JPH10333473A - 加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間安定して電力の供給が行える加熱定着
装置を提供する。 【解決手段】 加熱ローラＡは、基体２、基体２の外側
の離型層１、基体２の内側の絶縁層３及び発熱層４、発
熱層４の内側に圧入される電力供給機構５から構成され
ている。電力供給機構５は受電電極本体７ａ、保持部材
７ｂを有する受電電極７と、受電電極本体７ａの中央で
これと摺接する導電性ブラシ１０ａ、導電性ブラシ１０
ａを弾性的に保持する給電電極本体１０ｂを有する給電
電極１０とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタ、ファクシミリなどに使用される加熱定着
装置に関し、特に、温度分布が均一、省電力化が可能で
ある加熱定着装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真式装置、複写機、ファ
クシミリ等には加熱ローラに加圧ローラを圧接した加熱
定着装置が設けられており、加熱した加熱ローラを回転
させながら、該加熱ローラと加圧ローラとによってトナ
ーが転写された用紙を圧接しつつ加熱し、用紙上のトナ
ーを加熱して融着せしめ、印刷用紙に印字している。ま
た、印字品位を保つためには定着温度内で加熱ローラの
表面温度を一定に維持することが必要である。

【０００３】また、近年では、加熱ローラの不要時には
加熱ローラへの電源を遮断し、必要なときのみ電源を投
入することによって消費電力を低減するように構成した
ものも存在し、このような低消費電力タイプの加熱定着
装置では、電源投入時には加熱ローラ表面が即座に設定
温度に達する必要がある。

【０００４】しかし、連続印刷により表面温度の変動が
大きくなって印字品位に影響を与えないように、熱容量
が大きい肉厚が１．５〜３ミリメートル程度のアルミニ
ウム製ローラを用い、かつ、加熱ローラ及び加圧ローラ
から離れた位置にハロゲンランプによるヒータ等を用い
て加熱ローラを加熱する構成の場合、電源を投入した
後、設定温度に達するまでに長い待ち時間を要する問題
があり、即座に印刷可能状態に設定するために、常に一
定の定着温度に維持し得るように加熱定着装置に電力を
供給しており、上述した低消費電力タイプの加熱定着装
置を構成することが困難であるという問題点があった。

【０００５】すなわち、印字品位を高めるべく表面温度
の変動を抑圧するためには、熱容量の大きい加熱ローラ
を用いる必要があるが、このような熱容量の大きい加熱
ローラは、電源投入時に即座に設定温度に達しにくいと
いう相反する条件があった。このように加熱ローラの加
熱温度の立ち上がりを改善する方法として、特開平６−
３３２３３３号公報に開示されたように、直接加熱方法
による加熱ローラがあり、これはアルミニウム製のロー
ラを用いることなく、短時間で設定温度に達するように
して印字待ち時間を短くすると共に、消費電力を低減し
たものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の加熱定着装置に用いられる加熱ローラは、発熱
層が基体外面にあるため、万が一異常昇温し発火した場
合、発熱層と印刷用紙とが直接接しているため、印加炎
上するおそれが従来の定着ローラと比較して高く、また
異常昇温でない場合であっても、長期使用により離型層
が摩耗・剥離し、発熱層が露出して接触不良による花火
が発生し、用紙及び周囲の部分に飛散する可能性が高
い。

【０００７】また、ローラの表面の良好な面粗さを得る
のが困難であると共に、発熱層の上にフッ素樹脂等の離
型層を設ける必要があり、発熱層とフッ素樹脂の密着性
が悪いため、長期の耐久性を保つことが困難であるとい
う問題点があった。さらに、電力を供給する導電性電極
部材が加熱ローラ表面の通紙部の近傍に存在するため、
トナー、紙粉等の異物付着による摺動部の摩耗、接触不
良による安全性の問題点もあった。

【０００８】そこで、本出願人は発熱層を基体の内面に
設ける技術を既に提案している。しかし、発熱層に電力
を供給するための電力供給機構の信頼性において改善の
余地が残されている。本発明は、長期間安定して電力の
供給が行える加熱定着装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、回転駆動される加熱ローラ
と、この加熱ローラに所定圧力を以て圧接された回転自
在な加圧ローラとを備え、この回転する２つのローラの
間にトナーを転写された印刷用紙を挿通し、トナーを加
熱溶融して印刷用紙上に融着するようにした加熱定着装
置において、加熱ローラは、薄肉、低熱容量の中空円筒
状基体を中心とし、この基体の外面に設けた離型層、こ
の基体の内面に設けた絶縁層、さらにこの絶縁層の内面
に設けた発熱層、基体の端部から発熱層の内側に圧入さ
れ、発熱層に外部から電力を供給するための電力供給手
段を備えたことを特徴とする。

【００１０】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の発明において、前記電力供給手段は、加熱ローラの発
熱層の両端部に固定された円盤形状の受電電極と、この
受電電極の中心に摺動面を形成する導電性ブラシを板状
導電性部材によって弾性支持する給電電極とを備えてい
ることを特徴とする。

