JP2010122568A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着処理を良好に行うことが可能な定着装置を提供する。
【解決手段】記録材４１の搬送方向に沿って第１定着器１１と第２定着器１２を設ける。第１定着器１１は第１加熱ローラ１３とこれに当接する第１加圧ローラ１４からなり、第２定着器１２は第２加熱ローラ１５とこれに当接する第２加圧ローラ１６からなる。第１定着器１１と第２定着器１２との間に設置された搬送手段２０と、第１定着器１１と第２定着器１２との間に設置されたファン３３により、第１加熱ローラ１３と第２加熱ローラ１５より放散される暖気を送風し、搬送手段２０の温度を上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナーなどを記録材に定着させる定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、記録材に対する定着装置が用いられる。このような定着装置は一対の加熱ローラと加圧ローラで構成され、加熱ローラと加圧ローラを当接させる位置でニップ部を形成する。前記加熱ローラには、ヒーターランプのような電気的加熱手段を設けている。前記ニップ部に記録用紙のような記録材を加熱、加圧させながら通過させて、定着処理を行う。

例えば特許文献１には、定着後のトナー画像に高光沢を与えるために、記録材の搬送方向に沿って定着器を二対以上配設する画像形成装置が記載されている。特許文献１の図１を参照すると、記録材Ｐの搬送方向に２段の定着器９ａ（第１定着器）、９ｂ（第２定着器）を設けている。この２段の定着器９ａ、９ｂ間の距離は、搬送される記録材の搬送方向の長さよりも大きくして、記録材が第１定着器と第２定着器のニップに同時に挟持されることを防止し、画像ズレが生じないようにしている。

特開２００５−３２１４５０号公報

この種の画像形成装置においては、定着器間の距離を対応する最大紙サイズ以上に大きくすると、両定着器のどちらにも記録材が担持されていない状況が発生するため、１段目定着器（第１定着器）と２段目定着器（第２定着器）の間に駆動手段を備えた記録材の搬送手段を設ける必要がある。しかしながら、熱源を有さない搬送手段により記録材が搬送されると、記録材において搬送手段に接した部分の温度が低下する。このため、第２定着器を通過した後のトナー画像は搬送手段に接した部分の定着強度不足、もしくは光沢ムラが発生することがあった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するように、以下の形態または適用例として実現される。

〔適用例１〕本適用例の定着装置は、熱源を有する第１定着器および第２定着器と、前記第１定着器と前記第２定着器との間に配置され、記録材を搬送する搬送手段と、前記第１定着器と前記第２定着器との間であって、前記搬送手段の近傍に配置された吸排気手段とを有することを特徴とする。

本適用例によれば、２つの定着器から発生する暖気を吸排気手段によって発生する気流を利用して記録材の搬送手段に送ることで搬送手段の温度を上昇させ、搬送手段に接触した記録材の温度低下を低減させるものである。これにより第２定着器を通過した後のトナー画像において良好な定着強度、もしくは均一な光沢を得ることが可能となる。

〔適用例２〕上記適用例に記載の定着装置であって、前記搬送手段は、ベルトにより構成され、前記ベルトには複数の通気孔が形成されており、さらに前記吸排気手段は、前記搬送手段の記録材搬送側と反対側に配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、搬送手段の記録材搬送側とは反対側に設置した吸排気手段により、２つの定着器から発生した暖気を搬送手段に送るために通気孔を設けたものであり、これにより適用例１と同様の効果を得ることが可能となる。さらに搬送手段をベルトにより構成することにより、記録材が搬送手段と均一に接触することができ、第２定着器を通過した後のトナー画像において均一な光沢を得ることが可能となる。

〔適用例３〕上記適用例に記載の定着装置であって、前記吸排気手段は、前記搬送手段の記録材搬送側と同じ方向に配置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、搬送手段の記録材搬送側と同じ側に設置した吸排気手段により、２つの定着器から発生した暖気を搬送手段に送ることができ、適用例１と同様の効果を得ることが可能となる。

