JP2002132078A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着装置の非通紙領域の温度上昇を防止し
て、周辺部材の耐久性を保持し、且つ、安定した定着処
理と記録媒体搬送を達成する定着装置を提供する。 【解決手段】 用紙Ｐ上に形成されたトナー像ｔを、定
着ローラ１１の定着部において加熱して定着し、排紙部
より排出する定着装置において、用紙Ｐを搬送する搬送
経路を横切る空気流を形成する送風手段１７を設け、送
風手段１７の空気流により、定着ローラ１１の記録媒体
非通過領域を冷却する定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に備え
られる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ
等の画像形成装置に用いられる定着装置には、所定の温
度に保持された加熱ローラと、弾性層を有して前記加熱
ローラに圧接する加圧ローラとによって、未定着のトナ
ー像が形成された転写材を挟持、搬送しつつ加熱する熱
ローラ定着方式が多用されている。

【０００３】加熱ローラには、以下のものがある。 （１）ハロゲンランプ等の加熱源を内部に有する加熱ロ
ーラ、（２）薄肉の中空円筒状加熱回転体（基体）の表
面又は内面に絶縁層を介して発熱抵抗体層を形成した加
熱ローラ、（３）高周波誘導磁束を発生する磁場発生手
段を、加熱回転体の内部又は外部に配置した加熱ロー
ラ、上記の加熱ローラ以外に、加圧ローラに圧接して回
動し、加熱源により加熱された定着ベルトや、加熱フィ
ルム等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の定着装置では、
記録媒体が定着ニップ部を通過するとき、定着ローラ、
又は定着ベルト等が記録媒体により熱を奪われて、通紙
領域の温度が低下し、非通紙領域とに温度差を生じる。
特に、厚紙や、ＯＨＰフィルムを通紙させる場合や、記
録媒体を連続通紙させる場合、通紙領域の温度低下が著
しく、高温の非通紙領域との温度差が大きい。

【０００５】この通紙領域における温度低下は、即時加
熱によるウォームアップタイムの短縮（クイックスター
ト）を目的とする薄肉の中空円筒状の加熱ローラにおい
て著しい。また、高速処理可能な画像形成装置におい
て、定着装置の定着部を通過する記録媒体の通紙速度を
上昇させるため、加熱ローラに供給する電流量を増大さ
せると、通紙領域部の定着温度に対して、非通紙領域の
温度が過大に高騰して、排紙ローラや加圧ローラ等のゴ
ム部材を熱変形や熱変質させることがある。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みて提案されたもの
であり、その目的とするところは、定着装置の非通紙領
域の温度上昇を防止して、周辺部材の耐久性を保持し、
且つ、安定した定着処理と記録媒体搬送を達成する定着
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的は本発明の下記
の構成により達成される。

【０００８】（１） 記録媒体上に形成されたトナー像
を、加熱部材の定着部において加熱して定着し、排紙部
より排出する定着装置において、前記記録媒体を搬送す
る搬送経路を横切る空気流を形成する送風手段を設け、
該送風手段の空気流により前記加熱部材の記録媒体非通
過領域を冷却することを特徴とする定着装置。

【０００９】（２） 記録媒体上に画像を形成する画像
形成手段と、前記記録媒体を前記画像形成手段に搬送す
る搬送手段と、前記記録媒体上に形成された画像を加熱
定着する（１）に記載の定着装置と、を有することを特
徴とする画像形成装置。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の定着装置、及び画
像形成装置の実施の形態を図を用いて説明する。

【００１１】（１）定着装置の全体構成 図１は本発明の定着装置の一実施の形態を示す正面断面
図、図２は該定着装置の平面断面図である。

【００１２】定着装置１０は、定着ローラ１１、加熱源
１２、加圧ローラ１３、クリーニングローラ１４、オイ
ル塗布ローラ１５、排紙ローラ１６及び送風手段１７等
から成る。定着ローラ１１の周囲には、温度検知素子Ｔ
Ｓが配置されている。

【００１３】定着ローラ（加熱部材）１１は、加熱回転
体１１１と、加熱回転体１１１の外周面に形成された表
面層（離型層）１１２とから成る。定着ローラ１１の内
側中心部には、ハロゲンランプ等の加熱源１２が配置さ
れている。

【００１４】加圧ローラ１３は、芯金１３１の周囲に、
シリコーンゴム等の弾性層１３２を、更に最外層にフッ
素樹脂等の被覆層１３３を形成して構成される。Ｎは加
圧ローラ１３と定着ローラ１１とが圧接する定着ニップ
部である。

