(57)【要約】【課題】冷間時からの立ち上がり時、一定温度までの間は加熱部材端部からの放熱を遮断するように構成して加熱部材（定着ローラ）端部の温度低下を防止させる熱定着装置を提供する。【解決手段】加熱部材１８と加圧部材１９間に記録媒体Ｓを通して搬送しながらその記録媒体Ｓ上のトナー画像を定着し、前記加熱部材１８又は加圧部材１９に付着したトナーを除去するクリーニング部材２０を備え、このクリーニング部材２０を冷却する冷却手段２２を備える熱定着装置において、前記加熱部材１８の端部に放熱を遮蔽する放熱遮蔽手段１７、２３、２４を設け、この放熱遮蔽手段１７、２３、２４は冷間時から立ち上がり時の一定温度までの間は前記加熱部材１８端部からの放熱を遮蔽し、一定温度以上で前記加熱部材１８端部を開放する構成である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と加圧部材間に記録媒体を通して搬送しながらその記録媒体上のトナー画像を定着し、前記加熱部材又は加圧部材に付着したトナーを除去するクリーニング部材を備え、このクリーニング部材を冷却する冷却手段を備える熱定着装置において、前記加熱部材の端部開口に内部からの放熱を遮蔽する放熱遮蔽手段を設け、この放熱遮蔽手段は冷間時から立ち上がり時の一定温度になるまでの間は前記加熱部材端部からの放熱を遮蔽し、一定温度以上となった時に前記加熱部材端部を開放する構成であることを特徴とする熱定着装置。
【請求項２】
前記放熱遮蔽手段は、形状記憶合金ばねと放熱遮断弁で構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱定着装置。
【請求項３】
前記放熱遮蔽手段は、通紙外に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の熱定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材は、ストレート軸であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の熱定着装置。
【請求項５】
立ち上がり時一定温度までの間は前記クリーニング部材を冷却する冷却手段をオフとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電・書き込み・現像・転写・クリーニング・除電等を繰り返して像担持体に順次トナー画像を形成し、そのトナー画像を逐次転写して、シート・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する電子写真式の、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの複合機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置において、画像転写後の記録媒体を加熱部材と加圧部材間に通して搬送しながらその記録媒体上のトナー画像を定着する熱定着装置において、加圧部材に付着したトナーが再び記録媒体に逆転写（溶け出し）することが知られている。
かかる熱定着装置は、内部に熱源を持つ定着ローラに加圧ローラを圧接し、未定着トナー画像の乗った記録媒体をローラ間に通過させて、トナーを記録媒体に定着させるものが主流であり、定着ローラ表面はフッ素コートなど、トナー付着防止のための工夫が施されている
【０００３】
しかし、環境条件、記録媒体である転写紙などの条件によっては、このトナーが転写紙から若干定着ローラに付着するオフセットと呼ばれる現象が起こることがある。このオフセットしたトナーは、定着ローラやそれに接触する加圧ローラに残り、いずれ転写紙に逆転写し、画像を汚すことが知られている。
これを防止するために、定着ローラや加圧ローラにはクリーニングローラが設けられる。クリーニングローラは定着、加圧ローラに従動回転で加圧接触し、金属などの無垢の表面状態であり、オフセットしてきたトナーは、クリーニングローラと被当接ローラ（定着ローラや加圧ローラ）との間で離型（非粘着性）の性能差（前述のように定着、加圧ローラはトナー付着防止のために離型を向上させる表面層が設けられていて、クリーニングローラより原則剥がれ易い）で、クリーニングローラに集められる。
【０００４】
近年、熱定着装置は、ゼロ・エネルギ待機モード（Zero Energy Standby Mode（ＺＥＳＭ））対応や、省エネルギ化のため、スタンバイ時には、熱源（ヒータ）への通電をカット、画像形成の開始に合わせて通電し、トナーを定着させる温度に定着ローラなどを昇温させている。
