JPH05107983A - 加熱ローラ定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱ローラ方式の定着装置において、通紙し
ない部分での温度を制御するために、フアンを複数設け
て空気を吹き付けることにより、冷却作用を行わせると
ともに、制御装置の構成を簡素化し、有効な冷却作用を
行わせ得るようにする。 【構成】 定着装置を加熱ローラ１０と加圧ローラ１５
とを組み合わせて構成したものにおいて、加圧ローラ１
５に対してその軸方向の両側部分に対して、多数のフア
ン２１〜２８を配置し、各フアンに対して駆動モータに
よる送風量を個別に調整可能に冷却装置２０を設ける。
前記冷却装置２０に対する制御を行うために、用紙サイ
ズの情報と用紙の種類の情報とを制御装置に入力し、そ
の紙質とサイズの情報により、対応するフアンの駆動
と、フアンによる送風量の制御とを行い得るようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子複写機等の電子写
真方式を用いる画像形成装置において、未定着トナー画
像を担持する用紙を通して定着する加熱ローラ方式の定
着装置に関し、特に、用紙の巾や、紙質等の情報に対応
させて、定着ローラに対する冷却手段を作動させ、定着
ローラの各部分での温度を一定に維持出来るように制御
する定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に用いられる電子複写機等の画像形
成装置においては、電子写真方式を用いて感光体ドラム
等の画像担持体にトナー画像を形成し、用紙にそのトナ
ー画像を転写し、該用紙を定着装置を通して定着し、記
録紙を得ることが出来るようにされる。前記定着装置と
しては、加熱ローラ方式の装置が多く用いられており、
該加熱ローラ方式の定着装置では、内部に加熱源を設け
た加熱ローラと、加熱源を有しない加圧ローラとを対向
させて配置している。そして、両ローラの間に用紙を通
して、熱と圧力とを加えることにより、トナー画像のト
ナーを溶融させて用紙に押圧し、記録紙を作成する手段
が用いられている。

【０００３】前述したような定着装置においては、用紙
を通過させると、その用紙に熱が奪われて温度が低下す
るので、加熱源より随時加熱作用を行わせるような手段
を用いるので、加熱ローラの表面温度等の定着温度を常
時検知して、加熱の制御を行う手段を設けている。しか
し、小型の電子複写機のように最大サイズがＡ３程度の
用紙を用いる装置では、Ｂ４サイズの用紙を連続して定
着する場合でも、定着ローラの巾方向での温度の分布に
は大きな変化は生じないので、加熱ローラの長さ方向に
対しては、温度の制御を行うことは少ない。これに対し
て、Ａ０サイズやＡ１サイズのような大サイズの用紙を
用いる大型の電子複写機においては、大サイズの用紙を
用いる場合の他に、Ａ３サイズ等のような小サイズの用
紙を用いて、記録紙を作成することも行われる。

【０００４】ところが、大型の電子複写機において、小
サイズの用紙を用いて記録紙の作成を行った場合には、
定着ローラの長さ方向の温度の分布状態が均一になら
ず、用紙が通過する部分では、ローラの温度が下がるも
のの、用紙の通過しない部分では温度が設定値よりも上
昇するという問題が発生する。そして、定着装置におい
て、用紙に対して、その巾方向の温度分布に差が生じた
場合には、記録紙の中央部と端部とで、定着状態が異な
ることによって、コピーの品質が劣化するという問題が
生じる。また、定着ローラによるニップ形状が正常に設
定されない場合には、用紙にしわが生じたり、画像のこ
すれや、用紙の斜め送り等が発生し、不良コピーが作成
されたり、その後の用紙の搬送に支障が発生する等の不
都合が生じる。

【０００５】そこで、前述したような温度分布の問題を
解決するために、例えば、特開昭６２−１２３４８４号
公報等に示されるように、定着ローラに対して空気の吹
き付け等による冷却手段を配置することが提案されてい
る。前記従来例の装置では、定着ローラの長さ方向に多
数のフアンを配置し、用紙のサイズの情報を用いて、そ
の用紙が対応する位置の外側に、フアンにより空気を吹
き付けて、冷却作用を行わせることができるようにされ
ている。

