JP2011197020A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】定着スリーブ21と、加圧ローラ31と、定着スリーブ21の内周側から加圧ローラ31と当接してニップ部を形成する当接部材26と、定着スリーブ21の所定領域を加熱する面状発熱体22と、定着スリーブ21の外周側の面状発熱体22による加熱領域に対応する位置で、定着スリーブ21が所定温度以上となったことを非接触で検知すると面状発熱体22への給電を機械的な動作で停止する第1過昇温防止装置32と、定着スリーブ21の外周側の前記加熱領域以外の領域に対応する位置で、定着スリーブ21が所定温度以上となったことを非接触で検知すると面状発熱体22への給電を機械的な動作で停止する第2過昇温防止装置33と、を備える。
【選択図】図10
Description
例えば、特許文献2では、発熱体としての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耐熱性フィルム(定着フィルム)を挟ませて定着ニップ部を形成させ、前記定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して被記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を被記録材面に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く(クイックスタート性)、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい(省電力)等の利点がある。
また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、(特に高速回転を行うと)定着不良が出やすいという問題があった(課題2)。
〔1〕 回転する無端状ベルトの定着部材(定着スリーブ21)と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、前記定着部材の周方向の所定領域を加熱する加熱機構部(面状発熱体22,発熱体支持部材23、ハロゲンヒータ22h,加熱部材27A)と、前記定着部材の外周側であって前記加熱機構部が前記定着部材を加熱する所定領域に対応する位置で、前記定着部材が所定温度以上となったことを非接触で検知すると前記加熱機構部への給電を機械的な動作で停止する第1過昇温防止装置(第1過昇温防止装置32)と、前記定着部材の外周側であって前記加熱機構部が前記定着部材を加熱する所定領域以外の領域に対応する位置で、前記定着部材が所定温度以上となったことを非接触で検知すると前記加熱機構部への給電を機械的な動作で停止する第2過昇温防止装置(第2過昇温防止装置33)と、を備えることを特徴とする定着装置(定着装置20、図10,図15)。
〔2〕 前記加熱機構部は、前記定着部材の内周側に配置され、前記定着部材と当接して該定着部材を加熱する加熱部材(加熱部材27A)と、前記加熱部材の所定領域を加熱する加熱手段(ハロゲンヒータ22h)と、からなることを特徴とする前記〔1〕に記載の定着装置(図15)。
〔3〕 前記加熱手段は、面状発熱体、ハロゲンヒータ、電磁誘導加熱機構部のいずれかであることを特徴とする前記〔2〕に記載の定着装置。
〔4〕 前記加熱機構部は、前記定着部材の内周側に配置され、前記定着部材の所定領域を加熱する面状発熱体(面状発熱体22)と、前記定着部材の内周側に配置され、前記面状発熱体を前記定着部材とは反対側から支持する発熱体支持部材(発熱体支持部材23)と、からなることを特徴とする前記〔1〕に記載の定着装置(図10)。
〔5〕 前記第1過昇温防止装置及び/又は第2過昇温防止装置は、前記定着部材の軸方向に複数配置されてなることを特徴とする前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の定着装置(図12)。
〔6〕 前記複数の第1過昇温防止装置は、前記定着部材の軸方向において端部から中央部に向かうほどセンサ面を該定着部材から離間して配置されることを特徴とする前記〔5〕に記載の定着装置(図12)。
〔7〕 前記複数の第1過昇温防止装置は、前記定着部材の軸方向において中央部から端部に向かうほど該定着部材に対向するセンサ面を軸方向に対して傾けて配置されることを特徴とする前記〔6〕に記載の定着装置(図13)。
〔8〕 前記複数の第1過昇温防止装置及び/又は前記複数の第2過昇温防止装置は、前記加熱機構部の軸方向における加熱分布に対応して前記定着部材の軸方向に配置されることを特徴とする前記〔5〕〜〔7〕のいずれかに記載の定着装置。
〔9〕 前記複数の第2過昇温防止装置は、通紙される記録媒体のサイズに対応して前記定着部材の軸方向に配置されることを特徴とする前記〔8〕に記載の定着装置。
〔10〕 前記第2過昇温防止装置は、前記定着部材の外周側であって重力加速度方向とは反対方向側に配置されることを特徴とする前記〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載の定着装置(図10,図15)。
