JPS62123485A

JPS62123485A - 定着装置

Info

Publication number: JPS62123485A
Application number: JP26307685A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Takeuchi; 達夫竹内; Hiroshi Satomura; 里村　博; Shinnosuke Taniishi; 谷石　信之介; Yoshihiko Hirose; 広瀬　吉彦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-11-22
Filing date: 1985-11-22
Publication date: 1987-06-04
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH0711730B2

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】（技術分野）本発明は、電子写真装置、静′屯記録装置、プリンター
等の記録袋こにおいて使用される定着装置に関し、特に
は尾いに圧接する一対の回転体間に記録材を通過させる
ことにより、記録材上に被定着物を定着させる定着装置
に関するものである。

（背景技術）従来、電子写真袋こ等において、記録材−にの被定着物
、例えばトナ一層を記録材に定着する定着装置として、
加熱定着、溶剤定着、圧力定着等の定着方法を採用した
定着装置が種々考案されている。このうち一般に広く用
いられている定着方法は加熱足前方法であり、これを採
用した定着装置としては例えばチャンバ一定着装に、加
熱ローラ定着装こ、フラッシュ定着装置等が知られてい
る。しかしながら、チャンバ一定着装置においては、ト
ナー像を有する記録材を赤熱したシーズヒーターを用い
て非接触加熱し、樹脂から成るトナーを溶融させて記録
材に定着させるため、大量のエネルギーを必要とし、さ
らに記録材のジャム時においては記録材が加熱により発
火するという欠点があった。また、フラッシュ定着装置
においては、閃光ランプに瞬時に高電圧を印加して発光
させるため大型のコンデンサーを必要とし、装置の大型
化を招くと共に、コンデンサーの充電時間を必要とする
ため、高速化が困難という欠点があった。このため現行
の電子写真装置等に於ける定着装置は、内部に熱源を有
し、トナー像を担持した記録材と直接接触して、記録材
上に該トナー像を定着させる定着ローラーと、該定着ロ
ーラーに圧接する加圧ローラーとを有する加熱ローラ一
定着装置が主流である。しかし、この加熱ローラ一定着
装ａにおいては、鋼製又はアルミニウム製のシリンダー
表面にテフロン（商標名）等をコートした定着ローラー
を、内側からハロゲンランプヒーター等で約１５０〜２
００℃迄加熱し、加熱された定着ローラーと該定着ロー
ラーに圧接する加圧ローラーとの間に記録材を通過させ
ることでトナー像を定着させるものであるため、定着に
用いられるエネルギーの効率は低いものとなっている。

すなわち、熱源であるハロゲンランプヒーターの熱効率
は、熱として取り出せる赤外線放射が約８０〜８５％と
低く、さらにこの熱を鋼製もしくはアルミニウム製のシ
リンダーに伝達するためシリンダ一端部からの熱の逃げ
が生じる。

この為、ローラ端部へ断熱手段を施すことが考えらえて
いる。十分な断熱は装置の複雑化とコストアップを招く
、従って、実際に定着に利用できる熱は全体の７０％以
下になってしまい、エネルギーの効率が低くなる。さら
に上記加熱ローラ定着装置においては、定着ローラが必
要とする温度（約１５０〜２００℃）を得るために、ハ
ロゲンランプヒーター自身の温度を非常に高くする必要
があるが（約２０００℃）、温度制御回路等が故障した
場合には、ハロゲンランプヒーターが異常昇温しで定着
袋に周辺の温度が異常に高まり、最終的に装置全体に重
大な影響を及ぼすというような欠点があった。

（発明の目的）本発明は１述従来例に鑑みなされたもので、熱エネルギ
ーの損失が少なく高効率であって、且つ安全性が高く、
低コストの新規な定着装置を提供することを目的とする
。

