(57)【要約】  【課題】  加圧部材表面の加熱領域における通紙域と非通紙域との間で温度分布を均一にして、高速な定着動作を遂行することが可能な定着装置を提供する。  【解決手段】  定着装置１は、定着部１０、加圧部２０、及び除熱部３０を備える。除熱部３０は、加圧ローラ２１に当接する除熱ローラ３１を備える。除熱ローラ３１は、熱源であるＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａに対応する加圧ローラ２１表面の領域のうち、最小サイズ用紙であるＡ５サイズ用紙の通紙域の幅方向外側の領域である非通紙域に当接する。除熱ローラ３１は、位置変更機構５０によりその軸部３１ａが支持され、この位置変更機構５０により上記非通紙域に対して当接、離間両様の位置をとり得る。これにより、上記熱源より幅が短い用紙を通紙した場合でも、加圧ローラ２１表面の非通紙域の熱を除熱ローラ３１によって除去し、異常な温度上昇を防止することができる。【選択図】      図１
2006227487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向に延び、定着部材を加熱する熱源を備え、定着部材と加圧部材とを圧接させて形成した定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿通することにより、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着させる定着装置において、
前記熱源が、前記定着ニップに通紙可能な最小サイズの用紙の幅よりも長い用紙幅方向長さを有するとともに、この熱源に対応する前記加圧部材表面の領域のうち、前記最小サイズ用紙の通紙域の幅方向外側の領域に対して当接、離間両様の位置をとり得る除熱ローラを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記最小サイズ用紙の前記通紙域は、前記熱源に対応する前記加圧部材表面の領域の用紙幅方向中央部であって、前記除熱ローラは、前記通紙域の幅方向両端の外側の二箇所に各々配置されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記除熱ローラによって除去した前記加圧部材の熱を、加圧部材表面の、前記最小サイズ用紙の前記通紙域に伝達する熱伝達機構を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱伝達機構は、前記熱源以上の用紙幅方向長さを有する蓄熱ローラと、前記最小サイズ用紙の幅と略同じ用紙幅方向長さを有する保温ローラと、前記除熱ローラと蓄熱ローラとの間に巻き掛けられた無端状の第１熱伝達ベルトと、蓄熱ローラと保温ローラとの間に巻き掛けられた無端状の第２熱伝達ベルトとを備え、
前記除熱ローラは第１熱伝達ベルトを介して前記加圧部材に当接し、前記保温ローラは前記熱源に対応する加圧部材表面の領域のうち、前記最小サイズ用紙の前記通紙域に対して当接、離間両様の位置をとり得るものであって、保温ローラは第２熱伝達ベルトを介して加圧部材に当接することを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記除熱ローラ及び前記保温ローラの位置変更は、これらのローラを前記当接位置の方向に付勢する付勢手段と、これらのローラを前記離間位置に移動せしめるカムとを備えたカム機構によってなされることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも一方を加熱した定着部材と加圧部材とを圧接させて形成した定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿入し、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、互いが圧接して定着ニップを形成する定着部材と加圧部材のうち、少なくとも一方の部材に熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱された部材間の定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿通することにより、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着する熱定着方式が広く用いられている。このような熱定着方式が採用された定着装置は、通常、定着部材である定着ローラと加圧部材である加圧ローラとを備え、定着ローラの内部には熱源を配置し、加圧ローラの内部には熱源を配置しない構成となっている。
【０００３】
