JPH1115310A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い機械精度を必要することなく長尺コピー
が可能であり、熱効率が高く、消費電力が小さく、突入
電流が小さい定着装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 転写材通路（８）を挟んで転写材のトナ
ー担持体面側および背面側に、向かい合う開口を有する
第１のカバー（４）および第２のカバー（５）を設け
る。第１のカバー（４）内に、互いに離間した複数の面
状ヒータ（６）と送風手段（７）とを設け、これらヒー
タは通過する転写材の面に対して交差する方向に加熱面
を有するように配置されており、これら面状ヒータの面
に沿って流れるように送風し、それにより生じる熱風を
第１のカバー（４）内で環流させる。この熱風を外部に
漏洩させるのを防止するために出口（１３）近傍に排出
ローラ対（１６）と、入口（２０）を開閉するシャッタ
ー（３３）とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー等に使用される定着装置に関し、特には熱風により転
写材面上に担持した未定着の粉体トナーを融解させて定
着し、且つ定着装置内の熱風を外部に漏洩するのを防止
することが可能な定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転写材上に形成した未定着の粉体
トナー画像を加熱定着させるための手段として、ヒータ
からの輻射熱を利用したオーブン式定着装置、加熱ロー
ラと加圧ローラとの間に転写材を通過させて熱および圧
力で定着するロールヒータ式定着装置が実用化されてい
る。

【０００３】特に、ロールヒータ式定着装置は比較的安
価で小型複写機等を中心に好んで用いられ、またオーブ
ン式定着装置は大判型複写機等において必要に応じて使
用されている。これらはそれぞれの方式に従って特有の
メリットを有しているが、以下に述べるように未だ解決
しなければならない幾つかの問題点（特にそれらを大判
転写材を用いる複写機等に用いる場合）を残している。
一方、一つの提案として、粉体トナー画像を担持した転
写材に対して熱風を吹き付けてトナー像を定着する熱風
式定着装置が知られているが、かかる方式は未だに十分
に満足する形では実用化されていない。

【０００４】一般に熱風式定着装置は、通過する転写材
を外部に排出する装置を設ける必要がある。このような
装置の一例として図５に示すような排出ローラ対１６が
用いられる。排出ローラ対１６は、駆動ローラ２５と従
動ローラ２６とから構成されており、転写材を挟持して
送り出すだけのものであるため、転写材との接触面積が
なるべく小さくなるように設けられている。駆動ローラ
２５は、不図示の駆動源に連結された回転軸２７と、複
数の幅の狭いローラ２８とを有し、ローラ２８を所定の
間隔で回転軸２７に固定している。また、従動ローラ２
６は、軸３０とローラ２９とを有し、２つのローラ２９
を軸３０の両端側に回転自在となるように複数設けられ
ており、従動ローラ２６の自重により駆動ローラ２５の
表面に接触させて回転するように設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電子写真方法を利用し
た複写機およびプリンタなどは様々な分野において使用
され、特にその用途に従って、例えばオフィス用の小判
用機器またはエンジニアリング図面やグラフィックなど
のための大判用機器として実用化されている。これらの
うち、例えば大判型複写機、大判型プリンタを実施する
場合、その使用目的に従いＡ１、Ａ０といった定型サイ
ズの他、３６インチ幅で６ｍの出力画像が要求される場
合がある。また、特に特殊な用途においては、船舶、飛
行機等の図面として１６ｍもの長尺コピーを要求される
場合もある。このような要求に対して、従来より実用化
されている上記したロールヒータ式定着装置、オーブン
式定着装置では次に述べる理由のように対応することが
できず、出力画像を分割してコピーを得ている。

