JPH11219062A - 画像形成装置の定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着回転体の熱を不必要に奪うことなく、で
きるだけ騒音が少なく、定着回転体から発生する熱が画
像形成装置内に籠もることを防止することができる定着
装置を提供する。 【解決手段】 画像形成部の上方に設けられる定着装置
であって、互いに圧接され、少なくとも一方に熱源を有
する一対の定着回転体を有し、電子写真プロセスによっ
て形成される未定着トナー像を保持する記録材が一対の
定着回転体のニップ部を通過する間に、上記未定着トナ
ー像を記録材上に定着させる定着装置において、上記一
対の定着回転体を圧接／離間させるリトラクト手段と、
非定着時には一対の定着回転体を離間させるように上記
リトラクト手段を制御する制御手段とを有することを特
徴とする定着装置。

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、プリンタ等
の電子写真方式の画像形成用装置の定着装置にかかり、
さらに詳しくは、定着装置から発生する熱に対する対策
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から複写機、プリンタ等の電子写真
方式の画像形成装置では、感光体上に形成されたトナー
像を記録用紙やＯＨＰシート等の記録材に転写し、熱源
を備える一対の定着回転体のニップ部にその転写された
トナー像を通過させ、トナー像を熱と圧力との作用によ
って記録材へ定着させ永久像を得るものが従来からよく
知られている。なお、定着回転体としてはロール状のも
の、無端ベルト状のもの等が挙げられる。

【０００３】このような定着装置において従来から問題
となっていることであるが、定着装置からの熱によって
画像形成装置の機内の温度が上昇し、画像欠陥や部品の
故障を招く恐れがある。すなわち、内部に熱源を備えた
定着回転体からの発熱によって周囲の空気が温められ、
その熱気が画像形成装置内に滞留することによって、例
えば感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体の感光
性、帯電性が変化してしまう、トナーのブロッキングが
発生する等の問題が生じる場合がある。また画像形成装
置に多く用いられている中央演算装置や記憶素子等の電
子部品は一般に熱に弱く、これらが過度に加熱されると
暴走や機能停止等の故障が発生するおそれもある。

【０００４】そこで従来から排気ファン等を画像形成装
置の背面等に設けて画像形成装置内に一定の空気の流れ
を形成し、この装置内に熱が籠もるのを防止する技術が
広く使用されている。また特開平７−７２７５９号公報
には一対の定着回転体を互いに離間させ、排気ファンを
設けてその離間させた部分に空気の流れを形成すること
によって定着回転体の熱を一層効率よく外部へ逃がす技
術が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、排気ファン等
によって強制的に排熱する場合には、画像形成装置内に
籠もった熱気とともに定着回転体表面から定着に必要な
熱までも同時に奪ってしまい、再度定着回転体を加熱す
ることが必要となり、電力を余分に消費してしまうとい
う問題がある。また、ファンの回転によって騒音が発生
してしまうという問題もある。特に、画像形成装置の背
面に排気ファンが設けられる場合にはその騒音が外部に
漏れやすく、画像形成装置の多くは職場で仕事中に使用
されるものであるため、静かな職場環境を求めるユーザ
ーの要求に答えることが難しい。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは定着回転体の熱を不必
要に奪うことなく、できるだけ騒音が少なく、定着回転
体から発生する熱が画像形成装置内に籠もることを防止
することができる定着装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像形成部の
上方に設けられる定着装置であって、互いに圧接され、
少なくとも一方に熱源を有する一対の定着回転体を有
し、電子写真プロセスによって形成される未定着トナー
像を保持する記録材が一対の定着回転体のニップ部を通
過する間に、上記未定着トナー像を記録材上に定着させ
る定着装置において、上記一対の定着回転体を圧接／離
間させるリトラクト手段と、非定着時には一対の定着回
転体を離間させるように上記リトラクト手段を制御する
制御手段とを有するものである。

