JP2000214720A - 画像形成装置における定着器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で小型化できしかも未定着トナー
の融解定着が効率的に行える画像形成装置における定着
器を提供することを目的とする。 【解決手段】 用紙１４の搬送方向と直交する向きに周
回動作するとともに自身の表面に形成したトナー像１０
ｃを用紙１４に転写する無端のトナー像担持体と、この
トナー像担持体の下流に配置されトナー像を用紙１４に
定着させる定着器２とを備える画像形成装置において、
定着器２を、用紙１４の搬送路の下に配置する断熱構造
のハウジング２ａと、これに内蔵したヒータ１及び上端
であって用紙１４の搬送路に臨む面に配置した熱伝導性
の吹き出しヘッド２７とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を用
いた画像形成装置に使用される定着器に係り、特に印字
用紙の搬送方向と直行する方向にトナー像を印字用紙へ
転写する直交転写方式の画像形成装置における定着器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザープリンタに代表されるよ
うに、解像度に優れ、鮮明な画像を形成することができ
るトナー方式の画像形成装置が広く利用されるようにな
った。本願出願人等はこのようなトナー方式の画像形成
装置について既に提案し、特願平７−３２８６００号と
して先に出願した。これは、露光による潜像の形成及び
この潜像のトナーによる現像の工程を繰り返すループ状
の感光体ベルトの周回方向に対して、用紙を直交させる
方向に給紙してトナー像の転写を行い、この転写の後に
定着処理するという構成としたものである。

【０００３】図６は従来の定着器の要部を示す概略図で
ある。

【０００４】定着器はトナー像の転写工程までを行う感
光体ベルトに対して、用紙Ｐの搬送方向の下流側に配置
されるもので、用紙Ｐを案内する用紙案内ガイド５１を
用紙Ｐの搬送路の下側に配置し、上側に加熱部５２を備
える構成としたものである。加熱部５２はヒータ５３と
その両側に配置した一対の温風ガイド５４ａ，５４ｂ及
びヒータ５３の上方に配置されファン駆動モータ５５に
よって回転駆動されるファン５６とから構成され、ヒー
タ５３の近傍に温度センサ５７を配置したものである。
ヒータ５３は、ハロゲンランプ，キセノンランプ，水銀
ランプ，赤外線ヒータランプ等の光照射型のものや、ニ
クロム線等を用いた抵抗加熱型のものである。また、フ
ァン５６は、ヒータ５３に空気を吹きつけるためのもの
で、クロスフローファン等を利用したものである。

【０００５】このような定着器では、トナー像が転写さ
れた用紙Ｐが通過していく間に、ファン５６から図中の
矢印方向に供給された空気がヒータ５３によって加熱さ
れ、温風となって用紙Ｐの表面に向かう。そして、供給
された温風によって、ガイド５１上を通過する用紙Ｐの
表面の未定着トナーが加熱融解され、用紙Ｐにトナー像
が定着される。なお、温度センサ５７によって常時温風
の温度を検出し、所定の温度となるようにヒータ５３は
オン／オフ制御される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
５６から供給した空気流をヒータ５３で加熱して温風化
するので、ヒータ５３の表面との接触面積を十分に大き
くしない限り熱伝達量も確保できず、空気流に対する加
熱の熱効率はかなり低い。また、加熱された空気は上昇
する傾向にあるので、ファン５６による押し込み力を強
くしなければ用紙Ｐへの送風量も確保できない。したが
って、熱伝達量及び送風量を十分に保つにはヒータ５３
やファン５６の容量が大きくなり、装置の小型化の障害
となる。

【０００７】更に、ファン５６やそのファン駆動モータ
５５にはヒータ５３からの熱影響を受けるので、耐熱構
造とする必要があり、この面でも装置の小型化や作動の
安定性の面での問題がある。

【０００８】本発明は、簡単な構成で小型化できしかも
未定着トナーの融解定着が効率的に行える画像形成装置
における定着器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、用紙の搬送方
向と直交する向きに周回動作するとともに自身の表面に
形成したトナー像を前記用紙に転写する無端のトナー像
担持体と、前記トナー像担持体から前記用紙の搬送方向
の下流に配置され前記トナー像を前記用紙に定着させる
定着器とを含む画像形成装置において、前記定着器は、
前記用紙の搬送路の下に配置する断熱構造のハウジング
と、前記ハウジングに内蔵された熱源と、前記ハウジン
グの上端であって前記用紙の搬送路に臨む面に配置した
熱伝導性の吹き出しヘッドとを備えていることを特徴と
する。

