JP2000274426A - 加熱装置及びこれを有する定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的簡単な構成で、加熱部材のたわみを防止
しつつ、立ち上がり時間の短縮により所望の発熱を低い
消費電力で得られ、経済性及び信頼性が高い加熱装置及
びこれを定着装置に適用した場合には高画質を得ること
ができる定着装置を提供すること。 【解決手段】筒状の加熱部材１の内周面の、加熱部材１
に圧接する加圧ローラ２側に当接配置された押圧部材３
を有し、加熱部材１と加圧ローラ２との間にシート１７
を通過させ加熱する加熱装置１００において、押圧部材
３が、加熱部材１内周面の、加熱部材１と加圧ローラ２
との圧接部に対応する部分Ａ以外の位置に当接している
加熱装置１００。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱ローラ等の加
熱部材と加圧ローラとを有し、これら加熱部材と加圧ロ
ーラとの間にシートを通過させ加熱する加熱装置であっ
て、加圧ローラとの圧接による加熱部材の過剰な変形を
防止するための押圧部材を有する加熱装置及びこれを有
する電子写真複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形
成装置における定着装置及び紙幣等のシートのしわ除去
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上述の画像形成装置においては一般に、
記録紙としてのシート上の未定着トナー像を加熱溶融す
ることで記録紙上に定着する。この加熱溶融は、加熱部
材としての加熱ローラとこれに圧接した加圧ローラとを
有する加熱ローラ方式といわれる加熱装置において、こ
れら両ローラの間に未定着トナー像の付着した記録紙を
通すことによって行う。このような加熱装置は、安全
性、安定性などの理由から一般に用いられているもので
ある。

【０００３】加熱ローラ方式の加熱装置の代表的な構成
は、内部に熱源としてのハロゲンランプを備えた加熱ロ
ーラに加圧ローラを接するように配置したものであり、
ハロゲンランプの発熱により加熱ローラの温度を所定の
温度まで上昇させておき、加熱ローラと加圧ローラとの
圧接部であるニップ部と呼ばれる相互圧接部に未定着ト
ナー像の付着した記録紙を通紙搬送し、トナー像を記録
体に定着させる。

【０００４】一般に加熱ローラとしては１mm以上の肉厚
のアルミあるいは鉄系の金属ローラが用いられ、加圧ロ
ーラとしては金属芯の上に弾性体としてのゴムを被覆し
た構成が一般的である。ところがこの構成では、加熱ロ
ーラの熱容量が大きいため、トナーの溶融に必要な温度
まで昇温するのに数分の時間を要し、電源投入後あるい
は待機モード解除後の立ち上げ時間が長く、操作開始後
の速やかな記録開始という操作性を確保するためには記
録動作を行なっていない待機モード時すなわち待機時に
おいても定着部に電力を供給し、加熱ローラを一定の温
度に保つ必要がある。しかし待機時消費電力は画像形成
装置の全体の消費電力量の大きな比率を占め、各国の省
エネルギー規制対応など近年課題となっている低消費電
力化を図る妨げとなっている。

【０００５】画像形成装置の低消費電力化を図るために
は、待機時の電力供給を削減することや加熱ローラ立ち
上がり時の昇温時間を短縮することが効果的である。待
機時の電力供給の削減及び昇温時間の短縮には、加熱ロ
ーラの熱容量を小さくすることが有効であって、それに
は加熱ローラの体積を小さくすればよく、体積を小さく
するには、ローラの径を小さく、厚さを薄くして熱容量
を小さくすることが有効である。ところが、未定着トナ
ーを良好に定着するためには、所定の加熱時間を確保す
るために十分広いニップ幅とローラ長手方向におけるニ
ップ幅の均一性が要求されるも、十分なニップを得るた
めに加圧ローラによる圧接力を与えると、この圧接力は
加熱ローラに加わるので、体積を減らした加熱ローラで
は、非印字時に加熱ローラがたわんだ状態に保持され、
加熱ローラの劣化、破損など、機械強度の点で問題とな
り、また加熱ローラが長手方向でたわんだことにより同
ローラの両端部と中央部とでニップ幅が著しく異なり得
られる画像品質が低下するという問題が生じる。つま
り、従来の加熱装置においては、単純に小径化及び薄肉
化を進めるとともに広いニップ幅を確保すべく大きな圧
接力を与えると、加熱ローラの両端部と中央部とでニッ
プ幅が著しく異なり、通紙部分によって定着性が異なっ
て良好な画像品質を得ることが難しいという問題があっ
た。

【０００６】そこで立ち上がりの早い薄肉化した加熱ロ
ーラであってもそのたわみを減少するための技術が特開
平９−１１４２９６号公報において提案されている。こ
の技術は、加熱ローラの内周面であって、圧接部に対応
する部分に圧接され当接する押圧部材を設け、加圧ロー
ラによる加熱ローラへの圧接力を負担することにより、
加熱ローラの過剰なたわみを低減し、加熱ローラの低熱
容量化と過剰なたわみの防止とを両立している。また、
特開平１０−４８９８３号公報においても、待機時に加
熱ローラの内周面の圧接部に対応する部分に圧接され当
接する同様の押圧部材を有する技術が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記何れの技
術においても、加熱ローラが十分薄肉であるため昇温時
間は比較的短いが、圧接部に対応する部分に押圧部材が
接触しているため、定着のための熱エネルギーがトナー
やシートのみならず押圧部材にも伝わってしまい、押圧
部材によるロスが生じるため、効率が悪いという問題が
あった。この問題は、前者の技術において、特に押圧部
材の温度が低い立ち上げ直後の定着において顕著であ
り、加熱ローラを熱容量の小さな薄肉ローラとしている
ため定着画像の質が低下するといった不具合を生じる。
また後者の技術においては、押圧部材を加熱ローラに接
離自在に支持するための機構が複雑になるという不具合
がある。このような不具合は、加熱装置を上述の画像形
成装置に備えられた定着装置に用いた場合のみならず、
紙幣等のシートのしわ除去装置に用いた場合においても
シートのしわを十分に除去することができない等、同様
である。

