(57)【要約】【課題】  発生する熱を効率よく定着ベルトに伝達し、定着ベルト加熱に使用されない熱を少なくすることにより、立ち上がり時、運転時を通じて電力の消費を少なくする。【解決手段】  画像形成装置が備える定着装置の加熱体１３０は、加熱ベルトが面接触するアルミニウム製の湾曲部１３１と該湾曲部１３１の両端を接続する平面部１３２とから断面略Ｄ字状に構成したハウジング１３４を備える。ハウジング１３４内部にはハロゲンランプ１３５を備え、ハウジング１３４は回転しないよう固定されて構成される。湾曲部１３１の表面には、加熱ベルトの滑りをよくする表面処理が施されており、平面部１３２は、フェノール樹脂製の断熱材１３２ａとアルミニウム製の反射板１３２ｂとを備え反射板１３２ｂ表面には光沢ニッケル−クロム処理が施されている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写体の未定着画像を定着する定着装置の加熱ベルトが掛け渡され、該加熱ベルトに接触して加熱ベルトを加熱する定着装置の加熱体において、
加熱体は、前記加熱ベルトが面接触する湾曲部と該湾曲部の両端を接続する平面部とからなり、内部に発熱体を備える断面略Ｄ字状のハウジングが回転しないよう固定されて構成されていることを特徴とする定着装置の発熱体。
【請求項２】
前記湾曲部はアルミニウムを含む金属で構成したことを特徴とする請求項１の定着装置の発熱体。
【請求項３】
前記湾曲部の表面に摩擦抵抗を低減する表面加工を施したことを特徴とする請求項１または２の定着装置の加熱体。
【請求項４】
前記ハウジングの平面部が断熱材を備えることを特徴とする請求項1から３のいずれかの定着装置の加熱体。
【請求項５】
前記ハウジングの平面部を断熱体で構成することを特徴とする請求項１から３のいずれかの定着装置の加熱体。
【請求項６】
前記断熱材は、フェノール樹脂を含む合成樹脂で構成されていることを特徴とする請求項４または５の定着装置の加熱体。
【請求項７】
前記ハウジングの平面部内の側面に熱線を反射する反射板を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかの定着装置の加熱体。
【請求項８】
反射板はアルミニウムもしくは銅を含む金属部を備えることを特徴とする請求項７の定着装置の加熱体。
【請求項９】
反射板の表面は熱線反射性に優れた表面処理を施されたものであることを特徴とする請求項７または８の定着装置の加熱体。
【請求項１０】
前記発熱体はハロゲンランプであることを特徴とする請求項１から９のいずれかの定着装置の加熱体。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかの発熱体を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項１１の定着装置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、定着装置の加熱体、定着装置及び画像形成装置係り、特に消費電力を低減することができるプリンタ、複写機等の画像形成装置における定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機等の画像形成装置では、トナー像（未定着画像）を定着する定着装置が設けられている。この定着装置では、定着ローラもしくは定着ベルトと、これらに圧接する加圧ローラとにより、用紙を挟持しつつ搬送し、熱と圧力を加えトナー像を用紙に定着している。
【０００３】
このような定着装置のうち定着ベルトを使用するものとして図６に示すようなものがある。この定着装置４００は、加熱体である加熱ローラ４１０と定着ローラ４２０とを離間して配置し、両ローラ４１０，４２０間に定着ベルト４３０を張袈して構成されている。本例では、前記定着ベルト４３０を加熱するため前記加熱ローラ４１０の内部に発熱体としてハロゲンランプ４１１が配置されている。このような定着装置４００では、省電力及び立ち上がり時間の短縮という観点から、薄肉の金属筒のように熱容量の小さい材料で加熱ローラを構成するようになりつつある。
【０００４】
前記定着装置４００にあってはハロゲンランプ４１１で、加熱ローラ４１０を温めることにより、定着ベルト４３０が温められる。なお、加熱時には、加熱ローラ４１０の温度はサーミスタ４１２でモニタされ、図示しない制御装置により、ハロゲンランプ４１１の発熱量が制御される。
【０００５】
このような定着装置として、特許文献１には、定着ローラと、加熱ローラと、加圧ローラと、定着ローラと加熱ローラとに張架された定着ベルトとを有する定着装置を備え、定着ベルトを加熱する小サイズ用紙対応の配光分布を有する小サイズ熱源と、大サイズ用紙対応の配光分布を有する大サイズ熱源とを備え、定着ローラを定着可能な所定温度に立ち上げる間、及び大サイズ用紙定着時には大サイズ熱源を使用し、小サイズ用紙定着時には小サイズ熱源及び大サイズ熱源を使用し、この小サイズ用紙定着時には、大サイズ熱源が電力制御手段によって低電力制御されるものが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−３１８５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述した定着装置にあっては、加熱ローラ４１０に定着ベルト４３０が巻き付き接触している部分は、加熱ローラ４１０の全周囲の半分程度であるため、加熱ローラ４１０のうち定着ベルト４３０の加熱に寄与する部分は加熱ローラの全周囲の半分程度であると考えられる。また、加熱ローラ４１０は、常時回転して加熱ローラ４１０全周を加熱するようになっている。
