JP4662109B2 - 熱風定着装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター等の画像形成装置に使用する定着装置に関し、特には、シート材が搬送される定着装置の空間内に熱雰囲気と熱風とを形成し、それらの熱によりシート材に担持したトナーを融解させて定着する形式の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シート材に担持した未定着の融解性トナーを定着させるための装置として、本出願人は、例えば特開平１０−３３３４６０号において、所定の空間内に所定の温度の熱空気を形成し、それを送風することにより空間内を通過するシート材のトナー担持面に当ててその上のトナーを融解して定着させるユニークな定着装置を提供した。
【０００３】
この装置は、シート材を搬送する搬送路の上方に、搬送路の上面を覆うようにして下方が開放した箱状のカバーを設け、このカバーにより画成される内側の空間内に複数の帯状ヒータを設け、これら帯状ヒータの面に沿って空気流を生じさせることにより、ヒータによって熱せられた風をシート材上のトナーに与え、トナーを融解させるものである。
【０００４】
かかる構成は、トナーを融解するためのヒータ部がシート材とは直接に接触しないため、従来汎用されている熱ローラ定着装置などの接触型の定着装置では避けることができなかったシート材との接触によるヒータ部の熱損失が少なく、そのため、Ａ０やＡ１判といったかなり広い面積を持ち定着にあたりかなり大きな熱エネルギーを必要とする大判シート材用の画像形成装置においてもかなり長尺の、例えば１６ｍの長さのシート材への画像形成を行うことを可能とする。又更に、かかる構成にあっては、熱ローラ定着装置の場合にしばしば考慮しなければならなかった定着時におけるシート材の皺の発生なども解消することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した熱風を用いた定着装置の改良に関わり、上記した熱風を更に効率的に利用することにより、装置の省エネルギー化を促進させることを課題とする。又更には、シート材に当てられる空間内の熱風の循環を良好とし、又合わせて、熱風又は熱空気の温度分布を可能な限り一様として定着時の部分温度差による光沢ムラ等の発生を解消することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、請求項１の本発明は、融解性のトナーを担持したシート材をトナーの担持面を上面として一方向に搬送する搬送路と、この搬送路を上方から覆うように下方が解放した箱状のカバーと、このカバーにより画成される空間内の空気を加熱するためのヒータ装置と、このヒータ装置の上方空間にカバー内の一方の側から風を送る送風装置とを備え、ヒータ装置のヒータは互いに離間して並設された複数の帯状ヒータよりなり、風がこれら隣合う帯状ヒータ間の空間を通って上方から下方に向かい、送風装置からの風が運ばれるカバーの端面を風がシート材のトナー担持面に向かうように傾斜させるとともに、送風装置からの風をヒータ装置内に向かわせるために送風装置の送風口の近傍を上端とし、それから離れる方向に向かって漸次下方となるように傾斜した天井板をヒータ装置の上方空間に設けたことを特徴とする。
【０００９】
又、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記隣合う帯状ヒータ間の距離が前記送風装置による風の上流側が粗であり下流側が密となるように設けられている。
【００１０】
又更に、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、送風装置からの風は、前記ヒータ装置の上方空間においてシート材の搬送方向と逆方向から送られ、前記帯状ヒータはシート材の搬送方向に対して順方向に傾斜していることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、画像形成装置に用いた本発明による定着装置の一例と、その周辺装置の概略構成を示す。
【００１２】
