JP3121210B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機・プリンタ等の
画像形成装置における画像加熱定着装置（定着器）等と
して使用される定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は特開昭６３−３１３１８２公報、
特開平２−１５７８７８号、特開平４−４４０７５号乃
至４４０８３号公報等に記載されている従来のフィルム
式定着装置を示す。図９において、５は加圧ローラで金
属の軸材に柔らかいゴム部材で被覆する構造になってい
る。３は面状の発熱体（以下ヒータと呼ぶ）であり、ヒ
ータホルダー２との間で接着によって保持されている。
４は定着フィルムであり、ＰＩ（ポリイミド）の基層の
外面にトナー離形性の良いＰＴＦＥの層をコーティング
したエンドレスの円筒状で、前記ヒータホルダー２にゆ
るやかに外嵌している。

【０００３】ヒータホルダー２は樹脂性であり、両端の
バネ受け部に、バネ６から荷重を受ける事によって、フ
ィルム４を挟んで加圧ローラ５との間にニップを形成す
る。ヒータホルダーの上面、開口部には、数点の樹脂性
キャップ１０が固設されている。

【０００４】加圧ローラの一端にはギヤが加圧ローラ軸
材の同軸上に取り付けられていて、不図示のモータから
ギヤ列等を介して加圧ローラに駆動力が伝達される。前
記ニップ部における、加圧ローラ・フィルム間の摩擦力
によって、フィルム４は内面のヒータを摺動しながら従
動回転する。前記キャップはフィルムの回転を円状に安
定させる役割を持つ。

【０００５】不図示の現像装置によって、任意の画像を
形成された未定着トナーを担持した転写紙は、前記定着
器ニップ部に突入する。ヒータの加熱とニップ部の圧力
によってトナーは溶融固化し、画像は定着する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、以下のような問題点があった。 （１）樹脂製のヒータホルダーに、高温下で荷重をかけ
るため、ヒータホルダーがクリープによって長手方向に
永久変形し、ニップ部中央が圧抜けしてしまう。 （２）定着器に小サイズ紙を通したとき、紙通過部は紙
によって熱が奪われるが、非通紙部は、熱が蓄積し、高
温になって材料の耐熱温度を超えたり、加圧ローラの不
均一な熱膨張によるフィルムねじれが生じたりする。上
記従来例では、ヒータホルダーやヒータホルダーに取り
付けられているキャップが樹脂製であるため、断熱効果
が大きく、非通紙部の温度上昇が大きい。 （３）キャップは、熱膨張による反りを防ぐため、長手
方向になるべく短いものを数点に分けて取り付けてい
る。そのため部品点数が増えコストが上がる。

【０００７】本発明の目的は、かかる３つの問題を解決
し、機能を改善した定着装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために、本発明による定着装置は、長く延びたヒー
タと、前記ヒータとニップを形成するローラと、前記ヒ
ータを保持するホルダーと、前記ホルダーの前記ヒータ
とは反対側に設けられたステーと、前記ヒータ長手方向
における前記ステーの両端部に設けられ前記ホルダーを
介して前記ヒータを前記ローラに押圧するための押圧手
段と、を有し、前記ヒータからの熱により未定着像を記
録材上に定着する定着装置において、前記ホルダーの前
記ヒータ保持面は前記ヒータ長手方向に関してクラウン
形状であることを特徴とする。

【０００９】上記手段により、本発明による定着装置
は、ヒータホルダーの変形を防止したり、非通紙部の昇
温を防止たりすることができる。

【００１０】

【実施例】〈実施例１〉 図１，２は本発明の一実施例を良く表す、電子写真方式
を用いたＬＢＰや複写機等の画像形成装置におけるフィ
ルム加熱方式の定着装置を示す。図１のようにステー
１、ヒータホルダー２、ヒータ３、定着フィルム４、加
圧ローラ５から主に構成されている。

【００１１】本実施例において、アルミニウム製の板材
から形成された逆Ｕ字形状のステー１は、ヒータホルダ
ー２の内側側壁部にゆるやかに収まる。ステー側面部と
ヒータホルダー内側側壁とはステーがヒータホルダーに
簡単に収まり、かつヒータホルダー内の熱がステーに容
易に伝達され得る間隔（本実施例では約０．５ｍｍ）が
あいている。前記ステー１の最下部（足部）１ａはヒー
タホルダー内面の平面部２ａに接地する。定着フィルム
摺動面であるステー上部の円弧１ｂの半径は、図のよう
にヒータホルダー２の最外周円２ｂより半径が約１ｍｍ
小さい。ステー１は、その長手方向の両端がヒータホル
ダー２から突き出ていて、ステー１両端部にあるバネ受
け部１ｃがバネ受け部材９を介してコイルバネ６によっ
て加圧され（本実施例では総圧約６〜８ｋｇ）、ステー
足部１ａを介して荷重がヒータホルダー長手方向に渡っ
て均一に伝達される。バネ受け部材は断熱性材料で、高
温のステーからバネを断熱してへたりを防ぐ。本実施例
において、ステー１は例えばアルミニウム等の金属製で
あり、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有してお
り、ステーの板材の厚みは１．２ｍｍ〜３ｍｍである。
この厚みが薄いと加圧時の剛性が足りず、厚過ぎると熱
容量が大きくなり過ぎ定着時の熱効率が悪くなる。