【００１５】温度検知素子ＴＳは、加熱回転体１２の表
面温度を検知する。温度検知素子ＴＳの検出信号によ
り、図３に示す制御手段１９は、加熱源１２に印加する
電流量を制御する。

【００１６】定着開始信号により、定着ローラ１１が駆
動回転され、加熱源１２が加熱される。この状態におい
て、定着ローラ１１と加圧ローラ１３とが圧接する定着
ニップ部Ｎに記録媒体（以下、用紙と称す）Ｐが導入さ
れ、定着ローラ１１の熱が用紙Ｐに付与され、用紙Ｐ上
のトナー像ｔを加熱して定着する。

【００１７】（２）加熱回転体 加熱回転体１１１は、厚さ０．５〜５ｍｍ厚で、熱伝導
性の良好な鉄製の芯金シリンダが主として用いられる。
加熱回転体１１１の表面に、トナーとの離型性を良好と
するため、厚さ２０〜１００μｍのパーフルオロアクリ
レート（ＰＦＡ）チューブ、又は、ポリテトラフルオロ
エチレン（ＰＴＦＥ）チューブを被覆したものや、フッ
素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ）塗料を２０〜１００μ
ｍ塗布したものや、層厚２０〜５００μｍのシリコーン
ゴムやフッ素ゴムを成形したもので、熱伝導率が（３〜
１０）×１０^-3Ｊ／ｃｍ・ｓ・Ｋの表面層１１２を設け
てもよい。

【００１８】（３）加圧ローラ 上側の定着ローラ１１と対をなす下側の円筒状の定着部
材としての加圧ローラ１３は、例えばアルミニウム材を
用いた芯金１３１と、該芯金１３１の外周面に、例えば
シリコーンゴム層或いはフッ素ゴム層や、シリコーンゴ
ムの発泡材を用いたスポンジ状の、厚さ（肉厚）５〜２
０ｍｍ厚で、ゴム硬度が１０Ｈｓ〜４０Ｈｓ（ＪＩＳ、
Ａゴム硬度）の厚肉ゴム層よりなる弾性層１３２を形成
した外径２５〜５０ｍｍ程度のソフトローラとして構成
される。弾性層１３２の外側（外周面）には、離型性を
有するＰＦＡ、ＰＴＦＡ等の耐熱性のフッ素樹脂のチュ
ーブ（不図示）を被覆した被覆層１３３が形成されてい
る。下側の加圧ローラ１３を断熱性の高い弾性ゴムロー
ラを用い、上側の定着ローラ１１から下側の加圧ローラ
１３への熱の拡散を防止すると共に、広いニップ幅を確
保する。上側の定着ローラ１１と下側の加圧ローラ１３
との間に平面状の定着ニップ部Ｎが形成されトナー像の
定着が行われる。

【００１９】（４）温度検知素子 定着ローラ１１の外周面の近傍に、定着ローラ１１の表
面温度を検知する温度検知素子ＴＳを複数個配置した。
温度検知素子ＴＳは、定着ローラ１１の軸方向の中央部
と両端部の外周面近傍に配置されている。温度検知素子
ＴＳには、非接触温度センサのサーミスタ、或いは熱電
対等が用いられる。

【００２０】（５）送風手段 定着装置１０の筐体１０Ａ内で、定着ローラ１１と加圧
ローラ１３とが圧接する定着ニップ部Ｎと、排紙ローラ
１６の排紙ニップ部Ｍとを結ぶ用紙Ｐの用紙搬送経路Ｂ
の下方に、送風手段１７を配置した。送風手段１７から
排出される空気流による送風経路（図１に示す白抜き矢
印）は、定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側の用紙搬
送経路Ｂを横切るように形成されている。送風手段１７
の空気流は、用紙Ｐの搬送方向に直交する幅方向の両端
部近傍を冷却する。

【００２１】送風手段１７としては、羽根車の回転によ
って連続的に空気を圧送する圧力比が１．１未満（ＪＩ
Ｓ規格）のファン、又は、ロータの回転によって連続的
に空気を圧送する圧力比が１．１以上２未満（ＪＩＳ規
格）のブロワー等の送風手段１７が用いられる。

【００２２】送風手段１７による送風の開始及び停止
は、送風手段１７の給電スイッチをオン、オフにより行
う。また、送風手段１７は、空気流を遮断及び送風可能
にする可動遮蔽部材１８を有し、可動遮蔽部材１８によ
り、送風手段１７の送風開始及び停止を行っても良い。