【００１０】このような構成では、熱源によって加熱さ
れた高温空気の上昇と熱伝導性の吹き出しヘッドの輻射
熱によって、吹き出しヘッドの上を通過していく用紙を
加熱し、トナー像のトナーを融解して定着させることが
できる。したがって、送風手段等の付帯機器が不要とな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、用紙の
搬送方向と直交する向きに周回動作するとともに自身の
表面に形成したトナー像を前記用紙に転写する無端のト
ナー像担持体と、前記トナー像担持体から前記用紙の搬
送方向の下流に配置され前記トナー像を前記用紙に定着
させる定着器とを含む画像形成装置において、前記定着
器は、前記用紙の搬送路の下に配置する断熱構造のハウ
ジングと、前記ハウジングに内蔵された熱源と、前記ハ
ウジングの上端であって前記用紙の搬送路に臨む面に配
置した熱伝導性の吹き出しヘッドとを備えていることを
特徴とする画像形成装置における定着器であり、ハウジ
ング内からの高温空気の自然上昇流と熱伝導性の吹き出
しヘッドの加熱による輻射熱とによって用紙を加熱して
トナーを定着させるという作用を有する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記熱源により
加熱される空気温度を検出する温度検出手段と、前記温
度検出手段により検出した温度に基づいて前記熱源の発
熱量を制御する温度制御手段を備えていることを特徴と
する請求項１記載の画像形成装置における定着器であ
り、用紙に加える熱量及び温度を適正化することによっ
て、トナーの定着をより安定化させるという作用を有す
る。

【００１３】以下、本発明の実施の形態の具体例を図面
を参照しながら説明する。

【００１４】図１は本発明の定着器を備える直交転写方
式の画像形成装置の要部を示す概略斜視図、図２は転写
部を用紙の給紙方向から観た概略図である。

【００１５】図１及び図２において、表面に有機光導電
性材料のコーティング層等を形成した無端ベルト状のト
ナー像担持体４が、用紙１４を搭載する転写板１５の上
方に配置したトナー像担持体ローラ５，変位ローラ６，
写対向ローラ７の間に張設されている。トナー像担持体
４は、たとえばトナー像担持体ローラ５の回転駆動によ
り、図２において矢印Ａの方向に周回動作可能としたも
ので、その走行方向は図１の矢印Ｂで示す用紙１４の給
紙方向と直交している。

【００１６】トナー像担持体４の周回方向には、トナー
像担持体４の表面に付着したトナーを除去するクリーニ
ング装置１１，残存電荷を取り除く除電器１２，潜像形
成のために電荷を印加する帯電器９，画像上方に基づい
てレーザを照射してトナー像担持体４の表面に静電潜像
を形成する露光器１３，静電潜像をトナー１０ａによっ
て現像する現像器１０が順に配置されている。

【００１７】このような構成の転写部では、画像形成装
置の制御部（図示せず）より画像形成動作が指示される
と、トナー像担持体４が図２において矢印Ａの方向に周
回しまず帯電器９によりその表面が−６００Ｖ程度に均
一に帯電された後、形成する画像の内容に応じて露光器
１３から照射される露光光線１３ａによって、帯電され
た部分に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像
器１０に配設された現像ローラ１０ｂと挟持ローラ８と
の間を通過するときに、トナー１０ａによって現像さ
れ、トナー像担持体４上にトナー像１０ｃが形成され
る。

【００１８】以上の動作により、用紙１４の画像形成領
域Ｌ（図２参照）に相当する範囲のトナー像１０ｃがト
ナー像担持体４上に形成されると、トナー像担持体４か
ら用紙１４上へトナー像１０ｃが転写される。このトナ
ー像１０ｃの転写の際には、まずトナー像担持体４上に
形成されたトナー像１０ｃの先端部分ｐ１が用紙１４の
画像形成領域の端部ｐ２とほぼ同位置となったところ
で、トナー像担持体ローラ５，変位ローラ６，転写対向
ローラ７の回転が休止してトナー像担持体４の回動が止
まる。

