JPH10293484A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立ち上がり時間が短く且つ非通紙領域の温度
上昇を抑制することができる定着装置を提供する。 【解決手段】 内部に軸方向に延設された複数のリブを
持つ放熱ローラ４を加圧ローラ３に圧接させる。放熱ロ
ーラ４の幅（軸方向の長さ）は加圧ローラ３よりも大き
くされ、放熱ローラ端部において空気中に放熱して放熱
効率を高める。これにより、定着ローラ１の端部温度の
上昇を効果的に防ぐ。

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、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置において、転写紙・
ＯＨＰフィルム等の記録材上に転写された未定着画像
（トナー像）を記録材に定着させる定着装置として熱定
着装置が広く利用されている。従来、熱定着装置として
は、ヒーターにより加熱される定着ローラに加圧ローラ
を圧接させ、記録材を両ローラで挟持搬送しながら熱と
圧力とにより未定着トナー像の定着を行なうヒートロー
ラ方式のものが多用されている。

【０００３】近年の環境規制・環境保護意識の高まりか
ら、各種画像形成装置においては消費電力の低減が求め
られており、その一つの方策として、定着装置の立ち上
がり時間を短くするために熱容量の小さな薄肉の定着ロ
ーラが採用されるようになった。また一方で、近年は高
生産性が要求され、画像形成装置の高速化が行われてい
る。

【０００４】高速機において薄肉定着ローラを用いた場
合には、小サイズ用紙（例えば、Ｂ５やＡ４縦）の連続
通紙時における定着ローラ端部温度上昇という問題が発
生する。これは、ヒートローラ方式の定着装置におい
て、用紙（記録材）が通過する部分は用紙によりローラ
表面の熱が奪われるが用紙の無い部分（非通紙領域）は
熱損失がないため、小サイズの用紙を連続して通紙した
場合には、非通紙領域のローラ温度が許容範囲を越えて
上昇するという現象である。この定着ローラ非通紙領域
（通紙基準が中央基準であれば定着ローラの両端部）で
の温度過昇が発生すると、小サイズ連続通紙直後に大サ
イズ紙を通紙した場合に両端部でトナーオフセットが発
生したり用紙にシワ（定着シワ）が発生したりするとい
う不具合が起きる。また、定着ローラ軸受が樹脂製の場
合には軸受が変形してしまい、その対策として耐熱性の
高い樹脂を用いるとコストが上昇する問題も有る。

【０００５】これらを解決する方策の一つとして２つの
ヒータを用いるものが提案され、多くの機種で採用され
ている。この方式は、中央基準のもので説明すると、定
着ローラの中央部（小サイズ領域）ヒータと両端部ヒー
タの２つのヒータを備え、また、それに対応して温度セ
ンサも定着ローラ中央部と一方の端部とに２つ設けるこ
とにより、小サイズ通紙時には中央部ヒータのみを通電
制御し（両端部ヒータはオフ）、大サイズ通紙時には中
央部ヒータと両端部ヒータの２つを同時に通電制御する
構成となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
の、上記したような２つのヒータを用いるものは、ヒー
タ及び温度センサのコストが２倍になることと、２本の
ヒータを制御する必要があるため制御部及び電源部のコ
ストを増加させてしまうという問題が有った。

【０００７】また、実開昭６１−７６４６３号公報に
は、圧着ローラ（加圧ローラ）にヒートパイプを転接さ
せることにより加熱ローラ（定着ローラ）の温度分布を
均一化させた定着装置が開示されているが、この従来例
では、ヒートパイプを設けることによりコストが上昇す
る、鉄芯金の加熱ローラでは熱伝導率が低い（アルミ製
より）ために端部温度上昇に対しては不利である、ヒー
トパイプで端部の熱を中央部に移動させて温度の均一化
を図っているが熱の移動が効率的ではないという問題が
有った。

