(57)【要約】【課題】  早期に実使用時と同様の回転トルクで回転可能にすることができるとともに、回転トルクの増大を有効に抑制することができる定着装置を提供する。【解決手段】  本発明の定着装置１０は、複数本の線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃを内蔵する熱ローラ１２と、この熱ローラ１２の外周面に圧接される圧ローラ１３と、前記熱ローラ１２と接触してクリーニングするクリーニング部材１６とを備えている。そして、前記熱ローラ１２とクリーニング部材１６との接触部Ｎをトナーの溶融温度以上に設定するための加熱手段２３を設けるようにした。【選択図】      図１
2005227540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の線状熱源を内蔵する熱ローラと、この熱ローラの外周面に圧接される圧ローラと、前記熱ローラの外周面に接触させてその外周面のクリーニングを行うクリーニング部材とを備え、前記熱ローラと圧ローラとの間に未定着のトナー像を担持した用紙を通過させることにより前記トナー像を用紙に定着させる定着装置であって、
前記熱ローラと前記クリーニング部材との接触部をトナーの溶融温度以上に設定するための加熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記熱ローラの外部側に配置され、かつ、前記接触部に向けて熱を供給する手段である請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記複数本の線状熱源は、それぞれ発熱領域が異なるものであり、
かつ、それら線状熱源のうち最大の発熱領域を有する線状熱源とその次に大きい発熱領域を有する線状熱源とから略等距離の位置で、前記熱ローラの外周面の外方に温度センサを配置した請求項１または２記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式の画像形成装置には、用紙上に担持された未定着トナーを定着させるべく、加熱加圧式の定着装置が装着されている。この種の定着装置としては、例えば、図７に示すように、ハウジング７と、管状ハロゲンヒータなどの線状熱源１ａ、１ｂを２本内蔵した熱ローラ２と、この熱ローラ２の外周面に圧接される圧ローラ３と、前記熱ローラ２の外周面に付着したトナー汚れをクリーニングするためのクリーニングウェブローラユニットなどのクリーニング部材６と、前記熱ローラ２の外周面の外方に前記線状熱源１ａ、１ｂごとに温度を検出するための温度センサ８ａ、８ｂとを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、熱ローラ２の内部に、さらにウォームアップ用の線状熱源を加えて、３本の線状熱源を周方向等配に配置し、熱ローラ２を早期に定着動作可能な状態にする構成にしたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１１０７３２号公報（第３頁左欄、図１）
【特許文献２】特開平１０−１８６９４７号公報（第３頁右欄、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の定着装置では、電源をオフにすると、熱ローラ２の外周面とその熱ローラ２をクリーニングするクリーニング部材６の表面との接触部Ｎに残存したトナーが凝固してしまうという問題がある。このように凝固してしまうと、電源をオンにした際、凝固したトナーが抵抗となって、実使用時と同様の回転トルクで回転可能な状態になるまでに時間を要してしまったり、熱ローラ２を回転させる駆動モータの回転トルクが増大してしてしまったりする。
また、線状熱源１ａ、１ｂが２本である定着装置の場合、例えば発熱領域が中央部分に存在する線状熱源１ａと、発熱領域が両端部分に存在する線状熱源１ｂとの点灯を組み合わせるようなやり方で紙幅サイズごとの定着を切り替えるようにしていた。ところが、このような方法であると、両方の線状熱源１ａ、１ｂの組み合わせ領域がうまく合わない場合があり、その場合には、熱ローラ２の外周面において、軸方向の部分的な温度の突出やへこみ（温度リップル）がどうしても発生してしまうという問題があった。また、個々の線状熱源１ａ、１ｂの点灯制御を行うため、それぞれの線状熱源１ａ、１ｂに対応して複数個の温度センサ８ａ、８ｂを配設する必要があり（図７参照）、その結果として、部品点数の増加に伴うコスト高や、制御システムの複雑化を招来してしまうという問題もあった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、早期に実使用時と同様の回転トルクで回転可能にすることができるとともに、回転トルクの増大を有効に抑制することができる定着装置の提供をその目的とする。また、温度制御のシンプル化と安価化を実現することができる定着装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の定着装置は、複数本の線状熱源を内蔵する熱ローラと、この熱ローラの外周面に圧接される圧ローラと、前記熱ローラの外周面に接触させてその外周面のクリーニングを行うクリーニング部材とを備え、前記熱ローラと圧ローラとの間に未定着のトナー像を担持した用紙を通過させることにより前記トナー像を用紙に定着させる定着装置であって、前記熱ローラと前記クリーニング部材との接触部をトナーの溶融温度以上に設定するための加熱手段を設けたことを特徴とする。
