JP7205769B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

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使用する定着装置として、定着ベルト内に設けた加熱部材で定着ベルトやニップ形成部材を内側から加熱する省スペースな定着装置が知られている。このような定着装置では、加熱部材の輻射熱をニップ形成部材に直接照射すると共に、ニップ形成部材以外に向かう輻射熱を集熱部材で集めてニップ形成部材に導くことで熱効率を高めるようにしたものがある（例えば特許文献３参照）。

特許文献３（特開第２０１４－０４１１７２号公報）の定着装置は、輻射熱が逃げるのを２つの反射部材で抑制して熱効率を改善している。すなわち、上下２つの加熱部材を有する定着装置において、上側加熱部材の輻射熱は上側に反射し、下側加熱部材の輻射熱は下側に反射する。

しかし、特許文献３の定着装置は上下の反射部材がステーから遠く離れていて過熱しやすく、過熱による反射面の変色・変形のおそれがある。

本発明の目的は、ステーの高剛性化とコンパクト化で定着装置の省スペース化を図ると共に、反射部材の過熱を防止することにある。

上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、筒状の定着部材と、前記定着部材の内側に設けられた加熱部材と、前記定着部材の外周に対向する対向部材と、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、を有する定着装置であって、前記加熱部材が第１加熱部材と第２加熱部材を有し、前記第１加熱部材の側方に、前記第１加熱部材から前記第２加熱部材に向かう輻射熱を前記定着部材の内面に向けて反射する第１反射部を設けると共に、前記第２加熱部材の側方に、前記第２加熱部材から前記第１加熱部材に向かう輻射熱を前記ニップ形成部材に向けて反射する第２反射部を設け、前記第１反射部は、媒体搬送方向上流側に設けられた上流側第１反射部と、媒体搬送方向下流側に設けられた下流側第１反射部を有し、前記上流側第１反射部と前記下流側第１反射部の間に隙間が設けられ、前記第２反射部は、媒体搬送方向上流側に設けられた上流側第２反射部と、媒体搬送方向下流側に設けられた下流側第２反射部を有し、前記上流側第２反射部と前記下流側第２反射部の間に隙間が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、上流側の第１反射部と第２反射部と、下流側の第１反射部と第２反射部との間に隙間が設けられているので、図第１反射部と第２反射部の過熱を防止することができる。

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。 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。 輻射熱の反射状態を示す定着装置の側面断面図である。 反射部材を低熱伝導部材を介して支持した変形例に係る図１Ｂと同様の側面断面図である。 反射部材とステーに開放穴を形成した側面断面図である。 開放穴を形成した反射部材とステーの長手方向断面図である。 開放穴を形成した反射部材とステーの斜視図である。 開放穴を形成した反射部材とステーの側面図である。 図７ＡのＥ－Ｅ線矢視断面図である。 ２つの側板ステーを互いに傾斜するように配置した例を示す図である。 ２つの側板ステーを一体に構成した例を示す図である。 ステーの開口部を上方に向けて配置した例を示す図である。 ステーの開口部を下方に向けて配置した例を示す図である。 ステーと反射部材の変形例を示す定着装置の側面断面図である。 図１０Ａの変形例に係る側面断面図である。 図１０Ｂのステーと反射部材の斜視図である。 その他の変形例に係る定着装置の側面断面図である。 その他の変形例に係る定着装置の側面断面図である。 その他の変形例に係る定着装置の側面断面図である。 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。

以下、添付の図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。なお、本発明実施形態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。

（画像形成装置の概略構成）
図１は本発明の一実施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とを備えている。また画像形成部２は、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。

（定着装置）
次に、図１Ｂ～図１４に基づいて定着装置の構成を詳しく説明する。図１Ｂは定着装置の側面断面図、図２は定着装置の斜視断面図、図３は定着装置の正面断面図である。図４Ａは定着ベルトを支持するベルト支持部材の斜視図、図４Ｂはベルト支持部材の変形例を示す斜視図である。