【０００８】本発明は、上記不具合を解決し、比較的簡
単な構成で、加熱ローラのたわみを防止しつつ、立ち上
がり時間の短縮により所望の発熱を低い消費電力で得ら
れ、経済性及び信頼性が高い加熱装置及びこれを定着装
置に適用した場合には高画質を得ることができる定着装
置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
筒状の加熱部材と、この加熱部材に圧接する加圧ローラ
と、上記加熱部材内周面の上記加圧ローラ側に当接配置
された押圧部材とを有し、上記加熱部材と上記加圧ロー
ラとの間にシートを通過させ加熱する加熱装置におい
て、上記押圧部材が、上記加熱部材内周面の、上記加熱
部材と上記加圧ローラとの圧接部に対応する部分以外の
位置に当接していることを有することを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の加
熱装置において、上記押圧部材が、上記加熱部材内周面
に対し複数の当接位置で当接していることを特徴とす
る。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項２記載の加
熱装置において、上記押圧部材は、上記加熱部材の回転
方向における上記押圧部の上流側において上記加熱部材
内周面に当接する第１の押圧部材と、上記加熱部材の回
転方向における上記押圧部の下流側において上記加熱部
材内周面に当接する第２の押圧部材とからなり、上記当
接位置は、第１の押圧部材が上記加熱部材の内周面に当
接する第１の当接位置と、第２の押圧部材が上記加熱部
材の内周面に当接する第２の当接位置とからなることを
特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載の加
熱装置において、上記圧接部と第１の当接位置との距離
が、上記圧接部と第２の当接位置との距離より大きいこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項３又は４記
載の加熱装置において、第１の押圧部材及び／又は第２
の押圧部材が、上記加熱部材と平行な回転体であること
を特徴とする。

【００１４】請求項６記載の発明は、請求項２記載の加
熱装置において、上記押圧部材は、上記加熱部材の回転
方向における上記押圧部の上流側において上記加熱部材
内周面に当接する第１の押圧部と、上記加熱部材の回転
方向における上記押圧部の下流側において上記加熱部材
内周面に当接する第２の押圧部とを有し、上記当接位置
は、第１の押圧部が上記加熱部材の内周面に当接する第
１の当接位置と、第２の押圧部が上記加熱部材の内周面
に当接する第２の当接位置とからなることを特徴とす
る。

【００１５】請求項７記載の発明は、請求項６記載の加
熱装置において、上記圧接部と第１の当接位置との距離
が、上記圧接部と第２の当接位置との距離より大きいこ
とを特徴とする。

【００１６】請求項８記載の発明は、請求項６又は７記
載の加熱装置において、上記押圧部材は、第１の押圧部
と第２の押圧部との間にスリットを有することを特徴と
する。

【００１７】請求項９記載の発明は、請求項６又は７記
載の加熱装置において、上記押圧部材は、少なくとも第
１の押圧部と第２の押圧部との間が熱透過性であること
を特徴とする。

【００１８】請求項１０記載の発明は、請求項３ないし
９のいずれか１つに記載の加熱装置において、第１の当
接位置にある押圧部材と第２の当接位置にある押圧部材
との形状及び／又は材質を、第１の当接位置にある押圧
部材による吸熱が第２の当接位置にある押圧部材による
吸熱よりも小さくなるように設定したことを特徴とす
る。

【００１９】請求項１１記載の発明は、請求項１ないし
１０のいずれか１つに記載の加熱装置において、上記押
圧部材は、この押圧部材による吸熱を抑制するための断
熱部材を有することを特徴とする。

【００２０】請求項１２記載の発明は、請求項１ないし
１１のいずれか１つに記載の加熱装置を有し、上記加熱
部材と上記加圧ローラとの間にシートを通過させ加熱す
ることにより、シート上のトナー像を加熱定着する定着
装置にある。

【００２１】

【実施例】図１において、符号１は加熱部材としての中
空円筒状の加熱ローラ、符号２は加熱ローラ１に圧接す
る加圧ローラ、符号３は加熱ローラ１の内周面の加圧ロ
ーラ２側に当接するように挿入された押圧部材、符号１
００は加熱ローラ１、加圧ローラ２、押圧部材３を有す
る加熱装置をそれぞれ示している。以下、加熱装置１０
０が定着装置として用いられる場合を説明するが、加熱
装置１００は紙幣等のシートのしわ除去装置にも適宜適
用可能である。

【００２２】加熱ローラ１は円筒状の軸受４を介して側
板である不動部材１５に支持され、図示しない駆動手段
によってその端部に設けられた歯車５を介して回転駆動
される。加熱ローラ１は鉄製の基材の外表面にフッ素樹
脂であるＰＦＡの離型層を形成したものであるが、基材
は、鉄製でなく、アルミニウム製、その他の金属製であ
っても良いし、これら金属の合金製であっても良く、ま
た、離型層は、溶融トナーやインク等の離型性がよいも
のであれば、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂製であっても良い
し、シリコーンゴム等のゴム製であっても良い。加熱部
材は筒状であればベルト状で無端状のものであっても良
く、加熱ローラ１のような円筒状でなくとも良い。この
場合、加熱ローラ１の軸方向すなわち図２等における紙
面垂直方向は、ベルト状の加熱部材の幅方向に相当す
る。以下加熱部材が加熱ローラ１である場合を説明する
が、加熱ローラ１はベルト状のものに置き換えることが
できるものであり、加熱ローラ１の軸方向およびベルト
状の加熱部材の幅方向を軸方向と称して説明する。

