JP2014066853A

JP2014066853A - 定着装置

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Publication number: JP2014066853A
Application number: JP2012211847A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kaseyama; 智昭枦山; Yuji Nishigaki; 裕次西垣; Yasuhiro Maruyama; 泰弘丸山
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-09-26
Also published as: JP6019996B2

Abstract

【課題】温度検知部材の応答性が向上する定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、筒状の定着ベルト１１０と、定着ベルト１１０の内側に配置されたハロゲンランプ２１０と、定着ベルト１１０の内面が摺接するように配置されたニップ板２２０と、ニップ板２２０との間で定着ベルト１１０を挟む加圧ローラ１２０と、ニップ板２２０を支持する支持部を有するステイ２４０と、ニップ板２２０に接触する温度検知部材１５０と、を備えている。支持部は、ハロゲンランプ２１０に対し用紙搬送方向の一方側でニップ板２２０を支持する前壁と、ハロゲンランプ２１０に対し用紙搬送方向の他方側でニップ板２２０を支持する後壁２４３と、を有し、温度検知部材１５０は、後壁２４３に対してハロゲンランプ２１０とは反対側に設けられている。そして、少なくとも後壁２４３とニップ板２２０の間には、断熱材２５０が設けられている。
【選択図】図４

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ように構成される定着装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置で用いられる定着装置において、筒状の定着ベルトの内側に、発熱体、ニップ部材および温度検知部材などが配置されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような定着装置では、発熱体によって加熱されるニップ部材の温度を温度検知部材が検出し、その検出結果に基づいて定着温度（発熱体）を制御する。

また、定着装置は、ニップ板を、発熱体を挟んだ両側で支持するステイを備えており、温度検知部材は、このステイの外側でニップ部材に接触している。

特開２０１１−１１３０１４号公報

しかしながら、上述した技術においては、ステイが温度検知部材と発熱体の間の位置でニップ部材を支持しているため、ニップ部材の発熱体によって加熱される部分から温度検知部材が接触している部分へ伝わる熱が、ステイに奪われてしまう。これにより、ニップ部材の温度検知部材が接触している部分の温度が、発熱体によって加熱される部分の温度とほぼ等しくなるまでに時間がかかってしまい、温度検知部材の応答性が悪くなってしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、温度検知部材の応答性が向上す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熱定着するように構成される定着装置であって、筒状の定着ベルトと、定着ベルトの内側に配置された発熱体と、定着ベルトの内面が摺接するように配置されたニップ部材と、ニップ部材との間で定着ベルトを挟む回転体と、ニップ部材の回転体とは反対側を支持する支持部を有するステイと、ニップ部材に接触する温度検知部材と、を備えている。
支持部は、発熱体に対し記録シートの搬送方向の一方側に位置し、ニップ部材を支持する第１支持部と、発熱体に対し記録シートの搬送方向の他方側に位置し、ニップ部材を支持する第２支持部と、を有し、温度検知部材は、第２支持部に対して発熱体とは反対側に設けられている。
そして、少なくとも第２支持部とニップ部材の間には、断熱材が設けられている。

このように構成された定着装置によれば、第２支持部とニップ部材の間に断熱材が設けられているので、ニップ部材の熱が第２支持部を通してステイへ移動するのを低減することができる。これにより、第２支持部に対して発熱体とは反対側に配置され、ニップ部材の温度検知部材が接触する部分の温度が、第２支持部に対して発熱体側に配置され、発熱体によって加熱される部分の温度に近い温度になりやすいので、温度検知部材の応答性が向上する。

また、前記した定着装置は、発熱体を覆うように形成される反射部材を備え、反射部材は、ニップ部材側の端部に、発熱体から離れるように延びるフランジ部を有していてもよい。
この場合、フランジ部は、ニップ部材と支持部とで挟まれていてもよい。

