(57)【要約】【課題】予熱時間を短縮して定着品質を向上させることができるイメージ定着装置および定着方法を提供する。【解決手段】イメージ定着装置１００は、加圧ローラ１１０と、加圧ローラと部分的に接しながら循環する帯状フィルム１２０と、帯状フィルム内部に提供されてその循環を案内するガイド１３４を含む支持部材１３０と、帯状フィルムと加圧ローラとの間にニップＮを形成するニップ部１４２および支持部材に対してニップ部を支持する支持部１４６を含むニップスプリング１４０と、ニップスプリングに隣接するように装着されて帯状フィルムを介してイメージに熱を提供するヒータ１６０とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧部材と、
前記加圧部材との間にニップを形成するフィルムと、
前記ニップに隣接するように位置したヒータと、
前記ニップに対応して前記フィルムを弾性的に支持するニップスプリングと、を備えることを特徴とするイメージ定着装置。
【請求項２】
前記イメージ定着装置は、前記ニップスプリングを支持するための支持部材をさらに備えており、
前記ニップスプリングは、前記ニップを形成するためのニップ部および前記支持部材に対して前記ニップ部を支持する支持部を含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージ定着装置。
【請求項３】
前記ヒータは、前記支持部材に対して相対的に動くように装着されたことを特徴とする請求項２に記載のイメージ定着装置。
【請求項４】
前記ヒータは、前記支持部材に対して固定した状態で装着されることを特徴とする請求項２に記載のイメージ装着装置。
【請求項５】
前記ヒータは、前記ニップ部における両表面のうち、一面に提供されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のイメージ定着装置。
【請求項６】
前記ヒータは、前記ニップ部に隣接するように提供されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項７】
前記フィルムは帯状に形成されており、前記ヒータおよび前記ニップスプリング周辺を循環することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項８】
記録媒体のイメージを加熱して定着させるための装置であって、
加圧ローラと、
前記加圧ローラと部分的に接しながら循環する帯状フィルムと、
前記帯状フィルム内部に提供され、前記帯状フィルムの循環を案内するガイドを含む支持部材と、
前記帯状フィルムの内面を支持して前記帯状フィルムと前記加圧ローラの間にニップを形成するニップ部および前記支持部材に対して前記ニップ部を弾性的に支持する支持部を含むニップスプリングと、
前記ニップスプリングに隣接するように装着され、前記帯状フィルムを介して前記イメージに熱を提供するヒータと、を備えることを特徴とするイメージ定着装置。
【請求項９】
前記ヒータは、前記ニップ部に装着されることを特徴とする請求項８に記載のイメージ定着装置。
【請求項１０】
前記ヒータは、前記ニップ部の内面に装着されることを特徴とする請求項８または９に記載のイメージ定着装置。
【請求項１１】
前記ヒータは、前記支持部材に対して固定した状態で装着されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項１２】
前記ニップスプリングにおいて、前記ニップ部は、前記ニップ形状に適応することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項１３】
前記ニップスプリングは、対称的または非対称的な断面を有することを特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項１４】
前記ニップスプリングは、均一または不均一な厚みの断面を有することを特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項１５】
前記ニップスプリングにおいて、前記支持部は、少なくとも１度は折り曲げられた構造で提供されることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項１６】
前記ニップスプリングにおいて、前記ニップ部と前記支持部の境界は曲面加工されていることを特徴とする請求項８〜１５のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項１７】
前記ニップ部と前記支持部との境界のうち、入口側の曲率が出口側の曲率よりも大きいことを特徴とする請求項１６に記載のイメージ定着装置。
【請求項１８】
前記ニップ部の底面には、前記加圧ローラに向かって突出した少なくとも１つの突起が形成されることを特徴とする請求項８〜１７のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項１９】
前記ニップスプリングの前記支持部は、前記ニップスプリングの長さ方向に沿って異なる弾性係数を有することを特徴とする請求項８〜１８のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項２０】
前記支持部は、ホールの形成、厚さ調節、補強板材の付設または形状差によって前記ニップスプリングの長さ方向に沿って異なる弾性係数を有することを特徴とする請求項８〜１９のいずれか１項に記載のイメージ定着装置。
【請求項２１】
加圧ローラおよび前記加圧ローラと部分的に接するフィルムを用いてニップを形成する工程と、
ニップスプリングを用いて、前記ニップに対応して前記フィルムを弾性的に支持する工程と、
前記加圧ローラを駆動させて、前記ニップを介してイメージが形成された記録媒体を通過させる工程と、
前記ニップに隣接するように位置したヒータを用いて前記ニップを通過するイメージに熱を伝達する工程と、を含むことを特徴とするイメージ定着方法。
【請求項２２】
前記フィルムは帯状に提供されており、前記ヒータおよび前記ニップスプリング周辺を循環することを特徴とする請求項２１に記載のイメージ定着方法。