【０００６】ロールヒータ式定着装置においては、転写
材が加熱ローラと圧力ローラとの間に挟まれて通過する
ために、感光ドラムの周速度、転写材搬送装置の搬送速
度と、そして加熱ローラ、圧力ローラの周速度（「定着
速度」）との間で速度差がわずかでも生じると転写材に
テンションやたるみが生じ、それにより転写材上に形成
される画像が乱れてしまうという問題を有する。即ち、
感光ドラム、転写材搬送装置の搬送速度が定着速度より
速くなった場合、転写材がたるんだ状態となり、このた
るみにより未定着の粉体トナー像が装置内部に接触して
画像を汚染してしまい、また、感光ドラムの周速度また
は転写材搬送装置の搬送速度が定着装置の定着速度より
遅くなった場合、転写材がつっぱった状態となり、転写
材が加熱定着ローラ上で滑ってしまいしわの発生や印字
のにじみの原因となったりする。

【０００７】このため、これらの問題を解消するため
に、感光ドラム、転写材搬送装置、定着装置を含む装置
全体の寸法および速度の精度をきわめて高くしなければ
ならない。例えば、６０ｍｍの圧力ローラの直径の加工
精度が±０．０５ｍｍずれてしまうだけで、１６ｍのコ
ピーを出力する場合、±１６ｍｍの誤差を生じてしまう
など、実質的にこれら誤差を解消するほどに装置全体の
精度を高めることには限界があり、長尺コピーを寸法誤
差なく安定して提供することは困難であった。

【０００８】また、トナーの加熱ローラ表面へのオフセ
ットに対して加熱ローラ表面にシリコンオイルを塗布す
るなど付加の装置が必要であり、定着装置の構造が複雑
となる。

【０００９】更に、加熱ローラ内部には、熱源として赤
外線ランプが好適に使用されているが、このランプの供
給電源をＯＮ、ＯＦＦして温度制御するため、ランプへ
の突入電流が通常の１０倍以上流れて周辺装置の電圧変
動を起こしてしまうという問題を有する。

【００１０】一方、オーブン式定着装置の場合、ロール
ヒータ式定着装置と異なり、転写材を加熱源からは離間
した状態で定着できるために、上述したしわやにじみ等
の画質劣化が生じることなく長尺コピーを提供すること
が可能である。しかしながらその反面、熱板からの輻射
熱による定着であるがために、紙詰まり時の発火や発煙
等の安全性を考慮する安全上必要な距離だけ熱源を転写
材から遠ざける必要があり、このために熱効率が低下し
てしまい、転写材の通過距離を長くしなければならず装
置を小型化することができない。

【００１１】また、熱風式定着装置については、先に述
べたように、装置の小型化や、紙詰まり時の安全性や、
低消費電力化等について十分に満足できる定着装置が実
現されていない。

【００１２】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たものであり、高い機械精度を必要することなく長尺コ
ピーが可能であり、熱効率が高く、消費電力が小さく、
突入電流が小さい定着装置を提供することを課題とす
る。

【００１３】更に別の課題として、従来の排出ローラ対
ではローラ以外の部分（軸と軸との間）で隙間があった
ために生じる不都合、即ち、定着装置内部の熱風が外部
に漏洩するのを防止して定着装置内の温度低下を防止し
つつ、写材上の粉体トナーを確実に定着することがで
き、定着ムラを生じることがない定着装置を提供するこ
とを課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、融解性の粉体トナーを担持した転写材を
通過させてトナーを転写材上に熱定着させる定着装置に
おいて、転写材通路を挟んで転写材のトナー担持体面側
および背面側に、向かい合う開口を有する第１および第
２のカバーを設け、前記第１のカバー内に、互いに離間
した複数の面状ヒータを設け、これらヒータは通過する
転写材の面に対して交差する方向に加熱面を有するよう
に配置されており、これら面状ヒータの面に沿って流れ
るように送風しそれにより生じる熱風を第１のカバー内
で環流させる送風手段を設け、カバー内を環流する熱風
により前記粉体トナーを融解して定着する構成よりな
り、更に前記熱風が前記カバー内から漏洩するのを防止
する一対の排出ローラを前記転写材の通路の出口の近傍
に設け、前記粉体トナーの担持体面に接触する側の排出
ローラが軸方向に沿って複数の環状突起を設けたことを
特徴とする。

