(57)【要約】  【課題】  耐久性があり、ウォームアップ時間を短縮でき、転写材へのトナーの定着が良好に行える定着装置を提供すること。  【解決手段】  定着装置１は、対をなす定着ローラ２および加圧部材３の圧接部分のニップ部Ｎを通過させることによって、転写材Ｐ上のトナー像を定着させている。また、定着ローラ２の周面を加熱するための構成として、熱源４と、熱源４を取り囲む無端状のベルト５と、ベルト５を支持するためのガイド部材６およびテンションローラ７とを有している。ガイド部材６は、熱伝導率の良い材料で構成され、ベルト５を定着ローラ２周面に接触させる部材として機能している。【選択図】        図１
2006323024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対をなす定着ローラおよび加圧部材によって、ニップが形成されており、ニップを通過させることによって、転写材上のトナー像を定着させる定着装置であって、
上記定着ローラの周面を加熱するための構成として、
熱源と、
上記熱源を取り囲む無端状のベルトと、
上記ベルトの内側に配置されたベルト支持手段と、を有し、
上記ベルト支持手段は、熱伝導率の良い材料で構成され、上記ベルトを上記定着ローラ周面に接触させるガイド部材として構成されていることを特徴とする、定着装置。
【請求項２】
上記ベルト支持手段は、
上記ベルトが上記定着ローラの周面に面接触するようにベルトを案内する、上記定着ローラの周面に沿った円弧状部を有す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】
上記ベルト支持手段は、
複数配置されていて、その１つが上記ガイド部材として機能することを特徴とする、請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
上記ベルトは、
その内周面が熱吸収率の高い素材で構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ等の電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に適用される定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着装置は、従来、熱源を備えた定着ローラと加圧部材としての加圧ローラとの対で構成されており、定着ローラと加圧ローラとの圧接部分であるニップ部で転写材を搬送し、転写材に転写されたトナーを定着している。そして、カラー画像の定着を良好にし、また、ウォームアップ時間を短くするために、熱源を定着ローラの外部に設け、熱源を取り囲むように無端状ベルトを配置し、無端状ベルトと定着ローラとの接触域を増やすことで、定着ローラへの熱供給域を拡げた定着装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−５４２２５号公報    図２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１に記載の定着装置は、定着ローラに対する無端状ベルトの接触域が掛け回される３つのローラにより無理に拡げられていることにより、無端状ベルトに大きな曲げ応力が加わってしまう。これにより、無端状ベルトの耐久性は、低くなってしまう。
また、熱源であるヒータの輝点ムラが、そのまま無端状ベルトを介して定着ローラに伝達されるおそれがある。これにより、定着ローラ上の表面温度が不均一となり、転写材に転写されたトナーの溶融に差ができ、印刷品質を高く保つことができない。
【０００４】
この発明は、このような背景のもとになされたもので、耐久性のある定着装置を提供することを主たる目的とする。
この発明は、また、ウォームアップ時間を短縮でき、かつ、転写材へのトナーの定着が良好に行える定着装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、対をなす定着ローラ（２）および加圧部材（３）によって、ニップ（Ｎ）が形成されており、ニップ（Ｎ）を通過させることによって、転写材（Ｐ）上のトナー像を定着させる定着装置（１）であって、上記定着ローラ（２）の周面を加熱するための構成として、熱源（４）と、上記熱源（４）を取り囲む無端状のベルト（５）と、上記ベルト（５）の内側に配置されたベルト支持手段とを有し、上記ベルト支持手段は、熱伝導率の良い材料で構成され、上記ベルト（５）を上記定着ローラ（２）周面に接触させるガイド部材（６）として構成されていることを特徴とする、定着装置（１）である。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この発明によれば、ベルト支持手段であるガイド部材は、定着ローラに外接する無端状のベルトの緩やかに案内させることにより、屈曲半径を大きくすることができる。