| 【発明の名称】 |
熱定着装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】半田 淳一
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| 【要約】 |
【課題】定着不良が発生することなく、かつ、非通紙部昇温による不具合の発生することがない加熱定着装置を提供する。
【解決手段】加圧ローラ２とニップ部を形成するヒータ３を内蔵する加熱ローラ１の両端部における所定の幅にファン４により風を送る送風装置から送られた風を加熱ローラ１の両端部へ案内部材６により導くようにすると共に、案内部材６を吹き出し部に揺動可能に設け、ファン４から送られた風力により揺動することで加熱ローラ１の両端部への風量を調節する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一対の回転体の少なくとも一方に熱源を有し、該一対の回転体で形成されるニップ部で未定着トナー像を有する転写材を挟圧搬送させて定着像を得る定着手段と、前記熱源を有する回転体の軸方向の所定部分に向けて送風する送風手段とを有し、前記送風手段は、前記熱源を有する回転体の軸方向の所定部分に導く送風量を送風圧力により可変とする送風案内部材を有することを特徴とする熱定着装置。
【請求項２】 前記熱源を有する回転体の軸方向の所定部分は、該回転体の軸方向両端部であることを特徴とする請求項１に記載の熱定着装置。
【請求項３】 回転体にフィルムを介して加熱体を圧接させ、前記フィルムと前記回転体で形成されるニップ部で未定着トナー像を有する転写材を挟圧搬送させて定着像を得る定着手段と、前記フィルムの幅方向の所定部分に向けて送風する送風手段とを有し、前記送風手段は、前記フィルムの幅方向の所定部分に導く送風量を送風圧力により可変とする送風案内部材を有することを特徴とする熱定着装置。
【請求項４】 前記フィルムの幅方向の所定部分は、幅方向両端部であることを特徴とする請求項３に記載の熱定着装置。
【請求項５】 前記送付案内部材は、送風吹き出し部に揺動可能に設けられ、送風圧力により揺動して送風量を可変とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の熱定着装置。
【請求項６】 前記送付案内部材は、送風吹き出し部に変形可能に設けら、送風圧力により変形して送風量を可変とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の熱定着装置。
【請求項７】 前記案内部材が弾性体であることを特徴とする請求６に記載の熱定着装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、未定着の現像剤を担持した転写材を一対の回転体によって挟圧搬送して定着する電子写真等の画像形成装置に用いられる熱定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子写真方式においては、カールソンプロセスと呼ばれる手法等により紙等の転写材上に現像剤像たるトナー像を形成した後、該トナー像を永久画像として定着させていた。そのための定着方式としては、様々な方式が提案されているが、定着性の点で、トナー像を加熱して定着させる方式（熱定着方式）が一般的であり、中でも加熱源を内包する一対の回転体に直接トナー像を接触させて定着させる方式が多く用いられている。図６は上記従来の熱定着方式の代表例である、熱ローラ定着方式の概略断面図、図７は概略平面図を示す。その基本構成は、ハロゲンランプ等の加熱源３を内蔵する定着ローラ１と、該定着ローラ１に圧接するシリコンゴム等の弾性層を有する加圧ローラ２とから成り、圧接回転する該一対の両ローラ１，２の間で紙等の転写材Ｘが挟圧搬送される際に、トナー像Ｔが熱溶融し上記一対のローラを出た後に冷却されて定着像を永久像として形成する。
【０００３】この熱定着装置においては、転写材が通過する領域を含めローラ等の加熱回転体上の温度分布をその軸線方向にて均一化することが重要である。なぜならば、温度が所定温度よりも低過ぎる箇所があると、定着不良が生ずるし、高過ぎると上記回転体やその周面の排紙側に近接配置されて当接し、該回転体から転写材を分離する分離爪等の部材が熱的損傷を受けるからである。また、画像非通紙部の温度が通紙部の温度と比べて高くなりすぎると、通紙部（画像）の端部の温度が適正定着温度よりも高くなるために、ホットオフセットが発生する問題もある。
【０００４】そのために、温度分布は均一化されていることが理想である。しかし、現実には上記温度分布を完全に均一化することは不可能であり、過度に温度分布が不均一となることが有る。その代表例が、非通紙部昇温と呼ばれるものである。
