JP2000221817A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱エネルギーの流出を最小限に抑えて省電力
化を実現することができる定着装置を提供すること。 【構成】 加熱源により加熱される定着ローラ８０と、
該定着ローラ８０に当接して回転する加圧ローラ８１を
有する定着装置１に、前記定着ローラ８０と加圧ローラ
８１を含めた全体を用紙出入口３０を除いて覆う保温カ
バー２と、該保温カバー２の内面に形成された反射膜
と、前記保温カバー２の内部に設けられたファン３と、
該ファン３から吸入された熱気の一部又は全てを用紙入
口３０又は出口付近に誘導するダクトと、該ダクトの出
口に設けられた吹き出し口５を備える。本発明によれ
ば、定着装置１からの熱エネルギーの流出が最小限に抑
えられて省電力化が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、用紙に転写された
現像像を定着するための定着装置とこれを備える画像形
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に従来の定着装置を備えた画像形成
装置を、図６に従来の定着装置をそれぞれ示す。

【０００３】図５に示す画像形成装置（複写機）４０内
には、電子写真方式により形成された静電潜像を担持す
る感光ドラム４１が回転自在に収納されている。そし
て、感光ドラム４１の周囲には、該感光ドラム４１を一
様に帯電する一次帯電器４２、スキャナー光学系６０か
ら発せられる半導体レーザー光を感光ドラム４１上に導
いて静電潜像を形成するスキャナーミラー４０ａ，４０
ｂ、静電潜像が形成された感光ドラム４１にトナーを付
着させてトナー像を現像する現像装置４７、トナー像を
用紙に転写する転写帯電器４８、用紙を感光ドラム４１
から分離する分離除電針４９、感光ドラム４１に残った
トナーをクリーニングするクリーナー５０等のプロセス
機器が配置されている。又、それらのプロセス機器の左
方には、プロセス機器で形成された用紙上のトナー像を
熱定着する定着装置１０５と搬送ローラ９１ａ，９１ｂ
及び排紙ローラ８２ａ，８２ｂが設けられている。

【０００４】前記定着装置１０５は、図６に示すよう
に、その内部に不図示のヒータを備えた定着ローラ８０
とこれに圧接されて従動回転する加圧ローラ８１を備
え、両ローラ８０，８１間に定着ニップを形成する。
尚、定着ローラ８０は、ヒータと当該定着ローラ８０の
温度を測定する不図示のサーミスタによって一定の高温
度に保たれている。

【０００５】而して、定着装置１０５においては、トナ
ー像を担持した用紙が図６の右方から搬送されて来る
と、定着ローラ８０が回転駆動されて両ローラ８０，８
１間の定着ニップに用紙が通されて熱と圧力によってト
ナー像が用紙上に定着される。その際、一部のトナーが
定着ローラ８０の表面に移り、そのトナーはウェブロー
ラ９６から送られて来たクリーニングウェブ９８に掻き
取られる。そして、トナーを掻き取ったクリーニングウ
ェブ９８はウェブ巻き取りローラ９５に巻き取られる。

【０００６】ここで、定着装置１０５が用紙上のトナー
像を熱定着するとき、定着ローラ８０は１７０〜２１０
℃という高温状態になる。そのため、定着装置１０５の
外部に設けられた前記スキャナー光学系６０等を加熱し
ないように、前記クリーニングウェブ機構の上にカバー
９９を設け、更に図５に示すように定着装置１０５の左
方の画像形成装置外面に排熱ルーバ９４と排熱ファン９
３を設けて定着装置１０５から発生した熱気を画像形成
装置外部に排出している。

【０００７】以上の構成を有する画像形成装置を作動さ
せると、感光ドラム４１は時計方向に回転し、前記一次
帯電器４２による感光ドラム４１の帯電、半導体レーザ
ー光による静電潜像形成及び現像・転写・分離・クリー
ニングのプロセスが繰り返されて用紙にトナー像が転写
され、用紙上に転写されたトナー像は定着装置１０５に
よって用紙上に熱定着される。

