(57)【要約】    【課題】熱効率および安全性の優れた定着装置を提供する。    【解決手段】定着装置１００は、筒状の加熱ローラ１と、加熱ローラ１に圧接され、加熱ローラ１と共にニップ４を形成する加圧ローラ２と、加熱ローラ１内に設けられ、加熱ローラ１の軸方向にのびるヒーター３と、加熱ローラ１の外側でニップ４とほぼ反対側の位置に設けられた温度センサ５と、加熱ローラ１内のヒーター３の位置を変えるヒーター位置変更装置９とを備えている。  ヒーター位置変更装置９は、加熱ローラ１の回転中には、ヒーター３をニップ４近傍のニップ４上流側の位置１０に移動させ、加熱ローラ１の停止中には、ヒーター３を加熱ローラ３の中心付近の温度センサ５に近寄った位置１３に移動させる。    【選択図】            図１
2007010847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の加熱ローラと、
前記加熱ローラに圧接され、加熱ローラと共にニップを形成する加圧部材と、
前記加熱ローラ内に設けられ、加熱ローラの軸方向にのびるヒーターと、
前記加熱ローラ内の前記ヒーターの位置を変えるヒーター位置変更手段とを備え、
前記ヒーター位置変更手段は前記ヒーターを前記加熱ローラの軸方向と平行に移動させて位置を変えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ヒーター位置変更手段は、前記加熱ローラが回転中は、前記ヒーターを相対的にニップに近寄った位置に変更させ、加熱ローラが停止中は、ヒーターを相対的にニップから離れた、加熱ローラの中心付近に変更させることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記ヒーター位置変更手段は、前記加熱ローラの停止中は、前記ヒーターを、加熱ローラの外側でニップとほぼ反対側の位置に設けられ、加熱ローラの温度を検知する温度検出手段に近寄った位置に変更させることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記ヒーター位置変更手段は、前記ヒーターの一端および他端を保持し、支点を中心に揺動可能に設けられた一対の保持部材と、前記一対の保持部材を揺動させ、前記ヒーターをニップに近寄った第１位置にする第１の付勢手段と、前記一対の保持部材を揺動させ、前記ヒーターを前記温度検知手段に近寄った第２位置にする第２の付勢手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２の付勢手段は、常時、前記一対の保持部材を第２位置へ向けて弾力付勢しているばねを含み、
前記第１の付勢手段は、前記第２の付勢手段の付勢力に抗して、前記一対の保持部材を第１位置に変更させるソレノイドを含むことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記ソレノイドは、前記加熱ローラを駆動する駆動装置に与えられる電源経路と同一経路で電力が与えられることにより動作することを特徴とする請求項５記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器に使用され、用紙上のトナーを定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、定着装置は、加熱ローラおよび加圧ローラを有している。加熱ローラは、内部に配置された熱源によって加熱される。加熱ローラと対をなす加圧ローラは、加熱ローラと平行に配置されている。加圧ローラを加熱ローラに圧接させることによって、ニップが形成されている。このニップに未定着トナー像が形成された用紙を通過させることにより、用紙が加熱・加圧されて、トナーが用紙に定着させられる。
【０００３】
加熱ローラの内部に配置された熱源は、ニップ近傍のニップ上流側に配置されている。加熱ローラはこの熱源によってトナーを用紙に定着させるための所定の温度に加熱される。また、加熱ローラには、加熱ローラが異常高温に加熱されることを防止するためにサーモスタットが設けられている。サーモスタットは、加熱ローラが紙詰まり等の異常により、所定の温度以上になった場合に、ヒーターへの電力供給を停止させ、加熱ローラが異常高温に達することを防いでいる。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−２７０９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
