定着装置、及び、画像形成装置
【課題】装置が小型化・低コストされて、立ち上がり時間が短く、非通紙領域の過昇温が生じにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着補助ローラ２２と張架ローラ２３とによって張架される定着ベルト２１と、定着ベルト２１に圧接してニップ部を形成する加圧回転体３１と、定着ベルト２１の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱するヒータ２５と、が設けられている。そして、張架ローラ２３は、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプ２４が内設されている。
【解決手段】定着補助ローラ２２と張架ローラ２３とによって張架される定着ベルト２１と、定着ベルト２１に圧接してニップ部を形成する加圧回転体３１と、定着ベルト２１の内周面に対向して定着ベルト２１を加熱するヒータ２５と、が設けられている。そして、張架ローラ２３は、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプ２４が内設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関し、特に、加熱手段によって定着ベルトを直接的に加熱する定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いるベルト方式の定着装置を設置する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
このようなベルト方式の定着装置は、厚さが薄くて低熱容量の定着ベルトを用いているために、定着ベルトが定着可能な所定温度に達するまでの立ち上がり時間を短くすることができる反面、小サイズ紙を連続通紙したとき等に定着ベルトにおける非通紙領域の熱が通紙領域に伝導しにくくて非通紙領域が過昇温してしまう不具合が生じやすいことが知られている。そして、このような不具合を解消するために、小サイズ紙の通紙領域と非通紙領域とをそれぞれ独立して加熱するヒータ、励磁コイル等の加熱手段を複数設置する技術も広く知られている。
【０００３】
一方、特許文献１、３等には、加熱手段として励磁コイルを用いた電磁誘導加熱方式の定着装置において、定着ローラや加熱ローラにヒートパイプを設置する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の定着装置は、装置の小型化・低コスト化と、立ち上がり時間の短縮化と、非通紙領域の過昇温の軽減化と、のすべてを充分に達成することが難しかった。
特に、電磁誘導加熱方式の定着装置は、加熱手段となる励磁コイル・ユニットによって、装置が大型化・高コスト化してしまう問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置が小型化・低コストされて、立ち上がり時間が短く、非通紙領域の過昇温が生じにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、少なくとも定着補助ローラと張架ローラとの２つのローラ部材によって張架されるとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着ベルトと、前記定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着ベルトの内周面に対向して前記定着ベルトを加熱するヒータと、を備え、前記張架ローラは、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプが内設されたものである。
【０００７】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記ヒータを、幅方向の一端側から他端側にわたって前記定着ベルトの内周面に非接触で対向するように配設されたハロゲンヒータとしたものである。
【０００８】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記張架ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたものである。
【０００９】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたものである。
【００１０】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ヒートパイプは、前記張架ローラの内周面における幅方向の全範囲に対して両端部にそれぞれ隙間をあけて接触するように配設されたものである。
【００１１】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、前記定着ベルトを介して前記加圧回転体に圧接するように配設されたものである。
【００１２】
また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【００１３】
なお、本願において、「幅方向」とは、記録媒体の通紙方向に対して直交する方向であって、像担持体における主走査方向に対して平行な方向であるものと定義する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、定着ベルトの内周面に対向するようにヒータを設置するとともに、定着ベルトを張架する複数のローラ部材のうちの張架ローラにヒートパイプを内設しているため、装置が小型化・低コストされて、立ち上がり時間が短く、非通紙領域の過昇温が生じにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】定着装置を示す構成図である。
【図３】張架ローラを幅方向に示す断面図である。
【図４】複数のヒータが設置された定着装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１７】
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
【００１８】
また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着するベルト方式の定着装置、を示す。
