(57)【要約】【課題】加熱部が、回転軸方向について駆動力伝達部と重なる位置に発熱部を有する構成と比べ、駆動力伝達部の発熱を抑えた加熱装置、定着装置、および画像形成装置を提供する。【解決手段】回転軸方向の両端が開いた中空形状の加熱ロール１１１と、フィラメントが巻回した発熱部１２３を備えたハロゲンランプ１２０と、加熱ロール１１１の、回転軸方向の一方の端部に固定され、駆動源から伝達されてきた駆動力を加熱ロール１１１に伝達して加熱ロールを回転させる、加熱ロール１１１の内側に連通する開口を有する駆動ギア１１３とを備え、ハロゲンランプ１２０が、回転軸方向について駆動ギア１１３と重ならない位置に発熱部１２３を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に無端であって回転軸方向の両端が開いた中空部と、
発熱部を有し前記中空部内に挿し込まれ該発熱部の発熱により該中空部を内側から加熱する加熱部と、
前記中空部の回転軸方向の一方の端部に固定され、駆動源から伝達されてきた駆動力を該中空部に伝達して該中空部を回転させる、該中空部の内側に連通する開口を有する駆動力伝達部とを備え、
前記加熱部が、回転軸方向について前記駆動力伝達部と重ならない位置に前記発熱部を有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記中空部内に挿し込まれた前記加熱部が複数存在し、該加熱部のいずれもが、回転軸方向について前記駆動力伝達部と重ならない位置に前記発熱部を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記中空部を回転可能に支える軸受部を有し、前記加熱部が、回転軸方向について前記軸受部とも重ならない位置に前記発熱部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記加熱部は、フィラメントが螺旋状に巻回した発熱部を有するハロゲンランプであることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱および加圧することにより該トナー像を該用紙上に定着する一対の定着部を備え、該一対の定着部のうちの一方に、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の加熱装置が組み込まれていることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
用紙上にトナー像を形成する像形成部と、請求項５に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、定着装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転しながら被加熱体を加熱する装置が存在する。ここでは、定着装置を例に挙げて説明する。ここで例に挙げる定着装置は、トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで回転しながら加熱および加圧することによりトナー像を用紙上に定着する一対の定着部を備えた装置である。この定着装置における１つの課題は、定着部に回転駆動力を伝達するギア等の駆動力伝達部が発熱すると変形するおそれがあるため、その発熱を抑えることである。
【０００３】
ここで、特許文献１には、温度センサでの温度測定値に応じて加熱用ランプへの通電を制御することで定着部の過度な温度上昇を抑えることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、定着部に内蔵される加熱用ランプの、用紙が通過する領域から外れた両端近傍に遮熱部を設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５７９０２号公報
【特許文献２】特開２０１７−２２７７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
回転駆動力を伝達するギア等の駆動力伝達部の発熱を抑えるという課題は、定着装置に限られるものではなく、内部に加熱部が配置されて回転駆動されるタイプの加熱装置に共通した課題である。
【０００７】
本発明は、加熱部が、回転軸方向について駆動力伝達部と重なる位置に発熱部を有する構成と比べ、駆動力伝達部の発熱を抑えた加熱装置、定着装置、および画像形成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】
【０００８】
請求項１は、
回転方向に無端であって回転軸方向の両端が開いた中空部と、
発熱部を有し前記中空部内に挿し込まれ該発熱部の発熱により該中空部を内側から加熱する加熱部と、
前記中空部の回転軸方向の一方の端部に固定され、駆動源から伝達されてきた駆動力を該中空部に伝達して該中空部を回転させる、該中空部の内側に連通する開口を有する駆動力伝達部とを備え、
前記加熱部が、回転軸方向について前記駆動力伝達部と重ならない位置に前記発熱部を有することを特徴とする加熱装置である。
【０００９】
