JP2020126212A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱部材から発せられる光又は熱を反射部材によって効率良く反射し、加熱効率を向上させる。【解決手段】筒状の定着部材２１と、定着部材２１の外周面に対向するように配置された対向部材２２と、定着部材２１の内側に配置され対向部材２２との間で定着部材２１を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材２４と、定着部材２１の内側に配置され定着部材２１とニップ形成部材２４とを加熱する加熱部材２３と、定着部材２１の内側に配置され加熱部材２３からの光又は熱を反射する反射部材２６と、を備える定着装置であって、反射部材２６の加熱部材２３側の面２６０は、加熱部材２３側に突出する凸形状を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。

複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置において、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、互いに対向するローラやベルトなどの部材の間（ニップ部）に搬送し、記録媒体に熱を付与して未定着画像を定着する定着装置が知られている。

この種の定着装置として、例えば、下記特許文献１（特開２００９−９３１４１号公報）には、ニップ部を形成するニップ形成ユニットとベルトユニットとの両方を加熱する加熱ユニットを備える定着装置が開示されている。

ところで、ベルトユニットやニップ形成ユニットを加熱する加熱ユニットとして、ハロゲンヒータやカーボンヒータなどの輻射熱ヒータを用いた場合、このヒータからの光又は熱を反射部材によって定着ベルトやニップ形成部材などの加熱対象部材に向かって反射することで、加熱対象部材の加熱効率を向上させることが可能である。

しかしながら、反射部材によって反射される光や熱の一部には、加熱対象部材ではなく、ヒータに向かって反射されるものが存在する。このようなヒータに向かって反射される光や熱の量が多くなると、反対に加熱対象部材に向かって反射される光や熱の量が少なくなるため、加熱効率が低下するといった問題がある。

上記課題を解決するため、本発明は、筒状の定着部材と、前記定着部材の外周面に対向するように配置された対向部材と、前記定着部材の内側に配置され前記対向部材との間で前記定着部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着部材の内側に配置され前記定着部材と前記ニップ形成部材とを加熱する加熱部材と、前記定着部材の内側に配置され前記加熱部材からの光又は熱を反射する反射部材と、を備える定着装置であって、前記反射部材の前記加熱部材側の面は、前記加熱部材側に突出する凸形状を有することを特徴とする。

本発明によれば、反射部材の加熱部材側の面が、加熱部材側に突出する凸形状を有することで、加熱効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の側面断面図である。 定着装置の斜視断面図である。 定着装置の正面断面図である。 ベルト支持部材の斜視図である。 ベルト支持部材の変形例を示す斜視図である。 反射部材の変形例を示す図である。 反射部材の他の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 本発明の第３実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 ステー及び反射部材の斜視図である。 長方形状の貫通孔と楕円状の貫通孔とを比較して示す図である。 図１０における上方又は下方から、ステー、反射部材及びハロゲンヒータを見た断面図である。 本発明の第４実施形態に係るステーの斜視図である。 ステー配置の一例を示す図である。 ステー配置の他の例を示す図である。 本発明の第５実施形態に係るニップ形成部材の平面図である。 ニップ形成部材の端部斜視図である。 ニップ形成部材の作用を説明するための図である。 傾斜面の傾斜角度を異ならせた例を示す図である。 ベルト回転方向に対して凹部を傾斜させた例を示す図である。 用紙を垂直方向に搬送する定着装置の例を示す図である。 比較例に係る定着装置の側面断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。まず、図１を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。

図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式のモノクロレーザプリンタである。なお、本発明は、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいは、これらのいずれか２つ又は３つの機能を備える複合機であってもよい。また、モノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置であってもよい。

図１に示すように、画像形成装置１には、画像を形成する画像形成部２と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する記録媒体供給部３と、供給された用紙Ｐに画像を転写する転写部４と、用紙Ｐに転写された画像を定着する定着装置５と、画像が定着された用紙Ｐを装置外に排出する排出部６と、が設けられている。

画像形成部２は、ドラム状の感光体７と、感光体７の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ８と、感光体７の表面を露光して潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置９と、感光体７の表面にトナー（現像剤）を供給して潜像を可視画像化する現像手段としての現像ローラ１０と、感光体７の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１と、を備えている。

印刷動作開始の指示があると、画像形成部２において、感光体７が回転を開始し、帯電ローラ８によって感光体７の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置９が感光体７の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像ローラ１０からトナーが供給され、感光体７上にトナー画像が形成される。

感光体７上に形成されたトナー画像は、転写部４に配置された転写ローラ１５と感光体７との間の転写ニップにおいて用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、記録媒体供給部３から供給されたものである。記録媒体供給部３では、給紙カセット１２に収容されている用紙Ｐが給紙ローラ１３によって１枚ずつ送り出される。送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対１４によって感光体７上のトナー画像とタイミングを合わせて転写ニップへ搬送される。そして、転写ニップにおいて、感光体７上のトナー画像が用紙Ｐに転写される。また、トナー画像の転写が行われた後、感光体７上に残留するトナーは、クリーニングブレード１１によって除去される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置５へ搬送される。そして、定着装置５において、用紙Ｐが定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間を通過する際に加熱及び加圧されることで、トナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは、排出部６に搬送され、排紙ローラ対１６によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

