JP2008287211A - 像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転体表面の均一な加熱と、回転体のクイックスタート性と、回転体の耐久性を向上できる像加熱装置の提供。
【解決手段】回転体２１と、前記回転体表面と接触してニップ部Ｎを形成するバックアップ部材２２と、前記回転体を加熱する加熱手段３０と、を有し、前記ニップ部で記録材Ｐを挟持搬送しつつ記録材上に像を加熱する像加熱装置において、前記加熱手段は、発熱体３１によって熱せられた熱風Ｈｗを前記回転体表面に吹き出して前記回転体表面を加熱する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する加熱定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置に関する。

電子写真式の複写機やプリンタに搭載する加熱定着装置として、定着ローラと、定着ローラを加熱する加熱体と、定着ローラと接触してニップ部を形成する加圧ローラと、を有する熱ローラ方式のものがある。この定着装置は、未定着トナー像を担持した記録材をニップ部で挟持搬送しつつ加熱することによって記録材上にトナー像を加熱定着する。

特許文献１には、定着ローラの外周面（表面）の一部に長手方向に沿って低熱容量のプレート状の加熱部材を当接させて定着ローラ表面を加熱する定着装置が提案されている。
特開２００３−１８６３２７号公報

しかしながら、特許文献１の定着装置よりも定着ローラ表面を均一に加熱でき、定着ローラを所定温度に短時間で立ち上げることができ（クイックスタート性）、定着ローラの耐久性を向上できる定着装置が望まれている。

本発明の目的は、回転体表面の均一な加熱と、回転体のクイックスタート性と、回転体の耐久性を向上できる像加熱装置を提供することにある。

上記課題を解決するための構成は、回転体と、前記回転体表面と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記回転体を加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上に像を加熱する像加熱装置において、
前記加熱手段は、発熱体によって熱せられた熱風を前記回転体表面に吹き出して前記回転体表面を加熱することを特徴とする。

また、上記課題を解決するための構成は、回転体と、前記回転体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記回転体を加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上に像を加熱する像加熱装置において、
前記バックアップ手段は薄肉のエンドレスベルトであり、前記加熱手段は、発熱体によって熱せられた熱風を前記回転体表面に吹き出して前記回転体表面を加熱するとともに、前記熱風を前記エンドレスベルト内部に吹き出して前記エンドレスベルト内面を加熱することを特徴とする。

本発明によれば、回転体表面の均一な加熱と、回転体のクイックスタート性と、回転体の耐久性を向上できる像加熱装置を提供することができる。

本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

[実施例１]
（１）画像形成装置例
図４は、本発明に係る像加熱装置を加熱定着装置として搭載可能な画像形成装置の一例の概略模型図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザープリンタである。

本実施例に示すレーザープリンタは、ホストコンピュータなどの外部装置から印字信号を入力すると、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」という）１が駆動手段（不図示）により矢印方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。その感光ドラム１の外周面（表面）は帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。そしてその感光ドラム１表面の帯電面に対しレーザー光学系等の露光手段３によって外部装置からの画像情報に基づいた画像露光がなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。現像装置４は、現像ローラ４ａに印加される現像バイアスにより感光ドラム１表面の静電潜像にトナーを付着させることによって静電潜像をトナー像として現像（顕像化）する。

一方、給送カセット（不図示）から搬送手段（不図示）によって感光ドラム１と転写ローラ５間の転写ニップ部に記録用紙などの記録材Ｐが搬送される。その記録材Ｐは転写ニップ部で感光ドラム１と転写ローラ５とによって挟持搬送される。その搬送過程において、転写ローラ５には転写バイアスが印加される。これによって、感光ドラム１表面のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。

感光ドラム１表面から分離し記録材Ｐの感光ドラム１表面側の面上に未定着のトナー像を担持した記録材Ｐは、定着装置７に搬送され、ここでトナー像が加熱・加圧されて記録材Ｐ面に定着される。

記録材Ｐの分離後に感光ドラム１表面に残存する残留トナーは、クリーニング装置６のクリーニングブレード６ａにより除去される。残留トナーが除去された感光ドラム１は繰り返して画像形成に供される。

