JP2003122147A - 加熱定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルム加熱方式の定着装置において、加熱
体をフィルムを介して加圧ローラに加圧させる加圧機構
の改良を図る。 【解決手段】 の両端部に設けた一対の加圧ローラ支持
部材７間に加圧ローラ６の両端部を取付け、加熱体保持
部材３の金属ステー４の両端部に設けられた樹脂製の規
制部材５をさらにその上に配置し、一端部を支点として
上下方向に揺動可能な加圧板８の孔に規制部材５の位置
決め突起５ｂを嵌合し、加圧板８の他端部と加圧ローラ
支持部材７の間に圧縮ばね９を配置し、加圧板８のてこ
の作用で規制部材５の加圧部位に加圧力を作用させ、ま
たレバー１０を回動すると加圧板８がばね９のばね力に
抗して上方に移動して規制部材５の加圧部位5ａに作用
する加圧力が減じられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真プ
ロセスを用いた複写機、レーザープリンタ、ファクシミ
リ等の画像形成装置の加熱定着装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真プロセスを用いた画像形
成装置は例えば図４のように構成されている。

【０００３】図４において２０１は感光ドラム、２０２
は帯電ローラ、２０３はレーザー露光装置、２０４は反
射ミラー、２０５は現像スリーブ、２０６はトナー、２
０７はトナー容器、２０８は転写ローラ、２０９は被記
録媒体としての紙、２１０はクリーニングブレード、２
１１は廃トナー容器、２１２は定着器、２１３はペーパ
ーカセット、２１４は給紙ローラ、２１５は分離パッ
ド、２１６は高圧電源である。

【０００４】感光ドラム２０１は矢印の方向に回転し、
高圧電源２１６から給電される帯電装置２０２によって
一様に帯電される。レーザー露光装置２０３から発せら
れたレーザー光は反射ミラー２０４で反射され感光ドラ
ム２０１へ照射され、感光ドラム２０１上には静電潜像
が形成される。

【０００５】トナー容器２０７の中にはトナー２０６が
充填されており、現像スリーブ２０５の回転に伴い、適
量のトナー２０６が適度の帯電を受けた後、感光ドラム
２０１上に供給されている。現像スリーブ２０５上のト
ナー２０６は感光ドラム２０１の静電潜像に付着し、潜
像が現像されトナー像として可視化される。ペーパーカ
セット２１３より給紙ローラ２１４はタイミングをとっ
て、被記録媒体を１枚ずつ給紙する。分離パッド２１５
は給紙ローラ２１４と当接して配置され、その表面の摩
擦係数、接地角度、形状は被記録媒体を１度の給紙毎に
１枚のみ送るように調整されている。

【０００６】可視化された感光ドラム２０１上のトナー
像は転写ローラ２０８により被記録媒体上に転写され
る。転写されずに感光ドラム２０１上に残った転写残ト
ナーはクリーニングブレード２１０により廃トナー容器
２１１に収納され、表面をクリーニングされた感光ドラ
ム２０１は繰り返し次の画像形成プロセスに入る。また
トナー像を乗せた被記録媒体２０９は定着器２１２によ
って加熱、加圧を受けトナー像が紙上に永久定着され
る。

【０００７】従来、定着器２１２としては、特開昭６３
−３１３１８２号公報で開示されているように、セラミ
ックの基材上に発熱体のパターンを設けて加熱体を作
り、これを発熱させて薄いフィルムを介して被加熱体を
加熱するフィルム加熱方式が用いられている。

【０００８】しかしこのようなフィルム加熱方式ではエ
ンドレスベルト状のフィルムに大きな寄り力が発生す
る。この対策として特開平０４−４４０５７号公報、特
開平０４−４４０７７号公報で開示されるエンドレスフ
ィルムを余裕を持って懸回駆動し、フィルムの寄り力を
小さくするとともに駆動トルクを低減する方式が実用化
されている。

【０００９】このようなフィルム定着装置の断面図の一
例を図５に示す。図５において、２は加熱体であり、セ
ラミック基材上に発熱体２ａが形成されており、その上
に保護層としてガラス層２ｂがコートされている。加熱
体２の裏面にはサーミスタ１０７が実装されており、加
熱体２の温度を検知している。発熱体部は不図示の電源
により給電され発熱する。サーミスタ１０７の温度が一
定になるようにＣＰＵによりトライアックが駆動され給
電電力量が制御されている。