〔11〕 前記第1過昇温防止装置及び/又は第2過昇温防止装置は、サーモスタットであることを特徴とする前記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載の定着装置。
〔12〕 前記〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の定着装置(定着装置20)を備えることを特徴とする画像形成装置(画像形成装置1、図14)。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、定着部材の非回転時、回転時のどちらにおいても、加熱制御が利かなくなったときの異常加熱を防止することができ、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、適切な画像形成を行うことができる。
図1は、本発明に係る定着装置の前提となる参考例の構成を示す断面図である。
図1に示すように、定着装置50は、回転する無端状ベルトからなる定着部材(定着スリーブ21(定着回転体ともいう))と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31(加圧回転体ともいう))と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、前記定着部材の内周側に該定着部材と当接して配置され、前記定着部材を加熱する面状発熱体(面状発熱体22)と、前記定着部材の内周側に該定着部材との間に前記面状発熱体を挟むように配置され、該面状発熱体を所定位置で支持する発熱体支持部材(発熱体支持部材23)と、定着スリーブ21の内周側に設けられ、回転する定着スリーブ21を支持するパイプ形状の回転支持部材(回転支持部材27)と、回転支持部材27の内周側であってニップ部下流側に配置されるようにコア保持部材28のH型外面に設けられる断熱支持部材(断熱支持部材29)と、を備える。
すなわち、発熱シート22sは、基層22aの主面上全面あるいはある1つの領域に抵抗発熱層22bが形成されたものでもよいが、基層22aの主面上で任意に区画された複数の領域それぞれに、抵抗発熱層22bが独立して発熱可能に形成されてなることが好ましい。図4〜図6に、その構成例を示す。
図5に示す面状発熱体22の基本的構成は、図4(a)に示すものと同じであるが、抵抗発熱層22b1と抵抗発熱層22b2のお互いの一部が発熱シート22sの幅方向(軸方向)で重なり合ってオーバーラップ領域を形成している点で相違する。これにより、電極端子22e1及び22e2に通電した場合の抵抗発熱層22b1と抵抗発熱層22b2の境界での温度低下を防ぐことができる。
図6に示す面状発熱体22の基本的構成は、図5に示すものと同じであるが、抵抗発熱層22b1と抵抗発熱層22b2のオーバーラップ領域において、抵抗発熱層22b1,22b2それぞれと電極層22cとの境界線を長さ方向(周方向)に対してお互いに異なる方向に傾斜させて、抵抗発熱層22b1,22b2の重なり合う量を調整している点で相違する。
図7において、面状発熱体22は、図中上から順に、第1の発熱シート22s、絶縁層22dからなる絶縁シート、第2の発熱シート22sが積層されてなるものである。
本発明は、以上の考え方に基づいて成されたものであり、定着部材(定着スリーブ21)の非回転時、回転時のどちらにおいても、定着部材及びその内部部材の過昇温を安全かつ確実に防止するものである。
図10は、本発明に係る定着装置の構成を示す断面図である。
図10に示すように、定着装置20は、回転する無端状ベルトの定着部材(定着スリーブ21)と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材(加圧ローラ31)と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材(当接部材26)と、前記定着部材の周方向の所定領域を加熱する加熱機構部(面状発熱体22,発熱体支持部材23)と、前記定着部材の外周側であって前記加熱機構部が前記定着部材を加熱する所定領域(加熱領域)に対応する位置で、前記定着部材が所定温度以上となったことを非接触で検知すると前記加熱機構部への給電を機械的な動作で停止する第1過昇温防止装置(第1過昇温防止装置32)と、前記定着部材の外周側であって前記加熱機構部が前記定着部材を加熱する所定領域(加熱領域)以外の領域に対応する位置で、前記定着部材が所定温度以上となったことを非接触で検知すると前記加熱機構部への給電を機械的な動作で停止する第2過昇温防止装置(第2過昇温防止装置33)と、を備える。
まず、第1過昇温防止装置32、第2過昇温防止装置33は、ともに定着スリーブ21に対して非接触に配置され、定着スリーブ21の加熱状態を検知するセンサであるとともに、電源(外部電源または蓄電装置)から面状発熱体22への給電に関する回路に組み込まれた回路部品であって、定着スリーブ21が所定温度以上となったことを検知すると加熱機構部である面状発熱体22への給電を機械的な動作で停止するものである。これにより、制御回路や制御ソフトを必要としないので、定着装置20において温度センサが壊れたり、加熱制御系の機構や制御ソフトに異常が発生してもその影響を受けることなく、面状発熱体22の異常発熱を防止することができる。