画像形成装置の給紙部に設けられたロール紙１０１は、適宜な画像形成信号に基づいて給紙ローラ１０２によって巻き解かれながら搬送路１０３に送り出され、カッター１０４、送りローラ１０５、たわみ形成部１０６、タイミングローラ１０７を通って画像形成部１１０へと送られる。これらロール紙の搬送経路の各構成部は、それぞれ画像形成部１１０の画像形成のタイミングに合わせて作動し、例えば、カッター１０４は、オペレータの所望のサイズのシート材を作成するために適宜な信号に基づいて作動してロール紙１０１をそのサイズに切断する。又、タイミングローラ１０７は、次に説明する画像形成部１１０の像担持体１１１上に形成されたトナー像の先端と紙の先端とが一致するように、送られてきた紙を一時停止し、次いで所定のタイミングで送り出す。
【００１３】
画像形成部１１０は、ドラム状の像担持体１１１を中心に構成されている。像担持体１１１としては、アルミニウム等のドラム状基体の表面に周知の光導電性を有する感光体（例えばフタロシアニン系の有機感光体やアモルファスシリコン感光体など）を備えたものが好適に使用され、図中矢印Ａで示すよう方向に回転する。尚、像担持体１１１としては、ドラム形状の他、無端ベルトの形であっても良い。
【００１４】
像担持体１１１の周囲には、図示していないが、その回転方向Ａに従って、像担持体１１１の表面を除電するためのイレーサランプ、像担持体１１１の表面を特定極性に一様帯電する帯電装置、帯電された像担持体１１１の表面にデジタル光情報を照射して静電潜像を形成する露光装置、像担持体１１１の静電潜像に融解性のトナーを供給してトナー像を形成する現像装置が設けられている。
【００１５】
現像装置によりトナー像を形成した像担持体１１１は次いで、転写装置１１２の作用により給紙部から送られてきたシート材上に転写され、次いで分離装置１１３によりシート材が像担持体１１１から分離される。
【００１６】
像担持体１１１から分離されたシート材は、内側から空気吸引された箱体を周環する搬送ベルト１１４により支持されながら、次順の定着装置１へと送られ、そこにおいてトナーを熱融解してシート材に定着した後、排出ローラ１１５から装置外へと排出される。
【００１７】
定着装置１は、画像形成部から送られてきた未定着トナーを担持したシート材を受けて定着装置内を搬送するための搬送路２を構成する搬送板３と、搬送板３の上方に位置するカバー４とを有する。搬送板３は平滑な上面を有し、その上面に沿ってシート材がトナー担持面を上方に向けて搬送される。尚、シート材は、そのサイズにかかわらず搬送路２を幅方向中央揃えで搬送される。
【００１８】
一方、カバー４は、下方が解放した箱状の形態からなり、搬送路２を通って搬送される最大サイズのシート材の幅（シート材の搬送方向と直交する方向の幅をいう。以下、同じ。）よりも長い幅を有して、搬送路２の幅方向全体を覆うようにして配置されている。
【００１９】
好ましくは、搬送板３の上面は、黒色のメッキ又は黒色の耐熱塗料の塗布が施されて、保熱性を良くしており、また更に後述するようにして形成される熱風をカバーの空間内で効率良く対流させるため、カバーの四方の壁の角部（図示なし）は丸みが付けられている。
【００２０】
カバー４により画成される空間６内に、空間６内の空気を加熱するためのヒータ装置７が配置される。ヒータ装置７は上下が解放するように四方の枠板により枠組みされた方形の枠体８と、枠体８内に配置された複数の帯状ヒータ９とを有する。枠体８は、枠体８の下方に位置する前述した搬送路２に沿って搬送されるシート材の最大サイズの幅を十分に覆うような長さを有してシート材の幅方向に延びており、その枠内に配置される帯状ヒータ９とによって一つのユニットに構成されている。このようなユニット化により枠体８の長手方向端部の取付部をねじ１１等により定着装置の側板に固定することによって、ヒータ装置７を定着装置に対して一体的に着脱可能とし、定着装置の組立や保守などにおける簡便さを向上させている。
【００２１】
ヒータ装置７の複数の帯状ヒータ９は、ヒータ装置７の長手方向、即ち搬送されるシート材の幅方向（シート材の搬送方向と交差する方向）に向かって延びるように枠体８の長手方向両端の枠板間で適度な張力を持って張り渡されて配置されている。各帯状ヒータ９は、それぞれ隣合う帯状ヒータ９との間に空間を隔てて並列して設けられており、互いの接触による電気的ショートを防止すると共に、後述するようにして発生される風がこの空間を通って上方から下方に通り抜けることができるようになっている。図示のように帯状ヒータ９は、その下を通過するシート材の搬送方向に対して順方向となるように搬送路２に対して垂直よりも傾斜しており、それにより上述の帯状ヒータ９の間を通って送られてくる風が搬送されるシート材に対して後追いとなる方向、即ち、搬送されるシート材に対して後方斜め上方から送られるようにされている。尚、本明細書において「風」又は「熱風」という用語を用いるが、これは、カバー４により画成される空間６内の熱空気を空間６内で対流させるのに十分な強さであれば良く、少なくとも、シート材上の未定着トナーを攪乱させるような強さの風を意味するものではない。
