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発明の名称 定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−167321
公開日 平成11年(1999)6月22日
出願番号 特願平9−347367
出願日 平成9年(1997)12月3日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】藤岡 徹
発明者 渡部 高廣 / 川瀬 道夫 / 山口 純 / 大坪 俊彦 / 鈴木 一可
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 商用電源からの通電により発熱する配光分布の異なる複数の加熱手段と、未定着像を担持したシート状の記録媒体に各加熱手段からの熱を伝導する外周面が形成された円筒状若しくは略円筒状の回転自在な定着ローラと、上記記録媒体を介して定着ローラに圧接される円筒状若しくは略円筒状或いは円柱状若しくは略円柱状の回転自在な加圧ローラとを備え、複数の加熱手段は定着ローラの中空部に配置されている定着装置において、商用電源から過昇温した加熱手段への通電を遮断するようになっている遮断手段を加熱手段と同数備え、各遮断手段は、各加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項2】 定着ローラは、弾性素材を主成分とするチューブ状体の中空部に金属を主成分とする円筒状若しくは略円筒状の芯金が挿入され、複数の遮断手段の各々は、各加熱手段の配光分布に応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されていることとする請求項1に記載の定着装置。
【請求項3】 遮断手段は、商用電源と加熱手段とのラインを遮断するサーモスイッチであることとする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。
【請求項4】 定着ローラの温度を検知するよう定着ローラの外周面に当接又は近接して配置された温度検知体を備えると共に、温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電されるようになっていることとする請求項1ないし請求項3一項に記載の定着装置。
【請求項5】 請求項1に記載の定着装置と、温度検知体の検知温度に応じて商用電源から複数の加熱手段の各々への通電を制御する制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】 定着ローラは、弾性素材を主成分とするチューブ状体の中空部に金属を主成分とする円筒状若しくは略円筒状の芯金が挿入され、複数の遮断手段の各々は、各加熱手段の配光分布に応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されていることとする請求項5に記載の画像形成装置。
【請求項7】 遮断手段は、商用電源と加熱手段とのラインを遮断するサーモスイッチであることとする請求項5又は請求項6に記載の画像形成装置。
【請求項8】 定着ローラの温度を検知するよう定着ローラの外周面に当接又は近接して配置された温度検知体を備えると共に、温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電されるようになっていることとする請求項5ないし請求項7一項に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、未定着像を担持した記録媒体に加熱手段の加熱により定着処理を施す定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】かかる定着装置として、従来にあっては、中空部にヒータが配置された円筒状若しくは略円筒状の回転自在な定着ローラと、上記記録媒体を介して定着ローラに圧接される円筒状若しくは略円筒状或いは円柱状若しくは略円柱状の回転自在な加圧ローラとの間に形成されたニップ部に上記記録媒体が通紙される間、ヒータの加熱により上記未定着像を溶融し定着ローラ及び加圧ローラからの加圧により上記記録媒体に染み込ませて記録すると共に、定着ローラの外周面に近接して配置されたサーモスイッチがヒータの過昇温時に商用電源とヒータとのラインを遮断するようになっている定着装置が知られており、実用に供されている。
【0003】よって、かかる定着装置にあっては、サーモスイッチがヒータの過昇温時に商用電源とヒータとのラインを遮断することにより、ヒータの過昇温に起因する定着ローラ等の発火及び発煙の防止が図られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年における省エネルギー化の要望に応えるために、かかる定着ローラの中空部に配光分布の異なる二つのヒータを配置し、切り換えにより商用電源から二つのヒータに通電されるよう設定することにより、定着ローラの加熱等における消費電力の低減化が図られた定着装置が提案されており実用に供されている。
