(57)【要約】【課題】加圧加熱エリアが幅広い平面である上、作業中に、導熱膜または導熱シートも筒形のままで変形しない、トナー定着装置を提供する。【解決手段】自動的に回転できるように構成されているローラ手段と、可撓性の熱伝導性シートからなっており、且つ前記ローラ手段と並列する上、その筒形が崩れないように保たれながらその筒軸を中心に自転させられることができるように両端が保持されている筒形の導熱手段と、前記導熱手段の筒形内に、該導熱手段の、前記ローラ手段に隣接している部分を押さえて平面状にさせながら、該平面状になっている部分を介して前記ローラ手段と対向するように配置・構成されている伝熱筒と、前記伝熱筒の筒内に配置されていて前記伝熱筒を加熱する加熱手段とからり、前記ローラ手段と前記導熱手段との間を通過する用紙上に転写したトナーを溶かして該用紙に定着させることができることを特徴とするトナー定着装置を提供する。【選択図】図３
2008191634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動的に回転できるように構成されているローラ手段と、
可撓性の熱伝導性シートからなっており、且つ前記ローラ手段と並列する上、その筒形が崩れないように保たれながらその筒軸を中心に自転させられることができるように両端が保持されている筒形の導熱手段と、
前記導熱手段の筒形内に、該導熱手段の、前記ローラ手段に隣接している部分を押さえて平面状にさせながら、該平面状になっている部分を介して前記ローラ手段と対向するように配置・構成されている伝熱筒と、
前記伝熱筒の筒内に配置されていて、前記伝熱筒を加熱する加熱手段とからなっており、
前記導熱手段は、前記ローラ手段の回転に駆動されて自転しながら前記伝熱筒を経由して前記加熱手段から熱を受け、該熱により、前記ローラ手段と前記導熱手段との間を通過する用紙上に転写したトナーを溶かして該用紙に定着させることができることを特徴とするトナー定着装置。
【請求項２】
自動的に回転できるように構成されているゴム製ローラ手段と、
可撓性の熱伝導性シートからなっており、且つ前記ローラ手段と並列する上、その筒形が崩れないように保たれながらその筒軸を中心に自転させられることができるように両端が保持されている筒形の導熱手段と、
前記導熱手段の筒形内に、該導熱手段の、前記ローラ手段に隣接している部分を押さえて平面状にさせながら、該平面状になっている部分を介して前記ローラ手段と対向するように配置・構成されている伝熱筒と、
前記伝熱筒の筒内に配置されていて、加熱手段として放射熱を発し、前記伝熱筒を加熱するメタルハライドランプとからなっており、
前記導熱手段は、前記ローラ手段の回転に駆動されて自転しながら前記伝熱筒を経由して前記メタルハライドランプから熱を受け、該熱により、前記ローラ手段と前記導熱手段との間を通過する用紙上に転写したトナーを溶かして該用紙に定着させることができることを特徴とするトナー定着装置。
【請求項３】
前記導熱手段は、該導熱手段が前記ローラ手段に駆動される際に、前記導熱手段を筒形のまま自転に案内できるように、前記導熱手段の筒形の両端部を内嵌により周方向に摺動可能に保持している一対の保持枠を有することを特徴とする、請求項１または２に記載のトナー定着装置。
【請求項４】
前記伝熱筒は、前記導熱手段を前記導熱手段の筒軸に沿って貫通する上、前記ローラ手段の方へ寸動できるように前記一対の保持枠によりその両端から保持されている筒形のものであり、且つ、その前記導熱手段を押さえている押さえ面が長尺状の平面となったことを特徴とする、請求項３に記載のトナー定着装置。
【請求項５】
前記一対の保持枠は、前記ローラ手段の方へ寸動できるように設置されており、且つ、前記保持枠に、該保持枠を前記伝熱筒と当接するように押さえながら、該伝熱筒に前記ローラ手段と対向する付勢力を与えるように、それぞれ付勢手段が設置されていることを特徴とする、請求項４に記載のトナー定着装置。
【請求項６】
前記伝熱筒の押さえ面には、耐摩耗層が施されていることを特徴とする、請求項４に記載のトナー定着装置。
【請求項７】
