JP5861742B2 - 定着装置 - Google Patents

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、定着フィルムと、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加熱板（ニップ板）と、ヒータからの輻射熱をニップ板に反射する反射板とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−４７７６９号公報

ところで、ヒータとしてガラス管内にガスと熱源を封入したヒータ（ハロゲンヒータ等）を用いる場合には、そのガラス管にはガスの封入時に形成されるチップ部がガラス管の表面から径方向外側に突出するように形成される。そして、このようにガラス管の表面から突出するチップ部の向きは、反射板およびニップ板の位置や大きさに影響を及ぼすので、定着装置の定着性能の向上や小型化を図る上で非常に重要な要素となっていた。

そこで、本発明は、チップ部の向きを特定することで、定着性能の向上および小型化を図ることができる定着装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決する本発明は、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面に摺接するように配置されたニップ板と、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板と、前記ニップ板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、前記発熱体は、ガラス管内にガスと熱源を封入したヒータであり、前記ガラス管には、前記ガスの封入時に形成されるチップ部がガラス管の表面から径方向外側に突出するように設けられ、前記ニップ板と前記ヒータが対向する対向方向における前記チップ部を含んだ前記ガラス管の断面形状の大きさが、前記対向方向と直交する方向における前記断面形状の大きさよりも大きくなるように、前記チップ部が所定の向きを向いて配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ニップ板とヒータが対向する対向方向におけるチップ部を含んだガラス管の断面形状の大きさが、対向方向と直交する方向における断面形状の大きさよりも大きくなるように、チップ部が所定の向きに向けられているので、反射板およびニップ板を対向方向と直交する方向に短くでき、この方向に定着装置を小型化することができる。また、ニップ板の面積が小さくなって、ニップ板の熱容量が小さくなるので、ニップ板を迅速に加熱させることができ、ひいては定着性能を向上させることができる。

本発明によれば、ニップ板をヒータとの対向方向と直交する方向に短くすることができるので、定着性能の向上および小型化を図ることができる。

本発明の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図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成を示す図である。 ハロゲンランプ、ニップ板、反射板およびステイの斜視図である。 ニップ板、反射板およびステイを搬送方向から見た図である。 チップ部を斜めに傾けた形態を示す図（ａ）と、チップ部を下に向けた形態を示す図（ｂ）である。 ハロゲンランプを２つ設けた形態を示す図（ａ）と、ハロゲンランプの軸方向におけるニップ部の位置を示す図（ｂ）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上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｐ上の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（略前後方向）を単に「搬送方向」といい、用紙Ｐの幅方向（略左右方向）を単に「幅方向」という。また、ニップ板１３０とハロゲンランプ１２０が対向する対向方向（略上下方向）を単に「対向方向」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図示しないガイド部材により回転が案内されている。

ハロゲンランプ１２０は、ニップ板１３０および定着フィルム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。このハロゲンランプ１２０は、ガラス管１２１と、ガラス管１２１内に設けられる熱源の一例としてのフィラメント１２２と、ガラス管１２１内に封入されるガスの一例としてのハロゲンガス１２３とを備えて構成されている。

ガラス管１２１には、ハロゲンガス１２３の封入時に形成されるチップ部１２４がガラス管１２１の表面から径方向外側に突出するように設けられている。そして、このチップ部１２４は、上下方向（前記対向方向）におけるチップ部１２４を含んだガラス管１２１の断面形状の大きさＬ１が、前後方向（対向方向と直交する方向）における断面形状の大きさＬ２よりも大きくなるように、上方（ニップ板１３０とは反対側）を向いて配置されている。

これにより、反射板１４０のうちハロゲンランプ１２０に前後方向で対向する側壁部１４１Ａ（後述する反射部１４１の一部）をハロゲンランプ１２０に近づけることができ、反射板１４０を前後方向に小型化することができる。また、反射板１４０を前後方向に小型化することにより、ニップ板１３０も前後方向に小型化することができ、ニップ板１３０の熱容量を小さくすることが可能となっている。

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１２
０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、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を断面視略Ｕ形状に折り曲げることで形成されている。より詳細に、ニップ板１３０は、断面視において、搬送方向に沿うように延びるベース部１３１と、上に向けて折り曲げられた折曲部１３２とを主に有している。

