(57)【要約】【課題】熱効率が高く、安全性に優れ、立上り時間が短い小型で低コストの定着ベルト方式の画像形成装置の定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１０は、加熱プレート１１と、加熱プレート１１との間に間隔を隔てて加熱プレートを保持する保持部材１４、保持部材１４を隔てて加熱プレート１１の反対側に配置された加圧パッド１５、加熱プレート１１と加圧パッド１５とに巻き掛けられた定着ベルト１６、加圧パッド１５に対向する位置に定着ベルト１６を介在して配置された加圧ローラ１７とから構成される。保持部材１４は半円筒形の受部を持つ保持体と保持板から構成され、加熱プレート１１はプレート基板１１ａの長手方向の両端部に保持体の半円筒形の受部を嵌装して固定される。加熱プレート１１の内面の発熱体１３は保持部材１４と間隔を隔てて覆われるので熱放散を抑えて熱効率が高く、安全性に優れている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱プレートと、前記加熱プレートと支持部材との間に巻き掛けられて回転可能に保持されたループ状の定着回転体と、前記定着回転体を介して前記支持部材に圧接される加圧回転体とを備え、前記定着回転体と加圧回転体との間にトナー像の形成された記録媒体を通過させることにより定着処理を行う画像形成装置の定着装置において、
前記加熱プレートは、少なくとも熱伝導性材料で構成された半円筒状のプレート基板と、該プレート基板の前記定着回転体に接触する面とは反対側の面に配置された発熱体とから構成された半円筒状の加熱プレートであり、
前記加熱プレートは前記発熱体に対して間隔を隔てて発熱体を覆うように配置された保持体に保持されていること
を特徴とする画像形成装置の定着装置。
【請求項２】
前記保持体は、前記半円筒状の加熱プレートの円周方向の端部と円筒軸方向の端部とのいずれかの端部或いは双方の端部において、加熱プレートを保持する保持体であること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項３】
前記保持体は、前記加熱プレートの発熱体配置側に配置され、少なくとも加熱プレートの円周方向の端部と中央部分とで加熱プレートを保持する保持体であること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項４】
前記保持体には、前記発熱体の温度を検出する温度検出素子が発熱体に接触するように配置されていること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置の定着装置。
【請求項５】
前記加熱プレートは、前記プレート基板と発熱体との間に電気絶縁層が配置され、該電気絶縁層は少なくとも発熱体の端部よりも所定の寸法だけ外側に延びていること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置では、感光体を均一に帯電させ、その上に画像を露光して画像潜像を形成する。そして形成された画像潜像をトナーで現像して画像のトナー像を形成し、これを記録媒体に転写し或いは中間転写体に転写した上でさらに記録媒体に転写し、転写されたトナー像を定着装置により加熱定着処理して画像形成が行われる。
【０００３】
定着装置には、定着ローラ方式の定着装置や、定着ベルト方式の定着装置がある。定着ローラ方式の定着装置は、内部に熱源を備えた加熱ローラと加圧ローラとを対向して接触配置し、加熱ローラと加圧ローラとの間の定着ニップ部にトナー像の転写された記録媒体を通過させてトナー像を加熱加圧して定着処理する構成を備えている。
【０００４】
また定着ベルト方式の定着装置は、内部に熱源を備えた加熱ローラと巻掛けローラとの間に定着ベルトを架設して加熱ローラの熱を定着ベルトに伝達して定着ベルトを加熱し、巻掛けローラに対向して配置された加圧ローラと定着ベルトとの間の定着ニップ部にトナー像の転写された記録媒体を通過させてトナー像を加熱加圧して定着処理する構成を備えている。
【０００５】
