JPH04219773A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複写機やＬＢＰ等の画像
形成装置の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】定着装置は転写紙上に担持されるトナー
像をこの転写紙上に永久像として定着させるものである
が、従来よりローラを介して転写紙上のトナー像を加熱
、加圧してこれを転写紙上に溶融固着する熱ローラタイ
プのものが多く使用されている。

【０００３】この熱ローラタイプの定着装置は内部にハ
ロゲンランプ等の熱源を有し一定方向に回転する加熱ロ
ーラと、該加熱ローラに圧接して回転する加圧ローラと
からなる一対の定着ローラ等から構成され、この定着ロ
ーラ間にトナー像を担持する転写紙を通して、このトナ
ー像の転写紙上への定着を行なうものである。

【０００４】加熱ローラの表面温度は温度検知素子によ
り検知され、該温度検知素子からの信号により制御回路
を介して熱源がコントロールされて、加熱ローラの表面
温度は所定の一定値にコントロールされる。これは、加
熱ローラの表面温度が低すぎればトナー像の定着不足（
トナー像が転写紙に十分に定着されず離れ易い状態）を
生じ、高すぎればオフセット（トナー像の一部が加熱ロ
ーラに溶着する現象）を生じるからであり、従って、加
熱ローラの表面温度を所定の一定値にコントロールする
ことは極めて重要となる。

【０００５】ここで、加熱ローラの熱源は加熱ローラの
長手方向に沿うように配設されているが、この熱源がそ
の長手方向に沿って均一な発熱をすれば、加熱ローラの
端部の放熱量が中間部のそれより大であるため、加熱ロ
ーラの中間部の温度が両端部より大となり、加熱ローラ
の全長に亘り均一な温度分布を得ることはできない。ま
た、加熱ローラの中間部の温度が両端部に比し高くなる
と、熱膨張の影響で加熱ローラの中間部が太鼓状に膨ら
み、定着にあたり転写紙に皺が生じ易くなる。

【０００６】このため、従来より加熱ローラの熱源の加
熱ローラ端部の発生熱量を中間部のそれより大とするこ
とで加熱ローラの表面温度分布をその長手方向に亘って
均一にするようにしている。

【０００７】一方、近年画像形成装置の装置本体の小型
化が進み、熱源を有する定着装置の近傍に現像器、クリ
ーニング器、電源等の熱を嫌うユニットが配設されるケ
ースが多々ある。この場合、定着装置自体は前記ユニッ
トに対して断熱設計となっているが、距離が近いと前記
ユニットの昇温を回避するのは困難となる。特に現像器
やクリーニング器では昇温によりトナーのブロッキング
が生じるため、これ等の加熱はできるだけ避ける必要が
ある。

【０００８】そこで、吸排気用の排熱ファンが定着装置
の近傍に配設され、定着装置から発生する熱を装置本体
外に排出して、現像器やクリーニング器等の昇温の防止
が図られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加熱ロ
ーラの長手方向一端部側に排熱ファンを配設し、エアフ
ローを加熱ローラの長手方向に生じさせれば、該加熱ロ
ーラのエアフローの上流側の部分に対して、下流側の部
分が昇温すると共に、上流側の部分が降温して、加熱ロ
ーラの全長に亘って均一な温度分布を得ることができな
いといった問題を生じる。

【００１０】これは、加熱ローラのエアフローの上流側
では装置本体外装のルーバー等を介して取り込まれるフ
レッシュエアにより加熱ローラが冷却されるからであり
、加熱ローラのエアフローの下流側では、逆に加温され
たエアによって加熱ローラが温められるからである。