【0005】しかしながら、かかる定着装置にあっては、商用電源と過昇温したヒータとのラインを一つのサーモスイッチにより遮断するようになっていることから、定着ローラの外周面のうちのサーモスイッチの近接した部位を配光分布のピークとしないヒータの過昇温時には、上記サーモスイッチによる商用電源と上記ヒータとのラインの遮断にはある程度の時間が必要であった。
【0006】そこで、本発明は、複数の加熱手段を備える定着装置であって、商用電源から過昇温した加熱手段への通電を迅速に遮断することができる定着装置の提供を第一の目的とする。
【0007】又、本発明は、複数の加熱手段が設けられた定着装置を備える画像形成装置であって、商用電源から過昇温した加熱手段への通電の遮断の迅速化が図られた画像形成装置の提供を第二の目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本出願に依れば、上記第一の目的は、商用電源からの通電により発熱する配光分布の異なる複数の加熱手段と、未定着像を担持したシート状の記録媒体に各加熱手段からの熱を伝導する外周面が形成された円筒状若しくは略円筒状の回転自在な定着ローラと、上記記録媒体を介して定着ローラに圧接される円筒状若しくは略円筒状或いは円柱状若しくは略円柱状の回転自在な加圧ローラとを備え、複数の加熱手段は定着ローラの中空部に配置されている定着装置において、商用電源から過昇温した加熱手段への通電を遮断するようになっている遮断手段を加熱手段と同数備え、各遮断手段は、各加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されているという第一の発明により達成される。
【0009】又、本出願に依れば、上記第一の目的は、本出願に係る第一の発明において、定着ローラは、弾性素材を主成分とするチューブ状体の中空部に金属を主成分とする円筒状若しくは略円筒状の芯金が挿入され、複数の遮断手段の各々は、各加熱手段の配光分布に応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されているという第二の発明によっても達成される。
【0010】更に、本出願に依れば、上記第一の目的は、本出願に係る第一の発明又は第二の発明において、遮断手段は、商用電源と加熱手段とのラインを遮断するサーモスイッチであるという第三の発明によっても達成される。
【0011】又、本出願に依れば、上記第一の目的は、本出願に係る第一の発明ないし第三の発明において、定着ローラの温度を検知するよう定着ローラの外周面に当接又は近接して配置された温度検知体を備えると共に、温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電されるようになっているという第四の発明によっても達成される。
【0012】更に、本出願に依れば、上記第二の目的は、本出願に係る第一の発明に記載の定着装置と、温度検知体の検知温度に応じて商用電源から複数の加熱手段の各々への通電を制御する制御手段とを備えるという第五の発明により達成される。
【0013】又、本出願に依れば、上記第二の目的は、本出願に係る第五の発明において、定着ローラは、弾性素材を主成分とするチューブ状体の中空部に金属を主成分とする円筒状若しくは略円筒状の芯金が挿入され、複数の遮断手段の各々は、各加熱手段の配光分布に応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されているという第六の発明によっても達成される。
【0014】更に、本出願に依れば、上記第二の目的は、本出願に係る第五の発明又は第六の発明において、遮断手段は、商用電源と加熱手段とのラインを遮断するサーモスイッチであるという第七の発明によっても達成される。
【0015】又、本出願に依れば、上記第二の目的は、本出願に係る第五の発明ないし第七の発明において、定着ローラの温度を検知するよう定着ローラの外周面に当接又は近接して配置された温度検知体を備えると共に、温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電されるようになっているという第八の発明によっても達成される。
【0016】即ち、本出願に係る第一の発明にあっては、複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されている遮断手段が、商用電源から加熱手段への通電を遮断する。
【0017】又、本出願に係る第二の発明にあっては、複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されている遮断手段が、商用電源から加熱手段への通電を遮断する。
【0018】更に、本出願に係る第三の発明にあっては、複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されているサーモスイッチが、商用電源と加熱手段とのラインを遮断する。