【０００７】
そして、上述した定着装置では、ハロゲンランプ４１１から発生した熱が４１０の周囲のうち定着ベルト４３０と接触していない部分から放熱されてしまうこととなり、発生した熱が効率よく定着ベルト４３０に伝えられない。このため立ち上がり時間が長くなるほか定着ベルト４３０に伝達されずに放散される熱が多くなり、加熱のための電力を多量に消費してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、加熱体から発生する熱を効率よく定着ベルトに伝達し、定着ベルト加熱に使用されない熱を少なくすることにより、立ち上がり時、運転時を通じて電力の消費を少なくすることができる定着装置の加熱体、定着装置及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】
【０００９】
請求項１の発明は、転写体の未定着画像を定着する定着装置の加熱ベルトが掛け渡され、該加熱ベルトに接触して加熱ベルトを加熱する定着装置の加熱体において、加熱体は、前記加熱ベルトが面接触する湾曲部と該湾曲部の両端を接続する平面部とからなり、内部に発熱体を備える断面略Ｄ字状のハウジングが回転しないよう固定されて構成されていることを特徴とする定着装置の発熱体である。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の定着装置の発熱体において、前記湾曲部はアルミニウムを含む金属で構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の定着装置の加熱体において、前記湾曲部の表面に摩擦抵抗を低減する表面加工を施したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかの定着装置の加熱体において、前記ハウジングの平面部が断熱材を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１から３のいずれかの定着装置の加熱体において、前記ハウジングの平面部を断熱体で構成することを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項４または５の定着装置の加熱体において、前記断熱材は、フェノール樹脂を含む合成樹脂で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１から３のいずれかの定着装置の加熱体において、前記ハウジングの平面部内の側面に熱線を反射する反射板を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項７の定着装置の加熱体において、反射板はアルミニウムもしくは銅を含む金属部を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項７または８の定着装置の加熱体において、反射板の表面は熱線反射性に優れた表面処理を施されたものであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれかの定着装置の加熱体において、前記発熱体はハロゲンランプであることを特徴とする。
【００１９】
請求項１１の発明は、請求項１から１０のいずれかの発熱体を備えたことを特徴とする定着装置である。
【００２０】
請求項１２の発明は請求項１１の定着装置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】
【００２１】
本発明によれば、定着装置の立ち上がり時間が短縮できるほか、定着装置稼働時の熱効率が良好となり発熱体、定着装置、画像形成装置の消費エネルギー量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２３】
以下本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る電子写真方式の複写機やプリンタ装置等の画像形成装置を概念的に示す断面図である。本実施例の画像形成装置は、その主な構成としては、原稿を読み取る読み取りユニット１１、画像を形成する画像形成部１２、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）１３、ＡＤＦ１３から送り出される原稿をスタックする原稿排紙トレイ１４、給紙カセット１５ないし１８を備える給紙部１９、記録用紙をスタックする排紙部（排紙トレイ２０）により構成してある。
【００２４】