図１Ｂ、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、上下二段に配設された第１、第２加熱部材としてのハロゲンヒータ４１、４２と、ニップ形成部材２４と、左右一対の側板ステー５０ａ、５０ｂで構成されたステー５０と、左右一対の反射部材６０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２１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２２は、定着ベルト２１の外周側に対向するように配置された対向部材である。加圧ローラ２２は最大用紙幅以上の長さを有し、図３のようにニップ形成部材２４の幅方向内側に設けられる。そして加圧ローラ２２に対してスプリングや可動アームで図３で上方向に加圧力が付与される。

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。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。

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１Ｂ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１Ｂ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。ニップ部Ｎに万一用紙が詰まった場合、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。

加熱部材としてのハロゲンヒータ４１、４２は、定着ベルト２１の内側に上下二段で配置されている。ハロゲンヒータ４１よりも加圧ローラ２２に近付けてハロゲンヒータ４２が配置されている。

そしてハロゲンヒータ４１、４２から赤外線光を放射することで、定着ベルト２１を輻射熱により内周側から加熱する。ハロゲンヒータ４１、４２は、いずれか一方がベルト幅方向の中央部側を加熱するヒータとし、他方がベルト幅方向の端部側を加熱するヒータとするなど、加熱領域を異ならせてもよい。

すなわち、ハロゲンヒータ４１、４２を上下二段で配設することで、用紙の幅サイズに応じて異なる発熱領域を形成することができる。加熱部材としては、ハロゲンヒータ４１、４２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。

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の内周側でベルト幅方向に渡って長手状に配置されている。

ニップ形成部材２４は、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とを有する。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２４ａの定着ベルト２１側のニップ形成面２４ｃは、定着ベルト２１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２１が回転したとき、定着ベルト２１はニップ形成面２４ｃに対して摺動する。

ニップ形成面２４ｃの耐摩耗性や摺動性を向上させるために、ニップ形成面２４ｃにアルマイト処理やフッ素樹脂系材料を塗布してもよい。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５０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４１、４２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できる。

（ステーの構造）
ステー５０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。ステー５０は、互いに対向した左右一対の側板ステー５０ａ、５０ｂを有する。ニップ部Ｎの入口側に配置された一方の側板ステー５０ａがステー５０の第１本体部を構成し、ニップ部Ｎの出口側に配置された他方の側板ステー５０ｂがステー５０の第２本体部を構成する。ここでニップ部Ｎの入口とは、図１Ｂの加圧ローラ２２の周面が定着ベルト２１に接触し始める位置である。またニップ部Ｎの出口とは、加圧ローラ２２の周面が定着ベルト２１から離間する位置である。

当該側板ステー５０ａ、５０ｂは、対向部材である加圧ローラ２２から定着ベルト２１に向かう方向に延びた板状断面を有することで、最小限の板厚と高さで加圧ローラ２２の加圧力を効率的かつ安定的に受け止め可能に構成されている。各側板ステー５０ａ、５０ｂは、ニップ形成部材２４と同様に定着ベルト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。

側板ステー５０ａ、５０ｂは基本的に曲げ加工や開口加工などが不要な形状のため、簡易低コストに構成可能である。また側板ステー５０ａ、５０ｂは加圧ローラ２２の加圧力を効率的に受け止め可能な断面形状のため、側板ステー５０ａ、５０ｂの高さを最低限にしたコンパクトなステー５０の構成が可能であり、これにより定着ベルト２１の小径化を図れる。

また側板ステー５０ａ、５０ｂの相互間隔を広く確保することができるから、上段のハロゲンヒータ４１による定着ベルト２１の直接加熱範囲を広く確保できると共に、側板ステー５０ａ、５０ｂに対する熱輻射を低減してその畜熱量を低減することができる。

このように本実施形態の定着装置５は簡易な構成で熱効率を高めることができるから、弾性層を有する比較的厚めの定着ベルト２１でも高速な加熱特性を得られ、高品位なオンデマンド定着装置５を実現することができる。

