JP2002365963A - 熱定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小サイズ紙を連続通紙を行うと非通紙部の温
度が上昇していくため、分離爪の破損やホットオフセッ
ト等の問題が発生する。本発明の目的は、非通紙部昇温
を防止するもの。 【解決手段】 送風ファンと風を定着回転体の端部に送
風ファンの風を送る案内部板を設けてある装置で、小サ
イズ紙を連続通紙したときに定着回転体の端部に風を送
る構成。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、未定着の現像剤を
担持した転写材を一対の回転体によって挟圧搬送して定
着する電子写真等の熱定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式のおいては、カール
ソンプロセスと呼ばれる手法等により紙等の転写材上に
現像剤像たるトナー像を形成した後、該トナー像を永久
画像として定着させていた。そのための定着方式として
は、様々な方式が提案されているが、定着性の点で、ト
ナー像を加熱して定着させる方式（熱定着方式）が一般
的であり、中でも加熱源を内包する一対の回転体に直接
トナー像を接触させて定着させる方式が多く用いられて
いる。

【０００３】図８及び図９は、上記従来の熱定着方式の
代表例である、熱ローラ定着方式の一例である。その基
本構成は、ハロゲンランプ等の加熱源３を内蔵する定着
ローラ１と、該定着ローラ１に圧接するシリコンゴム等
の弾性層を有する加圧ローラ２とから成り、圧接回転す
る該一対の両ローラ１、２の間で紙等の転写材Ｐが、挟
圧搬送される際に、トナー像Ｔが熱溶融し上記一対のロ
ーラを出た後に冷却されて定着像を永久像して形成す
る。

【０００４】かかる、熱定着装置においては、転写材が
通過する領域を含めローラ等の加熱回転体上の温度分布
をその軸線方向にて均一化することが重要である。なぜ
ならば、温度が所定温度よりも低過ぎる箇所があると、
定着不良が生ずるし、高過ぎると上記回転体やその周面
に近接当接する分離爪等の部材が熱的損傷を受けるから
である。

【０００５】また、画像非通紙部の温度が通紙部の温度
と比べて、高くなりすぎると、通紙部（画像）の端部の
温度が適正定着温度よりも高くなるために、ホットオフ
セットが発生する問題もある。

【０００６】そのために、温度分布は均一化されている
ことが理想である。しかし、現実には上記温度分布を完
全に均一化することは不可能であり、過度に温度分布が
不均一となることが有る。その代表例が、非通紙部昇温
と呼ばれるものである。

【０００７】一般に、上記ローラ対の間に通紙を行う場
合、どのようなサイズの紙であっても、該紙の中央は、
上記ローラの長手方向の中央位置に設定された或る規準
線に添って搬送される。

【０００８】図１０には、紙の中央が必ず所定のライン
を通るように搬送される「中央規準」の場合（規準線を
Ｓで示す）が示されている。この場合、ローラ対の軸方
向長さは、最大通紙幅（この場合Ａ４紙の長辺の長さと
する）より幾分長くなっており、最大幅の紙Ａ４、Ａ３
の通紙領域は図中に示すＬ０となる。これに対し、これ
より幅狭の紙（以下小サイズ紙と呼ぶ）例えばＡ５紙は
規準線Ｓに添って搬送されるのでその通紙領域はＬＩと
なる。このとき、Ｌ２（＝（Ｌ０−ＬＩ）／２）は、非
通紙域と呼ばれる。

【０００９】次に、定着ローラ１の温度分布を見ると、
通常、最大サイズの紙を送る場合、図１０において実線
で示めされるようにほぼ均一な温度分布を呈するので、
そこに寸法の小さい小サイズ紙（例えば、Ｂ５、Ａ６）
を連続的に通紙すると、紙の通過しない領域（非通紙域
Ｌ２）では、紙による奪熱がない分だけ、ローラに部分
的に蓄熱されて、図１０の破線のごとくこの領域の温度
が通紙域より上昇する。これが非通紙部昇温と呼ばれる
ものであって、時には通紙域に比べ５０°〜８０℃近く
昇温してしまうこともある。

