(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・構成されている押さえ手段と、前記導熱手段の筒内に配置されていて前記導熱手段を加熱する加熱手段とからなり、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該用紙に定着させることができるトナー定着装置を提供する。【選択図】図３
2008191633.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・構成されている押さえ手段と、
前記導熱手段の筒形内に配置されていて、前記導熱手段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・構成されている押さえ手段と、
前記導熱手段の筒形内に配置されていて、加熱手段として放射熱を発し、前記導熱手段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】
前記押さえ手段は、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設置されている長板であることを特徴とする、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、該保持枠を前記押さえ手段と当接するように押さえながら、該押さえ手段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】
前記押さえ手段の前記導熱手段と接触する押さえ面には、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、それぞれ前記押さえ手段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押さえ手段と接触していて、それを介して前記付勢手段の付勢力を前記押さえ手段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】
前記メタルハライドランプは管形であって、前記導熱手段を該導熱手段の筒軸に沿う上、筒形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９】
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。
【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）は幅が狭く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いて、導熱膜９１が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・構成されている押さえ手段と、前記導熱手段の筒内に配置されていて前記導熱手段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ものが挙げられる。
【発明の効果】
【０００８】
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、押さえ手段が、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、導熱膜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。
【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は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ように構成されることができる。
【００１０】
また、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、加熱手段として放射熱を発するもの、例えばメタルハライドランプが導熱手段の筒形内に設置されると、導熱手段を直接に加熱することができ、加熱効果を従来より向上することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、押さえ手段４４と、加熱手段４５とを備えている。
【００１６】
図４と図５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、両側面にそれぞれ開孔４０３、４０３が開けてある。
【００１７】
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。
【００１８】
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における開口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。
【００１９】
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。また、本実施形態では前記可撓性の熱伝導性シートとして、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。
【００２０】
押さえ手段４４は、合金鋼製の長板であって、その両端が伝動フレーム４２０、４２０と接触している上、導熱手段４３をその筒軸に沿って貫通して、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平面状にさせながら、該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と対向するように配置・構成されている。
【００２１】
即ち、付勢手段４２１、４２１による付勢力が、一対の保持枠４２、４２を押さえ手段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、前記付勢力を押さえ手段４４に伝えるようになっている。これにより、用紙Ｐに対する加圧効果が良い。
【００２２】
押さえ手段４４の導熱手段４３と接触する押さえ面には、断熱・耐摩耗層４４０が施されている。
【００２３】
加熱手段４５は、導熱手段４３の筒形内に、導熱手段４３をその筒軸に沿って筒形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、放射熱を発して該導熱手段４３を加熱するものである。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、４００Ｗで約４.５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。
【００２６】
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ず、例えば、前記押さえ手段４４としては、合金鋼製の長板が使用された例を挙げたが、セラミックス製の長板が使用されてもよく、特に限定されない。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】
【００２７】
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。
【００２８】
また、作業中に、導熱手段が変形しないので、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。
【００２９】
その上、導熱手段の加熱による温度上昇が速いので、稼動効果が良く、省エネルギ効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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て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て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】該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】
【００３１】
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
４３      導熱手段
４４      押さえ手段
４４０    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】
2008191633.tif 000003
【図２】
2008191633.tif 000004
【図３】
2008191633.tif 000005
【図４】
2008191633.tif 000006
【図５】
2008191633.tif 000007
【図６】
2008191633.tif 000008
【図７】
2008191633.tif 000009
【図８】
2008191633.tif 000010
【図９】
2008191633.tif 000011
【図１０】
2008191633.tif 000012