(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ユニットと、
前記加圧ユニットと外接し、回転走行するベルトユニットと、
前記ベルトユニットと内接し、前記加圧ユニットと前記ベルトユニットとの接触部位に
ニップを形成するニップ形成ユニットと、
前記ニップ形成ユニットと前記ベルトユニットを加熱する加熱ユニットと、
一部が前記ベルトユニットの内側に位置し、他の一部が前記ベルトユニットの外側に位
置しつつ、前記ニップ形成ユニットを加圧支持し、前記ベルトユニットが通過する空間の
一部を形成する支持ユニットと、を含む定着装置であって、
前記ニップ形成ユニットは、
前記加熱ユニットの周辺の一部または全部を取り囲む形状をし、前記加熱ユニットの輻
射熱を集熱するボディ部と、
前記ボディ部に連結され、前記ベルトユニットと接触するニップ部と、を含む定着装置。
【請求項２】
前記加圧ユニットは回転自在なローラ部材を含み、前記ベルトユニットは前記ローラ部材から回転力が伝達されて回転走行するベルト部材を含む請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記ボディ部は、前記加熱ユニットの輻射熱が前記ニップ部に直接伝達されるようにするためのスリットを備える請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ボディ部と前記ニップ部とは一体で形成された請求項１または３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ニップ部は、前記加圧ユニットと対向する面が加圧ユニットの外周面に対応する曲面で形成された請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記支持ユニットは、
前記ベルトユニットの内側に位置する内部支持部材と、
前記ベルトユニットの外側に位置し、その両端が前記内部支持部材と結合され前記内部支持部材の強度補強及び放熱経路をなす外部支持部材と、
を含む請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項７】
前記ニップ形成ユニットはボディ部とニップ部とを含み、前記内部支持部材は前記ニップ部の両側を加圧する一定間隔で離隔された一対のリブを備える中央部と、前記一対のリブの両端を連結するアーチ型連結部と、を含む請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記中央部は、前記一対のリブの内側または外側にそれぞれ折り曲げられた補強リブを更に備える請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記内部支持部材は、前記一対のリブの間隔を一定に維持させるために、前記間隔の間に介在される多数のスペーサを更に含む請求項７または８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記支持ユニットは、前記ベルトユニットの走行をガイドするために、前記支持ユニットの両端にそれぞれ設けられるガイド部材を更に含む請求項７ないし９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記ガイド部材は、その一部が前記内部支持部材のアーチ型連結部と前記外部支持部材の両端との間に挟まれネジにより締結固定される請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記外部支持部材の両端と前記内部支持部材のアーチ型連結部とが接触するように締結された請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記外部支持部材の両端が折り曲げられて締結された請求項１１または１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記支持ユニットに設けられた空間の軸方向の長さは、前記ベルトユニットの長さより長く設定された請求項７ないし１３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記ニップ形成ユニットのニップ部と前記内部支持部材の中央部との間に介在され、前記ニップ形成ユニットの熱が前記支持ユニットに伝達されることを抑制する断熱部材を更に含む請求項７ないし１４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記断熱部材は、前記ベルトユニットとの接触面が曲面加工された請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記ニップ形成ユニットのボディ部は、前記加熱ユニットの輻射熱が前記内部支持部材と前記断熱部材に伝達されることを抑制する熱遮蔽部を備える請求項１５または１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
定着装置のカバーに設けられ前記ベルトユニットの温度を接触式または非接触式で検知し、過熱発生時に電源を遮断するサーモスタットを更に含み、前記支持ユニットの外部支持部材には前記サーモスタットを収容する測定部が設けられた請求項６ないし１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
