(57)【要約】【課題】定着装置において、加熱部材を効率的に加熱することによりウォーミングアップ時間を短くする【解決手段】輻射熱で加熱される薄肉円筒体からなる加熱部材１と、その加熱部材１に押圧される加圧部材１０と、その薄肉円筒体をその加圧部材に当接させるガイド部材３と備え、それら加熱部材１及び加圧部材１０の当接面に形成されるニップ部Ｎに未定着トナー画像を有する用紙Ｐを搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に定着させる定着装置Ｆであって、上記ガイド部材３には、上記加圧部材１０から受ける押圧力を受け止めると共に上記ガイド部材よりも熱伝導率の低い材料からなるバックアップ部材４を設けたことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
輻射熱で加熱される薄肉円筒体からなる加熱部材と、その加熱部材に押圧される加圧部材と、その薄肉円筒体をその加圧部材に当接させるガイド部材とを備え、それら加熱部材及び加圧部材の当接面に形成されるニップ部に未定着トナー画像を有する用紙を搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に定着させる定着装置であって、
前記ガイド部材には、前記加圧部材から受ける押圧力を受け止めると共に前記ガイド部材よりも熱伝導率の低い材料からなるバックアップ部材を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱伝導率の低い材料は、セラミックス材料からな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】
前記バックアップ部材は、白色又は乳白色であることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記バックアップ部材の表面は、鏡面状を呈していることを特徴とする請求項１〜３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、用紙上の未定着トナー画像をその用紙上に定着させる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、印刷装置、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置においては、転写紙やＯＨＰフィルム等の記録媒体（本発明では、この記録媒体を「用紙」としている。）に転写された未定着トナー画像を加熱してその用紙に溶融定着させる定着装置 が設けられている。
この加熱方式の定着装置は、加熱手段を有する定着ローラと、その定着ローラに押圧される加圧ローラとを有していて、それら定着ローラ及び加圧ローラ（加圧部材）の当接面をニップ部とし、そのニップ部に未定着トナー画像を有する用紙を搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に溶融定着させるように構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
定着ローラの加熱手段としては、特許文献１に示されるように、定着ローラの内部にハロゲンランプからなる非回転のヒータを備えたものが知られている。すなわち、この定着ローラは筒状を呈していて、その筒状の内側の軸心方向に長尺状のヒータを配置し、そのヒータの輻射熱で定着ローラを加熱するように構成されている。
【０００４】
また、近年、定着ローラは、必要な温度に加熱するまでの時間を短縮して省エネルギー化を図るために定着ローラの肉薄化が進められている。肉薄化された定着ローラを組み込んだ複写機等の画像形成装置は、待機モードからほとんど瞬間的にコピー等の動作を立ち上げることができるという特徴を有している。
この肉薄化された定着ローラは、熱伝導が速いという特徴を有しているが、肉厚が薄いために加圧ローラの押圧力を受け止めることができないという性質を有している。このため、肉薄化された定着ローラには、加圧ローラの押圧力を受け止めるためのガイド部材が設けられている。特許文献１におけるガイド部材は、断面が略コ字状（凹状）の長尺体を呈していて、定着ローラ内に非回転状態で配置され、加圧ローラの押圧力を受け止めるようにしている。
【特許文献１】特開２００４−９４１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の定着装置の定着ローラ内に設けられるガイド部材は、加圧ローラの押圧力に耐えるための機械強度を得るために、容量の大きな大型化されたものを必要としていた。
