JP6127580B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を利用したファクシミリ、プリンタ、複写機、これらの少なくとも二つの機能を有する複合機等の画像形成装置に用いる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。

プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、未定着トナー画像が、画像転写方式もしくは直接方式により記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１）やセラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば特許文献２）が知られている。

近年、ベルト方式の定着装置では、電源投入時などに常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）に達するまでに要する時間であるウォームアップ時間や、印刷要求を受けた後に印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間であるファーストプリント時間の更なる短縮化が望まれている（課題１）。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間当たりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する、所謂温度落ち込みも問題となっている（課題２）。

前記課題１の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されており、この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となった。しかし、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分では加熱されておらず、ニップの用紙などの入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなる。特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある（課題３）。

以上のような課題１〜３を解決するために、無端ベルトを用いる構成において、そのベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消して、高生産の画像形成装置に搭載されても良好な定着性を得ることができるようにした定着装置が提案されている（例えば特許文献３）。

この定着装置は、無端ベルトの内部に配設されたパイプ状の金属熱伝導体の加熱を介して、無端ベルト全体を温めるものである。しかし、さらなる省エネルギー化及びファーストプリントタイム向上のために、無端ベルトを直接加熱する構成の定着装置が知られている（特許文献４）。

この構成では、図１３に示すように、加圧ローラ４００と対向する位置に板状のニップ形成部材５００を設け、ニップ形成部材５００を配設した箇所以外で無端ベルト１００を熱源３００によって直接加熱することができるので、伝熱効率が大幅に向上し消費電力が低減する。これにより、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することが可能となる。また、この定着装置においては、ニップ形成部材５００をステンレス等の支持部材６００により支持し、加圧ローラ４００の加圧力に対するニップ形成部材５００の強度を高めている。

図１３に示す定着装置においては、熱効率の向上のため、無端ベルト１００に直径を３０ｍｍ程度の小径のベルトを用いており、このような構成では、無端ベルト１００内に配設される支持部材６００のサイズも小さくなる傾向にある。その結果、ニップ形成部材５００の強度が十分に得られなくなり、加圧ローラ４００の加圧力によってニップ形成部材５００に撓みが生じると、ニップ部Ｎの面圧分布やニップ幅にばらつきが生じ、定着不良が発生するおそれがある。

そこで、支持部材の強度を向上させ、ニップ形成部材の撓みを防止することができる定着装置が提案されている（図２）。

しかしながら、詳細は後述するが、図２に示す定着装置では、定着装置の小型化に伴い、支持部材２５や反射部材２６と、加熱源であるハロゲンヒータ２３との間隙を非常に狭く構成せざるを得ない。支持部材２５や反射部材２６と、ハロゲンヒータ２３との距離が近いと、支持部材２５や反射部材２６の温度が上昇し、これに伴い変色や変形を招くことがある。支持部材２５や反射部材２６が変色、変形すると反射効率が落ちて熱の吸収を招き、省エネルギー性が低下してしまう。また、支持部材２５の温度上昇に伴い、これに支持されているニップ形成部材２４の温度が上昇してニップ形成部材２４が変形することにより、ニップ部Ｎの面圧分布やニップ幅にばらつきが生じ、定着不良が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、支持部材や反射部材の温度上昇による変色、変形を防止すると共に、これに伴うニップ形成部材の撓みを防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

この課題を解決するために、本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材と当接することにより前記定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体と、前記定着ベルトを加熱する加熱源と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材とを備え、前記定着ベルトと前記対向回転体との間のニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を搬送して、当該記録媒体に未定着画像を定着する定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ形成部材と接触するベース部と、前記ベース部から押圧方向に立ち上がる少なくとも１つの立ち上がり部を有し、前記加熱源から放射される光を反射する反射部材が、前記支持部材と前記加熱源の間に配設され、前記加熱源からの光を遮る遮光膜が、前記反射部材に対向する前記加熱源の表面に配設されることを特徴とする。

本発明によれば、定着装置の小型化による支持部材や反射部材と加熱源との近接に伴う支持部材や反射部材の過昇温を抑制することができ、省エネルギー性や定着性を損なうことなく、定着装置、画像形成装置の小型化が図られる。

本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 前記画像形成装置に搭載された従来の定着装置の概略構成図である。 反射面についての説明図である。 定着装置の一実施形態を示す概略構成図である。 定着装置の変形例を示す概略構成図である。 定着装置の変形例を示す概略構成図である。 定着装置の変形例を示す概略構成図である。 定着装置の変形例を示す概略構成図である。 定着装置の変形例を示す概略構成図である。 定着装置の変形例を示す概略構成図である。 定着装置の変形例を示す概略構成図である。 ハロゲンヒータ（加熱源）及び遮光膜の概略構成図である。 従来の定着装置の概略構成図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明の実施の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。

まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る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、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８等を備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、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シート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、図２に基づき、本発明のベースとなる定着装置２０の構成について説明する。
図示のように、定着装置２０は、回転可能な定着回転体としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１に対向して回転可能に設けられた対向回転体としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、ハロゲンヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２７と、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）等の樹脂材料で形成された内周側の基材と、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（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等で形成された外周側の離型層によって構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２の表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。また、加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

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。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着回転体と対向回転体は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

上記ハロゲンヒータ２３は、それぞれの両端部が定着装置２０の側板（不図示）に固定されている。各ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、上記温度センサ２７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。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。

上記ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設され、ステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。なお、ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、ステー２５を樹脂製とすることも可能である。

また、ニップ形成部材２４は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ニップ形成部材２４には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

また、ニップ形成部材２４は、その表面に図示しない低摩擦シートを有している。定着ベルト２１が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト２１が摺動することで、定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷が軽減される。

上記反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。本実施形態では、反射部材２６をステー２５に固定している。また、反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３によって直接加熱されるため、高融点の金属材料等で形成されることが望ましい。このように反射部材２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギー化も図れる。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を研磨又は塗装する等の鏡面仕上げによって反射面を形成してもよい。また、上記反射部材２６又はステー２５の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。

ただ、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できないため、本実施形態のように反射部材２６を別途設けた方が、形状や材質の選択の自由度が広がり、反射部材２６とステー２５はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材２６をハロゲンヒータ２３とステー２５との間に設けることにより、ハロゲンヒータ２３に対する反射部材２６の位置が近くなるので、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。

また、本実施形態に係る定着装置２０は、さらなる省エネルギー化及びファーストプリントタイム向上等のために、種々の構成上の工夫が施されている。

具体的には、ハロゲンヒータ２３によって定着ベルト２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。本実施形態では、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の図２の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１に直接与えるようにしている。

また、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、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の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを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、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

なお、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定しており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Ｎから排出される記録媒体が定着ベルト２１から分離されやすくなる。

また、光の反射による定着ベルト２１の加熱効率をさらに向上させるには、反射部材２６又はステー２５の反射面の向きを検討する必要がある。例えば、図３（ａ）に示すように、反射面７０をハロゲンヒータ２３を中心とする同心円状に配設した場合は、光がハロゲンヒータ２３に向かって反射されるため、その分加熱効率が低下してしまう。これに対し、図３（ｂ）では、反射面による反射光がハロゲンヒータ２３でなく定着ベルト側へ向かうように、反射面７０の一部又は全部を配設している。これにより、ハロゲンヒータ２３の方向へ反射される光量が少なくなるため、反射光による加熱効率を向上させることができる。

次に図２を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置の基本動作について説明する。
プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図２中の反時計回りに従動回転する。

その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ａ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

しかし、図２に示す構成のみでは、ステー２５や反射部材２６の温度上昇による変色、変形や、ニップ形成部材の撓みを防止することができない。

図４は本発明に係る定着装置の一実施形態を示す断面図である。先ず、上記ステーの構成についてさらに詳しく説明する。
図４に示すように、ステー２５は、ニップ形成部材２４と接触し用紙搬送方向に延在するベース部２５ａと、そのベース部２５ａの用紙搬送方向上流側と下流側の各端部から加圧ローラ２２の押圧方向（図中左側）に向かって延びる一対の立ち上がり部２５ｂとを有する。一対の立ち上がり部２５ｂは、互いに用紙搬送方向に距離をおいて配置されており、それぞれ、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の両端部（図の点線の位置）よりも外側に配設されている。言い換えれば、用紙搬送方向上流側（図の下方）の立ち上がり部２５ｂは、ニップ部Ｎの上流側端部よりも上流側に配設され、用紙搬送方向下流側（図の上方）の立ち上がり部２５ｂは、ニップ部Ｎの下流側端部よりも下流側に配設されている。

上記のように、本実施形態では、加圧ローラ２２の押圧方向に向かって延びる一対の立ち上がり部２５ｂを設けることで、ステー２５が加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するようになり、断面係数が大きくなって、ステー２５の機械的強度が向上する。さらに、一対の立ち上がり部２５ｂを、ニップ部Ｎの両端部よりも外側に配設することにより、加圧ローラ２２の押圧力が生じる範囲よりも外側でベース部２５ａを支持する構成としている。特に、本実施形態では、立ち上がり部２５ｂがベース部２５ａの両端に設けられているので、ベース部２５ａの両端部における強度が向上する。