【００２３】加熱ローラ１は回転中心位置に熱源として
のハロゲンランプである周知の棒状のヒータ６を挿入さ
れ、ヒータ６の発熱により加熱される。熱源としては、
ハロゲンランプに限らず、加熱ローラ１に、セラミック
層、耐熱高分子層、アルマイトなどの酸化膜等の絶縁層
を形成したもの、またはセラミック、ガラス、耐熱プラ
スチックなどの絶縁体を形成したものに、セラミック発
熱体、ニクロム、Ｔａ２Ｎ、ＲｕＯ２、Ａｇ／Ｐｄ等の
発熱抵抗を、溶射、塗布、印刷などによって面状もしく
は線状に形成し、通電することで発熱するような面状発
熱体や線状発熱体といったものでも良いし、鉄心にコイ
ルなどを巻き付けて誘導発熱を利用したものでも良い。

【００２４】加圧ローラ２は、その中心軸９の端部の軸
受１０に設けられた付勢手段１１によって加熱ローラ１
に一定の圧力で圧接されると共に、側板である不動部材
１５に設けられた長孔により鉛直方向に一定の自由度を
持って不動部材１５に支持され、加熱ローラ１に従動回
転する。加圧ローラ２は、中心軸９を一体に有する芯金
１２と、芯金の周りに形成された弾性層１３とを有して
いる。芯金１２は、鉄製であるが、アルミニウム製、そ
の他の金属製であっても良いし、これら金属の合金製で
あっても良く、また、弾性層１３には、シリコンゴム等
の耐熱性の高い素材が用いられている。弾性層１３の表
面には、溶融トナーやインク等の離型性を考慮して、離
型層が形成されている。本実施例において付勢手段には
バネを用いているが、他の弾性体を用いても良い。

【００２５】押圧部材３は、鉄製であるが、アルミ等の
金属や、セラミック、プラスチック等非金属で形成して
も良い。高いヤング率、耐熱性及びコストを考慮する
と、本実施例における鉄の他、アルミニウムやその他の
金属もしくはこれらの金属の合金からなる金属製である
ことが望ましい。押圧部材３の長さは加熱ローラ１より
も長く、加熱ローラ１を貫通するように配設されてい
る。押圧部材３は、その両端部に設けられた軸受７を介
して側板である不動部材１５に支持される。押圧部材２
の長さは加熱ローラ１より長く、加熱ローラ１の内周面
において軸方向全体に当接しているので加圧ローラ３か
らの圧接力を加熱ローラ１のみで受けるのではなく、加
熱ローラ１内部の押圧部材２によって受け、加圧ローラ
１単体で加圧ローラからの圧接力を受ける場合に比べ、
加熱ローラ１のたわみ量が減少する。

【００２６】図２に示すように、押圧部材３は、加熱ロ
ーラ１の内周面の、加熱ローラ１と加圧ローラ２との圧
接部であるニップ部に対応する部分である領域Ａ以外の
位置に当接している。なお、図２以下の図面において
は、ヒータ６の図示を省略している。押圧部材３の加熱
ローラ１への当接部は、領域Ａに関し、加熱ローラ１の
回転方向である矢印ａで示す方向ａの上流側でも下流側
でも良いが、押圧部材３の接触によってヒータ６によっ
て加熱された加熱ローラ１の温度が低下することを考慮
すると、本実施例のように当接部を領域Ａに関し方向ａ
の下流側近傍に設けることが望ましい。これは、ヒータ
６による加熱ローラ１の加熱時間を稼ぐためには、加熱
ローラ１の回転移動距離において、当接部から領域Ａま
での距離が大きいことが望ましいからである。押圧部材
３は断面蒲鉾状をなし、円弧をなす部分が加熱ローラ１
の内周面に滑らかに当接しているので、加熱ローラ１の
回転を妨げることがなく、加熱ローラ１を傷つけたり破
損することがない。

【００２７】図２において、符号１７は、加熱装置１０
０が本実施例のように定着装置として用いられる場合に
は未定着トナー１８を担持した用紙等のシート、しわ除
去装置として用いられる場合には紙幣等のシートを示す
ものであり、符号１６はシート１７をニップ部に導くガ
イドを示している。本実施例は、その他に、操作者の指
示や周知の機構により定着の情報を入力され加熱ローラ
１と加圧ローラ３との間を通過するシートの大きさ及び
枚数を検知する図示しない検知手段とを有している。

【００２８】本実施例は以上のような構成であるから、
加熱装置１００を用いた定着装置を有する図示しない画
像形成装置に設けられたコピー開始ボタンが押下され、
あるいは、定着の情報が入力され、定着を開始するとき
には、シート１７が画像形成装置本体内部に供給され、
所定の画像が、静電記録プロセスにより画像形成装置に
備えられた感光体上に形成され、さらに供給されたシー
ト上に転写されることで、シート１７上に未定着トナー
画像が形成される。加熱ローラ１が定着可能温度に到達
後、未定着トナー画像が形成されたシート１７がガイド
１６によりニップ部に搬送され、シート及び未定着トナ
ーをニップ部に通過させ加熱及び加圧することにより、
シート上の未定着トナー像をシートに加熱定着する。