ガイド部材の大型化は、加熱された定着ローラから多くの熱を奪ってしまうとともに、輻射発熱源から照射される熱線を遮って加圧ローラの加熱面積を少なくし、また、ガイド部材自身が多くの輻射熱を吸収してしまう。このため、定着ローラが必要とする温度になるまでの加熱時間が長くなり、結果としてウォーミングアップ時間が長くなるという欠点があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、定着装置において、加熱部材を効率的に加熱することによりウォーミングアップ時間を短くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、輻射熱で加熱される薄肉円筒体からなる加熱部材と、その加熱部材に押圧される加圧部材と、その薄肉円筒体をその加圧部材に当接させるガイド部材とを備え、それら加熱部材及び加圧部材の当接面に形成されるニップ部に未定着トナー画像を有する用紙を搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に定着させる定着装置であって、上記ガイド部材には、上記加圧部材から受ける押圧力を受け止めると共に上記ガイド部材よりも熱伝導率の低い材料からなるバックアップ部材を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明においては、上記熱伝導率の低い材料はセラミックス材料からなるという構成を採用する。
【０００９】
また、本発明においては、上記バックアップ部材は白色又は乳白色であるという構成を採用する。
【００１０】
また、本発明においては、上記バックアップ部材の表面は鏡面状を呈しているという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る定着装置は、加圧部材から受ける押圧力を受け止めるバックアップ部材がガイド部材よりも熱伝導率の低い材料で作られているので、輻射熱から照射される熱線の吸収が少なく、輻射熱を加熱部材の加熱に効率よく利用でき、加熱部材が必要とする温度までの加熱時間を短くすることができ、結果としてウォーミングアップ時間を短くすることができる。
また、本発明に係る定着装置は、バックアップ部材が加圧部材から受ける押圧力を受け止めるため、ガイド部材が小型化されて加熱部材を覆う面積が減少する。このため、輻射熱を加熱部材に効率的に伝熱することができ、加熱部材が必要とする温度までの加熱時間を短くすることができ、結果としてウォーミングアップ時間を短くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る定着装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態に係る定着装置Ｆの断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
これらの図に示すように本実施形態に係る定着装置Ｆは、定着ローラ１と加圧ローラ１０とを備え、定着ローラ１が本発明の加熱部材に相当し、加圧ローラ１０が本発明の加圧部材に相当する。
定着ローラ１は、ＳＵＳからなる回転可能の円筒体であって、その定着ローラ１の肉厚は極薄に形成されている。より詳細には、この定着ローラ１は、板厚数十ミクロンのＳＵＳの矩形状のシートを巻回して無端状に形成した薄肉円筒体によって構成されている。
したがって、この定着ローラ１は、肉厚が極めて薄いために、外部から力が加えられたときは容易に変形することができる性質を有しているとともに、熱伝導が優れているという特徴を有している。
この定着ローラ１の内側の容積は、後述するセグメント型ヒータ２ａ，２ｂ、ガイド部材３及びバックアップ部材４が十分に余裕をもって非回転状態で配設できるように決められている。そして、この定着ローラ１の長さは、定着処理される用紙のうちの最も大きな用紙のサイズによって決められている（図２のＬ１参照）。
【００１４】
セグメント型ヒータ２ａ，２ｂは、図２に示されるように、定着ローラ１の長さよりも少し長い棒状体を呈していて、その定着ローラ１の軸心方向と同方向で、互いに所定の間隔を保ってその定着ローラ１の内側にそれぞれ配設されている。すなわち、一方のセグメント型ヒータ２ａは、定着ローラ１の中心点を通る水平線上で、その定着ローラ１の内壁とバックアップ部材４の一方側の面（図２においてはバックアップ部材４の左側の面）との略中間に位置するように設けられ、他方のセグメント型ヒータ２ｂは、定着ローラ１の中心点を通る水平線上で、その定着ローラ１の内壁とバックアップ部材４の他方側の面（図２においてはバックアップ部材４の右側の面）との略中間に位置するように設けられている。
これらセグメント型ヒータ２ａ，２ｂは、定着ローラ１から出た部分の両端側が図示しないフレームにそれぞれ固定して非回転に保持される。
