JP3780786B2

JP3780786B2 - 定着装置

Info

Publication number: JP3780786B2
Application number: JP35020799A
Authority: JP
Inventors: 慎介藤田; 羽生　　直彦; 直樹大友
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: JP2001166622A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定着する定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の定着装置の構成図である。図において、定着装置１０００は、内部に回転軸方向に延びる加熱手段１００１を有した加熱ローラ１００３と、加熱ローラ１００３に圧接する加圧ローラ１００５とを有しており、これら加熱ローラ１００３,加圧ローラ１００５間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、トナー画像を転写材に熱定着するものである。
【０００３】
このような構成の定着装置がセンター基準である場合、例えば、A4R等の小サイズ幅の転写材を連続して定着すると、加熱ローラの回転軸方向の両端部分の温度が上昇し、加熱ローラ１００３のコーティングや軸受に悪い影響を与えるので、加熱ローラ１００３の両端部分を冷却する冷却手段１１００を設けている。
【０００４】
図に示す冷却手段１１００は、加熱ローラ１００３の回転軸と略直行し、加熱ローラ１００３の幅方向の略中心を通る線上に設けられた送風手段と１１０１と、一方の端部が送風手段１１０１の送風口に接続され、他方の端部側が二又に分かれ、二又のうちの一方の端部側の第１の開口１１０３が加熱ローラ１００３の回転軸方向の一方の端部側の表面近傍に、他方の端部側の第２の開口１１０５が加熱ローラ１００３の回転軸方向の他方の端部の表面近傍にそれぞれ位置し、送風手段１１０１からの風を加熱ローラ１００３表面へ案内するダクト１１０７とからなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の定着装置１０００の冷却手段１１００においては、図８に示すように、各開口部１１０３,１１０５において、開口部の外側が急に風速が速くなる風速分布となるので、加熱ローラ１００３の各端部部分を均一に冷却できない問題点がある。
【０００６】
又、加熱ローラ１００３に、その回転軸方向において両端部分を主に加熱する第１の加熱手段と、回転軸方向において中央部分を主に加熱する第２の加熱手段とを設け、第１の加熱手段と第２の加熱手段との重複加熱部分に、加熱ローラ表面の温度を検出する温度検出手段(例えば、サーモスタット)を設ける場合がある。
【０００７】
第１の加熱手段と第２の加熱手段との重複加熱部分はダクトの開口の内側部分にある。
よって、図８において第２の開口の100mmのあたりにサーモスタットを設けた場合、サーモスタットに対向する加熱ローラ部分に当たる風の風速が遅く、ダクトの開口に対向する加熱ローラの大部分の温度は充分に低いのに、サーモスタットが過敏に応動してしまう場合がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、加熱ローラの端部部分を均一に冷却できる定着装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項１記載の発明は、加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定着する定着装置であって、送風手段と、一方の端部が前記送風手段の送風口に接続され、他方の端部側が第１の風路、第２の風路からなる二又状に分かれ、前記第１の風路の第１の開口が前記加熱ローラの回転軸方向の一方の端部側の表面近傍に、前記第２の風路の第２の開口が前記加熱ローラの回転軸方向の他方の端部の表面近傍にそれぞれ位置し、前記送風手段からの風を前記加熱ローラ表面へ案内するダクトと、前記ダクト内部に設けられ、風路を分割するリブと、前記加熱ローラに設けられ、その回転軸方向において両端部分を主に加熱する第１の加熱手段と、前記加熱ローラに設けられ、前記回転軸方向において中央部分を主に加熱する第２の加熱手段と、前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段との重複加熱部分に、前記加熱ローラ表面の温度を検出する温度検出手段と、設け、更に、該温度検出手段の外側近傍に前記リブを配したことを特徴とする定着装置である。
