(57)【要約】  【課題】  無端ベルトを用いた外部加熱方式の定着装置において、無端ベルトを支持するベルト支持部材からの放熱を抑え、定着ローラの昇温時間を短縮する。  【解決手段】  定着ローラ１と加圧ローラ２とを圧接し、ヒータＨを内蔵した加熱ローラ３と半円筒状部材４との間に無端ベルト５を張架させ、この無端ベルト５を定着ローラ１の外周の一部領域に接触して定着ローラ１の外表面を加熱する。ここで無端ベルト５の回転トルク負荷を抑える観点から、半円筒状部材４の最外面に摺動層を形成するのが好ましい。また無端ベルト５から半円筒状部材４への伝熱を抑える観点から、半円筒状部材４の外周面に、周方向に伸びた突条４１を軸方向に複数設けるのが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加圧ローラとが圧接し、加熱手段が内蔵された加熱ローラとテンション部材との間に無端ベルトが張架され、この無端ベルトが定着ローラの外周の一部領域に接触して定着ローラの外表面を加熱する定着装置であって、前記テンション部材が半円筒状部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記半円筒状部材の最外面に摺動層が形成されている請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記半円筒状部材の外周面に、周方向に伸びた突条が軸方向に複数設けられた請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
定着ローラと加圧ローラとが圧接し、加熱ローラとテンション部材との間に無端ベルトが張架され、この無端ベルトが定着ローラの外周に接触して定着ローラの外表面を加熱する定着装置であって、前記テンション部材が、その外周面に周方向に伸びた突条が軸方向に複数設けられたローラ部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
定着ローラと加圧ローラとが圧接し、加熱ローラとテンション部材との間に無端ベルトが張架され、この無端ベルトが定着ローラの外周に接触して定着ローラの外表面を加熱する定着装置であって、前記テンション部材が、その外周面に軸方向に伸びた突条が周方向に複数設けられたローラ部材であることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置に関し、より詳細には複写機やプリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載され、転写紙上の未定着トナーを溶融定着させる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒータを内蔵した定着ローラに加圧ローラを圧接させた定着装置が、複写機等の画像形成装置においてこれまで広く用いられてきた。このような定着装置では、定着ローラと加圧ローラとで形成されたニップ部に転写紙を通し、転写紙上の未定着トナーを溶融定着させる。しかし、ニップ部において転写紙に熱が移動するため、特に高速の画像形成装置では定着ローラの表面温度が下がりやすく、トナー画像の定着不良という問題が生じやすかった。そこで、定着ローラのヒータの供給電力を大きくして、ニップ部への熱の補給を充分にすることが考えられるが、ヒータの電力を大きくすると定着ローラ及び加圧ローラの部材が劣化あるいは剥離するするという問題が生じる。
【０００３】
このため、定着ローラを外部から加熱する、いわゆる外部加熱方式がこれまでから種々提案されている。例えば特許文献１では、ヒータを内蔵したものを含む複数本の支持ローラ間に無端ベルトを張架させ、この無端ベルトを定着ローラに接触させて、無端ベルトを介して定着ローラに熱を供給する定着装置が提案されている。この定着装置によれば、無端ベルトと定着ローラとのニップ部分において無端ベルトから定着ローラに熱を供給するので、加熱ローラを定着ローラに直に圧接して熱を供給する他の外部加熱方式のものに比べて、ヒータからの熱が定着ローラへ効率的に供給される。
