(57)【要約】【課題】定着部材の加熱を短時間で行うことができる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、用紙を挟持して搬送する定着ベルト３１および加圧ローラ３２と、定着ベルト３１を加熱する加熱部３４と、加熱部３４を内部に収納する保持部材３３とを備えている。保持部材３３は、内部から外部に向かって貫通する複数の開口部３３ａが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を加圧および加熱して、該用紙上に形成された未定着画像を定着させる定着装置であって、
用紙を挟持して搬送する定着部材および加圧部材と、
前記定着部材を加熱する加熱部と、
前記加熱部を内部に収納する保持部材とを備えた定着装置であって、
前記保持部材は、内部から外部に向かって貫通する複数の開口部が設けられていること
を特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置であって、
前記保持部材は、前記定着部材に併せて回転自在に支持されていること
を特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の定着装置であって、
前記保持部材の内部に収納され、前記加熱部から生じた熱を反射する反射部を備えること
を特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
前記開口部の開口する面積は、搬送される用紙の幅方向において、前記保持部材の中央で大きく、端部に向かうに従って小さくなること
を特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
前記定着部材は、無端状のベルトとされていること
を特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項５に記載の定着装置であって、
前記定着部材は、支持ローラと前記保持部材とに張架され、
前記支持ローラは、前記定着部材を介して前記加圧部材に圧接されていること
を特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
前記保持部材は、金属で形成され、外表面がフッ素樹脂で覆われていること
を特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の定着装置であって、
前記保持部材は、内表面が黒色塗装されていること
を特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙を加圧および加熱して、該用紙上に形成された未定着画像を定着させる定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置に適用される定着装置では、転写工程でトナー像（未定着画像）が転写された用紙が定着ローラ（定着部材）と加圧ローラとの間に形成された定着ニップ部に搬送される。そして、定着ニップ部において、トナー像は、ヒータによって加熱されて溶融し、用紙に定着される。
【０００３】
定着装置の加熱方法としては、様々な形態が提案されており、例えば、定着部材の内部に加熱部を設けた構造が知られている。定着装置においては、加熱が完了するまでのウォームアップ時間の短縮化が望まれており、金属熱伝導体を用いた方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３３４２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の定着装置では、可撓性の無端ベルトと、無端ベルトの内部に設けられる金属熱伝導体と、熱源と、無端ベルトを介して金属熱伝導体に接する加圧部材とを備え、金属熱伝導体は、固定されたパイプ状とされている。
【０００６】
しかしながら、上述した定着装置では、無端ベルトを加熱する前に、金属熱伝導体を加熱する必要があり、ウォームアップが遅くなるという課題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、定着部材の加熱を短時間で行うことができる定着装置およ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】
【０００８】
本発明に係る定着装置は、用紙を加圧および加熱して、該用紙上に形成された未定着画像を定着させる定着装置であって、用紙を挟持して搬送する定着部材および加圧部材と、前記定着部材を加熱する加熱部と、前記加熱部を内部に収納する保持部材とを備えた定着装置であって、前記保持部材は、内部から外部に向かって貫通する複数の開口部が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る定着装置では、前記保持部材は、前記定着部材に併せて回転自在に支持されている構成としてもよい。
【００１０】
本発明に係る定着装置では、前記保持部材の内部に収納され、前記加熱部から生じた熱を反射する反射部を備える構成としてもよい。
【００１１】
本発明に係る定着装置では、前記開口部の開口する面積は、搬送される用紙の幅方向において、前記保持部材の中央で大きく、端部に向かうに従って小さくなる構成としてもよい。
【００１２】
本発明に係る定着装置では、前記定着部材は、無端状のベルトとされている構成としてもよい。
【００１３】
