JPH0962131A

JPH0962131A - 定着装置

Info

Publication number: JPH0962131A
Application number: JP21626095A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Tsuda; 茂雄津田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、定着ロール及び加熱手段を小さく
するとともに、ヒ−トアップ時間を短くすることを目的
とするものである。【解決手段】定着ロール２４の円筒４の外周に間隙を
介して耐熱弾性体層２１を設け、上記の間隙に良熱伝導
性の流動体２２、例えばシリコンオイルとカーボングラ
ファイトの微粉末との混合物を封入した。

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、例えば電子写真
プロセスを利用した記録装置などに使用される定着装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は例えば特公平３−１４３５２号公
報に示された従来の電子写真プロセスを利用した記録装
置に組み込まれた定着装置の要部断面図である。図にお
いて、定着装置は、定着ロール１、加圧ロール２及び供
給ロール３の３本のロールを有している。定着ロール１
は、円筒（芯金）４と、シリコンゴムからなる耐熱弾性
体層５とを有し、図示しない駆動源により矢印Ａ方向へ
回転される。耐熱弾性体層５の厚みは、十分な弾性効果
を得るため約１ｍｍ以上に設定されている。円筒４内に
は、定着ロール１を加熱するための加熱手段であるハロ
ゲンランプ６が配設されている。

【０００３】加圧ロール２は、円筒７とこの円筒７に被
覆された耐熱弾性体層８とを有し、定着ロール１の回転
に伴って矢印Ｂ方向へ回転される。また、加圧ロール２
は、図示しない押圧機構により定着ロール１に対して押
し付けられ、これにより適当なニップ幅が形成されてい
る。供給ロール３は、加圧ロール２の用紙搬入側に配設
され、図示されない押圧機構により加圧ロール２に押し
付けられて、適当なニップ幅が形成されている。

【０００４】また、図９は図８の供給ロールを一部切り
欠いて示す斜視図、図１０は図８の供給ロールの長さ方
向断面図である。供給ロール３は、複数の小さな透孔９
ａを有する円筒９と、この円筒９に被覆されオイル制御
層を形成する耐熱性フェルト１０と、この耐熱性フェル
ト１０に被覆されている多孔質シート１１と、両軸端部
を閉じる蓋体１２とを有している。また、蓋体１２の外
側中央部には、供給ロール３の回転軸となる突起部１２
ａが設けられている。

【０００５】円筒９の内部には、シリコンオイルからな
る離型剤Ｓが入れられている。また、図１０に示すよう
に、円筒９の透孔９ａの開設率、及び耐熱性フェルト１
０と多孔質シート１１とにより構成されるオイル制御層
の気孔率により、離型剤Ｓの塗布量が供給過多の状態に
設定されている。さらに、供給ロール３は、定着ロール
１及び加圧ロール２よりも遅い速度で回転される。

【０００６】次に、定着動作について説明する。図８に
示すように、未定着のトナー像１３が形成された用紙１
４を搬送して定着ロール１及び加圧ロール２間に挿通さ
せると、定着ロール１からの伝熱でトナー像１３のトナ
ーが溶融して用紙１４上に定着する。このとき、定着ロ
ール１の耐熱弾性体層５の表面には、加圧ロール２を介
して供給ロール３からの離型剤Ｓが供給され塗布される
ため、用紙１４上の未定着のトナー像１３が耐熱弾性体
層５の表面に付着することがなく、トナーオフセット現
象が防止される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来の定着装置においては、熱伝導性が金属に比べて
低いシリコンゴムからなる耐熱弾性体層５が定着ロール
１の表面に約１ｍｍ以上の厚みで設けられているため、
トナー像１３が定着されると、耐熱弾性体層５の用紙１
４との接触箇所の温度は低下する。しかし、定着箇所以
外からの熱の供給が少なく、耐熱弾性体層５の直近の円
筒４からの熱供給によるため、円筒４の熱容量を大きく
することが必要となる。即ち、定着ロール１の表面温度
が規定温度まで上昇するためには一定の時間が必要とな
り、次に定着する一回転までに耐熱弾性体層５の表面温
度が規定温度に復帰するように、定着ロール１の径を大
きくしていた。以上のことから、定着ロール１の径が大
きくなり、また熱容量を増すために体積を大きくする必
要もあり、これに伴いハロゲンランプ６の電力が大きく
なり、さらに起動時に規定温度までヒ−トアップさせる
時間が長くなるなどの問題点があった。

