JP2000352886A - 加熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータ等の出力機器として使用される
画像形成装置の加熱定着装置であって、待機中の消費電
力を低減し、立ち上がり時間を短縮できるオンデマンド
出力が可能な加熱定着装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 転写材１上にトナー像２を形成し、この
トナー像２を熱風により転写材１へ溶着定着させる加熱
定着装置であって、高出力の熱源４と、これを内包する
円筒部材５と、その外周面に設けた放熱部６で発熱ユニ
ット３を構成し、送風手段１０から発熱ユニット３を介
して転写材搬送上流方向に向かって転写材１まで直線状
に構成された第１のダクト２０と、転写材搬送方向とほ
ぼ平行で転写材１上のトナーが溶融定着するのに充分な
熱量を供給する分の長さを有する第２のダクト３０と、
送風手段１０から流動した空気を再び送風手段１０の吸
風口まで循環させる第３のダクト４０を設けた構成とす
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、電子写真方式など
を利用して転写材上に画像を形成する画像形成装置にお
ける非接触式の加熱定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プロセスを利用した複写
機やファクシミリ装置等の画像形成を行う画像形成装置
における加熱定着装置では、転写材上に形成されたトナ
ーを溶融定着して永久画像にする必要がある。またこの
ような定着手段としては、溶剤を使用する溶剤定着法や
圧力ローラを使用する圧力定着法、さらにはヒートロー
ラを使った接触式の加熱定着法や赤外線ランプ、オーブ
ン等を使っての非接触式の加熱定着法などが知られてい
る。

【０００３】一般的に、溶剤定着法では溶剤蒸気発散に
よる臭気や環境衛生上の問題があり、圧力定着法では他
の定着法と比べ定着性が悪く、さらには圧力感応性トナ
ーが高価であることから、図３に示すようなヒートロー
ラを用いた接触式の加熱定着装置や、図４および図５に
示すような面状ヒータや赤外線ランプ等を用いた非接触
式の加熱定着装置が使用されている。前者はヒートロー
ラ１０２,１０５と転写材１０８が接触加熱することで
転写材１０８上のトナー像１０９が溶融定着する接触式
加熱定着であり、後者は転写材１０８とは接触せず赤外
線による輻射熱によって転写材１０８上のトナー像１０
９が溶融定着する非接触式加熱定着である。

【０００４】さらに詳しく説明すると、前記図３のヒー
トローラ１０２，１０５を用いた接触式加熱定着装置の
定着ローラ１０２は、主に熱源１０１にハロゲンランプ
を搭載し、伝熱特性に優れた円筒部材１０３を芯金に採
用し、その外周面に形成された表層１０４とで主要部が
構成されている。また、加圧ローラ１０５は、円筒状芯
金１０６の外周面に耐熱弾性体層１０７を形成した構成
となっており、定着ローラ１０２および加圧ローラ１０
５との間にトナー像が形成された転写材１０８を挿通さ
せることで、熱と圧力でトナー像の定着を行うようにな
っている。前記の定着ローラ１０２の表層１０４は、定
着ローラ１０２からトナー像１０９が溶融定着された転
写材１０８を分離させるために形成されるものであり、
たとえば、フッ素系耐熱樹脂、シリコーンゴムやフッ素
ゴム等の材料が多く使用されている。

【０００５】また、トナー像１０９を定着するときに
は、転写材１０８上のトナー像１０９が定着ローラ１０
２の表面に付着するいわゆるオフセット現象が発生しや
すい。この不具合の対策として定着ローラ表層の改質や
クリーニング機構１１２の設置、定着ローラ１０２の離
型性を向上させるために表層上に離型剤、たとえばシリ
コーンオイル等を供給するオイル塗布機構１１３の設置
等がなされている。

【０００６】一方、非接触式加熱定着装置においては、
図４に示すように熱源１０１に面状ヒータを用いての対
流加熱方式や、図５に示すように熱源１０１に赤外線ラ
ンプを用いての輻射加熱方式がある。前記図４に示すよ
うな対流加熱方式においては、熱伝達率を向上させるた
めに放熱部材１１０を転写材１０８からわずかに離れた
位置に設置する。そのため、転写材１０８のカールや曲
げ等によるジャムが発生しても、転写材１０８が面状ヒ
ータと圧着している放熱部材１１０と接しないための安
全部材および機構を設ける必要があるが、基本的に放熱
部材１１０は転写材１０８が燃えない程度の温度まで抑
制させる。また、前記図５に示すような輻射加熱装置に
おいては、熱反射板１１１を備え、熱源１０１である赤
外線ランプ自体が転写材１０８を容易に燃えさせる高温
となるため、転写材１０８から必要以上の間隔を設けて
おく構成としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の加熱定着装置に
おいては、接触式の場合、前述したようにローラ表面に
は熱容量が高い弾性部材が用いられているため、急速に
ローラ表面がトナー溶融定着温度まで上昇せず、ウォー
ムアップタイムが１分以上に長くなっている。また接触
式であるために剥離性を向上させるためのオイル塗布機
構やクリーニング機構が必要であり、コスト高である。
さらに高速化を図るためには、定着ローラと加圧ローラ
の押圧によって形成されるニップを稼ぐためにローラ径
が必要となり、そのため定着器サイズ大になっていた。