本発明に係る定着装置では、前記定着部材は、支持ローラと前記保持部材とに張架され、前記支持ローラは、前記定着部材を介して前記加圧部材に圧接されている構成としてもよい。
【００１４】
本発明に係る定着装置では、前記保持部材は、金属で形成され、外表面がフッ素樹脂で覆われている構成としてもよい。
【００１５】
本発明に係る定着装置では、前記保持部材は、内表面が黒色塗装されている構成としてもよい。
【００１６】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、加熱部から生じた熱が開口部を通って、定着部材に直接伝わるので、定着部材の加熱を短時間で行うことができる。また、開口部を設けることで、保持部材の熱容量が減少し、保持部材の加熱を早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。
【図３】保持部材を示す概略正面図である。
【図４Ａ】保持部材の変形例１を示す概略正面図である。
【図４Ｂ】保持部材の変形例２を示す概略正面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略側面図である。
【００２１】
画像形成装置１００は、スキャナ機能、複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能等を有する複合機であり、画像読取装置によって読み取られた原稿の画像を外部に送信したり（スキャナ機能に相当する）、読み取られた原稿の画像または外部から受信した画像をカラーもしくは単色で用紙に画像形成する（複写機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能に相当する）。
【００２２】
画像読取装置４１の上側には、画像読取装置４１に対して開閉自在に支持された原稿搬送装置５０（ＡＤＦ）が設けられている。原稿搬送装置５０が開かれると、画像読取装置４１の上方の原稿載置台４４が開放され、原稿を手置きで置くことができるようになっている。また、原稿搬送装置５０は、載置された原稿を画像読取装置４１の上に自動で搬送する。画像読取装置４１は、載置された原稿または原稿搬送装置５０から搬送された原稿を読み取って画像データを生成する。
【００２３】
画像形成装置１００は、光走査装置１、現像装置２、感光体ドラム３、ドラムクリーニング装置４、帯電器５、中間転写ローラ６、中間転写ベルト７、定着装置１２、用紙搬送経路Ｓ、給紙カセット１０、積載トレイ１５等を備えている。
【００２４】
画像形成装置１００では、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像、または単色（例えば、ブラック）を用いたモノクロ画像に応じた画像データが扱われる。画像形成装置１００には、４種類のトナー像を形成するための現像装置２、感光体ドラム３、ドラムクリーニング装置４、および帯電器５が４つずつ設けられ、それぞれがブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローに対応付けられ、４つの画像ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが構成されている。
【００２５】
ドラムクリーニング装置４は、感光体ドラム３の表面の残留トナーを除去および回収する。帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させる。光走査装置１は、感光体ドラム３の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置２は、感光体ドラム３の表面の静電潜像を現像して、感光体ドラム３の表面にトナー像（未定着画像）を形成する。中間転写ローラ６は、中間転写ベルト７を介して感光体ドラム３に接する位置に設けられている。上述した一連の動作によって、各感光体ドラム３の表面に各色のトナー像が形成される。
【００２６】
感光体ドラム３の上側には、中間転写ベルト７を介して中間転写ローラ６が配置されている。中間転写ベルト７は、矢印Ｃの方向へ周回移動し、ベルトクリーニング装置９によって残留トナーを除去および回収され、各感光体ドラム３の表面に形成された各色のトナー像が順次転写して重ね合わされて、中間転写ベルト７の表面にカラーのトナー像が形成される。
【００２７】
２次転写装置１１の転写ローラ１１ａは、中間転写ベルト７との間にニップ域が形成されており、用紙搬送経路Ｓを通じて搬送されて来た用紙をニップ域に挟み込んで搬送する。用紙は、ニップ域を通過する際に、中間転写ベルト７の表面のトナー像が転写されて定着装置１２に搬送される。
【００２８】
定着装置１２は、用紙を挟んで回転する定着ベルト３１および加圧ローラ３２を備えている。定着装置１２は、定着ベルト３１および加圧ローラ３２の間にトナー像が転写された用紙を挟み込んで加熱および加圧し、トナー像を用紙に定着させる。なお、定着装置１２については、後述する図２および図３を参照して、詳細に説明する。
【００２９】
給紙カセット１０は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのカセットであり、光走査装置１の下側に設けられている。用紙は、用紙ピックアップローラ１６によって給紙カセット１０から引き出されて、用紙搬送経路Ｓを通じて搬送され、２次転写装置１１や定着装置１２を経由し、排紙ローラ１７を介して積載トレイ１５へと搬出される。用紙搬送経路Ｓには、用紙を一旦停止させて、用紙の先端を揃えた後、中間転写ベルト７と転写ローラ１１ａとの間のニップ域でのカラーのトナー像の転写タイミングに合わせて用紙の搬送を開始する用紙レジストローラ１４、用紙の搬送を促す搬送ローラ１３、および排紙ローラ１７が配置されている。
