(57)【要約】【課題】カラー画像において分離性及び高画質を維持しつつ更なる立ち上がり時間の短縮を実現し、モノクロ機同等の省エネが達成出来る定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラと、内部に軸方向に配されている熱源を有する加熱ローラ２と、これら両ローラにより張架された無端状の定着ベルト１と、この定着ベルト１を介して定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを備え、記録紙上のトナー像を加圧ローラと定着ベルト１との間に搬送して定着を行う定着装置に関する。加熱ローラ２は、その外周面の軸方向に延在する平面部２ａが円周方向に複数本形成されている。【選択図】図１
2005338600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、内部に軸方向に配されている熱源を有する加熱ローラと、これら両ローラにより張架された無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを備え、記録紙上のトナー像を加圧ローラと定着ベルト間に搬送して定着を行う定着装置において、
前記加熱ローラは、その外周面の軸方向に延在する平面部が円周方向に複数本形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
加熱ローラは、その内側の円周方向に複数のリブが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
加熱ローラの芯金材料が、ＳｉＣ粒子を含むアルミ系複合材であることを特徴とする請求項１又は２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、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真式の画像成形装置に使用される加熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンタ等の画像形成装置の画像形成プロセスは、記録紙上に形成されたトナー像を記録紙とともに定着ローラと加圧ローラの間を通過させ、その間にトナーに熱を与え、溶融を起こさせ、同時にローラ間の圧力によってトナー像を記録紙上に定着させている。
【０００３】
この画像形成装置の定着装置として、図５に示すものがある。この定着装置は、ハロゲンヒータ等の熱源３で加熱された定着ローラ４と加圧ローラ５との間に記録紙７を通過させて定着を行うものである。近年、このような定着装置において、装置のウォームアップ時間の短縮や省エネルギー化の要求がより強くなってきている。すなわち、装置電源を入れてから、画像形成が完了するまでの時間が短いほど良い訳である。
【０００４】
これまでは、画像定着を速めるため、定着ローラをあらかじめ予熱しておいたり、加熱源であるハロゲンヒータ等の能力を高めるなどの手段でウォームアップ時間短縮を図れていた。現在では予熱による電力消費０をめざしつつ、待ち時間のない画像定着が望まれている。
【０００５】
その対策の一つとして、図５に示すように、定着ローラ４の肉厚を薄くして、ローラ内部の熱源３からの表層への熱伝達を早めることが考えられる。この場合に、トナーに充分な熱量と圧力を与えるために加圧ローラ５の表層を発泡体層５ａにすることでニップ部Ｎのニップ幅を確保しているが、ニップ部Ｎからの排紙の向きが上向きになり定着ローラ４からの記録紙７の分離性が悪くなる。
【０００６】
また、記録紙の分離性を上げるものとして、例えば、図６に示すように、定着ローラ４の表面に発泡体層４ａを設けてニップ部Ｎの排紙向きを下向きにすることが考えられるが、定着ローラ４の熱容量が顕著に増加するため立ち上がり時間が延びてしまう問題がある。
【０００７】
また、モノクロ専用機では分離爪を配置することによって強制的に分離させる手段が実用化されている。しかし、カラー画像ではトナー層が厚くなることで定着ローラと記録紙との密着性が強固になる一方、分離爪を配置した場合には定着ローラとの接触部の摩耗痕が画像に転写されるという不具合が有る。そのため従来は、特開２００１−２０１９７８号に開示されるように、定着ベルトを用い、離型剤として低粘度のシリコーンオイルを定着ベルトの表面に多量に塗布しているが、シリコーンオイルが記録紙に付着したり多量のシリコーンオイルを使用することからオイル塗布ローラからこぼれてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、このような問題点を解決するためにシリコーンオイルを全く使用しないか、或いは定着ベルトへのシリコーンオイルの付着量を極く僅かにして、定着後の画像の優れた色再現性と光沢性を得ることの可能な定着装置が望まれている。
【０００９】
また、図７に示すように、加熱ローラ２を設けて定着ベルト１を発泡体層４ａを有する定着ローラ４と加熱ローラ２とに巻き付けることによって立ち上がり時間の短縮を図っているものがある。