そのため、定着ローラなどを１ｍｍ以下に薄肉化して温度応答性をよくし、定着可能となるまでの時間を１０秒程度に短縮してユーザーの使い易さと省エネルギを兼ねた仕様としている。
このような構成の場合、定着ローラの熱容量が小さいため、転写紙や、定着ローラの接触部材への熱移動や、風の流れなどの影響を受け易く、温度分布が定着ローラの各部分によって大きく変化し易い。
定着ローラには温度制御手段を幾つか設置し、温度分布を均一にする方法もあるが、ローラの全領域を、各サイズ、モードに合わせて、満遍なく制御する数のヒータ配光や温度検知手段を配置するのは、スペース、コストなどから不可能である。
【０００５】
定着ローラの温度分布が不均等になると、定着条件の不一致から起こるオフセットの発生や、熱劣化によるローラの寿命が短くなり易いことなどが挙げられる。とくに、重合法を用いたトナーにおけるクリーニングローラに堆積したトナー塊の再溶融による転写紙への逆転写という問題があり、これは、通紙可能な最大サイズ紙に比較して、小サイズ紙の場合に顕著に発生する現象である。
すなわち、小サイズ紙は、定着ローラに接する面積が小さいため、定着ローラの狭い範囲でしか温度を奪わず、結果的に、非通紙部での定着ローラの温度は下がらず、通紙部だけの温度が低下する。すると、その部分に対応した温度検知手段がヒータの点灯を指示するため、非通紙部の温度は不必要に上昇し、対応した部分のクリーニングローラに付着したトナーも溶融し、逆転写してしまう。
【０００６】
一方、熱定着装置の省エネルギ化に付随し、使用するトナーも低融点化が進んでいる。低融点化により定着温度を従来よりも低めに設定することが可能となったが、反面、定着ローラの温度分布にも敏感になり、オフセットが発生し易くなったともいえる。
さらに、高画質化のためにトナーを小粒径化、さらには重合トナー化が進んでいるが、小粒径トナーではトナーが小さくなった分だけオフセットが悪くなるのはいうまでもなく、重合トナーにおいてもオフセットし易い特性がある。
低融点化によるトナーの溶け出しを防止するために、架橋剤をクリーニングローラにコートする技術もある。この例では、クリーニングローラの表面に予め架橋剤を塗布して架橋剤をトナーと反応させ（架橋反応）、トナーを高粘度化させて溶け出しを防止しようとしている。
【０００７】
上述したような、定着ローラの温度分布が不均等になると、定着条件の不一致から起こるオフセットの発生や、熱劣化によるローラの寿命が短くなり易い、また、低融点化により発生するトナーの溶け出しなどの不都合を解消するために幾つかの技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。
特許文献１では、ヒートローラとプレッシャーローラ間に用紙を通して搬送しながらその用紙上のトナー画像を定着する熱定着装置において、ヒートローラの端部に放熱を遮蔽する筒状のシャッターを設ける技術が開示されている。
また、特許文献２では、ローラ内側にバイメタルの遮蔽板を使用して放熱を防止する技術が開示されている。さらに、特許文献３では、放熱部材がコイルスプリングとバイアススプリングで構成されていることが開示されている。
【特許文献１】特開平１０−１４２９８３号公報
【特許文献２】特開平１１−０２４４７３号公報
【特許文献３】特開平０７−２６１５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来技術では、立ち上がり時の定着ローラ端部の温度落ち込みを防止する課題は解消されていない。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、冷間時からの立ち上がり時、一定温度までの間は加熱部材端部からの放熱を遮断するように構成して加熱部材（定着ローラ）端部の温度低下を防止させる熱定着装置を提供することにある。