〔適用例４〕上記適用例に記載の定着装置であって、前記第１定着器と前記第２定着器の上方を覆う筐体を有することを特徴とする。

本適用例によれば、第１定着器と第２定着器の上方を覆う筐体により、第１定着器および第２定着器から発生した熱が筐体外部に放熱されることを防止し、吸排気手段により発生する気流の温度をより高めることが可能になる。

〔適用例５〕上記適用例に記載の定着装置であって、前記筐体は、第１定着器および第２定着器に対向するように設けられた蓄熱手段を有していることを特徴とする。

本適用例によれば、２つの加熱ローラから発生した熱量を定着器の筐体外部にもらすことなく蓄熱手段に蓄え、この蓄熱手段に蓄えられた熱量を吸排気手段により発生する気流に与えることで、吸排気手段により発生する気流の温度をより高めることが可能になる。

〔適用例６〕上記適用例に記載の定着装置であって、前記筐体は、第１定着器および第２定着器に対向するように設けられた熱反射手段を有していることを特徴とする。

本適用例によれば、２つの定着器から発生する輻射熱を熱反射手段が反射するため、熱量が定着器の筐体に吸収されて筐体外部に放熱されてしまうことなく筐体内部に蓄積する。これにより熱量を効果的に利用できるため、吸排気手段により発生する気流の温度をより高めることが可能になる。さらに筐体の温度上昇を防止することが可能となる。

（第１実施形態）
本発明にかかる定着装置の第１実施形態について、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態の概略を示す正面図である。第１実施形態の定着装置は、第１定着器（１段目定着器）と第２定着器（２段目定着器）の間に記録材の搬送手段を設ける構成を示している。

図１に示すように、定着装置１００は、第１定着器１１と、第１定着器１１に横並びに設けられた第２定着器１２と、第１定着器１１と第２定着器１２との間の設けられた記録材を搬送する搬送手段２０と、搬送手段２０の下方（重力方向の側）に設けられた吸排気手段としてのファン３３とを有している。

１段目定着器としての第１定着器１１は記録材４１の搬送方向上流側に設けられており、２段目定着器としての第２定着器１２は記録材４１の搬送方向下流側に設けられている。記録材４１の表面には、トナー画像４２が形成されている。第１定着器１１には、第１加熱ローラ１３と第１加圧ローラ１４が設けられている。また、第２定着器１２には、第２加熱ローラ１５と第２加圧ローラ１６が設けられている。第１定着器１１の第１加熱ローラ１３で加熱された記録材４１は、搬送手段２０によって搬送され、第２定着器１２の第２加熱ローラ１５で再加熱される。

第１加熱ローラ１３は、芯金として機能する厚さ２ｍｍ〜３ｍｍのアルミニウムなどによる金属ローラ（以下芯金と略記する）１３ａの外周に厚さ１ｍｍ〜５ｍｍのシリコンゴムなどの弾性層１３ｂを設け、弾性層１３ｂの外表面に厚さ３０μｍ程度のＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などの離型層１３ｃが施されている。芯金１３ａの内部には、熱源としてのヒーターランプ１７（電気的熱源）が設けられている。第１加圧ローラ１４は、厚さ２ｍｍ〜３ｍｍのアルミニウムなどによる芯金１４ａの外周に厚さ２ｍｍ〜７ｍｍのシリコンゴムなどの弾性層１４ｂを設け、弾性層１４ｂの外表面に厚さ３０μｍ程度のＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などの離型層１４ｃを施している。また、図示されていないが第１加熱ローラ１３と第１加圧ローラ１４はバネにより一定荷重のもと互いに圧接されている。

