| 【発明の名称】 |
定着装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】池上 廣和
【氏名】藤田 貴史
【氏名】中藤 淳
【氏名】由良 純
|
| 【要約】 |
【課題】昇温速度が速くてしかも安全性に優れた定着装置を提供する。
【解決手段】対をなす加熱ローラ１８と加圧ローラ１９のうち一方の加熱ローラ１８の内部に抵抗発熱体７１を備え、トナー像を担持した転写材を搬送して一対のローラ１８、１９間に挟むことによってトナー像を加熱溶融して転写材表面に定着させる定着装置である。加熱ローラ１８の温度が所定の限界温度を超えた場合のみ抵抗発熱体７１への給電を遮断する安全装置６７を加熱ローラ１８の内部に実装してなる。安全装置６７は、給電を遮断するサーモスタットからなり、その感温部の形状が加熱ローラ１８内面の曲率より小さい曲率を有し、一対の離れた部位で加熱ローラ１８の内面に当接する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一対のローラからなり、少なくとも一方のローラがその内部に絶縁層と発熱体を積層した加熱ローラであり、トナー像を担持した転写材を搬送して上記一対のローラ間に挟むことにより、上記トナー像を加熱溶融して上記転写材表面に定着させる定着装置において、上記加熱ローラの温度が所定の限界温度を超えた場合のみ上記発熱体への給電を遮断するように作動する安全装置を有し、該安全装置を上記加熱ローラ内部に実装してなることを特徴とする定着装置。
【請求項２】 上記安全装置は、上記加熱ローラの温度が上記所定温度を超えた場合のみ上記発熱体への給電を遮断するサーモスタットであり、該サーモスタット感温部の形状が上記ローラ内曲率より小さい曲率を有し、一対の離れた部位で上記ローラ内面に当接させてなることを特徴とする請求項１の定着装置。
【請求項３】 上記安全装置は、上記加熱ローラの温度が上記所定温度を超えた場合のみ上記発熱体への給電を遮断する温度ヒューズであり、該温度ヒューズを、上記加熱ローラへ外部から交流電源を供給するための一対の給電ブラシを支持するローラ両端に設けた樹脂製のキャップ部材に設けてなることを特徴とする請求項１の定着装置。
|
【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、ファクシミリ等の画像形成装置に用いる直接加熱方式の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ等における画像加熱定着装置では、ハロゲンヒータを熱源とした加熱方式が多く採用されてきた。この加熱方式は、一対のローラの少なくとも一方にハロゲンヒータを備えた加熱ローラを有し、この加熱ローラを、温度制御を行うためのサーミスタに代表される温度制御素子に対してポリイミド等の保護フィルムを介して当接させている、また交流電源、トライアック、温度ヒューズ等の安全装置、それらを連絡する電線等からなるＡＣ給電回路によりハロゲンヒータに給電して加熱ローラを昇温させる。これらの装置全体の制御を行っているＣＰＵ（中央演算装置）は、サーミスタの検出温度によってハロゲンヒータの通電を制御する信号をトライアックに伝えて駆動を行うことで、加熱ローラの温度を予め設定した温度に制御している。
【０００３】安全装置はＡＣ給電回路に直列に挿入して加熱ローラ表面に近接させて配設してあり、加熱ローラの表面温度が所定の限界温度を超えた場合にのみハロゲンヒータへの給電を遮断するように作動する。
【０００４】このような画像加熱定着装置では、画像形成部でトナー像を形成した紙等の転写材を入口ガイドによって案内して一対のローラの間へ導き、温度制御された一対のローラの圧接部（定着ニップ部）に進入させ、転写材上の未定着トナー像を一対のローラ間に挟むことにより加熱溶融させ、転写材の表面に定着させて永久画像とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで近年の環境規制、環境保護意識の高まりから、各種画像形成装置では不使用時に定着装置の発熱体への通電を遮断し、必要な時のみ通電して消費電力を低減させることが行われている。このような省エネ型の画像形成装置では、印刷時に定着ローラの表面温度が即座に設定温度まで達する必要がある。この要求を満たすための一つの手段としては、定着ローラの内面もしくは外面に発熱層を有する直接加熱方式の加熱ローラがある。このような直接加熱方式を用いた定着装置では、加熱定着ローラにはＡｌやＦｅなどの金属基体（芯金）上に電気絶縁層と抵抗発熱層とを積層する。この方式は、ハロゲンランプによる輻射加熱に比べて熱効率が向上するとともに、この方式の定着装置はハロゲンランプを用いた定着装置と比較すると立ち上がり時間の短縮が可能である。