【００１０】耐熱フィルム１は筒状の３層構造の耐熱フ
ィルムである。最も内側の層はベース層であり、耐熱フ
ィルム１のねじれ強度、平滑性などの機械的特性を担う
層であり、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、
ＰＥＳ、ＰＰＳ等の樹脂でできている。次の層は導電プ
ライマ層であり、カーボンブラックなどの導電性粒子が
分散された導電層であり、第三層目とベース層の接合を
行う接着剤の役目を担っている。もっとも外側の層がト
ップ層であり、さまざまな画像不良を引き起こさないよ
う最適な抵抗値と膜厚になるように設計される。

【００１１】３は加熱体保持部材であり、加熱体２を支
持し、ＰＰＳ、液晶ポリマーなどの耐熱を持つ樹脂で成
型され、かつ耐熱フィルム１の円滑な回転を促す案内部
材としての役割も持つ。４は金属ステーであり、鉄、ア
ルミなどの金属でできている。金属ステー４は加熱体支
持部材３のクリープによる変形を抑え、加熱体支持部材
３の剛性を高める役割を果たしている。６は加圧ローラ
であり、アルミ、鋳鉄などで作られる芯金６ａをシリコ
ンゴムなどの耐熱を有する弾性体６ｂで覆っている。加
圧ローラ６の表層はトナーとの離型性があるＰＦＡ、Ｐ
ＴＦＥ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂の被膜が設けられてい
る。

【００１２】加圧ローラ６は耐熱フィルム１を挟んで加
熱体２に圧接され、その圧接部で定着ニップ部Ｎを形成
している。加圧ローラ６の芯金６ａは回転駆動を受け、
耐熱フィルム１は定着ニップ部Ｎで従動回転する。トナ
ーＴを担持した記録材Ｐは不図示の転写ローラと感光ド
ラムにより搬送され、定着入り口ガイド１０５によって
定着ニップ部Ｎに案内される。記録材Ｐ上のトナーＴは
定着ニップ部Ｎで記録材Ｐ上に加圧されるとともに加熱
され、トナー樹脂が軟化し記録材Ｐに密着し永久定着さ
れる。

【００１３】このようなフィルム加熱方式の定着装置に
は、低熱容量のヒータを加熱体２として用いることがで
きるため、従来の熱ローラ方式に比べ、ウエイトタイム
の短縮化（クイックスタート）が可能となる。また、ク
イックスタートが可能となることにより、非プリント動
作時の予熱が必要なくなり、総合的に省電力化を図るこ
とができる。

【００１４】図６は、従来の加熱定着装置の加圧部の図
であり（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。図６に
おいて１は耐熱フィルム、２は加熱体、３は加熱体保持
部材、４は金属ステー、１５は樹脂部材、１５ａは加圧
部位、６は加圧ローラ、１７は加圧ローラ支持部材、１
８は加圧板、１８ａは位置決め孔、２９は圧縮ばね、２
０は圧解除手段、２１はばね押さえ部材である。

【００１５】図６に示すように、圧縮ばね２９によって
加圧板１８が樹脂部材１５の加圧部位１５ａを加圧する
ことによって、金属ステー４と加熱体保持部材１３を介
して加熱体２が加圧ローラ６に圧接可能な構成になって
いる。

【００１６】又、図７に示すように、圧解除手段２０を
ユーザーが図示Ａ方向へ回動させることによって、加圧
板１８を図示Ｂ方向に上昇させ支持することが可能にな
っている。これは、加熱定着装置において記録紙のジャ
ミングが発生して装置が停止した場合、ユーザーによっ
て圧縮ばね２９の加圧力を減じて、耐熱フィルム１と加
圧ローラ６の圧接を解除しジャミングした記録紙を処理
しやすくするための配慮である。このとき、完全に耐熱
フィルム１と加圧ローラ６が離間するまで、加圧板１８
を上昇させれば、ジャミングした記録紙が最も処理しや
すいのは勿論であるが、耐熱フィルム１と加圧ローラ６
が接触する範囲であっても加圧力を減じればジャミング
した記録紙が処理しやすいことには代わりはない。

【００１７】ばね押さえ部材２１は圧縮ばね２９の上端
を押さえる機能を持っているが、その機能を満足させる
だけならば、加圧ローラ支持部材１７から一体で形成す
ることも可能である。しかし、加圧ローラ支持部材１７
から一体で形成すると、樹脂部材１５を加圧ローラ支持
部材１７に組み込む際に図６中の図示Ｃ方向から組み込
みにくいものとなる。そのため、圧縮ばね２９を組み立
てる際に脇から圧縮ばね２９を圧縮しながら挿入しなけ
ればならない等の作業性に関する問題点があるため、別
部品としてばね押さえ部材２１を設けている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
加熱定着装置は下記のような問題点を有していた。

