JP3818463B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、画像形成装置において使用される定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、ドラム状或いはベルト状の感光体の表面が帯電器により一様に帯電され、この帯電された感光体の表面が露光装置により画像情報を含む光で露光されて画像情報に対応した静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置により現像されてトナー像が感光体の表面に形成される。このトナー像は、転写装置により用紙上に転写された後、定着装置により用紙に定着される。定着後の用紙は、画像形成装置の筐体に形成された開口部を通って機外に排出される。
【０００３】
上記定着装置としては、一般に、互いに圧接した状態で配置された加熱ロールと加圧ロールとから構成される加熱・加圧定着装置が使用されている。この定着装置は、発熱状態で使用されるので、定着装置からの熱により機内温度が上昇し、画像形成装置の筐体内の他の部品、たとえば、感光体に悪影響を与える恐れがある。
【０００４】
このため、特開昭６１−１４７２７６公報や特開平１−４９０７３公報に記載されているように、定着装置の記録紙通紙部を含む開口部にシャッター機構を設け、記録紙通紙時にはシャッターを開き、記録紙非通紙時にはシャッターを閉じることによつて定着装置からの放熱を最小限にして、機内温昇によるトナーブロッキング等のトラブルを未然に防ぐ手段が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載の構成では、以下に説明するような問題点がある。
【０００６】
（１）熱的遮断がなされている範囲が、定着装置全体と非常に広い為、熱源であるヒートロール近傍を熱的遮断した場合に比べ、エネルギーロスが大きい。
【０００７】
（２）定着装置の近傍で紙詰まりが発生したときに、シャッターが閉じている場合には、詰まった用紙が除去不可能或いは困難であり、また、シャッターが開いている場合には、詰まった用紙を除去する際に放熱を防ぐことはできない。
【０００８】
そこで本発明は、エネルギーロスが少ない状態で発熱源を機内の空間に対して熱的に遮断して機内の温度上昇を防止するとともに、定着装置の近傍で詰まった用紙を容易に取り除けるようにすることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加熱ロールと加圧ロールを備えた定着装置において、前記加熱ロールと前記加圧ロールとを離接可能に設けると共に、前記加熱ロールと前記加圧ロールとが離隔状態にあるときに前記加熱ロールを囲む耐熱部材からなる開閉可能な加熱ロールカバーを設け、前記開閉可能な加熱ロールカバーの開閉が、前記加熱ロールの表面温度に応じて制御されることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、前記加熱ロールの表面温度が上限値より高い場合は、加熱ロールと加圧ロールは離隔状態となり、且つ前記加熱ロールカバーが閉じた状態になるようにすることができる。また、前記加圧ロールを囲む加圧ロールカバーの開放端部に傾動可能なアームを設け、前記アームは、前記加熱ロールカバーが開いたときに前記加熱ロールカバーの開放端部に当接し、画像形成動作時には前記加熱ロールカバーの開放端部から離隔するようにすることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の定着装置が適用される画像形成装置の原理的な構成を示す模式図である。
【００１２】
