JPH1130924A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 誘導型加熱ローラの芯金の構成として、外側
層に発熱部となる鉄もしくはステンレス合金を用いるこ
とにより転写紙に接触する部分を直接加熱して立ち上が
り時間を早くして省エネルギー化を図るとともに、内側
層として熱伝導を考慮してアルミを用い温度ムラ防止を
図る。 【解決手段】 加熱ローラ１と加圧ローラ２とで定着す
る定着装置であって、加熱ローラが誘導型加熱ローラで
あるものにおいて、加熱ローラは、誘導コイルを外周面
に巻付けた固定側のボビン部３と、該ボビン部の外径方
向に同軸状且つ回転自在に配置された芯金４とを有し、
該芯金は線膨張率の大きい材料から成る第１の層３０
と、該第１の層の外側面に固定された熱膨張率の小さい
材料から成る第２の層３１と、から成り、第１の層の軸
方向長を第２の層の軸方向長よりも長く設定すると共
に、該第２の層の軸方向への移動を阻止する移動防止部
材２２を第１の層側に設けた。

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、ファクシミリ装置等の画像形成装置に用
いる定着装置の改良に関し、特に電磁誘導を利用した誘
導型発熱ローラを用いた定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の画像形成装置においては、
感光体上に形成されたトナー像を転写紙上に転写してか
ら、この転写紙を定着装置内に導いてトナー像の定着を
行った後で、機外へ排出する工程が実施される。定着装
置としては、ヒータを備えた加熱ローラと、加熱ローラ
の周面にニップする加圧ローラからなるものが一般であ
り、両ローラ間に転写紙を通紙する際に、加熱しながら
加圧することによりトナーを定着させる。加熱ローラを
発熱させる手段として、芯金内部に配置された誘導コイ
ルにより誘導磁束を発生させ、この誘導磁束により誘導
電流をローラ外周部の芯金（導電層）に発生させて、誘
導電流に伴うジュール熱によりローラ表面に所望の温度
を発生させるように構成した誘導型加熱ローラが知られ
ている。上記のごとき従来の誘導型加熱ローラの構成と
して特開昭６０−３８４９４号公報には、芯金の内側層
として鉄を、外側層としてアルミニウムを夫々用いたも
のが開示されているが、この構成に於いてはまず内側の
鉄層が加熱されてから外側のアルミ層を伝って加熱ロー
ラの表面に熱が供給される。そのため立ち上がり時間が
遅くなるという欠点があった。又、２層構造の芯金を有
する加熱ローラは、各層を構成する材料の熱膨張率が異
なっているため、加熱されることにより伸長する長さが
異なり、その結果として加熱、冷却の繰り返し等による
２層間の軸方向位置ずれ等が発生し、加熱部分がずれる
ことによって定着性能が低下するという欠点があった。
つまり、内側の鉄層の外周面に、外側のアルミ層を圧着
方式により固定していたので、加熱、冷却の繰り返しに
よって境界での圧着が弛み軸方向等への相対的なずれが
発生し易かった。又、従来の誘導型加熱ローラの芯金は
アルミで構成されていたが、アルミの外周面を軸受部に
よって支持すると、アルミ部分が摩耗するため、芯金を
定期的に交換して再生しようとしてもアルミ部分が摩耗
により磨り減って芯金自体が使用できなくなるという欠
点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、その課題は、誘導型加熱ロー
ラの芯金の構成として、外側層に発熱部となる鉄もしく
はステンレス合金を用いることにより転写紙に接触する
部分を直接加熱して立ち上がり時間を早くして省エネル
ギー化を図るとともに、内側層として熱伝導を考慮して
アルミを用いることにより鉄ローラの欠点である軸方向
の温度ムラ防止を図るようにすることにある。また、こ
のような積層構造を採用したとしても、鉄層とアルミ層
との間の境界部分での加熱／冷却の繰り返しによる線膨
張率の差から生ずる鉄層の位置ずれの防止や加熱ローラ
として定着ユニットに取り付ける際の不具合防止を図る
ことを他の課題とする。さらに軸受け部に鉄又はステン
レスを設けることにより経時の摩耗をなくし、加熱ロー
ラの再生における支障をなくすることを他の課題とす
る。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】以上の様に請求項１の発明
によれば、定着されるべきトナー画像を有する転写紙を
加熱ローラと加圧ローラとで挟持搬送しつつ上記トナー
画像を転写紙上に定着する定着装置であって、上記加熱
ローラが誘導型加熱ローラであるものにおいて、上記加
熱ローラは、誘導コイルを外周面に巻付けた固定側のボ
ビン部と、該ボビン部の外径方向に同軸状且つ回転自在
に配置された芯金とを有し、該芯金は線膨張率の大きい
材料から成る第１の層と、該第１の層の外側面に固定さ
れた線膨張率の小さい材料から成る第２の層と、から成
り、上記第１の層の軸方向長を第２の層の軸方向長より
も長く設定すると共に、該第２の層の軸方向への移動を
阻止する移動防止部材を第１の層側に設けたことを特徴
とする。請求項２の発明は、上記第１の層の材料をアル
ミ系材料とし、第２の層の材料を鉄系又はステンレス系
材料としたことを特徴とする。請求項３の発明は、上記
鉄系又はステンレス系の材料から成る第２の層の外周面
を軸受部と摺接させることにより上記芯金を回転自在に
支持したことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例により詳細に説明する。図１(a) は本発明の定着装置
の要部概略構成図、(b) はその要部拡大断面図であり、
この定着装置は加熱ローラ１と、加熱ローラ１の外周面
に接して連れ回りする加圧ローラ２とから成り、両ロー
ラ１、２のニップ部に、トナーＴを保持した転写紙Ｐを
通紙させる過程で、加熱ローラ１からの熱と加圧ローラ
２からの圧力によってトナーＴを転写紙Ｐ上に定着させ
る。この加熱ローラ１は、固定されたボビン部３の外径
方向に所定のギャップを隔てて同軸状に円筒状のローラ
本体（芯金）４を回転自在に支持した構成を有する。図
２は本発明の誘導型加熱ローラの一例の側部縦断面図で
あり、このボビン部３は、例えば、耐熱樹脂で一体に形
成され、且つ軸方向中央部が大径部１１となった中空円
筒体であり、大径部１１の外周面に誘導コイル１２を巻
き回すと共に、小径の両端部１３ａ，１３ｂの内部に配
置したリード線１４ａ，１４ｂを誘導コイル１２に接続
して図示しない電源から高周波電流を給電するように構
成する。ボビン部３の両端部１３ａ，１３ｂの外周は画
像形成装置本体のブラケット１５ａ，１５ｂによって固
定的に支持されている。ローラ本体（芯金）４は、定着
装置の側板２０ａ，２０ｂに嵌合された玉軸受２１ａ，
２１ｂにより回転自在に軸支されている。ローラ本体４
は、比較的厚肉で誘導コイル１２と直接対面する第１の
層（内側層）３０と、第１の層３０の外周面全周に所定
の軸方向長に亙って積層された第２の層（外側層）３１
と、第２の層３１の外周面全周に亙って所定の軸方向長
に亙って積層された離型層３２とを有する。第１の層３
０は、例えばアルミニウム、或はアルミニウム合金（ア
ルミニウム系）等の熱伝導率が良く且つ線膨張率の大き
い材料から成る層であり、第２の層３１は鉄、ステンレ
ス合金等、誘導コイル１２への通電によって電磁誘導に
より直接加熱される材料（線膨張率がアルミ系材料より
も小さい）から構成される。