前記一対の保持枠は、それぞれ前記伝熱筒に向かう開口を有する略Ｃ字形となる上、該略Ｃ字形の開口内に前記伝熱筒と接触していて、それを介して前記付勢手段の付勢力を前記伝熱筒に伝える伝動手段が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載のトナー定着装置。
【請求項８】
前記伝熱筒の少なくとも両端近くにそれぞれその両側壁から一対の第１係止手段が出ており、
また、前記各伝動手段にそれと対応する一対の第１係止手段と係合できる一対の第２係止手段が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載のトナー定着装置。
【請求項９】
前記メタルハライドランプは管形であって、前記伝熱筒をその筒軸に沿う上、筒内のあらゆる手段と触れずに貫通するように配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のトナー定着装置。
【請求項１０】
前記加熱手段は電気作動のものであって、所定温度範囲以上になると給電が止まり、該温度範囲以下になると給電が再び始まるように、温度制御器が設置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のトナー定着装置。
【請求項１１】
前記伝熱筒は、低熱容量及び高熱伝導性の材質で製造されたものであることを特徴とする、請求項１または２に記載のトナー定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー定着装置に関し、特に乾式複写機、レーザープリンタ、ファクシミリ機器及びＬＥＤプリンタなどの、用紙上に転写したトナーを溶かして用紙に定着させるトナー定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トナー定着装置として、図８に示すように、互いに対向しているローラ対８１、８２により、用紙をそれらの間に通過させながら加熱し、用紙上に転写したトナーを溶かして該用紙に定着させることができるように構成されたものが使用されている（特許文献１参照）。このようなトナー定着装置は、通常、ローラ対の一つ８１を用紙を加圧しながら加熱するものとし、他の一つ８２を用紙を駆動しながら前者の加圧に対向して用紙の前者との接触時間を延長させるものとするため、熱伝導の良い金属製ローラを前者とし、前者との対向力によって少々変形し前者とぴったりと接触できるゴム製ローラを後者としているが、この金属製ローラとゴム製ローラとの対向によって、それらの間に形成されている加圧加熱エリア（定着ニップ）は幅狭くてトナー定着効果が良くない。また、このような円柱体のローラ対が対向しながら用紙を駆動することによっても、用紙を円弧状に変形させる、などなどの欠点がある。
【０００３】
一方、図９に示すようなトナー定着装置がある（特許文献２参照）。このトナー定着装置は、前記金属製ローラの代わりに筒形の導熱膜９１を使用する上、前記導熱膜９１の筒形内に、保持枠９１１が、該導熱膜９１のゴム製ローラ９２に隣接している部分を押さえて平面状にさせながら、前記導熱膜９１を筒形内からほぼ全体的に保持するように配置・構成されているので、導熱膜９１とゴム製ローラ９２との対向によってそれらの間に形成されている加圧加熱エリアは幅広い平面になっていて定着効果が良く、且つ、作業中に、用紙を円弧状に変形させない。しかしながら、保持枠９１１は、導熱膜９１を筒形内からほぼ全体的に保持しているが、その導熱膜９１に対する大きな摩擦抵抗を減らすために、図９に示すように、かなり小さく形成されていて、導熱膜９１を相当な緩みを有する状態に保持しているので、導熱膜９１は、トナー定着装置の作業中に、図１０に示すように、ゴム製ローラ９２の駆動に従って移動したり変形したりし、引っ張られて破裂しやすい欠点がある。
【特許文献１】米国特許第５２１０５７９号公報