【００２９】加圧ローラ２による加熱ローラ１側への圧
接力が押圧部材３によって負担されることにより、加熱
ローラ１の強度を小さくできるから、加熱ローラ１の肉
厚を薄くして熱容量を小さくすることができるから、加
熱時間を短縮して立ち上がり時間の短縮を図ることがで
き、ユーザの待ち時間を短くすることができる。さら
に、押圧部材３は領域Ａ以外で加熱ローラ１の内周面に
当接しているから、加熱ローラ１の昇温時に、ニップ部
の熱エネルギーを押圧部材２が吸収してニップ部の温度
が低下してしまうという不具合がなく、ヒータ６によっ
て供給される熱エネルギーを効率よくシート１７及び未
定着トナー１８に供給するから、加熱時間をより短縮し
て立ち上がり時間のさらなる短縮を図ることができ、ユ
ーザの待ち時間を短くすることができる。また押圧部材
３は領域Ａに関し方向ａの下流側に配設されているか
ら、加熱ローラ１の熱エネルギーが押圧部材３により吸
収され加熱ローラ１の温度が低下しても、加熱ローラ１
が方向ａに回転して温度が低下したその部分がニップ部
に至るまでにはヒータにより十分昇温されるので、定着
不良を生じることがない。

【００３０】押圧部材３は、領域Ａ以外で加熱ローラ１
の内周面に当接するのであれば、加熱ローラ１の内周面
に対し２以上の複数の当接位置で当接していても良い。
図３は、領域Ａに関し、方向ａの上流側の近傍及び下流
側の近傍の２カ所で押圧部材３が加熱ローラ１の内周面
に当接している場合を示している。押圧部材３は、方向
ａにおける領域Ａの上流側近傍の第１の当接位置におい
て加熱ローラ１の内周面に当接する第１の押圧部材３ａ
と、方向ａにおける領域Ａの下流側近傍の第２の当接位
置において加熱ローラ１の内周面に当接する第２の押圧
部材３ｂとからなっている。このように、押圧部材３
が、領域Ａの両側で加熱ローラ１に当接することによ
り、押圧部材３が１カ所で加熱ローラ１に当接する場合
よりも、ニップ部近傍における見かけの半径が大きくな
りニップ幅が広くなるから、加熱ローラ１の径が小さく
ともニップ幅が広くなり、シートに供給する熱エネルギ
ーを増加することができる。

【００３１】図３に示したのは、押圧部材３が、領域Ａ
の両側で加熱ローラ１に当接する場合において、方向ａ
における領域Ａの中心から、第１の当接位置及び第２の
当接位置までの距離が略同じ場合であるが、図４に示す
ように、方向ａにおける領域Ａの中心と加熱ローラ１の
回転中心とを結ぶ直線と、第１の当接位置と加熱ローラ
１の回転中心とを結ぶ直線とのなす角をθ１とし、方向
ａにおける領域Ａの中心と加熱ローラ１の回転中心とを
結ぶ直線と、第２の当接位置と加熱ローラ１の回転中心
とを結ぶ直線とのなす角をθ２としたとき、略θ１＝θ
２の関係を満たすようにして、方向ａにおける領域Ａの
中心から第１の当接位置との距離が、方向ａにおける領
域Ａの中心から第２の当接位置との距離よりも大きくな
るようにしても良い。

【００３２】これにより、押圧部材３ａと押圧部材３ｂ
とにより領域Ａの両側で加熱ローラ１に当接することに
より、押圧部材３が１カ所で加熱ローラ１に当接する場
合よりも、ニップ部近傍における見かけの半径を大きく
できるとともに、押圧部材３ａが加熱ローラ１の温度を
低下させたとしても、温度が低下したその部分はニップ
部に至るまでに十分に昇温されるので、定着のために必
要な熱量を確保することができ、また、加圧ローラ２か
らの圧力は、押圧部材３ｂが主に受け持ち、加熱ローラ
１のたわみを小さく維持することができる。

【００３３】押圧部材３は、図２ないし図４に示したよ
うな断面蒲鉾状でなく、図５に示すように、加熱ローラ
１と平行、すなわち軸方向と平行に配設された、断面円
状の、円柱状をなす回転体であって、加熱ローラ１に従
動回転あるいは加熱ローラ１の回転速度にあわせて回転
駆動するようにすることができる。図５は、押圧部材３
が、領域Ａの両側で加熱ローラ１に当接する第１の押圧
部材３ａ及び第２の押圧部材３ｂからなる場合であっ
て、方向ａにおける領域Ａの中心から、第１の当接位置
及び第２の当接位置までの距離が略同じ場合を示してい
るが、図２に示したように、領域Ａの片側で当接するよ
うにしても良いし、図６に示すように、方向ａにおける
領域Ａの中心から第１の当接位置との距離が、方向ａに
おける領域Ａの中心から第２の当接位置との距離よりも
大きくなるようにしても良い。押圧部材３を回転体とし
て加熱ローラ１との摺動摩擦をなくすことにより、加熱
ローラ１の駆動源に対する回転負荷を小さくすることが
できる。

【００３４】また、熱源として加熱ローラ１に挿入され
たヒータ６を有する本実施例においては特に、押圧部材
３が回転することにより、押圧部材３のヒータ６により
加熱された面が加熱ローラ１に当接するため、図２ない
し図４に示した非回転すなわち固定タイプの押圧部材３
を用いた場合に比し、加熱ローラ１の昇温に有利に働
き、立ち上げ直後の加熱ローラ１の昇温に特に有効であ
る。これは、当接位置においては、加熱ローラ１も押圧
部材３もヒータ６から隠れているため、固定タイプの押
圧部材３を用いた場合には当接位置における押圧部材３
の昇温はヒータ６側からの伝熱及び加熱ローラ１からの
熱供給により行われるから、立ち上がり時においては押
圧部材３が加熱ローラ１の昇温を妨げてしまうが、押圧
部材３が回転体であれば、押圧部材３の加熱されて高温
になった面が回転により加熱ローラ１に当接するから、
押圧部材３が加熱ローラ１の熱エネルギーを吸収してし
まうことが抑制されるからである。

