JPS5968766A

JPS5968766A - 熱定着装置

Info

Publication number: JPS5968766A
Application number: JP17837282A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nishikawa; 正治西川
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1984-04-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、記録シート上に保持されている粉体トナー
像を熱と圧力の作用によって、シート面に固着させるた
めの熱定着装置に関する。

電子写真複写装置、プリンター、ファクシミリ等のハー
ドコピー装置において、コピーペーハー等の記録シート
上に形成した乾式トナー像を、熱の作用によってシート
面に固着させるだめの熱定着装置は広く実用化されてい
る。

熱定着装置には、種々の動作原理及び構成のものがある
が、最も多用化されている熱定着装置の一つである熱ロ
ーラ定着装置の一例を第１図に示すＯ第１図において、】は熱ローラーで、金属製の中空円筒
２の表面に、非粘着性の弗素樹脂、シリコンゴム等の薄
層３を被着し、内部に加熱用ランブ４を設けて形成され
ている。５は加圧用ローラーで、芯金６の外表面にシリ
コンゴム等の非粘着性のエラストマー７を被着して構成
されている。

８はシート進入側のガイド、１０はシート剥離用爪、１
１はクリーニンググレードである。記録シート１３の定
着時には、熱ローラ−１と加圧ローラー５は互いに圧接
して、圧接面に３〜５園幅のニップ部１２を形成すると
共に、加熱ローラー１はその表面温度が１６０〜２００
Ｃとなるように制御されている。

このように構成されている熱ローラ一定着装置に、トナ
ー像を担持した記録シート１３を挿入しニップ部１２を
通過させると、シート１３上のトナーは熱と圧力の作用
を共に受け、良好に記録シート上に固着される。このよ
うな熱ローラ一定着装置における圧力は、定着に際して
トナーを加圧してトナー粒子間の接触を良くして熱伝導
性を高めることと、ニップ部］２の幅を広げて定着作用
時間を長くするという二つの役割を有している。従来の
熱ローラ一定着装置においては、必要なニップ幅を得る
ために、単位長さく１ｃＴｎ）当り１〜２に２の腺（３
）圧を加えておシ、とれによって得られるニップ幅は３〜
６　＋ｒａ程度となシ、実用的な定着性能は得られるが
、定着装置として十分な強度を保つために装置が複雑大
型化し、定着可能な温度にまで立」二る時間は１〜１０
分という長い時間を必要とし、小型で簡易な装置を構成
する場合に大きな障害となっていた。

一方、これに対して、ファクシミリ装置等で古くから用
いられている簡易な構成の定着装置があるが、その−例
を第２図に示す。第２図において、１４は熱板式定着器
で、１５．１８はシート送りローラー、１６はｌ・カー
像を担持した記録シート、１７はロール状に巻かれた記
録シートである。熱板式定着器１４は内部にヒーターを
有し、記録シートと接触する面は、良好な熱伝導性とシ
ートに対する滑り性を確保するために、研摩又はメッキ
を施した金属板によって構成されている。熱板式定着器
１４の表面と記録シート】６の密着を確保するために、
先方のシート送シローラー１８に対しては駆動力を与え
記録シート１６を引張ると共に、後方のシート送（４）シローラ】５にはフリクションによる抵抗を与えたシ、
記録シート１６によって従動回転する構成をとらせてい
る。このように熱板式定着器においては、定着器と記録
シートとの密着を得るのに、記録シートの張力を利用し
ているために、ロール状の記録シートを用いる場合には
、連続的に張力を与える事ができ問題はないが、カット
シートの定着には適用できないという欠点がある。

本願発明は上記従来の熱定着装置のかかる欠点を解消す
べくなされたもので、固定的に配置した発熱ヘッドと柔
軟性表面を有する回転加圧ローラーを圧接させてニップ
部を形成し、且つ発熱ヘッドのニップ部に対応する領域
に発熱体を設け、トナー像を担持した記録シートをニッ
プ部を通過させてトナー像を記録シート上に加熱定着さ
せる如く構成し、簡易な構成で立上り速度が早く、熱効
率がよく且つカットシートにも適用できる熱定着装置を
提供することを目的とするものである。

