JP6028500B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着させる定着装置に関し、特に、プリンタや複写機等の画像形成装置に搭載される定着装置に関する。

従来から、プリンタや複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として熱ローラ定着装置が知られている。熱ローラ定着装置では、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備え、加熱されながら互いに押付けられて回転する２本の回転体(定着ローラ、加圧ローラ)の接触ニップ部（定着ニップ部）に、未定着トナー像を載せた転写材を通過させ、そこでトナー像を溶融し転写材上に定着させている。

一方、近年装置の省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求が高まりから、加熱ローラの代わりにベルトや薄膜フィルム等、無端状のベルト部材を用いた加熱装置を採用することで、定着装置の低熱容量化を実現し、また記録媒体への熱伝達効率の改善を図り、加熱に要する待ち時間(ウォームアップ時間やファーストプリント時間)を大幅に短縮した、いわゆるオンデマンドタイプの定着装置が広く採用されている。

この種の定着装置としては、ベルト部材の内周面に固定部材を接触させつつ動かし、ベルト部材を介して固定部材を回転体に押付けさせることでベルト部材と回転体との間にニップ部を形成する。このニップ部に記録媒体を搬送して記録媒体上にトナー像を定着させる方式としては、ベルト部材への伝熱効率を高めるために、熱源からの輻射熱を反射する反射部材を備えた構成が既に知られている。

例えば、特許文献１には、無端帯状のフィルムを介し加圧ロールに圧せられることにより形成されるニップ部において、フィルムを走行案内しかつ支持するフィルムガイドの反ニップ側の面に向けてハロゲンヒータからの熱を反射板によって反射させる技術が開示されている。この技術によって、反射部材を用いて熱源からの伝熱に指向性を持たせることができる。

しかしながら、このような従来の定着装置においては、上記熱源に対して反射部材を所定の位置に配置する際、例えばねじ等の固定部材を使用して補強部材に対して反射部材を固定していた。

このような場合、反射部材を固定するためには、補強部材にねじ止めのための下穴加工やタップ加工を追加する必要があり、加工費のコストアップが発生することになる。また、定着ベルト内部の狭い空間の中で、他の部材の配置を考慮しながら固定部材を配置しなければならず、部品のレイアウトが限定されたり、固定部材を組付けるための工具が必要となって組付性が悪化したりするという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、反射部材自体の弾性変形や塑性変形を利用して反射部材を補強部材に保持させることで、別途固定部材を使用する必要がなく、組付性が良好でかつ安価に製造可能な定着装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、内部に熱源を有する無端状ベルト部材と、前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体と、前記ベルト部材の内部に設けられ、前記ベルト部材を前記加圧回転体に押付ける固定部材と、前記ベルト部材の内部に設けられ、前記固定部材に接合して前記固定部材を補強する補強部材と、前記熱源から放射された光を前記ベルト部材の内周面に向けて反射する反射部材とを備え、前記ベルト部材および前記加圧回転体のニップ部に搬送された記録媒体を加熱および加圧することにより、前記記録媒体に画像を定着するようにした定着装置であって、前記反射部材は、前記反射部材自身が弾性変形または塑性変形することにより前記補強部材に保持され、前記反射部材は、前記補強部材と接触して前記補強部材に保持される接触部を有し、前記接触部は、少なくとも一箇所が前記反射部材の前記熱源から放射された光を前記ベルト部材の内周面に向けて反射する面と平行でかつ前記補強部材と接触する前記反射部材の面と前記補強部材を介して対向する位置関係にあることを特徴とする。

反射部材自体の弾性変形や塑性変形を利用して反射部材を補強部材に保持させることで、別途固定部材を使用する必要がなく、組付性が良好でかつ安価に製造可能な定着装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えたタンデム型カラープリンタの概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態に係る補強部材と反射部材の固定方法を示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る反射部材の熱源によって直接加熱される加熱領域に対する補強部材と反射部材の接触部との位置関係について示す概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る補強部材と反射部材との接触部の詳細について示す概略側面図である。 本発明の実施形態に係る反射部材の変形例を示す概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１〜図５は、本発明に係る定着装置および画像形成装置の一実施の形態を示す図であり、画像形成装置をタンデム型カラープリンタに適用した例を示している。