【００３５】図７に示すように、押圧部材３が加熱ロー
ラ１の内周面に複数の当接位置で当接する場合におい
て、押圧部材３には断面蒲鉾状のもの、断面円状のもの
を組み合わせて用いることができる。この場合において
も、当接位置における加熱ローラ１の温度低下及び温度
が低下したその部分がニップ部に至るまでに昇温される
必要があることを考慮すると、領域Ａに関し方向ａの上
流側に断面円状の押圧部材を配設すること、および方向
ａにおける領域Ａの中心から第１の当接位置との距離
が、方向ａにおける領域Ａの中心から第２の当接位置と
の距離よりも大きくなるようにすることが望ましい。

【００３６】押圧部材３が加熱ローラ１の内周面に複数
の当接位置で当接する場合において、領域Ａに関し方向
ａに上流側に配設される押圧部材３ａと、下流側に配設
される押圧部材３ｂとの形状及び／または材質は、第１
の当接位置にある押圧部材３ａによる吸熱が、第２の当
接位置にある押圧部材３ｂによる吸熱よりも、小さくな
るように設定することが望ましい。方向ａに関し領域Ａ
の下流側に配設される押圧部材３ｂによって温度が低下
した加熱ローラ１は、回転してニップ部に至るまでに昇
温する余裕があるから熱伝導率が大きくてもよいが、方
向ａに関し領域Ａの上流側に配設される押圧部材３ａは
熱伝導率を小さくしておかないと加熱ローラ１から熱を
奪いニップ部における温度が小さくなり昇温時間を増加
させてしまうからである。このように、下流側に配設さ
れる押圧部材３ｂよりも、加熱ローラ１から熱エネルギ
ーを奪うことの小さなものが望ましい。そのためには、
押圧部材３ｂに熱伝導率の良いアルミニウムを用いた場
合には、押圧部材３ａの材料として、アルミニウムより
熱伝導率の低い鉄等の材料を用いるか、シリコンゴムな
どの断熱材を有する構成とすることができるし、また、
方向ａに関する押圧部材３ａの幅を方向ａに関する押圧
部材３ｂの幅よりも小さくしたり、押圧部材３ａの体積
を押圧部材３ｂの体積よりも小さくしたりすることがで
きる。このようにすることで、加熱ローラ１の軸方向す
なわち長手方向における熱エネルギーの伝達を良くし、
加熱ローラ１の長手方向での温度均一性が向上する。

【００３７】従来、本発明のような昇温時間の早い加熱
定着装置においては、加熱ローラ及び加圧ローラの軸方
向の温度分布を均一にすることが困難であった。記録体
の両ローラの軸方向の大きさ、すなわち幅方向の大きさ
が比較的小さい記録体（以下、小サイズ体という）が通
過する両ローラの通過部では、未定着トナー及びこれを
表面に有する記録体の加熱のために熱が消費されるが、
通過部以外の非通過部では記録体により熱が奪われない
ので、加熱ローラの熱は蓄熱し、この非通過部のニップ
部の温度が、所定温度に維持管理される通過部のニップ
部の温度よりも高くなってしまい、いわゆる非通過部温
度上昇が発生する。よって小サイズ体を連続通過した
後、これよりも幅の大きい記録体（以下、大サイズ体と
いう）を通過した場合（例えばＢ５サイズの記録体を連
続通過した後、Ａ４サイズの記録体を通過する場合）、
大サイズ体に定着ムラやしわが発生したり、未定着トナ
ー像の非通過部に対応した部分のトナーが溶けすぎて定
着ローラに付着し記録体の表面を汚す、いわゆるホット
オフセット等の問題が生じていた。また、非通過部と通
過部で大きな温度差が生じると、高温部と低温部での熱
膨張の違いから歪みが生じ、劣化するという問題もあ
る。特に、ガラスやセラミックスのパイプ表面に発熱抵
抗体を形成した加熱ローラの場合には、非通過部温度上
昇による熱膨張により、通過部と非通過部で加熱ローラ
径が異なってしまい、加熱ローラが破損してしまうとい
う不具合も生じてしまう。しかし、かかる押圧部材によ
り特別の手段を付加することなく、低コストで加熱ロー
ラ１の長手方向における熱エネルギーの伝達を良くし、
加熱ローラ１の長手方向での温度均一性を向上すること
で、かかる不具合は解消される。従って、押圧部材３
ａ、３ｂのうち少なくとも押圧部材３ｂの、加熱ローラ
１の軸方向すなわち図２ないし図７における紙面垂直方
向における長さは、通過部と非通過部にわたる長さであ
り、通過部と非通過部にまたがるように配設することが
望ましい。

【００３８】加熱ローラ１の速やかな温度上昇のために
は、押圧部材３が加熱ローラ１に当接して加熱ローラ１
の温度を低下させることを抑制することが効果的である
から、押圧部材３は、図８ないし図１０に示すように、
押圧部材３による吸熱を抑制するための断熱部材１９を
有することが望ましい。図８ないし図１０に示す押圧部
材３は上述した金属製の芯金２０に、この芯金２０より
も熱伝導率の低い材質からなる断熱部材１９を一体化し
たものである。断熱部材１９は、耐熱性樹脂であるフェ
ノール樹脂によって形成されているが、その他の耐熱性
樹脂であっても良いし、石綿状の材質の他、シリコンゴ
ム、フッ素ゴム等の耐熱性の弾性体であっても良い。