【０００８】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、定着ロール及
び加熱手段を小さくするとともに、ヒ−トアップ時間を
短くすることができ、定着されたトナー像の印画品質を
良好にすることができる定着装置を得ることを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る定
着装置は、互いに圧接しながら回転する定着ロールと加
圧ロールとの間に、未定着のトナー像が形成された用紙
を挿通させてトナー像の定着を行う定着装置おいて、定
着ロール及び加圧ロールの少なくともいずれか一方は、
良熱伝導性の円筒と、この円筒を加熱する加熱手段と、
円筒の外周に所定の間隙を介して同心に設けられている
耐熱弾性体層と、間隙に封入されている良熱伝導性の流
動体とを有しているものである。

【００１０】請求項２の発明に係る定着装置は、流動体
として、シリコンオイルとカーボングラファイトの微粉
末との混合物を用いたものである。

【００１１】請求項３の発明に係る定着装置は、流動体
として、シリコンオイルとアルミニウムの微粉末との混
合物を用いたものである。

【００１２】請求項４の発明に係る定着装置は、流動体
として、定着動作時の温度で溶融状態の低温度溶融金属
を用いたものである。

【００１３】請求項５の発明に係る定着装置は、円筒と
耐熱弾性体層との間の間隙に発泡樹脂弾性体を介在さ
せ、この発泡樹脂弾性体に流動体を保持させたものであ
る。

【００１４】請求項６の発明に係る定着装置は、耐熱弾
性体層として、フッ素樹脂を用いたものである。

【００１５】請求項７の発明に係る定着装置は、第１層
とその外側に設けられた第２層とを有するフッ素樹脂の
耐熱弾性体層を用い、第２層を多孔質フッ素樹脂膜とし
たものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による定
着装置の要部断面図、図２は図１の定着ロールの断面図
であり、図８〜図１０と同一又は相当部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。

【００１７】図において、アルミニウムからなる円筒４
は、薄いシリコン樹脂からなる耐熱弾性体層２１により
囲繞されている。耐熱弾性体層２１は、円筒４との間に
所定の間隙を介して円筒４と同心に配置されている。円
筒４と耐熱弾性体層２１との間に間隙には、良熱伝導性
の流動体２２が封入されている。この流動体２２は、シ
リコンオイルと熱伝導性の良い微粉末（例えばカーボン
グラファイトの微粉末）との混合物により構成されてい
る。

【００１８】円筒４の両軸端部には、流動体２２が漏れ
ないようにシ−ルするパッキングリング２３が設けられ
ている。また、流動体２２は、加圧ロール２からの押圧
による耐熱弾性体層２１の変形に対して、ある程度弾性
変形するように構成されている。円筒４の内部には、加
熱手段としてのハロゲンランプ６が配設されている。こ
の例における定着ロール２４は、円筒４，ハロゲンラン
プ６，耐熱弾性体層２１，流動体２２，パッキングリン
グ２３を有している。

【００１９】次に、定着動作について説明する。図１に
示すように、未定着のトナー像１３を有する用紙１４を
搬送して定着ロール２４及び加圧ロール２間に挿通さ
せ、定着ロール２４からの伝熱でトナーを溶融させて用
紙１４に定着させる。このとき、定着ロール２４の表面
には、加圧ロール２を介して供給ロール３から離型剤で
あるシリコンオイルが供給されるため、用紙１４上の未
定着トナー８が定着ロール２４表面に付着することはな
く、トナーオフセット現象が防止される。

【００２０】定着ロール２４は、アルミニウムからなる
円筒４と薄いシリコン樹脂の耐熱弾性体層２１とを有
し、両者の間の間隙に熱伝導性の良い流動体２２が封入
されているので、適度の弾性を持ち、また定着部分への
熱供給が流動体２２を介して行われるので、温度低下が
少ない。このため、定着ロール２４の一回転で復帰させ
なければならない温度幅が小さく、定着ロール２４及び
ハロゲンランプ６を小形化することができるとともに、
ヒートアップ時間を短縮することができる。また、定着
に必要な温度が確保され、トナー像１３に定着ロール２
４が十分密着するため、トナー像１３が均一に溶融さ
れ、定着後の用紙１４上のトナー像１３の光沢が良い。