【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に、請求項１に記載の発明は、加熱部材と加圧部材間に記録媒体を通して搬送しながらその記録媒体上のトナー画像を定着し、前記加熱部材又は加圧部材に付着したトナーを除去するクリーニング部材を備え、このクリーニング部材を冷却する冷却手段を備える熱定着装置において、前記加熱部材の端部に放熱を遮蔽する放熱遮蔽手段を設け、この放熱遮蔽手段は冷間時から立ち上がり時の一定温度までの間は前記加熱部材端部からの放熱を遮蔽し、一定温度以上で前記加熱部材端部を開放する構成である熱定着装置を特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、前記放熱遮蔽手段が、形状記憶合金ばねと放熱遮断弁で構成されている請求項１記載の熱定着装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記放熱遮蔽手段が通紙外に配置される請求項１又は２記載の熱定着装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記加熱部材がストレート軸である請求項１乃至３のいずれか１項記載の熱定着装置を特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、立ち上がり時一定温度までの間は前記クリーニング部材を冷却する冷却手段をオフとする請求項１乃至４のいずれか１項記載の熱定着装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、立ち上り時は放熱遮断部材により定着ローラの端部が覆われるので、立ち上がり時の定着ローラ端部の温度低下を防止させ、立ち上がり時の定着不良を防止し、省エネルギ化に貢献することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係わる画像形成装置を示す全体概略図である。図２は図１の熱定着装置近傍を拡大して示す概略図である。図３は図２の熱定着装置に使用する冷却ファンの構成を示す概略斜視図である。
図１乃至図３において、この画像形成装置は画像形成装置本体１、画像形成装置本体１を載せる給紙テーブル３、画像形成装置本体１上に取り付けるスキャナ（読み取り光学系）２、さらにその上に取り付ける自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４から構成されている。
【００１３】
図１の画像形成装置Ｃを簡単に説明すると、図示してないスタートスイッチの押下により、図示しない制御手段が、給紙テーブル３の給紙ローラ５の１つを回転させ、多段に備える給紙カセット６の１つからシートＳを繰り出す。
繰り出されたシートＳを分離ローラ７で１枚ずつに分離して給紙路Ｒ１に入れ、搬送ローラで搬送して複写機（画像形成装置）本体１内に導き、レジストローラ８に突き当てて止める。
感光体ドラム１０上の画像にタイミングを合わせてレジストローラ８を回転し、感光体ドラム１０と転写装置９との間にシートＳを送り込み、転写装置９で転写してシートＳ上に画像を記録する。
画像転写後のシートは、転写装置９で搬送して定着装置１１へと送り込む。定着装置１１で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切り換え爪１２で排出方向に切り換えて排出ローラ１３、１４、１５で排出し、排紙トレイ１６上にスタックする。
【００１４】
図２には、放熱遮蔽手段を構成する放熱遮断弁１７を示してあり、この放熱遮断弁１７は、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂などの耐熱性を有する樹脂、または金属板で構成されている。
図２及び図３において、熱定着装置１１には、定着ローラ１８、加圧ローラ１９、クリーニングローラ２０が設けられており、定着ローラ１８内には定着ヒータ２１が配置され、クリーニングローラ２０の近傍には、送風装置である冷却ファン２２が配置されている。この冷却ファン２２で外気を吹き付けてクリーニングローラ２０を冷却する。
【００１５】
図４は本発明による放熱遮断弁を備えた熱定着装置の定着ローラを示す概略断面図である。図５は図４の放熱遮断弁の冷間時の状態を示す概略断面図である。図６は図４の放熱遮断弁の加熱時の状態を示す概略断面図である。
放熱遮蔽（防止）手段を構成する放熱遮断弁１７には形状記憶合金ばね２３が取り付けられており、この形状記憶合金ばね２３はスリーブ２４内に装着されている。このスリーブ２４は定着ローラ１８の端部ジャーナル部分の内側に圧入又は接着手段等によって固定されている。
このように、温度により形状の変化する形状記憶合金ばね２３によって冷間時（立ち上がり時）、定着ローラ１８の端部開口と形状記憶合金ばね２３を含む放熱遮蔽手段で覆うので立ち上がり時の定着ローラ１８端部の温度低下を防ぎ、定着不良を防止することができる。
【００１６】
次に、放熱遮断弁１７の動作について説明する。図４において、冷間時は放熱遮断弁１７が実線で示す位置にあり、定着ローラ１８の端部ジャーナル部分（端部開口）を塞いでいる。