【特許文献１】特開２００４−１９８６５９号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１で提案されている定着装置では、無端ベルトを支持する支持ローラによってヒータからの熱が不可避的に奪われる。このため、定着ローラの昇温時間を短縮してウォームアップ時間をさらに短縮するには、支持ローラに奪われる熱量を極力小さくすることが必要であった。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無端ベルトを用いた外部加熱方式の定着装置において、無端ベルトを支持するベルト支持部材からの放熱を抑え、定着ローラの昇温時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成する本発明に係る定着装置は、定着ローラと加圧ローラとが圧接し、加熱手段が内蔵された加熱ローラとテンション部材との間に無端ベルトが張架され、この無端ベルトが定着ローラの外周の一部領域に接触して定着ローラの外表面を加熱する定着装置であって、前記テンション部材が半円筒状部材であることを特徴とする。
【０００７】
ここで無端ベルトの回転トルク負荷を抑える観点から、前記半円筒状部材の最外面に摺動層を形成するのが好ましい。
【０００８】
また無端ベルトから半円筒状部材への伝熱を抑える観点から、半円筒状部材の外周面に、周方向に伸びた突条を軸方向に複数設けるのが好ましい。
【０００９】
また、もう一つの発明に係る定着装置は、定着ローラと加圧ローラとが圧接し、加熱ローラとテンション部材との間に無端ベルトが張架され、この無端ベルトが定着ローラの外周に接触して定着ローラの外表面を加熱する定着装置であって、前記テンション部材が、その外周面に周方向に伸びた突条が軸方向に複数設けられたローラ部材であることを特徴とする。
【００１０】
そしてまた、他の発明に係る定着装置は、定着ローラと加圧ローラとが圧接し、加熱ローラとテンション部材との間に無端ベルトが張架され、この無端ベルトが定着ローラの外周に接触して定着ローラの外表面を加熱する定着装置であって、前記テンション部材が、その外周面に軸方向に伸びた突条が周方向に複数設けられたローラ部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置では、従来は円筒状であったテンション部材を半円筒状にしたので、従来に比べて熱容量が小さくなり、無端ベルトからテンション部材へ奪われる熱量が少なくなる。これによって、無端ベルトを介してヒータから定着ローラへ熱が、少ない熱損失で伝えられ、従来の装置に比べて定着ローラの昇温時間を１０％以上短縮できるようになる。
【００１２】
ここで前記半円筒状部材の最外面に摺動層を形成すると、無端ベルトの回転トルク負荷を抑えることができる。
【００１３】
また、半円筒状部材の外周面に、周方向に伸びた突条を軸方向に複数設けると、無端ベルトから半円筒状部材への伝熱を抑えることができる。
【００１４】
また他の発明に係る定着装置では、テンション部材として、外周面に周方向に伸びた突条が軸方向に複数設けられたローラ部材を用いる、あるいは外周面に軸方向に伸びた突条が周方向に複数設けられたローラ部材を用いるので、無端ベルトとテンション部材との接触面積が従来に比べて減少する。これによって、無端ベルトを介してヒータから定着ローラへ熱が少ない熱損失で伝えられ、定着ローラの昇温時間を短縮できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る定着装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る定着装置の一例を示す概説図である。図１の定着装置は、定着ローラ１と、不図示の付勢手段によって定着ローラ１に圧接する加圧ローラ２と、内部に棒状のハロゲンヒータ（加熱手段）Ｈを有する加熱ローラ３と、半円筒状部材４と、加熱ローラ３と半円筒状部材４との間に張架された無端ベルト５とを備える。そして加熱ローラ３と半円筒状部材４とは、両者の間に張架された無端ベルト５が定着ローラ１の外周の一部領域（ニップ領域）Ｎに接触するように、定着ローラ１に対して配置されている。
【００１７】
具体的には、ニップ領域Ｎの、定着ローラ１の回転方向（図１において時計回り）における上流側に加熱ローラ３が配置され、下流側に半円筒状部材４が配置されている。定着ローラ１を軸方向に見て（図１において紙面を表から裏に見て）、定着ローラ１の軸心を通る仮想水平線をｘ軸、定着ローラの軸心を通ってｘ軸に直交する仮想鉛直線をｙ軸としたとき、加熱ローラ３は、定着ローラ１の外周面に対し、第２象限における周方向の中間位置（実施形態においては、該周方向の中央よりも、定着ローラ１の外周面の頂部に比較的近い位置）において圧接されるよう配置されている。他方、半円筒状部材４は、定着ローラ１の外周面に対し、第１象限において、定着ローラ１の外周面から離隔した位置に配置されている。