【００１１】また請求項３記載の発明は、請求項２記載
の発明において、前記受電電極は、給電電極を構成する
導電性ブラシと摺動面を形成する円盤状導電性部材と、
片端にフランジ部を設けた円筒状絶縁性部材から構成さ
れ、円筒状絶縁性部材を基体に固定することを特徴とす
る。

【００１２】また請求項４記載の発明は、請求項３記載
の発明において、前記受電電極の円盤状導電性部材に導
電性ブラシの面積より狭い面積の台形摺動部を形成した
ことを特徴とする。

【００１３】また請求項５記載の発明は、請求項３記載
の発明において、前記円筒状絶縁性部材及び基体に切り
欠き部を対称に設け、この切り欠き部に止め金を介在さ
せることで円筒状絶縁性部材を基体に固定することを特
徴とする。

【００１４】また請求項６記載の発明は、請求項３記載
の発明において、前記円筒状絶縁性部材の外周面に弾性
を有する係合突起を設け、一方、基体の壁面にはこの係
合突起と係合する係合溝部を設け、両者を係合すること
で円筒状絶縁性部材を基体に固定することを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら説明する。図１は加熱ローラの構成
を示す要部縦断正面図である。本発明に係る加熱定着装
置に用いる加熱ローラＡは、離型層１、中空円筒状基体
２、絶縁層３、発熱層４、電力供給機構５とから構成さ
れている。前記中空円筒状基体２は、例えば０．４ｍｍ
程度の厚さの中空円筒状のアルミニウムからなり、該ア
ルミニウム基体の外面には、基体２を覆う厚み５〜３０
μｍのフッ素樹脂離型層１が設けられている。また、基
体２の内面には、絶縁層３と、電気抵抗体としての発熱
層４とが積層され、さらに電力供給機構５が発熱層４の
内側かつ表面に圧入されている。

【００１６】前記絶縁層３はイミド樹脂を用いており、
発熱層４は、２０〜５０μｍの厚みを有し、５〜１０ｍ
ｍの均一な幅に切断された帯状のニクロムＳＵＳ３０
４，ＳＵＳ４３０、好ましくは鉄クロム合金を、絶縁層
３の内側に０．５ｍｍの隙間を設けて螺旋状に形成して
ある。発熱層４は、シートの幅を変化させることにより
電気抵抗を変え、加熱ローラＡの発熱量を増減すること
ができる。

【００１７】図２は加熱ローラを構成する基体に止め輪
が係合されている状態を示す加熱ローラの縦断側面図で
ある。止め輪６が基体２に２カ所で係止されているが、
止め輪６の機能については後述する。

【００１８】図３は電力供給機構の構成を示す加熱ロー
ラの縦断正面図である。また図４は電力供給機構を透視
して示す加熱ローラの上面図である。電力供給機構５
は、ニッケルメッキを施したアルミニウム製円盤状の受
電電極本体７ａと、受電電極本体７ａを支持し、かつ基
体２の内面の発熱層４（図３では省略してある）に固定
され、片端がフランジ形状を形成する、例えば熱ポリイ
ミド樹脂のような絶縁性材料からなる保持部材７ｂとか
らなる受電電極７を備える。受電電極本体７ａと保持部
材７ｂは、止めねじ９によって複数カ所固定されて、一
体化した構造となっている。

【００１９】また、保持部材７ｂと基体２にはそれぞれ
２カ所の対称位置に切り欠きが形成してあり、この切り
欠きに止め輪６を係止することで、両者を固定してい
る。電力供給機構５は、上記受電電極７の他、給電電極
１０を備える。この給電電極１０は、受電電極本体７ａ
の中心位置に設けられ、受電電極本体７ａと摺動する導
電性ブラシ１０ａと、この導電性ブラシ１０ａを保持す
る板状の給電電極本体１０ｂとから構成されている。導
電性ブラシ１０ａは、所定圧力で受電電極本体７ａに当
接されている。給電電極本体１０ｂは、止めねじ８によ
り電源接続端子１２に電気的に固定されている。

【００２０】このような電力供給機構５により、給電電
極１０から受電電極７に電力を供給し、かつ、受電電極
７から発熱層４（図１参照）に電力を印加することがで
きる。受電電極本体７ａの中央部には、導電性ブラシ１
０ａの面積より狭い面積の台形摺動部７ｃが形成されて
いる。この構成によれば、長期間にわたる使用によって
導電性ブラシが摩耗したとしても、接触不良が発生する
のを防止することが可能になる。

