JP4486376B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着されて、用紙上の未定着トナーを用紙に溶融定着させる定着装置に関する。

定着ローラを内部からではなく、外部から加熱するよう構成された定着装置はすでに知られている。この種の定着装置の一つの典型例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、定着ローラに圧接されかつ加熱手段を内蔵した複数の熱ローラとを備えている（特許文献１参照）。定着ローラは、鉄製の中空管からなる心金と、心金の周囲を被覆するシリコンゴムから構成されている。また熱ローラの各々は、表面をフッ素樹脂でコーティングしたアルミニウム製の中空管から構成されている。

上記定着装置は、定着ローラの表面を直接加熱するので、定着ローラの昇温時間を短縮でき、したがってウォームアップ時間を短縮できる。しかしながら、複数の熱ローラによる定着ローラへの熱の供給は、熱ローラの各々と定着ローラとの間のわずかなニップ幅に限定されるので、熱の供給量が制限される。その結果、定着ローラの昇温時間を更に短縮したい場合には、該ニップ幅を広げる必要があるが、該ニップ幅を広げた場合には、定着ローラに対する局部的な負荷が増加するので、定着ローラの駆動トルクが増加し、駆動系を強化する必要が生ずる。また、定着ローラのシリコンゴムの損傷を早めて耐久性を損なうおそれがある。

上記問題を解決することができる定着装置は、本出願人である京セラミタ株式会社によって既に出願されている。この定着装置の典型例は、定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラと、相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備えている。無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは、加熱手段が内蔵されたヒートローラから構成される。上記定着装置においては、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接されるよう構成されている。すなわち、定着ローラの外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルトが圧接されてニップ領域１０Ｎを形成するので、定着ローラを加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラに対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラの耐久性を損なうことなく、定着ローラの昇温時間を短縮してウォームアップ時間を短縮することを可能にする。

しかしながら、上記定着装置には、更に、次のような解決すべき技術的課題が存在することが判明した。すなわち、定着ローラの外周面を加熱する無端ベルトは熱容量が小さいので、連続的に通紙を行った際に通紙領域と非通紙領域とでは極端な温度差が発生してしまう。このような定着装置において、通紙領域において温度制御を行った場合、非通紙領域において過剰に温度が上がって、最悪の場合、無端ベルトが破損する可能性がある。このような最悪の状況には至らないにしても、例えば小サイズの用紙を連続通紙した後に、大サイズの用紙を通紙すると、小サイズの非通紙領域においてホットオフセットが発生するおそれがある。逆に、非通紙領域において温度制御を行った場合、小サイズの通紙領域においてコールドオフセットや定着不良が発生するおそれがある。このため、上記定着装置には更なる改善が要望されているところであった。
特開平１１−８４９３４号公報

本発明の目的は、熱容量の小さな無端ベルトを使用して定着ローラを外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、その結果、常に安定した定着性能を確保することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。

本発明の一局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における肉厚は、中間領域の肉厚よりも厚く設定されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
本発明の他の局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における単位長さあたりの表面積は、中間領域における単位長さあたりの表面積よりも大きく設定されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
本発明の更に他の局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは、軸方向両端が閉塞された金属製の中空管から構成され、該中空管は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域を備え、該中空管の中央領域には、複数の通気孔が周方向に間隔をおいて形成されている、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。
該他のベルト支持ローラの軸方向長さをＬ、無端ベルトの幅をＷとしたとき、ＬとＷの関係は、Ｌ≧Ｗに規定される、ことが好ましい。
本発明の更に他の局面によれば、
定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属から構成され、該他のベルト支持ローラの軸方向長さをＬ、無端ベルトの幅をＷとしたとき、ＬとＷの関係は、Ｌ≧Ｗに規定される、
ことを特徴とする定着装置、が提供される。

以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、図１〜図８において、相互に実質的に同一部分は同一符号で示されている。

