JP2007065186A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱手段の熱線を定着部材に向かって反射させる反射板を備えた定着装置において、ウォームアップ時間の短縮、及び消費電力の低減を図る。
【解決手段】 定着装置１は、定着部１０、及び加圧部２０を備える。定着部１０は、定着部材である定着ローラ１１を備える。定着ローラ１１の内部には、加熱手段であるハロゲンヒータ１５と、このハロゲンヒータ１５の熱線を定着ニップＮに向かって反射させる反射板１６とを備える。反射板１６は、ハロゲンヒータ１５に対向する面に反射面１６ａを、反射面１６ａ以外の部分に放射手段１７を備える。放射手段１７は、反射面１６ａよりも放射率を高め、反射面１６ａ以外の部分をカバーする被膜１７ａを備える。これにより、反射板１６は、ハロゲンヒータ１５の熱線を反射面１６ａで反射するのと同時に、吸収した熱を反射面１６ａ以外の部分で放射することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、加熱した定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿入し、未定着トナーを加熱、加圧して用紙表面に定着する定着装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、互いが圧接して定着ニップを形成する定着部材と加圧部材のうち、少なくとも一方の部材に加熱手段を内蔵させ、この加熱手段によって加熱された部材間の定着ニップに未定着トナー像を担持した用紙を挿通することにより、未定着トナーを加熱、加圧して用紙表面に定着する熱定着方式が広く採用されている。このような熱定着方式が採用された定着装置は、通常、定着部材である定着ローラと加圧部材である加圧ローラとを備え、定着ローラの内部には加熱手段を配置し、加圧ローラの内部には加熱手段を配置しない構成となっている。

しかしながら、上記のような定着ローラ、及び加圧ローラを用いた熱定着方式では、定着ローラに内蔵された加熱手段から定着ローラ表面までの熱伝達の効率が低く、熱の損失が大きいことが従来懸念されている。これにより、定着ローラ表面が定着可能な温度に到達するまでの昇温時間、すなわちウォームアップ時間が長くなる等の問題が発生する可能性がある。さらに、昨今の画像形成装置に要求される高速化に対応できなくなるのとともに、消費電力の増加を招くことにもなってしまう。

そこで、ウォームアップ時間の短縮、及び消費電力の低減を目指した様々手法が提案され、その一例を特許文献１に見ることができる。
特開平８−１６０７９４号公報（第３−４頁、図１）

特許文献１に記載のヒートローラ式トナー定着装置では、定着部材である定着ローラの内側に、定着ローラを内側から加熱するヒータ（加熱手段）と、このヒータの熱線を反射させる反射板とを備え、ヒータから発せられる熱線のうち定着ローラ内面に直接向かうことのない熱線を、反射板によって反射させ、定着ローラと、加圧部材である加圧ローラとが圧接して形成される定着加熱加圧部領域（定着ニップ）に向けて照射するようにしている。しかしながら、このような構成で用いられる反射板は、熱線の反射性能を優先させることにより、熱の放射性能が低下してしまう恐れがある。これにより、反射板が受ける熱エネルギーのうち幾らかは、反射されずに反射板に吸収され、徐々に蓄積されることとなる。したがって、熱伝達の効率が悪く、定着ローラ表面が定着可能な温度に達するまでのウォームアップ時間の短縮、及び消費電力の低減といった目的に対して、十分な改善がなされているとは言えない。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、加熱手段の熱線を定着部材に向かって反射させる反射板を備えた定着装置において、加熱手段から発せられる熱線を反射面で反射させることにより効率良く定着ニップに導くとともに、吸収した熱を放射させることにより無駄なく迅速に定着部材に伝達して、定着部材に対する高い加熱効率が得ることができ、ウォームアップ時間の短縮、及び消費電力の低減が可能な定着装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、定着部材と、この定着部材に圧接して用紙を挿通させる定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を内側から加熱する加熱手段と、この加熱手段の熱線を前記定着ニップに向かって反射させる反射板とを備え、定着ニップで用紙に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、前記反射板は、反射面以外の部分に、反射面よりも放射率を高めた放射手段を備えることとした。

