JP2005250372A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で簡単な構成で、熱効率の良い定着装置の提供を目的とする。
【解決手段】無端状の定着ベルトを、定着ローラと該定着ベルトの加熱手段とに巻き掛け、該定着ローラに対向して圧接する加圧ローラを備え、該加圧ローラと前記定着ベルトとで形成されるニップ部によって、トナー画像を転写紙に定着するベルト定着装置において、内部に熱源を有し、前記定着ベルトに内接して加熱する面を円弧状の伝熱部材とした加熱手段と、該加熱手段に定着ベルトを張架するための張力付与手段とを設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンター等の電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられている定着装置に係り、詳しくは、転写紙上の未定着トナー画像を、加熱したベルトに圧接させて定着するベルト定着装置に関係する。

従来、画像形成装置で用いられている定着装置には、熱源を有する定着ローラに、加圧ローラを圧接して定着ニップ部を形成し、このニップ部で未定着トナー画像を形成した転写紙を搬送しながら定着する熱ローラ定着方式が知られている。

熱ローラ定着方式は、内部にヒータを有し高剛性で円筒状の定着ローラと、表面に耐熱弾性層を設けた加圧ローラとで、ニップ部を形成し、転写紙上の未定着トナー画像を熱と圧力によって定着する方式である。

図６に熱ローラ定着装置の概略構成を示している。

６１は定着ローラで、内部にヒータ６２を設けた円筒状のローラで、外側に薄肉の耐熱弾性層を設けてある。６４は加圧ローラで、芯金６５に厚層の耐熱弾性層６６を設けて構成されている。ニップ部Ｎ６は、加圧ローラ６４を定着ローラ６１に圧接して形成する。

このような熱ローラ定着方式では、省エネルギーの観点で、定着可能温度まで加熱する時間（ウォームアップ時間）を短縮する必要があり、内部に熱源を配置した定着ローラの耐熱弾性層の層厚を一定以上大きくすることはできない。そのことから定着に必要とされる所定のニップ幅を確保することができず、定着可能範囲を狭めている。

そのため、上記した熱ローラ定着方式の問題を解消する目的で、例えば特許文献１に記載されているように、ベルト定着方式が実用化されている。図５にベルト定着装置の概略構成を示す。

図５において、５１は定着ローラで芯金５２に耐熱弾性層（発泡体層）を設けて構成されている。５５は加熱ローラで、内部にヒータ５６を設けた円筒状のローラである。５４は定着ベルトであり、定着ローラ５１と加熱ローラ５５との間に張架されている。５７は定着ローラ５１に対向し、内部にヒータ５８を設けた円筒状の加圧ローラであり、定着ローラ５１に圧接されてニップ部Ｎ５を形成している。

このような、ベルト定着方式でのニップ部は、定着ローラを低硬度の弾性層（発泡体層）で構成できることから、熱ローラ定着方式で形成されるニップ幅より大きくすることができる。又、高熱伝導性の定着ベルトを加熱するため定着可能温度までの加熱時間を短縮することができる。

特開平０９−２８１８２４号公報

しかしながら、前記したベルト定着方式では、定着ローラと加熱ローラとの間に定着ベルトを張架し回動するため、定着ローラと加熱ローラとの軸間を十分に取る必要がある。よって定着ベルトの内周長も所定の長さに合わせることになり、定着装置の大型化に繋がっている。

定着ベルトの内周長が長くなると、定着ベルトからの放熱やローラの支持枠体からの放熱によって定着ベルトが温度低下してしまい、加熱ローラによる定着ベルトの加熱温度を所定の定着温度より高めに設定しなければならない。

又、定着ローラと加圧ローラの少なくとも一方を回転駆動し、他方を従動回転可能に軸支することから駆動機構が必須であるとともに、定着ベルトが駆動によって片側に寄ることを防止しなければならない。

更に、加熱ローラと定着ベルトの接触は、ローラへの巻き付き角度で決定され、ローラ径を大きくしなければ接触面積を広げることができない。よって、加熱ローラによる熱源を効率良く伝熱できず、省エネルギーの妨げなっている。