（反射部材）
左右一対の反射部材６０は、ハロゲンヒータ４１、４２と対向するように、側板ステー５０ａ、５０ｂの内側に配設されている。各反射部材６０は、図１Ｂで上側に位置する第１反射部６１と、下側に位置する第２反射部６２を有する。第１反射部６１と第２反射部６２の短手方向断面形は、互いに異なる曲面形状を有する楕円形の部分形である。左側の第１反射部６１と第２反射部６２は上流側接続部６０ｃによって接続され、右側の第１反射部６１と第２反射部６２は下流側接続部６０ｃによって接続されている。

このように異なる曲面形状とすることで、ハロゲンヒータ４１の輻射熱を第１反射部６１で定着ベルト２１に向けて効率的に反射する一方、ハロゲンヒータ４２の輻射熱を第２反射部６１でニップ形成部材２４の内面に向けて効率的に反射する。すなわち、ハロゲンヒータ４１、４２と反射部６１、６２の最適な距離がハロゲンヒータ４１と４２で異なるためで、ヒータと反射部の距離が近いほど曲率が大きい構成が望ましい。

図１１～図１３で後述するように、定着ベルト２１がハロゲンヒータ４１に接触するのを防ぐため、ハロゲンヒータ４１と定着ベルト２１の距離Ａは、ハロゲンヒー４２とニップ形成部材２４の最短距離Ｂよりも大きくする（Ａ＞Ｂ）。これにより輻射熱の有効利用と定着装置の小型化を実現することができる。なお、第１反射部６１と第２反射部６２の短手方向断面形を同一の曲面形状にしてもよい。これにより図１Ｂの左右反射部の部品共通化で、部品点数削減、組立性向上及びコストダウンを図ることができる。

反射部材６０の上端部６０ａと下端部６０ｂは、外側方向にＬ字状に屈曲されて側板ステー５０ａ、５０ｂの上下両端部に係合している。また、反射部材６０の上端部６０ａと下端部６０ｂの間に位置して第１反射部６１と第２反射部６２を接続する接続部６０ｃは、向かい側の反射部材６０の接続部６０ｃと僅かな隙間Ｃを開けて対向している。

反射部材６０は、耐熱性と弾力性を有するステンレス板や光輝アルミ等で形成されている。Ｌ字状の上端部６０ａと下端部６０ｂを互いに弾性的に離間する方向に押し広げながら、側板ステー５０ａ、５０ｂの上下両端部に係合させることで、簡単に装着可能である。

第１反射部６１の楕円の焦点近傍に第１加熱部材としての上段のハロゲンヒータ４１が位置することで、ハロゲンヒータ４１から下方（特に下段のハロゲンヒータ４２）に向けて照射される輻射熱が、第１反射部６１で効率的に反射されて定着ベルト２１の上部内面に照射される。またハロゲンヒータ４１から側方および上方に放射される輻射熱（赤外線光）が、直接的に定着ベルト２１の上部内面に照射される。

一方、第２反射部６２の楕円の焦点近傍に第２加熱部材としての下段のハロゲンヒータ４２が位置することで、下段のハロゲンヒータ４１から側方および上方（特に上段のハロゲンヒータ４１）に向けて照射される輻射熱が、第２反射部６２で効率的に反射されてニップ形成部材２４の内面に照射される。またハロゲンヒータ４２から下方に放射される輻射熱（赤外線光）が、直接的にニップ形成部材２４の内面に照射される。

つまり、一方のハロゲンヒータ４１（４２）から他方のハロゲンヒータ４２（４１）に向かう無駄な加熱を抑えられる。この効果を発揮させるためには上記隙間Ｃは小さい方が好ましく、部品精度や組み付け誤差、反射部材６０の温度上昇による線膨張により両反射部材６０が接触して変形するのを防止するため、隙間Ｃは５ｍｍ以下が好ましく、さらに２ｍｍ以下に設定するとより好ましい。隙間Ｃは微小であっても空気層によって左右間の反射板への熱伝達を抑えられる。