【００３０】
また、用紙の表面だけでなく、裏面に画像形成を行う場合は、用紙を排紙ローラ１７から用紙反転経路Ｓｒへと逆方向に搬送して、用紙の表裏を反転させ、用紙を用紙レジストローラ１４へと再度導き、表面と同様にして裏面に画像形成を行い、用紙を積載トレイ１５へと搬出する。
【００３１】
図２は、本発明の第１実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図であって、図３は、保持部材を示す概略正面図である。
【００３２】
本発明の第１実施形態に係る定着装置１２は、用紙を挟持して搬送する定着ベルト３１（定着部材の一例）および加圧ローラ３２（加圧部材の一例）と、定着ベルト３１を加熱する加熱部３４と、加熱部３４を内部に収納する保持部材３３とを備えている。
【００３３】
定着ベルト３１は、無端状のベルトとされており、内周面に接するように保持部材３３が設けられている。このように、熱容量の小さい定着ベルト３１を用いることで、加熱をさらに早めることができる。加圧ローラ３２は、定着ベルト３１を介して保持部材３３に圧接されてニップを形成しており、用紙がニップを通過する際に、定着が行われる。加熱部３４は、例えば、ランプであって、周囲へ光（熱）を照射する。
【００３４】
保持部材３３は、略円筒状に形成され、内部に加熱部３４を収納している。そして、保持部材３３は、例えば、アルミニウムや鉄などの金属で形成されており、外表面がフッ素樹脂で覆われている。これによって、保持部材３３自身の加熱を早めつつ、定着ベルト３１との摩耗を防いで、耐久性を高めることができる。また、保持部材３３は、内表面が黒色塗装されていてもよい。これによって、保持部材３３の熱の吸収を高め、加熱部３４への反射を防ぐことができる。
【００３５】
保持部材３３は、筐体に対し、定着ベルト３１に併せて回転自在に支持されている。従って、保持部材３３を回転させることで、定着ベルト３１との摩耗を防止できる。保持部材３３を回転させるモータ等の駆動源は、保持部材３３に接続されていてもよいし、加圧ローラ３２に接続されていてもよい。つまり、いずれか一方を回転させることで、その動きが他方に伝わり、他方が従動する。
【００３６】
図３に示すように、保持部材３３は、内部から外部に向かって貫通する複数の開口部３３ａが設けられている。複数の開口部３３ａは、保持部材３３の表面において、略均等に配置されているが、用紙の幅方向Ｗ（保持部材３３の回転軸方向）に対して、隣接する開口部３３ａ同士が位置をずらすように並んでいる。つまり、開口部３３ａを設けて空白となっている部分が幅方向Ｗで連続しないようにして、保持部材３３の強度を維持している。本実施の形態では、開口部３３ａは、円形とされているが、これに限定されず、三角形や六角形といった多角形としてもよい。
【００３７】
定着装置１２では、加熱部３４によって定着ベルト３１を加熱する際、加熱部３４から生じた光の一部は、矢符Ａのように開口部３３ａを通って、保持部材３３の外部へ照射される。また、矢符Ｂのように、保持部材３３へ照射された光は、保持部材３３を加熱させる。このように、加熱部３４から生じた熱が開口部３３ａを通って、定着ベルト３１に直接伝わるので、定着ベルト３１の加熱を短時間で行うことができる。また、開口部３３ａを設けることで、保持部材３３の熱容量が減少し、保持部材３３の加熱を早めることができる。
【００３８】
保持部材３３については、金属の平板を整形して形成する方法を適用してもよい。具体的には、平板に対して、打ち抜き加工などによって複数の開口部３３ａを形成した後、湾曲させて端部同士を溶接することで、円筒状の保持部材３３が形成される。つまり、平坦な平板であれば、容易に開口部３３ａを形成することができる。また、定着ベルト３１を介して加圧ローラ３２を間接的に押圧する構成とされているので、溶接した箇所の凹凸が緩和され、画質に大きな影響を与えない。なお、フッ素樹脂でのコーティングや黒色塗装については、どの段階で実施してもよいが、例えば、打ち抜き加工の前であれば、平坦な平板に対して処理を行えばよいので、容易に作業することができる。
【００３９】
図３では、一様な開口部３３ａを設けた保持部材３３を示したが、これに限定されず、異なる形態の開口部３３ａを設けてもよい。次に、保持部材３３の変形例１および変形例２について、図面を参照して説明する。
【００４０】
図４Ａは、保持部材の変形例１を示す概略正面図である。
【００４１】
変形例１では、異なるサイズの開口部３３ａを設けた構造とされている。変形例１では、保持部材３３の幅方向Ｗの中央を第１領域Ｒ１とし、第１領域Ｒ１の両脇を第２領域Ｒ２とし、保持部材３３の幅方向Ｗの端部を第３領域Ｒ３として設定されている。複数の開口部３３ａは、隣接する開口部３３ａの中心同士の距離が、一様になるように配置されているが、第１領域Ｒ１には、最もサイズの大きい開口部３３ａが設けられ、第２領域Ｒ２には、第１領域Ｒ１よりもサイズの小さい開口部３３ａが設けられ、第３領域Ｒ３には、最もサイズの小さい開口部３３ａが設けられている。
【００４２】
図４Ｂは、保持部材の変形例２を示す概略正面図である。
【００４３】