【００１５】また、上記した定着装置において、更に転
写材の通路の入口に転写材の通過に関連して開閉可能な
シャッターを設けたことを特徴とする。

【００１６】このような構成において、送風手段から複
数の面状ヒータの面に沿って流れるように送風し、これ
によって生じる熱風をカバー内で環流させ、これら面状
ヒータによって生じる熱風によりカバー内を通過する転
写材上の未定着粉体トナーを均一に融解して定着する。

【００１７】また、出口近傍に設けた排出ローラ対によ
って定着装置内部の熱風を外部に漏洩してしまうのを最
小限に抑えることができ、更に、これに転写材が定着装
置内を通過していないときに閉位置に移動するシャッタ
ーを組み合わせることにより、定着装置内の温度の低下
を抑え、消費電力が少なくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】この発明の好適な実施例を図面に
基づいて説明する。図１に本発明による定着装置の概略
側断面図を示す。定着装置１は、感光ドラム２の周囲に
設けた不図示の画像形成手段により周知の画像形成が行
われ、転写材上に未定着の粉体トナー像を担持した転写
材を搬送する搬送ベルト３の下流に位置する。定着装置
１は、転写材の粉体トナーを担持する面側に位置する第
１のカバー４と、転写材の背面側に位置する第２のカバ
ー５と、第１のカバー４内に設けた互いに離間した複数
の面状ヒータ６と、送風手段としての送風機７と、出口
１３近傍に配置され、排出される転写材を挟持して外部
に排出する排出ローラ対１６と、転写材の通路の入口側
にシャッター３３とを有する。

【００１９】第１のカバー４及び第２のカバー５は、転
写材の通路８を挟んで互いに開口９ａ、９ｂを転写材の
搬送面に対向して設けら、四方の壁により空間を形成す
るような箱状体よりなり各壁は、カバー内で発生する熱
が外部に逃げるのを防止するため、間に空気層または断
熱材層を設けた二重構造となっている。各カバーの内側
は、好ましくは黒色のメッキが施されており、または黒
色の耐熱塗料が塗布されて保熱性を良好としており、ま
た更に後述するようにして形成される熱風をカバー内で
効率良く環流させるため、カバーの各角部はアール状に
形成されている。各カバーの開口９ａ、９ｂには、転写
材をガイドするための耐熱性の線状部材１０ａ、１０ｂ
が転写材の搬送方向に沿って斜めに張り巡らされて設け
られている。これら線状部材１０ａ、１０ｂは転写材が
カールしてカバー内の後述する熱源にさわることのない
ようにガードする役割を持つ。

【００２０】送風手段としての送風機７は、転写材の最
大サイズをカバーする幅を有するクロスフローファンも
しくはシロッコファンが好適に用いられ矢印Ａ方向に回
転する。送風機７の送風口は転写材の通過時にカバー内
で熱風の環流が起こるような位置であれば良いが、好ま
しくは転写材の搬送方向で見て第１のカバー４の下流側
位置であって且つ上方側位置に設けることにより矢印Ｂ
方向の環流を起こすことができ、熱風を効率的に転写材
に当てることができる。符号１１はカバー内で好適な環
流を行うための気流のための金属材料からなる遮蔽部材
である。送風機７による送風は、緩やかなものであり、
転写材に担持した未定着の粉体トナーに熱風をあてたと
きにトナーが舞い上がることのない程度の風量とする。
また、この熱風を転写材の上方から当てることにより転
写材が第１のカバー４に設けた線状部材１０ａに接触す
ることがなく、トナー画像が乱れることがない。

【００２１】符号６は面状ヒータを示し、通過する転写
材の面に対して交差する方向に加熱面を有し、かつ複数
の面状ヒータ６が互いに離間して転写材の搬送方向に順
ずる方向に傾斜して設けられている。実施例においては
面状ヒータ６は帯状のヒータよりなり、定着装置１の両
面側に設けた耐熱絶縁部材１２により取り付けられてい
る。面状ヒータ６は黒色メッキもしくは、黒色の耐熱塗
料により塗布されている。