（発明のＪ！要）即ち、本発明は、互いに圧接する一対の回転体間に記録
材を通過させることにより、記録材上に被定着物を定着
させる定着装置において、一対の回転体のうちの少なく
とも一方の回転体は、内部に熱源を有し且つ表面から波
長２μｍ以上の赤外線を放射する部材を有していること
を特徴とするものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第２
図は本発明定着装置を適用した電子写真複写装置を示し
ている。不図示のコピーボタンが押されると感光体ドラ
ムｌが矢印方向に回転を始めると共に、複写すべき原稿
を佐せた原稿台２がホームポジションに移動する。感光
体ドラム１は回転に伴って帯電器３により一様に帯電さ
れる。

一方、原稿台２は感光体ドラムｌの回転に伴って、ホー
ムポジションから移動を開始する。原稿台２上の原稿は
原稿照明ランプ４により照明され、レンズ系５を介して
順次原稿光像が露光位置６において一様に帯電された感
光体ドラムｌに露光される。これにより、感光体ドラム
１上に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は
現像器７によりトナー像に現像され、トナー像は給紙ロ
ーラー８とレジストローラー９により前述トナー像の先
端に同期して給紙された記録材としての転写紙Ｐに転写
帯電器１０により転写される。

トナー像が転写された転写紙Ｐはさらに搬送ローラー１
１．１２により搬送されて本発明の定着装置Ｆに至る。

転写紙Ｐは遠赤外線を発するペヒートローラー１３と、
これに圧接する加圧ローラーの１４とた回転体対により挟持搬送され、このときヒート
ローラー１３から放射する遠赤外線及び熱伝導により転
写紙Ｐ−１１のトナーが溶融し、トナー像が転写紙Ｐ上
に定着される。そして、定着後、転写紙Ｐは排出ローラ
ー１５によりトレー１６上に排出され、複写画像が得ら
れる。尚、トナー像が転写された感光体ドラムｌは、ク
リーナー１７により残留トナーが除去され、感光体ドラ
ム１は次の画像形成に備える。

次に、第１Ａ図、第１Ｂ図及び第３Ａ　、３Ｂ図を用い
て、上述の本発明の定着装置について更に詳細に説明す
る。

第１Ａ図、第１Ｂ図は遠赤外線を放射するヒートローラ
ー１３を示している。ヒートローラー１３は、ベタライ
ト（（Ｌ　ｉ　２０　・Ｎａ２０）　・Ａ文２０３・８
Ｓｉ０２）と粘土の混合物を線上上にして円筒形状に押
し出し成形し、８００℃で素焼きした物の上に、ベタラ
イト７５％、炭酸リチウム８，４％、石灰石７．０％、
酸化亜鉛２．８％、水醜化アルミニウム６．８％からな
る」−薬を塗り、焼成したローラ一本体１３１と、この
ローラ本体！３１の内部に１石英等の高耐熱性の支持体
にニクロム線等の抵抗線を螺旋状に巻き付けたもの或い
は抵抗線に耐熱性のセラミックを被覆し円筒上に巻き上
げて焼成したものから構成される発熱源！３２とを右し
ており、ローラ端部はセラミック等でできた断熱部材１
３３で覆われている。そして、ヒートローラ本体１３１
は定着装’ＩＩＦの枠体に不図示のポールベアリング軸
受は等を介して回転０丁能に支持されており、発熱源１
３２はローラ本体ｉ３１内の中心軸線にに位置するよう
に、断熱碍子１３４を介して定着装置Ｆの枠体に固定さ
れている。尚、１３５は発熱源１３２に電力を供給する
ためのリード線である。

ヒートローラ本体１３１内部に設けられた発熱源１３２
が、複写装とのメインスイッチ（不図示）ＯＮに伴って
通電されると、発熱源１３２は速やかに昇温して遠赤外
線を放射する。放射した遠赤外線はローラ本体１３１の
内壁面から吸収され、ローラ本体１３１を加熱する。そ
して、加熱されたローラ本体１３１はローラ表面から波
長２μｍ以上の遠赤外線を放射する。この遠赤外線及び
ローラからの熱伝導によりトナーは溶融する。