【０００５】一般に、上記ローラ対の間に通紙を行なう場合、どのようなサイズの紙であっても、該紙の中央は、上記ローラの長手方向の中央位置に設定された或る規準線に沿って搬送される。図８には、紙の中央が必ず所定のラインを通るように搬送される「中央規準」の場合（規準線をＳで示す）が示されている。この場合、前記ローラ対の軸方向長さは、最大通紙幅（この場合Ａ４紙の長辺の長さとする）より幾分長くなっており、最大幅の紙Ａ４，Ａ３の通紙領域は図中に示すＬ０となる。これに対し、これより幅狭の紙（以下小サイズ紙と呼ぶ）、例えばＡ５紙は規準線Ｓに沿って搬送されるのでその通紙領域はＬ１となる。
【０００６】このとき、Ｌ２（＝（Ｌ０−Ｌ１）／２）は、非通紙域と呼ばれる。
【０００７】次に、定着ローラ１の温度分布を見ると、通常、最大サイズの紙を送る場合、図８において実線で示めされるようにほぼ均一な温度分布を呈するので、そこに寸法の小さい小サイズ紙（例えば、Ｂ５，Ａ６）を連続的に通紙すると、紙の通過しない領域（非通紙域Ｌ２）では、紙による奮熱がない分だけ、ローラに部分的に蓄熱されて、図８の破線のごとくこの領域の温度が通紙域より上昇する。これが非通紙部昇温と呼ばれるものであって、時には通紙域に比べ５０°〜８０℃近く昇温してしまうこともある。そこで、従来からその対策が種々講じられている。例えば、回転体の基材（ローラの場合には芯金）の厚みを厚くして長手方向の熱流通を良くしたり、昇温したときに制御温度を低温側に切り換えて、全体の温度を下げたり、あるいは、昇温部を冷却するなどの方法が採られていた。
【０００８】しかし、これらの従来の方法は、各々欠点があり、実施し難しいものである。
【０００９】先ず、基材を厚くする場合には、温度分布を均一化する効果を得易いが、基材を所定温度まで上昇させるまでの時間いわゆる待機時間が長くなって不便である。
【００１０】次に、制御温度を変える場合には、確かに、昇温部の温度は下がるが、通紙域の温度そのものも下げることになるので、定着性が不十分となる。
【００１１】また、冷却する方法としては、ヒートパイプローラを定着ローラに当接させて、昇温部を冷却しつつ温度分布を均一化させる例もあるが（実開昭５８−１０５５６１号公報）、これは複雑な構成になる。
【００１２】そこで、近時、上記方式で見られるような不具合がなく、非通紙部昇温を防止することのできる熱定着装置の提案がなされた。本提案に係る熱定着装置の概略断面図を図９に、概略平面図を図１０に示す。以下、図９、１０を用いて本熱定着装置の構成・効果について概説する。定着ローラ１の上方位置には、該加熱ローラ１とほぼ平行にファンのケーシング５が配設されており、該ケーシング５の内部に送風装置としての送風ファン４が配置されている。また、上記ケーシング５には、小サイズ紙を通紙したときに非通紙部に相当する両端の個所に案内部材としての案内板６が設けられている。該案内板６は、小サイズ紙が通紙される領域よりも軸方向でそれぞれ外側の領域（非通紙域）の位置に設けられている。本例では、図１０に示すように、ファンのケーシング５の両端側に付いている。本構成においては、加熱ローラ１の非通紙域にのみ風が送風されて、非通紙域が所定温度以上に上昇することが回避される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例においては以下のような問題がある。送風ファン４により加熱ローラ１の端部に送風される風量が多すぎると定着不良が発生し、風量が少なすぎると非通紙部昇温による不具合が発生してしまう。また、加熱ローラ１の端部に送風される風量は、送風ファン４の形状、回転速度或いは取り付け位置のばらつきによってばらつく。かかる風量のばらつきにより、定着不良或いは非通紙部昇温による不具合が発生してしまう場合があった。
【００１４】そこで、本発明は、端部に送風される風量のばらつきを軽減し、定着不良及び非通紙部昇温による不具合の発生しない熱定着装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、一対の回転体の少なくとも一方に熱源を有し、該一対の回転体で形成されるニップ部で未定着トナー像を有する転写材を挟圧搬送させて定着像を得る定着手段と、前記熱源を有する回転体の軸方向の所定部分に向けて送風する送風手段とを有し、前記送風手段は、前記熱源を有する回転体の軸方向の所定部分に導く送風量を送風圧力により可変とする送風案内部材を有することを特徴とする熱定着装置とするものである。
【００１６】第２の発明は、第１の発明で、前記熱源を有する回転体の軸方向の所定部分は、該回転体の軸方向両端部であることを特徴とする熱定着装置とするものである。
【００１７】第３の発明は、回転体にフィルムを介して加熱体を圧接させ、前記フィルムと前記回転体で形成されるニップ部で未定着トナー像を有する転写材を挟圧搬送させて定着像を得る定着手段と、前記フィルムの幅方向の所定部分に向けて送風する送風手段とを有し、前記送風手段は、前記フィルムの幅方向の所定部分に導く送風量を送風圧力により可変とする送風案内部材を有することを特徴とする熱定着装置とするものである。
【００１８】第４の発明は、第３の発明で、前記フィルムの幅方向の所定部分は、幅方向両端部であることを特徴とする熱定着装置とするものである。
