JP2017173366A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱板からのヒートリークを可及的に低減し、所定温度への立ち上がり性能の高速化を図り得る像加熱装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】可撓性を有する回転可能な筒状部材と、該筒状部材の内側に配置された輻射発熱体と、前記筒状部材の内周面と摺動可能に配置され、前記輻射発熱体からの輻射熱を受けて加熱される被加熱板と、前記輻射発熱体の輻射熱を前記被加熱板に向けて反射させる反射板と、を備えた加熱回転体と、前記被加熱板との間で前記筒状部材を挟むことで前記筒状部材との間に記録材が加圧加熱されるニップ部を形成する加圧部材と、を備え、前記加熱回転体には、前記被加熱板と加圧部材との間のニップ部を均一加圧するための金属製の加圧ステーが配置されている像加熱装置において、前記反射板を前記被加熱板に接続し、前記反射板を前記加圧ステーと非接触としたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は記録材上の現像剤像を加熱するフィルム加熱型の像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来のこの種のフィルム加熱型の像加熱装置は、一般的に、耐熱性フィルムの内面にセラミックヒータを当接しながら加圧ローラとの間で、定着ニップを形成する接触加熱型の構成となっている。これに対して、近年、特許文献１に記載のように、ヒータ部をハロゲンヒータ等の輻射発熱体で構成したフィルム加熱型の定着装置（像加熱装置）が製品化され始めている。
この特許文献１に記載の定着装置は、可撓性を有する筒状部材と、筒状部材の内側に配置された発熱体と、筒状部材の内周面に摺接するように配置される金属製のニップ部材（被加熱板）と、を備えている。ニップ部材は発熱体からの輻射熱を受けて加熱される構成で、さらに、発熱体の輻射熱をニップ部材に向けて反射させる反射部材を備えている。そして、発熱体で加熱されたニップ部材と加圧部材との間で筒状部材を挟むことで、筒状部材との間に定着ニップを形成するようになっている。
このように、従来のセラミックヒータの機能を置き換えるように、定着ニップにニップ部材を配置し、これを発熱体で非接触に集中加熱することで、ほぼ同等の立ち上がり性能の高い定着装置を得ている。

しかし、特許文献１に記載の定着装置では、ニップ部材は反射部材のフランジ部を間に挟んで、ステイ（加圧ステイ）によって加圧ローラに加圧されている。反射部材の材質は、反射効率のよいアルミ材で構成されているため熱伝導性も良く、一方、ステイは高い圧力に耐えつつ均一な定着ニップが形成できるよう高い剛性が要求されるために、肉厚の厚い金属を使用している。そのため、熱容量も他の金属部品より大きく、輻射光によって昇温されたニップ部材の熱が、高い圧力で密着している熱伝導性の良い反射部材を介して、熱容量の大きな加圧ステーに逃げてしまう割合が高い。このニップ部材からのヒートリークが、結果として、ニップ部材の昇温速度を遅らせる要因となっていた。

特開２０１２−２１２０６６号公報

本発明の目的は、輻射式の発熱体で構成されるフィルム加熱型の像加熱装置において、被加熱板からのヒートリークを可及的に低減し、所定温度への立ち上がり性能の高速化を図り得る像加熱装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
可撓性を有する回転可能な筒状部材と、該筒状部材の内側に配置された輻射発熱体と、前記筒状部材の内周面と摺動可能に配置され、前記輻射発熱体からの輻射熱を受けて加熱される被加熱板と、前記輻射発熱体の輻射熱を前記被加熱板に向けて反射させる反射板と、を備えた加熱回転体と、
前記被加熱板との間で前記筒状部材を挟むことで前記筒状部材との間に記録材が加圧加熱されるニップ部を形成する加圧部材と、を備え、
前記加熱回転体には、前記被加熱板と加圧部材との間のニップ部を均一加圧するための金属製の加圧ステーが配置されている像加熱装置において、
前記反射板を前記被加熱板に接続し、前記反射板を前記加圧ステーと非接触としたことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、記録材に現像剤像を形成する画像形成部と、上記した像加熱装置とを備えた構成となっている。

本発明によれば、被加熱板からのヒートリークを可及的に低減し、所定温度への立ち上がり性能の高速化を図ることができる。

（Ａ）は本発明の実施形態１に係る定着装置（像加熱装置）の側面図、（Ｂ）はその上ユニットの断面図。 （Ａ）は反射板の分解斜視図、（Ｂ）は組み合わせ状態の斜視図。 本発明と比較例の立ち上がり特性のグラフ。 本発明の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示す図。 （Ａ）は、本発明の実施形態２のフィルムユニットの断面図、（Ｂ）は反射板の分解斜視図、（Ｃ）は反射板と被加熱板との組み立て状態の斜視図。 （Ａ）は、本発明の実施形態３のフィルムユニットの断面図、（Ｂ）は反射板と被加熱板の斜視図。 （Ａ）は、本発明の実施形態４のフィルムユニットの断面図、（Ｂ）は一体構造の反射板と被加熱板の断面図、（Ｃ）は中間的成形体の斜視図、（Ｄ）は座面を成形した図。 比較例１の定着装置の側面図である。

