JP2007187816A

JP2007187816A - 定着装置

Info

Publication number: JP2007187816A
Application number: JP2006004913A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Matsuura; 泰輔松浦; Jun Toumine; 準東峰; Kouta Arimoto; 孝太有元; Akira Hashinashi; 亮端無
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-01-12
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】非通紙部昇温を防止するために、送風ファンを用いた定着装置において、小サイズの連続通紙時においても、通紙域の加熱ローラ及び、加圧ローラの温度を均一に保つ。
【解決手段】送風ファン制御時の小サイズの連続通紙時の送風ファンの動作状況により、送風ファンの制御温度値を変更、または、シャッターの開口幅を変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式の画像形成装置の定着装置に関し、特に、互いに回転しながら圧接する圧接領域により定着領域を形成する加熱回転部材および加圧回転部材を有し、未定着トナー像が形成された転写材が前記定着領域を通過する際に前記未定着トナー像を加熱定着する定着装置に関する。

従来、前記画像形成装置で未定着トナー像を用紙（転写材）に定着する定着方式として、安全性、定着性のよさなどから用紙の未定着トナー像を加熱、溶融して用紙に定着させる熱定着方式が一般に用いられている。また、近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点からベルト加熱方式の加熱装置が実用化されている。即ち、加熱体としての例えばセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に加熱部材としての耐熱性樹脂ベルト（以下、定着ベルトと記す）を挟ませて圧接ニップ部（以下、定着ニップ部と記す）を形成させ、該定着ニップ部の定着ベルトと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着ベルトと一緒に挟持搬送させることで、定着ベルトを介してセラミックヒータの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー画像を記録材面に定着させるものである。このベルト加熱方式の加熱装置は、スタンバイ中のヒータへの通電を必要とせず、画像形成装置がプリント信号を受信してから、ヒータへの通電を行っても記録材が加熱装置に到達するまでに加熱可能な状態にすることが可能である。よって省エネの観点からベルト加熱方式の加熱装置はエネルギーを無駄にしない、優れた加熱定着装置となる。さらには、定着ローラに対向するようにベルトを介して加圧部材を配置する定着方式も提案されている。上記いずれの定着方式を用いた場合にも、紙を定着領域で定着する場合、加熱ロールの通紙域通過表面は略均一な温度分布となる。しかしながら、最大サイズ紙より幅の小さい小サイズ紙を定着領域で連続定着した場合に、加熱ロールの非通紙域通過表面の温度が過度に上昇する。これは、小サイズ紙を連続的に通紙すると、用紙の通過しない非通紙域では紙による奪熱が無い分だけ、部分的に蓄熱されるためである。この現象は定着装置の端部昇温あるいは非通紙部昇温と称され、定着装置の端部昇温が高温になると、定着部材構成部品や加圧ローラの温度上昇限度を超えるためにこれらの部品のダメージにつながる。

このような、前記非通紙部昇温を防止するべく、定着装置に送風ファンを設けて、非通紙部の加熱ローラおよび加圧ローラに送風することにより、その温度上昇を押さえる構成が知られている。従来技術が記載されたものとして、次のものが知られている。

特開昭60-136779号公報
この公報記載の技術は、定着装置に配置した冷却用ファンから前記非通紙域側に、冷却風を送風している。また、小サイズ通紙時に、定着領域の温度を検出する素子を備え、その信号値により、送風ファンのON-OFF制御を行っている。

特開2003-076209
この公報記載の技術は、冷却用ファンから前記非通紙域側に、冷却風を送風する際に、使用する用紙の幅に応じて、送風口の幅方向の長さを調節することによって、異なったサイズの紙に対しても、前記非通紙部昇温を防止している。
特開昭60-136779号公報特開2003-076209号公報

特開昭60-136779に記載の従来技術は、定着領域の温度を検出する素子の信号値により、送風ファンのON-OFF動作を行い、送風ファンによる定着装置の冷却を行なっている。しかしながら、上記発明では送風ファンの開口が固定されており、異なる用紙サイズに対応することが出来なかった。また、特開2003-076209に記載の従来技術は、送風ファンによる冷却と、開口幅調節機構による異なる用紙サイズに対応する技術が記載されている。しかしながら、これらの発明による、送風ファンによる冷却は、送風ファンの動作状況に応じて、制御を変えていないめ、連続通紙時の送風ファンの冷却が続いた場合には、加熱ローラ、加圧ローラの温度の均一化を満足できなかった。送風ファンによる冷却では、非通紙部の加熱ローラに送風を行なうが、加熱ローラに当たった一部の風が、通紙域に回りこみ、通紙域の加熱ローラの温度も下げてしまう。50枚ほどの連続通紙では、回り込み風による加熱ローラ端部の温度低下も少なく、加熱ローラ中央部との温度差もほとんど生じる事が無いが、さらに多くの枚数の連続通紙時には、回り込みによる風の、画像端部の加圧ローラの温度低下が蓄積され、画像端部定着不良といった異常画像を生じることがあった。