【０００８】一方、非接触式の場合、直接転写材に触れ
ず転写材上のトナーを加熱し溶融させて定着を行うもの
で、転写材と定着ローラの分離不良やオフセット現象等
の不具合は発生しないというメリットがあるが、反面、
熱伝導率が非常に低い空気を媒体とするため効率が悪
く、トナーに良好な定着性を得るため必要な熱量を付与
するには熱源の温度を高温にする必要があり、定着部で
紙詰まりが発生したときに火災が発生しやすい等、安全
性の問題がある。

【０００９】本発明は前記従来の問題に留意し、急速熱
供給を可能とし、消費電力を低減でき、しかもオイル塗
布機構やクリーニング機構を不必要とした加熱定着装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ハロゲンランプのような高出力の熱源を内
包する円筒部材の外周面に放熱部を設けて発熱ユニット
を構成し、送風手段から発熱ユニットを介して転写材搬
送上流方向に向かって転写材まで直線状に構成された第
１のダクトと、転写材搬送方向とほぼ平行で転写材上の
トナーが溶融定着するのに充分な熱量を供給する分の長
さを有する第２のダクトと、前記送風手段から流動した
空気を再び送風手段の吸風口まで循環させる第３のダク
トを設けた加熱定着装置とする。

【００１１】本発明によれば、転写材面上へ急速に熱を
供給することが可能で立ち上がり時間の短縮ができ、待
機中の消費電力を低減することができるとともに、従来
では必要であったオイル塗布機構やクリーニング機構を
不必要とした非接触式の加熱定着装置とすることができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、現像転写手段により転写材上にトナー像を形成し、
トナー像を熱風により転写材へ溶着定着させて画像形成
する加熱定着装置であって、熱源と前記熱源を内包する
円筒部材と前記円筒部材の外周面に設けた放熱部よりな
る発熱ユニットと、送風手段と、前記送風手段から発熱
ユニットを介して転写材搬送上流方向に向かって転写材
まで直線状に構成された第１のダクトと、転写材搬送方
向とほぼ平行で転写材上のトナーが溶融定着するのに充
分な熱量を供給する分の長さを有する第２のダクトと、
前記送風手段から流動した空気を再び送風手段の吸風口
まで循環させる第３のダクトを設けた加熱定着装置であ
り、転写材面上へ急速に熱を供給することが可能であ
り、消費電力を低減することができるとともに、オイル
塗布機構やクリーニング機構を不必要として、低コスト
化できるという作用を有する。

【００１３】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。

【００１４】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１の加熱定着装置の構成を示す断面図、図２は、同
加熱定着装置における発熱ユニットを転写材厚み方向か
ら示した図である。

【００１５】図１に示すように、この加熱定着装置は現
像転写手段により転写材１上にトナー像２を形成し、こ
のトナー像２を熱風により転写材１へ溶着定着させて画
像形成する構成であって、ハロゲンランプのような高出
力の熱源４が転写材１の搬送方向に対し垂直、かつ、転
写材１のトナー付着面と平行になるように配置されてい
る。また、図２に示すように前記熱源４の長手方向を内
包する、たとえばアルミニウムのような熱容量が小さい
材料から構成された円筒部材５が、熱源４から円筒部材
５の内面までの距離が一定に保たれるように配置されて
いる。なお、前記円筒部材５の内面および外面側には、
熱源４から供給された熱を効率良く吸収および放射する
ためのコーティングを施す場合もある。そして、前記円
筒部材５の外周面には放熱部６を設けてあり、前記熱源
４と円筒部材５と放熱部６で発熱ユニット３を構成して
いる。この発熱ユニット３は、放熱部６の両側が転写材
面に対しほぼ垂直方向へ広がる各々の相対角度が０〜
６．５°の範囲で構成される面よりなっている。なお、
発熱ユニット３における放熱部６の表面には、円筒部材
５と同様に熱源４から供給された熱を効率良く吸収およ
び放射するためのコーティングを施す場合もある。

【００１６】前記発熱ユニット３の転写材１側とは反対
側の位置には、送風手段１０が配置されている。この送
風手段１０としては、たとえば転写材１の搬送方向に対
する幅方向における風量および風速を均一にするのに有
利なファンを用いる。また、送風手段１０および発熱ユ
ニット３は、ファンから出力され発熱ユニット３を通過
することで熱された空気が転写材１へ当たって伝熱さ
れ、転写材１が吸収する熱量は０．１ｃａｌ／ｃｍ²以
上となるようにする。さらに、送風手段１０としては、
そのファンの羽部１１の表面に親水処理を施す場合もあ
る。また、送風手段１０としては、そのファンの羽部１
１を回転駆動する駆動源を、加熱定着装置以外の他ユニ
ットに備えた駆動源と共有する場合もある。

