JP5550244B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体を加熱及び加圧して画像を記録媒体に定着させる定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真式の画像形成装置には、紙やＯＨＰ等の記録媒体上のトナー画像を定着させる定着装置が備えられている。一般に、画像形成装置が備える定着装置には、記録媒体に熱と圧力とを加え、熱で溶かしたトナーを圧力で記録媒体に付着して定着を行う方式が広く採用されている。この種の定着装置は、ハロゲンヒータ等の加熱手段によって加熱される定着部材と、その定着部材に所定の圧力で当接する加圧部材とを備える。画像の定着処理を行う場合は、まず、加熱手段によって定着部材を予め設定した温度閾値（以下、定着温度という）にまで加熱するウォームアップ動作を行う。そして、ウォームアップ動作を完了後、加熱手段と加圧部材との間に形成される定着ニップに記録媒体を通過させることにより、記録媒体を加熱及び加圧して画像を定着するようにしている。

しかしながら、上記のような熱定着方式の定着装置は、ウォームアップ動作中、印刷を開始することができず、ユーザを待たせることになってしまうため、ウォームアップ時間の短縮が要求されている。また、近年の省エネ化の対策から、待機時において定着装置への通電を遮断して電力消費を抑えるようにした画像形成装置が多く開発されている。特に、このような省エネ化対策の画像形成装置においては、待機状態から使用可能状態に復帰する際のウォームアップ動作が多くなるため、ウォームアップ時間の短縮化への要望が高まっている。例えば、下記特許文献１には、ウォームアップ時間を短くするために、ハロゲンランプよりも熱変換効率の高い抵抗発熱体を使用した定着装置が提案されている。

図１１に、上記抵抗発熱体を使用した定着装置の概略構成を示す。この定着装置は、回転体１００と、加熱体２００と、回転体１００及び加熱体２００に掛け渡された定着ベルト３００と、定着ベルト３００に圧接された加圧部材４００を備える。加熱体２００は、抵抗発熱体２１０と、電気絶縁層２２０と、低摩擦層２３０を順次積層して構成されており、低摩擦層２３０を定着ベルト３００の内周面に当接させている。

以下、図１１に示す定着装置の動作について簡単に説明する。図示しない給電部から抵抗発熱体２１０に給電することによって、抵抗発熱体２１０を発熱させる。また、回転体１００を図の矢印Ｘの方向に回転させることにより、定着ベルト３００を図の矢印Ｙ方向に周回走行させる。そして、抵抗発熱体２１０の発熱により、定着ベルト３００が所定の定着温度に加熱された状態で、加圧部材４００と定着ベルト３００が互いに圧接して形成された定着ニップＮに、未定着画像Ｔが形成された記録媒体Ｐを通過させ、記録媒体Ｐを加熱及び加圧して画像が定着される。

しかしながら、図１１に示す定着装置は、加熱体２００を構成する抵抗発熱体２１０と絶縁層２２０と低摩擦層２３０は、それぞれ湾曲して形成されているため、これらの部材同士を完全に接触させて固着するのは困難であった。そして、これらの部材同士の固着が不十分となって隙間が生じると、抵抗発熱体２１０の熱が定着ベルト３００に伝わりにくくなり、ウォームアップ時間が長くなるといった問題がある。

一方、図１２（Ａ）に示すように、加熱体２００を平板状に形成した場合は、抵抗発熱体２１０と絶縁層２２０と低摩擦層２３０を接触させやすくなるため、各部材同士の接触不良による熱伝導率の低下を防止することが可能である。しかし、この場合は、図１２（Ｂ）に示すように、定着ベルト３００を走行させた際に、加熱体２００と定着ベルト３００との接触が不安定になるため、定着ベルト３００の加熱が効果的に行えず、ウォームアップ時間が長くなってしまう。また、加熱体２００と定着ベルト３００との安定した接触を確保するために、定着ベルト３００の張力を大きくすると、加熱体２００のエッジ部において定着ベルト３００へ局所的な負荷が増大し、定着ベルト３００が損傷する虞がある。

そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、定着ベルトを効果的に加熱することによって、ウォームアップ時間を短縮することが可能な定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、発熱体として、平板状の発熱体のみが配設される加熱部材と、前記加熱部材と少なくとも１つの支持部材に掛け渡された無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトに圧接する加圧部材を備え、前記加圧部材と前記定着ベルトとが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体上の未定着画像の定着処理を行う定着装置において、前記加熱部材は、前記定着ベルトの内周面に接触する曲面部が形成された複数の湾曲板部を有し、該湾曲板部同士の間に、前記平板状の発熱体が配設された平面部が連結されて形成され、前記平板状の発熱体は、前記平面部にのみ接触して配設されたものである。

本発明の定着装置は、発熱体を加熱部材の平面部に配設するようにしているため、発熱体を加熱部材に確実に接触させて配設することが可能である。これにより、発熱体と加熱部材の接触不良による熱伝導率の低下を防止することができ、定着ベルトを効果的に加熱することができる。また、本発明の定着装置は、加熱部材の曲面部によって定着ベルトと接触している。このため、定着ベルトを走行させたときなどにおいて、加熱部材と定着ベルトとの接触状態を安定させることができ、加熱部材と定着ベルトとの間に隙間が生じるのを抑制することが可能である。これにより、加熱部材と定着ベルトとの接触を良好に確保することができ、定着ベルトを効果的に加熱することができる。また、加熱部材の曲面部を定着ベルトに接触させていることにより、定着ベルトに局所的な負荷が生じるのを防止することができる。これにより、定着ベルトの摩耗や損傷を抑制して、寿命の長期化を図ることが可能である。

また、本発明の定着装置は、加熱部材を定着ベルトの外周面に接触させずに、定着ベルトの内周面に接触させて配設している。加熱部材を定着ベルトの外周面に接触させた場合は、定着ベルトの外周面に付着したトナー等の付着物が、定着ベルトと加熱部材との間に挟まって接触不良が発生することにより、定着ベルトを十分に加熱できなくなる虞がある。これに対し、本発明の定着装置のように、加熱部材を定着ベルトの内周面に接触させて配設すると、定着ベルトと加熱部材との間に付着物が挟まることがなく、定着ベルトの加熱が不十分となる虞はない。

請求項２の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記曲面部と前記平面部が一体的に形成されたものである。

曲面部と平面部を一体的に形成することにより、発熱体の熱を定着ベルトへ伝達しやすくなる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の定着装置において、前記加熱部材は、前記曲面部が形成された複数の湾曲板部と、前記平面部が形成されると共に前記湾曲板部同士の間に折り曲げ部を介して連結された平板部とを有するものである。

湾曲板部同士の間に折り曲げ部を介して平板部を連結することにより、加熱部材の曲げ剛性を向上させることができる。このため、加熱部材の撓みや変形を抑制することができ、加熱部材によって定着ベルトを安定して支持し走行させることが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記加熱部材の前記定着ベルトに対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料で構成したものである。

加熱部材の定着ベルトに対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料で構成することにより、その熱放射性材料で構成した面から発せられる輻射熱によっても定着ベルトを加熱することが可能となる。これにより、定着ベルトの加熱をより効果的に行うことができる。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置において、前記加熱部材を、熱伝導性無機粒状フィラーを配合して形成された電気絶縁性と熱伝導性を有する樹脂によって構成したものである。

加熱部材を構成する樹脂が熱伝導性を有することにより、加熱部材は発熱体の熱を効率良く定着ベルトに伝達することが可能となる。また、加熱部材を構成する樹脂が電気絶縁性を有することにより、絶縁部材を介さずに発熱体を加熱部材に配設することができ、別途、絶縁部材を介在させることによる熱伝導率の低下を防止することが可能である。

請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置において、少なくとも２種類のサイズの記録媒体を定着ニップに通過させて定着処理を行う定着装置であって、前記加熱部材は複数の前記平面部を有し、これら複数の平面部は、小サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部と、小サイズの記録媒体通過領域外であって大サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部とから成り、前記各平板状の発熱体は、前記各平面部にのみ接触して配設されたものである。

小サイズの記録媒体を定着ニップに連続して通過させる場合は、小サイズの記録媒体通過領域に対応させて配設した発熱体を多く発熱させることにより、小サイズの記録媒体通過領域における温度を所定の温度に回復させつつ、それ以外の領域の過剰な温度上昇を抑制することが可能である。また、大サイズの記録媒体を定着ニップに連続して通過させる場合は、全ての発熱体を同等に発熱させることにより、大サイズの記録媒体通過領域における温度を所定の温度に回復させることができる。