次に、図２〜図６に基づき、本発明の第１実施形態に係る定着装置の構成について詳しく説明する。

図２は、定着装置の側面断面図、図３は、定着装置の斜視断面図、図４は、定着装置の正面断面図である。また、図５は、定着ベルトを支持するベルト支持部材の斜視図、図６は、ベルト支持部材の変形例を示す斜視図である。

図２に示すように、定着装置５は、定着ベルト２１と、加圧ローラ２２と、ハロゲンヒータ２３と、ニップ形成部材２４と、ステー２５と、反射部材２６と、ガイド部材２７と、温度センサ２８と、を備えている。

定着ベルト２１は、用紙Ｐに未定着画像Ｔを定着させる筒状の定着部材であり、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置される。本実施形態では、定着ベルト２１が、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などで形成された外周側の離型層と、を有する無端状のベルト（フィルムも含む。）で構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを１００μｍ程度にすれば、未定着画像（未定着トナー）を押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。また、本実施形態では、定着ベルト２１の低熱容量化の観点から、定着ベルト２１として、薄肉で小径のベルトを採用している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、定着ベルト２１全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１が弾性層を有する場合は、弾性層の厚さを、１００〜３００μｍに設定するとよい。さらに低熱容量化を図るには、定着ベルト２１全体としての厚さが０．２ｍｍ以下であることが望ましく、０．１６ｍｍ以下がより望ましい。また、本実施形態では、定着ベルト２１の直径が、２０〜４０ｍｍに設定されている。定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下であることが望ましい。

加圧ローラ２２は、定着ベルト２１の外周面に対向するように配置された対向部材である。本実施形態では、加圧ローラ２２が、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層と、で構成されている。また、本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。中空ローラの場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータなどの加熱部材を配置することも可能である。また、加圧ローラ２２の弾性層は、ソリッドゴムでもよいが、内部に加熱部材が配置されていない場合は、弾性層にスポンジゴムを用いて加圧ローラ２２の断熱性を高めることが望ましい。これにより、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ２２に奪われにくくなり、定着ベルト２１の熱効率が向上する。

また、加圧ローラ２２は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって図２中の矢印Ａで示す方向に回転駆動するように構成されている。一方、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２が回転駆動することにより、これに伴って図２中の矢印Ｂ方向に従動回転する。定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間（ニップ部Ｎ）に未定着画像Ｔが転写された用紙Ｐが搬送されると、回転する定着ベルト２１と加圧ローラ２２とによって用紙Ｐが搬送されニップ部Ｎを通過する。このとき、用紙Ｐに対して熱と圧力が付与されることで、未定着画像Ｔが用紙Ｐに定着される。

また、加圧ローラ２２と定着ベルト２１は、互いに接近離間するように構成されている。万が一、ニップ部Ｎに用紙が詰まった場合は、加圧ローラ２２と定着ベルト２１を互いに離間させ、ニップ部Ｎを開放することで、詰まった用紙のジャム処理などのメンテナンス作業を行うことが可能である。加圧ローラ２２と定着ベルト２１とは、いずれか一方に対して他方を動かして接近離間させるように構成されていてもよいし、両方を動かすことで接近離間させる構成であってもよい。

ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１の内側に配置され、赤外線光を放射することで、定着ベルト２１やニップ形成部材２４を輻射熱により加熱する加熱部材である。加熱部材として、ハロゲンヒータ２３以外に、カーボンヒータやセラミックヒータなどを用いることも可能である。本実施形態では、定着ベルト２１内にハロゲンヒータ２３が１本だけ配置されているが、用紙の幅サイズに応じて異なる発熱領域を有する複数のハロゲンヒータ２３を用いてもよい。

ニップ形成部材２４は、加圧ローラ２２との間で定着ベルト２１を挟んでニップ部Ｎを形成するものである。詳しくは、ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内側でベルト幅方向に渡って長手状に配置されており、定着ベルト２１の内周面に接触する平板状のニップ形成部２４ａと、ニップ形成部２４ａのベルト回転方向Ｂの両端部から加圧ローラ２２側とは反対側に屈曲する一対の屈曲部２４ｂと、を有している。加圧ローラ２２がバネなどの加圧手段によってニップ形成部材２４側に加圧されることで、加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが接触し、これらの間にニップ部Ｎが形成される。

ニップ形成部２４の定着ベルト２１側のニップ形成面２４ｃは、定着ベルト２１が回転したときの耐摩耗性や摺動性を向上させるために、アルマイト処理やフッ素樹脂系材料が塗布されていてもよい。さらに、経時的な摺動性の確保のために、ニップ形成面２４ｃにフッ素系グリース等の潤滑剤を塗布してもよい。本実施形態では、ニップ形成面２４ｃが、平坦面状となっているが、凹形状やその他の形状であってもよい。例えば、ニップ形成面２４ｃが加圧ローラ２２側とは反対側へ凹んだ凹形状である場合は、ニップ部Ｎの出口部が加圧ローラ２２寄りになり、定着ベルト２１に対する用紙の分離性が向上する。