【特許文献１】特開２００１−２０１９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図７の定着装置は、内部に熱源３となるハロゲンヒータを有する加熱ローラ２が、定着ローラ４に対向して設けられた加圧ローラ５間で搬送力を得る定着ベルト１に対して、連れ回りしながら加熱された熱エネルギを定着ベルト１に伝熱している。ここで、連れ回りを確実にするために、テンションローラ６を配して定着ベルト１に張力を発生させる必要がある。
【００１１】
そこで、本発明は、カラー画像において分離性及び高画質を維持しつつ更なる立ち上がり時間の短縮を実現し、モノクロ機同等の省エネが達成出来る定着装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、定着ローラと、内部に軸方向に配されている熱源を有する加熱ローラと、これら両ローラにより張架された無端状の定着ベルトと、この定着ベルトを介して定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを備え、記録紙上のトナー像を加圧ローラと定着ベルト間に搬送して定着を行う定着装置において、前記加熱ローラは、その外周面の軸方向に延在する平面部が円周方向に複数本形成されていることを特徴とする定着装置である。
【００１３】
請求項２に係る発明は、加熱ローラは、その内側の円周方向に複数のリブが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
【００１４】
請求項３に係る発明は、加熱ローラの芯金材料が、ＳｉＣ粒子を含むアルミ系複合材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、加熱ローラの薄肉化即ち低熱容量化が可能となり、立ち上がり時間の短縮ができるので、カラー画像において分離性及び高画質を維持しつつ更なる立ち上がり時間の短縮を実現し、モノクロ機同等の省エネが達成出来る定着装置を提供することができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の加熱ローラに更に内側に円周方向のリブを配置することにより同一のテンション条件においてはつぶれ強度が強化できるので、更に薄肉化低熱容量化が可能となり立ち上がり時間の短縮ができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、加熱ローラの芯金の材質をＳｉＣ粉含有のアルミ系複合材を用いることで定着ベルトの張力による加熱ローラのつぶれ強度が強化できるので、更に薄肉化低熱容量化が可能となり立ち上がり時間の短縮ができる。又、表面にはアルマイト処理やＰＦＡ等の耐熱樹脂の被覆が不要に成るため製造工数の低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る第１の実施形態の定着装置の要部を示す図、図２は図１の定着装置に備える加熱ローラの平面図であり、図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は側面図である。
【００１９】
図７に示した定着装置では、加熱ローラ２と定着ベルト１の接触面での互いの摩耗対策として加熱ローラ２の表面にアルマイト処理を施したり、テフロン（登録商標）塗装を施したりしているため摩擦抵抗が低減しているので、連れ回りを確実にするためにテンションローラ圧は片側１０Ｎ以上に設定する必要がある。
【００２０】
また、図７の定着装置では、小サイズ紙を連続通紙する場合に非通紙部となる端部の温度が異常に上昇するために、熱源３として２本のハロゲンヒータを配置して温度制御する必要がある。そのため加熱ローラ径が大きくなり同時に定着ベルト径も大きくなり全体の熱容量が増加してしまうので、立ち上がり時間を充分に短縮することができない。
【００２１】
これを解決する手段として、加熱ローラ２の熱容量を限りなく小さくするために０．３ｍｍ以下の薄肉化を図り、定着ローラ４の内側の円周方向に複数のリブを設けて補強することも考えられる。しかしながら、テンションローラで負荷される定着ベルトの張力に対して、充分な強度が得られず変形してしまう問題があり、効果的な薄肉化が達成出来ていない。
【００２２】
第１の実施形態の定着装置における加熱ローラ２以外の構成は図７の定着装置と同様であるので、その説明を省略する。図１に示すように、第１の実施形態の定着装置に備える加熱ローラ２は、テンション圧が１０Ｎ以下に設定されても確実に連れ回りが行われるように加熱ローラ２と定着ベルト１との接触部で抵抗を発生させることを目的に、図２に示すように、加熱ローラ２の外周面の軸方向（回転軸方向）に沿って平面部２ａを設けたものである。この平面部２ａは平面部２ａと定着ベルト１との間で密着を保ち隙間が生じない範囲で形成されている。
【００２３】
例えば、φ３０の加熱ローラ２では、幅１．０〜３．０ｍｍ幅の平面部２ａを円周方向で均等に４箇所以上配することで、ｔ＝５０〜１００μｍのポリイミド樹脂を基体とする定着ベルト１に対して安定した熱供給と連れ回りが可能となる。
【００２４】
