画像形成装置
【課題】少ない部品構成で定着部材を効率良く加熱し、定着部材の機械的負荷を軽減し、制御安定性、異常時における安全性を得られる定着装置とする。
【解決手段】定着装置は、定着部材５１、加圧部材５２、外部加熱装置１３０からなる。定着部材５１は加圧部材５２と圧接させる。外部加熱装置１３０で加熱された定着部材５１と加圧部材５２との圧接部である定着ニップに、未定着トナー画像が形成された用紙を通紙させ、トナーを加熱、加圧して用紙にトナー画像を定着させる。定着部材５１を加熱する際の定着部材５１への十分な加熱ニップを確保して機械的負荷を軽減し、外部加熱装置１３０の温度制御、定着部材５１の温度を安定させること加え、異常発生時の安全性を確保するために、筒状スリーブ部材１３３と加熱ベルト１３２を用いて加熱する。筒状スリーブ部材１３３は、定着部材５１の外周形状に倣う形態で凹形状を有する。
【解決手段】定着装置は、定着部材５１、加圧部材５２、外部加熱装置１３０からなる。定着部材５１は加圧部材５２と圧接させる。外部加熱装置１３０で加熱された定着部材５１と加圧部材５２との圧接部である定着ニップに、未定着トナー画像が形成された用紙を通紙させ、トナーを加熱、加圧して用紙にトナー画像を定着させる。定着部材５１を加熱する際の定着部材５１への十分な加熱ニップを確保して機械的負荷を軽減し、外部加熱装置１３０の温度制御、定着部材５１の温度を安定させること加え、異常発生時の安全性を確保するために、筒状スリーブ部材１３３と加熱ベルト１３２を用いて加熱する。筒状スリーブ部材１３３は、定着部材５１の外周形状に倣う形態で凹形状を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関し、より詳細には、ベルトを用いて外部から定着ローラを加熱する外部加熱方式の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンターや複写機、ファクシミリ等の電子写真画像形成方式を用いて記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、記録媒体上に転写されたトナー像を定着させて永久的な画像とすることが必要である。
【０００３】
トナー像の定着方法としては、大きく分類すると、熱によりトナーを溶かし、さらに圧力により記録媒体に浸透させる方法や、トナーおよび記録媒体に大きな圧力を加えてトナーをつぶして記録媒体に付着させる方法、溶剤によりトナーを溶かして記録媒体に浸透させる方法等がある。
【０００４】
現在、電子写真装置では、熱と圧力とを利用した定着方式が最も多く使用されている。
この理由は、比較的簡単な構成であり、また低速から高速まで幅広い範囲で安定した良好な定着性が得られるためである。例えば、ヒートロール方式の定着装置は、熱源を内包した加熱（定着）ローラと、加熱ローラに押圧接触する加圧ローラとから構成される。加熱ローラは、例えばアルミニウムや鉄等の金属を用いた円筒からなり、その周面には例えばシリコンゴムからなる弾性層と、最外周面に例えばＰＦＡ等からなる離型層が形成される。金属製の円筒の内部には、例えばハロゲンランプなどの輻射熱源が設けられる。
【０００５】
このような構成の定着装置では、輻射熱源により加熱ローラの内部から加熱ローラ全体を加熱して、加圧ローラとの間にできる定着ニップにトナー像が転写された記録媒体を通過させ、トナーを溶融固着させる。そのため加熱ローラは、高い定着圧力に耐えるため肉厚の金属製の円筒から形成されており、その周面には、熱伝導性が数十〜数百Ｗ／ｍ・Ｋの金属と比較して約０．５〜０．８Ｗ／ｍ・Ｋと非常に小さいシリコンゴムからなる弾性層やＰＦＡ層等を設けているため、一般的に熱容量が大きく、特にカラー定着の場合にはウォームアップに数分の時間を要してしまう。このため、プリント待機時には定着装置を一定温度に保持することにより、プリント待機時からの復帰時間を短縮していた。
【０００６】
しかし、この対応によって常時エネルギーを消費することになる。
このような問題に対し、消費電力を低減して加熱効率を向上させるため、輻射予備加熱方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１）。すなわち図７（特許文献１の図６相当）に示すように、輻射予備加熱方式の定着装置２１０は、内部に熱源２１３ａを有する外部加熱手段２１３により外部から表面が加熱される定着ローラ２１２と、定着ローラ２１２と平行に配置され、定着ローラ２１２の外周面を押圧して定着ニップを形成する加圧ローラ２１１とからなる。この定着装置２１０では、外部加熱手段２１３を定着前の記録材Ｐを搬送する搬送部の近傍に設けることにより、記録材Ｐを定着ニップに通紙させる前に外部加熱手段２１３の輻射熱を利用して記録材ＰおよびトナーＴを予備加熱することができる。
【０００７】
また、上述の問題に対して、多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献２）。すなわち図８（特許文献１の図７相当）に示す多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置２２０は、加熱源２２２ａを有する定着ローラ２２２と、定着ローラ２２２に圧接する加圧ローラ２２１と、懸架ローラ２２３および加熱源２２４ａを有する懸架ローラ２２４によって張架された無端ベルト２２５とからなる。このような構成の定着装置２２０は、容易に加熱ニップ幅を十分に長くする（すなわち加熱時間を長くする）ことができ、定着ローラ２２２に対する機械的負荷も小さい。
【０００８】
また同様な効果が得られる別の構成としては、図９（特許文献１の図２相当）に示す単軸のベルト直接加熱方式が考えられる（例えば特許文献３）。定着ローラ２３１と、加圧ローラ２３２と、外部加熱部材２３３からなる。定着ローラ２３１は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるためのローラであり、後述する加圧ローラ２３２と圧接して設けられる。定着ローラ２３１は、定着ローラ回転軸２３１ａと、弾性層２３１ｂと、離型層２３１ｃからなる。定着ローラ回転軸２３１ａは、例えば金属製の芯金であって、外部の図示しない駆動部と接続されており、反時計回りに回転する。弾性層２３１ｂは、定着ローラ回転軸２３１ａの周囲に設けられ、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えば発泡性シリコンゴム等からなる。離型層２３１ｃは、弾性層２３１ｂの周囲に形成され、離型層２３１ｃにトナーが付着しないように離型性を有する材質から生成されている。離型層２３１ｃは、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルムまたはこれらの材質のコーティングがなされて形成されている。また、弾性層２３１ｂと離型層２３１ｃとの間に、約０．２〜３ｍｍの厚さを有する非発泡シリコンゴム層が設けられている。加圧ローラ２３２は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるための圧力を加えるローラであり、定着ローラ２３１と平行に圧接して設けられる。加圧ローラ２３２は、加圧ローラ回転軸２３２ａと、弾性層２３２ｂとからなる。加圧ローラ回転軸２３２ａは、加圧ローラ２３２の回転中心となる軸であり、例えば金属製の芯金であって、図示しない支持部材により回転可能に支持されている。