【請求項２３】
前記ヒータを前記ニップスプリングに装着し、前記ヒータが前記ニップスプリングとともに動作することを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載のイメージ定着方法。
【請求項２４】
前記ヒータを前記ニップスプリングの内側に位置させ、前記ヒータと前記フィルムを間接的に連結させることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のイメージ定着方法。
【請求項２５】
前記ニップスプリングは、前記フィルムを支持するニップ部および支持部材に対して前記ニップ部を支持する支持部を含んでおり、
前記ニップスプリングは弾性材料を用いて形成され、前記ニップスプリングの前記ニップ部は前記ニップの形状によって適応することを特徴とする請求項２１〜２４のいずれか１項に記載のイメージ定着方法。
【請求項２６】
前記ニップスプリングは、対称的または非対称的な断面を有することを特徴とする請求項２１〜２５のいずれか１項に記載のイメージ定着方法。
【請求項２７】
前記ニップスプリングは、均一または不均一な厚さの断面を有することを特徴とする請求項２１〜２６のいずれか１項に記載のイメージ定着方法。
【請求項２８】
前記ニップスプリングの前記支持部は、前記ニップスプリングの長さ方向に沿って異なる弾性係数を有することを特徴とする請求項２５〜２７のいずれか１項に記載のイメージ定着方法。
【請求項２９】
記録媒体にイメージを形成するためのプロセスユニットおよび加圧部材と、前記加圧部材とともに前記イメージが形成された記録媒体が通過するニップを形成するフィルムと、前記ニップに隣接するように位置して前記記録媒体に熱を伝達するヒータと、前記加圧部材に対応して前記フィルムを弾性的に支持するニップスプリングと、を含むイメージ定着装置を備えることを特徴とするイメージ形成装置。
【請求項３０】
記録媒体にイメージを形成するためのプロセスユニットおよび加圧部材と、前記加圧部材とともに前記イメージが形成された記録媒体が通過するニップを形成するフィルムと、前記ニップを含む経路に沿って回転するようにフィルムを案内するガイドと、前記加圧部材および前記ガイドに対応して前記フィルムを弾性的に支持するニップスプリングと、前記ニップスプリングに装着されて前記記録媒体に熱を伝達するヒータと、を含むイメージ定着装置を備えることを特徴とするイメージ形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージ定着装置に関し、より詳細には、予熱（ｗａｒｍ−ｕｐ）時間を短縮して定着品質を向上させることができるイメージ定着装置および定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、イメージ定着装置は、加熱ローラおよび加圧ローラを含んでおり、イメージが形成された紙を加熱ローラおよび加圧ローラの間に通過させることで、イメージを紙上に定着させるものである。イメージ定着装置は、コピー機、プリンタ、ファクシミリなどに用いられ、文字や画像情報などのイメージを紙上に定着させるために用いられる。
【０００３】
イメージ定着装置は、本来のイメージと同じようなイメージを定着させることが最も重要な目的となるが、その他にも、初期の予熱時間を短くし、電力消耗を少なくすることも重要な目的となり得る。
【０００４】
図１は、従来のプリンタを説明するための断面図であり、図２は、図１のプリンタを用いて従来のイメージ定着装置を説明するための拡大断面図である。参照までに、図１および図２のイメージ定着装置は、特許文献１に開示されている。
【０００５】
図１に示されるように、一種のレーザービームプリンタは、ハウジング６５および処理カートリッジ６０を含んでいる。処理カートリッジ６０は、回転ドラム６１、チャージャ６２、現像装置（ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）および洗浄装置（ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を含んでいる。処理カートリッジ６０は、カバー６５を開ければプリンタから分離が可能となるように装着される。
【０００６】
プリンタが作動する際に、回転ドラム６１は矢印方向、すなわち時計回りに回転し、チャージャ６２によって回転ドラム６１の表面は均一に帯電（ｃｈａｒｇｅｄ）され、走査レーザービーム６７によって露光される。ここで、走査レーザービーム６７は、レーザースキャナ６６から発射され、記録されるべきイメージ情報に対応して制御され、回転ドラム６１には静電気力による残留イメージ（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｌａｔｅｎｔｉｍａｇｅ）が定義される。残留イメージは、トナー保存部６３を通過しながらトナーイメージとして現像される。
【０００７】
一方、紙Ｐはカセット６８から１枚ずつ供給され、紙Ｐが回転ドラム６１とイメージ転移ローラ７２を通過すると同時に、トナーイメージが回転ドラム６１から紙Ｐに転移する。回転ドラム６１の表面は、洗浄部材６４を通過しながら洗浄される。このとき、回転ドラム６１表面に残留する汚染物が除去される。トナーイメージが転移された紙Ｐは、イメージ定着装置１００に伝達される。紙Ｐは経路７１、７３、７４、７５に沿って移送される。
【０００８】
図２に示されるように、イメージ定着装置１００は、加圧ローラ１０と、固定構造１３と、絶縁部材２０と、ヒータ１９と、フィルム２１とを含む。固定構造１３は、イメージ定着装置１００において固定した位置に存在する。さらに、固定構造１３には前後壁１５、１６が形成されてフィルム２１の移動をガイドする。前後壁１５、１６の間は中間部により連結される。固定構造１３の下部であり前記中間部上には、絶縁部材２０およびヒータ１９が装着される。フィルム２１は帯状に形成され、ヒータ１９および固定構造１３を収容しながら回転する。トナーイメージＴａが形成された紙Ｐは、ヒータ１９に対応してニップＮを通過し、トナーイメージＴａは定着したイメージＴｂに転換され、ガイド３３およびローラ３４、３８によって分離される。フィルム２１が図中のＡ方向に回転するとともに圧力ｆはＢ領域で加えられるようになる。