請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置である。

本発明の定着装置を画像形成装置に搭載可能である。

本発明によれば、加熱部材が、発熱体を配設した平面部と、定着ベルトの内周面に接触する曲面部とを有することにより、加熱部材と発熱体との接触、及び加熱部材と定着ベルトとの接触の両方を良好に確保することが可能である。これにより、定着ベルトの加熱を効率良く行うことができ、ウォームアップ時間の短縮を実現することが可能である。

本発明のカラー画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施例１に係る定着装置の概略構成図である。 本発明の実施例１に係る別の定着装置の要部を示す図である。 本発明の実施例２に係る定着装置の要部を示す図である。 上記実施例２に係る構成を、センター基準で用紙搬送を行う定着装置に適用した実施例を示す図である。 上記実施例２に係る構成を、端部基準で用紙搬送を行う定着装置に適用した実施例を示す図である。 本発明の実施例３に係る定着装置の要部を示す図である。 本発明の実施例３に係る別の定着装置の要部を示す図である。 本発明の実施例４に係る定着装置の要部を示す図である。 本発明の実施例４に係る別の定着装置の要部を示す図である。 従来の定着装置の概略構成図である。 （Ａ）は比較例の定着装置の概略構成図、（Ｂ）は（Ａ）の要部を示す図である。

図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。図１に示す本発明の画像形成装置は、画像形成装置本体５０に対して着脱可能に構成された４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを備えている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの異なる色のトナーを収容している以外は同様の構成となっている。そこで、１つのプロセスユニット１Ｙを例にその構成を説明する。

プロセスユニット１Ｙは、静電潜像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面にトナー像を形成する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード５を備えている。

各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの上方には、感光体２の表面を露光する露光手段としての露光装置７が配設されている。一方、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの下方には、中間転写ユニット６が配設されている。中間転写ユニット６は、無端状の中間転写ベルト１０を有する。中間転写ベルト１０は、複数のローラ２１〜２４に張架され、図の矢印の方向に周回走行可能に構成されている。

中間転写ベルト１０の内周面には、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１１が配設されている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋが有する感光体２は、４つの一次転写ローラ１１に対向した位置で中間転写ベルト１０の外周面に圧接し、一次転写ニップを形成している。また、中間転写ベルト１０を張架する１つのローラ２４に対向した位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１２が配設されている。二次転写ローラ１２は、中間転写ベルト１０の外周面に圧接し、二次転写ニップを形成している。

画像形成装置本体５０の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した複数の給紙カセット１３が配設されている。各給紙カセット１３には、用紙Ｐを搬出するための給紙ローラ１４等が設けてある。画像形成装置本体５０内には、用紙Ｐを案内するための搬送路Ｒが配設されている。この搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２よりも用紙搬送方向の上流側には、一対のレジストローラ１５が配設されている。また、二次転写ローラ１２よりも、用紙搬送方向の下流側には、用紙Ｐに画像を定着するための定着装置８が配設されている。さらに、搬送路Ｒの終端（下流端）には、一対の排紙ローラ１６が配設され、その排紙ローラ１６の近傍には、機外に排出された用紙Ｐをストックするストック部２０が設けてある。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２が図示しない駆動装置によって図の反時計回りに回転駆動され、各感光体２の表面が帯電ローラ３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体２の表面には、露光装置７からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体２の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２上に形成された静電潜像に、各現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として可視像化される。

また、各一次転写ローラ１１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ１１と各感光体２との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。そして、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２に形成された各色のトナー画像が、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、図の矢印の方向に走行する中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中問転写ベルト１０はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

トナー画像が転写された後の各感光体２の表面に付着する残留トナーは、各クリーニングブレード５によって感光体２の表面から除去され、次いで、その表面が図示していない除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

給紙ローラ１４が回転することによって、複数の給紙カセット１３のうちの１つから用紙Ｐが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１５によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２とそれに対向するローラ２４との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ１２に、中問転写ベルト１０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、二次転写ニップに転写電界が形成される。そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。トナー画像が転写された用紙Ｐは定着装置８へと搬送され、用紙Ｐに熱と圧が加えられることによりトナー画像が定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ１６によってストック部２０へと排出される。