また、上記構成の定着装置において、前記放射手段は、前記反射板の反射面以外の部分をカバーする被膜を備えることとした。

また、上記構成の定着装置において、前記放射手段は、前記定着部材の内面に向かって延びる放熱フィンを備えることとした。

また、上記構成の定着装置において、前記放熱フィンは、前記定着部材の内面近傍まで延びていることとした。

また、上記構成の定着装置において、前記放熱フィンは、前記定着部材の軸線方向と平行な形状をなすこととした。

本発明の構成によれば、定着部材と、この定着部材に圧接して用紙を挿通させる定着ニップを形成する加圧部材と、定着部材を内側から加熱する加熱手段と、この加熱手段の熱線を定着ニップに向かって反射させる反射板とを備え、定着ニップで用紙に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、反射板は、反射面以外の部分に、反射面よりも放射率を高めた放射手段を備えることとしたので、熱線を反射面で反射するのと同時に、吸収した熱の反射面以外の部分での放射を助長することができる。したがって、加熱手段からの熱線を反射させることにより効率良く定着ニップに熱を導きつつ、吸収した熱を放射手段で放射することにより無駄なく迅速に定着部材に熱を伝達することが可能である。その結果、定着部材に対する高い加熱効率が得ることができ、ウォームアップ時間の短縮、及び消費電力の低減が可能な定着装置を得ることができる。

また、放射手段は、反射板の反射面以外の部分をカバーする被膜を備えることとしたので、例えば放射率が比較的高い顔料を含有する塗料などによって塗装することにより、簡単に反射板の放射性能を向上させることができる。このようにして、反射板が吸収した熱を、無駄なく迅速に定着部材に伝達することが可能となり、定着部材に対する高い加熱効率が得ることができる。

また、放射手段は、定着部材の内面に向かって延びる放熱フィンを備えることとしたので、放射手段の表面積が増加して、反射板の放射性能をさらに向上させることができる。これにより、反射板が吸収した熱を、無駄なく迅速に定着部材に伝達する作用が向上し、定着部材の加熱効率がさらに高められる。

また、放熱フィンは、定着部材の内面近傍まで延びていることとしたので、反射板が放射する熱を定着部材に伝達させ易くなる。したがって、より一層加熱効率が高められた定着装置を得ることが可能である。

また、放熱フィンは、定着部材の軸線方向と平行な形状をなすこととしたので、放熱フィンから定着部材に伝達される熱の温度分布を、定着部材の軸線方向全域において一様な状態にすることができる。これにより、定着部材の軸線方向において、温度ムラの発生を防止することが可能となる。その結果、定着部材に対する加熱効率をさらに向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づき説明する。

最初に、本発明の第１の実施形態に係る定着装置について、図１、及び図２を用いてその構成を説明する。図１は定着装置の模型的垂直断面正面図、図２は定着ローラの模型的水平断面底面図である。なお、図１において、一点鎖線は用紙の搬送経路を示している。

定着装置１には、図１に示すように、定着部１０、及び加圧部２０が備えられている。また、定着装置１に向かって用紙が進入してくる箇所には、用紙進入ガイド３０が設けられている。

定着部１０には、定着部材である定着ローラ１１が備えられている。定着ローラ１１は、用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図１の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。定着ローラ１１は、鉄やアルミニウム等の金属からなる芯金１２の外側に、シリコンゴムまたはスポンジからなる弾性部材層１３が設けられている。弾性部材層１３の外側であって、定着ローラ１１の表面には、離型層１４を設けてトナーの離型性を高めている。離型層１４は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パー−フルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂が用いられ、吹き付けによるコーティングやチューブを被せることによって設けられる。定着ローラ１１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙の搬送速度と同じになるように回転せしめられている。

定着ローラ１１の内部には、図１に示すように、加熱手段であるハロゲンヒータ１５が備えられている。このハロゲンヒータ１５は、図２に示すように、定着ローラ１１の軸線方向に延び、内側から定着ローラ１１を加熱するものである。