【００１５】
セグメント型ヒータ２ａ，２ｂは、共に周知のハロゲンヒータから構成されていて、バルブ内にハロゲンガスとフィラメントを封入して構成されている。
これらセグメント型ヒータ２ａ，２ｂのうち、一方のセグメント型ヒータ２ａには、図２に示されるように、定着ローラ１の長手方向の中央位置に対応した基準位置Ｏを中心として左右両方向側に設けられた所定の距離Ｌ１の範囲に、所定の長さ（セグメント型ヒータ２ａの長手方向と同方向の長さ）の発光セグメント５ａ，５ａ…が所定の間隔を保って配置され、この距離Ｌ１の範囲外で基準位置Ｏを中心として左右両方向側に設けられた所定の距離Ｌ２までの範囲には、距離Ｌ１の範囲内に配置される発光セグメント５ａ，５ａ…よりも短い発光セグメント５ｂ，５ｂ…が所定の間隔を保って配置されている。
他方のセグメント型ヒータ２ｂには、所定の距離Ｌ１の範囲に、上述したと同様の発光セグメント５ｂ，５ｂ…が所定の間隔を保って配置され、また、距離Ｌ１の範囲外から所定の距離Ｌ２までの範囲には、上述したと同様の発光セグメント５ａ，５ａ…が所定の間隔を保って配置されている。  
【００１６】
上述の距離Ｌ１，Ｌ２は、定着処理される用紙Ｐのサイズによって決められている。例えば、距離Ｌ１はＡ４縦サイズ（２１０ｍｍ）に、そして、距離Ｌ２はＡ３縦サイズ（２９７ｍｍ）に決められている。なお、図２に示されるように、用紙搬送基準が定着ローラ１の長手方向の中央の位置と一致する中央基準方式でないときは、定着ローラ１の長手方向のいずれか一方の端部が用紙搬送基準とされ、この基準に合わせたフィラメントを有するセグメント型ヒータ２ａ，２ｂが配置される。
【００１７】
ガイド部材３（図２及び図３では省略）は、定着ローラ１に対して摺動性，耐摩耗性に優れた、例えばＳＵＳ材で作られていて、その形状は、断面が略コ字状（凹状）の長尺体を呈している。そして、その長さは、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂと略同じに構成されている。
このガイド部材３は、コ字状の開口側が定着ローラ１の中心部に向き、かつ、そのコ字状の底面外側がその定着ローラ１の内面の一部分（図１の例では、定着ローラ１の内面の下部部分）に当接するようにして、加圧ローラ１０に対向するように設けられている。また、このコ字状の底面両側部分は、定着ローラ１の内周曲面と略等しくなるように曲面に形成されている。したがって、ガイド部材３のコ字状の底面外側に位置する定着ローラ１の外周と、これに当接される加圧ローラ１０の外周面の一部分とで、用紙Ｐを挟持するための所定面積を有するニップ部Ｎが形成される。
このガイド部材３は、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂの保持のときと同様に、定着ローラ１から出た部分の両端側が図示しないフレームにそれぞれ非回転に保持される。
【００１８】
バックアップ部材４は、セラミックス材料（ガイド部材３よりも熱伝導率の低い材料）から作られていて、その形状は、断面がＴ字を逆転させた長尺体を呈している。そして、その逆Ｔ字状の底部の部分は、ガイド部材３のコ字状の開口側から挿入してそのコ字状の底面内側に当接されるように構成されている。
また、このバックアップ部材４の逆Ｔ字状の立ち上り部分は、その高さはセグメント型ヒータ２ａ，２ｂの配置位置を越えるように決められている。
このバックアップ部材４の長さは、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂと略同じに構成されているとともに、そのバックアップ部材４の機械強度は、定着ローラ１が加圧ローラ１０で押圧されたときにガイド部材３がその押圧力で移動変形しないように、すなわち、定着ローラ１が加圧ローラ１０の押圧力を十分に受け止めることができるように決められている。
このバックアップ部材４は、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂの保持のときと同様に、定着ローラ１から出た部分の両端側が図示しないフレームにそれぞれ固定して非回転に保持される。
【００１９】
上記バックアップ部材４の表面は、セラミックス材料の地色の白色又は乳白色で、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂから照射される輻射熱を効率よく拡散することができるように工夫されている。なお、バックアップ部材４の表面が白色又は乳白色以外のときは、その表面を耐熱的に白色又は乳白色に着色処理してもよい。
【００２０】