定着ローラを加熱する熱源としては、一般的に、ハロゲンランプ等のような用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向に延びる部材が用いられる。これにより、Ａ３サイズ等の大きな用紙に対応して、用紙幅方向の広い領域を加熱することができる。通常、多くの定着装置においては、Ａ４サイズ、またはＡ３サイズが多用されることを想定して、これらのサイズに対応した用紙幅方向長さの熱源が使用されている。ここで、Ａ５サイズのような小さな用紙を連続して通紙した場合、定着ローラ表面の通紙域においては用紙やトナーに熱を奪われて表面温度が低下し、通紙域の外側の領域においては熱が奪われることなく徐々に温度上昇することになる。
【０００４】
これにより、小サイズ用紙の通紙域の外側の領域は異常な高温となり、これに従ってその近傍の通紙域においても温度上昇し、不均一な温度分布が定着不良等の不具合の原因となる恐れがある。また、このような不均一な温度分布が続くと、定着ローラの劣化や損壊を招く可能性もある。そして、定着ローラに圧接する加圧ローラは、熱源を有さず、温度調節が容易ではないので、通紙域と非通紙域との温度ギャップがさらに激しくなってしまう。
【０００５】
上記のように局部的に異常な高温となった定着ローラ、及び加圧ローラに対して、所定の定着動作をさせるためには、印刷速度を落とすことにより異常高温となった領域の温度を下げる方法が従来採用されている。しかしながら、印刷速度を落とすと単位時間あたりの印刷枚数が低下するので、昨今の画像形成装置に要求される高速化を阻害することとなり好ましくない。そこで、このような問題を解決すべく、小サイズ用紙の通紙時における通紙域と非通紙域との温度ギャップを均一にすることが可能な定着装置が提案され、その一例を特許文献１に見ることができる。
【特許文献１】特開２００４−２９５６４号公報（第３−８頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の定着装置では、加圧ローラ表面の不均一な温度分布を解消するために、加圧ローラに熱均一化ローラを圧接させている。しかしながら、この熱均一化ローラを効果的に機能させるためには、熱均一化ローラは、小サイズ用紙の通紙域と非通紙域の両方に跨る用紙幅方向長さを有し、加圧ローラに圧接する必要がある。これにより、加圧ローラ表面の熱均一化処理の初期段階において、熱均一化ローラは、早期に温度上昇することが望まれる通紙域の熱を奪ってしまう可能性が高い。したがって、通紙域の温度上昇が妨げられるので、前述の印刷速度の低下を防止するための対策としては大きな効果が期待できない。そして、通紙域の温度上昇が妨げられるということは、消費電力が大きくなる恐れがある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の定着装置では、熱均一化ローラの内部に熱源を設けることも提案している。これにより、定着時に、加圧ローラ表面の通紙域の熱が用紙に奪われることによる加熱ローラ表面の温度低下に対処できるものの、一方では消費電力の増大を招くこととなる。したがって、既存の構成の定着装置への熱源の増設は、ランニングコストが増加して好ましくない。また、熱源という機能部材を設けることにより、製造コストが大幅に増加する可能性もある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着させる定着装置において、熱源より幅が短い用紙を通紙した場合であっても、加圧部材表面の加熱領域における通紙域と非通紙域との間に大きな温度ギャップを発生させたり、通紙域の温度上昇を妨げたりすることなく、加圧部材表面の温度分布を均一にして、高速な定着動作を遂行することが可能な定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明は、用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向に延び、定着部材を加熱する熱源を備え、定着部材と加圧部材とを圧接させて形成した定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿通することにより、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着させる定着装置において、前記熱源が、前記定着ニップに通紙可能な最小サイズの用紙の幅よりも長い用紙幅方向長さを有するとともに、この熱源に対応する前記加圧部材表面の領域のうち、前記最小サイズ用紙の通紙域の幅方向外側の領域に対して当接、離間両様の位置をとり得る除熱ローラを備えることとした。
【００１０】
また、前記最小サイズ用紙の前記通紙域は、前記熱源に対応する前記加圧部材表面の領域の用紙幅方向中央部であって、前記除熱ローラは、前記通紙域の幅方向両端の外側の二箇所に各々配置されることとした。
【００１１】
また、前記除熱ローラによって除去した前記加圧部材の熱を、加圧部材表面の、前記最小サイズ用紙の前記通紙域に伝達する熱伝達機構を備えることとした。
【００１２】