【０００８】定着装置をこのように構成することによっ
て、非定着時には一対の定着回転体を離間させるため、
定着回転体が有する熱源から発せられる熱は定着装置周
辺にこもることなく、効率よく自然対流によって上方へ
と移動する。そして、定着装置は画像形成部の上方に設
けられているため、画像形成部はその上方へと移動する
熱の悪影響を受けることがない。また、排気ファン等を
使用することがないため、騒音も生じない。なお、定着
回転体としてはロール状のものでも無端ベルト状のもの
でもよい。

【０００９】また本発明は、上記定着回転体の周囲に設
けられ、回転して上記一対の定着回転体の離間部に上昇
気流を発生させる気流発生手段を備え、非定着時には上
記制御手段が気流発生手段を回転させるように制御する
ものである。定着装置をこのように構成することによっ
て、定着を行なわない際には一対の定着回転体を離間さ
せると共に、定着回転体の周囲を回転する気流発生手段
によってその離間部に上昇気流を発生させることができ
るので、自然対流によるよりも一層効果的に上記熱源か
ら発生する熱を上方へと移動させることができ、熱によ
る悪影響を画像形成部に与えることをより確実に防止す
ることができる。さらに、温度の最も高い定着回転体周
辺に於いて動作させるものであるため、その回転速度は
例えば従来の排気ファン等に比べてゆっくりしたもので
あっても十分に排気、冷却効果を奏することができ、騒
音も小さくて済む。

【００１０】また本発明は、熱源を有する定着回転体の
全体を被い、他方の定着回転体に対峙する部分に開口部
を有するハウジング部材と、上記開口部を開閉する開閉
手段とを備え、非定着時には上記制御手段が上記開口部
を閉じるように上記開閉手段を制御するものである。定
着装置をこのように構成することによって、定着を行な
わない際には上記ハウジング部材の開口部を閉じるた
め、一対の定着回転体を離間させる場合、又は離間させ
た上でその離間部に上昇気流を発生させる場合において
も、熱源を有する定着回転体そのものは開口部の閉じら
れたハウジング部材内に存在するため、その定着回転体
は定着に必要な熱まで奪われ過ぎることがない。

【００１１】

【発明の実施による形態】次に、実施例に基づいて、本
発明の好適な実施の形態を説明する。図１は本実施例を
適用した定着装置の全体の構成を示したものであり、図
２はその定着装置を有する画像形成装置を示したもので
ある。この画像形成装置は、電子写真プロセスによって
記録材にトナー像を形成させる画像形成部８、記録材ト
レイから記録材排出部へと記録材を所定のタイミングで
搬送する搬送系９、そして本実施例にかかる定着装置と
によって構成されている。

【００１２】画像形成部８は、感光体、帯電装置、露光
装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置から成っ
ている。また感光体はドラム状の有機材料によって構成
され、帯電装置は感光体表面に圧接される帯電ロール等
によって構成され、露光装置はレーザー発光部、ポリゴ
ンミラー等によって構成され、現像装置は内部にトナー
とキャリアとを有し、転写装置は感光体表面に圧接され
る転写ロール等によって構成され、クリーニング装置は
感光体表面に圧接されるブレード等によって構成されて
いる。

【００１３】搬送系９は、内部にサイズの異なる記録材
を収容することができる記録材トレイ９１、ピックアッ
プロール９２、搬送ロール対９３、レジロール等によっ
て構成されている。

【００１４】定着装置は、画像形成部８の上方に設けら
れる定着装置であって、互いに圧接される加熱ロール１
（定着回転体５１）と加圧ロール２（定着回転体５１）
とを有し、電子写真プロセスによって形成される未定着
トナー像を保持する記録材が加熱ロール１と加圧ロール
２とのニップ部を通過する間に、上記未定着トナー像を
記録材上に定着させるものであり、加熱ロール１と加圧
ロール２とを圧接／離間させるリトラクト手段３と、加
圧ロール２の周囲を回転し加熱ロール１と加圧ロール２
との離間部に上昇気流を発生させる気流発生手段５と、
加熱ロール１の全体を被い、加圧ロール２に対峙する部
分に開口部６１を有するハウジング部材６と、上記開口
部６１を開閉する開閉手段７と、非定着時には加熱ロー
ル１と加圧ロール２とを離間させ、上記離間部に上昇気
流を発生させ、上記開口部６１を閉じるようにそれぞれ
リトラクト手段３、気流発生手段５と、開閉手段７とを
制御する制御手段４とを有するものである。

