(57)【要約】【課題】画像記録装置の定着装置において、発熱体からの発熱を定着ベルトへ効率良く伝えて、定着装置の立ち上がり時間の短縮化を図る。【解決手段】ヒートランプ２０によって、開口部１８ａを介してニップ部に係る定着ベルト１６を直接的に加熱する。これにて、従来の加熱ローラ（特許文献１）や熱伝導板（特許文献２）を介して定着ベルト１６を加熱する形態に比べて、発熱体からの発熱を効率的に定着ベルト１６に伝えることができるので、熱損失を効果的に抑えることができ、したがって、発熱体がオン操作されてから定着温度に達するまでに要する時間（立ち上がり時間）の短縮化を図ることができる。【選択図】図１
2008281630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙に転写されたトナー画像を、定着ベルトと加圧ローラとの間で加熱圧接して、該記録紙に定着させる定着装置において、
前記定着ベルトは、前記加圧ローラに近接配置された定着パイプと、該定着ベルトを回転駆動させるための駆動ローラとの間に巻回張設されており、
前記定着パイプは、軸方向に割溝状の開口部を有する横長筒状に形成されており、前記加圧ローラに向かって該開口部が指向する定姿勢で、前記加圧ローラに並列配置されており、
前記定着ベルトは、前記開口部に架設された架設部分において、前記加圧ローラに圧接されており、
前記定着パイプの内部に、前記架設部分に係る前記定着ベルトを加熱するための発熱体が配置されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着パイプと前記加圧ローラとの対向間隔が、変更可能に構成されている請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記発熱体から前記開口部までの距離が、変更可能に構成されている請求項１又は２記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙に転写されたトナー画像に対して加熱加圧処理を施して、該トナー画像を記録紙に定着させる定着装置に関する。この定着装置は、電子写真方式の画像形成装置に適用される。
【背景技術】
【０００２】
この種の電子写真方式の画像形成装置には、所謂ローラ方式と称される定着装置が広く採用されている。かかるローラ方式の定着装置は、内部に熱源を有する定着ローラと、定着ローラに圧接される加圧ローラとを主要構成要素とする。そして、両ローラ間に形成されたニップ部を通過する記録紙に対して加熱加圧処理を施すことにより、記録紙にトナーを固着する。
【０００３】
ローラ方式に替わるものとして、特許文献１、２に記載のようなベルト方式がある。ベルト方式は、定着ローラに替えて無端状のベルト（定着ベルト）を加熱加圧要素とする。
特許文献１では、駆動ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを巻回張設し、定着ベルトの移動軌跡に圧接するように加圧ローラを配設し、これら定着ベルトと加圧ローラの間にニップ部を形成する。そして、記録紙がニップ部を通過する際に、該記録紙に対して加熱加圧処理を施してトナーを記録紙に固着する。なお、特許文献１では、加熱ローラの内部にヒータが配設されている。
特許文献２の定着装置では、ヒータと駆動ローラとの間に定着ベルトが巻回張設されており、ヒータと加圧ローラとの間にニップ部が形成されている。ヒータは、発熱基板と熱伝導板とを有しており、当該熱伝導板の外側の面と駆動ローラとの間に定着ベルトが巻回されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４８３９０号公報
【特許文献２】特開平１１−１６６６７号公報（図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、ヒータで加熱ローラを加熱し、さらに加熱ローラで定着ベルトを加熱する。つまり、加熱ローラを介して定着ベルトを加熱する。このため、ヒータの発熱を定着ベルトに効率良く伝えることができず熱損失が大きい。また、加熱ローラはニップ部から離れて配置されているため、定着ベルトが加熱されてからニップ部に達するまでの間にも熱損失が生じる。このため、特許文献１の形態では、ヒータの発熱を定着ベルトに効率良く伝えることができず、ヒータがオンとされてから、トナーに定着させるのに十分な温度（定着温度）に達するまでに要する時間（立ち上がり時間）の短縮化を図ることが難しい。
【０００６】
