JP5093273B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は画像形成装置に関し、特に、画像形成装置に内蔵される定着装置の構成に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム上をほぼ一様に帯電させた後、当該感光体ドラムをレーザースキャニングユニット等により露光して画像信号に応じた静電潜像を形成し、その後、現像器により帯電されたトナーを感光体ドラム上に供給して顕像化し、そのトナー像を転写紙などの記録部材に転写する。記録部材に転写されたトナー像は、記録部材上に担持されているだけであって固定されていないため、画像形成装置に備えられた定着器によりトナー像を加熱加圧し、トナー像を熱溶融定着させて記録部材上に固定された画像を形成する。

従来の定着器の基本構成として、筐体の内部に、ハロゲンランプが内蔵された加熱部材と、加熱部材に圧接された加圧部材と、加熱部材の温度を検知するサーミスタとがそれぞれ設けられた構成からなっている。この定着器によれば、加熱部材と加圧部材とが圧接されて形成されたニップ部を通過するトナー像は、ハロゲンランプの輻射熱によって加熱された加熱部材の熱によって加熱されるとともに、加熱部材と加圧部材との圧接によって加圧され、記録部材に定着される。筐体には、記録部材が搬入される搬入口及び記録部材が搬出される搬出口がそれぞれ形成されており、搬入口からトナー像を担持する記録部材が筐体内に搬入され、搬出口から定着済みの記録部材が筐体外に搬出される（例えば、特許文献１参照。）。

一方で、従来より、定着装置で発生した熱の拡散を防止し、保温効果を向上させる方式が採用されてきた。例えば、上記の特許文献１においては、用紙搬入口および搬出口に開閉可能なシャッター部材を設置する構成が考案されている。また、特許文献２においては、定着ローラと加圧ローラを覆う保温材に開閉可能なシャッターを備え、非プリント時にシャッターを閉口して定着装置外への熱拡散を防止し、プリント時にはシャッターを開口して紙を通紙する構成が開示されている。

特開２００６−１３３３１８号公報 特開平７−６４４２２号公報

しかしながら、上記に開示される定着装置においては、用紙搬送時はシャッターを開く必要があり、非プリント時の断熱は可能であるが、プリント時すなわち用紙搬送時の断熱は不可能であり、用紙表面にできた気流により定着装置内の熱が逃げてしまうという問題がある。

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであって、熱対流および熱気流により装置外に放出される熱エネルギーを効果的に抑制するとともに、良好な画像品質を維持する定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明のある局面に従う定着装置は、トナー像を記録部材に定着させる定着装置において、記録部材を加熱するための加熱部材と、加熱部材との圧接により加圧する加圧部材と、加熱部材および加圧部材が収納され、かつ、記録部材を搬出する搬出口が形成された筐体と、搬出口に付設された筐体の温度を保温するために設けられた閉塞部とを備える。閉塞部は、回転部材と、回転部材とニップ領域を形成する対向部材とを有する。回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、加熱部材の設定温度を調整する。

好ましくは、加熱部材の温度を検出する第１の温度検出手段と、回転部材の温度を検出する第２の温度検出手段とをさらに備える。

特に、第１および第２の温度検出手段は、筐体内において１つのベース材に取り付けられる。

好ましくは、回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、加熱部材の設定温度を下げる。

本発明のある局面に従う画像形成装置であって、トナー像を記録部材に定着させる定着装置を備える。定着装置は、記録部材を加熱するための加熱部材と、加熱部材との圧接により加圧する加圧部材と、加熱部材および加圧部材が収納され、かつ、記録部材を搬出する搬出口が形成された筐体と、搬出口に付設された筐体の温度を保温するために設けられた閉塞部とを含む。閉塞部は、回転部材と、回転部材とニップ領域を形成する対向部材とを有する。回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、加熱部材の設定温度を調整する温度調整手段をさらに備える。

