(57)【要約】【課題】  加熱定着方式の定着装置において、加熱ローラで生じる熱エネルギーを効率的に用紙に加え、確実にトナーを定着させることができる定着装置及びこの定着処理を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】  加熱によりトナー像を用紙に定着させる定着装置であって、前記用紙を加熱する加熱ローラと、前記用紙を前記加熱ローラに押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラよりも前記用紙の搬送方向下流側に配置された補助ローラと、前記加圧ローラと前記補助ローラとに張架された無端状ベルトとを備えており、前記加圧ローラ及び前記補助ローラは前記無端状ベルトを介して前記加熱ローラに当接しており、前記無端状ベルトは、前記加熱ローラと前記加圧ローラとのニップ部と、前記加熱ローラと前記補助ローラとのニップ部の間において、該加熱ローラの外周面に沿って密着していることを特徴とする定着装置とする。【選択図】  図１
2011242658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱によりトナー像を用紙に定着させる定着装置であって、
前記用紙を加熱する加熱ローラと、前記用紙を前記加熱ローラに押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラよりも前記用紙の搬送方向下流側に配置された補助ローラと、前記加圧ローラと前記補助ローラとに張架された無端状ベルトとを備えており、
前記加圧ローラ及び前記補助ローラは前記無端状ベルトを介して前記加熱ローラに当接しており、
前記無端状ベルトは、前記加熱ローラと前記加圧ローラとのニップ部と、前記加熱ローラと前記補助ローラとのニップ部の間において、該加熱ローラの外周面に沿って密着していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱ローラに対する前記補助ローラのニップ圧が、前記加熱ローラに対する前記加圧ローラのニップ圧よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱ローラの軸方向端部近傍に、該加熱ローラ表面の温度を検知する温度検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の定着装置を備えている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、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機やプリンタ等の画像形成装置には、トナー像を加熱により用紙に定着させる定着装置が用いられている。
加熱定着方式の定着装置には、用紙に当接して加熱する加熱ローラと、加熱ローラに当接して設けられ、用紙を加熱ローラに押圧する加圧ローラとが備えられている。加熱ローラは、ローラ内部に設けられたハロゲンヒーター等の加熱手段により全体にわたって加熱される。
【０００３】
上記した構成の定着装置において、用紙は加熱ローラと加圧ローラとのニップ部でのみ加熱定着される。そのため、本来は加熱ローラによりこのニップ部のみを加熱すればよい。
しかしながら、実際には、加熱ローラはニップ部を加熱するためにその他の部分も加熱している。つまり、加熱ローラで発生する熱エネルギーの大部分は、定着処理に利用されず装置内に拡散しているため、熱エネルギーの利用効率が非常に低かった。
また、装置内に拡散した熱による温度上昇を抑制し、加熱ローラ周辺部材の熱損を防止するために、冷却ファン等の冷却手段を設置する必要があった。
【０００４】
特許文献１には、２つのロール及び加圧ローラに無端状のベルトを張架して加熱ローラとのニップ領域を形成し、そのニップ領域において定着処理を施す定着装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１の開示技術では、２つのロールのいずれも加熱ローラに当接しておらず、無端状ベルトは加圧ローラ側でしか加熱ローラに当接していないため、十分な定着処理を行うことは困難であった。