図１〜図３を参照して、本発明に従って構成された定着装置の一実施形態は、定着ローラ２と、定着ローラ２に対し下方から圧接された圧ローラ４と、相互に間隔を置いて配置された複数の、実施形態においては２個のベルト支持ローラ６及び８と、ベルト支持ローラ６及び８の各々間に巻き掛けられた無端ベルト１０とを備えている。無端ベルト１０の外周面の一部領域は定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されている。少なくとも1個のベルト支持ローラは、内側又は外側に配設された加熱手段により加熱されるよう構成されている。実施形態において、1個のベルト支持ローラ６は、加熱手段６Ｈが内蔵されたヒートローラから構成されている。すなわち、ベルト支持ローラ６は、内側に配設された加熱手段６Ｈにより加熱されるよう構成されている。

図３に示されているように、加熱手段Ｈ６により加熱されるベルト支持ローラ６を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラ、実施形態においてベルト支持ローラ８は、金属製の中空管から構成される。金属製の中空管から構成されるベルト支持ローラ８は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ同じ長さだけ延在する側領域とを備えている。ベルト支持ローラ８の両側領域における肉厚ｔ１は、中間領域の肉厚ｔ２よりも厚く設定されている（ｔ１＞ｔ２）。実施形態において、ベルト支持ローラ８の外径は全長にわたって一定であるので、中間領域の両側領域の内径は、中間領域の内径よりも小さく形成されている。

加熱手段Ｈ６により加熱されるベルト支持ローラ６を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラ、実施形態においてはベルト支持ローラ８の軸方向長さをＬ、無端ベルト１０の幅をＷとしたとき、ＬとＷの関係は、Ｌ≧Ｗに規定されている（実施形態においては、Ｌ＞Ｗに規定されている）。無端ベルト１０の幅Ｗは、ベルト支持ローラ８の中間領域（したがって最大通紙幅）よりも大きく設定されている。この実施形態において、無端ベルト１０の幅Ｗは、中間領域（したがって最大通紙幅）に対し軸方向両外側にそれぞれほぼ等しい長さだけ広く設定されている。無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６及び８により囲まれた空間内には、ヒートローラであるベルト支持ローラ６の温度制御を行うための制御機器である温度センサ、具体的にはサーミスタＳが、ベルト支持ローラ６の外周面に接触するよう配設されている。用紙Ｐは、図１において右から左へほぼ水平に搬送される。

定着装置は、図１において紙面の表裏方向に間隔をおいては配設された一対の側壁を含む図示しないハウジングを備えており、定着ローラ２、圧ローラ４及びベルト支持ローラ６及び８は、側壁の各々間に回転自在にかつ相互に平行に支持されている。サーミスタＳは、側壁の各々間を延在するよう配設された図示しない支持フレームに取り付けられている。ベルト支持ローラ６及び８のうち１個のベルト支持ローラ、実施形態においては、ヒートローラであるベルト支持ローラ６は、定着ローラ２に対し無端ベルト１０を介して圧接されている。このベルト支持ローラ６は、無端ベルト１０の外周面の一部領域が定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されることにより形成される、定着ローラ２に対する無端ベルト１０のニップ領域１０Ｎにおいて、定着ローラ２の回転方向（図１において時計方向）における最上流位置（図１において左端）に配置されている。

定着ローラ２を軸方向に見て（図１において紙面を表から裏に見て）、定着ローラ２の軸心を通る仮想水平線をｘ軸、定着ローラ２の軸心を通ってｘ軸に直交する仮想鉛直線をｙ軸としたとき、ベルト支持ローラ６は、定着ローラ２の外周面に対し、第２象限における周方向のほぼ中間位置において圧接されるよう配置されている。他方、ベルト支持ローラ８は、ベルト支持ローラ６に対し定着ローラ２の回転方向下流側であり、かつ用紙Ｐの搬送方向上流側において（第１象限において）、定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。加熱手段６Ｈは、ヒートローラであるベルト支持ローラ６の中心領域において、該側壁の各々間に静止状態で支持されている。

定着ローラ２は、駆動源である電動モータＭに、ギヤなどからなる図示しない動力伝達機構を介して駆動結合されている。ヒートローラであるベルト支持ローラ６は、無端ベルト１０を介して定着ローラ２に従動回転させられるよう配設されている。