【００１５】図３は本実施例にかかる定着装置をその上
方から、すなわち図１、図２の矢印Ａの方向から示した
ものである。加熱ロール１と加圧ロール２とはそれぞれ
図示しないメインモーターから回転駆動力を得て回転す
るような構成となっている。なお、図３では内部の構成
を分かりやすく示すためにハウジング部材６は省略して
いる。

【００１６】図４は本実施例にかかる定着装置のリトラ
クト手段３を示すものである。このリトラクト手段３
は、画像形成装置本体に一端が固定された圧縮スプリン
グ３１と、その他方の一端が固定されるブロック３２
と、圧縮スプリング３１の弾性力によってブロック３２
に圧接されるカム３３と、モーターａ３７（５７）から
の駆動力をカム３３へ伝達するか否かをコントロールす
るソレノイド３５、ズプリングクラッチ３４等から構成
される。また、ブロック３２は加熱ロール１の軸に固定
されている。図４（ａ）は、加熱ロール１と加圧ロール
２とが離間された際のリトラクト手段３の状態を示すも
のであり、図４（ｂ）は、加熱ロール１と加圧ロール２
とが圧接された際のリトラクト手段３の状態を示すもの
である。

【００１７】図５は本実施例にかかる定着装置の気流発
生手段５を示すものである。この気流発生手段５は、加
圧ロール２の半分を被うように設けられる回転体５１
と、その回転体５１の表面に設けられるフィン５２と、
モーターａ３７（５７）からの回転駆動力を回転体５１
に伝達するプーリーａ５３、ｂ５５、ベルト５４、その
回転駆動力を回転体５１に伝達させるか否かをコントロ
ールする電磁クラッチａ５６等から構成される。この回
転体５１の大きさやフィン５２の形状、数は必要とする
冷却性に応じて適宜選択することができるものである
が、回転体５１やフィン５２の大きさが余りに大きくて
はスペース上、ハウジング部材６等と干渉するおそれが
あるため好ましくない。また、定着装置の稼働時に加熱
ロール１と加圧ロール２とのニップを妨げることのない
ような形状とすることが必要である。

【００１８】図６は本実施例にかかる定着装置のハウジ
ング部材６と開閉手段７とを示すものである。このハウ
ジング部材６は、加熱ロール１の全体を被うものであ
り、加圧ロール２と対抗する部分に開口部６１を設けて
ある。この開閉手段７は、一端をハウジンブ部材に固定
される引っ張りスプリング７１と、その他方の一端が固
定され、ハウジング部材６の開口部６１を開閉するシャ
ッター７２と、そのシャッター７２に取り付けられるワ
イヤ７３と、ワイヤ７３を巻き取り、送り出すプーリー
ｃ７４と、プーリーｃ７４を回転させるモーターｂ７６
と、モーターｂ７６からの回転駆動力をプーリーｃ７４
へ伝達させるか否かをコントロールする電磁クラッチｂ
７５等によって構成されている。

【００１９】図７は本実施例にかかる定着装置の制御系
をブロック図を用いて説明するものである。制御手段４
は演算装置、記憶装置、入出力装置等によって構成され
ており、後述するように画像形成装置の主制御装置から
の画像形成プロセスの情報を受け取り、「オン」「オ
フ」を命令する制御信号をリトラクト手段３、気流発生
手段５、開閉手段７のモーターａ３７（５７）、ｂ７
６、電磁クラッチａ５６、ｂ７５、ソレノイド３５等へ
送信するものである。

