(57)【要約】    【課題】用紙にトナー像を定着するための定着装置において、定着動作が可能となるまでの時間（立ち上がり時間）を短くすること。    【解決手段】定着装置４は、加圧ローラ５と、無端状の加熱ベルト６と、複数のガイドローラ７と、加熱ベルト６を加熱するためのハロゲンヒータ８とを有している。ガイドローラ７は、加熱ベルト６の外周面と回転接触して加熱ベルト６を加圧ローラ５側に押圧している。加熱ベルト６の外周面の一部は、加圧ローラ５との間にニップＮを形成している。ハロゲンヒータ８は、加熱ベルト６の内周面側に設けられ、加熱ベルト６のうち、ニップＮを形成している部分に直接放熱を行い得る。    【選択図】            図３
2006293224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が転写された用紙を加圧および加熱して用紙にトナー像を定着させるための定着装置において、
加圧ローラと、
無端状の加熱ベルトと、
加熱ベルトの外周面と回転接触して加熱ベルトを加圧ローラ側に押圧し、加熱ベルトの外周面の一部が加圧ローラとの間にニップを形成するように案内する少なくとも２つのガイドローラと、
加熱ベルトの内周面側に設けられ、加熱ベルトを加熱するための熱源と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記熱源は、加圧ローラとの間にニップを形成している加熱ベルト部分に直接放熱を行い得ることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
上記熱源は、ハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
上記加熱ベルトは、薄い金属材料の基材で形成され、内周面は黒色に塗られ、外周面はフッ素コーティング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、画像形成装置に備えられる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタや複写機やファクシミリなどの画像形成装置には、トナー像を用紙に転写することができるものがある。このような画像形成装置には、トナー像が転写された用紙を加圧および加熱して、用紙にトナー像を定着させるための定着装置が備えられている（たとえば、特許文献１，２参照）。
具体的には、上記の定着装置は、薄い環状の加熱フィルムと、加熱フィルムに対して平行な加圧ローラと、加熱フィルムの内側に配置された金属製の保持部材とを有しており、保持部材と加圧ローラとで加熱フィルムを挟んでいる。これにより、加熱フィルムと加圧ローラとを圧接してニップを形成している。
【０００３】
また、加熱フィルムの内側には、ハロゲンランプが配置されており、ハロゲンランプの輻射熱が、保持部材を介してニップを形成している部分の加熱フィルムに伝わるようになっている。
上記の構成により、ニップを通過する用紙を加圧および加熱して、トナーを用紙に定着させている。
【特許文献１】特開２００４−９４１４６号公報
【特許文献２】特開２００４−６２０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像形成動作のオンデマンド化などに対応すべく、ウォームアップ時間（電源がオフの状態や、省電力モードの状態から、画像形成動作が可能な状態となるまでの時間）を短縮することが求められている。そのため、定着装置については、用紙へのトナーの定着が可能となるまでの時間（立ち上がり時間）を短くする必要がある。具体的には、ニップを形成している部分の加熱フィルムを、トナーの定着が可能な温度にまで速やかに昇温できるようにする必要がある。
【０００５】
しかしながら、特許文献１，２の場合、ニップを形成している部分の加熱フィルムと、ハロゲンランプとの間に保持部材が配置されている。保持部材は、加熱フィルムの軸方向の略全域に亘って延びており、熱容量が大きい。このため、ハロゲンランプの熱を、保持部材を介してニップを形成している部分の加熱フィルムに伝えるのに時間がかかり、立ち上がり時間が長くなってしまう。
【０００６】