上述の構成によると、記録部材を搬出する搬出口に閉塞部を設ける。閉塞部は、回転部材と、回転部材とニップ領域を形成する対向部材とを有する。回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、加熱部材の設定温度を調整する。したがって、回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、加熱部材の設定温度を調整することにより、加熱部材および回転部材から記録部材に供給される熱量をある一定の範囲内に収めて、過剰な熱量を供給しないように制御することにより、良好な画像品質を維持することが可能となる。

本発明の実施の形態に従う画像形成装置の構成を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う定着装置１１０の斜視図である。 本発明の実施の形態に従う定着装置１１０の断面図である。 本発明の実施の形態に従う別の定着装置１１０ａの断面図である。 本発明の実施の形態に従うハロゲンランプの温度制御を説明するフロー図である。 本発明の実施の形態に従う遮熱回転ローラの温度とハロゲンランプの温度との関係を説明する図である。 本発明の実施の形態に従う遮熱回転ローラの温度と記録部材の光沢との関係を説明する図である。 定着装置１１０における温度検出手段の配置について説明する図である。 定着装置１１２の断面図である。 定着装置１１４の断面図である。 定着装置１１６の断面図である。 定着装置１１８の断面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に従う画像形成装置の構成を説明する図である。

図１を参照して、本発明の実施の形態に従う画像形成装置１００は、装置本体部全体を覆うように外装カバー１０１が設けられており、装置本体部内でプリントされた記録部材から排出口１０８から搬出される。

装置本体部として、本例においては一例として、カラー画像を形成するタンデム型のカラープリンタが示されている。

具体的には、画像形成のために例えばそれぞれが回転する４つの感光体１０４と、感光体１０４のそれぞれの転写位置にて順次形成されるトナー像を順次に積層して転写する中間転写ベルト１０５と、中間転写ベルト１０５の移動面まわりに設定される転写位置に設けられた転写ローラ１０６とが示されている。そして、当該転写位置に給紙カセット１０２に格納されている記録部材を給紙ローラ１０３を用いて搬送する。

画像形成装置１００は、記録部材に印字する画像データに基づいて、感光体１０４に静電潜像を形成する。そして、感光体１０４に形成された静電潜像が現像によりトナー像として顕像化され中間転写ベルト１０５に当該トナー像が順次に積層される。中間転写ベルト１０５上に静電転写され合成し終わったトナー像は、転写位置にて転写ローラ１０６からの静電的な吸引によって記録部材の上に静電的に一括して転写される。そして、転写後の転写紙（記録部材）を定着装置１１０を通して熱と圧力を加えて画像を定着させる。当該工程により画像形成が完了する。そして、排出口１０８から記録部材を排出する。

また、本例においては、画像形成装置１００全体を制御するコントローラ１０が示されており、当該コントローラ１０は、メモリ１２に格納されたアプリケーションプログラムを読み込むことにより後述するフローが実現される。

図２は、本発明の実施の形態に従う定着装置１１０の斜視図である。
図２を参照して、定着装置１１０は、略全体が筐体２８に覆われるとともに、筐体２８の上部側（原稿の搬送方向下流側）に搬出口２４が設けられ、反対側の下部側（原稿の搬送方向上流側）に搬入口２６が設けられる。

そして、筐体２８には、ハロゲンランプ３１３を内蔵する加熱ローラ２２と、加圧ローラ２０とが設けられる。

筐体２８の下部側の搬入口２６から搬入された記録部材は、加熱ローラ２２および加圧ローラ２０により加熱および加圧されてトナー像を定着させて搬出口２４から搬出する。

本発明の実施の形態においては、搬出口２４に付設された搬出口を閉塞するための閉塞機構４５を設ける。

具体的には、閉塞機構４５は、断熱材４４，５０と、遮熱回転ローラ４６，４８とを含む。遮熱回転ローラ４６，４８はニップ領域を形成するように圧接される。当該ニップ領域は、記録部材の通紙時に記録部材以外の領域で隙間が生じないように形成される。

