JP7275468B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機における画像形成装置においては、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、定着装置の定着部材と加圧部材との間に形成される定着ニップに搬送し、記録媒体を加圧および加熱することにより、記録媒体の表面に画像を定着させる。

定着装置には、筒状の定着部材である定着ベルトと、定着ベルトの内側に、定着ベルトを加熱するためのハロゲンヒータなどの加熱部材が設けられる。加熱部材は、定着ベルトの内側に設けられたニップ形成部材を介して定着ベルトを加熱し、定着ベルトを記録媒体への定着動作が可能な定着温度まで昇温させる。そして、この種の定着装置では、定着装置の高速化のために、加熱部材が定着ベルトを速やかに加熱することが求められる。

例えば特許文献１（特開２０１６－３５６０１号公報）の定着装置では、定着フィルムの内側に、用紙搬送方向に垂直な方向に二つのハロゲンランプを並べて配置している。ハロゲンランプを二つ設けることで、その加熱量を大きくし、定着ベルトを速やかに定着温度まで上昇させることができる。

特許文献１のように、定着部材の内側に複数の加熱部材を設ける構成では、それぞれの加熱部材が他方の加熱部材によって加熱されることで、加熱部材を構成する材料の耐熱温度を超えてしまうという問題があった。

このような事情から、本発明では、加熱部材同士による加熱を抑制することを課題とする。

上記の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を加圧する加圧部材と、前記定着部材の内側に設けられ、当該定着部材を介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材を加熱するための複数の加熱部材と、前記定着部材の内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を遮蔽する遮蔽部材とを備えた定着装置であって、前記複数の加熱部材には、記録媒体搬送方向と垂直な方向で、前記定着部材の幅方向と異なる方向において、前記ニップ形成部材に近接して設けられた一方の加熱部材と、前記一方の加熱部材よりも前記ニップ形成部材から離れて設けられた他方の加熱部材とが含まれ、前記遮蔽部材は、前記定着部材の幅方向と交差する断面において、前記一方の加熱部材と前記他方の加熱部材との間に介在し、前記遮蔽部材は前記ニップ形成部材に当接し、前記遮蔽部材とは別に、前記定着部材の内側に設けられ、前記加圧部材とは反対側から前記ニップ形成部材を支持する支持部材を有し、前記支持部材は、前記加熱部材同士の間に配置された遮蔽部を有しないことを特徴とする。

本発明によれば、ニップ形成部材に近接して設けられた一方の加熱部材とニップ形成部材から離れて設けられた他方の加熱部材との間に遮蔽部材を設けることで、加熱部材同士の加熱を抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係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。 第二実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 第三実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 第四実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 第五実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 第六実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 一方のステーのニップ形成部材に対する接触面積を相対的に大きくする形状を示した図である。 第七実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 図２に示す遮蔽部材において、起立部に長手方向に部分的な切り欠き部が設けられた形状の例を示す斜視図である。 第八実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 図１５に示した遮蔽部材の変形例を示す定着装置の側面断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

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を画像形成部２に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２２と加圧ローラ２３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、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、定着部材としての定着ベルト２２と、加圧部材としての加圧ローラ２３と、加熱部材としてのハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂと、ニップ形成部材３２と、当接部材としてのステー３３と、遮蔽部材３４等を備えている。ハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂや、ニップ形成部材３２、ステー３３、そして、遮蔽部材３４は、定着ベルト２２の幅方向（図２の紙面と直交する方向で、図４の左右方向）にわたって延在する長手状の部材である。なお、以下の説明では、定着ベルト２２の幅方向を単に幅方向とも呼ぶ。

図２に示すように、定着ベルト２２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２２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２２の低熱容量化の観点から、定着ベルト２２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２２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２２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２２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２２全体としての厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、本実施形態では、定着ベルト２２の直径が、２０～４０ｍｍに設定されており、望ましくは、直径を３０ｍｍ以下とするのがよい。

加圧ローラ２３は、定着ベルト２２の外周側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２３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２３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２３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２３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２３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２２の熱が加圧ローラ２３に奪われにくくなり、定着ベルト２２の熱効率が向上する。

また、加圧ローラ２３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２２は、加圧ローラ２３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。

また、加圧ローラ２３と定着ベルト２２は、互いに接近離間するように構成されている。万が一、定着ニップＮに用紙が詰まった場合は、加圧ローラ２３と定着ベルト２２を互いに離間させ、定着ニップ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２３と定着ベルト２２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３１ａ、３１ｂは、定着ベルト２２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２２を輻射熱により内側から加熱する加熱部材である。本実施形態では、ニップ形成部材３２に近接した位置に一方のヒータ３１ａと、ヒータ３１ａよりもニップ形成部材３２から離れた位置に他方のヒータ３１ｂとが設けられており、ヒータ３１ａ、３１ｂは、図の上下方向で、定着ニップＮに対して垂直な方向に並んで配置される。一例として本実施形態では、ヒータ３１ａは定着ベルト２２の幅方向中央側に加熱領域を有し、ヒータ３１ｂは定着ベルト２２の幅方向端部側に加熱領域を有する。