【００１１】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
、その目的とする処は、排気用の排熱ファンのエアフロ
ーが定着ローラの長手方向に形成されるものであっても
、定着ローラの長手方向の表面温度分布を均一に保持で
きる定着装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、定着ローラの内部の長手方向に熱源が配設され
、給排気用の排熱ファンにより定着ローラの長手方向に
エアフローが形成される定着装置において、定着ローラ
の熱源による発生熱量を定着ローラの中間部側より両端
部側で大とし、且つ、該両端部の内排熱ファンによるエ
アフローの上流側の発生熱量を下流側の発生熱量より大
としたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】定着ローラの外表面温度はその長手方向に亘っ
て一定値である必要がある。従って、放熱量の多い定着
ローラの両端部側の熱源の熱発生量は中間部に比べ大き
くしておく必要がある。

【００１４】一方、排熱ファンを設け、定着ローラの長
手方向にエアフローを形成した場合、定着ローラのエア
フロー上流側の部分はフレッシュエアで冷却され、下流
側の部分は定着ローラにて温められたホットエアにて逆
に温められることとなる。

【００１５】従って、定着ローラの熱源による発生熱量
を定着ローラの中間部側より両端部側で大とし、且つ、
該両端部の内排熱ファンによるエアフローの上流側の発
生熱量を下流側の発生熱量より大として、定着ローラの
外表面温度をその長手方向に亘って一定となるようにし
た。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１７】先ず、本発明の第１実施例を図１乃至図６
により説明する。

【００１８】図２は定着装置１の主要部の側面を示すも
のであり、図中１０は熱源としてのハロゲンランプ１１
を有し、駆動ギヤ１２を介して一定方向に回転される加
熱ローラであり、該加熱ローラ１０の下方にこの加熱ロ
ーラ１０に圧接して回転する加圧ローラ１３が配設され
ている。また、加熱ローラ１０の長手方向の駆動ギヤ１
２側には排熱ファン１４が設けられ、該排熱ファン１４
により加熱ローラ１０等の長手方向に亘ってエアフロー
を形成し、加熱ローラ１０周りにこの加熱ローラ１０に
よって発散される熱が定着装置１外に排出されるように
なっている。

【００１９】即ち、加熱、加圧ローラ１０，１３からな
る一対の定着ローラ間に未定着トナー像を担持する転写
紙が搬送されると、このトナー像は加熱、加圧ローラ１
０，１３によって加熱、加圧されて溶融固着され、転写
紙上に永久像として定着される。

【００２０】尚、加熱ローラ１０には不図示の温度検知
素子が当接され、該温度検知素子を介して加熱ローラの
表面温度が一定値となるようにハロゲンランプ１１はＯ
Ｎ、ＯＦＦ　コントロールされているものとする。

【００２１】さて、ハロゲンランプ１１は加熱ローラ１
０の長手方向に沿って配設され、加熱ローラ１０の表面
温度がその長手方向に亘って一定値となるよう、その長
手方向の熱発生量が決定されている。以下、本発明の特
徴的構成であるハロゲンランプ１１の長手方向の熱発生
量について説明する。

【００２２】先ず、加熱ローラ１０の左、右端部Ａ，Ｂ
は中間部Ｃに比べ多く加熱する必要がある。従って、図
１で示される如く、ハロゲンランプ１１の単位長さ当り
の熱発生量は加熱ローラ１０の左、右端部Ａ，Ｂで高く
、加熱ローラ１０の中間部Ｃで低い一定値とする必要が
ある。但し、加熱ローラ１０の駆動ギヤ１２が配設され
ている右端部Ｂ側は左端部Ａに比べやや長く突出して放
熱量が多く、且つ駆動ギヤ１２を介した放熱もあるため
、ハロゲンランプ１１の加熱ローラ１０の右端部Ｂ側の
発生熱量は左端部Ａ側のそれよりやや大きくする必要が
ある。

【００２３】一方、加熱ローラ１０の駆動ギヤ１２の一
側に排熱ファン１４が設けられ、該排熱ファン１４によ
り、加熱ローラ１０の長手方向の左端部Ａ側から右端部
Ｂ側方向にエアフローが形成されているため、加熱ロー
ラ１０の左端部Ａ側は画像形成装置本体の側壁に設けら
れるルーバー等を介して吸引されるフレッシュエアで冷
却されると共に、加熱ローラ１０の右端部Ｂ側は加熱ロ
ーラ１０にて順次加熱されてきたホットエアで温められ
るという現象が生じる。