【００２０】次に、この画像形成装置の動作の一例とし
てプリンタ装置として使用する場合の動作を説明する。

【００２１】感光体の表面は帯電ロールによって一様に
帯電されている。そこへネットワーク上に接続されたパ
ーソナルコンピュータ、ワークステーション等からのプ
リント命令にしたがって、レーザー発生部がレーザー光
を発生させ、そのレーザー光はポリゴンミラー等を介し
て一様に帯電されている感光体ドラム表面に電位差を生
じさせ、電位差による静電潜像を形成する。その電位差
に基づいて現像装置が静電潜像にトナーを付着させる。
その感光体表面に形成されたトナー像は転写ロールに達
する。一方、記録材トレイに収容されていた指定サイズ
の記録材はピックアップロールによって一枚ずつ搬送さ
れ、搬送ロール対によってレジロール対にまで達する。
ここで、転写ロールの位置にトナー像が達するタイミン
グを見計らってそれまで閉じられていたレジロール対が
開き、記録材がトナー像と当接され、転写ロールによっ
て記録材上にトナー像が静電転写される。記録材上に保
持されたトナー像はその後、加熱ロール１と加圧ロール
２とのニップ部を通過することによって、そのニップ部
の熱と圧力との作用によって記録材に定着し、永久像と
なり画像形成装置の外部へと排出される。

【００２２】図８は定着装置における待機時と稼働時と
のメインモータ、モーターａ３７（５７）、ｂ７６、ソ
レノイド３５、電磁クラッチａ５６、ｂ７５の動作をタ
イミングチャートを用いて説明するものである。

【００２３】時刻ｔ１において、気流発生手段５が加熱
ロール１と加圧ロール２との離間部に上昇気流を発生さ
せる。すなわち、モーターａ３７（５７）と電磁クラッ
チａ５６とのスイッチが「オン」になる。モーターａ３
７（５７）の回転駆動はギア３６を介して電磁クラッチ
ａ５６へと伝達される。電磁クラッチａ５６は「オン」
の状態であるので、そのまま回転駆動を伝達する。さら
にプーリーｂ５５、ベルト５４、プーリーａ５３を介し
て回転体５１に伝達される。すると、回転体５１は加圧
ロール２の周辺を回転し、加熱ロール１と加圧ロール２
との離間部に上昇気流を発生させる。

【００２４】時刻ｔ２において、気流発生手段５の動作
が停止し、開閉手段７がハウジング部材６の開口部６１
を開け、リトラクト部材が加熱ロール１と加圧ロール２
とを圧接させる。すなわち、ソレノイド３５、モーター
ｂ７６、電磁クラッチｂ７５が「オン」になる。一方、
電磁クラッチａ５６が「オフ」になる。まず、電磁クラ
ッチａ５６が「オフ」になることで回転体５１にモータ
ーａ３７（５７）の回転駆動が伝達されないため、回転
体５１が停止する。逆にモーターａ３７（５７）の回転
駆動はギア３６を介してズプリングクラッチ３４へと伝
達されているが、ソレノイド３５が「オン」になること
でその回転駆動はカム３３へと伝達される。カム３３が
カム３３軸を中心として回転することによって、圧縮ス
プリング３１の弾性力に対抗してブロック３２を押圧
し、加熱ロール１を加圧ロール２側へと移動させる。同
時に、モーターｂ７６の回転駆動は電磁クラッチｂ７５
が「オン」であるためプーリーｃ７４に伝達され、ワイ
ヤ７３を介し引っ張りスプリング７１の弾性力に対抗し
てシャッター７２を引き下げ、ハウジング部材６の開口
部６１を開放させる。