回転自在な加圧ローラと、
前記加圧ローラから回転力が伝達されて回転走行する定着ベルトと、
前記加圧ローラと前記定着ベルトとの接触部位にニップを形成するために前記定着ベルトと内接するニップ部を備えたニップ形成部材と、
前記定着ベルトの内部の略中央部において前記ニップ形成部材と前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、
前記定着ベルトの内側に位置し、前記ニップ形成部材のニップ部を前記加圧ローラ側に加圧支持する内部支持部材と、
前記定着ベルトの外側に位置し、その両端が前記内部支持部材に結合され内部支持部材の強度補強及び放熱経路をなす外部支持部材と、
を含む定着装置。
【請求項２０】
前記内部支持部材と前記ニップ形成部材のニップ部との間に介在され、前記ニップ部の熱が前記内部支持部材に伝達されることを抑制する断熱部材を更に含み、前記断熱部材は前記定着ベルトとの接触面が曲面加工された請求項１９に記載の定着装置。
【請求項２１】
前記内部支持部材と外部支持部材の両側にそれぞれ設けられ、前記定着ベルトの走行をガイドするベルトガイド部材を更に含み、前記ベルトガイド部材はその一部が前記内部支持部材と外部支持部材との間に挟まれネジにより締結固定される請求項１９または２０に記載の定着装置。
【請求項２２】
静電潜像が形成される感光媒体と、
前記感光媒体の静電潜像を現像剤で現像する現像ユニットと、
前記感光媒体の現像剤画像を記録媒体に転写する転写ユニットと、
前記記録媒体に転写された現像剤画像を定着する定着装置と、を含み、
前記定着装置は、
加圧ユニットと、
前記加圧ユニットと外接し、回転走行するベルトユニットと、
前記ベルトユニットと内接し、前記加圧ユニットと前記ベルトユニットとの接触部位に
ニップを形成するニップ形成ユニットと、
前記ニップ形成ユニットと前記ベルトユニットを加熱する加熱ユニットと、
一部が前記ベルトユニットの内側に位置し、他の一部が前記ベルトユニットの外側に位
置しつつ、前記ニップ形成ユニットを加圧支持し、前記ベルトユニットが通過する空間の
一部を形成する支持ユニットと、を含む画像形成装置であって、
前記ニップ形成ユニットは、
前記加熱ユニットの周辺の一部または全部を取り囲む形状をし、前記加熱ユニットの輻
射熱を集熱するボディ部と、
前記ボディ部に連結され、前記ベルトユニットと接触するニップ部と、
を含む画像形成装置。
【請求項２３】
静電潜像が形成される感光媒体と、
前記感光媒体の静電潜像を現像剤で現像する現像ユニットと、
前記感光媒体の現像剤画像を記録媒体に転写する転写ユニットと、
前記記録媒体に転写された現像剤画像を定着する定着装置と、を含み、
前記定着装置は、
回転自在な加圧ローラと、
前記加圧ローラから回転力が伝達されて回転走行する定着ベルトと、
前記加圧ローラと前記定着ベルトとの接触部位にニップを形成するために前記定着ベルトと内接するニップ部を備えたニップ形成部材と、
前記定着ベルトの内部の略中央部において前記ニップ形成部材と前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、
前記定着ベルトの内側に位置し、前記ニップ形成部材のニップ部を前記加圧ローラ側に加圧支持する内部支持部材と、
前記定着ベルトの外側に位置し、その両端が前記内部支持部材に結合され内部支持部材の強度補強及び放熱経路をなす外部支持部材と、
を含む画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、より詳細には、現像剤画像を記録媒体に定着させる、構造の改善されたベルト型定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真プロセスを用いるプリンタ、コピー機、複合機などのような画像形成装置は、転写装置によって記録媒体に転写された現像剤画像を加熱／加圧して半永久的に固着させる定着装置を備える。このような定着装置としては、ローラ型の定着装置とベルト型の定着装置が知られている。
【０００３】
定着装置において要求される主要な技術的事項としては、昇温性能と定着性能などがある。高速昇温のためには、加熱部の熱容量を小さくしなければならない。トナーの定着性に影響する主要因子としては、温度、加圧力、ニップ（ｎｉｐ）の幅などがある。定着温度は、コールド・オフセット（ｃｏｌｄ  ｏｆｆｓｅｔ）とホット・オフセット（ｈｏｔ  ｏｆｆｓｅｔ）の温度範囲内で高いほど定着性が優秀であり、加圧力とニップの幅は大きいほど定着性に役に立つ。
【０００４】
図１は、一般的なローラ型の定着装置を概略的に示す。図示されているように、一般的なローラ型の定着装置は互いに密着して回転する加圧ローラ１０及び加熱ローラ２０と、加熱ローラ２０の内部に設けられた加熱部材３０などを備える。このような定着装置は加熱部材３０の熱容量が大きく、加熱部材３０が加熱ローラ２０全体を加熱するため昇温時間が長くなり、加圧ローラ１０と加熱ローラ２０とが接する面でニップ部（Ｎ）が形成されるためニップの幅が狭いという短所がある。
【０００５】
