JP2006337539A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト且つ温度ムラの影響を抑えることができる定着装置を提供することを目的とする。
【解決手段】搬送される用紙１および用紙１上に転写されたトナー２を加熱する加熱ローラ３と、上記加熱ローラ３と対をなし、加熱ローラ３と協働して搬送されてくる用紙１をニップするための加圧ローラ４と、上記加熱ローラ３の内部５に設けられた熱源６と、上記加熱ローラ３の内部５に備えられ、上記熱源６の生じる熱を反射してニップ７の入口方向２４へ放射するための反射板８であって、加熱ローラ３の軸方向に配列された複数の反射板８と、上記複数の反射板８の加熱ローラ３の軸方向の角度を個別に変位させ、反射板８の熱反射方向を変える駆動部９を有している。駆動部９により、加熱ローラ３の用紙１の幅に対応したニップ７の範囲を加熱することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器に使用され、用紙上のトナーを定着させる定着装置に関する。

従来、定着装置は、加熱ローラと加圧ローラを有している。加熱ローラと加圧ローラとは、互いに平行に対向し、加圧ローラが加熱ローラに圧接されている。加熱ローラを所定の温度に加熱した状態で、加熱ローラと加圧ローラとの間に用紙を通過させ、これにより、用紙に転写されているトナーを、加熱・加圧することによって溶融して用紙に定着させている。

円筒状の加熱ローラの内部には、通常、加熱ローラの軸方向に延びる熱源が配置されているが、この熱源の生じる熱を反射板によりニップの入口方向に反射させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、加熱ローラの内部に配置される熱源は、最大幅の用紙および最大幅よりも小さい用紙の長さに対応した２本の熱源を設けたものもある。（例えば、特許文献２参照）。
特開平８−１６０７９４号公報 特開２００２−２５１１００号公報

ところで、加熱ローラの内部に加熱ローラの軸長とほぼ同じ長さの熱源を１本配置した構成では、最大幅より小さい用紙を加熱ローラと加圧ローラとの間に通過させると、最大幅より小さい用紙のニップ範囲では用紙によって温度が奪われ、ニップ範囲外では熱源によって加熱され続けられるため、ニップ範囲とニップ範囲外とで温度差ができ、加熱ローラの軸方向に温度ムラが生じてしまう。したがって、最大幅より小さい用紙を通過させた後に最大幅の用紙を通過させると加熱ローラの温度は軸方向で一定になっておらず、定着性に悪影響が生じる。

また、加熱ローラの内部に長さの異なる２本の熱源を配置した場合は、このような加熱ローラの温度ムラを防ぐことができるが、コストアップになってしまう。
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、低コスト且つ温度ムラの影響を抑えることができる定着装置を提供することを目的とする。

加熱用ローラと、上記加熱用ローラと対をなし、加熱用ローラと協働して搬送されてくる用紙をニップするための加圧用部材と、上記加熱用ローラの内部に設けられた熱源と、上記加熱用ローラの内部に設けられ、上記熱源の生じる熱を反射して上記ニップの入口方向へ放射するための反射板であって、加熱用ローラの軸方向に配列された複数の反射板と、上記複数の反射板の加熱用ローラ軸方向の角度を個別に変位させ、反射板の熱反射方向を変える駆動手段とを有することを特徴とする定着装置である。

この構成によれば、加熱用ローラの内部に設けられた熱源の生じる熱を反射板により、ニップの入口方向に放射させ、加熱用ローラを加熱している。
これにより、加熱用ローラのトナーを用紙に定着させるために必要な部分を加熱するため、加熱用ローラの全体を加熱する場合に比べ、少ない熱量で加熱用ローラを一定の温度に加熱することができる。また、熱源の生じる熱を反射板により、ニップの入口方向に反射させているため、ニップの入口に伝えられた熱が、加熱用ローラが軸中心にて右回りに回転する間に、内部から表面に伝わり、ニップで最高温度になるので、熱源の熱を有効に利用できる。

また、反射板は、加熱用ローラの軸方向に複数配置されており、上記複数の反射板は駆動手段により加熱用ローラの軸方向の角度を個別に変位させることができ、それによって、反射板の熱反射方向を変えることができる。したがって、用紙の幅に応じて反射板の熱反射方向を変えることができるため、加熱用ローラの用紙の幅に対応したニップ範囲を加熱することができる。

