JPH1173053A

JPH1173053A - 定着装置

Info

Publication number: JPH1173053A
Application number: JP22983297A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Echigo; 勝博越後; Jun Yura; 純由良; Yasuhiko Taguchi; 泰彦田口; Takashi Fujita; 貴史藤田; Hidenori Machida; 秀則町田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】抵抗発熱体への安定した給電が確保することが
できる定着装置を提供することである。【解決手段】定着ローラ１０が、中空円筒状に形成され
た金属基体１１と、その金属基体１１の内周面に電気絶
縁層１２を介して積層された抵抗発熱体層１３とを有
し、その抵抗発熱体への給電手段として、抵抗発熱体層
１３に接触して導通する受電電極部材３０と、該受電電
極部材３０に加圧接触させる給電電極ブラシ５０とを備
え、受電電極部材３０と給電電極ブラシ５０は互いの接
触面において一方の電極部材に尖端が金属基体１１の軸
線Ｌと一致するテーパー状の凸部３２が形成され、他方
の電極部材に凸部３２と近似するテーパー状の凹部５４
が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のプ
リンタ、複写機、ファクシミリ等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】一般に、電子写真方式の複写機、プリン
タ、ファクシミリ等では、定着ローラに加圧ローラを圧
接した定着装置が多々用いられている。この種の定着装
置は、加熱した定着ローラを回転させながら、この回転
する定着ローラと加圧ローラとでトナー像が転写された
用紙を挾持搬送させ、その際トナー像を加熱溶融して用
紙上に融着させるものである。

【０００３】近年の環境規制、環境保護意識の高まりか
ら、各種電子写真装置は不使用時において定着ヒータへ
の通電を遮断し必要な時のみ通電することにより、消費
電力を低減することが行われている。

【０００４】このような省エネルギー型の電子写真装置
では、プリント時に定着ローラの表面温度が即座にプリ
ント可能な設定温度まで達するようにすることが要求さ
れている。この要求を満たすための１つの手段として、
定着ローラの内面もしくは外面に発熱層を有する直接加
熱方式の表面発熱定着ローラを用いた定着装置が提案さ
れている。

【０００５】直接加熱方式の定着ローラを用いた定着装
置とは、抵抗発熱体による熱伝導で定着ローラを直接加
熱するものであり、ハロゲンランプによる輻射加熱方式
の定着装置と比較して約２０〜３０％の立上り時間の短
縮が可能である。しかも、ハロゲンランプによる輻射加
熱方式のような電源をＯＮにした際の突入電流が発生し
ないことも表面発熱型定着ローラを用いた定着装置の大
きな特徴である。

【０００６】ところで、直接加熱方式の表面発熱型定着
ローラの場合、ローラとともに回転する熱源である抵抗
発熱体への給電方法が一つの課題である。回転体側にあ
る抵抗発熱体への給電方法として、給電電極である導電
ブラシを抵抗発熱体の端部に直接当接させて給電するこ
とが提案されている。しかし、この給電方法では抵抗発
熱体端部の周速が速くなってしまうために、電極の摩耗
が発生し、耐久性が著しく低下するとともに、回転によ
るジャンピングが起り、ノイズの発生につながるという
不具合があった。

【０００７】かかる不具合を軽減できるものとして、特
開平６−２５０５４９号公報には定着ローラのほぼ回転
中心に凸部を設け、この凸部に板バネ状の給電電極を当
接させた定着装置が開示されている。また、特開平７−
１４０８２２号公報には定着ローラの端部に設けた電極
と導通状態の電極板を装着し、この電極板を金属ボール
を介して給電用端子に接続することが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２５０５４９号公報及び特開平７−１４０８２２号
公報に記載された定着装置では、給電部分の接触面積が
十分に確保できないために、なんらかの原因で接触不良
を起こすことがあった。そして、接触不良になった場
合、火花が発生する可能性が大きくなる。一般に、定着
装置に使用される電力は２０〜３０ｃｐｍクラスの複写
機で約８００Ｗであり、電源が１００Ｖとして電流では
８Ａになり、上記した接触不良になった場合に火花が発
生してしまい、それが原因でノイズの発生やＣＰＵの誤
作動を招く恐れがあった。