そして、遮熱回転ローラ４６，４８は回転して加熱ローラ２２および加圧ローラ２０によりトナー像が定着された記録部材を搬出口２４から搬出する。

したがって、遮熱回転ローラ４６，４８はニップ領域を形成しているため遮熱回転ローラ４６，４８の回転に伴い記録部材が外部に搬出される際において、搬出口からの外部への熱の放出を抑制することができる。

これにより、プリント時および非プリント時において加熱ローラで発生しトナー溶融に使用されなかった熱が定着装置１１０の筐体外部に放出されることを防止することができる。また、定着装置１１０内の温度上昇を早めることが可能であるためウォームアップ時間の短縮や加熱ローラの温度低下を鈍らせる効果がありエネルギー効率改善により省エネ化，ランニングコスト低減を達成することができる。

図３は、本発明の実施の形態に従う定着装置１１０の断面図である。
図３を参照して、ここでは、搬出口２４に設けられた閉塞機構４５と、搬入口２６に設けられた閉塞機構４１とが示されている。

閉塞機構４５には、さらに、遮熱回転ローラ４６，４８のニップ領域と反対側の方向である筐体２８と遮熱回転ローラ４６，４８のそれぞれとが接触する領域において、スポンジ等の断熱材４４，５０を設ける。当該断熱材４４と遮熱回転ローラ４６とが接触し、断熱材５０と遮熱回転ローラ４８とが接触する。

遮熱回転ローラ４６，４８は、断熱材４４，５０を介して筐体２８と接触するため、断熱材４４，５０により筐体２８の搬出口２４からの熱の放出をさらに抑制するとともに、遮熱回転ローラ４６，４８の磨耗を防止することが可能となる。

また、閉塞機構４１は、搬入口２６を開閉可能なシャッタ４２と、当該シャッタ４２を駆動する駆動機構４０とを含む。

駆動機構４０は、プリント時において、記録部材の搬入口２６において閉塞しているシャッタ４２を筐体内部に回転させる。具体的には、筐体２８との角度が所定角度αとなるようにシャッタ４２を回転させる。駆動機構４０により所定角度αとなるように回転されたシャッタ４２は、記録用紙を加熱ローラ２２および加圧ローラ２０の間のニップ領域へ案内する搬送案内部材として機能する。

当該構成により、プリント時以外の場合には、シャッタ４２は、搬入口２６を閉塞しているため保温効果を高めることが可能となり、ウォームアップ時間をさらに短縮することが可能となる。

また、ここでは、加熱ローラ２２の温度を検出する非接触式の温度検出手段２７が設けられている。当該温度検出手段２７による温度検出結果に基づいてコントローラ１０は、ハロゲンランプの点灯のオン／オフを制御して、加熱ローラ２２の温度を調整する。また、遮熱回転ローラ４６の表面温度を検出する温度検出手段２９が設けられている。なお、温度検出手段は、非接触式でもサーミスタ等の接触式でも良くその手段は問わない。

図４は、本発明の実施の形態に従う別の定着装置１１０ａの断面図である。
図４に示されるように、閉塞機構４５として、断熱材４４，５０を設けない構成とすることも可能である。

ここで、上述したように筐体２８において、遮熱回転ローラ４６，４８により外部への熱の放出が抑制されるため筐体２８の内部の空気の温度が上昇し、遮熱回転ローラ４６，４８の表面温度が徐々に上昇してしまう可能性がある。すなわち、加熱ローラ２２および加圧ローラ２０を通過した後の記録部材を遮熱回転ローラ４６，４８に通紙する場合、遮熱回転ローラ４６，４８の表面温度が高い場合には、遮熱回転ローラ４６，４８からも記録部材を加熱することになる。

