(57)【要約】【課題】記録材上の像を加熱する回転体表面への供給熱量を増大でき、回転体表面を効率良く加熱できる像加熱装置の提供。【解決手段】熱伝達部材３５と回転体３１表面との接触面積をＳ１、熱伝達部材３５と加熱体３３との接触面積をＳ２とした場合に、Ｓ１＞Ｓ２の関係を有する。【選択図】図２
2008089692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
前記回転体表面と接触する熱伝導部材と、
前記回転体の反対側で前記熱伝導部材と接触し前記熱伝導部材を介して前記回転体表面を加熱する加熱体と、
を有し、
前記回転体表面の熱によって記録材上の像を加熱する像加熱装置であって、
前記熱伝達部材と前記回転体表面との接触面積をＳ１、前記熱伝達部材と前記加熱体との接触面積をＳ２とした場合に、Ｓ１＞Ｓ２の関係を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記回転体表面は弾性を有することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材の材料が金属、或いは合成樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記熱伝導部材は、単一の板部材によって形成され、前記熱伝導部材と前記加熱体との接触位置と対応する位置、及び前記接触位置以外の位置において前記回転体表面と接触していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の像加熱装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材は、複数の板部材を連結することによって形成され、前記熱伝導部材と前記加熱体との接触位置と対応する位置、及び前記接触位置以外の位置において前記回転体表面と接触していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の像加熱装置。
【請求項６】
前記熱伝導部材は前記回転体表面の曲率と同じ曲率の接触面を有し、前記接触面が前記回転体表面と接触していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プリンタ、電子写真複写機等の画像形成装置に搭載する画像加熱定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式のプリンタや複写機に搭載する定着装置として、定着ローラと、その定着ローラの外周面（表面）と接触してニップ部を形成する加圧ローラと、定着ローラ表面と接触して加熱ニップ部を形成するヒータと、を有するものがある。特許文献１にはこのタイプの定着装置が記載されている。定着ローラ表面はヒータにより加熱ニップ部を介して加熱される。そして未定着トナー像を担持する記録材をニップ部で挟持搬送し定着ローラ表面の熱とニップ圧とによってトナー像を記録材に加熱定着する。
【０００３】
上記の定着装置において、ヒータは低熱容量のプレート形状であり、加熱ニップ部で定着ローラ表面と摺擦し、通電により発熱するタイプである。このような構成にすることで、定着ローラ表面に接触するヒートローラによって定着ローラ表面を加熱する構成の定着装置よりも、加熱ニップ部でのエネルギー密度を高くできるので、定着ローラ表面を効率良く加熱することが可能となる。
【特許文献１】特開２００２−２３６４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。そこで本発明の目的は、記録材上の像を加熱する回転体表面への供給熱量を増大でき、回転体表面を効率良く加熱できる像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、
回転体と、
前記回転体表面と接触する熱伝導部材と、
前記回転体の反対側で前記熱伝導部材と接触し前記熱伝導部材を介して前記回転体表面を加熱する加熱体と、
を有し、
前記回転体表面の熱によって記録材上の像を加熱する像加熱装置であって、
