JP3573099B2 - 熱定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱定着装置、および、その熱定着装置を備えるレーザプリンタなどの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザプリンタなどの画像形成装置には、トナーにより形成される可視像を担持する感光ドラムと、感光ドラムに担持される可視像を用紙に転写するための転写ローラと、転写ローラによって用紙に転写された可視像を定着させるための定着装置が設けられている。
【０００３】
定着装置は、通常、互いに対向配置される加熱ローラおよび押圧ローラを備えており、用紙が加熱ローラおよび押圧ローラの間を通過する間に、用紙上に可視像として形成されているトナーを加熱することにより熱定着するようにしている。
【０００４】
このような定着装置は、電源を投入してから、加熱ローラがトナーの溶融に必要な温度に到達するまでの時間がかかるため、特開平１１−１５３０６号公報では、たとえば、用紙の片面を定着させる定着装置を、ハロゲンランプを備える加熱ローラと、エンドレスベルトと、加熱ローラとエンドレスベルトとのニップ部分が切り欠かれた略Ｃ字状をなしエンドレスベルトの内側に設けられるガイド部材とによって構成し、加圧ローラの回転により、エンドレスベルトをガイド部材に沿って従動させるとともに、エンドレスベルトを熱容量が小さくなるように形成して、加熱ローラの熱が取られないようにすることで、クイックスタートを可能とする定着装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した定着装置では、ガイド部材が、加熱ローラとエンドレスベルトとのニップ部分が切り欠かれた略Ｃ字状をなしているので、ニップ部分にはガイド部材がなく、そのため、加熱ローラ側からしか熱が加わらず、安定した定着が行なえないという不具合がある。
【０００６】
一方、ガイド部材の内側にも、ハロゲンランプを設ければ、良好な定着を達成することができるが、ハロゲンランプがもう１つ必要となり、コストの大幅な上昇が不回避となる。
【０００７】
そこで、本発明は、このような不具合に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡易かつ低コストな構成により、クイックスタートを実現することができるとともに、安定した定着を達成することのできる、熱定着装置、および、その熱定着装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、加熱手段と、前記加熱手段に対向する押圧手段とを備える熱定着装置において、前記押圧手段は、前記加熱手段に接触してニップを形成するエンドレスベルトと、前記加熱手段に前記エンドレスベルトを介して対向配置され、前記加熱手段からの熱を蓄熱するための蓄熱部材と、前記エンドレスベルトの移動を案内するガイド部材とを備え、前記ガイド部材は、前記エンドレスベルトの移動方向の上流側に前記蓄熱部材と間隔を隔てて配置される第１の支持部材と、前記エンドレスベルトの移動方向の下流側に前記蓄熱部材と間隔を隔てて配置される第２の支持部材とを有し、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材における前記加熱手段側の各端部 は、前記蓄熱部材よりも前記押圧手段の押圧方向下流側に配置されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成によると、加熱手段が加熱されると、エンドレスベルトを介して蓄熱部材が蓄熱されるので、加熱手段とエンドレスベルトとの間で定着される記録媒体には、加熱手段からの熱が加わるとともに、蓄熱部材から放熱される熱がエンドレスベルトを介して加わるので、電源投入直後からでも、安定した定着を達成することができる。そのため、簡易かつ低コストな構成により、クイックスタートを実現することができるとともに、安定した定着を達成することができる。
また、ガイド部材を構成する第１の支持部材および第２の支持部材は、いずれも蓄熱部材と間隔を隔てて接触しないように配置されているから、蓄熱部材の効率的な蓄熱性を確保することができる。
さらにまた、第１の支持部材と蓄熱部材とが間隔を隔てて設けられ、これにより、エンドレスベルトと加熱手段との接触部分の上流側端部（ニップ部分の上流側端部）とエンドレスベルトの蓄熱部材が接触している部分との間には間隔が隔てられているので、定着時において、エンドレスベルトと加熱手段との接触部分にエンドレスベルトの移動方向の上流側端部から進入する記録媒体は、まず、接触部分における上流側端部で加熱手段のみからの熱が加えられて予熱され、ある程度水分が低減された状態で、次いで、その下流側において、エンドレスベルトを介して蓄熱部材と接触して、加熱ローラと蓄熱部材との両方からの熱が加えられることにより、良好に定着される。そのため、たとえば、記録媒体が、エンドレスベルトと加熱手段との接触部分に進入した後、いきなり加熱ローラと蓄熱部材との両方からの熱が加えられると、水分が急激に蒸発することによって、現像剤が飛散することがあるが、このように、まず、おだやかに加熱して水分を低減した後に、定着させるようにすれば、そのような、急激な水分の蒸発による現像剤の飛散などを有効に防止することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、前記加熱手段側の各端部が前記エンドレスベルトを介して前記加熱手段に当接していることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、断面三日月状をなしていて、その断面円弧状の外周面でエンドレスベルトを摺動可能に受けているものであることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記蓄熱部材は、前記エンドレスベルトおよび前記ガイド部材よりも、熱容量が大きい材料によって形成されていることを特徴としている。