図１は、画像形成装置の構成を示す図である。図１において、画像形成装置１は、各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、給紙部１２と、定着装置２０と、中間転写ユニット８５と、ボトル収容部１０１とを備えている。

ボトル収容部１０１は、画像形成装置１の上方に設けられており、ボトル収容部１０１内には、各色に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されている。

中間転写ユニット８５は、ボトル収容部１０１の下方に設けられており、中間転写ベルト７８と、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋと、中間転写クリーニング部８０と、２次転写バックアップローラ８２とを備えている。また、中間転写ユニット８５は、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とを備えている。

作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ中間転写ベルト７８に対向するように並んで設けられている。作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋと、現像部７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋと、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋと、除電部（不図示）とを備えている。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、駆動モータ（不図示）によって図１中時計方向に回転駆動される。感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上では、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程と、クリーニング工程との作像プロセスが実行される。

まず、帯電工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に一様に帯電される。

次に、露光工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、露光部３から発せられるレーザ光Ｌｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋの照射位置で、露光走査により感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色に対応した静電潜像が形成される。

次に、現像工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像装置７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の静電潜像が現像される。これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、各色のトナー像が形成される。

次に、１次転写工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、わずかではあるが未転写トナーが残る。

次に、クリーニング工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残った未転写トナーがクリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋのクリーニングブレードによって機械的に回収される。

そして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、除電部との対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。

以上の作像プロセスを経ることにより、カラー画像は、中間転写ベルト７８上に形成される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２と、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とによって張力を有した状態で支持される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。また、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に移動され、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。

これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。

中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、２次転写バックアップローラ８２と２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで形成された２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

そして、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達し、中間転写ベルト７８上に残る記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが回収される。

給紙部１２は、画像形成装置１の下方に設けられており、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。

次に、給紙部１２から記録媒体Ｐを搬送するプロセスについて説明する。
まず、給紙部１２に収納された中で一番上に位置する記録媒体Ｐは、給紙ローラ９７が図１中反時計方向に回転駆動することにより、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に向けて搬送される。

次に、記録媒体Ｐは、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に設けられたローラニップの位置で一旦停止する。

そして、記録媒体Ｐは、中間転写ベルト７８上にカラー画像がくるタイミングに合わせて、レジストローラ９８ａ、９８ｂが回転駆動することで、２次転写ニップに向けて搬送される。
これにより、記録媒体Ｐ上には、カラー画像が転写される。

２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、記録媒体Ｐ上に転写されたカラー画像は、ベルト部材としての定着ベルト２１および加圧回転体としての加圧ローラ３１による熱と圧力によって記録媒体Ｐ上に定着される。

カラー画像が定着した記録媒体Ｐは、排紙ローラ９９ａ、９９ｂの間を経て、画像形成装置１の外に排出され、出力画像として、スタック部１００上にスタックされる。
以上で、画像形成装置１における、一連の画像形成プロセスが完了する。

図２は、定着装置２０の構成について説明する図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１と、伝熱部材２２と、補強部材２３と、反射部材２４と、熱源としてのヒータ２５と、固定部材２６と、加圧ローラ３１と、温度センサ４０と、加圧レバー５１とを備える。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであり、図２中の矢印方向に回転する。ここで、無端状とは、ベルトの両端部を接合しかつつなぎ目が存在しない状態をいう。

定着ベルト２１は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜１００μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

弾性層を設けることで、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に形成されるニップ部において記録媒体Ｐにカラー画像を定着する場合に、定着ベルト２１の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のカラー画像に均一に熱が伝わる。

これにより、定着装置２０は、記録媒体Ｐに柚子肌画像が発生することを抑止することができる。ここで、柚子肌画像とは、表面に多数の微小な凹凸が形成された画像のことを意味する。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

離型層を設けることで、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐ上のカラー画像に対する離型性が確保される。また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１の直径が３０ｍｍ程度に設定されている。また、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。また、離型とは、接着している物体同士が剥離することを意味し、離型性とは、物体同士の剥離しやすさを意味する。