また、前記熱伝達機構は、前記熱源以上の用紙幅方向長さを有する蓄熱ローラと、前記最小サイズ用紙の幅と略同じ用紙幅方向長さを有する保温ローラと、前記除熱ローラと蓄熱ローラとの間に巻き掛けられた無端状の第１熱伝達ベルトと、蓄熱ローラと保温ローラとの間に巻き掛けられた無端状の第２熱伝達ベルトとを備え、前記除熱ローラは第１熱伝達ベルトを介して前記加圧部材に当接し、前記保温ローラは前記熱源に対応する加圧部材表面の領域のうち、前記最小サイズ用紙の前記通紙域に対して当接、離間両様の位置をとり得るものであって、保温ローラは第２熱伝達ベルトを介して加圧部材に当接することとした。
【００１３】
また、前記除熱ローラ及び前記保温ローラの位置変更は、これらのローラを前記当接位置の方向に付勢する付勢手段と、これらのローラを前記離間位置に移動せしめるカムとを備えたカム機構によってなされることとした。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の構成によれば、定着部材を加熱する熱源を備え、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着させる定着装置において、熱源が、定着ニップに通紙可能な最小サイズの用紙の幅よりも長い用紙幅方向長さを有するとともに、この熱源に対応する加圧部材表面の領域のうち、前記最小サイズ用紙の通紙域の幅方向外側の領域に対して当接、離間両様の位置をとり得る除熱ローラを備えることとしたので、熱源より幅が短い用紙を通紙した場合であっても、定着部材を介して加熱された加圧部材表面の非通紙域の熱を除熱ローラによって除去して、この非通紙域の異常な温度上昇を防止することができる。これにより、加圧部材表面の通紙域と非通紙域との間に大きな温度ギャップが発生することを防止することが可能である。また、除熱ローラは、加圧部材に対して当接、離間両様の位置をとり得ることにより、必要以上に加圧部材表面の熱を除去し過ぎることがない。このようにして、加圧部材表面の温度分布を均一にして、高速な定着動作を遂行することが可能な定着装置を得ることができる。
【００１５】
また、上記構成の定着装置において、最小サイズ用紙の通紙域は、熱源に対応する加圧部材表面の領域の用紙幅方向中央部であって、除熱ローラは、前記通紙域の幅方向両端の外側の二箇所に各々配置されることとしたので、定着ニップの用紙幅方向中央部に用紙が挿通される場合において、最小サイズ用紙の通紙域の両外側にできる非通紙域に対して、それら各々の領域に除熱ローラを当接させることができる。これにより、加圧部材表面上に、用紙幅方向の二箇所に分断されてできた非通紙域の両方から除熱を行うことが可能となる。したがって、定着ニップの用紙幅方向中央部に用紙が挿通される場合でも、加圧部材表面の通紙域と非通紙域との間に大きな温度ギャップが発生することを防止でき、加圧部材表面の温度分布を均一にできる定着装置の機種の幅を広げることが可能となる。
【００１６】
また、上記構成の定着装置において、除熱ローラによって除去した加圧部材の熱を、加圧部材表面の、前記最小サイズ用紙の通紙域に伝達する熱伝達機構を備えることとしたので、定着時に、熱が用紙に奪われることにより温度が低下した加圧部材表面の通紙域に対し、非通紙域から除去した熱を与えることができる。これにより、熱源を別途設けることなく、加圧部材表面の通紙域を加熱することが可能となる。したがって、加圧部材表面の不均一な温度分布と温度低下とを抑制して、さらに高速化、消費電力の低減、及び低コスト化が図られた定着装置を得ることができる。
【００１７】
また、上記構成の定着装置において、熱伝達機構は、熱源以上の用紙幅方向長さを有する蓄熱ローラと、最小サイズ用紙の幅と略同じ用紙幅方向長さを有する保温ローラと、除熱ローラと蓄熱ローラとの間に巻き掛けられた無端状の第１熱伝達ベルトと、蓄熱ローラと保温ローラとの間に巻き掛けられた無端状の第２熱伝達ベルトとを備え、除熱ローラは第１熱伝達ベルトを介して加圧部材に当接し、保温ローラは熱源に対応する加圧部材表面の領域のうち、最小サイズ用紙の通紙域に対して当接、離間両様の位置をとり得るものであって、保温ローラは第２熱伝達ベルトを介して加圧部材に当接することとしたので、除熱ローラによって除去した加圧部材表面の非通紙域の熱を蓄熱ローラに蓄積し、この熱を、保温ローラを介して加圧部材表面の通紙域に供給することができる。また、保温ローラは、加圧部材に対して当接、離間両様の位置をとり得ることにより、蓄熱ローラに蓄積した熱を必要に応じて加圧部材表面に供給することができる。したがって、このような簡便な機構により、加圧部材表面の不均一な温度分布と温度低下とを抑制することが可能となる。
【００１８】
また、上記構成の定着装置において、除熱ローラ及び保温ローラの位置変更は、これらのローラを当接位置の方向に付勢する付勢手段と、これらのローラを離間位置に移動せしめるカムとを備えたカム機構によってなされることとしたので、カムの回転により容易に除熱ローラ及び保温ローラの位置変更を行うことが可能である。したがって、加圧部材表面の非通紙域から熱を除去する機構、及び熱伝達機構を、より簡便な構成にすることができ、制御が複雑になったり、高コスト化したりすることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づき説明する。