また、ニップ形成部材２４は、ステー２５よりも熱伝導率が大きい材料で形成されている。例えば、ニップ形成部材２４の材料として、銅（熱伝導率：３９８Ｗ／ｍｋ）やアルミニウム（熱伝導率：２３６Ｗ／ｍｋ）などが好ましい。このように、ニップ形成部材２４が熱伝導率の大きい材料で形成されていることで、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱はニップ形成部材２４によって吸収され定着ベルト２１へ効率良く伝達される。例えば、ニップ形成部材２４の厚みを１ｍｍ以下に設定することで、ニップ形成部材２４から定着ベルト２１への熱伝達時間を短くすることができ、定着装置５の立ち上がり速度を速めることができる。反対に、ニップ形成部材２４の厚みを１ｍｍより大きく５ｍｍ以下に設定した場合は、ニップ形成部材２４の蓄熱性を高めることが可能である。

ステー２５は、加圧ローラ２２の加圧力に抗してニップ形成部材２４を支持する支持部材である。なお、ニップ形成部材２４を「支持する」とは、ニップ形成部材２４に対して加圧ローラ２２側とは反対側で接触し、加圧ローラ２２からの圧力によるニップ形成部材２４の撓み、特にニップ形成部材２４の長手方向の撓みを抑制することをいう。本実施形態では、平板状に形成された一対のステー２５がハロゲンヒータ２３を挟んで互いに平行に配置されている。各ステー２５は、ニップ形成部材２４と同様、定着ベルト２１の内周側でベルト幅方向に渡って長手状に配置されている。また、各ステー２５は、反射部材２６を介してニップ形成部材２４のベルト回転方向Ｂの両端部側に接触している。このように、ニップ形成部材２４がその両端部側でステー２５によって支持されていることで、ニップ形成部材２４の加圧方向への撓みが抑制され、長手方向に渡って均一な幅のニップ部Ｎが得られる。ステー２５は、その剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。

反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３から放射される赤外線光（又は輻射熱）を反射するものであり、定着ベルト２１内でハロゲンヒータ２３を挟んで両側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、各反射部材２６が、ハロゲンヒータ２３に対向する反射部２６ａと、反射部２６ａの両端部に設けられた一対の屈曲部２６ｂと、を有している。反射部材２６の各屈曲部２６ｂがステー２５のニップＮ側の端面（図２における下端面）とこれとは反対側の端面（図２における上端面）とに係合することで、反射部材２６がステー２５によって支持されている。

図２に示すように、ハロゲンヒータ２３から発せられた赤外線光のうち、図の上方又は下方に発せられた赤外線光は、定着ベルト２１又はニップ形成部材２４に対して直接照射される。これに対して、ハロゲンヒータ２３から図の左右方向（反射部材２６側）に発せられた赤外線光は、反射部材２６によって反射されることで、定着ベルト２１又はニップ形成部材２４に照射される。このように、ハロゲンヒータ２３から発せられた赤外線光が、定着ベルト２１又はニップ形成部材２４に対して直接照射されることに加え、反射部材２６によって反射された赤外線光も定着ベルト２１又はニップ形成部材２４に対して照射されることで、定着ベルト２１及びニップ形成部材２４の両方が効率良く加熱される。

反射部材２６の特にハロゲンヒータ２３側の反射面２６０は、反射率を高くするような鏡面処理や表面処理がなされている。本実施形態では、反射率を分光光度計（日立ハイテクサイエンス社製の紫外可視赤外分光光度計ＵＨ４１５０）を用いて測定し、測定時の入射角は５°である。一般的に、ハロゲンヒータは用途により色温度が異なるが、定着装置の加熱用としては色温度が２５００Ｋ程度のものが用いられている。反射面２６０の反射率は、発光強度の高いハロゲンヒータ２３の波長、具体的には９００〜１６００ｎｍの波長、より好ましくは１０００〜１３００ｎｍの波長に対して７０％以上であるのがよい。

また、反射部材２６の機能を、ステー２５に持たせてもよい。例えば、ステー２５の内面（ハロゲンヒータ２３側の面）に鏡面処理を施すことで、ステー２５が反射部材２６の機能を兼ねるように構成することができる。この場合、ステー２５とは別体の反射部材２６を省略することが可能である。また、ステー２５を鏡面処理した場合のステー２５の反射率は、上記反射部材２６と同等の反射率であることが望ましい。

ガイド部材２７は、回転する定着ベルト２１の内周面に対して接触し、定着ベルト２１をガイドするものである。本実施形態では、ガイド部材２７が、ニップ部Ｎに対してベルト回転方向Ｂの上流側と下流側の両方に設けられている。ガイド部材２７は、ステー２５などに固定される取付部２７ａと、定着ベルト２１の内周面に接触する曲面状のガイド部２７ｂと、を有している。図３に示すように、ガイド部２７ｂの定着ベルト２１側の面（ガイド面）には、ベルト幅方向に渡って複数のリブ（突起）２７ｃが等間隔に設けられている。この複数のリブ２７ｃを有するガイド面に沿って定着ベルト２１がガイドされることで、定着ベルト２１は大きな変形を伴うことなく円滑に回転することができる。