以下に、本発明に係る像加熱装置及びこれを備えた画像形成装置の実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
［実施形態１］
本発明が適用される画像形成装置は、記録材上に現像剤像としてのトナー像を形成する画像形成部を有する装置であり、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等が含まれる。本実施形態では、画像形成部では、トナーを現像剤とし、静電的な画像形成手段により記録材上にトナー像を形成し、記録材に形成されたトナー像が像加熱装置である定着装置によって溶融固着される。
図４は、画像形成装置の基本例として、電子写真方式のモノクロプリンタの基本構成を示している。
すなわち、画像形成部では、帯電ローラ１で感光ドラム２の表面を一様に所定の極性に帯電させた後、レーザー等の露光部３によって感光ドラム２を露光した領域のみを除電して感光ドラム２上に潜像を形成する。
この潜像は、現像器４によってトナー像として顕像化される。すなわち、トナー５は現像ブレード４ａと現像スリーブ４ｂの間で感光ドラム２表面と同極性に摩擦帯電されている。この摩擦帯電されたトナー５が、感光ドラム２と現像スリーブ４ｂの対向部に搬送され、ＤＣとＡＣバイアスの重畳印加による電界作用によって浮遊振動して感光ドラム２上の潜像に付着して現像される。
感光ドラム２上に選択付着させて形成されたトナー像は感光ドラム２の回転によって転写ローラ６と感光ドラム２で形成される転写ニップまで搬送される。
尚、ここまでの現像方法としては、上記の非接触方式の他に弾性現像ローラを感光ドラムに接触させながらＤＣバイアスを印加してトナーを感光ドラムの潜像形成部に選択的に付着させる接触現像方式などもある。

一方、画像が記録される紙等の記録材７は、記録材収納箱７ａから給紙ローラ対７ｃによって垂直搬送ローラ対７ｄまで先端部が給紙された後、この垂直搬送ローラ対によって転写前搬送ローラ７ｅまで搬送される。更に、記録材はこの転写前搬送ローラ７ｅによって、転写ガイド板９に沿って予め規定された進入角度で転写ニップまで搬送される。搬送中、除電ブラシ８が記録材の背面側に接し、記録材表面の不要な帯電を除電してから転写ニップへと運ばれる。
転写ニップでは、感光ドラム２上のトナーを静電的に引き付けて記録材側に移動させるために、トナーと逆極性の高電圧を記録材背面の転写ローラ６に印加する。同時に、記録材にトナーを保持し続けるために、記録材裏面にトナーと逆極性の転写電荷を付与する。
最後に、トナー像が転写された記録材７は、加熱回転体としてのフィルムユニット１３と加圧ローラ１４で構成される定着装置１２の定着ニップまで搬送される。
定着ニップでは、予め設定されている定着温度を保持するように、加熱回転体としてのフィルムユニット１３側に設けられた不図示の定温制御手段によって定温制御されながら加熱及び加圧することでトナー像が定着される。
トナー像転写後の感光ドラム２の表面には極性の異なるトナー等の付着物が僅かに残るため、転写ニップを通過した後の感光ドラム２の表面はクリーニングブレード１０ａに付着物が除去される。クリーニングブレード１０ａは、感光ドラム２表面に回転方向に対して対抗するようにカウンター当接され、掻き落とされたトナー等の付着物は容器１０に回収され、次の画像形成に備えて待機する。

以上の工程は単色のトナーを用いる場合であるが、複数のカラートナーを用いるカラープリンターの場合には、一つの感光ドラム上に複数のカラートナー像を現像したり、カラートナーの色数分の複数の感光ドラムが用いられる。
カラープリンターの場合、記録材上にトナー像を形成するまでの過程には多様な転写方式がある。転写方式としては、中間転写ベルト上に多重転写した後に一括して記録材上に２次転写する方式、記録材を転写ベルト上に吸着搬送しながら記録材上に多重転写する方式等が適用される。
いずれの転写方式においても、転写された記録材上のトナー像を永久固定するためにはトナーを加圧加熱して記録材上に永久固着する定着装置１２を介して最終的に印刷を終える点は共通である。

＜定着装置＞
次に、図１及び図２を参照して、定着装置について詳細に説明する。
図１（Ａ）は定着装置の側面図、（Ｂ）はフィルムユニットの断面図、図２（Ａ）は反射板の斜視図、（Ｂ）は反射板と被加熱板の組み合わせた斜視図である。
本発明の定着装置１２は、定着ニップ部Ｎに対向する被加熱板２１を、反射板２４によって発熱体１３ａからの輻射光で集中加熱し、この被加熱板２１と摺動接触する定着フィルム１６を加熱するフィルム加熱型定着装置である。発熱体１３ａとしては、たとえば、ハロゲンヒータが用いられる。
すなわち、定着装置１２は、加熱回転体としてのフィルムユニット１３と、フィルムユニット１３に接触して定着ニップ部Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラ１４とを備えている。
フィルムユニット１３は、可撓性を有する回転可能な筒状部材として定着フィルム１６と、定着フィルム１６の内側に配置された輻射発熱体としての１本の棒状に延びる発熱体１３ａと、を備えている。また、定着フィルム１６の内周面と摺動可能に配置され発熱体１３ａからの輻射熱を受けて加熱される被加熱板２１と、発熱体１３ａの輻射熱を被加熱板２１に向けて反射させる反射手段としての反射板２４と、を備えている。加圧ローラ１４は、前記被加熱板２１との間で定着フィルム１６を挟むことで定着フィルム１６との間に定着ニップ部Ｎを形成する。
定着フィルム１６としては、特に図示しないが、基層と離型層の２層構造、あるいは基層と離型層の間に弾性層を設けた３層構造等の積層フィルム構成となっている。基層には、ポリイミド等の耐熱性樹脂フィルム、あるいは高熱伝導性を有するフィルム状の薄肉金属層で構成される。離型層はフィルムの表層部分で、離型性の良いＰＦＡやＰＴＦＥにより形成されている。弾性層としてはシリコーンゴム等が用いられる。