下段のハロゲンヒータ４２の周囲は、第２反射部６２とニップ形成部材２４によって囲まれているので、熱が籠もって過熱しやすい。この過熱は定着装置５を小型化するにつれて一層厳しくなる。

ハロゲンヒータ４２に近接した第２反射部６２が大量の連続通紙などにより長時間高温に曝されると、経時でその反射面の色が変色（黄色や金色に変色）する問題がある。この変色問題は、反射部材６０に高い光輝度が得られる高反射率の光輝アルミ合金を使用した場合に顕著である。

反射面が変色すると、反射率低下によって定着ベルト２１への輻射熱が減少し、昇温不良 (ウォームアップ時間増大)となる。またハロゲンヒータ４２の輻射熱が反射されないで第２反射部６２内に蓄熱されることで、第２反射部６２の温度がさらに上昇して変色が加速的に増えたり、さらには第２反射部６２の熱膨張によって反射面が変形するなどの不具合が発生する。

本発明の実施形態では、反射部材６０の接続部６０ｃ相互間に僅かな隙間Ｃを形成しているので、当該隙間Ｃから過剰な熱を上方に逃すことができる。これにより、第２反射部６２が過熱で変色するのを防止すると共に、ハロゲンヒータ４２から側方および上方に向けて照射される輻射熱を効率的に反射してニップ形成部材２４の内面に照射することができる。また、第１反射部６１又は第２反射部６２が局所的に過熱された場合、接続部６０ｃを介して反対側の反射部に熱伝達されることで上下均一に熱拡散することができ、反射部材６０の過熱（変色・変形）を防止することができる。

またハロゲンヒータ４１、４２の周囲は熱が偏在して滞留しやすい傾向があるが、隙間Ｃがあることで定着ベルト２１の温度を均一化することができる。すなわち、隙間Ｃを通して前記偏在熱を解消するように上から下に又は下から上に熱移動を促進することで定着ベルト２１の温度を均一化することができる。隙間Ｃの大きさは、部品精度や組み付け誤差、反射部材６０の温度上昇による線膨張により両反射部材６０が接触して変形するのを防止するため２ｍｍ以上に設定しても良い。以上のように籠った熱(空気)は隙間Ｃで熱伝達、反射板に局所的に偏在した熱は６１～６２の上下が連結されることで熱伝達することが可能となる。隙間Ｃを図１Ｂのように搬送方向中央に形成することで、左右の反射部材６０を共通化して部品点数削減、組立性向上及びコストダウンを図ることができる。

反射部材６０は、ハロゲンヒータ４１、４２と側板ステー５０ａ、５０ｂとの間に介在しているので、ハロゲンヒータ４１、４２から側板ステー５０ａ、５０ｂへの赤外線光の照射を遮断する機能も兼ねる。これにより、側板ステー５０ａ、５０ｂが加熱されることによる無駄な熱エネルギーの消費が抑制される。さらに、本実施形態では、反射部材６０と側板ステー５０ａ、５０ｂとの間に空気層（隙間）が介在していることで、この空気層の断熱効果によって側板ステー５０ａ、５０ｂへの熱伝達がより一層抑制される。

反射部材６０（第１反射部６１と第２反射部６２）のハロゲンヒータ４１、４２側の面は、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。本実施形態で用いられる反射部材６０の反射率は、発光強度の高いハロゲンヒータ４１、４２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６０の反射と断熱の機能を、側板ステー５０ａ、５０ｂに持たせてもよい。例えば、側板ステー５０ａ、５０ｂの内面（ハロゲンヒータ４１、４２側の面）に断熱処理又は鏡面処理を施すことで、反射部材６０なしで側板ステー５０ａ、５０ｂが反射部材６０の機能を兼ねるように構成することができる。この場合、側板ステー５０ａ、５０ｂとは別体の反射部材６０を省略することが可能である。また、側板ステー５０ａ、５０ｂを鏡面処理した場合の側板ステー５０ａ、５０ｂの反射率は、上記反射部材６０の反射率と同等であることが望ましい。

