(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
融解性の粉体トナーを担持した転写材を通過させてトナーを転写材上に熱定着させる定着装置において、転写材通路を挟んで転写材のトナー担持面側および背面側に、向かい合う開口を有する第１および第２のカバーを設け、前記第１のカバー内に、互いに離間した複数の面状ヒータを設け、これらヒータは、そのヒータ加熱面に沿って流れる熱風が上方から転写材に当たり且つ環流するように、通過する転写材の面に対して転写材の進行方向に順ずる方向に傾斜するように配置された加熱面を有し、該加熱面は通電および断電により迅速に加熱および降熱され、これら面状ヒータの面に沿って流れるように送風しそれにより生じる熱風を第１のカバー内で環流させる送風手段を設け、転写材が前記定着装置内へ搬送されるまでの時間を検知し当該時間内に定着装置内の温度が所定温度となるように前記面状ヒータおよび送風手段を通電し、また転写材が定着装置外へと排出されたことを検知して前記面状ヒータおよび送風手段を断電し、転写材が定着装置内を通過する間に、前記面状ヒータおよび送風手段により形成される前記第１のカバー内を環流する熱風により転写材上の前記粉体トナーを融解して定着することを特徴とする定着装置。
【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、プリンター等に使用される定着装置に関し、特には熱風により転写材面上に担持した未定着の粉体トナーを融解させて定着する定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転写材上に形成した未定着の粉体トナー画像を加熱定着させるための手段として、ヒータからの輻射熱を利用したオーブン式定着装置、加熱ローラと加圧ローラとの間に転写材を通過させて熱および圧力で定着するロールヒータ式定着装置が実用化されている。
【０００３】
特に、ロールヒータ式定着装置は比較的安価で小型複写機等を中心に好んで用いられ、またオーブン式定着装置は大判型複写機等において必要に応じて使用されている。これらはそれぞれの方式に従って特有のメリットを有しているが、以下に述べるように未だ解決しなければならない幾つかの問題点（特にそれらを大判転写材を用いる複写機等に用いる場合）を残している。
一方、一つの提案として、粉体トナー画像を担持した転写材に対して熱風を吹き付けてトナー像を定着する熱風式定着装置が知られているが、かかる方式は未だに十分に満足する形では実用化されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電子写真方法を利用した複写機およびプリンタなどは様々な分野において使用され、特にその用途に従って、例えばオフィス用の小判用機器またはエンジニアリング図面やグラフィックなどのための大判用機器として実用化されている。これらのうち、例えば大判型複写機、大判型プリンタを実施する場合、その使用目的に従いＡ１、Ａ０といった定型サイズの他、３６インチ幅で６ｍの出力画像が要求される場合がある。また、特に特殊な用途においては、船舶、飛行機等の図面として１６ｍもの長尺コピーを要求される場合もある。
このような要求に対して、従来より実用化されている上記したロールヒータ式定着装置、オーブン式定着装置では次に述べる理由のように対応することができず、出力画像を分割してコピーを得ている。
【０００５】
ロールヒータ式定着装置においては、転写材が加熱ローラと圧力ローラとの間に挟まれて通過するために、感光ドラムの周速度、転写材搬送装置の搬送速度と、そして加熱ローラ、圧力ローラの周速度（「定着速度」）との間で速度差がわずかでも生じると転写材にテンションやたるみが生じ、それにより転写材上に形成される画像が乱れてしまうという問題を有する。即ち、感光ドラム、転写材搬送装置の搬送速度が定着速度より速くなった場合、転写材がたるんだ状態となり、このたるみにより未定着の粉体トナー像が装置内部に接触して画像を汚染してしまい、また、感光ドラムの周速度または転写材搬送装置の搬送速度が定着装置の定着速度より遅くなった場合、転写材がつっぱった状態となり、転写材が加熱定着ローラ上で滑ってしまいしわの発生や印字のにじみの原因となったりする。
【０００６】