請求項２は、前記中空部内に挿し込まれた前記加熱部が複数存在し、該加熱部のいずれもが、回転軸方向について前記駆動力伝達部と重ならない位置に前記発熱部を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱装置である。
【００１０】
請求項３は、前記中空部を回転可能に支える軸受部を有し、前記加熱部が、回転軸方向について前記軸受部とも重ならない位置に前記発熱部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の加熱装置である。
【００１１】
請求項４は、前記加熱部は、フィラメントが螺旋状に巻回した発熱部を有するハロゲンランプであることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の加熱装置である。
【００１２】
請求項５は、トナー像を保持して搬送されてきた用紙を挟んで加熱および加圧することにより該トナー像を該用紙上に定着する一対の定着部を備え、該一対の定着部のうちの一方に、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の加熱装置が組み込まれていることを特徴とする定着装置である。
【００１３】
請求項６は、用紙上にトナー像を形成する像形成部と、請求項５に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の加熱装置、請求項５の定着装置、および請求項６の画像形成装置によれば、回転軸方向について発熱部の一部が駆動力伝達部と重なる場合と比べ、駆動力伝達部の発熱が抑えられる。
【００１５】
請求項２の加熱装置によれば、複数の加熱部のうちのいずれかの加熱部が回転軸方向について駆動力伝達部と重なる発熱部を有する場合と比べ、駆動力伝達部の発熱が抑えられる。
【００１６】
請求項３の加熱装置によれば、回転軸方向について発熱部の一部が軸受部と重なる場合と比べ、軸受部の熱による伸縮が抑えられ中空部の回転が円滑となる。
【００１７】
請求項４の加熱装置によれば、フィラメントの巻回の位置の調整により発熱部の位置が調整されたされたハロゲンランプを用いることで、発熱部と他の部材との重なりの有無が調整される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【図２】図１に示すプリンタ１０における、定着器と排出器の断面を示した図である。
【図３】加熱ロールの斜視図である。
【図４】加熱部の模式図である。
【図５】実験データを示した図である。
【図６】別例の加熱部の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について、以下図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態であるプリンタの概略構成図である。
【００２１】
図１に示すプリンタ１０はモノクロプリンタであり、このプリンタ１０には、本発明の加熱装置の一実施形態および定着装置の一実施形態が組み込まれている。
【００２２】
プリンタ１０には、プリンタ１０外で作成された、画像を表す画像信号が、不図示の信号ケーブル等を介して入力される。プリンタ１０には、このプリンタ１０内の各構成要素の動きを制御する制御部１１が備えられており、画像信号はこの制御部１１に入力される。そして、プリンタ１０では、この制御部１１の制御の下で画像信号に基づく画像の形成が行われる。
【００２３】
プリンタ１０の下部には２台の用紙トレイ２１が備えられていて、各用紙トレイ２１には、用紙Ｐが積み重なった状態に収容されている。各用紙トレイ２１は、用紙Ｐの補給のために、引出し自在に構成されている。
【００２４】
２台の用紙トレイ２１のうちの今回の画像形成に使用される用紙トレイ２１内の用紙Ｐがピックアップロール２２により取り出され、さばきロール２３により１枚に分離されて
待機ロール２４へと送られる。待機ロール２４に到達した用紙Ｐは、搬送のタイミングが
調整されてさらに搬送される。
【００２５】
このプリンタ１０には、矢印Ａで示す向きに回転する感光体１２が待機ロール２４の上方に備えられている。そして、この感光体１２の周囲に、帯電器１３、露光器１４、現像器１５、転写器１６、および感光体クリーナ１７が配備されている。
【００２６】
帯電器１３は感光体１２の表面を帯電させ、露光器１４は、感光体１２の表面を露光して感光体１２上に静電潜像を形成する。その静電潜像は現像器１５により現像されて感光体１２上にトナー像が形成される。
【００２７】
ここで、上記の待機ロール２４は、感光体１２上のトナー像が、転写器１６に対面した位置に達するタイミングに合わせてその位置に到達するように用紙Ｐを送り出す。そして、感光体１２上のトナー像は、転写器１６の作用を受け、その送り出されてきた用紙Ｐ上に転写される。
【００２８】
トナー像の転写後の感光体１２上に残存するトナーは、感光体クリーナ１７により、感光体１２から取り除かれる。
【００２９】