【０００９】
固定構造１３およびヒータ１９は剛体で形成され、加圧ローラ１０上で同時に上下に動作することができ、固定構造１３およびヒータ１９は常に同じ平面でのみ紙と接するようになる。
【００１０】
また、固定構造１３とヒータ１９とが長さ方向に同じ条件で接触するため、加圧ローラ１０の長さ方向によって、ニップ特性を変化させることができない。参考までに、加圧ローラが単純な円筒状であれば、加圧ローラとフィルムとの間のニップにおける圧力分布が均一でなく、加圧ローラを基準として中央部における圧力が両端に位置した余白部における圧力より相対的に高くなる。したがって、特許文献１においては、加圧ローラ１０は逆クラウン（ｒｅｖｅｒｓｅ−ｃｒｏｗｎ）形状で形成され、このような形状に調整することによって中央部の圧力が両余白部と実質的に同じように形成されるようになる。
【００１１】
また、ヒータ１９の底面は表面保護層で保護されているが、ヒータ１９はフィルム２１を介して直接露出されている。そのため、ヒータ１９が固定された固定構造１３において、ヒータ１９は加圧ローラ１０および紙Ｐからの圧力の大部分を直接受け、伝達される。そして、仮に、ヒータ１９に大きな圧力が加えられた際には、ヒータ１９の表面が損傷する恐れがある。
【特許文献１】米国特許第５１４８２２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、加圧ローラの変形した形状に応じてフィルムと加圧ローラとの間の圧力分布を調節できるイメージ定着装置を提供することを目的とする。
【００１３】
本発明は、フィルムと加圧ローラとの間に提供されるニップの有効幅を増加させることができるイメージ定着装置を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明は、フィルムと加圧ローラとの間の圧力分布をほぼ均一に形成できるイメージ定着装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明は、ニップの初期予熱を迅速に進行させ、圧力調節や圧力分布を容易に制御できるイメージ定着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】
【００１６】
本発明の例示的な１実施形態によれば、イメージ定着装置は、加圧部材と、加圧部材との間にニップを形成するフィルムと、ニップに隣接するように位置したヒータと、ニップに対応してフィルムを弾性的に支持するニップスプリングとを含む。ニップスプリングがフィルムを局部的に支持してフィルムと加圧部材との間にニップを形成する。ヒータはニップスプリングに移動可能に、またはその周辺部に固定的に装着され、ニップに熱を伝達する。ニップスプリングが弾性的に変形することによって、ニップにおいて全体的に均一な圧力分布が形成される。ニップスプリングの特性を調節することにより、ニップの幅、圧力分布、形状などは従来よりもさらに容易に調節できるようになる。
【００１７】
フィルムとしては、環状軌道を形成する帯状フィルムが用いられる。該帯状フィルムは、ヒータおよびニップスプリング周辺を継続的に循環する。また、ニップスプリングにはヒータが装着され、弾性変形に伴ってヒータも動くようになる。ここで、ヒータがニップスプリングの内側に装着されれば、ニップスプリングと加圧ローラとの間の圧力がヒータに伝達されず、ニップでより高い圧力が形成されるようになる。そして、圧力の増加に伴い、ニップにおける温度を低く設定することもできる。また、ヒータがニップスプリング内側に位置するため、ヒータがニップでの圧力により、破損および毀損することを防ぐことができる。
【００１８】
ここで、ヒータは、イメージ定着のために十分な熱を提供できる発熱手段であって、ハロゲンランプまたは電熱線のような発熱体が用いられる。上述したように、ニップスプリングに装着されるが、場合によっては、ニップスプリングが装着される支持部材に装着されることもある。
【００１９】
本発明の例示的な他の実施形態によれば、記録媒体にイメージを定着するためのイメージ定着装置は、加圧ローラと、加圧ローラと部分的に接しながら循環する帯状フィルム（ｂｅｌｔｉｎｇ  ｆｉｌｍ）と、帯状フィルム内部に提供されて帯状フィルムの循環を案内するガイドを含む支持部材と、帯状フィルムの内面を支持して帯状フィルムと加圧ローラとの間にニップを形成するニップ部および支持部材に対してニップ部を支持する支持部を含むニップスプリングと、ニップスプリングに隣接するように装着されて帯状フィルムを介してイメージに熱を提供するヒータと、を含む。
【００２０】
ニップスプリングは、ニップ部（ｎｉｐ  ｐｏｒｔｉｏｎ）および支持部（ｓｕｐｐｏｒｔ  ｐｏｒｔｉｏｎ）を含んでおり、ニップ部および支持部によってニップスプリングは、上端（ｔｏｐ）が開放された四角形または台形状で形成される。ニップ部および支持部は一般的に同じ材質で形成されるが、これとは異なり、他の材質を用いて形成されることもある。
【００２１】
ヒータは、ニップ部または支持部に装着され、支持部材で固定された位置を維持して装着される。ヒータは、ハロゲンランプや発熱線などのように多様な発熱手段を用いることができ、ニップ部の上下面などに装着される。
【００２２】
ニップスプリングにおいて、ニップ部は多様な形状で提供され、一般的には金属板材より形成されるため、所望する形状への加工が容易である。例えば、加圧ローラと接するニップ部を加圧ローラと同一あるいは類似した曲率に加工してニップの幅を増加させることができるし、ニップスプリングの長さ方向におけるニップ部の幅または厚さなどを変化させることにより、１つのニップスプリングで他の弾性特性を有するようにニップの構成を多様に調整できる。また、支持部の形状を、折り曲がった構造に形成することにより、支持部の弾性を調節することができ、支持部にホールを形成し、または補強剤を提供することにより、支持部に他の弾性特性を持たせることもできる。
