JP5234068B2

JP5234068B2 - 定着装置

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Publication number: JP5234068B2
Application number: JP2010193329A
Authority: JP
Inventors: 義弘宮内
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-08-31
Filing date: 2010-08-31
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2030-08-31
Also published as: US9442434B2; US8509667B2; JP2012053105A; US20130315640A1; CN102385292B; CN103901758B; US20120051809A1; CN102385292A; US9316959B2; CN103901758A; US20160231678A1

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。

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、円筒状の定着フィルムと、定着フィルム内に配置されるヒータと、定着フィルムを介して加圧ローラとの間にニップ部を形成するニップ板と、ニップ板を支持するステイとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１の定着装置には、ヒータからの輻射熱をニップ板に向けて反射するために、ヒータの背面側に反射板が設けられている。このように構成された定着装置では、ヒータからの輻射熱によって、効率よくニップ板を加熱することができるようになっている。

特開２００６−４７７６９号公報

しかしながら、前述した技術では、反射板はステイの内側に配置されており、また、反射板は他の構成品と接していないため、ヒータからの輻射熱が反射板に蓄積され、反射板が高温化していた。そのため、反射板の劣化や変形が起こるおそれがあった。

そこで、本発明は、外部へ放熱できる反射板を有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定着装置であって、筒状の定着フィルムと、前記定着フィルムの内側に配置された発熱体と、前記定着フィルムの内側に配置されたニップ部材と、前記発熱体からの輻射熱を前記ニップ板に向けて反射する反射部材と、前記反射部材を覆うように配置され、前記ニップ部材を支持するステイと、前記ニップ部材との間で前記定着フィルムを挟むことで前記定着フィルムとの間にニップ部を形成するバックアップ部材とを備え、前記反射部材は、前記定着フィルムの軸方向から見たときに、前記発熱体を覆うように湾曲し、前記ニップ部材との間に前記発熱体を収容する収容空間を形成する反射部と、前記収容空間から離れるように前記反射部から延出し、かつ、前記ステイの外側まで延びる延出部と、を有していることを特徴とする。

このように構成された定着装置によれば、反射部材がステイの外側へ延びる延出部を有しているため、反射部材の熱を、延出部から外側へ放熱することができる。

本発明によれば、反射部材がステイの外側へ延びる延出部を有しているため、この延出部から反射部材を放熱でき、反射部材の高温化を防ぐことができる。

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断面図である。本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。本発明の一実施形態に係る定着装置の斜視図である。本発明の一実施形態に係る定着装置の分解斜視図である。ガイド部材の斜視図（ａ）と、ステイを組み付けたガイド部材を下側から見た斜視図（ｂ）と底面図（ｃ）である。変形例に係る定着装置の分解斜視図である。

次に、本発明の実施形態について、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、本発明の実施形態に係る定着装置１００を備えたレーザプリンタ１（画像形成装置）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。

＜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に転写されたトナー像を熱定着する定着装置１００とを主に備えている。

なお、以下の説明において、方向は、レーザプリンタ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。

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および図３に示すように、定着装置１００は、定着フィルム１１０と、発熱体の一例としてのハロゲンランプ１２０と、ニップ板１３０と、反射部材の一例としての反射板１４０と、バックアップ部材の一例としての加圧ローラ１５０と、ステイ１６０と、２つのサーミスタ１７０とを主に備えている。

なお、以下の説明においては、用紙Ｐの搬送方向（前後方向）を単に「搬送方向」といい、用紙Ｐの幅方向（左右方向）を単に「幅方向」という。

定着フィルム１１０は、耐熱性と可撓性を有する無端状（筒状）のフィルムであり、その幅方向両端部が後述するガイド部材１８０により回転が案内されている。この定着フィルム１１０は、グリスを介してニップ板１３０に摺接するようになっている。なお、定着フィルムおよびニップ板の材質によっては、グリスは必ずしも塗布しなくてもよい。

ハロゲンランプ１２０は、ニップ板１３０を介して定着フィルム１１０を加熱することで用紙Ｐ上のトナーを加熱する公知の発熱体であり、定着フィルム１１０の内側において、定着フィルム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、加圧ローラ１５０の押圧力を受けるとともに、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を定着フィルム１１０を介して用紙Ｐ上のトナーに伝達する板状の部材であり、その下面が筒状の定着フィルム１１０の内面に摺接するように配置されている。

このニップ板１３０は、後述するスチール製のステイ１６０より熱伝導率が大きい、例えば、アルミニウム板などから形成されており、ベース部１３１と突出部１３２とを主に有している。

ベース部１３１は、図４に示すように、幅方向に平板状に延びるように形成されている。なお、ベース部１３１の上面には、黒色の塗装層など、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を吸収する部材を設けてもよい。これによれば、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を効率よく吸収することができる。