【００２２】
帯状ヒータ９は、限定されるものではないが、例えばニクロム系の材料により形成された数十μmの薄厚の帯状に延びたヒータが用いられ、好ましくは、その長手方向断面で見て、波形又はジグザグ形となる断面を有するように加工される。このような形状とすることにより、定着装置内といった限られたスペース内において、帯状ヒータ９の発熱面積を効率的に増やすことができると共に、帯状ヒータ９にその長手方向に向かって形状に基づく伸縮性を持たせることができるため、帯状ヒータ９の取り付けにあたって、帯状ヒータ９を若干引っ張った形で取り付けることによりたるみなく取り付けることができる。又、その伸縮力により、加熱による帯状ヒータの伸びを吸収し、又は、上述したように、帯状ヒータ間を流れる風による振動を吸収し、隣接する帯状ヒータとの接触による電気的ショートなどの事故を防止することができる。
【００２３】
なお、帯状ヒータ９の取り付けは、帯状ヒータ９の長手方向端部に形成した取付穴を定着装置の枠板に設けた電気ターミナルの端子板の取付穴に合わせてねじ等を用いて行われる。かかるターミナルは、例えば、セラミック等の耐熱絶縁材料から形成された基台と、この基台に設けられた端子板とを有し、端子板は適当なリードを介して適宜なヒータ用電源に接続され、該電源のオン時に、帯状ヒータ９への通電を行う。尚、この通電は、定着装置１内の適宜箇所に設けられて定着装置内のシートへ供給する熱した空気の温度を監視してヒータのオンオフにより所定の温度範囲に維持するための温度コントローラ（図示なし）からの信号に基づきオンオフされる。帯状ヒータ９はこのようなコントロールに基づき、即時に所定温度まで加熱する性質を持つものが良い。
【００２４】
帯状ヒータ９の張り渡しに関して述べると、上述した風による帯状ヒータ９の振動を抑制して隣合う帯状ヒータ９との接触を確実に防止するために、張り渡す帯状ヒータ９の長手方向の数カ所を支持するように複数の耐熱性且つ電気絶縁性の支持板（図示なし）が枠体８の長手方向複数箇所に設けられている。支持板は、例えば、張り渡された帯状ヒータ９を厚さ方向に横切るように配置された薄板のマイカ板からなり、マイカ板の上縁から中央に向かって切り込まれた複数の切り溝を有している。各マイカ板は同じ形状をなし、それぞれのマイカ板のそれぞれ対応する位置の切り溝が枠体８の長手方向に沿って直線上にあるように配置されており、それにより各対応する切り溝に、対応する各帯状ヒータ９を差し挟むことにより帯状ヒータ９を支持する。
【００２５】
シート材の搬送方向で見て、ヒータ装置７の後方位置に、送風装置１２が設けられている。送風装置１２は、例えば、クロスフローファンやシロッコファンが好適に使用され、ヒータ装置７の長手方向の全長、少なくとも帯状ヒータ９の長さをカバーする長さの送風口１３を上方の横位置に、又同様な長さの吸気口５４を下方の位置に有している。図示のように送風口１３は、ヒータ装置７の上方にカバーの空間内の一方の側から、即ち、シートの搬送方向の出口側から入り口側に向かって風を送るような位置に配置されている。尚、送風装置１２に用いるファンは一つである必要はなく、複数のファンを長手方向に直列に配置して用いても良い。
【００２６】
上記したように送風口１３からの送風をカバー４内で効率的に対流させるために、カバー４の天井を構成するの天井板１５は、送風口１３の上方又はその近傍を上端とし、それから離れる方向に向かって漸次下方となるように傾斜しており、ヒータ装置７の枠体８の上方の解放口を覆うようにして設けられている。天井板１５は例えばステンレス等の平板から形成されている。天井板１５の傾きは、好ましくは、送風口１３からの風の一部を下方、即ち、ヒータ装置７の複数の帯状ヒータ９側へと送るようなものが良い。傾斜した天井板１５に沿って流れる風は、帯状ヒータ９によって熱せられて天井板１５側に上昇してくる熱空気をカバー４の内面に沿って対流させ、ヒータ装置７の下方で搬送されるシート材のトナー担持面に送り、それによりトナーを融解してシート材上に定着させる。尚、上記のように傾斜した天井板１５の作用により帯状ヒータ９側への向かわされた風は、帯状ヒータ９間の空間を通って下方へと導かれ、その際に風は帯状ヒータ９の加熱面によって更に加熱された熱空気を下方へと送る。