【００１８】
この定着装置は、軸方向に間隔をおいて配置された一対の側壁を含むハウジング（不図示）を備えており、定着ローラ１と加圧ローラ２、加熱ローラ３とは、一対の側壁間に回転自在に且つ相互に平行に支持されている。一方、半円筒状部材４は一対の側壁間に固定されている。
【００１９】
無端ベルト５と加熱ローラ３、半円筒状部材４とによって囲まれた空間内には、加熱ローラ３の温度制御を行うための温度センサＳ、具体的にはサーミスタＳが加熱ローラ３の外周面に接触するよう配設されている。加熱ローラ３の温度制御を行うための制御機器の他の実施形態としては、加熱ローラ３の電気回路をＯＮ−ＯＦＦするスイッチを構成するサーモスタットを挙げることができる。無端ベルト５と加熱ローラ３、半円筒状部材４とによって囲まれた空間内に、加熱ローラ３の温度制御を行うための制御機器を配設する構成は、定着装置のコンパクト化に寄与するものである。なお、サーミスタＳは、側壁の各々間を延在するよう配設された図示しない支持フレームに取り付けられている。
【００２０】
本発明で使用する定着ローラ１及び加圧ローラ２は、アルミニウムや鉄などの金属製の芯金上に、シリコンフォームなどの弾性体層と、ＰＦＡなどの耐熱性に優れた表面層とを積層して構成されている。また加熱ローラ３は、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属製の中空管と、中空管内に配置されたハロゲンヒータＨとから構成されている。無端ベルト５は、ポリイミド樹脂、ＮｉあるいはＳＵＳから形成することができるが、この実施形態においてはポリイミド樹脂から形成されている。半円筒状部材４は、鉄、アルミニウム等の金属、あるいはＰＰＳなどの耐熱性樹脂の表面に断熱性部材を積層して構成されている。
【００２１】
このような構成の定着装置において、不図示のモータによって定着ローラ１が図１において時計回りに回転駆動されると、加圧ローラ２は反時計回りに従動する。同時に加熱ローラ３は、無端ベルト５を介して定着ローラ１によって反時計回りに従動回転する。その結果、無端ベルト５は同じく反時計回りに従動回転する。このとき、半円筒状部材４は側壁に固定されているので、無端ベルト５は半円筒状部材４の表面を摺動する。このとき、半円筒状部材４は不図示の側壁に固定されているので、無端ベルト５はその表面を摺動することになる。したがって、半円筒状部材４による無端ベルト５の回転トルク負荷上昇を抑えるには、半円筒状部材４として、基体の表面に摩擦抵抗の小さい摺動層を設けたものが好ましい。摺動層としては例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂あるいはポリアセタールなどのプラスチック材料からなる層が好ましい。また半円筒状部材４の基体としては、無駄な放熱を抑制する観点から断熱性部材からなるものが好ましく、このような部材としてはポリウレタンフォームやシリコンフォーム、セラミックなどが挙げられる。もちろん、半円筒状部材４の全体を摺動性材料から成型しても構わない。
【００２２】
ハロゲンヒータＨが通電されて発熱が開始されると、ハロゲンヒータＨからの熱は、加熱ローラ３及び無端ベルト５の両方から定着ローラ１に伝達され、定着ローラ１の昇温が開始される。定着ローラ１に伝達された熱は加圧ローラ２にも伝達される。定着ローラ１の表面温度が常温から所定の温度に達した後、未定着のトナーを載置した用紙Ｐが図１において右から左に向かってほぼ水平に搬送される。そして、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部Ｎを用紙Ｐが通過することによって、用紙Ｐ上の未定着トナーは、定着ローラ１によって用紙Ｐに溶融定着される。
【００２３】
上記の本発明に係る定着装置によれば、無端ベルト５が掛け渡されるテンション部材を半円筒状部材４としたので、従来の円筒状の部材に比べて熱容量が小さくなり、無端ベルト５からテンション部材４に奪われる熱量を抑えることができるようになる。また、無端ベルト５の外周面の一部領域は定着ローラ１の外周面の一部領域に圧接されるよう構成されている。すなわち、定着ローラ１の外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルト５が圧接されてニップ領域Ｎを形成するので、定着ローラ１を加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラ１に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ１の耐久性を損なうことなく、定着ローラ１の昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することができる。このような作用効果は、後述する他の実施形態においても、実質的に同様に得られるものである。