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、立ち上がり時間を短くすることのできる定着装置を提供することを目的とする。
また、この発明の別の目的は、省エネルギ化を達成することのできる定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、トナー像が転写された用紙（Ｐ）を加圧および加熱して用紙にトナー像を定着させるための定着装置（４）において、加圧ローラ（５）と、無端状の加熱ベルト（６）と、加熱ベルトの外周面と回転接触して加熱ベルトを加圧ローラ側に押圧し、加熱ベルトの外周面の一部が加圧ローラとの間にニップ（Ｎ）を形成するように案内する少なくとも２つのガイドローラ（７）と、加熱ベルトの内周面側に設けられ、加熱ベルトを加熱するための熱源（８）と、を有することを特徴とする定着装置である。
【０００８】
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などを表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、加熱ベルトを加圧ローラ側に押圧してニップを形成するための部材が、加熱ベルトの内周面側に配置されないようになっている。このため、熱源から、加熱ベルトのうちニップを形成している部分への熱の伝達を、上記ニップを形成するための部材を介することなく行うことができる。したがって、加熱ベルトのうちニップを形成している部分を、トナーの定着に必要な温度にまで速やか昇温することができる。その結果、定着装置の立ち上がり時間を短くすることができる。
【０００９】
また、ニップを形成するための部材を加熱する必要がないので、定着装置の立ち上がりに必要なエネルギを少なくでき、省エネルギ化を達成することができる。
請求項２記載の発明は、上記熱源は、加圧ローラとの間にニップを形成している加熱ベルト部分に直接放熱を行い得ることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
この構成によれば、加熱ベルトのうちニップを形成している部分の昇温をより速やかにすることができ、定着装置の立ち上がり時間をより短くすることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、上記熱源は、ハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置である。
この構成によれば、熱容量の小さなフィラメントを用いて加熱ベルトの加熱を行うため、加熱ベルトを迅速に加熱することができる。
請求項４記載の発明は、上記加熱ベルトは、薄い金属材料の基材で形成され、内周面は黒色に塗られ、外周面はフッ素コーティング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である。
【００１１】
この構成によれば、加熱ベルトの基材を薄い金属材料で形成していることにより、加熱ベルトに十分な可撓性を持たせることができる。これにより、加熱ベルトを加圧ローラに沿う形状に弾性変形させて、加熱ベルトをその軸方向に関して加圧ローラに確実に接触させることができる。また、加熱ベルトの内周面を黒色に塗ることにより、熱源からの熱を効率よく受けることができ、加熱ベルトをより速やかに昇温することができる。さらに、加熱ベルトの外周面を、フッ素コーティングによって滑らかにしているので、トナーが加熱ベルトに付着することを良好に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施形態にかかる定着装置を備える画像形成装置としてのプリンタの概略構成を示す図解的な縦断面図である。なお、本発明は、プリンタに備えられる定着装置に限らず、複写機やファクシミリなどの他の画像形成装置に備えられる定着装置に適用することができる。
【００１３】
図１を参照して、プリンタ１は、画像データに基づく画像を用紙に形成するためのものであり、ハウジング２と、ハウジング２内に収容された感光体ドラム３と、ハウジング２内に収容された定着装置４とを有している。
