JP2004163613A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルム加熱方式と同様の効果を得ることが可能であるとともに、定着装置の寿命が長く、かつ、長期的に安定した定着処理を実現することである。
【解決手段】定着装置に転写紙Ｐが搬送されると、その搬送を一旦停止し、その転写紙Ｐを平面ヒータ１１と押圧板１２との間の挟み込む。この構成では、平面ヒータで発生した熱を転写紙上の未定着トナーＴに直接的に伝搬させることができるので、小さな熱容量で定着に必要な熱量を確保でき、待機時間の短縮及び消費電力の低減を図ることができる。しかも、定着処理時には平面ヒータを移動させる必要がないので、平面ヒータに対して導線等による直接な電力供給が可能となり、安定した電力供給が可能となる。更に、フィルム加熱方式では、定着フィルムを発熱体に摺擦させていたが、本定着装置では、このような摺擦はなく、フィルム加熱方式のように定着フィルムの走行が不安定になることもない。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録材上の未定着トナーを加熱することで、その未定着トナーを記録材に定着させる定着装置及びこれを備える複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の定着装置としては、例えば、管状ランプヒータを内部に備える加熱ローラと、この加熱ローラに圧接して定着ニップを形成する加圧ローラとを備えたものが知られている。この定着装置では、トナー像を担持した状態の記録材を定着ニップに送り込んで、そのトナー像を構成する未定着トナーを熱と圧力により記録材上に定着させる。このように熱を利用する定着装置では、未定着トナーを記録材上に定着させるのに必要な熱量を確保する必要がある。ヒータを内部に備える加熱ローラの場合、輻射熱によって加熱ローラ表面を昇温させるので、定着処理の期間中にわたって必要な熱量を確保するために、一般には、熱容量の大きな加熱ローラが利用される。このような加熱ローラであれば、定着処理の期間にわたって必要となる熱量を予め蓄えておくことができるので、定着処理の最後まで十分な熱量で未定着トナーを加熱することができる。しかし、この場合には、加熱ローラを定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間が長くなるという欠点がある。この欠点を解消するには加熱ローラを常時暖めておけばよいが、これでは待機時間中に無駄な電力を消費することになり、近年の省エネルギー化の要求に反する結果となる。
【０００３】
一方、例えば薄肉な円筒状基体に抵抗発熱体を貼り付け又は塗布した加熱ローラを利用した定着装置も提案されている（特許文献１、特許文献２等参照）。この定着装置においては、抵抗発熱体で発生した熱が加熱ローラ表面に直接伝搬するので、加熱ローラ表面が失った熱量をすぐに補うことができる。よって、加熱ローラの熱容量が小さくても、定着処理の期間にわたって必要な熱量を十分に確保することができる。したがって、この定着装置によれば、加熱ローラの熱容量を小さくできる結果、上記待機時間を短縮し、かつ、消費電力を低減させることができる。このように熱容量を小さくした定着装置においては、加熱ローラに設けられる抵抗発熱体も回転することになるので、この回転する抵抗発熱体（回転発熱体）に対して電力供給を行うための給電方式が必要になる。このような給電方式としては、一般に、回転発熱体に電気接続された加熱ローラ上の電極部材に、外部電源に電気接続された導電部材を接触させて電力供給を行う接触給電方式が採用されている（特許文献１、特許文献２等参照）。しかし、この接触給電方式の場合、電力供給経路上に、２つの導電部材が互いに接触する部分が存在してしまう。そのため、その接触部分で接触不良が起きやすく、その接触不良によるノイズが発生して電力供給が不安定になるという不具合がある。
【０００４】
他方、固定配置された抵抗発熱体に対して薄肉な定着フィルム（記録材搬送部材）を摺動させ、その定着フィルムを介して記録材上の未定着のトナーを加熱し、定着処理を行うフィルム加熱方式が提案されている（特許文献３、特許文献４等参照）。この方式によれば、抵抗発熱体で発生した熱が記録材に接触する定着フィルム表面に直接伝搬するので、小さな熱容量で定着に必要な熱量を確保することができ、上記待機時間を短縮し、かつ、消費電力を低減させることができる。更に、抵抗発熱体が回転しないため、上述した接触不良は発生せず、安定した電力供給が可能である。したがって、このフィルム加熱方式によれば、上述した不具合のすべてを解消することが可能となるという効果が得られる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−６４４３９号公報
【特許文献２】
特開平９−４４０１８号公報
【特許文献３】
特開平９−１６００４号公報
【特許文献４】
特開２００１−８５１４０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、フィルム加熱方式の場合、固定配置された抵抗発熱体に対して定着フィルムを摺動させる構成であるので、その摺動により抵抗発熱体及び定着フィルムが互いを摺擦し合うことになる。そのため、抵抗発熱体及び定着フィルムの寿命が短く、定着装置の寿命が短くなるという問題があった。また、その摺擦により抵抗発熱体及び定着フィルムが劣化して摺動がスムーズに行われなくなると、定着フィルムの走行が不安定になる。そのため、長期的に安定した定着処理を行うことができないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上述したフィルム加熱方式と同様の効果を得ることが可能であるとともに、定着装置の寿命が長く、かつ、長期的に安定した定着処理を行うことができる定着装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、搬送されてくる記録材上の未定着トナーを加熱することで、該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着装置において、電力供給を受けることで発熱する発熱体と、該発熱体に対向する位置に配置される対向部材とを設け、該記録材の搬送を停止させた後、該記録材の定着処理対象部分を該発熱体と該対向部材との間に挟み込んだ状態で、該定着処理対象部分に対して定着処理を行うことを特徴とするものである。