【００１０】
ダクト内部に風路を分割するリブを設けたことにより、各開口から出る風の風速分布がリブがない場合に比べて平準化され、加熱ローラの端部部分を均一に冷却できる。
又、温度検出手段の外側近傍に前記リブを配したことにより、温度検出手段に対向する加熱ローラ表面に当たる風の風速が速くなり、温度検出手段に対向する加熱ローラ部分の温度が低くなり、温度検出手段の過敏な応動がなくなる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸と略直行し、前記加熱ローラの幅方向の略中心を通る線上に設けられ、前記ダクトは、略Y字形をなすことを特徴とする定着装置である。
【００１２】
前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸と略直行し、前記加熱ローラの幅方向の略中心を通る線上に設けられ、前記ダクトは、略Y字形をなすことにより、第１の開口からでる風のトータル風量と、第２の開口からでる風のトータル風量とが略等しくなり、加熱ローラの両端部部分を均一に冷却できる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明の前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸方向の他方の端部側に設けられ、前記ダクトは、略F字形をなし、前記加熱ローラの一方の端部部分へ風を案内する第１の風路の断面積を前記第２の風路の段面積より広くなるように設定したことを特徴とする定着装置である。
【００１４】
前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸方向の他方の端部側に設けられ、前記ダクトは、略F字形をなし、前記加熱ローラの一方の端部部分へ風を案内する第１の風路の断面積を前記第２の風路の段面積より広くなるように設定したことにより、第１の開口からでる風のトータル風量と、第２の開口からでる風のトータル風量とが略等しくなり、加熱ローラの両端部部分を均一に冷却できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態例を説明する。
＜第１の実施の形態例＞
(全体構成)
最初に、図３を用いて、本実施の形態例の定着装置が設けられた画像形成装置の全体構成を説明する。
【００１８】
図において、画像形成装置１は、自動原稿搬送装置(通称ADF)Aと、自動原稿搬送装置Aにより搬送される原稿の画像を読み取るための原稿画像読取部Bと、読み取った原稿画像を処理する画像制御部Cと、画像処理後のデータに従って、感光ドラムからなる像担持体１０上に書込みを行なう書込みユニット１２を含む書込み部Dと、像担持体１０及びその周囲に帯電電極１４,磁気ブラシ型現像装置からなる現像手段１６,転写電極１８,分離電極２０,クリーニング手段２１等の画像形成手段を含む画像形成部Eと、転写材(以下、記録紙という)Pを収容するトレイ等の複数の用紙収容手段(以下、給紙トレイ又はトレイという)２２,２４のための収納部F等を有している。
【００１９】
自動原稿搬送装置Aは、原稿載置台26と、ローラR1を含むローラ群及び原稿の移動通路を適宜切り替えるための切替手段を含む原稿搬送処理部２８を主要素とする。
【００２０】
原稿画像読取部Bは、原稿ガラスGの下にあり、光路長を保って往復移動できる二つのミラーユニット３０,３１、固定の結像レンズ(以下、レンズという)３３、ライン状の撮像素子(以下、CCDという)３５等からなり、書込み部Dはレーザ光源４０、ポリゴンミラー(偏光器)４２等からなる。
【００２１】
自動原稿搬送装置Aは、従来の自動原稿搬送装置と構成上の相違はあるものの原理はそのものは公知であり、又、原稿画像読取部B、書込み部D、画像処理手段(像担持体１０上にトナー画像を形成し、かつ、シート上にトナー画像を転写させる手段)を備えた画像形成装置及び画像形成プロセスはよく知られているので、その説明は簡略に行なう。
【００２２】
尚、転写電極１８の手前側に示すR10はレジストローラであり、分離電極の下流側に示すHは定着装置(詳細は後述する)であり、加熱ローラ９１とこの加熱ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２とを備えており、加熱ローラ９１と、加圧ローラ９２との間にトナー画像が転写された記録紙Pが定着することにより、トナー画像が記録紙P上に熱定着される。
