JP2017227751A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱ロールの非通紙領域の温度上昇を簡易な構成で抑制できる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、回転可能に設けられる円筒状の加熱ロール２１と、該加熱ロール２１の中空部に配置されて前記加熱ロールの内周面に向けて熱を放射する熱源２２と、前記加熱ロール２１に圧接して定着ニップを形成する加圧ロールと、を備え、前記定着ニップを用紙が通過することでトナー像を前記用紙に定着させる。前記熱源２２の、前記用紙の通紙領域外側の非通紙領域に対応する部分には、前記熱の放射を妨げる遮熱部５１ａが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に関する。

複写機やプリンターなどの電子写真方式の画像形成装置は、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着する定着装置を備えている。定着装置は互いに圧接される加熱ロールと加圧ロールとを有し、加熱ロールと加圧ロールとの間に形成される定着ニップを用紙が通過する際に、トナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。

加熱ロールには、中空部に備えられるヒーターランプの発熱によって、内周面が加熱されるタイプのものがある。このような加熱ロールの外周面には、フッ素系塗料のコーティングがなされている。これにより、トナー像は加熱ロールに付着することなく用紙に定着される。フッ素系塗料としては、ＰＦＡやＰＴＥＦが一般的である。

また、このタイプの加熱ロールでは、ヒーターランプの熱を効率よく吸収するために、熱吸収層として耐熱性の黒塗装が内周面に施される場合がある。黒塗装の塗料としては、セルモブラック（商品名）、オキツモ（商品名）、テツゾール（商品名）が一般的である。このような塗料は、主に金属酸化物を変性シリコンの接着剤を使用して塗装剤化されている。このため、ヒーターランプによって加熱ロールが所定の温度以上に加熱されると、変性シリコンからシロキサン成分が揮発する。この揮発した成分がナノダスト（超微粒子）となる。

ところで、定着ニップを用紙が連続して通過する際に、定着ロールの通紙領域では、用紙が熱を吸収するために温度の上昇は抑えられるが、非通紙領域では温度が上昇し続けることになる。一例として、非通紙領域の温度が通紙領域よりも約３０度高くなる場合がある。特に、通紙領域とその外側の非通紙領域との境界部で、温度が上昇する傾向がある。定着ロールの非通紙領域が高温になると、定着ロールの両端開口から熱が放散されて画像形成装置内の温度が上昇したり、定着ロールと圧接される加圧ロールの劣化が促進されたりするなどの不具合も発生する。

このような非通紙領域での温度上昇を防止するために、特許文献１や特許文献２には、加熱ロールの中空部に円筒状の遮蔽部材を移動可能に設けて、遮蔽部材を非通紙領域に移動させることで、非通紙領域の不要な加熱を防止するように構成された定着装置が記載されている。また、特許文献２の定着装置は、通紙領域には熱吸収処理がなされ、非通紙領域には熱吸収処理がなされていない定着ロールが使用されている。

特開平０６−１３８７８９号公報 特開２００６−２３４８６４号公報

しかしながら特許文献１や特許文献２に記載された定着装置においては、遮蔽部材を移動させる機構が必要になるので、定着装置の構造が複雑になるという問題がある。

本発明は上記事情を考慮し、加熱ロールの非通紙領域の温度上昇を簡易な構成で抑制できる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能に設けられる円筒状の加熱ロールと、該加熱ロールの中空部に配置されて前記加熱ロールの内周面に向けて熱を放射する熱源と、前記加熱ロールに圧接して定着ニップを形成する加圧ロールと、を備え、前記定着ニップを用紙が通過することでトナー像を前記用紙に定着させる定着装置であって、前記熱源の、前記用紙の通紙領域外側の非通紙領域に対応する部分には、前記熱の放射を妨げる遮熱部が設けられていることを特徴とする。

このような構成を採用することにより、熱源から加熱ロールの非通紙領域に放射される熱量が少なくなるので、加熱ロールの非通紙領域の温度上昇を低減できる。したがって、プリンター内の温度上昇や、加圧ロールの劣化を防止することができる。

本発明の定着装置において、前記加熱ロールの前記内周面には、前記熱源から放射される熱を吸収する熱吸収部が設けられており、該熱吸収部は、前記通紙領域の幅よりも狭い幅を有していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、連続して通紙された場合に特に温度が上昇しやすい通紙領域と非通紙領域との境界部分には、熱吸収部が形成されていないので、熱吸収部の過剰な温度の上昇を防いでナノダストの発生を抑制できる。