【００２３】また、専用の送風手段１７を設けず、定着
装置１０の周辺を冷却するためのファン又はロータの送
風の一部が用紙搬送経路を横切るような空気流路を設け
てもよい。

【００２４】最大用紙幅Ｗ１の用紙Ｐ１（例えばＡ３サ
イズの用紙）の通紙領域は、Ｗ１と等しく、非通紙領域
Ａ１は最大用紙幅Ｗ１の外方から定着装置１０の側壁１
０Ｂまでの領域である。

【００２５】最小用紙幅Ｗ２の用紙Ｐ２（例えばＢ５Ｒ
サイズの用紙）の通紙領域は、Ｗ２と等しく、非通紙領
域Ａ２は最小用紙幅Ｗ２の外方から定着装置１０の側壁
１０Ｂまでの領域である。

【００２６】従って、送風手段１７の空気流は、通紙領
域より高温になる非通紙領域Ａ２を冷却するように配置
される。定着処理された用紙Ｐが、最小用紙幅Ｗ２より
大きい用紙幅の場合には、搬送される用紙Ｐが、送風手
段１７の空気流を遮り、用紙Ｐの幅より外側の領域を送
風手段１７の空気流が通過して、定着ローラ１１の両端
部を冷却する。例えば、最大用紙幅Ｗ１の用紙Ｐ１が用
紙搬送経路Ｂを通過する場合には、送風手段１７の空気
流は、用紙Ｐ１の最大用紙幅Ｗ１により遮られ、非通紙
領域Ａ１を吹き抜けて、定着ローラ１１の両端部の非通
紙領域Ａ１に対応する部分を冷却する。

【００２７】通紙時には、用紙Ｐが送風手段１７の送風
路を遮るから、送風手段１７は、定着ローラ１１の全領
域に送風するようにしてもよいが、Ａ３サイズのような
大サイズの用紙Ｐ１を通紙する場合、用紙Ｐ１の全面が
送風を受けるため、用紙Ｐ１が煽られて暴れ、皺発生の
原因となる。これを防止するため、図２に示すように、
送風手段１７の送風口を用紙搬送経路Ｂの非通紙領域Ａ
２を含む両端部付近のみとし、中央付近（約１００ｍｍ
幅）には送風口を設けず、送風しないようにする。

【００２８】（６）送風手段の制御 図３は、定着装置１０と、用紙搬送と、送風手段１７の
制御を示すブロック図である。以下、用紙Ｐの搬送と、
送風手段１７の送風制御を示す。

【００２９】 空気流の送風経路内に用紙Ｐが存在し
ない事を、図４に示すレジストローラ８Ｄの近傍に設け
た用紙通過センサＰＳが検知した時、制御手段１９が送
風手段１７による送風を停止させ、定着ローラ１１に対
する冷却を行わない。

【００３０】 ニップ部レジストローラ８Ｄの駆動回
転により、用紙Ｐの搬送が開始され、用紙Ｐの先端部が
定着装置１０の定着ニップ部Ｎの圧接位置を通過し、送
風経路を通過するまで、送風手段１７による送風は停止
されている。

【００３１】 用紙Ｐの先端部が定着ニップ部Ｎの圧
接位置を通過して用紙搬送経路Ｂを通過するとき、送風
手段１７による送風が停止されているから、用紙Ｐの先
端部が送風手段１７の空気流により暴れて搬送不良を発
生する事が防止される。用紙Ｐが引き続き搬送され、排
紙ローラ１６により用紙Ｐの先端部が挟持されるまで、
送風手段１７による送風が停止されている。

【００３２】 用紙Ｐの先端部が、排紙ローラ１６に
より挟持された時、送風手段１７による送風を開始す
る。用紙Ｐは、先端部が排紙ローラ１６に挟持され、中
間部が定着ニップ部Ｎに挟持されているから、送風手段
１７の空気流により煽られて平面性を損なう事もなく、
安定して搬送される。

【００３３】 排紙ローラ１６と定着ニップ部Ｎに挟
持された用紙Ｐは、引き続き搬送され、この搬送過程
中、送風手段１７による送風が行われ、用紙Ｐにより遮
断された通紙領域外の定着ローラ１１の非通紙領域を冷
却する。

【００３４】 用紙Ｐの後端部が定着ニップ部Ｎを通
過する直前に、送風手段１７による送風を停止する。用
紙Ｐの後端部は、無風状態の用紙搬送経路Ｂを通過し、
排紙ローラ１６に挟持されて定着装置外に排出される。