定着フィルム１６の内側には、定着フィルム１６を案内するフィルムガイド１８が設けられ、フィルムガイド１８の内側には、被加熱板２１と加圧ローラとの間の定着ニップ部Ｎを均一加圧するための金属製の加圧ステー１９が配置されている。また、内部電装部品の配線部材等と定着フィルム１６との接触を防止するための上カバーステー１７が設けられている。
加圧ステー１９は、被加熱板２１側に向かって開放された断面逆Ｕ字形状の長尺部材で、内部空間に発熱体１３ａ及び反射板２４が配設され、その下端開放部を塞ぐように被加熱板２１が組み付けられている。
反射板２４は、発熱体１３ａの輻射光を定着ニップ部Ｎに集中させるために配置されている。
被加熱板２１は、通紙方向に対して直交方向に延びる板状部材で、発熱体１３ａと平行に延びている。この被加熱板２１は、反射板２４で反射された輻射光を受けて昇温加熱する機能と、加圧ローラ１４との間で回転移動する定着フィルム１６と摺動しながら定着ニップ部Ｎを形成する固定加圧部材としての機能を併せ持っている。被加熱板２１のヒータ側表面には、輻射光の吸収を高めるための黒色塗装層２１ａが形成されている。

図示例では、記録材Ｐは、紙面に向かって右側から搬送されて定着ニップ部Ｎを通過し、紙面左側に排紙される構成となっている。フィルムユニット１３は、記録材Ｐの搬送方向下流側に向かってニップ幅より大幅に張り出す形状となっている。これによって定着フィルム１６が定着ニップ部Ｎの前後で従来例よりも水平搬送される領域が長くなっている。
被加熱板２１の通紙方向（記録材搬送方向）の下流側端部には、部分的に通紙方向下流側に向かって延びる当接座面２１ｂが設けられ、当接座面２１ｂに当接するようにサーミスタ２２ｂが配置されている。サーミスタ２２ｂはフィルムガイド１８に設けられた穴に挿入され、上部の加圧ばね２２ａとフィルムガイド１８にネジ止めされる上カバーステー１７によって当接座面２１ｂに圧接される構成となっている。
すなわち、被加熱板２１の定着ニップ部Ｎの通紙方向下流部にサーミスタ２２ｂによる温度検知部を設け、金属製の被加熱板２１の熱伝導性を活用して、定着ニップ部Ｎの温度に近い温度を検出する構成としている。この温度検知部のスペース確保のために、フィルムユニット１３は、定着ニップ部Ｎに対して通紙方向上流側よりも下流側が長く延長されている。
定着中央部に配したサーミスタ２２ｂの長手方向両側には、サーモスイッチ２２が設けられている。このサーモスイッチ２２の当接場所を確保するために、被加熱板２１の通紙方向（記録材搬送方向）下流側の端縁には、サーミスタ２２ｂが当接する当接座面２１ｂと同様に、サーモスイッチ２２の座面となる当接座面２１ｂが部分的に突設されている。これらサーミスタ２２ｂ及びサーモスイッチ２２等の温度センサは、フィルムガイド１８に開けられた保持穴に保持されている。
一方、加圧部材としての加圧ローラ１４は、回転軸１４ｄを有する加圧用金属芯金１４ｃ上に耐熱性ゴムなどで構成される弾性層１４ｂ、その表面に加圧側離型性層１４ａを有する構成となっている。