したがって、印字が開始されて間もないような遮熱回転ローラ４６，４８の表面温度が低い場合と、印字が長時間継続されて遮熱回転ローラ４６，４８の表面温度が高い場合とで記録部材に熱を供給する熱量が異なるため、トナーの溶融量に変化が生じ画像の光沢に変化が生じることになる。

本発明の実施の形態においては、記録部材に供給する熱量が過剰とならないように制御することにより印字枚数による光沢ムラを抑制して画像品質を良好なものに維持する。

図５は、本発明の実施の形態に従うハロゲンランプの温度制御を説明するフロー図である。

当該温度制御は、コントローラ１０がメモリ１２に格納されているソフトウェアプログラムを読み込むことにより実現される。

図５を参照して、まず、コントローラ１０は、印字が開始（スタート）されたかどうかを判断する（ステップＳ２）。具体的には、印字のコマンドの入力が有ったかどうかを判断する。

印字が開始（スタート）されたと判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）には、遮熱回転ローラの温度ｔが所定条件を満たしているかどうかを判断する。具体的には、温度ｔ≦所定温度Ｘの条件を満たしているかどうかを判断する（ステップＳ４）。なお、所定温度Ｘは、画像品質を考慮した適切な値に設定されるものとする。

ステップＳ４において、温度ｔ≦所定温度Ｘの条件を満たしていると判断した場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）には、ハロゲンランプの温度を温度Ａに設定する（ステップＳ８）。そして、ステップＳ２に戻る。温度Ａは、一例として１８０℃とする。

一方、ステップＳ４において、温度ｔ≦所定温度Ｘの条件を満たしていないと判断した場合（ステップＳ４においてＮＯ）には、ハロゲンランプの温度を温度Ｂに設定する（ステップＳ６）。

そして、ステップＳ２に戻る。温度Ｂは、温度Ｂ＜Ａを満たすものであり、一例として１５０℃とする。

図６は、本発明の実施の形態に従う遮熱回転ローラの温度とハロゲンランプの温度との関係を説明する図である。

図６（Ａ）を参照して、遮熱回転ローラの温度が駆動時間に従って徐々に上昇していく場合が示されている。

図６（Ｂ）を参照して、遮熱回転ローラの温度が上昇していった場合に所定温度Ｘを超える場合にハロゲンランプの温度の設定が変更される場合が示されている。

当該処理により、遮熱回転ローラの温度が所定温度Ｘを越える場合には、ハロゲンランプの設定温度は低い温度に設定され、所定温度以下の場合には、ハロゲンランプの設定温度は通常の温度に設定される。

これにより、加熱ローラおよび遮熱回転ローラから記録部材に供給される熱量をある一定の範囲内に収めて、過剰な熱量を供給しないように制御する。

図７は、本発明の実施の形態に従う遮熱回転ローラの温度と記録部材の光沢との関係を説明する図である。

図７（Ｂ）を参照して、遮熱回転ローラの温度が印字枚数が多いほどすなわち駆動時間が長いほど徐々に上昇していく場合が示されている。

図７（Ａ）を参照して、ハロゲンランプの温度の設定の変更がない場合には、点線で示されているように印字枚数が多いほどすなわち駆動時間が長いほど記録部材の光沢が遮熱回転ローラの温度の上昇に従って変化し、印字が開始されてまもないような場合の記録部材の光沢と、印字が長時間継続された場合の記録部材の光沢との間には光沢差が大きくなる場合が示されている。

一方で、ハロゲンランプの温度の設定が変更される本発明の実施の形態に従う方式の場合には、実線で示されているように印字枚数が多くなった場合、すなわち駆動時間が長くなった場合であっても記録部材に供給する熱量を調整するため記録部材の光沢も一定の範囲内となる場合が示されている。すなわち、記録部材に与えられる熱量の総量を一定の範囲内に抑えることにより印字枚数による光沢むらを抑制して画像品質を良好なものに維持することが可能となる。