定着ローラ２及び圧ローラ４は、金属、例えばＳＵＳあるいは鉄製の心金と、心金を覆う弾性部材であるソリッドのシリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムと、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムを被覆するＰＦＡチューブとから構成することができる。シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面をＰＦＡチューブにより被覆する構成に代えて、シリコンゴムあるいは発泡シリコンゴムの外周面を、トナーの離型層であるフッ素樹脂をコートする構成としてもよい。ベルト支持ローラ６は、ＳＵＳあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ８は、ＳＵＳあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ８は、ヒートローラであるベルト支持ローラ６よりも小径に形成されている。これは、ベルト支持ローラ８による熱損失を少なくするためなどの理由による。無端ベルト１０は、ポリイミド樹脂、ＮｉあるいはＳＵＳから形成することができる。加熱手段６Ｈはハロゲンヒータから構成されているが、他の加熱手段、例えば、電磁誘導加熱用の励磁コイル（ＩＨコイル）から構成してもよい。

定着ローラ２が電動モータＭにより図１において時計方向に回転駆動されると、圧ローラ４は反時計方向に従動させられる。同時にヒートローラであるベルト支持ローラ６は、無端ベルト１０を介して定着ローラ２によって図１において反時計方向に従動回転させられる。その結果、無端ベルト１０は同じ反時計方向に従動回転させられ、ベルト支持ローラ８も無端ベルト１０を介して同じ反時計方向に従動回転させられる。加熱手段６Ｈを構成するハロゲンヒータが通電され、発熱が開始されると、加熱手段６Ｈによる熱は、ヒートローラであるベルト支持ローラ６及び無端ベルト１０の両方から定着ローラ２に伝達され、定着ローラ２の昇温が開始される。定着ローラ２に伝達された熱は圧ローラ４にも伝達される。定着ローラ２の表面温度が常温から所定の温度に達した後、片面（上面）にトナーが転写された用紙Ｐが図１において右から左に向かってほぼ水平に搬送され、定着ローラ２及び圧ローラ４のニップ部を通過すると、用紙Ｐの片面に転写された未定着トナーは、定着ローラ２によって用紙Ｐの片面に溶融定着される。

本発明による上記定着装置によれば、無端ベルト１０の外周面の一部領域は定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されるよう構成されている。すなわち、定着ローラ２の外周面の一部領域に沿って、柔軟性のある無端ベルト１０が圧接されてニップ領域１０Ｎを形成するので、定着ローラ２を加熱するためのニップ幅を従来よりも大幅に増加することができる。その結果、定着ローラ２に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ２の耐久性を損なうことなく、定着ローラ２の昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することができる。このような作用効果は、後述する他の実施形態においても、実質的に同様に得られるものである。

上記定着装置においては、先に述べたように、加熱手段Ｈ６により加熱されるベルト支持ローラ６を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラ、実施形態においてベルト支持ローラ８は、金属製の中空管から構成される。金属製の中空管から構成されるベルト支持ローラ８は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ同じ長さだけ延在する側領域とを備えている。ベルト支持ローラ８の両側領域における肉厚ｔ１は、中間領域の肉厚ｔ２よりも厚く設定されている（ｔ１＞ｔ２）。このような構成に起因して、ベルト支持ローラ８における、常に用紙が通らない非通紙領域の熱容量が通紙領域に比べて大きいので、非通紙領域の温度上昇を通紙領域よりも抑制することができる。その結果、熱容量の小さな無端ベルト１０を使用して定着ローラ２を外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能を確保することを可能にするのである。

更に、上記定着装置においては、ベルト支持ローラ８が熱伝導度の高い金属製の中空管から構成されているので、上記効果を迅速かつ確実に達成することを可能にする。具体的には、ベルト支持ローラ８は、先に述べたように、金属、例えば、ＳＵＳあるいはアルミニウム製の中空管から構成することができる。このような構成に起因して、無端ベルト１０がベルト支持ローラ８の外周面の一部領域に接触して通過する過程において、通紙領域と非通紙領域とで温度差を有する無端ベルト１０における熱がベルト支持ローラ８の外周面に伝達され、ベルト支持ローラ８の外周面に伝達された熱は、ベルト支持ローラ８の外周面における軸方向の温度勾配に従って軸方向への熱伝導が迅速に行われる。その結果、無端ベルト１０の通紙領域と非通紙領域に発生する温度差が少なくなるので、常に安定した定着性能が確保されるのである。