【００２７】
尚、シート材上に供給する風の温度がシート材の入口側と出口側とにおいて幾らか異なり、それが画像の品質に影響を与える場合がある。これを解決するため、隣合う帯状ヒータ９間の距離は、送風装置１２からの風の上流側が粗であり下流側が密となるように設けられている。これは、後述する送風装置１２の送風口１３からの風がカバー４の空間７内の上方位置で、シート材の搬送方向で見て出口側から入り口側へと送られ、次いで帯状ヒータ９に沿って下方への送られるために、シート材の入口側に比して出口側がかなり高温となり画像の光沢やムラに対し好ましくない影響を与える場合があり、それ故、入口側・出口側の温度分布差をほぼ一様化せしめるためのものである。尚、本明細書において「風」又は「熱風」という用語を用いるが、これは、カバー４内の熱空気をカバー４内で対流させるのに十分な強さであれば良く、少なくとも、シート材上の未定着トナーを攪乱させるような強さの風を意味するものではない。
【００２８】
また、天井板１５と同様に、送風口１３からの風を下方へと導くために、風が突き当たるヒータ装置７の端面１６を図示のように帯状ヒータ９とほぼ並行に傾斜させて設けることにより、その面に沿って、より効率的に風を下方に送ることができる。
【００２９】
尚、定着装置１の上部周囲を所定の空間を隔てて覆うように断熱性の部材２０が設けられている。断熱部材２０は、断熱性部材の内側の熱が外側に漏れないように断熱するために、間に空気層又は断熱材層を設けた二重構造からなる。又、図示していないが、搬送路２へのシート材の出入口は、定着装置内の熱空気が外部に漏れることを極力避けるためにシートの通過のための必要最低限の狭さとされ、更に、必要に応じては、シート材の搬送時以外は、出入口を塞ぐように適当なシャッター部材を設けている。
【００３０】
又、カバー４の下方の解放部には、搬送路２を通過するシート材が熱などにより捲れ上がってカバー４の内側に進入して、後述するカバー内のヒータに接触することがないように、耐熱性の線状部材を適当間隔で斜めに張り巡している。
【００３１】
【発明の効果】
以上、本発明は、送風装置から帯状ヒータ表面に沿うように送風し、加熱している帯状ヒータの熱を効率よく熱風に変換し、この熱風を定着装置内で万遍なく対流する構成とすると共に、隣合う帯状ヒータの間隔を適宜に粗から密へと組み合わせたことにより、他の定着装置と比較しても熱効率が更に良く、消費電力の少ない定着装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による定着装置及びその周辺装置を示す概略側断面図である。
【符号の説明】
１ 定着装置
２ 搬送路
３ 搬送板
４ カバー
６ 空間
７ ヒータ装置
８ 枠体
９ 帯状ヒータ
１２ 送風装置
１３ 送風口
１４ 吸気口
１５ 天井板
１６ 端面

Claims (3)

1. 融解性のトナーを担持したシート材をトナーの担持面を上面として一方向に搬送する搬送路と、この搬送路を上方から覆うように下方が解放した箱状のカバーと、このカバーにより画成される空間内の空気を加熱するためのヒータ装置と、このヒータ装置の上方空間に前記カバー内の一方の側から風を送る送風装置とを備え、
   前記ヒータ装置のヒータは互いに離間して並設された複数の帯状ヒータよりなり、前記風がこれら隣合う帯状ヒータ間の空間を通って上方から下方に向かい、
   前記送風装置からの風が運ばれるカバーの端面を前記風がシート材のトナー担持面に向かうように傾斜させるとともに、前記送風装置からの風をヒータ装置内に向かわせるために送風装置の送風口の近傍を上端とし、それから離れる方向に向かって漸次下方となるように傾斜した天井板を前記ヒータ装置の上方空間に設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記隣合う帯状ヒータ間の距離が前記送風装置による風の上流側が粗であり下流側が密とな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. 前記送風装置からの風は、前記ヒータ装置の上方空間においてシート材の搬送方向と逆方向から送られ、前記帯状ヒータはシート材の搬送方向に対して順方向に傾斜していることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。

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