【００２０】
最初に、本発明の第１の実施形態に係る定着装置について、図１〜図３を用いてその構成を説明する。図１は定着装置の模型的垂直断面正面図、図２は定着ローラの模型的水平断面上面図、図３は定着装置の模型的底面図である。なお、図２、及び図３において、Ａ３、Ａ４、及びＡ５の矢印が指す領域は、各々Ａ３、Ａ４、及びＡ５サイズの用紙の通紙域を示している。
【００２１】
定着装置１には、図１に示すように、定着部１０、加圧部２０、及び除熱部３０が備えられている。また、定着装置１に向かって用紙が進入してくる箇所には、用紙進入ガイド４０が設けられている。
【００２２】
定着部１０には、定着部材である定着ローラ１１が備えられている。定着ローラ１１は、鉄またはアルミニウム等の金属からなる芯金１２の外側に、シリコンゴムまたはスポンジからなる弾性部材層１３が設けられている。弾性部材層１３の外側であって、定着ローラ１１の表面には、離型層１４を設けてトナーの離型性を高めている。離型層１４は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パー−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂が用いられ、吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。定着ローラ１１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙の搬送速度と同じになるように回転せしめられている。
【００２３】
定着ローラ１１の内部には、図１、及び図２に示すように、熱源であるハロゲンランプ１５が備えられている。ハロゲンランプ１５は、定着ローラ１１の軸線方向、すなわち用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向に延び、内側から定着ローラ１１を加熱する。ハロゲンランプ１５は、定着ローラ１１内部に２本備えられ、一方がＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａ、他方がＡ３サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ｂである。すなわち、これらのハロゲンランプ１５は、後述する定着ニップに通紙可能な最小サイズの用紙であるＡ５サイズの用紙幅よりも長い用紙幅方向長さを有する。なお、以下の説明において、特に限定する必要がない場合は、「ａ」「ｂ」の識別記号を省略して説明するものとする。
【００２４】
また、定着ローラ１１の外側には、サーミスタ１６が備えられている。このサーミスタ１６により定着ローラ１１表面の温度を検知し、ハロゲンランプ１５の出力を制御して温度制御を行う。
【００２５】
加圧部２０には、加圧部材である加圧ローラ２１が備えられている。加圧ローラ２１は、ステンレス鋼等の金属からなる芯金２２の外側に、シリコンゴムまたはスポンジからなる弾性部材層２３が設けられている。この加圧ローラ２１が、定着ローラ１１に圧接することにより、用紙を挿通させる定着ニップを形成する。加圧ローラ２１は、駆動装置を持たず、定着ローラ１１に圧接することにより、定着ローラ１１の回転に従って回転せしめられる。なお、用紙は、定着ニップ、すなわち定着ローラ１１、及び加圧ローラ２１の用紙幅方向中央部に通紙される。
【００２６】
除熱部３０は、図１に示すように、加圧部２０の下方に配置されている。除熱部３０には、加圧ローラ２１に当接する除熱ローラ３１が備えられている。除熱ローラ３１は、アルミニウム合金で構成されている。除熱ローラ３１は、図３に示すように、加圧ローラ２１の用紙幅方向中央に対して左右対称となる位置に１個ずつ、計２個配置されている。２個の除熱ローラ３１は、共通の軸部３１ａを備えている。除熱ローラ３１は、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａに対応する加圧ローラ２１表面の領域（図３の矢印Ａ４の幅の領域）のうち、最小サイズ用紙であるＡ５サイズ用紙の通紙域（同じく矢印Ａ５の幅の領域）の幅方向外側の領域である非通紙域に当接する幅を有している。除熱ローラ３１は、駆動装置を持たず、加圧ローラ２１に当接することにより、加圧ローラ２１の回転に従って回転せしめられる。
【００２７】
除熱ローラ３１は、図１に示すように、位置変更機構５０によりその軸部３１ａが支持されている。位置変更機構５０は、アーム５１、引張ばね５２、及びカム５３を備えている。なお、図３においては、引張ばね５２、及びカム５３の描画を省略している。
【００２８】
除熱ローラ３１の軸部３１ａは、アーム５１の一端に回転自在に取り付けられている。アーム５１の他端には、引張ばね５２が取り付けられている。アーム５１は、支軸５１ａを中心として回転自在に定着装置１のハウジング（図示せず）に支持されている。アーム５１が支軸５１ａを中心として回転することにより、除熱ローラ３１は加圧ローラ２１に対して当接、離間両様の位置をとり得る。