この定着装置においては、搬送されてきた記録材が停止した状態で発熱体と対向部材との間に挟み込まれ、その発熱体からの熱によって記録材上の未定着のトナーに対して熱が供給される。よって、発熱体が記録材に直接接触する構成の場合には、その発熱体で発生した熱は記録材上の未定着トナーに直接伝搬する。また、発熱体が搬送ベルト等の中間部材を介して記録材に接触する構成の場合でも、その発熱体で発生した熱は中間部材を介して記録材上の未定着トナーに直接的に伝搬することになる。よって、小さな熱容量で定着に必要な熱量を確保することが可能となり、発熱体を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間を短縮し、かつ、消費電力を低減させることが可能となる。また、本定着装置では、記録材を停止させた状態で定着処理を行うので、少なくとも定着処理時には発熱体を移動させる必要がなく、発熱体を固定配置することが可能となる。この場合、その発熱体に電力を供給するための電力供給経路上に複数の導電部材が互いに接触する部分を設ける必要がなくなり、発熱体に対して導線等による直接な電力供給が可能となる。よって、上述した接触給電方式に比べて、発熱体に電力を安定して供給することが可能となる。
このように、本定着装置においては、上述したフィルム加熱方式と同様の効果を得ることが可能である。これに加えて、本定着装置では、上述したように記録材を停止させた状態で定着処理を行うので、少なくとも定着処理の間は、発熱体と対向部材との間に挟み込まれた記録材と接触する発熱体側の面を移動させる必要がない。よって、発熱体を直接記録材に接触させる構成はもとより、固定配置された発熱体が搬送ベルト等の中間部材を介して記録材に接触する構成であっても、上記フィルム加熱方式のように定着装置を構成する発熱体や定着フィルム等の構成部材が摺擦されることがない。したがって、これらの構成部材が摺擦によって劣化することがなく、また、上記フィルム加熱方式のように定着フィルムの走行が不安定になることもない。
なお、発熱体側に向く記録材の面は、未定着トナーを担持した側の面でも未定着トナーを担持していない側の面でもよい。後者の場合には、発熱体からの熱が記録材を介して未定着トナーに伝達されることになる。また、本定着処理による１回の定着処理で処理される記録材の定着処理対象部分は、記録材の全面であっても記録材の一部の面であってもよい。また、ここでいう発熱体には、発熱材料で形成される発熱体本体上に、離型層等の発熱しない材料を設けたものも含む。また、発熱体は、必ずしも固定配置される必要はなく、従来のように回転発熱体などの無端移動するものでなければ、発熱体に対して導線等による直接な電力供給が可能となる。このような発熱体であれば、上述したように、安定した電力供給を実現できる。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の定着装置において、上記発熱体とは接触しない状態で、該発熱体と上記対向部材との対向領域を記録材搬送方向に移動するベルト状の記録材搬送部材を設け、上記定着処理の際、該記録材搬送部材の移動を停止させた状態で、該記録材搬送部材及び該記録材の定着処理対象部分を、該発熱体と該対向部材との間に挟み込むことを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、記録材搬送部材と一緒に記録材を挟み込んで定着を行うので、発熱体と対向部材との対向領域への記録材の搬入及び搬出を容易かつスムーズに行うことができる。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の定着装置において、上記対向部材との間で上記記録材を挟み込む上記発熱体の挟込面は平面であることを特徴とするものである。
この定着装置においては、発熱体の挟込面が平面であるので、記録材を平面状態で発熱体側に押し付けて定着処理を行うことができる。よって、その定着処理時に記録材がカールしたり、シワになったりするのを抑制することができる。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１又は２の定着装置において、上記対向部材との間で上記記録材を挟み込む上記発熱体の挟込面は湾曲面であることを特徴とするものである。
この定着装置においては、発熱体の挟込面が湾曲面であるので、挟込面が平面である場合に比べて、少なくとも一方向については定着処理に必要なスペースを狭くすることができる。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の定着装置において、上記定着処理の際、上記発熱体と上記対向部材との間に上記記録材の定着処理対象部分を順次部分的に挟み込むことを特徴とするものである。
この定着装置においては、発熱体と対向部材との間に記録材の定着処理対象部分を順次部分的に挟み込みながら定着処理を行う。よって、記録材の定着処理対象部分の全体を一度に挟み込む場合に比べて、その挟込面積を小さくすることができる。したがって、挟み込む力が同じでも、記録材の定着処理対象部分の全体を一度に挟み込む場合に比べて強い押圧力で、記録材を発熱体側に押し付けることができる。これにより、記録材に接触する発熱体側の面と記録材との間の密着性を容易に高めることができる。
【００１３】
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の定着装置において、上記対向部材を加熱させる加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