【０００６】また、前記従来例とは別に、特開平１−２
７９２７８号公報等に示されるように、定着ローラの表
面温度を検知する手段を用いて、該定着ローラの冷却手
段を作動させることが提案されている。前記温度検知手
段を設けた定着装置では、画像形成装置の最少サイズの
用紙に対応する位置に設けた温度検知手段と、その外側
の領域に対応させて配置した温度検知手段との温度差の
情報を用いて、冷却装置を作動させたり、異なるサイズ
の用紙に対する複写の動作を制限することができるよう
にされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の定着ローラに対する冷却手段を用いる場
合に、例えば、特開昭６２−１２３４８４号公報等に示
されるような手段を用いると、複数の種類の異なる用紙
を混合して使用し、記録紙の作成を連続して行う場合に
は十分に対応出来ないという問題がある。つまり、その
用紙のサイズまたは種類により、定着ローラから奪う熱
量が異なるために、定着部でのローラ軸方向の温度分布
に差が発生する。そして、２つの定着ローラの間でのニ
ップ形状が変化することにより、紙しわや、画像の乱れ
を解決することができないという問題がある。

【０００８】また、前記特開平１−２７９２７８号公報
等に示されるように、定着ローラの表面温度を検知する
手段を用いる場合には、冷却装置の構成が複雑になり、
制御の動作が面倒になるという問題がある。また、用紙
のサイズに対応させて温度検知手段を配置し、その温度
検知手段からの情報により、フアン等を作動させるため
には、その制御装置が高価になるという問題もある。特
に、Ａ０サイズ等のような大サイズの用紙を用いる画像
形成装置では、定着ローラが非常に長いものであり、そ
の定着ローラに対して多数の温度検知手段を配置して、
それ等のセンサの温度情報にもとづいて、冷却機構を個
別に作動させるためには、制御の動作が非常に複雑にな
るとともに、画像形成装置の製造コストにも大きな影響
を与えるという問題が発生する。。

【０００９】したがって、従来の定着装置では、特に、
大型の電子複写機等において、用紙のサイズ、紙質等に
影響されずに、一定の品質のコピーを作成することが困
難であるという問題は解決されていない。また、小サイ
ズの用紙を連続して多数枚使用した後で、大サイズの用
紙を用いる場合等に、画像の乱れや紙しわ等が生じるこ
とはさけられないことになる。そこで、前記従来例に示
されるように、連続して使用したサイズの用紙とは異な
るサイズのものを用いることを制限する等の手段を用い
ることが必要となり、複写の作業能率を低下させる問題
があっても、装置をそのまま使用する以外の解決方法が
ないのが現状である。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、前述したような従来の定着装
置における温度制御の問題を解消するもので、用紙の種
類を入力する手段と、用紙サイズの情報を得る手段とを
用いて、冷却装置に対する制御を行うことにより、紙質
や用紙サイズに対応させて、定着ローラの温度の分布状
態の制御を容易に行うことができ、紙しわや画像の乱れ
等の発生を防止出来るような装置を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、少
なくとも一方に加熱手段を設けた一対の定着ローラを対
向させて配置し、前記定着ローラの間にトナー画像を担
持する用紙を通して定着し、記録紙を作成する定着装置
に関する。本発明の定着装置においては、前記定着ロー
ラのうち、少なくとも一方のローラに対して冷却手段を
配置し、前記冷却手段は定着ローラの軸方向に多数のフ
アンを配置して、空気を吹き付ける手段を構成し、画像
形成装置には、使用される用紙の巾や、紙質等の情報を
検知して紙の情報を出力する手段を設けている。そし
て、該用紙の情報を出力する手段からの情報に応じて、
定着ローラに対する冷却手段の動作を制御する機構を設
け、定着する用紙の巾や紙質に対応させて、冷却の範囲
と強さとを制御可能に構成している。また、本発明の冷
却装置では、普通紙、トレーシングペーパー、フィルム
部材等の紙質に対応させて、あらかじめ冷却装置による
冷却性能を設定し、フアンによる送風量の制御を複数段
階で行うことが出来るように、その冷却装置の制御装置
を構成している。

【００１２】前述したように、紙質の情報を設定する手
段を設けることにより、定着装置を通る用紙により定着
ローラから奪われる熱量を知ることが容易に出来、加熱
ローラに対する加熱状態の制御のためのデータを得るこ
とができる。また、定着する用紙サイズの情報を用いる
ことにより、定着ローラにおけるローラ軸方向の温度分
布の状態を推定することができる。そして、前記用紙に
関する情報を用いて、冷却範囲と、冷却強さ等の制御を
容易に行うことができるので、その制御の動作を複雑に
することがない。

【００１３】

【実施例】図示される例にしたがって、本発明の加熱ロ
ーラ定着装置を説明する。図１に示される本発明の定着
装置１は、内部に加熱源１３を設けた加熱ローラ１０
と、加圧ローラ１５とを対向させて配置し、加圧ローラ
１５を加圧フレーム３に支持して加熱ローラ１０に向け
て押圧し、両ローラの間で一定の値のニップ圧力を得る
ことが出来るように構成されている。また、前記定着装
置では、本体フレーム２に対して、図２に示されるよう
に、軸受４を介して加熱ローラ１０を支持させるととも
に、図示を省略した駆動機構により駆動する手段を用い
る。また、加圧ローラ１５を支持する加圧フレーム３
は、前記本体フレーム２に対して揺動可能に設けられ、
両ローラの間でのニップ圧力の設定と、ニップ解除の動
作を行うことができるように構成される。