【００２５】時刻ｔ３において、開閉手段７がハウジン
グ部材６の開口部６１を開けた状態に保ち、リトラクト
手段３が加熱ロール１と加圧ロール２とを圧接させた状
態に保ち、加熱ロール１と加圧ロール２とが回転を開始
する。すなわち、メインモーターが「オフ」から「オ
ン」になり、モーターａ３７（５７）、モーターｂ７
６、ソレノイド３５がそれぞれ「オン」から「オフ」に
なる。メインモーターが「オン」になることによって、
加熱ロール１と加圧ロール２とは回転を開始する。モー
ターａ３７（５７）が「オフ」になること同時にソレノ
イド３５も「オフ」になるため、カム３３の回転ができ
なくなり、圧縮スプリング３１の弾性力に対抗して加熱
ロール１と加圧ロール２とを圧接させた状態に保つこと
ができる。また、モーターｂ７６が「オフ」になる際に
は電磁クラッチｂ７５が「オン」になっているため、プ
ーリーｃ７４が回転することがなく、引っ張りスプリン
グ７１の弾性力に対抗してシャッター７２を引き下げた
状態、つまりハウジング部材６の開口部６１を開放させ
たままの状態を保つことができる。

【００２６】時刻ｔ４において、リトラクト手段３が加
熱ロール１と加圧ロール２とを離間させ、加熱ロール１
と加圧ロール２とが回転を停止する。すなわち、メイン
モーターが「オン」から「オフ」になり、モーターａ３
７（５７）、ソレノイド３５が「オフ」から「オン」に
なる。メインモーターが「オフ」になることで加熱ロー
ル１と加圧ロール２との回転が停止する。ソレノイド３
５が「オン」になることによって、カム３３の回転が可
能になり、それと同時にモーターａ３７（５７）が「オ
ン」になるため、モーターａ３７（５７）の回転駆動力
によってカム３３を回転させ、圧縮スプリング３１の弾
性力に追従して加熱ロール１と加圧ロール２とを離間さ
せることができる。

【００２７】時刻ｔ５において、開閉手段７がハウジン
グ部材６の開口部６１を閉じ、気流発生手段５が加熱ロ
ール１と加圧ロール２との離間部に上昇気流を発生させ
る。すなわち、ソレノイド３５、電磁クラッチｂ７５が
「オン」から「オフ」になり、電磁クラッチａ５６が
「オフ」から「オン」になる。電磁クラッチｂ７５が
「オフ」になることで、シャッター７２が引っ張りスプ
リング７１の弾性力によって引っ張られ、ハウジング部
材６の開口部６１を塞ぐ。また、電磁クラッチａ５６が
「オン」になることで、モーターａ３７（５７）の回転
駆動力がカム３３の方からプーリーｂ５５の方へと切り
換えられ、ベルト５４を介してブーリーａ５３へと伝達
され、回転体５１を回転させることによって加熱ロール
１と加圧ロール２との離間部に上昇気流を発生させる。

【００２８】図９（ａ）は待機時、すなわち時刻ｔ１か
ら時刻ｔ２までの定着装置の状態を示したものであり、
図９（ｂ）は稼働時、すなわち時刻ｔ３からｔ４までの
定着装置の状態を示したものである。待機時には加熱ロ
ール１と加圧ロール２とが回転を停止して離間され、加
熱ロール１を被っているハウジング部材６の開口部６１
はシャッター７２によって塞がれている。また、加圧ロ
ール２の周囲に設けられた回転体５１が加熱ロール１と
加圧ロール２との離間部に上昇気流を生じさせるように
回転している。一方、稼働時には加熱ロール１と加圧ロ
ール２とが圧接された状態で回転しており、加熱ロール
１を被っているハウジング部材６の開口部６１は開放さ
れている。また、回転体５１は加熱ロール１と加圧ロー
ル２とのニップの邪魔にならない位置で停止している。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１に
かかる発明によれば、非定着時には一対の定着回転体を
離間させるため、定着回転体が有する熱源から発せられ
る熱は定着装置周辺にこもることなく、効率よく自然対
流によって上方へと移動する。そして、定着装置は画像
形成部の上方に設けられているため、画像形成部がその
上方へ移動する熱の悪影響を受けることを防止すること
ができる。また、排気ファン等を使用することがないた
め、騒音が生じない。