特許文献２の形態によれば、ニップ部に係る定着ベルトに対してヒータで直接加熱するため、特許文献１に比べてヒータの熱損失を小さくできる。しかし、熱伝導板を介して定着ベルトを加熱しているため、依然として熱損失の問題が残り、立ち上がり時間の短縮化に限界がある。ヒータの構成が複雑であり、定着装置のコストアップを招来する不利もある。
【０００７】
本発明の目的は、ヒータからの発熱を定着ベルトへ効率良く伝えて、定着装置の立ち上がり時間の短縮化を図ることができ、しかも従来のベルト方式の定着装置に比べて構造が簡素で安価に製造できる、定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明は、記録紙に転写されたトナー画像を、定着ベルトと加圧ローラとの間で加熱圧接して、該記録紙に定着させる定着装置を対象とする。前記定着ベルトは、前記加圧ローラに近接配置された定着パイプと、該定着ベルトを回転駆動させるための駆動ローラとの間に巻回張設されている。前記定着パイプは、軸方向に割溝状の開口部を有する横長筒状に形成されており、前記加圧ローラに向かって該開口部が指向する定姿勢で前記加圧ローラに並列配置されており、前記定着ベルトは、前記開口部に架設された架設部分において、前記加圧ローラに圧接されており、前記定着パイプの内部に、前記架設部分に係る前記定着ベルトを加熱するための発熱体が配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の本発明のように、定着パイプと加圧ローラとの対向間隔を変更可能に構成することができる。
【００１０】
請求項３記載の本発明のように、発熱体から開口部までの距離を変更可能に構成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の本発明においては、軸方向に割溝状の開口部を有する横長筒状の定着パイプを加熱ローラに並列配置し、この定着パイプの内部に配設された発熱体によって、開口部の架設部分に係る定着ベルトを直接的に加熱するようにした。これによれば、従来の加熱ローラ（特許文献１）や熱伝導板（特許文献２）を介して定着ベルトを加熱する形態に比べて、発熱体からの発熱を効率的に定着ベルトに伝えることができるので、熱損失を効果的に抑えることができ、したがって、発熱体がオン操作されてから定着温度に達するまでに要する時間（立ち上がり時間）の短縮化を図ることができる。以上より、画像形成装置の待機時間の短縮化を図ることができるとともに、発熱体の通電時間の短縮による画像形成装置の省電力化に貢献することができる。
【００１２】
加えて、本発明によれば、定着ベルトに対する加圧ローラの接触部分でニップ部が形成される形態であるため、加熱ローラと加圧ローラとで構成される従来のローラ方式の定着装置に比べて、ニップ部の幅（ニップ幅）を大きく取ることができ、したがって印刷速度（記録紙の搬送速度）の高速化に好適に対応し得る。すなわち、従来のローラ方式の定着装置では、印刷速度の高速化を図った場合にニップ時間が短くなって、記録紙への供給熱量（総熱量）が不足して定着不良が発生するおそれがある。これに対して本発明に係る定着装置によれば、ニップ幅を大きく取ることで、印刷速度の高速化を図った場合にもニップ時間を確保することが可能であり、記録紙への供給熱量（総熱量）の低下を抑えて、定着不良の発生を防ぐことができる。
【００１３】
定着パイプと駆動ローラとの間に巻回張設された定着ベルトと、定着パイプの内部に配設された発熱体とで定着装置を構成したので、特許文献２のような発熱基板と熱伝導板とからなるヒータを含む形態に比べて、部品点数の削減と装置の簡素化を図ることが容易であり、定着装置の製造コストの上昇を抑えることができる。
【００１４】
請求項２記載の本発明のように、定着パイプと加圧ローラとの対向間隔を変更可能に構成していると、定着ベルトと加圧ローラとの接触面積、すなわちニップ部の幅（ニップ幅）を大小に調整することができる。具体的には、定着パイプと加圧ローラとの対向間隔を大きくすれば、ニップ部の幅を小さくすることができ、逆に定着パイプと加圧ローラとの対向間隔を小さくすれば、ニップ部の幅を大きくすることができる。
これにて、例えば、印刷速度（記録紙の搬送速度）を高速モードに設定した場合には、定着パイプと加圧ローラとの対向間隔を小さくしてニップ幅を大きくすれば、加熱加圧時間（ニップ時間）を大きく取ることができるので、印刷速度を高速化したことに伴う記録紙への供給熱量（総熱量）の減少を抑えて、定着不良の発生を効果的に防ぐことができる。