この他、定着ベルト方式の定着装置には、加熱ローラを回転しない半円筒形の、即ち樋状の加熱部材に置き換え、半円筒形の加熱部材と巻掛けローラとの間に定着ベルトを架設した構成のものが提案されている（特開２００１−３４３８４９号公報参照）。この構成では、加熱ローラを回転しない半円筒形の加熱部材に置き換えるから加熱ローラの径が略半分になったものに相当し、定着装置の横方向の寸法を小さくでき、装置の小型化が容易であるほか、熱源としてシート状の発熱体を樋状の加熱部材の内面に直接張り付けることができるから、熱伝達効率が高く待機時間を短縮できる等の利点が挙げられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した半円筒形の加熱部材を使用した定着ベルト方式の定着装置では、半円筒形の加熱部材の内面が開放されているため、熱が無駄に放射されて熱効率を低下させるほか、安全性の面でも十分でなく、装置の点検の際などに誤って火傷を負う危険性があった。この発明は、上記課題を解決することを課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、加熱プレートと、前記加熱プレートと支持部材との間に巻き掛けられて回転可能に保持されたループ状の定着回転体と、前記定着回転体を介して前記支持部材に圧接される加圧回転体とを備え、前記定着回転体と加圧回転体との間にトナー像の形成された記録媒体を通過させることにより定着処理を行う画像形成装置の定着装置において、前記加熱プレートは、少なくとも熱伝導性材料で構成された半円筒状のプレート基板と、該プレート基板の前記定着回転体に接触する面とは反対側の面に配置された発熱体とから構成された半円筒状の加熱プレートであり、前記加熱プレートは前記発熱体に対して間隔を隔てて発熱体を覆うように配置された保持体に保持されていることを特徴とする画像形成装置の定着装置である。
【０００８】
そして、前記保持体は、前記半円筒状の加熱プレートの円周方向の端部と円筒軸方向の端部とのいずれかの端部或いは双方の端部において、加熱プレートを保持するとよい。
【０００９】
また、前記保持体は、前記加熱プレートの発熱体配置側に配置され、少なくとも加熱プレートの円周方向の端部と中央部分とで加熱プレートを保持するようにするとよい。
【００１０】
また、前記保持体には、前記発熱体の温度を検出する温度検出素子が発熱体に接触するように配置されている。
【００１１】
また、前記加熱プレートは、前記プレート基板と発熱体との間に電気絶縁層が配置され、該電気絶縁層は少なくとも発熱体の端部よりも所定の寸法だけ外側に延びるようにするとよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施の形態の定着装置１０の構成を説明する断面図で、定着装置１０は、加熱プレート１１と、加熱プレート１１との間に間隔を隔てて加熱プレートを保持する保持体である保持部材１４、保持部材１４を隔てて加熱プレート１１の反対側に配置された支持部材である加圧パッド１５、加熱プレート１１と加圧パッド１５とに巻き掛けられて架設された定着回転体である定着ベルト１６、及び加圧パッド１５に対向する位置に定着ベルト１６を介在させて配置された加圧回転体である加圧ローラ１７とから構成される。
【００１３】
なお、図２に示すように、支持部材である加圧パッド１５に替えて支持部材である対向ローラ１８を配置し、定着ベルト１６を加熱プレート１１と対向ローラ１８とに巻き掛けて架設し、対向ローラ１８に対向する位置に定着ベルト１６を介在させて加圧ローラ１７を配置して構成することもできる。
【００１４】
加熱プレート１１は、熱伝導性材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属板で厚みが０．５ｍｍ程度の板材を半円筒形（樋状）に形成したプレート基板１１ａに、電気絶縁層１２を介して発熱体１３を貼着、その他の適当な手段で取付けて構成される。なお、電気絶縁層１２は発熱体１３の周辺端部から所定の寸法、例えば電源電圧が１００Ｖ〜１２５Ｖの時は２．０ｍｍ以上、電源電圧が２００Ｖ〜２４０Ｖの時は２．５ｍｍ以上外側に延ばしておき、発熱体１３の周辺端部とプレート基板１１ａとが短絡しないように構成するものとする。
【００１５】
電気絶縁層１２は、耐熱性合成樹脂フイルムを使用するものとし、例えば１０〜３０μｍ程度のポリイミドフイルムを使用するとよい。
【００１６】