【０００８】本発明は、従来の定着装置における上述の
問題を解決し、立ち上がり時間が短く且つ非通紙領域の
温度上昇を抑制することができる定着装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題は本発明によ
り、回転駆動される定着ローラと、該定着ローラに圧接
される加圧ローラとを備え、両ローラ間に未定着画像を
担持した記録紙を通過させて未定着画像を記録紙に定着
させる熱定着装置において、薄肉パイプにより形成され
内部に軸方向に延設された複数のリブを有し且つ前記加
圧ローラの軸方向の長さよりも長い放熱ローラを、前記
加圧ローラに対して圧接して設けたことにより解決され
る。

【００１０】また、本発明は、前記の課題を解決するた
め、前記放熱ローラ両端部が定着装置の側板外に突出し
ていることを提案する。さらに、本発明は、前記の課題
を解決するため、前記放熱ローラ内部に設けられた複数
のリブは、ローラ軸方向に向かう螺旋状に形成されてい
ることを提案する。

【００１１】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ため、前記放熱ローラは、当該定着装置が画像形成装置
に装着されたときに、画像形成装置に設けられた排風フ
ァンに近接して位置することを提案する。

【００１２】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ため、当該定着装置が装着される画像形成装置の排風フ
ァンに近接して放熱ローラと排風ファンとを連絡するた
めの放熱補助手段が設けられ、当該定着装置を画像形成
装置に装着したときに、前記放熱補助手段に前記放熱ロ
ーラ端部が嵌合することを提案する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１，２は本発明による定着装置
の一実施形態を示すもので、その定着装置の概略構成を
示す正断面図及び側断面図である。この図に示す定着装
置は、薄肉金属（例えば０．８ｍｍ厚のアルミ芯金）に
て構成された定着ローラ１と、最外層を弾性体にて構成
された加圧ローラ３と、アルミ芯金にて構成された放熱
ローラ４を有している。

【００１４】中空のパイプ状定着ローラ１は、軸受け１
０を介して定着上フレーム９に支持され、その一方側の
端部にはギヤ１１が嵌装されている。また、定着ローラ
１はその内部に発熱体としてのハロゲンヒータ２を備え
ている。定着ローラ１にはサーミスタ５及び分離爪６が
付設されている。その他、必要に応じてクリーニング手
段やオイル塗布手段を設けても良い。定着ローラ１に対
しては、図示しない加圧スプリングにより加圧された加
圧ローラ３が圧接され、一定のニップ幅を確保するよう
に構成されている。加圧ローラ３は、軸受１２を介して
定着下フレーム８に支持されている。その加圧ローラ３
には、放熱ローラ４が支持板バネ１５及び軸受１３によ
り支持されながら圧接されている。放熱ローラ４は、加
圧ローラ３から伝えられる熱をその長手方向（軸方向）
に伝えるとともに、加圧ローラ３に付着したトナー汚れ
を除去する機能をも有している。

【００１５】このように構成された定着装置において、
サーミスタ５で検出した温度に基づいてハロゲンヒータ
２への通電を制御することにより、定着ローラ１の表面
は一定の温度（設定温度）に制御される。そして、定着
及び加圧の両ローラ間に用紙を通過させ、トナーの定着
に必要な熱量を与える。本実施形態の定着装置におい
て、定着ローラ１，加圧ローラ３及び放熱ローラ４は夫
々図１に矢印で示す方向に回転し、用紙は定着ローラ１
と加圧ローラ３間を図１の右から左方向に搬送され、ト
ナー像が用紙上に定着され、ガイド部７に案内されて排
出される。

【００１６】ところで、小サイズ用紙（例えばＡ４縦、
Ｂ５、Ａ５等）の連続通紙時には、定着ローラ１の通紙
領域は通過する用紙により熱を奪われるが、非通紙領域
（本実施形態では定着ローラ１の両端部）では用紙によ
り熱が奪われることがなくヒータ２より熱が供給され続
けるため、定着ローラ１の両端部で温度が上昇してしま
う。その様子を図２の定着ローラ１内に示してあるが、
ここに示すように、定着ローラ１中央部の温度が１８５
度のときにローラ端部温度は２３０度程度に上昇する。