図２は、昇温速度を改善するために提案された従来のベルト型の定着装置を概略的に示す。この定着装置は、加圧ローラ１０、加圧ローラ１０から回転力が伝達されて回転する定着ベルト４０、定着ベルト４０の回転をガイドするように定着ベルト４０の内部に設けられたガイド部材５０、及びガイド部材５０に設けられ定着ベルト４０のニップ部（Ｎ）を加熱する加熱部材６０などを備える。
【０００６】
このようなベルト型の定着装置は、加熱部材６０の熱容量が少なく、ニップ部（Ｎ）のみを加熱する局部加熱方式であるため、図１におけるローラ型の定着装置に比べ昇温待機時間を短縮させることができ、ニップ部（Ｎ）の幅を広げられるという長所がある。しかし、加熱部材６０がニップ部（Ｎ）に設けられ加圧ローラ１０によって加圧される構造をしているため、加圧ローラ１０の加圧力が加熱部材６０の耐久強度以内に制限されるという短所がある。これにより、ニップ部（Ｎ）での加圧力を大きくすることができなくなり、加圧力の不足による定着不良が発生し得る。一方、定着性を向上させるためにニップ部（Ｎ）での加圧力を大きくする場合、加圧及び熱変形による加熱部材６０の破損が生じ得る。
【特許文献１】特開２００５−２１５３９０号公報
【特許文献２】特開平４−１６６９６６号公報
【特許文献３】特開平９−１９７８８０号公報
【特許文献４】特開２００４−０６２０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような問題点を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、昇温待機時間を短縮させることで高速印刷を可能にした定着装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、ニップ部の有効幅を増加させ加圧力を増大させることができ、定着性を向上させることができる定着装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、上記のような特徴を有する定着装置を備えることで高速昇温及び熱的安定性を確保し、高速印刷が可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明に係る定着装置は、加圧ユニットと、前記加圧ユニットと外接し、回転走行するベルトユニットと、前記ベルトユニットと内接し、加圧ユニットと前記ベルトユニットとの接触部位にニップを形成するニップ形成ユニットと、前記ニップ形成ユニットと前記ベルトユニットを加熱する加熱ユニットと、前記ニップ形成ユニットを加圧支持し、前記ベルトユニットが通過する空間を備える支持ユニットと、を含む。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によると、前記加圧ユニットは回転自在なローラ部材を含み、前記ベルトユニットは前記ローラ部材から回転力が伝達されて回転走行するベルト部材を含むことができる。
【００１２】
また、前記ニップ形成ユニットは、前記加熱ユニットの周辺の一部または全部を取り囲む形状をし、前記加熱ユニットの輻射熱を集熱するボディ部と、前記ボディ部に連結され前記ベルトユニットと接触するニップ部と、を含むことができる。前記ボディ部は、前記加熱ユニットの輻射熱が前記ニップ部に直接伝達されるようにするためのスリットを備えることができる。前記ボディ部と前記ニップ部とは一体で形成することができる。前記ニップ部は、前記加圧ユニットと対向する面が加圧ユニットの外周面に対応する曲面で形成することができる。
【００１３】
また、前記支持ユニットは、前記ベルトユニットの内側に位置する内部支持部材と、前記ベルトユニットの外側に位置し、その両端が前記内部支持部材と結合され前記内部支持部材の強度補強及び放熱経路をなす外部支持部材と、を含むことができる。前記内部支持部材は、前記ニップ部の両側を加圧する一定間隔で離隔された一対のリブを備える中央部と、前記一対のリブの両端を連結するアーチ型連結部を含むことができる。前記中央部は、前記一対のリブの内側または外側にそれぞれ折り曲げられた補強リブを更に備えることができる。また、前記内部支持部材は、前記一対のリブの間隔を一定に維持させるために、前記間隔の間に介在される多数のスペーサを更に含むことができる。
【００１４】
また、前記支持ユニットは、前記ベルトユニットの走行をガイドするために、前記支持ユニットの両端にそれぞれ設けられるガイド部材を更に含むことができる。前記ガイド部材は、その一部が前記内部支持部材のアーチ型連結部と前記外部支持部材の両端との間に挟まれネジにより締結固定することができる。このとき、前記外部支持部材の両端と前記内部支持部材のアーチ型連結部とが接触するように締結することができ、また前記外部支持部材の両端を折り曲げて締結することができる。
【００１５】
また、本発明の定着装置は、前記支持ユニットに設けられた空間の軸方向の長さが、前記ベルトユニットの長さより長く設定されることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の定着装置は、前記ニップ形成ユニットのニップ部と前記内部支持部材の中央部との間に介在され、前記ニップ形成ユニットの熱が前記支持ユニットに伝達されることを抑制する断熱部材を更に含むことができる。このとき、前記断熱部材は、前記ベルトユニットとの接触面を曲面加工することができる。