図８は、定着装置１１０における温度検出手段の配置について説明する図である。
図８を参照して、ここで示されるように加熱ローラ２２用と遮熱回転ローラ４６用の温度検出手段２７，２９を１つの断熱性を有するベース材２０６にそれぞれ付設して設けることも可能である。これにより遮熱回転ローラおよび加熱ローラの温度を省スペースで検知することが可能となる。

（定着装置のその他の構成）
上記の実施の形態においては、図３で説明した定着装置１１０の構成について主に説明してきたが、特に当該構成に限られず以下に示す定着装置についても同様に適用可能である。なお、温度検出手段については、図示していないが図３と同様に設けられているものとする。

（その１）
図９は、定着装置１１２の断面図である。

図９を参照して、定着装置１１２は、図３で説明した定着装置１１０と比較して、遮熱回転ローラ４８および断熱材５０を設けておらず、その代わりに、遮熱回転ローラ４６が直接、筐体２８の一部領域５２と接触している点で相違する。その他の構成については図３で説明したのと同様であるのでその詳細な説明は繰り返さない。

遮熱回転ローラ４６は、筐体２８の一部領域５２に押圧されてニップ領域を形成するものとする。また、筐体２８の一部領域５２は、加熱ローラ２２および加圧ローラ２０から搬出される記録部材を筐体２８の外部に搬送するガイド部材としても機能している。

当該構成とした場合であっても搬出口２４は、筐体２８の一部領域５２と遮熱回転ローラ４６とにより閉塞されているため実施の形態と同様の効果を実現することが可能である。また、遮熱回転ローラ４８および断熱材５０を設けない構成であるため部品点数を削減することも可能である。

当該構成においても上記の実施の形態および２の方式を採用することが可能である。
（その２）
図１０は、定着装置１１４の断面図である。

図１０を参照して、定着装置１１４は、図３で説明した定着装置１１０と比較して、閉塞機構４１の代わりに閉塞機構５５を設けた点で異なる。

閉塞機構５５は、断熱材５２，５８と、遮熱回転ローラ５４，５６とを含む。遮熱回転ローラ５４，５６はニップ領域を形成するように圧接される。当該ニップ領域は、記録部材の通紙時に記録部材以外の領域で隙間が生じないように形成される。

そして、遮熱回転ローラ５４，５６は回転して記録部材を搬入口２６から搬入する。
したがって、遮熱回転ローラ５４，５６はニップ領域を形成しているため遮熱回転ローラ５４，５６の回転に伴い記録部材が内部に搬入される際において、搬入口の隙間を無くすことができるため外部への熱の放出を抑制することができる。

これにより、定着装置１１０内の温度上昇をさらに早めることが可能であるためウォームアップ時間の短縮や加熱ローラの温度低下を鈍らせる効果がありエネルギー効率改善により省エネ化，ランニングコスト低減を達成することができる。

当該構成においても上記の実施の形態および２の方式を採用することが可能である。
（その３）
上記においては、定着装置の構成として、記録部材が用紙搬送方向の下流側として垂直方向に搬送される場合について説明した。一方で画像形成装置によっては、記録部材が用紙搬送方向の下流側として垂直方向ではなく一例として別の方向たとえば水平方向に搬送される場合もある。

図１１は、定着装置１１６の断面図である。
図１１を参照して、定着装置１１６には、筐体６０が設けられ、筐体６０の右方側（原稿の搬送方向下流側）に搬出口２４＃が設けられ、反対側の左方側（原稿の搬送方向上流側）に搬入口２６＃が設けられる。

そして、搬出口２４＃に設けられた閉塞機構６５と、搬入口２６＃に設けられた閉塞機構４１とが示されている。

閉塞機構６５は、遮熱回転ローラ６４，６６と、断熱材６２，６８とを含み、閉塞機構４５の構成と符号が異なるのみで同様の構成である。

また、閉塞機構４１は、上記で説明したのと同様である。
したがって、遮熱回転ローラ６４，６６はニップ領域を形成しているため遮熱回転ローラ６４，６６の回転に伴い記録部材が外部に搬出される際において、搬出口からの外部への熱の放出を抑制することができる。

