JP2010048987A - 定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加熱体23を冷却する冷却手段50を備える。この冷却手段50は、第1電源61とは異なる第2電源52から電力が供給されて稼動する。
【選択図】図2
Description
特に、このような問題は、連続プリント動作が終了した直後等に生じやすい。また、画像形成装置のプリント速度(CPM)が高いほど、又は、搬送する記録媒体の坪量が大きいほど、上述した問題が生じやすい。
特許文献2には、プリント終了後のオーバーシュートが生じた場合に、電源投入後に定着ローラの温度異常検知が認識されないように、電源投入後から一定時間後の異常温度検知の閾値を高く設定する技術が開示されている。
他方、特許文献1、特許文献3等には、加熱体を冷却する冷却ファンを設置する技術が開示されている。
そして、このようにプリント動作後やプリント動作中に加熱体のオーバーシュートが生じてしまうと、定着装置を構成する構成部品に熱的破損が生じてしまうこともあった。特に、加熱ローラ等の加熱体に定着ベルトが張架されている定着装置であって、プリント速度が高い装置(例えば、75CPM程度の装置である。)では、加熱ローラのオーバーシュートによって定着ベルトが異常昇温(270℃程度である。)してしまい、定着ベルトに用いられている材料であるポリイミド樹脂が変形してしまう温度(250℃程度である。)に達してしまうことがあった。
図1〜図4にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ(1次転写バイアスローラ)、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
その後、中間転写ベルト17表面は、中間転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部16に回収されて、中間転写ベルト17における一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、2次転写ニップに向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、本実施の形態1における画像形成装置は、記録媒体Pの搬送速度(プロセス線速)が352mm/秒程度に、A4サイズの記録媒体Pを横向きに連続搬送したときの生産性が75CPM程度に設定された高速機である。
図2に示すように、定着装置20は、定着ベルト21、定着補助ローラ22、加熱体としての加熱ローラ23、ヒータ25、加圧部材としての加圧ローラ31、冷却手段としての冷却ファン50、温度検知手段としての温度センサ40、分離板37、ガイド板35、等で構成されている。
定着部材として熱容量の低い定着ベルト21を用いることで、装置の昇温特性が向上する。
加熱体としての加熱ローラ23の肉厚を1mm以下に設定することで、加熱体の熱容量が低下して装置の昇温特性が向上する(立ち上がり時間が短縮化される。)。ここで、本実施の形態1における加熱ローラ23は、アルミニウムで形成され、肉厚が0.6mm、外径が35mmに設定されている。
ヒータ25の出力制御は、定着ベルト21表面に非接触で対向する温度検知手段としての温度センサ40(サーモパイル)によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度検知手段としての温度センサ40の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、ヒータ25に交流電圧が印加される。このようなヒータ25の出力制御によって、定着ベルト21の温度(定着温度)を所望の温度(目標制御温度)に調整制御することができる。
ここで、本実施の形態1では、ヒータ25として、定格ワット数が1200ワットのものを用いている。このように、ヒータ25の総ワット数を大きくすることで、装置の立ち上がり時間(ウォーミングアップ時間)を短くすることができる。
そして、加圧ローラ31は、不図示の加圧機構によって定着ベルト21を介して定着補助ローラ22に圧接する。こうして、加圧ローラ31と定着ベルト21との間に、所望のニップ部が形成される。なお、上述の加圧機構は加圧解除(又は減圧)ができるように構成されている。
また、本実施の形態1では、定着ベルト21の加熱効率を向上させるために、加圧ローラ31にヒータ34が内設されている。そして、加圧ローラ31の表面温度を検知する温度センサ45の検知結果に基いてヒータ34の出力制御がおこなわれている。
また、定着ベルト21の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板37が配設されている。分離板37を設置することで、定着工程後の記録媒体Pが定着ベルト21の走行に沿って定着ベルト21に巻き付いてしまう不具合を軽減することができる。
装置本体1のメインスイッチ62が投入されると、第1電源としての商用電源61からヒータ25に交流電圧が印加(給電)されるとともに、定着ベルト21(定着補助ローラ22、加熱ローラ23)及び加圧ローラ31の図2中の矢印方向の回転駆動が開始される。なお、商用電源61は、画像形成装置本体1に設置された定着装置20以外の装置(例えば、作像部や給紙部や搬送部等である。)への電力供給源ともなっている。
その後、給紙部7から記録媒体Pが給送されて、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の各色のトナーが記録媒体P上に未定着画像として担持される。未定着画像T(トナー像)が担持された記録媒体Pは、図2の矢印Y10方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト21及び加圧ローラ31のニップ部に送入される。そして、定着ベルト21による加熱と、定着ベルト21(定着補助ローラ22)及び加圧ローラ31の押圧力とによって、記録媒体Pの表面にトナー像Tが定着される。その後、回転する定着ベルト21及び加圧ローラ31によってそのニップ部から送出された記録媒体Pは、矢印Y11方向に搬送される。
図2を参照して、定着ベルト21を挟んで加熱ローラ23に対向する位置には、加熱ローラ23を冷却する冷却手段としての冷却ファン50が設置されている。図示は省略するが、冷却ファン50は、加熱ローラ23の長手方向(図2の紙面垂直方向である。)の中央部と両端部とに3つ並設されている。
そして、この冷却ファン50は、画像形成装置本体1のメインスイッチ62によってオン・オフされる第1電源としての商用電源61(商用電源A)とは異なる第2電源としての商用電源52(商用電源B)から電力が供給されて稼動する。すなわち、冷却ファン50は、第2電源(別電源)である商用電源52から電力が供給されて、ファン制御部51によって制御されて所定のタイミングで、加熱ローラ23を定着ベルト21を介して冷却する。
なお、冷却ファン50の稼動開始のタイミングは、メインスイッチ62のオフ信号をトリガーにしているのではなく、定着装置20の回転部材(例えば、加熱ローラ23である。)の回転停止をファン制御部51で検知してその検知信号をトリガーにしておこなっている。これにより、プリント動作終了直後にメインスイッチ62がオフされた場合の他、プリント動作中にメインスイッチ62が強制的にオフされた場合や、プリント動作中に記録媒体Pの搬送が停止(ジャム)した場合等であっても、冷却ファン50が一定時間稼動して加熱ローラ23を冷却するために、加熱ローラ23のオーバーシュート(温度が異常に上昇する現象である。)を確実に防止することができる。
