(57)【要約】【課題】用紙（記録シート）を効率良く加熱することができる定着装置を提供することを目的とする。【解決手段】定着装置は、記録シート（用紙３）に輻射線を放出して当該記録シートを加熱する熱源（ハロゲンランプ１１０）と、輻射線を透過するとともに、内部に空間が保持された袋体１２０と、袋体１２０との間で記録シートを挟持して回転することで、当該記録シートを搬送する加圧ローラ４２とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録シートに輻射線を放出して当該記録シートを加熱する熱源と、
前記輻射線を透過するとともに、内部に空間が保持された袋体と、
前記袋体との間で前記記録シートを挟持して回転することで、当該記録シートを搬送する加圧ローラとを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記袋体は、薄膜状シートで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記薄膜状シートは、弾性変形可能であり、
前記袋体の内部には圧縮ガスが封入されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記袋体は、定着装置のフレームに固定されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記輻射線を透過するとともに、前記袋体を囲う筒状に形成され、一部が前記袋体と前記加圧ローラとの間に配置される透過フィルムをさらに備え、
前記透過フィルムが、前記加圧ローラの回転にならって回転可能となっていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記熱源は、前記輻射線として赤外線を放出するように構成され、
前記袋体の記録シート側または前記透過フィルムには、赤外線吸収層が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記袋体は、前記加圧ローラの回転にならって回転可能となっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記熱源は、前記輻射線として赤外線を放出するように構成され、
前記袋体には、赤外線吸収層が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記袋体内の圧力が所定値以上になったときに開いて前記袋体内の気体を外部に逃がす出口弁と、
前記袋体内の圧力が前記所定値未満になったときに開いて外部から前記袋体内に気体を取り込む入口弁とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記輻射線を透過する筒状部材をさらに備え、
前記袋体は、前記筒状部材の外周面を周方向に囲うように当該外周面に固定され、
前記筒状部材には、
前記筒状部材内と前記袋体内とを連通する連通孔と、
前記連通孔よりも前記筒状部材の一端側に配置され、前記連通孔から前記筒状部材の一端側に移動する気体の流れを止める規制壁と、
前記連通孔よりも前記規制壁とは反対側に設けられ、前記筒状部材の内面に摺接して軸方向に進退可能なピストンと、
前記ピストンを前記規制壁に向けて付勢する付勢部材とが設けられていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記加圧ローラが、内部に空間を保持した第２袋体であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、輻射熱で用紙上のトナーを熱定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転可能に構成される透明な筒状のガラス管と、ガラス管内に配置される熱源と、ガラス管に押圧されてガラス管とともに回転する加圧ローラとを備えた定着装置が知られている（特許文献１参照）。この技術では、熱源から放出される輻射線がガラス管を透過することで、用紙上のトナー像が輻射熱により良好に加熱されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５５−８７１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、ガラス管が回転することで、輻射熱で加熱された用紙の熱がガラス管の一部で奪われた後、この一部が移動して外部空気により冷やされてしまう。これにより、冷やされたガラス管の一部が再度ガラス管と加圧ローラとのニップ位置に移動してくると、用紙から多量の熱を奪ってしまい、用紙を効率良く加熱することができないといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、用紙（記録シート）を効率良く加熱することができる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】