本発明は、前述の事情に鑑み、次の記載内容を目的とする。
・非通紙部昇温を防止するために、送風ファンを用いた定着装置にて、小サイズの連続通紙時においても、通紙域の加熱ローラ及び、加圧ローラの温度を均一に保つ

上記目的を達成するための本発明に係る定着装置は、互いに回転しながら圧接する圧接領域により定着領域を形成し、未定着トナー像が形成された転写材が前記定着領域を通過する際に前記未定着トナー像を加熱定着する、一対の回転体の少なくとも一方に熱源を有する定着用部材を備え、前記定着用部材の所定の領域を冷却するために、前記定着用部材に対向して送風口が形成された冷却用ダクトと、前記冷却用ダクトに冷却風を送風する送風ファンを有する冷却装置を備えた定着装置において、前記定着装置は、前記定着用部材の温度を検出する素子を備え、前記送風ファンは、前記温度検出素子からの信号により所定の温度で動作し、前記動作温度は連続通紙時の送風ファンの動作状況により変更することを特徴とする定着装置である。

また、互いに回転しながら圧接する圧接領域により定着領域を形成し、未定着トナー像が形成された転写材が前記定着領域を通過する際に前記未定着トナー像を加熱定着する、一対の回転体の少なくとも一方に熱源を有する定着用部材を備え、前記定着用部材の所定の領域を冷却するために、前記定着用部材に対向して送風口が形成された冷却用ダクトと、前記冷却用ダクトに冷却風を送風する送風ファンと、定着領域を通過する転写材の幅に応じて、送風領域を変更するため、前記送風口の開口幅方向の長さを調節する開口幅調節機構とを備えた定着装置において、前記開口幅調節機構による前記開口の幅方向の長さを、連続通紙時の送風ファンの動作状況により、変更することを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、小サイズ通紙時の非通紙部昇温を、送風ファンによる冷却にて防止する構成にて、小サイズの連続通紙時においても、通紙域の加熱ローラ及び、加圧ローラの温度を均一に保つことができる。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（定着装置および冷却装置）
図1は本実施例における定着装置の概略構成模型図である。本例の定着装置は、定着ベルト加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。

２０は第一の回転体（第一の定着部材）としての定着ベルトであり、ベルト状部材に弾性層を設けてなる円筒状（エンドレスベルト状、スリーブ状）の部材である。

２２は第二の回転体（第二の定着部材）としての加圧ローラである。１７は加熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒータホルダ、１６は加熱体（熱源）としての定着ヒータであり、ヒータホルダ１７の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。定着ベルト２０はこのヒータホルダ１７にルーズに外嵌させてある。加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ２２は芯金の両端部を装置フレーム２４の不図示の奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。この加圧ローラ２２の上側に、前記の定着ヒータ１６・ヒータホルダ１７・定着ベルト２０等から成る定着ベルトユニットをヒータ１６側を下向きにして加圧ローラ２２に並行に配置し、ヒータホルダ１７の両端部を不図示の加圧機構により片側９８Ｎ（１０ｋｇｆ）、総圧１９６Ｎ（２０ｋｇｆ）の力で加圧ローラ２２の軸線方向に附勢することで、定着ヒータ１６の下向き面を定着ベルト２０を介して加圧ローラ２２の弾性層に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部２７を形成させてある。加圧機構は、圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、記録材Ｐの除去が容易な構成となっている。

２３と２６は装置フレーム２４に組付けた入り口ガイドと定着排紙ローラである。入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた記録材Ｐが、定着ヒータ１６部分における定着ベルト２０と加圧ローラ２２との圧接部である定着ニップ部２７に正確にガイドされるよう、転写材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイド２３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。

加圧ローラ２２は駆動手段（図不示）により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による該加圧ローラ２２の外面と定着ベルト２０との、定着ニップ部２７における圧接摩擦力により円筒状の定着ベルト２０に回転力が作用して該定着ベルト２０がその内面側が定着ヒータ１６の下向き面に密着して摺動しながらヒータホルダ１７の外回りを矢印の方向に従動回転状態になる。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒータホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。