上記定着装置においてはまた、加熱手段６Ｈにより加熱されるベルト支持ローラ６を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個のベルト支持ローラ、実施形態においては、金属、例えば、ＳＵＳあるいはアルミニウム製の中空管から構成されるベルト支持ローラ８の軸方向長さをＬ、無端ベルト１０の幅をＷとしたとき、ＬとＷの関係は、Ｌ≧Ｗに規定されている（実施形態においては、Ｌ＞Ｗに規定されている）ので、無端ベルト１０がベルト支持ローラ８に接触した際に、無端ベルト１０に発生した通紙領域と非通紙領域との温度差が、ベルト支持ローラ８の表面の高い熱伝導によって低減されるので、この面においても、常に安定した定着性能の確保に寄与するものである。

なお、上記定着装置においては、加熱手段６Ｈにより加熱されるベルト支持ローラ６を除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個のベルト支持ローラ８の軸方向長さをＬ、無端ベルト１０の幅をＷとしたとき、ＬとＷの関係を、Ｌ≧Ｗに規定した場合、ベルト支持ローラ８を、金属、例えば、ＳＵＳあるいはアルミニウム製の肉厚が一定の中空管から構成する、又は、金属、例えば、ＳＵＳあるいはアルミニウム製の実軸から構成する、あるいは、ポリイミドなどの耐熱性樹脂からなる実軸の外周面をＳＵＳあるいはアルミニウム製の中空管で覆うことにより構成する、などの実施形態が可能である。いずれの実施形態においても、ベルト支持ローラ８の外周面における軸方向への熱伝導が迅速に行われ、上記効果を達成することができる。

上記定着装置において、ヒートローラであるベルト支持ローラ６は、定着ローラ２に対し無端ベルト１０を介して圧接されているので、加熱手段６Ｈを構成するハロゲンヒータによる熱は、ヒートローラであるベルト支持ローラ６及び無端ベルト１０の両方から定着ローラ２に伝達されるので、定着ローラ２への伝熱効率が向上して定着ローラ２の昇温時間が短縮されるので、定着装置のウォームアップ時間が短縮される。

上記定着装置において、ヒートローラであるベルト支持ローラ６は、無端ベルト１０の外周面の一部領域が定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されることにより形成される、定着ローラ２に対する無端ベルト１０のニップ領域１０Ｎにおいて、定着ローラ２の回転方向（図１において時計方向）における最上流位置（図１において左端）に配置されているので、ヒートローラであるベルト支持ローラ６を介して無端ベルト１０に伝達された熱の損失を低減することができ、定着ローラ２の昇温時間の短縮に寄与するものである。

上記定着装置において、ヒートローラであるベルト支持ローラ６は、無端ベルト１０を介して定着ローラ２に従動回転させられるよう配設されているので、ベルト支持ローラ６及び８を回転駆動させるための駆動手段を特別に配設する必要が無いので、定着装置のコストダウン、コンパクト化及び軽量化を図ることができる。

なお、上記実施形態において、ベルト支持ローラ８は、ベルト支持ローラ６に対し定着ローラ２の回転方向下流側であり、かつ用紙Ｐの搬送方向上流側において（第１象限において）、定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されているが、これに代えて、上記ニップ領域１０Ｎにおいて、定着ローラ２の回転方向（図１において時計方向）における最下流位置（図１において右端）に配置する他の実施形態もある。この実施形態において、ベルト支持ローラ８は、定着ローラ２に対し、無端ベルト１０を介して圧接される。