そして、前記した反射部材を備える定着装置において、断熱材は、ニップ部材とフランジ部の間に配置されていてもよい。

また、前記した反射部材を備える定着装置において、断熱材は、フランジ部と支持部の間に配置されていてもよい。

本発明によれば、第２支持部とニップ部材の間に断熱材が設けられているので、ニップ部材の熱が第２支持部を通してステイへ移動するのを低減することができる。これにより、第２支持部に対して発熱体とは反対側に配置され、ニップ部材の温度検知部材が接触する部分の温度が、第２支持部に対して発熱体側に配置され、発熱体によって加熱される部分の温度に近い温度になりやすいので、温度検知部材の応答性が向上する。

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。加熱ユニットおよび温度検知部材を示す分解斜視図である。断熱材近傍を示す定着装置の拡大断面図である。第１の変形例に係る定着装置の断熱材近傍を示す拡大断面図である。第２の変形例に係る定着装置の断熱材近傍を示す拡大断面図である。

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、本発明の特徴部分ついて詳しく説明する。

なお、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における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」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Ｐを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｐ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Ｐ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、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、用紙Ｐの前側を持ち上げる用紙押圧板３２と、給紙ローラ３３と、給紙パット３４と、紙粉取りローラ３５，３６と、レジストローラ３７とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、用紙押圧板３２によって給紙ローラ３３に寄せられ、給紙ローラ３３と給紙パット３４によって１枚ずつ分離され、紙粉取りローラ３５，３６およびレジストローラ３７を通ってプロセスカートリッジ５に向けて搬送される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に配置され、レーザ発光部（図示せず）と、回転駆動するポリゴンミラー４１と、レンズ４２，４３と、反射鏡４４，４５，４６とを主に備えている。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、ポリゴンミラー４１、レンズ４２、反射鏡４４，４５、レンズ４３、反射鏡４６の順に反射または通過して、感光体ドラム６１の表面で高速走査される。

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。

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Ｐ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Ｐ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Ｐ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Ｐ上に熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Ｐ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、筒状の定着ベルト１１０と、定着ベルト１１０の内側に配置され、定着ベルト１１０を加熱する加熱ユニット２００と、加熱ユニット２００との間で定着ベルト１１０を挟む回転体の一例としての加圧ローラ１２０と、温度検知部材１５０と、カバー部材１３０とを主に備えている。

定着ベルト１１０は、後述する加熱ユニット２００によって加熱される耐熱性と可撓性を有するベルトである。定着ベルト１１０は、図示しないガイド部材により回転が案内されている。

加圧ローラ１２０は、弾性変形可能な部材であり、定着ベルト１１０や後述する加熱ユニット２００の下方に配置されている。そして、この加圧ローラ１２０は、弾性変形した状態で加熱ユニット２００（ニップ板２２０）との間で定着ベルト１１０を挟むことで、ニップ部Ｎを形成するようになっている。本実施形態においては、加熱ユニット２００および加圧ローラ１２０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１２０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Ｐ）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Ｐは、加圧ローラ１２０と加熱された定着ベルト１１０の間を前から後へ向けて搬送されることでトナー像（トナー）が熱定着される。

加熱ユニット２００は、定着ベルト１１０を介して用紙Ｐ上のトナーを加熱するユニットであり、発熱体の一例としてのハロゲンランプ２１０と、ニップ部材の一例としてのニップ板２２０と、反射部材２３０と、ステイ２４０とを備えている。

ハロゲンランプ２１０は、輻射熱を発してニップ板２２０および定着ベルト１１０を加熱することで用紙Ｐ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２２０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２２０は、ハロゲンランプ２１０からの輻射熱を受ける板状の部材であり、その下面に筒状の定着ベルト１１０の内周面が摺接するように、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２２０は、例えば、後述する鋼製のステイ２４０より熱伝導率が大きい、アルミニウム板など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２２０は、左右に長い板状に形成されたベース部２２１と、ベース部２２１の後端に設けられる３つの突出部２２２とを主に有している。