また、ニップ部の位置で定着ベルト２１の外周面に接触する加圧ローラ３１は、直径が３０〜４０ｍｍ程度であって、中空構造の芯金３２上に弾性層３３を形成したものである。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
加圧ローラ３１は、定着ベルト２１に押付けられ、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。

固定部材２６は、液晶ポリマー等の耐熱樹脂材料等で構成される。固定部材２６と、定着ベルト２１との間に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性部材を設けることにより、定着ベルト２１の表面は、ニップ部において記録媒体Ｐの表面の微小な凹凸に追従することができる。これにより、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐ上のカラー画像に均一に熱を伝えるため、柚子肌画像の発生を防止する効果がある。

固定部材２６は、加圧ローラ３１側の面が加圧ローラ３１の曲率にならうように断面形状が凹形状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは、加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送り出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しない、というような不具合を抑止することができる。

伝熱部材２２は、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されており、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材である。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。伝熱部材２２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属を用いることができる。

伝熱部材２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着装置２０は、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。伝熱部材２２は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に近接もしくは接触するように形成され、ニップ部の位置では、内部に凹形状が形成されるとともに、開口部が形成された凹部が設けられている。

ここで、常温時にニップ部を除く位置における定着ベルト２１と伝熱部材２２とのギャップは、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
これにより、定着装置２０は、伝熱部材２２と定着ベルト２１とが滑る状態で接触する面積が大きくなり定着ベルト２１の摩耗が加速する不具合を抑止することができる。

また、定着装置２０は、伝熱部材２２と定着ベルト２１とが離れ過ぎて定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。
さらに、定着装置２０は、伝熱部材２２が定着ベルト２１の近くに設けられることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化を軽減することができる。

また、定着装置２０は、伝熱部材２２と定着ベルト２１とが滑りながら動く際の摩擦抵抗を低下させるために、伝熱部材２２の滑りながら動く面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面にフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりすることもできる。

伝熱部材２２は、ハロゲンヒータやカーボンヒータなどにより構成されたヒータ２５の輻射熱および輻射光（以下、単に「輻射熱」とする。）により加熱されて定着ベルト２１を加熱する。すなわち、定着装置２０は、伝熱部材２２がヒータ２５によって直接的に加熱されて、伝熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱される構成となっている。

伝熱部材２２は、内面を黒色に塗装されている。これにより、定着装置２０は、反射部材２４で反射された赤外線を伝熱部材２２が吸熱する効率が高くなり、定着ベルト２１への伝熱効率も向上させることができる。

なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向する温度センサ４０による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、記録媒体Ｐ上のカラー画像を定着させる定着ベルト２１の定着温度を所望の温度に設定することができる。

このように、定着装置２０は、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されるのではなく、伝熱部材２２によって定着ベルト２１が周方向にわたってほぼ全体的に加熱される構成となっている。これにより、定着装置２０は、装置を高速化した場合であっても、定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。

補強部材２３は、ニップ部を形成する固定部材２６を補強、支持するためのもので、定着ベルト２１の内周面側に設けられている。補強部材２３は、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。

補強部材２３は、固定部材２６および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に接触することで、ニップ部において固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合の発生を抑止している。

なお、補強部材２３は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄合金等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。

また、本実施の形態に係る補強部材２３においては、部品の材料費と加工費を低減させる目的で、板厚５ｍｍの鋼材をプレス加工で打ち抜いて外形を作成し、高温環境下でも材料が酸化しにくいように表面にめっき処理を施されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

反射部材２４は、その断面が、長方形の一つの辺を開口にした形状をなしており、反射部材２４の一部が補強部材２３の上方に回り込み、反射部材２４が補強部材２３を咥え込むように構成されている。このような断面形状とすることで、補強部材２３は、平板の打ち抜き加工のみで作成可能な単純な形状であっても、反射部材２４を保持することが可能となる。

ヒータ２５がハロゲンヒータなど輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、反射部材２４には、ヒータ２５に対向する反射面２４ａに、断熱部材を設けたり、ＢＡ（Ｂｒｉｇｈｔ Ａｎｎｅａｌ）処理や鏡面研磨処理を施したりすることもできる。

