JP2013114052A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ部材の加熱効率を向上させることができる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、可撓性の筒状部材と、筒状部材の内部に配置され、輻射熱を発する発熱体と、筒状部材の内周面に摺接するニップ部材（ニップ板１３０）と、ニップ部材に接触するとともに、発熱体を覆うように形成され、輻射熱をニップ部材へ向けて反射させる反射部材（反射板１５０）と、ニップ部材との間で筒状部材を挟んでニップを形成するバックアップ部材と、を備え、ニップ部材と反射部材とは、画像形成幅内において、筒状部材の軸方向に沿って断続的に接触している。
【選択図】図５

Description

本発明は、記録シートに転写された現像剤像を熱定着する定着装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置として、筒状の定着ベルトと、定着ベルトの内部に配置され、輻射熱を発するヒータと、定着ベルトの内周面に摺接するニップ部材と、ヒータを覆うように形成され、輻射熱をニップ部材へ向けて反射させる反射部材と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的に、反射部材は、長手方向における略全幅に渡って、ニップ部材に連続して接触している。

特開２０１１−９５５３４号公報

しかしながら、上述したような技術では、ニップ部材の熱が反射部材へ逃げてしまい、効率的にニップ部材を加熱することが難しかった。

そこで、本発明は、ニップ部材の加熱効率を向上させることができる定着装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、記録シートに転写された現像剤像を、記録シートを所定の方向に移動させながら熱定着するための定着装置であって、可撓性の筒状部材と、筒状部材の内部に配置され、輻射熱を発する発熱体と、筒状部材の内周面に摺接するニップ部材と、ニップ部材に接触するとともに、発熱体を覆うように形成され、輻射熱をニップ部材へ向けて反射させる反射部材と、ニップ部材との間で筒状部材を挟んでニップを形成するバックアップ部材と、を備えている。
そして、ニップ部材と反射部材とは、画像形成幅内において、筒状部材の軸方向に沿って断続的に接触している。

このように構成された定着装置によれば、画像形成幅内において、ニップ部材から反射部材へ逃げる熱を低減することができるので、ニップ部材を効率的に加熱することができる。また、断続的にではあるが、ニップ部材と反射部材とが接触しているので、ニップ部材と反射部材の間から輻射熱が漏れるのを抑えることができる。

そして、前記した定着装置において、反射部材のニップ部材に接触する部分に切欠部が形成されることで、反射部材とニップ部材が、断続的に接触しているのが望ましい。

このように構成された定着装置によれば、ニップ部材に切欠等を設けることで反射部材とニップ部材が断続的に接触する構成と比べて、ニップ部材の剛性を確保することができる。

また、前記したようにニップ部材に切欠部を設ける場合、切欠部は、軸方向に沿って、複数形成されていてもよい。

そして、前記したようにニップ部材に複数の切欠部を設ける場合、複数の切欠部の軸方向の長さの合計は、反射部材の軸方向の全長の半分以上であることが望ましい。

このように構成された定着装置によれば、よりニップ部材と反射部材の接触面積を小さくすることができるので、ニップ部材の加熱効率をさらに向上させることができる。

また、前記したようにニップ部材に複数の切欠部を設ける場合、複数の切欠部のうち、軸方向における最も外側に設けられている切欠部は、軸方向における略中央部に設けられている切欠部と比べて、軸方向の長さが大きいことが望ましい。

このように定着装置の立ち上げ時において温度が上がりにくいニップ部材の軸方向における端部において、ニップ部材と反射部材の接触面積を小さくすることで、ニップ部材の温度分布を均一にすることができる。また、定着装置の使用後において高温になっている軸方向における略中央部においては、ニップ部材と反射部材の接触面積が大きいので、放熱をスムーズに行うことができる。

そして、前記したニップ部材に切欠部を設けた定着装置において、反射部材は、軸方向から見て、ニップ部材側が開放された略Ｕ字状に形成された板状の部材であってもよい。
また、この反射部材は、ニップ部材側の端部に、外側に向かって延び、ニップ部材と接触するフランジ部を有し、前記した切欠部は、このフランジ部に形成されていてもよい。

そして、前記した反射部材のフランジ部に切欠部を設けた定着装置は、ニップ部材のバックアップ部材とは反対側を支持するステイをさらに備えていてもよい。
この場合、ステイは、ニップ部材との間で反射部材のフランジ部を挟むことが望ましい。

