JPH1074017A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットを低下させることなく、加熱媒
体の長手方向の温度ムラを抑制し、通紙モードに拘らず
安定した通紙動作および定着性能を確保し得る定着装置
を提供する。 【解決手段】 定着装置は、定着ローラ１の最小通紙幅
の外側且つ最大通紙幅の内側領域、すなわちいわゆる非
通紙領域における温度を検出する温度センサ６ｂと、該
温度センサ６ｂにより検出される温度に基づいて前記領
域に対する所定の冷却動作を行う冷却ファン１４とを備
える。冷却ファン１４は、温度センサ６ｂにより検出さ
れる温度が第１の所定温度以上となった場合に動作さ
れ、また、空冷ファン１４による冷却動作を施しても、
温度センサ６ｂにより検出される温度が第２の所定温度
Ｔ2 以上となった場合には、制御部１５は、加熱のため
のコイルへの通電および記録材Ｓの搬送を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式の複写
機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはそれらの複合機
の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の複写機などには、搬送され
る記録媒体である記録材上に転写されたトナー像（未定
着画像）のトナー（現像剤）を、熱によって融解して当
該記録材上に融着させる定着装置が設けられている。

【０００３】この定着装置においては、高速昇温のた
め、加熱媒体である定着ローラ等を薄肉化して低熱容量
化を図り加熱制御する技術がいくつか提案されている。
このような技術としては、例えば誘導加熱方式の定着装
置などが知られており、この誘導加熱定着装置は、誘導
コイルに高周波電流を流して生じた高周波磁界により、
加熱媒体である金属体に誘導渦電流を誘起させ、金属体
自体の表皮抵抗によって金属体そのものをジュール発熱
させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低熱容
量の加熱媒体によれば予熱時間の短縮を図って一層のク
イックプリントが実現可能である反面、加熱媒体を薄肉
化して低熱容量化するのに伴い、加熱媒体の長手方向、
すなわち通紙と直交する方向への熱移動が悪くなる傾向
がある。

【０００５】このため、複写機などで頻繁に発生する最
大通紙幅よりも小形サイズの記録材を連続で通紙するモ
ードの場合などでは、非通紙領域における加熱媒体の温
度が温調温度よりも上昇し、通紙領域における温度と、
非通紙領域における温度との温度差が極めて大きくなっ
てしまうという問題があった。

【０００６】したがって、このような加熱媒体の長手方
向の温度ムラのために、樹脂材料からなる周辺部材の耐
熱寿命が低下したり、熱的損傷を被ったりする虞れがあ
った。これに対し、通紙させる時間間隔を広げる方法も
考えられるが、単位時間当たりのプリント枚数（以下、
スループットという）を低下させることに繋がり好まし
くない。さらには、大形サイズの記録材を前記モードの
直後に通紙したときに、部分的な温度ムラによる紙シ
ワ、スキュー等や、定着ムラが生じるという問題もあ
る。

【０００７】本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決
するためになされたものであり、スループットを低下さ
せることなく、加熱媒体の長手方向の温度ムラを抑制
し、通紙モードに拘らず安定した通紙動作および定着性
能を確保し得る定着装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する請求
項１に記載の発明は、現像剤を加熱溶融するための加熱
回転体と、該加熱回転体に対向して加圧される加圧回転
体とを有し、これらの圧接部に記録材を挟持搬送させる
ことにより現像剤を前記記録材に定着させる定着装置に
おいて、前記回転体のうちの少なくとも一方の回転体の
最小通紙幅の外側且つ最大通紙幅の内側領域における温
度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段により検
出される温度に基づいて前記領域に対する所定の冷却動
作を行う冷却手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】この定着装置では、最大通紙幅よりも小形
サイズの記録材を連続で通紙するような場合には、温度
検出手段により検出されるいわゆる非通紙領域における
回転体の温度が、通紙領域における回転体の温度よりも
上昇し、通紙領域における温度と非通紙領域における温
度との温度差が生じることとなるが、温度検出手段によ
り検出される温度に基づいて、冷却手段により非通紙領
域に対する冷却動作が行われる。これにより、スループ
ットを低下させることなく効率良く非通紙領域の温度上
昇が低減され、加熱回転体の長手方向の温度ムラが小さ
くなって均熱化される。

【００１０】また請求項２に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記冷却手段は、前記温度
検出手段により検出される温度が第１の所定温度以上と
なった場合に動作されることを特徴とする。この定着装
置では、温度上昇の所定の許容範囲までは冷却手段を動
作させないこととして無駄な放熱が抑えられる。

【００１１】また請求項３に記載の発明は、上記請求項
１記載の定着装置において、前記冷却手段は、前記領域
に対し冷却風を当てる空冷ファンであることを特徴とす
る。この定着装置では、空冷ファンにより非通紙領域に
対して冷却風を送ることにより冷却動作が行われる。