この定着装置においては、加熱手段によって対向部材も加熱されるため、記録材上の未定着トナーは、記録材の両面から熱の供給を受けることができる。このように記録材の両面から加熱する両面加熱方式であれば、発熱体の加熱面の設定温度を低めに抑えることが可能となり、発熱体を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間をより短縮することが可能となる。また、このように両面加熱方式であるので、片面加熱方式に比べて定着性も向上する。
【００１４】
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置において、外部電源とともに上記発熱体に電力を供給する蓄電装置を設けたことを特徴とするものである。
この定着装置においては、発熱体への電力供給を外部電源と蓄電装置とから供給する。通常、発熱体に対しては外部電源のみから電力供給を行うが、本定着装置では、外部電源に加えてその外部電源とは別個の蓄電装置からも電力供給を行うことができる。この場合、外部電源のみから電力供給に比べて、発熱体に供給される単位時間あたりの電力量を増加させることができる。よって、例えば、発熱体を定着に必要な温度まで昇温させる立ち上がり時に外部電源と蓄電装置の両方から電力供給を行えば、待機時間を更に短縮することができる。なお、発熱体への電力供給は、常に外部電源と蓄電装置の両方から行う必要はなく、上述のように立ち上がり時にのみ蓄電装置を利用するようにしてもよい。また、蓄電装置は、２次電池であれば長期間蓄電装置の交換が不要となり、メンテナンス性が向上する。なお、蓄電装置として２次電池を使用する場合、例えば、外部電源から発熱体への電力供給が行われないときに、その外部電源によって蓄電装置を充電するようにする。
【００１５】
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６又は７の定着装置において、上記発熱体と上記対向部材との間に挟み込まれた記録材と接触する該発熱体側の面に付着した付着物を除去する付着物除去手段を設けたことを特徴とするものである。
記録材と接触する発熱体側の面は、紙粉やトナーなどの付着物が付着することがある。このような付着物は、記録材上の未定着トナーへの熱伝達を妨げるおそれがあり、定着性を低下させる要因となる。そこで、本定着装置では、付着物除去手段を設け、このような付着物を除去することとしている。これにより、定着性を維持することができる。なお、記録材と接触する発熱体側の面に未定着トナーを担持した記録材面が接触する構成の場合には、その発熱体側の面に離型剤を塗布してトナーが付着しにくくするのが好ましい。このような離型剤を塗布すれば、発熱体側の面に対するトナーの付着力が小さくなり、付着物除去手段による除去が容易になる。
【００１６】
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の定着装置において、上記発熱体からの熱によって上記記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域を変更する加熱領域変更手段を設けたことを特徴とするものである。
発熱体の挟込面よりも小さいサイズの記録材に対して定着処理を行う場合、定着処理に寄与しない挟込面が存在することになる。このような挟込面に対応する発熱体部分が発熱しても、その挟込面から伝達される熱は定着処理に貢献することはないので、その発熱のために消費される電力は無駄なものである。また、同一サイズの記録材であっても、形成すべき画像によってはその記録材上のごく一部にしかトナーが付着していないことがある。このように一部にしかトナーが付着していない記録材に対して記録材全体に対する定着処理を行う場合にも、定着処理に寄与しない発熱体部分が存在し、無駄に電力を消費することになる。そこで、本請求項の定着装置では、加熱領域変更手段により、発熱体からの熱によって記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域を変更することとしている。具体的には、例えば、上記発熱体を、複数の発熱体部分に分割し、各発熱体部分についての電力供給のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。これにより、定着処理に貢献する部分の発熱体部分には電力供給し、定着処理に貢献しない部分の発熱体部分には電力供給しないような制御が可能となる。
【００１７】
また、請求項１０の発明は、記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段によって記録材上に形成されたトナー像を構成する未定着トナーを加熱することで、該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置を用いたことを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置を用いることで、これらの定着装置がもつ有用な効果をもって定着処理を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１を有している。感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、感光体ドラム１に接触する帯電手段としての帯電ローラ２により、その表面が一様に帯電される。その後、潜像形成手段としての光書込ユニット３により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。なお、帯電手段及び潜像形成手段としては、帯電ローラ２及び光書込ユニット３とは異なるものを用いることもできる。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置４により現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ベルト５を備えた転写手段としての転写ユニットにより、給紙カセット６から給紙ローラ７ａ及びレジストローラ対７ｂを経て搬送される記録材としての転写紙Ｐ上に転写される。転写終了後の転写紙Ｐは、定着手段としての定着装置１０によりトナー像が定着され、機外に排出される。なお、転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット８により感光体ドラム１の表面から除去される。また、感光体ドラム１上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ９で除去される。
