(57)【要約】【課題】光源から照射される光を定着ベルトを加熱するのに有効に用い、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供すること。【解決手段】押圧ロール１に巻回される無端状の定着ベルト２と、定着ベルト２を介して押圧ロール１に加圧される加圧ロール７と、定着ベルト２に対して光を照射するハロゲンランプ４と、ハロゲンランプ４から照射される光を反射する反射板５とを備え、反射板５は、ハロゲンランプ４から照射される光が、直接押圧ロール１に当たらない様、ハロゲンランプ４と押圧ロール１との間に配置されたものであり、これにより、ハロゲンランプ４からの光を定着ベルト２の温度上昇に有効に利用でき、ウォ−ムアップ時間の短縮が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧ロールと、
前記押圧ロールに巻回される無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記押圧ロールに加圧される加圧ロールと、
前記定着ベルトの前記押圧ロールに支持される内部空間に配置され、前記定着ベルトに対して光を照射する光源と、
前記光源から照射される光を反射する反射手段とを備えたものであり、
前記反射手段は、前記光源から照射される光が、前記押圧ロールに直接当たることなく、かつ、前記反射手段により前記定着ベルト側に反射されるように前記光源と前記押圧ロールとの間に配置されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着ベルトは、複数の層からなり、押圧ロールに接する面以外の部分に、光源から照射される光を吸収する光吸収処理が施されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
光吸収処理は、定着ベルトの複数の層の界面のうち、少なくとも一つの界面の表面粗さが、押圧ロールに接する面の表面粗さよりも大きくなるようにしたものであることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
押圧ロールは、少なくともその表層にゴムまたはスポンジからなる断熱層を備えたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ＦＡＸ（ファクシミリ装置）、プリンタ等の電子写真プロセスを利用した電子写真機器に使用され、記録紙上のトナーを定着させる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の定着装置としては、中空状の芯金の表層にゴム層が形成され、その内部にはハロゲンランプ等の光源を備えた加熱ローラと、この加熱ロールに記録紙を介して加圧される加圧ロールとから構成されていた。このような定着装置では、光源によって加熱ロール全体を加熱するので、その加熱ロールを所定の定着温度に到達させるまでのウォ−ムアップ時間がかかるという不具合を有していた。これに対し、ウォ−ムアップ時間の短縮を図るため、記録紙と接触する部分に無端状のベルトを用いる方法も提案されている。（例えば、特許文献１参照）。図６は、前記特許文献１に記載された従来の定着装置を示すものである。
【０００３】
図６において、１０１は加熱ロールであり、金属製のローラ軸１０１ａに、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどのゴム層１０１ｂから形成されている。１０２は無端状の定着ベルトであり、加熱ロール１０１と支持軸１０３ａと支持軸１０３ｂとで張架されている。１０４はハロゲンランプであり、加熱ロール１０１および２つの支持軸１０３ａ、および１０３ｂにより張架される定着ベルト１０２の内側に配置され、加熱ロール１０１および定着ベルト１０２に内側から光を照射する。そして、図示なき温度検知手段の温度に従い、定着ベルト１０２が所望の温度となるよう加熱、保温する。また、１０５は反射板であり、ハロゲンランプ１０４を覆うように配置され、その一方側が、定着ベルト１０２が加熱ロール１０１に対して接触して巻回される部分に向けて開口されている。１０６は加圧ロールであり、アルミニウム製の管部材１０６ａにシリコーンゴムやフッ素ゴムなどのゴム層１０６ｂが形成されている。加熱ロール１０１と加圧ロール１０６は定着ベルト１０２を介し、図示なき手段にて押圧されている。１０８は、その上にトナー像１０９が形成された記録紙であり、図示なき手段にて、定着ベルト１０２と加圧ロール１０６とで形成されるニップまで搬送され、このニップを通過することにより、熱と圧力とにより、トナー像１０９が記録紙１０８に定着される。このような定着ベルト１０２を用いた方式の場合、定着ベルト１０２だけをハロゲンランプ１０４により所定の温度に到達させれば良く、加熱ロール１０１の全体を所定の温度に到達させる必要はなく、ウォ−ムアップ時間の短縮を図ることができる。