ベース部１３１は、搬送方向における中央部１３１Ａが両端部１３１Ｂより加圧ローラ１５０側（下方）に向けて凸となるように屈曲形成されている。なお、ベース部１３１の内面（上面）には、黒色の塗装を施したり、熱吸収部材を設けたりしてもよい。これによれば、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を効率良く吸収することができる。

図３に示すように、ニップ板１３０は、ベース部１３１の右端部から平板状に延びる挿入部１３３と、ベース部１３１の左端部に形成された係合部１３４とをさらに有している。係合部１３４は、側面視Ｕ形状に形成されており、上に向けて折り曲げて形成された側壁部１３４Ａには係合孔１３４Ｂが設けられている。

図２に示すように、反射板１４０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱（主に前後方向や上方向に向けて放射された輻射熱）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、赤外線およ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を断面視略Ｕ形状に湾曲させて形成されている。より詳細に、反射板１４０は、湾曲形状（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延びるフランジ部１４２とを主に有している。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。

図３に示すように、反射板１４０の幅方向両端部にはフランジ状の係止部１４３が合計４つ形成されている（３つのみ図示）。係止部１４３は、フランジ部１４２より上方に位置し、図４に示すように、ニップ板１３０、反射板１４０およびステイ１６０が組み立てられたときに、後述するステイ１６０の複数の接触部１６３を挟む（幅方向において最も外側の接触部１６３Ａと隣接する）ように配置される。

これにより、定着装置１００が駆動したときの振動などで反射板１４０が左右に動こうとしても、係止部１４３が接触部１６３Ａに当接することで、反射板１４０の幅方向の位置が規制される。その結果、反射板１４０の幅方向における位置ずれを抑制することができる。

図２に示すように、加圧ローラ１５０は、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、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。

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（ニップ部）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、搬送方向におけるニップ板１３０（ベース部１３１）の両端部１３１Ｂ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。

ステイ１６０の前壁１６１および後壁１６２の下端には、図３に示すように、略櫛歯状をなすように形成された複数の接触部１６３が設けられている。

また、ステイ１６０の前壁１６１および後壁１６２の右端部には、下方に向けて延び、さらに左方へ向けて延びる略Ｌ形状の係止部１６５が設けられている。さらに、ステイ１６０の左端には、上壁１６６から左方に向けて延び、側面視略Ｕ形状に折り曲げられた保持部１６７が設けられている。保持部１６７の各側壁部１６７Ａの内面には、内側に向けて突出する係合ボス１６７Ｂ（一方のみ図示）が設けられている。

図２および図３に示すように、ステイ１６０の前壁１６１および後壁１６２の内面の幅方向両端部には、内側に向けて突出する当接ボス１６８が合計４つ設けられている。この当接ボス１６８は、搬送方向において反射板１４０（反射部１４１）に当接する。これにより、定着装置１００が駆動したときの振動などで反射板１４０が前後に動こうとしても、当接ボス１６８に当接することで、反射板１４０の搬送方向の位置が規制される。その結果、反射板１４０の搬送方向における位置ずれを抑制することができる。

以上説明したステイ１６０に、反射板１４０およびニップ板１３０を組み付ける場合、まず、ステイ１６０に反射板１４０を嵌め込むようにして取り付ける。ステイ１６０の前壁１６１および後壁１６２の内面には当接ボス１６８が設けられているので、この当接ボス１６８が反射板１４０に当接することで、反射板１４０はステイ１６０に仮保持される。

その後、図４に示すように、ニップ板１３０の挿入部１３３をステイ１６０の係止部１６５の間に挿入してベース部１３１（両端部１３１Ｂ）を各係止部１６５に係合させ、次いで、ニップ板１３０の係合部１３４（係合孔１３４Ｂ）とステイ１６０の保持部１６７（係合ボス１６７Ｂ）とを係合させる。

これにより、ニップ板１３０は、ベース部１３１の両端部１３１Ｂが係止部１６５に支持され、係合部１３４が保持部１６７に保持されることで、ステイ１６０に保持される。また、反射板１４０は、フランジ部１４２がニップ板１３０とステイ１６０に挟まれた状態で、ステイ１６０に保持される。