【００１９】
次に、本実施形態における定着装置１０の構成について説明する。
図１は、本実施形態における定着装置１０の概略構成図である。この定着装置１０は、主に、発熱体である平面ヒータ１１と、対向部材である押圧板１２とから構成されている。この押圧板１２は、転写紙Ｐを搬送する記録材搬送部材としての無端状の搬送ベルト１３の内側に固定配置されている。押圧板１２は、金属、ガラス、セラミック、耐熱プラスチックなどを平面に形成したものである。本実施形態で使用する押圧板１２は、厚さが１．０ｍｍのアルミニウム平板で構成されている。
【００２０】
搬送ベルト１３は、転写ベルト５によって搬送されてきた転写紙Ｐを受け取って定着装置１０を通過させるためのものである。この搬送ベルト１３は、２つの支持ローラ１４ａ，１４ｂによって図中矢印Ｂの方向に回転駆動される。この搬送ベルト１３は、ニッケル、ポリイミド等の耐熱性樹脂や、炭素鋼、ステンレス鋼などによって形成される薄肉の無端ベルトであり、その表層には、フッ素系樹脂やシリコンゴム等の耐熱離型層が被覆されている。
【００２１】
平面ヒータ１１は、シート状の抵抗発熱体１１ａを支持板１１ｂに貼り付けたものを用いている。この支持板１１ｂは、抵抗発熱体１１ａの強度を補強するためのものであり、金属、ガラス、セラミック、耐熱プラスチックなどを平面に形成したものである。本実施形態で使用する支持板１１ｂは、厚さが１．０ｍｍのアルミニウム平板で構成されている。また、抵抗発熱体１１ａは、主にシート状基材と発熱材料とから形成される。このシート状基材としては、例えば、シリコンゴム、ポリイミド等の絶縁体フィルムや、ポリエステル不織布などの絶縁体材料を用いることができる。また、発熱材料としては、鋼ニッケル、ニクロム線等の金属抵抗体からなる線材や、ＳＵＳ箔、アルミ箔、ステンレス鋼箔等の金属箔抵抗体などを用いることができる。このような抵抗発熱体１１ａのほか、ガラス芯、シリコンゴム芯等の基材にニクロム線等の金属抵抗線を巻きつけ、シリコンゴム、フッ素樹脂等で被覆したコード状ヒータを用いることもできる。また、セラミックヒータなども、抵抗発熱体１１ａとして用いることができる。
【００２２】
本実施形態で使用する抵抗発熱体１１ａは、厚さが１．０ｍｍのシート状シリコーンゴム基材にニクロム線を設けたものである。この抵抗発熱体１１ａのワット密度は２．０Ｗ／ｃｍ^２である。なお、抵抗発熱体１１ａのワット密度は、定着性に関する諸条件に応じて任意に設定、調整する。また、本実施形態では、抵抗発熱体１１ａの表面に、トナーに対する剥離性及び耐熱性を有するシリコンゴム層などの保護層を設けてある。そして、この抵抗発熱体１１ａには、外部電源１５からの電力供給線が固定されており、この電力供給線から抵抗発熱体１１ａに対して電力供給が行われる。
【００２３】
また、平面ヒータ１１は、平面ヒータ１１と押圧板１２との間を接離させる接離手段としての接離機構１６によって、図中矢印Ｃの方向に往復移動することができる。この接離機構１６による接離動作は、転写紙Ｐの搬送すなわち搬送ベルト１３の駆動が停止しているときに行われる。そして、搬送ベルト１３が駆動している転写紙Ｐの搬送中には、平面ヒータ１１と押圧板１２との間は離間した状態にする。
【００２４】
搬送ベルト１３によって転写紙Ｐが平面ヒータ１１と押圧板１２との対向領域に搬送され、転写紙Ｐの搬送方向における平面ヒータ１１の下流側部分に、その転写紙Ｐの先端が到達すると、これが図示しないセンサによって検知される。この検知信号は、図示しない制御部に送られ、その制御部は図示しないベルト駆動装置によって搬送ベルト１３の駆動を停止させる。その後、制御部は接離機構１６によって平面ヒータ１１を押圧板１２側に移動させ、押圧板１２と平面ヒータ１１との間に、搬送ベルト１３とともに転写紙Ｐを挟み込む。これにより、平面ヒータ１１のヒータ面（挟込面）と転写紙Ｐとが密着し、平面ヒータ１１による熱処理を受けてトナーが溶融し、定着処理がなされる。定着処理が終了したら、平面ヒータ１１は、接離機構１６によって押圧板１２から離間され、搬送ベルト１３及び転写紙Ｐは平面ヒータ１１及び押圧板１２からの圧力から開放される。そして、再び、搬送ベルト１３が駆動し、転写紙Ｐは定着装置１０の外部に搬出され、平面ヒータ１１は次の転写紙Ｐの定着処理に備える。
【００２５】
本実施形態では、平面ヒータ１１のヒータ面を、Ａ４版サイズより少し大きめのサイズ、具体的には２２０ｍｍ×３００ｍｍのサイズに形成されたものを用いている。よって、このサイズを超えない転写紙であれば、一度の定着処理によって転写紙全面に定着処理を施すことができる。すなわち、この場合には、転写紙全面が定着処理対象部分となる。一方、このサイズを超える転写紙については、まず転写紙の一部について定着処理を施し、その後搬送ベルト１３を駆動させて残りの部分について更に定着処理を施すようにして、定着処理を複数回に分けて行う。この場合、各定着処理が施される転写紙の一部分が定着処理対象部分となる。なお、平面ヒータ１１のサイズを大きくすれば、定着処理時間を短縮できるという利点があるのに対し、平面ヒータ１１のサイズを小さくすれば、定着装置１０の小型化を図ることができるという利点がある。よって、平面ヒータ１１のサイズは、これらの利点を比較考量し、適宜設定する。
【００２６】