【００１２】ヒータホルダー２はヒータ３と電気絶縁、
断熱する必要があるので耐熱性のある例えばフェノール
や液晶ポリマー、ＰＰＳ等の樹脂を用いる。

【００１３】ヒータホルダー２の断面形状は図２のよう
に半円弧樋型であり、その最下部にはヒータを嵌合する
溝２ｃがあり、接着によってヒータを接合する。図３の
ように、ヒータホルダーは、ステーの変形を考慮してキ
ャップ接地部と、ヒータ接触面との間の肉厚を変化させ
ることによって、ヒータ接着面が長手方向にクラウン形
状（０．３ｍｍ前後）をなすようになっている。

【００１４】ヒータホルダー外部側壁部は、フィルムが
面接触になってヒータホルダーにはり付かなくなるよう
に、ヒータホルダー外部側壁曲面部より約０．５ｍｍ高
いリブ２ｄが立っている。ヒータホルダー内部には、安
全装置である温度ヒューズ７とＡＣ線８が通っているの
で、ステー１とのリークを防ぐために、ステー・ＡＣ線
間にリブ２ｅが立っている。ヒータホルダー２の剛性は
後述の理由により、少なくともステー１の剛性の５０％
以下である必要があるため、側壁部の高さが従来例より
も約５ｍｍ低くなっている。ただし、定着フィルム４が
滑らかに摺動するため、外側のリブだけ上部に出張って
いる。

【００１５】定着フィルム４は、ＰＩの基層の外側にト
ナー離形性の良い例えばＰＴＦＥをコーティングしたエ
ンドレス円筒状をなし、ヒータホルダーとステーによっ
て形成されるほぼ円筒形状にゆるやかに外嵌し、ヒータ
ホルダーに接着されたヒータと加圧ローラは定着フィル
ムをはさんで圧接状態になって、ニップを形成してお
り、ニップ部において加圧ローラマサツ力によって、従
動回転する。そのとき、フィルムは、ステー上面を摺動
するかもしくはステー上面２ｍｍ以下を通過する。

【００１６】ヒータ３の表面には蒸着、スパッタリン
グ、スクリーン印刷等により形成された薄膜発熱抵抗部
があり、ヒータ３上には安全装置７およびヒータ温度を
検知する事によって不図示のＣＰＵをもってこのヒータ
温度を適切な温度に制御なさしめる温度検出装置（不図
示）を備えている。

【００１７】この加熱装置を備えた電子写真方式のプリ
ンタは、不図示の画像形成部から形成された未定着トナ
ーＴによる画像を転写材Ｐ上にのせ、このトナーを定着
させるため、定着装置に転写材を送る。転写材Ｐは、前
述の加圧ローラ５によってフィルム４とともに搬送され
ると同時に、温調されたヒータ３によって加熱され、加
圧ローラ５とヒータ３間で形成されるニップ内で加圧さ
れることによってトナーＴが定着する。

【００１８】以下にキャップの動作・効果について加
圧した時、非通紙昇温が起った時、フィルムを摺動
させた時の３つの場合を説明する。 加圧した時 前述のようにステー１に圧をかけると、図４の（ａ）の
ようにステー１が弾性変形し、逆クラウン側に反る。ヒ
ータホルダー２はステー１にならって変形するため、ヒ
ータホルダーのヒータ接着面がストレート形状である
と、ニップの長手方向端部に圧が偏ってかかる。そこで
本実施例では、先に述べたようにヒータホルダー、ステ
ー接地面とヒータ接着面との間の肉厚を中央部が厚くな
り、ヒータ接着面がクラウン形状となるようにする事に
よって、ニップ内の圧を均等にしている（図３，図４の
（ｂ））。

【００１９】ヒータホルダーは樹脂製であるので、前記
のように応力がかかったまま高温で放置すると、クリー
プによって永久変形が起こり、ステー２の接地面２ａが
平面でなくなる（図４（ｃ））。ここにステーによって
荷重をかけた時、ヒータホルダーの接地面２ａがストレ
ートの状態になるためには、端部に余分な圧Ｆ1 がかか
ってしまう。

【００２０】ヒータホルダーの変形分の圧Ｆ1 は、ヒー
タホルダーの剛性断面２次モーメント×ヤング率が小さ
ければ小さくなる。検討によればステーの断面剛性にく
らべヒータホルダーの剛性が５０％以下であれば、圧Ｆ
1 が本実施例の定着器の機能に影響を及ぼすことはな
い。 非通紙昇温の時 定着器に封筒やはがき等の小サイズ紙を通した時、紙に
よって熱を奪われない非通紙部のヒータホルダーやフィ
イルムは、通紙部よりも高温になり、これを非通紙部昇
温という。