【００２３】
上記構成において、像担持体１０上にトナー画像を形成し、シート上の転写させた後、排紙トレイに排紙するプロセスは、以下のとおりである。
尚、本明細書では、転写電極がある転写領域を画像記録部という場合がある。
【００２４】
原稿載置台２６上に載置される原稿(図示せず)の一枚が原稿搬送処理部２８中で搬送され、ローラR1の下を通過中に、露光手段Lによるスリット露光が行なわれる。
【００２５】
尚、本実施の形態例では、原稿載置台２６上に載置される原稿はセンター基準としている。
原稿からの反射光は、固定位置にあるミラーユニット３０,３１及びレンズ３３を経て、CCD上に結合され、読み取られる。
【００２６】
原稿画像読取部Bで読み取られた画像情報は、画像処理手段により処理され、符号化されて画像制御基板C上にあるメモリに格納される。
画像データは、画像形成に応じて呼び出され、当該画像データに従って書込み部Dにおけるレーザ光源４０が駆動され、像担持体１０上に露光が行なわれる。
【００２７】
この露光に先立ち、矢印方向(反時計方向)に回転する像担持体１０は、帯電電極１４のコロナ放電により所定の表面電位が付与されているが、露光により露光部の電位が露光量に応じて減じ、結果として、画像データに応じた静電潜像が像担持体１０上に形成される。
【００２８】
静電潜像は、現像手段１６により反転現像され、可視像(トナー像)とされる。一方、像担持体１０上のトナー像の先端部が転写領域に到達する前に、例えば、給紙トレイ２２内の一枚のシートPが給紙搬送されて、レジストローラR10に到達し、先端規制されている。
【００２９】
シートPはトナー像、即ち、像担持体１０上の画像領域と重畳するように、同期をとって回転を開始するレジストローラR10により転写領域に向けて搬送される。
【００３０】
転写領域において、像担持体１０上のトナー像は、転写電極の付勢によりシートP上に転写されて、次いで、シートPは分離電極２０の付勢により像担持体１０から分離される。
【００３１】
その後、定着装置Hの加熱,加圧により、トナー像を形成するトナー粉末はシートP上に溶融定着され、シートPは排紙通路７８及び排紙ローラ７９を介して排紙トレイT上に排紙される。
(定着装置)
定着装置Hの構成を図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は定着装置の側面図、図２は図１のX方向からみた構成図である。
【００３２】
図１において、１９１は両端面が開放された加熱ローラ９１の円筒状の芯金(ローラ基体)である。
この芯金１９１の外周面には、離型性層１９４が形成されている。
【００３３】
本実施の形態例では、芯金１９１の材質はアルミニウム、鉄のうちのいずれか、離型性層１９４の材質としてはPFA(テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体),四フッ化エチレン等の離型性の良い樹脂とした。
【００３４】
更に、芯金１９１の肉厚を2.0mm以下、離型性層１９４の膜厚を約20μmとし、薄肉構造とした。
加熱ローラ９１の内部には、断面において、回転軸Oを挟んで一方の側には第1の加熱手段としての第1のハロゲンヒータランプ２１０が、他方の側には、第2の加熱手段としての第2のハロゲンヒータランプ２２０が設けられている。
【００３５】
そして、加熱ローラ９１と加圧ローラ９２とで、シートPは矢印R方向に挟持搬送される。
図２に示すように、第1のハロゲンヒータランプ２１０は、加熱ローラ９１の回転軸方向において両端部分(L1)を主に加熱し、第2のハロゲンヒータランプ２２０は、加熱ローラ９１の回転軸方向において中央部分(L2)を主に加熱するようになっている。
【００３６】
加圧ローラ９２は、発泡シリコンゴムの円周面にPFAチューブをかぶせた構造であり、表面硬度(アスカーC硬度)を35〜75とした。
加圧ローラ９２はスプリング９０の付勢力でもって、加熱ローラ９１を総荷重49〜245Nで押圧することにより、加圧ローラ９２と、加熱ローラ９１との間のニップ圧は19600Pa〜196000Paとなり、ニップ通過時間は20〜40msecとしている。
【００３７】
本実施の形態例の定着装置Hには、図２に示すように、第１のハロゲンヒータランプ２１０と第２のハロゲンヒータランプ２２０との重複加熱部分には、加熱ローラ９１の表面温度が所定の温度以上となったら応動する温度検出手段としてのサーモスタット３５０を設けている。