ここで、例えば、転写紙Ｐが水分を多く含んだ状態であったり、厚みがあったりする場合、通常の転写紙に比べて、平面ヒータ１１からの熱の多くが転写紙側に奪われやすい。そのため、このような転写紙に対する定着時間が、通常の転写紙と同じでは、未定着トナーに供給すべき熱量が不足し、定着能力が低下してしまう。よって、転写紙Ｐの種類、使用環境の温度や湿度、あるいは転写紙Ｐ上の画像面積などの諸条件に応じて定着時間を変更するのが望ましい。しかし、転写紙Ｐを搬送しながら定着処理を行う従来の定着装置において定着時間を変更する場合には、転写紙Ｐの搬送速度を変更したり、定着ニップの圧力を変更して定着ニップの幅を変更したりするなど、通常の定着動作とは異なる動作が必要となる。これに対し、転写紙Ｐを停止させた状態で定着処理を行う本実施形態の定着装置において定着時間を変更する場合、平面ヒータ１１と押圧板１２との間の挟み込み時間を変更するだけでよい。すなわち、本実施形態の定着装置によれば、定着時間の変更に際して、通常の定着動作とは異なる動作は必要ない。よって、本実施形態の定着装置によれば、上述した従来の定着装置に比べて、定着時間の変更を容易に行うことができる。
【００２７】
〔変形例１〕
次に、上記実施形態における定着装置の変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
本変形例１における定着装置の基本構成及び動作は、上記実施形態と同様であるが、上記搬送ベルト１３とともに転写紙Ｐを搬送する機能を果たす記録材搬送部材である定着ベルト１１３を設けた点で、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００２８】
図３は、本変形例１における定着装置の概略構成図である。この定着装置では、平面ヒータ１１と押圧板１２との対向領域で、押圧板側の搬送ベルト１３に対向するように定着ベルト１１３が設けられている。この定着ベルト１１３は、転写ベルト５によって搬送されてきた転写紙Ｐを受け取って、搬送ベルト１３と協働して定着装置１０を通過させるためのものである。定着ベルト１１３は、２つの支持ローラ１１４ａ，１１４ｂによって図中矢印Ｄの方向に回転駆動される。よって、上記対向領域において、搬送ベルト１３と定着ベルト１１３は互いに連れ回り方向に回転駆動する。未定着トナーを載せた転写紙Ｐは、搬送ベルト１３と定着ベルト１１３との間に挟み込まれた状態で定着装置内に搬入され、定着装置外に搬出される。このような転写紙Ｐの搬送中においては、図示のように、接離機構１６によって平面ヒータ１１と押圧板１２との間が離間した状態となっている。そして、搬送ベルト１３と定着ベルト１１３は、それぞれ押圧板１２、平面ヒータ１１に接触しない状態で回転駆動し、転写紙Ｐの搬送を行う。
【００２９】
搬送ベルト１３及び定着ベルト１１３によって転写紙Ｐが平面ヒータ１１と押圧板１２との対向領域に搬送されると、上記実施形態と同様に、接離機構１６によって平面ヒータ１１を押圧板１２側に移動させる。これにより、転写紙Ｐは、搬送ベルト１３及び定着ベルト１１３とともに押圧板１２と平面ヒータ１１との間に挟み込まれる。これにより、平面ヒータ１１のヒータ面（挟込面）からの熱は、定着ベルト１１３を介して転写紙Ｐに直接的に伝達される。なお、定着ベルト１１３は、搬送ベルト１３と同様に、ニッケル、ポリイミド等の耐熱性樹脂や、炭素鋼、ステンレス鋼などによって形成される薄肉の無端ベルトであり、その表層には、フッ素系樹脂やシリコンゴム等の耐熱離型層が被覆されている。
【００３０】
本変形例１において、定着ベルト１１３は、転写紙Ｐを搬送する際には平面ヒータ１１と接触しない状態で回転駆動し、定着の際にはその回転駆動を停止させた状態で平面ヒータ１１と転写紙Ｐとの間に挟み込まれる。よって、本変形例の定着装置は、上述した従来のフィルム加熱方式の場合とは異なり、摺擦による平面ヒータ１１や定着ベルト１１３の劣化が生じない上、定着ベルト１１３の走行も安定する。しかも、定着時には平面ヒータ１１からの熱が定着ベルト１１３を介して直接的に転写紙Ｐ上の未定着トナーに伝達することができる。よって、待機時間を短縮し、電力の無駄な消費を少なくすることができる。
【００３１】
〔変形例２〕
次に、上記実施形態における定着装置の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
本変形例２における定着装置の基本構成及び動作は、上記実施形態と同様であるが、発熱体の形状及び定着動作が上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００３２】
図４は、本変形例２における定着装置の概略構成図である。この定着装置の発熱体は、転写紙搬送方向に対して直交する方向の断面が弓形である板状の湾曲ヒータ２１１であり、その挟込面が湾曲面になっている。この湾曲ヒータ２１１の構造は、上記実施形態における平面ヒータ１１と同様のシート状の抵抗発熱体２１１ａを湾曲した支持板２１１ｂに貼り付けたものを用いている。湾曲ヒータ２１１の支持板２１１ｂにおける抵抗発熱体２１１ａが貼り付けられた面とは反対面には、その転写紙搬送方向両端部部に、接離機構２１６ａ，２１６ｂを取り付るための取付部２１７ａ，２１７ｂが設けられている。
【００３３】
未定着トナーを載せた転写紙Ｐの搬送中は、接離機構２１６ａ，２１６ｂの両方が湾曲ヒータ２１１を押圧板１２から離間させる方向に駆動し、湾曲ヒータ２１１と押圧板１２との間が離間した状態となる。そして、搬送ベルト１３によって転写紙Ｐが湾曲ヒータ２１１と押圧板１２との対向領域に搬送されると、上記実施形態と同様に、接離機構２１６ａ，２１６ｂによって湾曲ヒータ２１１を押圧板１２側に移動させる。これにより、転写紙Ｐは、搬送ベルト１３とともに、湾曲ヒータ２１１のヒータ面の一部と押圧板１２との間に挟み込まれる。
【００３４】
本変形例２においては、各接離機構２１６ａ，２１６ｂが互いに協働することで、湾曲ヒータ２１１のヒータ面が停止状態にある転写紙Ｐと転がり接触するように、湾曲ヒータ２１１が図中矢印Ｅの方向に往復移動することができる。本変形例の定着処理では、まず、転写紙搬送方向下流側のヒータ面部分を転写紙Ｐに当接させる。その後、転写紙搬送方向上流側のヒータ面部分が転写紙Ｐに当接するまで、転写紙搬送方向上流に向かってヒータ面を転写紙Ｐに対して転がり接触させる。このようにして定着処理が終了したら、湾曲ヒータ２１１全体を押圧板１２から離間する方向に移動させる。これにより、搬送ベルト１３及び転写紙Ｐは、湾曲ヒータ２１１及び押圧板１２からの圧力から開放される。そして、再び、搬送ベルト１３が駆動し、転写紙Ｐを定着装置１０の外部に搬出する。
【００３５】