なお、図4は、従来の画像形成装置(冷却ファン50が設置されていないものである。)のメインスイッチ62をオフした後の加熱ローラ23の温度変動を示すグラフである。また、図4中の、グラフQ1はプリント速度が75CPMの画像形成装置における加熱ローラ23の温度変動を示し、グラフQ2はプリント速度が40CPMの画像形成装置における加熱ローラ23の温度変動を示す。図3と図4との比較からも、上述した本実施の形態1における効果が確認できる。
図5にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図5は、実施の形態2における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態1の図2に相当する図である。本実施の形態2は、冷却手段50を稼動する第2電源として電池53が用いられている点が、冷却手段50を稼動する第2電源として第2商用電源52が用いられている前記実施の形態1とは相違する。
特に、本実施の形態2では、第2電源として電池53を用いているために、プリント動作中又はプリント動作終了直後に停電が生じて画像形成装置1に電力が供給されなくなった場合であっても、冷却ファン50を独立して稼動させることができる。
図6及び図7にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図6は、実施の形態3における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態1の図2に相当する図である。本実施の形態3は、冷却手段50を稼動する第2電源として充電式電池54が用いられている点と、温度検知手段40の検知結果に基いて冷却手段50の稼動の開始・停止をおこなっている点と、が前記実施の形態1とは相違する。
そして、定着装置20の回転部材(例えば、加熱ローラ23である。)の回転停止が検知されると、充電式電池54からの電力供給によって冷却ファン50が稼動して加熱ローラ23の冷却がおこなわれる。
特に、本実施の形態3では、第2電源として充電式電池54を用いているために、プリント動作中又はプリント動作終了直後に停電が生じて画像形成装置1に電力が供給されなくなった場合であっても冷却ファン50を独立して稼動させることができるとともに、第2電源として通常の電池を用いた場合のように電池の交換作業が不要になる。
さらに、本実施の形態3では、図7を参照して、温度センサ40で検知した温度が所定値以下になったときに冷却ファン50の稼動を停止する。具体的に、加熱ローラ23の表面温度が140℃以下になったときに、充電式電池54による電力供給の停止により冷却ファン50の稼動が停止される。これにより、画像形成装置の使用状況に係わらず、加熱ローラ23のオーバーシュートが生じそうになったときに、加熱ローラ23を確実に所定の温度まで冷却することができる。
なお、本実施の形態3では、温度センサ40を定着ベルト21を介して加熱ローラ23に対向させて加熱ローラ23の温度を間接的に検知したが、温度センサ40を加熱ローラ23に直接的に対向させて加熱ローラ23の温度を直接的に検知してもよい。
また、前記各実施の形態では、定着ベルト21を用いた定着装置20に対して本発明を適用したが、定着ローラを用いた定着装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、前記各実施の形態では、冷却ファン50を定着装置20に設置したが、冷却ファン50を装置本体1側に設置することもできる。
さらに、前記各実施の形態では、加熱体を冷却する冷却手段として冷却ファン50を用いたが、冷却手段はこれに限定されることなく、例えば、加熱体に対して接離自在に稼動するヒートパイプ等を用いることもできる。その場合も、第2電源によって加熱体に対するヒートパイプの稼動(接離動作)をおこなうことで、前記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
20 定着装置、
21 定着ベルト、
22 定着補助ローラ、
23 加熱ローラ(加熱体)、
25、34 ヒータ、
31 加圧ローラ(加圧部材)、
40 温度センサ(温度検知手段)、
50 冷却ファン(冷却手段)、
52 第2商用電源(第2電源)、
53 電池(第2電源)、 54 充電式電池(第2電源)、
61 商用電源(第1電源)、 P 記録媒体。
Claims (9)
- 記録媒体上にトナー像を定着する定着装置であって、
第1電源から電力が供給されて直接的又は間接的に加熱される加熱体と、
前記加熱体を冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、前記第1電源とは異なる第2電源から電力が供給されて稼動することを特徴とする定着装置。 - 前記第1電源は、商用電源であって、
前記第2電源は、画像形成装置本体に設置された電池であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記第1電源は、商用電源であって、
前記第2電源は、画像形成装置本体に設置されるとともに前記商用電源によって充電される充電式電池であることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記加熱体の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記冷却手段は、前記温度検知手段で検知した温度が所定値以上になったときに稼動を開始することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の定着装置。 - 前記加熱体の温度を検知する温度検知手段を備え、
前記冷却手段は、前記温度検知手段で検知した温度が所定値以下になったときに稼動を停止することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の定着装置。 - 装置の稼動が開始されたときに前記冷却手段の稼動を停止することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の定着装置。
- 前記冷却手段は、前記加熱体に対向する冷却ファンであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の定着装置。
- 定着補助ローラと、前記第1電源に電気的に接続されたヒータが内設された加熱ローラと、に張架された定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記定着補助ローラに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
を備え、
前記加熱体は、前記加熱ローラであることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の定着装置。 - 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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