さらに、定着ローラ１１の内部には、図１、及び図２に示すように、反射板１６が備えられている。反射板１６は、アルミニウムやステンレス鋼等の金属製で、定着ローラ１１の軸線方向に延びる上下を逆にした樋状の部材であり、図１においてハロゲンヒータ１５の上方に覆い被さるように配置されている。

反射板１６は、その内側であって、ハロゲンヒータ１５に対向する面に、ハロゲンヒータ１５から発せられる熱線を反射する反射面１６ａを備えている。そして、反射板１６は、前述のように上下を逆にした樋状の部材であるが、その湾曲部は、ハロゲンヒータ１５から反射板１６の方向に進む熱線を、定着部材である定着ローラ１１と加圧部材である加圧ローラ２１とが圧接して形成される定着ニップＮに向かって反射させるような形状をなしている。

一方、反射板１６は、反射面１６ａ以外の部分、すなわち外側の部分に、放射手段１７を備えている。この放射手段１７は、反射面１６ａ以外の部分をカバーする被膜１７ａで構成されている。被膜１７ａは、耐熱黒色顔料と展色剤であるシリコーン系樹脂ワニスとを混合した塗料による塗装で形成されている。反射板１６の反射面１６ａ以外の部分は、この被膜１７ａからなる放射手段１７により、反射面１６ａよりも放射率が高められている。

また、定着ローラ１１の外側には、サーミスタ１８が備えられている。このサーミスタ１８により定着ローラ１１表面の温度を検知し、ハロゲンヒータ１５の出力を制御して温度制御を行う。

加圧部２０には、加圧部材である加圧ローラ２１が備えられている。加圧ローラ２１は、ステンレス鋼等の金属からなる芯金２２の外側に、シリコンゴムまたはスポンジからなる弾性部材層２３が設けられている。この加圧ローラ２１が、定着ローラ１１に圧接することにより、用紙を挿通させる定着ニップＮを形成する。加圧ローラ２１は、駆動装置を持たず、定着ローラ１１に圧接することにより、定着ローラ１１の回転に従って回転せしめられる。なお、用紙は、定着ニップＮ、すなわち定着ローラ１１、及び加圧ローラ２１の用紙幅方向中央部に通紙される。

加圧ローラ２１の芯金２２の下方には、アーム２４が設けられている。アーム２４は、その一端に設けられた支軸２４ａを中心として回転自在に定着装置１のハウジング（図示せず）に支持されている。一方、アーム２４の他端の下方には、定着装置１のハウジングとの間にばね２５が備えられている。このばね２５は、圧縮コイルばねで構成され、アーム２４を加圧ローラ２１に向かって付勢する付勢手段である。そして、アーム２４は、その略中央部で、下方から加圧ローラ２１の芯金２２に当接している。このような機構により、加圧ローラ２１が、ばね２５の弾発力（付勢力）により定着ローラ１１に圧接することで、用紙を挿通させる定着ニップＮを形成する。

このようにして、定着部材である定着ローラ１１と、この定着ローラ１１に圧接して用紙を挿通させる定着ニップＮを形成する加圧部材である加圧ローラ２１と、定着ローラ１１を内側から加熱する加熱手段であるハロゲンヒータ１５と、このハロゲンヒータ１５の熱線を定着ニップＮに向かって反射させる反射板１６とを備え、定着ニップＮで用紙に担持された未定着トナー像を定着する定着装置１において、反射板１６は、反射面１６ａ以外の部分に、反射面１６ａよりも放射率を高めた放射手段１７を備えるので、熱線を反射面１６ａで反射するのと同時に、吸収した熱の反射面１６ａ以外の部分での放射を助長することができる。したがって、ハロゲンヒータ１５からの熱線を反射させることにより効率良く定着ニップＮに熱を導きつつ、吸収した熱を放射手段１７で放射することにより無駄なく迅速に定着ローラ１１に熱を伝達することが可能である。その結果、定着ローラ１１に対する高い加熱効率が得ることができ、ウォームアップ時間の短縮、及び消費電力の低減が可能な定着装置１を得ることができる。