つまり、ニップ部が加熱ローラと加圧ローラとの当接部の１点であるため、加熱ローラの温度（熱エネルギー）が無端状ベルトに十分に伝達されず、十分に用紙を加熱してトナー像を定着できるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３７６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、加熱定着方式の定着装置において、加熱ローラで生じる熱エネルギーを効率的に用紙に加え、確実にトナーを定着させることができる定着装置及びこの定着処理を備えた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、加熱によりトナー像を用紙に定着させる定着装置であって、前記用紙を加熱する加熱ローラと、前記用紙を前記加熱ローラに押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラよりも前記用紙の搬送方向下流側に配置された補助ローラと、前記加圧ローラと前記補助ローラとに張架された無端状ベルトとを備えており、前記加圧ローラ及び前記補助ローラは前記無端状ベルトを介して前記加熱ローラに当接しており、前記無端状ベルトは、前記加熱ローラと前記加圧ローラとのニップ部と、前記加熱ローラと前記補助ローラとのニップ部の間において、該加熱ローラの外周面に沿って密着していることを特徴とする定着装置に関する。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記加熱ローラに対する前記補助ローラのニップ圧が、前記加熱ローラに対する前記加圧ローラのニップ圧よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の定着装置に関する。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記加熱ローラの軸方向端部近傍に、該加熱ローラ表面の温度を検知する温度検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置に関する。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３いずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に係る発明によれば、加熱によりトナー像を用紙に定着させる定着装置であって、前記用紙を加熱する加熱ローラと、前記用紙を前記加熱ローラに押圧する加圧ローラと、前記加圧ローラよりも前記用紙の搬送方向下流側に配置された補助ローラと、前記加圧ローラと前記補助ローラとに張架された無端状ベルトとを備えており、前記加圧ローラ及び前記補助ローラは前記無端状ベルトを介して前記加熱ローラに当接しており、前記無端状ベルトは、前記加熱ローラと前記加圧ローラとのニップ部と、前記加熱ローラと前記補助ローラとのニップ部の間において、該加熱ローラの外周面に沿って密着していることにより、加熱ローラと加圧ローラのニップ部から加熱ローラと補助ローラのニップ部までの範囲において、無端状ベルトにより加熱ローラの外周面に沿って用紙が密着されるため、加熱ローラに生じる熱エネルギーを効率的に用紙に与えることができ、確実にトナー像を定着させることができる。
また、加熱ローラの温度が従来より低い温度であっても、十分な定着処理を施すことができる。従って、加熱ローラへの加熱量（例えば供給電力）を低減することができ、省エネルギーとすることができる。
更に、加熱ローラの外周面の一部が無端状ベルトにより覆われるため、熱拡散を低減することができ、加熱ローラ周辺部材の温度上昇を低減することができる。
【００１２】
請求項２に係る発明によれば、前記加熱ローラに対する前記補助ローラのニップ圧が、前記加熱ローラに対する前記加圧ローラのニップ圧よりも小さいことにより、用紙の搬送を妨げることなく熱エネルギーを与えて定着処理を行うことができる。
【００１３】
請求項３に係る発明によれば、前記加熱ローラの軸方向端部近傍に、該加熱ローラ表面の温度を検知する温度検知手段が設けられていることにより、加熱ローラの過昇温を検知して用紙の処理枚数の制限を行うことができる。従って、加熱ローラの周辺部材の熱損を防止することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明によれば、請求項１乃至３いずれかに記載の定着装置を備えていることにより、用紙へのトナー像の定着効率が向上した画像形成装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る定着装置の概略断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は本発明に係る定着装置の概略断面図であり、図２は本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本発明に係る定着装置（１）は、加熱ローラ（２）、加圧ローラ（３）、補助ローラ（４）、無端状ベルト（５）から構成される。定着装置（１）はハウジング（１１）内に配置されている。