【0019】又、本出願に係る第四の発明にあっては、温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電される。
【0020】更に、本出願に係る第五の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されている遮断手段が、商用電源から加熱手段への通電を遮断する。
【0021】又、本出願に係る第六の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されている遮断手段が、商用電源から加熱手段への通電を遮断する。
【0022】更に、本出願に係る第七の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されているサーモスイッチが、商用電源と加熱手段とのラインを遮断する。
【0023】又、本出願に係る第八の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電される。
【0024】
【発明の実施の形態】以下の添付図面に基づき本発明における実施の形態に関して説明する。
【0025】図1は、本実施形態の画像形成装置を好適に示す一例たる電子写真レーザビームプリンタ1(以下、プリンタ1と略称する。)の概略構成を示す模式的断面図である。
【0026】プリンタ1は、プリンタ1の本体の外部に設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置(図示せず)から提供された画像情報に応じた画像をシート状の記録媒体Pに形成し記録するという一連の画像形成プロセスを公知の電子写真方式に沿って行う形態の画像形成装置である。
【0027】プリンタ1は、図1に示すように、潜像担持体たるドラム状の回転自在な感光体2と、現像装置3と、画像情報提供装置からの画像情報に応じた露光処理工程により感光体2の外周面に上記画像情報に応じた静電潜像を形成するためのレーザスキャナユニット5(以下、スキャナ5と略称する。)と、記録媒体Pに転写処理工程を施すためのロール状の回転自在な転写体6と、転写処理済みの記録媒体Pに加熱及び加圧により定着処理を施すようになっている定着装置7とを備えている。
【0028】プリンタ1に備えられた感光体2の周囲には、スキャナ5による露光処理前に感光体2の外周面を規定電位分布に帯電せしめるための回転自在な一次帯電ローラ8が配置されており、一次帯電ローラ8は、スキャナ5による露光処理前において商用電源等から規定バイアスを印加されることにより感光体2の外周面を規定電位分布に帯電せしめるようになっている。
【0029】プリンタ1に備えられたスキャナ5は、画像情報提供装置からの画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に応じたレーザLaにより、プリンタ1の本体に設けられたミラー9を介して感光体2の外周面の帯電処理済みの部位を走査し露光することにより上記画像情報に応じた静電潜像を上記外周面に形成するようになっている。
【0030】次に、プリンタ1における一連の画像形成プロセスに関して説明する。
【0031】先ず、プリンタ1への一連の画像形成プロセスの開始指示のためにプリンタ1の本体に設けられたスタートボタン等(図示せず)が押されるなどにより、感光体2が矢印K1方向に規定周速度にて回転駆動を開始されると共に、規定バイアスが印加されている一次帯電ローラ8と感光体2とが互いに摺接し合うことにより感光体2の外周面が規定電位分布に帯電せしめられる。
【0032】次に、画像情報提供装置からの画像情報に応じて感光体2の外周面の帯電処理済みの部位がスキャナ5により走査及び露光されることにより上記画像情報に応じた静電潜像が上記部位に形成されたのち、現像装置3の現像剤により上記静電潜像が顕像に可視像化され、所定枚数の記録媒体Pを収容可能であると共にプリンタ1の本体にて取り外し自在に支持されたカセット11から回転自在な給紙ローラ12等により感光体2と転写体6との間に形成された空間へと所定のタイミング等にて搬送されてきた記録媒体Pに転写体6により上記顕像が転写される。
【0033】そして、転写処理済みの記録媒体Pは、定着装置7により定着処理が施されたのちプリンタ1の本体にて回転自在に支持された排紙ローラ13により機外へと排紙され上記本体の一側面に取り付けられたトレイ14上に積層されることにより、一連の画像形成プロセスが終了することとなる。
【0034】次に、プリンタ1に備えられた定着装置7に関して図2に基づき説明する。尚、図2は、定着装置の概略構成を示す模式的斜視図である。
【0035】プリンタ1に備えられた定着装置7は、図2に示すように、商用電源(図示せず)からの通電により発熱する配光分布の異なる二つの加熱手段たるヒータ15,16と、未定着像を担持したシート状の記録媒体に各ヒータ15,16からの熱を伝導する外周面が形成された円筒状若しくは略円筒状の回転自在な定着ローラ17と、上記記録媒体を介して定着ローラ17に圧接される円筒状若しくは略円筒状或いは円柱状若しくは略円柱状の回転自在な加圧ローラ10(図1参照)と、定着ローラ17の外周面に近接して配置された温度検知体たるサーミスタ感温検知センサ18(以下、サーミスタ18と略称する。)と、商用電源と各ヒータ15,16とのラインを遮断可能な遮断手段たる二つのサーモスイッチ19,20とを備えている。