ベース部２２１は、その下面が定着ベルト１１０の内周面に接触する部分であり、ハロゲンランプ２１０からの熱を、定着ベルト１１０を介して用紙Ｐ上のトナーに伝達するようになっている。

突出部２２２は、ベース部２２１の後端の中央付近に２つと、右端部に１つ設けられ、ベース部２２１の後端から用紙Ｐの搬送方向に沿って延びて略平板状に形成されている。より詳細に、突出部２２２は、後述するステイ２４０の後壁２４３や反射部材２３０のフランジ部２３２よりも後方まで延びている（図２参照）。

図２および図３に示すように、反射部材２３０は、ハロゲンランプ２１０からの輻射熱（主に前後方向や上方向に向けて放射された輻射熱）をニップ板２２０（ベース部２２１の上面）に向けて反射する部材であり、ハロゲンランプ２１０を覆うように、ハロゲンランプ２１０から所定の間隔をあけて配置されている。

このような反射部材２３０によってハロゲンランプ２１０からの輻射熱をニップ板２２０に集めることで、ハロゲンランプ２１０からの輻射熱を効率よく利用することができ、ニップ板２２０および定着ベルト１１０を速やかに加熱することができる。

具体的に、反射部材２３０は、赤外線および遠赤外線の反射率が大きく、後述するステイ２４０よりも熱伝導率が大きい、例えば、アルミニウム板などを、略Ｕ字状に湾曲させて形成されている。より詳しくは、反射部材２３０は、湾曲形状（断面視略Ｕ字状）をなす反射部２３１と、反射部２３１のニップ板２２０側の両端部から前後方向外側にハロゲンランプ２１０から離れるように延びるフランジ部２３２とを有している。また、この反射部材２３０は、後述するステイ２４０よりも薄く形成されている。

ステイ２４０は、加圧ローラ１２０とは反対側から前後方向におけるニップ板２２０の両端部を支持し、ニップ板２２０に対し加圧ローラ１２０側から力が作用したときに、その力を受け止める部材である。このステイ２４０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２２０側に開口を有するとともに反射部材２３０（反射部２３１）に沿った断面視略Ｕ字状に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２４０は、ハロゲンランプ２１０の上方に配置される上壁２４１と、上壁２４１の前後端から下方へ延びる支持部の一例としての前壁２４２（第１支持部）および後壁２４３（第２支持部）とを有している。

図２に示すように、前壁２４２は、ハロゲンランプ２１０に対し用紙Ｐの搬送方向の上流側（一方側）に位置している。そして、前壁２４２は、その下端部で、反射部材２３０の前側のフランジ部２３２をニップ板２２０との間で挟むとともに、ニップ板２２０の前端部（ベース部２２１の前端部）を上から支持している。

後壁２４３は、ハロゲンランプ２１０に対し用紙Ｐの搬送方向の下流側（他方側）に位置している。そして、後壁２４３は、その下端部で、反射部材２３０の後側のフランジ部２３２をニップ板２２０との間で挟むとともに、ニップ板２２０の後端部（ベース部２２１の後端部）を上から支持している。

また、本実施形態においては、前壁２４２の下端部は、ニップ部Ｎよりも用紙Ｐの搬送方向上流側に配置され、後壁２４３の下端部は、ニップ部Ｎよりも用紙Ｐの搬送方向下流側に配置されている。

そして、図４に示すように、ステイ２４０の後壁２４３とニップ板２２０の間、詳細には、後壁２４３と反射部材２３０の後側のフランジ部２３２の間には、断熱材２５０が設けられている。

断熱材２５０は、樹脂製のテープである。この断熱材２５０としては、例えば、耐熱性に優れた樹脂テープであるポリイミドテープを使用することができる。断熱材２５０は、後壁２４３の下端部の左端部から右端部にわたって貼り付けられており、後壁２４３の下面を覆っている。これにより、断熱材２５０は、後壁２４３と後側のフランジ部２３２とに挟まれるように配置され、後壁２４３と後側のフランジ部２３２は、直接接触しないようになっている。