温度センサ２８は定着ベルト２１の温度を検知するもので、ニップ部Ｎの入口側に接近した定着ベルト２１の外周側に配置されている。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による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて、ハロゲンヒータ４１、４２の出力制御が行われる。これにより、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。

（定着ベルトの支持構造）
図３に示すように、定着ベルト２１は、その両端部に挿入された一対のベルト支持部材３０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２１の内周にベルト支持部材３０が挿入されることによって、定着ベルト２１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２～図４Ａに示すように、ベルト支持部材３０は、定着ベルト２１の内周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。定着ベルト２１の両端縁が潤滑剤を介して規制部３０ｂと接触することで、蛇行のない安定したベルト走行が可能となる。

支持部３０ａは、図４Ｂ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である一対の側板３１（図３参照）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４Ａ、図４Ｂ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４１、４２や側板ステー５０ａ、５０ｂの両端部が各側板３１に固定されている。ハロゲンヒータ４１、４２や側板ステー５０ａ、５０ｂは、ベルト支持部材３０に固定してもよい。

図６に示すように、反射部材６０の上端部６０ａ、下端部６０ｂとの側板ステー５０ａ、５０ｂの上下両端部との間に、それぞれ耐熱樹脂などの低熱伝導部材７０を介在してもよい。これにより、反射部材６０から側板ステー５０ａ、５０ｂに流れる熱量を低減し、熱効率を向上することができる。

但し、反射部材６０の下端部６０ｂはニップ形成部材２４の内面に当接しているので、その温度は上端部６０ａよりも低い。したがって、低熱伝導部材７０を介在する必要性は、上端部６０ａほど高くはないので、上端部６０ａの低熱伝導部材７０だけでも熱効率を十分に向上することができる。

（輻射熱を通すための開放穴）
第２反射部６２と側板ステー５０ａ、５０ｂに、図７Ａ、７Ｂのように反射部開放穴６２ａとステー開放穴５１を形成することができる。下段のハロゲンヒータ４２から図７Ａで水平方向に放射される輻射熱は、開放穴６２ａ、５１がない場合は第２反射部６２に対して水平に当たり、ニップ形成部材２４に向けて反射される輻射熱はわずかである。

このため開放穴６２ａ、５１がない場合、水平方向の輻射熱を、定着ベルト２１の加熱に有効利用することができない。そこで開放穴６２ａ、５１を通して、ハロゲンヒータ４２の輻射熱を定着ベルト２１に照射可能にした。これにより熱効率を向上することができる。

図７Ａ、７Ｂのように、第２反射部６２の反射部開放穴６２ａの大きさは、側板ステー５０ａ、５０ｂのステー開放穴５１の大きさよりも小さい。これは、水平方向の輻射熱が側板ステー５０ａ、５０ｂに照射されないようにするためである。

反射部材６０の反射部開放穴６２ａと側板ステー５０ａ、５０ｂのステー開放穴５１は、例えば、図７Ｃに示すように楕円状にしてもよい。この際、楕円状の開放穴６２ａ、５１は、その長径（長手方向）が加圧方向Ｅに対して交差する方向となるように形成するのが望ましい。

すなわち、加圧ローラ２２の加圧力は反射部材６０とステー５０に対して図７Ｃの矢印Ｅ方向から付与されるので、開放穴６２ａ、５１を加圧方向Ｅに大きく形成することは、加圧方向Ｅに対する反射部材６０及びステー５０の強度確保の観点から好ましくない。開放穴６２ａ、５１を図７Ｃのように形成することで、ステー５０の断面係数を大きく低下させることなくその必要強度を確保することができる。