【００１２】また請求項４に記載の発明は、上記請求項
１から３のいずれか１項に記載の定着装置において、前
記冷却手段による冷却動作を施しても前記温度検出手段
により検出される温度が第２の所定温度以上となった場
合に、加熱のための通電および記録材の搬送を停止する
ことを特徴とする。この定着装置では、加熱回転体の加
熱自体が停止された後は、自然放冷や熱移動により非通
紙領域の温度上昇が抑制される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係る定
着装置を概略で示す縦断面図、図２は同定着装置の平面
図と共に示す概略ブロック構成図である。

【００１４】図１に示す定着装置は、搬送される記録材
Ｓ上に形成された未定着画像の現像剤を熱によって融解
して当該記録媒体上に融着させる誘導加熱方式のもので
あり、高周波磁界を生じるコイル・アセンブリ３と、コ
イル・アセンブリ３によって加熱され矢印ａ方向に回転
駆動可能に設けられる定着ローラ１（加熱回転体に相当
する）と、当該定着ローラ１に圧接するように設けられ
定着ローラ１の回転に伴って従動回転する加圧ローラ２
（加熱回転体に相当する）とを有する。

【００１５】加熱源は、耐熱性のボビン８に巻いた耐熱
性の銅線コイル９と、フェライト等からなるコア１０と
で構成され、これら全体をコイル・アセンブリ３と称す
る。ボビン８は断面が矩形型の凹状を呈しており、コイ
ル９はボビン８内に収まるよう整列して積層して巻かれ
ている。このコイル・アセンブリ３はホルダ１１に支持
され、ホルダ１１は図示しない本体フレームに固定され
る。ホルダ１１は、例えばポリフェニリンサルファイド
（ＰＰＳ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）などの耐熱絶縁性
の材料で形成される。これらのコイル・アセンブリ３お
よびホルダ１１は、全体としてホルダユニットを構成す
る。

【００１６】定着ローラ１は、導電体の中空パイプであ
り、その内部に、当該定着ローラ１に誘導電流（渦電
流）を発生させるための前記コイル・アセンブリ３を含
むホルダユニットが、ローラ内面との間に所定寸法の隙
間を隔てて配設されている。定着ローラ１の素材として
は金属材料が使用され、一般には、例えば鉄やステンレ
スなどの磁性金属が用いられる。また、加圧ローラ２の
軸芯４の周囲には、表面離型性耐熱ゴム層であるシリコ
ンゴム層５が形成されている。

【００１７】定着ローラ１の外面は、ポリ４フッ化エチ
レン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂により耐熱性の離型
層が形成されていて、記録材Ｓとの分離性を向上させて
いる。また、定着ローラ１は、その両端近傍が軸受部１
２（図２参照）により本体フレーム１３に回転自在に取
り付けられており、その片端に駆動ギアが固定されて、
この駆動ギアに接続されたモータなどの駆動源によって
回転駆動されるようになっている（いずれも図示せ
ず）。

【００１８】図中矢印ｂ方向から搬送されてきた未定着
のトナー像が転写されている記録材Ｓは、加熱された定
着ローラ１とこれに圧接される加圧ローラ２との間のニ
ップ部ｎを通過することによって熱および圧力が加えら
れ、当該シート上にトナー像が定着された後、分離爪７
とローラの曲率によって定着ローラ１から分離され、図
示されていない排紙トレイに向けて排出される。

【００１９】本実施形態では、定着ローラ１の略上方に
当該定着ローラ１の温度を検出する温度センサ６ａ，６
ｂが設けられており、これらの温度センサ６ａ，６ｂ
は、例えば定着ローラ１を隔ててコイル９に向かい合う
ように、定着ローラ１の表面に接触している。これら温
度センサ６ａ，６ｂは、例えばサーミスタより構成され
るが、これに限定されるものではない。

【００２０】図２に示すように、温度センサ６ａは、す
べてのサイズの記録材Ｓが通紙される領域（以下、通紙
領域という）内における定着ローラ１の温度を検出する
ように配置されており、この温度センサ６ａにより温度
検出しつつ定着ローラ１の温度が定着に最適な温度とな
るようにコイル９への通電が制御される。

【００２１】一方、温度センサ６ｂ（本発明の温度検出
手段に相当する）は、最小通紙幅Ｌmin の外側且つ最大
通紙幅Ｌmax の内側領域（以下、非通紙領域という）に
おける定着ローラ１の温度を検出するように配置されて
いる。なお、図２では、非通紙領域が定着ローラ１の一
端側に位置する構成となっているが、記録材Ｓが定着ロ
ーラ１の中央部を通過して非通紙領域が定着ローラ１の
両側に位置する構成としてもよい。