本発明の定着装置において、前記熱吸収部の幅方向各端部は、前記通紙領域の幅方向各端部よりもそれぞれ１〜２ｍｍ内側に離間していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、通紙領域の全域は効率的に加熱しつつ、温度上昇が顕著な通紙領域と非通紙領域との境界部分での温度上昇は可能な限り低減することができる。

本発明の定着装置において、前記熱源は、円筒状のガラス管と、該ガラス管内に設けられて、コイル状に巻き回された複数の発光部が所定の間隔で形成されたフィラメントと、を有し、前記遮熱部は、前記ガラス管の管壁に気泡を混入することで形成されていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、簡易な構成によって、遮熱部を形成することができる。

本発明の定着装置において、両端の前記発光部の幅方向各端部は、前記通紙領域の幅方向各端部よりも１〜２ｍｍ外側に離間していることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、加熱ロールの通紙領域の全域には発光部から熱が放射される一方で、非通紙領域に放射される熱量を低くできる。

本発明の定着装置において、前記遮熱部は、両端の前記発光部の幅方向各端部よりも外側に形成されていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、加熱ロールの非通紙領域に放射される熱量をさらに低減できる。

本発明の定着装置において、前記加熱ロールの前記熱吸収部よりも前記幅方向外側の内周面は、前記熱吸収部よりも表面粗さが粗くなるように粗面加工がなされていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、粗面加工することで熱が拡散されるので、加熱ロールの非通紙領域の温度上昇をさらに抑えることができる。

本発明の定着装置において、前記加圧ロールの幅は、前記熱吸収部の幅よりも長いことを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、通紙領域と非通紙領域との境界部分の熱が加熱ロールに伝達されるので、加熱ロールの境界部の温度上昇を防止できる。

本発明の画像形成装置は、上記したいずれかの定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、熱源の、非通紙領域に対応する部分に遮熱部を設けることで、加熱ロールの非通紙領域の温度上昇を防止できる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、ハロゲンヒーターの一部を示す正面断面図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置において、加熱ロールの熱吸収部とヒーターランプの遮熱部及び発光部との位置関係を説明する正面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。

まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１はプリンターの概略を模式的に示す図である。以下、図１における紙面手前側をプリンターの正面側（前側）とし、左右の向きはプリンターを正面から見た方向を基準として説明する。

プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置４と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部５と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置６と、用紙Ｓを排紙する排紙装置７と、排紙された用紙Ｓが受け止められる排紙トレイ８と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置４から、画像形成部５と定着装置６とを通って排紙装置７に向かう用紙Ｓの搬送経路１０が形成されている。

給紙装置４によって給紙カセット３から取り出された用紙Ｓは、搬送経路１０に沿って画像形成部５に搬送され、用紙Ｓにトナー像が形成される。用紙Ｓは搬送経路１０に沿って定着装置６に送られ、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは排紙装置７から排紙トレイ８に排出される。

次に、図２〜図４を参照して、定着装置６について説明する。図２は定着装置を示す側面断面図、図３はヒーターランプの一端部を示す正面断面図、図４は加熱ロールの熱吸収部とヒーターランプの遮熱部及び発光部との位置関係を説明する図である。

定着装置６は、図２に示されるように、定着ハウジング２０と、定着ハウジング２０に回転可能に支持される円筒状の加熱ロール２１と、加熱ロール２１の中空部に設けられる熱源としてのハロゲンヒーター２２と、加熱ロール２１に圧接可能に設けられる加圧ロール２３と、を備えている。

定着ハウジング２０は、前後方向に長い略直方体状の中空状部材である。定着ハウジング２０の左側面には、用紙が受け入れられる受入口３１が、用紙の搬送方向と直交する幅方向に沿って形成されている。定着ハウジング２０の右側面には、用紙が排出される排出口３２が、幅方向に沿って形成されている。受入口３１と排出口３２との間には用紙の搬送経路１０が形成されている。定着ハウジング２０の中空部には、搬送経路１０よりも上方に加熱ロール収容凹部３４が形成され、搬送経路１０よりも下方に加圧ロール収容凹部３５が形成されている。