本実施形態１は、反射板２４の前フランジ部２４２ａを被加熱板２１の定着ニップ裏面側に良熱伝導的に接続し、反射板２４と加圧ステー１９を非接触として断熱したものである。反射板２４の固定は、反射板２４の長手方両端部の上面と加圧ステー１９の天井部１
９１との間に断熱台座２４ｂを介して加圧ばね２４ａを設けて加圧固定している。
反射板２４は、発熱体１３ａの３方を取り囲むように、被加熱板２１に向けて開放する断面逆Ｕ字形状の長尺部材であり、被加熱板２１と反対側の天面部２４１を備えている。また、発熱体１３ａに対して搬送方向上流側には前側面部２４２、搬送方向下流側には後側面部２４３が配置されている。前側面部２４２の開放端である下端部には、搬送方向上流側に張り出す前フランジ部２４２ａが設けられ、後側面部２４３の開放端である下端部から搬送方向下流側に張り出す後フランジ部２４３ａが設けられている。
この実施形態１では、従来と異なり、前側面部２４２の下端の前フランジ部２４２ａは、被加熱板２１の定着ニップ部Ｎの裏面に接触している。
被加熱板２１は、定着ニップ部Ｎに対応する領域の平板状の平坦部２１０と、平坦部２１０の搬送方向上流端からさらに上流側に所定角度で傾斜して延びる傾斜面部２１１と、傾斜面部２１１の搬送方向上流端から、平坦部２１０に対して直角に上方に向かって延びる前端壁２１２と、平坦部２１０の搬送方向下流端から直角に上方に向かって延びる後端壁２１３とを備え、この後端壁２１３の上端から、さらに、部分的に、当接座面２１ｂが搬送方向と平行に延びている。
この実施形態１では、上記反射板２４の前フランジ部２４２ａは、被加熱板２１の傾斜面部２１１に面接触し、熱的に熱伝導性が良好となるように接続されている。また、後フランジ部２４３ａも、被加熱板２１の平坦部２１０と後端壁２１３との隅角部に接触し、熱的に熱伝導性が良好となるように接続されている。

本実施形態１では、反射板２４の長手方向両端部と加圧ステー１９との間で、加圧部材としての加圧ばね２４ａを、断熱部材としての断熱台座２４ｂを介して、加圧ステー１９の内面天井部との間で加圧当接する構成となっている。
加圧ステー１９は、反射板２４を三方から取り囲む断面コの字形状の長尺部材で、天井部１９１と、搬送方向上流側の前壁部１９２と、搬送方向下流側の後壁部１９３とを備え、前壁部１９２の開放端である下端部に設けられた固定フランジ１９２ａが、被加熱板２１の前端壁２１２の上端に、断熱材としての耐熱性の断熱材２３を介して加圧固定されている。また、後壁部１９３の下端部が被加熱板２１の後端壁２１３の上端に、耐熱性の断熱材２３を介して加圧固定されている。
このように、本実施形態１では、従来の加圧ステー１９と被加熱板２１の間に介在するよう設けられた反射板２４の前フランジ部２４２ａを、この界面から被加熱板２１の定着ニップ裏面側に接触させ、良熱伝導的に被加熱板２１に接続している。
これらの構成によって、反射板２４は、その昇温時の熱エネルギーが、加圧ステー１９へのリークが抑制されつつ、被加熱板２１に熱的に密着し、良好な熱伝導性で熱エネルギーが伝達できるようになるので、被加熱板２１が、より速く昇温するように作用するようになる。
すなわち、反射板２４は、発熱体１３ａからの輻射光を定着ニップ部Ｎ側に反射しつつ、自分自身も輻射光によって加熱昇温して熱エネルギーを有するようになる。反射板２４と加圧ステー１９間は断熱台座２４ｂのみで支えられ、しかも断熱性の断熱材２３によって断熱されている。したがって、反射板２４の熱エネルギーを加圧ステー１９に逃がすことなく、被加熱板２１側に積極的に伝熱できるようになり、被加熱板２１の昇温速度を高速化できるようになり、定着装置全体の立ち上がり性能を改善できる。

（立ち上がり特性の比較試験）
図３には、本発明と、その比較例との立ち上がり特性の比較結果を示している。
比較例１は、図８に示すように、反射板２２４のフランジ部２２４ａ、２２４ｂを加圧ステー１９の下端と被加熱板２１との間で、挟んで固定する従来構成タイプである。本実施形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。また、各部材の材質と厚さは、同一構成要素のものは同じであり、形状変更に伴う熱容量の多少の変化はあっても、材料特性差による性能差はほぼ無視できる。
また、比較例２は、比較例１に対して、反射板２２４のフランジ部２２４ａ、２２４ｂを、断熱材を介して、加圧ステー１９の下端と被加熱板２１との間で挟んで固定したものである。この断熱材としては、厚さ約０．１ｍｍのポリイミドフィルムであり、加圧ステー１９の底面をこのフィルムで被覆して用いている。
これらの比較例に対し、本実施形態１で用いた断熱材２３は、比較例２と同じく厚さ約０．１ｍｍのポリイミドフィルムであり、やはり加圧ステー１９の底面をこのフィルムで被覆して用いている。
比較試験は３通りの構成による定着器で、印刷速度毎分４０枚（ＬＴＲサイズ紙）相当の性能を有する本定着方式の装置単体評価として、室温から１７０℃に設定した定着温調温度に達するまでの検証実験を行った。
図３は、立ち上がり特性の差を検証した結果のグラフであり、比較例１は破線の波形部、比較例２は、細い実践の波形部、本実施形態１は、太い実線の波形部で示している。