【００１７】しかしながら、本実施形態の定着装置にお
いては放熱ローラ４が設けられているため、定着ローラ
１において両端部で上昇した分の熱量は定着ローラ１か
ら加圧ローラ３、さらに放熱ローラ４へと順次移動して
いく。図３に示すように、放熱ローラ４の内部には円周
方向に均等な位置に複数のリブ４ａが形成されており、
従来の単なる円筒形放熱ローラに比べて断面積及び表面
積が大きくなっており、ローラ両端部の高温度領域から
ローラ中央部への伝熱と、放熱効率とを高めることがで
きる。さらに、放熱ローラ４の長さ（軸方向の長さ）は
加圧ローラ３よりも長く構成されており、放熱ローラ４
の両端部から空気中に放熱することができる。このた
め、定着ローラ１の軸方向の温度勾配が効率的に均され
て端部温度上昇を効果的に防止することができる。そし
て、定着ローラの端部温度上昇の防止により、トナーオ
フセット、定着ジャム（紙詰まり）、軸受破損等の不具
合を防止することができる。

【００１８】本実施形態における放熱ローラ４はアルミ
の押出し加工により形成している。なお、放熱ローラの
リブ形状やリブの数は本実施形態に限定されるものでは
なく、適宜設定することができる。図４は放熱ローラの
別例を示す断面図で、この図に示す放熱ローラ１４は、
複数のリブ１４ａの内側端部を結んで内周円筒部１４ｂ
を設けた構成となっており、この形状の場合は放熱ロー
ラ１４の外周及び内周のいずれでも回転支持が可能であ
る。

【００１９】図５は、本発明の他の実施形態を示すもの
で、この定着装置の基本的な構成は前記実施形態のもの
と同様であるので、異なる放熱ローラの部分を中心に説
明する。

【００２０】本実施形態において、放熱ローラ２４の長
さは前記実施形態のものより更に長く、その両端部が下
フレーム８の側板部を貫通して定着装置外部に突出して
いる。なお、放熱ローラ２４は軸受１３を介して定着側
板８に支持されながら、図示しない加圧スプリングによ
り加圧ローラ３に対して圧接されている。放熱ローラ２
４内部に設けられるリブの形状としては、例えば図３及
び図４の形状を採ることができる。

【００２１】この定着装置においては、放熱ローラ２４
の両端が側板８の外側に突出していることと、定着装置
が装着される画像形成装置本体内の空気の流れによっ
て、定着装置の内部に熱がこもらず、放熱ローラ２４の
両端から効率的に放熱することができる。従って、定着
ローラ１の端部温度の上昇がより効果的に防止される。

【００２２】図６は、本発明の定着装置に使用可能な放
熱ローラの別例を示すもので、（ａ）は放熱ローラの断
面図、（ｂ）はそのリブ形状を説明する部分平面図であ
る。この図に示す放熱ローラ３４の内部には、図３，４
に示したものと同様にローラの円周方向に均等な位置に
複数のリブ３４ａが設けられている。このリブ３４ａ
は、図６（ｂ）に示すようにローラ軸方向に向かう螺旋
状に形成されている。この放熱ローラ３４が図６（ａ）
で時計回りに回転した場合、リブ３４ａの螺旋方向によ
り、放熱ローラ３４内部で定着ローラ駆動側（図５の右
側）に向かって空気の流れが発生する。このため、放熱
ローラ３４の熱が効率的に外部に放出され、定着ローラ
端部の温度が上昇しても効果的に放熱することができ
る。

【００２３】図７は、本発明のさらに他の実施形態を示
すもので、この定着装置の基本的な構成は図５により説
明した前記実施形態のものと同様であるので、異なる部
分を中心に説明する。