上記の構成によれば、熱ロールとクリーニング部材との接触部に向けて加熱手段からトナーの溶融温度以上の熱を供給できるよう構成しているので、前記接触部に残存し凝固したトナーを早期にかつ確実に溶解させることができる。このため、早期に実使用時と同様の回転トルクで回転可能にすることができるとともに、回転トルクが増大してしまうといったことを有効に抑制することができる。
上記の定着装置において、前記加熱手段として、前記熱ローラの外部側に配置され、かつ、前記接触部に向けて熱を供給する手段とする構成を採用することができる。
【０００７】
上記の定着装置において、前記複数本の線状熱源は、それぞれ発熱領域が異なるものであり、かつ、それら線状熱源のうち最大の発熱領域を有する線状熱源とその次に大きい発熱領域を有する線状熱源とから略等距離の位置で、前記熱ローラの外周面の外方に温度センサを配置するのが好ましい。この場合、線状熱源ごとに温度センサに配設する構成に比べて部品点数を減少させることができ、制御システムのシンプル化と安価化を実現することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱ローラとクリーニング部材との接触部に向けて熱を供給することができる加熱手段を備えているので、早期に実使用時と同様の回転トルクで回転可能な状態にすることができるとともに、回転トルクの増大を有効に抑制することができる。また、最大の発熱領域を有する線状熱源とその次に大きい発熱領域を有する線状熱源とから略等距離の位置に温度センサを配置させたので、部品点数を減少させることができるとともに、制御システムのシンプル化と安価化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る定着装置の要部構成を示す概略図である。この定着装置１０は、例えば電子写真複写機に装着され、線状熱源としての管状ハロゲンヒータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが複数本（例えば３本）内蔵された熱ローラ１２と、その下方に前記熱ローラ１２の外周面に圧接される圧ローラ１３と、前記熱ローラ１２に付着したトナー汚れをクリーニングするためのクリーニング部材としてのクリーニングウェブローラユニット１６とを備えている。そして、定着装置１０の給紙部Ａより、未定着のトナー像Ｔを担持した用紙Ｐが給紙され、その用紙Ｐが両ローラ１２、１３間を通過すると、熱と圧力によりトナー像Ｔが用紙Ｐに定着され、その後、定着装置１０の排紙部Ｂより排紙されるよう構成されている。なお、１７はハウジングである。
【００１０】
圧ローラ１３は、例えば、アルミニウムなどの金属製の中実状芯金１３ａと、その外周面に形成されたシリコーンゴムなどの耐熱性材料製の弾性被覆層１３ｂとを備えて構成されており、周方向に回転可能に配設されている。また、圧ローラ１３の端部側には、バネなどの圧接手段（図示せず）が配設されており、上記熱ローラ１２に対し所定圧で圧接できるよう構成されている。なお、弾性被覆層１３ｂは、１層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。
【００１１】
一方、圧ローラ１３の上方に配設される熱ローラ１２は、例えば、アルミニウムなどの熱伝導性が良好な金属製で厚みが１ｍｍ程度の薄肉の円筒体１５と、その内部に配置された複数本（例えば３本）の線状熱源としての管状ハロゲンヒータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃとを備え、前記円筒体１５が周方向に回転可能に配置されて構成されている。各線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、円筒体１５内に周方向等配で配置されており、円筒体１５の外周面を所定の温度に設定できるように構成されている。
そして、各線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、図２に示すように、それぞれ発熱領域が異なるものである。具体的には、線状熱源１１ａは、大サイズの用紙（例えばＢ４用紙、Ａ３用紙）用としての発熱領域Ｈａが長い熱源である。線状熱源１１ｂは、小サイズの用紙（例えばＢ５用紙、Ａ４用紙）用としての発熱領域Ｈｂが短い熱源である。線状熱源１１ｃは、サブ用としての発熱領域Ｈｃ１、Ｈｃ２が両端側に存在する熱源である。これにより、用紙に応じて点灯させる線状熱源を１本にすることも可能であり、その結果として温度リップルの発生を有効に抑制することができる。なお、これら線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃの各発熱領域Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ１、Ｈｃ２の長さの関係は、Ｈａ＞Ｈｂ＞Ｈｃ１＋Ｈｃ２に設定されている。すなわち、線状熱源１１ａが最大（最長）の発熱領域を有するものであり、線状熱源１１ｂがその次に大きい（長い）発熱領域を有するものである。