前記熱伝達部材と前記回転体表面との接触面積をＳ１、前記熱伝達部材と前記加熱体との接触面積をＳ２とした場合に、Ｓ１＞Ｓ２の関係を有することを特徴とする像加熱装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、記録材上の像を加熱する回転体表面への供給熱量を増大でき、回転体表面を効率良く加熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【０００８】
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を加熱定着装置(定着器）として搭載できる画像形成装置の一例の全体模型図である。
【０００９】
本実施例に示す画像形成装置は、電子写真画像形成方式を用いて、記録紙、ＯＨＰシート、布等の記録材に画像を形成するレーザービームプリンタである。
【００１０】
本実施例の画像形成装置１は、画像形成装置１の筐体を構成する画像形成装置本体１Ａにプロセスカートリッジ２が取り外し可能に装着されている。プロセスカートリッジ２は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）３と、その感光ドラム３に作用する帯電手段４、現像手段５及びクリーニング手段６を有する。感光ドラム３は矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。そしてその感光ドラム３の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ４によって所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【００１１】
その感光ドラム３表面に対し光学手段としての露光装置７が画像情報に応じたレーザ光Ｌを照射する。これによって感光ドラム３表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この潜像は現像手段としての現像ローラ５によって現像剤（以下、トナーと記す）によりトナー像（現像像）として現像される。
【００１２】
一方、トナー像の形成と同期して、給送カセット８にセットされている記録材Ｐはピックアップローラ９、フィードローラ１０及びリタードローラ１１、レジストローラ１２によって１枚ずつ転写位置へと搬送される。転写位置には転写手段としての転写ローラ１３が配置されている。その転写ローラ１３に電圧を印加することによって感光ドラム３表面のトナー像を記録材Ｐに転写する。
【００１３】
トナー像の転写を受けた記録材Ｐは定着装置１４へと搬送される。記録材Ｐは定着装置１４において熱と圧力を受ける。これによってトナー像が記録材Ｐに加熱定着される。定着装置１４を出た記録材Ｐは排出ローラ１５によって、装置本体１Ａ上部に設けられた排出トレイ１６に排出される。
【００１４】
トナー像転写後の感光ドラム３表面に残留する残トナーはクリーニング手段としてのクリーニングブレード６によって除去される。これにより感光ドラム３は次の画像形成に供される。
【００１５】
（２）定着装置
図２は定着装置１４の一例の構成模型図である。図３は図２の定着装置１４のＭ−Ｍ線断面図である。
【００１６】
以下の説明において、定着装置及びその構成部材について、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向をいう。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向をいう。幅とは記録材搬送方向における寸法をいう。
【００１７】
定着装置１４は、回転体（定着回転体）としての定着ローラ３１と、熱導電部材としての伝熱板３５と、加熱体としてのヒータ３３と、加圧回転体（バックアップ部材）としての加圧ローラ３２と、を有する。また、定着装置１４は、第１保持部材としての第１ホルダ３４と、第２保持部材としての第２ホルダ３０と、を有する。これらの部材はいずれも長手方向に細長い部材である。
【００１８】
定着ローラ３１は、アルミ或いは鉄製の芯金３１ａの外周にシリコーンゴム等からなる弾性層３１ｂを有する。従って定着ローラ３１の外周面（表面）は弾性層３１ｂによって弾性を具備する。
【００１９】