【００３９】図８に示す押圧部材３は、断面蒲鉾状をな
すものであって、加熱ローラ１に当接する部分を断熱部
材１９で形成したものであって、四角柱状の芯金２０の
１つの面に、円弧状をなす面が外側に向くように断熱部
材３を固定したものである。図９に示す押圧部材３は、
図８に示した押圧部材３における断熱部材１９に、四角
柱状の芯金２０の他の辺を覆う断熱部材１９を加えたも
のであり、ヒータ６が発生する熱エネルギーの吸収を抑
え、その分加熱ローラ１の温度上昇に寄与するようにな
っている。図１０に示す押圧部材１０は、断面円状をな
すものであって、円筒状の芯金２０の周面を断熱部材１
９で覆ったものである。これにより、加熱ローラ１に当
接した際の吸熱及びヒータ６が発生する熱エネルギーの
吸収を抑制することができる。断熱部材１９は芯金２０
と一体的に回転するものであっても良いし、独立して回
転するものであっても良い。

【００４０】押圧部材３が断熱部材１９を有する場合、
断熱部材１９は、加熱ローラ１の長さより短く加熱ロー
ラ１の内部に収まる長さであっても、加熱ローラ１より
長く両端部が加熱ローラ１から露出する長さでも良い
が、加熱ローラ１反部における応力集中を避けるため、
加熱ローラ１の長さより短く加熱ローラ１の内部に収ま
るように配設することが望ましい。また、断熱部材１９
は、押圧部材３の内部に設け、実質的に熱容量を小さく
する構成としても良いが、加熱ローラ１に当接した際の
吸熱及びヒータ６が発生する熱エネルギーの吸収を抑制
することを考慮すれば、断熱部材１９は押圧部材の際外
層として形成することが望ましい。

【００４１】図３ないし図７においては、押圧部材３が
加熱ローラ１の内周面に対し複数の当接位置で当接する
場合に、押圧部材３が複数の部材からなるもの示した
が、図１１、図１２に示すように、１つの押圧部材３
が、方向ａにおける領域Ａの上流側近傍の第１の当接位
置において加熱ローラ１の内周面に当接する第１の押圧
部３ｃと、方向ａにおける領域Ａの下流側近傍の第２の
当接位置において加熱ローラ１の内周面に当接する第２
の押圧部３ｄとを有するものであっても良い。第１の押
圧部３ｃと第２の押圧部３ｄとはその両端において連結
されている。図１１に示す押圧部材３は、第１の押圧部
３ｃと第２の押圧部３ｄとの間にスリット２１を有し、
図１２に示す押圧部材３は、第１の押圧部３ｃと第２の
押圧部３ｄとの間に熱透過性の部材２２を有している。
これらスリット２１、部材２２は、ヒータ６による熱エ
ネルギーが領域Ａを加熱することに寄与するものであ
り、スリット２１、部材２２の形状、部材２２の材質に
は、領域Ａを加熱してニップ部における昇温を確保する
に十分なものが選択される。また、これら押圧部材３に
おいて、図４等に示したように、ニップ部と第１の当接
位置との距離が、ニップ部と第２の当接位置との距離よ
りも大きくなるようにしても良いし、図８等に示したよ
うに、断熱部材を有する構成であっても良い。

【００４２】以上本実施例を説明したが、押圧部材３は
加熱ローラ１の過剰なたわみを防止するのに必要かつ十
分な一定の圧力で固定され、加熱ローラ１の劣化、破損
を防止するものである。シートとしては、通常の紙の
他、封筒や厚紙、ＯＨＰシートを用いることができる。
駆動ローラは加熱ローラ１ではなく、加圧ローラ３であ
ってもよく、加熱ローラ、加圧ローラを駆動ローラ、従
動ローラの組み合わせとすることにより、加熱装置を定
着装置に用いた場合には未定着トナー像を乱すことなく
定着を行うことができる。加熱ローラ１と加圧ローラ２
との圧接部に対応する部分以外の位置には、加熱ローラ
１の昇温を過度に妨げたり、圧接部における熱エネルギ
ーを吸収したりしない位置を含む。本発明を適用した加
熱装置を有するシートのしわ除去装置によれば、高効率
で良好にしわを伸ばすことができる。本発明を適用した
加熱装置、定着装置は、複写機、Ｆａｘ、プリンター等
の画像形成装置に適用することができ、この場合には、
省エネルギーで高画質の形成画像を得ることができる画
像形成装置となる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、筒状の加
熱部材と、この加熱部材に圧接する加圧ローラと、上記
加熱部材内周面の上記加圧ローラ側に当接配置された押
圧部材とを有し、上記加熱部材と上記加圧ローラとの間
にシートを通過させ加熱する加熱装置において、上記押
圧部材が、上記加熱部材内周面の、上記加熱部材と上記
加圧ローラとの圧接部に対応する部分以外の位置に当接
していることを有するので、比較的簡単な構成で、加熱
部材を薄肉化しつつも加熱部材のたわみを防止でき、加
熱部材の破損を防止して装置の長寿命化を図ることがで
き、また加熱部材の温度が十分上がっているも押圧部材
の温度が上がっていない装置立ち上げ直後やその他の場
合において、押圧部材が圧接部に対応する部分の加熱部
材の温度を低下させることがないから、立ち上がり時間
を短縮してユーザの待ち時間を短くでき、よって所望の
発熱を低い消費電力で得られ、経済性及び信頼性が高い
加熱装置を提供することができる。