【００１２】
図１に戻って、上記クリーニング部材としてのクリーニングウェブローラユニット１６は、シリコーンオイルなどが含浸された耐熱性不織布製のクリーニングウェブ２７と、当該クリーニングウェブ２７を供給するための供給ローラ２５と、クリーニングウェブ２７を上記熱ロール１２に押しつけて当該熱ローラ１２外周面に付着したトナーを除去するための押し当てローラ２４と、クリーニングウェブ２７を巻き取るための巻き取りローラ２６とを備えている。このクリーニングウェブローラユニット１６は、クリーニングウェブ２７が熱ローラ１２の外周面に接触することで、当該外周面上に付着したトナーを除去することができる。
【００１３】
そして、上記熱ローラ１２の右上方側（図１参照）には、当該熱ローラ１２の外周面と上記クリーニングウェブローラユニット１６の表面との接触部Ｎをトナーの溶融温度以上（例えば１５０℃以上）に加熱するための加熱手段２３が配置されている。この加熱手段２３は、熱ローラ１２の軸方向長さと略同等の管状ハロゲンヒータなどの線状熱源２１と、この線状熱源２１の周囲に当該線状熱源２１を覆う熱を反射する湾曲状の反射板２２とを備え、上記接触部Ｎに向けて線状熱源２１からの熱を供給できるよう構成されている。
上記加熱手段２３は、定着装置１０の電源をオンにした直後や、熱ローラ１２の外周面の温度が所定温度より低くなった際に、点灯するよう制御される。すなわち、通常の定着装置の動作時においては、作動せず、トナーが凝固した状態あるいはトナーが凝固しやすい状態になった場合に、加熱手段２３が動作するように制御される。
【００１４】
上記のように構成された本実施形態に係る定着装置１０は、熱ロール１２の外周面とクリーニングウェブローラユニット１６の表面との接触部Ｎに向けて加熱手段２３からトナーＴの溶融温度以上の熱を供給できるよう構成しているので、当該加熱手段２３から上記接触部Ｎに向けて熱を供給すると、その接触部Ｎにおいて凝固したトナーを確実かつ早くに溶解させることができる。よって、早期に実コピー時と同様の回転トルクで回転可能にすることができるとともに、凝固したトナーが抵抗となって回転トルクが増大してしまうのを有効に抑制することができる。また、長期にわたり安定した回転動作を行わせることができることから、定着装置１０の長寿命化を実現することもできる。さらに、必要な回転トルクに余裕を持たせた高価な駆動モータを用いることが不要となり、安価な駆動モータを用いることができ、その結果として安価な定着装置１０を提供することができる。また、本実施形態の定着装置１０において、用紙の大きさに応じて点灯させる線状熱源を異ならせるように制御すれば、温度リップルの発生を有効に抑制することができるという利点を有する。
【００１５】
なお、本発明の定着装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記加熱手段２３は、クリーニングウェブ２７と熱ローラ１２との接触部Ｎに向けて熱を供給できる態様であれば、適宜に配設位置を変更してもよい。具体的には、後述する第２の実施形態のように、熱ローラ１２の左上方側（図３参照）に配設してもよい。
また、加熱手段は、熱ローラの外部に補助熱源を配置する構成に限定されない。例えば、熱ローラの内部に配設される複数本の線状熱源のうち前記熱ローラとクリーニング部材との接触部に最も近い線状熱源を、ウォームアップ時に点灯する構成にしてもよい。この場合、前記接触部に最も近接する線状熱源は、最大の発熱領域を有するものを用いるのが好ましい。
さらに、熱ローラに内蔵される線状熱源の数を３本に限定するものではなく、２本であってもよいし、４本以上であってもよい。
【００１６】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係る定着装置を示す概略図である。この定着装置５０は、第１の実施形態と同様に、例えば電子写真複写機に装着され、線状熱源としての管状ハロゲンヒータ１１ａ、１１ｂ、１１ｃが複数本（例えば３本）内蔵された熱ローラ１２と、その下方に前記熱ローラ１２の外周面に圧接される圧ローラ１３と、前記熱ローラ１２に付着したトナー汚れをクリーニングするためのクリーニング部材としてのクリーニングウェブローラユニット１６と、熱ローラ１２の左上方側に配置された当該熱ローラ１２の外周面と前記クリーニング部材１６との接触部Ｎに向けて熱を供給する加熱手段２３とを備えている。そして、定着装置５０の給紙部Ａより、未定着のトナー像Ｔを担持した用紙Ｐが給紙され、その用紙Ｐが両ローラ１２、１３間を通過すると、熱と圧力によりトナー像Ｔが用紙Ｐに定着され、その後、定着装置５０の排紙部Ｂより排紙されるよう構成されている。なお、１７はハウジングである。