（２）定着装置
図１は定着装置７の一例の横断側面模型図である。図２は加熱装置３０により定着ローラ２１表面に熱風Ｈｗを吹き出す状態を表わす説明図である。

本実施例に示す定着装置７は、回転体としての定着部材２１と、加熱手段としての加熱装置３０と、バックアップ部材としての加圧部材２２と、を有する。

定着部材２１は、芯金２３と、この芯金２３の外周面上に設けられた弾性層２４と、この弾性層２４の外周面上に設けられた離型性層２５と、を有する定着ローラである。この定着ローラ２１は、芯金２３の両端部が装置フレーム（不図示）の側板対に回転自在に保持されている。

加圧部材２２は、芯金２６と、この芯金２６の外周に設けられた弾性層２７と、この弾性層２７の外周面上に設けられた離型性層２８と、を有する加圧ローラである。この加圧ローラ２２は、定着ローラ２１の下方において定着ローラ２１と並列に配置され、芯金２６の両端部が装置フレームの側板対に回転自在に保持されている。この加圧ローラ２２に対し定着ローラ２１を芯金２３の両端部で加圧機構（加圧手段）により加圧することによって、定着ローラ２１の外周面（表面）を加圧ローラ２２の外周面（表面）に加圧状態に接触させている。これによって加圧ローラ２２表面と定着ローラ２１表面間に記録材Ｐが担持する未定着のトナー像ｔの定着に必要な所定幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成している。

定着ローラ２１において、アルミあるいは鉄製の芯金２３の外周面はブラスト処理等の表面粗し処理が施されている。弾性層２４としては、シリコンゴムより形成されたソリッドゴム層、或いは断熱効果を持たせるためにシリコンゴムを発泡して形成されたスポンジゴム層が用いられる。或いはシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層が用いられる。定着ローラ２１は、熱容量が大きく、また熱伝導率が少しでも大きいと、定着ローラ２１表面が加熱装置３０から受ける熱を内部に吸収しやすく、表面温度が上昇しにくくなる。そのため、弾性層２４はできるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質の方が、定着ローラ２１の立ち上がり時間に有利である。ここで、上記シリコンゴムのソリッドゴム層は熱伝導率が０.２５〜０.２９Ｗ／（ｍ・ｋ）、スポンジゴム、気泡ゴムは熱伝導率が０.１１〜０.１６Ｗ／（ｍ・ｋ）である。従って、スポンジゴム、気泡ゴムの熱伝導率はソリッドゴムの熱伝導率の約半分の値を示す。また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１.０５〜１.３０、スポンジゴム、気泡ゴムが約０.７５〜０.８５である。従って、定着ローラ２１の弾性層２４の好ましい形態としては、熱伝導率が０.１５Ｗ／ｍ・ｋ以下で、比重が０.８５以下の断熱効果の高いスポンジゴムや気泡ゴム層の方が好ましい。また、定着ローラ２１の外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さすぎるとニップ部Ｎの幅がかせぎにくくなるため適度な径が必要である。弾性層２４の肉厚に関しても、薄すぎれば金属製の芯金２３に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。

以上を考慮して本実施例では、適正なニップ部Ｎを形成でき、且つ熱容量を抑えるために、肉厚が４ｍｍの気泡ゴムを用いて弾性層２４を形成し、外径がφ２０ｍｍの定着ローラ２１を使用した。気泡ゴムによる弾性層２４を形成するにあたり使用する中空フィラーとしては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーンなど、いかなるものであっても構わない。或いは中空フィラーとしては、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなど、いかなるものであっても構わない。また、芯金２３は中実芯金に限られず中空芯金でもよい。

また、上記に述べた弾性層２４の上には、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂離型性層２５を形成する。あるいは、離型性層２５としてＧＬＳラテックスコーティングを施したものであっても良い。離型性層２５はチューブを被覆させたものでも表面を塗料でコーティングしたものであってもどちらでもよい。

加圧ローラ２２において、芯金２６、弾性層２７、離型性層２８の材料は、定着ローラ２１で用いたものと同じものが用いられる。

定着ローラ２１表面の温度を検知するための、サーミスタ、赤外温度素子等の温度検知手段３４をニップ部Ｎよりも定着ローラ２１回転方向下流側に配置している。この温度検知手段３４は、定着ローラ２１の長手方向中央と対応する位置に配置されている。