【００２３】
また、ニップスプリングの断面を対称に形成することにより、定着前のイメージが入ってくる入口側および定着されたイメージが出ていく出口側の弾性特性を同一にすることもできる。さらにニップスプリングの断面を非対称に形成することにより、入口側と出口側との弾性特性を相違させることもできる。このとき、ニップスプリングの断面を対称または非対称的に形成するために、支持部の形状、厚さなどを変化させることができる。
【００２４】
本発明の例示的な１実施形態によれば、記録媒体にイメージを定着するためのイメージ定着方法は、加圧ローラおよびフィルムを用いてニップを形成する工程と、ニップスプリングを用いてニップに対応してフィルムを弾性的に支持する工程と、加圧ローラを駆動させてニップを介してイメージが形成された記録媒体を通過させる工程と、ニップに隣接するように位置したヒータを用いてニップを通過するイメージに熱を伝達する工程とを含む。
【００２５】
ニップを形成するために、ニップスプリングを用いた構造を用いることができる。ニップスプリングによって局部的に接する狭い面積において、ニップが弾性的に支持され、ニップスプリングの変形を介してニップ全体に均一な圧力分布が形成されるようになる。
【００２６】
また、ニップスプリングを用いてニップの圧力を増加させることが可能であり、ヒータの損傷を防ぐことができ、定着に必要な温度を相対的に低めることができ、定着速度を増加させてプリンタまたはコピー機の性能を向上させることができる。
【００２７】
本発明の例示的な他の実施形態によれば、イメージ形成装置は、記録媒体にイメージを形成するためのプロセスユニットおよび加圧部材と、前記加圧部材とともに前記イメージが形成された記録媒体が通過するニップを形成するフィルムと、前記ニップに隣接するように位置して前記記録媒体に熱を伝達するヒータと、前記加圧部材に対応して前記フィルムを弾性的に支持するニップスプリングとを含むイメージ定着装置を含む。
【００２８】
本発明の例示的なその他の実施形態によれば、イメージ形成装置は、記録媒体にイメージを形成するためのプロセスユニットおよび加圧部材と、前記加圧部材とともに前記イメージが形成された記録媒体が通過するニップを形成するフィルムと、ニップを含む経路に沿って回転するようにフィルムを案内するガイドと、前記加圧部材および前記ガイドに対応して前記フィルムを弾性的に支持するニップスプリングと、前記ニップスプリングに装着されて前記記録媒体に熱を伝達するヒータとを含むイメージ定着装置を含む。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、ニップスプリングが加圧ローラまたは記録媒体の形状に対応して弾性的に変形するため、ニップ内における圧力分布を均一に形成でき、定着に必要な圧力を十分に提供できる。
【００３０】
また、ニップスプリングの形状または材質特性に変化を与えることで弾性特性の多様な変更が可能となるため、製作者が所望するニップの条件に適合させたニップスプリングを設計し、製作できる。一例として、ニップスプリングにホールを形成することで弾性係数を調節でき、入口側および出口側支持部の形状を相違させることで記録媒体の進入および排出を容易にすることができる。
【００３１】
また、ニップスプリングによって幅の広いニップの形成が可能であるため、ニップの有効幅を増加でき、ニップにおける記録媒体の通過時間をより増加させて定着性能を高めることができる。さらに、記録媒体の通過速度をより増加させることも可能である。
【００３２】
また、局部的な加熱によってニップの初期予熱を迅速に完了させることができ、通常行われる定着を基準とし、ニップにおける圧力をさらに高めることができる。そのため、ニップでの定着温度をより低下させることができ、低容量のヒータを用いることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するが、本発明は実施形態によって制限されず、限定されるものではない。
【００３４】
図３は、本発明の１実施形態に係るイメージ定着装置を説明するための断面図であり、図４は、図３のイメージ定着装置を説明するための分解図である。
【００３５】
本実施形態に係るイメージ定着装置１００は、コピー機、プリンタ、ファクシミリなどのように印刷機能を含む装置に装着され、トナーなどによって表現されたトナーイメージを紙またはその他の記録媒体に定着させるものである。具体的な設置位置などについては、図１に示された従来のプリンタのイメージ定着装置の内容またはその他の定着装置を参照することにより、理解できるであろう。すなわち、図１に示された従来のプリンタは、図３および図４のイメージ定着装置を含むことができるため、イメージ形成装置に対する従来の構成についての説明は省略する。
【００３６】
図３および図４に示されるように、イメージ定着装置１００は、加圧ローラ１１０と、帯状フィルム１２０と、支持部材１３０と、ニップスプリング１４０と、ヒータ１６０とを含む。加圧ローラ１１０の上部に支持部材１３０が配置されており、支持部材１３０にはニップスプリング１４０が支持されており、ニップスプリング１４０にはヒータ１６０が装着されている。帯状フィルム１２０は、支持部材１３０と、ニップスプリング１４０と、ヒータ１６０とを収容しており、加圧ローラ１１０とニップスプリング１４０との間を通過する。帯状フィルム１２０は、加圧ローラ１１０の回転に対応して移動し、閉軌道を描き、収容された部品１３０、１４０、１６０の周囲を循環する。ニップスプリング１４０は帯状フィルム１２０を弾性的に支持し、ニップスプリング１４０および加圧ローラ１１０の間にはニップＮが形成される。
【００３７】
加圧ローラ１１０は、実質的に固定された軸に装着されており、軸に応じて回転する。加圧ローラ１１０は、ゴムまたは弾性材質の表面層を含み、定着前のトナーイメージが形成された記録媒体を移送してニップＮを通過させる。本実施形態においては、支持部材１３０および加圧ローラ１１０が上下方向に垂直に配置されているが、場合によっては、垂直でなく若干傾いて配置されることもある。また、加圧ローラが支持部材１３０に対し、上方に位置するように、加圧ローラと支持部材の位置が垂直方向において、上下逆になることもある。