【００２１】なお、用紙１４は紙でなく透明のＯＨＰシ
ート等であってもよく、ＯＨＰシートにこの発明を適用
した場合、画像の透過性が良くなる。また、上記実施の
形態１では加熱手段としてハロゲンランプ６を示した
が、これに限定されるものではない。さらに、上記実施
の形態１では定着ロール２４にハロゲンランプ６を設け
たが、加圧ロール２又は両方のロール２，２４に設けて
もよく、これに伴って耐熱弾性体層２１や流動体２２を
加圧ロール２に設けてもよい。

【００２２】実施の形態２．さらにまた、流動体２２に
混入する良熱伝導性の微粉末をアルミニウムの微粉末と
すれば、カーボングラファイトの場合よりも熱伝導性が
優れているので、定着ロール２４の加熱手段の電力消費
をより小さくできる。なお、シリコンオイルへの混入物
としてカーボングラファイトやアルミニウムの微粉末を
選定したのは、入手が容易であるとともに、それらの比
重がさほど大きくなく、シリコンオイル内での偏在が少
ないためである。

【００２３】実施の形態３．次に、この発明の実施の形
態３について説明する。この実施の形態３は、図１及び
図２と同様の構成で、流動体２２として低温溶融金属、
例えば低温はんだ合金を用いたものである。

【００２４】次に、動作について説明する。停電時を含
め定着装置が停止しているときは、定着ロール２４の回
転が停止しており、低温はんだ合金からなる流動体２２
は固体の状態である。この状態から、記録装置の電源を
ＯＮにすると、ハロゲンランプ６により定着ロール２４
が規定温度まで加熱されていく。このとき、定着ロール
２４が例えば１００℃付近になると流動体２２が液状と
なる。

【００２５】この後、定着ロール２４の表面が定着可能
な規定温度の１６０℃以上になると、ハロゲンランプ６
の加熱は停止される。また、定着ロール２４の表面が１
６０℃未満になるとハロゲンランプ６は再度加熱され
る。このような制御により、定着ロール２４の表面は常
に１６０℃付近に保たれ、流動体２２の流動性が維持さ
れる。

【００２６】従って、定着動作を開始してトナー像１３
の形成された用紙１４が定着ロール２４を通過する際に
は、流動体２２が液化しているので、上記実施の形態
１，２と比べても熱伝導性はさらに良く、この結果、定
着されたトナー像１３の印画品質も一層向上する。

【００２７】実施の形態４．図３はこの発明の実施の形
態４による定着ロールの断面図、図４は図３のＩＶ−Ｉ
Ｖ線断面図である。図において、円筒４の外周と耐熱弾
性体層１０との間の間隙には、発泡樹脂弾性体（スポン
ジ状の弾性体）２５が介在されている。この発泡樹脂弾
性体２５が持つ無数の孔には、シリコンオイルと熱伝導
性の良い微粉末との混合物又は低温はんだ合金等の流動
体２２が保持されている。他の構成は、上記実施の形態
１と同様である。

【００２８】ここで、上記実施の形態１〜３において
は、図５及び図６に示すように、流動体１１の自重によ
り定着ロール２４の中央部が寸法Ｄだけ垂れ下がり、中
央に比べ印画面の両端付近のニップ幅が小さくなり、印
画面の両端付近の定着が充分になされない可能性があ
る。また、定着ロール２４の回転速度が高速になると、
耐熱弾性体層２１の加圧ロール２との接触部付近に皺が
生じ、定着ロール２４と加圧ロール２との接触が不安定
となる可能性がある。

【００２９】これに対し、この実施の形態４では円筒４
と耐熱弾性体層２１との間に発泡樹脂弾性体２５を介在
させ、この発泡樹脂弾性体２５に流動体２２を保持させ
たので、流動体２２による定着ロール２４の中央部の垂
れ下がりを緩和し、印画面の定着を均一に近付けること
ができるとともに、耐熱弾性体層２１に皺が発生するの
を防止して、定着ロール２４と加圧ロール２との接触を
安定させることができる。