【０００６】しかしながら、立ち上がり時間の短い急加熱可能な加熱ローラは、異常が生じた場合に高温に成りやすいため、複数の安全装置を設けることになるが、最終的に発熱体への給電を遮断する安全装置を加熱ローラの表面に当接させる必要がある。ところが、このような構成の装置を長期使用すると、ローラ表面のテフロン（登録商標）コートに代表される表面処理を磨耗させ、これに起因して出力画像に欠陥が生じることがあった。
【０００７】そこで本発明は、上記従来の問題点を解決するために、昇温速度が速くてしかも安全性に優れた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】本発明の請求項１に係る定着装置は、上記目的を達成するために、一対のローラからなり、少なくとも一方のローラがその内部に絶縁層と発熱体を積層した加熱ローラであり、トナー像を担持した転写材を搬送して上記一対のローラ間に挟むことにより、上記トナー像を加熱溶融して上記転写材表面に定着させる定着装置において、上記加熱ローラの温度が所定の限界温度を超えた場合のみ上記発熱体への給電を遮断するように作動する安全装置を有し、該安全装置を上記加熱ローラ内部に実装してなることを特徴とする。
【０００９】同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、上記安全装置は、上記加熱ローラの温度が上記所定温度を超えた場合のみ上記発熱体への給電を遮断するサーモスタットであり、該サーモスタット感温部の形状が上記ローラ内曲率より小さい曲率を有し、一対の離れた部位で上記ローラ内面に当接させてなることを特徴とする。
【００１０】同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、上記安全装置は、上記加熱ローラの温度が上記所定温度を超えた場合のみ上記発熱体への給電を遮断する温度ヒューズであり、該温度ヒューズを、上記加熱ローラへ外部から交流電源を供給するための一対の給電ブラシを支持するローラ両端に設けた樹脂製のキャップ部材に設けてなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施対象となる電子写真方式の画像形成装置の一例の構成を示す断面図である。この装置は、図中の矢印方向に回転する感光体１の周りに、帯電手段２、クリーニング装置３、レーザビームＬを感光体１に対して射出するレーザ光学系４、トナーを供給して感光体１上の潜像を顕像化する現像スリーブ５を含む現像装置７、及び転写手段６が配置してある。また、装置の下側に配置してあって図中の矢印ａ方向に着脱可能な給紙カセット１０内の用紙Ｐは、中板１１で支えられ、図示せぬスプリングの付勢力によってアーム１２を介して給紙ローラ１３に押し付けられている。そして図示せぬ制御部から指令が発せられて給紙ローラ１３が回転することにより、給紙カセット１０内の最上紙が分離パッド１４で重送を防止されながら下流側のレジストローラ１５まで搬送され、感光体１上の画像と同期するようにタイミングを取られて転写手段６に向かって送り出されるようになっている。
【００１２】転写紙手段６によって感光体１から画像を得た用紙Ｐは、さらに定着手段１６へ搬送され、加熱定着ローラ１８と、これに圧接対向する加圧ローラ１９との間に狭まれながら搬送され、加熱、加圧され、紙面にトナー像を定着される。その後、画像形成済みの用紙Ｐは、排紙ローラ２０によって画像面を下にして排紙口２１から排紙トレイ部２２上に排出、載置される。なお排紙トレイ部２２は、排出される用紙Ｐのサイズに対応するために、排紙ストッパは矢印ｂ方向において可動である。なお排紙トレイ部２２を構成しているカバー３８は回転支点３９を中心に開放可能である。
【００１３】また図示の装置は、図の紙面右側に操作面が配置してあり、オペレーションパネル３０が外装部３１の上部前面（図の装置上右側）で突き出ており、また給紙トレイ３２がピン３３により回動可能に取り付けられている。さらに図の左側に配置したケース３４内には、電源３５やプリント板３６（エンジンドライバボード）等の電装、制御装置やコントローラボード３７が収納してある。
【００１４】図２は、本発明に係る表面発熱定着ローラ方式の定着装置の第１の実施形態の軸方向断面図である。この装置は、加熱ローラ１８に加圧ローラ１９を図示せぬスプリングによって一定の加圧力で押し当てている。加熱ローラ１８は、軸受５１ａ、５１ｂを介して定着側板５０ａ、５０ｂに取り付けてあり、歯車５３が図示せぬ駆動源と噛合して回転駆動される。定着ローラ１８は、ＡｌもしくはＦｅの薄肉パイプを基体としており、その肉厚は０．３〜２．０ｍｍ程度である。金属基体７０の外面には表面離型層７３が形成してあり、内面側には電気絶縁シート７２とその内側に抵抗発熱体７１とが積層してある。
【００１５】また加熱ローラ１８の外周面には温度センサ６０が当接し、温度センサ６０より検出した信号は入力回路６１を経てＣＰＵ６３に取り込み、ＣＰＵ６３は検出した加熱ローラ１８の温度を基にトライアック等のドライバ６２を介して抵抗発熱体７１への通電を制御する。抵抗発熱体７１への電源供給経路は、外部の電源より安全回路で電源供給の遮断可能なリレー６４を経てドライバ６２で制御した後、漏れ電流検出器６５を経てサーモスタットを用いた安全回路６７を介して抵抗発熱体７１に通電するというものになる。
