JP4490934B2 - 定着装置、およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に画像形成装置の定着装置に関する。

一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面に静電潜像を露光形成し、この静電潜像に熱溶融性のトナーを静電気的に付着させて未定着のトナー像として顕在化させた後、このトナー像を感光体ドラムの転写部を通過させ用紙等の被記録媒体の表面に転写し、続いて、転写後のトナー像を担持した被記録媒体を定着装置の加熱ローラと加圧ローラとの間を通過させることにより加圧溶融して永久像として定着した後に装置外部に排紙する、いわゆるカールソン法に基づく印刷技術が広く採用されている。

ところで、上記のように定着装置を構成する加熱ローラには、抵抗ヒータやハロゲンランプ等の加熱源が内蔵されているが、この加熱源の温度制御を行う温度制御装置などの故障によって加熱ローラの温度が通常の加熱定着時の使用温度よりも過剰に高くなって異常過熱状態になると、被記録媒体や定着装置が発煙する等の不具合を生じる。

そこで、このような不具合発生を防止するために、加熱ローラに対して所定の間隙を存して温度ヒューズやサーモスイッチ等の通電停止部材を配置し、加熱ローラが異常過熱状態になった場合にはこれに応じて通電停止部材が作動して加熱源への通電を停止するようにしている。

このように、通電停止部材を設けることにより、ある程度までは加熱ローラの異常過熱に伴う不具合発生を防止することができるものの、通電停止部材は加熱ローラに対して非接触状態で対向配置されているので、両者の間には熱不良導体である空気層が存在する。しかも、通電停止部材は小さな受熱面積しかもたないので、加熱ローラの異常過熱によって周囲温度が高くなってもその温度が通電停止部材に伝わり難く、結果的に加熱ローラの異常過熱の発生後、通電停止部材が作動して加熱源への通電を停止するタイミングが遅くなり、感熱応答性が悪いという問題がある。

そこで、従来技術では、加熱ローラを回転自在に支持する軸受けを合成樹脂製のものとするとともに、加熱ローラに対する加圧ローラの加圧方向に上記の通電停止部材を配置し、加熱ローラの異常過熱によって合成樹脂製の軸受けが軟化、溶融すると、加熱ローラと通電停止部材との距離が近付くので、これによって加熱ローラの熱を通電停止部材に速やかに伝導することにより感熱応答性を高めるようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来技術では、加熱ローラを回転自在に支持する軸部断熱部材（合成樹脂製の軸受け）の厚みや、加熱ローラと通電停止部材との間の距離、軸部断熱部材の熱変形温度などを規定し、加熱ローラの異常過熱によって合成樹脂製の軸受けが軟化、溶融することで加熱ローラと通電停止部材とが接触して加熱ローラの熱を通電停止部材に速やかに伝導することにより感熱応答性を高めるようにした技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２８１８４２号公報 特開２００３−１５４６８号公報

しかしながら、定着装置の小型化の要請や、この定着装置に用紙等を搬送する搬送経路の多様化などにより、装置内における通電停止部材の配置位置が空間的に制約され、レイアウト上、通電停止部材を加圧ローラが加熱ローラを加圧する方向に配置することが難しく、加圧方向から外れた位置に通電停止部材を配置せざるを得ない場合がある。

すると、従来のように、加熱ローラの過熱によって合成樹脂製の軸受けが軟化、溶融して加熱ローラが変位した際、加熱ローラと通電停止部材との距離が逆に広がることになり、その結果、加熱ローラの異常過熱によって通電停止部材が加熱源への通電停止を行うタイミングが遅くなってしまい、せっかく通電停止部材を設けた意味がなってしまう。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、通電停止部材を配置する位置が空間的に制約を受ける場合でも、ローラに異常過熱状態が生じた場合には短時間の内に通電停止部材が作動して加熱源への通電を停止することが可能な定着装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を達成するため、未定着像を担持する用紙等の被記録媒体を、互いに圧接される一対のローラ間を通過する際に加熱して前記未定着像を前記被記録媒体に定着するものであって、前記一対のローラの少なくとも一方には加熱源が設けられ、当該加熱源を有する加熱ローラに対して所定の間隙を存して当該加熱ローラの温度が所定温度以上になった場合に前記加熱源への通電を停止する通電停止部材が配置されている定着装置を前提としている。

