JPH10282829A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 転写材上のトナー像を例えば加熱ローラと加
圧ローラ間で加圧加熱する装置において、両ローラが常
時当接状態の場合、加圧ローラを介して放熱されたり、
両ローラの軸受けに常時負荷がかかる不都合を解消する
こと。 【解決手段】 発熱部材２によって加熱される加熱ロー
ラ１に加圧ローラ１０を当接させて定着ニップ部Ｎを形
成し、駆動手段６によって加熱ローラを駆動すると共
に、定着ニップ部に転写材を挿通させて該転写材上のト
ナー像を溶融固着する装置において、レバーの一端に加
圧ローラの軸１０ａを支持し、その他端にソレノイド１
５を連結して接離手段を構成し、該接離手段により、定
着時は加圧ローラ１０を加熱ローラ１に当接させて定着
ニップ部を形成し、定着時以外は加圧ローラを加熱ロー
ラから離間させて定着ニップ部を解除する退避位置に移
動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱部材に接離自
在の加圧部材を当接させて定着ニップ部を形成し、該定
着ニップ部にて転写材を挟持搬送しながら転写材を加熱
定着する定着装置、及び該定着装置を備えた複写機、プ
リンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置における定着装置で
は、一方式として、ヒーター等の発熱部材を中心部に配
した円筒状の加熱ローラ（加熱部材）と、この加熱ロー
ラの表面に圧接させた加圧ローラとによって定着ニップ
部を形成し、表面に未定着のトナー像を担持した転写材
をこの定着ニップ部に挿通する事によって、トナー像を
加熱加圧し、転写材上に溶融固着させる方式がある（ロ
ーラ方式）。

【０００３】また、他の方式として、加熱部材として前
記円筒状の加熱ローラに代えて、加熱フィルムを使用す
るものも知られている（フィルム方式）。これは薄膜耐
熱性の加熱フィルムを無端状に構成し、この加熱フィル
ムの内側に固定した線状の発熱部材によって加熱フィル
ムを加熱し該フィルム表面に加圧ローラ表面を当接さ
せ、加熱フィルムと加圧ローラとの間に定着ニップ部を
形成するものである。この加熱フィルムを使用する場合
も、加熱ローラの場合と同様に、定着ニップ部に、未定
着のトナー像を担持した転写材を通過させて、トナー像
を転写材上に固着する。

【０００４】上述の加熱ローラまたは加熱フィルムに
は、これらの表面温度を検出するサーミスタ等のセンサ
ーが設けられており、これらの表面温度がトナー像の定
着に最適な温度に維持されるように、それぞれの発熱部
材に対する電力供給の制御が行なわれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の画像形成装
置における定着装置が、ローラ方式の場合は、加熱ロー
ラ及び加圧ローラの両ローラ同士が常に当接しているた
め、加熱ローラの熱が加圧ローラに伝達されそこから放
熱し、加熱ローラの温度低下が大きくなる。加熱ローラ
の温度を一定に維持するために、上記のような加圧ロー
ラからの温度低下を補償する余分の供給電力が必要とな
り、供給電力に対する熱効率を引き落とす結果となって
しまう。また加熱ローラを、加圧ローラにより一方向側
から常時加圧する構成とされているため、ローラの保持
機構はその力に耐え得るだけの充分頑強な部材を用いら
れている。また加圧を受ける事による負荷も大きく、そ
の低減のために、ベアリング等を用いている。こうした
種々の手段を用い高寿命化を図るためのコストアップが
必要となる。

【０００６】またフィルム方式においては、加熱体と、
加熱フィルムが常時相対移動して摩擦しているため、長
期間使用するに従ってフィルムが摩耗することになる。
そのためフィルムの厚みを引き上げる事が考えらるが、
そうすると熱伝導率が低下し効率が悪くなる可能性があ
る。また摩擦面にグリースを塗布し摩擦抵抗を低下させ
る手段もとられているが、低温環境下でグリースの影響
による駆動トルクの増加を引き起こしたり、またグリー
ス自体が、その効果を長時間にわたって一定に保つ事が
難しいため、長寿命設計の製品に採用することが困難で
ある。