【０００８】又、図５に示すように、プロセス機器の上
方にはプラテンガラス７０、該プラテンガラス７０上に
置かれた原稿を画像として検知するＣＣＤ７１、該ＣＣ
Ｄ７１上に原稿像を結像するミラー群７１ａとレンズ群
７２及びミラー７１ｂ、ＣＣＤ７１によって検知された
画像を感光ドラム４１に露光するスキャナー光学系６０
が配されている。このスキャナー光学系６０は、スキャ
ナーミラー４０ｂ，４０ａを介して感光ドラム４１上に
半導体レーザー光を照射して静電潜像を形成する機能を
果たす。そして、プロセス機器の下方には用紙を収納す
るカセット７５が配置されている。

【０００９】次に、本画像形成装置の作用を説明する。

【００１０】先ず、操作者がプラテンガラス７０上に原
稿を載置して画像形成装置を作動させると、プラテンガ
ラス７０の下面を左右方向に移動可能なミラー群７１ａ
は図示位置から左右に向かって移動して原稿を走査す
る。このとき、原稿像はミラー群７１ａによりレンズ群
７２へ導かれ、更にミラー７１ｂを経由してＣＣＤ７１
上に結像する。そして、ＣＣＤ７１上に結像した原稿像
は電気信号に変換され、不図示の画像処理回路によって
画像処理される。

【００１１】次に、カセット７５内に積載された用紙束
から給紙ローラ７６，７７ａ，７７ｂによって１枚の用
紙が分離され、分離された用紙はレジストローラ７８へ
搬送され、該レジストローラ７８によってタイミングを
合わされて感光ドラム４１と転写帯電器４８の間に送ら
れる。

【００１２】次に、スキャナー光学系６０が作動し、半
導体レーザー光により画像データに対応する静電潜像が
感光ドラム４１上に形成される。これと同時に前記プロ
セス機器も作動し、感光ドラム４１と転写帯電器４８の
間に送られて来た用紙にトナー像が転写される。そし
て、トナー像を転写された用紙は搬送ベルト９０によっ
て定着装置１０５に搬送され、ここでトナー像の熱定着
を受けた後、分離爪１００，１０１（図６参照）の間を
通過して搬送ローラ９１ａ，９１ｂ及び排紙ローラ８２
ａ，８２ｂを経由して排紙トレイ９２上に排出される。

【００１３】次に、画像形成装置が連続して画像形成し
た後の動作を説明する。

【００１４】画像形成装置は、連続画像形成時に以上説
明した動作を繰り返すとともに、定着ローラ８０から用
紙に奪われた熱を補給するために定着ローラ８０の表面
温度の低下を検知し、表面温度が復帰するまで定着ロー
ラ８０のヒータに電流を流す。そして、画像形成終了
後、定着ローラ８０は画像形成中にこれに蓄えられた熱
によって温度が所定温度以上に上昇し、更に周辺の装置
を加熱してしまうことがある。これを防ぐため、画像形
成装置は排熱ファン９３を全速運転し、定着ローラ８０
の温度が所定温度以下になると排熱ファン９３の運転速
度を元に戻す。

【００１５】尚、上記画像形成動作を終了してから一定
時間が経過すると、画像形成装置は通常の動作モードか
ら省電力を目的としたスタンバイモードに移行する。こ
のスタンバイモードでは、画像形成装置は定着ローラ８
０の温度を通常の動作温度である１７０〜２１０℃から
１００℃前後の待機温度に落とし、画像形成装置の消費
電力を低減させている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置には以下のような問題があった。

【００１７】即ち、高温状態の定着ローラ８０はその周
囲に上昇熱気流を発生させるとともに、周囲に赤外線等
の熱放射を放出している。又、定着ローラ８０から空気
を介した熱伝導によって熱エネルギーが周囲に伝わって
いる。

【００１８】而して、定着ローラ８０から発生する上記
熱エネルギーは、定着装置１０５の上方に設けられたス
キャナー光学系６０の他、周辺の外部装置や画像形成装
置の内部全体を加熱する。周辺の外部装置の中にはスキ
ャナー光学系６０等のように高温になると動作が不安定
になるものもあるため、画像形成装置は排熱ファン９３
と排熱ルーバ９４によって定着装置１０５の周辺を冷却
している。

【００１９】しかし、上記のような構成では、定着ロー
ラ８０から出た熱はすぐに装置外部に排出されてしまう
ため、画像形成装置は定着ローラ８０を所定の温度に保
つために膨大な電力を消費する。これは通常動作モード
時だけではなく、スタンバイモード時においても同様で
ある。