以上の説明は、記録媒体Ｓ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、図２〜図１０に基づいて、本発明の特徴部分である上記定着装置の構成について説明する。なお、図２〜図１０において、同一の符号は同一の部材又は部分を示す。

図２は、本発明の実施例１に係る定着装置の概略構成図である。この定着装置８は、定着ローラ３０と、定着ベルト３１と、加圧ローラ３２と、加熱部材３３を備える。定着ベルト３１は、定着ローラ３０と加熱部材３３によって掛け渡されている。加圧ローラ３２は、定着ローラ３０に対向した位置で定着ベルト３１に圧接し、その圧接した箇所に定着ニップＮを形成している。定着ローラ３０は、図示しない駆動源によって図の矢印の方向に回転駆動するように構成され、この定着ローラ３０の回転駆動によって、定着ベルト３１と加圧ローラ３２はそれぞれ図の矢印の方向に周回走行又は回転するようになっている。

上記定着ローラ３０は、アルミニウムや鉄等から構成された芯金の周囲にシリコンゴム等から成る弾性層が配設されて構成される。定着ベルト３１は、可撓性を有するポリイミド等の樹脂やニッケル等の金属で形成された無端状のベルト基材の上に、シリコンゴム等の弾性層を配設し、さらにその弾性層の表面にトナーの離型性確保のためにフッ素樹脂層等で形成された離型層を配設して構成される。加圧ローラ３２は、アルミニウムや鉄等から構成された中空芯金の周囲に、シリコンゴム等から成る弾性層が設けられ、さらにその周囲にトナーの離型性確保のためにフッ素樹脂層等で形成された離型層が配設されて構成されている。

加熱部材３３は、半円筒状の湾曲板部３４と、その湾曲板部３４の端部に一体的に形成された平板部３５によって構成される。湾曲板部３４は、定着ベルト３１の内周面に接触する凸円弧状に形成された曲面部３４ａを有する。平板部３５は平面部３５ａを有し、平面部３５ａに抵抗発熱体等の発熱体３６が配設されている。

加熱部材３３の材料としては、金属又は樹脂を適用可能である。一般的に、加熱部材３３の材料に金属材料を適用した場合は、加熱部材３３が発熱体３６の熱を定着ベルト３１に伝達しやすくなるためウォームアップ時間を短縮することが可能である。一方、加熱部材３３を樹脂材料によって形成すると、加熱部材３３を複雑な形状に成型しやすく、設計の自由度が高くなる利点がある。加熱部材３３の熱伝導率を高くするには、例えば、銅やアルミニウムといった金属材料が好適である。また、加熱部材３３の材料として、熱伝導性と電気絶縁性を有する樹脂を適用してもよい。このような樹脂としては、例えば、マトリックス樹脂に熱伝導性無機粒状フィラーを高配合（例えば８５重量％以上）して形成された樹脂を適用可能である。これにより、加熱部材３３は、ステンレスと同程度の熱伝導性（２〜１８Ｗ／ｍ・ｋ）を有することが可能である。また、加熱部材３３が電気絶縁性を有することで、絶縁部材を介さずに発熱体３６を加熱部材３３に配設することができ、絶縁部材を介在させることによる熱伝導率の低下を防止することが可能である。

また、加熱部材３３の加熱効率を向上させるためには、加熱部材３３の定着ベルト３１と接触する面と反対側の面にフェルト等の断熱材を配設して、加熱部材３３からの無駄な放熱を抑制することが好ましい。加熱部材３３の定着ベルト３１と接触する曲面部３４ａは、フッ素樹脂やダイヤモンドライクカーボン等の耐熱性を有し摩擦係数が小さい材料によって構成されることが望ましい。特に、定着ベルト３１がポリイミド樹脂から成るベルト基材によって構成されている場合は、加熱部材３３の曲面部３４ａをフッ素樹脂によって構成することが望ましい。これにより、定着ベルト３１が周回走行した際、ポリイミド樹脂とフッ素樹脂との間に摩擦帯電による吸着力が発生し、定着ベルト３１と加熱部材３３との接触がより安定し、定着ベルト３１への熱伝導を向上させることが可能である。