これにより、本実施形態では、ベース部２５ａが加圧ローラ２２からの押圧力を受けても、従来のようにベース部２５ａの端部で撓みが生じることはない。また、両立ち上がり部２５ｂ間のベース部２５ａの強度も向上するので、ステー２５全体としての強度が向上する。その結果、ステー２５によってニップ形成部材２４を強固に支持することができるようになり、ニップ形成部材２４の撓みを防止することが可能となる。

なお、各立ち上がり部２５ｂは、少なくともニップ部Ｎの両端部に対応する位置か、それよりも外側に配設されていればよい。すなわち、立ち上がり部２５ｂを、加圧ローラ２２からの押圧力を受ける範囲の両端部か、それよりも外側に配設することで、ベース部２５ａの押圧力に対する強度を向上させることができる。また、立ち上がり部２５ｂを、３つ以上設けることも可能である。

さらに、本実施形態では、ステー２５の強度をより向上させるために、立ち上がり部２５ｂの先端を、定着ベルト２１の内周面に対しできる限り近接して配設するようにしている。しかし、回転中、定着ベルト２１には大小なりとも振れ（挙動の乱れ）が生じるので、立ち上がり部２５ｂの先端を定着ベルト２１の内周面に近づけすぎると、定着ベルト２１が立ち上がり部２５ｂの先端に接触する虞がある。特に、本実施形態のように、薄い定着ベルト２１を用いている構成においては、定着ベルト２１の振れ幅が大きいので、立ち上がり部２５ｂの先端の位置設定には注意が必要である。

具体的に、本実施形態の場合、図４に示す立ち上がり部２５ｂの先端と定着ベルト２１の内周面との加圧ローラ２２の当接方向の距離ｄは、少なくとも２．０ｍｍ、望ましくは３．０ｍｍ以上に設定するのが好ましい。一方、定着ベルト２１にある程度厚みがあって振れがほとんど無い場合は、上記距離ｄは０．０２ｍｍに設定することが可能である。なお、本実施形態のように、立ち上がり部２５ｂの先端に反射部材２６が取り付けられている場合は、反射部材２６が定着ベルト２１に接触しないように上記距離ｄを設定する必要がある。

このように、立ち上がり部２５ｂの先端を定着ベルト２１の内周面に対し可能な限り近接するように配設することで、立ち上がり部２５ｂを加圧ローラ２２の当接方向に長く配設することができる。これにより、小径の定着ベルト２１を用いた構成においても、ステー２５の機械的強度を向上させることが可能となる。

また、図４に示すように、ハロゲンヒータ２３は、両立ち上がり部２５ｂの間又は両立ち上がり部２５ｂの内面延長線Ｌよりも内側に配設されている。このようにハロゲンヒータ２３を配設することで、ハロゲンヒータ２３及びステー２５を定着ベルト２１内にコンパクトに収容することが可能となる。さらに、本実施形態では、ハロゲンヒータ２３を、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の略中央位置に対応するように配設している。

本実施形態のように、ハロゲンヒータ２３の一部（又は全部）をステー２５の内側に収容することで、ハロゲンヒータ２３から定着ベルト２１への光の照射範囲を所定の範囲に絞ることができる。一般に、定着ベルト２１の周方向において、ハロゲンヒータ２３と近い部分では加熱温度が高くなり、反対にハロゲンヒータ２３から遠い部分では加熱温度が低くなる。そのため、本実施形態のように、ハロゲンヒータ２３をステー２５の内側に収容して、定着ベルト２１への光の照射範囲を比較的距離のばらつきの少ない範囲に絞ることにより、加熱温度のばらつきを抑制することができ、画像品質を向上させることが可能となる。

次に、ハロゲンヒータからの光を遮る遮光膜について説明する。
図４記載の定着装置では、図２記載の定着装置に対して、ハロゲンヒータ２３の表面に部分的に、ハロゲンヒータからの光を遮る遮光膜２３ａが形成されている。具体的には、遮光膜２３ａは、両立ち上がり部２５ｂの内側又は両立ち上がり部２５ｂの内面延長線Ｌ１よりも内側に配設されている。さらには、遮光膜２３ａは、両立ち上がり部２５ｂに設けられた反射板２６の内側又は反射板２６の内面延長線Ｌ２よりも内側に配設されている。反射面を有する反射板２６は、両立ち上がり部２５ｂとハロゲンヒータ２３の間に備えられている。