【００２２】図２に示すように排出ローラ対１６は、出
口１３近傍に設けられており、駆動ローラ２５と従動ロ
ーラ２６とから構成されている。駆動ローラ２５は、耐
熱性を有する金属、樹脂、ゴム材料が好適に使用され、
円筒形状であって、不図示の駆動源に連結されている。
従動ローラ２６は回転自在な円筒形状を有し、所定の間
隔で周方向に溝３１が設けられ、溝３１に耐熱性のＯリ
ングをはめ込んで環状突起３２を形成している。この環
状突起３２の外周面と、上記した駆動ローラ２５の周面
とが接触し、この間に転写材を挟持して外部に排出す
る。このように駆動ローラ２５と従動ローラ２６との間
隔が環状突起の高さのみであるため、定着装置内の熱風
を外部に漏洩してしまうのを防止している。あるいは削
りだしにより従動ローラ２６の環状突起３２を形成して
も良い。

【００２３】一方、シャッター３３が定着装置１におけ
る転写材の通路の入口２０をほぼ塞いで定着装置１内部
の熱風が外部に漏洩することを防止する閉位置と、定着
装置１における転写材の通過を妨げない開位置とに移動
可能であり、後述する転写材の通過に関連した制御方法
等によりかかる開閉いずれかの位置に位置するように制
御されている。尚、シャッター３３は一枚状の板体、可
撓構造、弾性体等、要はそれが閉位置にあるときに入口
２０をほぼ塞いで定着装置内の熱風の外部への漏洩を防
ぐような構造であれば良い。

【００２４】シャッター３３の開閉方法としては、例え
ば、転写材の幅方向にわたってほぼ垂直方向にシャッタ
ー３３を移動させて開閉するギロチン方式が好適に用い
られ、あるいは、転写材の幅方向の上部または下部の一
側縁を枢動自在に枢支させて開閉するフラッパ式が用い
られる。

【００２５】シャッター３３の開閉に関する制御方法に
ついて説明する。転写材の先端または後端の位置を転写
材の搬送路中に設けたフォトセンサや圧力センサなどの
不図示の検知手段によって検知している。あるいは定型
サイズにおいては転写材が給紙されたタイミングからの
時間により転写材の位置を検知している。この検知信号
に基づいて転写材が定着装置１内を通過しているときに
はシャッター３３を開位置となるように動作させて転写
材を通過可能とさせ、転写材が定着装置内を通過してい
ないことを検知したときにはシャッター３３を閉位置に
して定着装置内部から外部への熱風の漏洩を防止する。

【００２６】シャッター３３の開閉に関する別の制御方
法について説明する。例えば、朝一番等の装置本体の立
ち上げ時では、定着装置１内部の温度はほぼ室温に近く
なっている。この状態からなるべく短い時間で設定した
温度まで立ち上げるために上記したシャッター３３を閉
位置となるように動作させる。この間、密閉状態となっ
た定着装置１内部で加熱した面状ヒータ６に沿って送風
機７からの送風により効率的に面状ヒータ６の熱を受け
取って熱風に変換することができる。

【００２７】尚、実施例においては、排出ローラ対１６
と入口２０側に設けたシャッター３３について説明した
が、排出ローラ対１６のみの構成であっても良い。

【００２８】図３は図１の矢印Ｃ方向から見た第１のカ
バー４の図であり、定着装置１の幅方向に張り渡された
平らな面を有する面状ヒータ６と、送風手段としての送
風機７との配置状態を示す。セラミック性の耐熱絶縁部
材１２は定着装置１側面側に設けられており、この耐熱
絶縁部材１２に設けた取付穴に面状ヒータ６の端部を取
り付け、それぞれ設けたターミナルから電源に接続され
ている。面状ヒータ６の形状や大きさについては特に限
定されるものではないが、オンデマンドでその加熱及び
降熱で迅速に行えるものが良い。実施例において面状ヒ
ータ６は、圧延されたニクロム線が好適に使用され、幅
１８ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍの帯状のニクロム線が用い
られている。面状ヒータ６は通電によりきわめて速く温
度が立ち上がって加熱し、面状ヒータ６に沿って送風す
ることにより効率的に面状ヒータ６の熱を受け取って熱
風に変換することができる。この熱風を定着装置１内部
で環流することにより、更に熱風が外部に逃げることな
く所定の温度まで立ち上げることができる。