このため、これらの問題を解消するために、感光ドラム、転写材搬送装置、定着装置を含む装置全体の寸法および速度の精度をきわめて高くしなければならない。例えば、６０ｍｍの圧力ローラの直径の加工精度が±０．０５ｍｍずれてしまうだけで、１６ｍのコピーを出力する場合、±１６ｍｍの誤差を生じてしまうなど、実質的にこれら誤差を解消するほどに装置全体の精度を高めることには限界があり、長尺コピーを寸法誤差なく安定して提供することは困難であった。
【０００７】
また、トナーの加熱ローラ表面へのオフセットに対して加熱ローラ表面にシリコンオイルを塗布するなど付加の装置が必要であり、定着装置の構造が複雑となる。
【０００８】
更に、加熱ローラ内部には、熱源として赤外線ランプが好適に使用されているが、このランプの供給電源をＯＮ、ＯＦＦして温度制御するため、ランプへの突入電流が通常の１０倍以上流れて周辺装置の電圧変動を起こしてしまうという問題を有する。
【０００９】
一方、オーブン式定着装置の場合、ロールヒータ式定着装置と異なり、転写材を加熱源からは離間した状態で定着できるために、上述したしわやにじみ等の画質劣化が生じることなく長尺コピーを提供することが可能である。しかしながらその反面、熱板からの輻射熱による定着であるがために、紙詰まり時の発火や発煙等の安全性を考慮する安全上必要な距離だけ熱源を転写材から遠ざける必要があり、このために熱効率が低下してしまい、転写材の通過距離を長くしなければならず装置を小型化することができない。
【００１０】
また、熱風式定着装置については、先に述べたように、装置の小型化や、紙詰まり時の安全性や、低消費電力化等について十分に満足できる定着装置が実現されていない。
【００１１】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、高い機械精度を必要することなく長尺コピーが可能であり、熱効率が高く、消費電力が小さく、突入電流が小さい定着装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、融解性の粉体トナーを担持した転写材を通過させてトナーを転写材上に熱定着させる定着装置において、転写材通路を挟んで転写材のトナー担持面側および背面側に、向かい合う開口を有する第１および第２のカバーを設け、前記第１のカバー内に、互いに離間した複数の面状ヒータを設け、これらヒータは、そのヒータ加熱面に沿って流れる熱風が上方から転写材に当たり且つ環流するように、通過する転写材の面に対して転写材の進行方向に順ずる方向に傾斜するように配置された加熱面を有し、該加熱面は通電および断電により迅速に加熱および降熱され、これら面状ヒータの面に沿って流れるように送風しそれにより生じる熱風を第１のカバー内で環流させる送風手段を設け、転写材が前記定着装置内へ搬送されるまでの時間を検知し当該時間内に定着装置内の温度が所定温度となるように前記面状ヒータおよび送風手段を通電し、また転写材が定着装置外へと排出されたことを検知して前記面状ヒータおよび送風手段を断電し、転写材が定着装置内を通過する間に、前記面状ヒータおよび送風手段により形成される前記第１のカバー内を環流する熱風により転写材上の前記粉体トナーを融解して定着することを特徴とする。
【００１４】
このような構成において、送風手段から複数の面状ヒータの面に沿って流れるように送風し、これによって生じる熱風をカバー内で環流させ、これら面状ヒータによって生じる熱風によりカバー内を通過する転写材上の未定着粉体トナーを融解して定着する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
図１に本発明による定着装置の概略側断面図を示す。
定着装置１は、感光ドラム２の周囲に設けた不図示の画像形成手段により周知の画像形成が行われ、転写材上に未定着の粉体トナー像を担持した転写材を搬送する搬送ベルト３の下流に位置する。定着装置１は、転写材の粉体トナーを担持する面側に位置する第１のカバー４と、転写材の背面側に位置する第２のカバー５と、第１のカバー４内に設けた互いに離間した複数の面状ヒータ６と、送風手段としての送風機７と有する。
【００１６】