トナー像の転写を受けた用紙Ｐは、さらに矢印Ｂ方向に進み、定着器１００による加熱および加圧を受けてその用紙Ｐ上にトナー像が定着される。その結果、用紙Ｐ上には定着トナー像からなる画像が形成される。この定着器１００は、本発明の定着装置の一実施形態に相当する。
【００３０】
定着器１００を通過した用紙Ｐは、排出器２００に向かって矢印Ｃ方向に進み、さらに、その排出器２００によってさらに矢印Ｄ方向に送られて排紙台１８上に排出される。
【００３１】
図２は、図１に示すプリンタ１０における、定着器と排出器の断面を示した図である。
【００３２】
定着器１００は、加熱部１１０と加圧部１３０とで構成されている。これら加熱部１１０および加圧部１３０は、それぞれ、本発明にいう一対の定着部のうちの一方の定着部および他方の定着部の各一例に相当する。また、加熱部１１０は、本発明の加熱装置の位置実施形態に相当する。
【００３３】
加熱部１１０は加熱ロール１１１を備えている。加熱ロール１１１は、金属製の中空形状の筒の外周面に離型材料がコーティングされたものであり、加熱ロール１１１の内部には熱源であるハロゲンランプ１２０が配置されている。ここで、加熱ロール１１１が本発明にいう中空部の一例に相当し、ハロゲンランプ１２０が本発明にいう加熱部の一例に相当する。
【００３４】
また、加圧部１３０は加圧ロール１３１を備えている。この加圧ロール１３１も筒状を有し、加圧ロール１３１の周面が加熱ロール１１１の周面に押し当てられている。    矢印Ｂ方向に進んで定着器１００に達した用紙は、加圧ロール１３１と加熱ロール１１１との接触部へと進入する。用紙は、その接触部で加熱ロール１１１と加圧ロール１３１とに挟み付けられる。このとき、用紙は、トナー像が形成されている面が加熱ロール１１１側を向いた状態となる。
【００３５】
加熱ロール１１１と加圧ロール１３１は互いに接したまま矢印Ｆ方向に回転している。このため、接触部へと進入した用紙は、その加熱ロール１１１と加圧ロール１３１の回転によってその接触部を通過し排出器２００に向かって矢印Ｃ方向に進む。そして、その通過の際に、加熱ロール１１１内部のハロゲンランプ１２０による加熱および加圧ロール１３１による加圧を受けて、トナー像が用紙上に定着され、その用紙上に定着トナー像からなる画像が形成される。用紙は、排紙ロール２０３によって、排出器２００から矢印Ｄ方向に送り出されて排紙台１８上に排出される。
【００３６】
次に、加熱部１１０の詳細について説明する。ここでは先ず、加熱ロール１１１について説明する。
【００３７】
図３は、加熱ロールの斜視図である。
【００３８】
加熱ロール１１１の両端部には、ベアリング１１２が取り付けられている。加熱ロール１１１は、このベアリング１１２を介して不図示のフレームに回転可能に固定されている。このベアリング１１２は、本発明にいう軸受部の一例に相当する。また、この加熱ロール１１１の、一方のベアリング１１２ａよりもさらに端部側には、加熱ロール１１１を回転駆動する樹脂製の駆動ギア１１３が嵌っている。この駆動ギア１１３は、加熱ロール１１１の筒の内部と連通する貫通孔１１４を有する。また、この駆動ギア１１３は、その周面に、図示が省略された歯が並んでいて、その歯を介してモータから駆動力を受ける。また、駆動ギア１１３には、内側に突き出たキー１１５が設けられており、このキー１１５が、加熱ロール１１１の端部に設けられたキー溝１１６に嵌り込んでいる。駆動ギア１１３は不図示のモータから駆動力を受けてその駆動力を加熱ロール１１１に伝える。加熱ロール１１１はその駆動力で図の矢印Ｆ方向に回転する。この駆動ギア１１３は、本発明にいう駆動力伝達部の一例に相当する。
【００３９】
次に、ハロゲンランプ１２０を含めた、加熱部１１０の構成について説明する。
【００４０】
図４は、加熱部の模式図である。この図では、分かりやすさのため、加熱ロール１１１を枠線のみで表現して、ハロゲンランプ１２０のフィラメントを実線で表している。また、これも分かりやすさのために、ここでは、ハロゲンランプ１２０の全体にハッチングを付して示している。
【００４１】
ハロゲンランプ１２０は、不活性ガスを密封したガラス管１２１と、そのガラス管１２１に内蔵されたフィラメント１２２とを備えている。また、このハロゲンランプ１２０は、ガラス管１２１の一端に、フィラメント１２２に電力を供給するための端子１２５を保持した口金１２６を備えている。このハロゲンランプ１２０は口金１２６の部分と、ガラス管の頭部１２７が不図示のフレームに回転不能に固定されている。したがって、駆動ギア１１３を介して加熱ロール１１１に駆動力が伝えられると、ハロゲンランプ１２０は回転不能に固定されたまま、加熱ロール１１１が回転する。
【００４２】
ここで、フィラメント１２２は、螺旋状に巻回された発熱部１２３と、その発熱部１２３に電力を運ぶ通電部１２４とを有する。発熱部１２３と通電部１２４は、同一材料からなるが、発熱部１２３は巻回されていることによって、通電部１２４と比べ単位長さあたりの発熱量が遥かに大きい。この図４に示す例では、発熱部１２３は、長さＬの範囲に亘っている。ただし、この発熱部１２３は、矢印Ｖ−Ｖで示す回転軸方向について、駆動ギア１１３とは重ならない位置に配置されている。また、この図４に示す例の場合、この発熱部１２３は、回転軸方向について、ベアリング１１２とも重ならない位置に設けられている。この発熱部１２３は、本発明にいう発熱部の一例に相当する。