【００１０】そこで、従来からその対策が種々講じられ
ている。例えば、回転体の基材（ローラの場合には芯
金）の厚みを厚くして長手方向の熱流通を良くしたり、
昇温したときに制御温度を低温側に切り換えて、全体の
温度を下げたり、あるいは、昇温部を冷却するなどの方
法が採られていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の方法は、各々欠点があり、実施し難しいものである。
先ず、基材を厚くする場合には、温度分布を均一化する
効果を得易いが、基材を所定温度まで上昇させるまでの
時間いわゆる待機時間が長くなって不便である。

【００１２】次に、制御温度を変える場合には、確か
に、昇温部の温度は下がるが、通紙域の温度そのものも
下げることになるので、定着性が不十分となる。

【００１３】また、冷却する方法としては、ヒートパイ
プローラを定着ローラに当接させて、昇温部を冷却しつ
つ温度分布を均一化させる例もあるが（実開昭５８−１
０５５６１）、これは複雑な構成になる。

【００１４】また、加圧ローラを冷却する方法も考えら
れるが、この方法では、定着ローラ又は定着フィルムの
表面温度を下げる効果は少ないため、定着ローラに当接
する分離爪の破損等を防止する抜本的な対策にはなら
ず、また、定着フィルムの高温化による寿命劣化等の問
題が発生する。

【００１５】本発明は、従来の上記方式で見られるよう
な、通紙域内での定着性の低下を引き起こすことなく、
非道紙部昇温を防止することのできる熱定着装置を提供
することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、 （１）一対の回転体の少なくとも一方に熱源を有する該
一対の回転体が形成するニップ部で、未定着トナー像を
有する転写材を該回転体の中央基準にて搬送を行いかつ
該転写材を挟圧搬送して定着像を得る熱定着装置におい
て、中央基準において回転体上の該両端部の所定の幅に
風を送る送風装置と、該送風装置から送られた風を熱源
を有する該回転体の両端部側へ導く案内装置とを有して
いることを特徴とする熱定着装置。

【００１７】（２）一対の回転体の少なくとも一方に熱
源を有する該一対の回転体が形成するニップ部で、未定
着トナー像を有する転写材を該回転体の中央基準にて搬
送を行いかつ該転写材を挟圧搬送して定着像を得る熱定
着装置において、転写材のサイズ検知手段と、該サイズ
検知手段により検知されたサイズに応じて、中央基準に
おいて回転体上の該両端部の所定の幅に風を送る送風装
置と、該送風装置から送られた風を熱源を有する該回転
体の両端部側へ導く案内装置とを有していることを特徴
とする熱定着装置。

【００１８】（３）エンドレスベルト状に形成された耐
熱性フィルムと、該耐熱性フィルムに接触するように配
設された加熱体と、上記耐熱性フィルムを介して該加熱
体と圧接するように配設された加圧部材が形成するニッ
プ部で、未定着トナー像を有する転写材を該回転体の中
央基準にて搬送を行いかつ該転写材を挟圧搬送して定着
像を得る熱定着装置において、中央基準において該回転
体上の両端部の所定の幅に風を送る送風装置と、該送風
装置から送られた風を該耐熱性フィルムの両端部側へ導
く案内装置とを有していることを特徴とする熱定着装
置。

【００１９】（４）エンドレスベルト状に形成された耐
熱性フィルムと、該耐熱性フィルムに接触するように配
設された加熱体と、上記耐熱性フィルムを介して該加熱
体と圧接するように配設された加圧部材が形成するニッ
プ部で、未定着トナー像を有する転写材を該回転体の中
央埜準にて搬送を行いかつ該転写材を挟圧搬送して定着
像を得る熱定着装置において、転写材匈サイズ検知手段
と、該サイズ検知手段により検知されたサイズに応じ
て、中央基準において該回転体上の両端部の所定の幅に
風を送る送風装置と、該送風装置から送られた風を該耐
熱性フィルムの両端部側へ導く案内装置とを有している
ことを特徴とする熱定着装置。