そして、ＡＤＦ１３の原稿台２１上に原稿Ｄをセットして図示せぬ操作部での操作、例えばプリントキーの押下操作をすると、最上位の原稿Ｄがピックアップローラ２２の回転により矢印Ｂ１方向へ送り出され、原稿搬送ベルト２３の回転により、画像読み取りユニット１１に固定されたコンタクトガラス２４上へ給送され、そこで停止する。コンタクトガラス２４上に載置された原稿Ｄの画像は、画像形成部１２とコンタクトガラス２４の間に位置する読み取り装置２５によって読み取る。読み取り装置２５は、コンタクトガラス２４上の原稿Ｄを照明する光源２６、原稿画像を結像する光学系２７、原稿画像を結像させるＣＣＤ等からなる光電変換素子２８等を有している。画像読み取り終了後、原稿Ｄを搬送ベルト２３の回転により矢印Ｂ２方向へ搬送して排紙トレイ１４上へ排出する。このように、原稿Ｄを１枚ずつコンタクトガラス２４上へ給送して原稿画像を画像読み取りユニット１１によって読み取る。
【００２５】
一方、画像形成部１２の内部には、像担持体である感光体３０が配置してある。感光体３０は、図において時計方向に回転駆動し、帯電装置３１によって表面を所定の電位に帯電させる。また、書き込みユニット３２からは、読み取り装置２５によって読み取った画像情報に応じて光変調したレーザ光Ｌを照射し、帯電させた感光体３０の表面をこのレーザ光Ｌで露光し、これによって感光体３０の表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置３３を通るとき、対向する転写装置３４によって感光体３０と転写装置３４の間に給送された記録媒体Ｐに転写する。トナー像転写後の感光体３０の表面は、クリーニング装置３５によって清掃する。
【００２６】
画像形成部１２の下部に配置した複数の給紙カセット１５ないし１８には、紙等の記録媒体Ｐを収容してあり、いずれかの給紙カセット１５ないし１８から記録媒体Ｐを矢印Ｂ３方向へ送り出し、その記録媒体Ｐの表面に、上述のように感光体３０の表面に形成したトナー像を転写する。次に、記録媒体Ｐを矢印Ｂ４で示すように画像形成部１２内の定着装置１００を通し、熱と圧力の作用によって記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を定着させる。３６を通った記録媒体Ｐを排出ローラ対３７によって搬送し、矢印Ｂ５で示すように排紙トレイ２０へ排出し、スタックする。本例では、定着装置１００は、加熱体１１０（１２０、１３０）と、定着ローラ１４０と、定着ベルト１５０と、加圧ローラ１６０とで構成されている。本例では、加熱体１１０は断面略Ｄ字状であり、所定位置で回転しないよう固定して配置されている。
【００２７】
以下、次に実施例に係る定着装置１００の実施例１から実施例３に係る加熱体１１０、１２０，１３０について、図６に示した従来例を比較例として対比して説明する。
【００２８】
まず比較例を図６に基づいて説明する。図６に示した定着装置４００では、上述したように、定着ローラ４２０と加熱ローラ４１０とで定着ベルト４３０を張架している。また、加熱ローラのジャーナル部には、玉軸受（図示せず）を取り付けており、加熱ローラ４１０が回転するようになっている。また、定着ローラの外径はφ２９で、材質はシリコーンゴムで構成し、芯金はφ１４のものを使用した。加圧ローラ１６０は外径φ４０のものを使用した。定着ベルトはφ５７で、厚さ０．２４ｍｍである。また、表面は厚さ０．１５ｍｍのシリコーンゴム層である。そして、シリコーンゴム層の下には厚さ０．０９ｍｍのポリイミドが使用されている定着ベルト４３０を使用した。加熱ローラ４１０は、外径φ２３．４、アルミニウム製で肉厚が１ｍｍのものを使用した。この加熱ローラ４１０は中空の形状をしており、加熱ローラ４１０の中にはハロゲンランプ４１１（７００Ｗ）が取り付けられている。そして、加熱ローラの表面にはサーミスタ４１２が取り付けられており、これによって温度制御がなされている。
【００２９】
上記で説明した定着装置をプリンタに搭載して実際にプリンタの立ち上がり時間を測定した。その結果、定着装置の立ち上がり時間は、図４に示すグラフの曲線に示すようになった。立ち上がり開始温度は２０℃からで、立ち上がり終了温度はプリンタの印刷許可温度である１７０℃までとした。比較例では１７０℃まで温度を上昇させるのに７２秒かかった。
【００３０】
次に第１の実施例に係る発熱体を使用した場合を説明する。本例では、加熱体１１０は、図２に示すように、前記加熱ベルトが面接触する湾曲部１１１と該湾曲部１１１の両端を接続する平面部１１２とからなり、内部に発熱体であるハロゲンランプ１１５を備える断面略Ｄ字状のハウジング１１４を備えて構成されている。
【００３１】
本例では、加熱体１１０のジャーナル部をモールド部品（図示せず）で固定して、加熱体１１０が回転しないようにしている。また加熱体１１０の材料にはアルミニウムを用いた。そして、加熱ローラの表面をコーティングして、定着ベルトが加熱ローラの表面を円滑に滑る構成にしている。それ以外の部品については比較例と同じ構成である。
【００３２】
図５の実施例１の曲線に示すように、比較例１では印刷許可温度である１７０℃まで温度が上昇するのに６０秒かかった。即ち、比較例に比較すると立ち上がり時間が早くなっている。これは、加熱ローラを本例のようにすることで、熱容量が小さくなったため、加熱ローラがより早く温められたからである。また、加熱体１１０を比較例の加熱ローラ４１０のように回転させないことで熱の分散が低減したためである。