【００２０】又、画像形成装置が連続して画像形成した
後、画像形成装置は画像形成中に定着ローラ８０に蓄え
られた熱による画像形成装置内部の加熱を防ぐために排
熱ファン９３を全速運転するが、このとき排熱ファン９
３は可成り大きな騒音を発生する。

【００２１】従って、本発明の第１の目的は、熱エネル
ギーの流出を最小限に抑えて省電力化を実現することが
できる定着装置及び画像形成装置を提供することにあ
る。

【００２２】又、本発明の第２の目的は、定着ローラの
効率的な冷却を実現して排熱ファンの騒音低減を図るこ
とができる定着装置及び画像形成装置を提供することに
ある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、加熱源により加熱される定
着ローラと、該定着ローラに当接して回転する加圧ロー
ラを有する定着装置に、前記定着ローラと加圧ローラを
含めた全体を用紙出入口を除いて覆うカバーと、該カバ
ーの内面に形成された反射膜と、前記カバーの内部に設
けられたファンと、該ファンから吸入された熱気の一部
又は全てを用紙入口又は出口付近に誘導するダクトと、
該ダクトの出口に設けられた吹き出し口を備えたことを
特徴とする。

【００２４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記カバーの前記ファン吹き出し口付近に
開閉可能な弁を設け、冷却効率を上げる必要があるとき
のみ前記弁を開くようにしたことを特徴とする。

【００２５】請求項３記載の発明は、潜像を形成する像
担持体と、該像担持体に形成された潜像を現像する現像
装置と、該現像装置によって現像された現像像を用紙に
転写する転写装置と、加熱源により加熱される定着ロー
ラと該定着ローラに当接して回転する加圧ローラを有し
て前記転写装置によって用紙に転写された現像像を定着
する定着装置を有する画像形成装置に、前記定着装置の
定着ローラと加圧ローラを含めた定着装置全体を用紙出
入口を除いて覆うカバーと、該カバーの内面に形成され
た反射膜と、前記カバーの内部に設けられたファンと、
該ファンから吸入された熱気の一部又は全てを用紙入口
又は出口付近に誘導するダクトと、該ダクトの出口に設
けられた吹き出し口を備えたことを特徴とする。

【００２６】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記定着装置の前記カバーのファン吹き出
し口付近に開閉可能な弁を設け、定着装置の冷却効率を
上げる必要があるときのみ前記弁を開くようにしたこと
を特徴とする。

【００２７】従って、請求項１又は３記載の発明によれ
ば、定着装置の定着ローラから発生する熱対流はカバー
内部に閉じ込められるとともに、ファンによってカバー
内全体を循環し、この循環は定着装置の上部構造物周囲
への熱の集中を防ぎ、結果として定着ローラの周囲温度
を高める。又、ファンで吸引した熱気流は吹き出し口か
らカバーの用紙入口付近の空間に吹き出されて用紙入口
付近の圧力を高めて用紙入口からの外気の流入を防ぐ。
更に、定着ローラから発生する熱放射はカバー内面に設
けられた反射膜によってカバー内部に閉じ込められ、カ
バーの表面温度は該カバー自体の断熱効果と反射膜の作
用によって定着装置又は定着ローラの表面温度よりも低
くなっているため、カバーから周囲の空間へ熱伝導によ
って伝わる熱エネルギーが減少する。このため、定着装
置からの熱エネルギーの流出が最小限に抑えられて省電
力化が実現される。

【００２８】又、請求項２又は４記載の発明によれば、
定着装置のカバーのファン吹き出し口付近に開閉可能な
弁を設け、定着装置の冷却効率を上げる必要があるとき
のみ前記弁を開くようにしたため、定着ローラの冷却効
率が高められ、この結果、排熱ファンを冷却ファンを全
速運転する必要がなくなり、該排熱ファンの騒音を低減
することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００３０】図１及び図２は本発明に係る定着装置の断
面図、図３は図１のＡ−Ａ断面図、図４は本発明に係る
画像形成装置（複写機）の断面図である。

【００３１】図１に示す定着装置１は定着ローラ８０、
加圧ローラ８１、分離爪１００，１０１、ウェブローラ
９６、ウェブ巻き取りローラ９５及びクリーニングウェ
ブ９８を備え、これらの構成は図６に示した従来の定着
装置１０５のそれと同様である。又、図４に示す画像形
成装置の構成も定着装置１を除いて図５に示す従来の画
像形成装置と同様である。