【０００６】
前記課題を解決する本発明は、記録シートに輻射線を放出して当該記録シートを加熱する熱源と、前記輻射線を透過するとともに、内部に空間が保持された袋体と、前記袋体との間で前記記録シートを挟持して回転することで、当該記録シートを搬送する加圧ローラとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
ここで、「内部に空間が保持される」とは、袋体内に空間が閉じ込められている状態を意味する。
【０００８】
本発明によれば、熱源から放出された輻射線は、袋体や空間を透過して記録シートに到達し、当該記録シートを輻射熱により加熱する。この際、記録シートの熱は袋体内で保持された空間には伝達され難いため、記録シートを効率良く加熱することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、輻射熱により加熱された記録シートの熱が袋体内で保持された空間に伝達し難いため、記録シートを効率良く加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る定着装置を備えたレーザプリンタを示す断面図である。
【図２】加熱体の詳細を示す断面図である。
【図３】透過フィルムに赤外線吸収層を設けた形態を示す拡大断面図（ａ）と、袋体に赤外線吸収層を設けた形態を示す拡大断面図（ｂ）である。
【図４】袋体を回転させた形態を示す断面図（ａ）と、図４（ａ）の袋体に赤外線吸収層を設けた形態を示す断面図（ｂ）である。
【図５】筒状部材の周りに袋体を設ける形態を示す断面図（ａ）と、横断面図（ｂ）と、袋体内の圧力を調整する機構を示す拡大断面図（ｃ）である。
【図６】圧力調整機構の変形例を示す断面図（ａ）と、横断面図（ｂ）である。
【図７】加圧ローラとして第２袋体を用いた形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜レーザプリンタの全体構成＞
次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、レーザプリンタ１は、装置本体２内に記録シートの一例としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
【００１２】
フィーダ部４は、装置本体２内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６から用紙３を画像形成部５へ搬送する用紙供給機構７を主に備えている。フィーダ部４では、給紙トレイ６内の用紙３が、用紙供給機構７によって一枚ずつ分離されて画像形成部５に供給される。
【００１３】
画像形成部５は、スキャナ部１６、プロセスカートリッジ１７、定着装置１８などを備えている。
【００１４】
スキャナ部１６は、装置本体２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０，２１、反射鏡２２，２３，２４などを備えている。そして、スキャナ部１６では、レーザビームが図の鎖線で示す経路を通って、プロセスカートリッジ１７の感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射される。
【００１５】
プロセスカートリッジ１７は、スキャナ部１６の下方に配設され、装置本体２に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ１７は、公知の感光ドラム２７、帯電器２９、転写ローラ３０、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナーホッパ３４などを備えて構成されている。
【００１６】
このプロセスカートリッジ１７では、帯電器２９で帯電された感光ドラム２７の表面が、スキャナ部１６からのレーザビームで露光されることで、感光ドラム２７上に静電潜像が形成される。この静電潜像に、トナーホッパ３４内のトナーが供給ローラ３３や現像ローラ３１を介して供給されることで、感光ドラム２７上にトナー像（現像剤像）が形成される。その後、感光ドラム２７と転写ローラ３０との間で用紙３が搬送される際に、感光ドラム２７上のトナー像が用紙３に転写される。
【００１７】
＜定着装置の構成＞
定着装置１８は、用紙３を加熱する加熱体１００と、加熱体１００との間で用紙３を挟持して回転することで用紙３を搬送する加圧ローラ４２とを主に備えている。加圧ローラ４２は、芯金の周囲にシリコンゴムを設け、このシリコンゴムの表面をＰＴＦＥチューブで覆うことで形成されている。なお、加熱体１００の詳細については、後で説明することとする。