【００１３】
このような構成によると、エンドレスベルトをガイド部材に沿って良好に案内させながら移動させることができる。また、蓄熱部材が、エンドレスベルトおよびガイド部材よりも、熱容量が大きい材料によって形成されているので、加熱手段からの熱を蓄熱部材に集中して蓄熱させることができ、ウォーミングアップの時間を、蓄熱部材を温めるのみの時間とすることができる。そのため、より一層速いクイックスタートを実現することができるとともに、さらに安定した定着を達成することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、前記エンドレスベルトの移動方向に直交する方向における前記蓄熱部材の単位長さ（ｍ）あたりの熱容量が、１０〜３０００Ｊ／Ｋであることを特徴としている。
【００１５】
エンドレスベルトの移動方向に直交する方向における蓄熱部材の単位長さ（ｍ）あたりの熱容量が１０Ｊ／Ｋよりも小さいと、蓄熱部材から放熱される熱が充分でなく、安定した定着が達成できない場合があり、また、３０００Ｊ／Ｋよりも大きいと、蓄熱に時間がかかりクイックスタートを実現することができない場合がある。しかるに、エンドレスベルトの移動方向に直交する方向における蓄熱部材の単位長さ（ｍ）あたりの熱容量が、１０〜３０００Ｊ／Ｋであると、定着に必要な熱量を充分に蓄積して、かつ、良好なクイックスタートを実現することができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明において、前記蓄熱部材の熱伝導率が、０．１Ｗ／ｍＫ以上である
ことを特徴としている。
【００１７】
蓄熱部材の熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上であれば、記録媒体に、蓄熱部材からの熱をエンドレスベルトを介して良好に伝導することができるので、より一層速いクイックスタートを実現することができる。
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の発明において、前記エンドレスベルトの移動方向における前記蓄熱部材の長さが１〜３０ｍｍであることを特徴としている。
【００１９】
エンドレスベルトの移動方向における前記蓄熱部材の長さが、１ｍｍよりも短いと、加熱手段と記録媒体の接する時間が十分に得られず、安定した定着を達成できない場合がある。また、３０ｍｍよりも長いと、加熱手段と記録媒体の接する距離および時間が長くなり、加熱手段の熱によって加熱手段の形状が記録媒体に定着させられ、記録媒体に反りなどのゆがみが生じる場合がある。しかるに、エンドレスベルトの移動方向における蓄熱部材の長さが１〜３０ｍｍであると、安定した定着を達成できながら、記録媒体の良好な搬送を実現することができる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の発明において、前記蓄熱部材が、非発泡の弾性体から形成されていることを特徴としている。
【００２１】
蓄熱部材が発泡弾性体から形成されていると、熱伝導が不良で、加熱手段からの熱を良好に蓄積することができないが、このように、蓄熱部材を非発泡の弾性体から形成すれば、良好な熱伝導を達成して、クイックスタートを実現することができる。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の発明において、前記加熱手段が加熱ローラであり、前記エンドレスベルトは、前記加熱ローラの回転に従動するように構成されており、前記蓄熱部材は、前記エンドレスベルトの移動方向における上流側から下流側に沿って、前記エンドレスベルトに摺擦可能に面接触するように構成されていることを特徴としている。
【００２３】
このような構成によると、記録媒体は、加熱ローラの回転およびそれに従動するエンドレスベルトの移動によって、その上流側から下流側に沿って移動されながら定着される。そして、この定着においては、蓄熱部材がエンドレスベルトに摺擦しながら面接触されるので、大きな加熱面積によって、より一層、効率的な定着を達成することができる。
【００２４】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記蓄熱部材におけるエンドレスベルトとの摺擦面が、ポリテトラフルオロエチレンで形成されていることを特徴としている。
【００２５】
摺擦面がポリテトラフルオロエチレンで形成されていると、エンドレスベルトの摺動抵抗を低減することができる。そのため、エンドレスベルトの円滑な移動により、安定した定着を達成することができる。
【００２６】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の発明において、前記加熱手段が加熱ローラであり、前記蓄熱部材の表面が、前記加熱ローラの表面に沿った湾曲形状で形成されていることを特徴としている。
【００２７】
このような構成によると、蓄熱部材の表面が加熱ローラの表面に沿った湾曲形状で形成されているので、加熱ローラとエンドレスベルトとの間において、記録媒体をそれらにより密着させることができ、良好な定着を達成することができる。
【００２８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の発明において、前記蓄熱部材が、前記エンドレスベルトを前記押圧手段に向けて押圧するように構成されていることを特徴としている。
【００２９】
このような構成によると、蓄熱部材によって、エンドレスベルトが押圧されることにより、記録媒体を加熱手段とエンドレスベルトとの間に、より密着させることができ、良好な定着を達成することができる。