【０００６】この形態例では、外側層としての第２の層
３１として、鉄もしくはステンレス合金を用いることに
より、転写紙に接触する部分を直接誘導加熱して立ち上
がり時間を早くして省エネルギー化を図るとともに、内
側層としての第１の層３０の材料として熱伝導性を考慮
してアルミニウム合金を用いることにより、鉄等からな
る第２の層３１の軸方向の温度ムラ防止を図るようにし
ている。また、第２の層３１は、その軸方向両端部外周
面が玉軸受２１ａ，２１ｂによって支持されると共に、
その軸方向両端部の外側位置には第１の層３０の外周面
に固定された止め輪（移動防止部材）２２ａ，２２ｂが
位置していて、第２の層３１の軸方向外側への移動を阻
止している。また、離型層３２は、第２の層３１よりも
更に軸方向長が短くなる様に寸法設定されている。第１
の層３０の軸方向一端部外周面には駆動力の伝達を受け
る為のギヤ３５が、止め輪３６によって固定され、図示
しない駆動ギヤと噛合して回転駆動力を受ける。なお、
例えば、第１の層３０としては、肉厚が１〜５ｍｍ程度
の熱伝導率の良いアルミニウム又はアルミ合金（アルミ
系材料）を用い、第２の層３１としては、肉厚が０．１
〜２ｍｍ程度の鉄（鉄系材料）、ステンレス又はステン
レス合金（ステンレス系材料）を用い、更に離型層３２
としては、膜厚が１０〜４０μｍ程度の磁性体入りのフ
ッ素樹脂等を用いる。なお、離型層３２としてフッ素樹
脂の代わりにシリコーンゴム、又はフッ素ゴムを用いて
も良い。この場合のゴム層の膜厚としては、０．３ｍｍ
〜３ｍｍ程度が適当である。