感光体ドラムからなる像担持体１の表面が帯電装置２により一様に帯電された後に、露光装置３により出力すべき画像に対応する光Ｌで露光することにより、像担持体１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４においてトナーにより現像され、像担持体１の表面上にトナー像が形成される。このトナー像は、転写装置５により、給紙トレイ６から供給された用紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、剥離装置７により像担持体１の表面から剥離された後に、定着装置８により定着される。また、転写後に、像担持体１の表面上に残ったトナーは、クリーナユニット９のクリーニングブラシ１０により除去される。なお、本実施例においては、画像形成装置の筐体が、画像形成後の用紙搬送経路の近傍を境目として、上カバーと下カバーに分割されており、鰐口状に開閉可能になっているものとする。
【００１３】
図２は、図１に示される定着装置８の動作状態を示す概略断面図である。また、図３は、図２に示される加熱ロールと加圧ロールの離接機構を示す説明図である。
【００１４】
定着装置８は、離接可能に設けられた一対の定着ロール、すなわち、加熱ロール１１と加圧ロール１２とを備えている。図３に示すように、加圧ロール１２の回転軸１３は、フレーム１４に形成された円形孔１５により、ベアリング１３ａを介して回転自在に支持されている。一方、加熱ロール１１の回転軸１６は、フレーム１４に形成された長孔１７により、ベアリング１６ａを介して回転自在に、且つ、上下方向に移動可能に支持されている。加圧ロール１２の回転軸１３と加熱ロール１１の回転軸１６との間には、トーションバネ１８が設けられており、支点１８ａを中心として、加熱ロール１１を加圧ロール１２から離間させる方向に力が加わっている。
【００１５】
上記加熱ロール１１の回転軸１６は、トーションバネ１８により上向きの力を受けていると共に、画像形成装置の筐体の上カバーの一部で押圧されるようになっており、上カバーを閉じたときには、回転軸１６は下方に位置し、上カバーを開けたときには、上方に位置するようになっている。すなわち、上カバー３７の下面に棒状部材３８が円筒状の受部３９により上下方向に移動可能に支持された状態で取り付けられている。棒状部材３８の下端部には、径大の押圧部４０が形成されている。押圧部４０と受部３９との間には圧縮スプリング４１が設けられており、棒状部材３８は下方に付勢されている。なお、棒状部材３８の基部には図示しないストッパが設けられており、棒状部材３８が受部３９から抜け出さないようにされている。
【００１６】
図２に示すように、加熱ロール１１の周囲には、加熱ロール１１を上方から覆うように、開閉可能な加熱ロールカバー１９が設けられている。この加熱ロールカバー１９は、加熱ロール１１の大部分を覆う円筒形状を有しており、加熱ロール１１の軸１６を挟んで二つの加熱ロールカバー半部１９ａ，１９ｂに２分割されており、加熱ロール１１の上方に設けられた軸２６を回動中心として開閉可能となっている。加熱ロールカバー１９の各半部１９ａ，１９ｂは、それぞれ、加熱ロール１１の側部を覆う部分円筒部２０ａ，２０ｂと、この部分円筒部２０ａ，２０ｂの円周方向先端部から内側に伸びる平坦部２１ａ，２１ｂとから構成されている。部分円筒部２０ａ，２０ｂと平坦部２１ａ，２１ｂとは、アルミ板金により一体に形成されている。また、部分円筒部２０ａ，２０ｂの面が外側表面には、たとえば、特殊耐熱性樹脂をガラスマットに塗布後、熱圧成型し、不織布等で表面コートしたもの、たとえば、「カルボジライトＧシート」（商品名）からなる断熱シート２２ａ，２２ｂが被覆されている。
【００１７】
前記部分円筒部２０ａ，２０ｂの形状は、図２（ｃ）に示すように、定着装置８の動作中において、部分円筒部２０ａ，２０ｂの内周面と像担持体１の表面との間の距離がほぼ一定となるように設定され、平坦部２１ａ，２１ｂが用紙搬送経路に対して平行になるように設定されている。
【００１８】
また、加熱ロールカバー１９の各半部１９ａ，１９ｂには、外方に向けて水平に突出する翼部２３ａ，２３ｂが溶接等により取り付けられており、頂部フレーム２４の翼部２３ａ，２３ｂと対向する位置に圧縮スプリング２５ａ，２５ｂの上端部が取り付けられている。圧縮スプリング２５ａ，２５ｂの下端部は、定着装置８の動作中においては、図２（ｃ）に示すように、翼部２３ａ，２３ｂから離れた状態にある。