加圧ローラ回転軸１３２ｂの周囲には、弾性層１３２ｂが形成される。弾性層２３２ｂは、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えば発泡性シリコンゴム等からなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した輻射予備加熱方式の定着装置２１０では、外部加熱手段２１３からの輻射熱や対流による記録材ＰおよびトナーＴの予備加熱は、特にプリント速度が速い場合やカラー定着の場合において、記録材ＰおよびトナーＴに与える加熱効果が非常に小さい。そのため、プリントの高速化やカラー化への対応が困難である。また、多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置は、機構が複雑であるため製造コストが高く、懸架ローラを含めた加熱部全体の熱容量が大きい。従来の２ローラ定着器と比較してベルトを懸架するための懸架機構の部品数の多さからも、定着装置全体として部品数やコストが非常に高くなるという問題もある。
【００１０】
一方上述の問題を解決するための単軸のベルト直接加熱方式は、定着ローラへの熱的、機械的負荷を軽減することの可能であるが、ベルトの熱容量が小さいが故、温度制御が難しく安定した温度が得られない、加熱源の異常連続点灯時の安全性に課題がある。他方ベルトの厚みを増して前記課題を解決可能であるが、ベルト剛性のため定着ローラとの密着幅が確保できずに伝熱効率が悪化する。
【００１１】
そこで本発明においては、上記問題にかんがみ、少ない部品構成で定着部材への熱的、機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、安全性を得ることの可能な、定着装置と、これを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の定着装置のうち請求項１に係るものは、定着部材と、前記定着部材と平行に配置され、前記定着部材と押圧接触する領域に搬送される記録媒体の未定着トナー像を定着させる加圧部材と、前記定着部材の周面を加熱する外部加熱装置とを備え、前記外部加熱装置は、内部に熱源を有する筒状スリーブ部材と、前記筒状スリーブ部材を内包する加熱ベルト部材にて構成され、前記定着部材に押圧されていることを特徴とする。
【００１３】
同請求項２に係るものは、請求項１に記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置は、該円弧形状に倣った凹形状であることを特徴とする。
【００１４】
同請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成していることを特徴とする。
【００１５】
同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかに記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成するとともに、前記接触する部分に弾性部材を設けてあることを特徴とする。
【００１６】
同請求項５に係るものは、請求項１または２に記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記加熱ベルト部材により形成していることを特徴とする。
【００１７】
同請求項６に係る画像形成装置は、請求項１から５のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、少ない部品構成で定着部材を効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係るプリンタの構成を示す概略断面図
【図２】本発明の一実施例に係る定着装置の構成を示す概略断面図
【図３】本発明の一実施例に係る定着装置を構成する外部加熱装置の一例の断面図
【図４】加熱ニップ部の筒状スリーブ部材の凹部と加熱ベルトの間に弾性部材を介して加熱ニップを形成する例を示す断面図
【図５】筒状スリーブ部材の凹形状を定着部材の形状に倣わせる形状ではなく、定着部材から完全に退避させた形状とした例を示す断面図
【図６】加熱ニップ部の筒状スリーブ部材を排除し加熱ベルトを加熱源が直接加熱できる構成を示す断面図
【図７】輻射予備加熱方式の定着装置の従来例を示す断面図
【図８】多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置の従来例を示す断面図
【図９】単軸のベルト直接加熱方式の定着装置の従来例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
定着部材の周面を加熱する外部加熱装置を、内部に熱源を有する筒状スリーブ部材と、この筒状スリーブ部材を内包する加熱ベルト部材にて構成し、定着部材に押圧されるようにする。また定着部材と外部加熱装置との接触する部分は、定着部材は円弧形状で外部加熱装置は、この円弧形状に倣った凹形状とすることができる。さらに、外部加熱部材の円弧形状に倣った凹形状を筒状スリーブ部材で形成することができる。それらにより少ない部品構成で定着部材を効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得られる。
【００２１】
また定着部材と外部加熱装置との接触する部分は、定着部材は円弧形状で、外部加熱装置のこの円弧形状に倣った凹形状を筒状スリーブ部材で形成するとともに、接触部に弾性部材を設ける。外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を加熱ベルト部材により形成することができる。これにより、外部加熱装置と定着部材の密着性を向上させることで少ない部品構成で定着部材をより効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得ることができる。
【００２２】
画像形成装置において前記定着装置を有する構成とすれば、やはり、少ない部品構成で定着部材をより効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得ることができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を、画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）に適用した実施例を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタは、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段である画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｋが、図中有左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々画像形成手段１０１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋのまわりに、帯電装置、現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ、感光体クリーニング装置等を備えている。プリンタの上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが配置されている。そして、このトナーボトル２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ、に各色トナーが補給される。