【0036】定着装置17に備えられた各ヒータ15,16は、定着ローラ17の中空部にて定着ローラ17の軸線方向に沿って配置されていると共に、サーミスタ18の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により各ヒータ15,16が商用電源から通電されるようになっており、以て、切り換えにより各ヒータ15,16を交互に点灯せしめることにより、図3に示すように、定着ローラ17等の目標温度への昇温及び維持における消費電力の抑制が図られている。
【0037】尚、図3は、各ヒータ15,16の配光分布及び従来例の配光分布を示す図である。
【0038】定着装置17に備えられた定着ローラ17は、図2に示すように、弾性素材を主成分とするチューブ状体17Aの中空部に金属を主成分とする円筒状若しくは略円筒状の芯金17Bが挿入されており、以て、加圧ローラ10が、プリンタ1に設けられた加圧機構(図示せず)から定着ローラ17に圧接されることにより、定着処理工程時において未定着像を担持した記録媒体が通紙されるニップ部が定着ローラ17と加圧ローラ10との間に形成されることとなる。
【0039】定着装置17に備えられたサーミスタ18は、入力されたアナログ情報をデジタル情報に変換して出力するようになっているアナログデジタル変換回路21(以下、A/D変換回路21と略称する。)を介して、プリンタ1の本体等に設けられたCPU22に接続されており、以て、CPU22におけるサーミスタ18の検知温度に応じたデジタル値と目標温度に応じたデフォルト値との比較結果に応じて制御手段たるヒータ制御回路23が切り換えにより商用電源から各ヒータ15,16に通電することにより、定着ローラ17の目標温度への昇温及び維持が行われることとなる。
【0040】定着装置7に備えられた各サーモスイッチ19,20は、各ヒータ15,16の配光分布のピークに応じて定着ローラ17の外周面又は芯金17Bの外周面に近接して配置されており、以て、各ヒータ15,16の過昇温時にあっては、過昇温したヒータのピークに応じて配置されたサーモスイッチが商用電源と過昇温したヒータとのラインを遮断するようになっている。
【0041】次に、各ヒータ15,16の制御及びサーモスイッチ19,20による商用電源と各ヒータ15とのライン24,25の遮断に関して図4に基づき説明する。尚、図4は、各ヒータ15,16の制御及びサーモスイッチ19,20による商用電源と各ヒータ15とのライン24,25の遮断に関するフローチャート図である。
【0042】先ず、定着装置7等の起動に伴い各ヒータ15,16による定着ローラ17等の加熱が開始されると共に、サーミスタ18による定着ローラ17の温度検知が開始され(ステップS201)、以て、サーミスタ18の検知温度はA/D変換回路21にてデジタル値に変換されたのちCPU22へと出力される(ステップS202)。
【0043】次に、A/D変換回路21からのデジタル値を入力されたCPU22は、得られたデジタル値と目標温度に応じたデフォルト値とを比較することにより(ステップS203)、サーミスタ18の検知温度が目標温度よりも高いか否かを判断したのち(ステップS204)、上記検知温度が目標温度より低いときには、ヒータ制御回路23の切り換えにより商用電源から各ヒータ15,16が通電されて定着ローラ17の目標温度への昇温及び維持が行われ(ステップS205)たのち、ステップS201へと復帰する。
【0044】一方、サーミスタ18の検知温度が目標温度より高いときには、定着ローラ17の昇温を抑えるべくヒータ制御回路23を介して商用電源から各ヒータ15,16への通電を停止したのち(ステップS206)、再度、CPU22によりサーミスタ18の検知温度が低下しているか否かを判断する(ステップS207)。
【0045】故に、ヒータ制御回路23等が正常であるときには、商用電源から各ヒータ15,16への通電停止によりサーミスタ18の検知温度が低下するので、CPU22によりサーミスタ18の検知温度が低下していと判断されてステップS201へと復帰する。
【0046】一方、ヒータ制御回路23等において故障等の異常が生じているときには、サーミスタ18の検知温度が上昇し続けるので、各ヒータ15,16或いは両方が過昇温し続け、以て、過昇温したヒータに応じたサーモスイッチにより商用電源と過昇温したヒータとのラインが遮断されることとなる(ステップS208)。
【0047】よって、本実施形態にあっては、各ヒータ15,16が過昇温したときに、過昇温したヒータの配光分布のピークに応じて定着ローラ17の外周面又は芯金17Bの外周面に近接して配置されているサーモスイッチが商用電源から過昇温したヒータへの通電を遮断するので、商用電源から過昇温したヒータへの通電を迅速に遮断することができ、以て、ヒータの過昇温による定着ローラ17等の発火及び発煙を確実に防止することができる。