【００１７】
上記定着装置５０において、熱ローラ１２の内部に配置される各線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうち最大の発熱領域Ｈａを有する線状熱源１１ａとその次に大きい発熱領域Ｈｂを有する線状熱源１１ｂとが、ともに円筒体１５の内周面に近接した位置で、かつそれぞれの線状熱源１１ａ、１１ｂ同士が近接するように配置されている。これにより、熱ローラ１２外周面の温度上昇をより速めることができる。
【００１８】
図４も参照して、この定着装置５０においては、上記熱ローラ１２の外周面の外方で、その熱ローラ１２の内部に配置された線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃのうち最大の発熱領域Ｈａを有する線状熱源１１ａとその次に大きい発熱領域Ｈｂを有する線状熱源１１ｂとから略等距離の位置に、円筒体１５表面からの輻射熱を検出する温度センサとしてのサーミスタ４１、４２が配置されている。より詳しくは、温度センサ４１は、大きな温度低下が起こりやすい熱ローラ１２の軸方向中央の外方で線状熱源１１ａ、１１ｂから略等距離の位置に配置されている。また、温度センサ４２は、非画像域である熱ローラ１２の軸方向一端側の外方で線状熱源１１ａ、１１ｂから略等距離の位置に配置されている。なお、温度センサ４１、４２は、ともに線状熱源１１ａ、１１ｂの点灯制御部（図示せず）に接続されており、温度センサ４１、４２による検出温度に応じて各線状熱源１１ａ、１１ｂの点灯・消灯を行えるよう構成されている。
なお、本実施形態では、線状熱源１１ａ、１１ｂや加熱手段２３の配設位置、サーミスタ４１、４２を用いること以外は、第１の実施形態と同様であるので、同一番号を付すとともに、その詳細な説明は省略する。
【００１９】
上記のように構成された本実施形態に係る定着装置５０は、２つの線状熱源１１ａ、１１ｂの点灯制御を行うための温度センサとしてのサーミスタ４１、４２を共用するようにしているので、部品点数を減少させることができる。このため、部品点数の増加に伴うコスト高を抑制することができるとともに、制御システムのシンプル化を実現することができる。また、線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃを熱ローラ１２内周面に近接するよう配置しているので、熱ローラ１２外周面の温度上昇をより速めることができるという利点を有する。さらに、本実施形態の定着装置５０は、第１の実施形態と同様、熱ロール１２の外周面とクリーニングウェブローラユニット１６の表面との接触部Ｎに向けて加熱手段２３からトナーＴの溶融温度以上の熱を供給できるよう構成しているので、当該加熱手段２３から接触部Ｎに向けて熱を供給すると、その接触部Ｎにおいて凝固したトナーを確実かつ早くに溶解させることができる。よって、早期に実コピー時と同様の回転トルクで回転可能にすることができるとともに、回転トルクの増大を有効に抑制することができる。また、凝固トナーを溶解させる加熱手段２３を配置することで、長期にわたり安定した回転動作を行わせることができるので、定着装置５０の長寿命化を実現することができる。さらに、必要な回転トルクに余裕を持たせた高価な駆動モータを用いることが不要となり、安価な駆動モータを用いることが可能となるので、安価な定着装置５０の提供が可能となる。また、本実施形態の定着装置５０において、用紙の大きさに応じて点灯させる線状熱源を異ならせるように制御すれば、温度リップルの発生を有効に抑制することができるという利点を有する。
【００２０】
なお、本発明の定着装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、より高度な温度制御を行うべく、画像域（熱ローラ軸方向中央領域）上に複数個の温度センサを配置するようにしてもよい。具体的には、最大の発熱領域を有する線状熱源とその次に大きな発熱領域を有する線状熱源とから略等距離の位置に、複数個の温度センサを熱ローラの軸方向に沿って並べて配置するようにしてもよい。また、熱ローラ１２に内蔵される線状熱源の数は３本に限らず、２本であってもよいし、４本以上であってもよい。
【００２１】
（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態に係る定着装置を示す概略図であり、図６はその定着装置を構成する温度センサの配設位置を説明するための模式的な斜視図である。この定着装置６０は、上記した第２の実施形態と比べて、線状熱源１１ａ、１１ｂ、１１ｃに代えて、それらよりも太い線状熱源６１ａ、６１ｂ、６１ｃを用いる点で異なる。すなわち、この定着装置６０では、太い線状熱源６１ａ、６１ｂ、６１ｃを用いることにより、各線状熱源６１ａ、６１ｂ、６１ｃを熱ローラ１２の内部にその周方向等配に配置するとともに、３本の線状熱源のうち最大の発熱領域を有する線状熱源６１ａとその次に大きい発熱領域を有する線状熱源６１ｂとを熱ローラ１２の内周面に近接した位置で、それら線状熱源６１ａ、６１ｂ同士が近接するようにしている。また、温度センサとしてのサーミスタ４１、４２は、上記熱ローラ１２の外周面の外方で、その熱ローラ１２の内部に配置された線状熱源の６１ａ、６１ｂ、６１ｃうち最大の発熱領域を有する線状熱源６１ａとその次に大きい発熱領域を有する線状熱源６１ｂとから略等距離の位置に配置されている。より詳しくは、温度センサ４１は、大きな温度低下が起こりやすい熱ローラ１２の軸方向中央の外方で、線状熱源６１ａ、６１ｂから略等距離の位置に配置されている。また、温度センサ４２は、非画像域である熱ローラ６２の軸方向一端側の外方で、線状熱源６１ａ、６１ｂから略等距離の位置に配置されている。
