(57)【要約】【課題】  定着装置において、簡易な構成においてベルトを安定して駆動ができ定着器の熱容量を小さくすることでクイックスタートを可能にする。【解決手段】  回転可能な保持部材を筐体板金両端に設けることにより、ベルトを駆動する際駆動ローラとでベルトを架け渡す構成とする。【選択図】  図１
2008089988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により加熱体を加熱する加熱装置において、
前記加熱体はベルト形状であり、
前記加熱体は２対以上の保持部材にて架け渡され、
前記保持部材は前記加熱体の長手方向の両端に配置され加熱体とともに回転が可能である
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により加熱体を加熱する加熱装置において、
前記加熱体はベルト形状であり、
前記加熱体は1対以上の保持部材と駆動ローラにて架け渡され、
前記保持部材は前記加熱体の長手方向の両端に配置され加熱体とともに回転が可能である
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により誘導加熱する加熱装置において、
前記加熱源は誘導コイルであり、
前記加熱体はベルト形状であり、
前記加熱体は1対以上の保持部材と駆動ローラにて架け渡され、
前記保持部材は前記加熱体の両端に配置され加熱体とともに回転が可能であり、
前記誘導コイルは前記加熱体の長手方向において前記保持部材端部より内側に配置される
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により誘導加熱する加熱装置において、
前記加熱源は誘導コイルであり、
前記加熱体はベルト形状であり、
前記加熱体は1対以上の前記保持部材と駆動ローラにて架け渡され、
前記保持部材は前記加熱体の両端に配置され加熱体とともに回転が可能であり、
保持部材は金属以外の非磁性材料で構成される、
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項５】
請求項１、２、３、４記載の保持部材は、
加熱体と保持部材の重なっている長手方向の長さが加熱体の長手端部から保持部材を保持するベアリングまたは筐体板金までの長さより長いことを特徴とする保持部材。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、５記載の保持部材は、
架け渡された加熱体の長手端部より加熱体中央部に向けて架け渡される方向に角度が設けられ配設されている
ことを特徴とする保持部材。
【請求項７】
請求項１〜６記載の保持部材は円柱状である
ことを特徴とする保持部材。
【請求項８】
請求項１〜６記載の保持部材は円筒状である
ことを特徴とする保持部材。
【請求項９】
請求項７及び８記載の保持部材は筐体板金側より加熱体側の径が小さくなる
ことを特徴とする保持部材。
【請求項１０】
請求項８記載の保持部材は円筒状の加熱体側に蓋がある
ことを特徴とする保持部材。
【請求項１１】
請求項８記載の保持部材は円筒形状部分が金属であり円筒内部に樹脂が封入されている
ことを特徴とする保持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ等の加熱装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、ＯＡ機器の省エネルギー動向から、プリンター・複写機等に用いられる加熱装置としての画像加熱定着装置としては、省エネルギーおよびクイックスタート性を両立させるために、一般的なハロゲンランプを加熱源とする熱ローラ方式の定着装置に代えて、誘導加熱方式の定着装置が一部実用化されてきている。一方で省エネルギーおよびクイックスタート性の観点から発熱体として鉄やニッケル、ＳＵＳなどを用いて薄肉化またはベルトの採用を行っている。従来の例では、２軸のローラ構成により定着ベルトを駆動する手段が提案されている（図１３参照）。しかしながら、２軸のローラで駆動すると定着ベルトに発生した熱はローラに伝熱してしまい、定着器として見たときに熱容量が大きくなりクイックスタートが困難になる。また加熱源として誘導加熱を使用する場合には、誘導コイルより発生した磁束が定着ベルトを通過し内部のローラを発熱させる。この場合ローラに発生した熱は、ローラ−ベルト間の熱抵抗分ロスとなってしまう。また駆動ローラと摺動させるガイド部材にてベルトを回転させていた例がある（特許文献１）。この構成ではガイド部材に応力がかかるため、ガイド部材やベルトの削れることによる問題やガイドに強度を出すため中心軸を通す等の必要があった。しかしこれでは削れ発生による強度の問題や中心軸にて内部の空間が無駄になり小型化できないこと、熱容量が大きくなり立ち上げ時間が遅くなる等の問題があった。