これにより、ヒータ２５から補強部材２３に向かう輻射熱は、断熱もしくは反射されて伝熱部材２２の加熱に用いられることになり、伝熱部材２２の加熱効率がさらに向上するため、定着ベルト２１の加熱効率がさらに向上することになる。

加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギヤに噛合するギヤが設置されていて、加圧ローラ３１は、図２中の矢印方向に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の不図示の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。

弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。

また、弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、固定部材２６に生じる撓みを軽減することができる。この場合、定着ベルト２１の加熱効率は、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるため向上する。

定着装置２０には、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接触および離隔する加圧レバー５１が設けられている。加圧レバー５１は、一端側に設けられた支軸５１ａを中心として定着装置２０の図示しない側板に回転自在に支持されている。

加圧レバー５１の中央部は、側板に形成された長穴に移動可能に保持されている加圧ローラ３１の軸受に接触している。また、加圧レバー５１の他端側には、図示しない加圧スプリング等の弾性部材が接続されている。

このような構成により、加圧レバー５１は、支軸５１ａを中心にして回転し、通常の定着動作時において、加圧ローラ３１が定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部を形成する。

これに対して、ジャム処理時等、通常の定着動作時以外のときには、図示しない偏心カムレバー等により、加圧ローラ３１は、定着ベルト２１から離脱、または、定着ベルト２１を減圧する。

次に、上述のように構成された定着装置２０の、通常時の動作について簡単に説明する。
画像形成装置１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。

これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動回転する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が転写される。

未定着のカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、押付けられた状態にある定着ベルト２１および加圧ローラ３１のニップ部に搬入される。

そして、伝熱部材２２を介してヒータ２５によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６および加圧ローラ３１による押付ける力とによって、記録媒体Ｐの表面のカラー画像は、記録媒体Ｐに定着される。
その後、ニップ部から送り出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。

図３は、本実施の形態に係る補強部材２３と反射部材２４との組付け方法について説明する図である。
図３（ａ）は、補強部材２３と反射部材２４とが組付け前の状態を示す図であり、互いに接触していない。この状態から、補強部材２３は、矢印方向に移動され、反射部材２４の開口部に挿入される。

図３（ｂ）は、補強部材２３を反射部材２４に組込む途中段階を示す図である。補強部材２３の挿入に伴い、反射部材２４の長手方向端部において、反射部材２４の固定部２４ｂが弾性変形して撓みを生じるが、補強部材２３は、なおも矢印方向に進行する。

図３（ｃ）は、補強部材２３を反射部材２４に組込んだ状態を示す図である。補強部材２３は、図３（ｂ）の状態からさらに矢印方向に進行する。これにより、反射部材２４の固定部２４ｂは、補強部材２３を完全に乗り越え、固定部２４ｂ自体の弾性力によって元の形状に復元することで、固定部２４ｂが補強部材２３に引っ掛かり、組付けが完了する。この状態において、補強部材２３は、固定部２４ｂに意図的に外力による変形を加えない限り、反射部材２４から抜けない状態となっている。

このような組付け方法により、補強部材２３および反射部材２４は、部品自体の弾性変形を利用して組付けができるため、ねじなどの固定部材を別途必要とする必要がなく、ねじの下穴加工やタップ加工などの加工工程の増加による部品のコストアップが発生しない。

また、定着装置２０は、ねじ頭やねじ先などの設置スペースを考慮する必要がなくなり、定着ベルト２１内部の狭い空間においてレイアウトの自由度が高くなるとともに、組立時に別途工具を必要とせず、素手で組付け可能となるため、組付性が良好になる。

図４は、本実施の形態に係る反射部材２４のヒータ２５によって直接加熱される加熱領域としての直接加熱領域２４ｄに対する補強部材２３と反射部材２４の接触部２４ｃとの位置関係について説明する図である。

図４において、反射部材２４は、長手方向におけるヒータの巻線部の開始端から、図示しない他端の巻線終端部までに対向する反射部材２４の反射面２４ａを直接加熱領域２４ｄと定義する。

反射部材２４は、直接加熱領域２４ｄに含まれない領域に、補強部材２３との接触部２４ｃを配置する。接触部２４ｃは、補強部材２３と反射面２４ａとの間に所定の空隙Ｇを形成するとともに、補強部材２３との接触面積を微小なものとして、断熱効果を高める目的で設けられた形状である。