加熱装置３０は、定着ローラ２１表面の周方向において定着ローラ２１表面と対向する所定位置に配置されている。この加熱装置３０は、発熱体３１と、送風ファン（送風機）３２と、ダクト３３などを有する。発熱体３１としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀ランプ、赤外線ヒータ、カーボンヒータ等の光と共に輻射熱を発生させるものや、ニクロム線等の黒体輻射により輻射熱を発生させるものが用いられる。熱効率の面から見てニクロム線等の黒体輻射により輻射熱を発生させるものを用いるのが好ましい。ファン３２としては、シロッコファン、クロスフローファン、軸流ファン等が用いられる。ダクト３３は、定着ローラ２１表面側に吹き出し口３３ａを有する横断面コ字形状に形成してある。またダクト３３は、定着ローラ２１表面全域と対向する長さに形成されて装置フレームの側板対に保持させてある。このダクト３３の内部に定着ローラ２１表面と対向するように発熱体３１とファン３２を配置している。

（３）定着装置の加熱定着動作
画像形成装置が印字信号を入力すると、マイクロプロセッサユニット（制御手段）６１は、定着ローラ２１の芯金２３端部に設けられた駆動ギアＧ（図２）を定着モータＭにより回転駆動して定着ローラ２１を矢印方向へ回転する。この定着ローラ２１の回転に伴い加圧ローラ２２がニップ部Ｎにおいて回転力を受けて従動回転する。また、マイクロプロセッサユニット６１は、給電回路（給電手段）６２をＯＮする。これによりその給電回路６２から加熱装置３０の発熱体３１に通電がなされ発熱体３１が所定の定着温度（目標温度）へ迅速に昇温する。また、マイクロプロセッサユニット６１は、送風駆動回路（送風駆動手段）６３をＯＮする。これによりその送風駆動回路６３はファン３２を回転させる。

温度検知手段３４は定着ローラ２１の表面温度を検知し、その検知信号をマイクロプロセッサユニット６１が取り込む。マイクロプロセッサユニット６１はその検知信号に基づいて定着ローラ２１の表面温度が所定温度になるように給電回路４２をＯＮ・ＯＦＦ制御する。

ダクト３３内においてファン３２の回転により発生した風は発熱体３１により加熱されて熱風Ｈｗとなり、ダクト３３の吹き出し口３３ａから定着ローラ２１表面に吹き出される。その熱風Ｈｗは定着ローラ２１の回転に伴い定着ローラ２１表面に満遍なく吹き付けられる。これによって、定着ローラ２１表面全域は定着温度に加熱される。定着ローラ２１表面を直接加熱する加熱媒体が熱風Ｈｗであるため、定着ローラ２１表面の温度勾配が少なく、定着ローラ２１表面を定着温度に均一に加熱することができる。また、定着ローラ２１表面を傷つけることもない。

定着ローラ２１が回転され、且つ定着ローラ２１の表面温度が定着温度に加熱温調された状態において、未定着のトナー像ｔを担持した記録材Ｐはニップ部Ｎに導入されニップ部Ｎで挟持搬送される。その搬送過程において、記録材Ｐ上のトナー像ｔにニップ部Ｎの圧力が付与されるとともに定着ローラ２１表面から定着温度に応じた熱が付与されることにより、トナー像ｔは記録材Ｐ面上に加熱定着される。

（４）定着装置７の評価
本実施例の定着装置７を用いて、定着ローラ２１表面の常温２５℃からの昇温速度を測定した。本評価は、発熱体３１としてニクロム線を用いた。ニクロム線へ印加する電力は５００Ｗと固定した。定着ローラ２１の回転速度は２００ｍｍ／ｓｅｃとした。また、定着ローラ２１としては、アルミ芯金２３の上に弾性層２４として厚み４ｍｍのシリコンゴム層を形成したソリッドゴムタイプのものと、弾性層２４としてシリコンゴム中に中空フィラーを分散させた気泡ゴムタイプのものを使用した。定着ローラ２１の表層（離型性層２５）には３０μｍの厚さのＰＦＡチューブを形成した。

表１より、定着ローラ２１の弾性層２４の材料としては、断熱性の高い気泡ゴムタイプの方がソリッドゴムタイプに比べて定着ローラ２１表面の昇温速度に優れていることがわかる。