【００２４】
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９を設ける。この光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
【００２５】
タンデム画像形成部のすぐ上には、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂに掛け回され、この支持ローラのうち駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂが回転する。中間転写ベルト１０の内側には、感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための一次転写装置１１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを設ける。
【００２６】
１次転写装置１１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に２次転写装置としての２次転写ローラ５を設ける。この２次転写ローラ４と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、２次転写ローラ４によりトナー像を転写された記録媒体Ｓの進行方向に関して２次転写ローラ４の下流部には、記録媒体Ｓ上の画像を定着する定着装置５、排紙ローラ３を備えている。
【００２７】
つぎに、上述の構成を有するプリンタの動作を説明する。
個々の画像形成手段でその感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを回転し、感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの回転とともに、まず帯電装置１７Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋで感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書き込み光を照射して感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂ、２次転写ローラ４を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その可視像を一次転写装置１１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。
【００２８】
また、上述の画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは記録媒体Ｓ先端が給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、いったん停止する。そして、上記画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ローラ４と中間転写ベルト１の間に搬送される。ここで、中間転写ベルト１と２次転写対向ローラ５とは記録媒体Ｓを挟んでいわゆる２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ４にて中間転写ベルト１０上のトナー像を記録媒体Ｓ上に２次転写する。
【００２９】
画像転写後の記録媒体Ｓは定着装置５へと送り込まれ、加熱源５３を有し、温度制御手段５５によって表面を所定の温度に維持された定着部材５１、定着部材５１に対向し定着部材５１に圧接される加圧部材５２により形成されるニップ部に用紙を挟んで搬送することで用紙上のトナー像を加熱加圧し用紙に定着させる。またニップ部から排出された用紙は、排紙ローラ３から機外に排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
【００３０】
本実施例に係る定着装置５は、図２に示すように、定着部材５１と、加圧部材５２と、外部加熱装置１３０からなる。定着部材５１は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるための本実施例ではローラであり、後述する加圧部材５２と圧接して設けられる。
【００３１】
定着部材５１の構成は、基材として金属製の芯金であって、外部の駆動部（図示せず）と接続されており、反時計回りに回転する。基材の外周には弾性層が設けられ、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えばシリコンゴム等からなる。さらに離型層は、弾性層の周囲に形成され、離型層にトナーが付着しないように離型性を有する材質から生成されている。離型層は、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルムまたはこれらの材質のコーティングがなされて形成されている。
【００３２】
加圧部材５２は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるための圧力を加える本実施例ではローラであり、定着部材５１と平行に圧接して設けられる。加圧部材５２の構成は、基材として例えば金属製の芯金であって、支持部材（図示せず）により回転可能に支持されている。加圧部材５２の基材の周囲には、弾性層形成される。弾性層は、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えばシリコンゴム等からなる。また弾性層の周囲に形成され、離型層にトナーが付着しないように離型性を有する材質から生成されている。
【００３３】
外部加熱装置１３０は、定着部材５１を加熱する装置であって、図３に示すように、内部に熱源１３１を有する筒状スリーブ部材１３３とその外周に密着し摺動可能に配置されている加熱ベルト１３２とからなる。
【００３４】
加熱ベルト１３２は、例えばハロゲンランプ等の熱源１３１により約１５０〜２００℃に加熱された状態で連続使用されるため耐熱性を有するとともに、定着部材５１と加熱ニップを形成するために定着部材５１に押圧されることによりたわむような弾性を有する材質から形成される。加熱ベルト１３２は、例えば、熱容量の小さいステンレスやニッケル等の金属やＰＩ等の耐熱樹脂から形成される。さらに、加熱ベルト１３２の外周面に、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等からなる離型層を形成してもよい。
【００３５】
筒状スリーブ部材１３３は薄肉０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の金属材、例えばステンレスやアルミニウム等により形成される。筒状形ではあるが無端である必要はない。その内面は加熱源１３１からの熱を効率よく吸収させるため黒色塗装が好ましい。外周面は加熱ベルト１３２と摺動することから表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等からなる摺動層を形成してもよい。また摺動性向上のためグリス等の潤滑材を形成しても良い。
