JP2007241004A - ベルト定着器 - Google Patents

Abstract

【課題】高速出力や厚紙定着など熱量を多く必要とする場合にも、定着ベルトをムラなく十分に加熱でき、定着ベルトの斜行や耐久性の問題のない、コストを抑えたベルト定着器を提供すること。
【解決手段】ベルト定着器１は、定着ベルト２の内側にできる中空部に、定着ローラ３に圧接された内部加熱ローラ１１を有し、内部加熱ローラ１１は、定着ローラ３の非通紙領域に対応する位置で、不図示のギア構造によって定着ローラ３とかみ合わされ、定着ローラ３の回転に従動して回転する。そして、内部加熱ローラ１１の中空内に配置された内部ヒータランプ１１ａから、内部加熱ローラ１１を介して定着ローラ３の表面に伝えられた熱が、定着ベルト２に伝えられることとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーレーザプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着ベルトを用いた定着器に関するものである。

カラーレーザプリンタ等の画像形成装置は一般に、被定着画像としてのトナー像を形成されたシート状媒体に、トナー像を定着するための定着器を備えている。定着器としては、定着ローラ（熱源を内蔵している）と加圧ローラとを有し、両ローラによって形成されるニップ部における加熱加圧によってトナー像を定着させる熱ローラ対タイプのものが広く一般に知られている。

上記熱ローラ対タイプの定着器を用いてカラートナーを定着する場合、各色トナーを十分に融解混色し、定着ローラに巻き付くことなく排紙するために、十分なニップ幅が必要である。そのため、定着ローラ及び加圧ローラには肉厚の弾性層を設ける対策が取られてきた。しかしながら、定着ローラに内蔵された熱源による加熱は、定着ローラの芯金界面の弾性層を高温とし、弾性層の硬化劣化、液状化を引き起こし、その結果定着ローラの寿命が短くなるという問題があった。

そのため、加熱ローラ（熱源を内蔵している）と定着ローラ（熱源を内蔵していない）との間に掛け渡してなる薄肉低熱容量の無端ベルトからなる定着ベルトを備え、加熱ローラによって加熱された定着ベルトが、定着ローラと加圧ローラとによって形成されるニップ部において、トナー像を加熱溶融させて定着させるベルト定着器が提案されている。

上記ベルト定着器を用いると、定着ローラの弾性層の硬化劣化、液状化などの問題は解消される。また、定着ローラ及び加圧ローラの弾性層の厚み、硬度によってニップ形状を上凸形状とすることができるので、良好な排紙性が得られる。

しかしながら、上記ベルト定着器においては、毎分４０枚以上の高速定着を行う場合や厚紙を高速連続定着する場合には、定着ベルトの回転速度が高速化するために加熱ローラの掛け渡し部を通過する時間が短く、定着に必要な熱量を供給することが困難となるという問題がある。

特許文献１に記載の発明は、上記問題に鑑みなされたもので、ニップ部又は加熱ローラ以外の部分で定着ベルトを加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするベルト定着器に関するものである。なお、上記加熱手段としては、抵抗発熱体に定着ベルトを摺動させて定着ベルトを加熱する方法、輻射熱によって定着ベルトを加熱する方法、電磁誘導加熱手段によって定着ベルトを加熱する方法が示されている。

特許文献１に記載の発明によると、ニップ部又は加熱ローラ以外の部分で定着ベルトを加熱する加熱手段を備えているので、高速出力や厚紙定着など熱量を多く必要とする場合にも、十分な熱量を供給可能なベルト定着器が提供される。
特開２００４−５５３９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載のベルト定着器においては、抵抗発熱体に定着ベルトを摺動させて定着ベルトを加熱する方法を用いる場合、定着ベルトを支え、摺動させながらムラなく加熱するような構成とすることは困難である。また、ベルトの斜行や耐久性の問題もある。また、輻射熱によって定着ベルトを加熱する方法を用いる場合には、ベルトの耐久性の問題がある。そして、電磁誘導加熱手段によって定着ベルトを加熱する方法を用いる場合には、ベルトの耐久性の問題に加え、高周波電源等が必要なことからコストが増加するという問題がある。