【０００９】本発明は、上記した従来の問題を解消し、
抵抗発熱体への安定した給電が確保することができる定
着装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回転される定着ローラと、該定着ローラに
所定圧力をもって当接される加圧ローラとを備え、この
２つのローラ間にトナー像が転写された転写材を挿通す
ることにより、トナー像を加熱溶融して転写材上に融着
する定着装置において、前記定着ローラが、中空円筒状
に形成された金属基体と、該金属基体の内周面に電気絶
縁層を介して積層され、電圧が印加される抵抗発熱体層
とを有し、該抵抗発熱体への給電手段として、前記抵抗
発熱体層に接触して導通する受電電極部材と、該受電電
極部材に加圧接触させる給電電極部材とを備え、前記受
電電極部材と給電電極部材は互いの接触面において一方
の電極部材に尖端が前記金属基体の軸線と一致するテー
パー状の凸部が形成され、他方の電極部材に該凸部と近
似するテーパー状の凹部が形成されていることを特徴と
している。

【００１１】なお、本発明は前記一方の電極部材に形成
されたテーパー状の凸部のテーパー角度をθ１とし、前
記他方の電極部材に形成されたテーパー状の凹部のテー
パー角度をθ２としたとき、θ１≦θ２の関係にある
と、効果的である。

【００１２】さらに、本発明は前記テーパー状の凹部を
有する電極部材に、テーパー中心に対して放射状に延び
るスリットと、テーパー中心に穴とが形成されている
と、効果的である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。図１は、本発明に係る定着装置
の一構成例を示す側面断面図である。

【００１４】図１において、定着ローラ１０に加圧ロー
ラ２０が図示していないスプリングによって一定の加圧
力で押し当てられている。定着ローラ１０の両端は、断
熱ブッシュ４１、ベアリング４２を介して側板４０に支
持されており、さらに定着ローラ１０の一端には歯車４
３が設けられ、歯車４３が図示していない駆動源と噛み
合って定着ローラ１０が回転駆動される。定着ローラ１
０は、アルミもしくは鉄の薄肉パイプ状の金属基体１１
を有しており、金属基体１１の肉厚は０．３〜２．０ｍ
ｍ程度である。この金属基体１１の外面には、図２に示
すように、表面離型層１４が形成され、また金属基体１
１の内面には、電気絶縁層１２と抵抗発熱体層１３とが
積層されている。抵抗発熱体層１３の両端部には、図３
に示すように、通電を行うための受電電極部材３０が設
けられ、受電電極部材３０には板バネ５１によって給電
電極部材としての給電電極ブラシ５０が一定の荷重で押
し当てられている。

【００１５】定着ローラ１０には、温度センサ６０が当
接され、該温度センサ６０より検出された信号は入力回
路６１を経てＣＰＵ６３に取り込まれ、ＣＰＵ６３は検
出した定着ローラ温度を基にドライバ６２を介して抵抗
発熱体層１３への通電を制御するよう構成されている。

【００１６】次に、抵抗発熱体層１３等の積層方法につ
いて説明する。アルミパイプの外周にテフロン（商品
名）樹脂を成形して構成されたマンドレル（図示せず）
の外周に、パターン状の抵抗発熱体層１３を巻き付け、
その上にシート状の電気絶縁層１２を重ねて巻き付け
る。さらに、その上に接着層を重ねて、それを一体で金
属基体１１の内部に挿入し、両端を位置合わせた後に高
温炉に入れて焼成することで金属基体１１の内部に抵抗
発熱体層１３が貼付られる。この抵抗発熱体層１３は、
ステンレス箔あるいは鉄−クロム合金などを材料として
構成されており、また電気絶縁層１２としてはポリイミ
ドフィルムやアラミドペーパー、マイカシートなどが用
いられている。なお、抵抗発熱体層１３のパターン形状
としては、図９（ａ）に示すような長手方向に直線状に
折り返して配置して発熱パターン、図９（ｂ）に示すよ
うな何ヶ所かに分割したパターン、図９（ｃ）に示すよ
うな円周方向に折り返して配置して発熱パターン等であ
り、何れの形状のでも同様の効果が得られる。勿論、抵
抗発熱体層１３のパターン形状は図９に示すものだけに
限定されるものではない。

