(57)【要約】【課題】  加熱部材の内部に備えられた補強部材および保持部材のたわみを解消し、加熱部材の破損を防止する定着装置を提供すること。【解決手段】  加熱部材は、その内側に、当該加熱部材と前記加圧部材とが圧接して形成するニップ部に沿う保持部分と、当該加熱部材の長さ方向における両端部が支持された状態で該保持部分を加圧部材の方向に押圧する補強部分とからなる保持手段と、該保持手段及び加熱部材と非接触に該加熱部材を加熱する加熱源とを備え、補強部分は、バイメタルの２層構造からなり、該２層のうち、加熱部材の回転下流側に面する層は、該加熱部材の回転上流側に面する層より小さい熱膨張係数を有する構造である。【選択図】図１
2008170882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能な加熱部材と回動可能な加圧部材とが圧接して転写紙を挟んで搬送し、該転写紙上のトナーを定着する定着装置において、
前記加熱部材は、その内側に、当該加熱部材と前記加圧部材とが圧接して形成するニップ部に沿う保持部分と、当該加熱部材の長さ方向における両端部が支持された状態で該保持部分を前記加圧部材の方向に押圧する補強部分とからなる保持手段と、該保持手段及び当該加熱部材と非接触に該加熱部材を加熱する加熱源とを備え、
前記補強部分は、バイメタルの２層構造からなり、該２層のうち、前記加熱部材の回転下流側に面する層は、該加熱部材の回転上流側に面する層より小さい熱膨張係数を有する構造であることを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やファクシミリ等の画像形成装置の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やファクシミリ等の画像形成装置では、感光体ドラム表面に形成されたトナー像が転写紙上に転写され、定着装置によって転写紙上にトナーが定着される。その定着装置としては、転写紙上のトナーを加熱融解させる加熱部材と、該加熱部材に圧接して転写紙を挟持搬送し、トナーを転写紙上に定着する加圧部材等とで構成される熱ローラ定着装置が一般的である。
このような定着装置において、消費電力の低減のため、スタンバイ時に定着装置に予熱を持たせる必要がないオンデマンド方式が採用されている。
【０００３】
このオンデマンド方式の定着装置では熱容量を小さくする関係上、定着の機構が重要となる。例えば、特許文献１には、加熱部材の内部に輻射光源とともに支持部材（保持手段）を設け、該保持手段はフィルムを介して加圧部材と圧接されるオンデマンド方式の定着装置が開示されている。該保持手段は、定着ニップを形成する底面部と、フィルムのたわみを抑え加圧ローラによる加圧に対して充分な強度を持たせた側板部より形成されるコの字形状の金属部材からなっている。この支持部材により、加圧を行い、トナー像を定着している。
また、特許文献２に記載の加熱装置（定着装置）では、保持部材（保持手段）が、第１の支持部分と、ニップ形成部となる第２の支持部の２部材で構成されることが開示されている。
【０００４】
上記構成の定着装置において、加圧部材によるニップ部での圧力を保持するためには、加熱部材の内部に備えられた保持手段の強度が必要となる。この強度を確保するために、保持手段の体積を大きくすると、それに伴い保持手段の熱容量が大きくなる。この結果、加熱部材へ与えられるはずの熱量は保持手段によって奪われるとの問題があった。これに対し、保持手段を、薄肉構成の保持部材と強度を補強する補強部材との組み合わせで構成するものが提案される。
【０００５】
しかしながら、薄肉構成の保持部材と強度を補強する補強部材を組み合わせたものでも、次の問題がある。保持部材と補強部材をこのように薄肉の構成とすることで、加圧部材の駆動回転時に、補強部材及び保持部材が回転方向へたわみ、補強部材及び保持部材によって、加熱部材であるベルトの破損が生じる。このことに関し、図を参照し説明する。図４は、従来の定着装置（１００）の構成を示す概略図である。図５は、図４に示す該定着装置のＡ−Ａ切断面線で切断した断面図である。両図のとおり、従来の定着装置（１００）は、加熱ベルト（２００）及び加圧ローラ（３００）を備え、加熱ベルトの内部には薄肉構成の保持部材（５００ａ）及び補強部材（５００ｂ）が備えられる。