次に、図４を参照して、上記他のベルト支持ローラにおける他の実施形態について説明する。上記他のベルト支持ローラであるベルト支持ローラ８０は、先の実施形態におけるのと同様に金属製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ８０は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ同じ長さだけ延在する側領域とを備えている。ベルト支持ローラ８０の両側領域における単位長さあたりの表面積ｓ１は、中間領域における単位長さあたりの表面積ｓ２よりも大きく設定されている（ｓ１＞ｓ２）。実施形態において、ベルト支持ローラ８０は、ＳＵＳあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。実施形態において、ベルト支持ローラ８０の外径は全長にわたって一定であり、また中間領域における内径は一定であるが、両側領域における内周面には、全周にわたって延在する溝８２が周方向に間隔をおいて複数個、形成されている。溝８２及び相互に軸方向に隣接する溝８２間の凸部の断面は、これに限定されるものではないが、Ｖ形状をなしている。凸部の各々により形成される両側領域における内周面の内径は、中間領域における内径と同一であっても、図４に示すように中間領域における内径よりも若干小さくてもよい。このような構成を有するベルト支持ローラ８０を備えた定着装置におけるその他の構成は、図１〜図３を参照して説明した先の実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。

図４に示すベルト支持ローラ８０を備えた定着装置においては、ベルト支持ローラ８０における、常に用紙が通らない非通紙領域の内壁面により放熱する放熱量が通紙領域に比べて大きいので、非通紙領域の温度上昇を通紙領域よりも抑制することができる。その結果、熱容量の小さな無端ベルト１０を使用して定着ローラ２を外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能を確保することを可能にするのである。更に、上記定着装置においては、ベルト支持ローラ８が熱伝導度の高い金属製の中空管から構成されているので、上記効果を迅速かつ確実に達成することを可能にする。

次に、図５及び図６を参照して、上記他のベルト支持ローラにおける他の実施形態について説明する。上記他のベルト支持ローラであるベルト支持ローラ８００は、先の実施形態におけるのと同様に金属製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ８００は、軸方向両端が閉塞された金属製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ８００は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域と、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域とを備えている（なお、他の実施形態においても、ベルト支持ローラ８００は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域を備えていることはいうまでもない）。ベルト支持ローラ８００の中央領域には、複数の通気孔８０２が周方向に間隔をおいて形成されている。実施形態において、通気孔８０２は、中央領域の軸方向中央に形成されている。ベルト支持ローラ８００は、ＳＵＳあるいはアルミニウムなどの金属製、実施形態においてはアルミニウム製の中空管から構成されている。ベルト支持ローラ８０の外径及び内径は全長にわたってそれぞれ一定である。ベルト支持ローラ８００の両端部の内周面には、金属製の閉塞部材８０４が圧入されている。閉塞部材８０４は、この形状に限定されるものではないが、キャップ形状をなしている。これにより、ベルト支持ローラ８００の軸方向両端が閉塞される。閉塞部材８０４はベルト支持ローラ８００と同じ材料の金属から形成することでよい。このような構成を有するベルト支持ローラ８００を備えた定着装置におけるその他の構成は、図１〜図３を参照して説明した先の実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。

図５及び図６に示すベルト支持ローラ８００を備えた定着装置においては、ベルト支持ローラ８００の内部空間において、通紙時に、通紙領域よりも非通紙領域の温度が高くなると、熱により膨張した空気が、両側領域から中央領域（最小通紙幅）に向かって流れる。図５において矢印で示されているように、中央領域に流れた比較的高温の空気は、中央領域に形成された通気孔８０２を通ってベルト支持ローラ８００の外側に排出されるので、非通紙領域から通紙領域への熱の移動が促進され、非通紙領域の温度上昇を通紙領域よりも抑制することができる。その結果、熱容量の小さな無端ベルト１０を使用して定着ローラ２を外部から加熱するよう構成した場合においても、通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能を確保することを可能にするのである。更に、上記定着装置においては、ベルト支持ローラ８が熱伝導度の高い金属製の中空管から構成されているので、上記効果を迅速かつ確実に達成することを可能にする。