【００３６】
このような構成の定着装置５０は、外部加熱装置１３０によって加熱された定着部材５１と加圧部材５２との圧接部（以下、「定着ニップ」と言う。）に、未定着トナー画像が形成された用紙Ｐを通紙させることにより、トナーを加熱および加圧して用紙Ｐにトナー画像を定着させる。
【００３７】
ここで、定着部材５１を加熱する際の該定着部材５１への十分な加熱ニップ確保と機械的負荷を軽減することと、外部加熱装置１３０の温度制御を安定させ、ひいては定着部材５１の温度を安定させること加えて異常発生時の安全性を確保するために筒状スリーブ部材１３３と加熱ベルト１３２を用いて加熱することを特徴とする。
【００３８】
本実施例に係る筒状スリーブ部材１３３は、定着部材５１の外周形状に倣う形態で凹形状を有している。弾性のある加熱ベルト１３２を筒状スリーブ部材１３３の周長と略同一となるように設定することで定着部材５１に押圧して加熱ベルト１３２をたわませ前記凹形状に倣わせることにより加熱ニップを形成する。
【００３９】
外部加熱装置１３０を図示しない弾性部材による加圧力で定着部材５１に押圧させると、加熱ベルト１３２は弾性変形して筒状スリーブ部材１３１と定着部材５１の周面に沿うようにたわむ。このときの押圧力は加熱ベルト部材１３２をたわませる程度の軽い力ですむことから定着部材５１への機械的負荷は小さいものとなる。同様に筒状スリーブ部材１３３にかかる負荷も小さいものとなり筒状スリーブ部材１３３の肉厚は自身の形状を維持できる程度で済む。その結果筒状スリーブ部材１３３は０．１ｍｍ程度の薄肉に形成することが可能となる。一方筒状スリーブ部材１３３を介することで加熱ベルト１３２単独で加熱する場合に比べると熱容量は大きくなる。その結果温度上昇速度は遅くなるが、温度制御は容易となる。定着部材５１の熱容量を考え合わせた場合、筒状スリーブ部材１３３の熱容量は定着装置全体の昇温速度を大きく阻害するものではない。同様な効果を加熱ベルト１３２の厚肉化で得ることも可能であるが、その結果加熱ベルト１３２の弾性が失われ定着部材５１に倣いにくくなり加熱ニップが十分に確保できなくなることから、筒状スリーブ部材１３３を用いたほうが好ましい。筒状スリーブ部材１３３の肉厚は以上のような、熱容量、温度制御の容易性、安全性を考慮して適宜決定することが好ましい。
【００４０】
次に外部加熱装置１３０の駆動手段について説明する。
前述のように定着部材５１は図示しない外部の駆動手段によって反時計回りに回転する。このとき定着部材５１に押圧され表面が接触している加熱ベルト１３２は定着部材５１表面からの摩擦力により時計回りに回転駆動される。加熱ベルト１３２の内面に接触している筒状スリーブ部材１３３は固定されているため（回動可能に構成されていない）、加熱ベルト１３２と筒状スリーブ部材１３３はお互いの内周面と外周面を摺動させながら加熱ベルト１３２は回転される。前述のように加熱ベルト１３２と筒状スリーブ部材１３３はお互いの内周面と外周面は摺動性を考慮してＰＦＡ等の摩擦抵抗の小さい表層を有すること、あるいはグリス等の潤滑剤を設けることで滑らかに回動することが可能となる。また加熱ベルト１３２の内周長と筒状スリーブ部材１３３外周長は略同一となるような調整された値に設定することで、お互いの密着性を増すことにより全周にわたって加熱源１３１の熱を筒状スリーブ部材１３３を介して加熱ベルト１３２に効率よく伝えることが可能となる。
【００４１】
なお外部加熱装置１３０の温度検知は温度検知手段１３４により加熱ベルト１３２の表面温度を検知して実施する。温度検知手段は接触式サーミスタ、非接触式のサーモパイル等が考えられるがその形態は問わない。同様に図２に示す定着部材５１の温度検知手段５３の検知温度を合わせて制御に用いることがより精度の高い温度制御を可能となる。
【００４２】
図４に、加熱ニップ部の筒状スリーブ部材１３３の凹部と加熱ベルト１３２の間に弾性部材１３５、いわゆるパッド部材を介して加熱ニップを形成する例を示す。このように弾性部材１３５を介することで加熱ベルト１３２と定着部材５１の密着性が向上し熱伝達効率が良くなる。
【００４３】
図５に、筒状スリーブ部材１３３の凹形状を定着部材５１の形状に倣わせる形状ではなく、定着部材５１から完全に退避させた形状とするものを示す。このような形状とすることで加熱ベルト１３２は定着部材５１に押圧されると弾性変形して定着部材５１の周面に沿うようにたわむ。このときの押圧力は加熱ベルト部材１３２をたわませる程度の軽い力ですむことから定着部材５１への機械的負荷はより小さいものとなる。このような構成とすることで筒状スリーブ部材１３３ｂは定着部材５１に正確に沿うような高精度の加工が不要となり生産性が向上するとともに低コストで製造可能となる。一方加熱ベルト１３２の弾性力が十分であれば熱効率面でのデメリットはなく、今まで同様の効果が得られる。
【００４４】
図６に、加熱ニップ部の筒状スリーブ部材１３３ｃを排除し加熱ベルト１３２を加熱源１３１が直接加熱できる構成を示す。このため熱効率が良くなる。直接加熱する場合安全面での懸念がある、例えば加熱源１３１が暴走し連続点灯状態になる場合が考えられるが、加熱ニップ以外の部分では筒状スリーブ部材１３３ｃにより異常温度上昇が抑えられ、また加熱ニップ部では対向する定着部材５１があるので異常温度上昇が抑えられる。その結果熱効率向上のメリットを得ながら安全性も維持できる。
【符号の説明】
【００４５】
５：定着装置
５１：定着部材
５２：加圧部材
１３０：外部加熱装置
１３１：熱源
１３２：加熱ベルト
１３３、１３３ｂ、１３３ｃ：筒状スリーブ部材
１３４：温度検知手段
１３５：弾性部材
Ｐ用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００６−１８４６２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９２７１４号公報
【特許文献３】特開２００８−１５８１４７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関し、より詳細には、ベルトを用いて外部から定着ローラを加熱する外部加熱方式の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンターや複写機、ファクシミリ等の電子写真画像形成方式を用いて記録媒体上に画像を形成する画像形成装置において、記録媒体上に転写されたトナー像を定着させて永久的な画像とすることが必要である。
【０００３】
トナー像の定着方法としては、大きく分類すると、熱によりトナーを溶かし、さらに圧力により記録媒体に浸透させる方法や、トナーおよび記録媒体に大きな圧力を加えてトナーをつぶして記録媒体に付着させる方法、溶剤によりトナーを溶かして記録媒体に浸透させる方法等がある。
【０００４】
現在、電子写真装置では、熱と圧力とを利用した定着方式が最も多く使用されている。
この理由は、比較的簡単な構成であり、また低速から高速まで幅広い範囲で安定した良好な定着性が得られるためである。例えば、ヒートロール方式の定着装置は、熱源を内包した加熱（定着）ローラと、加熱ローラに押圧接触する加圧ローラとから構成される。加熱ローラは、例えばアルミニウムや鉄等の金属を用いた円筒からなり、その周面には例えばシリコンゴムからなる弾性層と、最外周面に例えばＰＦＡ等からなる離型層が形成される。金属製の円筒の内部には、例えばハロゲンランプなどの輻射熱源が設けられる。