以下実施例に基づき本願発明の詳細な説明する。

第３図は、本願発明に係る熱定着装置の第１の実施例を
示す図である。第３図において、２０は固定式の発熱ヘ
ッドで、支持体２２と発熱体２】とで構成されている。

２３は加圧ローラーで、芯金２４とその外周に配設した
柔軟性エラストマ一層２５とで形成されている。２６は
未定着トナー像を保持した記録シートである。定着作動
時には、加圧ローラー２３は矢印方向に回転されながら
発熱ヘッド２０に圧接されてニップ部２７を形成してい
る。未定着トナー像を担持した記録シート２６が、この
ニップ部２７に送９込まれると、加圧ローラー２３の回
転による搬送力を受けると共に、記録シート２６は発熱
体２１による加熱作用を受けて定着作用が行われる。

発熱ヘッド２０は、セラミック、金属等の耐熱性部材で
形成される支持体２２のニップ部に対応する部分に、発
熱体２】を形成して構成されている。発熱体はニップ部
２７の幅にほぼ等しいか、又は若干の余裕をもたせた幅
を有しており、且つ表面の滑υ性が良く、耐摩耗性を有
する素材を選択するか、あるいは発熱体表面に滑り性が
良く、耐摩耗性の材料で表面加工を施す。発熱体として
は、従来から一般的に用いられている鉄クロム合金、ニ
ッケルクロム合金などを、リボン状に形成したシ、ある
いは線状のヒーター線を偏平コイル状、又はジグザグ状
に形成したものを用いるととができるが、より好適な発
熱体の一例として、窒化タンタルＴａ、Ｎ等の金属化合
物半導電体膜を発熱素子として用い、その表面に酸化け
い素Ｓｉｎ、等の酸化防止層及び酸化タンタルＴａ、　
０．等の耐摩耗性層を積層して構成したものがある。こ
のような発熱体の基本構成は、感熱記録のための感熱記
録ヘッドにおいて、薄膜型サーマルヘッドと呼ばれるも
のに用いられている発熱体構成として知られている。同
様に、厚膜型サーマルヘッドと呼ばれるものに適用され
ている発熱体の構成を、本願発明に係る熱定着装置の発
熱ヘッドに適用することもできる。

厚膜型発熱体は、アルミナ基板等の耐熱性絶縁材料上に
離間させて導電性ペイントを塗布して一対の電極を形成
し、該電極間に抵抗体を塗布して焼成し、更にこの上に
、耐摩耗層としてガラス等を塗布、焼成して形成するも
のである。

このような種々の手段で構成された発熱体は、感熱記録
として知られている記録方式に適用されているものと同
程度の高速度の温度立上り特性を有し、かつ定着装置が
必要とする高温度及び記録シートとの接触による摩耗に
対する耐性を備えている。また、このような構成の発熱
ヘッド２０に設けられる発熱体２】は、ニップ部２７に
対応し、これに対して若干の余裕をもった面積を有して
おれば十分であり、ニップ部に対応する部分、すなわち
定着作用部以外の発熱ヘッド部分は加熱される必要がな
いから、熱の利用効率が高く、少い供給電力によって所
望の定着効果を得ることができる。

加圧ローラー２３は、芯金２４の外周面に柔軟性のエラ
ストマ一層２５を被着して形成されるが、エラストマ一
層２５はシリコンオイルを含浸させたシリコンゴム等の
如く、耐熱性があり、且つ非粘着性の素材で形成される
のが望ましく、作動時には矢印方向に駆動されて、記録
シート２６の搬送の役割も果たしている。未定着トナー
像を担持した記録シート２６は、シートのトナー像を担
持した面が、加圧ローラー２３と対向するようにしてニ
ップ部２７へ送シ込まれる。

なお、本願発明においても、必要に応じ、第１図に示し
た従来の熱ローラ一定着装置において用いている如き、
クリーニング装置、剥離爪、シリコンオイル塗布装置、
ニップ解除装置等を付加することができる。