以上の問題点を鑑み、本発明においては、高速出力や厚紙定着など熱量を多く必要とする場合にも、定着ベルトをムラなく十分に加熱でき、定着ベルトの斜行や耐久性の問題のない、コストを抑えたベルト定着器を提供することを目的とする。

本発明においては、ベルト定着器は、トナー像形成後のシート状媒体の搬送経路の途中に設けられた一対の定着ローラ及び加圧ローラと、熱源を内蔵する加熱ローラと、前記定着ローラと前記加熱ローラとの間に掛け渡してなる無端ベルトからなる定着ベルトとを備えたベルト定着器において、前記定着ベルトの内側にできる中空部に、前記定着ローラ表面を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする。

これによると、本発明のベルト定着器は、定着ベルトの内側にできる中空部に、定着ローラ表面を加熱する加熱手段を備えている。そして、加熱手段から定着ローラ表面に伝えられた熱が、定着ベルトに伝えられることとなる。したがって、定着ベルトに、加熱ローラからの熱以外に、加熱手段からの熱も伝えられることとなり、毎分４０枚以上の高速定着を行う場合や厚紙を高速連続定着する場合など、定着に必要な熱量が非常に多い場合にも、定着に必要な熱量を十分に供給することができる。また、定着ベルトを直接加熱するのではなく、定着ローラ表面を加熱することから、特許文献１に記載の、ニップ部又は加熱ローラ以外の部分で定着ベルトを直接加熱する加熱手段を備えたベルト定着器が抱えていた、定着ベルトの加熱ムラの問題、定着ベルトの斜行の問題、定着ベルトの耐久性の問題が解消される。そして、加熱手段が定着ベルトの内側にできる中空部に配置されているので、装置の大型化を防ぐことができ、コストが抑えられる。以上の効果より、高速出力や厚紙定着など熱量を多く必要とする場合にも、定着ベルトをムラなく十分に加熱でき、定着ベルトの斜行や耐久性の問題のない、コストを抑えたベルト定着器が提供される。

本発明においては、上記構成のベルト定着器において、前記加熱手段は、熱源を内蔵し、前記定着ローラに圧接された、１つ以上の補助加熱ローラであることとしてもよい。

これによると、熱源を内蔵し、定着ローラに圧接された、１つ以上の補助加熱ローラが、定着ローラの回転に従動して回転しながら、定着ローラ表面を加熱することとなる。したがって、定着ローラ表面を劣化させることなく、定着ローラ表面を加熱することができる。

本発明においては、上記構成のベルト定着器において、前記加熱手段はベルト加熱器であり、前記ベルト加熱器は、複数のローラと、前記複数のローラ間に掛け渡してなる無端ベルトからなる加熱ベルトとを備え、前記複数のローラのうちの１つ以上は熱源を内蔵し、前記複数のローラのうちの１つ以上は、前記定着ローラに圧接されていることとしてもよい。

これによると、定着ローラに圧接された、ベルト加熱器を構成するローラが、定着ローラの回転に従動して回転し、それによって、加熱ベルトが回転しながら、ベルト加熱器を構成するローラに内蔵された熱源からの熱を定着ローラ表面に伝えることとなる。したがって、定着ローラ表面を劣化させることなく、定着ローラ表面を加熱することができる。また、加熱ベルトと定着ローラとの接触面積は広く取ることができるので、定着に必要な熱量を効率よく供給することができる。

本発明においては、上記構成のベルト定着器において、前記加熱手段は、前記定着ローラに圧接された、１つ以上の、電気抵抗によって発熱する抵抗発熱体であることとしてもよい。

これによると、１つ以上の、電気抵抗によって発熱する抵抗発熱体が、定着ローラと接触する面において、定着ローラ表面を加熱することとなる。したがって、ローラやベルトなどが不要となるので、簡易な構成のベルト定着器となり、コストが抑えられる。

本発明によると、高速出力や厚紙定着など熱量を多く必要とする場合にも、定着ベルトをムラなく十分に加熱でき、定着ベルトの斜行や耐久性の問題のない、コストを抑えたベルト定着器が提供される。