【００１７】前記送風手段１０から発熱ユニット３を介
して転写材搬送上流方向に向かって転写材１までの間に
は、第１のダクト２０を配置している。この第１のダク
ト２０は、直線状に断熱部材の材料から構成され、ダク
トの長手方向における断面が転写材１のトナー付着面に
対して５〜８５°（θ₁）の範囲で傾いており、あるい
はダクトの長手方向における２つの断面２１，２２の相
対角度が０〜６．５°（θ₂）の範囲で構成されてい
る。そして第１のダクト２０の長手方向における２つの
断面２１，２２を有する各々の壁面は、送風手段１０お
よび発熱ユニット３を挟み込む形態となっている。ま
た、第１のダクト２０の転写材側の先端近くには温度検
知手段２３が設けられている。

【００１８】さらに、第１のダクト２０の転写材側の先
端部の近くから前記転写材搬送方向とほぼ平行で、か
つ、転写材搬送上流方向に向かう壁３１によって第２の
ダクト３０を構成している。この第２のダクト３０は、
転写材上のトナーが溶融定着するのに充分な熱量を供給
する分の長さを有している。

【００１９】さらに、第２のダクト３０の先端部から送
風手段１０の吸風口に至る熱容量の大きい部材を使用し
た第３のダクト４０を構成している。この第３のダクト
４０により、送風手段１０から流動した空気が再び送風
手段１０の吸風口まで循環するようになっている。そし
て、転写材裏面側には搬送ガイド４１を配置している。

【００２０】上記実施の形態１の加熱定着装置の構成に
おいて、ハロゲンランプのような高出力の熱源４から発
せられた熱は、円筒部材５の外周面から放熱部６を有す
る発熱ユニット３に導びかれる。ここで送風手段１０を
駆動することにより、その送風は発熱ユニット３を通る
間に、両側が転写材面に対しほぼ垂直方向へ広がる各々
の相対角度が０〜６．５°の範囲の放熱部６の構成によ
り急速に熱を帯び、第１のダクト２０により転写材１に
吹きつけられる。そして、この熱風は転写材１上のトナ
ーが溶融定着するのに充分な熱量を供給する分の長さを
有する第２のダクト３０を通るので、転写材１上のトナ
ーは確実に溶融定着する。前記送風手段１０より発熱ユ
ニット３通り転写材１に当たった空気は、熱容量の大き
い部材を使用した第３のダクト４０を通って再び送風手
段１０の吸風口まで循環し、したがって装置全体の熱効
率を高くすることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によればトナー像を熱風により転写材へ溶着定着させ画
像形成する加熱定着装置において、転写材面上へ急速に
熱を供給することが可能となり、立ち上がり時間の短縮
ができる。また、そのため待機中の消費電力を低減する
ことができ、装置の低消費電力化にもなる。さらに、非
接触にて熱を供給するので、従来のヒートローラ方式で
は必要であったオイル塗布機構やクリーニング機構は不
必要となり、低コスト化にされた画像形成用の加熱定着
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の加熱定着装置の構成を
示す断面図

【図２】同加熱定着装置における発熱ユニットを転写材
厚み方向から示した図

【図３】従来のヒートローラを用いた接触式の加熱定着
装置の要部構成図

【図４】従来の面状ヒータを用いた非接触式の加熱定着
装置の要部構成図

【図５】従来の赤外線ランプを用いた非接触式の加熱定
着装置の要部構成図

【符号の説明】

１ 転写材 ２ トナー像 ３ 発熱ユニット ４ 熱源 ５ 円筒部材 ６ 放熱部 １０ 送風手段 １１ 羽部 ２０ 第１のダクト ２１ 同ダクトにおける壁部 ２２ 同ダクトにおける壁部 ２３ 温度検知手段 ３０ 第２のダクト ３１ 導ダクトにおける壁部 ４０ 第３のダクト ４１ 搬送ガイド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像転写手段により転写材上にトナー像を
   形成し、トナー像を熱風により転写材へ溶着定着させて
   画像形成する加熱定着装置であって、熱源と前記熱源を
   内包する円筒部材と前記円筒部材の外周面に設けた放熱
   部よりなる発熱ユニットと、送風手段と、前記送風手段
   から発熱ユニットを介して転写材搬送上流方向に向かっ
   て転写材まで直線状に構成された第１のダクトと、転写
   材搬送方向とほぼ平行で転写材上のトナーが溶融定着す
   るのに充分な熱量を供給する分の長さを有する第２のダ
   クトと、前記送風手段から流動した空気を再び送風手段
   の吸風口まで循環させる第３のダクトを設けたことを特
   徴とする加熱定着装置。