第２加熱ローラ１５は、厚さ２ｍｍ〜３ｍｍのアルミニウムなどによる金属により構成される芯金１５ａの外周に厚さ１ｍｍ〜５ｍｍのシリコンゴムなどの弾性層１５ｂを設け、弾性層１５ｂの外表面に厚さ３０μｍ程度のＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などの離型層１５ｃが施されている。芯金１５ａの内部には、熱源としてのヒーターランプ１８（電気的熱源）が設けられている。第２加圧ローラ１６は、厚さ２ｍｍ〜３ｍｍのアルミニウムなどによる金属により構成される芯金１６ａの外周に厚さ１ｍｍ〜５ｍｍのシリコンゴムなどの弾性層１６ｂが設けられ、弾性層１６ｂの外表面に厚さ３０μｍ程度のＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂などの離型層１６ｃが施されている。また図示されていないが第２加熱ローラ１５と第２加圧ローラ１６はバネにより一定荷重のもと互いに圧接されている。ここで、第１加熱ローラ１３、第２加熱ローラ１５に設けられるヒーターランプ１７およびヒーターランプ１８は図示を省略したコントローラに接続されて、第１加熱ローラ１３および第２加熱ローラ１５の表面が所定の温度になるよう温度制御が行われる。

搬送手段２０は、金属性の駆動ローラ２１および金属製のテンションローラ２２により支持された厚さ１００μｍ〜３００μｍのポリイミドなどの樹脂によるベルト（以下、「搬送ベルト２３」という。）により構成されている。搬送ベルト２３は、駆動ローラ２１からの駆動力により回転搬送される。図中の寸法Ｇは、第１定着器１１のニップ部出口と第２定着器１２のニップ部入口との距離である。

本第１実施形態では吸排気手段としてファン３３を用いている。ファン３３は、搬送ベルト２３の設けられている方向（図中上側）から吸気し、搬送ベルト２３から遠ざかる方向（図中下側）へ排気するように設けられている。

第１定着器１１の第１加熱ローラ１３に設けたヒーターランプ１７と、第２定着器１２の第２加熱ローラ１５に設けたヒーターランプ１８が動作すると、第１定着器１１と第２定着器１２の周辺の温度が上昇する。この時、ファン３３の回転により、温度上昇した空気が搬送手段２０の方向に引き込まれる気流Ａが発生する。この気流Ａにより搬送手段２０の温度が上昇する。ファン３３の動作は第１加熱ローラ１３および第２加熱ローラ１５中に配置されたヒーターランプ１７およびヒーターランプ１８への電力供給に連動している。またファン３３は記録材４１の搬送中も動作し、記録材４１が第１定着器１１と第２定着器１２の間に存在する時には、気流Ａは記録材４１と記録材４１上のトナー画像４２に直接当てられることになる。ここでファン３３は第１定着器１１と第２定着器１２の間に複数個設けられていても良い。

また、吸排気手段はファン３３に限らず、定着装置１００を用いた装置、例えば電子写真装置内部の他の場所に設置されたファンからのダクト（流路）が搬送手段２０の近傍に設けられた構成でも良い。

従来、定着器を２段用いる装置において搬送コロや搬送ベルトなどを用いた記録材の搬送手段に記録材が接触した部分は第２定着器を通過した後の画像で光沢が他の部分に比べて低いことがあった。これは記録材の温度低下が原因でトナーの溶融が不十分であることから、トナー画像が滑らかな表層を形成できないために発生するものである。また部分的な記録材の温度低下によりトナー溶融が不十分であり、その部分の定着強度が不足してしまうということも発生した。

本第１実施形態の定着装置１００によれば、搬送手段２０は気流Ａにより常温よりも高温に保たれるため、搬送手段２０に接触した記録材４１の部分的温度低下を防ぐことができ、均一な光沢や充分な定着強度を得ることが可能となる。

なお、前述では、第１定着器１１と第２定着器１２との配置を横並びに設ける例で説明したがこれに限らず、例えば、第１定着器１１と第２定着器１２とが縦並び、あるいは斜め方向に並ぶ配置などであっても良い。