【００１７】
また、前記ニップ形成ユニットのボディ部は、前記加熱ユニットの輻射熱が前記内部支持部材と前記断熱部材に伝達されることを抑制する熱遮蔽部を備えることができる。
【００１８】
また、本発明の定着装置は、定着装置のカバーに設けられ前記ベルトユニットの温度を接触式または非接触式で検知し、過熱発生時に電源を遮断するサーモスタットを更に含むことができ、このとき、前記支持ユニットの外部支持部材には前記サーモスタットを収容する測定部が設けられることが好ましい。
【００１９】
本発明の目的を達成するための最適の実施形態によると、定着装置は、回転自在な加圧ローラと、前記加圧ローラから回転力が伝達されて回転走行する定着ベルトと、前記加圧ローラと前記定着ベルトとの接触部位にニップを形成するために前記定着ベルトと内接するニップ部を備えたニップ形成部材と、前記定着ベルトの内部の略中央部において前記ニップ形成部材と前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、前記定着ベルトの内側に位置し、前記ニップ形成部材のニップ部を前記加圧ローラ側に加圧支持する内部支持部材と、前記定着ベルトの外側に位置し、その両端が前記内部支持部材に結合され内部支持部材の強度補強及び放熱経路をなす外部支持部材と、を含む。
【００２０】
一方、本発明の他の目的を達成するための画像形成装置は、静電潜像が形成される感光媒体と、前記感光媒体の静電潜像を現像剤で現像する現像ユニットと、前記感光媒体の現像剤画像を記録媒体に転写する転写ユニットと、前記記録媒体に転写された現像剤画像を定着する前述したような特徴を有する定着装置と、を含む。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の定着装置及び画像形成装置によると、ニップ以外の部分では加熱ユニットから放射された熱がベルトユニットを直接加熱し、ニップ形成ユニットに集熱された熱によってニップを加熱することで、加熱ユニットの熱容量を少なくしながらも加熱ユニットから放射された熱を効率的に利用することができるため、高速昇温及び熱的安定性を確保し高速印刷が可能となる。
【００２２】
また、本発明によると、支持ユニットがニップ形成ユニットのニップ部を軸方向に沿って均一に支持すると同時に、加圧ユニットと対応する方向に加圧することで、ニップ形成ユニットの撓みを防止し、安定したニップの幅を確保して定着性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明によると、ニップ形成ユニットから支持ユニットに伝達される熱を遮断する断熱部材を備えることで、ニップ部においてベルトユニットの昇温速度を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明によると、支持ユニットがニップ形成ユニットを加圧するための所定の強度を維持しながらも加熱ユニットからベルトユニットへの輻射熱伝達の経路を遮蔽しないように構成することで、初期のウォームアップ（Ｗａｒｍ−ｕｐ）時にベルトユニットを短時間で加熱することができ昇温速度を向上させることができる。
【００２５】
また、本発明によると、支持ユニットがベルトユニットの内側に位置する内部支持部材と外側に位置する外部支持部材から構成されることで、連続印刷時にベルトユニット内の内部支持部材に蓄積される熱をベルトユニットの外側の外部支持部材を介して放熱することができるため、温度上昇による熱変形が防止され均一なニップの幅と加圧力を維持することができるので、定着性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、上記のような本発明に係る定着装置及びこれを備えた画像形成装置の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２７】
図３及び図４に示すように、本発明の一実施形態に係る定着装置は、回転自在な加圧ユニット１００、前記加圧ユニット１００と外接した状態で回転走行するベルトユニット２００、前記加圧ユニット１００と前記ベルトユニット２００との接触部位にニップ（Ｎ）を形成するように前記ベルトユニット２００と内接した状態に設けられるニップ形成ユニット３００、前記ベルトユニット２００の内部で前記ニップ形成ユニット３００と前記ベルトユニット２００とを加熱する加熱ユニット４００、及び前記ニップ形成ユニット３００を前記加圧ユニット１００側に加圧及び支持し、前記ベルトユニット２００が通過する空間（Ｓ）を備えた支持ユニット５００などを備える。
【００２８】
前記加圧ユニット１００は前記ベルトユニット２００とともにニップ（Ｎ）を形成し、記録媒体（Ｐ）をベルトユニット２００に圧接させる長い円筒状のローラ部材を含む。前記ローラ部材は加圧ユニット１００の一例に過ぎず、加圧ユニット１００として、前記ローラ部材のほかベルト型やパッド型などを使用することができる。しかし、記録媒体（Ｐ）の搬送時におけるスリップの発生などを考慮すると、本実施形態のようなローラ型の加圧ユニット１００を使用することが記録媒体の搬送時にスリップがほとんど発生しないため好ましい。一方、前記加圧ユニット１００の軸１００ａと定着装置フレーム（図示せず）との間には加圧ユニット１００をベルトユニット２００側に付勢する弾性部材が備えられるが、図面においては省略している。