なお、図示は省略するが、ニップ板１３０および反射板１４０を保持するステイ１６０と、ハロゲンランプ１２０は、定着フィルム１１０の回転を案内するガイド部材に保持されている。そして、このガイド部材が定着装置１００の図示しない筐体に固定されることで、定着フィルム１１０、ハロゲンランプ１２０、ニップ板１３０、反射板１４０およびステイ１６０が定着装置１００の筐体に保持されている。

本実施形態において、反射板１４０は、図２に示すように、フランジ部１４２がニップ板１３０とステイ１６０とに挟まれた状態で支持されている。これにより、定着装置１００が駆動したときの振動などで反射板１４０が上下に動こうとしても、フランジ部１４２がニップ板１３０とステイ１６０とに挟まれていることで、反射板１４０の上下方向の位置が規制される。その結果、反射板１４０の上下方向における位置ずれを抑制することができ、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。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
上下方向におけるチップ部１２４を含んだガラス管１２１の断面形状の大きさＬ１が、前後方向における断面形状の大きさＬ２よりも大きくなるように、チップ部１２４を上向きにしたので、反射板１４０およびニップ板１３０を前後方向に短くでき、この前後方向に定着装置１００を小型化することができる。また、ニップ板１３０の面積が小さくなって、ニップ板１３０の熱容量が小さくなるので、ニップ板１３０を迅速に加熱させることができ、ひいては定着性能を向上させることができる。

チップ部１２４をニップ板１３０とは反対側に向けることで、ガラス管１２１の表面をニップ板１３０に最大限近づけることができるので、ニップ板１３０を迅速に加熱することができる。

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、チップ部１２４の向きを上向き（ニップ板１３０とは反対側）としたが、ガラス管１２１の断面形状の上下方向の大きさＬ１が前後方向の大きさＬ２よりも大きくなる条件を満たす所定の向きであれば、どのような向きでもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、Ｌ１＞Ｌ２の関係が満たされる程度に、チップ部１２４を後斜め上方に向くように傾けてもよいし、図５（ｂ）に示すように、チップ部１２４を下向き（ニップ板１３０側）にしてもよい。

また、図６（ａ）に示すように、ハロゲンランプ１２０を上下方向（対向方向）に２つ並べて配設してもよい。これによれば、２つのハロゲンランプ１２０によって、ニップ板１３０をより迅速に加熱することができる。

なお、この形態では、図６（ｂ）に示すように、上方（対向方向の一方）に配置されるハロゲンランプ１２０のチップ部１２４を下方（他方側）に向けるとともに、下方に配置されるハロゲンランプ１２０のチップ部１２４を上方に向け、各チップ部１２４がハロゲンランプ１２０の軸方向でずれるように配置するのが望ましい。これによれば、一方のハロゲンランプ１２０のデッドスペース（チップ部１２４が形成されていない側）に他方のチップ部１２４を配置し、他方のハロゲンランプ１２０のデッドスペースに一方のチップ部１２４を配置することができる。そのため、無駄なスペースが無くなり、定着装置２００を大型化させることなく２つのハロゲンランプ１２０によって加熱性能（定着性能）を向上させることができる。

前記実施形態では、ステイ１６０を設けたが、これに限定されず、ステイを設けない構成としてもよい。
前記実施形態では、発熱体としてハロゲンランプ１２０（ハロゲンヒータ）を例示したが、これに限定されず、例えば、赤外線ヒータやカーボンヒータなどであってもよい。

前記実施形態では、バックアップ部材として加圧ローラ１５０を例示したが、これに限定されず、例えば、ベルト状の加圧部材などであってもよい。また、前記実施形態では、加圧ローラ１５０（バックアップ部材）がニップ板１３０を押圧することでニップ部を形成する構成を例示したが、これに限定されず、ニップ板がバックアップ部材を押圧することでニップ部を形成する構成としてもよい。