次に、定着ローラとして図３に示すローラ構成のものを用いた。図３に示す定着ローラ２０は、弾性層２４の外周面上に蓄熱層２９を設け、その蓄熱層２９の外周面上に表層として離型性層２５を設けた３層構成となっている。この定着ローラ２０は、表面近傍に蓄熱層２９があり、その下層は高断熱な弾性層２４であるので、定着ローラ２０表面から加熱されると蓄熱層２９に熱が蓄えられる。この蓄熱層２９に蓄えられた熱は、ニップ部Ｎにおいて急速に記録材Ｐへ伝熱する。従って、定着ローラ２０の表面温度が低くても記録材Ｐへ供給する熱量は多いので、より低温な温調温度でトナー像ｔの加熱定着が可能となる。また、発熱体３１によって加熱した熱風Ｈｗを用いて定着ローラ２０表面を昇温させるので、加熱領域を広くすることが容易であり加熱時間が長くなる。よって、より低い温度の熱風Ｈｗでも蓄熱層２９へ十分に熱を供給することができる。

以上説明した蓄熱層２９を有する定着ローラ２０と、蓄熱層がない定着ローラ２１を用いて定着性能の比較検討を行った。本評価は、定着ローラ２０，２１としては、アルミ芯金２３の上に弾性層２４として厚み４ｍｍのシリコンゴム中に中空フィラーを分散させた気泡ゴムのものを使用した。また、定着ローラ２０の蓄熱層２９は厚み１００μｍの高熱伝導タイプのシリコンゴム（熱伝導率０．８Ｗ／ｍ・ｋ）を用いた。定着ローラ２０，２１の表層には離型性層２５として３０μｍの厚さのＰＦＡチューブを形成した。発熱体３１としてニクロム線を用いた。定着ローラ２０，２１の回転速度は２００ｍｍ／ｓｅｃとした。記録材Ｐは坪量が７５ｇ／ｃｍ^２の平滑紙を使用した。そして定着ローラ２０，２１の表面温度を変えたときの定着性能を比較した。

結果を表２に示す。表中の定着性能は、〇が良好、△が許容範囲内、×が劣悪を示す。

表２の結果より、蓄熱層２９のある定着ローラ２０を用いた方が、蓄熱層２９のない定着ローラ２１に比べて２０℃低い温度で定着を行うことが可能となる。よって、定着温度が低くなることから、定着ローラ２０の立上げ時間を短縮することが可能となり、また熱風Ｈｗの温度を下げることもできる。

本実施例の定着装置７によれば、定着ローラ２1(又は２０）表面に加熱装置３０により熱風Ｈｗを吹き出して定着ローラ２1(又は２０）表面を非接触で加熱するため、定着ローラ２１(又は２０）表面の温度勾配が少ない。そのため、定着ローラ２１(又は２０）表面を熱風Ｈｗによって均一に加熱でき、定着ローラ２1(又は２０）を定着温度に短時間で立ち上げることができる（クイックスタート性）。また、定着ローラ２1(又は２０）表面を傷つけることがなく定着ローラ２1(又は２０）の耐久性も向上できる。また、定着ローラ２１(又は２０）の回転トルクも低減できる。これにより、クイックスタート性、トナー像の定着均一性、高耐久性を備えたオンデマンドタイプの定着装置７を実現できる。従って、本実施例の定着装置７は、単位時間あたりの処理枚数が多い画像形成に対応できる。

[実施例２]
定着装置の他の例を説明する。実施例１と共通する部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。実施例３、実施例４、実施例５、実施例６についても同様とする。

図５は本実施例の定着装置７の一例の横断側面模型図である。図６は加熱装置３０により定着ローラ２１表面とエンドレスベルト４１内部に熱風Ｈｗを吹き出す状態を表わす説明図である。

本実施例に示す定着装置７は、加圧ローラ２２に代えてエンドレスベルト４１を有する加圧部材４０を用いるとともに、定着ローラ２１表面とエンドレスベルト４１の内部に熱風Ｈｗを吹き出すように加熱装置３０を構成したものである。

加圧部材４０において、エンドレスベルト４１は耐熱性を有する円筒状の薄肉ベルトであり、耐熱性、断熱性を有するポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等を基層とした樹脂製のベルトである。ベルト４１の厚みは、強度等を考慮し、２０μｍ以上１５０μｍ未満が適当な範囲である。また、トナー像ｔを加熱定着するときに定着ローラ２１表面に付着したオフセットトナーが蓄積しないように、ベルト４１の表層にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で被覆してあっても良い。また、ベルト４１の熱容量は加圧ローラ２２よりも小さい。そのため、定着ローラ２１表面の昇温速度を速くすることができる。

ベルト４１の内側に具備させた摺動部材４２は、耐熱フェルト、マイカシート、セラミックシート、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ等の耐熱性を有する樹脂シートより形成されている。摺動部材４２の材料として特に断熱性を有する材料が適している。また摺動部材４２表面にはベルト４１内面との摩擦抵抗を低減するため、ガラスコート、フッ素樹脂等の摺動層をコーティングしてあっても良い。