また、開放穴６２ａ、５１を図７Ｄ左図のように長方形状に形成することもできる。しかしながら、長方形状の開放穴６２ａ、５１で楕円状の開放穴６２ａ、５１と同じ開口幅を確保しようとすると、特に開放穴６２ａ、５１の長手方向の端部側で開放穴６２ａ、５１の加圧方向Ｅの開口幅が大きくなる（ｈ１＞ｈ２）。このため、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、開放穴６２ａ、５１は図７Ｄ左図の長方形状よりも図７Ｄ右図の楕円状である方が望ましい。

図７Ｅは、反射部材６０、側板ステー５０ａ、５０ｂ及びハロゲンヒータ４２の、図７ＡにおけるＥ－Ｅ線矢視断面図である。図７Ｅに示すように、ハロゲンヒータ４２を挟んで互いに反対側に配置された各開放穴６２ａ、５１は、ベルト幅方向（図の上下方向）において互いにずらされた位置に設けられていることが望ましい。こうすることで、一方の各開放穴６２ａ、５１を通して赤外線光が照射される領域と、他方の各開放穴６２ａ、５１を通して赤外線光が照射される領域とが、ベルト幅方向において重ならないようにすることができる。

すなわち、定着ベルト２１に対して穴と穴の間で赤外線光が直接照射されない非照射領域を、ベルト幅方向に渡って互いに補間し合うことで、当該非照射領域を実質的に無くす、又は少なくする。これにより、定着ベルト２１を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。

（側板ステーの変形例）
また、図８に示す定着装置５のように、２つの側板ステー５０ａ、５０ｂを、互いに平行ではなく、ハロゲンヒータ４１、４２の上方（ニップ部Ｎとは反対側）に向かって互いに間隔を広げるように傾斜させて配置してもよい。これにより、ハロゲンヒータ４１から定着ベルト２１に対して赤外線光を直接照射する範囲（上方の範囲）を、ハロゲンヒータ４２からニップ形成部材２４に対して赤外線光を直接照射する範囲（下方の範囲）よりも、広く確保することができる。また定着ベルト２１に直接付与される熱エネルギーが増加するので、ハロゲンヒータ４１、４２に対する定着ベルト２１の熱応答性を向上させることができる。

また、図８に示すように、この例では、２つの側板ステー５０ａ、５０ｂ同士のニップ形成部材２４側の間隔が狭くなるので、ニップ形成部材２４のベルト回転方向Ｂの幅Ｗを小さくすることができる。これにより、加圧ローラ２２の加圧力に対するニップ形成部材２４の剛性が高まり、ニップ形成部材２４の撓みを効果的に抑制できるようになる。また、定着装置５の小型化も図れる。

また、図９Ａ、図９Ｂに示すように、２つの側板ステー５０ａ、５０ｂを両端部において連結部５０ｃで互いに連結することで一体化することも可能である。このように、２つの側板ステー５０ａ、５０ｂを連結部５０ｃで一体連結することで、各側板ステー５０ａ、５０ｂ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。

一端部側の連結部５０ｃと他端部側の連結部５０ｃとの間には開口部５０ｄが形成されており、この開口部５０ｄを通してハロゲンヒータ４１、４２からの赤外線光を照射することができる。また、赤外線光の照射幅を十分に確保するため、開口部５０ｄの幅Ｙは最大通紙幅Ｗよりも大きいことが望ましい。

図９Ａ、図９Ｂは２つの側板ステー５０ａ、５０ｂを上側の連結部５０ｃで一体連結したが、図９Ｃに示すように側板ステー５０ａ、５０ｂを下側の連結部５０ｃで一体連結してもよい。いずれの例においても、ハロゲンヒータ４１、４２から放射される赤外線光を定着ベルト２１とニップ形成部材２４の両方に直接照射することが可能である。

ステー５０は、前述した実施形態では、左右一対の側板ステー５０ａ、５０ｂを有するが、ステー５０は当該形状に限定されない。図１０Ａは、ステー５０の断面形をＨ形状にしたものである。この断面形においては、左右一対の側板ステー５０ａ、５０ｂが、中間の連結ステー５０ｅで連結される。