【００１５】
請求項３記載の本発明のように、発熱体から開口部までの距離を変更可能に構成していると、ニップ部への熱供給量の調整を容易に行うことができる。これにて、例えば、印刷速度（記録紙の搬送速度）を高速モードに設定した場合には、発熱体を開口部に近づければ、該発熱体からニップ部への単位時間あたりの熱供給量を大きくすることができるので、ニップ時間が短くなったことに伴う記録紙への供給熱量（総熱量）の減少を抑えて、定着不良の発生を効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１乃至図４に、本発明に係る定着装置を、コピー機能とファクシミリ機能とを備えた複合機の定着装置に適用した実施形態を示す。図２において、複合機（画像形成装置）１は、堆積状の記録紙Ｐが載置される給紙カセット２と、該給紙カセット２から送られてきた記録紙Ｐに対して画像形成を行う画像記録部３と、該画像記録部３の上方に配置された画像読取部４とを含む。画像読取部４の上面には、各種操作ボタンを有する操作パネル５と、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）６が設けられている。
なお、本実施形態においては、説明の便宜上、操作パネル５の伸び方向を左右方向と規定し（図２参照）、これと水平方向において直交する方向を前後方向と規定する（図３参照）。つまり、後述の定着装置１５を構成する各ローラの軸方向を前後方向と規定する。
【００１７】
画像記録部３には、給紙カセット２から排紙部７に至る用紙搬送路Ｒが設けられており、該搬送経路Ｒに沿って、上流側から順に、給紙ローラ２ａ、プロセスユニット９、定着装置１５などが配設されている。プロセスユニット９は、感光体ユニット１０と、感光体ユニット１０にトナーを供給するトナーカートリッジ１１とで構成され、記録紙Ｐに対する画像形成を担う。具体的には、プロセスユニット９は、感光体ドラム１２と転写ローラ１３との間を通過する記録紙Ｐに対して、感光体ドラム１２の表面に形成されたトナー画像を転写する。
【００１８】
図１および図３に示すように、定着装置１５は、加圧ローラ１７と、該加圧ローラ１７と協同して記録紙Ｐをニップする定着ベルト１６と、該定着ベルト１６に対する熱供給を担うヒートランプ（発熱体）２０などで構成される。定着ベルト１６は、耐熱性材料であるポリイミドからなり、トナーの剥離性向上を目的として、その外表面にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によるコーティング処理が施されている。定着ベルト１６は、不図示のモータからの駆動力を受けて回転駆動される駆動ローラ１９と、加圧ローラ１７に対向配置される定着パイプ１８との間に巻回張設されており、駆動ローラ１９の回転を受けて、これらパイプ１８とローラ１９との間で、図１に示す時計回転方向に回転駆動される。定着パイプ１８と駆動ローラ１９との間の定着ベルト１６の架設部分（引っ張り部分）には、定着ベルト１６の弛みを吸収するテンションローラ２１が配置されている。符号２２は、定着ベルト１６の駆動ローラ１９からの抜け外れを防止するための押さえローラを示す。
【００１９】
定着パイプ１８は、軸方向に割溝状の開口部１８ａを有する横長筒状の金属製のパイプであり、常に開口部１８ａが加圧ローラ１７に指向する定姿勢で加圧ローラ１７に並列配置される。つまり、定着パイプ１８は回転不能に組み付けられており、定着ベルト１６は、該パイプ１８の開口部１８ａの周縁１８ｂと、周側面１８ｃに沿って摺動移動しながら、駆動ローラ１９との間で回転駆動される。図１において、符号１６ａは、開口部１８ａの周縁１８ｂに架設された定着ベルト１６の架設部分を示す。この架設部分１６ａに対して、加圧ローラ１７が圧接されており、これら架設部分１６ａに係る定着ベルト１６と加圧ローラ１７との間に記録紙Ｐを挟み込んで、記録紙Ｐに対して加圧処理を施す。また、定着パイプ１８の内部に配設されたヒートランプ２０によって、開口部１８ａを介して架設部分１６ａが直接的に加熱され、そして、架設部分１６ａに係る定着ベルト１６が定着温度に至ることにより、記録紙Ｐに対して加熱処理を施す。以上より、架設部分１６ａに係る定着ベルト１６と加圧ローラ１７との間に、記録紙Ｐに対する加熱加圧を担うニップ部が形成される。
【００２０】