図５に示すとおり、補強部材（５００ｂ）の両端は、押圧部材（６００）によって支持されている。当該定着装置（１００）において、加圧ローラ（３００）を駆動回転させるとともに、加熱ベルト（２００）を回転させると、回転に伴い、補強部材（５００ｂ）のうち押圧部材（６００）に支持されていない部分、特に加熱ベルト（２００）の長さ方向における中央に位置する部分が、保持部材（５００ａ）とともに、図５に示すように回転下流方向へたわむ。そして、たわんだ補強部材（５００ｂ）及び保持部材（５００ａ）が加熱ベルト（２００）を破損する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−９４１４６号公報
【特許文献２】特開２００４−６２０５３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、上述したような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、補強部材および保持部材のたわみを解消し、加熱部材の破損を防止することができる定着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、回動可能な加熱部材と回動可能な加圧部材とが圧接して転写紙を挟んで搬送し、該転写紙上のトナーを定着する定着装置において、前記加熱部材は、その内側に、当該加熱部材と前記加圧部材とが圧接して形成するニップ部に沿う保持部分と、当該加熱部材の長さ方向における両端部が支持された状態で該保持部分を前記加圧部材の方向に押圧する補強部分とからなる保持手段と、該保持手段及び当該加熱部材と非接触に該加熱部材を加熱する加熱源とを備え、前記補強部分は、バイメタルの２層構造からなり、該２層のうち、前記加熱部材の回転下流側に面する層は、該加熱部材の回転上流側に面する層より小さい熱膨張係数を有する構造であることを特徴とする定着装置に関する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に係る発明によれば、加熱部材は、その内側にニップ部に沿う保持部分と、加熱部材の長さ方向における両端部が支持された状態で、保持部分を加圧部材方向に押圧する補強部分とからなる保持手段と、これに非接触な加熱源とを備え、補強部分は、バイメタルの２層構造からなる。該２層を形成するもののうち、加熱部材の回転の下流側に面する層は、加熱部材の回転の上流側となる層よりも小さい熱膨張係数を有することから、加熱源による加熱によって、回転上流側に面する層は回転下流側に面する層に比べて大きく熱膨張し、補強部分の中央部、すなわち、加熱部材の長さ方向における中央に位置する部分であって、支持されていない部分を中心に加熱部材の回転上流側にたわむ。これに対して、加熱部材が回転することにより、加熱部材の内側において、補強部分のうち支持されていない両端以外の部分、特に、加熱部材の長さ方向の中央に位置する部分が、保持部分とともに回転下流側にたわもうとするので、両たわみが互いに作用して、打ち消し合う。これによって、保持手段は実質的にたわまず、保持手段が加熱部材を破損することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る定着装置の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る定着装置（１）の実施形態の構成例を示す左側面図である。
本実施形態に係る定着装置（１）は、転写紙（２２）上のトナー（２３）を加熱融解する加熱ベルト（２）と、この加熱ベルト（２）に圧接して転写紙（２２）を挟持搬送し、トナー（２３）を転写紙（２２）上に定着させる加圧ローラ（３）とを備える。加熱ベルト（２）は加熱部材であり、加圧ローラ（３）は加圧部材である。
【００１１】
加熱ベルト（２）は、この加熱ベルト（２）と加圧ローラ（３）とを適切なニップ幅で圧接させるための保持手段（５）と、この加熱ベルト（２）を加熱する２つの加熱源（４）とを備えている。
【００１２】
保持手段（５）は、加熱ベルト（２）が加圧ローラ（３）に圧接して形成するニップ部（７）のニップ幅に対応して、加熱ベルト（２）の内面に沿って設けられた保持部材（５ａ）と、この保持部材（５ａ）の上面に対して略直角に接合一体化された補強部材（５ｂ）とからなる。保持部材（５ａ）は、ニップ部に沿う保持部分であり、補強部材（５ｂ）は加圧ローラ（３）の方向に保持部材（５ａ）を押圧する補強部分である。