【００２４】従って、排熱ファン１４のみの影響を考慮
すれば、ハロゲンランプ１１の加熱ローラ１０の左端部
Ａ側の発生熱量は右端部Ｂ側に比べて大きくする必要が
ある。

【００２５】以上のことを考慮してハロゲンランプ１１
の加熱ローラ１０の長手方向に対する単位長さ当りの発
生熱量の大きさが図１により示されている。即ち、加熱
ローラ１０の中間部Ｃの発生熱量は左右端部Ａ，Ｂのそ
れに比べて最も小さいが、加熱ローラの長手方向に亘っ
て一定となっており、加熱ローラ１０の左、右端部Ａ，
Ｂ側の発生熱量は山形に上昇し、その値は加熱ローラ１
０の左端部Ａ側の方が右端部Ｂ側のそれより大きくなっ
ている。

【００２６】上記の如きハロゲンランプ１１を有する加
熱ローラ１０を備えた定着装置１により、実際に定着作
業を行なった場合の加熱ローラ１０の長手方向の表面温
度分布を図３に示す。

【００２７】この場合、加熱ローラ１０は肉厚１．５ｍ
ｍ、長さ３７０ｍｍのアルミニウム等から構成され、加
熱ローラ１０の表面温度コントロール用の温度検知素子
は加熱ローラ１０の中間部に設けられている。また、ハ
ロゲンランプ１１の加熱ローラ１０の長手方向に対する
単位長さ当りの発生熱量は加熱ローラ１０の中間部Ｃの
ものを１００とすれば、加熱ローラ１０の左端部Ａ側で
はその最大値が１６０、右端部Ｂ側ではその最大値が１
５０となっている。尚、図中Ｔ１は加熱ローラ１０の表
面設定温度を示している。

【００２８】図中破線Ｐは排熱ファン１４を使用しない
場合の加熱ローラ１０の表面温度分布を示している。こ
の場合、加熱ローラ１０の左端部Ａ側から右端部Ｂ側に
向かって設定温度Ｔ１を挟む如く加熱ローラ１０の表面
温度はゆっくり降下しており、これにより加熱ローラ１
０に対する排熱ファン１４の影響を理解することができ
る。

【００２９】図中実線Ｑは排熱ファン１４を使用した場
合であり、加熱ローラ１０の定着に寄与するほとんどの
部分は設定温度Ｔ１にコントロールされている。この場
合、加熱ローラ１０の左、右端部Ａ，Ｂの一部が設定温
度Ｔ１より降下しているが、加熱、加圧ローラ１０，１
３によって形成されるニップ幅が中間部に比べて端部が
大きい事を考慮すれば、かかる温度降下は定着作業に何
ら影響を及ぼさない。

【００３０】ここで、加熱ローラ１０の端部が僅かに温
度降下している場合でも、定着作業中に転写紙に皺を発
生させる可能性が生じるが、この防止作としては図４及
び図５で示される如く、加熱ローラ１０の中間部Ｃを僅
かに窪ませた逆クラウン形状（例えば長さ３７０ｍｍ、
両端部の外径３２ｍｍの加熱ローラ１０に対してテーパ
量を５０μｍとる等）にすればよい。

【００３１】また、図６で示される如く、加熱ローラ１
０のみでなく加圧ローラ１３側にも加熱ローラ１０のハ
ロゲンランプ１１と同様な熱源１５を設けることがある
が、本発明はこの加圧ローラ１０の熱源１５に対しても
適用できるのは勿論である。

【００３２】次に、本発明の第２実施例を図７及び図８
により説明する。尚、第１実施例に係るものと同一機能
を有するものについては同一符号を付しその説明を省略
する。