【００４４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の加熱装置において、上記押圧部材が、上記加熱部材
内周面に対し複数の当接位置で当接しているので、押圧
部材によって負担する加圧ローラによる加圧力を分散し
て負担することができ、加圧力の負担に関してバランス
がとれ、圧接部におけるシートの圧接を良好に行うこと
ができる加熱装置を提供することができる。

【００４５】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の加熱装置において、上記押圧部材は、上記加熱部材
の回転方向における上記押圧部の上流側において上記加
熱部材内周面に当接する第１の押圧部材と、上記加熱部
材の回転方向における上記押圧部の下流側において上記
加熱部材内周面に当接する第２の押圧部材とからなり、
上記当接位置は、第１の押圧部材が上記加熱部材の内周
面に当接する第１の当接位置と、第２の押圧部材が上記
加熱部材の内周面に当接する第２の当接位置とからなる
ので、加熱部材の径が小さい場合でも圧接部の幅を広く
し、シートやトナー像に対する熱の供給を十分に行うこ
とができる加熱装置を提供することができる。

【００４６】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の加熱装置において、上記圧接部と第１の当接位置と
の距離が、上記圧接部と第２の当接位置との距離より大
きいので、押圧部材がその当接位置で加熱部材の温度を
低下させたとしても、温度が低下したその部分が圧接部
に至るまでには十分に昇温されるから、圧接部における
定着のために必要な熱量を確保することができる加熱装
置を提供することができる。

【００４７】請求項５記載の発明によれば、請求項３又
は４記載の加熱装置において、第１の押圧部材及び／又
は第２の押圧部材が、上記加熱部材と平行な回転体であ
るので、加熱部材、加圧ローラの回転抵抗を減じること
ができ、回転負荷が少なく加熱部材と加圧ローラとの安
定した回転駆動を得ることができるからシートやトナー
像を均一且つ良好に加熱することができるとともに省エ
ネルギーとすることができ、さらに加熱部材に傷が付い
たり破損したりすることを防止し、加熱部材や押圧部材
の摩耗による金属等の粉の発生を減少じた長寿命の加熱
装置を提供することができる。

【００４８】請求項６記載の発明によれば、請求項２記
載の加熱装置において、上記押圧部材は、上記加熱部材
の回転方向における上記押圧部の上流側において上記加
熱部材内周面に当接する第１の押圧部と、上記加熱部材
の回転方向における上記押圧部の下流側において上記加
熱部材内周面に当接する第２の押圧部とを有し、上記当
接位置は、第１の押圧部が上記加熱部材の内周面に当接
する第１の当接位置と、第２の押圧部が上記加熱部材の
内周面に当接する第２の当接位置とからなるので、押圧
部材が第１の部材と第２の部材とからなる場合と同様の
効果を奏することができる上に押圧部材を支持する機構
を簡素化できる加熱装置を提供することができる。

【００４９】請求項７記載の発明によれば、請求項６記
載の加熱装置において、上記圧接部と第１の当接位置と
の距離が、上記圧接部と第２の当接位置との距離より大
きいので、押圧部材がその当接位置で加熱部材の温度を
低下させたとしても、温度が低下したその部分が圧接部
に至るまでには十分に昇温されるから、圧接部における
定着のために必要な熱量を確保することができる加熱装
置を提供することができる。

【００５０】請求項８記載の発明によれば、請求項６又
は７記載の加熱装置において、上記押圧部材は、第１の
押圧部と第２の押圧部との間にスリットを有するので、
熱源が加熱部材に挿入されたハロゲンランプ等のヒータ
である場合にも、圧接部の昇温を速やかに行うことがで
きる加熱装置を提供することができる。

【００５１】請求項９記載の発明によれば、請求項６又
は７記載の加熱装置において、上記押圧部材は、少なく
とも第１の押圧部と第２の押圧部との間が熱透過性であ
るので、熱源が加熱部材に挿入されたハロゲンランプ等
のヒータである場合にも、圧接部の昇温を速やかに行う
ことができる上に、押圧部材そのものの強度を高めた加
熱装置を提供することができる。

【００５２】請求項１０記載の発明によれば、請求項３
ないし９のいずれか１つに記載の加熱装置において、第
１の当接位置にある押圧部材と第２の当接位置にある押
圧部材との形状及び／又は材質を、第１の当接位置にあ
る押圧部材による吸熱が第２の当接位置にある押圧部材
による吸熱よりも小さくなるように設定したので、より
昇温が早く、加熱部材の軸方向すなわち長手方向におけ
る温度分布を均一化できるので、薄肉の加熱部材を用い
て加熱部材長よりも幅の小さいシートを連続して通した
ときにシート非通過領域となる端部の熱が奪われず温度
が上昇することによって加熱部材軸方向中央部の温度に
比して端部の温度が上昇するという不具合を解消できる
加熱装置を提供することができる。

【００５３】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
ないし１０のいずれか１つに記載の加熱装置において、
上記押圧部材は、この押圧部材による吸熱を抑制するた
めの断熱部材を有するので、熱源が発する熱エネルギー
を押圧部材が吸収し熱エネルギーのロスを生じることが
抑制され、さらに熱供給効率が高く昇温を早めることが
できる加熱装置を提供することができる。

【００５４】請求項１２記載の発明は、請求項１ないし
１１のいずれか１つに記載の加熱装置を有し、上記加熱
部材と上記加圧ローラとの間にシートを通過させ加熱す
ることにより、シート上のトナー像を加熱定着する定着
装置にあるので、請求項１ないし１１に記載の加熱装置
によれば奏することができる効果を奏することができる
上に、待機時の加熱を減じ、またはなくすことができて
待機時の消費電力の大幅な削減を達成することができる
から、稼働時と合わせたトータルでの消費電力を大幅に
低減できるとともに、高画質の定着画像を得ることがで
きる定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した加熱装置の一部断面正面図で
ある。