【００３５】上記の実施の形態では、ファン、ブロワー
等の送風手段１７の送風により定着ローラ１１の冷却を
行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、冷
却手段としてペルチェ素子等を用いて、積極的に定着ロ
ーラ１１を冷却するものでも良い。

【００３６】（７）画像形成装置の実施形態 図４は、本発明にかかわる定着装置１０を備えた画像形
成装置の一実施形態を示す構成図である。

【００３７】図４の画像形成装置は、回転する感光体１
の周囲に、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写
手段５、除電手段５Ａ、分離手段６、およびクリーニン
グ手段７を設けたものである。帯電手段２によって感光
体１の表面に一様帯電を行った後に、露光手段３のレー
ザによって、原稿から読み取られた画像データに基づく
光照射を行うことによって潜像を形成し、該潜像をバイ
アスを印加した現像手段４により反転現像して感光体１
の表面にトナー像を形成する。

【００３８】一方、給紙カセット８Ａから給紙された用
紙Ｐは、給紙手段８Ｂにより１枚ずつ送り出され、中間
給紙ローラ８Ｃ、レジストローラ８Ｄを経て、転写位置
へ送られ、転写位置において前記トナー像が転写手段５
により用紙Ｐ上に転写される。

【００３９】その後、用紙Ｐは除電手段５Ａにより裏面
の電荷が消去され、分離手段６により感光体１から分離
され、搬送手段９により搬送され、引き続き定着装置１
０により加熱定着され、装置外に排紙される。一方、感
光体１の表面は、分離手段６の下流においてクリーニン
グ手段７により表面に残留している現像剤が除去され、
次の画像形成に備える。

【００４０】（８）定着装置の他の実施の形態 図５は、本発明の他の実施の形態を示す定着装置の断面
図である。なお、図面に使用されている符号について、
図１と同じ機能を有する部分には、同符号を付してい
る。また、前記実施の形態と異なる点を説明する。

【００４１】定着装置１０の筐体１０Ａの天井部には、
開口部１０Ｃが穿設されていて、該開口部１０Ｃに排気
用のファン（送風手段）１７Ａが設置されている。ま
た、筐体１０Ａの底部近傍で、定着ニップ部Ｎと排紙ニ
ップ部Ｍとの間の用紙搬送経路Ｂの下方には、開口部１
０Ｄが穿設されている。

【００４２】用紙Ｐが用紙搬送路Ｂを通過するとき、フ
ァン１７Ａによる排気により、非通紙領域のみに送風路
が形成され、定着ローラ１１の非通紙領域に相当する両
端部近傍が冷却される。

【００４３】図６は、本発明の更に他の実施の形態を示
す定着装置の断面図である。ベルト定着方式の定着装置
２０は、圧接して回転する一対の上加圧ローラ２１Ａと
下加圧ローラ２１Ｂ、回転可能な加熱ローラ２２、ハロ
ゲンランプ等の加熱源２３、加熱ローラ２２と上加圧ロ
ーラ２１Ａの各外周面を巻回して回動可能な定着ベルト
２４等から構成されている。定着ベルト２４の上部に
は、定着ベルト２４にオイルを塗布するオイル塗布ロー
ラ２５、オイル塗布ローラ２５の表面を清掃する清掃ロ
ーラ２６、オイル塗布ローラ２５にオイルを供給するオ
イル含浸ローラ２７が配置されている。

【００４４】加熱ローラ２２の外周面近傍には温度検知
素子ＴＳ１が配置され、下加圧ローラ２１Ｂの外周面近
傍には温度検知素子ＴＳ２が配置されている。

【００４５】定着ベルト２４の下方には、ガイド板２８
が配置されている。図示しない搬送手段により定着装置
２０に搬送される用紙Ｐは、ガイド板２８と、加熱源２
３により加熱された定着ベルト２４との傾斜間隙を通過
し、上加圧ローラ２１Ａと下加圧ローラ２１Ｂとが圧接
する定着ニップ部Ｎに送り込まれる。

【００４６】用紙Ｐ上に形成されたトナー像ｔは、定着
ニップ部Ｎにおいて、図示しない駆動手段により回動さ
れる定着ベルト（加熱部材）２４により加熱、溶融され
るとともに、上加圧ローラ２１Ａと下加圧ローラ２１Ｂ
とにより圧接されて用紙Ｐに定着される。