【００１９】第一の問題点は、圧縮ばね２９のばね力が
大きいことである。加圧力は全体で１０ｋｇ以上かける
ことが一般的であり、近年のレーザープリンタの印刷の
高速化や定着性の向上に対する市場要望を考慮すると益
々熱効率を向上させなければならないことは必至であ
り、今後、更に加圧力は大きくなる傾向がある。このよ
うに片側５ｋｇを超える程ばね荷重が大きいことは、ば
ね製作時の荷重ばらつきや自由長ばらつきが大きい、品
質管理時の測定ばらつきが大きい、組立時の作業性が悪
いなどの問題点の要因となっていた。

【００２０】第二の問題点は、ばね押さえ部材２１の寸
法ばらつきによって、加圧力がばらつくことである。ば
ね押さえ部材２１は図のような、曲げが数回入った板金
部品であることから図６中Ｆ寸法の製造ばらつきが大き
い。この寸法の変化はばねの取り付け長の変化となり加
圧力の変化に直結するため、加熱定着装置の定着性をば
らつかせる要因となっていた。

【００２１】第三の問題点は、ばね押さえ部材２１が存
在することによる、装置の大型化と複雑化である。前述
のとおり、ばね押さえ部材２１は５ｋｇを超える荷重を
支えることから剛性の高い構造である必要がある。この
ため、部品が大型になる、製造コストが高い、固定手段
にも剛性が必要である、などの問題点を有していた。

【００２２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であって、組立時の作業性を損ねることなく従来のばね
押さえ部材に相当する機能を加圧ローラ支持部材にもた
せることによって、ばね押さえ部材を廃止し、加圧力を
担うばねの軽荷重化を図り、加圧力のばらつきの少ない
高品位の加熱定着装置を実現するものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために、耐熱性のフィルムと、少なくとも絶縁性
基板と抵抗発熱体からなる加熱体と、前記加熱体及び前
記フィルムを保持する加熱体保持部材と、前記加熱体保
持部材の加熱体取付け面と反対側に設けられた金属ステ
ーと、前記金属ステーの両端部に設けられ、前記フィル
ムの幅方向を規制する規制面と加圧部位と位置決め突起
が形成された樹脂製の規制部材と、前記加熱体に前記フ
ィルムを圧接密着させ、且つ該フィルムを加熱体面に摺
動させながら移動駆動する加圧ローラと、前記加圧ロー
ラの両端部を支持する加圧ローラ支持部材と、前記規制
部材の加圧部位を押圧可能に支持すると共に前記位置決
め突起が嵌合する位置決め孔が形成され、一端部が前記
ローラ支持部材に対して上下方向に揺動可能に係合する
加圧板と、前記加圧板の他端部と前記ローラ支持部材と
の間に配置され、前記加圧板を介して前記規制部材に加
圧力を付与し、前記加圧ローラに前記加熱体を前記フィ
ルムを挟んで圧接させるバネ手段と、前記加圧板が前記
規制部材の加圧部位を押圧する力を減じる方向に前記ば
ね手段のバネ力に抗して前記加圧板を移動させることが
可能な圧解除手段とを有することを特徴とする。

【００２４】上記構成によれば、金属ステーの両端に設
けられ耐熱フィルムの幅方向を規制する規制面と加圧部
位と位置決め突起が形成された左右一対の規制部材と、
規制部材の加圧部位を押圧可能に支持され、規制部材と
の位置決め孔が形成された左右一対の加圧板とを備え、
加圧板を「てこ」として作用させるべく、規制部材の加
圧部位とは異なるポイントにばね手段を設けているた
め、ばね手段の荷重が軽減できると同時に作業性を損ね
ることなく従来例では必須であったばね押さえ部材を廃
止することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明の実施の形態の説明に当たって
は、全体構成及び給紙から画像形成、定着、排紙にいた
る印刷動作は従来例と略同様であるため、説明を省略
し、本発明の特徴である定着加熱装置の加圧部のみにつ
いて説明する。

【００２６】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施の形態における加熱定着装置の加圧部を示す図で
あり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。

【００２７】図１において、１は耐熱フィルム、２はセ
ラミックを用いた基材の少なくとも一方の面に発熱体及
び導電パターンを有する加熱体、３は前記加熱体２及び
前記耐熱フィルム１を保持する加熱体保持部材、４は加
熱体保持部材３の加熱体２の取り付け面と反対側に設け
られた金属ステー、５は金属ステー４の両端部に設けら
れ、耐熱フィルム１の幅方向を規制する規制面と加圧部
位５ａと位置決め突起５ｂが形成された左右一対の樹脂
製の規制部材である。