【００３０】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の発明において、前記蓄熱部材における前記エンドレスベルトとの対向面と、前記エンドレスベルトにおける前記蓄熱部材との対向面との少なくともいずれか一方が、弾性層によって構成されていることを特徴としている。
【００３１】
このような構成によると、弾性層によって、蓄熱部材とエンドレスベルトとが弾性的に接触されるので、両者の損傷が有効に防止される。そのため、耐久性の向上を図ることができる。
【００３２】
また、請求項１４に記載の発明は、画像形成装置であって、請求項１ないし１３のいずれかに記載の熱定着装置を備えていることを特徴としている。
【００３３】
この画像形成装置では、簡易かつ低コストな構成によりクイックスタートを実現できる定着装置を備えているので、電源投入時から直ちに良好な画像を安定して形成することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の画像形成装置としてのレーザプリンタの一実施形態を示す要部側断面図である。図１において、レーザプリンタ１は、モノクロレーザプリンタであって、本体ケーシング２内に、用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、給紙された用紙３に所定の画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
【００３５】
フィーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に、着脱可能に装着される給紙トレイ６と、給紙トレイ６内に設けられた用紙押圧板７と、給紙トレイ６の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パット９と、給紙ローラ８に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ１０および１１と、紙粉取りローラ１０および１１に対し用紙３の搬送方向の下流側に設けられるレジストローラ１２とを備えている。
【００３６】
用紙押圧板７は、用紙３を積層状にスタック可能とされ、給紙ローラ８に対して遠い方の端部において揺動可能に支持されることによって、近い方の端部が上下方向に移動可能とされており、また、その裏側から図示しないばねによって上方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板７は、用紙３の積層量が増えるに従って、給紙ローラ８に対して遠い方の端部を支点として、ばねの付勢力に抗して下向きに揺動される。給紙ローラ８および給紙パット９は、互いに対向状に配設され、給紙パット９の裏側に配設されるばね１３によって、給紙パット９が給紙ローラ８に向かって押圧されている。用紙押圧板７上の最上位にある用紙３は、用紙押圧板７の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と給紙パット９とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。給紙された用紙３は、紙粉取りローラ１０および１１によって、紙粉が取り除かれた後、レジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２は、１対のローラから構成されており、用紙３を所定のレジスト後に、画像形成部５に送るようにしている。
【００３７】
なお、このフィーダ部４は、さらに、マルチパーパストレイ１４と、マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３を給紙するためのマルチパーパス側給紙ローラ１５およびマルチパーパス側給紙パット２５とを備えており、マルチパーパス側給紙ローラ１５およびマルチパーパス側給紙パット２５は、互いに対向状に配設され、マルチパーパス側給紙パット２５の裏側に配設されるばね２５ａによって、マルチパーパス側給紙パット２５がマルチパーパス側給紙ローラ１５に向かって押圧されている。マルチパーパストレイ１４上に積層される用紙３は、マルチパーパス側給紙ローラ１５の回転によってマルチパーパス側給紙ローラ１５とマルチパーパス側給紙パット２５とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。
【００３８】
画像形成部５は、スキャナユニット１６、プロセス部１７、後述する熱定着装置としての定着部１８などを備えている。
【００３９】
スキャナユニット１６は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー１９、レンズ２０および２１、反射鏡２２、２３および２４などを備えており、レーザ発光部から発光される所定の画像データに基づくレーザビームを、鎖線で示すように、ポリゴンミラー１９、レンズ２０、反射鏡２２および２３、レンズ２１、反射鏡２４の順に通過あるいは反射させて、プロセス部１７の感光ドラム２７の表面上に高速走査にて照射させている。
【００４０】
プロセス部１７は、スキャナユニット１６の下方に配設され、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着されるドラムカートリッジ２６内に、感光ドラム２７、現像カートリッジ２８、スコロトロン型帯電器２９、転写ローラ３０を備えている。
【００４１】
現像カートリッジ２８は、ドラムカートリッジ２６に対して着脱自在に装着されており、現像ローラ３１、層厚規制ブレード３２、供給ローラ３３およびトナー収容部３４を備えている。
【００４２】