ニップ形成部材３２は、加圧ローラ２３との間で定着ベルト２２を挟んで定着ニップＮを形成するものである。詳しくは、ニップ形成部材３２は、定着ベルト２２の内周側で幅方向に渡って長手状に配置されており、定着ベルト２２の内周面に接触する平板状のニップ形成部３２ａと、ニップ形成部３２ａのベルト回転方向Ｂの両端部から加圧ローラ２３側とは反対側に屈曲する一対の屈曲部３２ｂと、を有している。

加圧ローラ２３がバネなどの加圧手段によってニップ形成部材３２側に加圧されることで、加圧ローラ２３と定着ベルト２２とが接触し、これらの間に定着ニップＮが形成される。この定着ニップＮに用紙Ｐが搬送されることで、用紙Ｐ表面上の未定着画像が加圧および加熱され、用紙Ｐ表面に画像が定着する。定着装置５における用紙Ｐの搬送方向は図２の左から右へ向けた方向である（図２の矢印方向参照）。

ニップ形成部３２ａの定着ベルト２２側のニップ形成面３２ｃは、定着ベルト２２の内周面に対して直接接触している。このため、定着ベルト２２が回転したとき、定着ベルト２２はニップ形成面３２ｃに対して摺動する。従って、ニップ形成面３２ｃの耐摩耗性や摺動性を向上させるために、ニップ形成面３２ｃにアルマイト処理やフッ素樹脂系材料の塗布することが好ましい。また、経時的な摺動性の確保のために、ニップ形成面３２ｃ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３２ｃ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３２ｃが加圧ローラ２３側とは反対側へ凹んだ凹形状である場合は、定着ニップＮの出口部が加圧ローラ２３寄りになり、定着ベルト２２に対する用紙の分離性が向上する。

また、ニップ形成部材３２は、ステー３３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３２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３２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３１ｂからの輻射熱はニップ形成部材３２によって吸収され定着ベルト２２へ効率良く伝達される。例えば、ニップ形成部材３２の厚みを１ｍｍ以下に設定することで、ニップ形成部材３２から定着ベルト２２への熱伝達時間を短くすることができるため、定着装置５の立ち上がり速度を速める点において有利である。また、ニップ形成部材３２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３２の蓄熱性を高めることができる。

ステー３３は、ニップ形成部材３２にその背面側から当接し、加圧ローラ２３の加圧力に抗してニップ形成部材３２を支持する当接部材である。本実施形態では、ステー３３は、用紙搬送方向の両側にそれぞれ設けられた一対の部材であり、それぞれのステー３３がその一端側でニップ形成部材３２に当接し、用紙搬送方向と垂直な方向であって、加圧ローラ２３の加圧方向（図２における上下方向）へ延在している。各ステー３３は、ハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂの用紙搬送方向両側に設けられている。言い換えると、一対のステー３３によってハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂが挟まれている。

なお、ステー３３がニップ形成部材３２を「支持する」とは、加圧ローラ２３の加圧方向（図の上下方向）に延在した部分、あるいは、厚みを持った部分を有するステー３３が、ニップ形成部材３２に対して、加圧ローラ２３と反対側（図の上側）から当接することをいう。これにより、加圧ローラ２３からの加圧力によるニップ形成部材３２の撓み（本実施形態では、特にニップ形成部材３２の長手方向の撓み）を抑制するものである。上記の加圧方向に延在する、とは、加圧ローラ２３の加圧方向と同一の方向に限らず、加圧ローラ２３の加圧方向から、ある程度の角度をもった方向へ延在する場合も含むものである。これらの場合でも、ステー３３が、加圧ローラ２３からの加圧力に抗してニップ形成部材３２の撓みを抑制できることはもちろんである。

各ステー３３が、加圧ローラ２３の加圧方向に延在していることで、加圧方向の剛性が高まり、加圧ローラ２３の加圧力によるニップ形成部３２ａの撓みが抑制される。このため、長手方向に渡って均一な幅のニップ部が得られる。特に、このような加圧方向に延在するステー３３が、ニップ形成部３２ａの用紙搬送方向両端側（図２の左右両側）に設けられることで、ニップ形成部３２ａをその両側で支持することができ、ニップ形成部３２ａの撓みを効果的に抑制することができる。ステー３３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。また、ステー３３は、その剛性を確保するために相応の厚みで設けられ、遮蔽部材３４よりも厚みが厚く設けられている。