このように構成された定着装置によれば、ステイが反射板も支持することができる。

また、前記したステイは、軸方向から見て、ニップ部材側が開放した略Ｕ字状に形成されていてもよい。
そして、前記したステイや前記した反射部材は、金属製であってもよい。

また、前記した目的を達成するための本発明の定着装置は、記録シートに転写された現像剤を、記録シートを所定の方向に移動させながら熱定着するための定着装置であって、可撓性の筒状部材と、筒状部材の内部に配置され、輻射熱を発する発熱体と、筒状部材の内周面に摺接するニップ部材と、ニップ部材に接触するとともに、発熱体を覆うように形成され、輻射熱をニップ部材へ向けて反射させる反射部材と、ニップ部材との間で筒状部材を挟んでニップを形成するバックアップ部材と、を備えている。
そして、ニップ部材と反射部材の少なくとも一方は、画像形成幅内にわたって、ニップ部材と反射部材の他方に接触する接触部を有し、接触部は、画像形成幅内において、少なくとも一部が切り欠かれている。

このように構成された定着装置によっても、画像形成幅内において、ニップ部材から反射部材へ逃げる熱を低減することができるので、ニップ部材を効率的に加熱することができる。また、断続的にではあるが、ニップ部材と反射部材とが接触しているので、ニップ部材と反射部材の間から輻射熱が漏れるのを抑えることができる。

本発明によれば、ニップ部材と反射部材とが、画像形成幅内において、筒状部材の軸方向に沿って断続的に接触するので、ニップ部材から反射部材へ逃げる熱を低減することができ、ニップ部材を効率的に加熱することができる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を備えたレーザプリンタの概略構成を示す図である。 定着装置の断面図である。 ニップ板の斜視図である。 反射板とステイの斜視図である。 反射板とニップ板の接触部分を示す図４のＸ−Ｘ断面図である。 変形例に係る定着装置におけるニップ板、反射板およびステイを示す概略図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、本発明の定着装置１００を備えたレーザプリンタ１の概略構成について説明した後、定着装置１００の詳細な構成について説明する。

また、以下の説明において、方向は、レーザプリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、手前側を「右」、奥側を「左」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

＜レーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、記録シートの一例としての用紙Ｓを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｓ上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｓ上のトナー像を熱定着する定着装置１００とを主に備えている。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、給紙トレイ３１と、用紙押圧板３２と、給紙機構３３とを主に備えている。給紙トレイ３１に収容された用紙Ｓは、用紙押圧板３２によって上方に寄せられ、給紙機構３３によってプロセスカートリッジ５（感光体ドラム６１と転写ローラ６３との間）に向けて供給される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、図示しないレーザ発光部や、符号を省略して示すポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。この露光装置４では、レーザ発光部から出射される画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）が、感光体ドラム６１の表面で高速走査されることで、感光体ドラム６１の表面を露光する。

プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスカートリッジ５は、ドラムユニット６と、現像ユニット７とから構成されている。

ドラムユニット６は、感光体ドラム６１と、帯電器６２と、転写ローラ６３とを主に備えている。また、現像ユニット７は、ドラムユニット６に対して着脱可能に装着される構成となっており、現像ローラ７１と、供給ローラ７２と、層厚規制ブレード７３と、トナー（現像剤）を収容するトナー収容部７４とを主に備えている。

このプロセスカートリッジ５では、感光体ドラム６１の表面が、帯電器６２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム６１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容部７４内のトナーは、供給ローラ７２を介して現像ローラ７１に供給され、現像ローラ７１と層厚規制ブレード７３の間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ７１上に担持される。

現像ローラ７１上に担持されたトナーは、現像ローラ７１から感光体ドラム６１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム６１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム６１と転写ローラ６３の間を用紙Ｓが搬送されることで感光体ドラム６１上のトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

定着装置１００は、プロセスカートリッジ５の後方に設けられている。用紙Ｓ上に転写されたトナー像（トナー）は、定着装置１００を通過することで用紙Ｓ上に熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Ｓは、搬送ローラ２３，２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜定着装置の詳細構成＞
図２に示すように、定着装置１００は、筒状部材の一例としての定着ベルト１１０と、発熱体の一例としてのハロゲンランプ１２０と、ニップ部材の一例としてのニップ板１３０と、バックアップ部材の一例としての加圧ローラ１４０と、反射部材の一例としての反射板１５０と、ステイ１６０と、を主に備えている。