【００２２】
上記のように構成された本実施形態に係る定着装置６０は、第２の実施形態と同様、２つの線状熱源６１ａ、６１ｂの点灯制御を行うための温度センサ４１、４２を共用するようにしているので、部品点数を減少させることができる。このため、部品点数の増加に伴うコスト高を抑制することができるとともに、制御システムのシンプル化を実現することができる。また、線状熱源６１ａ、６１ｂを熱ローラ１２内周面に近接するよう配置しているので、熱ローラ１２外周面の温度上昇をより速めることができるという利点を有する。さらに、本実施形態の定着装置６０は、第１の実施形態と同様、熱ロール１２の外周面とクリーニングウェブローラユニット１６の表面との接触部Ｎに向けて加熱手段２３からトナーＴの溶融温度以上の熱を供給できるよう構成しているので、当該加熱手段２３から接触部Ｎに向けて熱を供給すると、その接触部Ｎにおいて凝固したトナーを確実かつ早くに溶解させることができる。よって、早期に実コピー時と同様の回転トルクで回転可能にすることができるとともに、回転トルクの増大を有効に抑制することができる。また、凝固トナーを溶解させる加熱手段２３を配置することで、長期にわたり安定した回転動作を行わせることができるので、定着装置６０の長寿命化を実現することができる。さらに、必要な回転トルクに余裕を持たせた高価な駆動モータを用いることが不要となり、安価な駆動モータを用いることが可能となるので、安価な定着装置６０の提供が可能となる。また、本実施形態の定着装置６０において、用紙の大きさに応じて点灯させる線状熱源を異ならせるよう制御すれば、温度リップルの発生を有効に抑制することができるという利点を有する。
【００２３】
なお、本発明の定着装置は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、より高度な温度制御を行うべく、画像域（熱ローラ軸方向中央領域）上に複数個の温度センサを配置するようにしてもよい。具体的には、最大の発熱領域を有する線状熱源とその次に大きな発熱領域を有する線状熱源とから略等距離の位置に、複数個の温度センサを熱ローラの軸方向に沿って並べて配置するようにしてもよい。また、熱ローラに内蔵される線状熱源の数は３本に限らず、２本であってもよいし、４本以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る定着装置の要部構成を示す概略図である。
【図２】上記定着装置を構成する熱ロールに内蔵された線状熱源を説明するための模式的な説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る定着装置の要部構成を示す概略図である。
【図４】上記第２の実施形態に係る定着装置を構成する熱ロールの外部に配置された温度センサの配設位置を説明するための模式的な斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る定着装置の要部構成を示す概略図である。
【図６】上記第３の実施形態に係る定着装置を構成する熱ロールの外部に配置された温度センサの配設位置を説明するための模式的な斜視図である。
【図７】従来の定着装置の要部構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    定着装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ    管状ハロゲンヒータ（線状熱源）
１２    熱ローラ
１３    圧ローラ
１６    クリーニングウェブローラユニット（クリーニング部材）
２１    線状熱源
２２    反射板
２３    加熱手段
２４    押し当てローラ
２５    供給ローラ
２６    巻き取りローラ
２７    クリーニングウェブ
４１    サーミスタ（温度センサ）
４２    サーミスタ（温度センサ）
Ｎ    接触部
【図１】
2005227540.tif 000003
【図２】
2005227540.tif 000004
【図３】
2005227540.tif 000005
【図４】
2005227540.tif 000006
【図５】
2005227540.tif 000007
【図６】
2005227540.tif 000008
【図７】
2005227540.tif 000009