遮蔽部材３４は、二つのハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱を遮蔽する部材である。遮蔽部材３４は、ニップ形成部材３２にその一端で接触し、用紙搬送方向と垂直な方向へ延在する起立部（当接部）３４ａと、起立部３４ａに連続して設けられ、用紙搬送方向下流側へ折り曲げられた折り曲げ部（遮蔽部）３４ｂとを有する。折り曲げ部３４ｂは、定着ベルト２２の幅方向に対して垂直な断面（図２の紙面）において、両ハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂ間に配置され、両ハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱移動を遮蔽する遮蔽部である。一例として、遮蔽部材３４は、板状の金属板を折り曲げ成形して形成することができる。

このような定着装置５による用紙Ｐへの定着動作を行う際には、加圧ローラ２３が、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し、定着ベルト２２が加圧ローラ２３の回転に伴って従動回転する。また、ハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂによって定着ベルト２２が定着温度まで加熱される。そして、定着ベルト２２と加圧ローラ２３との間（定着ニップ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２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが搬送され定着ニップ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。

図４に示すように、定着ベルト２２は、その両端部に挿入された一対のベルト支持部材３５によって回転可能に支持されている。このように、定着ベルト２２の内周にベルト支持部材３５が挿入されることによって、定着ベルト２２は非回転状態では基本的に周方向の張力が付与されない状態、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３５は、定着ベルト２２の内周に挿入されて定着ベルト２２を支持するＣ字状の支持部３５ａと、定着ベルト２２の端面に接触して定着ベルト２２の幅方向移動（片寄り）を規制するフランジ状の規制部３５ｂと、を有している。支持部３５ａ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３５は、定着装置５を構成するフレームである一対の側板３６（図４参照）に固定されている。また、ベルト支持部材３５には、開口部３５ｃ（図５参照）が設けられており、この開口部３５ｃを通してハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂやステー３３の両端部が各側板３６に固定されている。ハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂやステー３３は、ベルト支持部材３５に固定されてもよい。

次に、本実施形態のハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂにより、定着ベルト２２を加熱する際の様子について説明する。

図２に示すように、画像形成動作が開始された場合等、それぞれのハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂに通電されると、ハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂから輻射熱が輻射される。

ハロゲンヒータ３１ａは、図の左右でステー３３によって挟み込まれると共に、遮蔽部材３４の折り曲げ部３４ｂによって図の下側への熱移動を遮蔽されている。従って、図中矢印方向で示すように、ハロゲンヒータ３１ａは定着ベルト２２の図の上方側を主に加熱する。また、ハロゲンヒータ３１ｂは、図の左右でステー３３によって挟み込まれると共に、折り曲げ部３４ｂによって図の上側への熱移動を遮蔽されている。従って、図中矢印方向で示すように、ハロゲンヒータ３１ｂは、ニップ形成部材３２を介して、定着ベルト２２の定着ニップＮの側を主に加熱する。

このように、二つのハロゲンヒータ３１ａ、３１ｂの間に配置された折り曲げ部３４ｂにより、両ヒータ間の熱移動が遮蔽されており、一方のヒータの輻射熱による他方のヒータの加熱を抑制できる。従って、例えばヒータ３１ａ、３１ｂによる長時間の加熱時等に、ヒータ３１ａ、３１ｂ自身が高温になってその耐熱温度を超えてしまうことを防止できる。また、お互いのヒータ３１ａ、３１ｂ同士の加熱により、定着ベルト２２の加熱に寄与しない無駄な熱量が増加することを防止できる。

さらに本実施形態では、遮蔽部材３４の一端側である起立部３４ａの一端がニップ形成部材３２に当接させることで、遮蔽部材３４の熱を、ニップ形成部材３２を介して定着ベルト２２に伝達することができる。特に折り曲げ部３４ｂは、前述のように両ヒータ３１ａ、３１ｂ間に配置されて両者の輻射熱を受けており、その熱を、ニップ形成部材３２を介して定着ベルト２２に伝達することができ、定着ベルト２２を効率良く加熱することができる。さらに、遮蔽部材３４が受けた熱をニップ形成部材３２に伝達することで、両ヒータ３１ａ、３１ｂによる長時間の加熱時等に、遮蔽部材３４が高温化することを抑制できる。従って、この遮蔽部材３４に輻射熱を反射する反射部材としての機能を持たせる場合には遮蔽部材３４の高温変色に伴う反射率の低下を抑制することもできる。