【００３８】
支持部材１３０は、プリンタ内部において加圧ローラ１１０に対し、垂直方向において上部に固定し、配置される。支持部材１３０は、支持本体１３２およびガイド１３４を含む。支持本体１３２はニップスプリング１４０を固定および支持し、ガイド１３４は帯状フィルム１２０の循環を案内する。支持本体１３２にはニップスプリング１４０およびヒータ１６０を収容するための空間が形成されており、該空間にはヒータ１６０が付着されたニップスプリング１４０が装着される。支持部材１３０において、ガイド１３４は、帯状フィルム１２０の循環を補助するためのものであって、円形または楕円形で形成される。さらに、ガイド１３４は、連続した一体形または分離した分離形で形成される。
【００３９】
支持部材１３０は、加圧ローラ１１０の断面における回転方向に沿って、延長される。この場合、支持部材１３０は、加圧ローラ１１０と同じように、加圧ローラ１１０の軸方向において、記録媒体が有する幅よりも広い幅を有する。また、支持部材１３０は固定した位置に維持されるが、場合によっては、弾性的に支持することにより、狭い範囲内で動作させることもできる。
【００４０】
帯状フィルム１２０は耐熱性材質で形成され、ヒータ１６０から発生した熱を局部的にトナーイメージに伝達する。帯状フィルム１２０は、支持本体１３２およびガイド１３４によって定義される円周より長い円周を有する。本実施形態においては、帯状フィルム１２０が記録媒体または加圧ローラ１１０と接触しているため、それらの回転に伴い受動的に回転するが、他の実施形態では、帯状フィルム１２０を駆動するための別途の駆動装置が適用されることもある。
【００４１】
ニップスプリング１４０は、ニップ部１４２および支持部１４６を含んでおり、支持部材１３０の支持本体１３２に装着される。ニップ部１４２はフィルム１２０の内面と接面し、フィルム１２０と加圧ローラ１１０との間における圧力によって接触するニップＮ（ｐｒｅｓｓ−ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ  ｎｉｐ）を形成する。ニップ部１４２の両端はそれぞれ支持部１４６と連結しており、支持部１４６はテーブル形状のように、ニップ部１４２との連結部分より、支持本体１３２に対して突出しているため、ニップ部１４２が支持される。ニップ部１４２は加圧ローラ１１０または記録媒体との接触によって部分的に弾性変形し、支持部１４６も部分的に弾性変形する。そのため、フィルム１２０を弾性的に支持することができる。
【００４２】
ニップ部１４２の内面にはヒータ１６０が装着される。ヒータ１６０は、基板１６２と、発熱パターン１６４と、保護層１６６とを含んでおり、ニップスプリング１４０のニップ部１４２内側でニップスプリング１４０に隣接したフィルム１２０を局部的に加熱する。したがって、ヒータ１６０は、ニップＮおよびその周辺を集中的に加熱するため、局部的な加熱によって初期予熱時間の短縮が可能となる。図面で明確に示してはいないが、ヒータ１６０またはその周辺に温度センサをさらに装着することができる。
【００４３】
図５は、本発明の１実施形態に係る加熱ローラを用いたイメージ定着装置と従来のイメージ定着装置との予熱時間を比較するためのグラフである。
【００４４】
参考までに、図５の温度比較は、数値的な解釈によって得られた結果である。従来のイメージ定着装置には、約２１．８ｍｍの外径を有する加熱ローラおよび約１，３００Ｗの発熱量を有するヒータを用いた。一方、本発明に係るイメージ定着装置には、約２４ｍｍの外径を有する帯状フィルムと約２５０Ｗの発熱量を有するヒータを用いた。
【００４５】
図５に示されるように、従来のイメージ定着装置は、本発明と比較して、大きな発熱量のヒータを用いたにも係らず、従来装置の温度上昇速度は本発明に係る装置の温度上昇速度よりも遅いことが確認できる。従来のイメージ定着装置は、加熱ローラ全体を加熱しなければならないため、温度上昇に遅れが生じる。しかし、本発明のイメージ定着装置は、薄いフィルムを局部的に加熱するため、従来のイメージ定着装置と比較して、温度上昇が相対的に早い。一例として、一般的に予熱に必要な温度が約１６０度であると仮定する場合、本発明に係るイメージ定着装置は約５〜６秒で予熱が完了するが、従来のイメージ定着装置では約２５〜２７秒で予熱が完了する。
【００４６】
図６ａは、本発明の１実施形態に係るイメージ定着装置におけるニップおよびその圧力分布を説明するための部分拡大図である。また、図６ｂは、従来のイメージ定着装置におけるニップおよびその圧力分布を説明するための部分拡大図である。参考までに、図６ａおよび図６ｂにおいて示されるイメージ定着装置は、それぞれ図３および図２に示されたイメージ定着装置を参考にすることができる。
【００４７】
図６ａに示されるように、ニップスプリング１４０のニップ部１４２と加圧ローラ１１０との間をフィルム１２０および記録媒体Ｐが通過する。ニップスプリング１４０の弾性変形によって、ニップ部１４２は、加圧ローラ１１０の形状に応じて部分的に曲面を有するように変形する。したがって、ニップＮの中心部において、加圧ローラ１１０の回転方向において、図６ａに示される均一な圧力分布が形成される。
【００４８】
しかし、図６ｂに示されるように、従来のイメージ定着装置では、ニップスプリングが形成されずに、ヒータ１９および加圧ローラ１０との間にニップが形成されている。そのため、ヒータ１９はニップに沿って、全く変形しないため、従来のニップでは、加圧ローラ１１０の回転方向において、図６ｂに示される圧力分布しか形成されていない。つまり、中心部では圧力が最大となりその周辺では圧力が急激に減少するという圧力分布が形成されるようになる。
【００４９】
再び図６ａを参照すれば、ヒータ１６０がニップ部１４２の上面に装着されるため、ニップＮにおける圧力はヒータ１６０に直接伝達されない。したがって、本実施形態では、ニップＮにおける圧力を任意に増加させることができ、ヒータ１６０が破損する心配がない。
【００５０】