【図２】図１のII-II断面図である。

【図３】押圧部材が２つである場合の一例を示す側断面
である。

【図４】押圧部材が２つである場合の他の例を示す側断
面である。

【図５】押圧部材が円柱状である場合の一例を示す側断
面である。

【図６】押圧部材が円柱状である場合の他の例を示す側
断面である。

【図７】押圧部材が蒲鉾状のものと円柱状のものからな
る場合の側断面である。

【図８】押圧部材が断熱部材を有する場合の一例を示す
断面図である。

【図９】押圧部材が断熱部材を有する場合の他の例を示
す断面図である。

【図１０】円柱状の押圧部材が断熱部材を有する場合を
示す断面図である。

【図１１】押圧部材が第１、第２の押圧部を有し、スリ
ットを有する場合を示す斜視図である。

【図１２】押圧部材が第１、第２の押圧部を有し、熱透
過性の部材を有する場合を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 加熱部材 ２ 加圧ローラ ３ 押圧部材 ３ａ 第１の押圧部材 ３ｂ 第２の押圧部材 ３ｃ 第１の押圧部 ３ｄ 第２の押圧部 １７ シート １９ 断熱部材 ２１ スリット ２２ 熱透過性の部材 ａ 加熱部材の回転方向 Ａ 加熱部材内周面の、加熱部材と加圧ローラとの
圧接部に対応する部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H033 AA06 AA15 AA21 AA30 AA32 BB12 BB28 BB33 BB34 BB38 3J103 AA02 AA14 AA41 AA71 BA03 BA17 BA19 BA34 FA01 FA03 FA20 GA02 GA57 GA58 GA60 GA66 HA03 HA04 HA32 HA37 HA43 HA53 3K058 AA02 AA34 AA41 AA45 AA81 BA18 CA23 CE02 CE12 CE13 CE17 CE19 DA02 DA03 GA06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状の加熱部材と、この加熱部材に圧接す
   る加圧ローラと、上記加熱部材内周面の上記加圧ローラ
   側に当接配置された押圧部材とを有し、上記加熱部材と
   上記加圧ローラとの間にシートを通過させ加熱する加熱
   装置において、 上記押圧部材が、上記加熱部材内周面の、上記加熱部材
   と上記加圧ローラとの圧接部に対応する部分以外の位置
   に当接していることを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の加熱装置において、上記押
   圧部材が、上記加熱部材内周面に対し複数の当接位置で
   当接していることを特徴とする加熱装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の加熱装置において、上記押
   圧部材は、上記加熱部材の回転方向における上記押圧部
   の上流側において上記加熱部材内周面に当接する第１の
   押圧部材と、上記加熱部材の回転方向における上記押圧
   部の下流側において上記加熱部材内周面に当接する第２
   の押圧部材とからなり、上記当接位置は、第１の押圧部
   材が上記加熱部材の内周面に当接する第１の当接位置
   と、第２の押圧部材が上記加熱部材の内周面に当接する
   第２の当接位置とからなることを特徴とする加熱装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の加熱装置において、上記圧
   接部と第１の当接位置との距離が、上記圧接部と第２の
   当接位置との距離より大きいことを特徴とする加熱装
   置。
5. 【請求項５】請求項３又は４記載の加熱装置において、
   第１の押圧部材及び／又は第２の押圧部材が、上記加熱
   部材と平行な回転体であることを特徴とする加熱装置。
6. 【請求項６】請求項２記載の加熱装置において、上記押
   圧部材は、上記加熱部材の回転方向における上記押圧部
   の上流側において上記加熱部材内周面に当接する第１の
   押圧部と、上記加熱部材の回転方向における上記押圧部
   の下流側において上記加熱部材内周面に当接する第２の
   押圧部とを有し、上記当接位置は、第１の押圧部が上記
   加熱部材の内周面に当接する第１の当接位置と、第２の
   押圧部が上記加熱部材の内周面に当接する第２の当接位
   置とからなることを特徴とする加熱装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の加熱装置において、上記圧
   接部と第１の当接位置との距離が、上記圧接部と第２の
   当接位置との距離より大きいことを特徴とする加熱装
   置。
8. 【請求項８】請求項６又は７記載の加熱装置において、
   上記押圧部材は、第１の押圧部と第２の押圧部との間に
   スリットを有することを特徴とする加熱装置。
9. 【請求項９】請求項６又は７記載の加熱装置において、
   上記押圧部材は、少なくとも第１の押圧部と第２の押圧
   部との間が熱透過性であることを特徴とする加熱装置。
10. 【請求項１０】請求項３ないし９のいずれか１つに記載
    の加熱装置において、第１の当接位置にある押圧部材と
    第２の当接位置にある押圧部材との形状及び／又は材質
    を、第１の当接位置にある押圧部材による吸熱が第２の
    当接位置にある押圧部材による吸熱よりも小さくなるよ
    うに設定したことを特徴とする加熱装置。
11. 【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれか１つに記
    載の加熱装置において、上記押圧部材は、この押圧部材
    による吸熱を抑制するための断熱部材を有することを特
    徴とする加熱装置。
12. 【請求項１２】請求項１ないし１１のいずれか１つに記
    載の加熱装置を有し、上記加熱部材と上記加圧ローラと
    の間にシートを通過させ加熱することにより、シート上
    のトナー像を加熱定着することを特徴とする定着装置。