変形例２では、開口部３３ａの密度を異ならせた構造とされている。変形例２は、変形例１と同様に、第１領域Ｒ１ないし第３領域Ｒ３が設定されている。そして、第１領域Ｒ１では、開口部３３ａを最も密集させて配置し、第２領域Ｒ２では、第１領域Ｒ１よりも広い間隔で開口部３３ａを配置し、第３領域Ｒ３では、開口部３３ａを最も離散させて配置している。なお、変形例２では、開口部３３ａのサイズを略同一としている。
【００４４】
変形例１および変形例２のいずれも、開口部３３ａの開口する面積は、幅方向Ｗにおいて、保持部材３３の中央で大きく、端部に向かうに従って小さくなるように設定されている。このように、開口する面積を調整することで、幅方向Ｗの中央において、加熱されやすい構造とすることができる。つまり、定着ベルト３１の幅方向Ｗの中央では、用紙に接する機会が多く、温度が低下しやすい傾向となっているので、開口部３３ａを調整して、幅方向Ｗでの温度分布を改善することができる。
【００４５】
変形例１および変形例２では、３段階に分けて開口する面積を調整したが、これに限定されず、より詳細に領域を分割してもよいし、領域を設定せず、徐々に推移する構成としてもよい。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置および定着装置について、図面を参照して説明する。なお、画像形成装置の構造については、第１実施形態と略同様であるので、説明および図面を省略する。
【００４７】
図５は、本発明の第２実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。なお、第１実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
第２実施形態では、第１実施形態に対して、定着ベルト３１が支持ローラ３５および保持部材３３に張架されている点で異なる。すなわち、本発明の第２実施形態に係る定着装置１２は、定着ベルト３１、加圧ローラ３２、加熱部３４、および保持部材３３に加えて、支持ローラ３５を備えた構成とされている。第２実施形態では、支持ローラ３５が定着ベルト３１を介して加圧ローラ３２を押圧する構成とされており、支持ローラ３５と加圧ローラ３２とでニップを形成している。そのため、加圧ローラ３２を押圧する力は、支持ローラ３５によって調整でき、保持部材３３が押圧する力の影響が小さくなるので、設計の自由度を向上させることができる。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置および定着装置について、図面を参照して説明する。なお、画像形成装置の構造については、第１実施形態および第２実施形態と略同様であるので、説明および図面を省略する。
【００５０】
図６は、本発明の第３実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
第３実施形態は、第１実施形態に対して、反射部３６を備えている点で異なる。具体的に、反射部３６は、例えば、光輝アルミニウムなどで形成され、保持部材３３の内部に収納され、加熱部３４から生じた光（熱）を反射する。本実施の形態において、反射部３６は、加熱部３４と保持部材３３の内周面との間であって、ニップ（加圧ローラ３２）から遠い側に配置されている。加熱部３４から照射された光の一部は、反射部３６に反射されて、矢符Ｄのように、ニップ近傍へ向かうように向きを変える。このように、反射部３６によって熱を反射することで、加熱される領域を調整し、定着ベルト３１を効率よく加熱することができる。
【００５２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置および定着装置について、図面を参照して説明する。なお、画像形成装置の構造については、第１実施形態ないし第３実施形態と略同様であるので、説明および図面を省略する。
【００５３】
図７は、本発明の第４実施形態に係る定着装置を拡大して示す拡大側面図である。なお、第１実施形態ないし第３実施形態と機能が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
第４実施形態は、第２実施形態に対して、反射部３６を備えている点で異なる。本実施の形態において、反射部３６は、加熱部３４と保持部材３３の内周面との間であって、定着ベルト３１から遠い側に配置されている。つまり、定着ベルト３１に近い側では、加熱部３４から直に定着ベルト３１へ向かうようにし、定着ベルト３１に遠い側では、矢符Ｅのように反射部３６で反射させて、定着ベルト３１へ向かうように向きを変える構成とされている。
【００５５】
なお、今回開示した実施の形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１２  定着装置
３１  定着ベルト（定着部材の一例）
３２  加圧ローラ（加圧部材の一例）
３３  保持部材
３３ａ  開口部
３４  加熱部
３５  支持ローラ
３６  反射部
１００  画像形成装置
Ｓ  用紙搬送経路
Ｗ  幅方向
【図１】
2018180319.tif 000003
【図２】
2018180319.tif 000004
【図３】
2018180319.tif 000005
【図４Ａ】
2018180319.tif 000006
【図４Ｂ】
2018180319.tif 000007
【図５】
2018180319.tif 000008
【図６】
2018180319.tif 000009
【図７】
2018180319.tif 000010