【特許文献１】特開２００５−２６６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
加熱装置において、クイックスタートを行えるよう定着器の熱容量を小さくしつつ、安定した状態でベルトを駆動する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により加熱体を加熱する加熱装置において、加熱体はベルト形状であり、加熱体は２対以上の保持部材にて架け渡され、保持部材は加熱体の長手方向の両端に配置され加熱体とともに回転が可能であることを特徴とする加熱装置。
【０００５】
（２）加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により加熱体を加熱する加熱装置において、加熱体はベルト形状であり、加熱体は1対以上の保持部材と駆動ローラにて架け渡され、保持部材は加熱体の長手方向の両端に配置され加熱体とともに回転が可能であることを特徴とする加熱装置。
【０００６】
（３）加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により誘導加熱する加熱装置において、加熱源は誘導コイルであり、加熱体はベルト形状であり、加熱体は1対以上の保持部材と駆動ローラにて架け渡され、保持部材は加熱体の両端に配置され加熱体とともに回転が可能であり、誘導コイルは加熱体の長手方向において保持部材端部より内側に配置されることを特徴とする加熱装置。
【０００７】
（４）加熱部に被記録材を導入・搬送させて加熱源により誘導加熱する加熱装置において、加熱源は誘導コイルであり、加熱体はベルト形状であり、加熱体は1対以上の保持部材と駆動ローラにて架け渡され、保持部材は加熱体の両端に配置され加熱体とともに回転し、保持部材は金属以外の非磁性材料で構成される、ことを特徴とする加熱装置。
【０００８】
（５）（１）（２）（３）（４）記載の保持部材は、加熱体と保持部材の重なっている長手方向の長さが加熱体の長手端部から保持部材を保持するベアリングまたは筐体板金までの長さより長いことを特徴とする保持部材。
【０００９】
（６）（１）（２）（３）（４）（５）記載の保持部材は、架け渡された加熱体の長手端部より加熱体中央部に向けて架け渡される方向に角度が設けられ配設されていることを特徴とする保持部材。
【００１０】
（７）（１）（２）（３）（４）（５）（６）記載の保持部材は円柱状であることを特徴とする保持部材。
【００１１】
（８）（１）（２）（３）（４）（５）（６）記載の保持部材は円筒状であることを特徴とする保持部材。
【００１２】
（９）（７）（８）記載の保持部材は円柱状であり筐体板金側より加熱体側の径が小さくなることを特徴とする保持部材。
【００１３】
（１０）（８）記載の保持部材は円筒状の加熱体側に蓋があることを特徴とする保持部材。
【００１４】
（１１）（８）記載の保持部材は円筒形状部分が金属であり円筒内部に樹脂が封入されていることを特徴とする保持部材。
【発明の効果】
【００１５】
定着装置において、簡易な構成においてベルトを安定して駆動ができ定着器の熱容量を小さくすることでクイックスタートを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施例１）
図１〜３は実施例１におけるベルト定着器上方構成を示した図、図４はベルト定着器周辺断面図である。１は加圧ローラ、２は定着ローラ、３は加圧ベルト、４は定着ベルト、５はホルダ、６は励磁コイル、８はコア、１０はコイルユニット、１４は上保持部材、１５は下保持部材、１６は筐体板金、１７はベアリングにより構成される。
【００１７】