【０００７】そこで本発明は、加熱部材に加圧部材を定
着に必要な期間のみ当接させ、その期間以外は両者を強
制的に離間させることにより、加熱ローラの温度低下や
加熱フィルムの摩耗の問題等を解決するようにした定着
装置及び該定着装置を搭載した画像形成装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本出願に係る第１の発明の定着装置は、発熱部材に
よって加熱される加熱部材に加圧部材を当接させて定着
ニップ部を形成し、駆動手段によって前記加熱部材を駆
動すると共に、前記定着ニップ部に転写材を挿通させて
該転写材上のトナー像を溶融固着する定着装置におい
て、前記加圧部材と前記加熱部材を互いに当接させて前
記定着ニップ部を形成する当接位置と、前記加圧部材と
前記加熱部材を互いに離間させて前記定着ニップ部を解
除する退避位置とに、前記加圧部材と前記加熱部材のい
ずれか一方を移動させる接離手段を有することを特徴と
する。

【０００９】本出願に係る第２の発明は、前記加熱部材
が円筒状の加熱ローラであり該加熱ローラの内側に発熱
部材が配設されていることを特徴とする。

【００１０】本出願に係る第３の発明は、前記加熱部材
は、無端状に形成された薄膜耐熱性の加熱フィルムであ
り、前記加圧部材の対応位置に配設された幅方向の発熱
部材に移動自在に摺接されていることを特徴とする。

【００１１】本出願に係る第４の発明は、前記接離手段
は、前記加圧部材及び前記加熱部材のいずれか一方の回
動軸を一端に支持する回動レバーと、該回動レバーの他
端に連結され該回動レバーを作動するソレノイドを有す
ることを特徴とする。

【００１２】本出願に係る第５の発明の画像形成装置
は、上記いずれかの定着装置と、該定着装置へ転写材を
転写材供給部から搬送するための搬送路と、該搬送路途
中において転写材上に画像を形成する画像形成部を有す
る画像形成装置において、該搬送路に配設された少なく
とも１つの転写材検知手段と、該転写材検知手段による
転写の検知信号に基づき、前記接離手段を前記加圧部材
と加熱部材を当接するように作動させ、所定時間後に前
記接離手段を前記加圧部材と加熱部材を離間するように
作動させる制御手段とを有することを特徴とする。

【００１３】本出願に係る第６の発明の画像形成装置
は、上記いずれかの定着装置と、該定着装置へ転写材を
転写材供給部から搬送するための搬送路と、該搬送路途
中において転写材上に画像を形成する画像形成部を有す
る画像形成装置において、該画像形成部の画像形成のた
めの原稿を照明する照明手段と、該照明手段を駆動する
駆動手段と、該駆動手段の駆動を検知する駆動検知手段
と、該駆動検知手段の検知信号に基づき、前記接離手段
を前記加圧部材と加熱部材を当接するように作動させ、
所定時間後に前記接離手段を前記加圧部材と加熱部材を
離間するように作動させる制御手段とを有することを特
徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】

［第１の実施形態］以下に図面を参照して本発明の１実
施形態を説明する。図１は、本発明に係る定着装置を備
えた画像形成装置の一実施形態を示す断面構成図であ
る。

【００１５】図１に於いて、１０００は画像形成装置と
しての複写装置本体、１００は原稿を照明位置に搬送す
る自動原稿搬送装置、２００は原稿載置台としての原稿
台ガラスである。また、４００は画像読取り手段として
の光学系であり、原稿照明ランプ（露光ランプ）３００
と、走査ミラー５００とレンズ６００を有する。この光
学系４００は、図示しないモータによって駆動されてい
る。そして、モータにより走査しつつ照明ランプ３００
で原稿を照明し、原稿からの反射光は走査ミラー５００
とレンズ６００等を介して画像処理部７００に送られ、
そこで電気信号に変換される。画像処理部７００からレ
ーザユニット８００に信号が送られ、露光手段としての
レーザユニットからは前記信号により変調されたレーザ
光が放射され、該レーザ光はポリゴンミラー８２０、反
射ミラー８３０等を介して電子写真感光体である感光体
ドラム２５０を露光する。

【００１６】上記感光体ドラム２５０の周囲には、１次
帯電器１２０と、現像器１３０と、転写帯電器１６０
と、分離帯電器２２０とが配設されており、これらと感
光体ドラム２５０等により画像記録手段が構成されてい
る。

【００１７】感光体ドラム２５０は図示しないメインモ
ータにより図１中に示す矢印の方向に回転するもので、
１次帯電器１２０によりコロナ帯電されており、前記露
光により静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像
器１３０により現像されてトナー像として可視化され
る。