また、この上記バックアップ部材４の表面は、凹凸の極めて少ない鏡面を呈している。この鏡面は、セラミックス材料の地肌そのものでも実現することができるが、バックアップ部材４の表面の平均表面粗さＲａを０．１〜１μｍに表面処理することにより実現することもできる。  
バックアップ部材４の表面が凹凸の少ない鏡面を呈していると、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂから照射される輻射熱をバックアップ部材４内に取り込むことなく、輻射熱を効率よく拡散し、定着ローラ１を効果的に加熱することができる。
【００２１】
加圧ローラ１０は、所定の太さの金属製の棒材１１の周囲に合成ゴム等からなる弾性材１２を配置して構成されている。この加圧ローラ１０の直径は、定着ローラ１の直径よりも少し小さく決められているとともに、その加圧ローラ１０の弾性材１２の長さは、定着ローラ１と略同じに構成され、棒材１１の長さは、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂと略同じに構成されている。
この加圧ローラ１０は、軸心方向が定着ローラ１の軸心方向と並行し、かつ、加圧ローラ１０の一部（図１において上部）がガイド部材３の設けられている定着ローラ１に押圧して設けられている。上述したように、この押圧により、定着ローラ１及び加圧ローラ１０の当接面には、用紙Ｐを挟持する所定面積のニップ部Ｎが形成される。
この加圧ローラ１０の保持は、定着ローラ１から出た棒材１１の両端側を図示しないフレームにそれぞれ回転自在に軸支して行われる。そして、この棒材１１の一端側には、図示しないが、加圧ローラ１０を回転駆動させる駆動機構が連結されている。したがって、加圧ローラ１０が駆動機構により回転（図１では半時計方向の回転）させられると、定着ローラ１は、その加圧ローラ１０により連れ回されて回転（図１では時計方向の回転）される。
【００２２】
なお、図示しないが、定着ローラ１の表面及び加圧ローラ１０の表面には、周知の定着装置と同様に、ＰＦＡ等の耐熱性樹脂層からなる離型層がそれぞれ形成されているとともに、定着ローラ１のニップ部Ｎと反対側の外周の一部には、用紙分離爪が摺接されている。また、加圧ローラ１０の外周の一部には、クリーニングローラが摺接されている。
【００２３】
上記構成の定着装置Ｆにおいて、定着処理される用紙Ｐが距離Ｌ１に相当するときは、図示しない制御装置によってセグメント型ヒータ２ａが駆動され、また、定着処理される用紙Ｐが距離Ｌ２に相当するときは、セグメント型ヒータ２ａ及びセグメント型ヒータ２ｂの両方が駆動される。また、定着処理の開始により加圧ローラ１０の回転駆動も開始され、この加圧ローラ１０の回転駆動により定着ローラ１も連れ回されて回転される。
この状態で、定着ローラ１及び加圧ローラ１０の当接面であるニップ部Ｎに未定着トナーＴを有する用紙Ｐが搬送されると、用紙Ｐ上の未定着トナーＴは、定着ローラ１により加熱されて定着トナーＴ’となり、用紙Ｐ上に溶融定着される。
この定着処理に際して、定着ローラ１は、内部にバックアップ部材４を有していても、バックアップ部材４がセラミックス製であるため、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂから照射された輻射熱を定着ローラ１の加熱に効率よく利用することができる。このため、定着ローラ１が必要とする温度までの加熱時間を短くでき、結果としてウォーミングアップ時間を短くすることができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳説したが、具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において設計変更等が可能である。
【００２５】
例えば、上述した各実施形態においては、ガイド部材とバックアップ部材とを別部材で構成したが、これらを一体物で構成してもよい。また、セグメント型ヒータを２本としたが、定着処理される用紙の種類に合わせて１本又は３本以上とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる定着装置の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ｆ……定着装置、１……定着ローラ（加熱部材）、２ａ，２ｂ……セグメント型ヒータ、３……ガイド部材、４……バックアップ部材、５ａ，５ｂ……発光セグメント、１０……加圧ローラ（加圧部材）、Ｎ……ニップ部、Ｐ……用紙
【図１】
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【図２】
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