本変形例２によれば、ヒータ面の面積が同じであっても、上記実施形態のように平面ヒータ１１に比べて、転写紙搬送方向におけるヒータの設置スペースを狭くすることができる。よって、本定着装置を小型化でき、本定着装置の設置の自由度を高めることができる。
また、本変形例２によれば、上記実施形態のように転写紙Ｐの全体を一度に挟み込む場合に比べて挟込面積が小さいため、転写紙Ｐを強い力でヒータ面に押し付けることが可能となる。よって、ヒータ面と転写紙Ｐとの密着性を高めることができ、ヒータ面からの熱を転写紙Ｐ上の未定着トナーに効率的に伝達することができるとともに、高い圧力で未定着トナーを転写紙Ｐに押し付けることができる。したがって、定着性を向上させることができる。なお、本変形例２では、転写紙Ｐと接触している湾曲ヒータ２１１のヒータ面部分と転写紙Ｐとの間では滑り摩擦が生じないので、そのヒータ面部分によって転写紙Ｐ上の未定着トナーが乱されることもない。
【００３６】
なお、定着処理時における接離機構２１６ａ，２１６ｂによる湾曲ヒータ２１１の移動方法は、転写紙Ｐを部分的に挟込するものであれば、本変形例で例示したものとは異なるものであってもよい。例えば、最初に転写紙搬送方向上流側のヒータ面部分や上記対向領域の中央に位置するヒータ面部分を転写紙Ｐに当接させた後、転写紙全体にヒータ面が転がり接触するようにしてもよい。
また、本変形例では、発熱体側のヒータ面を湾曲面に形成することで、転写紙Ｐを順次部分的に挟み込む構成について説明したが、対向部材側の面を湾曲面に形成しても同様の効果を得ることができる。また、上記実施形態のように発熱体として平面ヒータ１１を用い、対向部材として転写紙搬送方向に搬送ベルト１３の裏面に対して転がり接触する対向ローラを用いても同様の効果を得ることができる。
【００３７】
〔変形例３〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
本変形例３における定着装置の基本構成及び動作は、上記実施形態と同様であるが、押圧板側からも転写紙Ｐ上の未定着トナーを加熱する構成を有する点で、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００３８】
図５は、本変形例３における定着装置の概略構成図である。この定着装置の対向部材は、上記実施形態と同じ形状を有する押圧板３１２であるが、この押圧板３１２の構造は平面ヒータ１１と同じものである。すなわち、本変形例３における押圧板３１２は、加熱手段としてのシート状の抵抗発熱体３１２ａを支持板３１２ｂに貼り付けたものを用いている。この押圧板３１２として利用できる材料や構造は、上記平面ヒータ１１と同様である。なお、本変形例３では、対向部材と加熱手段を一体に形成した構成について説明したが、これらを別体に構成してもよい。
【００３９】
本変形例３の構成によれば、転写紙Ｐ上の未定着トナーは、転写紙両面から熱の供給を受けることができるので、上記実施形態の構成に比べて平面ヒータ１１のヒータ面の設定温度を低めに抑えることができる。よって、平面ヒータ１１を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間を短縮することができる。
【００４０】
〔変形例４〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例４」という。）について説明する。
本変形例４における定着装置の基本構成及び動作は、上記実施形態と同様であるが、平面ヒータ１１への電力供給方法が上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００４１】
図６は、本変形例４における定着装置の概略構成図である。この定着装置には、外部電源１５とともに平面ヒータ１１に電力を供給する蓄電装置４１８が設けられている。本変形例４では、定着処理前に平面ヒータ１１を必要な定着温度まで昇温させる立ち上がり時には、外部電源１５だけではなく、別途充電しておいた蓄電装置４１８からも平面ヒータ１１に対して電力供給を行う。この蓄電装置４１８としては、電力を蓄える機能を有し、かつ、その蓄えられた電力を必要に応じて外部電源１５とともに平面ヒータ１１に供給できるものであれば、どのようなものでも利用することができる。例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、鉛蓄電池などの化学反応を利用した２次電池、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを利用することができる。特に、平面ヒータ１１に供給する電力量を制御できるものであるのがより好ましい。
【００４２】
本変形例４によれば、上記実施形態のように外部電源１５のみから電力供給する場合に比べて、平面ヒータ１１に供給される単位時間あたりの電力量を増加させることができる。よって、上記実施形態に比べて、立ち上がり時間を短くでき、待機時間の短縮を図ることができる。なお、蓄電装置４１８の充電は、定着装置待機時に行われる。また、蓄電装置４１８の配置場所は、画像形成装置内のどこでもよく、定着装置の内部でも外部でもよいが、外部電源１５と同じ場所に配置するのが好ましい。
【００４３】
〔変形例５〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例５」という。）について説明する。
本変形例５における定着装置の基本構成及び動作は、上記実施形態と同様であるが、平面ヒータ１１のヒータ面をクリーニングする付着物除去手段としてのクリーニングユニット５１９を有する点で、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００４４】