このような構成とすることで、定着装置２０は、補強部材２３と反射面２４ａの裏面との間に空気層が形成されるため、高い断熱効果が得られ、ヒータ２５から発熱された熱量が補強部材２３に奪われにくくなり、温度上昇しやすく省エネ性に有利な構成となる。

なお、本実施の形態に係る反射部材２４においては、その材質として、反射面２４ａが鏡面状に表面処理されたアルミの板金によって構成されている。これは、アルミの板金は、曲げや絞りなどの加工が容易で、かつ鏡面処理をしやすいことから、比較的安価に部品を製造できるためである。

また、本実施の形態に係る反射部材２４において、反射面２４ａの熱反射効率は、定着ベルト２１の長手方向の位置により異なっており、記録媒体として最も用いられる頻度の高いサイズの記録媒体Ｐが通過する定着ベルト２１の長手方向の位置と対面する反射面２４ａの位置で最も高くなっている。

これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１のうち加熱が特に必要な記録媒体Ｐの通る頻度の高い長手方向位置の加熱を効率よく行うことができ、熱効率がよく省エネ性に優れた構成となっている。

図５は、本実施の形態に係る補強部材２３と反射部材２４との接触部２４ｃの詳細について説明する図である。

反射部材２４の接触部２４ｃは、無負荷の状態においては２４ｃ'のような姿勢であり、補強部材２３に食い込むような寸法関係であるとともに、反射面２４ａと平行でかつ補強部材２３と接触する面と補強部材２３を介して対向する位置に存在している。

反射部材２４に補強部材２３が組込まれると、接触部２４ｃは、２４ｃ''のように弾性変形し、補強部材２３と接触部２４ｃとの間に微弱な弾性力が働く。これにより、補強部材２３と反射部材２４とは、接触部２４ｃと補強部材２３とが接触する面により拘束され、ヒータ２５に対して反射面２４ａの位置をガタなく固定することができる。

以上のように、本実施の形態に係る定着装置２０は、内部にヒータ２５を有し両端が接合された定着ベルト２１と、定着ベルト２１に接触して回転する加圧ローラ３１と、定着ベルト２１の内部に設けられ、定着ベルト２１を加圧ローラ３１に押付ける固定部材２６と、定着ベルト２１の内部に設けられ、固定部材２６に接合して固定部材２６を補強する補強部材２３と、ヒータ２５から放射された光を定着ベルト２１の内周面に向けて反射する反射部材２４とを備え、定着ベルト２１および加圧ローラ３１のニップ部に搬送された記録媒体Ｐを加熱および加圧することにより、記録媒体Ｐに画像を定着するように構成されている。

そして、反射部材２４は、反射部材２４自身が弾性変形または塑性変形することにより補強部材２３に保持されるように構成されている。

このため、定着装置２０は、ねじなどの固定部材を用いることなく、補強部材２３と反射部材２４を固定することができ、ねじの下穴加工やタップ加工などの加工工程の増加による部品のコストアップを防ぐことができる。

また、定着装置２０は、ねじなどの固定部材を必要としないため、固定部材の設置スペースを考慮する必要がなくなり、定着ベルト２１の内部の狭い空間においてレイアウトの自由度を高くすることができる。

さらに、定着装置２０は、組立時に固定部材用の工具を必要としないことから、補強部材２３と反射部材２４との組付けを容易に行うことができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、反射部材２４が、板状の材料を加工することで成形されるとともに、補強部材２３と接触して補強部材２３に保持される接触部２４ｃを有し、接触部２４ｃが、反射部材２４に曲げ加工または絞り加工を施すことにより成形されている。

このため、定着装置２０は、反射部材２４を低コストで製作することができ、また、接触部２４ｃと補強部材２３との接触面積を微小なものとして、断熱効果を高めることができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、反射部材２４が、ヒータ２５によって直接加熱される直接加熱領域２４ｄを有するとともに、接触部２４ｃが、直接加熱領域２４ｄ外に設けられ、反射部材２４が、直接加熱領域２４ｄにおいて補強部材２３に対して非接触であるように構成されている。