画像形成装置本体のジャーナル２５に軸支された定着ヒータ２１が立ち上がり時に点灯すると、形状記憶合金ばね２３が熱を受けて軸方向へ延び、矢印Ａ方向に定着ローラ１８から放熱遮断弁１７を押し出す。これにより、定着ローラ１８の端部ジャーナル部分は開放される。
このように、冷間時からの立ち上がり時、一定温度までの間は加熱部材（定着ローラ）１８の端部からの放熱を遮断するように構成され、一定温度以上で加熱部材（定着ローラ）１８端部を開放するように構成されているので立ち上がり時の定着ローラ１８端部の温度落ち込みを防止し、かつ連続通紙時の端部温度上昇を抑えることができる。
【００１７】
図４において、放熱遮断弁１７を含む放熱遮蔽手段（１７、２３、２４）は定着ローラ１８の通紙領域外に配置されている。このように、放熱遮蔽手段を通紙領域外に配置することで通紙部の熱容量を増加させることなく、立ち上がり時の通紙領域の温度落ち込みを小さくして定着性を確保することができる。
また、定着ローラ１８はストレートのパイプにて構成されている。これによって、加熱部材（定着ローラ）１８をストレート形状として放熱遮蔽手段としてのスリーブ２４を内部に配置することで定着ローラ１８の補強、及び端部の絞りレスによる定着ローラ１８の低コスト化を図ることができる。
【００１８】
図７は放熱遮断弁の移動の様子をグラフで示す図である。放熱遮蔽手段の冷間時の状態である図５及び加熱時の状態である図６に示すように、放熱遮断弁１７は、図６の加熱時に、距離Ｌ移動する。
すなわち、形状記憶合金ばね２３の温度が温度ＴＲに達した時に、その移動の様子は、図７に示すように、距離Ｌ移動する。温度ＴＲには、立ち上がり時に定着ヒータ２１が点灯し始めて通紙開始までの間に、又は通紙開始直後に到達する。
【００１９】
図８は放熱遮蔽手段の詳細構成を示す概略斜視図である。形状記憶合ばね２３は放熱遮断弁１７のボス部１７ａの外側に圧入または接着手段によって固定されて、スリーブ２４の内側端部が圧入または接着手段によって固定されている。
図２及び図３に示したクリーニングローラ２０は芯金が鉄、銅、アルミニウムなどの高熱伝導部材で構成されていて、軸方向の温度ムラを防止するためにアルミニウムなどの中空軸にヒートパイプを熱拡管によって装着している。
図３には、前述したように、送風装置（冷却ファン）２２の構成を示している。この送風装置２２で外気を吹き付けることによってクリーニングローラ２０を冷却する。
【００２０】
図９は冷却ファンの動作を説明するタイミングチャートである。冷却ファン２２の立ち上がり時は定着ローラ１８（図４）の昇温速度を遅くするため、立ち上がり時は冷却ファン２２の動作を停止させる。
このように、立ち上がり時一定温度までの間はクリーニング部材（ローラ）２０を冷却する冷却ファン２２をオフさせることで、定着ローラ端部からの温度落ち込みを防止させ、立ち上がり時の安定した定着品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係わる画像形成装置を示す全体概略図である。
【図２】図１の熱定着装置近傍を拡大して示す概略図である。
【図３】図２の熱定着装置に使用する冷却ファンの構成を示す概略斜視図である。
【図４】本発明による放熱遮断弁を備えた熱定着装置の定着ローラを示す概略断面図である。
【図５】図４の放熱遮断弁の冷間時の状態を示す概略断面図である。
【図６】図４の放熱遮断弁の加熱時の状態を示す概略断面図である。
【図７】放熱遮断弁の移動の様子をグラフで示す図である。
【図８】放熱遮蔽手段の詳細構成を示す概略斜視図である。
【図９】冷却ファンの動作を説明するタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
Ｃ    画像形成装置
１１  熱定着装置
１７  放熱遮蔽手段（放熱遮断弁）
１８  加熱部材（定着ローラ）
１９  加圧部材（加圧ローラ）
２０  クリーニング部材（クリーニングローラ）
２１  定着ヒータ
２２  冷却ファン
２３  放熱遮蔽手段（形状記憶合金ばね）
２４  放熱遮蔽手段（スリーブ）
【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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【図９】
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