また、図３に示すように、加熱部材３３の湾曲板部３４と平板部３５は、必ずしも一体的に形成される必要はなく、別体で形成してもよい。ただし、湾曲板部３４と平板部３５を一体的に形成した方が、別体で形成するよりも、発熱体３６の熱を定着ベルト３１へ伝達しやすくなる。

図４に本発明の実施例２に係る定着装置の要部を示す。図４に示すように、実施例２の加熱部材３３には、上記実施例１と異なり、２つの平板部３５を有し、各平板部３５の平面部３５ａに発熱体３６が配設されている。図５は、加熱部材３３を背面側から見た状態を示す。図５に示すように、上側の一方の平面部３５ａには、その長手方向の中央部に発熱体３６が配設され、下側の平面部３５ａには、その長手方向の両端部にそれぞれ発熱体３６が配設されている。また、この実施例２に係る定着装置は、少なくとも２種類のサイズの用紙を定着ニップに通過させて定着処理を行うことが可能であり、各サイズの用紙は定着ベルト３１の幅方向中央を基準（センター基準）として搬送されるようになっている。図５において、符号Ｗ１は、予め設定した小サイズの用紙通過領域（記録媒体通過領域）を示し、符号Ｗ２は、予め設定した大サイズの用紙通過領域（記録媒体通過領域）を示す。ここで、上記上側の平面部３５ａの中央部に配設された発熱体３６は、小サイズの用紙通過領域Ｗ１内に対応して配設されている。一方、上記下側の平面部３５ａの両端部に配設された２つの発熱体３６は、小サイズの用紙通過領域Ｗ１外であって大サイズの用紙通過領域Ｗ２内（符号Ｗ３で示す領域）に対応して配設されている。

また、図６は、定着ベルト３１の幅方向の一端部（この場合、図の左側の端部）を基準として複数のサイズの用紙を搬送する定着装置を示す。つまり、図６に示す端部基準の定着装置は、図５に示すセンター基準の定着装置と、小サイズの用紙通過領域Ｗ１の設定領域が異なる。この場合、図６に示すように、２つの平面部３５ａのうち、上側の平面部３５ａの長手方向左端部から中央部に渡って発熱体３６を配設し、下側の平面部３５ａの長手方向右端部に別の発熱体３６を配設している。これにより、小サイズの用紙通過領域Ｗ１内に対応した位置と、小サイズの用紙通過領域Ｗ１外であって大サイズの用紙通過領域Ｗ２内に対応した位置（符号Ｗ３で示す領域）に、それぞれ発熱体３６を配設している。

以上、図４〜図６において、本発明の実施例２に係る定着装置の構成について説明したが、上記説明した構成以外は本発明の実施例１に係る定着装置と同様であるので説明を省略する。なお、上記実施例２において、加熱部材３３は２つの平板部３５（平面部３５ａ）を有しているが、平板部３５（平面部３５ａ）の個数を３つ以上としてもよい。

図７に本発明の実施例３に係る定着装置の要部を示す。図７に示すように、実施例３の加熱部材３３は湾曲板部３４を２つ有し、各湾曲板部３４同士の間に折り曲げ部３７を介して平板部３５が連結されている。また、図８に本発明の実施例３に係る別の定着装置の要部を示す。図８に示すように、この定着装置が備える加熱部材３３は、湾曲板部３４同士の間に複数の平板部３５を配設している。この場合、各湾曲板部３４と各平板部３５は折り曲げ部３７を介して連結されると共に、平板部３５同士の間も折り曲げ部３７を介して連結されている。なお、湾曲板部３４及び平板部３５のそれぞれの個数は、図７及び図８に示す個数に限定されず、それぞれ３個以上設けてもよい。また、図７及び図８に示す本発明の実施例３に係る定着装置において、その他の構成は、本発明の実施例１に係る定着装置と同様であるので説明を省略する。