【００２９】
前記ベルトユニット２００は前記加圧ユニット１００から回転力を受けて回転走行する定着ベルトを含む。前記ベルトユニット２００の外周の長さは、前記加圧ユニット１００の外周の長さより長く、耐熱性の材質からなる。より詳細には、前記ベルトユニット２００は金属または耐熱性ポリマーからなる単層構造を有することができる。ここで、前記金属はＳＵＳやニッケルなどであり、耐熱性ポリマーはポリイミドなどであることができる。また、前記ベルトユニット２００は多層構造を有することもできる。たとえば、金属または耐熱性ポリマーからなるベルトの外周面にカラー印刷の場合に対応するためにシリコンやゴムなどの弾性層を形成することができる。また、前記ベルトユニット２００の内周面には輻射熱の吸収を増大させるために黒色コーティングをすることもでき、内周面または外周面にテフロン（登録商標）樹脂をコーティングして耐磨耗層を形成することもできる。また、ベルトユニット２００の走行を円滑にするために内面に潤滑材を塗布することもできる。
【００３０】
また、加圧ユニット１００とベルトユニット２００との間には記録媒体（Ｐ）に転写された現像材画像の定着に必要な一定の加圧力が存在する。前記加圧力は後述される支持ユニット５００によってベルトユニット２００の回転方向において均一に作用する。本実施形態においては、ベルトユニット２００が加圧ユニット１００の駆動によって動作する構成を例示しているが、ベルトユニット２００を駆動させるための別途の駆動装置を備えることもできる。また、ベルトユニット２００を回転駆動させ、前記加圧ユニット１００が前記ベルトユニット２００の回転によって動作するように構成することもできる。
【００３１】
前記ニップ形成ユニット３００は、前記加熱ユニット４００からの輻射熱を集熱することができるように形成されたボディ部３１０及び加圧ユニット１００とベルトユニット２００との接触部位にニップ（Ｎ）を形成するように設けられたニップ部３２０を含む。前記ボディ部３１０は加熱ユニット４００の一部または全体を取り囲むように形成され、加熱ユニット４００から放射される輻射熱だけでなくベルトユニット２００の内面などの他の構造物から反射された輻射熱を集熱することができるように構成され、このように集熱された熱エネルギーを前記ニップ部３２０に伝達する。また、前記ボディ部３１０には１つ以上のスリット３１０ａが形成され、加熱ユニット４００からニップ部３２０に直接輻射熱が伝達されるようになっている。このようなニップ形成ユニット３００は熱伝導率の優れたアルミニウム、銅などの金属またはその合金から形成される。
【００３２】
一方、図３の実施形態においては、設置の便宜のためにニップ部３２０とボディ部３１０とが別々に構成されて結合されたニップ形成ユニット３００を例示しているが、部材間の接触熱抵抗を減少させるために、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ボディ部３１０とニップ部３２０とを一体で形成することもできる。図５Ａはプレス加工によりニップ形成ユニット３００を形成したものを示しており、図５Ｂは所定の金属板を折り曲げてニップ形成ユニット３００を構成したものを示す。また、図示していないが、前記ニップ部３２０の加圧ユニット１００と対向する面を加圧ユニット１００の外周面と対応する曲面に形成することで、記録媒体（Ｐ）との密着性を高め定着性を向上させるように構成することもできる。
【００３３】
前記加熱ユニット４００は前記ベルトユニット２００の内部の略中央部に位置するように設けられる。すなわち、加熱ユニット４００は、ベルトユニット２００の内面の少なくとも一部と、ニップ形成ユニット３００の少なくとも一部面に輻射熱が直接伝達されるような位置に設けられる。前記加熱ユニット４００は外部から電源が印加されて熱を発生し、ニップ形成ユニット３００を加熱すると同時にベルトユニット２００を加熱する。このような加熱ユニット４００としては、ランプヒータ、電熱線または抵抗パターンの備えられた面状発熱体などを利用することができ、好ましくは円筒状のハロゲンランプが用いられる。一方、本発明の定着装置は定着装置の温度を検知するために、前記ベルトユニット２００、ニップ形成ユニット３００、加熱ユニット４００、支持ユニット５００のうち少なくとも１部分に設けられる温度センサと、円滑に定着されるような所定の定着温度を維持するために前記温度センサによって検知された温度に基づいて加熱ユニット４００の発熱量を制御する温度制御部などを備えることができるが、本図面においては図示を省略している。
【００３４】
支持ユニット５００は前記ニップ形成ユニット３００のニップ部３２０を支持および加圧するように所定の剛性を有する構造物であって、ステンレスやバネ鋼などのような強度の優れた金属から形成される。このような支持ユニット５００の役割は、ニップ形成ユニット３００、特にニップ部３２０を側面両側で支持すると同時に加圧ユニット１００と対応する方向に加圧することにより軸方向に沿って均一なニップが形成されるようにすることである。より詳細には、前記支持ユニット５００は画像形成装置の定着装置フレーム（図示せず）に設けられ、その間のバネ（図示せず）によって支持ユニット５００の両端には集中的な荷重が発生する。ところが、支持ユニット５００は所定の剛性を有するため、ニップ形成ユニット３００の軸方向に沿って均一に加圧され、均一なニップの幅と加圧力を維持して良好な定着性を確保することができる。