これにより、ガイド部材は、無端状のベルトに対して加わる曲げ応力を軽減させ、無端状のベルトの耐久性を増すことができる。また、ガイド部材は、熱源により加熱された無端状のベルトを介して定着ローラの外周面に接している。これにより、無端状のベルトは、定着ローラに対して熱の伝達を行うことができる。さらに、熱源に輝点のムラがあったとしても、ガイド部材は、熱伝導率の高い素材で形成されているので、ほぼ均一な温度で加熱される。これにより、無端状のベルトは、ムラなく加熱されたガイド部材から熱が伝達されるので、定着ローラの周面へムラなく熱の伝達をすることができる。よって、この発明にかかる定着装置は、ニップの長手方向に対してほぼ一定の温度を保つことができ、転写材上のトナーを良好に加熱溶融することができる。
【０００７】
また、上記の目的を達成するための請求項２記載の発明は、上記ベルト支持手段は、上記ベルト（５）が上記定着ローラ（２）の周面に面接触するようにベルト（５）を案内する、上記定着ローラ（２）の周面に沿った円弧状部を有することを特徴とする、請求項１に記載の定着装置（１）である。
この発明によれば、ベルト支持手段であるガイド部材の形状を規定する。このガイド部材は、定着ローラの周面に沿った円弧状の形状を有している。これにより、熱源により加熱されたベルトを面接触することができ、すなわち、熱供給域を容易に拡げることができ、定着ローラは、良好に加熱され、定着装置のウォームアップ時間の短縮をすることができる。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための請求項３記載の発明は、上記ベルト支持手段（６，７）は、複数配置されていて、その１つが上記ガイド部材（６）として機能することを特徴とする、請求項１または２に記載の定着装置（１）である。
この発明によれば、ベルト支持手段は、複数配置することができる。これにより、ベルトの案内する部材を増やすことで、無端状のベルトは安定した回転移動することができる。このとき、複数あるベルト支持手段の１つが、上述のガイド部材として機能する。
【０００９】
また、上記の目的を達成するための請求項４記載の発明は、上記ベルト（５）は、その内周面が熱吸収率の高い素材で構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置（１）である。
この発明によれば、無端状のベルトの構成を具体的に規定する。熱源の輻射熱は、ガイド部材を介することや直接に無端状のベルトに熱が伝達されるので、無端状のベルトへ効率よく吸収されることが望ましい。そのため、無端状のベルトの内周面は、吸熱しやすい素材で構成されることや、熱吸収率が高くなるように、暗い色、たとえば、黒色など、の塗装を内周面に施すことで、熱源からの直接の輻射熱および熱源により加熱されたガイド部材の熱を効率よく吸収することができる。これにより、この発明にかかる定着装置は、無端状のベルトを短時間で加熱することができ、それに伴い定着ローラを効率よく加熱することができるので、ウォームアップ時間をさらに短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態にかかる定着装置１の全体概略図である。
この実施形態にかかる定着装置１は、定着ローラ２および加圧部材としての加圧ローラ３を備えている。また、定着装置１は、定着ローラ２に外接し、定着ローラ２の周面を加熱するための構成として、熱源としてのヒータ４と、ヒータ４を取り囲み定着ローラ２に外接する無端状ベルト５と、無端状ベルト５の内側に配置されたベルト支持手段であるガイド部材６およびテンションローラ７とを備えている。
【００１１】
定着装置１では、定着ローラ２は回転駆動をしながら、ヒータ４によって加熱されガイド部材６およびテンションローラ７により案内される無端状ベルト５を介して熱が伝達される。そして、定着ローラ２と加圧ローラ３とは、協働して転写材Ｐを搬送する方向に回転をし、トナーが未定着の転写材Ｐを加熱および加圧しながらニップ部Ｎを通過させ、搬送する。よって、定着装置１は、転写材Ｐに転写されたトナーを定着させることができる。
【００１２】
定着ローラ２は、鉄などで形成された芯金部分の軸２１と、軸２１に外嵌されシリコン発泡スポンジなどの弾性体を有する弾性ローラ２２とを備える。定着ローラ２の表面は、転写材Ｐに転写されたトナーや転写材Ｐの張り付きを防ぐために、たとえば、ＰＦＡチューブなどの離型性の良い素材で被覆されている。定着ローラ２は、図示しない駆動手段により駆動力を得て、回転運動を行う。また、定着ローラ２は、上述のとおり、ヒータ４で加熱された無端状ベルト５によって熱を伝達され、回転しながらニップ部Ｎに熱を供給する。
【００１３】