図７は、本変形例５における定着装置の概略構成図である。この定着装置のクリーニングユニット５１９は、ヒータ面にトナーに対する離型剤を塗布するオイル塗布ローラ５１９ａと、そのヒータ面に付着したトナーや紙粉等の付着物を取り除くクリーニングローラ５１９ｂとを備えている。このクリーニングユニット５１９は、定着処理の間は、平面ヒータ１１の転写紙搬送方向上流側に待機している。定着処理が終了すると、接離機構１６によって平面ヒータ１１が押圧板１２から離間される。これにより、平面ヒータ１１と搬送ベルト１３との間には、オイル塗布ローラ５１９ａ及びクリーニングローラ５１９ｂをヒータ面に接触させながらクリーニングユニット５１９を移動させるためのスペースが形成される。クリーニングユニット５１９は、このように形成されたスペースを、図示しない駆動手段によって図中矢印Ｆに往復移動することができる。
【００４５】
オイル塗布ローラ５１９ａは、その内部に離型剤としてのジメチルシリコンオイルが充填されており、クリーニングユニット５１９の移動に伴い、ヒータ面に接触しながら従動回転する。このとき、オイル塗布ローラ５１９ａの表層からオイルが滲み出して、ヒータ面に微量のオイルが塗布される。このように、定着処理時に転写紙Ｐ上の未定着トナーが接触するヒータ面に微量のオイルを塗布することで、そのヒータ面のトナーに対する離型性を向上させることができる。よって、そのヒータ面にトナーが付着しにくくなり、クリーニングローラ５１９ｂによるクリーニングが容易になる。なお、オイル塗布ローラ５１９ａとしては、例えば、内部に離型剤が充填された多数の孔を有するアルミニウムパイプの外側にフェルトを巻いたものを使用することができる。
なお、本変形例５では、オイルが内部に充填されたオイル塗布ローラ５１９ａによってヒータ面に離型剤を塗布する方法について説明したが、他の方式を採用してもよい。例えば、貯留されたオイルに浸されたローラの表面に付着したオイルをヒータ面に塗布する方式などを利用することもできる。また、本変形例５では、離型剤としてジメチルシリコンオイルを用いているが、他の離型剤を用いることもできる。
【００４６】
クリーニングローラ５１９ｂは、クリーニングユニット５１９の移動に伴い、その表面をヒータ面に接触させながら従動回転する。この従動回転の際、クリーニングローラ５１９ｂの表面にはヒータ面上の付着物が付着し、ヒータ面から付着物が除去される。クリーニングローラ５１９ｂの表面に付着した付着物は、そのクリーニングローラ５１９ｂに当接するスクレーパ５１９ｃによって掻き落とされ、掻き落とされた付着物はケース５１９ｄ内に落下し、回収される。このスクレーパ５１９ｃは、図示しない装置側板に固定されたブラケットに固定されている。このスクレーパ５１９ｃは、例えば、ＳＵＳなどで形成された板部材やポリイミド系樹脂などの耐熱に優れた樹脂板などで構成することができる。また、クリーニングローラ５１９ｂとしては、例えば、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼等の金属製の円筒状部材の表面にフッ素系樹脂等の耐熱性離型層を有するものを用いることができる。このようにクリーニングローラ５１９ｂの表面に離型層を形成すれば、クリーニングローラ表面に付着した付着物をスクレーパ５１９ｃによって除去しやすくなる。
【００４７】
本変形例５によれば、クリーニングローラ５１９ｂによってヒータ面に付着したトナーや紙粉等の付着物を定期的に除去して、そのヒータ面に付着物が付着していない状態に維持することができる。これにより、そのヒータ面からの熱を付着物によって妨げられることなく転写紙Ｐ上の未定着トナーに伝えることができ、付着物による定着性の低下を抑制することができる。
なお、本変形例５は、定着処理を終えた後、毎回クリーニングする構成であるが、複数回の定着処理ごとにクリーニングする構成としてもよい。また、平面ヒータ１１の使用状況や、転写紙Ｐ上の画像面積（トナー付着量）などに応じて、クリーニング頻度を設定するようにすることも可能である。
【００４８】
〔変形例６〕
次に、上記実施形態における定着装置の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例６」という。）について説明する。
本変形例６における定着装置の基本構成及び動作は、上記実施形態と同様であるが、平面ヒータ１１が有する抵抗発熱体が複数に分割されている点で、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００４９】
図８は、本変形例６における定着装置の概略構成図である。この定着装置の平面ヒータ６１１は、複数の抵抗発熱体部分６１１ａを、転写紙搬送方向に沿って支持板１１ｂに貼り付けたものを用いている。各抵抗発熱体部分６１１ａは、それぞれスイッチ部６１５ａを介して外部電源１５に接続されている。このスイッチ部６１５ａはスイッチ切替部６１５ｂにより制御されている。このスイッチ切替部６１５ｂは、各抵抗発熱体部分６１１ａへの電力供給を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。このスイッチ部６１５ａとスイッチ切替部６１５ｂにより加熱領域変更手段が構成されている。具体的には、スイッチ切替部６１５ｂには定着処理の対象となる転写紙Ｐのサイズ情報が入力され、そのサイズ情報に応じて、どの抵抗発熱体部分６１１ａに電力供給を行うかを決定する。そして、その決定に基づいてスイッチ部６１５ａを制御する。
【００５０】
本変形例６では、平面ヒータ１１のヒータ面よりも小さいサイズの転写紙Ｐに対して定着処理を行う場合、その転写紙Ｐとは接触しないヒータ面に対応する抵抗発熱体部分６１１ａには、電力供給を行わない。これにより、定着処理に貢献することがないヒータ面の抵抗発熱体部分６１１ａを発熱させる無駄な電力消費を抑制することができる。
【００５１】
なお、上述した各変形例の構成を互いに組み合わせることで、より有用な定着装置を得ることができる。
【００５２】
以上、本実施形態によれば、転写紙Ｐを停止させた状態で、その転写紙Ｐ上の未定着トナーに平面ヒータ１１，６１１や湾曲ヒータ２１１のヒータ面からの熱を、直接又は定着ベルト１１３を介して直接的に伝達させる構成であるので、上述したフィルム加熱方式と同様の効果を得ることが可能である。しかも、本実施形態では、上記フィルム加熱方式のように定着装置を構成する発熱体や定着フィルム等の構成部材が互いに摺擦することもないので、これらの構成部材が摺擦によって劣化することがなく、また、上記フィルム加熱方式のように定着フィルムの走行が不安定になることもない。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１乃至１０の発明によれば、上述したフィルム加熱方式と同様の効果を得ることが可能であるとともに、定着装置の寿命が長く、かつ、長期的に安定した定着処理を行うことができるという優れた効果がある。