【００２９】更に、定着装置１（または複写機等内のそ
の他の箇所において）紙詰まり等のトラブルが生じて
も、転写材搬送系の停止信号を検知して面状ヒータ６へ
の通電および送風手段としての送風機７の駆動を停止す
ることにより面状ヒータ６の熱は急激にさがり、且つ送
風機７が停止することにより、熱風が転写材にあたらな
くなるため、転写材の発火や発煙を生じることがない。

【００３０】符号１７はクロスフローファンを駆動させ
るモータを示す。実施例では、先に述べた各カバーの開
口９ａ、９ｂに設けた線状部材１０ａ、１０ｂは０．２
ｍｍ程のステンレスワイヤで、図示のように転写材の進
行方向に対して若干斜めに所定の距離を開けて張り巡ら
されている。

【００３１】図４は図３の斜視図を示す。この例におい
ては、前記例とは異なり、面状ヒータ６は波打ち形成さ
れており、面状ヒータ６の表面積が通常張り渡された状
態より大きくさせている。これにより面状ヒータ６から
の発熱量も大きくなり、装置が小型化される。

【００３２】互いに離間した面状ヒータ６は、送風機７
の送風によって隣り合う面状ヒータ６同士が接触してし
まう事故を防止するため、耐熱絶縁性ガイド１８が設け
られている。耐熱絶縁性ガイド１８は、図示するように
面状ヒータ６を挟む切り欠き部１９を有し、張り渡され
た面状ヒータ６を横切るように設けられている。耐熱絶
縁性ガイド１８はマイカが好適に使用され、所定の間隔
で設けられている。

【００３３】符号２１は、搬送ベルト３から送られる転
写材を定着装置の入口２０に案内する回転可能に設けら
れた先端部が尖った拍車型の押さえ盤である。押さえ盤
２１は、それと転写材との接触部分（面積）が小さいた
め、転写材上の未定着の未定着トナーを乱すことなく定
着装置１の通路に案内することができる。

【００３４】定着装置１をオンデマンドで制御する方法
の一例としては、転写材が定着装置１内に搬送する直前
に定着装置１内部の温度を所定の温度となるように制御
する必要がある。このため、転写材が定着装置１に到着
する時間を前もって検知しておき、面状ヒータ６と送風
機７とを駆動させ、定着装置内部に設けたサーミスタ２
２の検知により所定の温度となるように定着装置１内部
の温度を立ち上げておく。

【００３５】このような構成による定着装置１の動作に
ついて説明する。図１において、周知の画像形成方法に
より未定着の粉体トナーを担持した転写材は、搬送ベル
ト３により定着装置１の入口２０へと搬送される。転写
材の先端は、押さえ盤２１により下方に位置する線状部
材１０ｂに押しつけられた状態で定着装置１内に搬送さ
れる。

【００３６】転写材が定着装置１へと搬送されるまでの
時間を検知手段の検知によって算出し、この時間内に定
着装置１内の定着温度を所定の温度となるように予め面
状ヒータ６に通電し、且つ送風手段としての送風機７を
駆動させ、熱風を定着装置１の両カバー内で矢印Ｂ方向
に環流させる。この間、シャッター３３は閉位置となっ
て定着装置外部に熱風を漏洩させない。

【００３７】次いで、定着装置１内に転写材が搬送され
る直前にシャッター３３が開位置となり、通過する転写
材に均一に且つトナー像を乱すことのない強さで熱風が
あたり、転写材が第２のカバー１０ｂに設けた線状部材
に押しつけられながら搬送され、転写材に担持された未
定着の粉体トナーを融解させて定着させる。転写材は更
に搬送され排出ローラ対１６により外部へと排出され
る。転写材が排出したことを検知手段が検知して再びシ
ャッター３３を閉位置となるように動作させる。転写材
が完全に排出された後、これを検知して面状ヒータ６の
通電を切断し、また、送風手段の駆動を停止させる。こ
れらは不要な熱を定着装置から複写機内の他の部署、例
えば感光ドラム２などの画像形成部に漏れることを可及
的に防止するためのものである。また、常態において、
排出ローラ対１６からの熱風の漏洩は最小限に抑えられ
ている。