【００１９】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００２０】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００２１】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００２２】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００２３】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００２４】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００２５】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。
【００２６】
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００２７】
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。
【００２８】
ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。
【００２９】
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部にて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、本実施の形態では、記録媒体Ｐの搬送速度（プロセス線速）が１００〜３００ｍｍ／秒程度に設定されている。
【００３０】
次に、図２及び図３にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は、定着装置２０を示す構成図である。図３は、張架ローラ２３を幅方向に示す断面図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着補助ローラ２２（第１のローラ部材）、張架ローラ２３（第２のローラ部材）、定着ベルト２１（定着部材）、ヒータ２５（加熱手段）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、４５、ガイド板３８、分離板３５、分離爪３９、等で構成される。
【００３１】
ここで、定着部材としての定着ベルト２１は、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属材料やポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂材料からなる層厚１００μｍ以下のベース層（本実施の形態では、層厚２０〜６０μｍのステンレスを用いている。）上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍ程度であって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２１の離型層は、層厚が５〜４０μｍ程度であって、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。定着ベルト２１は、２つのローラ部材（定着補助ローラ２２と張架ローラ２３とである。）に張架・支持されて、図２中の矢印方向に走行する。定着部材として熱容量の低い定着ベルト２１を用いることで、装置の昇温特性が向上して、立ち上がり時間の短縮化が達成される。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１の周長が、３０〜６０ｍｍ程度に設定されている。
【００３２】
定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等からなる芯金２２ａ上に、発泡シリコーンゴム、シリコーンゴム等の弾性材料からなる弾性層２２ｂ（アスカーＣ硬度が２５〜５０程度のものである。）が形成された外径３０ｍｍ程度のローラ部材であって、加圧回転体としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して圧接してニップ部を形成する。特に、弾性層２２ｂを発泡材料で形成する場合には、ニップ部におけるニップ幅（ニップ量）を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト２１の熱が定着補助ローラ２２に移行しにくくなる。定着補助ローラ２２は、図２中の時計方向に回転する。
【００３３】
図２及び図３を参照して、張架ローラ２３は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料からなる芯金２３ａ上に、ゴム材料からなる弾性層２３ｂが形成されたローラ部材である。ここで、張架ローラ２３は、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプ２４が内設されているが、これについては後で図３を用いて詳しく説明する。
【００３４】
図２を参照して、ヒータ２５は、定着ベルト２１の内周面に非接触で対向するように配設された１つのハロゲンヒータであって、定着ベルト２１を内周面側から直接的に加熱する。また、ヒータ２５は、幅方向中央部を加熱するものと幅方向両端部を加熱するものとの２本が設置されているのではなく、幅方向の一端側から他端側にわたって定着ベルト２１の内周面に非接触で対向する１本が設置されている。
このように、定着ベルト２１を加熱するヒータ２５（加熱手段）として、安価なハロゲンヒータを１つだけ設置することで定着装置２０の低コスト化・小型化が達成される。特に、ヒータ２５は、定着ベルト２１の外周面に対向するように配設されているのではなく、定着ベルト２１の内周面に対向するように定着ベルト２１の内部に収納（配設）されているために、装置の小型化が達成される。また、定着ベルト２１は、定着補助ローラや加熱ローラ等に内設されたヒータによって間接的に加熱されるのではなく、ヒータ２５によって直接的に加熱されるために、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることができる。
【００３５】
ここで、ヒータ２５は、その両端部が定着装置２０の側板（不図示である。）に固定されている。そして、装置本体１の電源部（交流電源）により出力制御されたヒータ２５からの輻射熱によって定着ベルト２１が内周面側から加熱されて、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に非接触で対向する温度センサ４０（サーモパイル）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、ヒータ２５に交流電圧が印加される。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。
【００３６】