【００２８】６は前記加熱体２に対して前記耐熱フィル
ム１及び記録用紙を挟持して圧接し１方向に回転するこ
とによって記録用紙を１方向に搬送可能に設けられた加
圧ローラ、７は前記加圧ローラ６の両端を支持する加圧
ローラ支持部材、８は前記規制部材５の加圧部位５ａを
押圧可能に支持され、前記規制部材５との位置決め孔８
ａが形成された左右一対の加圧板、９は一端が前記加圧
板８に作用し、他端が加圧ローラ支持部材７の曲げ部で
あるばね押さえ部位７ａに係止されて前記加圧板８が前
記規制部材５の加圧部位５ａを付勢するように左右に設
けられた圧縮ばね、１０は前記加圧板８が前記規制部材
５の加圧部位５ａを付勢する力を減じる方向に前記ばね
手段９のばね力に抗して前記加圧板８を移動させること
が可能な圧解除手段であるレバーで、レバー１０の作用
部に対応して圧縮ばね９が配置されている。

【００２９】図１に示す通り、加圧板８を図示Ａ点を支
点、図示Ｂ点を力点、図示Ｃ点を作用点とした「てこ」
として利用し、圧縮ばね９の加圧力がＥ／Ｄ倍されて規
制部材５の加圧部位５ａに作用することによって、金属
ステー４と加熱体保持部材３を介して加熱体２を加圧ロ
ーラ６に圧接可能な構成になっている。

【００３０】又、図２に示す通り、圧解除手段としての
レバー１０をユーザーが図示Ａ方向へ回動させることに
よって、ユーザーがジャミングの後処理しやすい構成に
なっていることは従来例と同様である。

【００３１】加圧板８を「てこ」として利用することに
よって、加圧部位５ａにおける加圧力を一定にする前提
であっても、圧縮ばね９の荷重をレバー比（図示Ｄ：
Ｅ）の割合で軽減することが可能となる。

【００３２】又、従来例のように圧縮ばね９を規制部材
５の直上に設ける必要がないため、本実施の形態のよう
に規制部材５を上方から組み込むことが可能なままで、
圧縮ばね９の上端を押さえる機能を加圧ローラ支持部材
７に形成することが可能となる。その結果、ばね押さえ
部材を廃止したことによって、装置の簡素化が可能とな
る。

【００３３】又、圧縮ばね９の荷重がレバー比の割合で
軽減されていることによって、圧縮ばね９を圧縮させな
がら脇から挿入する作業が非常に容易になると同時に、
加圧ローラ支持部材７のばね押さえ部位７ａ周辺も過度
に剛性を強化する必要はない。

【００３４】ここで、加圧板８の位置決め孔８ａと、規
制部材５の位置決め突起５ｂとによって加圧板８が規制
部材５の加圧部位５ａに対して位置決めされているの
は、レバー比の寸法精度を向上させるための配慮であっ
て、この位置決めの効果によりレバー比がばらつくこと
がなく、加圧部位５ａにおける加圧力を安定させること
ができる。

【００３５】又、従来例では加圧板８と加圧ローラ保持
部材７とばね押さえ部材でばねの取り付け長が決定して
いたのに対して、本実施の形態では加圧板８と加圧ロー
ラ保持部材７だけでばねの取り付け長である図示Ｆ寸法
が決定している。前述の通り、ばね押さえ部材は比較的
寸法ばらつきの大きい部品であることから、曲げのない
比較的寸法ばらつきの少ない部品である加圧版８を利用
した本実施の形態の構成をとることによって従来例に比
べて、ばねの取り付け長の寸法精度を大きく向上させる
ことが可能となり、このことは加圧力の安定に直結する
メリットである。

【００３６】以上説明した通り、本実施の形態の構成に
よれば、組立時の作業性を損ねることなく従来のばね押
さえ部材に相当する機能を加圧ローラ支持部材７にもた
せることによって、ばね押さえ部材を廃止し、加圧力を
担うばねの軽荷重化を図り、加圧力のばらつきの少ない
高品位の加熱定着装置を実現することができる。

【００３７】（第２の実施の形態）図３は本発明の第２
の実施の形態における加熱定着装置の加圧部の図であ
り、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。

【００３８】図３において、１は耐熱フィルム、２は加
熱体、３は加熱体保持部材、４は金属ステー、５は樹脂
部材、５ａは加圧部位、５ｂは位置決め突起、６は加圧
ローラ、７は加圧ローラ支持部材、７ａはばね押さえ部
位、８は加圧板、８ａは位置決め孔、１９は圧縮ばね、
１０は圧解除手段であり、２個の圧縮ばね１９を片側に
並設したこと以外は第１の実施の形態と同一の構成であ
る。