トナー収容部３４内には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーが充填されている。このトナーとしては、重合性単量体、たとえば、スチレンなどのスチレン系単量体や、アクリル酸、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）アクリレート、アルキル（Ｃ１〜Ｃ４）メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーが使用されている。このような重合トナーは、球状をなし、流動性が極めて良好であり、高画質の画像を形成することができる。また、このトナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されるとともに、流動性を向上させるために、シリカなどの外添剤が添加されており、その粒子径は、約６〜１０μｍ程度である。
【００４３】
そして、トナー収容部３４内のトナーは、トナー収容部３４の中心に設けられる回転軸３５に支持されるアジテータ３６の矢印方向（時計方向）への回転により、攪拌されて、トナー収容部３４の側部に開口されたトナー供給口３７から放出される。なお、トナー収容部３４の側壁には、トナーの残量検知用の窓３８が設けられており、回転軸３５に支持されたクリーナ３９によって清掃される。
【００４４】
トナー供給口３７の側方位置には、供給ローラ３３が矢印方向（反時計方向）に回転可能に配設されており、また、この供給ローラ３３に対向して、現像ローラ３１が矢印方向（反時計方向）に回転可能に配設されている。そして、これら供給ローラ３３と現像ローラ３１とは、そのそれぞれがある程度圧縮するような状態で互いに当接されている。
【００４５】
供給ローラ３３は、金属製のローラ軸に、導電性のスポンジ部材からなるローラが被覆されている。
【００４６】
現像ローラ３１は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料である弾性部材からなるローラが被覆されている。より具体的には、現像ローラ３１のローラは、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴム、シリコーンゴムまたはＥＰＤＭゴムなどからなる弾性体のローラ部分と、そのローラ部分の表面に被覆される、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などが主成分とされる、ローラ部分よりも硬度の高い表面コート層との２層構造によって形成されている。
【００４７】
また、現像ローラ３１の近傍には、層厚規制ブレード３２が配設されている。この層厚規制ブレード３２は、金属の板ばね材からなるブレード本体の先端部に、絶縁性のシリコーンゴムからなる断面半円形状の押圧部４０を備えており、現像ローラ３１の近くにおいて現像カートリッジ２８に支持されて、押圧部４０がブレード本体の弾性力によって現像ローラ３１上に圧接されるように構成されている。
【００４８】
そして、トナー供給口３７から放出されるトナーは、供給ローラ３３の回転により、現像ローラ３１に供給され、この時、供給ローラ３３と現像ローラ３１との間で正に摩擦帯電され、さらに、現像ローラ３１上に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って、層厚規制ブレード３２の押圧部４０と現像ローラ３１との間に進入し、ここでさらに十分に摩擦帯電されて、一定厚さの薄層として現像ローラ３１上に担持される。
【００４９】
感光ドラム２７は、現像ローラ３１の側方位置において、その現像ローラ３１と接触するような状態で矢印方向（時計方向）に回転可能に配設されている。この感光ドラム２７は、ドラム本体が接地されるとともに、その表面が、ポリカーボネートを主成分とする有機感光体の感光層によって形成されている。
【００５０】
スコロトロン型帯電器２９は、感光ドラム２７の上方に、感光ドラム２７に接触しないように、所定の間隔を隔てて配設されている。このスコロトロン型帯電器２９は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。
【００５１】
そして、感光ドラム２７の表面は、その感光ドラム２７の回転に伴なって、まず、スコロトロン型帯電器２９により一様に正帯電された後、スキャナユニット１６からのレーザービームの高速走査により露光され、所定の画像データに基づく静電潜像が形成される。
【００５２】
次いで、現像ローラ３１の回転により、現像ローラ３１上に担持されかつ正帯電されているトナーが、感光ドラム２７に対向して接触する時に、感光ドラム２７の表面上に形成される静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム２７の表面のうち、レーザービームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給され、選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像が達成される。
【００５３】
転写ローラ３０は、感光ドラム２７の下方において、この感光ドラム２７に対向するように配置され、ドラムカートリッジ２６に矢印方向（反時計方向）に回転可能に支持されている。この転写ローラ３０は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、感光ドラム２７の駆動に従動して回転し、転写時には、感光ドラム２７に対して所定の転写バイアスが印加されるように構成されている。そのため、感光ドラム２７の表面上に担持された可視像は、用紙３が感光ドラム２７と転写ローラ３０との間を通る間に用紙３に転写される。
【００５４】
定着部１８は、プロセス部１７の側方下流側に配設され、加熱手段としての加熱ローラ４１、加熱ローラ４１を押圧する押圧手段としての押圧部材４２、および、これら加熱ローラ４１および押圧部材４２の下流側に設けられる１対の搬送ローラ４３を備えている。
【００５５】