また、図示は省略するが、張架ローラ２３は定着装置２０の側板に対して図２の左右方向に揺動可能に保持されて、張架ローラ２３がテンションプレートによって図２の右側に付勢されている。このような構成により、張架ローラ２３は、定着ベルト２１に所定のテンションを与えるローラ部材（テンションローラ）として機能することになる。なお、本実施の形態では張架ローラ２３をテンションローラとして用いたが、張架ローラ２３を定着装置の側板に回転自在に固定して、定着ベルト２１にテンションを与えるローラ部材（テンションローラ）を別に設置することもできる。
【００３７】
また、加圧回転体としての加圧ローラ３１は、外径が３０ｍｍ程度であって、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のソリッドゴム材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成される。
【００３８】
図２を参照して、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３８が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、定着ベルト２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板３５が配設されている。分離板３５は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の回転に沿って定着ベルト１２に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
また、加圧ローラ３１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離爪３９が配設されている。分離板３９は、定着工程後の記録媒体Ｐが加圧ローラ３１の回転に沿って加圧ローラ３１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
【００３９】
上述のように構成された定着装置２０は、通紙時に次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチ（主電源）が投入されると、交流電源からヒータ２５に交流電圧が印加（給電）されるとともに、不図示の駆動モータに連結された加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始されて、その他の部材（定着ベルト２１、定着補助ローラ２２、張架ローラ２３）も接触する相手部材との摩擦抵抗によって図２中の矢印方向にそれぞれ従動回転する。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００４０】
以下、本実施の形態における定着装置２０の、特徴的な構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図３を参照して、本実施の形態において、張架ローラ２３は、その内部が中空構造になっていて、その内周面に幅方向にわたって接触するようにヒートパイプ２４が内設されている。また、本実施の形態において、張架ローラ２３は、ヒートパイプ２４が内設された円筒状の芯金２３ａ、芯金２３ａ上に積層された弾性層２３ｂ、芯金２３ａの両端にそれぞれ圧入された軸部２３ｃ、等で構成されている。また、ヒートパイプ２４は、熱伝導性が高い銅等の金属材料からなる略円筒状の容器部２４ａの内部に、揮発性の液体２４ｂ（作動液）が減圧封入されている。
【００４１】
そして、このように構成された張架ローラ２３を設置することで、小サイズ紙（最大通紙領域に対して幅方向サイズが小さな記録媒体Ｐである。）が連続的に通紙された場合等において、記録媒体Ｐによって熱を奪われることなく過昇温しやすい非通紙領域の熱が、記録媒体Ｐによって熱を奪われやすい通紙領域に移動しやすくなる。
詳しくは、張架ローラ２３において、幅方向（図３の左右方向である。）の両端部が中央部に比べて高温になると、それに合わせてヒートパイプ２４の両端部の作動液２４ｂが張架ローラ２３から熱を吸収して沸騰する。そして、沸騰した作動液２４ｂの蒸気が圧力差によって低温部（中央部）に流れて、ここで作動液の凝縮が起こり熱が放出される。そして、凝集した作動液２４ｂは、容器部２４ａの内周面に形成された微小な溝（不図示であるが、幅方向に沿って延在するように周方向に放射状に複数形成されている。）による毛細管現象によって再びヒートパイプ２４の両端部に移動する。このようなサイクルが繰り返されて、定着ベルト２１の両端部の熱が張架ローラ２３（ヒートパイプ２４）を介して中央部に移動することになる。これにより、定着ベルト２１の幅方向両端部の過昇温が防止される。
【００４２】
すなわち、ヒートパイプ２４が内設された張架ローラ２３を用いることで、幅方向中央部を加熱するヒータと幅方向両端部を加熱するヒータとの２本のヒータを設置することなく、幅方向の一端側から他端側にわたって定着ベルト２１の内周面に対向する１本のヒータ２５を設置しても、小サイズ紙の連続通紙時等に生じる定着ベルトの温度ムラを防止することができる。
具体的に、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に示す定着装置２００のように、幅方向中央部を加熱するヒータ２５０Ａと、幅方向両端部を加熱するヒータ２５０Ｂと、を設置して、通紙する記録媒体Ｐのサイズに応じて通電するヒータ２５０Ａ、２５０Ｂを選択するように構成した場合には、それらのヒータ２５０Ａ、２５０Ｂを設置するための定着ベルト２１０の内部の空間を広く設定する必要があるため、定着装置２００が大型化してしまう。また、定着ベルト２１０の周長が大きくなってベルト表面積が大きくなると、放熱の影響によって定着ベルト２１０の温度を所定温度に維持するための消費電力も大きくなってしまう。さらに、２本のハロゲンヒータ２５０Ａ、２５０Ｂを使用する場合には、ヒータ同士が互いに熱を吸収又は遮蔽してしまい、定着ベルト２１０の加熱効率が低下してしまう。このようなことから、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に示すような定着装置２００は、立ち上がり時間の短縮化を充分に達成することができない。
これに対して、本実施の形態における定着装置２０は、上述した理由によって、装置の小型化・低コスト化と、立ち上がり時間の短縮化と、非通紙領域の過昇温の軽減化と、のすべてを充分に達成することができることになる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、ヒートパイプ２４が、張架ローラ２３の内周面における幅方向の全範囲に対して両端部にそれぞれ隙間をあけて接触するように配設されている。すなわち、張架ローラ２３の内部において、軸部２３ｃとヒートパイプ２４の幅方向端部との間に隙間が設けられている。これにより、ヒートパイプ２４が幅方向に熱膨張をした場合であっても、張架ローラ２３が変形する不具合を防止することができる。