【００１９】第５の発明は、上記いずれかの発明で、前記送付案内部材は、送風吹き出し部に揺動可能に設けられ、送風圧力により揺動して送風量を可変とすることを特徴とする熱定着装置とするものである。
【００２０】第６の発明は、上記第１から第４のいずれかの発明で、前記送付案内部材は、送風吹き出し部に変形可能に設けら、送風圧力により変形して送風量を可変とすることを特徴とする熱定着装置とするものである。
【００２１】第７の発明は、第６発明で、前記案内部材が弾性体であることを特徴とする熱定着装置とするものである。
【００２２】本発明の構成によれば、例えば中央基準において熱源を有する回転体、あるいはフィルム両端部の所定の幅に向けて送風する送風量にばらつきがあっても、送風案内部材が送風圧力により揺動あるいは変形して送風量が可変される。これにより、送風手段から送風される風量のばらつきが軽減され、定着不良及び非通紙部昇温による不具合の発生のない熱定着装置を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図中、図６及び図７に示した既述の従来装置と共通部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２４】（実施の形態１）図１および図２は実施の形態１を示す。
【００２５】図１は本実施の形態に係る熱定着装置の概略断面図、図２は、本実施の形態に係る加熱定着装置の概略平面図を示すものであって、回転体としての加熱ローラ１と加圧ローラ２からなる定着ローラ対に向けて、通紙規準線Ｓに沿った中央規準通紙を行なう系の場合を示している。
【００２６】加熱ローラ１はアルミニウムからなる芯金の外周にテフロン（登録商標）等の離型性材料からなるオフセット防止層が形成され、内部に該表面を加熱するヒータ３を内蔵しており、不図示の駆動手段により、回転可能とされている。本実施の形態では回転速度は１００ｍｍ／ｓｅｃである。加圧ローラ２はアルミニウムからなる芯金７の外周にシリコンゴム層が被覆され、加熱ローラ１の回転に伴って従動回転される。８は加熱ローラ１の表面に接触して、表面温度を設定温度（２００℃）に制御する温度検知素子であり、９は分離爪である。加熱ローラ１の上方位置には、該加熱ローラ１とほぼ平行にファンのケーシング５が配設されており、該ケーシング５の内部に送風装置としての送風ファン４が配置されている。また、上記ケーシング５には、小サイズ紙を通紙したときに非通紙部に相当する両端の個所に案内装置としての案内板６が設けられている。該案内板６は、小サイズ紙が通紙される領域よりも軸方向でそれぞれ外側の領域（非通紙域）の位置に設けられている。また、該案内板６は定着ローラの回転軸方向に沿って延びる軸１０を回転軸として矢印Ａの方向に回転自在にケーシング５の両端側に取り付けられている。案内板６の材質はＳＵＳであり、その厚さは０．５ｍｍである。
【００２７】以下、本装置の動作シーケンスを説明する。
■ 先ず、使用者が、不図示の画像形成装置の入力部に、コピーする枚数や使用する紙サイズ、複写倍率等の各種複写モードを設定し不図示のコピーボタンを押す。
■ コピー開始と同時に送風ファンが作動し、定着器の非通紙部に風を送風することによって、定着ローラの非通紙部の昇温を防止する。
■ コピー終了と同時に送風ファンは停止する。
【００２８】以下、本実施の形態における本発明特有の効果について従来の技術と比較して説明する。従来、案内部材６は図６の位置に固定されていた。従って、送風ファン４による風の殆どは風量に依らず加熱ローラ１の冷却に供されていた。一方、本実施の形態における装置では送風ファン４による風量に応じて、図１に示すように、風力によって案内板６が矢印Ａの方向に移動し、加熱ローラ１の冷却に供される風１１と冷却には供されない風１２との比率が変化する。当然、風量が大きくなるに伴って加熱ローラ１の冷却に供されない風１２の比率が大きくなる。即ち、送風ファン４の形状、回転速度、及び取り付け位置のばらつきによる風量のばらつきに対する加熱ローラ１の冷却に供する風量のばらつきを従来よりも小さくできる。その結果、送風ファン４の形状、回転速度、及び取り付け位置のばらつきによって風量がばらついても定着不良や非通紙部昇温による不具合の発生しない熱定着装置を提供できる。別言すれば、送風ファン４の形状、回転速度、及び取り付け位置の規格緩和を図ることができ、コストダウンすることができる。
【００２９】上述した効果を確認すべく、以下のような実験を行なった。
【００３０】本実施の形態に係る装置と従来の装置において、送風ファン４の単位時間当たりの回転数と以下に規定する温度Ｔ１及びＴ２の関係を測定した。
【００３１】Ｔ１：所定厚さのＡ４サイズの転写材を毎分１５枚の速度で連続１００枚通紙し後における図２と図１０でのＰ位置の温度Ｔ２：所定厚さのＡ５サイズの転写材を毎分１５枚の速度で連続１００枚通紙し後における図２と図１０でのＰ位置の温度（この場合は、温度測定位置のＰは非通紙部である）。
【００３２】本実験の結果を図３に示す。