【００２０】上述の構成の本発明にあっては、常時回転
体の非通紙域にのみ風が送風されて該非通紙域が所定温
度以上に昇温するのを防止する。その際、風は非通紙域
側端部に向けて流れるので、通紙域への影響はない。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面の図１ないし図２
にもとづき、本発明の実施例を説明する。なお、図中、
図８及び図９に示した既述の従来装置と共通部分には同
一符号を付して、その説明を省略する。

【００２２】(第１の実施例)図１は、第１実施例を示す
ものであって、回転体としての定着ローラ１と加圧ロー
ラ２からなる定着ローラ対に向けて、通紙規準線Ｓに沿
った中央規準通紙を行う系の場合を示している。また、
図２には図１の断面図を示す。

【００２３】定着ローラ１の上方位置には、該定着ロー
ラ１とほぼ平行にファンのケーシング５が配設されてお
り、該ケーシング５の内部に送風装置としての送風フア
ン４が配置されている。また、上記シーケンス５には、
小サイズ紙を通紙したときに非通紙部に相当する両端の
個所に案内装置としての案内板６が設けられている。該
案内板６は、小サイズ紙が通紙される領域よりも軸方向
でそれぞれ外側の領域（非通紙域）の位置に設けられて
いる。また、送風装置による風は案内板６により、発熱
ローラである定着ローラ１にあてられるものである。本
実施例では、図１のようにファンのケーシング５の両端
側に付いている。

【００２４】かかる、本実施例装置について、その動作
シーケンスを説明する。

【００２５】先ず、使用者が、コピーする枚数や使用す
る紙サイズ複写倍率等の各種複写モードを設定しコピー
ボタンを押す。

【００２６】コピー開始と同時に送風ファンが作動し、
定着器の非通紙部に風を送風することによって、定着ロ
ーラの非通紙部昇温を防止する。

【００２７】コピー終了時にメインモータと同時に送風
ファンは停止する。

【００２８】本実施例では上記のように、コピー開始と
同時に送風ファン４が作動し、定着器の端部を冷却する
構成になっているため、通常サイズの転写材が通紙され
てきたときには端部が冷却されることになる。その対策
として、シャッター等を設けて、通常サイズ時には送風
ファンは始動するが、シャッターを閉じることにより非
通紙部の冷却を防止する方法が考えられるが、この場合
はコストが高くなる、また、構成が複雑になる等の問題
がある。その対策として、本実施例ではコピー動作中に
はファンを作動しつつ、かつ通常サイズの端部の定着性
を確保するために、案内板６の幅を調整する必要があ
る。

【００２９】そこで、表１には案内板６の幅と、Ａ４サ
イズの転写材を連続１００枚通紙したときの図１のＡの
位置の加圧ローラ２の表面温度と、Ａ４サイズと同じ厚
さのＡ５サイズの転写材を連続１００枚通紙したときの
図１のＡの位置の加熱ローラ１の表面温度の関係を示し
た。

【００３０】

【表１】

【００３１】ここで、図２に示した本実験装置の説明を
する。加熱ローラ１はアルミニウムからなる芯金の外周
にテフロン（登録商標）等の離型性材料からなるオフセ
ット防止層が形成され、内部に該表面を加熱するヒータ
３を内蔵しており、図示しない駆動電源により、回転可
能とされている。本実験では回転速度は１００ｍｍ／ｓ
ｅｃである。加圧ローラ２はアルミニウムからなる芯金
７の外周にシリコンゴム層が被覆され、加熱ローラ１の
回転に伴って従動回転可能である。

【００３２】８は加熱ローラ１表面に接触して、表面温
度を設定温度（２００℃）に制御する温度検知素子であ
り、９は分離爪である。また、案内板６の幅は図１に示
された、Ｌの長さのことである。案内板６の構成を図３
に示す。材質は、ＳＵＳ等で構成されている。本実施例
では案内板６と送風ファンのケーシング５を別々に構成
されているが、ケーシング５と案内板６を一体としても
よい。