温度センサ２８は、定着ベルト２１の外周面に対向して配置され、定着ベルト２１の温度を検知するものである。本実施形態では、温度センサ２８を、定着ベルト２１に対してベルト幅方向の中央部と一端部側との２箇所に配置している。温度センサ２８によって定着ベルト２１の表面温度が検知され、その検知結果に基づいてハロゲンヒータ２３の出力制御が行われることで、定着ベルト２１の温度が所望の温度（定着温度）となるように制御される。また、温度センサ２８は、接触型又は非接触型のいずれでもよい。温度センサ２８としては、例えばサーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、ＮＣセンサなど、公知の温度センサを適用可能である。

図４に示すように、定着ベルト２１の両端部には、それぞれ筒状のベルト支持部材３０が挿入されている。このように、定着ベルト２１の両端部にベルト支持部材３０が挿入されていることで、定着ベルト２１は、非回転時においては基本的に定着ベルト２１に対して周方向の張力は生じない、いわゆるフリーベルト方式で支持されている。

図３〜図５に示すように、ベルト支持部材３０は、定着ベルト２１の内側に挿入されて定着ベルト２１を支持するＣ字状の支持部３０ａと、定着ベルト２１の端面に接触して定着ベルト２１の幅方向移動（片寄り）を規制するフランジ状の規制部３０ｂと、を有している。また、支持部３０ａは、図６に示す例のように、全周に渡って連続する筒状であってもよい。各ベルト支持部材３０は、定着装置５を構成するフレーム部材である一対の側板３１（図４参照）に固定されている。また、ベルト支持部材３０には、開口部３０ｃ（図５参照）が設けられており、この開口部３０ｃを通してハロゲンヒータ２３やステー２５の両端部が各側板３１に支持されている。また、ハロゲンヒータ２３やステー２５は、ベルト支持部材３０によって支持されてもよい。

ところで、ハロゲンヒータなどの輻射熱ヒータから発せられる赤外線光は、ハロゲンヒータから周囲に拡散するように放出されるため、このような赤外線光を反射部材を用いて定着ベルトやニップ形成部材などの加熱対象部材へ反射することで、加熱対象部材を効率良く加熱することが可能である。しかしながら、反射部材によって反射される赤外線光には、ハロゲンヒータに向かって反射されるものも存在する。例えば、図２３に示す例のように、一対の平面状の反射部材２６が互いに平行に配置されている構成においては、ハロゲンヒータ２３から発せられる赤外線光のうち、ほぼ水平方向（図２３における横方向）に放射される赤外線光は、ハロゲンヒータ２３に向かって反射される。このようなハロゲンヒータに向かって反射される光や熱の量が多くなると、反対に加熱対象部材に反射される光や熱の量が少なくなるため、加熱効率の低下に繋がる。また、一対の平面状の反射部材２６が互いに平行に配置されている構成においては、赤外線光が定着ベルト２１やニップ形成部材２４に照射されるまでの反射回数が多くなる傾向にある。このため、反射を繰り返すことによる赤外線光の熱エネルギーの減衰が多くなり、これによる加熱効率の低下も生じ得る。また、反射回数が多くなると、反射部材に蓄えられる熱量も多くなるため、ハロゲンヒータを長時間続けて使用した場合などに、反射部材が高温により変色して反射率が低下する虞がある。

そこで、本発明の実施形態に係る定着装置においては、加熱効率の向上を図るため、下記のような対策を講じている。以下、本発明の実施形態について説明する。

図２に示すように、本発明の実施形態に係る定着装置５においては、図２３に示す例とは異なり、各反射部材２６の反射面２６０が、ハロゲンヒータ２３側に突出する凸形状を有する。このように、各反射部材２６の反射面２６０がハロゲンヒータ２３側に突出する凸形状を有することで、ハロゲンヒータ２３からの赤外線光を効率良く定着ベルト２１側やニップ形成部材２６側へ反射することができるようになる。すなわち、本発明の実施形態によれば、図２３に示す例に比べて、反射部材２６によって赤外線光を図２の上方と下方とに振り分けて反射しやすくなるため、ハロゲンヒータ２３に向かって反射される赤外線光を少なくすることができると共に、少ない反射回数で赤外線光を定着ベルト２１やニップ形成部材２４へ照射することができるようになる。これにより、加熱効率を向上させることができ、省エネ性に優れる定着装置を提供することが可能となる。

また、加熱効率を向上させることで、加熱待機時から定着可能な状態となるまでの加熱時間（ファーストプリントタイム）の短縮や、高速回転時の熱量不足も解消することが可能となる。また、反射部材２６による反射回数が少なくなることで、反射部材２６に蓄えられる熱量を低減することができ、反射部材２６の温度上昇を抑制することができる。これにより、ハロゲンヒータ２３を長時間続けて使用しても、反射部材２６が高温変色することによる反射率の低下を防止できるようになり、高い加熱効率を維持できるようになる。