発熱体１３は、耐熱性合成樹脂に金属粉を分散させた抵抗体、例えばポリイミド（ＰＩ）にニクロム粉末、モリブデン粉末等を分散させた抵抗体、或いは金属箔の抵抗体、例えば２０〜３０μｍ程度のステンレス箔、その他の金属箔の抵抗体を使用することができる。なお、図１には示されていないが発熱体１３には給電端子が設けられている他、発熱体１３の温度を検出する温度検出素子が接触配置されており、発熱体１３は図示されていない制御装置を経て給電され、所定の定着温度を維持するように温度制御が行われる。
【００１７】
加熱プレート１１を保持する保持部材１４には複数の実施例があるので、その構成については後で詳細に説明する。保持部材１４は合成樹脂を成形して構成される。合成樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）とアクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）の混合体、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）等の合成樹脂を使用するが、これ等の樹脂材料に５０％以下のガラスファイバーを混入した繊維強化複合材料を使用してもよい。
【００１８】
加圧パッド１５は、例えばシリコンスポンジの表面にＰＦＡ層を被覆したもの等、耐熱性が高く熱伝導性の低い材料で構成してパッド本体の表面を摩擦抵抗の低い材料で被覆して構成される。なお、加圧パッド１５は適当な保持部材に取付けてから定着装置に固定するとよい。
【００１９】
定着ベルト１６は、ループ状の無端ベルトで、加熱プレート１１と加圧パッド１５とに巻き掛けられて架設される。定着ベルト１６は、ニッケル薄板の上にシリコンゴム層を被覆して構成したベルト、ポリイミド樹脂薄板の上にＰＦＡ層を被覆して構成したベルト等が使用される。
【００２０】
加圧ローラ１７、対向ローラ１８は、例えばアルミニウム又は鉄の芯金の上にシリコンスポンジを被せ、その表面にＰＦＡ層を被覆したもの、アルミニウム又は鉄の芯金の上にシリコンゴムを被せ、その表面にＰＦＡ層を被覆したもの等、耐熱性が高い材料で構成される。
【００２１】
ここで、簡単に定着装置１０による定着動作を説明する。加熱プレート１１は、図示しない制御装置の制御の下に発熱体１３に通電され、所定の定着温度に加熱されているものとする。加圧ローラ１７は矢印ａ方向に回転し、加圧ローラ１７に圧接して駆動される定着ベルト１６も矢印ｂ方向に移動する。定着ベルト１６は、回転しない加熱プレート１１に摺擦して接触しながら移動する間に加熱プレート１１から熱が伝達され、所定の定着温度に加熱される。
【００２２】
図示しない画像形成装置の作像機構からは、表面にトナー像が形成された記録媒体Ｐが搬送される。記録媒体Ｐを加圧ローラ１７と定着ベルト１６との圧接部である定着ニップ部Ｎを通過させると、記録媒体Ｐ上のトナー像は所定の定着温度に加熱された定着ベルト１６に接触して加熱されると共に加圧ローラ１７により加圧され、記録媒体Ｐ上のトナー像の定着処理が終了する。
【００２３】
次に、保持部材１４による加熱プレート１１の保持構造について説明する。保持部材１４は加熱プレート１１との間に間隔を隔てて加熱プレートを保持するもので、保持構造には複数の実施例があるので、順次説明する。
【００２４】
図３は、加熱プレート１１を保持部材１４に固定する保持構造の第１の実施例を示す図で、図３の（ａ）はその外観を示す斜視図、図３の（ｂ）はその断面図である。
【００２５】
保持部材１４は、端面が半円筒形の受部に形成された保持体１４ａと１４ｂ、及び保持板１４ｃから構成される。プレート基板１１ａの長手方向（半円筒形状の軸方向）の両端部に、保持体１４ａ及び１４ｂの半円筒形の受部を嵌装し、保持体１４ａ及び１４ｂを保持板１４ｃにビス１４ｄ及び１４ｅで固定する。なお、１４ｆは保持体に設けた取付孔、１４ｈ、１４ｇは保持板１４ｃに設けたねじ孔を示す。
【００２６】
以上の構成によれば、半円筒形の加熱プレート１１は、その円周方向の端部が保持板１４ｃに接触し、その円筒軸方向の端部が保持体１４ａ及び１４ｂの半円筒形の受部に接触するのみで、加熱プレート１１の内面に配置された発熱体１３と保持体１４ａ及び１４ｂ、保持板１４ｃとの間には空間が形成され、発熱体１３は保持部材１４から間隔を隔てて覆うように保持される。