【００３３】本実施例では十分な定着性を得られる定着
可能温度は加熱ローラ１の温度が１９５℃以上であっ
た。また、非通紙部昇温により分離爪破損等の問題が発
生する限界非通紙部昇温は２３０℃であった。

【００３４】本実験では、所定の厚さのＡ４サイズの転
写材を毎分１５枚の速度で連続１００枚通紙した後の図
１のＡの位置の温度を測定した。

【００３５】また、同様にＡ５用紙を毎分１５枚の速度
で連続１００枚通紙した後の図１のＡの位置の温度を測
定した。この場合は、温度測定位置のＡは非通紙部であ
る。

【００３６】表１を参照すると、案内板の幅を広くする
と、Ａ５サイズの転写材を連続通紙したときの非通紙部
の温度が徐々に下がっており、また、同時にＡ４サイズ
の転写材を連続通紙したときの同じ位置の端部の温度も
下がることが分かった。その原因としては、案内板６の
幅を増加させると、加熱ローラ１の端部に流れ込む風の
量が増加するためであると考えられる。

【００３７】この結果から本実施例では定着性を満足さ
せ、かつ、非通紙部昇温を満足させられる設定は、案内
板６の幅を１５ｍｍにすればよいことが分かる。この構
成にすることで、Ａ４転写材を通紙しているときには端
部の定着温度が１９５℃になるので、定着性を満足する
ことができ、かつ、小サイズの転写材、本実施例ではＡ
５転写材を通紙したときには、非通紙部の温度が２２０
℃になるので、分離爪９の破損を防止することができ
た。

【００３８】以上のように、案内板６の幅を調整するこ
とで、低コストでかつ非通紙部昇温を防止する構成が可
能である。

【００３９】(第２の実施例)前出の実施例では、熱ロー
ラ対による定着について述べたが、他の熱定着方式にお
いても、本発明を実施し得る。その一例を第２実施例と
して図３に示す。ここでは、前実施例の加熱ローラに代
えて内部にヒータを配置し、ヒータを覆う肉薄のベルト
状回転体を用いているのが特徴である。

【００４０】（１） 加熱装置例 図３は本発明に従うフィルム加熱方式の加熱装置（像加
熱装置、画像加熱定着装置）の概略構成模型図である。

【００４１】本実施例の装置は加圧ローラ駆動式の装置
であり、本発明に従う加熱体１０を保持させた加熱体ホ
ルダ１１に円筒状の耐熱性フィルム１２（ポリイミドな
どの基材フィルム上にＰＥＡやＰＴＦＥ等の離型性の耐
熱樹脂を被覆したフィルム）をルーズに外嵌させ加圧ロ
ーラ１３を該フィルム１２を挾ませて加熱体１０に対し
て所定の押圧力をもって圧接させて加熱体１０との間に
フィルム１２を挟んで定着ニップ部Ｎを形成させてあ
る。

【００４２】この加圧ローラ１３は駆動手段Ｍにより矢
示の反時計方向に回転駆動される。該加圧ローラ１３の
回転駆動による該ローラ１３とフィルム１２の外面との
摩擦力でフィルム１２に回転力が作用して、該円筒状フ
ィルム１２が加熱体１０を保持させた加熱体ホルダ１１
の外回りを矢示Ｂの時計方向（加熱体１０の幅方向）に
回転する。

【００４３】そして加圧ローラ１３の回転によるフィル
ム１２の回転がなされ、加熱体１０に対する通電により
加熱体１０が所定に昇温した状態において、定着ニップ
部Ｎのフィルム８と加圧ローラ１３との間にシート状の
被加熱材である、未定着トナー像Ｔを担持した被記録材
Ｐが導入されてフィルム１２面に密着して該フィルムと
一緒に定着ニップ部Ｎを通過することで、加熱体１０の
熱がフィルム１２を介して被記録材に付与され未定着ト
ナー像Ｔが被記録材Ｐ面に熱定着される。定着ニップ部
Ｎを通った被記録材Ｐはフィルム１２の面から曲率分離
されて搬送される。