尚、ヒートローラ１３については、ローラーの表面に溶
融時のトナーがオフセットしないようにするため、表面
層としてテフロン等の高離型性の樹脂を５〜２０ルｍ位
の厚さに成膜したものを用いてもよい、また、ヒートロ
ーラ１３のローラ基体１３１は、前述のようなセラミッ
ク製の他、内面を黒色処理した薄肉の金属ローラー表面
に、前述のＬ薬のような遠赤外線放射物質を塗４ｊ後、
焼成したものでも良い、しかしながら、ヒートローラ自
体を熱絶縁性のセラミックで構成した場合には、ローラ
端部に直接接触するように金属部材等の軸受けを用いた
場合でもローラ端部から外部への熱の逃げを防止するこ
とができるため、薄肉の金属ローラを用いた場合よりエ
ネルギー損失を減少させることができる。

さらに、前記ヒートローラの構成材料としては、コーデ
ィエライト（ＭｇＯ−５ｉ０２−Ａ立２０３の組成の磁
塁）組成に金属又は金屈酩化物を添加して焼結したセラ
ミック、二酸化−７７ｉ　７４０〜８０　重ｑ％、酸化
コバル）１０〜２０毛量％、酸化鉄２０〜４０重量％、
酸化銅１０〜２０％の混合物の焼結体、ｙ２ｏ３゜Ｌ　
ａ２０３　、　Ｃｅ　０２等の希土類元素成分を固溶さ
せたＺｒＯ２セラミック等をローラ本体自体として用い
るか、若しくは金属ローラ表面りに１−記材料を形成し
たものであってもよい。

ここで、ヒートローラ本体を効・（シよく加熱し、かつ
効率よく遠赤外線を放射させる為にはニクロム線等の抵
抗線を赤熱させるｉバなく加熱する事、具体的には約７
００〜８００℃の温度に保っｙ１￥が好ましい、という
のは、抵抗線を赤熱させると、波長１ｇｍ以下の熱エネ
ルギーに変換されない発光が生じ、入力電力に対するジ
ュール熱の発生効率が減少するばかりでなく、セラミッ
ク製のヒートローラの熱吸収効率も劣化してしまうから
である。尚、赤熱していない抵抗線を用いた場合、熱変
換効率は９０％以」−であった。

第３Ａ図は前述の発熱源１３２から放射される遠赤外線
の波長と放射率（発熱体の熱放射の強度と同温度の黒体
の熱放射の強度との比）の関係を示したものである。（
尚、これは発熱源１３２の温度が約５００℃の時のもの
である。）図示のように、発熱源１３２は波長が２ｇｍ
位のところから放射率が急激に立ち上がり、最大極大値
Ｐ点において放射率が０．７を越え、８０％以上の熱変
換率を示すようになり、さらに波長が５Ｂｍ以上になる
と放射率が１に近づいていくような放射特性を示してい
る。

従って、一般に樹脂の光吸収特性が波長約５μｍ以上の
長波長領域にあることを考慮すると。

被定着物として樹脂を主成分としたもの、例えばトナー
を定着するような場合には特に有効である。

また、第３Ｂ図に前述の発熱源１３２から放射される遠
赤外線の波長と相対放射強度の関係を示す、ここで相対
放射強度は発熱源１３２から放出される熱線の全波長域
において最大絶対放射強度図から解るように熱源の温度
が高いハロゲンヒーターＨ（約２０００℃）は、最大相
対放射強度が１ｇｍ近傍にあり、エネルギーが可視光線
として使われており、熱効率の低下が示されている。こ
の傾向は理想的熱源である黒体においてもウィーンの変
位側に従って高温になればなるほど放射温度域に相対放
射強度の最大極大値Ｐをもつことは熱効率の上で非常に
有効である。尚、ウィーンの変位側はλｍＴ＝ｂで示さ
れ、Ｔは絶対温度、λｍは放射強度が最大になる波長、
ｂは定数である。