このため、定着装置２０は、補強部材２３と反射面２４ａの裏面との間に空気層が形成されるため、高い断熱効果が得られ、ヒータ２５から発熱された熱量が補強部材２３に奪われにくくなり、温度上昇しやすく省エネ性に有利な構成とすることができる。

また、定着装置２０は、反射部材２４がヒータ２５によって加熱されても、その熱量が、熱容量の比較的大きな補強部材２３には吸収されにくく、熱効率が良く省エネ性に優れた構成となっている。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、定着ベルト２１の内周面に対向しヒータ２５を内部に有するパイプ状の伝熱部材２２を備え、伝熱部材２２は、内面が黒色に塗装され、ヒータ２５からの輻射熱を定着ベルト２１に伝熱するように構成されている。

このため、定着装置２０は、反射部材２４で反射された赤外線を伝熱部材２２が吸熱する効率が高くなり、定着ベルト２１への伝熱効率も向上させることができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、反射部材２４が、補強部材２３と反射部材２４とを組付けた状態において、弾性変形することにより接触部２４ｃに弾性力を加えるように構成されている。

このため、定着装置２０は、接触部２４ｃの弾性力により、補強部材２３と反射部材２４とをガタなく固定することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、直接加熱領域２４ｄにおける反射部材２４の熱反射効率が、定着ベルト２１の長手方向における位置によって異なるように構成されている。

このため、定着装置２０は、定着ベルト２１のうち加熱が特に必要な記録媒体Ｐの通る頻度の高い長手方向位置の加熱を効率よく行うことができ、熱効率がよく省エネ性に優れた構成にすることができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、補強部材２３が、一枚の板状の材料から成形されている。

このため、定着装置２０は、補強部材２３の材料費および加工費を低減させることができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、接触部２４ｃが、少なくとも一箇所が反射部材２４の反射面２４ａと平行でかつ補強部材２３と接触する反射部材２４の面と補強部材２３を介して対向する位置関係にあるように構成されている。

このため、定着装置２０は、接触部２４ｃが弾性変形したことにより発生する弾性力と、反射部材２４の補強部材２３と接触する面とによって、補強部材２３を押さえ付けることができるため、補強部材２３と反射部材２４とをガタなく固定することができる。

なお、図２において、ニップ部を形成する固定部材２６の断面形状を凹形状に形成したが、これに限らず、ニップ部を形成する固定部材２６の形状を平面状に形成したり、平面から凹形状に連続的に変化するように形成したりすることもできる。

ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対してほぼ平行となる場合に、固定部材２６は、記録媒体にシワが発生するのを防止する効果がある。また、固定部材２６の断面形状が凹形状に近づくにつれて、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐとの密着性が高くなり、記録媒体Ｐ上のカラー画像の定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、定着装置２０は、ニップ部から送り出された記録媒体を定着ベルト２１から容易に分離することができる。

また、本実施の形態において、伝熱部材２２の断面形状は、ほぼ円形になるように形成したが、これに限らず、多角形になるように形成されてもよい。また、加熱源からの熱をベルト部材に均一に伝達し、かつ駆動時のベルト部材の走行安定性を確保する手段が別途用意されている場合には、定着装置２０は、伝熱部材２２を有さず、ベルトを直接加熱する方式の定着器によって構成されてもよい。

その場合、定着装置２０は、定着器全体としての熱容量の内、伝熱部材２２の熱容量が排除されるため、より温度上昇しやすく省エネ性能に優れた定着器として構成することができる。

また、本実施の形態において、補強部材２３と反射部材２４との間の空隙Ｇには空間が存在する構成となっているが、これに限らず、内部に断熱材を充填してもよい。これにより、定着装置２０は、断熱効果を向上させることが可能である。

また、本実施の形態において、加圧ローラ３１の内部には芯金３２のみを有する構成となっているが、これに限らず、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けてもよい。

また、本実施の形態において、定着ベルト２１の直径は、加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成したが、これに限らず、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成してもよい。

この場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率は、加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるため、ニップ部から送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離されやすくなる。

また、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成することもできる。
ここで、本実施の形態に係る定着装置２０においては、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が伝熱部材２２に作用しないように構成されている。