左右の側板ステー５０ａ、５０ｂを連結ステー５０ｅで連結することで、ステー５０全体の剛性を高めることができる。但し、中間の連結ステー５０ｅは、加圧ローラ２２によるニップ圧力の負担率が少ないので、熱容量を少なくするためにできるだけ薄肉に形成するのがよい。

但し、図１０Ａのように断面Ｈ形状のステー５０を使用した場合、定着装置５を小型化するにつれて下段のハロゲンヒータ４２の周囲に熱が籠もって過熱しやくなる。そこで当該過熱を防止するため、図１０Ｂ、図１０Ｃのように連結ステー５０ｅに長手方向等間隔に複数の開放穴５０ｆを設ける。また当該開放穴５０ｆの上下に位置する第１反射部６１と第２反射部６２にも複数の開放穴６１ａ、６２ｂを設ける。

開放穴５０ｆ、６１ａ、６２ｂを上下方向に連通させることで、第１反射部６１と第２反射部６２の過熱（変色・変形）を防止することができるなど、前述した図１Ｂの隙間Ｃと同等の効果が得られる。この場合、連結ステー５０ｅの開放穴５０ｆの大きさは、反射部６１、６２の開放穴６１ａ、６２ｂより大きくするとよい。これにより、ハロゲンヒータ４１、４２の輻射熱が連結ステー５０ｅに直接照射されるのを防止することができる。

また前記開放穴５０ｆ、６１ａ、６２ｂは、長手方向の位置を互い違いにずらして形成することもできる。これにより、ハロゲンヒータ４１、４２の輻射熱が開放穴５０ｆ、６１ａ、６２ｂを通して無駄に照射し合うのを防止することができる。なお、開放穴６１ａ、６２ｂを通して連結ステー５０ｅに照射されるハロゲンヒータ４１、４２の輻射熱を反射するために、連結ステー５０ｅの被照射部分に鏡面処理を施してもよい。

（その他の変形例）
図１１～図１３に示すように、ハロゲンヒータ４１と定着ベルト２１の距離をＡ、ハロゲンヒー４２とニップ形成部材２４の最短距離をＢとしたとき、Ａ＞Ｂの距離関係にすることかぎできる。これにより、定着ベルト２１の走行が不安定化しても、定着ベルト２１がハロゲンヒータ４１に接触するおそれを低減することができると共に、ハロゲンヒー４２の輻射熱を最短距離Ｂでニップ形成部材２４に効率的に照射することができる。

また、第１反射部６１と第２反射部６２の間の接続部６０ｃは、前述したように左右対称形にする他、図１２に示すように片側を上流側に延びた延長接続部６３とし反対側を短縮接続部６４にしてもよい。これにより、ハロゲンヒータ４１、４２同士が直接対向する場合に比べて乱反射を低減することができ、過剰な熱を上方に逃がすことができる。延長接続部６３と短縮接続部６４は上流側と下流側で入れ替えてもよい。

また、第１反射部６１と第２反射部６２の間を、図１３に示すように分離部６５にして、第１反射部６１と第２反射部６２を不連続にしてもよい。これにより、第１反射部６１と第２反射部６２の内側の熱を上方に逃がすことができ、反射部の過熱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らず種々の変形が可能である。例えば本発明に係る定着装置５は、図１Ａに示すように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って、例えば図１４に示すように用紙を垂直方向に搬送する定着装置５にも本発明を適用可能である。