【０００５】
このような構成の定着装置では、輻射熱源により加熱ローラの内部から加熱ローラ全体を加熱して、加圧ローラとの間にできる定着ニップにトナー像が転写された記録媒体を通過させ、トナーを溶融固着させる。そのため加熱ローラは、高い定着圧力に耐えるため肉厚の金属製の円筒から形成されており、その周面には、熱伝導性が数十〜数百Ｗ／ｍ・Ｋの金属と比較して約０．５〜０．８Ｗ／ｍ・Ｋと非常に小さいシリコンゴムからなる弾性層やＰＦＡ層等を設けているため、一般的に熱容量が大きく、特にカラー定着の場合にはウォームアップに数分の時間を要してしまう。このため、プリント待機時には定着装置を一定温度に保持することにより、プリント待機時からの復帰時間を短縮していた。
【０００６】
しかし、この対応によって常時エネルギーを消費することになる。
このような問題に対し、消費電力を低減して加熱効率を向上させるため、輻射予備加熱方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１）。すなわち図７（特許文献１の図６相当）に示すように、輻射予備加熱方式の定着装置２１０は、内部に熱源２１３ａを有する外部加熱手段２１３により外部から表面が加熱される定着ローラ２１２と、定着ローラ２１２と平行に配置され、定着ローラ２１２の外周面を押圧して定着ニップを形成する加圧ローラ２１１とからなる。この定着装置２１０では、外部加熱手段２１３を定着前の記録材Ｐを搬送する搬送部の近傍に設けることにより、記録材Ｐを定着ニップに通紙させる前に外部加熱手段２１３の輻射熱を利用して記録材ＰおよびトナーＴを予備加熱することができる。
【０００７】
また、上述の問題に対して、多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献２）。すなわち図８（特許文献１の図７相当）に示す多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置２２０は、加熱源２２２ａを有する定着ローラ２２２と、定着ローラ２２２に圧接する加圧ローラ２２１と、懸架ローラ２２３および加熱源２２４ａを有する懸架ローラ２２４によって張架された無端ベルト２２５とからなる。このような構成の定着装置２２０は、容易に加熱ニップ幅を十分に長くする（すなわち加熱時間を長くする）ことができ、定着ローラ２２２に対する機械的負荷も小さい。
【０００８】
また同様な効果が得られる別の構成としては、図９（特許文献１の図２相当）に示す単軸のベルト直接加熱方式が考えられる（例えば特許文献３）。定着ローラ２３１と、加圧ローラ２３２と、外部加熱部材２３３からなる。定着ローラ２３１は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるためのローラであり、後述する加圧ローラ２３２と圧接して設けられる。定着ローラ２３１は、定着ローラ回転軸２３１ａと、弾性層２３１ｂと、離型層２３１ｃからなる。定着ローラ回転軸２３１ａは、例えば金属製の芯金であって、外部の図示しない駆動部と接続されており、反時計回りに回転する。弾性層２３１ｂは、定着ローラ回転軸２３１ａの周囲に設けられ、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えば発泡性シリコンゴム等からなる。離型層２３１ｃは、弾性層２３１ｂの周囲に形成され、離型層２３１ｃにトナーが付着しないように離型性を有する材質から生成されている。離型層２３１ｃは、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルムまたはこれらの材質のコーティングがなされて形成されている。また、弾性層２３１ｂと離型層２３１ｃとの間に、約０．２〜３ｍｍの厚さを有する非発泡シリコンゴム層が設けられている。加圧ローラ２３２は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるための圧力を加えるローラであり、定着ローラ２３１と平行に圧接して設けられる。加圧ローラ２３２は、加圧ローラ回転軸２３２ａと、弾性層２３２ｂとからなる。加圧ローラ回転軸２３２ａは、加圧ローラ２３２の回転中心となる軸であり、例えば金属製の芯金であって、図示しない支持部材により回転可能に支持されている。加圧ローラ回転軸１３２ｂの周囲には、弾性層１３２ｂが形成される。弾性層２３２ｂは、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えば発泡性シリコンゴム等からなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した輻射予備加熱方式の定着装置２１０では、外部加熱手段２１３からの輻射熱や対流による記録材ＰおよびトナーＴの予備加熱は、特にプリント速度が速い場合やカラー定着の場合において、記録材ＰおよびトナーＴに与える加熱効果が非常に小さい。そのため、プリントの高速化やカラー化への対応が困難である。また、多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置は、機構が複雑であるため製造コストが高く、懸架ローラを含めた加熱部全体の熱容量が大きい。従来の２ローラ定着器と比較してベルトを懸架するための懸架機構の部品数の多さからも、定着装置全体として部品数やコストが非常に高くなるという問題もある。
【００１０】
一方上述の問題を解決するための単軸のベルト直接加熱方式は、定着ローラへの熱的、機械的負荷を軽減することの可能であるが、ベルトの熱容量が小さいが故、温度制御が難しく安定した温度が得られない、加熱源の異常連続点灯時の安全性に課題がある。他方ベルトの厚みを増して前記課題を解決可能であるが、ベルト剛性のため定着ローラとの密着幅が確保できずに伝熱効率が悪化する。
【００１１】
そこで本発明においては、上記問題にかんがみ、少ない部品構成で定着部材への熱的、機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、安全性を得ることの可能な、定着装置と、これを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の定着装置のうち請求項１に係るものは、定着部材と、前記定着部材と平行に配置され、前記定着部材と押圧接触する領域に搬送される記録媒体の未定着トナー像を定着させる加圧部材と、前記定着部材の周面を加熱する外部加熱装置とを備え、前記外部加熱装置は、内部に熱源を有する筒状スリーブ部材と、前記筒状スリーブ部材を内包する加熱ベルト部材にて構成され、前記定着部材に押圧されていることを特徴とする。
【００１３】
同請求項２に係るものは、請求項１に記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置は、該円弧形状に倣った凹形状であることを特徴とする。
【００１４】
同請求項３に係るものは、請求項１または２に記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成していることを特徴とする。
【００１５】