定着ベルト１１０は、耐熱性と可撓性を有する無端状（筒状）のベルトであり、符号を省略して示すガイド部材により回転が案内されている。

ハロゲンランプ１２０は、輻射熱を発してニップ板１３０および定着ベルト１１０を加熱することで用紙Ｓ上のトナーを加熱するヒータであり、定着ベルト１１０の内部において定着ベルト１１０およびニップ板１３０の内面から所定の間隔をあけて配置されている。

ニップ板１３０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を受ける板状の部材であり、その下面が筒状の定着ベルト１１０の内周面に摺接するように、定着ベルト１１０の内部に配置されている。本実施形態において、ニップ板１３０は、例えば、後述するスチール製のステイ１６０より熱伝導率が大きい、アルミニウム板などの金属板を加工することで形成されている。

図３に示すように、ニップ板１３０は、ベース部１３１と、屈曲部１３２とを有している。
ベース部１３１は、その下面が定着ベルト１１０の内周面と摺接する部分であり、ハロゲンランプ１２０からの熱を、定着ベルト１１０を介して用紙Ｓ上のトナーに伝達するようになっている。屈曲部１３２は、ベース部１３１の前後端から上方へ延びるように形成されている。

図２に示すように、加圧ローラ１４０は、弾性変形可能な部材であり、ニップ板１３０の下方に配置されている。そして、この加圧ローラ１４０は、弾性変形した状態でニップ板１３０との間で定着ベルト１１０を挟むことで、ニップＮを形成するようになっている。本実施形態においては、ニップ板１３０および加圧ローラ１４０は、一方が他方に向けて付勢されることで互いに圧接するように構成されている。

この加圧ローラ１４０は、本体筐体２内に設けられた図示しないモータから駆動力が伝達されて回転駆動するように構成されており、回転駆動することで定着ベルト１１０（または用紙Ｓ）との摩擦力により定着ベルト１１０を従動回転させるようになっている。これにより、トナー像が転写された用紙Ｓは、加圧ローラ１４０と加熱された定着ベルト１１０の間を前後方向（所定の方向）に搬送されることでトナー像（トナー）が熱定着される。

反射板１５０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱をニップ板１３０（ニップ板１３０の上面）に向けて反射する部材であり、ハロゲンランプ１２０を覆うように、ハロゲンランプ１２０から所定の間隔をあけて配置されている。

反射板１５０は、赤外線および遠赤外線の反射率が大きい金属板、例えば、アルミニウム板などを、定着ベルト１１０の軸方向（以下、単に「軸方向」という。）から見て、略Ｕ形状に湾曲させて形成されている。より詳しくは、図４に示すように、反射板１５０は、湾曲形状（断面視略Ｕ形状）をなす反射部１５１と、反射部１５１の下側（ニップ板１３０側）の両端部から前後方向外側に延びるフランジ部１５２とを主に有している。

反射部１５１は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱をニップ板１３０に集めることができるようになっている。これにより、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を効率よく利用することができ、ニップ板１３０および定着ベルト１１０を速やかに加熱することができる。

フランジ部１５２は、ニップ板１３０と接触する部分である接触部の一例である。具体的に、前側のフランジ部１５２は、ニップ板１３０の前側の屈曲部１３２の上端面と接触し、後側のフランジ部１５２は、ニップ板１３０のベース部１３１の上面と接触している（図２参照）。

そして、後側のフランジ部１５２には、画像形成幅Ｗ内において、軸方向に沿って複数の切欠部１５３が形成されている。これにより、図５に示すように、ニップ板１３０と反射板１５０の後側のフランジ部１５２とは、画像形成幅Ｗ内において、軸方向に沿って断続的に接触するようになっている。

複数の切欠部１５３について詳しく説明すると、切欠部１５３は、フランジ部１５２の後端から中間部分（反射部１５１とフランジ部１５２の間の折り目部分よりも後側の部分）までが切り欠かれて形成されている。このように、切欠部１５３を折り目部分や反射部１５１にまでかからないように形成することで、切欠部１５３から輻射熱が漏れにくくなっている。

そして、この切欠部１５３は、複数の切欠部１５３の軸方向の長さの合計が、反射板１５０の軸方向の全長の半分以上となっているように、フランジ部１５２に複数設けられている（図４参照）。

