装置１
４とからなる。

【００１４】加圧ローラ２もほぼ熱ローラ１と同じ構成
を持ち、アルミニウム合金製のシリンダ２１とその外周
面に積層されたグラファイト微粉末を含まないシリコン
ゴム層２２とシリンダ２１の軸芯に固定された第２補助
加熱装置２３とからなる。これら熱ローラ１および加熱
ローラ２は略同じ直径、長さに形成されており、それら
の外周が帯状に当接するように平行に配設されている。
そしてこれら熱ローラ１および加熱ローラ２は、その回
転軸（図示せず）がギヤ等（図示せず）を介して連結さ
れており、駆動手段（図示せず）によって互いに逆方向
（矢印ａ、ｂ方向）に同期して回転する。

【００１５】熱ローラ１および加熱ローラ２の入口側に
は、トナー画像４ａを担持したシート状の複写紙４を案
内する案内板５が設けられている。また、熱ローラ１お
よび加熱ローラ２の出口側には、熱ローラ１および加熱
ローラ２のそれぞれの外周面から複写紙４を分離する分
離爪１５、２４が各々設けられている。表面加熱装置３
は案内板５の上方で熱ローラ１と平行に設けられてお
り、内面が放物線状断面をもつリフレクタとなった側面
開口の長い筒状のハウジング３１とその焦点に配置され
た長い棒状のハロゲンランプ３２とハウジング３１の開
口に固定された長い板状の集光レンズ３３、熱ローラ１
の外周面に近接して設けられた第１温度センサ３６、加
圧ローラ２の外周面に近接して設けられた第２温度セン
サ３７および制御部３８からなる。

【００１６】ハウジング３１の下方には長手方向に巾の
少し広いスリット３１１が形成され、このスリツト３１
１を通って、ハロゲンランブ３２の放射光が案内板５上
を搬送される複写紙４を照射するようになっている。第
１温度センサ３６および第２温度センサ３７は、共に赤
外線センサで、熱ローラ１および加圧ローラ２の外周面
から放出される赤外線を捕らえ、それらの温度を検出
し、検出データを制御部３８に送る。制御部３８は、第
１温度センサ３６および第２温度センサ３７から送られ
てくる検出データに基づき、ハロゲンランブ３２に出力
すべき電圧を計算し、図示しない電源より必要な電圧を
ハロゲンランブ３２に供給する。これによりハロゲンラ
ンブ３２は点灯し、電圧に応じた強さの電磁波を出力す
る。

【００１７】なお、制御部３８は、第１補助加熱装置１
４および第２補助加熱装置２３に供給すべき電気量も算
出し、算出された電気量をそれぞれ第１補助加熱装置１
４および第２補助加熱装置２３に供給し、それぞれ熱ロ
ーラ１および加圧ローラ２を内部より加熱する。ハロゲ
ンランブ３２より放出される電磁波は直接またはハウジ
ング３１の内面で反射され集光レンズ３３に入る。ここ
で幾分集光されて熱ローラ１を照射する。そして熱ロー
ラ１のシリコンゴム層１３を透過し、その下のグラファ
イト微粉末を配合したシリコンゴム層１２に吸収され、
シリコンゴム層１２を加熱する。この熱はシリコンゴム
層１３およびシリンダ１１に伝達される。

【００１８】熱ローラ１および加圧ローラ２が数回回転
する間に熱ローラ１の外周面は熱定着に必要な温度以上
に加熱される。これにより本実施例の定着装置が使用可
能となり、使用に供される。すなわち、案内板５上にト
ナー画像４ａを担持した複写紙４が供給される。そして
案内板５上を通り、その間にハウジング３１のスリット
３１１を通過する電磁波により複写紙が予備加熱されな
がら熱ローラ１および加圧ローラ２の間に送られ、熱ロ
ーラ１および加圧ローラ２に挟持される。そして熱ロー
ラ１および加圧ローラ２間で押圧され、かつ加熱されて
トナー画像４ａを形成するトナーが溶融し、複写紙の表
面に溶着する。そして連続的に熱ローラ１および加圧ロ
ーラ２の反対側に押し出される。これによりトナー画像
４ａは熱定着される。

【００１９】なお、この状態においても熱ローラ１のシ
リンダ１１および加圧ローラ２は使用温度に達してい
ず、第１補助加熱装置１４および第２補助加熱装置２３
は最大出力で稼働している。さらに時間が経過するとシ
リンダ１１および加圧ローラ２も所定温度に近づき、ハ
ロゲンランブ３２の出力も徐々に低くされ、定常状態で
はハロゲンランブ３２は稼働を停止され、第１補助加熱
装置１４および第２補助加熱装置２３により、熱ローラ
１および加圧ローラ２が所定温度に維持される。

【００２０】本実施例の熱定着ローラ装置は、執務時間
中は常に稼働状態にされる、複写機に主として使用され
るもので、複写機のウオーミングアップ時間を極めて短
くすることができる。 実施例２ 本実施例は図２にその断面を示すように、実施例１の熱
定着ローラ装置の熱ローラ１および加圧ローラ２に代え
て、熱ローラ１０および加圧ローラ２０を採用してい
る。その他の構成については実施例１のものと同じであ
る。