同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかに記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成するとともに、前記接触する部分に弾性部材を設けてあることを特徴とする。
【００１６】
同請求項５に係るものは、請求項１または２に記載の定着装置において、前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記加熱ベルト部材により形成していることを特徴とする。
【００１７】
同請求項６に係る画像形成装置は、請求項１から５のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、少ない部品構成で定着部材を効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係るプリンタの構成を示す概略断面図
【図２】本発明の一実施例に係る定着装置の構成を示す概略断面図
【図３】本発明の一実施例に係る定着装置を構成する外部加熱装置の一例の断面図
【図４】加熱ニップ部の筒状スリーブ部材の凹部と加熱ベルトの間に弾性部材を介して加熱ニップを形成する例を示す断面図
【図５】筒状スリーブ部材の凹形状を定着部材の形状に倣わせる形状ではなく、定着部材から完全に退避させた形状とした例を示す断面図
【図６】加熱ニップ部の筒状スリーブ部材を排除し加熱ベルトを加熱源が直接加熱できる構成を示す断面図
【図７】輻射予備加熱方式の定着装置の従来例を示す断面図
【図８】多軸懸架ベルト加熱方式の定着装置の従来例を示す断面図
【図９】単軸のベルト直接加熱方式の定着装置の従来例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
定着部材の周面を加熱する外部加熱装置を、内部に熱源を有する筒状スリーブ部材と、この筒状スリーブ部材を内包する加熱ベルト部材にて構成し、定着部材に押圧されるようにする。また定着部材と外部加熱装置との接触する部分は、定着部材は円弧形状で外部加熱装置は、この円弧形状に倣った凹形状とすることができる。さらに、外部加熱部材の円弧形状に倣った凹形状を筒状スリーブ部材で形成することができる。それらにより少ない部品構成で定着部材を効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得られる。
【００２１】
また定着部材と外部加熱装置との接触する部分は、定着部材は円弧形状で、外部加熱装置のこの円弧形状に倣った凹形状を筒状スリーブ部材で形成するとともに、接触部に弾性部材を設ける。外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を加熱ベルト部材により形成することができる。これにより、外部加熱装置と定着部材の密着性を向上させることで少ない部品構成で定着部材をより効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得ることができる。
【００２２】
画像形成装置において前記定着装置を有する構成とすれば、やはり、少ない部品構成で定着部材をより効率良く加熱すること、定着部材の機械的負荷を軽減するとともに制御安定性、また異常時における安全性を得ることができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を、画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）に適用した実施例を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタは、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの４つの画像形成手段を横に並べて配置してタンデム画像形成部を構成する。タンデム画像形成部においては、個々のトナー像形成手段である画像形成手段１０１Ｙ、１０１Ｃ、１０１Ｍ、１０１Ｋが、図中有左から順に配置されている。ここで、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。また、タンデム画像形成部においては、個々画像形成手段１０１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋのまわりに、帯電装置、現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ、感光体クリーニング装置等を備えている。プリンタの上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが配置されている。そして、このトナーボトル２Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋから図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ、に各色トナーが補給される。
【００２４】
また、タンデム画像形成部の下部に潜像形成手段としての光書込ユニット９を設ける。この光書込ユニット９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体１の表面にレーザ光を走査しながら照射するように構成されている。
【００２５】
タンデム画像形成部のすぐ上には、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト１を設けている。この中間転写ベルト１は、支持ローラ１ａ、１ｂに掛け回され、この支持ローラのうち駆動ローラ１ａの回転軸には駆動源としての図示しない駆動モータが連結されている。この駆動モータを駆動させると、中間転写ベルト１が図中反時計回りに回転移動するとともに、従動可能な支持ローラ１ｂが回転する。中間転写ベルト１０の内側には、感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１上に転写するための一次転写装置１１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを設ける。
【００２６】
１次転写装置１１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋより中間転写ベルト１の駆動方向下流に２次転写装置としての２次転写ローラ５を設ける。この２次転写ローラ４と中間転写ベルト１を挟んで反対の側には、支持ローラ１ｂが配置されており、押部材としての機能を果たしている。また、給紙カセット８、給紙コロ７、レジストローラ６等を備えている。さらに、２次転写ローラ４によりトナー像を転写された記録媒体Ｓの進行方向に関して２次転写ローラ４の下流部には、記録媒体Ｓ上の画像を定着する定着装置５、排紙ローラ３を備えている。
【００２７】
つぎに、上述の構成を有するプリンタの動作を説明する。