【００２２】また、冷却手段としての空冷ファン１４が
定着ローラ１の非通紙領域に対向する位置に配設され
る。この空冷ファン１４は、非通紙領域に対し冷却風を
当てることにより当該領域に対する冷却動作を行う構成
とされており、他の冷却方式に比べ、低コストで簡単に
構成できる利点がある。なお、図中符号「１７」は空冷
ファン１４による冷却風が通紙領域に当たらないように
するための遮蔽板であり、折角昇温させた定着ローラ１
の通紙領域が冷却されることのないように保護してい
る。

【００２３】制御部１５には、温度センサ６ａ，６ｂに
よる温度検出情報が入力されるようになっており、さら
に空冷ファン１４がスイッチング部１６を介して接続さ
れる。この制御部１５は、温度センサ６ｂにより検出さ
れる温度に基づいて、空冷ファン１４による前記非通紙
領域に対する冷却動作の制御を行う。

【００２４】具体的には、温度センサ６ｂにより検出さ
れる温度が所定温度Ｔ1 以上となった場合に、空冷ファ
ン１４をオンさせるようになっている。このようにすれ
ば、温度上昇の所定の許容範囲までは空冷ファン１４が
オンされず、無駄な放熱を低減し、折角加熱して得たエ
ネルギーの損失を少なくすることができる。

【００２５】なお、空冷ファン１４による冷却動作は、
上記のような制御に限られるものではなく、例えば温度
センサ６ｂにより検出される温度に伴って空冷ファン１
４の風量を増加させたり、空冷ファン１４を複数設け温
度センサ６ｂにより検出される温度に伴ってオンさせる
空冷ファン１４を増加させたりする制御を行うことも可
能である。また、温度センサ６ｂは、非通紙領域におけ
る加圧ローラ２の温度を検出するように配置することも
可能であり、この場合には非通紙領域における定着ロー
ラ１の温度との関係を把握しておくとよい。このように
すれば温度センサ６ｂにより検出される温度を比較的低
いものとすることができ、配置すべき温度センサの種類
の選択範囲が広がる。

【００２６】また、上記のような空冷ファン１４による
冷却動作を施したとしても、温度センサ６ｂにより検出
される温度がさらに上昇して第２の所定温度Ｔ2 以上と
なった場合には、加熱のためのコイル９への通電および
記録材Ｓの搬送を停止させる構成とされている。なお、
この場合に、空冷ファン１４による冷却動作を併せて行
う構成としてもよい。また、上記所定温度Ｔ1 ，Ｔ2
は、定着装置の構成部品や周辺部品の耐熱温度などに応
じて適宜設定することが可能である。

【００２７】次に、作用を説明する。

【００２８】コイル９に高周波電流を通電すると、定着
ローラ１は磁性金属からなるので高周波誘導電流が誘起
されて発熱する。しかも誘導加熱方式は発熱効率が高
く、定着ローラ１を薄肉に形成して低熱容量化をも図っ
ているので、定着ローラ１は高速で昇温する。未定着の
トナー像が転写されている記録材Ｓは、定着ローラ１と
加圧ローラ２との間のニップ部ｎに向けて送り込まれ、
加熱された定着ローラ１の熱と加圧ローラ２から作用す
る圧力とが加えられながらニップ部ｎを搬送されること
により、トナーが記録材Ｓ上に定着される。

【００２９】ここで、最大通紙幅よりも小形サイズの記
録材Ｓを連続で通紙するような場合には、温度センサ６
ｂにより検出される非通紙領域における定着ローラ１の
温度が、温度センサ６ａにより検出される通紙領域にお
ける定着ローラ１の温調温度よりも上昇し、通紙領域に
おける温度と非通紙領域における温度との温度差が生じ
ることとなるが、非通紙領域における定着ローラ１の温
度が第１の所定温度Ｔ1 以上となった場合には、制御部
１５は、スイッチング部１６を介して空冷ファン１４を
オンさせ、非通紙領域に対する冷却動作を行う。

【００３０】このように本実施形態によれば、スループ
ットを低下させることなく効率良く非通紙領域の温度上
昇を低減させることができ、したがって、樹脂材料から
なる分離爪７などの周辺部材の耐熱寿命が低下したり熱
的損傷を被ったりすることを防止することができる。さ
らには、小形サイズの記録材を連続で通紙した直後に大
形サイズの記録材Ｓを通紙したときでも、定着ローラ１
の長手方向の温度ムラが小さいため、紙シワ、スキュー
等の通紙異常や定着ムラを防止することが可能となる。