なお、断熱材２５０は、後壁２４３と後側のフランジ部２３２との間における熱の移動を抑制するのに十分な物性を有する素材や厚みで形成されているのが望ましい。

そして、断熱材２５０は、図２に示すように、ステイ２４０の前壁２４２とニップ板２２０の間には、設けられていない。

温度検知部材１５０は、例えば、サーモスタットやサーミスタなどの公知のセンサであり、ステイ２４０の後壁２４３に対してハロゲンランプ２１０とは反対側に設けられ、ニップ板２２０の温度を検知している。

具体的に、温度検知部材１５０は、図３に示すように、ニップ板２２０の各突出部２２２に対し１つずつ設けられ、突出部２２２の上面に接触するように配置されている。そして、温度検知部材１５０は、突出部２２２の温度を検知し、その検知結果を、定着装置１００（ハロゲンランプ２１０）を制御するための図示しない制御装置に出力するように構成されている。

図２に示すように、カバー部材１３０は、定着ベルト１１０の内側において加熱ユニット２００を覆う部材である。このカバー部材１３０は、断面視略Ｕ形状に形成されており、後壁の下端から後方へ向けて用紙搬送方向に沿って延びる固定部１３１を有している。

固定部１３１には、上下方向から見て、ニップ板２２０の各突出部２２２と重なる位置に、上下方向に貫通する孔１３２が形成されている。この孔１３２は、温度検知部材１５０が嵌め込まれる部分であり、ニップ板２２０の突出部２２２上に配置された温度検知部材１５０が前後左右に動くのを抑制している。

以上のように構成された本実施形態の定着装置１００によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
ハロゲンランプ２１０がＯＮになり、ニップ板２２０のベース部２２１がハロゲンランプ２１０によって加熱されると、ベース部２２１の熱が突出部２２２へ伝わり、突出部２２２も加熱される。

このとき、ベース部２２１の後端（突出部２２２よりもハロゲンランプ２１０寄りの位置）を支持するステイ２４０の後壁２４３とニップ板２２０との間に断熱材２５０が設けられているので、ニップ板２２０の熱が後壁２４３へ移動しにくい。つまり、ベース部２２１から突出部２２２へ伝わる熱がステイ２４０へ逃げないので、ベース部２２１とともに突出部２２２も速やかに加熱され、ベース部２２１と突出部２２２の温度が略等しくなる。これにより、温度検知部材１５０が検知する温度が、ニップ部Ｎの温度と略等しくなり、温度検知部材１５０の応答性が向上する。

なお、反射部材２３０は、熱伝導率が高く、また、薄く熱容量が小さいので、ハロゲンランプ２１０をＯＮにした後は、速やかにニップ板２２０の温度と略等しい温度まで上昇するため、ニップ板２２０からほとんど熱を奪わない。

また、ステイ２４０の前壁２４２とニップ板２２０の間には、断熱材２５０を設けていないので、ハロゲンランプ２１０をＯＦＦにしたときには、ニップ板２２０の熱を前壁２４２へ逃がして、ニップ板２２０を速やかに冷却することができる。

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、断熱材２５０は、ステイ２４０の後壁２４３と反射部材２３０の後側のフランジ部２３２との間に配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、断熱材は、後側のフランジ部２３２とニップ板２２０の間に配置されていてもよいし、後壁２４３と後側のフランジ部２３２の間、および、後側のフランジ部２３２とニップ板２２０の間の両方に配置されていてもよい。

具体的に、断熱材が後側のフランジ部２３２とニップ板２２０の間に配置されている場合の一例を、図５を参照して説明する。断熱材２５１は、後側のフランジ部２３２の下面を覆うように、反射部材２３０に貼り付けられている。このように断熱材２５１が設けられることにより、後側のフランジ部２３２がニップ板２２０に接触せず、ニップ板２２０の熱が後側のフランジ部２３２を介してステイ２４０へ移動するのを低減することができる。