上記遮蔽部材３４はその長手方向（図２の紙面に垂直な方向）に延在して設けられているが、その一部が切り欠かれた形状をしていてもよい。例えば、図１４（ａ）に示すように、起立部３４ａの長手方向中央側に切り欠き部３４ｃを設けることができる。このように、遮蔽部材３４の両ヒータ３１ａ、３１ｂ間に配置される部分（折り曲げ部３４ｂ）以外の部分に切り欠き部３４ｃを設けることで、遮蔽部材３４の遮蔽機能を損なうことなく、遮蔽部材３４の熱容量を小さくすることができる。従って、遮蔽部材３４が温まりやすくなり、その熱量を、起立部３４ａを介してニップ形成部材３２に効率良く伝達することができる。特に本実施形態では、ヒータ３１ｂが長手方向端部側を加熱領域としており、この加熱領域以外の部分に切り欠き部３４ｃを設けることで、起立部３４ａがヒータ３１ｂによって効率良く加熱される。

また、本実施形態とは異なる構成として、ヒータ３１ｂが長手方向中央側を加熱領域とする場合には、図１４（ｂ）に示すように、長手方向中央側の範囲にのみ設けられた起立部３４ａを有する遮蔽部材３４とし、遮蔽部材３４の熱容量を小さくすることもできる。ただし、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示す遮蔽部材３４には、起立部３４ａの一端側に、用紙搬送方向に延在する第２の折り曲げ部３４ｄが設けられる。

以下、上記実施形態と異なるステーや遮蔽部材を有する定着装置について説明する。なお、各実施形態では、前述した実施形態と同様の点は適宜省略し、構成が異なる点を中心に説明する。

図７に示すように、本実施形態では、定着装置５に設けられた一対のステー３３ａ、３３ｂのうち、用紙搬送方向上流側に設けられたステー３３ｂがその途中で屈曲した形状をなしている。具体的には、ステー３３ｂは、その一端側でニップ形成部材３２に当接し、用紙搬送方向と垂直な方向で、定着ベルト２２の幅方向と異なる方向へ延在する起立部（当接部）３３ｂ１と、起立部３３ｂ１に連続して設けられ、用紙搬送方向上流側へ折り曲げられた折り曲げ部３３ｂ２とを有する。

折り曲げ部３３ｂ２は、両ヒータ３１ａ、３１ｂの間に設けられる。つまり、折り曲げ部３３ｂ２は両ヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱移動を遮蔽する遮蔽部であり、本実施形態では、ステー３３ｂは遮蔽部材としても機能する。

このように、本実施形態では、両ヒータ３１ａ、３１ｂの間に遮蔽部材３４の折り曲げ部３４ｂとステー３３の折り曲げ部３３ｂ２とが設けられる。また、折り曲げ部３４ｂと折り曲げ部３３ｂ２との間には空気層を介している。つまり、両ヒータ３１ａ、３１ｂ間に、折り曲げ部３４ｂ、空気層、そして折り曲げ部３３ｂ２が設けられていることになる。両ヒータ３１ａ、３１ｂ間に二つの異なる部材による二つの遮蔽部を設けることで、両ヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱移動の遮蔽効果を向上させることができる。

また、前述の実施形態と比較すると、本実施形態では、ステー３３がその途中で折り曲げられていることにより、ステー３３ｂの上端（折り曲げ部３３ｂの上端面）がハロゲンヒータ３１ａよりも図の下側に設けられており、ヒータ３１ａの輻射熱が届く定着ベルト２２の範囲が広くなっている。

また、図８に示すように、ステー３３がハロゲンヒータ３１ａから離れる方向へ屈曲した形状であってもよい。本実施形態では、ステー３３ａ、３３ｂが、起立部３３ａ１、３３ｂ１と、起立部３３ａ１に連続して設けられ、ヒータ３１ａから離反する方向で、定着ベルト２２の径方向外側へ屈曲した屈曲部３３ａ３、３３ｂ３とをそれぞれ有する。これにより、ステー３３ａ、３３ｂ（そして遮蔽部材３４）の上端が、ヒータ３１ａよりも下側に設けられており、ヒータ３１ａの輻射熱が届く定着ベルト２２の範囲をより広くすることができる。本実施形態では、両ステー３３ａ、３３ｂが屈曲部３３ａ３、３３ｂ３をそれぞれ有する構成としたが、そのいずれか一方とすることもできる。

図９に示すように、遮蔽部材３４の表面に塗装面４０を設けることもできる。塗装面４０を、遮蔽部材３４の表面よりも熱または光（本実施形態では赤外線）の吸収率の高い黒色の塗布剤を塗布して形成することで、遮蔽部材３４がヒータ３１ａ、３１ｂからの熱を効率良く吸収し、遮蔽部材３４からニップ形成部材３２に伝達される熱量を大きくすることができる。従って、定着ニップＮにおいて定着ベルト２２を効率的に加熱することができる。