加熱ロール２１は、円筒形状の基材層４０と、基材層４０の外周面に設けられる弾性層４１と、弾性層４１の外周面に設けられる離型層４２と、によって構成されている。基材層４０は、例えばＳＵＳやアルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層４１は、例えば、シリコーンゴムによって形成される。離型層４２は、例えば、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）チューブによって形成される。加熱ロール２１は、定着ハウジング２０の加熱ロール収容凹部３４に、前後方向に延びる回転軸（図示省略）を中心として回転可能に支持されている。

加熱ロール２１の内周面には、熱吸収部４６が設けられている。図４に示されるように、熱吸収部４６の幅Ｗ１は、用紙の通紙領域（例えば、Ａ４横サイズ）の幅Ｗ２よりも狭い。具体的には、熱吸収部４６の幅方向外側の端部は、通紙領域の幅方向外側の端部よりも距離ｄ１だけ内側に離間している。距離ｄ１は、例えば、１〜２ｍｍである。熱吸収部４６は、耐熱性の黒色塗料を塗装することによって形成される。黒色塗料としては、セルモブラック（商品面）、オキツモ（商品名）、テツゾール（商品名）等を使用できる。

また、加熱ロール２１の内周面は、通紙領域よりも幅方向外側の非通紙領域に対応する部分が、熱吸収部４６の表面粗さよりも大きい表面粗さを有するように表面加工されている。

ハロゲンヒーター２２は、図３に示されるように、ハロゲンガスが封入されたガラス管５１と、ガラス管５１内に長手方向に配設されるフィラメント５２と、を有している。フィラメント５２には、コイル状に巻き回された複数の発光部５３が所定の間隔で形成されている。図４に示されるように、発光部５３は、通紙領域に対応する部分よりもやや広い範囲内に形成されている。具体的には、両端の発光部５３の幅方向外側の端部は、通紙領域の幅方向両端よりも距離ｄ２だけ外側に離間している。距離ｄ２は、例えば、１〜２ｍｍである。さらに、図３にも示されるように、両端の発光部５３よりも幅方向外側の、ガラス管５１の端部には、管壁に気泡が混入された遮熱部５１ａが形成されている。気泡を混入することでガラス管５１の屈折率が変化し、ガラス管５１に伝達された熱が分散される。

加圧ロール２３は、図２に示されるように、円柱状の回転軸６０と、回転軸６０の外周面に設けられる弾性層６１と、弾性層６１の外周面に設けられる離型層６２と、によって構成されている。回転軸６０は、例えば、鉄等の金属によって形成される。弾性層６１は、例えば、シリコーンゴムによって形成される。離型層６２は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成される。図４に示されるように、加熱ロール２３は、熱吸収部４６の幅方向長さよりも長く形成されている。

加圧ロール２３は、定着ハウジング２０の加圧ロール収容凹部３５に回転可能に支持されて、加熱ロール２１に圧接されている。これにより、加熱ロール２１と加圧ロール２３との間に定着ニップが形成される。加圧ロール２３の回転軸６０の一端には、モーターなど駆動源から駆動力が伝達される駆動入力ギア（図示省略）が固定されている。加圧ロール２３は、駆動入力ギアが駆動されることで、図２の時計回り方向に回動する。これにより、加熱ロール２１が、加圧ロール２３とは反対方向に回転する。

上記構成を有する定着装置６において、トナー像が形成された用紙Ｓが転写ニップに搬送されると、定着ニップで加熱及び加圧されることでトナー像が用紙Ｓに定着される。この際、加熱ロール２１の内周面に形成された熱吸収部４６でハロゲンヒーター２２から放射される熱が吸収されて、加熱ロール２１を効率的に加熱することができる。

また、ハロゲンヒーター２２の発光部５３は、通紙領域に対応する部分よりもやや広い範囲内に形成されているので、加熱ロール２１の通紙領域に対応する部分は、発光部５３からの熱が放射されるが、非通紙領域に対応する部分には熱が放射されにくくなっている。さらに、両端の発光部５３よりも幅方向外側には、遮熱部５１ａが形成されているので、熱がガラス管５１から外側へ放射されにくくなっている。

上記説明したように本発明の定着装置６においては、図４に示されるように、ハロゲンヒーター２２の発光部５３は、加熱ロール２１の非通紙領域に対応する部分には形成されていないので、非通紙領域に放射される熱量が少なくなっている。また、両端の発光部５３の幅方向外側の端部は、通紙領域の幅方向外側の端部よりも１〜２ｍｍ外側に離間するように形成されているので、通紙領域の全域には発光部５３から熱が放射されて、加熱ロール２１の通紙領域全域が均等に加熱されるようになっている。