４３は摺動部材４２をベルト４１の内側でベルト４１内面に接触させるように保持している断熱加圧ホルダー（保持部材）である。ホルダー４３は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、断熱性、摺動性を有する材料が適している。また、ホルダー４３はベルト４１の内部空間を空間４４ａと空間４４ｂとに二分する役目も果たしている。このホルダー４３にはベルト４１がルーズに外嵌されている。そしてホルダー４３は両端部が装置フレームの側板対に保持され、定着ローラ２１が加圧機構によりベルト４１を挟んで摺動部材４２に加圧されている。これによってベルト４１の外周面（表面）と定着ローラ２１表面間にトナー像ｔの定着に必要な所定幅のニップ部Ｎを形成している。

本実施例では、摺動部材４２とホルダー４３を別部材として扱っているが、それらを一体成型により形成し摺動部材４２とベルト４１内面との摺動部分に上記の摺動層をコーティングしても良く、よりコストダウンを図ることが可能である。また、ベルト４１と摺動部材４２の間には摩擦抵抗を小さく抑えるためにグリス等の潤滑剤を少量介在させてある。潤滑剤として熱伝導率が低いものを用いるのが望ましい。これによって、ベルト４１を介して定着ローラ２１からの熱が摺動部材４２及びホルダー４３へ放熱されるのを防ぐことができる。

加熱装置３０は、ダクト３３の定着ローラ２１両端部側に、ベルト４１内部の空間４４ａ，空間４４ｂに熱風を吹き出すための風路３５ａ，３５ｂ（図６参照）を設けた点を除いて、実施例１の加熱装置３０と同じ構成としてある。風路３５ａはベルト４１一端部側の開口から空間４４ａに熱風を吹き出すためのものであり、風路３５ｂはベルト４１他端部側の開口から空間４４ｂに熱風を吹き出すためのものである。

図６に示すように、本実施例の定着装置７は、加熱装置３０のダクト３３の吹き出し口３３ａから定着ローラ２１表面に熱風Ｈｗが吹き出される。これによって、定着ローラ２１表面全域は定着温度に加熱される。また、定着ローラ２１表面に吹き出された熱風Ｈｗは風路３５ａ，３５ｂによりガイドされて対応するベルト４１内部の空間４４ａ,４４ｂに導入される。風路３５ａから空間４４ａに導入された熱風Ｈｗはベルト４１他端部側の開口からベルト４１外部へスムーズに流れ出る。風路３５ｂから空間４４ｂに導入された熱風Ｈｗはベルト４１一端部側の開口からベルト４１外部へスムーズに流れ出る。つまり、風路３５ａから空間４４ａに導入された熱風Ｈｗは、ベルト４１の長手方向（記録材搬送方向と直交する方向）の内面に沿って一端部側から他端部側（図６の左側から右側）に向けて移動する。一方、風路３５ｂから空間４４ｂに導入された熱風Ｈｗは、ベルト４１の長手方向の内面に沿って他端部側から一端側（図６の右側から左側）に向けて移動する。空間４４ａ，４４ｂに導入された熱風Ｈｗは、それぞれ移動中にベルト４１を内面から加熱する。つまり、熱風Ｈｗは移動中にエンドレスベルト内面を加熱する。

本実施例の定着装置７によれば、定着ローラ２1表面に加熱装置３０により熱風Ｈｗを吹き出して定着ローラ２1表面を非接触で加熱するため、実施例１と同じ作用効果を得ることができる。また、ベルト４１を内面から加熱するため、定着ローラ２１を定着温度に、より短時間で立ち上げることができる（クイックスタート性）という効果がある。

[実施例３]
定着装置の他の例を説明する。

本実施例では、単位時間当りの定着処理枚数が多い画像形成装置に定着装置を搭載する場合、或いはフルカラーの画像形成装置に定着装置を搭載する場合を想定する。単位時間当たりの定着処理枚数が多い場合は、定着ローラ２１の熱容量が大きい方が有利であり、またプロセススピードが速くなるので定着性を確保するためには、ニップ部Ｎの幅を広くする必要がある。同様にフルカラー画像を定着処理する場合も、記録材Ｐに担持されるトナー量が増えるので、定着ローラ２１の熱容量を大きくし、ニップ部Ｎの幅を広くすることが必要になる。