【０００７】以上の構成を備えた誘導型加熱ローラは、
第２の層（外側層）３１に誘導加熱される発熱部となる
鉄系材料もしくはステンレス合金等のステンレス系材料
を用いることにより、転写紙に接触する部分を直接加熱
して立ち上がり時間を早くして省エネルギー化を図るこ
とができる。また、第１の層（内側層）３０として熱伝
導を考慮してアルミニウム合金等の熱伝導性の良好な材
料を用いることにより鉄層の欠点である軸方向への温度
ムラ防止を図ることができる。また、このような積層構
造を採用した場合には、鉄層とアルミ層との間の境界部
分での加熱／冷却の繰り返しによる線膨張率の差から両
層間に軸方向への位置ずれが発生することがあるが、本
形態例では、内側の第１の層に固定した止め輪により第
２の層の軸方向移動を規制しているので、このような位
置ずれをなくして、加熱部分がずれることによって発生
する定着性能の低下をなくすることができる。さらに加
熱ローラ本体を回転自在に支持する軸受を鉄又はステン
レス合金等から成る第２の層によって支持する様にした
ので、経時の摩耗をなくし、加熱ローラを再生使用する
際に従来発生していた不具合である芯金の耐久性の低下
を解消することができる。

【０００８】また、線膨張率が大きい材料から成る第１
の層の軸方向長を長くしているため、加熱時の材料の伸
びを容易に吸収し、しかも安価な定着ユニットを提供で
きる。即ち、加熱ローラの製造に於ては、冷間時に組み
付けられるが、実際の定着時には加熱ローラ表面は１８
０〜２００℃程度に昇温する。この際に、本発明では軸
方向への線膨張率の大きいアルミ等から成る第１の層を
用いているので、この第１の層に固定した止め輪２２
ａ，２２ｂが熱膨張によって軸方向外側に変位したとき
に、第２の層を構成する鉄等（線膨張率はアルミよりも
小さい）が同方向に変位したとしもてこの止め輪に干渉
することはできない。その結果、ローラが撓む等の不具
合をなくすることができる。これに対して、仮に第１の
層を鉄等により構成するとともに、第２の層をアルミニ
ウムにより構成し、第１の層に止め輪を設けた時に、ア
ルミニウムから成る第２の層の線膨張率の方が大きいの
で、第２層が止め輪に干渉してローラの撓み、変形をも
たらす。

【０００９】

【発明の効果】以上の様に請求項１の発明では、誘導型
加熱ローラの外側層を構成するアルミニウム材料等のス
ラスト方向への移動防止を図っている為、離型層を有し
た外側層が経時で軸方向に移動せず安定した定着品質が
得られる。また、請求項２の発明では、加熱ローラの内
側層がアルミニウム又はその合金から成り、転写紙と接
する外側層が鉄又はステンレス鋼等からなっているため
立ち上がり時間が早くなり、且つ内側層の作用により外
側層の温度分布ムラ低減が図れる。請求項３の発明で
は、線膨張率が大きい材料から成る第１の層の軸方向長
が長いため、加熱時の材料の伸びを容易に吸収でき安価
な定着ユニットが提供できる。請求項４の発明では、軸
受部を鉄系又はステンレス系の材料から成る第２の層を
摺接させているため、加熱ローラの摩擦が少なくリサイ
クルして使用することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 及び(b) は本発明の定着装置の要部の正面
図、及び加熱ローラの要部拡大図。

【図２】図１の定着装置の側部縦断面図。

【符号の説明】

１ 加熱ローラ、２ 加圧ローラ、３ ボビン部、４
ローラ本体（芯金）、１１ 大径部、１２ 誘導コイ
ル、１３ａ，１３ｂ 両端部，１４ａ，１４ｂ リード
線，１５ａ，１５ｂ ブラケット，２０ａ，２０ｂ 側
板，２１ａ，２１ｂ玉軸受、２２ａ，２２ｂ 止め輪、
３０ 第１の層（内側層）、３１ 第２の層（外側
層）、３２ 離型層、３５ ギヤ、３６ 止め輪、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定着されるべきトナー画像を有する転写
   紙を加熱ローラと加圧ローラとで挟持搬送しつつ上記ト
   ナー画像を転写紙上に定着する定着装置であって、上記
   加熱ローラが誘導型加熱ローラであるものにおいて、 上記加熱ローラは、誘導コイルを外周面に巻付けた固定
   側のボビン部と、該ボビン部の外径方向に同軸状且つ回
   転自在に配置された芯金とを有し、該芯金は線膨張率の
   大きい材料から成る第１の層と、該第１の層の外側面に
   固定された線膨張率の小さい材料から成る第２の層と、
   から成り、 上記第１の層の軸方向長を第２の層の軸方向長よりも長
   く設定すると共に、該第２の層の軸方向への移動を阻止
   する移動防止部材を第１の層側に設けたことを特徴とす
   る定着装置。
2. 【請求項２】 上記第１の層の材料をアルミ系材料と
   し、第２の層の材料を鉄系又はステンレス系材料とした
   ことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 上記鉄系又はステンレス系の材料から成
   る第２の層の外周面を軸受部と摺接させることにより上
   記芯金を回転自在に支持したことを特徴とする請求項２
   記載の定着装置。