また、第３図に示した実施例では、発熱体２１が平面状
に形成されているから、これに圧接される加圧ローラー
２３とで形成されるニップ部２７のニップ幅は、第１図
に示した従来の熱ローラ一方式よシも広くすることが容
易である。したがって、第３図に示した実施例のように
、記録シートの背面から加熱して表面のトナーを融着さ
せるのでは、記録シートの表面から加熱する方式よυも
、ニップ部の幅が同じならば高い温度を加えなければな
らず、発熱体の温度が高いと、記録シートが紙の場合は
焦げを生じやすく、記録シートがプラスチックの場合は
変形や発熱体への融着が生ず′るおそれがあるが、第３
図に示した実施例では、ニップ幅を容易に広げることが
できるので、シート背面から加熱するものでも、発熱体
の温度を焦げ等が生ずるほど高くする必要はない。

第４図は、本願発明の第２の実施例を示すもので、発熱
体の形状を、第３図に示した実施例のものと異ならしめ
て、更に発熱体の温度を下げた状態で定着を可能にする
ものである。すなわち、発熱ヘッド２００発熱体２８は
、加圧ローラー２３の外周面の曲率に近い凹面形状に構
成されている。したがって、加圧ローラー２３と発熱ヘ
ッド２０との間に、僅かな圧接力を作用させただけで、
図示のような大きなニップ幅のニップ部２９が形成され
る。ニップ幅を大きくすると、記録シート２６がニップ
部を通過する時間が長くなり、記録シートの表面と裏面
の温度差が小さくなり、したがって、発熱体２８の温度
管低く保ったまま定着が可能に寿る。第４図に示した実
施例の構成をとる目的は、前述のように、ニップ幅の増
大と弱い圧力で必要なニップ幅を得ることにあるのであ
るが、例えば直径４０ｍの加圧ローラーを用いた場合、
第１図に示す従来の装置のようなローラー同志の組み合
せでは、実用的に得られるニップ幅は強いニップ圧を加
えた場合でも、６ｍｍ程度であるのに対し、第４図に示
した実施例では、同径の圧力ローラーを用いて、１０〜
１５＋ａｍのニップ幅を得ることが科易であり、更にこ
の時のニップ圧は、発熱体２８の凹面の曲率を加圧ロー
ラー２３の外周面の曲率と同じにしておけば、極めて小
さな値に設定しても、所定のニップ幅を得ることができ
る。しかも、ニップ圧を小さくすることにより、記録シ
ートへのしわの発生の防止にも役立つものである。

上記第３図及び第４図に示した実施例においては、記録
シートのトナー像担持面が、加圧ローラーに対向するよ
うに、加圧ローラー、発熱ヘッド等を配置すれば、良好
な定着動作をするものであるが、発熱ヘッド側にトナー
像担持面が対向する場合には、トナー像が尾引状に流れ
てしまい、良好に定着動作をさせることができない。し
たがって、両面コピー用定着装置としては不都合である
。

第５図に示した実施例は、かかる不都合を除去するため
の構成を示すものである。すなわち、第５図において、
３０は耐熱性シートで、該シート３０を発熱ヘッド２０
と記録シート２６との間に介在させ、加圧ローラー２３
の周速度と同一の線速度で走行させるように構成するも
のである。したがって、トナー像を担持した記録シート
２６は、加圧ローラー２３及び耐熱性シート３０に挾持
された状態でニップ部を通過するから、記録シート上の
トナー像が乱されるおそれはなくなる。この構成におい
ては、未定着トナー像が耐熱性シート３０に接するよう
な向きで、記録シート２６を送行させるのが好都合であ
る。なせならば、逆の配置の場合には、加圧ローラー２
３側にある未定着トナー像を定着する温度まで発熱体２
８の温度を上げた時に、耐熱性シート３０側の記録シー
ト面の温度は、トナーを過度に溶融させる温度に達し、
耐熱性シート３０にトナーの高温オフセット現象が生ず
るおそれがあるからである。但し、トナー像が記録シー
トの片面のみに形成される場合には、トナー像が加圧ロ
ーラー２３に接するようにして定着動作させることも不
可能ではないが、好ましい定着方法とはいえない。

耐熱性シート３０は、プラスチックフィルムを素材にし
て構成することができる。適用可能なプラスチックフィ
ルムの例としては、ナイロン６６（連続使用可能温度：
１９０Ｃ）、ポリテトラフルオロエチレンＰＴ、ＦＥ（
同温度：　２６０Ｃ）、ポリビニールアルコール（同温
度：’　２２０Ｃ）、ポリイミド（同温度：　４００３
：）などをあげることができる。これらのシート３０を
構成するプラスチックフィルムは、機械的に安定な走行
が行われる範囲内で薄い方が好ましいが、実用的には１
０〜１００μ　の範囲内で選択使用される。