【００１８】
そして、このように構成される定着装置１８では、用紙３が加熱体１００と加圧ローラ４２との間を通過する間に加熱体１００で加熱されることによって、用紙３に転写されたトナー像が熱定着される。その後、用紙３は、搬送ローラ４３によって、排紙パス４４に搬送される。なお、排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。
【００１９】
＜加熱体の構造＞
次に、加熱体１００の構造について詳細に説明する。
図２に示すように、加熱体１００は、熱源の一例としてのハロゲンランプ１１０と、袋体１２０と、透過フィルム１３０とを主に備えて構成されている。
【００２０】
ハロゲンランプ１１０は、赤外線（輻射線）を放射する熱源であり、放射した赤外線は、直接または反射板１１１で反射されて、加圧ローラ４２と袋体１２０とのニップ部分（挟持部）に向けて放出される。これにより、加圧ローラ４２と袋体１２０とで挟持された用紙３が輻射熱により加熱されるようになっている。
【００２１】
袋体１２０は、赤外線（輻射線）を透過するとともに弾性変形可能な薄膜状シートによって閉じた袋状に形成されており、その内部には閉じた空間が保持されるようになっている。具体的に、この袋体１２０は、その内部に圧縮ガスの一例としての圧縮空気が封入されるとともに、その上部が定着装置１８のフレーム１８Ａに固定されている。これにより、フレーム１８Ａで支えられている袋体１２０が内部の圧縮空気により加圧ローラ４２に向けて加圧され、所望のニップ圧が得られるようになっている。
【００２２】
ここで、薄膜状シートの厚さは、１００μｍ以下に設定するのが望ましい。また、薄膜状シートの材料としては、例えば新日鐵化学株式会社製のシルプラス（登録商標）や、三菱瓦斯化学株式会社製のネオプリム（登録商標）などを採用することができる。
【００２３】
透過フィルム１３０は、赤外線（輻射線）を透過する材料によって袋体１２０を囲う筒状に形成されており、その一部が袋体１２０と加圧ローラ４２との間に配置されている。そして、この透過フィルム１３０は、図示せぬ駆動源によって加圧ローラ４２が回転すると、この加圧ローラ４２の回転にならって従動回転可能となっている。
【００２４】
ここで、透過フィルム１３０の厚さは、１００μｍ以下に設定するのが望ましい。また、透過フィルム１３０の材料としては、例えばシルプラス（登録商標）やネオプリム（登録商標）などを採用することができる。
【００２５】
＜加熱体の作用＞
次に、加熱体１００の作用について説明する。
加熱体１００と加圧ローラ４２との間で用紙３が挟持されると、その挟持された部分にハロゲンランプ１１０から放出された赤外線が袋体１２０および透過フィルム１３０を透過して到達する。これにより、用紙３と用紙３上のトナーが輻射熱により加熱される。この際、用紙３の熱は袋体１２０内で保持された空間には伝達され難いため、用紙３を効率良く加熱することができる。
【００２６】
以上によれば、前述した効果の他、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
袋体１２０が薄膜状シートで形成されることで、袋体１２０自体の体積が小さく熱容量が小さくなるので、用紙３から透過フィルム１３０を介して袋体１２０自体に伝達される熱を小さくできる。また、透過フィルム１３０の体積も小さく熱容量が小さいので、用紙３から透過フィルム１３０に伝達される熱も小さくできる。これにより、用紙３から透過フィルム１３０や袋体１２０に奪われる熱量が小さくなり、用紙３をより効率良く加熱することができる。
【００２７】
袋体１２０が弾性変形可能な薄膜状シートで形成されるとともにその内部に圧縮空気が封入されているので、袋体１２０によって用紙３を均等に加圧することができる。
【００２８】
加圧ローラ４２の回転にならって回転する透過フィルム１３０を袋体１２０の周囲に設けたので、固定された袋体１２０に用紙３が詰まるのを抑えることができ、用紙３を良好に搬送することができる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。
前記実施形態では、袋体１２０および透過フィルム１３０の全体を赤外線を透過可能な材料で形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図３（ａ）に示すように、透過フィルム１３０の外周面に、赤外線を吸収する赤外線吸収層１３１を設けてもよいし、図３（ｂ）に示すように、袋体１２０の用紙３側（詳しくは、加圧ローラ４２とのニップ部分）に赤外線吸収層１２１を設けてもよい。
【００３０】
これによれば、黒以外のトナーを定着する際であっても、赤外線がトナーで反射されることなく、赤外線吸収層１３１，１２１に吸収される。そのため、赤外線を吸収した高温の赤外線吸収層１３１，１２１からの熱伝導によってカラーのトナーを良好に加熱して熱定着させることができる。