本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るベルト定着器１の概略の構成を示す説明図である。ベルト定着器１は、不図示のカラー複写機に装備されるものである。不図示のカラー複写機は、原稿画像を読み取り部で読み取り、原稿画像に応じたトナー像を画像形成部で形成した上で用紙に転写し、用紙に転写されたトナー像を定着し、この用紙を排紙するという概略構成をとり、ベルト定着器１は、トナー像を定着する際に用いられる。

本実施形態に係るベルト定着器１は、定着ベルト２と、定着ローラ３と、加圧ローラ４と、加熱ローラ５と、内部加熱ローラ１１（補助加熱ローラ）とを有している。そして、加熱ローラ５の中空内にはヒータランプ５ａ（熱源）が、内部加熱ローラ１１の中空内には内部ヒータランプ１１ａ（熱源）が配置されている。

定着ベルト２は、定着ローラ３及び加熱ローラ５に掛け回され、定着ローラ３によって矢印Ａ方向に駆動される。この定着ベルト２は４０μｍの厚さのニッケル薄板の無端ベルトであって、外周表面にシリコンゴム膜等のオフセット防止剤がコーティングされたものである。

定着ローラ３と、加圧ローラ４とは、対向して配置されるゴムローラであり、加圧ローラ４が定着ベルト２を介して定着ローラ３の中心方向に加圧されることによりニップ部Ｎを形成する。加熱ローラ５は定着ベルト２にテンションを与えるものであり、肉厚が軸方向で一定の円筒形をしたアルミ管でできている。そして、加熱ローラ５の中空内に配置されたヒータランプ５ａからの熱が、加熱ローラ５を介して定着ベルト２に伝わり、定着ベルト２が加熱される。

また、本実施形態に係るベルト定着器１は、無端状の定着ベルト２の内側にできる中空部に、定着ローラ３に圧接された内部加熱ローラ１１を有し、内部加熱ローラ１１は、定着ローラ３の非通紙領域に対応する位置で、不図示のギア構造によって定着ローラ３とかみ合わされ、定着ローラ３の回転に従動して回転する。そして、内部加熱ローラ１１の中空内に配置された内部ヒータランプ１１ａから、内部加熱ローラ１１を介して定着ローラ３の表面に伝えられた熱が、定着ベルト２に伝えられることとなる。

つまり、内部加熱ローラ１１と、内部ヒータランプ１１ａとは、定着ローラ３の表面を加熱する加熱手段を構成している。

上記構成のベルト定着器１においては、トナー像形成後の用紙Ｐ（シート状媒体）は矢印Ｂ方向に搬送され、ニップ部Ｎにおいて、加熱加圧されることによって、トナー像が定着される。

上記構成によると、内部加熱ローラ１１の中空内に配置された内部ヒータランプ１１ａから、内部加熱ローラ１１を介して定着ローラ３表面に伝えられた熱が、定着ベルト２に伝えられることとなる。したがって、高速出力や厚紙定着など熱量を多く必要とする場合にも、定着ベルト２をムラなく十分に加熱できる。また、定着ベルト２を直接加熱しないので、定着ベルトの斜行の問題、定着ベルトの耐久性の問題が発生しない。

そして、内部加熱ローラ１１及び内部ヒータランプ１１ａが、定着ベルト２の内側にできる中空部に配置されているので、装置の大型化を防ぐことができ、したがってコストが抑えられる。また、内部加熱ローラ１１は、定着ローラ３の回転に従動して回転するので、定着ローラ３の表面の劣化が起きない。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係るベルト定着器１の概略の構成を示す説明図である。なお、第１の実施形態に係るベルト定着器１と共通する部分は同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係るベルト定着器１は、定着ベルト２の内側にできる中空部に、加熱ベルト２１と、内部加熱ローラ２２と、内部ヒータランプ２２ａ（熱源）と、内部ローラ２３とを有している。そして、加熱ベルト２１は、定着ローラ３に圧接する内部加熱ローラ２２及び内部ローラ２３に掛け渡され、これらのローラ間で定着ローラ３の表面の一部に外側面から接触している。