【００３２】本発明に係る定着装置１は、上記構成に加
えて該定着装置１を覆う保温カバー２とファン３及び該
定着装置１から余分な熱を排熱する開閉可能な排熱弁４
を備えている。尚、保温カバー２の内面には定着ローラ
８０からの熱放射を反射する反射膜が備えられている。

【００３３】而して、上記構成を有する定着装置１を作
動させると、該定着装置１は定着ローラ８０に内蔵され
た不図示のヒータによって定着ローラ８０を加熱すると
ともに、定着ローラ８０に接する不図示のサーミスタで
定着ローラ８０の表面温度を検知し、定着ローラ８０の
表面温度を画像形成に必要な第１の温度に制御する。
尚、定着ローラ８０の表面温度が第１の温度になるまで
の間に該第１の温度よりも低い第２の温度に達すると、
定着装置１はファン３を一定の速度で回転駆動する。す
ると、ファン３は、定着ローラ８０から発生する熱気を
図３に示す循環路２１に誘導し、図１及び図２に示す吹
き出し口５を経由して用紙入口３０付近の空間へ熱気を
吹き付ける。この吹き付けられた熱気は、用紙入口３０
の付近の圧力を高めて用紙入口３０からの外気の進入を
防ぐ役目を果たす。尚、これらの熱気の流路は図１と図
３に矢印にて示す。

【００３４】上記構成を有する定着装置１は、次に説明
するように熱対流／熱放射／熱伝導による定着ローラ８
０又は当該定着装置１からの熱エネルギーの流出を防
ぎ、定着ローラ８０を含めた定着装置１の全体を保温す
る。

【００３５】先ず、定着ローラ８０から発生する熱対流
は、保温カバー２の内部に閉じ込められるとともに、フ
ァン３の動作によって保温カバー２の内部全体を循環す
る。このファン３による熱の循環は定着装置１の上部構
造物（例えば、クリーニングウェブ機構）周囲への熱の
集中を防ぎ、結果として定着ローラ８０の周囲温度を高
めている。更に、ファン３で吸引した熱気流は噴き出し
口５から保温カバー２の用紙入口３０付近の空間に吹き
出されて用紙入口３０付近の圧力を高め、用紙入口３０
からの外気の流入を防いでいる。尚、図１及び図２に示
すように、用紙出口はガイド板３１，３２と搬送ローラ
９１ａ，９１ｂによって塞がれている。

【００３６】次に、定着ローラ８０から発生する熱放射
は、保温カバー２の内面に設けられた反射膜によって保
温カバー２の内部に戻される。

【００３７】又、保温カバー２の表面温度は、該保温カ
バー２自体の断熱効果と反射膜の作用によって定着装置
１又は定着ローラ８０の表面温度より低くなっている。
そのため、保温カバー２から周囲の空間へ空気を介して
熱伝導によって伝わる熱エネルギーは従来と比べて大幅
に少なくなる。

【００３８】以上説明したように、本発明に係る定着装
置１においては、熱エネルギーを該定着装置１内に閉じ
込めて装置外部へ無駄に熱エネルギーを逃がすことがな
いため、定着ローラ８０は常に保温され、定着装置１の
大幅な省電力化が可能となる。

【００３９】又、装置外部へ無駄に熱エネルギーを逃が
すことがないため、図４に示す排熱ファン９３の負担を
軽減することができる。尚、従来の定着装置１０５（図
６参照）と比べてファン３の消費電力が加算されるが、
ファン３は熱気を循環させるだけのものであるため、数
Ｗ程度の極低出力で作動させれば良く、ファン３の消費
電力が該ファン３による省エネルギー効果を上回ること
はない。

【００４０】ところで、以上で説明した省電力効果は、
画像形成装置が通常の動作モードであるときだけでな
く、省電力を目的として定着ローラ８０の温度を通常よ
り低く抑えたスタンバイモード時においても有効であ
る。

【００４１】次に、画像形成装置が連続画像形成した後
の定着装置１の動作を説明する。

【００４２】画像形成装置が連続して画像形成するとき
は、従来例で説明したように画像形成装置は定着ローラ
８０のヒータに流す電流を通常より多くしている。そし
て、画像形成終了後、画像形成中に定着ローラ８０に蓄
えられた熱によって画像形成装置内部が加熱されるのを
防ぐため、定着装置１は定着ローラ８０の不図示のヒー
タの電流を切るとともに、保温カバー２に備えられた排
熱弁４を不図示の開閉駆動機構によって図２に示すよう
に開く。排熱弁４が開かれると、定着装置１内の熱気は
排熱弁４を通じて本体の排熱ファン９３に直接導かれて
排熱される。