【００４７】下加圧ローラ２１Ｂの用紙搬送方向下流側
で用紙搬送経路Ｂの下方に、ブロワー（送風手段）１７
Ｂを配置した。ブロワー１７Ｂから排出される空気流
は、上方の用紙搬送経路Ｂの非通紙領域を横切って、定
着ベルト２４の非通紙領域に対応する両端部付近を冷却
する。定着ベルト２４付近を通過する空気流は、更に上
昇して、筐体２０Ａの上部に穿設された開口部２０Ｂか
ら装置外に排気される。

【００４８】本発明の定着装置は、画像形成手段により
感光体、又は中間転写体上にカラー画像を形成し、転写
手段により用紙上にカラートナー画像を転写した後、定
着装置によりカラートナー画像を定着処理する方式のカ
ラー画像形成装置にも適用可能である。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、用紙が定着ニップ部を
通過するとき、定着ローラ、又は定着ベルト等の加熱部
材の通紙領域の温度低下と非通紙領域の温度上昇とによ
り生じる温度差を、送風手段の空気流を非通紙領域に送
風して冷却する事により解消し、安定した定着処理と用
紙搬送を達成することができる。

【００５０】特に、厚紙や、ＯＨＰフィルムを通紙させ
る場合や、用紙を連続通紙させる場合、通紙領域の温度
低下が著しく、高温となった非通紙領域との温度差が大
きいから、送風手段による非通紙領域の冷却効果が大き
い。

【００５１】また、即時加熱によるウォームアップタイ
ムの短縮（クイックスタート）、省エネルギーを目的と
する薄肉の中空円筒状の定着ローラにおいては、熱容量
が小さいため、通紙領域における温度低下が著しいか
ら、送風手段による非通紙領域の冷却効果が大きい。

【００５２】更に、定着ローラの非通紙領域が異常に高
温になる事が防止されるから、排紙ローラや加圧ローラ
等の周辺部材のゴム部材の熱変形や熱変質が防止され、
耐久性を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施の形態を示す正面断
面図。

【図２】上記定着装置の平面断面図。

【図３】定着装置と、用紙搬送と、送風手段の制御を示
すブロック図。

【図４】本発明にかかわる定着装置を備えた画像形成装
置の一実施形態を示す構成図。

【図５】本発明の他の実施の形態を示す定着装置の断面
図。

【図６】本発明の更に他の実施の形態を示す定着装置の
断面図。

【符号の説明】

９ 搬送手段 １０ 定着装置 １１ 定着ローラ（加熱部材） １２ 加熱源 １３ 加圧ローラ １７ 送風手段 １７Ａ ファン（送風手段） １７Ｂ ブロワー（送風手段） １８ 可動遮蔽部材 １９ 制御手段 ２０ 定着装置 ２１Ａ 上加圧ローラ ２１Ｂ 下加圧ローラ ２２ 加熱ローラ ２３ 加熱源 ２４ 定着ベルト（加熱部材） Ａ１，Ａ２ 非通紙領域 Ｂ 用紙搬送経路 Ｍ 排紙ニップ部 Ｎ 定着ニップ部 Ｐ，Ｐ１，Ｐ２ 記録媒体（用紙） ＰＳ 用紙通過センサ Ｗ１ 最大用紙幅 Ｗ２ 最小用紙幅

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体上に形成されたトナー像を、加
   熱部材の定着部において加熱して定着し、排紙部より排
   出する定着装置において、前記記録媒体を搬送する搬送
   経路を横切る空気流を形成する送風手段を設け、該送風
   手段の空気流により、前記加熱部材の記録媒体非通過領
   域を冷却することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記空気流の送風経路に記録媒体が存在
   しない時には、前記送風手段による送風を停止すること
   を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記送風経路を記録媒体の先端部が通過
   する時には、前記送風手段による送風を停止し、前記排
   紙部において前記記録媒体の先端部が挟持された時、前
   記送風手段による送風を開始することを特徴とする請求
   項１又は２に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記定着部の記録媒体搬送方向下流側
   を、前記送風経路が横切ることを特徴とする請求項１〜
   ３の何れか１項に記載の定着装置。
5. 【請求項５】 前記送風手段の空気流は、前記記録媒体
   の搬送方向に直交する幅方向の両端部近傍を冷却するこ
   とを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着
   装置。
6. 【請求項６】 前記送風手段は、前記空気流を遮断及び
   送風可能にする可動遮蔽部材を有することを特徴とする
   請求項２又は３に記載の定着装置。
7. 【請求項７】 記録媒体上に画像を形成する画像形成手
   段と、前記記録媒体を前記画像形成手段に搬送する搬送
   手段と、前記記録媒体上に形成された画像を加熱定着す
   る請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装置と、を有
   することを特徴とする画像形成装置。