このグラフからわかるとおり、速度や温調方法、目標温度などを従来例とすべて同条件に設定したにもかかわらず、定着温調目標温度を１７０℃とした場合の立ち上がり時間は次の通りである。
比較例２では、比較例１に対して約２．５秒の改善効果があるが、本実施形態１の構成を用いると、約１０．５秒もの大きな差がつくということが分かった。
この結果から、断熱材の効果を除いたとしても、本実施形態１の構成によって約８秒の立ち上がり時間短縮効果が得られることがわかる。
すなわち、比較例１、２では、簡易断熱材としての耐熱性フィルムの有無差による若干の差は認められる。しかし、いずれも発熱体１３ａの輻射光により加熱される被加熱板２１の昇温は、熱伝導性の良い反射板２２４を介した被加熱板２１の熱エネルギーの加圧ステー１９へのリークによって抑制される。また、反射板２４自体の熱エネルギーの加圧ステー１９へのリークもあるため、被加熱板２１の昇温速度はさらに抑制されていた。
しかし、本実施形態１の反射板２４の配置構成、及びその構成と簡易断熱材を併用する構成によって、加圧ステー１９への熱の移動を抑制し、飛躍的に立ち上がり性能を改善できるようになる。
尚、上記説明では、断熱部材を介在させるために新たな断熱材の追加を必要とする構成とした。しかし、上記ポリイミドフィルムのような耐熱性樹脂部材を新たに追加する代わりに、同じく耐熱性樹脂で構成されているフィルムガイド１８を、この境界部にはみ出すように変形させて介在する方法を用いてもよい。また、本実施形態では反射板の配置効果確認のため、断熱材２３を簡易断熱材としたが、被加熱板２１の熱エネルギーの加圧ステー１９へのリークをより強く抑制するために、より熱伝導の低い断熱材を選んでも良い。

次に、本発明の実施形態２乃至４について説明する。
以下の説明では、主として上記実施形態１と異なる点について説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
［実施形態２］
図５は、本発明の実施形態２に係る定着装置のフィルムユニットを示している。図５（Ａ）は、フィルムユニットの側面図、（Ｂ）、（Ｃ）は反射板２５及び爪付きの被加熱板２６の斜視図である。反射板２５は実施形態１の部材と同一形状でも使用可能であるが、ここでは被加熱板２６の形状に合わせて形状を変更したため、別部品としている。
図５（Ａ）に示すように、本実施の形態２では、実施形態１で用いた被加熱板２６の定着ニップ上下流側の両端部に、上流側爪部２６ａ及び下流側爪部２６ｂを、板金端部を折り曲げて各々形成した爪付きの被加熱板２６を用いている。上流側爪部２６ａ及び下流側爪部２６ｂは、機能的に有効であれば部分的に一部に設けるだけでもよいが、特にここでは板金同士の密着性を全域で確保すべく爪部を長手方向全域に形成している。被加熱板２６の上面形状は、反射板２５の底面形状と一致するように加工されている。
すなわち、反射板２５は、発熱体１３ａの３方を取り囲むように、被加熱板２６に向け
て開放する断面逆Ｕ字形状の長尺部材であり、被加熱板２６と反対側の天面部２５１を備えている。また、発熱体１３ａに対して搬送方向上流側には前側面部２５２、搬送方向下流側には後側面部２５３が配置されている。前側面部２５２の開放端である下端部には、搬送方向上流側に張り出す前フランジ部２５２ａが設けられ、後側面部２５３の開放端である下端部から搬送方向下流側に張り出す後フランジ部２５３ａが設けられている。
そして、前フランジ部２５２ａの先端に上流側爪部２６ａに係合する係合端部が屈曲して延びている。

一方、被加熱板２６は、定着ニップ部Ｎに対応する領域の平板状のニップ対応部２６０と、ニップ対応部２６０の搬送方向上流端からさらに上流側に所定角度で傾斜して延びる傾斜面部２６１と、傾斜面部２６１の搬送方向上流端から、ニップ対応部２６０に対して直角に上方に向かって延びる前端壁２６２と、ニップ対応部２６０の搬送方向下流端から直角に上方に向かって延びる後端壁２６３とを備え、下流側爪部２６ｂは、この後端壁２６３の上端から、搬送方向上流側に折り返されて構成されている。また、後端壁２６３の上端から、部分的に、サーミスタ２２等が当接する当接座面２６ｃが搬送方向下流に向かって突設されている。この当接座面２６ｃが設けられた部分は、下流側爪部２６ｂは形成されていない。
この実施形態２では、図５（Ｂ）に示すように、被加熱板２６の上流側爪部２６ａに、反射板２５の前フランジ部２５２ａの先端係合部２５２ｂを合わせ、また、下流側爪部２６ｂに後フランジ部２５３ａを合わせる。そして、矢印Ｘ方向にスライド挿入し、図５（Ｃ）に示すように、両部品の長手方向端部が一致するまで進入させることによって、反射板２５と被加熱板２６が、密着固定される。