【００３９】本実施の形態の加熱定着装置では、圧縮ば
ね１９が加圧ローラ６の直上でなく、ずれた位置に設け
られているため、スペース的な自由度な増し、圧縮ばね
１９を複数個配置することが従来例に比べて容易とな
る。従って本実施の形態のように、圧縮ばね１９を２個
並設することで従来例と比較して、更にばね１つ当たり
の荷重を軽減もしくは分散することができ、更に組立性
を向上させることができる。又、同一の圧縮ばね１９を
複数個使用することによって、加圧力のばらつきを更に
低減させ、第１の実施の形態と比較して一層加圧力の安
定した加熱定着装置を実現することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、金
属ステーの両端に設けられ耐熱フィルムの幅方向を規制
する規制面と加圧部位と位置決め突起が形成された左右
一対の規制部材と、規制部材の加圧部位を押圧可能に支
持され、規制部材との位置決め孔が形成された左右一対
の加圧板とを備え、加圧板を「てこ」として作用させる
べく、規制部材の加圧部位とは異なるポイントにばね手
段を設けているため、ばね手段の荷重が軽減できると同
時に作業性を損ねることなく従来例では必須であったば
ね押さえ部材を廃止することができる。しかも作業性を
損ねることなく簡素な構成でばね手段の荷重を軽減・分
散させることができ、加圧力の安定した加熱定着装置が
実現可能となり、その発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における加熱定着装
置の加圧部周辺を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は側面図

【図２】本発明の第１の実施の形態における加熱定着装
置の加圧部の圧解除手段を回動させた状態の側面図

【図３】本発明の第２の実施の形態における加熱定着装
置の加圧部周辺を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は側面図

【図４】従来の画像形成装置の断面図

【図５】従来の加熱定着装置の断面図

【図６】従来の加熱定着装置の加圧部周辺を示すもの
で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図

【図７】従来の加熱定着装置の加圧部の圧解除手段を回
動させた状態の側面図

【符号の説明】

１…耐熱フィルム ２…加熱体 ３…加熱体保持部材 ４…金属ステー ５…樹脂部材 ５ａ…加圧部位 ５ｂ…位置決め突起 ６…加圧ローラ ７…加圧ローラ支持部材 ７ａ…ばね押さえ部位 ８…加圧板 ８ａ…位置決め孔 ９、１９…圧縮ばね １０…圧解除手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性のフィルムと、少なくとも絶縁性
   基板と抵抗発熱体からなる加熱体と、前記加熱体及び前
   記フィルムを保持する加熱体保持部材と、前記加熱体保
   持部材の加熱体取付け面と反対側に設けられた金属ステ
   ーと、前記金属ステーの両端部に設けられ、前記フィル
   ムの幅方向を規制する規制面と加圧部位と位置決め突起
   が形成された樹脂製の規制部材と、前記加熱体に前記フ
   ィルムを圧接密着させ、且つ該フィルムを加熱体面に摺
   動させながら移動駆動する加圧ローラと、前記加圧ロー
   ラの両端部を支持する加圧ローラ支持部材と、前記規制
   部材の加圧部位を押圧可能に支持すると共に前記位置決
   め突起が嵌合する位置決め孔が形成され、一端部が前記
   ローラ支持部材に対して上下方向に揺動可能に係合する
   加圧板と、前記加圧板の他端部と前記ローラ支持部材と
   の間に配置され、前記加圧板を介して前記規制部材に加
   圧力を付与し、前記加圧ローラに前記加熱体を前記フィ
   ルムを挟んで圧接させるバネ手段と、前記加圧板が前記
   規制部材の加圧部位を押圧する力を減じる方向に前記ば
   ね手段のバネ力に抗して前記加圧板を移動させることが
   可能な圧解除手段とを有することを特徴とする加熱定着
   装置。
2. 【請求項２】 前記ばね手段は左右Ｎ個づつ計（Ｎ×
   ２）個の同一の圧縮ばねであることを特徴とする請求項
   １に記載の加熱定着装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の加熱定着装置
   を備え、前記フィルムを介して圧接している前記加熱体
   と前記加圧ローラの圧接ニップ部のフィルムと前記加圧
   ローラとの間に、画像形成手段によりトナー画像の転写
   された記録媒体を導入し、該フィルムと一緒に該圧接ニ
   ップ部を移動通過させることで前記トナー画像を前記記
   録媒体に定着させることを特徴とする画像形成装置。