ハウジング（１１）には、被転写体、つまり用紙（Ｐ）を定着装置（１）に導入する用紙導入口（１１ａ）と、定着処理が施された用紙（Ｐ）をハウジング（１１）外へ排出する用紙排出口（１１ｂ）とが設けられている。
【００１９】
図２に示す画像形成装置（Ｘ）は、図１に示す定着装置（１）を備えている。
画像形成装置（Ｘ）は、装置本体（Ｙ）と、装置本体（Ｙ）に設置される定着装置（１）、画像形成部（２１）、給紙カセット（２２）、手差しトレイ（２３）から構成されている。
【００２０】
用紙（Ｐ）は、装置本体（Ｙ）に収納される給紙カセット（２２）から供給される。あるいは、装置本体（Ｙ）の外装に設置される手差しトレイ（２３）から供給される。用紙（Ｐ）は、給紙カセット（２２）又は手差しトレイ（２３）から給紙部（２２ａ）（２３ａ）を通過して図２に示す矢印（Ａ）の方向に搬送される。
【００２１】
搬送された用紙（Ｐ）は、先ず画像形成部（２１）において画像形成処理が施される。
画像形成部（２１）には、感光体ドラム（２４）、転写ローラ（２５）が備えられている。
感光体ドラム（２４）表面には、帯電後に露光装置（２６）により露光されて画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像処理が施され、トナー像が形成される。
感光体ドラム（２４）に形成されたトナー像は、感光体ドラム（２４）と転写ローラ（２５）のニップにより用紙（Ｐ）に転写される。
【００２２】
トナー像が転写された用紙（Ｐ）は、更に図２に示す矢印（Ａ）の方向に搬送されて、定着装置（１）に導入される。
用紙（Ｐ）は、図１及び図２に示すように、ハウジング（１１）に設けられた用紙導入口（１１ａ）を通過して定着装置（１）に搬送される。
【００２３】
定着装置（１）に備えられる加熱ローラ（２）、加圧ローラ（３）、補助ローラ（４）は、ハウジング（１１）内に夫々軸方向両端部を回転可能に支持されて互いに平行に設置されている。加熱ローラ（２）及び加圧ローラ（３）、加熱ローラ（２）及び補助ローラ（４）は、無端状ベルト（５）を介して夫々軸方向にわたって当接しており、ニップ部（Ｚ１）（Ｚ２）を形成している。
【００２４】
加熱ローラ（２）の内部には、該ローラ全体を加熱する加熱手段（ｈ）が備えられている。加熱手段（ｈ）は特に限定されず、例えば公知のハロゲンヒーターが使用される。また加熱ローラ（２）は、誘導加熱（ＩＨ）により加熱することも可能である。
無端状ベルト（５）の材質としては、離型性と耐熱性に優れるものであれば特に限定されず、シリコンゴムが例示される。また、無端状ベルト（５）の幅は、加熱ローラ（２）の軸方向の長さと略同じ長さに設定される。
【００２５】
加圧ローラ（３）は、図１及び図２に示すように、用紙導入口（１１ａ）に近い側に配設される。つまり、定着装置（１）において用紙（Ｐ）が搬送される矢印（Ａ）の方向上流側に設置される。
一方、補助ローラ（４）は、図１及び図２に示すように、用紙排出口（１１ｂ）に近い側に配設される。つまり、定着装置（１）において用紙（Ｐ）が搬送される矢印（Ａ）の方向下流側に設置される。
【００２６】
無端状ベルト（５）は、図１に示すように、加圧ローラ（３）と補助ローラ（４）とに張架されている。
無端状ベルト（５）は、加熱ローラ（２）と加圧ローラ（３）のニップ部（Ｚ１）と、加熱ローラ（２）と補助ローラ（４）のニップ部（Ｚ２）の間において加熱ローラ（２）の外周面に沿って密着される。これにより加熱ローラ（２）の外周面は、無端状ベルト（５）により周方向に部分的に被覆されることとなる。即ち、図１に示すように、加熱ローラ（２）の外周面の一部が円弧状に被覆される。
【００２７】
ここで、加熱ローラ（２）、加圧ローラ（３）、補助ローラ（４）及び無端状ベルト（５）の回転方向について説明する。
加熱ローラ（２）を図１に示す矢印（２Ａ）の方向に回転させると、加圧ローラ（３）は図１に示す矢印（３Ａ）の方向に回転することとなる。即ち、加熱ローラ（２）と加圧ローラ（３）は夫々逆方向に回転する。
また、補助ローラ（４）は図１に示す矢印（４Ａ）の方向に回転し、加熱ローラ（２）の回転と逆回転となる。
つまり、加圧ローラ（３）と補助ローラ（４）は同方向に回転し、加熱ローラ（２）は前記各ローラ（３）（４）とは逆方向に回転する。
【００２８】
加圧ローラ（３）と補助ローラ（４）が同方向に回転されることにより、無端状ベルト（５）は、図１に示す矢印（Ｂ）の方向に回転する。
無端状ベルト（５）の回転方向（Ｂ）は、用紙（Ｐ）が搬送される搬送方向（Ａ）と同方向である。
従って、用紙（Ｐ）は、加熱ローラ（２）と加圧ローラ（３）のニップ部（Ｚ１）を通過すると、加熱ローラ（２）と無端状ベルト（５）の間に挟まれて搬送方向（Ａ）に搬送される。