【００３３】本実施例は加熱ローラ１０の駆動ギヤ１２
を第１実施例のもとは逆側の左端部Ａ側に取り付けた場
合である。

【００３４】この場合、加熱ローラ１０の左端部Ａ側で
は、該左端部Ａが駆動ギヤ１２の設置のための長くなっ
た分及び駆動ギヤ１２の影響分だけ、その放熱量が多く
なり、逆に右端部Ｂ側ではその分だけ放熱量は小さくな
る。

【００３５】従って、ハロゲンランプの長手方向の発生
熱量は第１実施例のものに比べ、上記の影響を考慮に入
れて図７で示される如く決定すればよい。この場合、駆
動ギヤ１２等による影響は他の排熱ファン１４等による
影響に比べて小さいため、ハロゲンランプ１１の加熱ロ
ーラ１０の長手方向に対する単位長さ当りの基本的な発
生熱量分布は第１実施例のものと同一となるが、加熱ロ
ーラ１０の左端部Ａの発生熱量は第１実施例のものに比
べやや大きく、加熱ローラ１０の右端部Ｂの発生熱量は
第１実施例のものに比べやや小さくなる。従って、加熱
ローラ１０の左、右端部Ａ，Ｂの発生熱量の最大値の差
は第１実施例のそれより大きくなる。

【００３６】以上の第１、第２実施例については加熱ロ
ーラ１０等の熱源としてハロゲンランプ１１を使用した
が、これに限る必要はなく、赤外線ランプやセラミック
ヒータ等の他のものを使用できるのは勿論である。この
場合、熱源の加熱ローラ１０等の長手方向に対する発生
熱量の変更はコイルタイプの加熱素子を介して行なって
もよいのは勿論、板状又は棒上の加熱素子の面積や長さ
を変えるようにして行ってもよい。尚、熱源は加熱ロー
ラ１０の内部に配設する必要はなく、該加熱ローラ１０
の外方近傍に配設してもよく、加熱ローラ１０の内部と
外部の両方に配設してもよいのは勿論である。

【００３７】また、排熱ファン１４の種類は排気ファン
、吸気ファンのいずれのものであってもよいし、加熱ロ
ーラ１０の温度検知素子は加熱ローラ１０の中間部又は
端部のいずれの場所に配設してもよいのは勿論である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明で明らかな如く本発明によれ
ば、定着ローラの熱源による発生熱量を定着ローラの中
間部側より両端部側で大とし、且つ該両端部の内排熱フ
ァンによるエアフローの上流側の発生熱を下流側の発生
熱量より大として、定着ローラの外表面温度をその長手
方向に亘って一定となるようにした。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る定着装置の加熱ローラの長手
方向に対する熱源の発生熱量の割合を示す図である。

【図２】第１実施例に係る定着装置の主要部の側面図で
ある。

【図３】第１実施例に係る定着装置の加熱ローラの表面
温度分布を示す図である。

【図４】加熱ローラの外形形状を示す図である。

【図５】加熱ローラの外形形状を示す図である。

【図６】第１実施例の変更実施例に係る定着装置の主要
部の側面図である。

【図７】第２実施例に係る定着装置の加熱ローラの長手
方向に対する熱源の発生熱量の割合を示す図である。

【図８】第２実施例に係る定着装置の主要部の側面図で
ある。

【符号の説明】

１０　　　　　　加熱ローラ（定着ローラ）１１　　　
　　　ハロゲンランプ（熱源）１４　　　　　　排熱フ
ァン Ａ，Ｂ　　　　加熱ローラの両端部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　定着ローラの内部の長手方向に熱源が
   配設され、給排気用の排熱ファンにより定着ローラの長
   手方向にエアフローが形成される定着装置において、定
   着ローラの熱源による発生熱量を定着ローラの中間部側
   より両端部側で大とし、且つ、該両端部の内排熱ファン
   によるエアフローの上流側の発生熱量を下流側の発生熱
   量より大としたことを特徴とする定着装置。