（第２実施形態）
本発明にかかる第２実施形態を、図２、図３、図４、および図５を用い説明する。図２は、第２実施形態の概略を示す正面図であり、図３、図４および図５は、搬送ベルトの通気孔を説明する平面図である。なお、本実施形態の説明では、前述の第１実施形態と同じ構成は同符号を付けて説明を省略することもある。

本第２実施形態では、搬送手段２０は搬送ベルト２３を有している。そして、搬送ベルト２３は、図３に示すように、記録材４１の搬送方向に長い通気孔２４ａを溝状に形成した構造になっている。搬送ベルト２３は厚さ１００μｍ〜３００μｍの、例えば、ポリイミドなどの樹脂により形成されており、その周長は約９００ｍｍである。搬送ベルト２３の内部にはアルミニウムなどの金属で構成された駆動ローラ２１と、同じくアルミニウムなどの金属で構成されたテンションローラ２２が配置されており、搬送ベルト２３は図示されていない駆動源と連結している駆動ローラ２１からの摩擦力で回転搬送する。ここで、駆動ローラ２１およびテンションローラ２２は直径１０ｍｍ〜３０ｍｍである。搬送ベルト２３に配置されている通気孔２４ａは、図３に示す搬送方向に長い溝状の他に、例えば図４に示すような直径３ｍｍ〜１５ｍｍの円形状の通気孔２４ｂ、または図５に示すような角２〜１０ｍｍの正方形形状の通気孔２４ｃなど、搬送ベルト２３を貫通している孔であれば良い。また、通気孔２４ａの個数は問わず、幾つであっても良い。

ファン３３は搬送手段２０の記録材搬送側とは反対側に配置され、第１定着器１１および第２定着器１２の上部の暖気を吸い込む方向に回転吸気する。ファン３３の動作は先に説明したものと同様に第１加熱ローラ１３および第２加熱ローラ１５中に配置されたヒーターランプ１７およびヒーターランプ１８への電力供給に連動している。またファン３３は記録材４１の搬送中も動作し、記録材４１が第１定着器１１と第２定着器１２の間に存在する時には、上昇温度の気流Ａは記録材４１と記録材４１上のトナー画像４２に直接当てられることになる。

従来、定着器を２段用いる装置においては、前述した課題に加えて用紙ジャムの課題がある。記録材が第１定着器を通り過ぎて第１定着器のニップから離れると、記録材は用紙搬送手段のみによって担持搬送される。この時、記録材の搬送手段が搬送ベルトで構成されている時には記録材は搬送ベルトの上に重力で乗っている状態になり、用紙挙動が非常に不安定となり第２定着器への噛み込み不良による用紙ジャムを引き起こすことがあった。

定着装置１００を本第２実施形態にすることで、均一なグロスや定着強度に対して前述と同様の効果が得られる。さらに記録材４１がファン３３の吸引によって搬送ベルト２３に押し付けられるため、記録材４１は搬送ベルト２３上で滑ることなく安定した状態となり、第２定着器１２への噛み込み不良による用紙ジャムの発生を防止することが可能となる。

（第３実施形態）
本発明にかかる第３実施形態を、図６を用い説明する。図６は、本発明にかかる第３実施形態の概略を示す正面図である。なお、本実施形態の説明では、前述の実施形態と同じ構成は同符号を付けて説明を省略することもある。

本第３実施形態では、ファン３３は搬送手段２０の記録材搬送側に配置され、２つの定着器の上部の暖気を搬送手段２０に送風（送る）する方向に回転送風する。ファン３３の動作は先に説明したものと同様に第１加熱ローラ１３および第２加熱ローラ１５中に配置されたヒーターランプ１７およびヒーターランプ１８への電力供給に連動している。またファン３３は記録材４１の搬送中も動作し、記録材４１が第１定着器１１と第２定着器１２の間に存在する時には、上昇温度の気流Ａは記録材４１と記録材４１上のトナー画像４２に直接当てられることになる。
なお、搬送ベルト２３に通気孔が形成された構成でもよい。