【００３１】
前記実施形態では、袋体１２０を定着装置１８のフレーム１８Ａに固定したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４（ａ）に示すように、中空円柱状に形成した袋体２２０を、加圧ローラ４２の回転にならって回転可能に構成してもよい。
【００３２】
具体的に、この構造では、中空円柱状の袋体２２０を、加圧ローラ４２と一対の回転ローラＲ１，Ｒ２とで三方から挟むように支持して、加圧ローラ４２の回転に従動するように構成している。また、ハロゲンランプ１１０や反射板１１１は、袋体２２０を挟んで加圧ローラ４２とは反対側に配置すればよい。この構造でも、用紙３が袋体２２０で詰まることが抑制され、用紙３を良好に搬送することができる。
【００３３】
また、この構造でも、図４（ｂ）に示すように、袋体２２０の外周面に赤外線吸収層２２１を設けてもよい。この場合も、前述したようにカラーのトナーを良好に熱定着させることができる。
【００３４】
前記実施形態では、袋体１２０内に圧縮空気を単に封入するだけとしたが、本発明はこれに限定されず、袋体１２０内の圧力が常に一定になるような構造を採用してもよい。このような構造としては、例えば図５や図６に示す構造などを採用できる。具体的に、図５（ａ）〜（ｃ）に示す構造は、円筒状の筒状部材３１０と、筒状部材３１０の外周面３１１に固定される袋体３２０と、筒状部材３１０を回転可能に支持する支持部３３０とを備えて構成されている。
【００３５】
筒状部材３１０は、ハロゲンランプ１１０からの赤外線（輻射線）を透過するアルミナ珪酸ガラス等の材料で形成されている。筒状部材３１０の周壁の一部には、筒状部材３１０内（詳しくは、筒状部材３１０と支持部３３０とで形成される閉じた空間内）と袋体３２０内（詳しくは、袋体３２０と筒状部材３１０とで形成される閉じた空間内）とを連通する連通孔３１２が形成されている。
【００３６】
また、筒状部材３１０の一端には、ギヤ３１３が一体に回転するように固定され、このギヤ３１３には、図示せぬモータ等の駆動源から直接または少なくとも１つのギヤＧを介して駆動力が伝達される。これにより、筒状部材３１０は、支持部３３０に対して回転するようになっている。
【００３７】
袋体３２０は、筒状部材３１０の外周面３１１を周方向に囲うように当該外周面３１１に固定されている。
【００３８】
支持部３３０は、定着装置１８のフレームに形成される部位であり、主に、筒状部材３１０の一端側を回転可能に支持する一端支持部３３１と、筒状部材３１０の他端側を回転可能に支持する他端支持部３３２と、一端支持部３３１と他端支持部３３２とを連結する連結部３３３とを備えている。
【００３９】
連結部３３３は、筒状部材３１０の内面から離れた位置に形成されている。これにより、筒状部材３１０に形成した連通孔３１２が、筒状部材３１０の内面と、一端支持部３３１の内面および他端支持部３３２の内面とで形成される閉じた空間に連通している。また、連結部３３３には、反射板１１１が固定されている。なお、ハロゲンランプ１１０は、図示せぬブラケットを介して支持部３３０に固定されている。
【００４０】
他端支持部３３２には、細長い有底円筒状の第１パイプ３４１が、筒状部材３１０の軸方向に貫通するように取り付けられている。具体的に、第１パイプ３４１は、その開口部が筒状部材３１０内に配置され、その底面部が筒状部材３１０の外側に配置されている。そして、第１パイプ３４１の底面部側には、細長い有底円筒状の第２パイプ３４２の底面部側が固定されている。
【００４１】
第１パイプ３４１および第２パイプ３４２には、それぞれの内部に連通する吸気孔Ｈ１と排気孔Ｈ２とが形成されている。第１パイプ３４１内には、第１コイルバネＳ１で付勢されることで吸気孔Ｈ１を塞ぐ入口弁３４３が設けられるとともに、第２パイプ３４２内には、第２コイルバネＳ２で付勢されることで排気孔Ｈ２を塞ぐ出口弁３４４が設けられている。
【００４２】
そして、第２パイプ３４２の開口部には、図示せぬポンプが接続されている。これにより、第２パイプ３４２内の圧力が、第１パイプ３４１内の圧力と第１コイルバネＳ１による圧力とを足し合わせた圧力を超えた場合には、入口弁３４３が開いて第１パイプ３４１内、ひいては袋体３２０内が加圧される。また、袋体３２０内、すなわち第１パイプ３４１内の圧力が、第２パイプ３４２内の圧力と第２コイルバネＳ２による圧力とを足し合わせた圧力を超えた場合には、出口弁３４４が開いて袋体３２０内が減圧される。
【００４３】
すなわち、袋体３２０内の圧力が所定値以上になったときには、出口弁３４４が開いて袋体３２０内の気体が外部（第２パイプ３４２内）に逃がされる。また、袋体３２０内の圧力が所定値未満になったときには、入口弁３４３が開いて外部（第２パイプ３４２内）から袋体３２０内に気体が取り込まれる。