以上、本実施形態２では、反射板２５は他の加圧手段などを用いることなく、他の部材と独立して被加熱板２６のみに密着保持される構成となるので、反射板２５から被加熱板２６以外の他の部材へのヒートリークの経路が全くなくなるため、より熱効率の高い構成が実現できる。なおかつ、実施形態１のように、別途加圧ばねや断熱台座を追加することなく、安価な構成で、熱効率の高い構成を実現できるようになる。
このように、本実施形態２では、被加熱板２６の搬送方向上下流側に反射板２５を固定する爪部を設けることで、反射板２５の熱エネルギーが加圧ステー１９側に逃げることを抑制できる。同時に、反射板２５の前フランジ部２５２ａ及び後フランジ部２５３ａを被加熱板２６の定着ニップ裏面側に密着接続することが可能となる。したがって、他の部品を追加することなく良好な効果を得ることができる。さらに、反射板２５と被加熱板２６との接続部と加圧ステー１９との間に断熱材２３を設けることにより、さらに良好な効果を得ることができる。

［実施形態３］
図６には、本発明の実施形態３に係る定着装置のフィルムユニットを示している。図６（Ａ）はフィルムユニットの側面図、図６（Ｂ）は、中空部材２７の斜視図である。
本実施形態３は、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、反射板部（反射板）７１と被加熱板部（被加熱板）７２を一つの金属板を折り曲げて一体成形した中空部材２７によって構成したものである。これにより、反射板部７１に生じた熱エネルギーを良好に被加熱板部７２へ移動させて定着ニップ部Ｎの加熱効率の向上を図ったものであり、同時に部品点数の削減と組み立て性の向上を実現するものである。
すなわち、反射板部７１は、発熱体１３ａの３方を取り囲む断面逆Ｕ字形状の長尺部であり、被加熱板部７２と反対側の天面部２４１と、発熱体１３ａに対して搬送方向上流側の前側面部２４２、搬送方向下流側には後側面部２４３が配置されている。前側面部２４２の開放端である下端部には、搬送方向上流側に張り出す前フランジ部２４２ａが設けられ、後側面部２４３の開放端である下端部から搬送方向下流側に張り出す後フランジ部２４３ａが設けられている。
そして、前フランジ部２４２ａの先端に被加熱板部７２に連結される連結部２４２ｂが屈曲して延びている。

一方、被加熱板部７２は、定着ニップ部Ｎに対応する領域の平板状の平坦部２１０と、平坦部２１０の搬送方向上流端からさらに上流側に所定角度で傾斜して延びる傾斜面部２１１と、傾斜面部２１１の搬送方向上流端から、平坦部２１０に対して直角に上方に向かって延びる前端壁２１２と、平坦部２１０の搬送方向下流端から直角に上方に向かって延びる後端壁２１３とを備えている。
上記被加熱板部７２の傾斜面部２１１に反射板部７１の前フランジ部２４２ａが、さらに前端壁２１２に連結部２４２ｂが重ね合された上流側重ね部２７ａが形成されている。また、被加熱板部７２の後端壁２１３と後フランジ部２４３ａの前端折り返し部２４３ｂが重ね合された下流側重ね部２７ｂが形成されている。
すなわち、中空部材２７は、上流側重ね部２７ａには継ぎ目が無く、下流側重ね部２７ｂに継ぎ目がある閉断面構造の中空構造となっている。中空部材２７は、被加熱板部７２の平坦部２１０と反射板部７１とで構成される中空部２７ｃと、中空部２７ｃの上流側端部と下流側端部に突出す上流側重ね部２７ａと下流側重ね部２７ｂが突出している。この中空部２７ｃに発熱体１３ａが配置されている。

この中空部材２７の成形は、熱伝導の高い金属部材として厚さ０．５ｍｍのアルミ板を用い、まず、図５（Ａ）に示す上流側の接触部として先端重ね部２７ａを形成する。すなわち、一度折り重ねたのち、さらに重なり部全体を折り曲げて湾曲領域を形成しつつ、下板金部を定着ニップ対向の平坦部２１０として延長する。一方、上板金部を上方に折り曲げてドーム状の反射板部７１を形成したのち、再度両者を折り重ねた後端重ね部２７ｂを形成する。さらに、図５（Ｂ）に示すように、温度センサ当接用の当接座面２１ｂを、下板金の部分的延長と折り曲げによって形成している。すなわち、予め母材金属板が平板状の際に、板金端部に、これらの当接座面２１ｂを切り残しておく。
ここで、上記の前端重ね部２７ａと後端重ね部２７ｂにおける、重ね部を、さらに折り曲げる構成は、熱移動面積増大と剛性増大を促すうえで有効である。すなわち、反射板部７１で生じた熱エネルギーを、被加熱板部７２のニップ領域に熱移動させる際に、通常の母材金属板の熱伝導経路に加えて、これらの重ね部でさらに熱移動面積を増すことができる。これにより、熱移動を促進する効果が得られるとともに、薄い金属板を使用した際の定着ニップ部の加圧力に耐えるための剛性不足を補う効果も得られ、剛性確保の点でも有効となる。このように、薄い金属を使用できることは、熱移動の高速化のために「熱容量を少なくする」、「厚さ方向の熱移動を速くする」という目的に合致する。