図９と図１０に本発明の実施例４に係る定着装置の要部を示す。実施例４の加熱部材３３は、図７及び図８に示す上記実施例３の加熱部材３３と同様に湾曲板部３４同士の間に平板部３５を連結している。さらに、図９と図１０に示す実施例４の加熱部材３３は、定着ベルト３１に対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料３８で構成している。具体的には、平板部３５の定着ベルト３１に対向する面に、熱放射性材料３８としての耐熱性の黒色塗料を塗布している。これにより、黒色塗料を塗布した加熱部材３３の面が、それと反対側の面に比べて熱放射性が向上する。また、図９及び図１０に示す本発明の実施例４に係る定着装置において、その他の構成は、本発明の実施例１に係る定着装置と同様であるので説明を省略する。

以下、本発明の上記各実施例に係る定着装置の動作について説明する。
まず、本発明の各実施例に共通する動作について図２を参照しつつ説明する。図示しない給電部から発熱体３６に給電することによって、発熱体３６を発熱させる。また、定着ローラ３０を図の矢印の方向に回転駆動させて、定着ベルト３１及び加圧ローラ３２を図の矢印方向に周回走行又は回転させる。そして、発熱体３６の発熱により、定着ベルト３１が所定の定着温度に加熱された状態で、定着ニップＮに未定着画像Ｔが形成された記録媒体Ｐを通過させ、記録媒体Ｐを加熱及び加圧して画像が定着される。

本発明の各実施例に係る定着装置は、図１１に示す従来の定着装置と異なり、発熱体３６を加熱部材３３の平面部３５ａに配設している。このため、発熱体３６を加熱部材３３に確実に接触させて配設することが可能である。これにより、発熱体３６と加熱部材３３の接触不良による熱伝導率の低下を防止することができ、定着ベルト３１を効果的に加熱することができる。また、本発明の定着装置は、図１２に示す定着装置と異なり、加熱部材３３の曲面部３４ａによって定着ベルト３１と接触している。このため、本発明の定着装置は、定着ベルト３１を走行させたときなどにおいて、加熱部材３３と定着ベルト３１との接触状態を安定させることができ、加熱部材３３と定着ベルト３１との間に隙間が生じるのを抑制することが可能である。これによっても、定着ベルト３１を効果的に加熱することができる。このように、本発明は、加熱部材３３に平面部３５ａと湾曲板部３４を形成したことによって、加熱部材３３と発熱体３６との接触、及び加熱部材３３と定着ベルト３１との接触の両方を良好に確保している。これにより、定着ベルト３１の加熱を効率良く行うことができ、ウォームアップ時間の短縮を実現することが可能である。また、加熱部材３３の曲面部３４ａが定着ベルト３１と接触することにより、定着ベルト３１に局部的な負荷が生じるのを防止することができる。これにより、定着ベルト３１の摩耗を抑制して、寿命の長期化も図れる。

また、本発明の定着装置は、加熱部材３３を定着ベルト３１の外周面に接触させずに、定着ベルト３１の内周面に接触させて配設している。加熱部材３３を定着ベルト３１の外周面に接触させた場合は、定着ベルト３１の外周面に付着したトナー等の付着物が、定着ベルト３１と加熱部材３３との間に挟まって接触不良が発生することにより、定着ベルト３１を十分に加熱できなくなる虞がある。これに対し、本発明の定着装置のように、加熱部材３３を定着ベルト３１の内周面に接触させて配設すると、定着ベルト３１と加熱部材３３との間に付着物が挟まることがなく、定着ベルト３１の加熱が不十分となる虞はない。

ところで、サイズの異なる用紙を、定着ベルト３１の幅方向の中央部を基準として搬送する定着装置において、小サイズの用紙を連続通紙して定着処理をした場合、小サイズの用紙が通過する定着ベルト３１の中央部側の熱量が奪われる。一方、定着ベルト３１の小サイズの用紙が通過しない定着ベルト３１の端部側においては、熱量がほとんど奪われない。この場合、定着ベルト３１の幅方向全域に渡って均等に加熱すると、両端部側において過剰に温度上昇してしまう。そこで、図４及び図５に示す本発明の実施例２に係る定着装置は、発熱体３６を、小サイズの用紙通過領域Ｗ１内に対応した位置と、小サイズの用紙通過領域Ｗ１外であって大サイズの用紙通過領域Ｗ２内に対応した位置に、それぞれ分けて配設している。小サイズの用紙を連続通紙する場合は、中央部側に配設した発熱体３６を多く発熱することにより、小サイズの用紙通過領域Ｗ１における温度を所定の定着温度に回復させしつつ、それ以外の領域の過剰な温度上昇を抑制することが可能である。また、大サイズの用紙を通紙する場合は、中央部側と両端部側の全ての発熱体３６を同等に発熱させることにより、大サイズの用紙通過領域Ｗ２における温度を所定の定着温度に回復させることができる。