内部加熱ローラ２２及び内部ローラ２３は、定着ローラ３の非通紙領域に対応し、加熱ベルト２１が掛け渡されていない位置で、不図示のギア構造によって定着ローラ３とかみ合わされ、定着ローラ３の回転に従動して回転する。そして、内部加熱ローラ２２の中空内に配置された内部ヒータランプ２２ａから、内部加熱ローラ２２及び加熱ベルト２１を介して定着ローラ３の表面に伝えられた熱が、定着ベルト２に伝えられることとなる。

つまり、加熱ベルト２１と、内部加熱ローラ２２と、内部ヒータランプ２２ａと、内部ローラ２３とによって、ベルト加熱器（加熱手段）が構成されている。

上記構成によると、定着ローラ３と加熱ベルト２１との接触する面積を大きく取ることができるので、第１の実施形態に係るベルト定着器１の効果に加え、定着に必要な熱量を効率よく供給することができるベルト定着器１となる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係るベルト定着器１の概略の構成を示す説明図である。なお、第１の実施形態に係るベルト定着器１と共通する部分は同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係るベルト定着器１は、定着ベルト２の内側にできる中空部に、加熱ベルト３１と、内部加熱ローラ３２と、内部ヒータランプ３２ａ（熱源）と、内部加熱ローラ３３と、内部ヒータランプ３３ａ（熱源）とを有している。そして、加熱ベルト３１は、定着ローラ３に圧接する内部加熱ローラ３２及び内部加熱ローラ３３に掛け渡され、これらのローラ間で定着ローラ３の表面の一部に外側面から接触している。

内部加熱ローラ３２及び内部加熱ローラ３３は、定着ローラ３の非通紙領域に対応し、加熱ベルト３１が掛け渡されていない位置で、不図示のギア構造によって定着ローラ３とかみ合わされ、定着ローラ３の回転に従動して回転する。そして、内部加熱ローラ３２の中空内に配置された内部ヒータランプ３２ａから、内部加熱ローラ３２及び加熱ベルト３１を介して定着ローラ３の表面に伝えられた熱と、内部加熱ローラ３３の中空内に配置された内部ヒータランプ３３ａから、内部加熱ローラ３３及び加熱ベルト３１を介して定着ローラ３の表面に伝えられた熱とが、定着ベルト２に伝えられることとなる。

つまり、加熱ベルト３１と、内部加熱ローラ３２と、内部ヒータランプ３２ａと、内部加熱ローラ３３と、内部ヒータランプ３３ａとによって、ベルト加熱器（加熱手段）が構成されている。

上記構成によると、内部加熱ローラ３２の中空内に配置された内部ヒータランプ３２ａから、内部加熱ローラ３２及び加熱ベルト３１を介して定着ローラ３の表面に伝えられた熱と、内部加熱ローラ３３の中空内に配置された内部ヒータランプ３３ａから、内部加熱ローラ３３及び加熱ベルト３１を介して定着ローラ３の表面に伝えられた熱とが、定着ベルト２に伝えられることとなるので、第２の実施形態に係るベルト定着器１の効果に加え、更に多くの熱量が必要な場合にも有効なベルト定着器１となる。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係るベルト定着器１の概略の構成を示す説明図である。なお、第１の実施形態に係るベルト定着器１と共通する部分は同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係るベルト定着器１は、定着ベルト２の内側にできる中空部に、面状発熱体４１（抵抗発熱体、加熱手段）を有し、面状発熱体４１は定着ローラ３に圧接されている。

図５は、面状発熱体４１の概略の構成を示す断面図である。面状発熱体４１は、図５に示すように、基板４１ａの一方側の面をフィルム摺動側の面として、その面の略中央部に面長手方向に沿ってＴＡ２Ｎ、銀パラジウム等の電気抵抗材料を塗工して具備させた面状の低熱容量の抵抗発熱体層４１ｂを有する抵抗発熱体である。また、ガラス層４１ｃを有し、このガラス層４１ｃ側の面で定着ローラ３に圧接している。