【特許文献１】特開２００２−７２７３１号公報  （図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、ハロゲンランプ１０４による光を、加熱ロール１０１と定着ベルト１０２との両方に照射しているため、ハロゲンランプ１０４の光が、定着ベルト１０２を加熱するために有効に使われおらず、そのため、ウォ−ムアップ時間の短縮が十分に行われないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、光源から照射される光を定着ベルトを加熱するのに有効に用い、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の定着装置は、押圧ロールと、押圧ロールに巻回される無端状の定着ベルトと、定着ベルトを介して押圧ロールに加圧される加圧ロールと、定着ベルトの押圧ロールに支持される内部空間に配置され、定着ベルトに対して光を照射する光源と、光源から照射される光を反射する反射手段とを備え、反射手段は、光源から照射される光が、押圧ロールに直接当たることなく、かつ、反射手段により定着ベルト側に反射されるように光源と押圧ロールとの間に配置されたものである。
【０００７】
本構成によって、光源から押圧ロール方向に照射された光は、反射手段により反射され、押圧ロールに照射されることなく、定着ベルトに照射される。これにより、光源から照射された光は効率良く定着ベルトに照射されることになる。これにより、光源から照射された光は、定着ベルトを加熱するのに有効に用いられ、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。
【０００８】
また、定着ベルトは、複数の層からなり、押圧ロールに接する面以外の部分に、光源から照射される光を吸収する光吸収処理が施されたものである。
【０００９】
本構成によって、光源から照射された光を吸収し、熱に変換する主たる部分を定着ベルトの押圧ロール側の表面から、定着ベルトの内部に持ってくることができる。発熱部分を
定着ベルト内部に持ってくることにより、押圧ロールと定着ベルトとが接する部分において、定着ベルトで発生した熱が押圧ロールに逃げにくくなる。これにより、光源からの光を定着ベルトの温度上昇に有効に利用でき、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。
【００１０】
また、光吸収処理は、定着ベルトの複数の層の界面のうち、少なくとも一つの界面の表面粗さが、押圧ロールに接する面の表面粗さよりも大きくなるようにしたものである。
【００１１】
本構成によって、何ら特別な部材を加えることない光吸収処理が実現できるため、低コストにて、光源からの光を定着ベルトの温度上昇に有効に利用でき、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。また、複層の層の接合において、その界面の粗度をもうけることにより、接触面積を増大させ、定着ベルトの接合強度の向上も図ることが可能である。
【００１２】
また、押圧ロールは、少なくともその表層にゴムまたはスポンジからなる断熱層を備えたものである。
【００１３】
本構成によって、定着ベルトで発生した熱が押圧ロールに伝わり難くすることができるため、定着ベルトの温度を上昇させやすくなり、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の定着装置によれば、光源から押圧ロール方向に照射された光を、反射部材により反射し、定着ベルトに照射する。つまり、光源から照射した光を効率良く定着ベルトに照射することになる。これにより、光源から照射した光は、定着ベルトを加熱するのに有効に用いることができ、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施の形態における定着装置の概略構成図である。
【００１７】