またこれとは逆に、塗装面４０を、遮蔽部材３４の表面よりも熱または光（本実施形態では赤外線）の反射率の高い塗布剤を塗布して形成することもできる。これにより、ヒータ３１ａ、３１ｂから遮蔽部材３４へ輻射された熱のうち、遮蔽部材３４から定着ベルト２２やニップ形成部材３２へ反射する熱量を大きくすることができる。これにより、遮蔽部材３４の過昇温を防止できる。特に本実施形態では、前述のように、遮蔽部材３４がニップ形成部材３２に接触してニップ形成部材３２に伝熱する構成となっているため、遮蔽部材３４が高温になりにくい。従って、ヒータ３１ａ、３１ｂによる長時間の加熱を行っても遮蔽部材３４の高温化変色に伴う反射率の低下を抑制することができる。

また、これらの塗布剤を組み合わせて塗布することもできる。例えば、遮蔽部材３４の塗装面４０のうち、ヒータ３１ａ側の塗装面４０ａを赤外線の反射率の高い黒色の塗布剤を塗布して形成し、ヒータ３１ｂ側の塗装面４０ｂを赤外線の吸収率の高い塗布剤を塗布して形成することもできる。これにより、遮蔽部材３４からの反射によって定着ベルト２２に到達するヒータ３１ａの輻射熱が増加し、定着ベルト２２の図の上側部分を効率良く加熱することができる。また、遮蔽部材３４の塗装面４０ｂに吸収されるヒータ３１ｂの輻射熱の量が増加し、遮蔽部材３４からニップ形成部材３２に伝達される熱量が大きくなる。

さらに、図１０に示すように、ステー３３の屈曲部３３ａ３、３３ｂ３のうち、ヒータ３１ａ側の面に塗装面４１を設けることもできる。塗装面４１は、折り曲げ部３３ａ２、３３ｂ２のヒータ３１ａ側の面よりも熱または光（本実施形態では赤外線）の反射率の高い塗布剤を塗布して形成される。これにより、ステー３３に吸収されるヒータ３１ａからの輻射熱を小さくし、定着ベルト２２を効率的に加熱することができる。また、このような塗装面４０，４１についても、前述のように、種類の異なる塗布剤を組み合わせて塗布できることはもちろんである。さらに、図９等で示したステー３３ａ、３３ｂに塗装面を設けることも可能である。

以上の塗装面は、ステーや遮蔽部材の長手方向全域にわたって設けることもできるし、部分的に設けてもよい。例えば、ヒータ３１ａに対向する面にはその長手方向中央側（定着ベルトの幅方向中央側）にのみ塗装剤を塗布し、ヒータ３１ｂに対向する面にはその長手方向端部側にのみ塗装剤を塗布する等、ヒータ３１ａ、３１ｂの加熱領域併せて塗装面の領域を設定することもできる。これにより、不要な塗装を避けて塗装のコストを小さくすることができる。

また、ステー３３ｂ（あるいはステー３３ａ）を遮蔽部材として機能させ、別途、遮蔽部材３４を設けない構成とすることもできる。例えば、図１１に示す定着装置５では、一対のステー３３ａ、３３ｂのうち、用紙搬送方向下流側のステー（遮蔽部材）３３ｂが、ニップ形成部材３２に当接する起立部（当接部）３３ｂ１と、起立部３３ｂ１に連続して設けられ、用紙搬送方向下流側へ折り曲げられた折り曲げ部（遮蔽部）３３ｂ２とを有し、ステー３３ｂが遮蔽部材として機能する。

折り曲げ部３３ｂ２は、両ヒータ３１ａ、３１ｂ間に配置され、両者の間の熱移動を遮蔽することができる。また、ステー３３ｂはその一端側でニップ形成部材３２に当接しており、両ヒータ３１ａ、３１ｂから受けた熱をニップ形成部材３２へ伝達することができる。

また上記の構成では、ステー３３ｂのニップ形成部材３２に対する接触面積を、ステー３３ａよりも大きくすることが好ましい。ステー３３ａ、３３ｂは、ニップ形成部材３２をその背面側から支持させる部材であるため、図２の遮蔽部材３４と比較すると、その厚みが厚く、熱容量も大きく設定されている。そして、折り曲げ部３３ｂ２を有し、両ヒータ３１ａ、３１ｂからの熱をより多く受けるステー３３ｂと比較すると、ステー３３ａは、相対的に両ヒータ３１ａ、３１ｂから受ける熱が小さく高温になりにくい。従って、ステー３３ａは、ニップ形成部材３２を支持するための接触に留め、ステー３３ｂは、両ヒータ３１ａ、３１ｂによる加熱時の温度上昇が大きい場合には、ニップ形成部材３２との接触面積を大きくし、ステー３３ｂからニップ形成部材３２への熱移動を促す構成とすることが好ましい。ステー３３ｂのニップ形成部材３２に対する接触面積を相対的に大きくする方法としては、例えば、図１２（ａ）に示すように、ステー３３ｂのニップ形成部材３２に接触する一端側の厚みを部分的に大きくしてステー３３ａよりも大きくしたり、図１２（ｂ）に示すように、ステー３３ａを長手方向（図の左右方向）で断続的にニップ形成部材３２に当接させてその接触面積を小さくする等の方法を採用することができる。