【００１９】
上記加熱ロールカバー１９は、加熱ロール１１の上方に設けられた軸２６を回動中心として開閉可能となっている。軸２６は、リアフレーム２７に形成された長孔２８により上下方向に移動方向に移動可能に支持されており、加熱ロール１１が一定距離以上上方に移動すると、加熱ロール１１が加熱ロールカバー１９の内周面に当接し、加熱ロール１１の上下動に連動して加熱ロールカバー１９も上下動する。なお、加熱ロールカバー１９の下限位置において、翼部２３ａ，２３ｂの下方にストッパ２９ａ，２９ｂが設けられている。
【００２０】
一方、加圧ロール１２の周囲には、加圧ロール１２を下方から覆うように、部分円筒状の加圧ロールカバー３０が設けられている。この加圧ロールカバー３０は、加圧ロール１２の大部分を覆う円筒形状を有している。加圧ロールカバー３０の円周方向先端部には、軸３１ａ，３１ｂを回動中心として、アーム３２ａ，３２ｂが傾動可能に設けられている。アーム３２ａ，３２ｂの一方の端部にはソレノイド３３ａ，３３ｂのプランジャが連結され、他方の端部は、加熱ロールカバー１９の開放端部の近傍に配置される。また、アーム３２ａ，３２ｂの他方の端部は、引っ張りスプリング３４ａ，３４ｂにより加圧ロール１２の軸１３の方向に付勢されている。
【００２１】
次に、上述した定着装置の動作について説明する。
【００２２】
画像形成装置において画像形成動作が開始される前に、上カバー３７が閉じられ、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように、トーションバネ１８の力（矢印Ｄで示す）に抗して、上カバー３７に設けられた棒状部材３８の押圧部４０により、加熱ロール１１の軸１６が加熱ロールカバー１９と共に矢印Ｅで示す方向に押し下げられる。加熱ロールカバー１９の翼部２３ａ，２３ｂがストッパ２９ａ，２９ｂに当接すると、加熱ロールカバー１９の各半部１９ａ，１９ｂは、矢印Ｆ，Ｇで示す方向の力を受ける。これにより、加熱ロールカバー１９の下端部が開放状態になり、平坦部２１ａ，２１ｂの面が用紙搬送経路に対して平行になるとともに、加熱ロール１１が加圧ロール１２に圧接される。
【００２３】
このとき、ソレノイド３３ａ，３３ｂは付勢されており、引っ張りスプリング３４ａ，３４ｂの力に抗して、プランジャは矢印Ｈ，Ｉの方向に吸引された状態にあり、アーム３２ａ，３２ｂの先端は、平坦部２１ａ，２１ｂの縁部に当接する。したがって、図２（ｂ）に示すように、加熱ロール１１が加圧ロール１２と圧接している状態においても、加熱ロール１１の大部分が加熱ロールカバー１９で囲まれているので、加熱ロール１１から機内に漏洩する輻射熱を大幅に低減することができる。
【００２４】
次に、画像形成動作が開始され、用紙の先端が定着装置の直前まで搬送されてくると、図２（ｃ）に示すように、ソレノイド３３ａ，３３ｂは消勢されて、プランジャは引っ張りスプリング３４ａ，３４ｂの力に引かれて矢印Ｊ，Ｋの方向に突出した状態にあり、アーム３２ａ，３２ｂの先端が、平坦部２１ａ，２１ｂの縁部から離間する。これにより、用紙上のトナーを定着するための用紙搬送路３５が形成され、用紙が加熱ロール１１と加圧ロール１２の間のニップを通過して定着処理を受けることができる。
【００２５】
用紙の後端が定着装置を通過すると、再度図２（ｂ）に示す状態となる。
【００２６】