また、本実施の形態において、張架ローラ２３上に設けた弾性層２３ｂは、定着ベルト２１との摩擦抵抗によって張架ローラ２３を従動回転させるためのものであるため、その層厚はヒートパイプ２４への熱移動を妨げないように極力薄く形成することが望ましい。
【００４４】
ここで、図２を参照して、本実施の形態における定着装置２０には、張架ローラ２３とヒータ２５との間に、ヒータ２５から射出された光を定着ベルト２１の内周面に向けて反射させる反射部材としての反射板５１が設けられている。このように反射板５１（反射部材）を設けることで、ヒータ２５によって張架ローラ２３が直接的に加熱されにくくなるとともに、定着ベルト２１がヒータ２５から直接的に照射される光の他に反射板５１から反射されたヒータ２５の光によっても加熱されることになるため、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。
同様に、本実施の形態における定着装置２０には、定着補助ローラ２２とヒータ２５との間にも、ヒータ２５から射出された光を定着ベルト２１の内周面に向けて反射させる反射部材としての反射板５２が設けられている。このように反射板５２（反射部材）を設けることで、ヒータ２５によって定着補助ローラ２２が直接的に加熱されにくくなるとともに、定着ベルト２１がヒータ２５から直接的に照射される光の他に反射板５２から反射されたヒータ２５の光によっても加熱されることになるため、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態では、定着ベルト２１の内周面に対向するようにヒータ２５を設置するとともに、定着ベルト２１を張架する複数のローラ部材２２、２３のうちの張架ローラ２３にヒートパイプ２４を内設しているため、定着装置２０が小型化・低コストされて、立ち上がり時間が短く、非通紙領域の過昇温を生じにくくすることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では加圧回転体として加圧ローラ３１を用いたが、加圧回転体として加圧ベルトを用いてもよい。そして、その場合にも、本実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着部材）、
２２ 定着補助ローラ（ローラ部材）、
２３ 張架ローラ（ローラ部材）、
２４ ヒートパイプ、
２５ ヒータ（ハロゲンヒータ）、
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）、
５１、５２ 反射板（反射部材）、 Ｐ 記録媒体。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２００４−２４６２４０号公報
【特許文献２】特許第４３２０２３４号公報
【特許文献３】特開２００７−１５６１７１号公報
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関し、特に、加熱手段によって定着ベルトを直接的に加熱する定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いるベルト方式の定着装置を設置する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
このようなベルト方式の定着装置は、厚さが薄くて低熱容量の定着ベルトを用いているために、定着ベルトが定着可能な所定温度に達するまでの立ち上がり時間を短くすることができる反面、小サイズ紙を連続通紙したとき等に定着ベルトにおける非通紙領域の熱が通紙領域に伝導しにくくて非通紙領域が過昇温してしまう不具合が生じやすいことが知られている。そして、このような不具合を解消するために、小サイズ紙の通紙領域と非通紙領域とをそれぞれ独立して加熱するヒータ、励磁コイル等の加熱手段を複数設置する技術も広く知られている。
【０００３】
一方、特許文献１、３等には、加熱手段として励磁コイルを用いた電磁誘導加熱方式の定着装置において、定着ローラや加熱ローラにヒートパイプを設置する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の定着装置は、装置の小型化・低コスト化と、立ち上がり時間の短縮化と、非通紙領域の過昇温の軽減化と、のすべてを充分に達成することが難しかった。
特に、電磁誘導加熱方式の定着装置は、加熱手段となる励磁コイル・ユニットによって、装置が大型化・高コスト化してしまう問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置が小型化・低コストされて、立ち上がり時間が短く、非通紙領域の過昇温が生じにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、少なくとも定着補助ローラと張架ローラとの２つのローラ部材によって張架されるとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着ベルトと、前記定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、前記定着ベルトの内周面に対向して前記定着ベルトを加熱するヒータと、を備え、前記張架ローラは、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプが内設されたものである。
【０００７】
また、請求項２記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記ヒータを、幅方向の一端側から他端側にわたって前記定着ベルトの内周面に非接触で対向するように配設されたハロゲンヒータとしたものである。
【０００８】
また、請求項３記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記張架ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたものである。
【０００９】
また、請求項４記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたものである。
【００１０】
また、請求項５記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記ヒートパイプは、前記張架ローラの内周面における幅方向の全範囲に対して両端部にそれぞれ隙間をあけて接触するように配設されたものである。
【００１１】