【００３３】また、本実施の形態に係る装置では十分な定着性を得られる定着可能温度は加熱ローラ１の温度が１９５℃以上であり、非通紙部昇温により分離爪破損等の問題が発生する限界非通紙部昇温は２３０℃であった。従って、加熱ローラ１の温度は１９５℃以上、２２５℃以下にする必要がある。かかる条件と本実験の結果より、従来の装置においては送風ファン４の単位時間当たりの回転数が１８００〜２０００ｒｐｍにおいて良好な定着が行なえるのに対して、本実施の形態に係る装置では２０００〜２６００ｒｐｍにおいて良好な定着が行なえることが分かる。つまり、従来に比して良好な定着を行なえる送風ファンの回転数領域を大きく広げることができた。送風ファン４の回転数は風量と考えることができるので、上述した効果が得られていることが確認できた。
【００３４】（実施の形態２）図４は実施の形態２を示す。
【００３５】上述した実施の形態１では、熱ローラ対による定着について述べたが、他の熱定着方式においても、本発明を実施し得る。その一例を実施の形態２として図４に示す。本実施の形態に係る定着装置は、前実施の形態の加熱ローラに代えて内部にヒータを配置し、ヒータを覆う肉薄のベルト状回転体を用いているのが特徴である。
【００３６】図４は本実施の形態に係るフィルム加熱方式の加熱装置（像加熱装置、画像加熱定着装置）の概略断面図である。
【００３７】本実施例の装置は加圧ローラ駆動式の装置であり、加熱体１３を保持させた加熱体ホルダ１４に円筒状の耐熱性フィルム１５（ポリイミドなどの基材フィルム上にＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型性の耐熱樹脂を被覆したフィルム）をルーズに外嵌させ、該フィルム１５を介して加圧ローラ１６を加熱体１３に対して所定の押圧力で圧接させ、加熱体１３との間にフィルム１５を挟んで定着ニップ部Ｎを形成している。
【００３８】この加圧ローラ１６は、駆動手段（不図示）により矢印の方向に回転駆動する。該加圧ローラ１６の回転駆動による該ローラ１６とフィルム１５の外面との摩擦力でフィルム１５に回転力が作用して、該円筒状フィルム１５が加熱体１３を保持させた加熱体ホルダ１４の外回りを矢印の方向に回転する。
【００３９】そして加圧ローラ１６の回転によるフィルム１５の回転がなされ、加熱体１３に対する通電により加熱体１３が所定温度に昇温した状態において、定着ニップ部Ｎのフィルム１５と加圧ローラ１６との間にシート状の被加熱材である未定着トナー像Ｔを担持した被記録材Ｘが導入されて、フィルム１５面に密着して該フィルムと一緒に定着ニップ部Ｎを通過することで、加熱体１３の熱がフィルム１５を介して被記録材に付与され、未定着トナー像Ｔが被記録材Ｘ面に熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った被記録材Ｘはフィルム１５の面から曲率分離されて搬送される。
【００４０】本装置においても、実施の形態１と同様に、装置上部に送風ファン（不図示）、案内部材（不図示）を設けることによって、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４１】（実施の形態３）図５は実施の形態３を示す。
【００４２】本実施の形態の構成及び動作は、上述した実施の形態１又は２と殆ど同じであるが、回転軸１０を有さず、弾性体である案内部材６を図５の様にケーシング５に貼り付けたことを特徴とする。ここで、案内部材６としては、マイラー、紙等弾性を有するものであれば使用することができる。このように構成することにより、構造を単純にすることができ、コストダウンを図ることができる。
【００４３】尚、上述の実施の形態１乃至３では、加熱ローラ１或いはフィルム１２を送風ファン４により冷却するとしたが、加圧ローラ２或いは１３を冷却するように構成しても、同様の効果を得ることができる。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれば、熱源を有する回転体あるいはフィルムの所定部分，例えば端部に送風される風量のばらつきを軽減し、所望の風量を得ることができ、定着不良及び非通紙部昇温による不具合の発生しない熱定着装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１００７
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２３日（２０００．３．２３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７５４１
【弁理士】
【氏名又は名称】岸田 正行 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５１４２（Ｐ２００１−２６５１４２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−８２０８６（Ｐ２０００−８２０８６） |
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