(57)【要約】【課題】  定着ベルトの昇温特性を向上させて、ウォームアップ時における定着装置の消費電力を低減することが可能な定着装置を提供する。【解決手段】  定着装置１は、電流が流れることに伴い発熱する抵抗体層を備え、前記抵抗体層に電流が供給される領域である給電部７０が形成される定着ベルト７と、定着ベルト７を支持するためのガイド部材５と、被定着物を挟持および搬送するためのニップを形成するために、定着ベルト７の外面に圧接される加圧ローラ４と、給電部７０において抵抗体層に電流を供給するために、定着ベルト７に圧接される給電コロ１３とを有する。【選択図】図１
2007017772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流が流れることに伴い発熱する抵抗体層を備え、前記抵抗体層に電流が供給される領域である給電部が形成される定着ベルトと、
前記定着ベルトを支持するためのガイド部材と、
被定着物を挟持および搬送するためのニップを形成するために、前記定着ベルトの外面に圧接される加圧部材と、
前記給電部において前記抵抗体層に電流を供給するために、前記定着ベルトに圧接される給電手段と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記給電部は、画像形成に寄与しない前記定着ベルトの両端部に形成され、
前記ガイド部材は、前記定着ベルトの両端部を支持するように設けられ、
前記給電手段は、前記定着ベルトの両端部に圧接され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】
前記給電手段は、前記定着ベルトを介して前記加圧部材と対向するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記給電手段は、前記定着ベルトを介して前記ガイド部材と対向するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ベルトの座屈を防止するために、前記定着ベルトの中央部において、前記定着ベルトを介して前記加圧部材と対向するように配置される座屈防止手段を、さらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によるカラープリンタやカラー複写機に搭載される定着装置は、表面が弾性および離型性を有するローラや定着ベルトを、その内側からハロゲンヒータ等によって加熱する形態の定着装置が一般的である。
【０００３】
しかしながら、このような定着装置において、電源を投入してから、転写材を用紙などの被定着物に定着させることが可能な温度（以下、定着可能な温度）にローラや定着ベルトが到達するまでに、１分から数分の時間が必要である。また、ユーザからのプリント要求に短時間で対応するために、ウォームアップ時におけるローラや定着ベルトを高温で維持する必要があるため、定着装置が消費する消費電力は大きくなる。
【０００４】
そこで、ローラや定着ベルトが電源投入から定着可能な温度に到達するまでの時間を短縮するとともに、ローラや定着ベルトのウォームアップ時における温度を低くすることによって、消費電力を低減して、昇温特性を向上させた定着装置が提供されている（特許文献１）。このような定着装置の概略構成の一例を、図５に示す。
【０００５】
図５に示される定着装置は、薄膜抵抗層を有する定着ベルト７と、薄膜抵抗層に当接する給電ローラ１００と、給電ローラ１００と対向して配置され、回転自在に設けられる加圧ローラ４００と、定着ベルト７００を駆動するための駆動ローラ１１０と、定着ベルト７００に張力を付与するためのテンションローラ１２０とを有する。
【０００６】
図６は、図５に示される定着装置における給電ローラ１００の概略構成を示す側面図である。給電ローラ１００は、給電ローラ１００の両端に配置される電極部材３００と、耐熱性および電気的絶縁性の高い樹脂ローラ３１０とから構成される。図５および６に示される構成を有する定着装置において、定着ベルト７００の熱応答性が良好となるように、給電ローラ１００が上記の薄膜抵抗層に通電を行なうことによって、定着ベルト７００の内面が直接加熱される。
【特許文献１】特開平７−６４４１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の定着装置においては、定着ベルトを加熱する熱は定着ベルトに当接する部材に大きく奪われるために、定着ベルトの熱応答性を良好にする効果が十分に発揮されない問題があった。すなわち、上述した従来の定着装置においては、定着ベルト７と給電ローラ１００との接触面積、および給電ローラ１００の熱容量が大きい。このため、定着ベルト７００の加熱時において、定着ベルト７００を加熱する熱が給電ローラ１００に大きく奪われることとなり、定着ベルト７００の昇温速度が遅くなってしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、定着ベルトの昇温特性を向上させて、ウォームアップ時における定着装置の消費電力を低減することが可能な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】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１０】
（１）電流が流れることに伴い発熱する抵抗体層を備え、前記抵抗体層に電流が供給される領域である給電部が形成される定着ベルトと、前記定着ベルトを支持するためのガイド部材と、被定着物を挟持および搬送するためのニップを形成するために、前記定着ベルトの外面に圧接される加圧部材と、前記給電部において前記抵抗体層に電流を供給するために、前記定着ベルトに圧接される給電手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００１１】