本第３実施形態によれば、定着装置１００を本実施形態にすることで、均一なグロスや定着強度、さらに用紙ジャムに対して前述と同様の効果が得られる。

（第４実施形態）
本発明にかかる第４実施形態を、図７を用い説明する。図７は、本発明にかかる第４実施形態の概略を示す正面図である。なお、本実施形態の説明では、前述の実施形態と同じ構成は同符号を付けて説明を省略することもある。

本第４実施形態では、第１定着器１１と第２定着器１２の上方（ヒーターランプ１７、あるいはヒーターランプ１８により熱せられて軽くなった空気が移動する方向）に筐体３１が設置されている。筐体３１はガラス入りＰＥＴなどの耐熱性樹脂で形成され、外側（第１定着器１１、第２定着器１２に対向する側の反対側）に保護材３２を設けている。保護材３２は、筐体３１の外側表面温度が２００℃程度の高温になるので、耐熱性を有する部材、例えばフェルトなどで構成する。

本第４実施形態によれば、定着装置１００を本実施形態にすることで、２つの定着器から発生する熱が定着装置１００を用いた装置、例えば電子写真装置全体に放熱することなく、気流の温度を効果的に上昇させることが可能となる。これにより均一なグロスや定着強度に対して前述と同様の効果が得られる。

（第５実施形態）
本発明にかかる第５実施形態を、図８を用い説明する。図８は、本発明にかかる第５実施形態の概略を示す正面図である。なお、本実施形態の説明では、前述の実施形態と同じ構成は同符号を付けて説明を省略することもある。

本第５実施形態では、第１定着器１１および第２定着器１２の上部を覆う筐体３１の内側（第１定着器１１、第２定着器１２に対向する側）に、蓄熱手段としての金属製の蓄熱部材３４を設けている。蓄熱部材３４は、厚さ２ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム材や厚さ１ｍｍ〜２ｍｍの鉄板で構成されている。蓄熱部材３４は、ガラス入りＰＥＴなどで形成されている樹脂製の筐体３１の樹脂部を可能な限り多く覆うように配置され、筐体３１と耐熱接着剤によって固定されている。なお、蓄熱部材３４は、前述の板材を耐熱接着剤で固定する構成に限らず、蓄熱性の部材を塗布するなど他の構成であっても良い。

２つの定着器から発生する暖気は蓄熱部材３４に熱エネルギーとして蓄えられる。ファン３３が発生させる気流Ａは蓄熱部材３４の表層を通過してから搬送手段２０に送られる。これにより樹脂の筐体３１に吸収された熱量が定着装置１００の外部に漏れることなく蓄熱部材３４が蓄え、蓄えられた熱量は樹脂製の筐体３１を伝わって外部に漏れる前にファン３３が発生させる対流伝熱により搬送手段２０に送られ、搬送手段２０の温度をより上昇させることが可能となる。

本第５実施形態によれば、定着装置１００を本実施形態にすることで、均一なグロスや定着強度に対して前述と同様の効果が得られる。さらに筐体３１の温度上昇を防ぎ定着装置１００を用いた装置、例えば電子写真装置全体の装置内温度上昇を抑制することが可能となる。

また、蓄熱部材３４は、筐体３１と密着していない構成でも良い。例えば、蓄熱部材３４と筐体３１との接続が一部分で行われ、蓄熱部材３４の面と筐体３１の面とが空隙を介して対向している構成でも良い。このような空隙を有することで蓄熱部材３４と筐体３１との断熱効果を生じ、蓄熱部材３４の蓄熱効果をさらに向上させることが可能となる。