【００２７】
これにより、加熱プレート１１の内面が閉鎖されるから、熱の放射が抑えられて熱効率を高めるほか、安全性を高めることができる。
【００２８】
図４は、加熱プレート１１を保持部材１４に固定する保持構造の第２の実施例を示す断面図である。
【００２９】
加熱プレート１１のプレート基板１１ａは、その円周方向の上端部と下端部とを半円筒形の半径方向に折曲げて延長部１１ａ１と延長部１１ａ２とを形成し、延長部１１ａ１と延長部１１ａ２を保持板１４ｃの側面に固定したものである。加熱プレート１１の長手方向（半円筒形の軸方向）の両端部は、安全のため、保持板１４ｃに閉鎖板を設けるなどの適宜の手段で閉鎖するとよい。閉鎖する構成は、例えば図３に示した第１の実施例と同様の構成が採用できる。
【００３０】
この構成によっても、半円筒形の加熱プレート１１は、その円周方向の端部が保持板１４ｃに接触するのみで、加熱プレート１１の内面に配置された発熱体１３と保持板１４ｃとの間に空間が形成され、発熱体１３は保持部材１４から間隔を隔てて覆うように保持されるから熱の放射が抑えられて熱効率を高めるほか、安全性を高めることができる。
【００３１】
図５は、加熱プレート１１を保持部材１４に固定する保持構造の第３の実施例を示す断面図である。
【００３２】
加熱プレート１１のプレート基板１１ａは、その上に巻き掛けられた定着ベルト１６の移動方向の上流側端部と下流側端部とに、半円筒形の半径方向に折曲げられた延長部１１ａ１と延長部１１ａ２を形成し、延長部１１ａ１と延長部１１ａ２を保持板１４ｃの上下端面に設けた溝１４ｃ１と１４ｃ２に嵌装して固定したものである。この構成では、プレート基板１１ａを保持板１４ｃに図５で手前側か奥側へ摺動して嵌装することができ、取付作業が容易になる。
【００３３】
加熱プレート１１の長手方向（半円筒形の軸方向）の両端部は、安全のため、保持板１４ｃに閉鎖板を設けるなどの適宜の手段で閉鎖するとよい。閉鎖する構成は、例えば図３に示した第１の実施例と同様の構成が採用できる。
【００３４】
この構成によっても、半円筒形の加熱プレート１１は、その円周方向の端部が保持板１４ｃに接触するのみで、半円筒形の加熱プレート１１の内面に配置された発熱体１３と保持板１４ｃとの間に空間が形成され、発熱体１３は保持部材１４から間隔を隔てて覆うように保持されるから熱の放射が抑えられて熱効率を高めるほか、安全性を高めることができる。
【００３５】
図６は、加熱プレート１１を保持部材１４に固定する保持構造の第４の実施例を示す断面図である。
【００３６】
第４の実施例は、保持部材１４を、保持板１４ｃと、その長手方向（半円筒形の軸方向）の端部に形成した半円筒形の保持体１４ｐ及び１４ｑから構成したもので、加熱プレート１１の長手方向（半円筒形の軸方向）の端部を保持体１４ｐ及び１４ｑにビス１４ｒ及び１４ｓで固定する。
【００３７】
この構成によっても、半円筒形の加熱プレート１１は、その円周方向の端部が保持板１４ｃに接触し、その円筒軸方向の端部が半円筒形の保持体１４ｐ及び１４ｑに接触するのみで、加熱プレート１１の内面に配置された発熱体１３と保持板１４ｃ及び保持体１４ｐと１４ｑとの間に空間が形成され、発熱体１３は保持部材１４から間隔を隔てて覆うように保持される。
【００３８】
これにより、加熱プレート１１の内面が閉鎖されるから、熱の放射が抑えられて熱効率を高めるほか、安全性を高めることができる。
【００３９】
図７は、加熱プレート１１を保持部材１４に固定する保持構造の第５の実施例を示す断面図である。
【００４０】
第５の実施例は、保持部材１４を断面Ｔ字型として保持部１４ｊ、保持部１４ｋ及び保持脚部１４ｍを構成し、半円筒形の加熱プレート１１のプレート基板１１ａを、その円周方向の一方の端部１１ａ５を保持部１４ｊで、円周方向の他方の端部１１ａ６を保持部１４ｋで、中央部１１ａ７を保持脚部１４ｍで保持するようにしたものである。
【００４１】
この構成では、プレート基板１１ａの内面に配置される電気絶縁層１２及び発熱体１３を２分割して、保持部材１４の保持脚部１４ｍが直接プレート基板１１ａに接触するように構成する。
【００４２】
次に、発熱体の温度を検出する温度検出素子の取付構造について説明する。図８は、温度検出素子の取付構造を示す断面図で、図８の（ａ）は第１の取付構造実施例、図８の（ｂ）は第２の取付構造実施例を示す。