【００１４】前記図１に示される定着装置１において、
加熱ローラ１０と加圧ローラ１５とは、従来より一般に
用いられている加熱ローラ方式の定着装置の場合と同様
に、加熱ローラ１０の内部にハロゲンランプ等のような
加熱源１３ｂを収容し、そのロールコア１１の表面に、
耐熱性と離型性の良好な薄い弾性体の被覆１２を設けて
いる。また、前記加熱ローラ１０に対応して配置される
加圧ローラ１５は、ロールコア１６の表面に、比較的厚
い弾性体の被覆層１７を設けている。そして、両ローラ
を押圧することにより、両ローラの間に所定のニツプ形
状を設定し、該ニップ部分を通る用紙に対して、紙しわ
等が生じない状態で定着の作用を付与出来るようにされ
る。

【００１５】さらに、前記機構に加えて、両ローラのニ
ップ部分に対する用紙の案内を行うための入口ガイド５
と、剥離爪部材６を配置し、定着された用紙を剥離爪６
によりローラから剥離して、排出ローラ７を介して排出
路８を通して送り出すようにする。また、前記加熱ロー
ラに対しては、温度検知用のセンサＳを配置し、加熱ロ
ーラの加熱温度の制御を行うようにしている。前記定着
装置では、加圧ローラ１５に対応させて冷却装置２０を
配置し、該冷却装置２０に配置されるフアンにより、加
圧ローラ１５の冷却作用を行わせる手段を設けている。

【００１６】前記冷却装置２０は、図２に示されるよう
に、加圧フレーム３に支持されて、加圧ローラ１５に対
して位置決めされているもので、その支持フレームに対
して多数のフアン２１〜２８を配置し、各フアンを駆動
モータ２１ａ〜２８ａにより、それぞれ単独で駆動出来
るように構成されている。また、画像形成装置において
常時通紙される範囲に対しては、前記フアンを配置する
必要がないもので、例えば、Ａ０サイズの用紙に対して
定着可能な装置では、Ａ３サイズの用紙の範囲を除外し
て、その両側側部に所定の間隔で配置することができ
る。さらに、冷却装置に設ける多数のフアンに対して、
その送風量を調整する手段を設け、用紙の種類等に対応
させて、冷却性能を設定出来るようにすることが可能で
ある。

【００１７】前述したように構成される本発明の定着装
置１に対して、冷却装置による冷却作用を制御するため
に、図３に示されるような制御装置を設けている。前記
図３に示される制御装置３０において、定着ローラに対
する冷却のための情報と、制御プログラムを設定するＣ
ＰＵ３１に対して、用紙の情報を入力するために、コン
トロールパネル３３からの用紙の種類の入力手段と、給
紙装置等からの用紙サイズの情報を入力する手段とを設
けている。

【００１８】前記用紙の種類の入力手段では、例えば、
制御装置に対してあらかじめ用紙の種類の情報を記憶さ
せておき、オペレータが選択した用紙の種類の情報や、
別に入力キー等を配置して、用紙の種類の情報を入力す
ることができる。そして、用紙の種類の情報としては、
例えば、普通紙とトレーシングペーパー、または、ＯＨ
Ｐフィルム等のような特殊な用紙の場合とのように、３
種類の用紙の情報をＣＰＵ３１に向けて出力させること
ができる。

【００１９】また、給紙装置からの用紙サイズの情報で
は、画像形成装置の給紙部に用紙を装着した場合に、そ
の用紙収容装置に設けた用紙サイズの検知手段からの情
報や、オペレータが用紙を装着した際に、設定ボタン等
を用いて入力した情報を用いることができる。その他
に、用紙搬送路に配置した用紙センサーからの検知情報
を用いることや、原稿のサイズと縮拡率等の情報により
得られる用紙サイズの情報を用いても良い。いずれの用
紙サイズの情報を用いる場合でも、その画像形成装置で
使用される用紙サイズの情報が、給紙装置３４からの情
報としてＣＰＵ３１に入力され、前記用紙の種類の情報
と組み合わせて、冷却装置に対する冷却の動作を制御す
ることができる。