耐熱性シート３０の送行は、種々の態様が可能であるが
、第５図に示した実施例では、一対のローラー３】、３
２で耐熱性シート３０をグリップすると同時に、所定速
度で同ローラーを回転して、耐熱性シート３０を矢印方
向に送り出す例を示している。

なお、ローラー３３は耐熱性シート３０に適度の張力を
与えるための従動ローラーである。シート３０の張力は
、加圧ローラー２３が該シート３０及び記録シート２６
を、発熱体２８に圧接する作用を損う程度強くてはなら
ない。また、この実施例においても、耐熱性シー）３０
の周辺部に、クリーニングブレード、シリコンオイル塗
布装置、記録シートの剥離装置などを適宜配置すること
ができ〜る。

以上実施例に基づき詳細に説明したように、本願発明は
、熱定着装置を、固定的に配置した発熱ヘッドと柔軟性
表面を有する回転圧力ローラとを圧接してニップ部を形
成し、且つ発熱ヘッドのニップ部に対応する領域には発
熱体を設け、トナー像を担持した記録シートを上記ニッ
プ部を通過させて、トナー像を記録シート上に加熱定着
させるように構成したので、従来の熱ローラーに比べ発
熱体の熱容量は著しく小さくなり、通電開始後定着可能
な温度に達するまでの立上シ時間を著しく短くすること
ができ、且つ発熱部が小さいので放熱によシ失われる熱
が少いため、熱の利用効率が良くなシ、小型で簡易な構
成のカットシートも定着可能な熱定着装置を得ることが
できる。

また、発熱ヘッド表面に設ける発熱体の表面を、加圧ロ
ーラーの外周面の曲率とほぼ等しい曲面とすることによ
り、ニップ幅を容易に広くすることができ、ニップ圧を
弱めることができるので、構成部品の耐久性が増大し、
且つ記録シートのしわの発生を減少させることができる
。

更にまた、発熱ヘッドと加圧ローラーとを、加圧ローラ
ーの周速度で送行する耐熱シートを介して圧接させ、加
圧ローラーと耐熱性シートによって記録シートを搬送し
ながら定着させることにより、両面にトナー像を有する
記録シートの定着を可能にするなどの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の熱ローラ一定着装置の一例を示す概略
断面図、第２図は、同じ〈従来の熱板式定着器の一例を
示す概略断面図、第３図は、本願発明に係る熱定着装置
の一実施例を示す概略断面図、第４図及び第５図は、本
願発明の更に他の実施例をそれぞれ示す概略断面図であ
る。図において、］は熱ローラー、５は加圧用ローラー、】
３は記録シート、１４は熱板式定着器、１６は長尺記録
シート、２０は発熱ヘッド、２】は発熱体、２２は支持
体、２３は加圧ローラー、２４は芯金、２５は柔軟性エ
ラストマ一層、２６は記録シート、２７はニップ部、２
８は発熱体、２９はニップ部、３０は耐熱性シートを示
す。特許出願人　　　オリンパス光学工業株式会社東１　図第３図第４図宰■ト；：

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録シート上に担持された粉末トナー像を加熱定
着するための熱定着装置において、固定的に配置された
発熱ヘッドと、該発熱ヘッドに圧接してニップ部を形成
する柔軟性表面を有する回転加圧ローラーと、前記発熱
ヘッドの前記ニップ部に対応する領域に設けた発熱体と
を備え、前記ニップ部に記録シートを通過させてトナー
像を記録シート上に加熱定着させるように構成したこと
を特徴とする熱定着装置。
（２）前記発熱ヘッドに設けた発熱体は、加圧ローラー
の外周面の曲率とほぼ等しい曲率の曲面を有しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱定着装置
。
（３）前記発熱ヘッドと前記加圧ローラーとは、加圧ロ
ーラーの周速度と同一速度で送行する耐熱性シートを介
して圧接され、記録シートは該耐熱性シートと加圧ロー
ラー間で定着されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の熱定着装置。