【特許文献２】米国特許第６５５９４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来のトナー定着装置の欠点に鑑みて、本発明は、加圧加熱エリアが幅広い平面である上、作業中に、導熱手段としての導熱膜または導熱シートも筒形のままで変形しないトナー定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は、自動的に回転できるように構成されているローラ手段と、可撓性の熱伝導性シートからなっており、且つ前記ローラ手段と並列する上、その筒形が崩れないように保たれながらその筒軸を中心に自転させられることができるように両端が保持されている筒形の導熱手段と、前記導熱手段の筒形内に、該導熱手段の、前記ローラ手段に隣接している部分を押さえて平面状にさせながら、該平面状になっている部分を介して前記ローラ手段と対向するように配置・構成されている伝熱筒と、前記伝熱筒の筒内に配置されていて前記伝熱筒を加熱する加熱手段とからなっており、それにより、前記導熱手段は、前記ローラ手段の回転に駆動されて自転しながら前記伝熱筒を経由して前記加熱手段から熱を受け、該熱により、前記ローラ手段と前記導熱手段との間を通過する用紙上に転写したトナーを溶かして該用紙に定着させることができることを特徴とするトナー定着装置を提供する。
【０００６】
前記ローラ手段は、ゴム製のものを使用した方が良い。
【０００７】
また、前記導熱手段の実施形態として、それが前記ローラ手段に駆動される際に、それを筒形のまま自転に案内できるように、その筒形の両端部に内嵌して保持している一対の保持枠を有するものが挙げられ、前記伝熱筒の実施形態として、前記導熱手段をその筒軸に沿って貫通する上、前記ローラ手段の方へ寸動できるように、前記一対の保持枠によりその両端から保持されている筒形のものであり、且つ、その前記導熱手段を押さえている押さえ面が長尺状の平面となったものが挙げられる。
【０００８】
また、前記伝熱筒は、低熱容量及び高熱伝導性の材質で製造されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
前記構成によるトナー定着装置は、その筒形の導熱手段が可撓性の熱伝導性シートからなっており、且つ、その筒形内に、伝熱筒が、該導熱手段の、前記ローラ手段に隣接している部分を押さえて平面状にさせながら、該平面状になっている部分を介して前記ローラ手段と対向するように配置・構成されているので、導熱手段とローラ手段との対向によってそれらの間に形成されている加圧加熱エリアは幅広い平面になっている。
【００１０】
前記構成によるトナー定着装置は、その筒形の導熱手段の両端だけが保持されているので、作業中の導熱手段と導熱手段を保持している手段、例えば前記一対の保持枠との摩擦抵抗が小さいため、内嵌などの簡単な構成によりその筒形が崩れないように保たれながらその筒軸を中心に自転させられることができる。
【００１１】
また、前記構成によるトナー定着装置は、その伝熱筒が低熱容量及び高熱伝導性の材質で製造されたものである上、その導熱手段の両端だけが保持枠などにより保持されているので、伝熱筒の加熱手段より得た熱は従来のような過大の保持枠を経由して散逸せず、その導熱手段に対する押さえ面に集中して有効且つ迅速に加熱の働きをすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る、トナー定着装置を用いたレーザープリンタの概略構成を示す図である。このレーザープリンタが作動すると、まず感光ローラ１にレーザーＬＥＤユニット２からレーザー光を照射することによって、画像データに応じた潜像が形成される。この潜像は、トナーを有する現像手段３によって現像されて、トナー像となる。続いて、用紙Ｐが供給され、感光ローラ１上のトナー像を、転写ローラ５により用紙Ｐに転写させる。そして、トナー像（後述図６におけるＴ参照）が転写された用紙Ｐは、トナー定着装置４に送り込まれて該トナー像のトナーを定着させられた後、レーザープリンタ外に排出される。ここで、本実施形態がレーザープリンタに適用した場合を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば乾式複写機、ＬＥＤプリンタ、ファクシミリ機器、あるいはこれらの機能を組み合わせた複合機などであってもよい。
【００１４】
次に、本実施形態に係るトナー定着装置４の構成について説明する。
【００１５】
図２は、該実施形態に係るトナー定着装置の、そのケーシングの一部を取外して示している斜視図である。図３は、図２におけるトナー定着装置の要部の分解斜視図である。図４は、図２におけるトナー定着装置の組立状態時の左面図である。図５は、図２におけるトナー定着装置の組立状態時の右面図である。図６は、図４における要部の拡大図である。