【００２４】図７に示す定着装置は、本体画像形成装置
に装着したときに、放熱ローラ３４の一方の端部（定着
ローラ１の駆動側端部）近傍に画像形成装置の排風ファ
ン１６が位置するように構成されている。画像形成装置
本体の排風ファン１６は、画像形成装置の駆動系等で発
生する熱を効率的に装置外に排出できるよう各種駆動系
（定着装置駆動系を含む）が設けられた側（通常は装置
奥側）に設けられたものである。

【００２５】この定着装置の放熱ローラ３４は、図６に
示す構成のものを使用している。そして、放熱ローラ３
４の端部近傍に位置する排風ファン１６によって、この
放熱ローラ３４により放熱ローラ内部で装置駆動側に向
かって発生した空気の流れは促進され、定着装置内部の
熱を更に効率的に機外に排出することができる。なお、
放熱ローラのリブ形状としては図３，４に示すものでも
良いが、図６の形状のものの方が本実施形態の定着装置
ではより効果的である。

【００２６】ところで、画像形成装置のレイアウトによ
っては、定着装置を装着したときに排風ファンの近傍に
放熱ローラを位置させることができない場合も有る。そ
こで、定着装置が装着される画像形成装置の排風ファン
に近接して放熱ローラと排風ファンとを連絡するための
放熱補助手段を設け、定着装置を画像形成装置に装着し
たときに、その放熱補助手段に放熱ローラ端部が嵌合す
ることを本発明のさらに他の実施形態として提案する。

【００２７】図８は、その実施形態の定着装置を示すも
のである。この定着装置の基本的な構成は図７により説
明した前記実施形態のものと同様であるので、異なる部
分を中心に説明する。

【００２８】図８に示す定着装置において、放熱ローラ
４４の両端部は定着装置の外部に突出している。この放
熱ローラ４４の内部には図６に示すものと同様の螺旋状
リブが形成されている。一方、画像形成装置本体には排
風ファン１６が設けられているが、この定着装置を画像
形成装置に装着したときに、放熱ローラ４４の駆動側
（定着ローラ１の駆動側）端部と排風ファン１６とは近
接しておらず、ある程度の距離が有る。本実施形態で
は、この放熱ローラ４４と排風ファン１６の間の空間に
放熱補助部材１９が設けられている。放熱補助部材１９
は画像形成装置に取り付けて設けられたものである。

【００２９】放熱補助部材１９は、中空パイプ状の軸部
１９ａと、その軸部から突設された放熱板（放熱フィ
ン）１９ｂとからなっている。この放熱補助部材１９
は、その軸部１９ａがブラケット１７及び軸受１８によ
り支持されて、放熱板１９ｂが排風ファン１６に近接す
るように配置されている。また、定着装置を画像形成装
置に装着したときに、放熱ローラ４４の端部（定着ロー
ラ１の駆動側の端部）が放熱補助部材１９の軸部１９ａ
に嵌合するように構成されている。

【００３０】さて、本実施形態の定着装置を画像形成装
置に装着すると、前述したように放熱ローラ４４の端部
が放熱補助部材１９の軸部１９ａに嵌合する。そして、
定着ローラ１の回転により加圧ローラ３及び放熱ローラ
４４が従動回転し、更に放熱補助部材１９が放熱ローラ
４４に連れ回りする。

【００３１】放熱ローラ４４の部材を介して移動された
定着ローラ１の熱は、軸部１９ａから放熱板１９ｂに伝
達され、放熱板１９ｂより放熱される。放出された熱気
は排風ファン１６により機外へ排出される。また、放熱
ローラ４４の内部空間で放出された熱は、放熱補助部材
１９の軸部１９ａが放熱ローラ４４端部と排風ファン１
６の間を連絡していることにより効率的に排風ファン１
６によって吸い出され、機外に排出される。