【００２９】
引張ばね５２は、アーム５１の、除熱ローラ３１が取り付けられていない側の端部と定着装置１のハウジングとの間に設けられ、アーム５１のその端部を下方に付勢している。これにより、アーム５１は支軸５１ａを中心として除熱ローラ３１を加圧ローラ２１に近づける方向に、すなわち図１において反時計方向に回転しようとする。したがって、引張ばね５２は、除熱ローラ３１を加圧ローラ２１に対する当接位置の方向に付勢する付勢手段として機能する。
【００３０】
アーム５１に対して、引張ばね５２が取り付けられた端部と支軸５１ａの箇所との中間部分の下方には、カム５３が配置されている。このカム５３が回転してアーム５１に係合することにより、アーム５１は、カム５３の箇所が引張ばね５２の弾発力に抗して上方に押し上げられて、支軸５１ａを中心として図１において時計方向に回転する。したがって、除熱ローラ３１は、カム５３により離間位置に移動せしめられる。
【００３１】
続いて、第１の実施形態に係る定着装置１の加熱動作について、図１〜図３に加えて、図４を用いて説明する。図４は、図１と同様の定着装置の模型的垂直断面正面図にして、除熱ローラが加圧ローラに対して離間位置にある状態を示すものである。
【００３２】
定着装置１において用紙へのトナー像の定着を行う際、Ａ３サイズ用紙を定着ニップに挿通する時には図２に示すＡ３サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ｂを、Ａ４サイズ用紙を定着ニップに挿通する時には図２に示すＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａを用いて定着ローラ１１を加熱する。この時、除熱部３０の除熱ローラ３１は、図４に示すように、カム機構である位置変更機構５０により、加圧ローラ２１に対して離間位置に移動している。
【００３３】
ここで、Ａ５サイズ用紙を定着ニップに挿通する場合、Ａ５サイズに対応した幅の熱源は定着装置１に備えられていないので、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａを用いて定着ローラ１１を加熱する。したがって、加圧ローラ２１は、図３に示す矢印Ａ４が指す幅の領域において、定着ローラ１１を介して加熱される。これと同時に、除熱部３０では位置変更機構５０が作動して、除熱ローラ３１が、図１に示すように、加圧ローラ２１に対する当接位置に移動せしめられる。
【００３４】
そして、実際に定着ニップにＡ５サイズ用紙が挿通されると、図３に示す矢印Ａ５が指す幅の領域である通紙域において加圧ローラ２１の表面温度が低下する。加熱された加圧ローラ２１表面の領域のうち、Ａ５サイズ用紙の通紙域の外側の領域である非通紙域については、除熱ローラ３１が加圧ローラ２１表面の熱を奪うことになる。
【００３５】
このようにして、定着部材である定着ローラ１１を加熱する熱源であるＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａを備え、トナー像を加熱、加圧して用紙表面に定着させる定着装置１において、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａが、定着ニップに通紙可能な最小サイズの用紙の幅よりも長い用紙幅方向長さを有するとともに、このＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａに対応する加圧部材である加圧ローラ２１表面の領域のうち、前記最小サイズ用紙の通紙域の幅方向外側の領域に対して当接、離間両様の位置をとり得る除熱ローラ３１を備えるので、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａより幅が短い用紙を通紙した場合であっても、定着ローラ１１を介して加熱された加圧ローラ２１表面の非通紙域の熱を除熱ローラ３１によって除去して、この非通紙域の異常な温度上昇を防止することができる。これにより、加圧ローラ２１表面の通紙域と非通紙域との間に大きな温度ギャップが発生することを防止することが可能である。また、除熱ローラ３１は、加圧ローラ２１に対して当接、離間両様の位置をとり得ることにより、必要以上に加圧ローラ２１表面の熱を除去し過ぎることがない。このようにして、加圧ローラ２１表面の温度分布を均一にして、高速な定着動作を遂行することが可能な定着装置１を得ることができる。
【００３６】
また、上記構成の定着装置１において、最小サイズ用紙の通紙域は、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａに対応する加圧ローラ２１表面の領域の用紙幅方向中央部であって、除熱ローラ３１は、前記通紙域の幅方向両端の外側の二箇所に各々配置されるので、定着ニップの用紙幅方向中央部に用紙が挿通される場合において、最小サイズ用紙の通紙域の両外側にできる非通紙域に対して、それら各々の領域に除熱ローラ３１を当接させることができる。これにより、加圧ローラ２１表面上に、用紙幅方向の二箇所に分断されてできた非通紙域の両方から除熱を行うことが可能となる。したがって、定着ニップの用紙幅方向中央部に用紙が挿通される場合でも、加圧ローラ２１表面の通紙域と非通紙域との間に大きな温度ギャップが発生することを防止でき、加圧ローラ２１表面の温度分布を均一にできる定着装置１の機種の幅を広げることが可能となる。