第１のカバー４及び第２のカバー５は、転写材の通路８を挟んで互いに開口９ａ、９ｂを転写材の搬送面に対向して設けら、四方の壁により空間を形成するような箱状体よりなり各壁は、カバー内で発生する熱が外部に逃げるのを防止するため、間に空気層または断熱材層を設けた二重構造となっている。各カバーの内側は、好ましくは黒色のメッキが施されており、または黒色の耐熱塗料が塗布されて保熱性を良好としており、また更に後述するようにして形成される熱風をカバー内で効率良く環流させるため、カバーの各角部はアール状に形成されている。各カバーの開口９ａ、９ｂには、転写材をガイドするための耐熱性の線状部材１０ａ、１０ｂが転写材の搬送方向に沿って斜めに張り巡らされて設けられている。これら線状部材１０ａ、１０ｂは転写材がカールしてカバー内の後述する熱源にさわることのないようにガードする役割を持つ。
【００１７】
送風手段としての送風機７は、転写材の最大サイズをカバーする幅を有するクロスフローファンもしくはシロッコファンが好適に用いられ矢印Ａ方向に回転する。送風機７の送風口は転写材の通過時にカバー内で熱風の環流が起こるような位置であれば良いが、好ましくは転写材の搬送方向で見て第１のカバー４の下流側位置であって上方側位置に設けることにより矢印Ｂ方向の環流を起こすことができ、熱風を効率的に転写材に当てることができる。符号１１はカバー内で好適な環流を行うための気流のための案内板である。送風機７による送風は、緩やかなものであり、転写材に担持した未定着の粉体トナーに熱風をあてたときにトナーが舞い上がることのない程度の風量とする。また、この熱風を転写材の上方から当てることにより転写材が第１のカバー４に設けた線状部材１０ａに接触することがなく、トナー画像が乱れることがない。
【００１８】
符号６は面状ヒータを示し、通過する転写材の面に対して交差する方向に加熱面を有し、かつ複数の面状ヒータ６が互いに離間して転写材の搬送方向に順ずる方向に傾斜して設けられている。実施例においては面状ヒータ６は帯状のヒータよりなり、定着装置１の両面側に設けた耐熱絶縁部材１２により取り付けられている。面状ヒータ６は黒色メッキもしくは、黒色の耐熱塗料により塗布されている。
【００１９】
定着装置１における転写材の出口１３近傍には、駆動ローラ１４および従動ローラ１５からなる排出ローラ対１６が設けられており、通過した転写材を外部に排出している。排出ローラ対１６を出口１３近傍に設けることにより定着装置１から熱風が逃げるのを防止している。
【００２０】
図２は矢印Ｃ方向から見た第１のカバー４の図であり、定着装置１の幅方向に張り渡された平らな面を有する面状ヒータ６と、送風手段としての送風機７との配置状態を示す。セラミック性の耐熱絶縁部材１２は定着装置１側面側に設けられており、この耐熱絶縁部材１２に設けた取付穴に面状ヒータ６の端部を取り付け、それぞれ設けたターミナルから電源に接続されている。面状ヒータ６の形状や大きさについては特に限定されるものではないが、オンデマンドでその加熱及び降熱で迅速に行えるものが良い。実施例において面状ヒータ６は、圧延されたニクロム線が好適に使用され、幅１８ｍｍ、厚さ０．３５ｍｍの帯状のニクロム線が用いられている。面状ヒータ６は通電によりきわめて速く温度が立ち上がって加熱し、面状ヒータ６に沿って送風することにより効率的に面状ヒータ６の熱を受け取って熱風に変換することができる。この熱風を定着装置１内部で環流することにより、更に熱が外部に逃げることなく所定の温度まで立ち上げることができる。
【００２１】
更に、定着装置１（または複写機等内のその他の箇所において）紙詰まり等のトラブルが生じても、転写材搬送系の停止信号を検知して面状ヒータ６への通電および送風手段としての送風機７の駆動を停止することにより面状ヒータ６の熱は急激にさがり、且つ送風機７が停止することにより、熱風が転写材にあたらなくなるため、転写材の発火や発煙を生じることがない。
【００２２】
符号１７はシロッコファンを駆動させるモータを示す。
実施例では、先に述べた各カバーの開口９ａ、９ｂに設けた線状部材１０ａ、１０ｂは０．２ｍｍ程のステンレスワイヤで、図示のように転写材の進行方向に対して若干斜めに張り巡らされている。
【００２３】
図３は図２の斜視図を示す。この例においては、前記例とは異なり、面状ヒータ６は波打ち形成されており、面状ヒータ６の表面積が通常張り渡された状態より大きくさせている。これにより面状ヒータ６からの発熱量も大きくなり、装置が小型化される。
【００２４】
互いに離間した面状ヒータ６は、送風機７の送風によって隣り合う面状ヒータ６同士が接触してしまう事故を防止するため、耐熱絶縁性ガイド１８が設けられている。耐熱絶縁性ガイド１８は、図示するように面状ヒータ６を挟む切り欠き部１９を有し、張り渡された面状ヒータ６を横切るように設けられている。耐熱絶縁性ガイド１８はマイカが好適に使用され、所定の間隔で設けられている。