本定着器の構成としては、加熱源として誘導加熱を用いた場合にて説明を行う。本実施例では特に加熱源によって効果は変わらないが、誘導加熱を用いた場合特に有効に作用する場合がある。励磁コイル６に電源（不図示）より電流が供給され、電磁誘導作用により誘導発熱体である定着ベルト４が加熱される。定着ベルト４周辺には、温度センサ（不図示）が配置されており接触または定着ベルト４近くに非接触で配置しても良い。温度センサにより検出された信号は、ＣＰＵ（不図示）にて処理され電源を制御し定着ベルト４の温度を制御する。温度制御された定着ベルト４と加圧ベルト２により、トナーに熱をかけながら圧力をかけて紙やＯＨＰに定着させるよう構成される。電源からは、１０ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度の電流が励磁コイル６に流れるよう動作している。本実施例では、定着ベルト４は定着ローラ２と上保持部材１４によりテンションをかけながら定着ローラ２にて回転駆動する構成とした。加圧ベルト３も同様に、加圧ローラ１と下保持部材１５にてテンションがかけられる構成とした。加圧ベルト３は、加圧ローラ１により駆動しても良く、定着ベルト４の接触による従動駆動でも良い。保持部材１４は、筐体板金１６に組み込んだベアリング１７により配設されており回転可能としている。定着ベルト４は、上保持部材１４により定着ベルト４の片側端部のみがそれぞれ上保持部材１４に接している。上保持部材１４は、回転可能であり定着ベルト４に伴って上保持部材１４も回転するため、円滑に定着ベルト４を回転させることができる。よって、上保持部材１４が摺動部材と摺動する構成とした時には回転時に大きなトルクが生じてしまうことがあるがそのような問題がない。また摺動時の定着ベルト４や摺動部材の削れといった問題もない。一方で、端部のみの上保持部材１４で定着ベルト４を受ける場合、上保持部材１４から定着ベルト４がはずれ落ちてしまうことが懸念される。そこで本実施例では、長手方向において定着ベルト４と上保持部材１４が重なっている長さが必ず定着ベルト４端部からベアリング１７または筐体板金１６までの距離より長い構成とした。また、上保持部材１４に突き当て用の壁を備えても良い。この場合定着ベルト４と上保持部材１４が重なっている長さが必ず定着ベルト４端部から突き当たる部分までの距離より長い構成とする。これらにより定着ベルト４が連続回転時、端部のどちらかに寄ってしまっても先に定着ベルト４が何らかに突き当たるよう構成されているため定着ベルト４がはずれることはない。
【００１８】
励磁コイル６は、定着ベルト４を加熱するために定着ベルト４に対向した配置となる。定着ベルト４は回転駆動されるため厚みは薄い方が良い。定着ベルト４の構成の一例をあげると、表層側からＰＦＡ層、シリコンゴム層、発熱（金属）層、ＰＩ層である。誘導発熱体となる金属層の上に１０μ〜５００μm程度のシリコンゴムやポリイミドからなる離型層などの表層が形成されており、トナーをのせた紙は表層側を通り定着される。本実施例においては、非磁性の絶縁体からなる表層の厚みはこだわらない。発熱層の材質は、Ｎｉ、Ｆｅ、ＳＵＳ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなどで構成されている。ここで発熱層を厚くするとベルト自身の強度が大きくなり回転駆動できなくなるため、例えば０．２ｍｍ以下が好ましい。しかし、この厚みにて励磁コイル６に電流を流し磁場を生じさせ発熱層を誘導加熱しようとすると、発熱層が薄いため磁束がベルト内で吸収されず突き抜けてしまう現象が起きる。この現象は、発熱層の厚みが表皮深さに近づくと現れ始め、表皮深さ以下の厚みとなるとより顕著となる。
【００１９】
表皮効果については一般的に次式で表される。
【００２０】
【数１】
2008089988.tif 000003
【００２１】
ここで  ρ：抵抗率  ω：角周波数  μ：透磁率
参考として、一般的な材料による表皮深さの例を次表にあげる。
【００２２】
【表１】
2008089988.tif 000004
【００２３】
磁束が突き抜けてしまうと周辺にある導電性のある部材は磁束の影響を受けてしまい、意図しない箇所において損失し発熱を生じる。これは使用可能な電力が一定であれば、相対的にベルトの発熱量が減少することになるため加熱効率の観点から考えても良いことではない。よって、コイルと対向した位置に金属がある場合が最も影響が大きい構成となる。そこで、定着ベルト４を回転駆動する際、筐体板金１６とベアリング１７により固定された上保持部材１４と駆動ローラとで定着ベルト４のテンションを張る構成とした。このような構成とすることで両端に配置した上保持部材１４間にコイルユニット１０を配設することが可能となる。そして、この部分にコイルユニット１０を配設すれば従来構造上影響してしまう位置にあった保持用ローラの影響をなくすことができると共に非接触で定着ベルト４を加熱できるといった利点も生じる。
【００２４】