【００１６】
図２と図３とに示すように、前記トナー定着装置４は、主として、ケーシング４０内にローラ手段４１と、一対の保持枠４２、４２と、筒形の導熱手段４３と、伝熱筒４４と、加熱手段４５とを備えている。
【００１７】
図４と図５とに示すように、ケーシング４０は、上下互いに合わさってその中に他の部材を収容する空間を有するように構成されたプラスチック製の上フレーム４０１と、金属製の下フレーム４０２とからなっている。該下フレーム４０２は、図中の左右両側面にそれぞれ開孔４０３、４０３が開けてある。
【００１８】
ローラ手段４１は、ゴム製であり、その軸心４１０の一端に駆動ギア４１１が前記開孔４０３から突出するように装着されていて、駆動源（図示せず）に回転駆動されると自動的に回転できるように構成されている。
【００１９】
一対の保持枠４２、４２は、それぞれ下へ向かう開口を有し、該開口内に伝動フレーム４２０が設けられた略Ｃ字形となる上、前記ケーシング４０における開孔４０３内に、ローラ手段４１の方へ寸動できるように設置されている。また、該一対の保持枠４２、４２は、それぞれその上端において付勢手段４２１としてのバネが設置されている。
【００２０】
筒形の導熱手段４３は、可撓性の熱伝導性シートからなっており、且つローラ手段４１と並列する上、それがローラ手段４１に駆動される際、その筒形が崩れないように保たれながらその筒軸を中心に自転させられることができるように、その筒形の両端部がやや緩み状態で一対の保持枠４２、４２の略Ｃ字形に周方向に摺動可能に外嵌して保持されている。即ち、一対の保持枠４２、４２は、筒形の導熱手段４３を筒形のままで自転させるものである。
【００２１】
また、前記可撓性の熱伝導性シートとしては、本実施形態では厚さ７５μｍのポリイミッドシートが使用されたが、他の厚さの１００μｍを超えない、耐摩耗性、強度及び耐熱性に優れた材料が使用されても良い。なお、導熱手段４３は、トナーの付着を防ぐためにその外周面に一般に使われるパーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）材料（図示せず）が塗布されている。
【００２２】
伝熱筒４４は、低熱容量及び高熱伝導性の材質で製造された筒形のものであって、導熱手段４３をその筒軸に沿って貫通する上、該筒形内に、該導熱手段４３の、ローラ手段４１に隣接している部分を押さえて長尺状の平面状にさせながら、該長尺状の平面状になっている部分（図６における加圧加熱エリア（定着ニップ）Ｖ参照）を介してローラ手段４１と対向するためにローラ手段４１の方へ寸動できるように、一対の保持枠４２、４２によりその両端から保持されている。
【００２３】
図３から明らかにわかるように、伝熱筒４４にその図中の前後両側壁それぞれから係止突起４４０、４４０が左右に延在するように出ている。もちろん、係止突起４４０、４４０は、左右両端近くだけにそれぞれその前後両側壁から出て左右二対になっても良い。また、各伝動フレーム４２０には、各伝動フレーム４２０と対応する前後一対の係止突起４４０、４４０と係合できる、一対の係止溝４２２、４２２が設けられており、且つそれらは、伝熱筒４４が伝動フレーム４２０、４２０と接触するように係止突起４４０、４４０と係合している。
【００２４】
即ち、付勢手段４２１、４２１による付勢力が一対の保持枠４２、４２を伝熱筒４４と当接するように押さえることによって、一対の保持枠４２、４２における伝動フレーム４２０、４２０を介して、前記付勢力を伝熱筒４４に伝えるようになっている。それにより、用紙Ｐに対する加圧効果が良い。
【００２５】
伝熱筒４４の押さえ面には、断熱・耐摩耗層４４１が施されている。
【００２６】
加熱手段４５は、伝熱筒４４の筒形内に、伝熱筒４４をその筒軸に沿って筒内のあらゆる手段と触れずに貫通するように配置されていて、放射熱を発して該伝熱筒４４を加熱するものである。それにより、伝熱筒４４の加熱手段４５より得た熱は従来のような過大の保持枠を経由して散逸せず、その導熱手段４３に対する押さえ面に集中して有効且つ迅速に加熱の働きをすることができる。また、この実施形態において、加熱手段４５として、電気作動の管形のメタルハライドランプが使用されており、且つ所定温度範囲以上になると給電が止まり、該温度範囲以下になると給電が再び始まるように、温度制御器４５０が設置されている。