また、本発明において、上記駆動手段は、最大幅の用紙が搬送されてくる場合には、反射板の熱反射方向を最大幅の用紙のニップ範囲に向ける場合がある。これにより、加熱用ローラの最大幅の用紙のニップ範囲を加熱することができ、加熱用ローラの最大幅の用紙のニップ範囲を均一な温度にすることができる。
また、本発明において、上記駆動手段は、最小幅の用紙が搬送されてくる場合には、反射板の熱反射方向を最小幅の用紙のニップ範囲に向ける場合がある。これにより、加熱用ローラの最小幅の用紙のニップ範囲を加熱することができ、最小幅の用紙のニップ範囲外は加熱されないため温度が上昇せず、そのため、ニップ範囲とニップ範囲外の温度差を減少させ、加熱用ローラの軸方向の温度ムラを防止することができる。

また、１本の熱源により、加熱用ローラの軸方向の温度ムラを防止できるため、２本の熱源を用いる場合よりも、コスト安価である。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態における定着装置を示す概略構成図である。
図１を参照して、本発明の一実施形態における定着装置１００は、搬送される用紙１および用紙１上に転写されたトナー２を加熱する加熱ローラ３と、上記加熱ローラ３と対をなし、加熱ローラ３と協働して搬送されてくる用紙１をニップするための加圧ローラ４と、上記加熱ローラ３の内部５に設けられた熱源６と、上記加熱ローラ３の内部５に備えられ、上記熱源６の生じる熱を反射してニップ７の入口方向２４へ放射するための反射板８であって、加熱ローラ３の軸方向に配列された複数の反射板８（図２参照）とを備えている。

また、本実施形態の定着装置１００は、上記複数の反射板８の加熱ローラ３の軸方向の角度を個別に変位させ、反射板８の熱反射方向を変える駆動部９を有している。
複数の反射板８を加熱ローラ３の軸方向に配列し、複数の反射板８を、駆動部９によって加熱ローラ３の軸方向の角度を個別に変位させ、加熱ローラ３の用紙１の幅に対応したニップ７の範囲を加熱することができる。

加熱ローラ３は、円筒状に形成されており、定着装置１００に搬送される用紙１の最大幅とほぼ同じ軸長を備えている。加圧ローラ４は、加熱ローラ３と対をなし、加熱ローラ３の下方に配置されており、例えばバネ等の弾性体（図示しない）によって加熱ローラ３に圧接されている。加熱ローラ３および加圧ローラ４は、回転自在にそれぞれ支持されている。また、加熱ローラ３は、駆動源としてのモータ（図示しない）により、軸中心にて右回りに回転される。加熱ローラ３の回転に連動して、加熱ローラ３に圧接された加圧ローラ４が回転する。熱源６は、棒状に形成されており、加熱ローラ３とほぼ同じ軸長を備えている。また、熱源６は加熱ローラ３の内部５に設けられており、加熱ローラ３と略同軸に配置されている。反射板８は、半円筒状に形成されており、加熱ローラ３の内部５に備えられている。また、反射板８は、熱源６と略同軸に配置されており、熱源６の生じる熱を反射してニップ７の入口方向２４へ反射している。なお、反射板８は、半円筒状以外の形状（例えば、平板状）であってもよい。

トナー２が転写された用紙１は定着装置１００に搬送され、トナー２は、用紙１がニップ７を通過し、加熱・加圧されることにより、加熱溶融して用紙１に定着される。
これにより、加熱ローラ３は、加熱ローラ３の内部５に設けられた熱源６の生じる熱を反射板８により、ニップ７の入口方向２４に反射させ、加熱されている。
したがって、加熱ローラ３のトナー２を用紙１に定着させるために必要な部分を加熱するため、加熱ローラ３の全体を加熱する場合に比べ、少ない熱量で加熱ローラ３を一定の温度に加熱することができる。また、熱源６の生じる熱を反射板８により、ニップ７の入口方向２４に反射させているため、ニップ７の入口に伝えられた熱が、加熱ローラ３が軸中心にて右回りに回転する間に、内部５から表面に伝わり、ニップ７で最高温度になるので、熱源６の熱を有効に利用できる。