加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転状態になり、また定着ヒータ１６に通電がなされ、該定着ヒータ１６が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態において、定着ニップ部２７の定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入され、定着ニップ部２７において記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部２７を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒータ１６の熱が定着ベルト２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部２７を通過した記録材Ｐは定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。

図2は、前記定着装置の定着ベルトと、冷却ファンと非通紙域冷却用ダクトの状態を説明する図である。図2において、定着ベルト上部には冷却ファン（送風ファン）1が設けられており、冷却ファン1には非通紙域冷却用ダクト2が接続されている。冷却ファン1は、シロッコファン等の遠心ファンを使用することが可能である。非通紙域冷却用ダクト2は、少サイズ用紙（最大サイズ用紙）よりも幅の狭い用紙）が連続して定着領域Ｑを通過する際に前記少サイズ用紙が通過しない定着領域である非通紙域を冷却するためのダクトである。

（非通紙部サーミスタ）
次に、本実施の形態における、非通紙部サーミスタと送風ファンの動作について説明する。

１9と１8は第一と第二の温度検知手段としてのメインとサブの２つのサーミスタである。第一の温度検知手段としてのメインサーミスタ１9は加熱体である定着ヒータ１６に配置され、本実施例では定着ヒータ１６の裏面に接触させてあり、定着ヒータ１６裏面の温度を検知する。

サブサーミスタは、ヒータホルダ１７の上方において定着ベルト２０の内面に弾性的に接触させてあり、定着ベルト２０の内面の温度を検知する。

メインサーミスタ１9は定着ベルト２０の長手中央付近に、サブサーミスタ１8は定着ヒータ１６の端部付近に配設され、それぞれ定着ヒータ１６の裏面、定着ベルト２０の内面に接触するよう配置されている。

メインサーミスタ１9、及びサブサーミスタ１8は、その出力がそれぞれＡ／Ｄコンバータ６４・６５を介して制御回路部（ＣＰＵ）２１に接続され、制御回路部２１は、メインサーミスタ１9、サブサーミスタ１8の出力をもとに、定着ヒータ１６の温調制御内容を決定し、電力供給部（加熱手段）としてのヒータ駆動回路部２８によって定着ヒータ１６への通電を制御する。

次に、本実施の形態における、送風ファンの動作について、説明する。

画像形成時に、上述の前記最大サイズ用紙よりも幅の小さい小サイズ用紙を連続定着した場合、非通紙域Rの温度が上昇する。このとき、第二の温度検知手段としてのサブサーミスタは、定着ベルト２０の内面の温度を検知するが、このサブサーミスタが、ある温度を検知した際には、先述の送風ファンが動作を開始し、非通紙域の温度上昇を押さえる。そして、送風ファンの冷却風により冷却されることで、サブサーミスタの温度がある温度まで下降した際に、送風ファンの動作を停止する。

この送風ファンのサブサーミスタの検知温度による、ON-OFFの温度レンジは、送風ファンの動作状況により、変更するように制御されている。

本実施例での送風ファンの、ON-OFF温度レンジを、B4サイズの用紙を100枚連続通紙した場合に、通紙枚数が0〜30枚の時は、送風ファンの動作開始温度をサブサーミスタの検知温度が、200℃になった時に、送風ファンの停止温度をサブサーミスタの検知温度が、190℃になった時に行い、30〜60枚の時は、同じく送風ファンの動作温度を、開始205℃、停止195℃にて行い、以後30枚ごとに、送風ファンの動作の開始温度と、停止温度を5℃ずつ上げている。上記制御を行なわなかった場合の、定着ベルトの表面温度を非接触の温度測定機にて、測定した結果を図3に示す。図中のA1は、非通紙部のベルト表面温度で用紙の幅方向のサブサーミスタが配置されている位置に相当する。B1は、B4サイズの紙端から通紙域側5mmに相当する通紙域端部の定着ベルト表面の温度である。図のように、連続通紙時に回り込み風により通紙域端部の定着ベルト温度が低下している。図4は、本制御を行った場合の、定着ベルト温度である。B2は図3における測定位置と同様である。本制御を行うことにより、連続通紙時にも回り込み風により、通紙域端部の定着ベルト温度中央部と端部の温度差を生じさせること無く、良好な定着画像を得ることが出来た。上記の通紙枚数のカウントは、濃度調整等のダウンタイムが生じた場合は、カウント数をリセットし、送風ファンのON-OFFレンジは最初の200℃-195℃でおこうように制御した。ダウンタイム中には、定着ベルト温度も長手で均一化されるため、カウント数は初期化することが望ましい。