このプリンタ１における画像形成動作は、以下のようにして行われる。すなわち、まず、ハウジング２内に収容されている１枚の用紙Ｐが、搬送方向Ｄに沿って搬送されて、感光体ドラム３と接触する転写位置Ｔに到達する。
【００１４】
感光体ドラム３には、電子写真方式によって画像データに基づくトナー像が形成されており、感光体ドラム３のトナー像は、転写位置Ｔで用紙Ｐに転写される。転写位置Ｔでトナー像を転写された用紙Ｐは、定着装置４に搬送されて当該定着装置４で加圧および加熱され、トナー像が定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、機外へ排出される。
図２は、図１の定着装置４を搬送方向Ｄの上流側からみた側面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図である。
【００１５】
図２および図３を参照して、定着装置４は、加圧ローラ５と、加熱ベルト６と、ガイドローラ７と、ハロゲンヒータ８（熱源）とを含んでいる。
加圧ローラ５は、支軸５１とロール体５２とを含んでいる。
支軸５１は、用紙Ｐの搬送方向Ｄと直交する幅方向Ｗに細長く形成された棒状の部材である。支軸５１の両端部は、定着装置４のフレーム９に形成された長孔からなるガイド用の挿通孔１０，１１を挿通しているとともに、それぞれの端部に設けられた付勢機構１２によって、加熱ベルト６側に付勢されている。
【００１６】
各付勢機構１２は、レバー１２１と、レバー１２１を回動自在に支持するピン１２２と、レバー１２１に付勢力を与えるばね１２３とを含んでいる。レバー１２１は、搬送方向Ｄに長い小片によって形成されている。レバー１２１の一端部に、フレーム９に支持されたピン１２２が連結されている。レバー１２１の他端部に、ばね１２３の一端が取り付けられている。ばね１２３の他端は、フレーム９に取り付けられている。
【００１７】
一方のレバー１２１ａは、支軸５１の一端部を受けており、対応するばね１２３の付勢力によって、支軸５１の一端部を加熱ベルト６側に付勢している。同様に、他方のレバー１２１ｂは、支軸５１の他端部を受けており。対応するばね１２３の付勢力によって、支軸５１の他端部を加熱ベルト６側に付勢している。
また、支軸５１には、モータ１３の駆動力が与えられるようになっており、これにより、加圧ローラ５が駆動ローラとして所定の回転方向Ｒ１に回転駆動するようになっている。具体的には、モータ１３の出力軸と支軸５１の一端部にギヤ１４，１５が取り付けられており、モータ１３の出力軸の駆動力が、ギヤ１４，１５を介して支軸５１の一端部に伝わるようになっている。
【００１８】
ロール体５２は、スポンジなどの弾性を有する部材によって筒状に形成されており、支軸５１の中間部に一体回転可能に外嵌されている。ロール体５２の幅は、定着装置４に送られる用紙Ｐの幅よりも広くされている。
加熱ベルト６は、可撓性（弾性）を有する無端環状の部材であり、定着装置４に送られる用紙Ｐよりも幅方向Ｗに長く延びている。この加熱ベルト６は、数１０〜１００μｍ程度の厚みを有する薄い金属材料の基材を用いて形成されている。当該金属材料として、ステンレス材（ＳＵＳ材）や、アルミニウム材を例示することができる。なお、加熱ベルト６の基材として、ポリイミドなどの樹脂材料を用いてもよい。
【００１９】
加熱ベルト６の内周面の全面には、熱吸収塗料として黒色の塗料が塗られている。また、加熱ベルト６の外周面のうち、少なくとも用紙Ｐと対向し得る部分（この実施形態において、加熱ベルト６の外周面の全面）には、フッ素コーティングが施されている。
なお、上記の熱吸収塗料として黒色の塗料を用いることが好ましいが、白色または赤色の塗料を用いてもよい。
【００２０】
加熱ベルト６と、加圧ローラ５とは、平行に並んでおり、上下に対向している。
ガイドローラ７は、加熱ベルト６の外周面と回転接触して加熱ベルト６の回転（従動回転）を案内するためのものであり、加熱ベルト６よりも幅方向Ｗに長く形成され、かつ、加熱ベルト６よりも小径に形成されている。
ガイドローラ７は、加熱ベルト６の径方向外方において、少なくとも２つ（この実施形態において、３つ）設けられており、加熱ベルト６と平行に配置されている。
【００２１】