装置本体１Ａに上下移動可能に保持されている第１ホルダ３４には、ヒータ３３と、伝熱板３５と、定着ローラ３１がそれぞれ取り付けられている。その第１ホルダ３４と幅方向で対向するように装置本体１Ａに上下移動可能に保持されている第２ホルダ３０には、加圧ローラ３０が取り付けられている。第１ホルダ３４と第２ホルダ３０は、それぞれ、例えば液晶ポリマーのような耐熱プラスチックにより形成されている。
【００２０】
ヒータ３３は、例えばセラミックヒータやカーボンヒータなどであり、電源からの通電により発熱する。また、ヒータ３３は例えば接着剤によってホルダ３４に接着固定されている。
【００２１】
伝熱板３５は、例えば銅のような金属板であり、少なくとも定着ローラ３１よりも熱伝導率が良い。また、この伝熱板３５はバネ性を有する。そして、この伝熱板３５はヒータ３３に平面で圧接するようにホルダ３４に固定されている。
【００２２】
本実施例においては、ヒータ３３は第１ホルダ３４下面の幅方向中央に設けられた凹部に固定されている。そして、単体の金属板によって定着ローラ３１の直径よりも僅かに小さい幅を有するコ字形状に曲げ加工された伝熱板３５の長手中央外面をヒータ３３に接触させ、その接触状態に伝熱板３５を第１ホルダ３４に固定している。そして、伝熱板３５の長手中央内面と長手左側板内面と長手右側板内面のそれぞれに定着ローラ３１表面を接触させた状態に定着ローラ３１の芯金３１ａ両端部が第１ホルダ３４に軸受４０を介して回転自在に支持されている。
【００２３】
加圧ローラ３２は、アルミ或いは鉄製の芯金３２ａの外周にシリコーンゴム等からなる弾性層３２ｂを有する。従って加圧ローラ３２の外周面（表面）は弾性層３２ｂによって弾性を具備する。この加圧ローラ３２の芯金３２ａ両端部は第２ホルダ３０に軸受３９を介して回転自在に支持されている。本実施例では、加圧ローラ３２として弾性層３２ｂを有するローラを用いている。その加圧ローラ３２に代えて、弾性層３２ｂを有していないローラを加圧ローラ３２として用いることも可能である。
【００２４】
加圧ローラ３２を備える第２ホルダ３０と装置本体１Ａとの間、及びヒータ３３と伝熱板３５と定着ローラ３１を備える第１ホルダ３４と装置本体１Ａとの間には、それぞれ加圧手段としてのヒータバネ３６，３７が配設してある。そしてそのヒータバネ３６，３７により対応する第１ホルダ３４と第２ホルダ３０を互いに接近する方向に加圧して定着ローラ３１表面と加圧ローラ３２表面とを加圧状態に接触させている。これにより定着ローラ３１表面と加圧ローラ３２表面との接触部に所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成している。
【００２５】
また、ヒータバネ３６，３７により対応する第１ホルダ３４と第２ホルダ３０を互いに接近する方向に加圧することにより、第１ホルダ３４において伝熱板３３の長手中央内面が定着ローラ３１表面に加圧状態に接触する。ここで、定着ローラ表面３１が弾性を有しているため、伝熱板３５の長手中央内面は所定幅の面積をもって定着ローラ表面３１と接触する。また、定着ローラ表面３１が弾性を有し、かつ伝熱板３５がバネ性を有しているため、伝熱板３５の長手左側板内面及び長手右側板内面は所定の面積をもって定着ローラ表面３１と接触する。つまり伝熱板３５は、伝熱板３５の長手中央外面とヒータ３３との接触位置と対応する位置で長手中央内面が定着ローラ表面３１と接触している。以下、伝熱板３５の長手中央内面が定着ローラ表面３１と接触する位置をＸ部と記す。また伝熱板３５は、伝熱板３５の長手中央外面とヒータ３３との接触位置以外の位置で長手左側板内面及び長手右側板内面が定着ローラ表面３１と接触している。以下、伝熱板３５において長手左側板内面が定着ローラ表面３１と接触する位置をα部と記し、長手右側板内面が定着ローラ表面３１と接触する位置をβ部と記す。
【００２６】
図４はヒータ３３の構成模型図である。ヒータ３３は、アルミナ等に代表されるセラミックスを主成分とする薄板状の基板３３ａを有する。その基板３３ａの表面（ニップ部Ｎ側の面）には、基板３３ａの長手方向に沿ってＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等を主成分とする抵抗発熱体３３ｂがスクリーン印刷等により塗工して形成してある。また基板３３ａの表面には、発熱体３３ｂに通電するための電極部３３ｃ１，３３ｃ２が形成してある。その発熱体３３ｂはガラス或いはフッ素等を主成分とする保護層３３ｄにより被覆されている。その保護層３３ｄは発熱体３３ｂを覆うように基板３３ａ表面に形成されている。