図７は本実施例の定着装置７の一例の横断側面模型図である。

本実施例に示す定着装置７は、定着ローラ２１に代えて薄肉のエンドレスベルト５１を有する定着部材５０を用いている。定着部材５０において、ベルト５１は、耐熱性、可撓性を有する、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の樹脂を基層とし、厚みは１０μm〜１００μmである。この基層の外側に弾性層が設けられる。弾性層としては、シリコンゴムにより形成されたソリッドゴム層、或いは断熱効果を持たせるためにシリコンゴムを発泡して形成されたスポンジゴム層が用いられる。或いはシリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた気泡ゴム層が用いられる。弾性層の厚みは０．５ｍｍ〜５ｍｍとする。弾性層の外側に設けられる表層として、離型性、摺動性向上のため、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂をコートするか、またはフッ素樹脂チューブを被覆する。

ベルト５１は、駆動ローラ５２とテンションローラ５３に巻き掛けられている。そして不図示の定着モータＭにより駆動ローラ５２を回転駆動し、駆動ローラ５２が回転することでベルト５１が従動回転される。駆動ローラ５２、テンションローラ５３は熱容量が小さく、ベルト５１の熱を断熱できることが好ましいので、加圧ローラ２２と同じ層構成としてある。但し、表面の離型性は必要としないので、フッ素樹脂等は被覆していない。

加熱装置３０は、ベルト５１と加圧ローラ２２の表面近傍にそれぞれ設置されている。そしてベルト５１表面近傍に設置された加熱装置３０は、ダクト３３の吹き出し口３３ａから熱風Ｈｗをベルト５１表面に吹き出してベルト５１表面全域を加熱する。加圧ローラ２２表面近傍に設置された加熱装置３０は、ダクト３３の吹き出し口３３ａから熱風Ｈｗを加圧ローラ２２表面に吹き出して加圧ローラ２２表面全域を加熱する。

本実施例の定着装置７によれば、駆動ローラ５２とテンションローラ５３に巻き掛けたベルト５１表面と加圧ローラ２０表面間にニップ部Ｎを形成できるので、ニップ部Ｎの幅を広くすることができる。これにより、ベルト５１の記録材Ｐが担持するトナー像ｔへの加熱面積が増えると共に熱容量も大きくなるので、単位時間当たりの定着処理枚数を増やすことができる。また、ベルト５１表面及び加圧ローラ２２表面を加熱装置３０によって加熱するので、プロセススピードが上がっても定着性を十分に確保することができる。

[実施例４]
定着装置の他の例を説明する。

本実施例に示す定着装置７は、芯金２３と弾性層２４と離型性層２５とを有する定着ローラ２１（図１参照）を用いた実施例１の定着装置７と同じ構成としてある。即ち、定着ローラ２１としては、アルミ芯金２３の外周面上に弾性層２４として厚み４ｍｍのシリコンゴム中に中空フィラーを分散させた気泡ゴムのものを使用した。また、定着ローラ２１の表層には離型性層２５として３０μｍの厚さのＰＦＡチューブを形成した。

本実施例の定着装置７について定着性能の評価を行った。本評価は、加熱装置３０の発熱体３１としてニクロム線を用いた。ニクロム線へ印加する電力は５００Ｗと固定した。定着ローラ２１の回転速度は１００ｒｐｍとした。記録材Ｐは坪量が７５ｇ／ｃｍ^２の平滑紙を使用した。ニクロム線への通電開始からニップ部Ｎへ未定着のトナー像ｔを担持した平滑紙が突入するまでの時間（紙突入時間）を変えて定着性を評価した。

結果を表３に示す。表中の定着性能は、〇が良好、△が許容範囲内、×が劣悪を示す。

表３の結果より、定着装置７の立上げ時間としては７秒で定着可能となる。従って、加熱装置３０の発熱体（ニクロム線）３１によって加熱された熱風Ｈｗをダクト３３の吹き出し口３３ａから定着ローラ２１表面へ吹き付けることによって、予備加熱を必要としないクイックスタートが可能な定着装置７が達成できた。