【００１６】なお図中８０ａ、８０ｂは受電電極、８１は給電ブラシ、８２は給電電極板バネ、８４は接点バネ、８５は端部キャップ部材、８６は絶縁部材である。端部キャップ部材８５、８５は、加熱ローラ１８に給電を行う受電電極８０ａ、８０ｂを保持し、また抵抗発熱体７１に給電するバネ接点８４、８４を保持している。また接点バネ８４は、受電電極８０ａ、８０ｂと絶縁部材８６で連結して配してある。
【００１７】この装置が異常状態になったり、ＣＰＵ６３が暴走して制御不能となったり、またトライアック等のドライバ６２が故障してクローズ状態となって抵抗発熱体７１に交流電源が通電され続けた場合、加熱ローラ１８の表面温度は所定の温度より高温となる。安全回路６７は、加熱ローラ１８の温度が高くなって設定温度を超えると、サーモスタットの内部接点が開いて抵抗発熱体７１への給電を遮断する。また安全回路６７は、加熱ローラ１８の温度が室温に戻っても通電することは無く、この定着装置を備える画像形成装置は故障モードとなり、その旨をオペレータパネルに表示する。この様にして制御系に異常があった場合でも連続通電され、火災に至る危険な状態を起こすことがなくなる。
【００１８】なおローラ表面を加熱するタイプの定着装置として、ハロゲンヒータを内蔵したタイプのものがあるが、ハロゲンヒータを採用した加熱ローラでは、ローラ内部にサーモスタットを配した場合にはサーモスタットがヒータからの輻射をさえぎるため、サーモスタットが当接しているローラ内面の温度が低くなって誤動作するが、上述した実施形態のタイプのローラの場合、ローラ内面の発熱部にサーモスタットの感温部が当接しているため、誤動作の心配が無い。
【００１９】図３は、本発明に係る表面発熱定着ローラ方式の定着装置の第２の実施形態を示す断面図で、図２のＡ−Ａ線に沿う断面に相当する図である。安全装置６７は加熱ローラ１８内に固定して設けてあるため、加熱ローラ１８の回転に伴って回転し、停止状態も加熱ローラ１８の回転方向で任意の位置となる。そして図示のように加熱ローラ１８内部の安全回路６７の当接状態は、安全回路６７の感温部形状が加熱ローラ１８の内径より曲率が小さいため、一対の上縁で、すなわち２箇所で接触している。またこの接触部分間の距離ｄは、加圧ローラ１９と加熱ローラ１８よりなるニップ幅ｎより大きくしてある。
【００２０】安全装置６７が一箇所だけ狭い幅で、あるいは１点や一縁だけで加熱ローラ１８の内面に接触していると、停止状態となったときにその接触部位が加圧ローラ１９とのニップ幅ｎ内に位置すると、異常が発生した場合にニップ部分ではローラ表面より温度が低くなり、安全回路６７の作動が遅れ、ローラ表面温度が高温に至ってしまう。また安全装置６７が全面で加熱ローラ１８の内面に接触している場合、異常時は特に作動遅れ等は問題にならないが、安全装置６７の熱容量が加熱ローラ１８に比べて大きいため、室温より加熱していって所定温度に達した場合に、加熱ローラ１８の内部では安全装置６７を配した部分とそれ以外の通常の部分で温度ムラが発生する。もちろんこのような現象は、高速立ち上がりを行う上で望ましくない。本実施形態では、上述のような接触形態を採用することでこのような問題を回避して必要な性能を維持できるようになっている。
【００２１】図４は、本発明に係る表面発熱定着ローラ方式の定着装置の第３の実施形態の軸方向断面図である。第１の実施形態と共通する部分には共通する符号を付すに止め、重複する内容の説明は省略する。図中左側の端部キャップ部材８５で保持した受電電極８０は、反対方向へ加熱ローラ１８内で延長された先端部に温度ヒューズ６８が配してある。通常、加熱ローラ１８の温度過上昇の検出に温度ヒューズを用いる場合、強化絶縁チューブを被せて加熱ローラ１８の表面に非接触で配するため、応答性が遅くて高速立ち上がりを必要とする定着装置では十分な性能が出せなかったが、加熱ローラ１８の内部に置くことで、気流による冷却等の影響を受けずに良好な性能を維持できるようになる。
【００２２】
【発明の効果】本発明に係る定着装置は、以上説明してきたようなものなので、小型で低コストな安全回路を有するものとして構成でき、ローラ表面に接触するのではないため、表面のテフロンコート等の表面処理を磨耗させて出力画像に欠陥を生じさせることもないという効果がある。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
|
| 【出願日】 |
平成１２年３月１７日（２０００．３．１７） |
| 【代理人】 |
|
| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５１６０（Ｐ２００１−２６５１６０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７５２７９（Ｐ２０００−７５２７９） |
|