【００３７】
そして、上記構成の定着装置１において、除熱ローラ３１の位置変更は、除熱ローラ３１を当接位置の方向に付勢する付勢手段である引張ばね５２と、除熱ローラ３１を離間位置に移動せしめるカム５３とを備えたカム機構である位置変更機構５０によってなされるので、カム５３の回転により容易に除熱ローラ３１の位置変更を行うことが可能である。したがって、加圧ローラ２１表面の非通紙域から熱を除去する位置変更機構５０を、より簡便な構成にすることができ、制御が複雑になったり、高コスト化したりすることを防止できる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る定着装置について、図５、及び図６を用いてその構成を説明する。図５は定着装置の模型的垂直断面正面図、図６は定着装置の模型的底面図である。なお、この実施形態の基本的構成は、前記図１〜図４を用いて説明した第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００３９】
第２の実施形態に係る定着装置１においては、図５、及び図６に示すように、加圧ローラ２１の下方に、熱伝達機構６０が備えられている。熱伝達機構６０は、除熱ローラ６１、蓄熱ローラ６２、保温ローラ６３、第１熱伝達ベルト６４、第２熱伝達ベルト６５、サーミスタ６６、第１位置変更機構７０、及び第２位置変更機構８０を備えている。
【００４０】
除熱ローラ６１は、アルミニウム合金で構成され、図６に示すように、加圧ローラ２１の用紙幅方向中央に対して左右対称となる位置に１個ずつ、計２個配置されている。各々の除熱ローラ６１は、第１位置変更機構７０の動作により、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａに対応する加圧ローラ２１表面の領域のうち、Ａ５サイズ用紙の非通紙域に当接し得る。なお、除熱ローラ６１が加圧ローラ２１に当接する時には、第１熱伝達ベルト６４を介して当接する。
【００４１】
蓄熱ローラ６２は、アルミニウム合金で構成され、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａよりも長い用紙幅方向長さを有する。蓄熱ローラ６２は、図５に示すように、加圧ローラ２１下方の離れた位置で、定着装置１のハウジングに回転自在に支持されている。前記２個の除熱ローラ６１と蓄熱ローラ６２との間には、それぞれ無端状の第１熱伝達ベルト６４が巻きかけられている。第１熱伝達ベルト６４は、ポリイミドフィルムによって構成されている。蓄熱ローラ６２は、駆動装置を持たず、第１熱伝達ベルト６４を介して除熱ローラ６１の回転に従って回転する。また、図６に示すように、蓄熱ローラ６２の一端近傍には、蓄熱ローラ６２の表面温度を検知するサーミスタ６６が備えられている。
【００４２】
保温ローラ６３は、アルミニウム合金で構成され、定着ニップに通紙可能な最小サイズの用紙であるＡ５サイズ用紙の幅と略同じ用紙幅方向長さを有する。そして、保温ローラ６３は、図６に示すように加圧ローラ２１の用紙幅方向中央部に備えられ、第２位置変更機構８０の動作により、加圧ローラ２１表面のＡ５サイズ用紙の通紙域に当接し得る。蓄熱ローラ６２と保温ローラ６３との間には、無端状の第２熱伝達ベルト６５が巻きかけられている。第２熱伝達ベルト６５は、ポリイミドフィルムによって構成されている。保温ローラ６３は、駆動装置を持たず、第２熱伝達ベルト６５を介して蓄熱ローラ６２の回転に従って回転する。なお、保温ローラ６３が加圧ローラ２１に当接する時には、第２熱伝達ベルト６５を介して当接する。
【００４３】
除熱ローラ６１、蓄熱ローラ６２、及び保温ローラ６３は、図５に示すように、加圧ローラ２１のすぐ下方において、加圧ローラ２１の回転方向上流側から順に配置されている。そして、これらのローラは、加圧ローラ２１に当接することのない蓄熱ローラ６２を中央に挟んで、加圧ローラ２１に当接し得る除熱ローラ６１と保温ローラ６３とがくの字状になるように配置されている。また、除熱ローラ６１と、保温ローラ６３と、第１熱伝達ベルト６４と、第２熱伝達ベルト６５とは、用紙幅方向に関して言えば、図６に示すように、保温ローラ６３に巻き掛けられた第２熱伝達ベルト６５を中央に挟んで、二組の除熱ローラ６１に巻き掛けられた第１熱伝達ベルト６４が左右対称となる位置に配置されている。
【００４４】
除熱ローラ６１は、図５に示すように、第１位置変更機構７０によりその軸部６１ａが回転自在に支持されている。第１位置変更機構７０は、アーム７１、圧縮ばね７２、及びカム７３を備えている。なお、図６においては、圧縮ばね７２、及びカム７３の描画を省略している。