このように、ヒートランプ２０によって、開口部１８ａを介してニップ部に係る定着ベルト１６を直接的に加熱するようにしていると、従来の加熱ローラ（特許文献１）や熱伝導板（特許文献２）を介して定着ベルト１６を加熱する形態に比べて、発熱体からの発熱を効率的に定着ベルト１６に伝えることができるので、熱損失を効果的に抑えることができ、したがって、発熱体がオン操作されてから定着温度に達するまでに要する時間（立ち上がり時間）の短縮化を図ることができる。以上より、複合機１の待機時間の短縮化を図ることができるとともに、ヒートランプ２０の通電時間の短縮による複合機１の省電力化に貢献することができる。
【００２１】
また、開口部１８ａの左右の幅寸法を最大寸法として、ニップ部を形成することができるので、従来のローラ方式の定着装置に比べて、ニップ部を大きく取ることができる。これにより、例えば印刷速度（記録紙Ｐの搬送速度）を高速モードに設定した場合でも、加熱加圧時間（ニップ時間）を確保することができるので、印刷速度を高速化したことに伴う記録紙Ｐへの供給熱量（総熱量）の減少を抑えて、定着不良の発生を防ぐことができる。
【００２２】
具体的には、加圧ローラ１７は、定着パイプ１８に対して上下方向に変位可能に構成されており、これにより、定着パイプ１８と加圧ローラ１７との対向間隔を変更できるようにする。つまり、図４に仮想線で示す位置から実線で示す位置に上方向に加圧ローラ１７を変位させることにより、定着ベルト１６と加圧ローラ１７との接触面積、すなわちニップ幅を大きくすることができる。逆に、加圧ローラ１７を定着パイプ１８から離れる下方向に変位させることにより、ニップ幅を小さくすることができる。
【００２３】
かかる加圧ローラ１７の変位動作に際しては、該加圧ローラ１７に連動してテンションローラ２１を変位させて、ニップ部における記録紙Ｐに対する加圧力（ニップ圧）が一定となるようにしている。例えば、加圧ローラ１７が上方向に変位して、架設部分１６ａに対する該加圧ローラ１７の圧接力が大きくなる方向に変位する場合には、図４に実線で示すように、定着ベルト１６に対する圧接力が小さくなる外方向にテンションローラ２１を変位させる。換言すれば、定着ベルト１６の回動軌跡から離れる外方向にテンションローラ２１を変位させる。これにより、ニップ圧が過剰に大きくなることを防ぐことができる。
逆に、加圧ローラ１７が定着パイプ１８から離れる下方向に変位するときは、図４に仮想線で示すように、定着ベルト１６に対する圧接力が大きくなる内方向にテンションローラ２１を変位させてニップ圧を確保する。以上のように、ニップ圧を一定に維持することで、記録紙Ｐに対するトナーの定着状態を一定に保つことができる。
【００２４】
また、この定着装置１５では、ヒートランプ２０が上下動可能に構成されており、該ヒートランプ２０から開口部１８ａまで距離を変更可能に構成されている。これによれば、例えば印刷速度を高速モードに設定した場合には、図４に実線で示すように、ヒートランプ２０を下方に下げて開口部１８ａに近づければ、ヒートランプ２０から架設部分１６ａに係る定着ベルト１６に対する単位時間当たりの供給熱量を大きくすることができるので、印刷速度を高速化したことに伴う記録紙Ｐへの供給熱量（総熱量）の減少を抑えて、定着不良の発生を防ぐことができる。これにより画像品質および信頼性に優れた複合機を得ることができる。
【００２５】
上記実施形態においては、定着パイプ１８を固定とし、加圧ローラ１７やヒートランプ２０を変位させることにより、ニップ幅および供給熱量を調整できるようにしていたが、本発明はこれに限られず、定着パイプ１８を変位させることにより、ニップ幅等を調整できるようにしてもよい。また、これらニップ幅の調整は、印刷速度を変更した場合のみならず、記録紙Ｐやトナーの種類を変更した場合等に行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る定着装置の縦断構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置を示す図である。
【図３】定着装置の全体斜視図である。
【図４】定着装置を構成する各部材の変位動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
１５  定着装置
１６  定着ベルト
１６ａ  架設部分
１７  加圧ローラ
１８  定着パイプ
１８ａ  開口部
１９  駆動ローラ
２０  ヒートランプ（発熱体）
【図１】
2008281630.tif 000003
【図２】
2008281630.tif 000004
【図３】
2008281630.tif 000005
【図４】
2008281630.tif 000006