尚、以上の構成を用いる場合、定着ニップ部の加熱効率を上げるために重要な黒色塗装層２１ａは、次のいずれかの方法で塗装する。
・加工前の板金のニップ相当位置を、あらかじめ部分的に塗装しておく。
・加工後のドーム状の空洞部内部に挿入可能な塗装ノズルを用い、マスキングで下面のみを塗装する。
マスキング方法としては、非塗装面に表面保護部材を張り付ける方法のほか、より生産性の高い方法としては、次のような方法がある。すなわち、塗装する下面以外の面を高精度で覆えるような内部ドーム形状に対して寸法精度の高いカバーを用いる方法を用いることができる。また、塗装ノズルの上部への塗料の飛散を高精度に防止できるような内部ドーム形状に対して寸法精度の高い傘つきノズルを用いる方法等を用いることもできる。
なお、以上の構成では、金属母材として金属板を用いたが、金属母材として金属パイプを用い、加圧変形加工によって類似形状を形成したのち、後端部の不要部を削除し、温度センサの当接座面２１ｂを切りだす方法を用いてもよい。
また、上記構成を用いる際、前端重ね部２７ａと後端重ね部２７ｂは、単に加圧圧着によって接合しているが、これらの折り重ね界面の密着性を安定化するため、次のような他
の接合方法を用いてもよい。たとえば、折り重ね界面の各領域に溶接や摩擦撹拌点接合、超音波金属接合など他の接合方法を用いて接合を採用することができる。但し、その際に、定着フィルム１６と摺擦する被加熱板部７２の表面に凹凸やバリなどを生じない加工方法が望ましい。
以上、本実施形態３では、反射板部７１は被加熱板部７２と一体化される構成となるので、反射板部７１から被加熱板部７２以外の他の部材へのヒートリークの経路が加圧座面の断熱部材への弱いヒートリークを除いて全くなくなるうえ、一体化によってより高い熱伝導で伝熱されることで、より熱効率の高い構成が実現できるようになる。
すなわち、反射板部７１と被加熱板部７２を同一金属部材の金属板の折り曲げ、パイプの変形加工で一体形成することで、反射板部７１に生じた熱エネルギーを被加熱板部７２に良熱伝導的に伝えることができる。

［実施形態４］
図７には、本発明の実施形態４に係る定着装置のフィルムユニットを示している。図７（Ａ）はフィルムユニットの側面図、図７（Ｂ）は、中空部材２８の断面図、図７（Ｃ），（Ｄ）は中空部材のセンサ座面形成前後の斜視図である。
本実施形態４は、反射板部８１と被加熱板部２８Ｂを継ぎ目の無い中空部材２８によって構成したものである。
この実施の形態４でも、実施形態３と同様に、反射板部８１と被加熱板部８２を熱伝導の高い同一金属材で一体形成することで、反射板部８１に生じた熱エネルギーを良好に被加熱板部８２へ移動させるものである。これにより、定着ニップ部の加熱効率の向上を図り、同時に部品点数の削減と組み立て性の向上を実現するものである。
すなわち、反射板部８１は、発熱体１３ａの３方を取り囲む断面逆Ｕ字形状の長尺部であり、被加熱板部８２と反対側の天面部８１１と、発熱体１３ａに対して搬送方向上流側の前側面部８１２、搬送方向下流側には後側面部８１３が配置されている。

一方、被加熱板部８２は、定着ニップ部に対応する領域の平板状の平坦部８２０と、平坦部８２０の搬送方向上流端からさらに上流側に所定角度で傾斜して延びる傾斜面部８２１と、傾斜面部８２１の搬送方向上流端から、平坦部８２０に対して直角に上方に向かって延びる前端壁８２２と、平坦部８２０の搬送方向下流端から直角に上方に向かって延びる後端壁８２３とを備えている。
上記被加熱板部８２の平坦部８２０と傾斜面部８２１の境界部に反射板部８１の前側面部８１２の下端が一体的に接続され、さらに、被加熱板部８２の平坦部８２０と後端壁８２３との境界部に、後側面部８１３の下端が一体的に接続されている。
すなわち、中空部材２８は、被加熱板部８２の平坦部８２０と反射板部８１とで構成される閉断面構造の中空部２８ｃと、中空部２８ｃの上流側端部と下流側端部に突出す上流側羽根部２８ａ、下流側羽根部２８ｃが突出する構成となっている。上流側羽根部２８ａにより、傾斜面部８２１と前端壁８２２が構成され、下流側羽根部２８ｂによって、後端壁８２３と、サーミスタ２２等の当接座面２１ｂが構成される。