１：画像形成装置 ２：画像形成部
３：記録媒体供給部 ４：転写部
５：定着装置 ６：排出部
７：感光体 ８：帯電ローラ
９：露光装置 １０：現像ローラ
１１：クリーニングブレード １２：給紙カセット
１３：給紙ローラ １４：タイミングローラ対
１５：転写ローラ １６：排紙ローラ対
２１：定着ベルト ２２：加圧ローラ
２４：ニップ形成部材 ２４ａ：ニップ形成部
２４ｂ：屈曲部 ２４ｃ：ニップ形成面
２８：温度センサ ３０：ベルト支持部材
３０ａ：支持部 ３０ｂ：規制部
３０ｃ：開口部 ３１：側板
４１，４２：ハロゲンヒータ（加熱部材） ５０：ステー
５０ａ，５０ｂ：側板ステー ５０ｃ：連結部
５０ｄ：開口部 ５０ｅ：連結ステー
５０ｆ：開放穴 ５１：開放穴
６０：反射部材 ６０ａ：上端部
６０ｂ：下端部 ６０ｃ：接続部
６１：第１反射部 ６１ａ：開放穴
６２：第２反射部 ６２ａ、６２ｂ：開放穴
６３：延長接続部 ６４：短縮接続部
６５：分離部 ７０：低熱伝導部材
Ｂ：ベルト回転方向 Ｃ：隙間
Ｅ：加圧方向 Ｎ：ニップ部
Ｐ：用紙 Ｔ：未定着画像
Ｗ：最大通紙幅

特開第２００４－９４１４６号公報 米国特許第８０３２０６９号公報 特開第２０１４－０４１１７２号公報

Claims (11)

1. 筒状の定着部材と、前記定着部材の内側に設けられた加熱部材と、前記定着部材の外周に対向する対向部材と、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、を有する定着装置であって、
   前記加熱部材が第１加熱部材と第２加熱部材を有し、
   前記第１加熱部材の側方に、前記第１加熱部材から前記第２加熱部材に向かう輻射熱を前記定着部材の内面に向けて反射する第１反射部を設けると共に、前記第２加熱部材の側方に、前記第２加熱部材から前記第１加熱部材に向かう輻射熱を前記ニップ形成部材に向けて反射する第２反射部を設け、
   前記第１反射部は、媒体搬送方向上流側に設けられた上流側第１反射部と、媒体搬送方向下流側に設けられた下流側第１反射部を有し、前記上流側第１反射部と前記下流側第１反射部の間に隙間が設けられ、
   前記第２反射部は、媒体搬送方向上流側に設けられた上流側第２反射部と、媒体搬送方向下流側に設けられた下流側第２反射部を有し、前記上流側第２反射部と前記下流側第２反射部の間に隙間が設けられていることを特徴とする定着装置。
2. 前記第１反射部と前記第２反射部の短手方向断面が、互いに異なる曲面形状を有することを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 前記第１反射部と前記第２反射部の短手方向断面が、同一の曲面形状を有することを特徴とする請求項１の定着装置。
4. 前記上流側第１反射部と前記上流側第２反射部が上流側接続部で連結され、前記下流側第１反射部と前記下流側第２反射部が下流側接続部で連結されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の定着装置。
5. 前記上流側接続部と前記下流側接続部の間に２ｍｍ以下の隙間が形成されていることを特徴とする請求項４の定着装置。
6. 前記第２反射部の長手方向複数箇所に反射部開放穴を形成したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の定着装置。
7. 前記反射部開放穴が媒体搬送方向上流側と媒体搬送方向下流側で互い違いに形成されていることを特徴とする請求項６の定着装置。
8. 前記定着部材の内側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材を有し、当該支持部材に前記第１反射部及び前記第２反射部が設けられていることを特徴とする請求項６又は７の定着装置。
9. 前記支持部材の長手方向複数箇所に、前記反射部開放穴に連通すると共に当該反射部開放穴よりも大きい支持部材開放穴を形成したことを特徴とする請求項８の定着装置。
10. 前記第１加熱部材と前記定着部材の距離をＡ、前記第２加熱部材と前記ニップ形成部材の最短距離をＢとしたとき、Ａ＞Ｂであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項の定着装置。
11. 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、請求項１から１０のいずれか１項の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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