【００３５】
一方、前記支持ユニット５００の剛性が低い場合には、撓みが発生してしまいニップ形成ユニット３００を均一に加圧することができない。つまり、支持ユニット５００の両端に働く力による曲げ変形（ｂｅｎｄｉｎｇ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を抑制できるように、支持ユニット５００は曲げ強度（ｂｅｎｄｉｎｇ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が要求される。このためには、断面二次モーメント（ｍｏｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｔｉａ  ｏｆ  ｃｒｏｓｓ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ａｒｅａ）が大きくなければならなく、また、ベルトユニット２００の内部のニップ形成ユニット３００を支持加圧しなければならないため、支持ユニット５００の全部または少なくとも一部はベルトユニット２００内に配置されなければならない。このとき、支持ユニット５００の全体がベルトユニット２００の内部に設けられる場合には、所定の曲げ強度を有しながらも優秀な昇温速度を確保するために、加熱ユニット４００からベルトユニット２００への輻射熱伝達が支持ユニット５００によって阻害されないように配置することは非常に難しい。さらに、ベルトユニット２００内に位置している支持ユニット５００も直接的あるいは間接的に加熱ユニット４００からの輻射熱によって加熱されるため過熱による熱変形が懸念されるが、ベルトユニット２００の内部での加熱ユニット４００の存在と空間的な制約により温度調節が困難である。
【００３６】
このような問題点を克服するために、本発明においては、支持ユニット５００の一部に所定の空間（Ｓ）が形成されるように構成し、ベルトユニット２００が前記支持ユニット５００の空間（Ｓ）を走行するように構成している。前記空間（Ｓ）の軸方向の長さはベルトユニット２００を干渉しないようにベルトユニット２００の長さより長く設定される。
【００３７】
言い換えれば、支持ユニット５００の一部はベルトユニット２００内に配置され、他の一部はベルトユニット２００の外部に配置される構造である。このように構成すると、ベルトユニット２００の多くの部分が加熱ユニット４００に直接露出された状態で組立てられるため、支持ユニット５００が加熱ユニット４００からベルトユニット２００やニップ形成ユニット３００への輻射熱伝達を妨害しなくなり、ベルトユニット２００の温度を迅速に上げることができる。さらに、所定の断面二次モーメントを確保して曲げ強度が大きくなり、また、ベルトユニット２００の外部への放熱経路も確保でき、支持ユニット５００の過熱によるたわみが抑制されるようになって均一なニップの幅を確保することができる。
【００３８】
図３及び図４によると、前記のような支持ユニット５００は、前記ベルトユニット２００の内側に位置する内部支持部材５１０とベルトユニット２００の外側に位置する外部支持部材５２０とを備える。前記外部支持部材５２０は、両端が前記内部支持部材５１０の両端にネジ５３０のような締結要素によって結合されることにより、前記内部支持部材５１０の強度補強及び放熱経路をなす。
【００３９】
前記内部支持部材５１０は、図７に示すように、前記ニップ部３２０の両側を加圧する一定の間隔で離隔された一対のリブ５１１、５１１’を備える中央部５１２と、前記一対のリブ５１１、５１１’の両端を連結するアーチ型連結部５１３を備える。
【００４０】
また、前記内部支持部材５１０は、図８に示すように、前記中央部５１２の一対のリブ５１１、５１１’の内側または外側にそれぞれ折り曲げられた補強リブ５１４を更に備えることができる。このように補強リブ５１４を備えると、制限された領域内で断面二次モーメントを増大させることができてよい。
【００４１】
また、前記内部支持部材５１０は、図９に示すように、前記一対のリブ５１１、５１１’の間隔を一定に維持させるために、前記間隔の間に介在される多数のスペーサ５１５を更に備える。内部支持部材５１０は両端に荷重が加えられると変形してしまい、ニップ形成ユニット３００の設けられた間隔が縮まってニップ形成ユニット３００にたわみが発生する恐れがある。これを改善するために、図９に示すように、内部支持部材５１０の一対のリブ５１１、５１１’の間に１以上のスペーサ５１５を設けて前記間隔が縮まることを防止することができる。前記スペーサ５１５は内部支持部材５１０にニップ形成ユニット３００を組立てた後に設けなければならないため、スペーサを設ける場合には、スペーサが設けられるニップ形成ユニット３００の部分を一部切開するなどの形状修正が求められる。
【００４２】