ニップ部１４２はヒータ１６０より広い領域に形成され、支持部１４６は支持本体１３２に対応して変形が可能である。支持部１４６は、ニップ部１４２を弾性的に支持するため、ニップ部１４２は加圧ローラ１１０の外周形状に対応して弾性的に変形し、ニップ領域を覆うことができる。さらに、ヒータもニップ部１４２の変形に対応して部分的に変形するようになる。
【００５１】
一般的に行われる定着を基準とした際に、ニップでの圧力を高めれば、ニップでの定着温度を低めることができ、低容量のヒータを用いることや定着させるための時間を短縮することが可能となる。
【００５２】
また、ニップＮにおける定着効率を増加させることができるため、記録媒体Ｐの通過速度を増加させることができる。ニップにおける通過速度の増加とは、イメージ定着装置が設置されたコピー機、プリンタの印刷速度の向上を意味する。
【００５３】
しかし、図６ｂに示すように、従来のイメージ定着装置においては、ヒータ１９が圧力の伝達を直接受けるため、ニップの圧力増加はヒータ１９の破損を招来するようになる。したがって、従来のイメージ定着装置においては、ニップの圧力を任意的に増加させることができず、定着時の記録媒体の通過速度の向上は困難となる。
【００５４】
図７ａ〜図７ｃは、本発明の他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングおよびヒータを説明するための部分拡大図である。
【００５５】
図７ａに示されるように、本実施形態に係るヒータ１６０ａは、図３に示されたヒータ１６０と同じように、基板１６２と、発熱パターン１６４と、保護層１６６とを含み、ニップスプリング１４０のニップ部１４２内側に位置する。また、ニップ部１４２上に基板１６２が接し、発熱パターン１６４と保護層１６６が順に積み重ねられて形成される。
【００５６】
図７ｂに示されるように、本実施形態に係るヒータ１６０ｂは、ニップスプリング１４０の外側、すなわちニップ部１４２の底面に形成される。この場合、上述したように、ヒータ１６０ｂがニップＮにおける圧力の伝達を直接受ける。ヒータの破損を防ぐために、ニップの圧力を一定限度以上に増加することが制限される。
【００５７】
図７ｃに示されるように、本実施形態に係るヒータ１６０ｃは、ニップスプリング１４１の外側に形成される。この場合、ニップスプリング１４１は、ヒータ１６０ｃの一部を、または全体を収容できるような平面を有した形状とは異なる形状で形成される。ニップスプリング１４１の底面は、ヒータ１６０ｃの底面と同じ高さ、または低く形成される。そのため、ニップスプリングのニップ部が部分的に変形しながらヒータ１６０ｃに加えられる圧力を分散させることができる。
【００５８】
図８は、本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【００５９】
図８に示されるように、ニップスプリング２４０は、ニップ部２４２と、支持部２４６とを含んでいる。ニップスプリング２４０において、ニップ部２４２と支持部２４６との境界は曲面加工される。ニップ部２４２と支持部２４６の入口側境界２４３は曲面加工され、フィルムと記録媒体が容易にニップ内に進入
できるようにしている。また、ニップ部２４２と支持部２４６の出口側境界２４４は曲面加工されているため、フィルム２２０と定着した記録媒体は排出時において、相互間に角度差が生じ、互いに分離される。
【００６０】
このようにラウンド処理された両境界２４３、２４４は、互いに異なる機能を有し、互いに異なる形状および大きさで形成される。例えば、両境界のうち、入口側境界２４３の曲率は大きいほど記録媒体およびフィルムの進入が容易となるし、出口側境界２４４の曲律は小さいほど記録媒体とフィルムとの分離が容易となる。
【００６１】
出口側境界２４４は、入口側境界２４３の湾曲部より小さい湾曲部を有する。すなわち、出口側境界２４４は、支持部２４６と、小さい湾曲部を有するニップ部２４２における端部との間に形成される。また、入口側境界２４３は、支持部２４６と、大きい湾曲部を有するニップ部２４２における端部との間に形成される。
【００６２】
図９は、本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【００６３】
図９に示されるように、ニップスプリング２４１は、ニップ部２４２と、支持部２４６と、ニップ部２４２に形成された突起２４５とを含んでいる。突起２４５を形成することによって記録媒体Ｐの進入および排出が容易となり、記録媒体Ｐの詰まりやジャム（ｊａｍ）の発生を防ぐことができる。
【００６４】
図９に示されるように、突起２４５は、ニップ部２４２の底面両端においてニップ部２４２の長さ方向に沿って形成されるが、場合によっては、ある一端にのみ突起が形成されることや、ニップ部に沿って連続的または非連続的に形成されることもある。
【００６５】
図１０〜１２は、本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【００６６】
図１０〜１２に示されるように、ニップスプリング３４０は、ニップスプリング３４０の長さ方向における中心での垂直軸を基準として、入口側支持部と出口側支持部とが対称的または非対称的に形成される。ニップスプリングは、支持部３４６、３４８と、支持部３４６と３４８との間に形成されたニップ部３４２と、を含むことができる。この場合、ニップスプリング３４０の断面は、前後対称的または非対称的に形成されていることを確認することができる。
【００６７】
例えば、図１０に示されるように、ニップスプリング３４０において、入口側支持部３４６に比べて出口側支持部３４８が厚く形成されている。入口側支持部３４６および出口側支持部３４８は互いに非対称的に形成されている。そのため、出口側支持部３４８は相対的に入口側支持部３４６に対して、大きな弾性係数を有することができる。このように出口側支持部３４８を入口側支持部３４６に対して、相対的厚く形成することができるが、この作業とは別に、出口側支持部に補強板材を付設させることにより、出口側支持部３４８を入口側支持部３４６に対して相対的に厚く形成することもできる。
【００６８】