加熱ベルト６は、加熱ベルト６の外周面と加圧ローラ５のロール体５２の外周面との圧接により形成されたニップＮから、加熱ベルト６の周方向に所定の距離（この実施形態において、略１／４周）進む毎に、対応するガイドローラ７と接触している。このようにして、加熱ベルト６と各ガイドローラ７とは、ニップＮの近傍を避けて接触しており、ハロゲンヒータ８から加熱ベルト６のうちニップＮを形成している部分へ伝わった熱が、ガイドローラ７に奪われることを防止している。
【００２２】
ニップＮから加熱ベルト６の周方向の一方と他方のそれぞれに略１／４周離れた２つのガイドローラ７は、加熱ベルト６を加圧ローラ５の周方向に挟んでおり、加熱ベルト６が加圧ローラ５の軸線（支軸５１）の回りを動くことを規制している。
また、ニップＮから加熱ベルト６の周方向に略半周離れたガイドローラ７と、加圧ローラ５とで、加熱ベルト６を挟んでいる。当該ガイドローラ７は、加圧ローラ５によって付勢されている加熱ベルト６を受けており、加熱ベルト６を加圧ローラ５側に押圧している。これにより、加熱ベルト６の外周面の一部が加圧ローラ５との間に上記のニップＮを形成している。
【００２３】
各ガイドローラ７は、自由状態（外力を受けていない状態）における加熱ベルト６の外周面の周方向に沿って配置されており、加熱ベルト６が自由状態のままの略断面円形状となるように、加熱ベルト６を受けている。
各ガイドローラ７は、支軸７１と、ロール体７２とを有している。
支軸７１は、加熱ベルト６よりも幅方向Ｗに長く形成されており、両端部がフレーム９に回転自在に支持されている。
【００２４】
ロール体７２は、支軸７１の軸方向に間隔をあけて複数設けられており、対応する支軸７１に一体回転可能に外嵌されている。ガイドローラ７のうち、ロール体７２の外周面が、加熱ベルト６の外周面に接触している。このように、ガイドローラ７のうち、軸方向に短いロール体７２を加熱ベルト６に接触させていることにより、ガイドローラ７と加熱ベルト６との接触面積を少なくして、加熱ベルト６からガイドローラ７に伝わる熱を少なくしている。
【００２５】
なお、支軸７１をフレーム９に固定し、かつ、ロール体７２を支軸７１に回転自在に外嵌してもよい。また、ロール体７２を、各支軸７１に１つ設け、各ロール体７２の軸方向の長さを、加熱ベルト６の軸方向の長さと略等しくなるようにしてもよい。
上記の構成により、加熱ベルト６の内周面側（径方向内方）には、ガイドローラ７が配置されておらず、加熱ベルト６の内周面は、ガイドローラ７に接触していない。また、加圧ローラ５の回転駆動に伴い、加熱ベルト６が回転方向Ｒ１と反対の回転方向Ｒ２に連動して回転するようになっている。
【００２６】
ハロゲンヒータ８は、加熱ベルト６のうち、少なくとも加圧ローラ５との間にニップＮを形成している部分に直接放熱を行って、当該加熱ベルト６を加熱するためのものである。この実施形態では、ハロゲンヒータ８は、加熱ベルト６の周方向の全域に直接放熱を行うようになっている。
具体的には、ハロゲンヒータ８は、加熱ベルト６よりも小径の細長い筒状に形成されて、加熱ベルト６の内周面側（径方向内方）に配置されている。ハロゲンヒータ８の両端部は、定着装置４のフレーム９に固定されている。ハロゲンヒータ８のフィラメント（発光体）は、幅方向Ｗに関して加熱ベルト６の内側に配置されており、かつ、加熱ベルト６のうち、ニップＮを形成している部分に対向している。
【００２７】
加熱ベルト６とハロゲンヒータ８との間には、ハロゲンヒータ８から加熱ベルト６への熱の伝達を妨げる部材が一切設けられておらず、加熱ベルト６とハロゲンヒータ８とは、加熱ベルト６の周方向の全域に亘って直接対向している。
また、加熱ベルト６の近傍には、サーミスタ（図示せず）が配置されており、画像形成時における加熱ベルト６の温度は、所定の温度（たとえば、１８０℃程度）に維持されるようになっている。
【００２８】
搬送方向Ｄに関して、定着装置４の上流側には、感光体ドラムから搬送されてきた用紙ＰをニップＮに案内するためのガイド板１６が配置されている。
以上の概略構成を有するプリンタにおいて、定着装置４は、画像形成時、以下のように駆動する。すなわち、画像形成動作が開始されると、定着装置４のモータ１３の駆動によって、加圧ローラ５が回転駆動され、これに伴い、加熱ベルト６が従動回転する。このとき、ハロゲンヒータ８によって加熱ベルト６は加熱されている。
【００２９】