また、複数の切欠部１５３のうち、軸方向における最も外側に設けられている切欠部１５３Ａは、軸方向における略中央部に配置されている切欠部１５３Ｂと比べて、軸方向の長さが大きくなっている。

詳しくは、図４に示すように、後側のフランジ部１５２の軸方向における両端部の所定の範囲Ａに設けられている切欠部１５３Ａは、軸方向における略中央部の所定の範囲Ｂ（所定の範囲Ａと所定の範囲Ｂの軸方向の長さは同じとする。）に設けられている切欠部１５３Ｂに比べて、大きな切り欠きとなっている。これにより、所定の範囲Ａにおけるフランジ部１５２とニップ板１３０の接触面積が、所定の範囲Ｂにおけるフランジ部１５２とニップ板１３０の接触面積よりも小さくなっている。

図２に示すように、ステイ１６０は、加圧ローラ１４０とは反対側から前後方向におけるニップ板１３０の両端部を支持する部材であり、定着ベルト１１０の内側でハロゲンランプ１２０および反射板１５０を覆うように配置されている。このステイ１６０は、比較的剛性が高い、例えば、鋼板などの金属板を、ニップ板１３０側に開口を有するとともに反射板１５０（反射部１５１）に沿った形状（軸方向から見て、略Ｕ形状）で屈曲させることにより形成されている。

より詳細に、ステイ１６０は、図４に示すように、上壁１６１と、上壁１６１の前後端から下方へ延びる前壁１６２および後壁１６３を有している。そして、前壁１６２の下端部が、反射板１５０の前側のフランジ部１５２を介してニップ板１３０の前端部を上から支持しており、後壁１６３の下端部が、反射板１５０の後側のフランジ部１５２を介してニップ板１３０の後端を上から支持している。つまり、ステイ１６０は、ニップ板１３０との間で、反射板１５０を挟んでおり、ステイ１６０が反射板１５０とニップ板１３０の両方を保持することができるようになっている。

このようなステイ１６０は、ニップ板１３０に対し下方（加圧ローラ１４０側）から力が作用したときにその力を受け止めてニップ板１３０を支持する。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
ニップ板１３０と反射板１５０とは、画像形成幅Ｗ内において、軸方向に沿って断続的に接触しているので、画像形成幅Ｗ内において、ニップ板１３０から反射板１５０へ熱が逃げるのを低減することができる。これにより、ニップ板１３０を効率的に加熱することができる。また、断続的にではあるが、ニップ部板１３０と反射板１５０とが接触しているので、ニップ板１３０と反射板１５０の間から輻射熱が漏れるのを抑えることができる。

そして、反射板１５０の前側のフランジ部１５２に切欠部１５３が形成されることで、ニップ板１３０と反射板１５０が、断続的に接触するように構成されているので、例えば、ニップ板１３０に切欠を設ける場合に比べて、ニップ板１３０の剛性を確保することができる。

また、反射板１５０のフランジ部１５２に複数形成された切欠部１５３の軸方向の長さの合計は、フランジ部１５２の全長の半分以上であるので、よりニップ板１３０と反射板１５０の接触面積を小さくすることができ、ニップ板１３０の加熱効率をさらに向上させることができる。

そして、複数の切欠部１５３のうち、軸方向における最も外側に設けられている切欠部１５３Ａは、軸方向における略中央部に設けられている切欠部１５３Ｂと比べて、軸方向の長さが大きくなっている。このように、定着装置１００の立ち上げ時において温度が上がりにくいニップ板１３０の軸方向端部において、ニップ板１３０と反射板１５０の接触面積を小さくすることで、ニップ板１３０の温度分布を均一にすることができる。また、定着装置１００の使用後において高温になっている軸方向における中央部においては、ニップ板１３０と反射板１５０の接触面積が大きいので、放熱をスムーズに行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、反射板１５０のニップ板１３０と接触するフランジ部１５２に複数の切欠部１５３を設けることで、ニップ板１３０と反射板１５０を軸方向に沿って断続的に接触させる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ニップ板を加工し、ニップ板と反射板を軸方向に沿って断続的に接触させてもよい。

具体的に、この形態について説明すると、図６に示すように、ニップ板２３０の反射板２５０のフランジ部２５２と接触する部分には、ニップ板２３０を変形させることで形成した反射板２５０側に突出した凸部２３１を軸方向に沿って複数設けられている。これにより、ニップ板２３０と反射板２５０は、軸方向に沿って断続的に接触する。