そして、定着部１８によって、プロセス部１７において用紙３上に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と押圧部材４２との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙３を搬送ローラ４３によって、排紙パス４４に搬送するようにしている。排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５に送られて、その排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。
【００５６】
また、このレーザプリンタ１には、用紙３の両面に画像を形成するために、反転搬送部４７が設けられている。この反転搬送部４７は、排紙ローラ４５と、反転搬送パス４８と、フラッパ４９と、複数の反転搬送ローラ５０とを備えている。
【００５７】
排紙ローラ４５は、１対のローラからなり、正回転および逆回転の切り換えができるように構成されている。この排紙ローラ４５は、上記したように、排紙トレイ４６上に用紙３を排紙する場合には、正方向に回転するが、用紙３を反転させる場合には、逆方向に回転する。
【００５８】
反転搬送パス４８は、排紙ローラ４５から画像形成部５の下方に配設される複数の反転搬送ローラ５０まで用紙３を搬送することができるように、上下方向に沿って設けられており、その上流側端部が、排紙ローラ４５の近くに配置されるとともに、その下流側端部が、反転搬送ローラ５０の近くに配置されている。
【００５９】
フラッパ４９は、排紙パス４４と反転搬送パス４８との分岐部分に臨むように、揺動可能に設けられており、図示しない切替用ソレノイドの励磁または非励磁により、排紙ローラ４５によって反転された用紙３の搬送方向を、排紙パス４４に向かう方向から、反転搬送パス４８に向かう方向に切り換えることができるように構成されている。
【００６０】
反転搬送ローラ５０は、給紙トレイ６の上方において、略水平方向に複数設けられており、最も上流側の反転搬送ローラ５０が、反転搬送パス４８の後端部の近くに配置されるとともに、最も下流側の反転搬送ローラ５０が、レジストローラ１２の下方に配置されるように設けられている。
【００６１】
そして、用紙３の両面に画像を形成する場合には、この反転搬送部４７が、次のように動作される。すなわち、一方の面に画像が形成された用紙３が搬送ローラ４３によって排紙パス４４から排紙ローラ４５に送られてくると、排紙ローラ４５は、用紙３を挟んだ状態で正回転して、この用紙３を一旦外側（排紙トレイ４６側）に向けて搬送し、用紙３の大部分が外側に送られ、用紙３の後端が排紙ローラ４５に挟まれた時に、正回転を停止する。次いで、排紙ローラ４５は、逆回転するとともに、フラッパ４９が、用紙３が反転搬送パス４８に搬送されるように、搬送方向を切り換えて、用紙３を前後逆向きの状態で反転搬送パス４８に搬送するようにする。なお、フラッパ４９は、用紙３の搬送が終了すると、元の状態、すなわち、搬送ローラ４３から送られる用紙３を排紙ローラ４５に送る状態に切り換えられる。次いで、反転搬送パス４８に逆向きに搬送された用紙３は、反転搬送ローラ５０に搬送され、この反転搬送ローラ５０から、上方向に反転されて、レジストローラ１２に送られる。レジストローラ１２に搬送された用紙３は、裏返しの状態で、再び、所定のレジスト後に、画像形成部５に向けて送られ、これによって、用紙３の両面に所定の画像が形成される。
【００６２】
また、このレーザプリンタ１では、転写ローラ３０によって用紙３に転写された後に感光ドラム２７の表面上に残存する残存トナーを、現像ローラ３１によって回収する、いわゆるクリーナレス方式によって残存トナーを回収するようにしている。このようなクリーナレス方式によって感光ドラム２７の表面上の残存トナーを回収すれば、ブレードなどのクリーナ装置や廃トナーの貯留手段を設ける必要がないため、装置構成の簡略化、小型化およびコストの低減化を図ることができる。
【００６３】
次に、このレーザプリンタ１の定着部１８について、図２を参照して詳述する。図２において、加熱ローラ４１は、アルミニウムなどの金属からなる中空円筒形状のローラであって、その内部に、軸方向に沿って加熱のためのハロゲンランプ５１を備えている。また、この加熱ローラ４１は、図示しない駆動源によって、矢印方向（時計方向）に所定の周速で回転駆動される。
【００６４】
押圧部材４２は、加熱ローラ４１の下方において対向配置されており、加熱ローラ４１に接触するエンドレスベルト５２と、エンドレスベルト５２を介して加熱ローラ４１に対向配置され、かつ、加熱ローラ４１からの熱を蓄熱するための蓄熱部材５３と、エンドレスベルト５２の移動を案内するガイド部材５４とを備えている。
【００６５】
エンドレスベルト５２は、加熱ローラ４１の回転に従動する無端状ベルトであって、たとえば、ニッケルまたはポリイミドなどから形成されている。またこのエンドレスベルト５２は、その熱容量が、次に述べる蓄熱部材５３よりも小さく、より具体的には、厚さ５０μｍのものを使用した時の１平方メートルあたりの熱容量が、２．０×１０^２ Ｊ／Ｋ以下の材料から形成されている。
【００６６】
蓄熱部材５３は、エンドレスベルト５２の下方において、加熱ローラ４１の軸方向に沿って、そのエンドレスベルト５２を加熱ローラ４１に向けて押圧するように配置されている。
【００６７】
この蓄熱部材５３は、エンドレスベルト５２および後述するガイド部材５４よりも熱容量が大きい非発泡の弾性体から形成されている。より具体的には、この蓄熱部材５３は、加熱ローラ４１の軸方向（エンドレスベルト５２の移動方向に直交する方向）における単位長さ（ｍ）あたりの熱容量が１０〜３０００Ｊ／Ｋであって、熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上である、たとえば、アルミニウムやシリコーンゴムなどから形成されている。
【００６８】