なお、本実施形態においては、ハロゲンヒータ２３から発せられる赤外線光を効果的に振り分けて反射するため、ハロゲンヒータ２３に対して反射部材２６の近い位置、すなわち図２における反射面２６０の上下方向の端部側よりも中間部側で、反射面２６０がハロゲンヒータ２３に向かって突出するようにしている。ただし、反射面２６０をどのように突出させるかについては、ハロゲンヒータ２３と反射部材２６との相対的位置関係などに応じて、適宜変更することが可能である。

また、本実施形態では、各反射部材２６の反射面２６０が、図２に示す断面（定着ベルト２１の幅方向と交差する断面）において、全体的に曲線状（凸曲面状）に形成されているが、反射面２６０を形成する曲線は、全体に渡って同じ曲率半径の曲線であってもよいし、図７に示す例のように、異なる曲率半径の曲線を繋ぎ合わせたものであってもよい。図７に示す例では、反射部材２６において、ハロゲンヒータ２３に最も近い部分の曲率半径Ｒ２がその他の部分の曲率半径Ｒ１，Ｒ３よりも小さい（曲率が大きい）ことで（Ｒ１＝Ｒ３＞Ｒ２）、反射部材２６全体の面積を確保しつつ、ハロゲンヒータ２３に反射される熱や光を少なくすることができる。さらに、反射面２６０は、曲線に限らず、複数の直線を繋ぎ合わせて凸形状に形成されてもよい。

また、本実施形態においては、反射部材２６が、ステー２５に対する赤外線光の照射を遮蔽する遮蔽部材としての機能も兼ねることで、ステー２５が加熱されることによる無駄な熱エネルギーの消費を抑制することもできる。また、図２に示すように、本実施形態においては、反射面２６０とは反対側の背面２６１が、ハロゲンヒータ２３に向かって凹む凹形状に形成されていることで、この背面２６１とこれに対向する平板状のステー２５との間に、通紙方向（ニップ部Ｎを通過する記録媒体通過方向）の隙間Ｓ（空気層）が形成されている。このように、反射部材２６とステー２５との間に隙間Ｓがあることで、反射部材２６からステー２５への熱伝達を抑制することが可能である。すなわち、隙間Ｓは、反射部材２６とステー２５との間で断熱層（空気層）として機能する。さらに、本実施形態では、隙間Ｓの間隔が、反射部材２６がハロゲンヒータ２３の熱の影響を受けやすい箇所、すなわち、ハロゲンヒータ２３と反射部材２６の対向する位置が最も近接する部分で、最大となっているため、反射部材２６からステー２５への熱伝達を効果的に抑制することができ、省エネ効果の向上が期待できる。ここで、ハロゲンヒータ２３と反射部材２６の「対向」とは、ハロゲンヒータ２３と反射部材２６とが互いに向かい合うことを意味し、互いに真正面に配置されている場合に限らない。なお、反射部材２６の背面２６１が、ハロゲンヒータ２３に向かって凹む凹形状に形成されていなくても、反射部材２６の反射面２６０がハロゲンヒータ２３に向かって突出するように形成されていれば、ハロゲンヒータ２３に向かって反射される赤外線光を少なくすることによる上述の加熱効率向上の効果を得ることは可能である。従って、本発明においては、図８に示すような、反射部材２６の背面２６１が凹形状に形成されていない（例えば平面状の）例も含まれる。また、図８に示す例のように、反射部材２６の背面２６１を平面状に形成し、反射部材２６とステー２５との間に隙間を無くした場合は、反射部材２６の厚さが厚くなるため、熱による反射部材２６の変形を抑制できるようになる。

以下、上述の実施形態（第１実施形態）とは異なる実施形態について説明する。主に異なる部分について説明し、それ以外の部分は基本的に上述の実施形態と同様であるので説明を省略する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る定着装置の側面断面図である。

上述の実施形態では、反射部材２６の各屈曲部２６ｂがステー２５の各端面（図２における上端面及び下端面）に対して直接接触することで、反射部材２６がステー２５に支持されているが、図９に示す第２実施形態では、ステー２５の各端面と反射部材２６の各屈曲部２６ｂとが、これらよりも熱伝導率の低い低熱伝導部材３３を介在して接触している。このため、本実施形態では、反射部材２６の凸形状の部分のニップ形成部材２４側の端部からこれとは反対側の端部までの長さＫ１が、ステー２５のニップ形成部材２４側の端部からこれとは反対側の端部までの長さＫ２よりも長くなっている。このように、ステー２５と反射部材２６とが低熱伝導部材３３を介して間接的に接触していることで、反射部材２６からステー２５への熱伝達をより効果的に抑制することができるようになり、無駄な熱エネルギーの消費をさらに低減できるようになる。従って、斯かる構成を採用することで、省エネ効果のより一層の向上を期待できる。