【００２７】
前記構成により、導熱手段４３はローラ手段４１の回転に駆動されて自転しながら、その伝熱筒４４と接触している部分だけを経由して加熱手段４５から熱を受け、該熱により、ローラ手段４１と導熱手段４３との間を通過する用紙Ｐ上に転写したトナーを溶かして、該用紙Ｐに定着させることができる。
【００２８】
図７は、このトナー定着装置４の昇温テスト結果を示したチャートである。このチャートに示すように、本発明における導熱手段４３、特にその加圧加熱エリアＶ（図６参照）の温度が常温から１６０℃（作業温度）までに昇る時間は、６００Ｗで約９秒であり、他の例えば特許文献１に記載されている従来のものの、６００Ｗで約２０秒が必要であることと比較すると、遥かに短縮され、加熱効果がかなり良い。
【００２９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は該実施形態に限定されない。即ち、本発明は前記実施形態例に限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上、実施形態で詳細に説明したように、本発明のトナー定着装置は、加圧加熱エリアが幅広い平面になっているので、トナー定着効果が良く、且つ、作業中に、用紙を円弧状に変形させない。
【００３１】
また、作業中に、導熱手段としての導熱膜または導熱シートも筒形のままで変形しないので、ローラ手段による回転に引っ張られて破裂しにくく使用寿命が長い。
【００３２】
その上、伝熱筒の加熱手段より得た熱は従来のような過大の保持枠を経由して散逸せず、その導熱手段に対する押さえ面に集中して有効且つ迅速に加熱の働きをすることができる
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るトナー定着装置を用いたレーザープリンタの側面構成図である。
【図２】該実施形態に係るトナー定着装置の、そのケーシングの一部が取外されている斜視図である。
【図３】図２におけるトナー定着装置の要部の分解斜視図である。
【図４】図２におけるトナー定着装置の組立状態時の左面図である。
【図５】図２におけるトナー定着装置の組立状態時の右面図である。
【図６】図４の要部拡大図である。
【図７】本実施形態に係るトナー定着装置の昇温テスト結果を示したチャートである。
【図８】従来のトナー定着装置の一例の断面模式図である。
【図９】従来のトナー定着装置の他例の断面模式図である。
【図１０】図９におけるトナー定着装置の作動時の断面模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
４        トナー定着装置
４０      ケーシング
４０１    上フレーム
４０２    下フレーム
４０３    開孔
４１      ローラ手段
４１０    軸心
４１１    駆動ギア
４２      保持枠
４２０    伝動フレーム（伝動手段）
４２１    付勢手段
４２２    係止溝（第２係止手段）
４３      導熱手段
４４      伝熱筒
４４０    係止突起（第１係止手段）
４４１    断熱・耐摩耗層
４５      加熱手段
４５０    温度制御器
Ｐ        用紙
Ｔ        トナー像
Ｖ        加圧加熱エリア（定着ニップ）
【図１】
2008191634.tif 000003
【図２】
2008191634.tif 000004
【図３】
2008191634.tif 000005
【図４】
2008191634.tif 000006
【図５】
2008191634.tif 000007
【図６】
2008191634.tif 000008
【図７】
2008191634.tif 000009
【図８】
2008191634.tif 000010
【図９】
2008191634.tif 000011
【図１０】
2008191634.tif 000012