また、ニップ板と反射板のフランジ部の両方に切欠部や凸部を設け、ニップ板と反射板を軸方向に沿って断続的に接触させてもよい。

そして、前記実施形態では、反射板１５０のフランジ部１５２に切欠部１５３を複数設けていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、反射板のフランジ部に設ける切欠部は、１つであってもよい。

また、前記実施形態では、反射板１５０の後側のフランジ部１５２にのみ切欠部１５３が設けられていたが、本発明はこれに限定されず、前側のフランジ部１５２にも切欠部を設けてもよい。

前記実施形態では、発熱体としてハロゲンランプ１２０を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、カーボンヒータなどであってもよい。

前記実施形態では、ニップ部材として板状のニップ板１３０を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、板状でない厚めの部材を採用してもよい。

前記実施形態では、バックアップ部材として加圧ローラ１４０を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ベルト状の加圧部材などであってもよい。

前記実施形態では、記録シートとして、普通紙やはがきなどの用紙Ｓを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ＯＨＰシートなどであってもよい。

１ レーザプリンタ
１００ 定着装置
１１０ 定着ベルト
１２０ ハロゲンランプ
１３０ ニップ板
１４０ 加圧ローラ
１５０ 反射板
１５２ フランジ部
１５３ 切欠部
１６０ ステイ
Ｎ ニップ
Ｓ 用紙
Ｗ 画像形成幅

Claims (13)

1. 記録シートに転写された現像剤像を、記録シートを所定の方向に移動させながら熱定着するための定着装置であって、
   可撓性の筒状部材と、
   前記筒状部材の内部に配置され、輻射熱を発する発熱体と、
   前記筒状部材の内周面に摺接するニップ部材と、
   前記ニップ部材に接触するとともに、前記発熱体を覆うように形成され、前記輻射熱を前記ニップ部材へ向けて反射させる反射部材と、
   前記ニップ部材との間で前記筒状部材を挟んでニップを形成するバックアップ部材と、を備え、
   前記ニップ部材と前記反射部材とは、画像形成幅内において、前記筒状部材の軸方向に沿って断続的に接触していることを特徴とする定着装置。
2. 前記反射部材の前記ニップ部材に接触する部分に切欠部が形成されることで、前記反射部材と前記ニップ部材が、断続的に接触していることを特徴とする請求項１に記載に定着装置。
3. 前記切欠部は、前記軸方向に沿って、複数形成されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記複数の切欠部の前記軸方向の長さの合計が、前記反射部材の前記軸方向の全長の半分以上であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記複数の切欠部のうち、前記軸方向における最も外側に設けられている切欠部は、前記軸方向における略中央部に設けられている切欠部と比べて、前記軸方向の長さが大きい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。
6. 前記反射部材は、前記軸方向から見て、前記ニップ部材側が開放された略Ｕ字形状に形成された板状の部材であることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記反射部材は、前記ニップ部材側の端部に、外側に向かって延び、前記ニップ部材と接触するフランジ部を有し、
   前記切欠部は、前記フランジ部に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記ニップ部材の前記バックアップ部材とは反対側を支持するステイをさらに備え、
   前記ステイは、前記ニップ部材との間で前記反射部材の前記フランジ部を挟むことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記ステイは、前記軸方向から見て、前記ニップ部材側が開放した略Ｕ字形状に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記ステイは、金属製であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の定着装置。
11. 前記反射部材は、金属製であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 前記ニップ部材は、金属製であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 記録シートに転写された現像剤像を、記録シートを所定の方向に移動させながら熱定着するための定着装置であって、
    可撓性の筒状部材と、
    前記筒状部材の内部に配置され、輻射熱を発する発熱体と、
    前記筒状部材の内周面に摺接するニップ部材と、
    前記ニップ部材に接触するとともに、前記発熱体を覆うように形成され、前記輻射熱を前記ニップ部材へ向けて反射させる反射部材と、
    前記ニップ部材との間で前記筒状部材を挟んでニップを形成するバックアップ部材と、を備え、
    前記ニップ部材と前記反射部材の少なくとも一方は、画像形成幅にわたって、前記ニップ部材と前記反射部材の他方に接触する接触部を有し、
    前記接触部は、画像形成幅内において、少なくとも一部が切り欠かれていることを特徴とする定着装置。

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