次に、図７を参照して、本発明による定着装置の他の実施形態について説明する。図７に示す定着装置は、相互に間隔をおいて配置された２個のベルト支持ローラ６及び８を備えている。ベルト支持ローラ６及び８は、それぞれ、定着ローラ２の回転方向上流側及び下流側において定着ローラ２の外周面の外側に間隔をおいて配置されている。ベルト支持ローラ６は上記第２象限に配置され、またベルト支持ローラ８は上記第１象限に配置されている。定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接される無端ベルト１０の外周面の一部領域（ニップ領域１０Ｎ）は、２個のベルト支持ローラ６及び８間に配置される。実施形態において、ベルト支持ローラ６及び８には加熱手段は内蔵されていない。ベルト支持ローラ６及び８は無端ベルト１０を介して定着ローラ２に従動させられる。

２個のベルト支持ローラ６及び８のうちの少なくとも1個のベルト支持ローラ、実施形態においては、上記上流側に配置されたベルト支持ローラ６の外周面であって無端ベルト１０が巻き掛けられた周方向領域における外周面の外側には、電磁誘導加熱用の励磁コイル、すなわちＩＨコイルＩＨＣが該外周面の少なくとも一部領域を外側から隙間をおいて覆うよう配設されている。無端ベルト１０はＮｉ、ＳＵＳなどの金属から形成される。ベルト支持ローラ６及び８は、図１に示す実施形態におけるのと実質的に同じ材料及び構成を有することでよい。ＩＨコイルＩＨＣは、ベルト支持ローラ６の軸方向に螺旋状に巻かれたコイルからなる。ＩＨコイルＩＨＣに、図示しない高周波電源などから高周波電流が流されると、発生する高周波磁界によってベルト支持ローラ６に誘導渦電流が発生し、ジュール熱によりベルト支持ローラ６及び無端ベルト１０が加熱させられる。ＩＨコイルＩＨＣにより加熱されたベルト支持ローラ６及び無端ベルト１０の熱は、無端ベルト１０を介して定着ローラ２に伝達される。ベルト支持ローラ８の構成及びその他の構成は、図１〜図３を参照して説明した実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。

この定着装置によれば、定着ローラ２に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ２の耐久性を損なうことなく、電磁誘導加熱方式によって、ベルト支持ローラ６及び無端ベルト１０を介して定着ローラ２を効率的に加熱することができるので、定着ローラ２の昇温時間を短縮して定着装置のウォームアップ時間を短縮することを可能にする。また、無端ベルト１０の通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能が確保される、との効果も、先の実施形態におけるのと実質的に同じである。

なお、図７に示す本発明の実施形態においては、ベルト支持ローラ６を加熱する加熱手段としてＩＨコイルＩＨＣを使用し、このＩＨコイルＩＨＣをベルト支持ローラ６の外側に配置しているが、これに代えて、加熱手段をベルト支持ローラ６の内部に配置する他の実施形態もある。この実施形態において、加熱手段は、ＩＨコイルＩＨＣ、ハロゲンヒータ、その他の熱源であってもよい。

次に、図８を参照して、本発明による定着装置の他の実施形態について説明する。図８に示す定着装置は、定着ローラ２と、定着ローラ２に対し下方から圧接された圧ローラ４と、相互に間隔を置いて配置された複数の、実施形態においては２個のベルト支持ローラ６及び８と、ベルト支持ローラ６及び８の各々間に巻き掛けられた無端ベルト１０とを備えている。無端ベルト１０の外周面の一部領域は定着ローラ２の外周面の一部領域に圧接されている。無端ベルト１０と、ベルト支持ローラ６及び７に囲まれた内側空間には、加熱手段である、電磁誘導加熱用の励磁コイルＩＨＣ（ＩＨコイルＩＨＣ）が配設されている。この実施形態において、ＩＨコイルＩＨＣは、ベルト支持ローラ６及び８間において、相互に対向するよう配置された無端ベルト１０の内周面と、支持ローラ６の外周面の一部領域（該内部空間に露呈された外周面の一部領域）とに隙間をおいて対向するよう配置されている。