背景技術のような構成では、熱源をニップ近傍のニップ上流側に配置することによって、ニップ上流側を局所的に加熱することができる。これによって、ニップ上流側で加熱された加熱ローラは、加熱ローラの回転中に、内周面に与えられた熱が外周面に伝わり、ニップで最高温度になる。したがって、加熱ローラが、ニップで最高温度になるように設定されているので、熱源の熱を有効に利用することができる。また、加熱ローラのニップ部分が、トナーを用紙に定着させるための所定の温度に加熱されるため、加熱ローラ全体を所定の温度に加熱するよりも少ない熱量でよい。
【０００５】
しかし、熱源がニップの近傍に配置されているため、紙詰まり等の異常によって、加熱ローラが停止した状態で、加熱ローラが加熱され続けると、ニップおよびその近傍が異常高温に達する場合がある。加熱ローラが異常高温に達することを防ぐためにサーモスタットが設けられているが、サーモスタットは、通常、ニップとは反対側に配置され、熱源から離れている。そのため、サーモスタットが、ニップおよびその近傍が異常高温に達していることを即座に検知することができず、ニップで用紙が発火する恐れがあり、安全性に欠ける。
【０００６】
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、熱効率および安全性の優れた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】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、筒状の加熱ローラと、前記加熱ローラに圧接され、加熱ローラと共にニップを形成する加圧部材と、前記加熱ローラ内に設けられ、加熱ローラの軸方向にのびるヒーターと、前記加熱ローラ内の前記ヒーターの位置を変えるヒーター位置変更手段とを備え、前記ヒーター位置変更手段は前記ヒーターを前記加熱ローラの軸方向と平行に移動させて位置を変えることを特徴とする定着装置である。
【０００８】
この構成により、ヒーターを加熱ローラの軸方向と平行に移動させて位置を変えることができる。これにより、加熱ローラの状態に応じて、ヒーターを所定の位置に移動させることができる。また、ヒーターを加熱ローラの軸方向と平行に移動させるため、加熱ローラの軸方向に亘って温度ムラが生じることを抑制し、加熱ローラを均一に加熱することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記ヒーター位置変更手段は、前記加熱ローラが回転中は、前記ヒーターを相対的にニップに近寄った位置に変更させ、加熱ローラが停止中は、ヒーターを相対的にニップから離れた、加熱ローラの中心付近に変更させることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
この構成により、加熱ローラの状態に応じて、ヒーターの位置を移動させることができる。加熱ローラの回転中は、ヒーターを相対的にニップに近寄った位置に変更させる。これによって、加熱ローラのニップ部分が、トナーを用紙に定着させるための所定の温度に加熱される。したがって、加熱ローラ全体を所定の温度に加熱する場合よりも少ない熱量でよい。
【００１０】
また、加熱ローラの停止中は、ヒーターを相対的にニップから離れた、加熱ローラの中心付近に変更させる。これによって、加熱ローラのニップおよびその近傍が局所的に異常高温に加熱されることを抑制でき、安全性を向上させることができる。
請求項３記載の発明は、前記ヒーター位置変更手段は、前記加熱ローラの停止中は、前記ヒーターを、加熱ローラの外側でニップとほぼ反対側の位置に設けられ、加熱ローラの温度を検知する温度検出手段に近寄った位置に変更させることを特徴とする請求項２記載の定着装置である。
【００１１】