個々の画像形成手段でその感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを回転し、感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの回転とともに、まず帯電装置１７Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋで感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの表面を一様に帯電する。次いで画像データを光書込ユニット９からのレーザによる書き込み光を照射して感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂ上に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋによりトナーが付着され静電潜像を可視像化することで各感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上にそれぞれ、イエロー・シアン・マゼンタ・ブラックの単色画像を形成する。また、不図示の駆動モータで駆動ローラ１ａを回転駆動して他の従動ローラ１ｂ、２次転写ローラ４を従動回転し、中間転写ベルト１を回転搬送して、その可視像を一次転写装置１１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋで中間転写ベルト１上に順次転写する。これによって中間転写ベルト１上に合成カラー画像を形成する。画像転写後の感光体２１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの表面は感光体クリーニング装置で残留トナーを除去して清掃して再度の画像形成に備える。
【００２８】
また、上述の画像形成のタイミングにあわせて、給紙カセット８からは記録媒体Ｓ先端が給紙コロ７により繰り出され、レジストローラ６まで搬送され、いったん停止する。そして、上記画像形成動作とタイミングを取りながら、二次転写ローラ４と中間転写ベルト１の間に搬送される。ここで、中間転写ベルト１と２次転写対向ローラ５とは記録媒体Ｓを挟んでいわゆる２次転写ニップを形成し、２次転写ローラ４にて中間転写ベルト１０上のトナー像を記録媒体Ｓ上に２次転写する。
【００２９】
画像転写後の記録媒体Ｓは定着装置５へと送り込まれ、加熱源５３を有し、温度制御手段５５によって表面を所定の温度に維持された定着部材５１、定着部材５１に対向し定着部材５１に圧接される加圧部材５２により形成されるニップ部に用紙を挟んで搬送することで用紙上のトナー像を加熱加圧し用紙に定着させる。またニップ部から排出された用紙は、排紙ローラ３から機外に排出される。一方、画像転写後の中間転写ベルト１は、中間転写体クリーニング装置１２で、画像転写後に中間転写ベルト１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備える。
【００３０】
本実施例に係る定着装置５は、図２に示すように、定着部材５１と、加圧部材５２と、外部加熱装置１３０からなる。定着部材５１は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるための本実施例ではローラであり、後述する加圧部材５２と圧接して設けられる。
【００３１】
定着部材５１の構成は、基材として金属製の芯金であって、外部の駆動部（図示せず）と接続されており、反時計回りに回転する。基材の外周には弾性層が設けられ、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えばシリコンゴム等からなる。さらに離型層は、弾性層の周囲に形成され、離型層にトナーが付着しないように離型性を有する材質から生成されている。離型層は、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂フィルムまたはこれらの材質のコーティングがなされて形成されている。
【００３２】
加圧部材５２は、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着させるための圧力を加える本実施例ではローラであり、定着部材５１と平行に圧接して設けられる。加圧部材５２の構成は、基材として例えば金属製の芯金であって、支持部材（図示せず）により回転可能に支持されている。加圧部材５２の基材の周囲には、弾性層形成される。弾性層は、断熱性を有する材質の部材から形成されており、例えばシリコンゴム等からなる。また弾性層の周囲に形成され、離型層にトナーが付着しないように離型性を有する材質から生成されている。
【００３３】
外部加熱装置１３０は、定着部材５１を加熱する装置であって、図３に示すように、内部に熱源１３１を有する筒状スリーブ部材１３３とその外周に密着し摺動可能に配置されている加熱ベルト１３２とからなる。
【００３４】
加熱ベルト１３２は、例えばハロゲンランプ等の熱源１３１により約１５０〜２００℃に加熱された状態で連続使用されるため耐熱性を有するとともに、定着部材５１と加熱ニップを形成するために定着部材５１に押圧されることによりたわむような弾性を有する材質から形成される。加熱ベルト１３２は、例えば、熱容量の小さいステンレスやニッケル等の金属やＰＩ等の耐熱樹脂から形成される。さらに、加熱ベルト１３２の外周面に、例えばＰＦＡやＰＴＦＥ等からなる離型層を形成してもよい。
【００３５】
筒状スリーブ部材１３３は薄肉０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の金属材、例えばステンレスやアルミニウム等により形成される。筒状形ではあるが無端である必要はない。その内面は加熱源１３１からの熱を効率よく吸収させるため黒色塗装が好ましい。外周面は加熱ベルト１３２と摺動することから表面にＰＦＡやＰＴＦＥ等からなる摺動層を形成してもよい。また摺動性向上のためグリス等の潤滑材を形成しても良い。
【００３６】
このような構成の定着装置５０は、外部加熱装置１３０によって加熱された定着部材５１と加圧部材５２との圧接部（以下、「定着ニップ」と言う。）に、未定着トナー画像が形成された用紙Ｐを通紙させることにより、トナーを加熱および加圧して用紙Ｐにトナー画像を定着させる。
【００３７】
ここで、定着部材５１を加熱する際の該定着部材５１への十分な加熱ニップ確保と機械的負荷を軽減することと、外部加熱装置１３０の温度制御を安定させ、ひいては定着部材５１の温度を安定させること加えて異常発生時の安全性を確保するために筒状スリーブ部材１３３と加熱ベルト１３２を用いて加熱することを特徴とする。
【００３８】
本実施例に係る筒状スリーブ部材１３３は、定着部材５１の外周形状に倣う形態で凹形状を有している。弾性のある加熱ベルト１３２を筒状スリーブ部材１３３の周長と略同一となるように設定することで定着部材５１に押圧して加熱ベルト１３２をたわませ前記凹形状に倣わせることにより加熱ニップを形成する。
【００３９】
外部加熱装置１３０を図示しない弾性部材による加圧力で定着部材５１に押圧させると、加熱ベルト１３２は弾性変形して筒状スリーブ部材１３１と定着部材５１の周面に沿うようにたわむ。このときの押圧力は加熱ベルト部材１３２をたわませる程度の軽い力ですむことから定着部材５１への機械的負荷は小さいものとなる。同様に筒状スリーブ部材１３３にかかる負荷も小さいものとなり筒状スリーブ部材１３３の肉厚は自身の形状を維持できる程度で済む。その結果筒状スリーブ部材１３３は０．１ｍｍ程度の薄肉に形成することが可能となる。一方筒状スリーブ部材１３３を介することで加熱ベルト１３２単独で加熱する場合に比べると熱容量は大きくなる。その結果温度上昇速度は遅くなるが、温度制御は容易となる。定着部材５１の熱容量を考え合わせた場合、筒状スリーブ部材１３３の熱容量は定着装置全体の昇温速度を大きく阻害するものではない。同様な効果を加熱ベルト１３２の厚肉化で得ることも可能であるが、その結果加熱ベルト１３２の弾性が失われ定着部材５１に倣いにくくなり加熱ニップが十分に確保できなくなることから、筒状スリーブ部材１３３を用いたほうが好ましい。筒状スリーブ部材１３３の肉厚は以上のような、熱容量、温度制御の容易性、安全性を考慮して適宜決定することが好ましい。