この第1過昇温防止装置32は、定着スリーブ21非回転時のときの面状発熱体22の異常発熱を防止するためのものである。なお、定着スリーブ21非回転時とは、定着装置20の装置立ち上げ時初期やつぎの印刷ジョブ待ちなどの待機時などのときである。
まず、画像形成装置が出力信号を受けると(例えばユーザの操作パネルの操作あるいはパソコンからの通信などにより画像形成装置に印刷要求があると)、定着装置20において、加圧ローラ31が定着スリーブ21を介して当接部材26に押圧され、ニップ部を形成する。
ついで、不図示の駆動装置によって、加圧ローラ31が図10の時計回り方向に回転駆動されると、定着スリーブ21も連れ回りして時計方向に回転する。このとき、面状発熱体22の発熱シート22sは定着スリーブ21の内周面に対して摺動する状態となる。
そして、それと同期して外部電源または内部の蓄電装置から面状発熱体22に電力が供給され、発熱シート22sが発熱する。このとき、通紙予定の記録媒体Pの幅に対応した所定の幅で発熱シート22sは発熱し、定着スリーブ21は発熱シート22sからその幅に対応する領域で効率的に熱が伝達され、急速に加熱される。ここで、ニップ部上流側であって、定着スリーブ21に対して接触又は非接触に配置された温度センサ(不図示)で検知される温度により、ニップ部が所定の温度となるように、面状発熱体22による加熱制御が行われており、定着に必要な温度まで昇温される。なおこのときに、温度センサが壊れたり、加熱制御系の機構や制御ソフトに異常が発生したりして加熱制御が暴走状態となったときでも、第1過昇温防止装置32により面状発熱体22(発熱シート22s)への給電が停止され、その異常発熱が適切に防止される。
駆動装置の動作と面状発熱体22による加熱は同時刻に同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けて開始しても良い。
図14は、本発明に係る画像形成装置の構成を示す全体構成図である。
図14に示すように、画像形成装置1は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体1の上方にあるボトル収容部101には、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した4つのトナーボトル102Y、102M、102C、102Kが着脱自在(交換自在)に設置されている。
ボトル収容部101の下方には中間転写ユニット85が配設されている。その中間転写ユニット85の中間転写ベルト78に対向するように、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した作像部4Y、4M、4C、4Kが並設されている。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、露光部3から発せられたレーザ光Lの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される(露光工程である。)。
その後、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、中間転写ベルト78及び第1転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上のトナー像が中間転写ベルト78上に転写される(1次転写工程である。)。このとき、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
最後に、感光体ドラム5Y、5M、5C、5Kの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
ここで、中間転写ユニット85は、中間転写ベルト78、4つの1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79K、2次転写バックアップローラ82、クリーニングバックアップローラ83、テンションローラ84、中間転写クリーニング部80、等で構成される。中間転写ベルト78は、3つのローラ82〜84によって張架・支持されるとともに、1つのローラ82の回転駆動によって図14中の矢印方向に無端移動される。
そして、中間転写ベルト78は、矢印方向に走行して、各1次転写バイアスローラ79Y、79M、79C、79Kの1次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム5Y、5M、5C、5K上の各色のトナー像が、中間転写ベルト78上に重ねて1次転写される。
その後、中間転写ベルト78は、中間転写クリーニング部80の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト78上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト78上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
詳しくは、給紙部12には、転写紙等の記録媒体Pが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ97が図14中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Pがレジストローラ対98のローラ間に向けて給送される。