【００４３】
図８の（ａ）に示す第１の取付構造実施例では、発熱体１３に温度検出素子２１を接着し、保持部材１４から伸ばした板金２２で固定したものである。
【００４４】
図８の（ｂ）に示す第２の取付構造実施例では、前記第１の取付構造に類似した構成であるが、保持部材１４に孔１４ｎを設け、孔１４ｎから板金２２を取り付けた温度検出素子２１を加熱プレート１１と保持部材１４との間に形成された空間に挿入し、発熱体１３に温度検出素子２１を固定したものである。この構成によれば、加熱プレート１１を保持部材１４に取り付けた後、孔１４ｎから温度検出素子２１を挿入して発熱体１３に取り付けることができる。温度検出素子２１としてはサーミスタを使用するとよい。
【００４５】
図９は、発熱体への給電構造を示す断面図である。発熱体１３には、その長手方向端部（即ち、発熱体１３が固定される半円筒形の加熱プレート１１の長手方向（軸方向）の端部）に給電用接触端子１３ｐが形成され、一方、保持部材１４には弾性部材２３を介して給電用接触片２４が取付けられている。
【００４６】
加熱プレート１１を保持部材１４に取付けて保持させると、発熱体１３側の給電用接触端子１３ｐと保持部材１４側の給電用接触片２４とが接触し、給電回路が形成されるように構成されている。
【００４７】
この構成によれば、加熱プレート１１を保持部材１４に取付けるだけで給電回路も同時に完成し、発熱体１３に別途リード線を接続する作業等を必要としない。また、リード線の半田付けをしないから半田付け作業の熱による加熱プレート１１、電気絶縁層１２、発熱体１３などの劣化も未然に防止することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、この発明の定着装置は熱源に加熱プレートを使用するもので、加熱プレートは、少なくとも熱伝導性材料で構成されたプレート基板と、プレート基板の前記定着回転体に接触する面とは反対側の面に配置された発熱体とから構成され、前記加熱プレートは前記発熱体に対して間隔を隔てて発熱体を覆うように配置された保持体に保持されているから、熱の放射が抑えられて熱効率を高めるほか、安全性を高めることができる等の顕著な効果を奏するもので、また、電源投入から定着処理可能な温度に到達するまでの立上り時間を短縮でき、部品点数が少なく、小型で低コストの定着ベルト方式の定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の定着装置の構成を説明する断面図（その１）。
【図２】この発明の実施の形態の定着装置の構成を説明する断面図（その２）。
【図３】加熱プレートを保持部材に固定する保持構造の第１の実施例を示す図。
【図４】加熱プレートを保持部材に固定する保持構造の第２の実施例を示す図。
【図５】加熱プレートを保持部材に固定する保持構造の第３の実施例を示す図。
【図６】加熱プレートを保持部材に固定する保持構造の第４の実施例を示す図。
【図７】加熱プレートを保持部材に固定する保持構造の第５の実施例を示す図。
【図８】温度検出素子の取付構造を示す断面図。
【図９】発熱体への給電構造を示す断面図。
【符号の説明】
１０　定着装置
１１　加熱プレート
１１ａ　プレート基板
１１ａ１、１１ａ２　プレート基板の延長部
１１ａ５、１１ａ６　プレート基板の端部
１１ａ７　プレート基板の中央部
１２　電気絶縁層
１３　発熱体
１３ｐ　給電用接触端子
１４　保持部材（保持体）
１４ａ、１４ｂ　保持体
１４ｃ　保持板
１４ｃ１、１４ｃ２　溝
１４ｊ、１４ｋ　保持部
１４ｍ　保持脚部
１４ｎ　孔
１４ｐ、１４ｑ　保持体
１５　加圧パッド
１６　定着ベルト（定着回転体）
１７　加圧ローラ（加圧回転体）
１８　対向ローラ
２１　温度検出素子
２２　板金
２３　弾性部材
２４　給電用接触片
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004061718.tif 000009
【図８】
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【図９】
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