突出部１３２は、ベース部１３１の搬送方向における下流側の端部（後端部１３１Ｒ）から搬送方向に沿って後方に突出するように形成されている。この突出部１３２は、ベース部１３１の後端部１３１Ｒの右端付近と中央付近にそれぞれ１つずつ、合計２つ形成されている。

反射板１４０は、図２に示すように、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱をニップ板１３０（ベース部１３１の内面）に向けて反射する部材であり、定着フィルム１１０の内側において、ハロゲンランプ１２０を取り囲む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。

このような反射板１４０によってハロゲンランプ１２０からの輻射熱をニップ板１３０に集めることで、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を効率良く利用することができ、ニップ板１３０および定着フィルム１１０を速やかに加熱することができる。

反射板１４０は、赤外線及び遠赤外線の反射率が大きい、例えば、アルミニウム板などから形成されており、湾曲状（断面視略Ｕ形状）をなす反射部１４１と、反射部１４１の両端部から搬送方向に沿って後述するステイ１６０の外部まで延びる延出部１４２とを主に有している。

延出部１４２は、ニップ板１３０に添ってステイ１６０の内側から外側へ延び、ニップ板１３０とステイ１６０との間に挟まれる被固定部１４２Ａと、被固定部１４２Ａの端部が上方向に向かって略直角に折り曲げられた屈曲部１４２Ｂとを有し、図４に示すように、反射板１４０の幅方向において用紙Ｐの印字範囲の全体に渡って設けられている。

また、延出部１４２には、サーミスタ１７０を配置するための切欠１４３が形成されている。より詳細に、切欠１４３は、ニップ板１３０の２つの突出部１３２に対応する位置に、サーミスタ１７０に接触しない程度の隙間を有するように、形成されている。

なお、熱反射率を高めるため、反射板１４０は、鏡面仕上げを施したアルミニウム板などを用いて形成してもよい。

加圧ローラ１５０は、図２に示すように、ニップ板１３０との間で定着フィルム１１０を挟むことで定着フィルム１１０との間にニップ部を形成する部材であり、ニップ板１３０の下方に配置されている。より詳細には、加圧ローラ１５０は、定着フィルム１１０を介してニップ板１３０を押圧することで定着フィルム１１０との間にニップ部を形成している。

この加圧ローラ１５０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フィルム１１０（または用紙Ｐ）との摩擦力により定着フィルム１１０を従動回転させる。そして、トナー像が転写された用紙Ｐは、加圧ローラ１５０と加熱された定着フィルム１１０の間を搬送されることでトナー像（トナー）が熱定着されることとなる。

ステイ１６０は、ニップ板１３０（ベース部１３１）の両端部１３１Ａを支持することでニップ板１３０の剛性を確保する部材であり、反射板１４０（反射部１４１）の外面形状に沿った形状（断面視略Ｕ形状）を有して反射板１４０を覆うように配置されている。このようなステイ１６０は、比較的剛性が大きい、例えば、鋼板などを断面視略Ｕ形状に折り曲げることで形成されている。

また、ステイ１６０の幅方向両端の上部には、幅方向外側に向けて突出する被支持部１６９が形成されている（図４参照）。この被支持部１６９は、後述するガイド部材１８０に支持されるようになっている。

このステイ１６０は、ニップ板１３０（両端部１３１Ａ）との間で、反射板１４０の延出部１４２（被固定部１４２Ａ）を挟んでいる。これにより、上下方向における反射板１４０の位置ずれを抑制できるのでニップ板１３０に対する反射板１４０の位置を固定することができるとともに、反射板１４０の剛性も確保することができる。

また、ステイ１６０の外面下部には、突起部１６２（接触部）が幅方向に複数設けられており（図４参照）、反射板１４０の延出部１４２（屈曲部１４２Ｂ）は、この突起部１６２を介して、ステイ１６０と接触している。

そして、図３および図４に示すように、ステイ１６０は、その後壁１６０Ｒにサーミスタ１７０を配置するための２つの切欠１６１を有している。より詳細には、切欠１６１は、ニップ板１３０の２つの突出部１３２に対応する位置において、サーミスタ１７０に接触しない程度の隙間を有するように、それぞれ形成されている。

サーミスタ１７０は、公知の温度センサであり、ニップ板１３０の温度を検知するように配置されている。具体的には、図２および図３に示すように、各サーミスタ１７０は、定着フィルム１１０の内側において、上部に設けられた固定用リブ１７３がステイ１６０の後壁１６０Ｒにネジ１７９によって固定され、ニップ板１３０の突出部１３２の上面（定着フィルム１１０と摺接する面とは反対側の面）に対面して配置されている。各サーミスタ１７０は、温度検知面１７１が突出部１３２の上面に接触している。