【００２４】
本発明に係る定着装置の他の実施形態を図２に示す。そして図３に、ここで使用される半円筒状部材４’の斜視図を示す。この定着装置が図１に示した定着装置と異なる点は、半円筒状部材４’の外周面に、周方向に伸びた突条４１が軸方向に所定間隔で複数設けられている点である。これによって、無端ベルト５と半円筒状部材４’との接触面積が小さくなり、無端ベルト５から半円筒状部材４’に伝わる熱量を減少させることができる。半円筒状部材４’表面に形成する突条４１は、半円筒状部材４’の基体４０と一体に成形してもよいし、基体４０と別に作製した後基体に固着してもよい。形成する突条４１の本数や幅、高さは、無端ベルト５に均一に張力をかけることができ、且つシワや蛇行が発生しない限りにおいて特に限定はない。また突条４１の材質としては、無端ベルト５からの伝熱を抑える観点から断熱性のものが好ましい。突条４１に断熱性を付与するには、ＰＦＡ等のフッ素樹脂層、シリコンゴム層、シリコンスポンジゴム層、セラミックコート層などを表面に形成するこが挙げられる。なお、回転に伴って無端ベルト５が軸方向の一方側に偏らないようにするため、突条４１の形成方向は、無端ベルト５の回転方向に対して並行になるように設定するのが好ましい。
【００２５】
もう一つの発明に係る定着装置の一実施形態を示す概説図を図４に示す。図４の定着装置が、これまで説明してきた定着装置と異なる点は、テンション部材としてローラ部材６を用い、且つこのローラ部材６の表面に、周方向に伸びた突条６１を軸方向に所定間隔で複数設けている点である。その他の構成は、図１に示す定着装置と実質的に同じであるからここではその説明を省略する。
【００２６】
図５にローラ部材６の斜視図を示す。この図から理解されるように、ローラ部材６の基体６０に、周方向に伸びた突条６１が軸方向に所定間隔で複数設けられている。基体６０に形成される突条６１は、前記と同様に、基体６０と一体に成形してもよいし、基体６０と別に作製した後基体６０に固着してもよい。突条６１の材質は、前記と同様に、無端ベルト５からの伝熱を抑える観点から断熱性のものが好ましく、突条６１に断熱性を付与する材質としては前述のものがここでも例示される。ローラ部材６をこのような構成とすることによって、無端ベルト５とローラ部材６との接触面積を小さくでき、無端ベルト５からローラ部材６に伝わる熱量を減少させることができる。
【００２７】
図６は、ローラ部材の他の実施形態を示す斜視図である。図６のローラ部材７は、基体７０の外周面に、軸方向に伸びた突条７１を周方向に所定間隔で複数設けてなる。かかる構成によっても、無端ベルト５とローラ部材７との接触面積を小さくでき、無端ベルト５からローラ部材７に伝わる熱量を減少させることができる。この実施形態における突条７１においても、前記と同様に、断熱性を有することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る定着装置の一例を示す概説図である。
【図２】本発明に係る定着装置の他の例を示す概説図である。
【図３】図２の定着装置で使用する半円筒状部材の斜視図である。
【図４】本発明に係る定着装置の他の例を示す概説図である。
【図５】図４の定着装置で使用するローラ部材の斜視図である。
【図６】ローラ部材の他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    定着ローラ
２    加圧ローラ
３    加熱ローラ
４，４’    半円筒状部材
５    無端ベルト
６，７    ローラ部材
Ｈ    ヒータ（加熱手段）
Ｐ    用紙
Ｓ    温度センサ
６０，７０    基体
６１，７１    突条
【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】
2006251525.tif 000007
【図６】
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