本実施例の定着装置においても、定着ローラ２1表面に加熱装置３０により熱風Ｈｗを吹き出して定着ローラ２1表面を非接触で加熱するため、定着ローラ２１表面の温度勾配が少ない。そのため、定着ローラ２１表面を熱風Ｈｗによって均一に加熱でき、定着ローラ２1を定着温度に短時間で立ち上げることができる（クイックスタート性）。また、定着ローラ２1表面を傷つけることがなく定着ローラ２1の耐久性も向上できる。また、定着ローラ２１の回転トルクも低減できる。これにより、クイックスタート性、トナー像の定着均一性、高耐久性を備えたオンデマンドタイプの定着装置７を実現できる。従って、本実施例の定着装置７は、単位時間あたりの処理枚数が多い画像形成に対応できる。

[実施例５]
定着装置の他の例を説明する。

本実施例に示す定着装置７は、芯金２３と弾性層２４と蓄熱層２９と離型性層２５とを有する定着ローラ２０（図３参照）を用いた実施例１の定着装置７と同じ構成としてある。即ち、定着ローラ２０において、アルミあるいは鉄製の芯金２３の外周面はブラスト処理等の表面粗し処理が施されている。弾性層２４としては、シリコンゴム層内に中空のフィラーを分散させ、硬化物内に気体部分を持たせ、断熱作用を高めた弾性層（気泡ゴム層）が用いられている。蓄熱層２９の下層には断熱作用を有する弾性層２４（気泡ゴム層）があるので、定着ローラ２０が表面から加熱されると蓄熱層２９に熱が蓄えられる。この定着ローラ２０表面近傍の蓄熱層２９に蓄えられた熱は、ニップ部Ｎにおいて急速に記録材Ｐへ伝熱する。従って、定着ローラ２０の表面温度が低くても記録材Ｐへ供給する熱量は多いので、より低温な定着温度で加熱定着が可能となる。蓄熱層２９としては、熱伝導率が０．８Ｗ／ｍＫのシリコンゴムを使用した。また、上記に述べた蓄熱層２９の外周面上には、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂離型性層２５を形成する。あるいは、離型性層２５としてＧＬＳラテックスコーティングを施したものであっても良い。離型性層２５は蓄熱層２９の外周面上にチューブを被覆させたものでも表面を塗料でコーティングしたものであってもどちらでもよい。

本実施例の定着装置７について定着性能の評価を行った。定着ローラ２０としては、アルミ芯金２３の外周面上に弾性層２４として厚み４ｍｍのシリコンゴム中に中空フィラーを分散させた気泡ゴムのものを使用した。弾性層２４の外周面上に形成されている蓄熱層２９は熱伝導率が０．８Ｗ／ｍＫのシリコンゴムである。また、定着ローラ２０の表層には離型性層２５として３０μｍの厚さのＰＦＡチューブを形成した。本評価は、加熱装置３０の発熱体３１としてニクロム線を用いた。ニクロム線へ印加する電力は５００Ｗと固定した。定着ローラ２０の回転速度は２００ｒｐｍとした。記録材Ｐは坪量が７５ｇ／ｃｍ^２の平滑紙を使用した。ニクロム線への通電開始からニップ部Ｎへ未定着のトナー像ｔを担持した平滑紙が突入するまでの時間（紙突入時間）を変えて定着性を評価した。

結果を表４に示す。表中の定着性能は、〇が良好、△が許容範囲内、×が劣悪を示す。

表４の結果より、定着装置７の立上げ時間としては７秒で定着可能となる。従って、加熱装置３０の発熱体（ニクロム線）３１によって加熱した熱風Ｈｗをダクト３３の吹き出し口３３ａから定着ローラ２０表面へ吹き付けることによって、予備加熱を必要としないクイックスタートが可能な定着装置７が達成できた。定着ローラ２０の回転速度を２００ｒｐｍと実施例１の２倍の速さにしても、実施例４と同様の定着性が得られた。