また、請求項６記載の発明にかかる定着装置は、前記請求項１〜請求項５のいずれかに記載の発明において、前記定着補助ローラは、前記定着ベルトを介して前記加圧回転体に圧接するように配設されたものである。
【００１２】
また、この発明の請求項７記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたものである。
【００１３】
なお、本願において、「幅方向」とは、記録媒体の通紙方向に対して直交する方向であって、像担持体における主走査方向に対して平行な方向であるものと定義する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、定着ベルトの内周面に対向するようにヒータを設置するとともに、定着ベルトを張架する複数のローラ部材のうちの張架ローラにヒートパイプを内設しているため、装置が小型化・低コストされて、立ち上がり時間が短く、非通紙領域の過昇温が生じにくい、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。
【図２】定着装置を示す構成図である。
【図３】張架ローラを幅方向に示す断面図である。
【図４】複数のヒータが設置された定着装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１７】
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は転写紙等の記録媒体Ｐが収容される給紙部、９は記録媒体Ｐの搬送タイミングを調整するレジストローラ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成される感光体ドラム、１２は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上を帯電する帯電部、１３は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成される静電潜像を現像する現像部、１４は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐ上に重ねて転写する転写バイアスローラ（１次転写バイアスローラ）、１５は各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
【００１８】
また、１６は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のカラートナー像を記録媒体Ｐ上に転写するための２次転写バイアスローラ、２０は記録媒体Ｐ上のトナー像（未定着画像）を定着するベルト方式の定着装置、を示す。
【００１９】
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。
【００２０】
詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
【００２１】
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応する感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に向けて発せられる。
【００２２】
一方、４つの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫは、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫの表面は、帯電部１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。
【００２３】
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１Ｙ表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部１２にて帯電された後の感光体ドラム１１Ｙ上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
【００２４】
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１Ｍ表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１Ｃ表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１ＢＫ表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
【００２５】
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、現像部１３との対向位置に達する。そして、各現像部１３から感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように転写バイアスローラ１４が設置されている。そして、転写バイアスローラ１４の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。
【００２６】
そして、転写工程後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、それぞれ、クリーニング部１５との対向位置に達する。そして、クリーニング部１５で、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫにおける一連の作像プロセスが終了する。
【００２７】
他方、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写バイアスローラ１８との対向位置に達する。そして、２次転写バイアスローラ１８との対向位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７表面は、中間転写ベルトクリーニング部１６の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１６に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。
【００２８】
ここで、中間転写ベルト１７と２次転写バイアスローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送される記録媒体Ｐは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９に導かれる。レジストローラ９に達した記録媒体Ｐは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。
【００２９】