【００３２】このように、本実施形態の定着装置におい
ては、放熱ローラ端部と排風ファン１６の間にある程度
の距離が有った場合でも、その間を連絡する放熱補助部
材１９によって、定着装置の熱を効果的に排出すること
ができるので、定着ローラ１の端部温度の上昇を確実に
防止することができる。なお、放熱ローラのリブ形状と
しては図３，４に示すものでも良いが、図６の形状のも
のの方が本実施形態の定着装置ではより効果的である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、放熱ローラに複数のリブが形成されているた
め熱伝導率と放熱効率とを高めることができる。さら
に、放熱ローラの長さ（軸方向の長さ）は加圧ローラよ
りも長く構成されており、放熱ローラの両端部から空気
中に放熱することができる。このため、定着ローラの端
部温度上昇を効果的に防止することができる。

【００３４】請求項２の構成により、放熱ローラの両端
が定着側板の外側に突出していることによって、定着装
置の内部に熱がこもらず、定着ローラの端部温度の上昇
がより効果的に防止される。

【００３５】請求項３の構成により、放熱ローラ内部に
ローラ軸方向に向かう螺旋状リブが形成されているの
で、放熱ローラの回転によりローラ内部の空気が外部に
向かって流れ出す。このため、放熱ローラの熱が効率的
に外部に放出され、定着ローラ端部の温度が上昇しても
効果的に放熱することができる。

【００３６】請求項４の構成により、定着装置を画像形
成装置に装着したときに放熱ローラ端部が排風ファンに
近接することにより、放熱ローラの熱を効率よく装置外
に排出し、定着ローラ端部温度の上昇を防ぐことができ
る。

【００３７】請求項５の構成により、放熱ローラ端部と
排風ファンの間にある程度の距離が有った場合でも、そ
の間を連絡する放熱補助部材によって定着装置の熱を効
果的に排出することができるので、定着ローラの端部温
度の上昇を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による定着装置の一実施形態を示す正断
面構成図である。

【図２】その定着装置の側断面構成図である。

【図３】その定着装置の放熱ローラの断面図である。

【図４】放熱ローラの別例を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す定着装置の側断面
構成図である。

【図６】本発明の定着装置に使用可能な放熱ローラのさ
らに別の例を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は部
分平面図である。

【図７】本発明のさらに他の実施形態を示す定着装置の
側断面構成図である。

【図８】本発明のさらに他の実施形態を示す定着装置の
側断面構成図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 定着ヒータ ３ 加圧ローラ ４，１４，２４，３４，４４ 放熱ローラ ４ａ，１４ａ，３４ａ リブ １６ 排風ファン １９ 放熱補助部材 １９ａ 軸部 １９ｂ 放熱板（放熱フィン）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される定着ローラと、該定着ロ
   ーラに圧接される加圧ローラとを備え、両ローラ間に未
   定着画像を担持した記録紙を通過させて未定着画像を記
   録紙に定着させる熱定着装置において、 薄肉パイプにより形成され内部に軸方向に延設された複
   数のリブを有し且つ前記加圧ローラの軸方向の長さより
   も長い放熱ローラを、前記加圧ローラに対して圧接して
   設けたことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記放熱ローラ両端部が定着装置の側板
   外に突出していることを特徴とする、請求項１に記載の
   定着装置。
3. 【請求項３】 前記放熱ローラ内部に設けられた複数の
   リブは、ローラ軸方向に向かう螺旋状に形成されている
   ことを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
4. 【請求項４】 前記放熱ローラは、当該定着装置が画像
   形成装置に装着されたときに、画像形成装置に設けられ
   た排風ファンに近接して位置することを特徴とする、請
   求項１に記載の定着装置。
5. 【請求項５】 当該定着装置が装着される画像形成装置
   の排風ファンに近接して放熱ローラと排風ファンとを連
   絡するための放熱補助手段が設けられ、当該定着装置を
   画像形成装置に装着したときに、前記放熱補助手段に前
   記放熱ローラ端部が嵌合することを特徴とする、請求項
   １に記載の定着装置。