以下に、複数の反射板８および駆動部９について説明する。
図２は図１における複数の反射板および駆動部を模式的に示した斜視図である。また、図３は図１における最大幅の用紙が搬送されてくる場合の複数の反射板および駆動部を模式的に示した概略図であり、図４は図１における最小幅の用紙が搬送されてくる場合の複数の反射板および駆動部を模式的に示した概略図である。

なお、複数の反射板８および駆動部９は加熱ローラ３の軸方向中心に対して、左右対称の構成を備えている。
図１〜図４を参照して、複数の反射板８は、第１の反射板１１および第１の反射板１１の両側に第２の反射板１２を備え、第１の反射板１１および第２の反射板１２は、それぞれフレーム１０に保持されている。

第１の反射板１１は、半円筒状に形成されている。第１の反射板１１は、最小幅の用紙１の長さに対応しており、周方向の一端がフレーム１０に固定されている。第２の反射板１２は、第１の反射板１１と同一断面形状の半円筒状に形成されている。第２の反射板１２は、第１の反射板１１の両側に備えられ、第１の反射板１１と同一軸上に並んで配置されている。同一軸上に第１の反射板１１および第２の反射板１２を配置することにより、最大幅の用紙１に対応する長さを備えている。さらに、第２の反射板１２は周方向の一端が支軸１３を介してフレーム１０に取り付けられており、支軸１３を支点にして回動することができる。

このように、フレーム１０に保持された第１の反射板１１および第２の反射板１２を含む複数の反射板８は、加熱ローラ３と略同軸に、加熱ローラ３の内部５に配置される。また、加熱ローラ３の内部５に配置された第２の反射板１２は、一端が加熱ローラ３の両端より突出しており、突出した部分を駆動部９が押し引きすることにより、第２の反射板１２の加熱ローラ３軸方向の角度を変位させている。

駆動部９は、円柱状のプランジャー１４を有するソレノイド１５、ソレノイド１５が取り付けられるソレノイド取付板１６、プランジャー１４に巻き付けられる圧縮バネ１７ならびにソレノイド取付板１６および第２の反射板１２に取り付けられた引張バネ１８を備えている。
ソレノイド１５は、ソレノイド取付板１６に取り付けられており、ソレノイド１５から突出するプランジャー１４が、第２の反射板１２の加熱ローラ３から突出した部分と接するように配置されている。圧縮バネ１７は、プランジャー１４の外周に巻きつけられており、プランジャー１４から径方向に突出したフランジ１９とソレノイド本体２０の間に配置されている。引張バネ１８はソレノイド取付板１６および第２の反射板１２の軸方向外側に取り付けられている。

第２の反射板１２は用紙１の幅に応じて回動させられる。最小幅の用紙１の場合は、第２の反射板１２が、圧縮バネ１７によって付勢されたプランジャー１４により押され、回動させられる。これにより、第２の反射板１２は、加熱ローラ３軸方向の角度が変位し、最小幅の用紙のニップ範囲２１に熱を反射するように配置される。最大幅の用紙１の場合には、制御装置（図示しない）によりソレノイド１５がＯＮにされ、プランジャー１４が引き込み、引張バネ１８が第２の反射板１２を引張り、第２の反射板１２が第１の反射板１１と同一軸上に並ぶように配置させる。これにより、加熱ローラ３の、最大幅の用紙のニップ範囲２２に熱を反射させ、加熱することができる。

図１、図3および図４を参照して、本実施形態の定着装置１００は、最大幅の用紙１の場合には、加熱ローラ３の最大幅の用紙のニップ範囲２２を加熱し、最小幅の用紙１の場合には、加熱ローラ３の最小幅の用紙のニップ範囲２１を加熱する。
最大幅の用紙１を通過させる場合は、駆動部９により第２の反射板１２が第１の反射板１１と同一軸上に並ぶように配置させられる。

これにより、最大幅の用紙１を通過させる場合は、熱源６から生じる熱は、第１の反射板１１および第２の反射板１２により、最大幅の用紙のニップ範囲２２に反射させられ、加熱ローラ３を軸方向に亘って均一に加熱することができる。
最小幅の用紙１を通過させる場合は、第１の反射板１１の両側に配置された第２の反射板１２が、駆動部９により回動させられ、加熱ローラ３の最小幅の用紙のニップ範囲２１に熱を反射するように配置される。