そして、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部にて、カラー画像（トナー）が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、本実施の形態では、記録媒体Ｐの搬送速度（プロセス線速）が１００〜３００ｍｍ／秒程度に設定されている。
【００３０】
次に、図２及び図３にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２は、定着装置２０を示す構成図である。図３は、張架ローラ２３を幅方向に示す断面図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着補助ローラ２２（第１のローラ部材）、張架ローラ２３（第２のローラ部材）、定着ベルト２１（定着部材）、ヒータ２５（加熱手段）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、４５、ガイド板３８、分離板３５、分離爪３９、等で構成される。
【００３１】
ここで、定着部材としての定着ベルト２１は、ステンレス、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属材料やポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂材料からなる層厚１００μｍ以下のベース層（本実施の形態では、層厚２０〜６０μｍのステンレスを用いている。）上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端状ベルトである。定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍ程度であって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２１の離型層は、層厚が５〜４０μｍ程度であって、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保されることになる。定着ベルト２１は、２つのローラ部材（定着補助ローラ２２と張架ローラ２３とである。）に張架・支持されて、図２中の矢印方向に走行する。定着部材として熱容量の低い定着ベルト２１を用いることで、装置の昇温特性が向上して、立ち上がり時間の短縮化が達成される。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１の周長が、３０〜６０ｍｍ程度に設定されている。
【００３２】
定着補助ローラ２２は、ＳＵＳ３０４等からなる芯金２２ａ上に、発泡シリコーンゴム、シリコーンゴム等の弾性材料からなる弾性層２２ｂ（アスカーＣ硬度が２５〜５０程度のものである。）が形成された外径３０ｍｍ程度のローラ部材であって、加圧回転体としての加圧ローラ３１に定着ベルト２１を介して圧接してニップ部を形成する。特に、弾性層２２ｂを発泡材料で形成する場合には、ニップ部におけるニップ幅（ニップ量）を比較的大きく設定できるとともに、定着ベルト２１の熱が定着補助ローラ２２に移行しにくくなる。定着補助ローラ２２は、図２中の時計方向に回転する。
【００３３】
図２及び図３を参照して、張架ローラ２３は、アルミニウム等の熱伝導率の高い金属材料からなる芯金２３ａ上に、ゴム材料からなる弾性層２３ｂが形成されたローラ部材である。ここで、張架ローラ２３は、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプ２４が内設されているが、これについては後で図３を用いて詳しく説明する。
【００３４】
図２を参照して、ヒータ２５は、定着ベルト２１の内周面に非接触で対向するように配設された１つのハロゲンヒータであって、定着ベルト２１を内周面側から直接的に加熱する。また、ヒータ２５は、幅方向中央部を加熱するものと幅方向両端部を加熱するものとの２本が設置されているのではなく、幅方向の一端側から他端側にわたって定着ベルト２１の内周面に非接触で対向する１本が設置されている。
このように、定着ベルト２１を加熱するヒータ２５（加熱手段）として、安価なハロゲンヒータを１つだけ設置することで定着装置２０の低コスト化・小型化が達成される。特に、ヒータ２５は、定着ベルト２１の外周面に対向するように配設されているのではなく、定着ベルト２１の内周面に対向するように定着ベルト２１の内部に収納（配設）されているために、装置の小型化が達成される。また、定着ベルト２１は、定着補助ローラや加熱ローラ等に内設されたヒータによって間接的に加熱されるのではなく、ヒータ２５によって直接的に加熱されるために、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることができる。
【００３５】
ここで、ヒータ２５は、その両端部が定着装置２０の側板（不図示である。）に固定されている。そして、装置本体１の電源部（交流電源）により出力制御されたヒータ２５からの輻射熱によって定着ベルト２１が内周面側から加熱されて、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に非接触で対向する温度センサ４０（サーモパイル）によるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。詳しくは、温度センサ４０の検知結果に基づいて定められる通電時間だけ、ヒータ２５に交流電圧が印加される。このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度（目標制御温度）に調整制御することができる。
【００３６】
また、図示は省略するが、張架ローラ２３は定着装置２０の側板に対して図２の左右方向に揺動可能に保持されて、張架ローラ２３がテンションプレートによって図２の右側に付勢されている。このような構成により、張架ローラ２３は、定着ベルト２１に所定のテンションを与えるローラ部材（テンションローラ）として機能することになる。なお、本実施の形態では張架ローラ２３をテンションローラとして用いたが、張架ローラ２３を定着装置の側板に回転自在に固定して、定着ベルト２１にテンションを与えるローラ部材（テンションローラ）を別に設置することもできる。
【００３７】
また、加圧回転体としての加圧ローラ３１は、外径が３０ｍｍ程度であって、主として、芯金３２と、芯金３２の外周面に接着層を介して形成された弾性層３３と、からなる。加圧ローラ３１の弾性層３３は、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のソリッドゴム材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