【００１７】受電電極部材３０は、図３及び図４に示す
ように、円筒状のキャップ状に加工された電極本体３１
と、該電極本体３１の中央にカシメ３３によって一体に
固定された電極凸部３２とからなり、電極本体３１は金
属基体１１内にシマリバメ、あるいは焼きバメによって
抵抗発熱体層１３の両端部位置に対して給電するように
接触固定されている。この受電電極部材３０の材質にお
いて、電極本体３１はステンレス鋼あるいはりん青銅等
の弾性のある金属板が好ましく、また電極凸部３２はス
テンレス鋼等の棒の先端を円錐状にしたテーパー加工が
施されている。この電極凸部３２の尖端は、金属基体１
１の軸線Ｌと一致され、かつテーパー角が軸線に対し同
角度になるように設けられている。

【００１８】上記給電電極ブラシ５０は、ステンレス鋼
あるいはりん青銅等の弾性のある金属板からなる板バネ
５１にカシメられて一体に構成されている。板バネ５１
は、図３に示すように、絶縁性と耐熱性を有する樹脂で
作られた絶縁ホルダ５２に取り付けられており、この絶
縁ホルダ５２は定着装置本体に取り付けられた給電ホル
ダ５３に固定されている。

【００１９】また、給電電極ブラシ５０は導通に良好な
銅よりなり、摩耗耐久性を確保するため数パーセントの
カーボンを分散させたものが用いられている。この給電
電極ブラシ５０には、上記電極凸部３２と対向する面
に、該凸部と係合する円錐状の凹部５４が形成されてい
る。すなわち、給電電極ブラシ５０には電極凸部３２の
円錐面ほぼ全域で当接する凸部３２の円錐に近似した円
錐状の凹部５４が設けられている。

【００２０】このように構成され定着装置は、受電電極
部材３０の電極凸部３２と給電電極ブラシ５０の凹部５
４とが所定の圧力で加圧当接されて嵌まり合っている。
この状態で、定着ローラ１０が回転して受電電極部材３
０が回転されると、電極凸部３２の尖端が金属基体１１
の軸線と一致されいるので、電極凸部３２と凹部５４の
互いの回転中心が合い、給電電極ブラシ５０のビビリや
浮き、さらに片当たりを確実に防止することができる。
しかも、電極凸部３２と凹部５４の構成上、十分な接触
面積を確保できるため、接触不良に起因する火花やスパ
ークの発生を抑えることができる。

【００２１】次に、受電電極部材３０の電極凸部３２と
給電電極ブラシ５０の凹部５４のテーパー角度について
説明する。電極凸部３２のテーパー角度をθ１、凹部５
４のテーパー角度をθ２とすると、図４に示すθ１＝θ
２では上記したように、給電電極ブラシ５０のビビリや
浮き、さらに片当たりを防止でき、電極凸部３２と凹部
５４の構成上、十分な接触面積を確保できる。しかし、
図５に示すように、θ１＞θ２であると、給電電極ブラ
シ５０の凹部５４の稜線でしか接触部分が確保できず、
接触面積が少なく回転中心も安定しない。このため、火
花やスパークの発生によるノイズ発生が懸念される。

【００２２】また、電極凸部３２と凹部５４を図６に示
すように、θ１＜θ２に設定した場合には、電極凸部３
２の尖端が凹部５４の中心に確実に当接されるため、回
転時の安定性に優れており、火花やスパーク発生による
ノイズ発生に対する余裕度があり、また接触部分がほぼ
回転中心で周速が遅いため摩耗も少なくすることがでる
る。

【００２３】かくして、受電電極部材３０の電極凸部３
２と給電電極ブラシ５０の凹部５４のテーパー角度はθ
１≦θ２の関係にすることが望ましい。ところで、受電
電極部材３０の電極凸部３２は給電電極ブラシ５０の凹
部５４に嵌合しながら圧接回転されている。従って、電
極凸部３２と凹部５４は経時使用によって互いに摩耗す
ることは避けられない。そして、その摩耗に生ずる摩耗
粉が互いの接触面に付着してしまう。この摩耗粉が給電
面に付着すると、抵抗値が変化するため抵抗発熱体層１
３の電力が変動するという問題が起る。さらに、摩耗粉
は環境変動等により酸化すると、抵抗値の変化が顕著に
なるため、摩耗粉の除去は必要である。