【００１８】一方、装置本体１０００の底部には、転写
材としてのシート材３３０を積載収納するカセット１５
０が配設されており、ピックアップローラ３４０により
１枚ずつ分離されて給紙されたシート材３３０は、ロー
ラ１１０、２１０等を具備する搬送路１９０を通して、
上記感光体ドラム２５０の方へ送られ、一旦停止中のレ
ジストローラ１７０に突き当てられて斜行取りがなされ
る。

【００１９】転写帯電器１６０の手前まで搬送されたシ
ート材３３０は、その先端とトナー像の先端とが一致す
るように、光学系４００の動作タイミングを検知する画
先センサー３５０の検知信号を用いタイミングがとられ
た後、シート材は感光体ドラム２５０に給送され、転写
帯電器１６０により感光体ドラムからトナー像が転写さ
れる。この転写後、転写材は分離帯電器２２０により感
光体ドラム２５０から分離され、搬送ベルト２３０によ
り定着装置に導かれて、加圧ローラ１０、加熱ローラ１
１の両ローラによりトナー像は転写材に加熱定着され
る。この後排出ローラ１８０により、シート材は本体１
０００の外に排出され図示しない排紙トレイに積載され
る。

【００２０】図２は本発明に係る実施形態１の定着装置
の構成を示す斜視図である。

【００２１】定着装置は加熱部材としての加熱ローラ１
を備えている。加熱ローラ１は、支軸１ａを介して装置
本体の軸受け（不図示）によって回転自在に支持されて
いる。

【００２２】加熱ローラ１の中心には、その長手方向
に、ヒーター等の発熱部材２が配置されており、この発
熱部材２は、リード線３を介して電源（不図示）に接続
されている。加熱ローラ１の表面温度は、温度センサー
５によって検出され、この検出結果に基づいて、上述の
電源をＯＮ／ＯＦＦを切替、発熱部材２に対する電力の
供給を行なったり、停止したりし、これにより加熱ロー
ラ１の表面温度を、定着に好適な温度（例えば１９０
℃）に制御している。

【００２３】加熱ローラ１には、駆動手段が連結されて
いる。駆動手段は、駆動源となるモーター６、モーター
６の出力軸に固定されたギヤ７ａ、このギヤ７ａに噛み
合いするギヤ７ｂ、ギヤ７ｂと同心の回転軸７ｃ、回転
軸７ｃと支軸１ａに巻回されたベルトを備えており、こ
れらの部材を介して加熱ローラ１を矢印Ｒ１方向に回転
駆動する。なおモーター６から加熱ローラに動力を伝達
する手段はこれに限らず、タイミングベルト、ギア列等
の公知の伝達手段を使用することができる。

【００２４】加熱ローラ１には、加圧部材としての加圧
ローラ１０が例えば下方から当接される。加圧ローラ１
０は、その回転中心を通る軸１０ａ、芯金１０ｂ、その
周囲を被覆する弾性体１０ｃを有する。その表面に剥離
層が設けられるが図示は省略する。加圧ローラ１０は、
軸１０ａの両端部を支持する接離手段１１（但し、図１
においては一方の接離手段１１のみ図示）によって、回
転自在に支持されている。

【００２５】各接離手段１１は、ほぼ上下方向に揺動自
在なアーム１２を備えている。アーム１２は、その中央
部１２ａを支持部材１３によって下方から支持されその
先端部及び基端部が、ほぼ上下方向に揺動するように構
成されている。アーム１２の先端部には、加圧ローラ１
０の軸１０ａを回転自在に支持する軸受部１２ｂが形成
され、また軸受部１２ｂと中央部１２ａとの中央近傍に
は、支持部材１３との間にバネ部材１６が介装されてい
る。このバネ部材１６によってアーム１２の先端側の軸
受部１２ｂは、下方に付勢されている。

【００２６】更にアーム１２の基端部１２ｃには、ソレ
ノイド１５のプランジャ１５ａが連結されている。ソレ
ノイド１５は本体１５ｂに対してプランジャ１５ａがほ
ぼ上下方向に出入りするように構成されている。

【００２７】プランジャ１５ａは、ソレノイド１５に対
する通電があるＯＮ状態で短縮又は後退される一方、通
電のないＯＦＦ状態では、自重及びバネ部材１６によっ
て伸長又は突出するように構成されている。従ってプラ
ンジャ１５ａはＯＮ時に下降し、ＯＦＦ時に上昇し、軸
受部１２ｂは、これとは反対にソレノイドのＯＮ，ＯＦ
Ｆにそれぞれ対応して、上昇し、また下降する。