なお、ここでは、図示しないが記録部材が水平方向に搬送される定着装置において、（その１）の構成を採用することも可能である。

当該構成においても上記の実施の形態および２の方式を採用することが可能である。
（その４）
図１２は、定着装置１１８の断面図である。

図１２を参照して、定着装置１１８は、図１１の定着装置１１６と比較して、搬入口２６＃に、閉塞機構４１の代わりに閉塞機構７５を設けた点で異なる。

閉塞機構７５は、断熱材７４，８０と、遮熱回転ローラ７６，７８とを含む。遮熱回転ローラ７６，７８はニップ領域を形成するように圧接される。当該ニップ領域は、記録部材の通紙時に記録部材以外の領域で隙間が生じないように形成される。

そして、遮熱回転ローラ７６，７８は回転して記録部材を搬入口２６＃から搬入する。
したがって、遮熱回転ローラ７６，７８はニップ領域を形成しているため遮熱回転ローラ７６，７８の回転に伴い記録部材が内部に搬入される際において、搬入口の隙間を無くすことができるため外部への熱の放出を抑制することができる。

当該構成においても上記の実施の形態および２の方式を採用することが可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ コントローラ、１２ メモリ、２０ 加圧ローラ、２２ 加熱ローラ、２４ 搬出口、２６ 搬入口、２７，２９ 温度検出手段、２８，６０ 筐体、４０ 駆動機構、４１，４５，５５，６５，７５ 閉塞機構、４２ シャッタ、４４，５０，５２，５８，６２，６８，７４，８０ 断熱材、４６，４８，５４，５６，６４，６６，７６，７８ 遮熱回転ローラ、１００ 画像形成装置、１０１ 外装カバー、１０２ 給紙カセット、１０３ 給紙ローラ、１０４ 感光体、１０５ 中間転写ベルト、１０６ 転写ローラ、１０８ 排出口、１１０，１１０ａ，１１２，１１４，１１６，１１８ 定着装置、２０６ ベース材、３１３ ハロゲンランプ。

Claims (5)

1. トナー像を記録部材に定着させる定着装置において、
   前記記録部材を加熱するための加熱部材と、
   前記加熱部材との圧接により加圧する加圧部材と、
   前記加熱部材および前記加圧部材が収納され、かつ、前記記録部材を搬出する搬出口が形成された筐体と、
   前記搬出口に付設された前記筐体の温度を保温するために設けられた閉塞部とを備え、
   前記閉塞部は、
   回転部材と、
   前記回転部材とニップ領域を形成する対向部材とを有し、
   前記回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、前記加熱部材の設定温度を調整する、定着装置。
2. 前記加熱部材の温度を検出する第１の温度検出手段と、
   前記回転部材の温度を検出する第２の温度検出手段とをさらに備える、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１および第２の温度検出手段は、前記筐体内において１つのベース材に取り付けられる、請求項２に記載の定着装置。
4. 前記回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、前記加熱部材の設定温度を下げる、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. トナー像を記録部材に定着させる定着装置を備え、
   前記定着装置は、
   前記記録部材を加熱するための加熱部材と、
   前記加熱部材との圧接により加圧する加圧部材と、
   前記加熱部材および前記加圧部材が収納され、かつ、前記記録部材を搬出する搬出口が形成された筐体と、
   前記搬出口に付設された前記筐体の温度を保温するために設けられた閉塞部とを含み、
   前記閉塞部は、
   回転部材と、
   前記回転部材とニップ領域を形成する対向部材とを有し、
   前記回転部材の表面温度が所定温度以上となった場合には、前記加熱部材の設定温度を調整する温度調整手段をさらに備える、画像形成装置。

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