なお、上記実施例２の作用・効果について、図５に示すセンター基準の定着装置を例に説明したが、図６に示す端部基準の定着装置においても、上記と同様に各発熱体３６の発熱を制御することにより、定着ベルト３１の部分的な高温状態の発生を抑制することが可能である。

図７又は図８に示す本発明の実施例３に係る定着装置のように、湾曲板部３４同士の間に折り曲げ部３７を介して平板部３５を連結した場合は、例えば図２に示す折り曲げ部３７を有さない場合に比べて、加熱部材３３の長手方向に渡る曲げ剛性を向上させることができる。このため、加熱部材３３の長手方向に渡る撓みや変形を抑制することができ、加熱部材３３によって定着ベルト３１を安定して支持し走行させることが可能となる。

また、図９又は図１０に示す本発明の実施例４に係る定着装置のように、加熱部材３３の定着ベルト３１に対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料３８で構成すれば、その熱放射性材料３８で構成した面から発せられる輻射熱によっても定着ベルト３１を加熱することが可能となる。これにより、定着ベルト３１の加熱をより効果的に行うことができ、ウォームアップ時間の短縮を図ることが可能である。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、図２において、定着ベルト３１を支持する支持部材の１つとして、定着ローラ３０を適用しているが、定着ローラ３０等の回転体以外に、回転しない定着パッド等によって定着ベルト３１を支持する構成であってもよい。また、定着ベルト３１に圧接されて定着ニップを形成する加圧部材として、加圧ローラ３２以外に加圧ベルト等を適用することも可能である。また、本発明の定着装置を、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等にも搭載することも可能である。

８ 定着装置
３０ 定着ローラ
３１ 定着ベルト
３２ 加圧ローラ
３３ 加熱部材
３４ 湾曲板部
３４ａ 曲面部
３５ 平板部
３５ａ 平面部
３６ 発熱体
３７ 折り曲げ部
３８ 熱放射性材料
Ｎ 定着ニップ
Ｐ 用紙
Ｗ１ 小サイズの用紙通過領域
Ｗ２ 大サイズの用紙通過領域

特許３９９８９５５号公報

Claims (7)

1. 発熱体として、平板状の発熱体のみが配設される加熱部材と、前記加熱部材と少なくとも１つの支持部材に掛け渡された無端状の定着ベルトと、当該定着ベルトに圧接する加圧部材を備え、前記加圧部材と前記定着ベルトとが互いに圧接して形成された定着ニップに記録媒体を通過させることにより、当該記録媒体上の未定着画像の定着処理を行う定着装置において、
   前記加熱部材は、前記定着ベルトの内周面に接触する曲面部が形成された複数の湾曲板部を有し、該湾曲板部同士の間に、前記平板状の発熱体が配設された平面部が連結されて形成され、
   前記平板状の発熱体は、前記平面部にのみ接触して配設されたことを特徴とする定着装置。
2. 前記曲面部と前記平面部が一体的に形成された請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱部材は、前記曲面部が形成された複数の湾曲板部と、前記平面部が形成されると共に前記湾曲板部同士の間に折り曲げ部を介して連結された平板部とを有する請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記加熱部材の前記定着ベルトに対して非接触状態で対向する面を、熱放射性材料で構成した請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記加熱部材を、熱伝導性無機粒状フィラーを配合して形成された電気絶縁性と熱伝導性を有する樹脂によって構成した請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 少なくとも２種類のサイズの記録媒体を定着ニップに通過させて定着処理を行う定着装置であって、
   前記加熱部材は複数の前記平面部を有し、これら複数の平面部は、小サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部と、小サイズの記録媒体通過領域外であって大サイズの記録媒体通過領域内に対応させて前記平板状の発熱体が配設された平面部とから成り、
   前記各平板状の発熱体は、前記各平面部にのみ接触して配設された請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項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。

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