また、図２に示すように、各サーミスタ１７０（図２では一方のみ図示）は、搬送方向における反射板１４０（反射部１４１）の外側に配置されている。より詳細に、各サーミスタ１７０は、搬送方向におけるニップ部の外側において、反射板１４０の搬送方向下流側（後側）に配置されている。さらに、各サーミスタ１７０は、反射板１４０（反射部１４１）の外面と接触しないように、反射板１４０との間に隙間を有した状態で配置されている。

各サーミスタ１７０の検知結果は、本体筐体２内に設けられた図示しない制御装置に入力される。そして、制御装置は、サーミスタ１７０の検知結果に基づいて、ハロゲンランプ１２０の出力やＯＮ・ＯＦＦなどを制御することで定着温度（ニップ部の温度）を制御する。このような制御は公知なので詳細な説明を省略する。

そして、ニップ板１３０及び反射板１４０を保持するステイ１６０は、図５（ａ）に示すガイド部材１８０に直接固定されている。つまり、ガイド部材１８０は、ニップ板１３０、反射板１４０及びステイ１６０を一体的に支持している。

ガイド部材１８０は、樹脂などの絶縁性の材料で形成され、定着フィルム１１０の両端側に１つずつ配置されて、主に定着フィルム１１０の左右方向（軸方向）への移動を規制している。具体的に、ガイド部材１８０は、定着フィルム１１０の左右方向への移動を規制する規制面１８１と、定着フィルム１１０の径方向内側への変形を抑えるための抑制部１８２と、ステイ１６０の両端部を保持するための保持凹部１８３とを主に備えている。

抑制部１８２は、規制面１８１から左右方向内側に突出するリブであり、開口を下に向けたＣ字状に形成されている。そして、この抑制部１８２は、定着フィルム１１０内に入り込むことで径方向内側への変形を抑え、定着フィルム１１０が、反射板１４０やステイ１６０、サーミスタ１７０に接触するのを防いでいる。また、抑制部１８２の下側を向いた開口は、ステイ１６０を保持凹部１８３に挿入させるための逃げ部となっている。

保持凹部１８３は、下方に開口するとともに左右方向内側に貫通する溝であり、当該保持凹部１８３を形成する壁のうち前後方向で対向する一対の側壁１８４には、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、一対の係合突起１８４Ａが形成されている。各係合突起１８４Ａは、保持凹部１８３の底面１８３Ａ（図５（ａ）参照）から離れた位置から内側に突出するように形成されている。

そして、図５（ｂ）に示すように、保持凹部１８３の底面１８３Ａと一対の係合突起１８４Ａの間に、ステイ１６０の被支持部１６９を差し込むと、被支持部１６９の上下方向への動きが保持凹部１８３の底面１８３Ａと一対の係合突起１８４Ａとで規制される。これにより、ガイド部材１８０に対するステイ１６０の上下方向における位置ずれを抑制することができる。

また、一対の係合突起１８４Ａの左右方向内側の面１８４Ｂには、ステイ１６０の左右方向外側の端縁１６０Ａが当接するようになっている。これにより、定着装置１００が駆動したときの振動などでステイ１６０が左右に動こうとしても、係合突起１８４Ａがステイ１６０に当接することで、ステイ１６０の左右方向の位置が規制される。その結果、ガイド部材１８０に対するステイ１６０の左右方向における位置ずれを抑制することができる。

さらに、ステイ１６０は、保持凹部１８３の一対の側壁１８４間で前後に挟み込まれることで、前後方向における位置ずれが抑制されている。以上のように、ガイド部材１８０にステイ１６０が支持されることで、ニップ板１３０および反射板１４０がステイ１６０を介してガイド部材１８０に一体的に支持される。

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。
反射板１４０がステイ１６０の外側へ延びる延出部１４２を有しているため、反射板１４０がハロゲンランプ１２０からの輻射熱によって熱せられても、ステイ１６０の外側へ放熱することができる。

また、延出部１４２は、ニップ板１３０とステイ１６０の間を通って延出しており、被固定部１４２Ａが、ニップ板１３０及びステイ１６０と接触しているので、被固定部１４２Ａからニップ板１３０及びステイ１６０に、反射板１４０の熱を逃がすことができる。

そして、延出部１４２は、用紙Ｐの搬送方向における上流側と下流側の両側において延出しているので、片側のみに延出部を設ける場合に比べて、反射板１４０を放熱するための面積が大きいので、反射板１４０の温度上昇を抑制しやすい。

また、延出部１４２は、反射板１４０の幅方向において、用紙Ｐの印字範囲の全体に渡って設けられているため、一部のみに設ける場合に比べて、速やかに反射板１４０の放熱をすることができる。