また、前記支持ユニット５００は、図４に示すように、前記ベルトユニット２００の走行をガイドするために前記支持ユニット５００の両端にそれぞれ設けられるガイド部材５４０、５５０を更に備える。前記ガイド部材５４０、５５０は、その一部が前記内部支持部材５１０のアーチ型連結部５１３と前記外部支持部材５２０の両端との間に挟められネジ５３０により締結固定される。前記ガイド部材５４０、５５０は、耐熱性樹脂から形成することができ、図示していない定着装置フレームに支持される。
【００４３】
また図３及び図４を参照すれば、本発明の定着装置は、ニップ形成ユニット３００のニップ部３２０と支持ユニット５００の内部支持部材５１０との間に介在され、前記ニップ部３２０の熱が内部支持部材５１０に伝達されることを抑制する断熱部材６００を備える。前記断熱部材６００は、熱伝導率の低いゴム、耐熱性樹脂、セラミックまたはポリマーで形成することができる。このような断熱部材６００を設けると、初期の昇温時にニップ形成ユニット３００のニップ部３２０から内部支持部材５１０への放熱が抑制されることにより、昇温時間が増加することを防止することができる。
【００４４】
前記のように断熱部材６００が設けられる場合、図３に示すように、前記断熱部材６００が前記ニップ形成ユニット３００のニップ部３２０と接触し、その断熱部材６００を内部支持部材５１０が加圧する構造となる。なお、前記断熱部材６００は前記ベルトユニット２００と接触する面が曲面になるように形成されることで、ベルトユニット２００が円滑に走行できるようにする。
【００４５】
図１０及び図１１に示すように、本発明のニップ形成ユニット３００のボディ部３１０は、加熱ユニット４００からの輻射熱が内部支持部材５１０及び断熱部材６００に直接伝達されることを抑制するために熱遮蔽部３１１、３１１’を備える。このような熱遮蔽部３１１、３１１’を備えると、加熱ユニット４００の輻射熱が内部支持部材５１０や断熱部材６００に直接伝達されないため、内部支持部材５１０及び断熱部材６００が過熱することを防止することができる。図面においては、前記熱遮蔽部３１１、３１１’がボディ部３１０に対して垂直な方向に折り曲げられていることを例示しているが、前記熱遮蔽部３１１、３１１’はボディ部３１０に対して斜めに折り曲げられるなど加熱ユニット４００の輻射熱が内部支持部材５１０及び断熱部材６００に直接伝達されることを遮断することができる形状であればいずれの形状でも良い。
【００４６】
前記のように構成された本発明に係る定着装置は、図１２に示すように、内部支持部材５１０にニップ形成ユニット３００を組立て、その一方にベルトガイド部材５５０を組立てた後、他方からベルトユニット２００を内部支持部材５１０に組立てる。その後、ベルトユニット２００が組立てられた内部支持部材５１０の他方にベルトガイド部材５４０を組立て、両方のガイド部材５４０、５５０に外部支持部材５２０を位置させてからネジ５３０を締結して内部支持部材５１０、外部支持部材５２０およびガイド部材５４０を組立てる。
【００４７】
前記のように構成された本発明に係る定着装置は、ベルトユニット２００の内部にニップ形成ユニット３００を加圧支持する支持ユニット５００の内部支持部材５１０が配置され、前記内部支持部材５１０の強度補強のための外部支持部材５２０がベルトユニット２００の外部に配置されるため、加熱ユニット４００からベルトユニット２００への輻射熱の伝達経路上に何の障害物も存在しなくなり、ベルトユニット２００を効果的に加熱することができる。さらに、内部支持部材５１０の熱がガイド部材５４０、５５０を介して外部支持部材５２０に伝達されてから放熱されるため、内部支持部材５１０の過熱現象も防止することができる。
【００４８】
図１３は、支持ユニット５００の内部／外部支持部材５１０、５２０における両端締結構造の別の実施形態を示す。同図に示されるように、内部／外部支持部材５１０、５２０の両端がガイド部材５４０、５５０を間に挟んでネジ５３０により締結されることは図１２と類似しているが、内部／外部支持部材５１０、５２０の両端が互いに接触するように締結される点が異なる。このような構造は、ベルトガイド部材５４０、５５０による熱抵抗を減少させて内部支持部材５１０から外部支持部材５２０への放熱を増加させることにより、過熱による内部支持部材５１０の熱変形を更に減少させることができる。このとき、ベルトガイド部材５４０、５５０は内部／外部支持部材５１０、５２０の両端に別途固定することができる。
【００４９】
一方、図示していないが、連続印刷の際に支持ユニット５００が過熱されて熱変形が発生した場合、軸方向に沿ってニップを均一に加圧できない問題を防止するために、支持ユニット５００の温度を測定するための別途の温度センサを外側部に設けることもできる。そして、前記温度センサによって検知された温度に基づいて加熱ユニット４００の発熱状態を制御する制御部を備えることもできる。
【００５０】
図１４は、支持ユニット５００の内部／外部支持部材５１０、５２０における両端締結構造のまた別の実施形態を示す。同図に示すように、内部／外部支持部材５１０、５２０がガイド部材５４０、５５０を間に挟んでネジ５３０により締結されることは図１２と類似しているが、外部支持部材５２０の両端が折り曲げられて内部支持部材５１０の両端を支持するように締結される点が異なる。加圧ユニット１００との間に形成されたニップを加圧し、その両端にバネ力が作用する支持ユニット５００の設置の特性上、支持ユニット５００には引張力が作用する。このような引張力による荷重がネジ５３０に集中されることを分散させ、組立の際に内部／外部支持部材５１０、５２０及びベルトガイド部材５４０、５５０の精度の良い位置決めを行なうために、外部支持部材５２０の両端を折り曲げて設置する。この場合にも内部／外部支持部材５１０、５２０はその両端が互いに接触するため図１３と同様の効果を有する。