【００４３】
図５は、実験データを示した図である。
【００４４】
ここでは、図５（Ａ）に示すように、加熱ロール１１１から駆動ギア１１３等を外して加熱ロール１１１を素管の状態とし、ハロゲンランプ１２０を矢印Ｘ−Ｘ方向に移動させて図示の距離ｄを調整する。この距離ｄは、素管の加熱ロール１１１の、駆動ギア１１３が固定される部分と、フィラメント１２２の発熱部１２３の端部との間の距離（オーバラップ距離ｄ）である。そして、素管としての加熱ロール１１１の、駆動ギア１１３が固定される部分の温度を測定する。
【００４５】
図５（Ｂ）は、その測定結果を示している。この図５（Ｂ）の横軸はオーバラップ距離ｄ（ｍｍ）、縦軸は温度（°Ｃ）である。オーバラップ距離ｄのマイナスの値は、図５（Ａ）に示すように重なりがなく、離れている距離を表している。すなわち、図５（Ａ）には、マイナスのオーバラップ距離ｄが示されている。
【００４６】
この図５（Ｂ）に示すように、オーバラップ距離ｄがマイナス側となると、素管の温度が低いことが分かる。
【００４７】
図４に戻って説明を続ける。
【００４８】
本実施形態における駆動ギア１１３は樹脂製であり、過度に高温になると変形するおそれがある。あるいは、駆動ギア１１３を金属で構成した場合であっても、熱膨張により駆動力の円滑な伝達が損なわれる恐れがある。図４に示す実施形態の場合、発熱部１２３は、矢印Ｖ−Ｖで示す回転軸方向について、駆動ギア１１３とは重ならない位置に配置されている。これにより駆動ギア１１３が過度に高温となることを避けている。
【００４９】
また、この図４に示す例の場合、発熱部１２３は、回転軸方向について、ベアリング１１２とも重ならない位置に設けられている。ベアリング１１２が過度に高温になると、ベアリング１１２の熱変形により加熱ロール１１１の円滑な回転が妨げられるおそれがある。図４に示す実施形態の場合、発熱部１２３を、回転軸方向について、ベアリング１１２とも重ならない位置に設けることによって、ベアリング１１２が過度に高温となることを避けている。
【００５０】
図６は、別例の加熱部の模式図である。図４と同様、この図６でも、加熱ロール１１１は枠線のみで示し、ハロゲンランプ１２０a，１２０ｂはハッチングを付して示している。
【００５１】
ここに示す例では、加熱ロール１１１内に２本のハロゲンランプ１２０ａ，１２０ｂが配置されている。これら２本のハロゲンランプ１２０ａ，１２０ｂの構成要素には、図４に付した符号と同じ符号にさらに‘ａ’，‘ｂ’を添えて示している。
【００５２】
これら２本のハロゲンランプ１２０ａ，１２０ｂのうちの１本のハロゲンランプ１２０ａは、発熱部１２３ａが、加熱ロール１１１の両側の端に寄った２か所に設けられている。この１本のハロゲンランプ１２０ａは、加熱ロール１１１の端部寄りの部分の加熱を担当している。一方、もう１本のハロゲンランプ１２０ｂは、発熱部１２３ｂが、加熱ロール１１１の中央に設けられている。１本のハロゲンランプ１２０ｂは、加熱ロール１１１の中央部分の加熱を担当している。加熱ロール１１１は、両端が開いた中空形状の管である。このため、その加熱ロール１１１の両端からは熱が逃げやすくなっている。この図６に示した例の場合、図示の２本のハロゲンランプ１２０ａ，１２０ｂを備え、それら２本のハロゲンランプ１２０ａ，１２０ｂに別々に電力を供給することにより、加熱ロール１１１の、中央部分と両端寄りの部分との温度バランスを制御している。
【００５３】
ここで、この図６に示す例の場合、２本のハロゲンランプ１２０ａ，１２０ｂのいずれの発熱部１２３ａ、１２３ｂも、矢印Ｖ−Ｖで示す回転軸方向について、駆動ギア１１３ともベアリング１２２とも重ならない位置に設けられている。
【００５４】
なおここでは、本発明にいう加熱部としてハロゲンランプを例示し、本発明にいう発熱部としてフィラメントが巻回された部分を例示したが、本発明にいう加熱部はハロゲンランプに限られるものではなく、加熱ロール等の中空部の内側に配置され発熱部が発熱することにより中空部を内側から加熱する加熱部であればよい。
【００５５】
また、ここでは、本発明の一例としての加熱装置を、図１に示したプリンタ１０の定着器１００に適用した例について説明したが、本発明にいう加熱装置は、回転する中空部をその内側から加熱する構成が必要な装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０    プリンタ
１００  定着器
１１０  加熱部
１１１  加熱ロール
１１２  ベアリング
１１３  駆動ギア
１１４  貫通孔
１２０  ハロゲンランプ
１２１  ガラス管
１２２  フィラメント
１２３  発熱部
１２４  通電部
１２５  端子
１２６  口金
１２７  ガラス管の頭部
１３０  加圧部
１３１  加圧ロール
【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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