そこで、本発明は、上記問題を解消でき、小型で簡単な構成で、熱効率の良い定着装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、無端状の定着ベルトを、定着ローラと該定着ベルトの加熱手段とに巻き掛け、該定着ローラに対向して圧接する加圧ローラを備え、該加圧ローラと前記定着ベルトとで形成されるニップ部によって、トナー画像を転写紙に定着するベルト定着装置において、内部に熱源を有し、前記定着ベルトに内接して加熱する面を円弧状の伝熱部材とした加熱手段と、
該加熱手段に定着ベルトを張架するための張力付与手段とを設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、内部に熱源を有し、定着ベルトに内接して加熱する伝熱部材を設けた加熱手段が、前記定着ベルトと接触し巻き付けられる当接面が、定着ベルトとの当接を維持した状態で、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されたニップ部の近傍まで延長した伝熱部材を設けたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、加熱手段である前記伝熱部材が内部に熱源を備え、定着ベルトと当接する面と、定着ベルトと当接しない面（非ベルト当接面）を有し、該伝熱部材の非ベルト当接面を前記定着ローラに近接させて設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、内部に熱源を有し、前記定着ベルトに内接して加熱する面を、円弧状の伝熱部材とした加熱手段と、
該加熱手段に定着ベルトを張架するための張力付与手段とを設けたことによって、加熱手段を回動することないため、構成の簡略化が可能となり、加熱手段自体の熱容量が低減できることから熱源の損失を抑えることができる。

請求項２記載の発明によれば、内部に熱源を有し、定着ベルトに内接して加熱する伝熱部材を設けた加熱手段が、前記定着ベルトと接触し巻き付けられる当接面が、定着ベルトとの当接を維持した状態で、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されたニップ部の近傍まで延長した伝熱部材を設けたことにより、定着ベルトからの放熱を最少限に抑えられ、ニップ部での温度低下を防ぐことができる。更に、ニップ部の近傍に加熱手段が配置したものと同等の効果が得られることから、ニップ部に搬送される未定着トナー画像を予め加熱する予備加熱が行える。

請求項３記載の発明によれば、加熱手段である前記伝熱部材が内部に熱源を備え、定着ベルトと当接する面と、定着ベルトと当接しない面（非ベルト当接面）を有し、該伝熱部材の非ベルト当接面を前記定着ローラに近接させて設けたことにより、定着ローラと加熱手段とに巻き掛ける無端状の定着ベルトの周長を小径化が可能となり、簡略化とともに定着装置の小型化が実現できる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る定着装置の断面構成図である。

図１において、１は定着装置本体、２は定着ローラ、４は内部にヒータ等の熱源を配置した加熱手段で、詳細は後述する。３は無端状の定着ベルトで、定着ローラ２と加熱手段４とに巻き掛けてある。９は加圧ローラで、内部にヒータ等の熱源１０を有し、定着ローラ２と対向させて設けている。Ｎ１は定着ローラ２と加圧ローラ９の圧接によって形成されたニップ部である。Ｐは未定着トナー画像を形成した転写紙であり、トナー画像面を上にして矢印方向からニップ部Ｎ１に搬送される。ニップ部Ｎ１では搬送された転写紙を加熱した定着ベルト３の熱によって定着される。

定着ローラ２は、両端を回転可能に軸支され、不図示の駆動源によって矢印方向に駆動される。構成は、芯金２ａ上にシリコンスポンジゴム等の発泡体層で、低硬度の耐熱弾性層を設けている。

定着ベルト３は、ニッケル製やポリイミド製の高熱伝導性の無端状ベルトであり、厚みが１００μｍ〜５００μｍのものが使用されている。

加熱手段４は、内部にハロゲンヒータ等の熱源５と、中空でアルミ等の熱伝導性に良い材料の伝熱部材４ａとで構成している。伝熱部材４ａは、図に示すように定着ベルト３に当接する面を円弧状とし、定着ベルト３と当接しない非当接面４ｂを定着ローラ２の外形に沿うように近接させた形状としている。

更に、定着ベルト３に当接する円弧状の面４ａの一端には、定着ベルト３との当接を維持した状態でニップＮ１に近接させた当接面４ｃを設けている。加熱手段４の両端部には、定着ベルト３を張架させるための張力付与手段である支持部材６が固定されている。支持部材６は、バネ等の弾性部材７によって矢印方向に付勢している。更に、加熱手段４に巻き掛けられた定着ベルト３には温度センサ８を設け、その温度検知信号によって熱源５の温調温度を制御している。

加圧ローラ９は、定着ローラ２の下側で対向した位置に配置し、高剛性の円筒状ローラであり、内部にハロゲンヒータ等の熱源１０を設けている。この熱源１０は、定着性等の条件により必要に応じて使用しても良い。本実施の形態では、熱源１０を設けているため温度センサ１３を有している。加圧ローラ９は、加圧手段である加圧部材１１と、その支軸１１ａを支点として弾性部材１２によって定着ローラ２に圧接させている。