【００４０】
次に外部加熱装置１３０の駆動手段について説明する。
前述のように定着部材５１は図示しない外部の駆動手段によって反時計回りに回転する。このとき定着部材５１に押圧され表面が接触している加熱ベルト１３２は定着部材５１表面からの摩擦力により時計回りに回転駆動される。加熱ベルト１３２の内面に接触している筒状スリーブ部材１３３は固定されているため（回動可能に構成されていない）、加熱ベルト１３２と筒状スリーブ部材１３３はお互いの内周面と外周面を摺動させながら加熱ベルト１３２は回転される。前述のように加熱ベルト１３２と筒状スリーブ部材１３３はお互いの内周面と外周面は摺動性を考慮してＰＦＡ等の摩擦抵抗の小さい表層を有すること、あるいはグリス等の潤滑剤を設けることで滑らかに回動することが可能となる。また加熱ベルト１３２の内周長と筒状スリーブ部材１３３外周長は略同一となるような調整された値に設定することで、お互いの密着性を増すことにより全周にわたって加熱源１３１の熱を筒状スリーブ部材１３３を介して加熱ベルト１３２に効率よく伝えることが可能となる。
【００４１】
なお外部加熱装置１３０の温度検知は温度検知手段１３４により加熱ベルト１３２の表面温度を検知して実施する。温度検知手段は接触式サーミスタ、非接触式のサーモパイル等が考えられるがその形態は問わない。同様に図２に示す定着部材５１の温度検知手段５３の検知温度を合わせて制御に用いることがより精度の高い温度制御を可能となる。
【００４２】
図４に、加熱ニップ部の筒状スリーブ部材１３３の凹部と加熱ベルト１３２の間に弾性部材１３５、いわゆるパッド部材を介して加熱ニップを形成する例を示す。このように弾性部材１３５を介することで加熱ベルト１３２と定着部材５１の密着性が向上し熱伝達効率が良くなる。
【００４３】
図５に、筒状スリーブ部材１３３の凹形状を定着部材５１の形状に倣わせる形状ではなく、定着部材５１から完全に退避させた形状とするものを示す。このような形状とすることで加熱ベルト１３２は定着部材５１に押圧されると弾性変形して定着部材５１の周面に沿うようにたわむ。このときの押圧力は加熱ベルト部材１３２をたわませる程度の軽い力ですむことから定着部材５１への機械的負荷はより小さいものとなる。このような構成とすることで筒状スリーブ部材１３３ｂは定着部材５１に正確に沿うような高精度の加工が不要となり生産性が向上するとともに低コストで製造可能となる。一方加熱ベルト１３２の弾性力が十分であれば熱効率面でのデメリットはなく、今まで同様の効果が得られる。
【００４４】
図６に、加熱ニップ部の筒状スリーブ部材１３３ｃを排除し加熱ベルト１３２を加熱源１３１が直接加熱できる構成を示す。このため熱効率が良くなる。直接加熱する場合安全面での懸念がある、例えば加熱源１３１が暴走し連続点灯状態になる場合が考えられるが、加熱ニップ以外の部分では筒状スリーブ部材１３３ｃにより異常温度上昇が抑えられ、また加熱ニップ部では対向する定着部材５１があるので異常温度上昇が抑えられる。その結果熱効率向上のメリットを得ながら安全性も維持できる。
【符号の説明】
【００４５】
５：定着装置
５１：定着部材
５２：加圧部材
１３０：外部加熱装置
１３１：熱源
１３２：加熱ベルト
１３３、１３３ｂ、１３３ｃ：筒状スリーブ部材
１３４：温度検知手段
１３５：弾性部材
Ｐ用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４６】
【特許文献１】特開２００６−１８４６２３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９２７１４号公報
【特許文献３】特開２００８−１５８１４７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、
前記定着部材と平行に配置され、前記定着部材と押圧接触する領域に搬送される記録媒体の未定着トナー像を定着させる加圧部材と、
前記定着部材の周面を加熱する外部加熱装置と、
を備え、
前記外部加熱装置は、内部に熱源を有する筒状スリーブ部材と、前記筒状スリーブ部材を内包する加熱ベルト部材にて構成され、
前記定着部材に押圧されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置は、該円弧形状に倣った凹形状である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成している
ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成するとともに、
前記接触する部分に弾性部材を設けてある
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記加熱ベルト部材により形成している
ことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
定着部材と、
前記定着部材と平行に配置され、前記定着部材と押圧接触する領域に搬送される記録媒体の未定着トナー像を定着させる加圧部材と、
前記定着部材の周面を加熱する外部加熱装置と、
を備え、
前記外部加熱装置は、内部に熱源を有する筒状スリーブ部材と、前記筒状スリーブ部材を内包する加熱ベルト部材にて構成され、
前記定着部材に押圧されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置は、該円弧形状に倣った凹形状である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成している
ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記筒状スリーブ部材で形成するとともに、
前記接触する部分に弾性部材を設けてある
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の定着装置において、
前記定着部材と前記外部加熱装置との接触する部分は、前記定着部材は円弧形状で前記外部加熱装置の該円弧形状に倣った凹形状を前記加熱ベルト部材により形成している
ことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６８４６４（Ｐ２０１２−１６８４６４Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３１１２６（Ｐ２０１１−３１１２６）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【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９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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