【００２５】
符号２０は、搬送ベルト３から送られる転写材を定着装置の入口２０に案内する回転可能に設けられた先端部が尖った拍車型の押さえ盤２１である。押さえ盤２１は、それと転写材との接触部分（面積）が小さいため、転写材上の未定着の未定着トナーを乱すことなく定着装置１にガイドすることができる。
【００２６】
定着装置１をオンデマンドで制御する方法の一例としては、転写材が定着装置１内に搬送する直前に定着装置１内部の温度を所定の温度となるように制御する必要がある。このため、転写材が定着装置１に到着する時間を前もって検知しておき、面状ヒータ６と送風機７とを駆動させ、定着装置内部に設けたサーミスタ２２の検知により所定の温度となるように定着装置１内部の温度を立ち上げておく。
【００２７】
このような構成による定着装置１の動作について説明する。
図１において、周知の画像形成方法により未定着の粉体トナーを担持した転写材は、搬送ベルト３により定着装置１の入口２０へと搬送される。転写材の先端は、押さえ盤２１により下方に位置する線状部材１０ｂに押しつけられた状態で定着装置１内に搬送される。
転写材が定着装置１へと搬送されるまで時間を検知し、この時間内に定着装置１内の定着温度を所定の温度となるように予め面状ヒータ６に通電し、且つ送風手段としての送風機７を駆動させ、熱風を定着装置１の両カバー内で矢印Ｂ方向に環流させる。
【００２８】
定着装置１内に転写材が搬送されると転写材に均一に且つトナー像を乱すことのない強さで熱風があたり、転写材が第２のカバー１０ｂに設けた線状部材に押しつけられながら搬送され、転写材に担持された未定着の粉体トナーを融解させて定着させる。転写材は更に搬送され排出ローラ対１６により外部へと排出される。転写材が完全に排出された後、これを検知して面状ヒータ６の通電を切断し、また、送風手段の駆動を停止させる。これらは不要な熱を定着装置から複写機内の他の部署、例えば感光ドラム２などの画像形成部に漏れることを可及的に防止するためのものである。
【００２９】
上記した実施例において、面状ヒータ６を第１のカバー４内にのみ設けた構成で説明したが、第２のカバー５内に別の第２の面状ヒータを設ける構成であっても良く、または、第２のカバー５内に別の形態の予備ヒータを設けても良い。
【００３０】
更に、面状ヒータ６部分を耐熱絶縁部材とともにユニット化することにより定着装置からの一体的な引き出しや装着を可能として、保守などにおいてより使いかっての良い定着装置を提供することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の定着装置は、送風機から面状ヒータ表面に沿うように送風し、加熱している面状ヒータの熱を効率よく熱風に変換し、この熱風を定着装置内で環流する構成としたため、他の定着器と比較して熱効率が高く、消費電力の少ない定着装置を得ることができる。また、熱風の環流により通過する転写材が下方に押しつけられながら搬送されるため、転写材のトナー担持面が装置内に接触することなく定着することができる。
【００３３】
画像形成装置にトラブルが生じて転写材が定着装置内で停止した場合であっても、これを検知して面状ヒータおよび送風手段を停止することのみで、定着装置内の温度が急激に低下するため、安全性が高い。
面状ヒータの間隔および数を適宜に選択することにより所望する定着温度を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による定着装置を示す概略側断面図。
【図２】  図１の矢印Ｃ方向から見た定着装置の状態図。
【図３】  図２の斜視図。
【図４】  比較対象例を示す定着装置の概略側断面図。
【符号の説明】
１  定着装置
２  感光ドラム
３  搬送ベルト
４  第１のカバー
５  第２のカバー
６  面状ヒータ
７  送風機
８  通路
９ａ、９ｂ  開口
１０ａ、１０ｂ  線状部材
１１  案内板
１２  耐熱絶縁部材
１３  出口
１４  駆動ローラ
１５  従動ローラ
１６  排出ローラ対
１７  モータ
１８  耐熱性ガイド
１９  切り欠き部
２０  入口
２１  押さえ板
２２  サーミスタ
【図１】
0004275202.tif 000002
【図２】
0004275202.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004275202.tif 000005