本実施形態によれば、加熱ローラ２の表面の平面部２ａの両端エッジ部において連れ回りの抵抗が発生するので、テンションローラの圧が充分に小さくても更にはテンションローラを配しない程度の定着ベルト２の微少な張力でも確実に連れ回りが行われ、且つ加熱ローラ２と定着ベルト１との接触面も確実に密着し、熱伝導も充分に行われるので加熱ローラ２の薄肉化即ち低熱容量化が可能となる。よって、立ち上がり時間の短縮ができる。
【００２５】
本実施形態では、平面部２ａを等幅等間隔で４箇所形成したが、少なくとも２箇所形成すればよく、また５箇所以上形成してもよい。即ち、少なくとも２箇所形成すれば、少なくとも１箇所の平面部２ａの両端のエッジの一方を定着ベルト１に当接させることができる。
【００２６】
図３は本発明に係る第２の実施形態の定着装置に備える加熱ローラの一部破断平面図であり、図３（Ａ）は正面図、図３（Ｂ）は側面図である。第２の実施形態の定着装置における加熱ローラ２以外の構成は第１の実施形態の定着装置と同様であるので、その説明を省略する。図３に示すように、第２の実施形態の定着装置に備える加熱ローラ２は、加熱ローラ２の両端部のみに加熱ローラ２の外周面の軸方向（回転軸方向）に沿って平面部２ａが形成されている。このように平面部２ａの形成方法としては、両端部にのみ設けるだけでも効果がある。この場合は、両端部を厚肉部２ｂとし、この平面を形成する厚肉部２ｂの肉厚より平面を形成しない中央部の肉厚を薄くすることができる。
【００２７】
図４は本発明に係る第３の実施形態の定着装置に備える加熱ローラの一部破断平面図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は側面図である。第３の実施形態の定着装置における加熱ローラ２以外の構成は第１の実施形態の定着装置と同様であるので、その説明を省略する。第３の実施形態のの加熱ローラ２は、薄肉化に対して内側の円周方向に複数のリブ２ｃを配することで補強し、且つ外周面には第１の実施形態の加熱ローラ２と同様に複数の平面部２ａを有していることで、１０Ｎ以下のテンション圧で塑性変形することなく確実に連れ回りが行われる。円周方向のリブ２ｃは同心円でも螺旋でもよい。
【００２８】
第３の実施形態の定着装置に備える加熱ローラ２は、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミ系材料芯金材料にＳｉＣ粉が２５ｗｔ％以下で含有するアルミ系複合材を用いることで、芯金の弾性率が強化されるので、加熱ローラ径がφ２０〜４０の場合でテンション圧が１０Ｎ以下の場合には、肉厚が０．１５ｍｍまで塑性変形することなく確実に連れ回りが行われる。又、アルミ合金の場合には、アルマイト処理を施すかＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂），ＰＴＦＥ（四ふっ化エチレン），ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の耐熱樹脂を被覆することで定着ベルト１との接触部の耐久性を確保していたが、芯金をＳｉＣ粉含有のアルミ系複合材にすることにより、その耐摩耗特性により上記処理は必ずしも行わなくても良い。
【００２９】
本実施形態の定着装置によれば、第１の実施形態の加熱ローラ２に更に内側に円周方向のリブ２ｃを配置することにより同一のテンション条件においてはつぶれ強度が強化できるので、更に薄肉化低熱容量化が可能となり立ち上がり時間の短縮ができる。
【００３０】
また、この定着装置によれば、加熱ローラ２の芯金の材質をＳｉＣ粉含有のアルミ系複合材を用いることで定着ベルトの張力による加熱ローラ２のつぶれ強度が強化できるので、更に薄肉化低熱容量化が可能となり立ち上がり時間の短縮ができる。又、表面にはアルマイト処理やＰＦＡ等の耐熱樹脂を被覆が不要に成るため製造工数の低減が可能となる。なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の定着装置の要部を示す図である。
【図２】図１の定着装置に備える加熱ローラの平面図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の定着装置に備える加熱ローラの一部破断平面図である。
【図４】本発明に係る第３の実施形態の定着装置に備える加熱ローラの一部破断平面図である。
【図５】第１の従来例の定着装置を示す図である。
【図６】第２の従来例の定着装置を示す図である。
【図７】第３の従来例の定着装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    定着ベルト
２    加熱ローラ
２ａ    平面部
２ｂ    厚肉部
２ｃ    リブ
３    熱源
４    定着ローラ
４ａ    発泡体層
５    加圧ローラ
５ａ    発泡体層
６    テンションローラ
７    記録紙
Ｎ    ニップ部
【図１】
2005338600.tif 000003
【図２】
2005338600.tif 000004
【図３】
2005338600.tif 000005
【図４】
2005338600.tif 000006
【図５】
2005338600.tif 000007
【図６】
2005338600.tif 000008
【図７】
2005338600.tif 000009