【００４５】
除熱ローラ６１の軸部６１ａは、アーム７１の一端に取り付けられている。アーム７１の他端は、蓄熱ローラ６２の軸部６２ａに取り付けられている。アーム７１は、蓄熱ローラ６２の軸部６２ａを中心として回転自在であって、この軸部６２ａは前述のように定着装置１のハウジングに支持されている。アーム７１が軸部６２ａを中心として回転することにより、除熱ローラ６１は加圧ローラ２１に対して当接、離間両様の位置をとり得る。
【００４６】
圧縮ばね７２は、除熱ローラ６１の軸部６１ａの箇所に、軸部６１ａを挟んで加圧ローラ２１と対峙する位置に設けられている。そして、圧縮ばね７２は、軸部６１ａを介して、除熱ローラ６１を加圧ローラ２１に対する当接位置の方向に付勢している。これにより、アーム７１は、軸部６２ａを中心として除熱ローラ６１を加圧ローラ２１に近づける方向に、すなわち図５において時計方向に回転しようとする。
【００４７】
アーム７１に対して、除熱ローラ６１の軸部６１ａと蓄熱ローラ６２の軸部６２ａとの中間部分の上方には、カム７３が配置されている。このカム７３は、回転してアーム７１に係合することにより、圧縮ばね７２の作用によって加圧ローラ２１との当接位置方向に付勢された除熱ローラ６１を、圧縮ばね７２の弾発力に抗して離間位置に移動せしめる。この時、アーム７１は、軸部６２ａを中心として図５において反時計方向に回転する。
【００４８】
除熱ローラ６１と同様に、保温ローラ６３は、図５に示すように、第２位置変更機構８０によりその軸部６３ａが回転自在に支持されている。第２位置変更機構８０は、アーム８１、圧縮ばね８２、及びカム８３を備えている。この第２位置変更機構８０は、上記第１位置変更機構７０と同じ構成、及び同じ動作であるので、説明は省略するものとする。
【００４９】
続いて、第２の実施形態に係る定着装置１の加熱動作について、図５、及び図６に加えて、図７、及び図８を用いて説明する。図７は図５と同様の定着装置の模型的垂直断面正面図にして、除熱ローラが加圧ローラに対して当接位置にある状態を示すもの、図８は同じく、除熱ローラ及び保温ローラが加圧ローラに対して当接位置にある状態を示すものである。
【００５０】
定着装置１において、Ａ５サイズ用紙を定着ニップに挿通する場合、Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａを用いて定着ローラ１１を加熱する。したがって、加圧ローラ２１は、図６に示す矢印Ａ４が指す幅の領域において、定着ローラ１１を介して加熱される。これと同時に、熱伝達機構６０ではカム機構である第１位置変更機構７０が作動して、除熱ローラ６１が、図５に示す状態から、図７に示す加圧ローラ２１に対する当接位置に移動せしめられる。
【００５１】
そして、実際に定着ニップにＡ５サイズ用紙が挿通されると、図６に示す矢印Ａ５が指す幅の領域である通紙域において加圧ローラ２１の表面温度が低下する。加熱された加圧ローラ２１表面の領域のうち、Ａ５サイズ用紙の通紙域の外側の領域である非通紙域については、除熱ローラ６１が加圧ローラ２１表面の熱を奪うことになる。除熱ローラ６１によって奪い取られた熱は、第１熱伝達ベルト６４を介して蓄熱ローラ６２に伝達され、蓄熱ローラ６２に蓄積される。さらに、蓄熱ローラ６２の熱が第２熱伝達ベルト６５を介して保温ローラ６３に伝達され、保温ローラ６３も加熱される。
【００５２】
加圧ローラ２１の表面温度はサーミスタ２４により、蓄熱ローラ６２の表面温度はサーミスタ６６により監視されている。そして、これらのサーミスタの検知温度に基づいて、蓄熱ローラ６２の表面温度が加圧ローラ２１の表面温度よりも上昇した時、カム機構である第２位置変更機構８０が作動して、図８に示すように、保温ローラ６３が加圧ローラ２１に対する当接位置に移動せしめられる。したがって、蓄熱ローラ６２に蓄積された熱により、用紙に熱が奪われて温度低下した加圧ローラ２１表面の通紙域が保温される。なお、蓄熱ローラ６２の表面温度が加圧ローラ２１の表面温度よりも低下した時には、第２位置変更機構８０が作動して、図７に示すように、保温ローラ６３が加圧ローラ２１に対する離間位置に移動せしめられる。
【００５３】
上記のような熱伝達機構６０により、加圧ローラ２１表面の非通紙域の余分な熱が、除熱ローラ６１で除去され、蓄熱ローラ６２に蓄積されて保温ローラ６３によって通紙域に伝達される。
【００５４】
このようにして、除熱ローラ６１によって除去した加圧ローラ２１の熱を、加圧ローラ２１表面の、最小サイズ用紙の通紙域に伝達する熱伝達機構６０を備えるので、定着時に、熱が用紙に奪われることにより温度が低下した加圧ローラ２１表面の通紙域に対し、非通紙域から除去した熱を与えることができる。これにより、熱源を別途設けることなく、加圧ローラ２１表面の通紙域を加熱することが可能となる。したがって、加圧ローラ２１表面の不均一な温度分布と温度低下とを抑制して、さらに高速化、消費電力の低減、及び低コスト化が図られた定着装置１を得ることができる。
【００５５】