【００４４】（２） 案内板 本実施例では案内板６は送風装置の風を発熱ヒータを内
部に有する回転体たるフィルム１２に当てる構成になっ
ている。表２には案内板６の幅と、Ａ４サイズの転写材
を連続１００枚通紙したときの図４のＡの位置の加圧ロ
ーラ１３の表面温度と、Ａ４サイズと同じ厚さのＡ５サ
イズの転写材を連続１００枚通紙したときの図４のＡの
位置の加圧ローラ１３の表面温度の関係を示した。

【００４５】

【表２】

【００４６】本実験では回転速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ
である。また、案内板６の幅は図４に示された、Ｌの長
さのことである。

【００４７】本実施例では十分な定着性を得られる定着
可能温度はヒータ１０の温度が１９５℃以上であった。
このときの、加圧ローラ１３の表面温度は１６０℃以上
であることが分かった。また、非通紙部昇温によりホッ
トオフセットの問題が発生する限界非通紙部昇温は１８
０℃であった。

【００４８】本実験では、所定の厚さのＡ４サイズの転
写材を毎分１５枚の速度で連続１００枚通紙した後の図
４のＡの位置の温度を測定した。

【００４９】また、同様にＡ５用紙を毎分１５枚の速度
で連続１００枚通紙した後の図４のＡの位置の温度を測
定した。この場合は、温度測定位置のＡは非通紙部であ
る。

【００５０】表２を参照すると、案内板の幅を広くする
と、Ａ５サイズの転写材を連続通紙したときの非通紙部
の温度が徐々に下がっており、また、同時にＡ４サイズ
の転写材を連続通紙したときの同じ位置の端部の温度も
下がることが分かった。その原因としては、案内板６の
幅を増加させると、フィルム１２の端部に流れ込む風の
量が増加するためであると考えられこの結果から本実施
例では定着性を満足させ、かつ、非通紙部昇温を満足さ
せられる設定は、案内板６幅を２０〜２５ｍｍにすれば
よいことが分かる。

【００５１】この構成にすることで、Ａ４転写材を通紙
しているときには端部の定着温度が１６１〜１６６℃に
なるので、定着性を満足することができ、かつ、小サイ
ズの転写材、本実施例ではＡ５転写材を通紙したときに
は、非通紙部の温度が１７０〜１７６℃になるので、ホ
ットオフセットを防止することができた。尚、図５は図
４の側面図である。

【００５２】以上のように、案内板６の幅を調整するこ
とで、別の定着器の構成であっても、低コストでかつ非
通紙部昇温を防止する構成が可能である。

【００５３】（第３の実施例）更なる実施例を示す。定
着器の構成は前実施例の場合と同様である。

【００５４】本実施例では、紙のサイズに応じて、送風
装置をＯＮ／ＯＦＦさせることを特徴とした。

【００５５】紙サイズは不図示の紙カセットにより検知
できる。また、手差し絵紙の場合を図６から説明する。
図６は手差しカセットの一例であり、手差しカセットは
画像形成装置本体の側面に設置されているものとする。
１４は手差しカセット、１５は紙幅検知センサーであ
る。

【００５６】紙幅検知センサー１５は長手方向に移動可
能であり、紙幅がＡ４の場合は図６のように広がってい
るが、紙幅がＡ５の場合には図７のように幅が狭まるも
のである。このように、手差し給紙の場合には紙幅が検
知できる。