【００２７】
ヒータ３３において、基板３３ａの裏面（ニップ部Ｎ側の面と反対側の面）には、温度検知手段としてのサーミスタ４１が設けてある。サーミスタ４１は、ヒータ３３において画像形成装置に使用可能な全てのサイズの記録材Ｐが通る領域に配置してある。
【００２８】
（３）定着装置の加熱定着動作
定着ローラ３１は、芯金３１ａの端部に設けられた駆動ギアＧが定着駆動手段としての定着モータ２４により所定の周速度（プロセススピード）で矢印方向へ回転される。定着モータ２４は図示していないが制御手段としてのＭＰＵ（マイクロ・プロセッサ・ユニット）２２（図４）によって駆動が制御される。この定着ローラ３１の回転による定着ローラ３１表面と加圧ローラ３２表面とのニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により加圧ローラ３２に回転力が作用する。この回転力により加圧ローラ３２は定着ローラ３１に伴い矢印方向に従動回転する。
【００２９】
定着ローラ３１及び加圧ローラ３２の回転状態において、ＭＰＵ２２は給電手段としてのヒータ駆動部２３の駆動を開始する。このヒータ駆動部２３はヒータ３３の電極部３３ｃ１・３３ｃ２を通じて発熱体３３ｂに通電する。これにより発熱体３３ｂが発熱してヒータ３３が迅速に昇温する。ヒータ３３と接触する伝熱板３５はヒータ３３により加熱され、かつ、定着ローラ３１よりも熱伝導性が良いため、伝熱板３５全体は定着ローラ３１よりも高温となる。従って、ヒータ３３の熱は伝熱板３５を介して定着ローラ３１に伝わる。すなわち、伝熱板３５の熱はＸ部、α部及びβ部を介して回転動作中の定着ローラ３１表面に伝わる。
【００３０】
図５は伝熱板３５のＸ部、α部及びβ部と定着ローラ３１表面との関係を表す説明図である。
【００３１】
図５において、実線にて示す伝熱板３５は定着ローラ３１表面と接触状態の形状を表わしている。２点鎖線にて示す伝熱板３５は定着ローラ３１表面に接触させていないフリー状態の形状を表している。伝熱板３５は、定着ローラ３１表面に接触させていないフリー状態の幅が定着ローラ３１の直径よりも小さく、かつ、バネ性を有している。そのため伝熱板３５は、Ｘ部以外でもα部及びβ部において弾性を有する定着ローラ３１表面と所定の面積をもって接触するものである。ここで、Ｘ部とα部とβ部のそれぞれの面積を加算した接触面積をＳ1とし、伝熱板３５とヒータ３３との接触面積をＳ２とすると、Ｓ１＞Ｓ２である。つまり、伝熱板３５と定着ローラ３１表面との接触面積Ｓ１は伝熱板３５とヒータ３３との接触面積Ｓ２よりも大きくなる。結果として、Ｘ部とα部とβ部のうちの１箇所からヒータ３３によって定着ローラ３１表面を直接加熱する場合に比べ、定着ローラ３１表面への供給熱量が増加する。すなわち、定着ローラ３１の回転方向において、唯一記録材Ｐによって熱を奪われるニップ部Ｎを除く３箇所、つまりニップ部Ｎの下流側（α部）、上流側（β部）、及び下流側と上流側の間（Ｘ部）で定着ローラ３１表面を加熱することができる。これによって、記録材Ｐ上の未定着トナー像３８ａを加熱する定着ローラ３１表面への供給熱量を増大でき、定着ローラ３１表面を効率良く加熱することができる。
【００３２】
また、ＭＰＵ２２は、サーミスタ２１の検知する温度情報をリアルタイムに取り込む。そしてＭＰＵ２２は、その温度情報に基づいてヒータ駆動部２３を制御しヒータ３３が所定の設定温度（目標温度）（以下、設定温度を定着温度と記す）を維持するようにヒータ３３への通電量を制御する。
【００３３】
ヒータ３３が定着温度に維持された状態において、ニップ部Ｎに未定着トナー像３８ａを担持した記録材Ｐが導入される（図３）。その記録材Ｐはニップ部Ｎにおいて定着ローラ３１と加圧ローラ３２とにより挟持搬送される。その搬送過程において定着ローラ３１表面から記録材Ｐ上の未定着トナー像３８ａに熱を付与する。これにより未定着トナー像３８ａが熱とニップ圧を受けて記録材Ｐ上に固着像３８ｂとして加熱定着される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは定着ローラ３１表面から曲率分離され、排出ローラ１５（図１）に排出される。
【実施例２】
【００３４】