この構成により、加熱ローラの停止中は、ヒーターを加熱ローラの中心付近の温度検出手段に近寄った位置に変更することができる。これにより、加熱ローラは全周面が平均的に加熱される。したがって、温度検出手段が異常温度を検知したとき、ニップだけが、より高温となっていることはない。この構成では、加熱ローラが異常高温に達したことを検知することができ、安全性を向上させることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記ヒーター位置変更手段は、前記ヒーターの一端および他端を保持し、支点を中心に揺動可能に設けられた一対の保持部材と、前記一対の保持部材を揺動させ、前記ヒーターをニップに近寄った第１位置にする第１の付勢手段と、前記一対の保持部材を揺動させ、前記ヒーターを前記温度検知手段に近寄った第２位置にする第２の付勢手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の定着装置である。
【００１３】
この構成により、加熱ローラの状態に応じて、ヒーターを加熱ローラの軸方向と平行に移動させて位置を変えることができる。
請求項５記載の発明は、前記第２の付勢手段は、常時、前記一対の保持部材を第２位置へ向けて弾力付勢しているばねを含み、前記第１の付勢手段は、前記第２の付勢手段の付勢力に抗して、前記一対の保持部材を第１位置に変更させるソレノイドを含むことを特徴とする請求項４記載の定着装置である。
【００１４】
この構成により、加熱ローラの状態に応じて、ヒーターを加熱ローラの軸方向と平行に移動させて位置を変えることができる。
請求項６記載の発明は、前記ソレノイドは、前記加熱ローラを駆動する駆動装置に与えられる電源経路と同一経路で電力が与えられることにより動作することを特徴とする請求項５記載の定着装置である。
【００１５】
この構成により、加熱ローラを駆動する駆動装置への電力の供給に応じて、ソレノイドに電力が供給される。これにより、駆動装置に電力が与えられる場合には、ソレノイドにも電力が与えられ、ソレノイドが作動する。ソレノイドの作動によって、ヒーターはニップに近寄った位置に移動させられる。駆動装置への電力の供給が絶たれた場合には、ソレノイドへの電力の供給も絶たれ、ソレノイドは作動しない。ソレノイドが作動しない場合は、ヒーターは第２の付勢手段であるばねによって、温度検知手段に近寄った位置に移動させられる。つまり、加熱ローラの回転・停止とソレノイドの作動・停止を連動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る定着装置を概念的に示す模式図である。定着装置１００は、筒状の加熱ローラ１と、加熱ローラ１に圧接され、加熱ローラ１と共にニップ４を形成する加圧ローラ２と、加熱ローラ１内に設けられ、加熱ローラ１の軸方向にのびるヒーター３と、加熱ローラ１の外側でニップ４とほぼ反対側の位置に設けられた温度センサ５とを備えている。
【００１７】
加熱ローラ１は、筒状に形成されており、定着装置１００に搬送されてくる未定着トナー６像が形成された用紙７の幅に対応する軸長を有している。
加圧ローラ２は、紙面に垂直方向に長手の軸８と、軸８の円周を囲んだ弾性層２４とを有している。加熱ローラ２は、加熱ローラ１の軸長と略等しい軸長を有する。加圧ローラ２は加熱ローラ１に圧接され、ニップ４が形成されている。
【００１８】
ヒーター３は、円柱状に形成されており、加熱ローラ１の軸長と略等しい長さを有している。ヒーター３は、加熱ローラ１の内部に配置されており、内部から加熱ローラ１を、トナー６を用紙７に定着させるための所定の温度に加熱している。ヒーター３は、後述するヒーター位置移動装置９に保持されている。ヒーター３は、加熱ローラ１の状態に応じて、ヒーター位置移動装置９によって加熱ローラ１の軸方向と平行に移動させられる。
【００１９】
温度センサ５は、例えば、サーモスタットが用いられ、加熱ローラ１の外側でニップ４とほぼ反対側の位置に設けられている。加熱ローラ１の温度が所定の温度以上になった場合、温度センサ５は、ヒーター３への電力供給を停止させ、加熱ローラ１が異常高温に達することを防いでいる。
加熱ローラ１は、駆動源（図示せず）により右回りに回転させられる。これによって、加熱ローラ１に圧接されている加圧ローラ２が従動し、回転させられる。
【００２０】
未定着トナー６像が形成された用紙７が、ニップ４に搬送され、加熱ローラ１および加圧ローラ２の回転により、用紙７がニップ４を通過する。用紙７がニップ４を通過している間に、用紙７が加熱ローラ１および加圧ローラ２に、加熱・加圧されることによって、未定着トナー６像が溶融され、用紙７に定着させられる。
また、ヒーター３は、ヒーター位置移動装置９により、加熱ローラ１の状態に応じて移動させられる。