【００２１】本実施例の熱ローラ１０は、アルミニウム
合金製のシリンダ１０１と、このシリンダ１０１の外周
面に積層された発泡シリコンゴムで形成された断熱層１
０２と、この断熱層１０２の外周面に積層されたグラフ
ァイト微粉末を配合したシリコンゴム層１０３とさらに
その外周面に積層されたグラファイト微粉末を含まない
シリコンゴム層１０４とをもつ。しかしこのこの熱ロー
ラ１０は実施例１の熱ローラ１がもつ補助加熱装置１４
をもたない。

【００２２】また、本実施例の加圧ローラ２０も実施例
１の加圧ローラ２がもつ補助加熱装置２５をもたない点
が異なり、その他の部分は実施例１の加圧ローラ２の部
分と同じもので形成されている。すなわち、この加圧ロ
ーラ２０は、アルミニウム合金製のシリンダ２０１とそ
の外周面に積層されたグラファイト微粉末を含まないシ
リコンゴム層２０２とからなる。

【００２３】この熱ローラ１０は断熱層１０２を持つこ
とに特色が有り、この断熱層１０２によりグラファイト
微粉末を配合したシリコンゴム層１０３により吸収され
た熱がこのシリコンゴム層１０３よりシリンダ１０１に
伝達されるのを抑制している。このため、シリコンゴム
層１０３およびグラファイト微粉末を含まないシリコン
ゴム層１０４はより早く加熱され所定温度になる。

【００２４】本実施例の熱定着ローラ装置は、パソコン
等のプリンタとして使用されるように設計されているも
ので、印字出力が必要な時のみ表面加熱装置３が起動さ
れ、極短時間に熱ローラ１０のシリコンゴム層１０３お
よびシリコンゴム層１０４からなる熱圧着層のみを所定
温度に加熱し、熱定着を可能とするものである。そして
出力が終わると直ちに表面加熱装置３はオフとされ、通
電が停止される。このため電力の無駄も少なく、使用に
便利な熱定着ローラ装置となつている。

【００２５】

【発明の効果】本発明の熱定着ローラ装置は、表面加熱
装置をもち、この表面加熱装置により熱ローラの表面部
を形成する熱圧着層が短時間に所定温度に加熱され、熱
定着可能となる。このため始動時のウオーミングアップ
時間を極めて短くでき、極短時間の待ち時間で使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の定着装置の断面図である。

【図２】本発明の実施例２の定着装置の断面図である。

【符号の説明】

１…熱ローラ ２…加圧ローラ ３…表
面加熱装置 ４…複写紙 ５…案内板 １０…熱
ローラ １２…グラファイト微粉末を配合したシリコンゴム層 １３…グラファイト微粉末を含まないシリコンゴム層 ３１…ハウジング ３２…ハロゲンランプ ３３…
集光レンズ ３６…第１温度センサ ３７…第２温度センサ ３８…
制御部 ２０…加圧ローラ １０２…断熱層

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像されたトナーが付着したシートを加
   熱する熱ローラと該熱ローラと１対をなし該熱ローラと
   共に該シートを挟持して搬送する加圧ローラと、 該熱ローラの外周面に近接して設けられ、該熱ローラの
   表面を加熱する表面加熱装置と、 を備えていることを特徴とする熱定着ローラ装置。
2. 【請求項２】 前記表面加熱装置は放電管をもち、該放
   電管から放射された電磁波で前記熱ローラを加熱する請
   求項１記載の熱定着ローラ装置。
3. 【請求項３】 前記放電管はハロゲンランプである請求
   項２記載の熱定着ローラ装置。
4. 【請求項４】 前記放電管の背面には該背面に放射され
   た電磁波を前記熱ローラに向けて反射するリフレクタを
   もつ請求項２記載の熱定着ローラ装置。
5. 【請求項５】 前記放電管と前記熱ローラとの間に前記
   放電管から放射された電磁波を集光して該熱ローラに照
   射する集光レンズをもつ請求項２記載の熱定着ローラ装
   置。
6. 【請求項６】 前記熱ローラの表面温度を測定する温度
   センサと、該温度センサから入力された測定温度に基づ
   いて前記表面加熱装置の出力を制御する制御装置とを持
   つ、請求項１記載の熱定着ローラ装置。
7. 【請求項７】 前記温度センサは前記熱ローラから発せ
   られる赤外線を感知する赤外線センサである請求項６記
   載の熱定着ローラ装置。
8. 【請求項８】 前記熱ローラは前記電磁波を吸収する固
   体粒子を含む樹脂製の内層と該内層上に積層された該固
   体粒子を含まない樹脂製の外層とを含む請求項１記載の
   熱定着ローラ装置。
9. 【請求項９】 前記熱ローラは金属製のシリンダと該シ
   リンダ外周面に設けた断熱層と該断熱層上に形成された
   熱圧着層とからなる請求項１記載の熱定着ローラ装置。
10. 【請求項１０】 前記加熱ローラは内部に補助ヒータを
    もつ請求項１記載の熱定着ローラ装置。
11. 【請求項１１】 前記シートを予備加熱するシート加熱
    装置を合わせもつ請求項１記載の熱定着ローラ装置。
12. 【請求項１２】 前記表面加熱装置は前記熱ローラを加
    熱する電磁波を放射する放電管と、該放電管の背面に設
    けられ該背面に放射された電磁波の一部を前記シートに
    照射する開口をもち、該背面に放射された残りの電磁波
    を該熱ローラに向けて反射するリフレクタをもつ請求項
    １記載の熱定着ローラ装置。