前記のように、入口側支持部３４６を出口側支持部３４８に対して、相対的に薄く形成することによって、記録媒体の流入が容易となる。この他にも、ニップスプリング３４０の支持部の厚さを、ニップスプリング３４０の長さ方向における中心での垂直軸を基準として、入口側支持部と出口側支持部とを対称的または非対称的に調節することにより、ニップの圧力分布が調節される。定着性を向上させるために支持部またはニップ部の形状、またはその他の条件を変更することができる。
【００６９】
従来の定着装置では、ニップでの圧力分布の調節が極めて難しい。加圧ローラの軸方向において、その円周を変更し、軸方向における圧力分布を調節することは従来から可能である。しかし、記録媒体の通過方向におけるニップでの圧力分布の調節は困難であった。一方、本発明によれば、記録媒体の通過方向におけるニップの圧力分布の変更が可能であり、均一な圧力分布を形成させることもできる。さらに、定着特性によってニップの圧力分布を調節することも可能である。
【００７０】
支持部の厚さを調節する以外にも、他の方法によって、ニップスプリングにより、ニップにおける圧力分布を調節することができる。例えば、図１１に示されるように、出口側支持部に比べて入口側支持部３４７を多く折り曲げることにより、互いに異なる弾性係数を有し得る。折り曲げ回数を相違させることによって、同じ材質および同じ厚さで形成された支持部は非対称的に形成され、異なる弾性係数を有するようになる。もちろん、図１２に示すように、入口側支持部３４７と出口側支持部３４９を同じ回数で折り曲げることにより、所望する弾性係数を有するようにし、支持部を前後対称に形成することもできる。すなわち、支持部を、ベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）形状のように多段で形成することもできる。
【００７１】
図１３は、本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【００７２】
図１３に示されるように、ニップスプリング４４０において、ニップ部４４２および支持部４４６は互いに異なる材質を用いて形成される。例えば、ニップ部４４２を相対的に熱伝導が優れた材質を用いて形成し、支持部４４６を別途に製作した後にニップ部４４２と支持部４４６を一体に連結する。この場合、ヒータ４６０から発生した熱がフィルムに円滑に伝達されるようになる。
【００７３】
図１４および図１５は、本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための底面における斜視図である。
【００７４】
図１４に示されるように、ニップスプリング５４０は、ニップ部５４２と、支持部５４６とを含んでおり、支持部５４６には複数のホール５４８が形成されている。前記ホール５４８は、支持部５４６の弾性係数を調節するためのものであって、ホール５４８の間隔が中央部では最も狭く、端に行くほど次第に離れるように形成されている。したがって、支持部５４６において、中央部は両端部に対し、相対的に低い弾性係数を有し、両端部は中央部に対し、相対的に高い弾性係数を有するようになる。
【００７５】
この他にも、ホールの形状を相違させることによって、支持部５４６の弾性係数を調節できる。また、ホールの大きさや、位置を相違させることによって、弾性係数を調節できる。さらに、ホールを形成せずに補強材を適切に付設させることによっても、弾性係数を調節できる。
【００７６】
例えば、図１５に示されるように、支持部６４６の外壁には、補強板材６４８、６４９が付設されている。ニップスプリング６４０の長さ方向における中央部において、支持部６４６は、補強板材が１重で形成されているが、両端部に移動するほど支持部６４６に補強板材６４８、６４９が順に付設されて、壁体を２重または３重に増加させている。これにより、重なった部分は相対的に高い弾性係数を有するようになる。
【００７７】
図１６は、本発明の１実施形態に係るイメージ定着装置を説明するための断面図である。
【００７８】
図１６に示されるように、イメージ定着装置７００は、加圧ローラ７１０と、帯状フィルム７２０と、支持部材７３０と、ニップスプリング７４０と、ヒータ７６０とを含む。加圧ローラ７１０の上部に支持部材７３０が配置されており、支持部材７３０にはニップスプリング７４０およびヒータ７６０が装着される。帯状フィルム７２０は、支持部材７３０と、ニップスプリング７４０と、ヒータ７６０とを収容しており、加圧ローラ７１０とニップスプリング７４０との間を通過する。ニップスプリング７４０は帯状フィルム７２０を弾性的に支持しており、ニップスプリング７４０および加圧ローラ７１０との間にはニップが形成される。
【００７９】
図３に示されたイメージ定着装置１００とは異なり、本実施形態では、ヒータ７６０がニップスプリング７４０のニップ部７４２に装着されているのではなく、支持部材７３０に対して固定した位置に装着されている。ヒータ７６０はハロゲンランプが用いられる。
【００８０】
加圧ローラ７１０は、実質的に固定した軸に装着され、ゴムまたは弾性材質の表面層を含む。支持部材７３０は、加圧ローラ７１０上部において、固定した位置に配置される。支持部材７３０には、ヒータ７６０を固定するためのヒータクランプ７３６が含まれており、ヒータ７６０はニップスプリング７４０に対して固定した位置に形成されるようになる。帯状フィルム７２０は耐熱性材質で形成されており、ヒータ７６０から発生した熱を局部的にトナーイメージに伝達する。
【００８１】
図１７は、本発明の他の実施形態に係るイメージ定着装置を説明するための断面図である。
【００８２】
図１７に示されるように、イメージ定着装置８００は、加圧ローラ８１０と、帯状フィルム８２０と、支持部材８３０と、ニップスプリング８４０と、ヒータ８６０とを含む。加圧ローラ８１０の上部に支持部材８３０が配置されており、支持部材８３０にはニップスプリング８４０およびヒータ８６０が装着される。帯状フィルム８２０は、支持部材８３０と、ニップスプリング８４０と、ヒータ８６０とを収容しており、加圧ローラ８１０とニップスプリング８４０との間を通過する。ニップスプリング８４０は帯状フィルム８２０を弾性的に支持しており、ニップスプリング８４０および加圧ローラ８１０の間にはニップが形成される。