そして、加圧ローラ３１は、不図示の加圧機構によって定着ベルト２１を介して定着補助ローラ２２に圧接する。こうして、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間に、所望のニップ部が形成される。
【００３８】
図２を参照して、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との当接部（ニップ部である。）の入口側には、記録媒体Ｐの搬送を案内するガイド板３８が配設されている。ガイド板３５は、定着装置２０の側板に固設されている。
また、定着ベルト２１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離板３５が配設されている。分離板３５は、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１の回転に沿って定着ベルト１２に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
また、加圧ローラ３１の外周面に対向する位置であって、ニップ部の出口側近傍には、分離爪３９が配設されている。分離板３９は、定着工程後の記録媒体Ｐが加圧ローラ３１の回転に沿って加圧ローラ３１に巻き付いてしまう不具合を抑止する。
【００３９】
上述のように構成された定着装置２０は、通紙時に次のように動作する。
装置本体１の電源スイッチ（主電源）が投入されると、交流電源からヒータ２５に交流電圧が印加（給電）されるとともに、不図示の駆動モータに連結された加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始されて、その他の部材（定着ベルト２１、定着補助ローラ２２、張架ローラ２３）も接触する相手部材との摩擦抵抗によって図２中の矢印方向にそれぞれ従動回転する。
その後、給紙部７から記録媒体Ｐが給送されて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ＢＫ上の各色のトナーが記録媒体Ｐ上に未定着画像として担持される。未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、定着ベルト２１による加熱と、定着ベルト２１（定着補助ローラ２２）及び加圧ローラ３１の押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、回転する定着ベルト２１及び加圧ローラ３１によってそのニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。
【００４０】
以下、本実施の形態における定着装置２０の、特徴的な構成・動作について、さらに詳しく説明する。
図３を参照して、本実施の形態において、張架ローラ２３は、その内部が中空構造になっていて、その内周面に幅方向にわたって接触するようにヒートパイプ２４が内設されている。また、本実施の形態において、張架ローラ２３は、ヒートパイプ２４が内設された円筒状の芯金２３ａ、芯金２３ａ上に積層された弾性層２３ｂ、芯金２３ａの両端にそれぞれ圧入された軸部２３ｃ、等で構成されている。また、ヒートパイプ２４は、熱伝導性が高い銅等の金属材料からなる略円筒状の容器部２４ａの内部に、揮発性の液体２４ｂ（作動液）が減圧封入されている。
【００４１】
そして、このように構成された張架ローラ２３を設置することで、小サイズ紙（最大通紙領域に対して幅方向サイズが小さな記録媒体Ｐである。）が連続的に通紙された場合等において、記録媒体Ｐによって熱を奪われることなく過昇温しやすい非通紙領域の熱が、記録媒体Ｐによって熱を奪われやすい通紙領域に移動しやすくなる。
詳しくは、張架ローラ２３において、幅方向（図３の左右方向である。）の両端部が中央部に比べて高温になると、それに合わせてヒートパイプ２４の両端部の作動液２４ｂが張架ローラ２３から熱を吸収して沸騰する。そして、沸騰した作動液２４ｂの蒸気が圧力差によって低温部（中央部）に流れて、ここで作動液の凝縮が起こり熱が放出される。そして、凝集した作動液２４ｂは、容器部２４ａの内周面に形成された微小な溝（不図示であるが、幅方向に沿って延在するように周方向に放射状に複数形成されている。）による毛細管現象によって再びヒートパイプ２４の両端部に移動する。このようなサイクルが繰り返されて、定着ベルト２１の両端部の熱が張架ローラ２３（ヒートパイプ２４）を介して中央部に移動することになる。これにより、定着ベルト２１の幅方向両端部の過昇温が防止される。
【００４２】
すなわち、ヒートパイプ２４が内設された張架ローラ２３を用いることで、幅方向中央部を加熱するヒータと幅方向両端部を加熱するヒータとの２本のヒータを設置することなく、幅方向の一端側から他端側にわたって定着ベルト２１の内周面に対向する１本のヒータ２５を設置しても、小サイズ紙の連続通紙時等に生じる定着ベルトの温度ムラを防止することができる。
具体的に、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に示す定着装置２００のように、幅方向中央部を加熱するヒータ２５０Ａと、幅方向両端部を加熱するヒータ２５０Ｂと、を設置して、通紙する記録媒体Ｐのサイズに応じて通電するヒータ２５０Ａ、２５０Ｂを選択するように構成した場合には、それらのヒータ２５０Ａ、２５０Ｂを設置するための定着ベルト２１０の内部の空間を広く設定する必要があるため、定着装置２００が大型化してしまう。また、定着ベルト２１０の周長が大きくなってベルト表面積が大きくなると、放熱の影響によって定着ベルト２１０の温度を所定温度に維持するための消費電力も大きくなってしまう。さらに、２本のハロゲンヒータ２５０Ａ、２５０Ｂを使用する場合には、ヒータ同士が互いに熱を吸収又は遮蔽してしまい、定着ベルト２１０の加熱効率が低下してしまう。このようなことから、図４（Ａ）や図４（Ｂ）に示すような定着装置２００は、立ち上がり時間の短縮化を充分に達成することができない。
これに対して、本実施の形態における定着装置２０は、上述した理由によって、装置の小型化・低コスト化と、立ち上がり時間の短縮化と、非通紙領域の過昇温の軽減化と、のすべてを充分に達成することができることになる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、ヒートパイプ２４が、張架ローラ２３の内周面における幅方向の全範囲に対して両端部にそれぞれ隙間をあけて接触するように配設されている。すなわち、張架ローラ２３の内部において、軸部２３ｃとヒートパイプ２４の幅方向端部との間に隙間が設けられている。これにより、ヒートパイプ２４が幅方向に熱膨張をした場合であっても、張架ローラ２３が変形する不具合を防止することができる。