無端状ベルト（５）の幅は、上記したように、加熱ローラ（２）の軸方向長さと略同じ長さに設定される。そのため、用紙（Ｐ）は全体にわたって加熱されることとなる。
【００２９】
用紙（Ｐ）は、ハウジング（１１）内に導入されるとニップ部（Ｚ１）を通過し、更にニップ部（Ｚ２）まで搬送された後に、ハウジング（１１）外に排出される。
排出された用紙（Ｐ）は、図２に示すように、排紙部（２７）から装置本体（Ｙ）外へ排紙される。
用紙（Ｐ）は、上記したニップ部（Ｚ１）からニップ部（Ｚ２）までの間で加熱され、定着処理が施される。
つまり、用紙（Ｐ）はニップ部（Ｚ１）で加熱ローラ（２）に対して押圧され、加熱ローラ（２）と無端状ベルト（５）に挟まれて搬送されながらニップ部（Ｚ１）（Ｚ２）間で定着処理（加熱定着）が施される。
定着処理（加熱定着）が施される領域は、従来では加熱ローラ（２）と加圧ローラ（３）のニップ部（Ｚ１）のみであった。一方、本発明において、用紙（Ｐ）は加熱ローラ（２）と加圧ローラ（３）のニップ部（Ｚ１）で加圧及び加熱された後に、無端状ベルト（５）と加熱ローラ（２）に挟まれて搬送され、加熱ローラ（２）と補助ローラ（４）のニップ部（Ｚ２）までの間で更に加熱されることとなる。そのため、従来の加熱定着に比して効率的且つ確実にトナー像を用紙（Ｐ）に定着させることができる。
従って、加熱ローラ（２）の温度を従来の加熱定着温度（例えば１８０℃）より低く（例えば１６０℃）設定しても十分な定着処理を施すことが可能となる。また、加熱温度を低く設定できるため、加熱ローラ（２）への供給電力を低減することができて省エネルギーとすることができる。
【００３０】
ニップ部（Ｚ１）（Ｚ２）の間の円弧の長さは、ハウジング（１１）の用紙排出口（１１ｂ）位置を変更することで適宜変更される。つまり、図１に示すように、加熱ローラ（２）の中心部（Ｍ）とニップ部（Ｚ１）（Ｚ２）のなす角度（α）を変更することにより、用紙（Ｐ）の加熱ローラ（２）への当接可能な幅が変更される。
角度（α）を小さく設定すると、用紙（Ｐ）の加熱ローラ（２）への当接幅は小さくなる。一方、角度（α）を大きく設定すると、用紙（Ｐ）の加熱ローラ（２）への当接幅は大きくなる。
角度（α）は、上記したように適宜変更可能であるが、９０〜１７０°であることが好ましい。角度（α）を上記した範囲のように大きく設定することにより、用紙（Ｐ）の加熱ローラ（２）への当接幅を大きくすることができ、十分な定着処理を施すことができる。
【００３１】
加熱ローラ（２）に対する補助ローラ（４）のニップ圧（ニップ部（Ｚ２）のニップ圧）は、加熱ローラ（２）に対する加圧ローラ（３）のニップ圧（ニップ部（Ｚ１）のニップ圧）よりも低いことが好ましい。ニップ部（Ｚ２）のニップ圧をニップ部（Ｚ１）のニップ圧よりも低くすることで、用紙（Ｐ）の搬送を妨げることなく定着処理（加熱定着）を施すことができる。
一方、ニップ部（Ｚ２）のニップ圧がニップ部（Ｚ１）のニップ圧以上であると、無端状ベルト（５）が滑らかに回転しない。そのため、用紙（Ｐ）の搬送が妨げられる虞がある。
【００３２】
図１及び図２に示すように、加熱ローラ（２）の表面近傍に温度検知サーミスタのような温度検知手段（２８）を設置してもよい。
温度検知手段（２８）は、加熱ローラ（２）の軸方向端部の少なくとも一端に設置されることが好ましい。
【００３３】
加熱ローラ（２）の軸方向両端部には用紙（Ｐ）は当接しない。従って、加熱ローラ（２）の軸方向両端部は、用紙（Ｐ）が当接する領域（通紙領域）よりも温度が低下せずに上昇することとなり、高温状態となる。
そうすると、加熱ローラ（２）の両端部の温度が過昇温状態となって熱拡散により加熱ローラ（２）の周辺部材が加熱され、加熱ローラ（２）の周辺部材（例えばハウジング（１１）等）の熱損や、ハウジング（１１）内の温度が上昇する虞がある。
【００３４】
温度検知手段（２８）を設置することで、加熱ローラ（２）の過昇温を検知して用紙（Ｐ）の通紙を制限する制御を行うことができる。そのため、加熱ローラ（２）の過昇温による周辺部材の熱損や、ハウジング（１１）内、更には装置本体（Ｙ）内の温度上昇を低減することができる。従って、冷却ファン等の冷却手段を設置する必要がない。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の定着装置を備えた画像形成装置に対して好適に利用される。
【符号の説明】
【００３６】
１        定着装置
２        加熱ローラ
３        加圧ローラ
４        補助ローラ
５        無端状ベルト
Ａ        搬送方向
Ｘ        画像形成装置
Ｚ１      ニップ部
Ｚ２      ニップ部
【図１】
2011242658.tif 000003
【図２】
2011242658.tif 000004