次に、図１０は、本発明の第３実施形態に係る定着装置の側面断面図である。

図１０に示す第３実施形態では、ステー２５及び反射部材２６のハロゲンヒータ２３に対して近い部分に、それぞれハロゲンヒータ２３側と定着ベルト２１の内周面側との間を貫通する貫通孔２５ｃ，２６ｃを設けている。各貫通孔２５ｃ，２６ｃは、少なくとも一部が互いに重なるように設けられており、ハロゲンヒータ２３からほぼ水平方向に発せられた赤外線光は、各貫通孔２５ｃ，２６ｃを通して定着ベルト２１に直接照射される。反対に、このような貫通孔２５ｃ，２６ｃが設けられていない場合は、ハロゲンヒータ２３からほぼ水平方向に照射される赤外線光が、反射を繰り返して定着ベルト２１又はニップ形成部材２４に照射されるため、熱エネルギーの減衰が生じてしまう。従って、図１０に示す第３実施形態の場合は、そのような反射によるエネルギーの減衰を少なくすることができるので、加熱効率を向上させることが可能である。

また、ハロゲンヒータ２３から放射される赤外線光は、ハロゲンヒータ２３から遠ざかるにつれて広がる傾向にある。このため、図１０に示すように、反射部材２６よりもハロゲンヒータ２３から離れた位置にあるステー２５においては、反射部材２６の貫通孔２６ｃを通過した赤外線光がステー２５の貫通孔２５ｃの縁に当たらないように、その貫通孔２５ｃの径ｄ１（面積）を反射部材２６の貫通孔２６ｃの径ｄ２（面積）よりも大きくしている。これにより、ステー２５の貫通孔２５ｃの縁に赤外線光が当たることによる無駄な熱エネルギーの消費を回避することができると共に、加熱効率を向上させることが可能となる。

また、各貫通孔２５ｃ，２６ｃの形状は、例えば図１１に示すようなステー２５又は反射部材２６の長手方向に伸びる楕円状とすることが望ましい。このように、各貫通孔２５ｃ，２６ｃが、加圧ローラ２２の加圧方向Ｅに対して交差する方向に長くなるように形成されていることで、ステー２５及び反射部材２６の加圧方向Ｅの断面係数を確保でき、強度を維持しやすくなる。

なお、図１２の左側に示す例のように、各貫通孔２５ｃ，２６ｃを長方形状に形成することも可能である。ただし、長方形状の貫通孔２５ｃ，２６ｃの場合は、楕円状の貫通孔２５ｃ，２６ｃと同じ開口幅を確保しようとすると、特に貫通孔２５ｃ，２６ｃの長手方向の端部側で貫通孔２５ｃ，２６ｃの加圧方向Ｅの開口幅が大きくなるため（ｈ１＞ｈ２）、開口幅をある程度確保しつつ、さらに強度の確保も実現するには、長方形状よりも楕円状である方が好ましい。

図１３は、図１０における上方又は下方から、ステー２５、反射部材２６及びハロゲンヒータ２３を見た断面図である。

図１３に示すように、本実施形態では、図の右側の各貫通孔２５ｃ，２６ｃと図の左側の各貫通孔２５ｃ，２６ｃとが、定着ベルト２１の幅方向（図の上下方向）において互いにずれて配置されている。このように、ハロゲンヒータ２３を挟んで通紙方向（記録媒体搬送方向）の上流側及び下流側に配置されている各貫通孔２５ｃ，２６ｃが、ベルト幅方向において互いにずれていることで、通紙方向上流側及び下流側の一方に設けられた各貫通孔２５ｃ，２６ｃによっては赤外線光が直接照射されない領域を、他方に設けられた各貫通孔２５ｃ，２６ｃによって赤外線光を直接照射して補うことができ、定着ベルト２１の直接加熱されない領域をベルト幅方向に渡って無くす、又は少なくすることができる。これにより、定着ベルト２１をその幅方向に渡ってほぼ均一に加熱することができるようになり、温度ムラによる定着不良を防止できるようになる。

図１４は、本発明の第４実施形態に係るステーの斜視図である。

図１４に示す第４実施形態のように、一対のステー２５を一体に構成してもよい。この場合は、ステー２５が、互いに平行に配置された一対の側壁部２５ａと、各側壁部２５ａの長手方向両端部を連結する底壁部２５ｂと、で構成されている。このように、一対のステー２５を一体に構成することで、２つのステー２５を個別に位置決めしたり組付けたりする必要がなくなり、組立性やメンテナンス性が向上する。また、一端部側の底壁部２５ｂと他端部側の底壁部２５ｂとの間には、ハロゲンヒータ２３からの赤外線光を通過させるための開口部２５ｄが形成されている。図１５に示すように、ステー２５の開口部２５ｄを上方（ニップ部Ｎとは反対側）に向けて配置することで、この開口部２５ｄを通してハロゲンヒータ２３からの赤外線光を定着ベルト２１に直接照射することができる。また、反対に、図１６に示す例のように、ステー２５の開口部２５ｄを下方（ニップ部Ｎ側）に向けて配置することで、開口部２５ｄを通して赤外線光をニップ形成部材２４に直接照射することも可能である。また、赤外線光が直接照射される範囲を十分に確保するため、図１４に示すように、開口部２５ｄの幅Ｙは、最大通紙幅Ｗよりも大きく設定されていることが望ましい。なお、ここでいう「最大通紙幅（最大記録媒体通過幅）」とは、用紙（記録媒体）の位置ずれやスキューがない状態で用紙が理想的に搬送された場合に用紙が通過する幅領域を意味する。以下、同様である。