【0048】又、本実施形態にあっては、サーモスイッチ19が定着ローラ17の外周面に近接して配置されているので、定着ローラ17の摩耗防止が図られることにより、以て、定着ロー17ラの寿命を長期に亘り維持することができるという利点が得られる。
【0049】更に、本実施形態にあっては、サーミスタ18の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により各ヒータ15,16が商用電源から通電されるので、消費電力の抑制を図りながら定着ローラ17等の目標温度への昇温及び維持を行うことができるという利点も得られる。
【0050】尚、本実施形態にあっては、画像形成装置の一例としてレーザビームプリンタを採用しているが、画像形成装置の他例としてのコピー機等においても本発明を採用することにより本実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【0051】
【発明の効果】以上にて、説明してきたように、本出願に係る第一の発明に依れば、複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されている遮断手段が商用電源から加熱手段への通電を遮断するので、商用電源から過昇温した加熱手段への通電を迅速に遮断することができ、以て、加熱手段の過昇温による定着ローラ等の発火及び発煙を確実に防止することができる。
【0052】又、本出願に係る第二の発明に依れば、複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されている遮断手段が商用電源から加熱手段への通電を遮断するので、商用電源から過昇温した加熱手段への通電を迅速に遮断することができ、以て、加熱手段の過昇温による定着ローラ等の発火及び発煙を確実に防止することができ、特に、遮断手段が定着ローラの外周面又は芯金の外周面に近接して配置されているときには、定着ローラの摩耗防止が図られることから、定着ローラの寿命を長期に亘り維持することができる。
【0053】更に、本出願に係る第三の発明にあっては、複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されているサーモスイッチが、商用電源と加熱手段とのラインを遮断するので、商用電源と過昇温した加熱手段とのラインを迅速に遮断することができ、以て、加熱手段の過昇温による定着ローラ等の発火及び発煙を確実に防止することができる。
【0054】又、本出願に係る第四の発明にあっては、温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電されるので、消費電力の抑制を図りながら定着ローラ等の目標温度への昇温及び維持を行うことができる。
【0055】更に、本出願に係る第五の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されている遮断手段が商用電源から加熱手段への通電を遮断するので、商用電源から過昇温した加熱手段への通電を迅速に遮断することができ、以て、加熱手段の過昇温による定着ローラ等の発火及び発煙の防止が図られた画像形成装置を提供することができる。
【0056】又、本出願に係る第六の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて定着ローラの外周面又は芯金の外周面に当接又は近接して配置されている遮断手段が商用電源から加熱手段への通電を遮断するので、商用電源から過昇温した加熱手段への通電を迅速に遮断することができ、以て、加熱手段の過昇温による定着ローラ等の発火及び発煙の防止が図られた画像形成装置を提供することができ、特に、遮断手段が定着ローラの外周面又は芯金の外周面に近接して配置されているときには、定着ローラの摩耗防止が図られることから、定着ローラの寿命を長期に亘り維持することができ、以て、長期に亘り高品質な画像提供を行える画像形成装置を提供することができる。
【0057】更に、本出願に係る第七の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている複数の加熱手段が過昇温したときに、過昇温した加熱手段の配光分布のピークに応じて配置されているサーモスイッチが商用電源と加熱手段とのラインを遮断するので、商用電源と過昇温した加熱手段とのラインを迅速に遮断することができ、以て、加熱手段の過昇温による定着ローラ等の発火及び発煙の防止が図られた画像形成装置を提供することができる。
【0058】又、本出願に係る第八の発明にあっては、画像形成装置に備えられた定着装置に設けられている温度検知体の検知温度が目標温度に維持されるよう切換により複数の加熱手段が商用電源から通電されるので、消費電力の抑制を図りながら定着ローラ等の目標温度への昇温及び維持が可能な画像形成装置を提供することができる。




 

 


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