【００３０】請求項２にかかる発明によれば、非定着時
には一対の定着回転体を離間させると共に、定着回転体
の周囲を回転する気流発生手段によってその離間部に上
昇気流を発生させることができるので、自然対流による
よりも一層効果的に上記熱源から発生する熱を上方へと
移動させることができ、熱による悪影響を画像形成部に
与えることをより確実に防止することができる。さら
に、熱の最も高い定着回転体周辺に於いて動作させるも
のであるため、その回転速度は例えば従来の排気ファン
等に比べてゆっくりしたものであっても十分に排気、冷
却効果を奏することができ、騒音も小さくて済む。

【００３１】また、これらの発明によって排気ファンを
設けなくて済めば、従来排気の為に画像形成装置の背面
に設けていたスペースを設ける必要もなく、間接的に画
像形成装置の設置場所全体のスペース効率を上げること
ができる。

【００３２】請求項３にかかる発明によれば、非定着時
には上記ハウジング部材の開口部を閉じるため、一対の
定着回転体を離間させる場合、又は離間させた上でその
離間部に上昇気流を発生させる場合においても、熱源を
有する定着回転体そのものは開口部の閉じられたハウジ
ング部材内に存在するため、その定着回転体は熱を奪わ
れ過ぎることがなく、消費電力の節約に繋がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施例にかかる画像形成装置の定着
装置を全体の概略を説明するものである。

【図２】図２は、本実施例にかかる定着装置を適用する
ことが可能な画像形成装置の全体の概略を説明するもの
である。

【図３】図３は、本実施例にかかる定着装置の構成を詳
細に説明するものである。

【図４】図４は、リトラクト手段３の構成とその動作と
を説明するものである。

【図５】図５は、気流発生手段５の構成を説明するもの
である。

【図６】図６は、ハウジング部材６及び開閉手段７の構
成を説明するものである。

【図７】図７は、本実施例にかかる定着装置の制御系を
ブロック図を用いて説明するものである。

【図８】図８は、本実施例にかかる定着装置の動作をタ
イミングチャートを用いて説明するものである。

【図９】図９は、定着を行なっていない場合と行なって
いる場合との本実施例にかかる定着装置の動作を説明す
るものである。

【符号の説明】

１…加熱ロール（定着回転体）、２…加圧ロール（定着
回転体）、３…リトラクト手段、４…制御手段、５…気
流発生手段、６ハウジング部材、７…開閉手段、８…画
像形成部、９…搬送系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 正義 神奈川県海老名市本郷2274番地、富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成部の上方に設けられる定着装置
   であって、互いに圧接され、少なくとも一方に熱源を有
   する一対の定着回転体を有し、電子写真プロセスによっ
   て形成される未定着トナー像を保持する記録材が一対の
   定着回転体のニップ部を通過する間に、上記未定着トナ
   ー像を記録材上に定着させる定着装置において、 上記一対の定着回転体を圧接／離間させるリトラクト手
   段と、 非定着時には一対の定着回転体を離間させるように上記
   リトラクト手段を制御する制御手段とを有することを特
   徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 上記定着回転体の周囲に設けられ、回転
   して上記一対の定着回転体の離間部に上昇気流を発生さ
   せる気流発生手段を備え、 非定着時には上記制御手段が気流発生手段を回転させる
   ように制御する請求項１に記載の定着装置。
3. 【請求項３】 熱源を有する定着回転体の全体を被い、
   他方の定着回転体に対峙する部分に開口部を有するハウ
   ジング部材と、 上記開口部を開閉する開閉手段とを備え、 非定着時には上記制御手段が上記開口部を閉じるように
   上記開閉手段を制御する請求項１又は２に記載の定着装
   置。