【００２０】前記制御装置３０においては、一般の定着
装置の場合と同様に、加熱ローラ１０に対して配置する
温度検知用のセンサＳの情報により、加熱源における加
熱作用の制御を行うが、その動作に加えて、冷却装置に
設けたフアンにより、通紙しない部分でのローラの温度
の制御の動作を行うことができるようにされる。本発明
の制御装置に設けたＣＰＵ３１では、用紙の種類に対応
させて、３種類の冷却モードを設定し、用紙サイズに対
応させて４種類の冷却範囲を設定することができる。さ
らに、フアンによる送風量を４段階に制御出来るような
モードを設定し、そのフアンの送風量の調整のために、
駆動モータに対する給電の制御を行い得るようにする。

【００２１】そして、前記ＣＰＵにより判断された情報
にもとづいて、フアン駆動回路３２に向けて制御情報を
出力し、冷却装置２０に設けたフアンの駆動モータに対
する給電の制御を行うことにより、定着ローラに対応す
るフアンの駆動と、送風量の制御の動作とを行い得るよ
うにする。前記制御装置３０を用いて、定着ローラに対
する冷却の作用を行う場合には、図４のタイミングチャ
ートに示されるようにして、フアンに対する駆動を行う
ことができる。

【００２２】前記制御装置では、タイミングチャートに
示されるように、用紙が定着装置にニップされる前にフ
アンを作動させるが、その用紙の検知は、用紙搬送路に
配置した用紙センサーからの情報、または、感光体ドラ
ムに対応させて配置した用紙搬送装置からの情報を用い
ることができる。前記フアンの駆動を開始するタイミン
グは、用紙を給紙装置から送り出した後、２秒後に設定
する場合で示しているが、その時間は用紙搬送路の長さ
や、用紙搬送速度等により任意に調整することができ
る。そして、定着装置を用紙が通過し終えた後で、定着
装置の排出部に設けたセンサが用紙の後端部を検知して
から、一定の時間後にフアンの駆動を停止させるように
する。

【００２３】なお、前述したような冷却装置による冷却
手段を設ける場合に、加圧ローラに対して加熱手段を設
けている装置でも、該加圧ローラに対して冷却手段を配
置することが可能であり、その他に、加熱ローラに対し
て冷却装置を配置することも出来る。さらに、本発明の
定着装置に対する冷却手段は、大型の電子複写機に対し
て設ける場合の他に、比較的小型の複写機やプリンタ等
の画像形成装置にも適用出来るものであり、加熱ローラ
方式の定着装置一般に適用が可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明においては、前述したように、用
紙の種類と、用紙サイズの情報とを用いて、制御装置で
の制御の動作を行うことができ、比較的容易に得られる
情報にもとづいて、定着ローラの温度の制御を行うこと
ができる。したがって、複雑な検知手段や、制御装置を
用いることなしに、定着装置に対する制御機構を簡素化
して構成することができる。また、画像形成装置で使用
される紙質の情報を設定する手段を設けることにより、
定着装置を通る用紙の種類により、定着ローラから奪わ
れる熱量の情報等を知ることができ、加熱ローラに対す
る加熱状態の制御のためのデータを得ることができる。
さらに、用紙サイズの情報を用いることにより、定着ロ
ーラにおけるローラ軸方向の温度分布の状態を推定する
ことができる。そして、前記用紙に関する情報を用い
て、冷却装置による冷却範囲と、冷却強さ等の制御を容
易に行うことができるので、その制御の動作を複雑にす
ることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の定着装置の側面図である。

【図２】 加圧ローラと冷却装置の構成を示す説明図で
ある。

【図３】 本発明の制御装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】 冷却装置による冷却の動作を示すタイミング
チャートである。 【符号の説明 １ 定着装置、 ２ 本体フレーム、 ３ 加圧
フレーム、１０ 加熱ローラ、 １５ 加圧ローラ、
２０ 冷却装置、２１〜２８ フアン、 ２１ａ
〜２８ａ 駆動モータ、３０ 制御装置、 ３１
ＣＰＵ、３２ 駆動回路、３３ コントロールパ
ネル、 ３４ 給紙装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方に加熱手段を設けた一対
   の定着ローラを対向させて配置し、前記定着ローラの間
   にトナー画像を担持する用紙を通して定着し、記録紙を
   作成する装置において、 前記定着ローラのうち、少なくとも一方のローラに対し
   て冷却手段を配置し、前記冷却手段は定着ローラの軸方
   向に多数のフアンを配置して、空気を吹き付ける手段を
   構成し、 画像形成装置には、使用される用紙の巾や、紙質等の情
   報を検知する紙の情報を出力する手段を設け、該用紙の
   情報を出力する手段からの情報に応じて、定着ローラに
   対する冷却手段の動作を制御する機構を設け、 定着する用紙の巾や紙質に対応させて、冷却の範囲と強
   さとを制御可能に構成することを特徴とする加熱ローラ
   定着装置。