【００２１】
加熱ローラ１が回転している場合、つまり、定着装置１００が定着動作を行っている間には、ヒーター３は、ニップ４近傍のニップ４上流側の位置１０に配置される。
これにより、加熱ローラ１は、ニップ４上流側が加熱される。ニップ４上流側で加熱された加熱ローラ１は、加熱ローラ１の回転中に、内周面１１に与えられた熱が外周面１２に伝わり、ニップ４で最高温度になる。したがって、加熱ローラ１が、ニップ４で最高温度になるように設定されているので、ヒーター３の熱を有効に利用することができる。また、加熱ローラ１のニップ４部分が、トナー６を用紙７に定着させるための所定の温度に加熱されるので、加熱ローラ１全体を所定の温度に加熱するよりも少ない熱量でよい。
【００２２】
加熱ローラ１が停止した場合、つまり、定着装置１００が定着動作を行っていない間には、ヒーター３は、加熱ローラ１の中心付近の温度センサ５に近寄った位置１３に移動させられる。これにより、加熱ローラ１は全周面が平均的に加熱される。したがって、温度センサ５が異常温度を検知したとき、ニップ４だけが、より高温となっていることはなく、安全性を向上させることができる。
【００２３】
図２は、図１において加熱ローラの回転中の定着装置をより詳細に示した概略構成を軸方からみた概略図である。図３は、図２において加熱ローラの停止中の定着装置の概略構成を軸方向から見た概略図である。図２および図３には、図１に加えて、ヒーター位置移動装置９、フレーム１４、駆動装置１５、電源１６および配線１７が図示されている。
図２および図３を参照して、ヒーター３は、ヒーター位置移動装置９により、加熱ローラ１の状態に応じて移動させられる。
【００２４】
ヒーター位置移動装置９は、ヒーター３の一端および他端を保持し、支軸２１を中心に揺動可能に設けられた一対の保持部材１８と、一対の保持部材１８を揺動させ、ヒーター３をニップ４近傍のニップ４上流側の位置１０に変更させるソレノイド１９と、一対の保持部材１８を揺動させ、ヒーター３を加熱ローラ１の中心付近の温度センサ５に近寄った位置１３に変更させるばね２０を備えている。なお、図２および図３では、保持部材１８は、一つだけしか示されていないが、ヒーター３の一端および他端をそれぞれ保持する一対の保持部材１８が存在する。
【００２５】
一対の保持部材１８は、一端がヒーター３に取り付けられ、他端がソレノイド１９に取り付けられている。各保持部材１８は、ヒーター３とソレノイド１９の間において、共通の支軸２１によって取り付けられており、支軸２１を中心にして一対の保持部材１８が揺動させられる。ヒーター３の一端および他端は一対の保持部材１８によって保持されている。一対の保持部材１８を、支軸２１を中心にして揺動させることにより、ヒーター３は加熱ローラ１の軸方向と平行に移動させられる。
【００２６】
ソレノイド１９は、本体２２およびプランジャ２３を含んでいる。ソレノイド１９は、一方の保持部材１８に取り付けられている。プランジャ２３に保持部材１８の他端が取り付けられている。また、ソレノイド１９は、電源１６から加熱ローラ１等を駆動させる駆動装置１５と同一の配線１７を介して電力が与えられている。
ばね２０は、一方の保持部材１８に圧接されており、ヒーター３を加熱ローラ１の中心付近の温度センサ５に近寄った位置１３に移動させるように、常時付勢されている。
【００２７】
加熱ローラ１の回転中は、加熱ローラ１等を駆動させる駆動装置１５と同一の配線１７を介して接続されているソレノイド１９に電力が与えられる。これによって、ソレノイド１９が作動し、プランジャ２３が本体２２側へ後退する。プランジャ２３の後退によって、一対の保持部材１８が、支軸２１を支点にして揺動する。一対の保持部材１８は、ばね２０の付勢力に抗して、ニップ４近傍のニップ４上流側の位置１０にヒーター３を移動させる。
【００２８】
加熱ローラ１の停止中は、駆動装置１５およびソレノイド１９に電力が供給されず、ソレソレノイド１９は作動しない。ソレノイド１９が作動しない場合は、ばね２０の付勢力によって一対の保持部材１８が揺動させられる。一対の保持部材１８は温度センサ５周辺に設けられたフレーム１４に当接するまで揺動させられる。これにより、ヒーター３は、加熱ローラ１の中心付近の温度センサ５に近寄った位置１３に移動させられる。
【００２９】