また、この蓄熱部材５３は、そのエンドレスベルト５２と対向摺擦される摺擦面５５で、加熱ローラ４１の表面に沿った中央部がくぼむ湾曲円弧形状で形成されており、エンドレスベルト５２の移動方向における上流側から下流側に沿ってエンドレスベルト５２と摺擦可能に面接触するように形成されている。
【００６９】
また、この摺擦面５５は、その表面がポリテトラフルオロエチレンによりコーティングされる、シリコーンゴムからなる弾性層５６によって形成されている。そして、この蓄熱部材５３は、より具体的には、エンドレスベルト５２の移動方向における長さが、1〜３０ｍｍとして形成されている。
【００７０】
また、ガイド部材５４は、蓄熱部材５３を挟んで対向配置される２つの支持部材５７ａおよび５７ｂから構成されており、各支持部材５７ａおよび５７ｂは、略断面三日月状をなし加熱ローラ４１の軸方向に沿って配置されている。
【００７１】
各支持部材５７ａおよび５７ｂは、その外周面でエンドレスベルト５２を摺動可能に受けることによって、エンドレスベルト５２が、これら支持部材５７ａおよび５７ｂの間で巻回されるように構成されている。
【００７２】
なお、これら支持部材５７ａおよび５７ｂは、エンドレスベルト５２が緊張される所定の間隔を隔てて配置されており、一方の支持部材５７ａが蓄熱部材５３と所定の間隔を隔てたエンドレスベルト５２の移動方向の上流側に、他方の支持部材５７ｂが蓄熱部材５３と所定の間隔を隔てたエンドレスベルト５２の移動方向の下流側に配置されている。
【００７３】
このように２つの支持部材５７ａおよび５７ｂが、蓄熱部材５３と所定の間隔を隔てて接触しないように配置されることで、蓄熱部材５３の効率的な蓄熱性を確保している。
【００７４】
また、各支持部材５７ａおよび５７ｂの上側先端部５８ａおよび５８ｂは、蓄熱部材５３よりも上方において加熱ローラ４１と対向するように配置されており、これによって、エンドレスベルト５２は、各支持部材５７ａおよび５７ｂに巻回される上側部分において、加熱ローラ４１の外周面に沿う湾曲状態で、加熱ローラ４１と接触するようにガイド部材５４に巻回される。そのため、エンドレスベルト５２は、加熱ローラ４１の回転駆動に従動して、ガイド部材５４、すなわち、２つの支持部材５７ａおよび５７ｂの外周面に沿って案内されながら移動される。したがって、この押圧部材４２では、エンドレスベルト５２をガイド部材５４に沿って良好に案内させながら移動させることができ、安定した定着を達成することができる。
【００７５】
より具体的には、エンドレスベルト５２は、一方の支持部材５７ａの上側先端部５８ａと他方の支持部材５７ｂの上側先端部５８ｂとの間で加熱ローラ４１と常時接触し、この部分が、加熱ローラ４１とエンドレスベルト５２とのニップ部分とされている。そして、蓄熱部材５３は一方の支持部材５７ａと所定の間隔を隔てた下流側に配置されているため、このニップ部分におけるエンドレスベルト５２の移動方向上流側端部、つまり、一方の支持部材５７ａの上側先端部５８ａと加熱ローラ４１とが対向する部分よりも、下流側において、エンドレスベルト５２と接触し、かつ、その接触部分を加熱ローラ４１に向けて押圧するように配置されている。
【００７６】
また、蓄熱部材５３は、他方の支持部材５７ｂと所定の間隔を隔てた上流側に配置されているため、このニップ部分におけるエンドレスベルト５２の移動方向下流側端部、つまり、他方の支持部材５７ｂの上側先端部５８ｂと加熱ローラ４１とが対向する部分よりも上流側において、エンドレスベルト５２と接触するように配置されている。
【００７７】
そのため、この定着部１８では、可視像が転写された用紙３が搬送されてくると、まず、加熱ローラ４１と一方の支持部材５７ａの上側先端部５８ａとの対向部分において、加熱ローラ４１とエンドレスベルト５２の間に挟まれる。その後、加熱ローラ４１と蓄熱部材５３との対向部分に搬送され、その対向部分において、加熱ローラ４１からの熱が加わるとともに、蓄熱部材５３から放熱される熱がエンドレスベルト５２を介して加えられることにより熱定着され、次いで、加熱ローラ４１と他方の支持部材５７ｂの上側先端部５８ｂとの対向部分から送り出される。
【００７８】
そして、このような定着部１８においては、蓄熱部材５３が、エンドレスベルト５２およびガイド部材５４よりも熱容量が大きな非発泡の弾性体材料により形成されているので、加熱ローラ４１からの熱を蓄熱部材５３に集中して効率よく蓄熱させることができ、ウォーミングアップ時間を蓄熱部材５３を温めるのみの時間とすることができるとともに、良好な熱伝導を達成できるため、クイックスタートを実現することができる。
【００７９】
より具体的には、この蓄熱部材５３は、加熱ローラ４１の軸方向における単位長さ（ｍ）あたりの熱容量が１０〜３０００Ｊ／Ｋであり、熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫ以上の材料から形成されているので、定着に必要な熱量を充分に蓄積できるとともに、用紙３に、蓄熱部材５３からの熱をエンドレスベルト５２を介して良好に伝導することができるので、より一層速いクイックスタートを実現することができる。
【００８０】
なお、加熱ローラ４１の軸方向における蓄熱部材５３の単位長さ（ｍ）あたりの熱容量が１０Ｊ／Ｋよりも小さいと、蓄熱部材５３から放熱される熱が充分でなく、安定した定着が達成できない場合があり、また、３０００Ｊ／Ｋよりも大きいと、蓄熱に時間がかかりクイックスタートを実現することができない場合がある。
【００８１】
また、この定着部１８においては、蓄熱部材５３の摺擦面５５が、加熱ローラ４１の表面に沿った湾曲円弧形状に形成されるとともに、その摺擦面５５に摺擦するエンドレスベルト５２を加熱ローラ４１に向けて押圧してしているので、加熱ローラ４１とエンドレスベルト５２との間において、用紙３を、それらにより密着させることができ、良好な定着を達成することができる。
【００８２】