本発明に係る像加熱装置の他の例を説明する。
【００３５】
本実施例に示す定着装置は、伝熱板３５を除いて、実施例１の定着装置１４と同じ構成としてある。本実施例においては、実施例１の定着装置１４と共通する部材・部分に同一の符号を付して再度の説明を省略する。実施例３についても同様とする。
【００３６】
図６は本実施例に示す定着装置１４の要部を表わす説明図である。
【００３７】
本実施例の定着装置１４において、伝熱板３５は、中央板部材３５Ｐと、左側板部材３５Ｑと、右側板部材３５Ｒの３つの細長い板部材を有する。この中央板部材３５Ｐ、左側板部材３５Ｑ及び右側板部材３５Ｒは銅のような熱伝導の良い金属板である。そして中央板部材３５Ｐと左側板部材３５Ｑとを第１の連結軸３５Ｆにより回動可能に連結し、中央板部材３５Ｐと右側板部材３５Ｒとを第２の連結軸３５Ｇにより回動可能に連結している。これらの連結軸３５Ｆ，３５Ｇは長手両端部を装置本体１Ａに保持させている。中央板部材３５Ｐの表面にはヒータ３３が接触している。そしてその中央板部材３５Ｐの裏面が定着ローラ表面３１と接触している（Ｘ部）。左側板部材３５Ｑは装置本体１Ａとの間に設けられたヒータバネ３６により定着ローラ表面３１側に加圧されて定着ローラ表面３１と接触している（α部）。右側板部材３５Ｒも装置本体１Ａとの間に設けられたヒータバネ３６により定着ローラ表面３１側に加圧されて定着ローラ表面３１と接触している（β部）。そのため、Ｘ部とα部とβ部のそれぞれの面積を加算した接触面積をＳ1とし、伝熱板３３とヒータ３３との接触面積をＳ２とすると、Ｓ１＞Ｓ２である。
【００３８】
本実施例の定着装置１４においても、伝熱板３５の中央板部材３５Ｐ、左側板部材３５Ｑ及び右側板部材３５Ｒにより、ニップ部Ｎの下流側（α部）、上流側（β部）、及び下流側と上流側の間（Ｘ部）で定着ローラ３１表面を加熱することができる。よって、実施例１の定着装置と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
実施例１及び実施例２の定着装置１４において、伝熱板３５の材料は銅のような熱伝導の良い金属板であるが、伝熱板３５の材料はこれに限らず定着ローラ３１よりも熱伝導の良く、かつバネ性を有するプラスチック（合成樹脂）であってもよい。
【実施例３】
【００４０】
本発明に係る像加熱装置の他の例を説明する。
【００４１】
本実施例に示す定着装置は、伝熱板３５を除いて、実施例１の定着装置１４と同じ構成としてある。
【００４２】
図７は本実施例に示す定着装置１４の要部を表わす説明図である。
【００４３】
本実施例の定着装置１４において、伝熱板３５は、熱伝導の良い金属ブロック、あるいは熱伝導の良いプラスチックによってヒータ３３よりも幅広に形成してある。伝熱板３５の表面にはヒータ３３が接触している。そしてその伝熱板３５の裏面は定着ローラ表面３１の曲率と同じ曲率の接触面３５ａに形成してあり、その接触面３５ａが定着ローラ３１表面と接触している（Ｘ部）。そのため、Ｘ部の接触面積をＳ1とし、伝熱板３５とヒータ３３との接触面積をＳ２とすると、Ｓ１＞Ｓ２である。結果としてヒータ３３から定着ローラ３１表面への供給熱量が増加する。
【００４４】
よって、本実施例の定着装置１４においても、実施例１の定着装置と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】画像形成装置の一例の全体模型図
【図２】実施例１の定着装置の一例の構成模型図
【図３】図２の定着装置のＭ−Ｍ線断面図である。
【図４】ヒータの構成模型図である。
【図５】伝熱板のＸ部、α部及びβ部と定着ローラ表面との関係を表す説明図
【図６】実施例２の定着装置の要部を表わす説明図
【図７】実施例３の定着装置の要部を表わす説明図
【符号の説明】
【００４６】
１４：定着装置、３１：定着ローラ、３２：加圧ローラ、３３：ヒータ、３５：伝熱板
【図５】
2008089692.tif 000003
【図１】
2008089692.tif 000004
【図２】
2008089692.tif 000005
【図３】
2008089692.tif 000006
【図４】
2008089692.tif 000007
【図６】
2008089692.tif 000008
【図７】
2008089692.tif 000009