【００５７】次に、紙サイズに応じて、送風装置をＯＮ
／ＯＦＦさせるシーケンスを説明する。なお、本実施例
では最大の紙幅はＡ４であるとする。

【００５８】・まず、紙幅がＡ４であるか否かを検知す
る。

【００５９】・紙幅がＡ４の時には、送風装置をＯＦＦ
する。

【００６０】・紙幅がＡ４未満の時には、送風装置を画
像形成と同時にＯＮする。 なお、送風装置は画像形成終了までＯＦＦにはならない
ものとする。

【００６１】このように、紙幅に応じて、送風装置をＯ
Ｎ／ＯＦＦさせることで、前実施例と同等の効果を得ら
れると共に、本体使用電力を削減できる高付加価値の画
像形成装置となる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、上述の構成の本発
明にあっては、常時回転体の所定の位置にのみ風が送風
されていることで、低コストで小サイズ紙を通紙したと
きの非通紙部温度が所定温度以上に昇温するのを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施例装置の構成を示す部分破
断正面図である。

【図２】 本発明の第一実施例装置の構成を示す部分破
断断面図である。

【図３】 案内板の構成図である。

【図４】 第二実施例装置の構成を示す部分破断正面図
である。

【図５】 第二実施例装置の構成を示す側面図である。

【図６】 手差しカセットの概略図である。

【図７】 手差しカセットの概略図である。

【図８】 従来装置の構成を示す正面図である。

【図９】 従来装置の構成を示す側面図である。

【図１０】 従来装置の温度分布図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ ３ 熱源（ヒータ） ４ 送風ファン ５ ケーシング ６ 案内板 ７ 芯金 ８ 温度検知素子 ９ 分離爪 １０ 加熱体 １１ 加熱体ホルダー １２ 耐熱性フィルム １４ 手差しカセット １５ 紙幅検知手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の回転体の少なくとも一方に熱源を
   有する該一対の回転体が形成するニップ部で、未定着ト
   ナー像を有する転写材を該回転体の中央基準にて搬送を
   行いかつ該転写材を挟圧搬送して定着像を得る熱定着装
   置において、 中央基準において回転体上の該両端部の所定の幅に風を
   送る送風装置と、該送風装置から送られた風を熱源を有
   する該回転体の両端部側へ導く案内装置とを有している
   ことを特徴とする熱定着装置。
2. 【請求項２】 一対の回転体の少なくとも一方に熱源を
   有する該一対の回転体が形成するニップ部で、未定着ト
   ナー像を有する転写材を該回転体の中央基準にて搬送を
   行いかつ該転写材を挟圧搬送して定着像を得る熱定着装
   置において、 転写材のサイズ検知手段と、該サイズ検知手段により検
   知されたサイズに応じて、中央基準において回転体上の
   該両端部の所定の幅に風を送る送風装置と、該送風装置
   から送られた風を熱源を有する該回転体の両端部側へ導
   く案内装置とを有していることを特徴とする熱定着装
   置。
3. 【請求項３】 エンドレスベルト状に形成された耐熱性
   フィルムと、該耐熱性フィルムに接触するように配設さ
   れた加熱体と、上記耐熱性フィルムを介して該加熱体と
   圧接するように配設された加圧部材が形成するニップ部
   で、未定着トナー像を有する転写材を該回転体の中央基
   準にて搬送を行いかつ該転写材を挟圧搬送して定着像を
   得る熱定着装置において、 中央基準において該回転体上の両端部の所定の幅に風を
   送る送風装置と、該送風装置から送られた風を該耐熱性
   フィルムの両端部側へ導く案内装置とを有していること
   を特徴とする熱定着装置。
4. 【請求項４】 エンドレスベルト状に形成された耐熱性
   フィルムと、該耐熱性フィルムに接触するように配設さ
   れた加熱体と、上記耐熱性フィルムを介して該加熱体と
   圧接するように配設された加圧部材が形成するニップ部
   で、未定着トナー像を有する転写材を該回転体の中央基
   準にて搬送を行いかつ該転写材を挟圧搬送して定着像を
   得る熱定着装置において、 転写材のサイズ検知手段と、該サイズ検知手段により検
   知されたサイズに応じて、中央基準において該回転体上
   の両端部の所定の幅に風を送る送風装置と、該送風装置
   から送られた風を該耐熱性フィルムの両端部側へ導く案
   内装置とを有していることを特徴とする熱定着装置。