より具体的には、この蓄熱部材５３は、エンドレスベルト５２の移動方向における長さが１〜３０ｍｍにおいて、その移動方向における上流側から下流側に沿って、摺擦面５５がエンドレスベルト５２に面接触するように構成されているので、定着時においては、用紙３の良好な搬送を実現しながら、大きな加熱面積によって、より一層、効率的な定着を達成することができる。
【００８３】
なお、エンドレスベルト５２の移動方向における蓄熱部材５３の長さが、１ｍｍよりも短いと、加熱ローラ４１と用紙３の接する時間が十分に得られず、安定した定着を達成できない場合がある。また、３０ｍｍよりも長いと、加熱ローラ４１と用紙３の接する距離および時間が長くなり、加熱ローラ４１の熱によって加熱ローラ４１の形状が用紙３に定着させられ、用紙３に反りなどのゆがみが生じる場合がある。
【００８４】
また、この定着部１８においては、蓄熱部材５３におけるエンドレスベルト５２との摺擦面５５が、ポリテトラフルオロエチレンによりコーティングされているため、エンドレスベルト５２の摺動抵抗を低減することができる。そのため、エンドレスベルト５２の円滑な移動により、安定した定着を達成することができる。
【００８５】
しかも、蓄熱部材５３におけるエンドレスベルト５２との対向面である摺動面５５が、弾性層５６によって構成されているので、その弾性層５６によって、蓄熱部材５３とエンドレスベルト５２とが弾性的に接触されるので、両者の損傷を有効に防止することができ、耐久性の向上を図ることができる。
【００８６】
したがって、このレーザプリンタ１の定着部１８においては、加熱ローラ４１とエンドレスベルト５２との間で定着される用紙３には、加熱ローラ４１からの熱が加わるとともに、蓄熱部材５３から放熱される熱がエンドレスベルト５２を介して効率良く加わるので、電源投入直後からでも、安定した定着を達成することができる。そのため、簡易かつ低コストな構成により、クイックスタートを実現することができるとともに、安定した定着を達成することができる。
【００８７】
そして、このレーザプリンタ１では、簡易かつ低コストな構成によりクイックスタートを実現できる定着部１８を備えているので、電源投入時から直ちに良好な画像を安定して形成することができる。
【００８８】
また、このレーザプリンタ１においては、蓄熱部材５３が、エンドレスベルト５２と加熱ローラ４１とのニップ部分における、エンドレスベルト５２の移動方向の上流側端部（すなわち、エンドレスベルト５２の移動方向における上流側に位置する支持部材５７ａの上側先端部５８ａと加熱ローラ４１とが対向する部分）よりも、下流側においてエンドレスベルトと接触するように配置されている。そのため、定着時において、用紙３は、まず、ニップ部分における上流側端部で加熱ローラ４１のみからの熱が加えられて予熱され、ある程度水分が低減された状態で、次いで、その下流側において、エンドレスベルト５２を介して蓄熱部材５３と接触して、加熱ローラ４１と蓄熱部材５３との両方からの熱が加えられる。しかるに、用紙３が、エンドレスベルト５２と加熱ローラ４１とのニップ部分に進入した後、いきなり加熱ローラ４１と蓄熱部材５３との両方からの熱が加えられると、水分が急激に蒸発することによって、トナーが飛散することがあるが、このように、まず、おだやかに加熱して水分を低減した後に、定着させるようにすれば、そのような、急激な水分の蒸発によるトナーの飛散などを有効に防止することができ、一層良好な定着を達成することができる。
【００８９】
なお、以上の説明では、蓄熱部材５３のエンドレスベルト５２と対向摺擦される摺擦面５５を、シリコーンゴムからなる弾性層５６によって形成しているが、たとえば、エンドレスベルト５２における蓄熱部材５３との摺動面５９をそのような弾性層によって形成してもよく、また、これら摺擦面５５および摺動面５９の両方を弾性層によって形成してもよい。
【００９０】
また、以上の説明では、押圧部材４２のガイド部材５４を、２つの固定状に配置される支持部材５７ａおよび５７ｂによって構成したが、たとえば、図３に示すように、ガイド部材５４を、３つのローラ６１ａ、６１ｂおよび６１ｃを略三角形状に配置することによって構成してもよい。すなわち、このガイド部材５４では、加熱ローラ４１を挟んで２つのローラ６１ａおよび６１ｂが配置されるとともに、その２つのローラ６１ａおよび６１ｂの間における下方にもう１つのローラ６１ｃが配置され、これら３つのローラ６１ａ、６１ｂおよび６１ｃにエンドレスベルト５２が巻回されている。このようなローラ６１ａ、６１ｂおよび６１ｃによってガイド部材５４を構成すると、それらのローラ６１ａ、６１ｂおよび６１ｃの回転により、エンドレスベルト５２の安定した移動を確保することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１ないし３に記載の発明によれば、簡易かつ低コストな構成により、クイックスタートを実現することができるとともに、安定した定着を達成することができる。
また、蓄熱部材の効率的な蓄熱性を確保することができる。
【００９２】
さらに、加熱ローラのみからの熱によりおだやかに加熱して水分を低減した後に、加熱ローラと蓄熱部材との両方からの熱により定着させることができ、急激な水分の蒸発による現像剤の飛散などを有効に防止することができる。
【００９３】
請求項４に記載の発明によれば、ウォーミングアップの時間を、蓄熱部材を温めるのみの時間とすることができ、より一層速いクイックスタートを実現することができるとともに、さらに安定した定着を達成することができる。
【００９４】
請求項５に記載の発明によれば、定着に必要な熱量を充分に蓄積して、かつ、良好なクイックスタートを実現することができる。
【００９５】
請求項６に記載の発明によれば、記録媒体に、蓄熱部材からの熱をエンドレスベルトを介して良好に伝導することができるので、より一層速いクイックスタートを実現することができる。
【００９６】
請求項７に記載の発明によれば、安定した定着を達成できながら、記録媒体の良好な搬送を実現することができる。
【００９７】