（第６実施形態）
本発明にかかる第６実施形態を、図９を用い説明する。図９は、本発明にかかる第６実施形態の概略を示す正面図である。なお、本実施形態の説明では、前述の実施形態と同じ構成は同符号を付けて説明を省略することもある。

本第６実施形態では、第１定着器１１および第２定着器１２の上部を覆う筐体３１の内側（第１定着器１１、第２定着器１２に対向する側）に、熱反射手段としての熱反射板３５を設けている。熱反射板３５は、筐体３１の折り曲げ部付近で部分的に筐体３１に接続され、その殆どの面は、筐体３１との間に空隙を有して対向している。なお、本例では、熱反射板３５と筐体３１との間に空隙を有する構成で説明したが、熱反射板３５と筐体３１との接触面の広さは問わず、例えば、両者が前面接触して設けられる構成でも良い。熱反射板３５は厚さ１．５ｍｍ程度のアルミニウム板や鉄、ステンレス、真鍮など金属蒸着した樹脂など金属光沢面を有する材質が適している。なお、熱反射板３５は板材に限らず、金属光沢面を有する部材であればよく、例えば金属蒸着、塗布などによって構成しても良い。

本第６実施形態によれば、第１加熱ローラ１３または第２加熱ローラ１５からの輻射熱を反射することが可能になる。その結果、筐体３１の温度上昇の防止や筐体３１を通じて定着装置１００の外部に熱が漏れることを防止でき、その分の熱量が定着装置１００内部に溜まることになる。よって、搬送手段２０の温度をより効果的に上昇させることが可能となる。

加えて、均一なグロスや定着強度、定着装置１００を用いた装置、例えば電子写真装置全体の装置内温度上昇防止に対して前述と同様の効果が得られる。

本発明にかかる第１実施形態の概略を示す正面図。 本発明にかかる第２実施形態の概略を示す正面図。 搬送ベルトの通気孔を説明する平面図。 搬送ベルトの通気孔を説明する平面図。 搬送ベルトの通気孔を説明する平面図。 本発明にかかる第３実施形態の概略を示す正面図。 本発明にかかる第４実施形態の概略を示す正面図。 本発明にかかる第５実施形態の概略を示す正面図。 本発明にかかる第６実施形態の概略を示す正面図。

符号の説明

１１…第１定着器、１２…第２定着器、１３…第１加熱ローラ、１３ａ…金属ローラ（芯金）、１３ｂ…弾性層、１３ｃ…離型層、１４…第１加圧ローラ、１４ａ…芯金、１４ｂ…弾性層、１４ｃ…離型層、１５…第２加熱ローラ、１５ａ…芯金、１５ｂ…弾性層、１５ｃ…離型層、１６…第２加圧ローラ、１６ａ…芯金、１６ｂ…弾性層、１６ｃ…離型層、１７，１８…ヒーターランプ、２０…搬送手段、２１…駆動ローラ、２２…テンションローラ、２３…搬送ベルト、３１…筐体、３３…吸排気手段としてのファン、４１…記録材、４２…トナー画像、１００…定着装置。

Claims (6)

1. 熱源を有する第１定着器および第２定着器と、
   前記第１定着器と前記第２定着器との間に配置され、記録材を搬送する搬送手段と、
   前記第１定着器と前記第２定着器との間であって、前記搬送手段の近傍に配置された吸排気手段とを有することを特徴とする定着装置。
2. 前記搬送手段は、ベルトにより構成され、
   前記ベルトには複数の通気孔が形成されており、
   さらに前記吸排気手段は、前記搬送手段の記録材搬送側と反対側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記吸排気手段は、前記搬送手段の記録材搬送側と同じ方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記第１定着器と前記第２定着器の上方を覆う筐体を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記筐体は、第１定着器および第２定着器に対向するように設けられた蓄熱手段を有していることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記筐体は、第１定着器および第２定着器に対向するように設けられた熱反射手段を有していることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。

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