このように、ステー３３ｂが遮蔽部材としての機能を兼ねることで、部品点数を減らし、定着装置５のコストダウンを図ることができる。また、遮蔽部材を別途設ける構成と比較すると、ステー３３ｂ自体の厚みを厚くしてその熱容量を大きくすることができるので、ステー３３ｂが両ヒータ３１ａ、３１ｂによって長時間加熱されても、その温度上昇が緩やかになる。対して、前述した各実施形態のように、遮蔽部材を別部材として設けることで、ステー３３ｂを遮蔽部材とする場合と比較して、厚みが薄く熱容量を小さくすることができるため、ニップ形成部材３２へ効率良く熱を伝達できるという利点がある。

また、図１１に示すステー３３ａ、３３ｂについても、その表面に、当該表面よりも熱または光（本実施形態では赤外線）の吸収率の高い黒色の塗布剤を塗布して両ヒータ３１ａ、３１ｂからの輻射熱の吸収率を高めてもよいし、これとは逆に、熱または光（本実施形態では赤外線）の反射率の高い塗布剤を塗布することもできる。また、その組み合わせであってもよい。さらに、ステー３３の長手方向に対して部分的に塗装することもできる。

また、図１３に示す実施形態では、ヒータ３１ａ、３１ｂそれぞれの側に遮蔽部材４２、４３が設けられると共に、ステー３３に遮蔽部３３２が設けられる。

より詳細には、ステー３３は、用紙搬送方向と垂直な方向へ延在する起立部（当接部）３３１，３３１と、両起立部３３１をニップ形成部材３２の側とは反対側で橋架する遮蔽部３３２とを有する。起立部３３１は、ニップ形成部３２ａの用紙搬送方向両端側（図の左右側）でニップ形成部３２ａにその背面側から当接し、用紙搬送方向両端でニップ形成部３２ａの撓みを抑制している。遮蔽部３３２は、定着ベルト２２の幅方向と垂直な断面で、ヒータ３１ａ、３１ｂの間に配置され、両ヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱移動を遮蔽する部分である。このように、本実施形態ではステー３３が遮蔽部材として機能する。

遮蔽部材４２は、用紙搬送方向に延在し、定着ベルト２２の幅方向と垂直な断面で、ヒータ３１ａ、３１ｂの間に配置された第一部分と、第一部分の一端側から用紙搬送方向と垂直な方向に延在する第二部分とからなる断面略Ｌ字状をなしている。遮蔽部材４２は、第一部分によって両ヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱移動を遮蔽すると共に、第二部分によってヒータ３１ａから用紙搬送方向上流側への熱の輻射の一部を遮蔽している。

遮蔽部材４３は、用紙搬送方向両側で、用紙搬送方向と垂直な方向へ延在する起立部と、これらの起立部をつなぎ、定着ベルト２２の幅方向と垂直な断面で、ヒータ３１ａ、３１ｂの間に配置され、両ヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱移動を遮蔽する遮蔽部とからなる。遮蔽部材４３は、ヒータ３１ｂのニップ形成部材３２側以外の部分を覆うようにして設けられる。遮蔽部材４３は起立部の部分でニップ形成部材３２に当接し、ヒータ３１ｂから受けた熱をニップ形成部材３２に伝達することができる。

特に本実施形態では、遮蔽部材４２、４３は熱または光（本実施形態では赤外線）を反射する反射部材として機能する。つまり、遮蔽部材４２、４３は熱または光の反射率の高い部材によって構成され、ヒータ３１ａ、３１ｂから遮蔽部材４２、４３に到達した輻射熱を反射することができる。これにより、遮蔽部材４２、４３の過昇温を防止すると共に、定着ベルト２２の加熱効率を向上させることができる。ただし、前述の実施形態と同様、遮蔽部材４２、４３のヒータ３１ａ、３１ｂに対向する面に、これらの面よりも熱または光の反射率の高い塗布剤を塗布して形成することもできる。

本実施形態では、両ヒータ３１ａ、３１ｂ間に、遮蔽部材４２、ステー３３の遮蔽部３３２、空気層、および、遮蔽部材４３が介在しており、両ヒータ３１ａ、３１ｂ同士の加熱をより効果的に防止することができる。特にヒータ３１ｂは、定着ニップＮに対向する部分以外を遮蔽部材４３に覆われており、定着ニップＮの部分を効率良く加熱することができる。

また、図１５に示す実施形態では、遮蔽部材３４に設けられた折り曲げ部（遮蔽部）３４ｂが、ニップ形成部材３２に対して並行ではなく、傾斜した方向へ延在している。具体的には、折り曲げ部３４ｂは、起立部３４ａに連続する一端側から他端側へ向かうに従って、図の上側、つまり、ヒータ３１ａに接近する側へ傾斜している。従って、折り曲げ部３４ｂをよりヒータ３１ａに接近させることができ、ヒータ３１ａの輻射熱を効率良く定着ベルト２２側へ反射することができる。従って、ヒータ３１ａが定着ベルト２２の幅方向中央側を効率良く加熱することができる。