そして、定着フィルム１１０は、延出部１４２に接触しないようにガイド部材１８０によって案内されているため、定着装置１００の加熱開始時に、延出部１４２が定着フィルム１１０に接触することによって、定着フィルム１１０の熱を奪うのを防止することができる。

また、延出部１４２（屈曲部１４２Ｂ）は、ステイ１６０外面の突起部１６２と接触しているため、この突起部１６２を介して、反射板１４０の熱をステイ１６０に逃がすことができる。また、加熱によって反射部１４１が変形し、延出部１４２がステイ１６０内側へ向かって移動するのを防止することができる。

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、反射板１４０の延出部１４２は、用紙搬送方向の上流側と下流側の両側において延出していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、下流側のみに延出部を設ける構成としてもよい。このように上流側に延出部を設けないことによって、ニップ板１３０を延出部の大きさに応じて延ばす必要がないため、ニップ板１３０の小型化を図ることができる。これにより、ニップ板１３０が加熱されやすくなる。

また、前記実施形態では、反射板１４０の屈曲部１４２Ｂの端縁は直線上に形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように屈曲部１４２Ｂの端縁を櫛形に加工して形成してもよい。このように櫛形に形成することで、屈曲部１４２Ｂの表面積が増えるため、効率よく反射板１４０の放熱を行うことができる。

また、前記実施形態では、ステイ１６０に突起部１６２が設けられており、反射板１４０の屈曲部１４２Ｂと接触していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステイ１６０に突起部１６２を設けなくてもよい。屈曲部１４２Ｂがステイ１６０と接触していなくとも、屈曲部１４２Ｂがステイ１６０の外側の空気に触れることによって、効率よく反射板１４０の放熱をすることができる。

前記実施形態では、本発明の定着装置１００が、単色画像を形成するレーザプリンタ１に備えられた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、複写機や複合機などに備えてもよいし、多色画像を形成するカラープリンタやカラー複写機、カラー複合機などに備えてもよい。

１レーザプリンタ
１００定着装置
１１０定着フィルム
１２０ハロゲンランプ
１３０ニップ板
１４０反射板
１４２延出部
１５０加圧ローラ
１６０ステイ
１７０サーミスタ
１７０ガイド部材

Claims

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であって、
筒状の定着フィルムと、
前記定着フィルムの内側に配置された発熱体と、
前記定着フィルムの内側に配置されたニップ部材と、
前記発熱体からの輻射熱を前記ニップ部材に向けて反射する反射部材と、
前記反射部材を覆うように配置され、前記ニップ部材を支持するステイと、
前記ニップ部材との間で前記定着フィルムを挟むことで前記定着フィルムとの間にニップ部を形成するバックアップ部材とを備え、
前記反射部材は、
前記定着フィルムの軸方向から見たときに、前記発熱体を覆うように湾曲し、前記ニップ部材との間に前記発熱体を収容する収容空間を形成する反射部と、
前記収容空間から離れるように前記反射部から延出し、かつ、前記ステイの外側まで延びる延出部と、を有していることを特徴とする定着装置。
前記延出部は、前記ニップ部材と前記ステイの間を通って、延出していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記延出部は、記録シート搬送方向における上流側と下流側の両側において延出していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
前記延出部は、記録シート搬送方向における下流側のみにおいて延出していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
前記延出部は、前記反射部材の幅方向において記録シートの印字範囲の全体に渡って設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
前記定着フィルムの回転を案内するガイド部材をさらに備え、
前記ガイド部材は、前記定着フィルムが、前記延出部から離間するように前記定着フィルムをガイドしていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
前記ステイは、前記ステイの外面に前記延出部と接触する接触部を有していることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
前記反射部は、前記軸方向から見たときに、前記ニップ部材へ向けて開口する略Ｕ字形状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
前記ステイは、前記ニップ部材を支持する支持部を有し、
前記延出部の一部は、前記ニップ部材と前記支持部に挟まれていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
前記反射部と前記延出部の接続部は屈曲していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。
前記延出部は、前記軸方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項１０に記載の定着装置。
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であって、
筒状の定着フィルムと、
前記定着フィルムの内側に配置された発熱体と、
前記定着フィルムの内側に配置されたニップ部材と、
前記発熱体からの輻射熱を前記ニップ部材に向けて反射する反射部材と、
前記ニップ部材との間で前記定着フィルムを挟むことで前記定着フィルムとの間にニップ部を形成するバックアップ部材とを備え、
前記反射部材は、
前記定着フィルムの軸方向から見たときに、前記発熱体を覆うように湾曲し、前記ニップ部材との間に前記発熱体を収容する収容空間を形成する反射部と、
前記収容空間から離れるように前記反射部から延出する延出部と、を有していることを特徴とする定着装置。