図１７〜図１９は、本発明の第５実施形態の構成を示す図である。

図１７に示すように、本発明の第５実施形態では、ニップ形成部材２４（ニップ形成部２４ａ）のハロゲンヒータ側の受光面２４ｄに、受光面２４ｄに対して傾斜する複数の傾斜面２４ｅが設けられている。各傾斜面２４ｅは、ニップ形成部材２４の長手方向両端部側であって、最大通紙幅Ｗの外側の領域に設けられている。

各傾斜面２４ｅは、ベルト幅方向中央側（図１７及び図１８中の矢印Ｃ方向）を向くように傾斜している。このように、各傾斜面２４ｅがベルト幅方向中央側を向くように傾斜していることで、図１９に示すように、ハロゲンヒータ２３から放射された赤外線光Ｒは傾斜面２４ｅによってベルト幅方向中央側へ向かって反射される。そして、その反射光は、反射部材２６によってさらに反射されることで、最大通紙幅Ｗの内側の領域に照射される。

このように、第５実施形態に係る構成によれば、最大通紙幅Ｗの外側に放射された赤外線光（輻射熱）の一部を傾斜面２４ｅによって反射することで、最大通紙幅Ｗの内側の領域を加熱する熱エネルギーとして使用することができ、熱エネルギー効率を向上させることができる。特に、本実施形態のように、ハロゲンヒータ２３の発熱部（発熱長）２３ａが最大通紙幅Ｗよりも長く形成されている場合は（図１９参照）、最大通紙幅Ｗの外側で放射される赤外線光の量が多くなるため、その一部を傾斜面２４ｅによってベルト幅方向中央側に反射し、最大通紙幅Ｗの内側を加熱する熱エネルギーとして積極的に利用することで、熱エネルギー効率の向上が期待できる。

また、傾斜面２４ｅによって赤外線光を反射することで、最大通紙幅Ｗの外側の領域ではニップ形成部材２４によって吸収される熱量が減少する。これにより、連続通紙時などの最大通紙幅Ｗの外側における過剰な温度上昇を抑制することができるようになり、定着装置の故障の虞が低減する。また、温度上昇したときに印刷速度を低下させるなどの対応も不要になり、生産性（定着速度）を向上させることも可能となる。

また、本実施形態では、図１７に示すように、ニップ形成部材２４における最大通紙幅Ｗの内側の受光面２４ｄに対して黒色塗装を施すことで、最大通紙幅Ｗの内側での熱の吸収率を向上させている。一方、最大通紙幅Ｗの外側の領域においては、受光面２４ｄ及び傾斜面２４ｅに対して黒色塗装を行わないことで、反射率を大きくしている。

また、最大通紙幅Ｗの内側の受光面２４ｄに対して、例えばスプレーなどの塗布方式で微粒子（黒色塗料）を塗布し、最大通紙幅Ｗの外側よりも内側で受光面２４ｄの表面粗さが大きくなるようにしてもよい。この場合も、最大通紙幅Ｗの外側に比べて内側での受光面２４ｄの熱吸収率が向上するので、熱エネルギー効率が向上する。最大通紙幅Ｗの内側における受光面２４ｄの表面粗さＲａは、０．５以上であることが望ましい。

傾斜面２４ｅは、ニップ形成部材２４に対して別体で構成することもできるが、製造コストの観点からすると、傾斜面２４ｅをニップ形成部材２４に対して一体に形成することが望ましい。本実施形態では、プレスによる絞り加工で、傾斜面２４ｅを一体に形成している。絞り加工によって傾斜面２４ｅを形成する場合は、絞り加工の深さＺ（図１９に示す傾斜面２４ｅの高さ）を０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度にすることが望ましい。

また、絞り加工の深さＺを一定にし、絞り加工の長さＬ（図１９に示す傾斜面２４ｅのベルト幅方向の長さ）を変更することで、傾斜面２４ｅの傾斜角度θの大きさを適宜調整することが可能である。例えば、図２０に示す例のように、ベルト幅方向の外側（図の左側）に配置された傾斜面２４ｅの傾斜角度θ１を、ベルト幅方向の内側（図の右側）に配置された傾斜面２４ｅの傾斜角度θ２よりも大きくすることで、ベルト幅方向の外側での傾斜面２４ｅによる光の反射角度を大きくすることができるので、外側の赤外線光Ｒを最大通紙幅Ｗの内側の領域に向けて反射しやすくなる。