（２）前記給電部は、画像形成に寄与しない前記定着ベルトの両端部に形成され、前記ガイド部材は、前記定着ベルトの両端部を支持するように設けられ、前記給電手段は、前記定着ベルトの両端部に圧接されることを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００１２】
（３）前記給電手段は、前記定着ベルトを介して前記加圧部材と対向するように配置されることを特徴とする（１）または（２）に記載の定着装置。
【００１３】
（４）前記給電手段は、前記定着ベルトを介して前記ガイド部材と対向するように配置されることを特徴とする（１）または（２）に記載の定着装置。
【００１４】
（５）前記定着ベルトの座屈を防止するために、前記定着ベルトの中央部において、前記定着ベルトを介して前記加圧部材と対向するように配置される座屈防止手段を、さらに有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１つに記載の定着装置。
【００１５】
（６）（１）〜（５）の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、定着ベルトと当該定着ベルトに当接する部材との接触面積、および当該定着ベルトに当接する部材の熱容量を最小限に抑えることによって、定着ベルトの熱応答性が良好となる。
【００１７】
これにより、定着ベルトの昇温特性が向上して、ウォームアップ時における定着装置の消費電力を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態における定着装置１の概略構成を示す斜視図である。
【００２０】
定着装置１は、電流が流れることに伴い発熱する抵抗体層４３（後述する図３参照）を備え、抵抗体層４３に電流が供給される領域である給電部７０が形成される定着ベルト７と、定着ベルト７を支持するためのガイド５Ａ（ガイド部材）と、被定着物を挟持および搬送するためのニップを形成するため定着ベルト７の外面に圧接される加圧ローラ４（加圧部材）と、給電部７０において抵抗体層４３に電流を供給するために、定着ベルト７に圧接される給電コロ１３Ａ（給電手段）とを有する。上記のニップは、定着ベルト７と加圧ローラ４とに挟まれる領域を意味する。
【００２１】
ガイド５Ａは、定着ベルト７の内部に配置され、定着ベルト７の両端部を支持するように設けられる。
【００２２】
また、給電部７０も定着ベルト７の両端部に形成され、給電コロ１３Ａは、この給電部７０に電流を供給することが可能なように、定着ベルト７の両端部のそれぞれにおいて、定着ベルト７の内部に２個ずつ設けられ、定着ベルト７に圧接される。このように設けられることによって、給電コロ１３Ａは、定着ベルト７を介して加圧ローラ４と対向するように配置されている。
【００２３】
定着ベルト７は、給電コロ１３Ａにより加圧ローラ４の方向へ押圧されるために、ニップにおいて波状の断面を有する。この結果、定着ベルト７の長手方向の剛性は高められ、加圧ローラ４から受ける圧力によって生じ得る定着ベルト７の座屈が防止される。
【００２４】
図２は、第１の実施形態において、大きなニップ圧が必要とされる場合の定着装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２５】
本実施形態の定着装置において、大きなニップ圧が必要とされる場合、定着装置には図１に示される構成からさらに定着ベルトの座屈防止のための座屈防止コロ１４（座屈防止手段）が設けられてもよい。この座屈防止コロ１４が定着ベルト７の中央部に配置されるときに、上記の座屈防止の効果は、最も大きく発揮される。
【００２６】
図３は、第１の実施形態における定着ベルト７の断面図である。図３において、上側が定着ベルト７の外側を示す（すなわち、下側が定着ベルト７の内側）。
【００２７】
定着ベルト７は、外側から内側へ向けて順に、定着ベルト７から転写材の分離を促進するための離型層４１、光沢度の高い画像が形成されることが求められる場合に設けられる弾性層４２、上述した抵抗体層４３、絶縁部材によって形成される基材層４４、および定着ベルト長手方向の剛性を補強するための補強層４５から構成される。
【００２８】
離型層４１は、例えば、厚さ５μｍ程度のフッ素系のフィルムより構成される。
【００２９】
抵抗体層４３は、例えば、ポリミイドで構成される基板上に、ＳＵＳを７μｍ程度蒸着した薄膜抵抗体より構成される。
【００３０】
補強層４５は、例えば、熱容量が小さくて剛性の高い鉄系の材料が用いられて形成される。これにより、定着ベルト７が上述した波状の断面形状を呈することにより生じ得る定着ベルト７の剛性の低下を防止する。
【００３１】
なお、図３は、定着ベルト７の給電部７０以外の領域における断面を示すものであり、給電部７０では基材層４４および補強層４５は省略される。これにより、給電コロ１３Ａは給電部７０において抵抗体層４３に接触して、抵抗体層４３に電流を供給することができる。
【００３２】
次に、定着装置１の作用について説明する。
【００３３】
給電部７０において給電コロ１３Ａにより抵抗体層４３に電流が供給されると、抵抗体層４３は発熱して、定着ベルト７の温度が上昇する。
【００３４】
転写材が表面に付着した被定着材は、この温度が上昇した定着ベルト７と加圧ローラ４との間の領域であるニップの中央部を、搬送される。この搬送時において、被定着材は、定着ベルト７と加圧ローラ４とにより加圧されるとともに、温度が上昇した定着ベルト７により加熱されることによって、被定着材の表面に付着した転写材が被定着材に定着される。この定着時において定着ベルト７は加圧ローラ４によって押圧されるが、このとき定着ベルト７はガイド５Ａとともに給電コロ１３Ａに支持されることによって、定着ベルト７に変形が生じることが防止される。
【００３５】
ここで、上述したように被定着材はニップの中央部を搬送される。このことから、定着ベルト７の中央部が画像形成に寄与する領域であり、定着ベルト７の端部は画像形成に寄与しない領域であるといえる。これに鑑み、ガイド５Ａ、給電部７０、および給電コロ１３Ａは、これらが画像形成に支障をきたすことが無いように、定着ベルト７の端部（すなわち画像形成に寄与しない領域）に設けられている。