【００３０】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５による定着ロールを一部切り欠いて示す斜視図であ
る。図において、耐熱弾性体層２８は、フッ素樹脂から
なり、内側の第１層２６と、その外側に重ねられた第２
層２７とを有している。これらのうち、第２層は、多孔
質フッ素樹脂膜により構成されている。他の構成は、上
記実施の形態４と同様である。

【００３１】ここで、上記実施の形態４の耐熱弾性体層
２１はシリコン樹脂で構成されているため、用紙１４の
通過時の耐摩耗性がやや劣る。これに対し、耐熱弾性体
層２８をフッ素樹脂で構成することにより、シリコン樹
脂の耐熱弾性体層２１に比べて約３倍の寿命を得ること
ができる。

【００３２】また、このフッ素樹脂の耐熱弾性体層２８
は、シリコンオイルが付着しにくいため、定着ロール２
４を高速に回転すると、トナー像１３のオフセット現象
が発生する可能性がある。これに対し、供給ロール３
（図１）のシリコンオイルＳとして、フッ素樹脂と付着
し易い高フッ素含量のフルオロシリコンオイルを使用す
れば、定着ロール２４の表面のシリコンオイルの付着量
を確保でき、定着ロール２４が高速回転する場合におい
ても、トナー像１３のオフセット現象の発生をより確実
に防止できる。

【００３３】また、表面に位置する第２層２７を多孔質
フッ素樹脂膜としたので、シリコンオイルが染み込み易
く、シリコンオイルの付着量を確保することができ、こ
れにより定着ロール２４が高速回転する場合におけるト
ナー像１３のオフセット現象をより確実に防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による定着装置の要
部断面図である。

【図２】図１の定着ロールの断面図である。

【図３】この発明の実施の形態４による定着ロールの
断面図である。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】図２の定着ロールの中央部が垂れ下がった状
態を示す断面図である。

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。

【図７】この発明の実施の形態５による定着ロールを
一部切り欠いて示す斜視図である。

【図８】従来の電子写真プロセスを利用した記録装置
に組み込まれた定着装置の要部断面図である。

【図９】図８の供給ロールを一部切り欠いて示す斜視
図である。

【図１０】図８の供給ロールの長さ方向断面図であ
る。

【符号の説明】

２加圧ロール、４円筒、６ハロゲンランプ（加熱
手段）、１３トナー像、１４用紙、２１耐熱弾性
体層、２２流動体、２４定着ロール、２５発泡樹脂
弾性体、２６第１層、２７第２層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに圧接しながら回転する定着ロール
と加圧ロールとの間に、未定着のトナー像が形成された
用紙を挿通させて上記トナー像の定着を行う定着装置お
いて、上記定着ロール及び上記加圧ロールの少なくとも
いずれか一方は、良熱伝導性の円筒と、この円筒を加熱
する加熱手段と、上記円筒の外周に所定の間隙を介して
同心に設けられている耐熱弾性体層と、上記間隙に封入
されている良熱伝導性の流動体とを有していることを特
徴とする定着装置。
【請求項２】流動体は、シリコンオイルとカーボング
ラファイトの微粉末との混合物であることを特徴とする
請求項１記載の定着装置。
【請求項３】流動体は、シリコンオイルとアルミニウ
ムの微粉末との混合物であることを特徴とする請求項１
記載の定着装置。
【請求項４】流動体は、定着動作時の温度で溶融状態
の低温度溶融金属であることを特徴とする請求項１記載
の定着装置。
【請求項５】円筒と耐熱弾性体層との間の間隙に発泡
樹脂弾性体が介在されており、この発泡樹脂弾性体に流
動体が保持されていることを特徴とする請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】耐熱弾性体層は、フッ素樹脂であること
を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載
の定着装置。
【請求項７】フッ素樹脂の耐熱弾性体層は第１層とそ
の外側に設けられた第２層とを有しており、上記第２層
は多孔質フッ素樹脂膜であることを特徴とする請求項６
記載の定着装置。