そして、本発明は、前記加熱ローラは、中空ドラムの内部に加熱源が挿通され、また、中空ドラムの外部に離型層が設けられており、更に、前記通電停止部材には、前記加熱ローラに対して非接触状態を保って、集熱部材の一端が機械的に連結されており、前記集熱部材は、銅やアルミの熱伝導性の良好な材料が使用され、前記加熱ローラの外周面に沿う円弧状で、かつ通電停止部材の固定端から周方向に沿って自由端に向かうに従って次第に横幅が末広がりとなる形状となるように形成されていることを特徴としている。

また、本発明の定着装置は、前記加熱源を有するローラが合成樹脂製の軸受けにより回転自在に支持されており、また、前記集熱部材は、少なくともローラの圧接による反力の方向を横切るように設けられていることを特徴としている。

また、本発明の画像形成装置は、上記の定着装置を備えて構成されていることを特徴としている。

本発明の定着装置は、前記加熱ローラは、中空ドラムの内部に加熱源が挿通され、また、中空ドラムの外部に離型層が設けられており、更に、前記通電停止部材には、前記加熱ローラに対して非接触状態を保って、集熱部材の一端が機械的に連結されており、前記集熱部材は、銅やアルミの熱伝導性の良好な材料が使用され、前記加熱ローラの外周面に沿う円弧状で、かつ通電停止部材の固定端から周方向に沿って自由端に向かうに従って次第に横幅が末広がりとなる形状となるように形成されているので、通電停止部材を単独で設ける場合よりも受熱面積が増加する。しかも、通電停止部材を配置する位置が空間的に制約される場合でも、ローラの異常過熱によって周囲温度が高くなると、その熱が集熱部材で集熱されて通電停止部材に迅速に伝わるので、短時間の内に通電停止部材が作動して加熱源への通電を停止することができ、感熱応答性が高まる。

また、本発明の定着装置は、加熱源を有するローラは合成樹脂製の軸受けにより回転自在に支持され、また、集熱部材は少なくともローラ相互の圧接による反力方向を横切るように設けられているので、当該ローラが異常過熱によって軸受けが溶融して反力方向に変位して通電停止部材との距離が広がることになっても、ローラは集熱部材と接触することになる。このため、ローラの熱が迅速に通電停止部材に伝わるため、通電停止部材が作動するタイミングがさらに早まり、感熱応答性を一層高めることができる。

さらに、本発明の画像形成装置は、上記の定着装置を備えているので、装置全体の安全性および信頼性を高めることができる。

図１は本発明の実施の形態における画像形成装置としての複写機の全体を示す概略構成図である。

この実施の形態の複写機１は、ハウジング２を備え、このハウジング２の内部には、原稿の画像を読み取るための画像読取装置３、感光体ドラム４、感光体ドラム４を帯電させる帯電ローラ５、画像読取装置３で読み取られた画像を感光体ドラム４に露光する露光装置６、この露光装置６により感光体ドラム４上に形成された静電潜像を可視像化されたトナー像として形成する現像装置７、この現像装置７で形成されたトナー像を被記録媒体としての用紙Ｐに転写する転写ローラ８、感光体ドラム４上の転写後の余分なトナーを除くクリーニクング装置９、転写ローラ８で転写されたトナー像を熱定着する定着装置１０、感光体ドラム４に形成されたトナー像と用紙Ｐの給紙タイミングとを一致させるためのレジストローラ１１などが設けられている。なお、１２は給紙カセット、１３は給紙カセット１２に格納された各種サイズの用紙Ｐをレジストローラ１１に向けて搬送する搬送ローラ、１４はハウジング２の上部に設けられた原稿台、１５はハウジング１２の側部に設けられた排紙トレイである。