連続的に画像形成動作が繰り返される場合には、図２（ｃ）に示す状態と図２（ｂ）に示す状態を繰り返す。画像形成動作の途中で、定着装置において紙詰まりが発生した場合には、画像形成装置のカバーを開けると、加熱ロール１１の軸１６を下方に押しつけていた力がなくなるので、加熱ロール１１は、図２（ａ）に示す状態から矢印Ａで示すように上方に移動する。加熱ロール１１が加熱ロールカバー１９に接触すると、加熱ロールカバー１９は加熱ロール１１により押し上げられ、加熱ロールカバー１９の軸２６は長孔２８に沿って上昇する。加熱ロールカバー１９の翼部２３ａ，２３ｂが圧縮スプリング２５ａ，２５ｂの下端部に当接すると、翼部２３ａ，２３ｂが下向きに押されはじめるため、加熱ロールカバー１９の各半部１９ａ，１９ｂは、矢印Ｂ，Ｃで示す方向の力を受け、加熱ロールカバー１９の平坦部２１ａ，２１ｂの対向する端部が互いに接触し、加熱ロール１１は加熱ロールカバー１９により完全に囲まれた状態となる。これにより、加熱ロール１１は、加熱ロールカバー１９により画像形成装置の空間から熱的に隔離された状態となり、加熱ロール１１からの熱が、画像形成装置の機内に漏れ出ることがなくなり、機内の温度上昇が防止できる。またこのとき、加熱ロール１１は加圧ロール１２から離間しているので、定着装置で詰まった用紙を容易に取り除くことができる。また、詰まった用紙を除去する際に、手が加熱ロール１１に直接触れることが無いので安全である。
【００２７】
図４は、本発明の定着装置の他の実施例の動作状態を示す概略断面図である。なお、図２と対応する部分には、同一符号を付している。
【００２８】
図４に示す実施例は、図２に示す実施例とほぼ同様の構成を有しているが、加圧ロール１２の表面の近傍、たとえば、加圧ロールカバー３０の内周面に温度センサ３６が配置されており、これらの温度センサの出力に応じて、加熱ロール１１と加圧ロール１２の離接、及び、加熱ロールカバー１９の開閉を制御している点が異なっている。
【００２９】
図４に示す実施例においては、加熱ロール１１と加圧ロール１２の離接を制御するために、ロール昇降機構４２が設けられている。このロール昇降機構４２は、軸４３を中心として回動自在に設けられ、その一端が加熱ロール１１の軸１６に下側から接して加熱ロール１１の軸１６を支持する支持アーム４４と、この支持アーム４４の他端にそのプランジャ４５ａが連結されたソレノイド４５を備えている。但し、このソレノイド４５は、励磁されたときに、プランジャ４５ａが突出する形式のものである。
【００３０】
画像形成装置の電源を投入した直後においては、図４（ｂ）に示す状態にあり、加熱ロール１１の加熱が開始される。加熱ロール１１と加圧ロール１２は圧接状態にあるので、加熱ロール１１の温度が定着温度に達した後は、画像形成指示があれば直ちに画像形成が可能である。
【００３１】
加熱ロール１１の温度が、予め決められた所定の上限温度以上になった場合には、ソレノイド４５が励磁されてプランジャ４５ａが突出し、支持アーム４４は軸４３を中心として左回りに回動する。したがって、加熱ロール１１の軸１６が押し上げられて、定着装置は、図４（ａ）に示す状態とされ、加熱ロール１１と加圧ロール１２は離隔状態となり、且つ、加熱ロールカバー１９は閉じた状態となる。したがって、加熱ロール１１からの熱は機内に流出することはない。
【００３２】
加熱ロール１１の温度が定着温度以上で上限温度未満である場合は、ソレノイド４５の励磁が停止されて、図４（ｂ）に示す状態になっており、この状態で画像形成指示があると、図１に示す画像形成装置において用紙Ｐの上にトナー像が形成され、図４に示す定着装置に送られる。用紙Ｐが定着装置に近づくと、図４（ｃ）に示す状態になり、用紙Ｐに対する搬送経路が形成され、用紙Ｐは加熱ロール１１と加圧ロール１２の間のニップを通過して定着処理を受ける。定着後の用紙Ｐが機外に排出されると、定着装置は図４（ｂ）に示す状態に戻る。
【００３３】
画像形成動作が終了して、装置内の駆動系の動作が完全に停止すると、画像形成装置は待機状態となる。このとき、加熱ロール１１の表面温度は温度センサにより検出されており、この温度が上限温度以上である場合には、定着装置は、図４（ａ）に示す状態とされ、加熱ロール１１からの熱が機内に流出することはない。加熱ロール１１の表面温度が上限温度未満である場合には、しばらくの間、図４（ｂ）に示す状態を維持する。これは、非常に多数の用紙を連続的に定着した場合には、用紙により加圧ロール１２の熱が奪われて、通紙部と非通紙部との温度差が大となり、これ以降の定着処理の際に定着ムラが発生するおそれがあるので、温度分布が通常の待機状態と同程度に均一になるまで、加熱ロール１１と加圧ロール１２とを圧着させておく。その後、温度が上昇して上限温度以上になった場合には、図４（ａ）に示す状態とされる。