具体的には、熱伝導率の高い金属材としてアルミを用いて予め内部形状を加工した母材を用い、図７（Ｂ）に示すような断面形状のダイスで、左右に上流側羽根部２８ａと下流側羽根部２８ｂのついた中空の異形アルミ管を作成する。このとき、被加熱板部８２と反射板部８１の肉厚を０．５ｍｍ、その左右の加圧力を受ける領域として、前端壁８２２と後端壁８２３の厚さを、剛性確保のために１．０ｍｍで形成する。さらに後端壁８２３の左端部には温度センサ当接用の当接座面２１ｂを形成するため、中間的な座面用羽根部２１ｂ’を肉厚０．５ｍｍで形成している。すなわち、反射板として機能する反射板部８１と、被加熱板として機能する被加熱板部８２の各構成部の厚さが異なる。
本実施形態では、上記温度センサの座面用羽根部２１ｂ’が引き抜き加工によって形成されているため、図７（Ｃ）の上斜視図に示すように、長手方向に同一形状で一体化され
ている。そこで、各部の温度を独立して検知するために、同図の下矢印に示すように、各温度センサを当接するために必要な部分のみを切り残す切断追加工を施している。
尚、定着ニップ部の加熱効率を上げるために重要な黒色塗装層２１ａの塗装方法については、実施形態３と同様である。
以上、本実施形態４では、反射板部８１は被加熱板部８２と完全に一体化される構成となるので、反射板部８１から被加熱板部８２以外の他の部材へのヒートリークの経路が加圧座面の断熱部材への弱いヒートリークを除いて全くなくなる。その上、板金同士を重ねた場合のような接触界面もない一体化によって接触熱抵抗もなくなるため、さらに高い熱伝導で伝熱される、より熱効率の高い構成が実現できるようになる。
また、温度センサの当接座面形成のために後加工は必要になるものの、基本形状は引き抜き加工によって効率よく生産することができ、全体として生産効率をさらに向上させることも可能となる。

尚、以上の各実施形態において、被加熱板と加圧ステーの間には、金属同士の熱伝導の高い直接接触を避けるため、断熱材として、最も安価で簡便な方法として簡易的に薄い耐熱樹脂フィルムを用いている。しかし、耐熱樹脂フィルムの代わりに、実施形態１に追記したように、耐熱性樹脂で構成されているフィルムガイドを変形させて用いたり、より高い断熱性を有する材料や厚い部材に交換することができる。
また、上記各実施形態では、像加熱装置として、記録材上に形成された未定着のトナー像を加熱加圧して定着する定着装置に適用しているが、定着装置に限るものではない。たとえば、記録材上に定着されたトナー像に光沢を出すための装置として適用することも可能である。

１２ 定着装置、１３ フィルムユニット、１３ａ 発熱体
１４ 加圧ローラ
１６ 定着フィルム（筒状部材）、１８ フィルムガイド
１９ 加圧ステー、２１ 被加熱板
２３ 断熱材、
２４ 反射板
２４ａ 加圧ばね、２４ｂ 断熱台座
２５ 反射板、２６ 被加熱板、２６ａ 当接座面
２６ａ 上流側爪部、２６ｂ 下流側爪部
２７ 中空部材
７１ 反射板部、７２ 被加熱板部、
２７ｃ 中空部
２８ ：中空部材、
８１ 反射板部、８２ 被加熱板部
２８ｃ 中空部
２８ａ 上流側羽根部、２８ｂ 下流側羽根部

Claims (13)

1. 可撓性を有する回転可能な筒状部材と、該筒状部材の内側に配置された輻射発熱体と、前記筒状部材の内周面と摺動可能に配置され、前記輻射発熱体からの輻射熱を受けて加熱される被加熱板と、前記輻射発熱体の輻射熱を前記被加熱板に向けて反射させる反射板と、を備えた加熱回転体と、
   前記被加熱板との間で前記筒状部材を挟むことで前記筒状部材との間に記録材が加圧加熱されるニップ部を形成する加圧部材と、を備え、
   前記加熱回転体には、前記被加熱板と加圧部材との間のニップ部を均一加圧するための金属製の加圧ステーが配置されている像加熱装置において、
   前記反射板を前記被加熱板に接続し、前記反射板を前記加圧ステーと非接触としたことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記反射板と被加熱板とは、前記反射板の長手方向両端部と前記加圧ステーとの間に配置した断熱部材と加圧部材とによって加圧当接する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記反射板と被加熱板とは、記録材搬送方向に見て、前記被加熱板の上流側端部と下流側端部の一部または全域が折り曲げられた爪部を有し、前記反射板の通紙方向の上流側端部と下流側端部が前記爪部に係合する構成となっていることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
4. 前記反射板と被加熱板は、発熱体が配置される中空部を有し、前記反射板として機能する反射板部と、被加熱板として機能する被加熱板部を有する一つの中空部材によって構成されている請求項１に記載の像加熱装置。
5. 前記中空部材の中空部は、継ぎ目のある閉断面構造である請求項４に記載の像加熱装置。
6. 前記中空部材の中空部は、継ぎ目の無い閉断面構造である請求項４に記載の像加熱装置。
7. 前記中空部材は、１つの金属板が折り曲げられて構成されている請求項５に記載の像加熱装置。
8. 前記中空部材は、１つの金属パイプが折り曲げられて構成されている請求項６に記載の像加熱装置。
9. 前記中空部材は、記録材搬送方向に見て、中空部の上流側端部と下流側端部に金属材が重ね合された重ね部が設けられている請求項７又は８に記載の像加熱装置。
10. 前記中空部材は、引き抜き材である請求項６に記載の像加熱装置。
11. 反射板として機能する反射板部と、被加熱板として機能する被加熱板部の各構成部の厚さが異なる請求項１０に記載の像加熱装置。
12. 前記加圧ステーと前記被加熱板の間に断熱材を介在させることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の像加熱装置。
13. 記録材に現像剤像を形成する画像形成部と、
    請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の像加熱装置と、を備えた画像形成装置。

Images