【００４３】そして、定着ローラ８０の温度が所定の温
度以下になると、再び排熱弁４を閉じて図１の状態に戻
す。

【００４４】本発明に係る定着装置１は排熱弁４の上記
作用によって自身の効率的な冷却を可能としている。そ
のため、従来のように排熱ファン９３を全速運転する必
要はなく、排熱ファン９３から発生する騒音を従来より
も低く抑えることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
又は３記載の発明によれば、定着装置の定着ローラから
発生する熱対流はカバー内部に閉じ込められるととも
に、ファンによってカバー内全体を循環し、この循環は
定着装置の上部構造物周囲への熱の集中を防ぎ、結果と
して定着ローラの周囲温度を高める。又、ファンで吸引
した熱気流は吹き出し口からカバーの用紙入口付近の空
間に吹き出されて用紙入口付近の圧力を高めて用紙入口
からの外気の流入を防ぐ。更に、定着ローラから発生す
る熱放射はカバー内面に設けられた反射膜によってカバ
ー内部に閉じ込められ、カバーの表面温度は該カバー自
体の断熱効果と反射膜の作用によって定着装置又は定着
ローラの表面温度よりも低くなっているため、カバーか
ら周囲の空間へ熱伝導によって伝わる熱エネルギーが減
少する。このため、定着装置からの熱エネルギーの流出
が最小限に抑えられて省電力化が実現される。

【００４６】又、請求項２又は４記載の発明によれば、
定着装置のカバーのファン吹き出し口付近に開閉可能な
弁を設け、定着装置の冷却効率を上げる必要があるとき
のみ前記弁を開くようにしたため、定着ローラの冷却効
率が高められ、この結果、排熱ファンを排熱ファンを全
速運転する必要がなくなり、該冷却ファンの騒音を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置の断面図である。

【図２】本発明に係る定着装置の断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明に係る画像形成装置の断面図である。

【図５】従来の画像形成装置の断面図である。

【図６】従来の定着装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 定着装置 ２ 保温カバー（カバー） ３ ファン ４ 排気弁（弁） ５ 吹き出し口 ３０ 用紙入口 ４０ 画像形成装置 ４１ 感光ドラム（像担持体） ４７ 現像装置 ４８ 転写帯電器（転写装置） ８０ 定着ローラ ８１ 加圧ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源により加熱される定着ローラと、
   該定着ローラに当接して回転する加圧ローラを有する定
   着装置であって、 前記定着ローラと加圧ローラを含めた全体を用紙出入口
   を除いて覆うカバーと、該カバーの内面に形成された反
   射膜と、前記カバーの内部に設けられたファンと、該フ
   ァンから吸入された熱気の一部又は全てを用紙入口又は
   出口付近に誘導するダクトと、該ダクトの出口に設けら
   れた吹き出し口を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記カバーの前記ファン吹き出し口付近
   に開閉可能な弁を設け、冷却効率を上げる必要があると
   きのみ前記弁を開くように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】 潜像を形成する像担持体と、該像担持体
   に形成された潜像を現像する現像装置と、該現像装置に
   よって現像された現像像を用紙に転写する転写装置と、
   加熱源により加熱される定着ローラと該定着ローラに当
   接して回転する加圧ローラを有して前記転写装置によっ
   て用紙に転写された現像像を定着する定着装置を有する
   画像形成装置において、 前記定着装置の定着ローラと加圧ローラを含めた定着装
   置全体を用紙出入口を除いて覆うカバーと、該カバーの
   内面に形成された反射膜と、前記カバーの内部に設けら
   れたファンと、該ファンから吸入された熱気の一部又は
   全てを用紙入口又は出口付近に誘導するダクトと、該ダ
   クトの出口に設けられた吹き出し口を備えたことを特徴
   とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記定着装置の前記カバーのファン吹き
   出し口付近に開閉可能な弁を設け、定着装置の冷却効率
   を上げる必要があるときのみ前記弁を開くようにしたこ
   とを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。