【００１３】
補強部材（５ｂ）は、２つの円筒状の加熱源（４）の間に、これらと非接触に配置される長方形板状の部材であって、その長辺方向における両端は、不図示の押圧部材で支持されている。この補強部材（５ｂ）は、加熱ベルト（２）内において、その幅（短辺）方向を略垂直に配置されており、また、加熱源（４）は図示しない固定部材によって加熱ベルト（２）や保持手段（５）の動きに連動しないように固定されているので、補強部材（５ｂ）は加熱源（４）に接触することなく上方向に移動することができる。
【００１４】
補強部材（５ｂ）の構成について図２により説明する。図２は、本実施形態に係る補強部材（５ｂ）の構造を示す概略図である。図２（ａ）は加熱ベルト（２）の駆動回転前の補強部材（５ｂ）を示し、図２（ｂ）は加熱ベルト（２）の駆動回転後の補強部材（５ｂ）を示す。補強部材（５ｂ）は、熱膨張係数の異なる２枚の金属板を貼り合わせた２層構造のバイメタルからなる。熱膨張係数は、温度の上昇によって物体の長さ・体積が膨張する割合を、１Ｋ（℃）当たりで示したものである。本実施形態の補強部材（５ｂ）の各層は、熱膨張係数の小さい低膨張層（６０ｂ）と熱膨張係数の大きい高膨張層（７０ｂ）とからなり、低膨張層（６０ｂ）は加熱ベルト（２）の回転下流側に面し、高膨張層（７０ｂ）は回転上流側に面する構造となる。加熱ベルト（２）の駆動回転後に、補強部材（５ｂ）が加熱源（４）によって加熱されると、高膨張層（７０ｂ）は、低膨張層（６０ｂ）よりも大きく膨張し、図２（ｂ）に示すように、補強部材（５ｂ）は特に長辺方向の中央部が下方にたわむ。なお、図２の（ａ）及び（ｂ）において、補強部材（５ｂ）の上方は加熱ベルト（２）の回転下流側となり、下方は加熱ベルト（２）の回転上流側となる。
【００１５】
ここで、バイメタルで構成される本実施形態の補強部材（５ｂ）の具体的な材質について説明する。以下の表１は、材質別の熱膨張係数を示す。表１によれば、アルミニウムの熱膨張係数は、２３．０（×１０−６／℃）であり、マグネシウムの熱膨張係数は、２５．６（×１０−６／℃）であり、他の材質であるステンレス、ニッケル、鉄、銅及びチタンに比べて、熱膨張係数は大きい。このことから、アルミニウム又はマグネシウムを高膨張層（７０ｂ）に用いることができる。例えば、低膨張層（６０ｂ）と高膨張層（７０ｂ）の組み合わせとして、以下の表２に示すものが挙げられる。
【００１６】
【表１】
2008170882.tif 000003
【００１７】
【表２】
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【００１８】
表２は、本実施形態に係る補強部材（５ｂ）の低膨張層（６０ｂ）と高膨張層（７０ｂ）の組み合わせを示す。表２では、加熱ベルト（２）の回転下流側をステンレスで、回転上流側をアルミニウムで構成する組み合わせ（例１）、回転下流側を鉄で、回転上流側をマグネシウムで構成する組み合わせ（例２）、及び回転下流側をチタンで、回転上流側をアルミニウムで構成する組み合わせ（例３）の３つを例示している。このような組み合わせによるバイメタルを補強部材（５ｂ）に用いることで、補強部材（５ｂ）は、加熱されると、加熱ベルト（２）の回転上流側にたわませることができる。なお、上記において、補強部材（５ｂ）として、長方形板状の部材を一例として説明したが、これに限るものではない。
【００１９】
さらに、本実施形態の保持部材（５ａ）としては、補強部材（５ｂ）からの押圧力を受けて適切なニップ部（７）を形成することができればよく、多少弾性のあることが好ましく、例えば、バネ性ステンレス鋼板やリン青銅板を例示することができる。
【００２０】
加圧ローラ（３）は、図示しない駆動装置によって所定の速度で駆動され、転写紙（２２）を搬送するとともに、加熱ベルト（２）も駆動している。
【００２１】
加圧ローラ（３）は、加圧力を付与するための加圧弾性体（１１）を備える。加圧弾性体（１１）は、加圧レバー（１１ａ）、加圧バネ（１１ｂ）及び加圧支点（１１ｃ）からなる。加圧バネ（１１ｂ）としては、図示したコイル状のバネ以外の弾性体を用いることも可能である。加圧レバー（１１ａ）は、加圧支点（１１ｃ）を基点として加圧バネ（１１ｂ）の付勢力によって付勢される。この加圧弾性体（１１）によって、加圧ローラ（３）を上方に向けて加圧する加圧力が発生し、加圧ローラ（３）と加熱ベルト（２）との間に転写紙（２２）を挟んでトナーを定着させることができる。