このように、加熱ローラ１の回転中は、ヒーター３を加熱ローラ１のニップ４近傍のニップ４上流の位置１０に移動させることにより、加熱ローラ１のニップ４上流側を加熱することができる。これにより、ニップ４上流側で加熱された加熱ローラ１は、加熱ローラ１の回転中に、内周面１１に与えられた熱が外周面１２に伝わり、ニップ４で最高温度になる。したがって、加熱ローラ１が、ニップ４で最高温度になるように設定されているので、ヒーター３の熱を有効に利用することができる。また、加熱ローラ１のニップ４部分が、トナー６を用紙７に定着させるための所定の温度に加熱されるので、加熱ローラ１全体を所定の温度に加熱するよりも少ない熱量でよい。
【００３０】
加熱ローラ１の停止中には、ヒーター３は、加熱ローラ１の中心付近の温度センサ５に近寄った位置１３に移動させられる。これにより、加熱ローラ１は全周面が平均的に加熱される。したがって、温度センサ５が異常温度を検知したとき、ニップ４だけが、より高温となっていることはなく、安全性を向上させることができる。
さらに、ソレノイド１９は加熱ローラ１等を駆動させる駆動装置１５と同一の配線１７を介して電源１６に接続されている。つまり、加熱ローラ１の回転・停止とソレノイド１９の作動・停止を連動するようにされている。これにより、加熱ローラ１の回転中には、ヒーター３を、ニップ４近傍のニップ４上流の位置１０に移動させ、熱効率の優れた定着動作を行うことができる。
【００３１】
また、加熱ローラ１の停止中には、ヒーター３を、加熱ローラ１の中心付近の温度センサ５に近寄った位置１３に移動させ、ニップ４近傍が局所的に加熱されることを抑制でき、安全性を向上させることができる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ヒーター３は、円柱状だけでなく、加熱ローラ１の軸方向にのびる曲線部を有する棒状であってもよい。また、円柱状または曲線部を有する棒状の軸に、電熱線等の線状部材が螺旋状に巻きつけられたものであってもよい。
【００３２】
加熱ローラ１および加圧ローラ２の回転は、加圧ローラ２を駆動源によって回転させてもよい。この場合、加圧ローラ２の回転によって、加熱ローラ１が従動し、回転させられる。
加圧部材は加圧ローラだけでなく、図４（ａ）に示すように２つのローラ２５，２６および２つのローラ２５，２６に掛け渡された加圧ベルト２７であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、押圧パッド２８と、ベルト状フィルム２９とで構成されたものでもよい。
【００３３】
ソレノイド１９は、一方の保持部材１８だけでなく、両方の保持部材１８に取り付けられてもよい。
ばね２０は、一方の保持部材１８だけでなく、両方の保持部材１８に取り付けられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置を概念的に示す模式図である。
【図２】図１において加熱ローラの回転中の定着装置をより詳細に示した概略構成を軸方からみた概略図である。
【図３】図２において加熱ローラの停止中の定着装置の概略構成を軸方向から見た概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る定着装置を概念的に示す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１      加熱ローラ
２      加圧ローラ（加圧部材）
３      ヒーター
４      ニップ
５      温度センサ（温度検出手段）
９      ヒーター位置移動装置（ヒーター位置変更手段）
１０    ニップ近傍のニップ上流側の位置（第１位置）
１３    加熱ローラの中心付近の温度センサに近寄った位置（第２位置）
１５    駆動装置
１７    配線（電源経路）
１８    保持部材
１９    ソレノイド（第１の付勢手段）
２０    ばね（第２の付勢手段）
２１    支軸（支点）
２５、２６  ローラ（加圧部材の一部）
２７    加圧ベルト（加圧部材の一部）
２８    押圧パッド（加圧部材の一部）
２９    ベルト状フィルム（加圧部材の一部）
１００  定着装置
【図１】
2007010847.tif 000003
【図２】
2007010847.tif 000004
【図３】
2007010847.tif 000005
【図４】
2007010847.tif 000006