【００３８】
又、加熱ローラ９１の両端部分を冷却する冷却手段８００が設けられている。図に示す冷却手段８００は、加熱ローラ９１の回転軸と略直行し、加熱ローラ９１の幅方向の略中心を通る線上に設けられた送風手段としてのファン８０１と、一方の端部がファン８０１の送風口に接続され、他方の端部側が第１の風路８１１、第２の風路８１２からなる二又状に分かれ、第１の風路８１１の第１の開口８０２が加熱ローラ９１の回転軸方向の一方の端部側の表面近傍に、第２の風路８１２の第２の開口８０３が加熱ローラ９１の回転軸方向の他方の端部の表面近傍にそれぞれ位置し、ファン８０１からの風を加熱ローラ９１表面へ案内する略Y字形のダクト８０７とからなっている
又、ダクト８０７の第１の風路８１１,第２の風路８１２内部には、各風路を分割するリブ８２１,８２２が設けられている。
【００３９】
更に、第２の風路８１２のリブ８２２の位置は、サーモスタット３５０の外側近傍となるようにした。
上記構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００４０】
(1) ダクト８０７内部に風路を分割するリブ８２１,８２２を設けたことにより、図４に示すように、リブを設けていない図８に比べ各開口部８０２,８０３での風速が平準化され、加熱ローラ９１の端部部分を均一に冷却できる。
【００４１】
(2) ファン８０１は、加熱ローラ９１の回転軸と略直行し、加熱ローラ９１の幅方向の略中心を通る線上に設けられ、ダクト８０７は、略Y字形をなすことにより、第１の開口８０２からでる風のトータル風量と、第２の開口８０３からでる風のトータル風量とが略等しくなり、加熱ローラ９１の両端部部分を均一に冷却できる。
【００４２】
(3) サーモスタット３５０の外側近傍にリブ８２２を配したことにより、図４に示すように、サーモスタット３５０に対向する加熱ローラ９１表面に当たる風の風速が速くなり、サーモスタット３５０に対向する加熱ローラ９１部分の温度が低くなり、サーモスタット３５０の過敏な応動がなくなる。
＜第２の実施の形態例＞
第２の実施の形態例を説明する図５を用いて説明する。尚、本実施の形態例と、第１の実施の形態例との相違点は、定着装置の冷却手段であり、他の部分は、第1の実施の形態例と同一であるので、同一部分には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４３】
図において、送風手段としてのファン９０１は、加熱ローラ９１の回転軸方向の他方の端部側に設けられている。
ダクト９１１は、略F字形をなし、ファン９０１から離れた加熱ローラ９１の一方の端部部分へ風を案内する第１風路９２１の断面積をファン９０１に近い加熱ローラ９１の他方の端部部分へ風を案内する第２の風路９２２の段面積より広くなるように設定している。
【００４４】
尚、本実施の形態例では、第１の風路９２１の断面積:第２の風路９２２の段面積=2:1とした。
又、ダクト９１１の第１の風路９２１内には、風路を三分割するリブ９３１,９３２が設けられ、第２の風路９２２内には、風路を三分割するリブ９３３,９３４が設けられている。
【００４５】
上記構成によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1) ダクト９１１の第１の風路９２１の内部に風路を分割するリブ９３１,９３２を設け、第２の風路９２２内には、風路を分割するリブ９３３,９３４を設けたことにより、第１の風路９２１の第１の開口９２３,第２の風路９２２の第２の開口９２４から出る風の風速分布がリブがない場合に比べて平準化され、加熱ローラ９１の端部部分を均一に冷却できる。
【００４６】
(2) 送風手段としてのファン９０１は、加熱ローラ９１の回転軸方向の他方の端部側に設け、ダクト９１１は、略F字形をなし、ファン９０から離れた加熱ローラ９１の一方の端部部分へ風を案内する第１の風路９２１の断面積をファン９０１に近い加熱ローラ９１の他方の端部部分へ風を案内する第２の風路９２２の段面積より広くなるように設定した。
【００４７】