上記構成によると、面状発熱体４１から定着ローラ３の表面に伝えられた熱が、定着ベルト２に伝えられることとなる。したがって、高速出力や厚紙定着など熱量を多く必要とする場合にも、定着ベルト２をムラなく十分に加熱できる。また、定着ベルト２を直接加熱しないので、定着ベルトの斜行の問題、定着ベルトの耐久性の問題が発生しない。

そして、面状発熱体４１が、定着ベルト２の内側にできる中空部に配置されているので、装置の大型化を防ぐことができる。また、ローラやベルトなどが不要となるので、簡易な構成のベルト定着器１となり、コストが抑えられる。

（第５の実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態に係るベルト定着器１の概略の構成を示す説明図である。なお、第１の実施形態に係るベルト定着器１と共通する部分は同じ符号を付し、説明を省略する。本実施形態に係るベルト定着器１は、定着ベルト２の内側にできる中空部に、面状発熱体５１、５２（抵抗発熱体）を有し、面状発熱体５１及び５２は定着ローラ３に圧接されている。ここで、面状発熱体５１と、面状発熱体５２とは、定着ローラ３の表面を加熱する加熱手段を構成している。なお、面状発熱体５１及び５２の構成は、図５に示す面状発熱体４１の構成と同じである。

上記構成によると、面状発熱体５１及び５２から定着ローラ３の表面に伝えられた熱が、定着ベルト２に伝えられることとなる。したがって、第４の実施形態に係るベルト定着器１の効果に加え、更に多くの熱量が必要な場合にも有効なベルト定着器１となる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、用紙を略水平方向へ搬送するベルト定着器を用いて説明を行ったが、用紙を略鉛直方向へ搬送するベルト定着器についても同様に適用できる。

本発明は、定着ベルトを用いた定着器に関するものであり、カラーレーザプリンタ等の画像形成装置に利用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るベルト定着器の概略の構成を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るベルト定着器の概略の構成を示す説明図である。 本発明の第３の実施形態に係るベルト定着器の概略の構成を示す説明図である。 本発明の第４の実施形態に係るベルト定着器の概略の構成を示す説明図である。 本発明の第４、第５の実施形態に係る面状発熱体の概略の構成を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るベルト定着器の概略の構成を示す説明図である。

符号の説明

１ ベルト定着器
２ 定着ベルト
３ 定着ローラ
４ 加圧ローラ
５ 加熱ローラ
５ａ ヒータランプ（熱源）
１１ 内部加熱ローラ（補助加熱ローラ）
１１ａ、２２ａ、３２ａ、３３ａ 内部ヒータランプ（熱源）
２１、３１ 加熱ベルト
２２、３２、３３ 内部加熱ローラ
２３ 内部ローラ
４１ 面状発熱体（抵抗発熱体、加熱手段）
５１、５２ 面状発熱体（抵抗発熱体）
Ｐ 用紙（シート状媒体）

Claims (4)

1. トナー像形成後のシート状媒体の搬送経路の途中に設けられた一対の定着ローラ及び加圧ローラと、
   熱源を内蔵する加熱ローラと、
   前記定着ローラと前記加熱ローラとの間に掛け渡してなる無端ベルトからなる定着ベルトとを備えたベルト定着器において、
   前記定着ベルトの内側にできる中空部に、前記定着ローラ表面を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするベルト定着器。
2. 前記加熱手段は、熱源を内蔵し、前記定着ローラに圧接された、１つ以上の補助加熱ローラであることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
3. 前記加熱手段はベルト加熱器であり、
   前記ベルト加熱器は、
   複数のローラと、
   前記複数のローラ間に掛け渡してなる無端ベルトからなる加熱ベルトとを備え、
   前記複数のローラのうちの１つ以上は熱源を内蔵し、
   前記複数のローラのうちの１つ以上は、前記定着ローラに圧接されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。
4. 前記加熱手段は、前記定着ローラに圧接された、１つ以上の、電気抵抗によって発熱する抵抗発熱体であることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着器。

Images