また、本実施の形態において、張架ローラ２３上に設けた弾性層２３ｂは、定着ベルト２１との摩擦抵抗によって張架ローラ２３を従動回転させるためのものであるため、その層厚はヒートパイプ２４への熱移動を妨げないように極力薄く形成することが望ましい。
【００４４】
ここで、図２を参照して、本実施の形態における定着装置２０には、張架ローラ２３とヒータ２５との間に、ヒータ２５から射出された光を定着ベルト２１の内周面に向けて反射させる反射部材としての反射板５１が設けられている。このように反射板５１（反射部材）を設けることで、ヒータ２５によって張架ローラ２３が直接的に加熱されにくくなるとともに、定着ベルト２１がヒータ２５から直接的に照射される光の他に反射板５１から反射されたヒータ２５の光によっても加熱されることになるため、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。
同様に、本実施の形態における定着装置２０には、定着補助ローラ２２とヒータ２５との間にも、ヒータ２５から射出された光を定着ベルト２１の内周面に向けて反射させる反射部材としての反射板５２が設けられている。このように反射板５２（反射部材）を設けることで、ヒータ２５によって定着補助ローラ２２が直接的に加熱されにくくなるとともに、定着ベルト２１がヒータ２５から直接的に照射される光の他に反射板５２から反射されたヒータ２５の光によっても加熱されることになるため、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態では、定着ベルト２１の内周面に対向するようにヒータ２５を設置するとともに、定着ベルト２１を張架する複数のローラ部材２２、２３のうちの張架ローラ２３にヒートパイプ２４を内設しているため、定着装置２０が小型化・低コストされて、立ち上がり時間が短く、非通紙領域の過昇温を生じにくくすることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では加圧回転体として加圧ローラ３１を用いたが、加圧回転体として加圧ベルトを用いてもよい。そして、その場合にも、本実施の形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着部材）、
２２ 定着補助ローラ（ローラ部材）、
２３ 張架ローラ（ローラ部材）、
２４ ヒートパイプ、
２５ ヒータ（ハロゲンヒータ）、
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）、
５１、５２ 反射板（反射部材）、 Ｐ 記録媒体。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２００４−２４６２４０号公報
【特許文献２】特許第４３２０２３４号公報
【特許文献３】特開２００７−１５６１７１号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも定着補助ローラと張架ローラとの２つのローラ部材によって張架されるとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着ベルトと、
前記定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、
前記定着ベルトの内周面に対向して前記定着ベルトを加熱するヒータと、
を備え、
前記張架ローラは、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプが内設されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ヒータは、幅方向の一端側から他端側にわたって前記定着ベルトの内周面に非接触で対向するように配設されたハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記張架ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着補助ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記ヒートパイプは、前記張架ローラの内周面における幅方向の全範囲に対して両端部にそれぞれ隙間をあけて接触するように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着補助ローラは、前記定着ベルトを介して前記加圧回転体に圧接するように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
少なくとも定着補助ローラと張架ローラとの２つのローラ部材によって張架されるとともに、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融する定着ベルトと、
前記定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧回転体と、
前記定着ベルトの内周面に対向して前記定着ベルトを加熱するヒータと、
を備え、
前記張架ローラは、その内周面に幅方向にわたって接触するヒートパイプが内設されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ヒータは、幅方向の一端側から他端側にわたって前記定着ベルトの内周面に非接触で対向するように配設されたハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記張架ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着補助ローラと前記ヒータとの間に、前記ヒータから射出された光を前記定着ベルトの内周面に向けて反射させる反射部材を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記ヒートパイプは、前記張架ローラの内周面における幅方向の全範囲に対して両端部にそれぞれ隙間をあけて接触するように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着補助ローラは、前記定着ベルトを介して前記加圧回転体に圧接するように配設されたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２２０８６２（Ｐ２０１２−２２０８６２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８８４７（Ｐ２０１１−８８８４７）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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