また、放射手段１７は、反射板１６の反射面１６ａ以外の部分をカバーする被膜１７ａを備えるので、本実施形態で示したような放射率が比較的高い耐熱黒色顔料を含有する塗料などによって塗装することにより、簡単に反射板１６の放射性能を向上させることができる。このようにして、反射板１６が吸収した熱を、無駄なく迅速に定着ローラ１１に伝達することが可能となり、定着ローラ１１に対する高い加熱効率が得ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る定着装置について、図３、及び図４を用いてその構成を説明する。図３は定着装置の模型的垂直断面正面図、図４は定着ローラの模型的垂直断面右側面図である。なお、この実施形態の基本的構成は、図１、及び図２を用いて説明した前記第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その説明は省略するものとする。

第２の実施形態に係る定着装置１において、反射板１６は、図３、及び図４に示すように、反射面１６ａ以外の部分に備えられた放射手段１７に、放熱フィン１７ｂを備えている。放熱フィン１７ｂは、反射板１６の外側に４個備えられ、定着ローラ１１の内面に向かって、内面近傍にまで延びている。そして、各々の放熱フィン１７ｂは、定着ローラ１１の軸線方向と平行な形状をなしている。

このようにして、放射手段１７は、定着ローラ１１の内面に向かって延びる放熱フィン１７ｂを備えるので、放射手段１７の表面積が増加して、反射板１６の放射性能をさらに向上させることができる。これにより、反射板１６が吸収した熱を、無駄なく迅速に定着ローラ１１に伝達する作用が向上し、定着ローラ１１の加熱効率がさらに高められる。

また、放熱フィン１７ｂは、定着ローラ１１の内面近傍まで延びているので、反射板１６が放射する熱を定着ローラ１１に伝達させ易くなる。したがって、より一層加熱効率が高められた定着装置１を得ることが可能である。

さらに、放熱フィン１７ｂは、定着ローラ１１の軸線方向と平行な形状をなすので、放熱フィン１７ｂから定着ローラ１１に伝達される熱の温度分布を、定着ローラ１１の軸線方向全域において一様な状態にすることができる。これにより、定着ローラ１１の軸線方向において、温度ムラの発生を防止することが可能となる。その結果、定着ローラ１１に対する加熱効率をさらに向上させることができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、本発明の実施形態において、放射手段１７が備える被膜１７ａは、耐熱黒色顔料と展色剤であるシリコーン系樹脂ワニスとを混合した塗料による塗装で形成されていることとしたが、被膜１７ａの構成はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で他の構成に代えても構わない。また、放射手段１７が備える放熱フィン１７ｂは、本実施形態にて示された個数や形状、配置等の構成に限定されるものではなく、他の構成であっても良い。

そして、第１実施形態、及び第２実施形態に記載の構成は、排他的なものではなく、互いに組み合わせて実施することができる。

本発明は、加熱手段の熱線を定着部材に向かって反射させる反射板を備えた定着装置において利用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。 図１に示す定着装置の定着ローラの模型的水平断面底面図である。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置の模型的垂直断面正面図である。 図３に示す定着装置の定着ローラの模型的垂直断面右側面図である。

符号の説明

１ 定着装置
１０ 定着部
１１ 定着ローラ（定着部材）
１５ ハロゲンヒータ（加熱手段）
１６ 反射板
１６ａ 反射面
１７ 放射手段
１７ａ 被膜
１７ｂ 放熱フィン
２０ 加圧部
２１ 加圧ローラ（加圧部材）

Claims (5)

1. 定着部材と、この定着部材に圧接して用紙を挿通させる定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着部材を内側から加熱する加熱手段と、この加熱手段の熱線を前記定着ニップに向かって反射させる反射板とを備え、定着ニップで用紙に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、
   前記反射板は、反射面以外の部分に、反射面よりも放射率を高めた放射手段を備えることを特徴とする定着装置。
2. 前記放射手段は、前記反射板の反射面以外の部分をカバーする被膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記放射手段は、前記定着部材の内面に向かって延びる放熱フィンを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記放熱フィンは、前記定着部材の内面近傍まで延びていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記放熱フィンは、前記定着部材の軸線方向と平行な形状をなすことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の定着装置。

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