さらに、ハロゲンヒーター２２には、両端の発光部５３よりも幅方向外側に遮熱部５１ａが形成されて、放射された熱が分散されるようになっている。このように、ハロゲンヒーター２２は、非通紙領域に対応する部分に発光部５３を設けないことと、遮熱部５１ａを設けることとで、非通紙領域に放射される熱量を低減するように構成されている。

したがって、加熱ロール２１の非通紙領域の温度上昇を低減でき、加熱ロール２１の両端の開口から放出される熱によるプリンター１内の温度上昇や、加圧ロール２３の劣化を防止することができる。

さらに、ガラス管５１の管壁に気泡を混入することで遮熱部５１ａを形成しているので、定着装置６の構成を簡易化してコストの上昇を抑えることができる。なお、熱の放射を抑制する方法としては、ガラス管５１をスリガラスで形成したり、つや消し加工等の表面処理や、断熱フィルムの貼り付け、断熱塗料の塗布等を施したりしても良い。

さらに、加熱ロール２１に設けられる熱吸収部４６は、通紙領域の幅方向両端部よりも内側に形成されている。つまり、連続して通紙された場合に特に温度が上昇しやすい通紙領域と非通紙領域との境界部分とその周辺には、熱吸収部４６が形成されていないので、熱吸収部４６の過剰な温度の上昇を防いでナノダストの発生を抑制できる。

また、熱吸収部４６を、幅方向外側の端部が通紙領域の幅方向外側の端部よりもそれぞれ１〜２ｍｍ内側に離間するように形成することで、通紙領域の全域は効率的に加熱しつつ、通紙領域と非通紙領域との境界部分での温度上昇は可能な限り低減することができるようになっている。

さらに、加熱ロール２１の内面の熱吸収部４６の幅方向外側の部分は、表面粗さが粗く形成されているので、ハロゲンヒーター２２から放射された熱が拡散する。これにより、加熱ロール２１の非通紙領域の温度上昇を抑えることができる。

さらに、加圧ロール２３の幅は、熱吸収部４６の幅方向長さよりも長いので、通紙領域と非通紙領域との境界部分の熱が加圧ロール２３に伝達されることで、加熱ロール２１の境界部の温度上昇を防止できる。

本発明の実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ プリンター（画像形成装置）
６ 定着装置
２１ 加熱ロール
２２ ハロゲンヒーター（熱源）
２３ 加圧ロール
４６ 熱吸収部
５１ ガラス管
５１ａ 遮熱部
５２ フィラメント
５３ 発光部

Claims (9)

1. 回転可能に設けられる円筒状の加熱ロールと、該加熱ロールの中空部に配置されて前記加熱ロールの内周面に向けて熱を放射する熱源と、前記加熱ロールに圧接して定着ニップを形成する加圧ロールと、を備え、前記定着ニップを用紙が通過することでトナー像を前記用紙に定着させる定着装置であって、
   前記熱源の、前記用紙の通紙領域外側の非通紙領域に対応する部分には、前記熱の放射を妨げる遮熱部が設けられていることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱ロールの前記内周面には、前記熱源から放射される熱を吸収する熱吸収部が設けられており、
   該熱吸収部は、前記通紙領域の幅よりも狭い幅を有していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記熱吸収部の幅方向各端部は、前記通紙領域の幅方向各端部よりもそれぞれ１〜２ｍｍ内側に離間していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記熱源は、
   円筒状のガラス管と、
   該ガラス管内に設けられて、コイル状に巻き回された複数の発光部が所定の間隔で形成されたフィラメントと、を有し、
   前記遮熱部は、前記ガラス管の管壁に気泡を混入することで形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 両端の前記発光部の幅方向各端部は、前記通紙領域の幅方向各端部よりも１〜２ｍｍ外側に離間していることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記遮熱部は、両端の前記発光部の幅方向各端部よりも外側に形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着装置。
7. 前記加熱ロールの前記熱吸収部よりも前記幅方向外側の内周面は、前記熱吸収部よりも表面粗さが粗くなるように粗面加工がなされていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記加圧ロールの幅は、前記熱吸収部の幅よりも長いことを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
   

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