請求項８に記載の発明によれば、良好な熱伝導を達成して、クイックスタートを実現することができる。
【００９８】
請求項９に記載の発明によれば、蓄熱部材がエンドレスベルトに摺擦しながら面接触されるので、大きな加熱面積によって、より一層、効率的な定着を達成することができる。
【００９９】
請求項１０に記載の発明によれば、エンドレスベルトの円滑な移動により、安定した定着を達成することができる。
【０１００】
請求項１１に記載の発明によれば、加熱ローラのエンドレスベルトとの間において、記録媒体をそれらにより密着させることができ、良好な定着を達成することができる。
【０１０１】
請求項１２に記載の発明によれば、記録媒体を加熱手段とエンドレスベルトとの間に、より密着させることができ、良好な定着を達成することができる。
【０１０２】
請求項１３に記載の発明によれば、蓄熱部材とエンドレスベルトとの損傷を有効に防止して、耐久性の向上を図ることができる。
【０１０３】
請求項１４に記載の発明によれば、電源投入時から直ちに良好な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置としての、レーザプリンタの一実施形態を示す要部側断面図である。
【図２】図１に示すレーザプリンタの定着部（ガイド部材が２つの支持部材によって構成されている態様）を示す要部側断面図である。
【図３】図１に示すレーザプリンタの定着部の他の実施形態（ガイド部材が３つのローラによって構成されている態様）を示す要部側断面図である。
【符合の説明】
１ レーザプリンタ
１８ 定着部
４１ 加熱ローラ
４２ 押圧部材
５２ エンドレスベルト
５３ 蓄熱部材
５４ ガイド部材
５５ 摺擦面

Claims (14)

1. 加熱手段と、前記加熱手段に対向する押圧手段とを備える熱定着装置において、
   前記押圧手段は、前記加熱手段に接触してニップを形成するエンドレスベルトと、前記加熱手段に前記エンドレスベルトを介して対向配置され、前記加熱手段からの熱を蓄熱するための蓄熱部材と、前記エンドレスベルトの移動を案内するガイド部材とを備え、
   前記ガイド部材は、前記エンドレスベルトの移動方向の上流側に前記蓄熱部材と間隔を隔てて配置される第１の支持部材と、前記エンドレスベルトの移動方向の下流側に前記蓄熱部材と間隔を隔てて配置される第２の支持部材とを有し、
   前記第１の支持部材および前記第２の支持部材における前記加熱手段側の各端部は、前記蓄熱部材よりも前記押圧手段の押圧方向下流側に配置されていることを特徴とする、熱定着装置。
2. 前記第１の支持部材および前記第２の支持部材の前記加熱手段側の各端部は、前記エンドレスベルトを介して前記加熱手段に当接していることを特徴とする、請求項１に記載の熱定着装置。
3. 前記第１の支持部材および前記第２の支持部材は、断面三日月状をなしていて、その断面円弧状の外周面でエンドレスベルトを摺動可能に受けているものであることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱定着装置。
4. 前記蓄熱部材は、前記エンドレスベルトおよび前記ガイド部材よりも、熱容量が大きい材料によって形成されていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の熱定着装置。
5. 前記エンドレスベルトの移動方向に直交する方向における前記蓄熱部材の単位長さ（ｍ）あたりの熱容量が１０〜３０００Ｊ／Ｋであることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の熱定着装置。
6. 前記蓄熱部材の熱伝導率が、０．１Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の熱定着装置。
7. 前記エンドレスベルトの移動方向における前記蓄熱部材の長さが、１〜３０ｍｍであることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の熱定着装置。
8. 前記蓄熱部材が、非発泡の弾性体から形成されていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の熱定着装置。
9. 前記加熱手段が加熱ローラであり、前記エンドレスベルトは、前記加熱ローラの回転に従動するように構成されており、
   前記蓄熱部材は、前記エンドレスベルトの移動方向における上流側から下流側に沿って、前記エンドレスベルトに摺擦可能に面接触するように構成されていることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載の熱定着装置。
10. 前記蓄熱部材におけるエンドレスベルトとの摺擦面が、ポリテトラフルオロエチレンで形成されていることを特徴とする、請求項９に記載の熱定着装置。
11. 前記加熱手段が加熱ローラであり、前記蓄熱部材の表面が、前記加熱ローラの表面に沿った湾曲形状で形成されていることを特徴とする、
    請求項１ないし１０のいずれかに記載の熱定着装置。
12. 前記蓄熱部材が、前記エンドレスベルトを前記加熱手段に向けて押圧するように構成されていることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載の熱定着装置。
13. 前記蓄熱部材における前記エンドレスベルトとの対向面と、前記エンドレスベルトにおける前記蓄熱部材との対向面との少なくともいずれか一方が、弾性層によって構成されていることを特徴とする、請求項１ないし１２のいずれかに記載の熱定着装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれかに記載の熱定着装置を備えていることを特徴とする、画像形成装置。

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