図１において、１は、押圧ロールであり、外形φ２０ｍｍのステンレスからなる軸１ａとその外周に形成された厚さ５ｍｍの断熱層１ｂから構成されている。断熱層１ｂは、断熱性と耐熱性と弾性の観点から、その材質としてはシリコーンスポンジ、発泡ポリイミド等が好ましく用いられ、本実施の形態ではシリコーンスポンジを使用している。２は、無端状の周長１５０ｍｍの定着ベルトであり、押圧ロール１と支持軸３によって張架されている。支持軸３は、外形φ１６、肉厚０．５ｍｍのステンレスからなり、それ自身の熱容量低減のため中空状にしている。４は光源としてのハロゲンランプであり、定着ベルト２の内側から光を照射する。ハロゲンランプ４の発光長は２２０ｍｍであり、１００Ｖの印可にて７００Ｗの出力が得られるものを使用している。５は反射手段としての反射板であり、ハロゲンランプ４から押圧ロール１方向に照射された光を、反射板５により反射し、押圧ロール１に照射することなく、定着ベルト２側に照射する。６は熱電対等からなる温度検知手段であり、定着ベルト２の温度を検知する。定着ベルト２の定着時の設定温度は１７０℃としている。７は加圧ロールであり、外形φ３０ｍｍ、肉厚３mmのアルミニウム製パイプからなる基材７ａ上に、０．０５mm厚のポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層７ｂが形成されたものである。押圧ロール１と支持軸３と加圧ロール７はそれぞれ、その両端部分にて図示なき手段にて回転可能に支持されている。押圧ロール１と加圧ロール７とは図示なき手段にて定着ベルト２を介して所望の力で加圧されている。８は記録紙であり、定着ベルト２に接する側には、図示なき手段にて、トナー像９が形成されている。この記録紙８を定着ベルト２と加圧ロール７とで形成されるニップを通過させることにより、トナー像９を記録紙８に定着する。
【００１８】
ここで、定着ベルト２の詳細を説明する。図２は、定着ベルト２の詳細断面図である。定着ベルト２は、厚さ１８８μｍのポリイミドからなる基材２ａ上に厚さ５０μｍポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層２ｃが形成されている。基材２ａ外周側の面には、光吸収処理として、ブラスト処理、化学処理等により適度な粗度が設けられている。その粗度としては、中心線平均粗さＲａが、０．５μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、さらには、１μｍ以上５μｍ以下が好ましい。本実施の形態では、Ｒａを２μｍとしている。そして、離型層２ｃは、厚さ２０μｍの接着剤２ｂを介して接合されている。
【００１９】
次に動作について説明する。まず、図示なき手段にて押圧ロール１を矢印の方向へ回転させ、それと同時にハロゲンランプ４に図示なき通電制御手段により通電する。そして、温度検知手段６での検知温度をもとに、通電制御手段によりハロゲンランプ４の通電を制御し、定着ベルト２を１７０℃に加熱保温する。この状態にて、図示なき手段にて、記録紙８を定着ベルト２と加圧ロール７とで形成されるニップまで搬送し、ニップを通過させることにより、トナー像９を記録紙８に定着する。
【００２０】
かかる構成によれば、反射板５を備え、ハロゲンランプ４から押圧ロール１方向に照射される光を定着ベルト２側へ反射することにより、ハロゲンランプ４から照射される光を定着ベルト２を加熱するのに有効に利用する事ができる。図３に、反射板５を備えた場合と備えない場合とでの定着ベルト２の温度上昇の実測値を示す。横軸にハロゲンランプ４に通電を開始してからの時間、縦軸にその時の定着ベルト２の温度をプロットしている。反射板５がない場合は、３０℃から１７０℃まで上昇するのに１５．１秒かかっているが、反射板５を備えた場合は、１３．４秒となり、１１％の時間短縮ができている。したがって、反射板５により、ハロゲンランプ４の光を定着ベルト２を加熱するのに有効に利用することにより、ウォームアップ時間を短縮が可能となる。
【００２１】
また、かかる構成によれば、押圧ロール１に接する面以外の部分に、ハロゲンランプ４から照射される光を吸収する光吸収処理が施されたものであるため、ハロゲンランプ４から照射された光を吸収し、熱に変換する主たる部分を定着ベルト２の押圧ロール１側の表面から、定着ベルト２の内部に持ってくることができる。発熱部分を定着ベルト２内部に持ってくることにより、押圧ロール１と定着ベルト２とが接する部分において、定着ベルト２で発生した熱が押圧ロール１に逃げにくくなる。これにより、ハロゲンランプ４からの光を定着ベルト２の温度上昇に有効に利用でき、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。