【００５１】
図１５は、本発明の他の実施形態に係る定着装置を示す斜視図である。本実施形態は、過熱発生時に定着装置の加熱ユニット４００に供給される電源を遮断するサーモスタット７００を設置する空間を外部支持部材５２０に設けた構造である。予測できない非正常状態に備えてベルトユニット２００の表面の温度を接触式または非接触式で検知し、過熱時に電源を遮断するサーモスタット７００を定着装置カバー（図示せず）に設け、このサーモスタット７００を収容する測定部５２１を外部支持部材５２０に形成している。
【００５２】
それ以外の構成及び作用効果は先に説明した本発明の実施形態と同様であるため、具体的な説明は省略する。
【００５３】
図１６は、前述した本発明の色々な実施形態のうち一つの定着装置が採用された画像形成装置を概略的に示す図である。同図に示すように、本発明に係る画像形成装置は、給紙装置１、所定の静電潜像が形成される感光媒体２、感光媒体２の静電潜像を現像剤で現像する現像装置３、現像装置３によって現像された感光媒体２上の現像剤画像を記録媒体（Ｐ）に転写させる転写装置４、記録媒体（Ｐ）に転写された現像剤画像を定着させる定着装置５および排紙装置６などを備える。
【００５４】
前記給紙装置１、感光媒体２、現像装置３、転写装置４および排紙装置６の構成および作用は既に公知にされている技術により理解可能であるため、ここでは詳細説明を省略する。前記定着装置５は図３ないし図１５に基づいて説明したような特徴を有する。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】一般的なローラ型定着装置の概略的な断面図である。
【図２】一般的なベルト型定着装置の概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略的な断面図である。
【図４】図３に示された定着装置の斜視図である。
【図５Ａ】図３に示された定着装置のニップ形成ユニットの例を示す断面図である。
【図５Ｂ】図３に示された定着装置のニップ形成ユニットの例を示す断面図である。
【図６】図３に示された定着装置のニップ形成ユニットと支持ユニットの斜視図である。
【図７】図３に示された定着装置の支持ユニットを構成する内部支持部材の斜視図である。
【図８】内部支持部材の別の例（その１）を示す斜視図である。
【図９】内部支持部材の別の例（その２）を示す背面斜視図である。
【図１０】図３に示された定着装置のニップ形成ユニットの別の例を示す斜視図である。
【図１１】図１０のニップ形成ユニットが採用された定着装置の概略的な断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る定着装置の組立斜視図である。
【図１３】本発明に係る定着装置の支持ユニットにおける両端締結の別の例（その１）を示す斜視図である。
【図１４】本発明に係る定着装置の支持ユニットにおける両端締結の別の例（その２）を示す斜視図である。
【図１５】本発明の別の実施形態に係る定着装置の斜視図である。
【図１６】本発明の定着装置を採用した画像形成装置を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１００    加圧ユニット、
２００    ベルトユニット、
３００    ニップ形成ユニット、
３１０    ボディ部、
３２０    ニップ部、
４００    加熱ユニット、
５００    支持ユニット、
５１０    内部支持部材、
５２０    外部支持部材、
５３０    ネジ、
５４０、５５０    ベルトガイド部材、
６００    断熱部材、
７００    サーモスタット。
【図１】
0005721305.tif 000002
【図２】
0005721305.tif 000003
【図３】
0005721305.tif 000004
【図４】
0005721305.tif 000005
【図５Ａ】
0005721305.tif 000006
【図５Ｂ】
0005721305.tif 000007
【図６】
0005721305.tif 000008
【図７】
0005721305.tif 000009
【図８】
0005721305.tif 000010
【図９】
0005721305.tif 000011
【図１０】
0005721305.tif 000012
【図１１】
0005721305.tif 000013
【図１２】
0005721305.tif 000014
【図１３】
0005721305.tif 000015
【図１４】
0005721305.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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