【００４４】
以上により、この形態によれば、袋体３２０内の圧力を一定に保つことができるので、袋体３２０と加圧ローラ４２との間で良好に用紙３を挟持して搬送することができる。また、加熱された用紙３からの熱によって袋体３２０内が加熱されて圧力が高まっていったとしても、出口弁３４４から内部の圧縮空気を適宜抜くことができるので、ニップ圧を良好な値に維持することができる。
【００４５】
なお、図５に示す第１パイプ３４１、第２パイプ３４２、入口弁３４３および出口弁３４４等で構成される圧力調整用の機構は、例えば図２に示すような回転しない袋体１２０内の圧力調整用にも適用することができる。
【００４６】
また、図６（ａ），（ｂ）に示す構造は、図５の形態とは異なる筒状部材４１０を主に備えている。ここで、図５の形態と同様の構造となる袋体３２０や支持部３３０等については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４７】
筒状部材４１０は、赤外線（輻射線）を透過する材料で有底円筒状に形成されており、その開口部側が、支持部３３０の一端支持部３３１に回転可能に嵌め込まれている。筒状部材４１０の底面側には、筒状部材４１０の内周面に摺接して軸方向に進退可能なピストン５００と、ピストン５００を他端支持部３３２に向けて付勢する付勢部材の一例としてのコイルバネ５０１とが設けられている。
【００４８】
そして、筒状部材４１０のうちピストン５００と他端支持部３３２との間には、筒状部材４１０内（詳しくは、筒状部材４１０と他端支持部３３２とピストン５００とで形成される閉じた空間内）と袋体３２０内（詳しくは、袋体３２０と筒状部材４１０とで形成される閉じた空間内）とを連通する連通孔４１２が形成されている。そして、この連通孔４１２よりも筒状部材４１０の開口端側（一端側）に配置される他端支持部３３２は、連通孔４１２から筒状部材４１０の開口端側に移動する気体の流れを止める規制壁として機能している。
【００４９】
この構造でも、袋体３２０内の圧力をコイルバネ５０１の付勢力に対応した圧力に一定に保つことができるので、図５の形態と同様の効果を奏する。
【００５０】
前記実施形態では、加圧ローラ４２をシリコンゴム等で中実状に形成したが、本発明はこれに限定されず、例えば図７に示すように、内部に空間を保持した第２袋体５２０を加圧ローラとして採用してもよい。具体的に、この第２袋体５２０は、中空円柱状に形成されており、図５の形態と同様の袋体３２０と、一対の回転ローラＲ３，Ｒ４とで三方から挟むように支持されている。
【００５１】
そして、この第２袋体５２０は、回転する袋体３２０にならって従動回転するように構成されている。これによれば、輻射熱で加熱されて上昇した用紙３の熱が、加圧ローラとしての第２袋体５２０にも伝達され難くなるので、用紙３をより効率良く加熱することができる。
【００５２】
前記実施形態では、袋体１２０の中に圧縮空気を封入したが、本発明はこれに限定されず、圧縮した他の気体であってもよいし、また、袋体が薄い中空円柱状のガラス管で形成される場合には真空であってもよい。特に、熱伝導率が低いアルゴンガスを用いるのが望ましい。
【００５３】
図２の形態では、透過フィルム１３０を設けたが、本発明はこれに限定されず、透過フィルムを設けずに、回転しない袋体に対して加圧ローラを摺接させるように構成してもよい。
【００５４】
前記実施形態では、熱源の一例としてハロゲンヒータＨＨを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば誘導加熱方式のＩＨ（Induction Heating)ヒータや発熱抵抗体などを採用してもよい。
前記実施形態では、記録シートの一例として、厚紙、はがき、薄紙などの用紙３を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。
【００５５】
前記実施形態では、輻射線をニップ部分に向けて放出したが、本発明はこれに限定されず、用紙上のトナーのニップ通過前の部分に向けて放出してもよい。
【符号の説明】
【００５６】
３      用紙
１８    定着装置
１８Ａ  フレーム
４２    加圧ローラ
１００  加熱体
１１０  ハロゲンランプ
１１１  反射板
１２０  袋体
１３０  透過フィルム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010217431.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010217431.tif 000008
【図７】
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