また、図４では板状材料の曲げ加工によって接触部２４ｃを形成しているが、これに限らず、図６に示すように、エンボスなどの絞り形状で接触部２４ｃを形成することも可能である。

また、本実施の形態において、補強部材２３と反射部材２４との固定には反射部材２４の弾性変形が用いられているが、これに限らず、図６に示すように、補強部材２３と反射部材２４との固定方法に、反射部材２４の塑性変形を用いてもよい。

以下、補強部材２３と反射部材２４との固定方法に反射部材２４の塑性変形を用いる場合について説明する。
まず、補強部材２３は、図６（ａ）に示すように矢印Ｙ２１のように反射部材２４に対して斜め上方から挿入され、補強部材２３が反射部材２４の折り曲げ部２４ｅに突き当たる状態まで挿入される。

次に、補強部材２３は、図６（ｂ）に示すように補強部材２３を矢印Ｙ２２の方向に回転させて、図６（ｃ）に示すように補強部材２３の底面と反射部材２４の反射面２４ａの裏面がおおよそ平行になるような位置関係にされる。

そして、図６（ｄ）に示すように、反射部材２４の長手方向両端（図中では一端のみ表示されている。）に設けられた固定部２４ｂの先端は、補強部材２３の厚みに合わせて矢印Ｙ２３方向に折り曲げられ、両部材の相対的な位置関係が固定される。

以上より、補強部材２３と反射部材２４の固定方法に反射部材２４の塑性変形を利用することで、定着装置２０は、弾性変形を利用する場合と同様に、固定部材が不要な組付けが可能となる。これにより、定着装置２０は、部品のコストアップを防止するとともに、良好な組付性を確保することができる。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（ベルト部材）
２２ 伝熱部材
２３ 補強部材
２４ 反射部材
２４ａ 反射面
２４ｂ 固定部
２４ｃ 接触部
２４ｄ 直接加熱領域（加熱領域）
２５ ヒータ（熱源）
２６ 固定部材
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）
Ｐ 記録媒体

特開２００２−１０８１１９号公報

Claims (10)

1. 内部に熱源を有する無端状ベルト部材と、
   前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体と、
   前記ベルト部材の内部に設けられ、前記ベルト部材を前記加圧回転体に押付ける固定部材と、
   前記ベルト部材の内部に設けられ、前記固定部材に接合して前記固定部材を補強する補強部材と、
   前記熱源から放射された光を前記ベルト部材の内周面に向けて反射する反射部材とを備え、
   前記ベルト部材および前記加圧回転体のニップ部に搬送された記録媒体を加熱および加圧することにより、前記記録媒体に画像を定着するようにした定着装置であって、
   前記反射部材は、前記反射部材自身が弾性変形または塑性変形することにより前記補強部材に保持され、
   前記反射部材は、前記補強部材と接触して前記補強部材に保持される接触部を有し、
   前記接触部は、少なくとも一箇所が前記反射部材の前記熱源から放射された光を前記ベルト部材の内周面に向けて反射する面と平行でかつ前記補強部材と接触する前記反射部材の面と前記補強部材を介して対向する位置関係にあることを特徴とする定着装置。
2. 前記反射部材は、前記熱源によって直接加熱される加熱領域を有するとともに、前記接触部は、前記加熱領域外に設けられ、
   前記反射部材は、前記加熱領域において前記補強部材に対して非接触であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記反射部材は、板状の材料を加工することで成形されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記接触部は、前記反射部材に曲げ加工または絞り加工を施すことにより成形されることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
5. 前記加熱領域において、前記反射部材と前記補強部材との間に断熱材が設けられることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
6. 前記ベルト部材の内周面に対向し前記熱源を内部に有するパイプ状の伝熱部材を備え、
   前記伝熱部材は、内面が黒色に塗装され、前記熱源からの輻射熱を前記ベルト部材に伝熱することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記反射部材は、前記反射部材と前記補強部材とを組付けた状態において、弾性変形することにより前記接触部に弾性力を加えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記加熱領域における前記反射部材の熱反射効率は、前記ベルト部材の長手方向における位置によって異なることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記補強部材は、一枚の板状の材料から成形されていることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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