これにより、最小幅の用紙１を通過させる場合は、熱源６の生じる熱を、第１の反射板１１および第２の反射板１２とで、加熱ローラ３の最小幅の用紙のニップ範囲２１に反射させ、最小幅の用紙のニップ範囲２１を加熱することができる。したがって、最小幅の用紙１を通過させても、最小幅の用紙のニップ範囲外２３は加熱されないため、最小幅の用紙のニップ範囲２１とニップ範囲外２３との温度差を減少させ、加熱ローラ３の軸方向の温度ムラを防止することができる。

このように、第２の反射板１２を駆動部９により、回動させることにより、用紙１の幅に応じて反射板８の熱反射方向を変えることができ、加熱ローラ３の用紙１の幅に対応した範囲を加熱することができる。すなわち、最大幅の用紙１を通過させる場合は、最大幅の用紙のニップ範囲２２を加熱し、加熱ローラ３を軸方向に亘って均一に加熱することができる。また、最小幅の用紙１が搬送されてくる場合は、最小幅の用紙のニップ範囲２１を加熱することができる。したがって、最小幅の用紙１を通過させても、最小幅の用紙のニップ範囲外２３は加熱されないため、最小幅の用紙のニップ範囲２１とニップ範囲２３との温度差を減少させ、加熱ローラ３の軸方向の温度ムラを防止することができる。

また、１本の熱源６により、加熱ローラ３の軸方向の温度ムラを防止できるため、２本の熱源６を用いる場合よりも、コスト安価である。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、加圧ローラ４は、少なくとも２つ以上の支持ローラ（図示しない）と、上記支持ローラに張架され無端状のベルト（図示しない）であってもよい。具体的には、支持ローラは加熱ローラ３に対応する軸長を有しており、加熱ローラ３と平行に配置される。無端状のベルトは、加熱ローラ３に対応する長さを有しており、支持ローラにより張架されている。支持ローラに張架された無端状のベルトが、加熱ローラ３に圧接され、これにより、ニップ７を形成する。

また、加圧ローラ４は、無端状のベルト（図示しない）と、上記無端状のベルトの内部に配置された加熱ローラ３に対応する幅を有する加圧パッド（図示しない）であってもよい。具体的には、無端状のベルトは加熱ローラ３に対応する幅を有している。加圧パッドは加熱ローラ３に対応する幅を有しており、無端状のベルトの内部に配置されている。加熱ローラ３と平行に配置された無端状のベルトを、加圧パッドが加熱ローラ３に圧接させ、これにより、ニップ７が形成される。

本発明の一実施形態における定着装置を示す概略構成図である。 図１における複数の反射板および駆動部を模式的に示した斜視図である。 図１における最大幅の用紙が搬送されてくる場合の複数の反射板および駆動部を模式的に示した概略図である。 図１における最小幅の用紙が搬送されてくる場合の複数の反射板および駆動部を模式的に示した概略図である。

符号の説明

１ 用紙
２ トナー
３ 加熱ローラ（加熱用ローラ）
４ 加圧ローラ（加圧用部材）
５ 内部
６ 熱源
７ ニップ
８ 反射板
９ 駆動部（駆動手段）
２１ 最小幅の用紙のニップ範囲
２２ 最大幅の用紙のニップ範囲
２４ 入口方向
１００ 定着装置

Claims (3)

1. 加熱用ローラと、
   上記加熱用ローラと対をなし、加熱用ローラと協働して搬送されてくる用紙をニップするための加圧用部材と、
   上記加熱用ローラの内部に設けられた熱源と、
   上記加熱用ローラの内部に設けられ、上記熱源の生じる熱を反射して上記ニップの入口方向へ放射するための反射板であって、加熱用ローラの軸方向に配列された複数の反射板と、
   上記複数の反射板の加熱ローラ軸方向の角度を個別に変位させ、反射板の熱反射方向を変える駆動手段とを有することを特徴とする定着装置。
2. 上記駆動手段は、最大幅の用紙が搬送されてくる場合には、反射板の熱反射方向を最大幅の用紙のニップ範囲に向けることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 上記駆動手段は、最小幅の用紙が搬送されてくる場合には、反射板の熱反射方向を最小幅の用紙のニップ範囲に向けることを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着装置。
   
   
   
   

Images