また、絞り加工によって傾斜面２４ｅを形成した場合、図１９に示すように、傾斜面２４ｅが形成された面の裏側の面（ニップ形成面２４ｃ）に凹部２４ｆが形成される。このように形成された凹部２４ｆ内に、グリースなどの潤滑剤を貯留してもよい。その場合、潤滑剤が凹部２４ｆ内で保持されることで、潤滑剤をニップ形成部材２４と定着ベルト２１との間で長期に亘って介在させることができるようになり、ニップ形成部材２４や定着ベルト２１の長寿命化やメンテナンス周期の延伸を図ることができる。

さらに、図２１に示す例のように、凹部２４ｆを、その長手方向がベルト回転方向Ｂの下流側に向かってベルト幅方向中央部側を向くように傾斜させてもよい。この場合、定着ベルト２１の回転に伴って、凹部２４ｆ内に貯留されている潤滑剤が凹部２４ｆの長手方向に沿って図２２中の矢印Ｄ方向に移動するので、潤滑剤をベルト幅方向中央側へ積極的に供給することができるようになる。また、ベルト幅方向外側への潤滑剤の流出を抑制することができるので、潤滑剤をニップ形成部材２４と定着ベルト２１との間で長期に亘って介在させることができるようになる。

また、図１７に示すように、傾斜面２４ｅが互いに近接するように複数設けられている場合、傾斜面２４ｅ同士の間は、傾斜面２４ｅが形成されない平坦面２４ｇとしておくことが望ましい。このようにすることで、傾斜面２４ｅの裏側の凹部２４ｆ同士の間も平坦面２４ｈとなるので（図１９参照）、この平坦面２４ｈによって定着ベルト２１を支持することができる。これにより、凹部２４ｆが設けられた箇所での定着ベルト２１の変形を抑制することができ、定着ベルト２１の座屈破壊（キンク）などの損傷を防止できるようになる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

また、本発明に係る定着装置は、図１に示すような用紙を水平方向に搬送する定着装置５に限らない。定着装置５の設置方向は、適宜変更可能である。例えば、図２２に示すような用紙を垂直方向に搬送する定着装置５にも本発明は適用可能である。また、上述の実施形態では、本発明を、加熱部材としてハロゲンヒータを備える定着装置に適用した場合を例に説明したが、本発明は、カーボンヒータを備える定着装置にも適用可能であることは言うまでもない。

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
５ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（対向部材）
２３ ハロゲンヒータ（加熱部材）
２４ ニップ形成部材
２５ ステー（支持部材）
２５ｃ 貫通孔
２６ 反射部材
２６ｃ 貫通孔
２６０ 反射面
２６１ 背面
ｄ１ ステーの貫通孔の径（幅）
ｄ２ 反射部材の貫通孔の径（幅）
Ｓ 隙間

特開２００９−９３１４１号公報

Claims (8)

1. 筒状の定着部材と、
   前記定着部材の外周面に対向するように配置された対向部材と、
   前記定着部材の内側に配置され前記対向部材との間で前記定着部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記定着部材の内側に配置され前記定着部材と前記ニップ形成部材とを加熱する加熱部材と、
   前記定着部材の内側に配置され前記加熱部材からの光又は熱を反射する反射部材と、
   を備える定着装置であって、
   前記反射部材の前記加熱部材側の面は、前記加熱部材側に突出する凸形状を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記ニップ形成部材を支持する支持部材を備え、
   前記反射部材と前記支持部材との間に隙間を有する請求項１に記載の定着装置。
3. 前記隙間は、前記加熱部材と前記反射部材の対向する位置が最も近接する部分で最大となる請求項２に記載の定着装置。
4. 前記反射部材の前記凸形状の部分の前記ニップ形成部材側の端部からこれとは反対側の端部までの長さは、前記支持部材の前記ニップ形成部材側の端部からこれとは反対側の端部までの長さよりも長い請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 筒状の定着部材と、
   前記定着部材の外周面に対向するように配置された対向部材と、
   前記定着部材の内側に配置され前記対向部材との間で前記定着部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記定着部材の内側に配置され前記定着部材と前記ニップ形成部材とを加熱する加熱部材と、
   前記定着部材の内側に配置され前記加熱部材からの光又は熱を反射する反射部材と、
   前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
   を備える定着装置であって、
   前記支持部材及び前記反射部材は、前記加熱部材側と前記定着部材の内周面側との間を貫通する貫通孔を有することを特徴とする定着装置。
6. 前記支持部材の前記貫通孔は、前記反射部材の前記貫通孔よりも前記加熱部材から離れた位置に配置され、
   前記反射部材の前記貫通孔の面積よりも、前記支持部材の前記貫通孔の面積の方が大きい請求項５に記載の定着装置。
7. 前記反射部材及び前記支持部材は、前記加熱部材を挟んで記録媒体搬送方向上流側及び下流側に設けられ、
   前記記録媒体搬送方向上流側に設けられた貫通孔と、前記記録媒体搬送方向下流側に設けられた前記各貫通孔とは、前記定着部材の幅方向において互いにずれて配置されている請求項５又は６に記載の定着装置。
8. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって形成された画像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
   を備える画像形成装置において、
   前記定着装置として、請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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