特に、請求項２の発明によれば、簡単な構成で画像形成スピードを向上させることができるという優れた効果がある。
また、請求項３の発明によれば、記録材がカールしたり、シワになったりするのを抑制することができるという優れた効果がある。
また、請求項４の発明によれば、本定着装置の設置の自由度を高めることができるという優れた効果がある。
また、請求項５の発明によれば、記録材上の未定着トナーへの熱伝達効率を高めて容易に定着性を向上させることができるという優れた効果がある。
また、請求項６の発明によれば、両面加熱方式を採用するので、発熱体を定着に必要な温度まで昇温させるまでの待機時間をより短縮することが可能となるという優れた効果がある。
また、請求項７の発明によれば、発熱体に供給される単位時間あたりの電力量を一時的に増加させることができるので、例えば待機時間を更に短縮させるなどの優れた効果を得ることができる。
また、請求項８の発明によれば、長期的に高い定着性を維持することができるという優れた効果がある。
また、請求項９の発明によれば、無駄な電力消費を抑えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの定着装置を示す概略構成図。
【図２】同プリンタ全体の概略構成図。
【図３】変形例１における定着装置の概略構成図。
【図４】変形例２における定着装置の概略構成図。
【図５】変形例３における定着装置の概略構成図。
【図６】変形例４における定着装置の概略構成図。
【図７】変形例５における定着装置の概略構成図。
【図８】変形例６における定着装置の概略構成図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
１０ 定着装置
１１，６１１ 平面ヒータ
１１ａ，２１１ａ，３１２ａ 抵抗発熱体
１１ｂ，２１１ｂ，３１２ｂ，６１１ｂ 支持板
１２，３１２ 押圧板
１３ 搬送ベルト
１５ 外部電源
１６，２１６ａ，２１６ｂ 接離機構
１１３ 定着ベルト
２１１ 湾曲ヒータ
４１８ 蓄電装置
５１９ クリーニングユニット
５１９ａ オイル塗布ローラ
５１９ｂ クリーニングローラ
６１１ａ 抵抗発熱体部分
６１５ａ スイッチ部
６１５ｂ スイッチ切替部

Claims (10)

1. 搬送されてくる記録材上の未定着トナーを加熱することで、該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着装置において、
   電力供給を受けることで発熱する発熱体と、
   該発熱体に対向する位置に配置される対向部材とを設け、
   該記録材の搬送を停止させた後、該記録材の定着処理対象部分を該発熱体と該対向部材との間に挟み込んだ状態で、該定着処理対象部分に対して定着処理を行うことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   上記発熱体とは接触しない状態で、該発熱体と上記対向部材との対向領域を記録材搬送方向に移動するベルト状の記録材搬送部材を設け、
   上記定着処理の際、該記録材搬送部材の移動を停止させた状態で、該記録材搬送部材及び該記録材の定着処理対象部分を、該発熱体と該対向部材との間に挟み込むことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２の定着装置において、
   上記対向部材との間で上記記録材を挟み込む上記発熱体の挟込面は平面であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１又は２の定着装置において、
   上記対向部材との間で上記記録材を挟み込む上記発熱体の挟込面は湾曲面であることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１、２、３又は４の定着装置において、
   上記定着処理の際、上記発熱体と上記対向部材との間に上記記録材の定着処理対象部分を順次部分的に挟み込むことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１、２、３、４又は５の定着装置において、
   上記対向部材を加熱させる加熱手段を設けたことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１、２、３、４、５又は６の定着装置において、
   外部電源とともに上記発熱体に電力を供給する蓄電装置を設けたことを特徴とする定着装置。
8. 請求項１、２、３、４、５、６又は７の定着装置において、
   上記発熱体と上記対向部材との間に挟み込まれた記録材と接触する該発熱体側の面に付着した付着物を除去する付着物除去手段を設けたことを特徴とする定着装置。
9. 請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の定着装置において、
   上記回転発熱体からの熱によって上記記録材上の未定着トナーが加熱される加熱領域を変更する加熱領域変更手段を設けたことを特徴とする定着装置。
10. 記録材上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
    該トナー像形成手段によって記録材上に形成されたトナー像を構成する未定着トナーを加熱することで、該未定着トナーを該記録材上に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
    上記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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