【００３３】
次に、第２の実施例に係る加熱体１２０を使用した場合を説明する。本例では、加熱体１２０は、図３に示すように、前記加熱ベルトが面接触する湾曲部１２１と該湾曲部１２１の両端を接続する平面部１２２とからなり、内部に発熱体であるハロゲンランプ１２５を備える断面略Ｄ字状のハウジング１２４を備えて構成されている。
【００３４】
本例では、平面部１２２は断熱材で構成されている。断熱材は長方形の形状をなし、高さ２１．２ｍｍ、幅１ｍｍ、軸方向については、加熱体１２０と同一とした。本例では、断熱材としてフェノール樹脂を用いた。フェノール樹脂はプラスチックの中でも、熱的及び化学的に最も安定した性質を有すると共に優れた断熱性であるという特徴がある。
【００３５】
図５の実施例１の曲線に示すように、本例では印刷許可温度である１７０℃まで温度上昇するのが４３秒かかった。これは、第１の実施例１比較しても更に早くなっている。これは、断熱材を使用することで、平面部１１２に熱が伝わらなくなり、ハロゲンランプ１２５から発せられた熱が加熱体１２０の定着ベルトが巻き付いている湾曲部１２１にのみ伝わるようになったためである。
【００３６】
更に、第３の実施例に係る加熱体１３０を使用した場合について説明する。本例では、加熱体１２０は、図４に示すように、前記加熱ベルトが面接触する湾曲部１３１と該湾曲部１３１の両端を接続する平面部１３２とからなり、内部に発熱体であるハロゲンランプ１３５を備える断面略Ｄ字状のハウジング１３４を備えて構成されている。
本例では、平面部１３２が断熱材１３２ａとハロゲンランプ１３５からの熱線を反射する反射板１３２ｂとから構成されている。断熱材１３２ａの形状は第２の実施例と同一である。本例では反射板１３２ｂは銅で形成し、ハロゲンランプ１３５側表面に熱反射性に優れている光沢ニッケル−クロムを施した。また、反射板１３２ｂは長方形をなし、高さ２１．２ｍｍ、幅１ｍｍ、軸方向については、加熱体１３０と同一とした。
【００３７】
図５の実施例３の曲線に示すように、本例では印刷許可温度である１７０℃まで温度上昇するのに３６秒かかった。これは第２の実施例と比較しても更に早くなっている。断熱材に加えて反射板１３２ｂを設けているため、ハロゲンランプ１３５の熱線が反射板１３２ｂで反射され平面部１３２側に伝わるのを効果的に遮断できたためである。
【００３８】
なお、上記実施例において、加熱体の湾曲部はアルミニウムで構成した例を示したが、他の材質であってもよい。更に、上記例では、平面部全体を断熱材で構成場合を示したが、平面部の一部に断熱材を備える構成とすることができる。また、上記例では、反射板は銅で構成した例を示したが、アルミニウム等他の金属であってもよい。また、反射板全体を金属で構成するほか、熱線を反射する他の材質を用い、更に、反射板には光沢ニッケル−クロム処理を施したが、表面処理をしないか、他の表面処理を施すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例に係る定着装置及び画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】第１の実施例に係る定着装置の発熱体の構成を示す断面図である。
【図３】第２の実施例に係る定着装置の発熱体の構成を示す断面図である。
【図４】第３の実施例に係る定着装置の発熱体の構成を示す断面図である。
【図５】比較例と第１ないし第３の実施例に係る発熱体の発熱状態比較するグラフである。
【図６】従来の定着装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  読み取りユニット
１２  画像形成部
１３  自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）
１４  排紙トレイ
１５〜１８  給紙カセット
１９  給紙部
２０  排紙トレイ
２１  原稿台
２２  ピックアップローラ
２３  搬送ベルト
２４  コンタクトガラス
２５  読み取り装置
２６  光源
２７  光学系
２８  光電変換素子
３０  感光体
３１  帯電装置
３２  書き込みユニット
３３  現像装置
３４  転写装置
３５  クリーニング装置
３７  排出ローラ対
１００  定着装置
１１０  加熱体
１１１  湾曲部
１１２  平面部
１１４  ハウジング
１１５  ハロゲンランプ
１２０  加熱体
１２１  湾曲部
１２２  平面部
１２４  ハウジング
１２５  ハロゲンランプ
１３０  加熱体
１３１  湾曲部
１３２  平面部
１３２ａ  断熱材
１３２ｂ  反射板
１３４  ハウジング
１３５  ハロゲンランプ
１４０  定着ローラ
１５０  定着ベルト
１６０  加圧ローラ
【図１】
2006113179.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006113179.tif 000005
【図４】
2006113179.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006113179.tif 000008