【００２２】
また、かかる構成によれば、定着ベルト２の複数の層の界面のうち、少なくとも一つの界面の表面粗さが、押圧ロール１に接する面の表面粗さよりも大きくなるようにした光吸収処理がなされたことにより、何ら特別な部材を加えることない光吸収処理が実現できるため、低コストにて、ハロゲンランプ４からの光を定着ベルト２の温度上昇に有効に利用でき、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。また、複層の層の接合において、その界面の粗度をもうけることにより、接触面積を増大させ、定着ベルト２の接合強度の向上も図ることが可能である。
【００２３】
また、かかる構成により、押圧ロール１は、少なくともその表層にゴムまたはスポンジからなる断熱層７ｂを備えたことにより、定着ベルト２で発生した熱が押圧ロール１に伝わり難くすることができるため、定着ベルト２の温度を上昇させやすくなり、ウォ−ムアップ時間の短い定着装置を提供することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態において、ハロゲンランプ４の光を反射板５にて反射したが、これは、ハロゲンランプ４のガラス管部の一部分に白色セラミックをコートし、この白色セラミックを反射面として使用することも可能である。
【００２５】
また、本実施の形態では、反射板５はハロゲンランプ４を覆う形状としたが、これは、例えば図４に示すように、押圧ロール１を覆う様な形状でも構わず、さらには、押圧ロール１の断熱層１ｂ表面をハロゲンランプ４の光を反射し易い状態にし、これを反射面と使用するも可能である。
【００２６】
また、本実施の形態では、定着ベルト２は基材２ａと接着層２ｂと離型層２ｃとの３層構成としたが、これらのどこかの層に金属層を配置し、これにより、定着ベルト２の熱伝導性を向上させたものも有効に用いることができる。
【００２７】
また、本実施の形態では、光吸収処理として、定着ベルト２の複数の層の界面のうち、少なくとも一つの界面の表面粗さが、押圧ロール１に接する面の表面粗さよりも大きくなるようにしたものを用いたが、これは、接着層２ｂにカーボンブラックなどの着色剤を配合する方法や、さらに、光を吸収し易い材料からなる層を追加することなども好ましく用いることができる。
【００２８】
また、本実施の形態では、支持軸３はステンレスの単一材料からなるが、支持軸３にゴムやスポンジからなる断熱層を形成し、定着ベルト２の熱を支持軸３に逃げにくくすることも好ましく用いることがでいる。
【００２９】
また、本実施の形態では、支持軸３は定着ベルトの軸方向すべてを支持するものであるが、これは、定着ベルト２の両端部のみ支持する軸であってもよい。さらには、図５に示すように、軸形状ではなく、定着ベルト２の両端部のみ支持する曲率を持ったガイド１０であっても良い。その場合、定着ベルト２の熱がより逃げにくくなり、さらにウォ−ムアップ時間の短縮が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明にかかる定着装置は、記録紙上に形成されたトナー像を定着するという効果を有し、複写機、ＦＡＸ（ファクシミリ装置）、プリンタなどの電子写真プロセスを利用した電子写真機器に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態における定着装置の概略構成図
【図２】本発明の一実施の形態における定着ベルトの詳細断面図
【図３】本発明の一実施の形態における、反射板の有無での定着ベルトの温度上昇を示すグラフ
【図４】本発明の一実施の形態における、別形状の反射板を用いた定着装置の概略構成図
【図５】本発明の一実施の形態における、別の形態の支持軸を用いた定着装置の概略構成図
【図６】従来の定着装置の概略構成図
【符号の説明】
【００３２】
１    押圧ロール
２    定着ベルト
４    光源（ハロゲンランプ）
５    反射手段（反射板）
７    加圧ロール
【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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