これにより、ニップ板２２０のベース部２２１とともに突出部２２２も速やかに加熱されるので、前記実施形態と同様に、温度検知部材１５０の応答性が向上する。

次に、断熱材が後壁２４３と後側のフランジ部２３２の間、および、後側のフランジ部２３２とニップ板２２０の間の両方に配置されている場合の一例を、図６を参照して説明する。断熱材２５２は、後側のフランジ部２３２の上面および下面を覆うように、フランジ部２３２の端部を巻き込んで貼り付けられている。このように断熱材２５２が設けられることにより、ニップ板２２０の熱が後側のフランジ部２３２を介してステイ２４０へ移動するのをより低減することができる。

そして、前記実施形態においては、断熱材２５０は、ステイ２４０の後壁２４３とニップ板２２０の間にのみ設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、断熱材２５０を、ステイ２４０の前壁２４２とニップ板２２０の間にさらに設けてもよい。

また、前記実施形態では、温度検知部材１５０は、ステイ２４０の後壁２４３に対してハロゲンランプ２１０とは反対側、つまり、ステイ２４０よりも用紙Ｐの搬送方向下流側に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、温度検知部材は、ステイ２４０の前壁２４２に対してハロゲンランプ２１０とは反対側、つまり、ステイ２４０よりも用紙Ｐの搬送方向上流側において、ニップ板２２０に接触しており、断熱材が、前壁２４２とニップ板２２０の間に設けられていてもよい。なお、このような構成である場合、前壁２４２が第２支持部であり、後壁２４３が第１支持部である。

そして、前記実施形態では、ステイ２４０の後壁２４３の下端部に、テープ状の断熱材２５０を貼り付けることで、後壁２４３と反射部材２３０のフランジ部２３２の間に断熱材２５０を設けていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、塗料タイプの断熱材を後壁２４３の下端部に塗布してもよいし、シート状の断熱材を、接着剤や両面テープによって後壁２４３の下端部に固定してもよい。

また、前記実施形態では、断熱材２５０が樹脂から形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、断熱材は、セラミックスや各種の繊維質材料であってもよい。

前記実施形態では、発熱体としてハロゲンランプ２１０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２２０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、回転体として加圧ローラ１２０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Ｐ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加圧ローラ
１５０温度検知部材
２１０ハロゲンランプ
２２０ニップ板
２３０反射部材
２３２フランジ部
２４０ステイ
２４２前壁
２４３後壁
２５０断熱材
Ｐ用紙

Claims

記録シートに転写された現像剤像を熱定着するように構成される定着装置であって、
筒状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に配置された発熱体と、
前記定着ベルトの内面が摺接するように配置されたニップ部材と、
前記ニップ部材との間で前記定着ベルトを挟む回転体と、
前記ニップ部材の前記回転体とは反対側を支持する支持部を有するステイと、
前記ニップ部材に接触する温度検知部材と、を備え、
前記支持部は、
前記発熱体に対し記録シートの搬送方向の一方側に位置し、前記ニップ部材を支持する第１支持部と、
前記発熱体に対し前記搬送方向の他方側に位置し、前記ニップ部材を支持する第２支持部と、を有し、
前記温度検知部材は、前記第２支持部に対して前記発熱体とは反対側に設けられ、
少なくとも前記第２支持部と前記ニップ部材の間には、断熱材が設けられていることを特徴とする定着装置。
前記発熱体を覆うように形成される反射部材を備え、
前記反射部材は、前記ニップ部材側の端部に、前記発熱体から離れるように延びるフランジ部を有し、
前記フランジ部は、前記ニップ部材と前記支持部とで挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記断熱材は、前記ニップ部材と前記フランジ部の間に配置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。
前記断熱材は、前記フランジ部と前記支持部の間に配置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。