よって、本実施例の定着装置７においても、実施例４の定着装置７と同様の作用効果を得ることができる。

[実施例６]
定着装置の他の例を説明する。

本実施例に示す定着装置７は、加熱装置３０を後述のように構成した点を除いて、実施例１の定着装置７と同じ構成としてある。

図８は本実施例に係る定着装置７の横断側面模型図である。

本実施例の定着装置７における加熱装置３０は、ダクト３３の吹き出し口３３ｂを実施例１の加熱装置３０のダクト３３の吹き出し口３３ａよりも狭く形成している。これによって加熱装置３０は、発熱体３１によって熱せられた熱風Ｈｗを大気圧より圧縮させた状態で定着ローラ２１表面に吹き出すことができる。即ち、ダクト３３内においてファン３２の回転により発生した風は発熱体３１により加熱され熱風Ｈｗとなって吹き出し口３３ｂを通り定着ローラ２１表面へ向かって流出する。しかしその熱風Ｈｗは、吹き出し口３３ｂが狭くなっているため、ダクト３３内の発熱体３１近傍で圧縮される。熱風Ｈｗが圧縮される圧縮工程では、熱風Ｈｗは発熱体３１近傍で圧力が高くなるので、その熱風Ｈｗは実施例１の加熱装置３０における熱風Ｈｗに比べより高密度な熱風となっている。従って、ファン３２によって送り出される熱風Ｈｗが、高密度な熱風領域を通過して吹き出し口３３ｂから噴出されるまでの時間が長くなる。よって、熱風Ｈｗが発熱体３１近傍に滞留している時間が長くなるため、実施例１の加熱装置３０における熱風Ｈｗに比べより高温な熱風Ｈｗを発生させることが可能となる。

本実施例の定着装置７を用いて、定着ローラ２１表面温度が２５℃から１８０℃になるまでの時間を測定した。本評価は、発熱体３１としてニクロム線を用いた。ニクロム線へ印加する電力は５００Ｗと固定した。定着ローラ２１の回転速度は２００ｒｐｍとした。また、比較例として、吹き出し口が狭くなっていないつまり熱風が圧縮工程を受けない加熱装置を具備する定着装置（不図示）を用いて、定着ローラ表面温度が２５℃から１８０℃になるまでの時間を測定した。その結果を表３に示す。

表５から明らかなように、熱風の圧縮工程がある本実施例の方がより高温な熱風を発生できるので、圧縮工程のない比較例よりも定着ローラ２１表面の昇温速度が速くなった。

本実施例の定着装置７の加熱装置３０では、ファン３２を用いて熱風Ｈｗを送り出しているが、熱風の送り出しはファンに限られずピストンの往復運動によって熱風の送り出しを行ってもよい。また、ダクト３３の吹き出し口３３ｂを狭めることで熱風の圧縮を行なっているが、熱風を圧縮する構成は吹き出し口３３ｂを狭める構成に限られない。例えば吹き出し口が狭くなっていないダクトの吹き出し口に開閉弁を設け、その弁の開閉によって気体を圧縮させる方法を用いてもよい。

実施例１に係る定着装置の一例の横断側面模型図 加熱装置により定着ローラ表面に熱風を吹き出す状態を表わす説明図 定着ローラの他の例の横断側面模型図 画像形成装置の一例の概略模型図 実施例２に係る定着装置の一例の横断側面模型図 加熱装置により定着ローラ表面とエンドレスベルト内部に熱風を吹き出す状態を表わす説明図 実施例３に係る定着装置の一例の横断側面模型図 実施例６に係る定着装置の一例の横断側面模型図

符号の説明

２０，２１：定着ローラ、３０：加熱装置、３１：発熱体、３２：送風用ファン、３３：ダクト、３５ａ，３５ｂ：風路、４１：エンドレスベルト、４４ａ，４４ｂ：空間、５１：エンドレスベルト、Ｎ：ニップ部、Ｐ：記録材

Claims (7)

1. 回転体と、前記回転体表面と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記回転体を加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上に像を加熱する像加熱装置において、
   前記加熱手段は、発熱体によって熱せられた熱風を前記回転体表面に吹き出して前記回転体表面を加熱することを特徴とする像加熱装置。
2. 回転体と、前記回転体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記回転体を加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上に像を加熱する像加熱装置において、
   前記バックアップ部材は薄肉のエンドレスベルトを有し、前記加熱手段は、発熱体によって熱せられた熱風を前記回転体表面に吹き出して前記回転体表面を加熱するとともに、前記熱風を前記エンドレスベルトの内部に吹き出してエンドレスベルト内面を加熱することを特徴とする像加熱装置。
3. 前記発熱体と前記回転体表面は非接触であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
4. 前記回転体は、芯金と、前記芯金の周りに設けられた弾性層と、を有するローラであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
5. 前記回転体は、前記弾性層の周りに蓄熱層を有することを特徴とする請求項４に記載の像加熱装置。
6. 前記回転体は、薄肉のエンドレスベルトであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像加熱装置。
7. 前記加熱手段は、発熱体によって熱せられた熱風を大気圧より圧縮させた状態で前記回転体表面に吹き出して前記回転体表面を加熱することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。