図６(a)は、第１の風路９２１と第２の風路９２２との断面積を同じとした場合、図６(b)は第１の風路９２１の断面積:第２の風路９２２の段面積=2:1とした場合の、第１の開口９２３及び第２の開口９２４での風速分布を示す図である。これらの図からも分かるように、第１の開口９２３及び第２の開口９２４での風速分布が略等しくなり、即ち、第１の開口９２３からでる風のトータル風量と、第２の開口９２４からでる風のトータル風量とが略等しくなり、加熱ローラ９１の両端部部分を均一に冷却できる。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、ダクト内部に風路を分割するリブを設けたことにより、各開口から出る風の風速分布が、リブがない場合に比べて平準化され、加熱ローラの端部部分を均一に冷却できる。
又、温度検出手段の外側近傍に前記リブを配したことにより、温度検出手段に対向する加熱ローラ表面に当たる風の風速が速くなり、温度検出手段に対向する加熱ローラ部分の温度が低くなり、温度検出手段の過敏な応動がなくなる。
【００４９】
請求項２記載の発明の発明によれば、前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸と略直行し、前記加熱ローラの幅方向の略中心を通る線上に設けられ、前記ダクトは、略Y字形をなすことにより、第１の開口からでる風のトータル風量と、第２の開口からでる風のトータル風量とが略等しくなり、加熱ローラの両端部部分を均一に冷却できる。
【００５０】
請求項３記載の発明によれば、前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸方向の他方の端部側に設けられ、前記ダクトは、略F字形をなし、前記加熱ローラの一方の端部部分へ風を案内する第１の風路の断面積を前記第２の風路の段面積より広くなるように設定したことにより、第１の開口からでる風のトータル風量と、第２の開口からでる風のトータル風量とが略等しくなり、加熱ローラの両端部部分を均一に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第1の実施の形態例の定着装置の側面図である。
【図２】図１のX方向からみた構成図である。
【図３】実施の形態例の定着装置が設けられた画像形成装置の全体構成を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態例の効果を説明する図である。
【図５】第２の実施の形態例の定着装置の側面図である。
【図６】第２の実施の形態例の効果を説明する図である。
【図７】従来の定着装置の構成図である。
【図８】従来の定着装置の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
９１加熱ローラ
９２加圧ローラ
８０１ファン(送風手段)
８０２第１の開口
８０３第２の開口
８１１第１の風路
８１２第２の風路
８２１,８２２リブ

Claims

加熱ローラと、該加熱ローラに圧接する加圧ローラとを有し、これら加熱ローラ,加圧ローラ間にトナー画像が転写された転写材を通過させ、前記トナー画像を前記転写材に熱定着する定着装置であって、
送風手段と、
一方の端部が前記送風手段の送風口に接続され、他方の端部側が第１の風路、第２の風路からなる二又状に分かれ、前記第１の風路の第１の開口が前記加熱ローラの回転軸方向の一方の端部側の表面近傍に、前記第２の風路の第２の開口が前記加熱ローラの回転軸方向の他方の端部の表面近傍にそれぞれ位置し、前記送風手段からの風を前記加熱ローラ表面へ案内するダクトと、
前記ダクト内部に設けられ、風路を分割するリブと、
前記加熱ローラに設けられ、その回転軸方向において両端部分を主に加熱する第１の加熱手段と、
前記加熱ローラに設けられ、前記回転軸方向において中央部分を主に加熱する第２の加熱手段と、
前記第１の加熱手段と前記第２の加熱手段との重複加熱部分に、前記加熱ローラ表面の温度を検出する温度検出手段と、
を設け、
更に、該温度検出手段の外側近傍に前記リブを配したことを特徴とする定着装置。
前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸と略直行し、前記加熱ローラの幅方向の略中心を通る線上に設けられ、前記ダクトは、略Y字形をなすことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記送風手段は、前記加熱ローラの回転軸方向の他方の端部側に設けられ、前記ダクトは、略F字形をなし、前記加熱ローラの一方の端部部分へ風を案内する第１の風路の断面積を前記第２の風路の段面積より広くなるように設定したことを特徴とする請求項１記載の定着装置。