前記実施形態では、記録シートとして、普通紙やはがきなどの用紙Ｐを例示したが、これに限定されず、例えば、ＯＨＰシートなどであってもよい。

前記実施形態では、本発明の定着装置を備えた画像形成装置として、レーザプリンタ１を例示したが、これに限定されず、例えば、ＬＥＤによって露光を行うＬＥＤプリンタであってもよいし、プリンタ以外の複写機や複合機などであってもよい。また、前記実施形態では、モノクロ画像を形成する画像形成装置を例示したが、これに限定されず、カラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。

１００ 定着装置
１１０ 定着フィルム
１２０ ハロゲンランプ
１２１ ガラス管
１２２ フィラメント
１２３ ハロゲンガス
１２４ チップ部
１３０ ニップ板
１４０ 反射板
１５０ 加圧ローラ
Ｐ 用紙

Claims (10)

1. 筒状の定着フィルムと、
   前記定着フィルムの内側にて発熱するヒータと、
   前記定着フィルムの内面に接触し、前記ヒータと第１の方向において対向するニップ板と、
   前記ヒータからの輻射熱を前記ニップ板へ向けて反射する反射板と、
   ステイと、
   前記ニップ板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、前記ニップ部において、記録シートを所定の搬送方向に搬送して現像剤像を記録シート上に熱定着する定着装置であって、
   前記ニップ板は、前記搬送方向における中央部と両端部を有し、
   前記ステイは前記ニップ板の前記両端部を支持し、
   前記ヒータは、ガラス管と、前記ガラス管の内部に配置された熱源と、を有し、
   前記ガラス管は、前記ガラス管の長手方向からみたときに、前記ガラス管の外周面から突出するチップ部を有し、
   前記ヒータのガラス管は、前記ガラス管の長手方向と直交するとともに前記チップ部を通過する平面で切った断面において、前記第１の方向における寸法が前記第１の方向と直交する第２の方向における寸法より大きく、
   前記チップ部は、前記ニップ板へ向けて突出する、ことを特徴とする定着装置。
   
2. 前記反射板は、前記ニップ板から離れる方向に窪む凹部を有し、
   前記ヒータのガラス管は、前記ガラス管の長手方向と直交するとともに前記チップ部を通過する平面で切った断面において、前記反射板の凹部の内側に位置することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
   
3. 前記反射板の凹部は、略Ｕ字形状であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
   
4. 前記ニップ板の前記チップ部と対向する面は、前記チップ部から離れる方向に窪んでいることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の定着装置。
   
5. 前記ヒータは、ハロゲンランプ、カーボンヒータ、及び赤外線ヒータのいずれかであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の定着装置。
   
6. 前記ヒータのチップ部は、前記搬送方向の上流へ向けて突出する、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置。
   
7. 前記ヒータのチップ部は、前記搬送方向の下流へ向けて突出する、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の定着装置。
   
8. 前記ニップ板の前記中央部は、前記ガラス管の長手方向と直交するとともに前記チップ部を通過する平面で切った断面において、前記搬送方向に沿って延び、前記ニップ板の前記両端部に対して前記第１の方向において前記バックアップ部材に向かう側に屈曲しており、
   前記ニップ板の前記両端部は、前記ニップ板の前記中央部から前記搬送方向に沿って離れる方向に延びることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の定着装置。
   
9. 前記ニップ板の前記中央部は、前記ガラス管の長手方向と直交するとともに前記チップ部を通過する平面で切った断面において、前記ニップ板の前記両端部から前記バックアップ部材に向かう側に屈曲する屈曲部と、前記ニップ板の前記両端部から屈曲する前記屈曲部の間を前記搬送方向に沿って延びる延部と、を有し、
   前記ニップ板の前記中央部の前記屈曲部は、前記ガラス管の長手方向と直交するとともに前記チップ部を通過する平面で切った断面において、前記チップ部よりも前記搬送方向上流側または下流側に位置することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の定着装置。
   
10. 前記ステイは、前記ガラス管の長手方向と直交するとともに前記チップ部を通過する平面で切った断面において、前記反射板を覆うように配置された略Ｕ形状であって、前記ニップ板の前記両端部のうち一方の端部を支持する第１壁と、前記ニップ板の前記両端部のうち他方の端部を支持する第２壁と、を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の定着装置。

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