【００２８】ソレノイド１５のＯＮによって、アーム１
２の軸受部１２ｂが上昇すると、軸１０ａを介して加圧
ローラ１０が上昇して加熱ローラ１に下方から当接す
る。この当接によって、加圧ローラ１０と加熱ローラ１
の間には、これらローラの全長にわたってほぼ一定幅の
定着ニップ部Ｎが形成される。

【００２９】この時の当接圧は、上述のバネ部材１６の
バネ定数及びソレノイド１５の吸引力によって決定され
る。また、前記定着ニップ部Ｎを形成するときの加圧ロ
ーラ１０の位置が当接位置である。

【００３０】一方ソレノイド１５のＯＦＦによって、ア
ーム１２の軸受け部１２ｂが下降すると、軸１０ａを介
して加圧ローラ１０は下降して加熱ローラ１から離間
し、退避位置に配置される。この時定着ニップ部Ｎは解
除され、加熱ローラ１表面と加圧ローラ１０の表面との
間には、適度な間隙が形成されるようになっている。

【００３１】図３は本発明に係る実施形態１の定着装置
の変形例で発熱体と、加熱フィルムを用いたフィルム式
定着装置の構成を示す斜視図である。本例において、転
写材の幅方向に延びる線状の発熱部材２Ａが配設され、
ローラ２５、２６及び発熱部材２Ａに無端状の加熱フィ
ルム１Ａが移動自在に巻回され、加熱フィルムと加圧ロ
ーラ１０との間にニップＮが形成される。発熱部材２Ａ
の温度検知手段等は図示を省略する。本例に係る動作手
段においては前記回転ローラ方式と同じである。

【００３２】図４を用いて本実施形態のフローチャート
について説明する。

【００３３】２０００において画像形成動作の命令信号
が入力されコピー動作を開始すると、シート材の搬送が
行なわれ２０１０にてセンサー１４０に到達する。セン
サー１４０による検知信号は制御手段（図示せず）に送
信され、該信号に基づき制御手段は、２０１１でソレノ
イド１５をＯＮする。これにより加圧ローラ１０は加熱
ローラ１又は加熱フィルムに当接され定着可能状態とな
る。

【００３４】シート材が通過し２０１２にてセンサー１
４０がＯＦＦすると、２０１３にてタイマーをスタート
させ、２０１４にて、予めセンサー１４０と定着器１１
との間の搬送距離と搬送速度とから導き出されるシート
材の定着器通過完了時間ａ秒が経過するまでソレノイド
はＯＮ状態を保持する。その間に２０１５にてセンサー
１４０がＯＮしなければａ秒経過後にソレノイド１５を
ＯＦＦし加圧を解除して、コピーを完了する。なお、セ
ンサー１４０は図示例のようにレジストローラ直前に配
置する以外に、搬送路１９０や搬送ベルト２３０中の適
当な位置に配設したり、複数個配設したりしてもよい。

【００３５】［第２の実施形態］図５は、第２の実施形
態を示したもので定着装置自体の構成は第１の実施形態
における図２、３と同じである。

【００３６】図５にて、２０００において画像形成動作
の命令信号が入力されコピー動作を開始すると、シート
材の搬送が行なわれセンサー１４０まで搬送し、自動原
稿搬送装置１００に原稿が積載されていれば、原稿を照
射位置に搬送し、その他レンズ６００の移動等、２１１
０にて全てのコピー条件が揃ったところで、特に図示し
ないが２１１１で光学系４の駆動系に駆動ＯＮ信号が送
られ、駆動を始め、駆動系から駆動検知信号が出力され
ると、２１１２でこの信号を受けてソレノイド１５をＯ
Ｎする。これにより定着可能状態となる。

【００３７】２１１３でタイマーをスタートさせ、タイ
マーカウントと駆動検知信号監視を行い、駆動検知出力
がＯＦＦしたらソレノイド１５は、予め設定された所定
時間ａを経過後、その間に再度駆動信号ＯＮ出力がなけ
ればＯＦＦし、加圧を解除して、コピーを完了する。該
所定時間ａは、光学系の駆動が開始されてからシート材
が定着装置を通過完了時間を計測した実測値に基づいて
定められる。また所定時間ａの計測開始信号は、上記光
学系の駆動信号以外に、光学系の照明ランプの点灯信号
や感光体ドラムの露光手段の作動開始信号等を利用して
もよい。