【００１９】次に、用紙１４は転写板１５上を矢印Ｂ
（図１参照）方向に所定の位置まで搬送され、図３示す
ように転写対向ローラ７が転写開始位置ｐ３から転写終
了位置ｐ４まで矢印Ｃ方向に用紙１４に沿って平行移動
する。この転写対向ローラ７の移動に伴ってトナー像担
持体４の張力を一定に保つように変位ローラ６が矢印Ｄ
方向に移動する。そして、転写対向ローラ７の平行移動
の間に、転写対向ローラ７によってトナー像担持体４が
順次用紙１４に押圧され、正の電圧が印加されている転
写板１５上の用紙１４の表面ににトナー像担持体４表面
の負に帯電したトナー像１０ｃが転写される。

【００２０】このようにして、１回の転写が終了する
と、図１に示すトナー像担持体４の有効転写幅Ｍに相当
する距離だけ用紙１４が矢印Ｂ方向に搬送されるととも
に、トナー像担持体４が周回する。再び、トナー像担持
体４上のトナー像１０ｃの先端部分が用紙１４の画像形
成領域Ｌの端部とほぼ同位置となったところで、前述と
同様にしてトナー像１０ｃが用紙１４上に転写される。
このとき、転写対向ローラ７は前回の転写終了位置ｐ４
から矢印Ｃ方向とは逆方向に移動し、前回の転写開始位
置ｐ３まで用紙１４に沿って平行移動する（図３参
照）。転写の後に、用紙１４は図１に示した有効転写幅
Ｍと同じ距離だけ矢印Ｂ方向に搬送される。

【００２１】以上のようにしてトナー像担持体４上への
トナー像１０ｃの形成と用紙１４へのトナー像１０ｃの
転写及び紙搬送が繰り返され、用紙１４は下流の定着器
２へと送り込まれる。

【００２２】定着器２は図１に示すように用紙１４の搬
送路の下側に配置したもので、図４に示す内部構造を持
つ。すなわち、用紙１４の幅よりも長い細長の容器形状
としたハウジング２ａの内部にヒータ１を熱源として収
納するとともに、温度検知のための温度センサ３０を設
け、ハウジング２ａの内壁には断熱材３を取り付けてい
る。そして、ハウジング２ａの上には、網目状のスリッ
ト２７ａを切開した吹き出しヘッド２７を配置し、ヒー
タ１の発熱によって生じる高温空気の上昇をスリット２
７ａから用紙１４の底面に向けて自然流動により吹き付
け可能としている。吹き出しヘッド２７は主として金属
が好ましいが、熱伝導性のものであればよい。

【００２３】図５は本発明の定着器２における電気系統
の作動ブロック図であり、画像形成装置全体を制御する
マイクロプロセッサ（以下、ＭＰＵ）２１，画像形成装
置全体を制御するプログラムを格納するＲＯＭ２２，サ
ーミスタ等を利用した温度センサ３０からのアナログ信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ２５，ハ
ロゲンランプなどを利用したヒータ１を駆動するドライ
ブ回路が２３を備え得いる。これらすべてのドライブ回
路は、ＲＯＭ２２に組み込まれたプログラムに従いＭＰ
Ｕ２１で制御される。

【００２４】ここで、印字動作がスタートすると、ヒー
タ１に通電され断熱材３によて仕切られたハウジング２
ａの内部の空気が加熱されると同時に、スリット２７ａ
を切開した金属製の吹き出しヘッド２７も加熱される。
暖められた空気は上昇してスリット２７ａを抜けて外部
に放出され、ハウジング２ａ内の空気温度は温度センサ
３０モニタされ、Ａ／Ｄコンバータ２５を経由してデジ
タル値としてがＭＰＵ２１で検知される。印字動作のス
タートと同時にヒータ１への通電を開始するので、吹き
出しヘッド２７から放出される空気温度は最初の間は安
定しない。したがって、温度センサ３０によって検出さ
れる空気温度が所定の値となるまで待機し、その後に未
定着トナー１０ｄが転写されている用紙１４を定着器２
へ送り込む。なお、吹き出しヘッド２７から放出される
空気の温度は、用紙１４の送り速度にもよるが、２００
℃前後が最適である。