【００３１】また、空冷ファン１４による冷却動作を施
しても、温度センサ６ｂにより検出される非通紙領域に
おける定着ローラ１の温度が第２の所定温度Ｔ2 以上と
なった場合には、制御部１５は、加熱のためのコイル９
への通電および記録材Ｓの搬送を停止させる。これによ
り定着ローラ１の加熱自体が停止され待機状態となるの
で、定着ローラ１の非通紙領域の温度上昇が抑制され
る。すなわち、定着ローラ１の温度が上昇し続けること
はなく、自然放冷や熱移動により確実に冷却されて均熱
化されることになる。

【００３２】なお、以上説明した実施形態は、本発明を
限定するために記載されたものではなく、種々変更が可
能である。例えば上述した実施形態では、冷却手段とし
て空冷ファン１４を利用した場合を説明したが、本発明
はこれに限られることなく、定着ローラ１の非通紙領域
に対向して、良熱伝導性の特性を有する材質からなる熱
拡散手段を接離可能に設けるように構成することも可能
である。このようにすれば、温度センサ６ｂにより検出
される温度に基づき、必要に応じて非通紙領域の熱が熱
拡散手段に速やかに吸収拡散され、定着ローラ１の非通
紙領域の温度上昇を低減させることが可能となる。この
熱拡散手段は、誘導加熱方式の定着装置の場合には、良
熱伝導性のほか、非磁性の特性をも有することが望まし
く、具体的には、アルミニウム、銀、銅あるいはこれら
の合金、さらには熱伝導性を良好にしたセラミックなど
から形成するとよい。

【００３３】また、上述した実施形態では、加熱回転体
として、導電体の中空パイプからなる定着ローラ１を使
用したが、この定着ローラ１の代わりに、可撓性を有す
る薄肉の中空金属導体からなる金属スリーブやベルトを
使用するものにも適用可能である。さらには、上述した
実施形態では、加熱源としてコイル９を用いた誘導加熱
方式の定着装置の場合を示したが、加熱方式は誘導加熱
に必ずしも限られるものではなく、加熱源として電気ヒ
ータやハロゲンランプを用いた加熱方式のものにも適用
することができる。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の定着装置によれば、ス
ループットを低下させることなく効率良く非通紙領域の
温度上昇を低減させることができ、したがって、樹脂材
料からなる周辺部材の耐熱寿命が低下したり熱的損傷を
被ったりすることを防止することができる。また、小形
サイズの記録材を連続で通紙した直後に大形サイズの記
録材を通紙したときでも、加熱回転体の長手方向の温度
ムラが小さいため、紙シワ、スキュー等の通紙異常や定
着ムラを防止することが可能となる。

【００３５】請求項２に記載の定着装置によれば、温度
上昇の所定の許容範囲までは冷却手段が動作されず、無
駄な放熱を低減し、折角加熱して得たエネルギーの損失
を少なくすることができる。

【００３６】請求項３に記載の定着装置によれば、他の
冷却方式に比べ、低コストで簡単に冷却手段を構成する
ことができる。

【００３７】請求項４に記載の定着装置によれば、加熱
回転体の非通紙領域の温度が上昇し続けることなく、自
然放冷や熱移動により確実に冷却され均熱化されること
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る定着装置を概略で
示す縦断面図である。

【図２】 同定着装置の平面図と共に示す概略ブロック
構成図である。

【符号の説明】

１…定着ローラ（加熱回転体）、 ２…加圧ローラ（加圧回転体）、 ３…コイル・アセンブリ、 ６ａ…温度センサ、 ６ｂ…温度センサ（温度検出手段）、 ９…コイル、 １４…空冷ファン（冷却手段）、 ｎ…ニップ部（圧接部）、 Ｓ…記録材、 Ｔ1 …第１の所定温度、 Ｔ2 …第２の所定温度。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を加熱溶融するための加熱回転体
   と、該加熱回転体に対向して加圧される加圧回転体とを
   有し、これらの圧接部に記録材を挟持搬送させることに
   より現像剤を前記記録材に定着させる定着装置におい
   て、 前記回転体のうちの少なくとも一方の回転体の最小通紙
   幅の外側且つ最大通紙幅の内側領域における温度を検出
   する温度検出手段と、 該温度検出手段により検出される温度に基づいて前記領
   域に対する所定の冷却動作を行う冷却手段とを備えたこ
   とを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記冷却手段は、前記温度検出手段によ
   り検出される温度が第１の所定温度以上となった場合に
   動作され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】 前記冷却手段は、前記領域に対し冷却風
   を当てる空冷ファンであ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】 前記冷却手段による冷却動作を施しても
   前記温度検出手段により検出される温度が第２の所定温
   度以上となった場合に、加熱のための通電および記録材
   の搬送を停止することを特徴とする請求項１から３のい
   ずれか１項に記載の定着装置。