【００３８】前記実施形態１、２における加熱ローラと
加圧ローラ間の圧力解除は加熱ローラ側にソレノイドを
接続して行なってもよい。また、該圧力解除はレバー１
２、ソレノイド１５等による手段以外に、カム機構やス
クリュー機構等を用いることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、加圧部材と加熱部材を互いに当接させて定着ニップ
部を形成する当接位置と、加圧部材と加熱部材を互いに
離間させて定着ニップ部を解除する退避位置とに、加圧
部材と加熱部材のいずれか一方を移動させる接離手段を
有し、該接離手段を、転写材の搬送路に配設した転写材
検知手段や、原稿の照明手段の駆動手段の駆動を検知す
る駆動検知手段による検知信号に基づき制御手段により
制御しするようにしたので、定着装置に転写材を通紙し
ていない状況（非通紙時）には、接離手段によって、加
熱部材と加圧部材とを機械的に離間させることにより、
両者間の定着ニップ部が瞬時に解除され、これによっ
て、ローラ系においては、加圧部材による加熱部材の不
要な放熱を防ぎ熱効率を引き上げ省電力化が可能とな
る。また定着装置の通紙時以外の負荷を低減できるた
め、加熱部材や加圧部材をローラとした場合の軸受け
等、負荷を受ける箇所の長寿命化が図れ、コストダウン
が可能となる。

【００４０】また、フィルム系においても、非通紙時に
は加圧を解除する事で、発熱体と、加熱フィルムの常時
摩擦を回避し、総摩擦時間を大幅に低減することで、摩
擦部に使用される各構成部品の長寿命化を可能とするも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態による画像形成装置を示す
図。

【図２】本発明の１実施形態による画像形成装置の加熱
定着部を示す図。

【図３】本発明の１実施形態による画像形成装置の加熱
定着部の変形例を示す図。

【図４】本発明の１実施形態における画像形成装置の動
作のフローチャート。

【図５】本発明の他の実施形態における画像形成装置の
動作のフローチャート。

【符号の説明】

１…加熱ローラ １Ａ…薄膜フィルム ２…発熱体 ２Ａ…発熱体 ５…温度センサー ６…モータ １０…加圧ローラ １５…ソレノイド １０００…複写機本体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱部材によって加熱される加熱部材に
   加圧部材を当接させて定着ニップ部を形成し、駆動手段
   によって前記加熱部材を駆動すると共に、前記定着ニッ
   プ部に転写材を挿通させて該転写材上のトナー像を溶融
   固着する定着装置において、 前記加圧部材と前記加熱部材を互いに当接させて前記定
   着ニップ部を形成する当接位置と、前記加圧部材と前記
   加熱部材を互いに離間させて前記定着ニップ部を解除す
   る退避位置とに、前記加圧部材と前記加熱部材のいずれ
   か一方を移動させる接離手段を有することを特徴とする
   定着装置。
2. 【請求項２】 前記加熱部材が円筒状の加熱ローラであ
   り該加熱ローラの内側に発熱部材が配設されていること
   を特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 【請求項３】 前記加熱部材は、無端状に形成された薄
   膜耐熱性の加熱フィルムであり、前記加圧部材の対応位
   置に配設された幅方向の発熱部材に移動自在に摺接され
   ていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記接離手段は、前記加圧部材及び前記
   加熱部材のいずれか一方の回動軸を一端に支持する回動
   レバーと、該回動レバーの他端に連結され該回動レバー
   を作動するソレノイドを有することを特徴とする請求項
   １乃至３のいずれかに記載の定着装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の定着
   装置と、該定着装置へ転写材を転写材供給部から搬送す
   るための搬送路と、該搬送路途中において転写材上に画
   像を形成する画像形成部を有する画像形成装置におい
   て、 該搬送路に配設された少なくとも１つの転写材検知手段
   と、該転写材検知手段による転写材の検知信号に基づ
   き、前記接離手段を前記加圧部材と加熱部材を当接する
   ように作動させ、所定時間後に前記接離手段を前記加圧
   部材と加熱部材を離間するように作動させる制御手段と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれかに記載の定着
   装置と、該定着装置へ転写材を転写材供給部から搬送す
   るための搬送路と、該搬送路途中において転写材上に画
   像を形成する画像形成部を有する画像形成装置におい
   て、 該画像形成部の画像形成のための原稿を照明する照明手
   段と、該照明手段を駆動する駆動手段と、該駆動手段の
   駆動を検知する駆動検知手段と、該駆動検知手段の検知
   信号に基づき、前記接離手段を前記加圧部材と加熱部材
   を当接するように作動させ、所定時間後に前記接離手段
   を前記加圧部材と加熱部材を離間するように作動させる
   制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。