この構成の複写機において、例えば原稿台１４にセットされた原稿の画像が画像読取装置３で読み取られ、その画像情報が露光装置６に送られる。また、帯電ローラ５によって表面が均一に帯電された感光体ドラム４が回転されるとともに、感光体ドラム４の表面が画像情報に基づいて露光装置６で露光されて静電潜像が形成される。そして、この静電潜像が現像装置７によりトナー像として顕像化される。

また、上記の動作と並行して、所定のサイズと種類の用紙Ｐが搬送ローラ１３により給紙カセット１２から取り出された後、レジストローラ１１によって所定のタイミングで感光体ドラム４と転写ローラ８との間のニップ部に導入され、感光体ドラム４上に形成されたトナー像が転写ローラ８によって用紙Ｐに転写される。なお、感光体ドラム４上の転写後の余分なトナーは、クリーニクング装置９で感光体ドラム４から取り除かれて回収される。

次いで、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１０に送られる。そして、この定着装置１０を通過する際に未定着のトナー像が加圧溶融されて熱定着される。こうして、画像が印刷された用紙Ｐは、ハウジング２の上部または排紙トレイ１５に送出される。

次に、この複写機１に設けられている定着装置１０の構成についてさらに詳しく説明する。

図２は上記の定着装置における加熱ローラ、加圧ローラ、通電停止部材、および集熱部材の配置関係を示す側面図、図３は同定着装置の加熱ローラの支持構造の一部を示す正面断面図、図４は同定着装置の加熱ローラに対する通電停止部材および集熱部材の配置関係を示す正面図である。

この定着装置１０は、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とを備える。加熱ローラ２１は、中空ドラム２１ａの内部に棒状の抵抗ヒータからなる加熱源２３が挿通され、また、中空ドラム２１ａの外部には離型層２１ｂが設けられている。なお、加熱源２３としては抵抗ヒータに限らず、ハロゲンランプ等の加熱源を使用することもできる。そして、この加熱ローラ２１は、その両端部が合成樹脂製の軸受け２５を介してベアリング２６によって回転自在に支持されるとともに、一端側に当該ローラ２１を駆動するドライブギア２７が設けられている。

一方、加圧ローラ２２は、芯金２２ａの外周にシリコンゴム等でできた弾性層２２ｂが設けられてなる。そして、この加圧ローラ２２が図示しないバネ部材等の付勢手段によって加熱ローラ２１に向けて付勢されることにより、両ローラ２１，２２が互いに圧接した状態となっている。

上記の加熱ローラ２１に対しては、僅かな隙間Ｌを保って当該ローラ２１の温度が所定温度以上になった場合に加熱源２３への通電を停止する温度ヒューズやサーモスイッチ等からなる通電停止部材２８が対向配置されている。

また、この通電停止部材２８には、加熱ローラ２１に対して非接触状態を保って集熱部材２９の一端が機械的に連結されている。この集熱部材２９は、銅やアルミ等の熱伝導性の良好な材料が使用されており、加熱ローラ２１の外周面に沿う円弧状で、かつ通電停止部材２８の固定端から周方向に沿って自由端に向かうに従って次第に横幅が末広がりとなる形状となるように形成されている。しかも、この場合の集熱部材２９は、両ローラ２１，２２相互の圧接による反力方向、すなわち加圧ローラ２２による図２の矢印Ａで示す加圧方向を横切るように設けられている。

このように、この実施の形態の定着装置１０は、加熱ローラ２１の外周面に沿って円弧状に形成された集熱部材２９が通電停止部材２８に機械的に連結されているので、通電停止部材２８を単独で設ける場合よりも加熱ローラ２１からの受熱面積が増加する。しかも、通電停止部材２８を配置する位置が空間的に制約される場合でも、加熱ローラ２１の異常過熱によって周囲温度が高くなると、その熱が集熱部材２９で集熱されて通電停止部材２８に迅速に伝わるので、通電停止部材２８が加熱源２３への通電を停止するタイミングを早めることができ、感熱応答性が高まる。