また、上記構成の定着装置１において、熱伝達機構６０は、熱源であるＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａ以上の用紙幅方向長さを有する蓄熱ローラ６２と、最小サイズ用紙の幅と略同じ用紙幅方向長さを有する保温ローラ６３と、除熱ローラ６１と蓄熱ローラ６２との間に巻き掛けられた無端状の第１熱伝達ベルト６４と、蓄熱ローラ６２と保温ローラ６３との間に巻き掛けられた無端状の第２熱伝達ベルト６５とを備え、除熱ローラ６１は第１熱伝達ベルト６４を介して加圧ローラ２１に当接し、保温ローラ６３はＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａに対応する加圧ローラ２１表面の領域のうち、最小サイズ用紙の通紙域に対して当接、離間両様の位置をとり得るものであって、保温ローラ６３は第２熱伝達ベルト６５を介して加圧ローラ２１に当接するので、除熱ローラ６１によって除去した加圧ローラ２１表面の非通紙域の熱を蓄熱ローラ６２に蓄積し、この熱を、保温ローラ６３を介して加圧ローラ２１表面の通紙域に供給することができる。また、保温ローラ６３は、加圧ローラ２１に対して当接、離間両様の位置をとり得ることにより、蓄熱ローラ６２に蓄積した熱を必要に応じて加圧ローラ２１表面に供給することができる。したがって、このような簡便な機構により、加圧ローラ２１表面の不均一な温度分布と温度低下とを抑制することが可能となる。
【００５６】
そして、上記構成の定着装置１において、除熱ローラ６１及び保温ローラ６３の位置変更は、これらのローラを当接位置の方向に付勢する付勢手段である圧縮ばね７２、または圧縮ばね８２と、これらのローラを離間位置に移動せしめるカム７３、またはカム８３とを備えたカム機構である位置変更機構７０、８０によってなされるので、カム７３、８３の回転により容易に除熱ローラ６１及び保温ローラ６３の位置変更を行うことが可能である。したがって、位置変更機構７０、８０を備えた、加圧ローラ２１表面の非通紙域から熱を除去する熱伝達機構６０を、より簡便な構成にすることができ、制御が複雑になったり、高コスト化したりすることを防止できる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００５８】
例えば、本発明の実施形態においては、定着ニップに通紙可能な最小サイズの用紙をＡ５サイズ用紙とし、これに対応した熱源をＡ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ１５ａとしたが、用紙サイズと熱源の幅方向長さの組み合わせはこれに限定されるわけではなく、他のサイズの用紙、及び熱源を対象としても構わない。
【００５９】
また、定着部材、及び加圧部材は、定着ローラ１１、及び加圧ローラ２１のように各々ローラ状の部材であるが、ベルト状の部材であっても構わない。そして、除熱ローラ３１、６１、及び保温ローラ６３を、加圧ローラ２１に対する当接位置に付勢する付勢手段は、ばねに限定されるわけではなく、ゴムやスポンジ等の弾性部材を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、定着装置全般において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。
【図２】図１に示す定着ローラの模型的水平断面上面図である。
【図３】図１に示す定着装置の模型的底面図である。
【図４】図１と同様の定着装置の模型的垂直断面正面図にして、除熱ローラが加圧ローラに対して離間位置にある状態を示すものである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。
【図６】図５に示す定着装置の模型的底面図である。
【図７】図５と同様の定着装置の模型的垂直断面正面図にして、除熱ローラが加圧ローラに対して当接位置にある状態を示すものである。
【図８】図５と同様の定着装置の模型的垂直断面正面図にして、除熱ローラ及び保温ローラが加圧ローラに対して当接位置にある状態を示すものである。
【符号の説明】
【００６２】
１    定着装置
１０  定着部
１１  定着ローラ
１５ａ  Ａ４サイズ幅加熱用ハロゲンランプ
１５ｂ  Ａ３サイズ幅加熱用ハロゲンランプ
２０  加圧部
２１  加圧ローラ
３０  除熱部
３１  除熱ローラ
５０  位置変更機構（カム機構）
５１  アーム
５２  引張ばね（付勢手段）
５３  カム
６０  熱伝達機構
６１  除熱ローラ
６２  蓄熱ローラ
６３  保温ローラ
６４  第１熱伝達ベルト
６５  第２熱伝達ベルト
７０  第１位置変更機構（カム機構）
７１  アーム
７２  圧縮ばね（付勢手段）
７３  カム
８０  第２位置変更機構（カム機構）
８１  アーム
８２  圧縮ばね（付勢手段）
８３  カム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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