【００３８】上記した実施例において、面状ヒータ６を
第１のカバー４内にのみ設けた構成で説明したが、第２
のカバー５内に別の第２の面状ヒータを設ける構成であ
っても良く、または、第２のカバー５内に別の形態の予
備ヒータを設けても良い。

【００３９】更に、面状ヒータ６部分を耐熱絶縁部材と
ともにユニット化することにより定着装置からの一体的
な引き出しや装着を可能として、保守などにおいてより
使いかっての良い定着装置を提供することができる。

【００４０】尚、面状ヒータ６を転写材の進行方向に対
して順ずる方向に傾斜させた構成を例示したが、これに
限定することはなく、面状ヒータ６の角度を傾斜転写材
とほぼ平行する向き、もしくは、転写材に対して直角の
方向に向けても良い。

【００４１】

【発明の効果】本発明の定着装置は、出入口に熱風漏洩
防止手段を設けた構成および面状ヒータ表面に沿うよう
に送風し、加熱している面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環流する構成とした
ため、定着装置外部に熱風が漏洩するのを最小限に抑え
ることができ、感光ドラムやクリーニング装置等の周辺
装置に悪影響を及ぼすことがない。また、他の定着器と
比較して熱効率が高く、消費電力の少ない定着装置を得
ることができ、更に熱風の環流により通過する転写材が
下方に押しつけられながら搬送されるため、転写材のト
ナー担持面が装置内に接触することなく定着することが
できる。

【００４２】画像形成装置にトラブルが生じて転写材が
定着装置内で停止した場合であっても、これを検知して
面状ヒータおよび送風手段を停止することのみで、定着
装置内の温度が急激に低下するため、安全性が高い。面
状ヒータの間隔および数を適宜に選択することにより所
望する定着温度を設定することができる。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による定着装置を示す概略側断面図。

【図２】 本発明による定着装置の排出ローラ対を示す
図。

【図３】 図１の矢印Ｃ方向から見た定着装置の状態
図。

【図４】 図３の斜視図。

【図５】 従来の排出ローラ対を示す図。

【符号の説明】

１ 定着装置 ２ 感光ドラム ３ 搬送ベルト ４ 第１のカバー ５ 第２のカバー ６ 面状ヒータ ７ 送風機 ８ 通路 ９ａ、９ｂ 開口 １０ａ、１０ｂ 線状部材 １１ 遮蔽部材 １２ 耐熱絶縁部材 １３ 出口 １４ 駆動ローラ １５ 従動ローラ １６ 排出ローラ対 １７ モータ １８ 耐熱絶縁性ガイド １９ 切り欠き部 ２０ 入口 ２１ 押さえ板 ２２ サーミスタ ２５ 駆動ローラ ２６ 従動ローラ ２７ 回転軸 ２８、２９ ローラ ３０ 軸 ３１ 溝 ３２ 環状突起 ３３ シャッター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融解性の粉体トナーを担持した転写材を
   通過させてトナーを転写材上に熱定着させる定着装置に
   おいて、転写材通路を挟んで転写材のトナー担持体面側
   および背面側に、向かい合う開口を有する第１および第
   ２のカバーを設け、前記第１のカバー内に、互いに離間
   した複数の面状ヒータを設け、これらヒータは通過する
   転写材の面に対して交差する方向に加熱面を有するよう
   に配置されており、これら面状ヒータの面に沿って流れ
   るように送風しそれにより生じる熱風を第１のカバー内
   で環流させる送風手段を設け、カバー内を環流する熱風
   により前記粉体トナーを融解して定着する構成よりな
   り、更に前記熱風が前記カバー内から漏洩するのを防止
   する一対の排出ローラを前記転写材の通路の出口の近傍
   に設け、前記粉体トナーの担持体面に接触する側の排出
   ローラが軸方向に沿って複数の環状突起を設けたことを
   特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の定着装置において、更に
   転写材の通路の入口に転写材の通過に関連して開閉可能
   なシャッターを設けたことを特徴とする定着装置。