【００３６】
上述したように、本実施形態の定着装置において、定着ベルトに電流を供給するとともに、定着ベルトを支持して加圧ローラの押圧力から定着ベルトの変形を防止するバックアップ手段としても機能する給電ローラが設けられる。このため、ニップを形成するにあたり、加圧ローラと対向する位置に定着ベルトとの接触面積の大きなパッドやバックアップローラ等を設ける必要がない。これにより、定着ベルトと当該定着ベルトに当接する部材との接触面積、および当該定着ベルトに当接する部材の熱容量を最小限に抑えることができる。例えば、図６に示される従来の定着装置では、上記のバックアップ手段として、定着ベルトとの接触面積の大きな給電ローラ１００が設けられるために、定着ベルト７００を加熱するための熱は給電ローラ１００に多く奪われる。これに対して、本実施形態における定着装置では、上記のバックアップ手段として給電コロを適用することによって、図６に示されるような給電ローラを設ける必要がない。これにより、従来の定着装置と比較して、定着ベルトと当該定着ベルトに当接する部材との接触面積や当該定着ベルトに当接する部材の熱容量を最小限に抑えることができる。
【００３７】
以上のことから、本実施形態における定着装置において、定着ベルトの熱応答性は良好となり、定着ベルトの昇温特性が向上して、ウォームアップ時における定着装置の消費電力を低減させることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３９】
図４は、本発明の第２の実施形態における定着装置２の概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と共通する構成については上述した第１の実施形態の説明において示した符号と同一の符号を付して示す。また、第２の実施形態の定着装置において、基本構成および作用は、第１の実施形態の定着装置１と同様であるので説明を省略する。
【００４０】
本実施形態において、波状を呈するガイド５Ｂが、定着ベルト７を支持するため、定着ベルト７の両端部における定着ベルト７の内部に、定着ベルト７を介して加圧ローラ４と対向するように配置される。
【００４１】
これにより、本実施形態においても、定着ベルト７は、ニップにおいて波状の断面を有する。この結果、定着ベルト７の長手方向の剛性は、第１の実施形態と同様に高められ、加圧ローラ４から受ける圧力によって生じ得る定着ベルト７の座屈が防止される。
【００４２】
また、給電コロ１３Ｂが、定着ベルト７を介してガイド５Ｂと対向するように、定着ベルト７の両端部のそれぞれにおける定着ベルト７の外部に、２つずつ配置される。
【００４３】
本実施形態における定着装置において、給電コロ１３Ｂは、加圧ローラ４の押圧力によって定着ベルト７がガイド５Ｂから離隔する方向に膨らむように変形することを防止する。このため、本実施形態における定着装置においても、給電コロ１３Ｂは、上述したバックアップ手段として機能して、第１の実施形態で述べた効果と同様の効果が発揮され得る。
【００４４】
なお、給電コロ１３Ｂは、上記のバックアップ手段として機能し、充分な電流を抵抗体層に供給することができる限りにおいて、定着ベルト７の両端部のそれぞれに一つ以上設けられればよい。
【００４５】
また、本実施形態の定着装置において、大きなニップ圧が必要とされる場合、定着装置２には、図２に示す定着装置１と同様に、座屈防止のための座屈防止コロ（座屈防止手段）が設けられ得る。また、上記と同様に、この座屈防止コロが定着ベルト７の中央部に配置されるときに、座屈防止の効果は最も大きく発揮される。
【００４６】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００４７】
例えば、定着ベルトを加圧するための加圧部材は、上記の加圧ローラに限定されず、ベルト、パットなどでもかまわない。
【００４８】
また、本発明の定着装置が備えられる画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸやこれらの複合機などどれであってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態における定着装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態において、大きなニップ圧が必要とされる場合の定着装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態における定着ベルト７の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における定着装置の概略構成を示す斜視図である。
【図５】従来の定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】図５に示される定着装置における給電ローラ１０の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，２    定着装置、
４    加圧ローラ（加圧部材）、
５Ａ，５Ｂ    ガイド（ガイド部材）、
７    定着ベルト、
１３Ａ，１３Ｂ    給電コロ（給電手段）、
１４    座屈防止コロ（座屈防止手段）、
４３    抵抗体層、
７０    給電部。
【図１】
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【図２】
2007017772.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007017772.tif 000006
【図５】
2007017772.tif 000007
【図６】
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