そして、感光体ドラムを通過してトナー像が転写された用紙Ｐは、ガイド板１６を通ってニップＮに通されて、当該ニップＮで加圧および加熱されて、トナー像が用紙Ｐに定着される。
以上説明したように、この実施形態によれば、加熱ベルト６を加圧ローラ５側に押圧してニップＮを形成するためのガイドローラ７が、加熱ベルト６の内周面側に配置されないようになっている。
【００３０】
このため、ハロゲンヒータ８から、加熱ベルト６のうちニップＮを形成している部分への熱の伝達を、上記ガイドローラ７を介することなく行うことができる。したがって、加熱ベルト６のうちニップＮを形成している部分を、トナーの定着に必要な温度にまで速やか昇温することができる。その結果、用紙Ｐへのトナーの定着が可能となるまでの時間（定着装置４の立ち上がり時間）を短くすることができる。
【００３１】
また、加熱ベルト６を加熱する際に、ガイドローラ７を加熱する必要がないので、定着装置４の立ち上がりに必要なエネルギを少なくでき、省エネルギ化を達成することができる。
さらに、ハロゲンヒータ８は、加熱ベルト６のうちニップＮを形成している部分に直接放熱を行うようになっているため、加熱ベルト６のうちニップＮを形成している部分の昇温をより速やかにすることができ、定着装置４の立ち上がり時間をより短くすることができる。
【００３２】
また、ハロゲンヒータ８を用いて加熱ベルト６の加熱を行うため、すなわち、熱容量の小さなフィラメントを用いて加熱ベルト６の加熱を行うため、加熱ベルト６を迅速に加熱することができる。
さらに、加熱ベルト６の基材を薄い金属材料で形成していることにより、加熱ベルト６に十分な可撓性を持たせることができる。これにより、加熱ベルト６を加圧ローラ５に沿う形状に弾性変形させて、加熱ベルト６をその軸方向に関して加圧ローラ５に確実に接触させることができる。
【００３３】
また、加熱ベルト６の内周面を黒色に塗ることにより、ハロゲンヒータ８からの熱を効率よく受けることができ、加熱ベルト６をより速やかに昇温することができる。さらに、加熱ベルト６の外周面を、フッ素コーティングによって滑らかにしているので、トナーが加熱ベルト６に付着することを良好に防止できる。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【００３４】
たとえば、図４に示すように、２つのガイドローラ７を設けてもよい。この場合、一方のガイドローラ７は、加熱ベルト６の周方向の一方に関して、ニップＮから１／４周より遠く、かつ、１／２周より近い位置に配置されている。同様に、他方のガイドローラ７は、加熱ベルト６の周方向の他方に関して、ニップＮから１／４周より遠く、かつ、１／２周より近い位置に配置されている。
【００３５】
これら２つのガイドローラ７は、加圧ローラ５の周方向において加熱ベルト６を挟んでおり、かつ、加圧ローラ５に付勢されている加熱ベルト６を受けている。
また、ガイドローラ７を４つ以上設けてもよい。
さらに、ハロゲンヒータ８に代えて、キセノンライトを備えるヒータや、セラミックヒータなどの抵抗発熱体ヒータを用いてもよい。さらに、加熱ベルト６をモータによって回転駆動させることにより、加熱ベルト６を駆動ベルトとし、加熱ベルト６の回転駆動によって加圧ローラ５が従動して回転するように（加圧ローラ５が従動ローラとなるように）してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施形態にかかる定着装置を備える画像形成装置としてのプリンタの概略構成を示す図解的な縦断面図である。
【図２】図１の定着装置を搬送方向の上流側からみた側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図である。
【図４】この発明の別の実施形態の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
４  定着装置
５  加圧ローラ
６  加熱ベルト
７  ガイドローラ
８  ハロゲンヒータ（熱源）
Ｎ  ニップ
Ｐ  用紙
【図１】
2006293224.tif 000003
【図２】
2006293224.tif 000004
【図３】
2006293224.tif 000005
【図４】
2006293224.tif 000006