以上のようなヒートローラ１３を定着装置に組込んだ状
態を第４図に示した。ヒートローラ１３には加圧ローラ
１４が不図示の加圧手段により圧接している。この加圧
ローラ１４は、アルミニウムシリンダー上にＲＴＶシリ
コーンゴムを被覆したものが用いられている。ヒートロ
ーラ１３はその表面温度が温度センサー１７により検知
され、ヒートローラ１３の内部に設は温れた発熱源１３
２に通電される電流を不図示の温度制御回路によって制
御している。これにより、ローラ自体が所定温度に維持
される。さらに、前記ヒートローラ１３は熱エネルギー
の６０％程度を遠赤外線として放射するため、この遠赤
外線を反射すべく図示のようにヒートローラ１３を覆う
ように反射板１８が設けられている。この反射板１８は
ローラに対向する内面が鏡面に加工されている。

反射板１８の材質としては、アルミニウムのような金属
の他、ガラスに金、銀、白金、アルミニウム等の金属を
蒸着したものも用いることができる。また、反射板の形
状としては、反射板の断面が略扇形となるようにし、こ
の扇形の中心位置にヒートローラ１３の中心が位置する
ようにヒートローラ１３を配置することが好ましい、こ
のように反射板を設ければ、ヒートローラ１３から放射
される波長２ＪＬｍ以りの遠赤外線は空気や空気中の水
蒸気に殆ど吸収されないため、ローラ周辺の空気温度に
は関係なく、その遠赤外線は反射板によって反射され、
ローラへ再吸収される。よって、ヒートローラの加温効
果を向」ニさせることができる。

尚、第３図において、１９は記録材をローラ対の圧接部
へ導くための入口ガイド、２０は定着後の記録材を案内
する排出ガイド、２１はヒートローラー３への記録材の
巻き付きを防止するｉｌｆ！ｔｌ爪である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、一対の回転体の
一方を、内部に熱源を有し且つ表面から波長２ｇｍ以り
の赤外線を放射する部材で構成し葛だことにより、入力エネルギーの約９０％以上が熱に変
換することが可ス財となり、熱効率が向」二させること
ができた。

さらに、回転体及び熱源ともにその温度が１８０℃〜３
００℃に保たれるため、ジャム時において記録材が焦げ
るというようなこともない。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明定着装置の実施例を示すヒートローラ
の斜視図、第１Ｂ図はヒートローラの内部を示す断面図
、第２図は本発明定着装置が適用可能な゛ｆｉ子写真複
写装置の概略断面図、第３Ａ図はヒートローラ内部に設
けられた発熱源から放射される遠赤外線の波長と放射率
の関係を示すグラフ、第３Ｂ図は発熱源の相対放射強度
と波長の関係を示すグラフ、第４図は本発明定着装置の
実施例を示す概略断面図である。１３−−−−−　ヒートローラ１４−−−−一加圧ローラ１７−−−−一温度センサーｔ　ａ−−−−一反射板１３１−ｍ−ヒートローラ本体１３２−−一発熱源１３３−ｍ−断熱部材１３４−−一断熱碍子１３５−−−リード線Ｆ　−−−−−一　定着装置冨／’Ａ２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに圧接する一対の回転体間に記録材を通過さ
せることにより、記録材上に被定着物を定着させる定着
装置において、前記回転体のうちの少なくとも一方の回
転体は、内部に熱源を有し且つ表面から波長２μｍ以上
の赤外線を放射する部材を有していることを特徴とする
定着装置。
（２）前記部材は、加熱される事により波長２μｍ以上
の領域に放射強度が極大値を１つ以上持ち、かつその極
大値となる波長の赤外線の放射率が０．７以上となる赤
外線を放射することを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の定着装置。
（３）前記部材はセラミツク材料より形成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
の定着装置。