本実施例においては、定着ベルト４のテンションをかける構成として駆動を行う定着ローラ４とテンションをかける上保持部材１４によるベルト駆動の構成にて説明したが、ベルトは回転させられれば良く例えばテンション側をローラ構成として駆動をかけ、定着ローラ２や加圧ローラ１側を上保持部材１４に置き換えて受けても良い。またローラを使用せず2対以上の上保持部材１４のみでベルトを保持し外部から駆動をかけても良く、更に加熱側に使用せず加圧側のベルト構成に使用しても良い。
【００２５】
（実施例２）
説明は実施例１と同様であり図５〜７は実施例２におけるベルト定着器上方構成を示した図であり図８〜１２は上保持部材１４の形状を示した図である。
【００２６】
実施例では、テンションをかけている上保持部材１４と定着ローラ２が紙搬送方向において平行ではなく傾きを持つ構成とした。具体的には、長手方向において定着ベルト４に対し上保持部材１４の定着ベルト４側を定着ローラ２方向に近づける構成とした。ローラを用いず上保持部材１４のみでベルトを受ける構成とする場合は、全ての上保持部材１４をベルト中央に向けるように配置することでテンションのかかり方にて生じるベルト寄りが抑えられる構成となる。本実施例では、筐体板金１６を上保持部材１４の傾きに合わせて角度をつけベアリング１７が筐体板金１６と平行になるよう配置した。また、筐体板金１６を変えずにベアリング１７の取り付け部のみ角度をつけても良い。また上保持部材１４は、ベアリング１７を介し筐体板金１６で受けるために筐体側での強度が必要となるが、ベアリング１７の厚みを増やすことやベアリング１７を２つ以上併用すれば強度は増す。定着ベルト４と上保持部材１４が接触する部分に角度がついていることにより、定着ベルト４駆動時ベルトの寄りが発生しても寄りの力が分散しベルトが筐体板金１６に突き当たるほどの寄り力は発生しない。そして定着ベルト４の周方向引き伸ばし最大長さ以上となる位置には定着ベルト４は移動しないため安定して回転する。また筐体板金１６ではなく上保持部材１４自体の形状として傾きを持たせても同様の効果が得られる。この場合、上保持部材１４は円柱状であり筐体に近い部分における上保持部材１４の径に比べ定着ベルト４側の径を小さく構成する。これによっても同様に定着ベルト４の周方向引き伸ばし最大長さ以上となる位置には定着ベルト４は移動しないため安定して回転する。上保持部材１４の形状は円柱形状であれば強度が強く構成でき加工もし易い。円筒形状とすれば熱容量が小さくなるため伝熱量が小さくでき温度だれやエネルギーロスが防止できる。円筒形状の場合、円筒内部に樹脂を封入することや、加熱体側に蓋やリブを設ければ強度が増す効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態例１おける画像形成装置例の上方概略構成図
【図２】実施形態例１おける画像形成装置例の上方概略構成図
【図３】実施形態例１おける画像形成装置例の上方概略構成図
【図４】実施形態例１おける画像形成装置例の周方向概略断面構成図
【図５】実施形態例２おける画像形成装置例の上方概略構成図
【図６】実施形態例２おける画像形成装置例の上方概略構成図
【図７】実施形態例２おける画像形成装置例の上方概略構成図
【図８】実施形態例１、２おける円柱形状の保持部材の概略拡大図
【図９】実施形態例１、２おける円柱形状の加熱体側が小径形状の保持部材の概略拡大図
【図１０】実施形態例１、２おける円筒形状の保持部材の概略拡大図
【図１１】実施形態例１、２おける円筒形状樹脂封入の保持部材の概略拡大図
【図１２】実施形態例１、２おける円筒形状蓋つきの保持部材の概略拡大図
【図１３】従来の構成を示した図
【符号の説明】
【００２８】
１  加圧ローラ
２  定着ローラ
３  加圧ベルト
４  定着ベルト
５  ホルダ
６    励磁コイル
８  コア
１０  コイルユニット
１４  上保持部材
１５  下保持部材
１６  ベアリング
１７  筐体板金
【図１】
2008089988.tif 000005
【図２】
2008089988.tif 000006
【図３】
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【図４】
2008089988.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008089988.tif 000011
【図８】
2008089988.tif 000012
【図９】
2008089988.tif 000013
【図１０】
2008089988.tif 000014
【図１１】
2008089988.tif 000015
【図１２】
2008089988.tif 000016
【図１３】
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