図２は図１で説明した本発明を実施した定着装置の斜視図であり、図中の符号は図１と同様とした。

図のように本発明の要旨である加熱手段４は、定着ベルト３に内接し、内部にヒータ５を有して、伝熱部材４ａと４ｂ，４ｃとで筒状に構成している。伝熱部材４ａは、円弧形状とし定着ベルト３と当接している。伝熱部材４ｂは、定着ローラ２と所定の空間を設けて近接して配置している。伝熱部材４ｃは、前記した円弧状伝熱部材４ａから連続的に延長した伝熱部材であり、定着ベルト３との接触を維持した状態で、定着ローラ２と加圧ローラ９で形成したニップ部（Ｎ1 ）の近傍まで延長させている。

このように構成した加熱手段の伝熱部材４は、両端部に設けた支持部材６とバネ等の弾性部材７とによって、掛け回した定着ベルト３に張力を付与されている。

次に、図３について説明する。図３は本発明を実施した定着装置であり、特に加熱手段とニップ部の位置に関するものである。

図３において、加熱手段１４は、内部にヒータ５を有し、伝熱部材１４ａと１４ｂと１４ｃとで円筒状に構成されており、更に加熱手段１４を定着ローラ２と加圧ローラ９とで形成したニップ部Ｎ３の中心で、水平線ｘより加圧ローラ９側に伝熱部材１４ｃを配設した構成である。この構成によって定着ベルト３は、伝熱部材１４ｃとの当接を維持した状態で一旦加圧ローラ９に巻き付いた後、定着ローラ２と加圧ローラ９との圧接部（ニップＮ３）へと巻き掛けられる。

よって、実際のニップ幅を、加圧ローラ９と定着ローラ２で形成したニップ部の幅より、加圧ローラ９に巻き付いた分だけ拡大することができる。

又、図４で示した定着装置は、本発明の他の実施の形態である。

図４において、加熱手段１５は、内部にヒータ５を有し、定着ベルト３と当接する円弧状の伝熱部材１５ａと、定着ベルト３との当接を維持した状態でニップ部Ｎ４の近傍へと延長した伝熱部材１５ｃと、定着ローラ２と所定の空間を有し近接した伝熱部材１５ｂとで構成している。

更に、伝熱部材１５ｂには定着ローラ２に対向した長手方向の開口部１５ｄを設けている。

このように構成した加熱手段１５では、内部に配置した熱源５からの輻射熱が、前記開口部１５ｄを通過し、定着ローラ２の外周表面を直接加熱（図中の二点鎖線）することによって定着ローラ２を予備加熱することができる。

以上、上述した本発明の実施の形態において、加熱手段を構成する熱源としてヒータ等を用いて説明したが、熱源を電磁誘導過熱方式とし伝熱部材を発熱させる構成でも、本発明と同様な効果が得られる。つまり、本発明は加熱手段の熱源を効率良く定着ベルトに伝熱し、定着ローラと加圧ローラとで形成したニップ部によって、未定着トナー画像を転写紙に定着させることができる。

本発明は、複写機、プリンター等の電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられている定着装置、特に、転写紙上の未定着トナー画像を、加熱したベルトに圧接させて定着するベルト定着装置に対して有用である。

本発明に係る定着装置の概略断面構成図である。 本発明に係る定着装置の斜視図である。 本発明における加熱手段の実施形態２を示す構成図である。 本発明における加熱手段の実施の形態３を示す構成図である。 従来のベルト定着装置の構成図である。 従来の熱ローラ定着装置の構成図である。

符号の説明

１ 定着装置
２ 定着ローラ
２ａ 定着ローラの芯金
２ｂ 定着ローラの耐熱弾性層
３ 定着ベルト
４ 加熱手段
４ａ 伝熱部材
４ｂ 加熱部材
４ｃ 加熱部材
５ ヒータ
６ 支持部材
７ 弾性部材
９ 加圧ローラ

Claims (3)

1. 無端状の定着ベルトを、定着ローラと該定着ベルトの加熱手段とに巻き掛け、該定着ローラに対向して圧接する加圧ローラを備え、該加圧ローラと前記定着ベルトとで形成されるニップ部によって、トナー画像を転写紙に定着するベルト定着装置において、
   内部に熱源を有し、前記定着ベルトに内接して加熱する面を円弧状の伝熱部材とした加熱手段と、
   該加熱手段に定着ベルトを張架するための張力付与手段とを設けたことを特徴とする定着装置。
2. 内部に熱源を有し、定着ベルトに内接して加熱する伝熱部材を設けた加熱手段が、前記定着ベルトと接触し巻き付けられる当接面が、定着ベルトとの当接を維持した状態で、前記定着ローラと前記加圧ローラとで形成されたニップ部の近傍まで延長した伝熱部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 加熱手段である前記伝熱部材が内部に熱源を備え、定着ベルトと当接する面と、定着ベルトと当接しない面（非ベルト当接面）を有し、該伝熱部材の非ベルト当接面を前記定着ローラに近接させて設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。

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