またヒータ３１ａに対向する折り曲げ部３４ｂおよびステー３３の面には、その表面よりも赤外線の反射率の高い塗布剤を塗布した塗装面４０ａおよび塗装面４１を設ける。これにより、ヒータ３１ａからの輻射熱をより効率良く定着ベルト２２側へ反射することができる。なお、折り曲げ部３４ｂのヒータ３１ｂ側の面には、その表面よりも赤外線の吸収率の高い塗布剤を塗布した塗装面４０ｂを設け、遮蔽部材３４からニップ形成部材３２に伝達される熱量を増加させている。

さらに、図１６に示すように、折り曲げ部３４ｂの先端に、ステー３３ａ側へ折り曲げられた第２の折り曲げ部３４ｄを設けてもよい。これにより、ヒータ３１ｂの外周面側を、遮蔽部材３４、ステー３３ａおよびニップ形成部材３２により囲うことができ、ヒータ３１ｂの輻射熱を効率良くニップ形成部材３２に伝達することができる。

上記の折り曲げ部３４ｂを長手方向で部分的に傾斜させることもできる。例えば、遮蔽部材３４の長手方向において、ヒータ３１ａの加熱領域に対応する部分のみ折り曲げ部３４ｂを部分的に傾斜させた傾斜部を設け、その他の部分はニップ形成部材３２に対して並行にすることもできる。また、上記の塗装面は、ステー３３の長手方向に対して部分的に設けることができる。

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。

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すモノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

本発明の遮蔽部材における、両加熱部材間の熱移動の遮蔽とは、完全な熱の遮断を必ずしも意味するものではなく、その一部を遮蔽する場合も当然含むものである。例えば図２では、遮蔽部材３４の折り曲げ部３４ｂの図の右端とステー３３との隙間により、両ヒータ３１ａ、３１ｂ間での熱移動がなされる場合もあるが、この場合でも、遮蔽部材３４は部分的に両ヒータ３１ａ、３１ｂ間の熱移動を遮蔽している。

１ 画像形成装置
５ 定着装置
２２ 定着ベルト（定着部材）
２３ 加圧ローラ（加圧部材）
３１ａ、３１ｂ ハロゲンヒータ（加熱部材）
３２ ニップ形成部材
３２ａ ニップ形成部
３３ ステー（当接部材）
３３ａ１、３３ｂ１ 起立部（当接部）
３３ｂ２ 折り曲げ部（遮蔽部）
３３ａ３、３３ｂ３ 屈曲部
３４ 遮蔽部材
３４ａ 起立部（当接部）
３４ｂ 折り曲げ部（遮蔽部）
Ｎ 定着ニップ
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１６－３５６０１号公報

Claims (15)