【００２１】本実施例によれば、フィルムまたはヒータ
ホルダー内壁の非通紙側の熱がアルミニウム製のステー
１を通って通紙側に伝わることにより、非通紙部昇温を
最低限に抑えることができる。この場合非通紙昇温に効
果のあるアルミ・内壁間のすきまは１ｍｍ以下である。
また、フィルムがステー上面２ｍｍ以下の位置を通過す
るときも、非通紙昇温は検知される。 フィルム摺動の時 前述の非通紙昇温が起ったとき、加圧ローラ５の非通紙
側が通紙側に比べ熱膨張が大きいため、フィルム駆動に
速度差が生じ、フィルムが座屈してねじれる現象が起き
る。

【００２２】本実施例のステーは、通常時はフィルムに
線接触し、フィルムねじれが生じたときに、その座屈を
フィルムの内側から支えられるような位置にある。 〈実施例２〉 本発明の実施例２について図５を参照して説明する。

【００２３】本実施例においては、アルミニウム製ステ
ーの上面を平面にして、その上部に、長手方向に伸びる
１個の樹脂性のキャップ部材１０を取り付ける。他の構
成は実施例１と同じである。定着フィルムの摺動面が金
属から樹脂になることによって、マサツ係数が減じ、フ
ィルム摺動がより容易になる。本実施例は、キャップ部
は樹脂製であるが、下部にアルミニウムの板材が存在す
ることによって、従来例よりも非通紙昇温の緩和が図れ
る。 〈実施例３〉 本発明の実施例４につき図６を参照して説明する。

【００２４】本実施例では、フィルム４をガイドする機
能を持ったヒータホルダー２に、上面が開いたコの字状
のステー１が嵌挿され、その上面部に、フィルム４をガ
イドするキャップ１０がはまる構成をとる。駆動が加圧
ローラ５で行なわれること、ステー１に加圧される事等
その他の構成は実施例１と同じである。本実施例では、
キャップ１０は断面略きのこ形状をなし、その剛性が高
くステーの変形が抑制されるとともに、キャップ及びス
テーの構造が簡単である。 〈実施例４〉 本発明の実施例４に関し図７を参照して説明する。

【００２５】本実施例は、実施例１のようにフィルム４
がステー１に摺動する構成であって、かつ、金属性のス
テー１をアースにおとす構成をとる。

【００２６】フィルム４は、帯電したトナーの飛び散り
を押えたり、ステー１との摩耗による静電ノイズを防ぐ
ため、アースに落ちていなければならない。本実施例に
よればステー１をアースに落とすことによって、単体で
はアースのとりにくいフィルムをより容易にアースに落
とすことができる。

【００２７】又、本実施例は、図８に示すような、フィ
ルム駆動の定着装置にも適用できる。ここで、１１はフ
ィルム駆動ローラ、１２はフィルムにテンションを与え
る従動ローラである。

【００２８】不図示の駆動ギヤから駆動力を伝達された
駆動ローラ１１は、回転することによって、駆動ロー
ラ、従動ローラ、ニップ部の３点にテンションをもって
かかっているフィルムを駆動する。

【００２９】加圧ローラ５は、フィルムを挟んでヒータ
と圧接状態になっており、フィルム又は紙の摩擦力によ
って従動回転する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
定着ニップ部に均等に圧をかけることができ、非通紙部
昇温を緩和することができ、またフィルムのねじれを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による定着装置の実施例１の分解斜視図

【図２】本発明の実施例１の横断面図

【図３】本発明の実施例１の概略側面図

【図４】本発明の実施例１の作用効果を示した説明図

【図５】本発明による定着装置の実施例２の横断面図

【図６】本発明の実施例３の横断面図

【図７】本発明による定着装置の実施例４の分解斜視図

【図８】本発明の実施例４の変形例を示す横断面図

【図９】従来の定着装置の一例の横断面図

【符号の説明】

１…ステー ２…ヒータホル
ダー ３…ヒータ ４…フィルム ５…加圧ローラ ６…加圧バネ ７…温度ヒューズ ８…ＡＣ線 ９…バネ受け部材 １０…モールド
キャップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長く延びたヒータと、前記ヒータとニッ
   プを形成するローラと、前記ヒータを保持するホルダー
   と、前記ホルダーの前記ヒータとは反対側に設けられた
   ステーと、前記ヒータ長手方向における前記ステーの両
   端部に設けられ前記ホルダーを介して前記ヒータを前記
   ローラに押圧するための押圧手段と、を有し、前記ヒー
   タからの熱により未定着像を記録材上に定着する定着装
   置において、 前記ホルダーの前記ヒータ保持面は前記ヒータ長手方向
   に関してクラウン形状である ことを特徴とする定着装
   置。