ＩＨコイルＩＨＣは、ベルト支持ローラ６及び８の軸方向に螺旋状に巻かれたコイルからなる。無端ベルト１０はＮｉ、ＳＵＳなどの金属から形成される。ベルト支持ローラ６及び８は、図１に示す実施形態におけるのと実質的に同じ材料及び構成を有することでよい。ＩＨコイルＩＨＣに、図示しない高周波電源などから高周波電流が流されると、発生する高周波磁界によって無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６に誘導渦電流が発生し、ジュール熱により無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６が加熱させられる。ＩＨコイルＩＨＣにより加熱された無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６の熱は、無端ベルト１０を介して定着ローラ２に伝達される。ベルト支持ローラ８の構成及びその他の構成は、図１〜図３を参照して説明した実施形態と実質的に同じであるので説明は省略する。

この定着装置によれば、定着ローラ２に対する局部的な負荷を増加することなく、しかも定着ローラ２の耐久性を損なうことなく、電磁誘導加熱方式によって、無端ベルト１０及びベルト支持ローラ６を直接誘導加熱できる。その結果、定着ローラ２をより効率的に加熱することができるので、定着ローラ２の昇温時間をより短縮して定着装置のウォームアップ時間をより短縮することを可能にする。また、無端ベルト１０の通紙領域と非通紙領域に発生する温度差を少なくすることができ、常に安定した定着性能が確保される、との効果も、先の実施形態におけるのと実質的に同じである。

なお、図７及び図８に示す定着装置おいて、ベルト支持ローラ８に代えて、図４に示すベルト支持ローラ８０、又は図４及び図５に示すベルト支持ローラ８００を使用する他の実施形態もある。

本発明による定着装置の一実施形態を示す構成概略図である。 図１に示す定着装置の上面概略図である。 図２のＡ−Ａ矢視断面図。 他のベルト支持ローラの他の実施形態を示す断面図であって、図３に相当する断面図。 他のベルト支持ローラの更に他の実施形態を示す断面図であって、図３に相当する断面図。 図５に示す他のベルト支持ローラの平面図。 本発明による定着装置の更に他の実施形態を示す構成概略図である。 本発明による定着装置の更に他の実施形態を示す構成概略図である。

符号の説明

２：定着ローラ
４：圧ローラ
６、８、８０、８００：ベルト支持ローラ
１０：無端ベルト
８２：溝
８０２：通気孔
８０４：閉塞部材
ＩＨＣ：ＩＨコイル
６Ｈ：加熱手段（ヒートローラ）
Ｍ：電動モータ
Ｐ：用紙

Claims (5)

1. 定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
   相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
   加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における肉厚は、中間領域の肉厚よりも厚く設定されている、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
   相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
   加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属製の中空管から構成され、該中空管は、最大通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中間領域と、中間領域から軸方向両外側にそれぞれ延在する側領域とを備え、該中空管の両側領域における単位長さあたりの表面積は、中間領域における単位長さあたりの表面積よりも大きく設定されている、
   ことを特徴とする定着装置。
3. 定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
   相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
   加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは、軸方向両端が閉塞された金属製の中空管から構成され、該中空管は、最小通紙幅と実質的に同じ軸方向長さを有する中央領域を備え、該中空管の中央領域には、複数の通気孔が周方向に間隔をおいて形成されている、
   ことを特徴とする定着装置。
4. 該他のベルト支持ローラの軸方向長さをＬ、無端ベルトの幅をＷとしたとき、ＬとＷの関係は、Ｌ≧Ｗに規定される、請求項1〜３のいずれか1項に記載の定着装置。
5. 定着ローラと、定着ローラに圧接された圧ローラとを備えている定着装置において、
   相互に間隔を置いて配置された複数のベルト支持ローラと、ベルト支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端ベルトとを備え、無端ベルトの外周面の一部領域は定着ローラの外周面の一部領域に圧接され、少なくとも1個のベルト支持ローラは内側又は外側に配設された加熱手段により加熱され、
   加熱手段により加熱される該ベルト支持ローラを除く他のベルト支持ローラのうちの、少なくとも1個の他のベルト支持ローラは金属から構成され、該他のベルト支持ローラの軸方向長さをＬ、無端ベルトの幅をＷとしたとき、ＬとＷの関係は、Ｌ≧Ｗに規定される、
   ことを特徴とする定着装置。

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