【００８３】
本実施形態では、ヒータ８６０はニップスプリング８４０のニップ部８４２に装着されているのではなく、支持部８４６によって部分的に収容されて装着されている。支持部８４６の構造によってヒータ８６０が固定され、ヒータ８６０は輻射および伝熱によってニップスプリング８４０およびフィルム８２０の一部を加熱するようになる。
【００８４】
上述したように、本発明の好ましい実施形態を参照しつつ説明したが、該当の技術分野における熟練した当業者にとっては、特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で、本発明を多様に修正および変更させることができることを理解することができるであろう。すなわち、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められ、発明を実施するための最良の形態により制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】従来のプリンタを説明するための断面図である。
【図２】図１のプリンタを用いて従来のイメージ定着装置を説明するための拡大断面図である。
【図３】本発明の１実施形態に係るイメージ定着装置を説明するための断面図である。
【図４】図３のイメージ定着装置を説明するための分解図である。
【図５】本発明の１実施形態に係る加熱ローラを用いたイメージ定着装置と従来のイメージ定着装置との予熱時間を比較するためのグラフである。
【図６ａ】図６ａは、本発明の１実施形態に係るイメージ定着装置におけるニップおよびその圧力分布を説明するための部分拡大図である。
【図６ｂ】図６ｂは、従来のイメージ定着装置におけるニップおよびその圧力分布を説明するための部分拡大図である。
【図７ａ】図７ａは、本発明の他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングおよびヒータを説明するための部分拡大図である。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングおよびヒータを説明するための部分拡大図である。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明の他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングおよびヒータを説明するための部分拡大図である。
【図８】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【図９】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【図１１】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【図１２】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【図１３】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための部分拡大図である。
【図１４】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための底面における斜視図である。
【図１５】本発明のその他の実施形態に係るイメージ定着装置のニップスプリングを説明するための底面における斜視図である。
【図１６】本発明の１実施形態に係るイメージ定着装置を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係るイメージ定着装置を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１００、７００、８００  イメージ定着装置、
１１０、７１０、８１０  加圧ローラ、
１２０、２２０、７２０、８２０  帯状フィルム、
１３０、７３０、８３０  支持部材、
１３２、７３２、８３２  支持本体、
１３４、７３４、８３４  ガイド、
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０、８４０  ニップスプリング、
１４２、２４２、３４２、４４２、５４２、６４２、７４２、８４２  ニップ部、
１４６、２４６、４４６、５４６、６４６、７４６、８４６  支持部、
１６０、４６０、７６０、８６０  ヒータ、
１６２  基板、
１６４  発熱パターン、
１６６  保護層、
２４３  入口側境界、
２４４  出口側境界、
２４５  突起、
３４６、３４７  入口側支持部、
３４８、３４９  出口側支持部、
５４８  ホール、
６４８、６４９  補強板材、
７３６  ヒータクランプ。
【図１】
2008216977.tif 000003
【図２】
2008216977.tif 000004
【図３】
2008216977.tif 000005
【図４】
2008216977.tif 000006
【図５】
2008216977.tif 000007
【図６ａ】
2008216977.tif 000008
【図６ｂ】
2008216977.tif 000009
【図７ａ】
2008216977.tif 000010
【図７ｂ】
2008216977.tif 000011
【図７ｃ】
2008216977.tif 000012
【図８】
2008216977.tif 000013
【図９】
2008216977.tif 000014
【図１０】
2008216977.tif 000015
【図１１】
2008216977.tif 000016
【図１２】
2008216977.tif 000017
【図１３】
2008216977.tif 000018
【図１４】
2008216977.tif 000019
【図１５】
2008216977.tif 000020
【図１６】
2008216977.tif 000021
【図１７】
2008216977.tif 000022