さらに、加熱ローラ２１は合成樹脂製の軸受け２５を介して回転自在に支持され、また、集熱部材２９は加圧ローラ２２の加圧方向Ａを横切るように設けられているので、加熱ローラ２１の異常過熱によって軸受け２５が溶融して加圧方向Ａに沿って変位し、その結果、加熱ローラ２１と通電停止部材２８との距離Ｌが広がることになっても、加熱ローラ２１は集熱部材２９と接触することになる。このため、加熱ローラ２１の熱が迅速に通電停止部材２８に伝わるので、通電停止部材２８が加熱源２３への通電を停止するタイミングがさらに早まり、感熱応答性を一層高めることができる。

また、加熱ローラ２１の軸方向に沿う温度分布は、中央部が高温になるような正規分布曲線となるので、この実施の形態のように集熱部材２９が通電停止部材２８の固定端から自由端に向かうのに従って次第に横幅が末広がりとなる形状に形成しておけば、加熱ローラ２１からの集熱を効率良く行え、また、加熱ローラ２１の異常過熱によって左右の軸受け２５の溶融状態の違いで加熱ローラ２１の左右両端の変位量に差が生じた場合でも加熱ローラ２１が集熱部材２９へ接触する接触面積が大きくなるので、加熱ローラの熱を通電停止部材に速やかに伝導できるので都合がよい。なお、通電停止部材２８の固定端から自由端に沿って横幅が同じものを使用することも可能である。

なお、定着装置１０は加熱ローラ２１と加圧ローラ２２で構成した場合について説明したが、一対のローラが共に加熱源を有して互いに圧接されたものに対しても本発明を適用することが可能である。

また、本発明は、複写機に限らず、プリンタ、ファクシミリ装置、複合機等の各種の画像形成装置に対して広く適用することが可能である。

本発明の実施の形態における複写機の全体を示す概略構成図である。 同複写機が備える定着装置における加熱ローラ、加圧ローラ、通電停止部材、および集熱部材の配置関係を示す側面図である。 同定着装置の加熱ローラの支持構造の一部を示す正面断面図である。 同定着装置の加熱ローラに対する通電停止部材および集熱部材の配置関係を示す正面図である。

符号の説明

１ 複写機（画像形成装置）
１０ 定着装置
２１ 加熱ローラ
２２ 加圧ローラ
２３ 加熱源
２８ 通電停止部材
２９ 集熱部材

Claims (3)

1. 未定着像を担持する用紙等の被記録媒体を、互いに圧接される一対のローラ間を通過する際に加熱して前記未定着像を前記被記録媒体に定着するものであって、前記一対のローラの少なくとも一方には加熱源が設けられ、当該加熱源を有する加熱ローラに対して所定の間隙を存して当該加熱ローラの温度が所定温度以上になった場合に前記加熱源への通電を停止する通電停止部材が配置されている定着装置において、
   前記加熱ローラは、中空ドラムの内部に加熱源が挿通され、また、中空ドラムの外部に離型層が設けられており、
   更に、前記通電停止部材には、前記加熱ローラに対して非接触状態を保って、集熱部材の一端が機械的に連結されており、
   前記集熱部材は、銅やアルミの熱伝導性の良好な材料が使用され、前記加熱ローラの外周面に沿う円弧状で、かつ通電停止部材の固定端から周方向に沿って自由端に向かうに従って次第に横幅が末広がりとなる形状となるように形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱ローラは、合成樹脂製の軸受けにより回転自在に支持されており、
   また、前記集熱部材は、少なくともローラ相互の圧接による反力の方向を横切るように設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記請求項１または請求項２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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