【００２５】用紙１４は、図４に示すように定着器２の
上を通過していき、吹き出しヘッド２７のスリット２７
ａを抜けて上昇する高温空気に用紙１４の底面が曝され
て加熱される。また、金属製の吹き出しヘッド２７もヒ
ータ１によって加熱されて高温となっているので、この
吹き出しヘッド２７からの輻射熱によっても用紙１４は
加熱される。したがって、用紙１４上の未定着トナー１
０ｄは融解し、定着器２を抜けるまでに固化してトナー
像が定着される。

【００２６】このように、本発明の定着器２では、用紙
１４の搬送路の下に配置してハウジング２ａ内の空気を
ヒータ１で加熱するだけで、高温となった空気の自然上
昇を利用して用紙１４を加熱して未定着トナー１０ｄの
融解に利用することができる。したがって、従来の技術
のように送付用のファン５６やその駆動のためのファン
駆動モータ５５等は不要となるほか、用紙１４の搬送路
の下側だけを占める容量で済むので画像形成装置の小型
化にも貢献できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、定着器のハウジング内
で加熱した高温の空気の自然上昇流と加熱されて高温と
なっている熱伝導性の吹き出しヘッドからの輻射熱とを
用紙の加熱に利用するので、従来のようにファン等の部
材が不要となる。したがって、価格面での改善だけでな
く、用紙の搬送路の下側だけを占有空間とするので、画
像形成装置の小型化や組立て性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着器を備える直交転写方式の画像形
成装置の要部を示す概略斜視図

【図２】転写部を用紙の給紙方向から観た概略図

【図３】直交転写方式の画像形成装置の転写対向ローラ
の移動状態を示す要部断面図

【図４】本発明の定着器の要部を示す概略縦断面図

【図５】本発明の定着器における電気系統の作動ブロッ
ク図

【図６】従来の定着器の要部を示す概略図

【符号の説明】

１ ヒータ（熱源） ２ 定着器 ２ａ ハウジング ３ 断熱材 ４ トナー像担持体 ５ トナー像担持体ローラ ６ 変位ローラ ７ 転写対向ローラ ８ 挟持ローラ ９ 帯電器 １０ 現像器 １０ａ トナー １０ｂ 現像ローラ １０ｃ トナー像 １０ｄ 未定着トナー １１ クリーニング装置 １２ 除電器 １３ 露光器 １３ａ 露光光線 １４ 用紙 １５ 転写板 ２１ マイクロプロセッサ（ＭＰＵ） ２２ ＲＯＭ ２３ ヒータドライバ ２５ Ａ／Ｄコンバータ ２７ 吹き出しヘッド ２７ａ スリット ３０ 温度センサ ５１ 用紙案内ガイド ５２ 加熱部 ５３ ヒータ ５４ａ，５４ｂ 温風ガイド ５５ ファン駆動モータ ５６ ファン ５７ 温度センサ

フロントページの続き (72)発明者 小田 博史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小島 康史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上村 賢一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小川 雅士 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 角田 一誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 芝田 雅規 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川上 康弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA21 BA02 BE02 CA07 CA28 CA30 CA32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】用紙の搬送方向と直交する向きに周回動作
   するとともに自身の表面に形成したトナー像を前記用紙
   に転写する無端のトナー像担持体と、前記トナー像担持
   体から前記用紙の搬送方向の下流に配置され前記トナー
   像を前記用紙に定着させる定着器とを含む画像形成装置
   において、前記定着器は、前記用紙の搬送路の下に配置
   する断熱構造のハウジングと、前記ハウジングに内蔵さ
   れた熱源と、前記ハウジングの上端であって前記用紙の
   搬送路に臨む面に配置した熱伝導性の吹き出しヘッドと
   を備えていることを特徴とする画像形成装置における定
   着器。
2. 【請求項２】前記熱源により加熱される空気温度を検出
   する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した
   温度に基づいて前記熱源の発熱量を制御する温度制御手
   段を備えていることを特徴とする請求項１記載の画像形
   成装置における定着器。