その後、記録媒体Pは、排紙ローラ対99のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対99によって装置外に排出された被転写Pは、出力画像として、スタック部100上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
3 露光部
4Y、4M、4C、4K 作像部
5Y、5M、5C、5K 感光体ドラム
12 給紙部
20,50 定着装置
20f 側板(フレーム)
21 定着スリーブ
22 面状発熱体
22a 基層
22b,22b1,22b2 抵抗発熱層
22c 電極層
22d 絶縁層
22e,22e1,22e2 電極端子
22s 発熱シート
22h ハロゲンヒータ
23 発熱体支持部材
24 端子台ステイ
25 給電線
26 当接部材
27 回転支持部材
27a 開口部
27A 加熱部材
28 コア保持部材
28A 補強部材
29 断熱支持部材
31 加圧ローラ
32,32a,32b 第1過昇温防止装置
33,33a,33b,33c 第2過昇温防止装置
75 帯電部
76 現像部
77 クリーニング部
78 中間転写ベルト
79Y、79M、79C、79K 第1転写バイアスローラ
80 中間転写クリーニング部
82 2次転写バックアップローラ
83 クリーニングバックアップローラ
84 テンションローラ
89 2次転写ローラ
85 中間転写ユニット
97 給紙ローラ
98 レジストローラ対
99 排紙ローラ対
100 スタック部
101 ボトル収容部
102Y、102M、102C、102K トナーボトル
L レーザ光
P 記録媒体
T トナー
Claims (12)
- 回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接してニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材の周方向の所定領域を加熱する加熱機構部と、
前記定着部材の外周側であって前記加熱機構部が前記定着部材を加熱する所定領域に対応する位置で、前記定着部材が所定温度以上となったことを非接触で検知すると前記加熱機構部への給電を機械的な動作で停止する第1過昇温防止装置と、
前記定着部材の外周側であって前記加熱機構部が前記定着部材を加熱する所定領域以外の領域に対応する位置で、前記定着部材が所定温度以上となったことを非接触で検知すると前記加熱機構部への給電を機械的な動作で停止する第2過昇温防止装置と、
を備えることを特徴とする定着装置。 - 前記加熱機構部は、前記定着部材の内周側に配置され、前記定着部材と当接して該定着部材を加熱する加熱部材と、前記加熱部材の所定領域を加熱する加熱手段と、からなることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記加熱手段は、面状発熱体、ハロゲンヒータ、電磁誘導加熱機構部のいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の定着装置。
- 前記加熱機構部は、前記定着部材の内周側に配置され、前記定着部材の所定領域を加熱する面状発熱体と、前記定着部材の内周側に配置され、前記面状発熱体を前記定着部材とは反対側から支持する発熱体支持部材と、からな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過昇温防止装置及び/又は第2過昇温防止装置は、前記定着部材の軸方向に複数配置されてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の定着装置。
- 前記複数の第1過昇温防止装置は、前記定着部材の軸方向において端部から中央部に向かうほどセンサ面を該定着部材から離間して配置されることを特徴とする請求項5に記載の定着装置。
- 前記複数の第1過昇温防止装置は、前記定着部材の軸方向において中央部から端部に向かうほど該定着部材に対向するセンサ面を軸方向に対して傾けて配置されることを特徴とする請求項6に記載の定着装置。
- 前記複数の第1過昇温防止装置及び/又は前記複数の第2過昇温防止装置は、前記加熱機構部の軸方向における加熱分布に対応して前記定着部材の軸方向に配置されることを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の定着装置。
- 前記複数の第2過昇温防止装置は、通紙される記録媒体のサイズに対応して前記定着部材の軸方向に配置されることを特徴とする請求項8に記載の定着装置。
- 前記第2過昇温防止装置は、前記定着部材の外周側であって重力加速度方向とは反対方向側に配置されることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の定着装置。
- 前記第1過昇温防止装置及び/又は第2過昇温防止装置は、サーモスタットであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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