また、本実施例では、通紙する枚数で、温度レンジを変更したが、同様の効果を得る方法として、送風ファンのONからOFFの動作をカウントし、動作回数に応じて変更してもよい。

本実施例の構成は、請求項1に関わる実施の形態である。本実施例の構成は、実施例1に、後述する（シャッター機構）を追加したものである。

（シャッター機構）
図5は、ファンの送風口におけるシャッター機構である。

定着ベルト側のダクト出口には、シャッター3が配置されており、このシャッター3はパルスモータと駆動ギアにより開閉される。シャッター位置は、紙サイズによって決められたエッジ位置4をセンサ5により検出することで、各用紙サイズに対応した位置に開く。これにより、通紙する用紙サイズに最適な開口幅を設け、最適な幅での送風を行なうことができる。

本実施の形態における、シャッター3の動作について説明する。上述のシャッター3は最大サイズより幅の狭い用紙を通紙する際に、実施例1に記載の、第二の温度検知手段としてのサブサーミスタの検知温度が所定の値になった場合に、送風ファンの動作と同時に、モータ動作を開始し、シャッター3が開き、送風ファンの風が定着ベルトに当たることで、非通紙域の温度上昇を押さえる。そして、送風ファンの冷却風により冷却されることで、サブサーミスタの温度がある温度まで下降した際に、送風ファンの動作を停止する。

通紙開始後の最初のシャッター位置は、用紙サイズにより決められた位置に制御する。ここで通紙枚数が、0〜30枚の時は、シャッターは上記初期位置にあるが、30〜60枚の時は、初期位置から1.0mmシャッターが閉まる方向へ動作するように、パルスモータを制御する。同ように、以後30枚ごとに、シャッターが閉まる方向へ1.0mmずつ動作させる。このように、実施例2では、送風ファンの動作温度レンジを連続通紙時に変更させるのではなく、最初のシャッター位置から、シャッターを通紙枚数により閉めていくことにより、同様の効果を実現している。なお、実施例1と同様に上記の通紙枚数のカウントは、濃度調整等のダウンタイムが生じた場合は、カウント数をリセットし、シャッター位置は初期位置に戻して動作させている。また、シャッターの動作は、送風ファンの動作回数で行なっても同様の効果が得られる。

実施例2では、シャッターを非通紙域側に閉めることで、結果的に通紙域端部への回り込み風の風量を制御したが、送風ファンのボリューム制御により、送風ファンの風量を制御しても同様の効果を得ることができる。

実施例における定着装置の概略構成図。実施例における定着装置の概略構成図。従来制御での温度測定データ図。実施例の温度測定データ図。ファンの送風口におけるシャッター機構を示す図。

Claims

互いに回転しながら圧接する圧接領域により定着領域を形成し、未定着トナー像が形成された転写材が前記定着領域を通過する際に前記未定着トナー像を加熱定着する、一対の回転体の少なくとも一方に熱源を有する定着用部材を備え、前記定着用部材の予め定められた領域を冷却するために、前記定着用部材に対向して送風口が形成された冷却用ダクトと、前記冷却用ダクトに冷却風を送風する送風ファンを有する冷却装置を備えた定着装置において、前記定着装置は、前記定着用部材の温度を検出する素子を備え、前記送風ファンは、前記温度検出素子からの信号により予め定められた温度で動作し、前記動作温度は連続通紙時の送風ファンの動作状況により変更することを特徴とする定着装置。
互いに回転しながら圧接する圧接領域により定着領域を形成し、未定着トナー像が形成された転写材が前記定着領域を通過する際に前記未定着トナー像を加熱定着する、一対の回転体の少なくとも一方に熱源を有する定着用部材を備え、前記定着用部材の予め定められた領域を冷却するために、前記定着用部材に対向して送風口が形成された冷却用ダクトと、前記冷却用ダクトに冷却風を送風する送風ファンと、定着領域を通過する転写材の幅に応じて、送風領域を変更するため、前記送風口の開口幅方向の長さを調節する開口幅調節機構とを備えた定着装置において、前記開口幅調節機構による前記開口の幅方向の長さを、連続通紙時の送風ファンの動作状況により、変更することを特徴とする定着装置。