【００２４】そこで、給電電極ブラシ５０の凹部５４に
は図７及び図８に示すように、中央に貫通穴５５と、テ
ーパー面にその穴５５から周方向に延びるスリット５６
とが設けられている。本実施の形態のスリット５６は、
ほぼ同間隔で４個、すなわち穴５５からほぼ９０度毎に
設けられている。なお、穴５５は図示するような貫通穴
でも良いし、また途中で止めた穴でも良い。

【００２５】このように構成された定着装置は、電極凸
部３２と凹部５４の間に摩耗粉が発生してもスリット５
６あるいは穴５５へ除去できるため、給電面を常に良好
な導通状態に維持して抵抗値を安定化でき、火花やスパ
ークといった不具合を防止することができる。

【００２６】以上、本発明の好ましい実施の形態につい
て説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、
各種改変できるものである。例えば、上記実施の形態で
は受電電極部材３０に電極凸部３２、給電電極ブラシ５
０に凹部５４を設けたが、給電電極ブラシ５０にテーパ
ー状の凸部を設け、受電電極部材３０にその凸部に近似
するテーパー状の凹部を設けても良い。

【００２７】

【発明の効果】請求項１及び２の構成によれば、受電電
極部材と給電電極部材が当接回転するときにブレの少な
い安定した接触が得られるとともに、十分な接触面積が
確保できるため、抵抗値の安定化とスパーク防止が図れ
る。

【００２８】請求項３の構成によれば、経時において発
生する受電電極部材と給電電極部材間の摩耗粉を除去で
きるので、良好な導通状態を長期に渡って維持でき、抵
抗値の安定化とスパーク防止が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の全体構成を示す断面説
明図である。

【図２】図１におけるＡ部の拡大断面図である。

【図３】図１に示す定着装置の主要部拡大断面図であ
る。

【図４】図３の部分拡大断面図である。

【図５】受電電極部材の電極凸部と給電電極ブラシの凹
部のテーパー角度を説明する説明図である。

【図６】受電電極部材の電極凸部と給電電極ブラシの凹
部のテーパー角度を説明する説明図である。

【図７】本発明の他の実施の形態を示す説明図である。

【図８】図７に示す給電電極ブラシ正面図である。

【図９】（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は抵抗発熱体層のそ
れぞれ異なる発熱パターンを示す展開図である。

【符号の説明】

１０定着ローラ１１金属基体１２電気絶縁層１３抵抗発熱体２０加圧ローラ３０受電電極部材３２電極凸部５０給電ブラシ５４凹部５５穴５６スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤田貴史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)発明者町田秀則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】回転される定着ローラと、該定着ローラ
に所定圧力をもって当接される加圧ローラとを備え、こ
の２つのローラ間にトナー像が転写された転写材を挿通
することにより、トナー像を加熱溶融して転写材上に融
着する定着装置において、前記定着ローラが、中空円筒状に形成された金属基体
と、該金属基体の内周面に電気絶縁層を介して積層さ
れ、電圧が印加される抵抗発熱体層とを有し、該抵抗発
熱体への給電手段として、前記抵抗発熱体層に接触して
導通する受電電極部材と、該受電電極部材に加圧接触さ
せる給電電極部材とを備え、前記受電電極部材と給電電
極部材は互いの接触面において一方の電極部材に尖端が
前記金属基体の軸線と一致するテーパー状の凸部が形成
され、他方の電極部材に該凸部と近似するテーパー状の
凹部が形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１に記載の定着装置において、前
記一方の電極部材に形成されたテーパー状の凸部のテー
パー角度をθ１とし、前記他方の電極部材に形成された
テーパー状の凹部のテーパー角度をθ２としたとき、θ
１≦θ２の関係にあることを特徴とする定着装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の定着装置にお
いて、前記テーパー状の凹部を有する電極部材に、テー
パー中心に対して放射状に延びるスリットと、テーパー
中心に穴とが形成されていることを特徴とする定着装
置。