加圧部材としての加圧ローラ３は、鉄などで形成された芯金部分の軸３１と、軸３１に外嵌されシリコン発泡スポンジなどの弾性体を有する弾性ローラ３２とを備える。加圧ローラ３の表面は、転写材Ｐとの張り付きを防ぐために、たとえば、ＰＦＡチューブなどの離型性の良い素材で被覆されている。加圧ローラ３は、定着ローラ２の回転運動により従動的に回転運動を行う。
【００１４】
なお、加圧部材３をローラの形状として説明をしたが、ローラの代わりにベルトを用い加圧してもよい。
定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接部分には、ニップ部Ｎが形成されている。ニップ部Ｎにおいて、未定着のトナーが転写された転写材Ｐは、定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接による圧力と、定着ローラ２からの熱とにより、加圧・加熱を受け、転写材Ｐ上に転写された未定着のトナーが溶融し転写材Ｐに定着され、ニップ部Ｎから排出される。
【００１５】
また、定着ローラ２の弾性ローラ２２は、加圧ローラ３の弾性ローラ３２より硬度が低く形成されている。これにより、定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接により、定着ローラ２側へ凹んだ状態でニップ部Ｎが形成される。よって、ニップ部Ｎで加熱・加圧された転写材Ｐは、ニップ部Ｎ出口の定着ローラ２側に曲率半径が小さい部分が形成されているので、ニップ部Ｎから排出されると同時に、定着ローラ２に張り付くことなく定着ローラ２から容易に離れることができる。
【００１６】
次に、定着装置１は、定着ローラ２を加熱する構成として、無端状ベルト５と、無端状ベルト５を支持するベルト支持手段としてのガイド部材６およびテンションローラ７とを有する。また、無端状ベルト５の内側には、無端状ベルト５を介して定着ローラ２に対し熱を供給するため、熱源としてのヒータ４が収容されている。
ヒータ４は、たとえば、ハロゲンヒータやシーズヒータなどで構成されており、無端状ベルト５で囲まれた位置に配置されている。ヒータ４は、輻射熱を放射することで、ガイド部材６を加熱し、ガイド部材６を介して無端状ベルト５へ熱を伝達する。また、ヒータ４は、その輻射熱の放射がガイド部材６およびテンションローラ７に妨げられない部分では、ヒータ４の輻射熱により無端状ベルト５を直接加熱する。
【００１７】
ガイド部材６は、ヒータ４の放つ輻射熱の半分以上を覆うヒータ４を中心とする略円形をなし、無端状ベルト５の回転移動を案内するベルト支持部６１と、定着ローラ２の周面に面接触するように定着ローラ２の周面に沿った円弧状部を有するローラ外接部６２とを有する。また、ガイド部材６は、無端状ベルト５の内周の半分以上の部分に接していて無端状ベルト５を案内し、ヒータ４から受け取った輻射熱を効率よく無端状ベルト５へ伝達する。
【００１８】
また、ガイド部材６は、後述するテンションローラ７と協働して無端状ベルト５を緩やかに案内している。これにより、ガイド部材６は、無端状ベルト５の曲げ応力を軽減することができ、無端状ベルト５の耐久性を高めることができる。
さらに、ガイド部材６は、無端状ベルト５を効率よく加熱するために、熱伝導率の良い材料、たとえば、アルミニウムなどの金属素材から形成される。ガイド部材６は、ヒータ４からの輻射熱をより吸収するために、ヒータ４に面している部分を熱が吸収しやすい色、たとえば、黒色、などに塗装してもよい。これにより、ガイド部材６の加熱時間を短縮することができ、定着ローラ２に対してローラ外接部６２で熱の供給を効率よくすることができ、定着装置１のウォームアップ時間の短縮をすることができる。
【００１９】
テンションローラ７は、無端状ベルト５の内周面に接する位置に配置され、上述のように、ガイド部材６と協働して無端状ベルト５の回転移動を案内する。テンションローラ７は、無端状ベルト５に適度な張力をかけることができるので、無端状ベルト５をガイド部材６に確実に接触させることができる。これにより、ガイド部材６から無端状ベルト５への熱の伝達を確実にすることができ、無端状ベルト５は、より効率的に加熱される。
【００２０】
なお、テンションローラ７は、回転可能なローラであり、無端状ベルト５を回転移動させるために、定着ローラ２および加圧ローラ３の回転速度に合わせて、回転駆動させてもよい。これにより、無端状ベルト５は、テンションローラ７が固定されていたときよりも、より安定した回転移動をすることができる。
無端状ベルト５は、上述のとおり、ベルト支持手段としてのガイド部材６およびテンションローラ７により案内され、回転移動している。無端状ベルト５は、基材として、たとえば、ポリイミドなどの耐熱性を有する樹脂などを備えている。ヒータ４によってガイド部材６を介して加熱され、または、ヒータ４の直接の輻射熱によって加熱された無端状ベルト５は、定着ローラ２との接触により定着ローラ２に熱を伝達する。
【００２１】