【００２２】
さらに、定着装置（１）は、図１に示すようにトナー（２３）が転写された転写紙（２２）をニップ部（７）へ導入する挿入ガイド（２４）を備えている。挿入ガイド（２４）により、転写紙（２２）は図１の紙面右側から左側へ搬送されることになる。
【００２３】
本実施形態においては、加圧部材として、加圧ローラ（３）を一例として示しているが、加圧ベルトを用いることも可能で、同様の効果を奏することができる。
これら加圧ローラ（３）、加圧ベルト、及び加熱ベルト（２）としては、厚みや材質が特に限定されるものではなく、従来公知の厚みや材質で構成することができる。
【００２４】
加熱源（４）は、図示例では輻射熱を発生する熱源を２つ備える場合を示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば加熱ベルト（２）内の空気を暖めるようなものであっても可能である。
【００２５】
さらに、本実施形態に係る定着装置（１）の駆動回転前後の補強部材（５ｂ）及び保持部材（５ａ）の状態について、図３を参照し具体的に説明する。図３は、図１に示す定着装置のＢ−Ｂ切断面線で切断した断面図である。図３（ａ）は、加熱ベルト（２）の駆動回転前の状態を示す図であり、図３（ｂ）は駆動回転後の状態を示す図である。両図のとおり、補強部材（５ｂ）の両端は、押圧部材（６）によって支持されている。図３（ａ）では、加熱源（４）は補強部材（５ｂ）を加熱しておらず、補強部材（５ｂ）及び保持部材（５ａ）は、加熱ベルト（２）の内側中央で静止している。
【００２６】
一方、図３（ｂ）では、加熱源（４）が補強部材（５ｂ）を加熱しているので、該加熱により、補強部材（５ｂ）の中央部、すなわち、加熱ベルト（２）の長さ方向の中央に位置する部分を中心に回転上流側にたわむ。これに対して、加熱ベルト（２）の回転により、補強部材（５ｂ）の押圧部材（６）に支持されている両端部以外の部分、特に中央の部分が、保持部材（５ａ）とともに回転下流側にたわもうとする。これによってたわみは互いに打ち消し合うので、図に示すとおり、補強部材（５ｂ）及び保持部材（５ａ）は、いずれの方向にもたわむことなく、駆動回転前と同様、加熱ベルト（２）の内側中央に配置される。
【００２７】
以上のとおり、本実施形態において、補強部材（５ｂ）をバイメタル構造とすることで、加圧ローラ（３）を駆動回転させても、図３（ｂ）に示すとおり、補強部材（５ｂ）及び保持部材（５ａ）がたわむことなく、ニップ部（７）において良好な状態で押圧を行う。
【００２８】
このように、補強部材（５ｂ）及び保持部材（５ａ）からなる保持手段（５）がたわまないので、保持手段（５）が加熱ベルト（２）を破損することもない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、加圧ローラ及び加熱ベルト等により転写紙上のトナーを定着する定着装置において好適に利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る定着装置の実施形態の構成例を示す左側面図である。
【図２】本実施形態に係る補強部材の構造を示す概略図である。
【図３】図１に示す定着装置のＢ−Ｂ切断面線で切断した断面図である。
【図４】従来の定着装置の構成を示す概略図である。
【図５】図４に示す定着装置のＡ−Ａ切断面線で切断した断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      定着装置
２      加熱ベルト
３      加圧ローラ
４      加熱源
５      保持手段
５ａ    保持部材
５ｂ    補強部材
６      押圧部材
７      ニップ部
６０ｂ  低膨張層
７０ｂ  高膨張層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008170882.tif 000007
【図４】
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【図５】
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