【００２１】図５は保持部材をスナップフィットにより
基体に係止する機構を示す加熱ローラの縦断正面図、図
６は同、加熱ローラの上面図である。受電電極７を構成
する保持部材７ｂの外周部に弾性を有する突起７ｄが形
成されており、この突起７ｄが基体２に形成した係合溝
２ａに、いわゆるスナップフィットによって係止される
ことで、保持部材７ｂ、ひいては受電電極７を基体２に
簡単に固定することができる。突起７ｄ及びこれと係合
する係合溝２ａの数は任意に選ぶことができる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係る加熱定着装置
は、熱容量の小さい中空円筒状基体の内面に発熱層が形
成されているので、加熱ローラの全面を均一かつ短時間
で設定温度まで昇温することができ、印刷待ち時間を短
縮し、消費電力を低減できる。また、発熱層及び電力供
給手段を加熱ローラの内部に位置させたので、過熱、接
触不良による火花の発生などが生じた場合でも、印刷用
紙や周辺部材に引火するなどのおそれがなくなる。ま
た、離型層が中空円筒状基体の外面に直接積層されてい
るので、剥離や摩耗に対して強く、長期間にわたって安
全に使用することができる。さらに、中空円筒状基体の
内部に電気絶縁層と発熱層とを積層配置したので、加熱
ローラ全体の比強度と比弾性率を高めることができ、加
熱ローラの強度低下を防止することができる。このた
め、加熱ローラを薄肉化することが可能となる。

【００２３】請求項２記載の発明に係る加熱定着装置
は、電極同士の摺動面を加熱ローラの回転中心に位置さ
せるようにしたので、導電性ブラシとこれに摺接する受
電電極との相対速度を小さくすることができ、摺動部の
摩耗を最小に抑えることができる。また、導電性ブラシ
に弾性を持たせたので、長期間にわたる使用によって摺
動面が摩耗した場合でも、接触不良を起こすようなこと
が無くなる。さらに、受電電極の形状を円盤形状とし、
円盤形状の受電電極を加熱ローラ内部の発熱層両端部に
固設したので、受電電極が加熱ローラの補強効果を果た
し、撓みや捻じれに対して強度が向上する。このため、
より薄い中空円筒状基体を用いることができ、加熱ロー
ラをより薄肉化することができる。

【００２４】請求項３，５，６記載の発明に係る加熱定
着装置は、受電電極を構成する円筒状絶縁性部材を基体
に固定することで、長期間にわたる使用によっても受電
電極が発熱層から外れるのを防止することができ、電極
の信頼性を高めることが可能になる。特にスナップフィ
ット方式の場合は、電極部の組立が容易になると共に電
極を固設する部材が不要になるという効果がある。

【００２５】請求項４記載の発明に係る加熱定着装置
は、長期間にわたる使用によって導電性ブラシが摩耗し
たとしても、接触不良が発生するのを防止することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱ローラの構成を示す要部縦断正面図であ
る。

【図２】加熱ローラを構成する基体に止め輪が係合され
ている状態を示す加熱ローラの縦断側面図である。

【図３】電力供給機構の構成を示す加熱ローラの縦断正
面図である。

【図４】電力供給機構を透視して示す加熱ローラの上面
図である。

【図５】保持部材をスナップフィットにより基体に係止
する機構を示す加熱ローラの縦断正面図である。

【図６】同、加熱ローラの上面図である。

【符号の説明】

１ 離型層 ２ 中空円筒状基体 ３ 絶縁層 ４ 発熱層 ５ 電力供給機構 ７ 受電電極 ７ａ 受電電極本体 ７ｂ 保持部材 ７ｃ 台形摺動部 １０ 給電電極 １０ａ 導電性ブラシ １０ｂ 給電電極本体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される加熱ローラと、この加熱
   ローラに所定圧力を以て圧接された回転自在な加圧ロー
   ラとを備え、この回転する２つのローラの間にトナーを
   転写された印刷用紙を挿通し、トナーを加熱溶融して印
   刷用紙上に融着するようにした加熱定着装置において、 加熱ローラは、薄肉、低熱容量の中空円筒状基体を中心
   とし、この基体の外面に設けた離型層、この基体の内面
   に設けた絶縁層、さらにこの絶縁層の内面に設けた発熱
   層、基体の端部から発熱層の内側に圧入され、発熱層に
   外部から電力を供給するための電力供給手段を備えたこ
   とを特徴とする加熱定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の加熱定着装置において、 前記電力供給手段は、加熱ローラの発熱層の両端部に固
   定された円盤形状の受電電極と、この受電電極の中心に
   摺動面を形成する導電性ブラシを板状導電性部材によっ
   て弾性支持する給電電極とを備えていることを特徴とす
   る加熱定着装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の加熱定着装置において、 前記受電電極は、給電電極を構成する導電性ブラシと摺
   動面を形成する円盤状導電性部材と、片端にフランジ部
   を設けた円筒状絶縁性部材から構成され、円筒状絶縁性
   部材を基体に固定することを特徴とする加熱定着装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の加熱定着装置において、 前記受電電極の円盤状導電性部材に導電性ブラシの面積
   より狭い面積の台形摺動部を形成したことを特徴とする
   加熱定着装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の加熱定着装置において、 前記円筒状絶縁性部材及び基体に切り欠き部を対称に設
   け、この切り欠き部に止め金を介在させることで円筒状
   絶縁性部材を基体に固定することを特徴とする加熱定着
   装置。
6. 【請求項６】 請求項３記載の加熱定着装置において、 前記円筒状絶縁性部材の外周面に弾性を有する係合突起
   を設け、一方、基体の壁面にはこの係合突起と係合する
   係合溝部を設け、両者を係合することで円筒状絶縁性部
   材を基体に固定することを特徴とする加熱定着装置。