【００３４】
なお、上述した実施例においては、加熱ロール１１を移動させたが、加圧ロール１２を移動させてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
（１）加熱ロールの近傍のみを熱的に遮断しているので、エネルギーロスを少なくすることができ、定着装置の熱効率が低下するのを防止することができる。
【００３６】
（２）加熱ロールと加圧ロールが離隔した状態においても、加熱ロールが熱的に遮断されるので、詰まった用紙を除去する際にも加熱ロールからの熱が機内に流出することがない。
【００３７】
（３）詰まった用紙を除去する際に、手が加熱ロールに直接触れることが無いので安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の定着装置が適用される画像形成装置の原理的な構成を示す模式図である。
【図２】 図１に示される定着装置の動作状態を示す概略断面図である。
【図３】 図２に示される加熱ロールと加圧ロールの離接機構を示す説明図である。
【図４】 本発明の定着装置の他の実施例の動作状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…像担持体、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像装置、５…転写装置、６…給紙トレイ、７…剥離装置、８…定着装置、９…クリーナユニット、１０…クリーニングブラシ、１１…加熱ロール、１２…加圧ロール、１３…回転軸、１４…フレーム、１５…円形孔、１６…回転軸、１７…長孔、１８…トーションバネ、１９…加熱ロールカバー、１９ａ，１９ｂ…加熱ロールカバー半部、２０ａ，２０ｂ…部分円筒部、２１ａ，２１ｂ…平坦部、２２ａ，２２ｂ…断熱シート、２３ａ，２３ｂ…翼部、２４…頂部フレーム、２５ａ，２５ｂ…圧縮スプリング、２６…軸、２７…リアフレーム、２８…長孔、２９ａ，２９ｂ…ストッパ、３０…加圧ロールカバー、３１ａ，３１ｂ…軸、３２ａ，３２ｂ…アーム、３３ａ，３３ｂ…ソレノイド、３４ａ，３４…引っ張りスプリング、３５…用紙搬送路、３６…温度センサ、３７…上カバー、３８…棒状部材、３９…受部、４０…押圧部、４１…圧縮スプリング、４２…ロール昇降機構、４３…軸、４４…支持アーム、４５…ソレノイド４５、４５ａ…プランジャ

Claims (3)

1. 加熱ロールと加圧ロールを備えた定着装置において、
   前記加熱ロールと前記加圧ロールとを離接可能に設けると共に、前記加熱ロールと前記加圧ロールとが離隔状態にあるときに前記加熱ロールを囲む耐熱部材からなる開閉可能な加熱ロールカバーを設け、
   前記開閉可能な加熱ロールカバーの開閉が、前記加熱ロールの表面温度に応じて制御されることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱ロールの表面温度が上限値より高い場合は、加熱ロールと加圧ロールは離隔状態となり、且つ前記加熱ロールカバーが閉じた状態になることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記加圧ロールを囲む加圧ロールカバーの開放端部に傾動可能なアームを設け、
   前記アームは、前記加熱ロールカバーが開いたときに前記加熱ロールカバーの開放端部に当接し、画像形成動作時には前記加熱ロールカバーの開放端部から離隔することを特徴とする請求項１記載の定着装置。

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