ところで、ヒータ４に輝点のムラがあったとしても、無端状ベルト５は、熱伝導率の高い素材で形成されているガイド部材６のベルト支持部６１およびローラ外接部６２との接触により、ムラなく加熱される。ムラなく加熱された無端状ベルト５によって、ローラ外接部６２において当接している定着ローラ２の周面へ、ムラなく熱の伝達をすることができ、ニップ部Ｎにおいて、転写材Ｐ上のトナーをムラなく良好に加熱溶融することができる。
【００２２】
かかる構成において、定着ローラ２と加圧ローラ３とは、定着ローラ２の回転駆動により、ともに転写材Ｐを搬送する方向へ回転運動している。また、定着ローラ２と加圧ローラ３とは圧接し、圧接部分でニップ部Ｎを形成している。そして、定着ローラ２と加圧ローラ３との回転運動により、転写材Ｐは、ニップ部Ｎで搬送される。さらに、回転運動する定着ローラ２に伴いガイド部材６およびテンションローラ７に支持されている無端状ベルト５は回転移動しているので、定着ローラ２の周面は、無端状ベルト５から熱の供給を受ける。これにより、定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接部分であるニップ部Ｎにおいて、転写材Ｐを加圧、加熱することができ、転写材Ｐに転写されたトナーを溶融し、転写材Ｐにトナーを定着させることができる。
【００２３】
次に、この発明にかかる定着装置での、他の実施例を説明する。
図２は、この発明の他の実施形態の定着装置１０の全体概略図である。
この発明にかかる上述の実施例の定着装置１（図１参照）では、ベルト支持手段としてガイド部材６およびテンションローラ７の構成を説明したが、図２の定着装置１０は、ベルト支持手段としてガイド部材６のみで構成されている。
【００２４】
ガイド部材６は、無端状ベルト５が確実に回転移動することができるように、ヒータ４の放つ輻射熱の半分以上を覆うヒータ４を中心とする略円形をなし、無端状ベルト５の回転移動を案内するベルト支持部６１と、定着ローラ２の周面に面接触するように定着ローラ２の周面に沿った円弧状部を有するローラ外接部６２とを有している。そして、ガイド部材６は、ヒータ４から受け取った輻射熱を無端状ベルト５を介してローラ外接部６２で定着ローラ２に熱を伝達する。
【００２５】
このとき、無端状ベルト５は、転写材搬送のとき、定着ローラ２の回転運動に伴い、無端状ベルト５のベルト支持部６１の当接部分からローラ外接部６２の当接部分の方向に張力が加わる。張力が加わった無端状ベルト５は、ガイド部材６のベルト支持部６１に接触しながら案内され、熱を伝達される。
また、ヒータ４の輻射熱の放射がガイド部材６に妨げられない部分では、無端状ベルト５に対するヒータ４からの輻射熱を直接受け取ることができる。これにより、無端状ベルト５は、ヒータ４からの熱を、ガイド部材６を介して伝達される熱と、直接に受ける輻射熱とにより、効果的に加熱され、定着ローラ２に熱を伝達することができるので、さらにウォームアップ時間の短縮を促すことができる。
【００２６】
ところで、この発明では、ヒータ４の輻射熱は、上述のようにガイド部材６を介することまたは直接に無端状ベルト５へ熱が伝達されるので、無端状ベルト５へ効率よく吸収されることが望ましい。そのため、無端状ベルト５の内周面には、吸熱しやすい素材で構成されることや、熱吸収率が高くなるように暗い色、たとえば、黒色など、の塗装を内周面に施すことで、ヒータ４からの熱を良好に吸収することができる。これにより、無端状ベルト５を短時間で加熱することができ、それに伴い、定着ローラ２に効率よく加熱することができるので、画像形成装置は、ウォームアップ時間の短縮をすることができる。
【００２７】
上述の説明では、定着ローラ２だけを駆動させ、加圧ローラ３を従動させる例を挙げたが、定着ローラ２および加圧ローラ３ともに、駆動させる構成をとることもできる。逆に、加圧ローラ３だけを駆動させ、定着ローラ２を従動させる構成とすることもできる。
また、上述の説明は、いわゆるカラー複写機を例にとって説明したが、この発明の定着装置は、モノクロ複写機やカラープリンタなどの画像形成装置にも適用できる。
【００２８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施形態にかかる定着装置１の全体概略図である。
【図２】この発明にかかる他の実施形態の定着装置１０の全体概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１０    定着装置
２    定着ローラ
２１    軸
２２    弾性ローラ
３    加圧ローラ（加圧部材）
３１    軸
３２    弾性ローラ
４    ヒータ（熱源）
５    無端状ベルト
６    ガイド部材
６１    ベルト支持部
６２    ローラ外接部
７    テンションローラ
Ｎ    ニップ部
Ｐ    転写材
【図１】
2006323024.tif 000003
【図２】
2006323024.tif 000004