1. 筒状の定着部材と、
   前記定着部材の外周面を加圧する加圧部材と、
   前記定着部材の内側に設けられ、当該定着部材を介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材を加熱するための複数の加熱部材と、
   前記定着部材の内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を遮蔽する遮蔽部材とを備えた定着装置であって、
   前記複数の加熱部材には、記録媒体搬送方向と垂直な方向で、前記定着部材の幅方向と異なる方向において、前記ニップ形成部材に近接して設けられた一方の加熱部材と、前記一方の加熱部材よりも前記ニップ形成部材から離れて設けられた他方の加熱部材とが含まれ、
   前記遮蔽部材は、前記定着部材の幅方向と交差する断面において、前記一方の加熱部材と前記他方の加熱部材との間に介在し、
   前記遮蔽部材は前記ニップ形成部材に当接し、
   前記遮蔽部材とは別に、前記定着部材の内側に設けられ、前記加圧部材とは反対側から前記ニップ形成部材を支持する支持部材を有し、
   前記支持部材は、前記加熱部材同士の間に配置された遮蔽部を有しないことを特徴とする定着装置。
2. 前記支持部材とは別に、前記定着部材の内側に設けられ、前記加圧部材とは反対側から前記ニップ形成部材を支持する異なる支持部材を有し、
   前記異なる支持部材は、前記加熱部材同士の間に配置された遮蔽部を有する請求項１記載の定着装置。
3. 前記遮蔽部材は前記加圧部材とは反対側から前記ニップ形成部材に当接する請求項１または２記載の定着装置。
4. 前記支持部材は、前記遮蔽部材よりも前記ニップ形成部材との接触面積が小さい請求項３記載の定着装置。
5. 前記支持部材は、前記ニップ形成部材に当接し、記録媒体搬送方向に交差した方向で、前記定着部材の幅方向と異なる方向へ延在する当接部と、前記当接部に連続して設けられ、前記当接部と異なる方向であって、前記他方の加熱部材に対して離れる方向へ延在する屈曲部とを有する請求項１記載の定着装置。
6. 前記支持部材の前記加熱部材に対向する面に、当該遮蔽部材の表面よりも光または熱反射率の高い塗布剤が塗布される請求項１から５いずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記遮蔽部材の前記加熱部材に対向する面に、当該遮蔽部材の表面よりも光または熱吸収率の高い塗布剤が塗布される請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記遮蔽部材の前記加熱部材に対向する面に、当該遮蔽部材の表面よりも光または熱反射率の高い塗布剤が塗布される請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記遮蔽部材は、前記一方の加熱部材および前記他方の加熱部材にそれぞれ異なる面を対向させ、
   前記一方の加熱部材に対向する面に、当該遮蔽部材の表面よりも光または熱吸収率の高い塗布剤が塗布され、
   前記他方の加熱部材に対向する面に、当該遮蔽部材の表面よりも光または熱反射率の高い塗布剤が塗布される請求項７または８記載の定着装置。
10. 前記塗布剤は、前記定着部材の幅方向において、当該塗布剤が塗布される前記遮蔽部材の面が対向する、前記加熱部材の加熱領域に対応する領域にのみ塗布されている請求項７から９いずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記遮蔽部材は、前記記録媒体搬送方向に交差する方向で、前記定着部材の幅方向と異なる方向に延在する起立部と、当該起立部に連続して設けられ、前記定着部材の幅方向と交差する断面において、前記一方の加熱部材と前記他方の加熱部材との間に介在する遮蔽部とを有し、
    前記定着部材の幅方向と交差する断面において、前記遮蔽部は、前記ニップ形成部材に対して傾斜した方向へ延在し、当該傾斜方向は、前記起立部側である一端側から他端側へ向けて、前記ニップ形成部材に平行な方向よりも前記他方の加熱部材に接近する方向である請求項１から１０いずれか１項に記載の定着装置。
12. 前記遮蔽部は、前記定着部材の幅方向において、前記他方の加熱部材の加熱領域に対応する領域のみが、前記ニップ形成部材に対して傾斜して設けられる請求項１１記載の定着装置。
13. 筒状の定着部材と、
    前記定着部材の外周面を加圧する加圧部材と、
    前記定着部材の内側に設けられ、当該定着部材を介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
    前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材を加熱するための複数の加熱部材と、
    前記定着部材の内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を遮蔽する遮蔽部材とを備えた定着装置であって、
    前記複数の加熱部材には、記録媒体搬送方向と垂直な方向で、前記定着部材の幅方向と異なる方向において、前記ニップ形成部材に近接して設けられた一方の加熱部材と、前記一方の加熱部材よりも前記ニップ形成部材から離れて設けられた他方の加熱部材とが含まれ、
    前記遮蔽部材は、前記定着部材の幅方向と交差する断面において、前記一方の加熱部材と前記他方の加熱部材との間に介在し、
    前記遮蔽部材は前記ニップ形成部材に前記加圧部材と反対側から当接し、
    前記加圧部材とは反対側から前記ニップ形成部材に当接する異なる当接部材をさらに有し、
    前記異なる当接部材は、前記遮蔽部材よりも前記ニップ形成部材との接触面積が小さいことを特徴とする定着装置。
14. 筒状の定着部材と、
    前記定着部材の外周面を加圧する加圧部材と、
    前記定着部材の内側に設けられ、当該定着部材を介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
    前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材を加熱するための複数の加熱部材と、
    前記定着部材の内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を遮蔽する遮蔽部材とを備えた定着装置であって、
    前記複数の加熱部材には、記録媒体搬送方向と垂直な方向で、前記定着部材の幅方向と異なる方向において、前記ニップ形成部材に近接して設けられた一方の加熱部材と、前記一方の加熱部材よりも前記ニップ形成部材から離れて設けられた他方の加熱部材とが含まれ、
    前記遮蔽部材は、前記定着部材の幅方向と交差する断面において、前記一方の加熱部材と前記他方の加熱部材との間に介在し、
    前記遮蔽部材は前記ニップ形成部材に当接し、
    前記遮蔽部材とは別に、前記定着部材の内側に設けられ、前記加圧部材とは反対側から前記ニップ形成部材に当接する当接部材をさらに有し、
    前記当接部材は、前記ニップ形成部材に当接し、記録媒体搬送方向に交差した方向で、前記定着部材の幅方向と異なる方向へ延在する当接部と、前記当接部に連続して設けられ、前記当接部と異なる方向であって、前記他方の加熱部材に対して離れる方向へ延在する屈曲部とを有することを特徴とする定着装置。
15. 請求項１から１４いずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

Images