遮光膜２３ａの素材としては、モリブデン合金やアルミ箔などを用いることができる。また、銀蒸着を用いてもよい。遮光膜２３ａをハロゲンヒータ２３に固定する方法としては、蒸着、接着、塗布等各種の方法を採用でき、ステー２５及び反射部材２６の温度が低減できる構成であればいずれの方法を採用してもよい。遮光膜２３ａのハロゲンヒータ２３側の面が赤外線を反射するように構成すれば、発熱効率が向上し、ウォームアップ時間短縮や省エネルギー化を図ることも可能となる。

また、図示の例ではハロゲンヒータ２３のガラス管表面上に遮光膜２３ａを形成しているが、ハロゲンヒータ２３の表面とギャップを設けて表面近傍に遮光膜を形成してもよい。これによっても、ハロゲンヒータ２３からの熱放射に指向性を持たせ、ステー２５及び反射部材２６の温度を低減することができるからである。

遮光膜２３ａを有しない図２の構成において、用紙Ｐが連続通紙されるようなハロゲンヒータ２３の点灯率が高く且つ連続する場合には、反射部材２６のハロゲンヒータ２３側の表面温度は３００℃以上となった。このとき、反射部材２６表面の鏡面処理が変色したり、蒸着により鏡面処理を行った場合には表層が剥がれたりした。

特に反射光による加熱効率を向上させるため、反射部材２６を図３（ｂ）に示すような形状としたところ、最もハロゲンヒータ２３に近接する近接部７０ａでこの傾向は顕著となった。

これに対し、ハロゲンヒータ２３のガラス管表面上に遮光膜２３ａを形成した図４の構成では、用紙Ｐが連続通紙されるようなハロゲンヒータ２３の点灯率が高く且つ連続する場合でも、反射部材２６のハロゲンヒータ２３側の表面温度は２５０℃未満となった。よって、反射部材２６表面の鏡面処理の変色や、蒸着により鏡面処理を行った場合の表層の剥がれ等を防止することが可能となった。また、定着装置の小型化と、支持部材や反射部材が加熱源と近接することに伴う支持部材や反射部材の過昇温を抑制することを両立することができ、省エネルギー化や定着性を損なうことなく、定着装置、画像形成装置の小型化が図れた。

図５，６は本発明に係る定着装置の変形例を示す概略構成図である。
反射光による加熱効率を向上させるため、反射部材２６ｂを図３（ｂ）に示すような形状としている。他の構成は図４に示す定着装置２０と同様であり、図５の構成であっても同様の効果が得られた。この定着装置２０では、支持部材２５及び反射部材２６ｂに対向するハロゲンヒータ２３の全範囲に遮光膜２３ａを配設している。具体的には、遮光膜２３ａは、両立ち上がり部２５ｂの内側又は両立ち上がり部２５ｂの内面延長線Ｌ１よりも内側に配設されている。さらには、遮光膜２３ａは、両立ち上がり部２５ｂに設けられた反射板２６ｂの内側又は反射板２６ｂの内面延長線Ｌ２よりも内側に配設されている。だが、装置のレイアウト等によっては、図６に示す定着装置２０のように反射部材２６ｂに近接するハロゲンヒータ２３の一部範囲のみに遮光膜２３ｂを配設してもよい。

図７は本発明に係る定着装置の変形例を示す概略構成図である。
図示のように、反射部材２６，２６ｂの代わりに、ハロゲンヒータ２３に対向するステー２５の面に反射面２９を備えてもよい。反射面２９は、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を研磨又は塗装等の鏡面処理を施すことで形成される。遮光膜２３ａは、両立ち上がり部２５ｂの内側又は両立ち上がり部２５ｂの内面延長線Ｌ１よりも内側に配設されている。特に、ニップ形成部材２４に対向する部分に遮光膜２３ａを備えることにより、ニップ形成部材２４に達する熱量を低減させることができるため、ニップ形成部材２４の熱変形を防止することが可能となる。この場合も定着装置のレイアウトにより、ステー２５に対向するハロゲンヒータ２３の全範囲に遮光膜２３ａを配設してもよく、反射面２９に近接するハロゲンヒータ２３の一部範囲のみに遮光膜２３ｂを配設してもよい。

図８は異なるステー２５を備えた定着装置を示す概略構成図である。
図示のように、本実施形態のステー２５は、ニップ形成部材２４と接触し用紙搬送方向に延在するベース部２５ａと、そのベース部２５ａの用紙搬送方向下流側の端部から加圧ローラ２２の押圧方向（図中左側）に向かって延びる１つの中空の立ち上がり部２５ｂとを有する。本実施形態では、ステー２５に対向するハロゲンヒータ２３の全範囲に遮光膜２３ａを配設している。具体的には、遮光膜２３ａは、記録媒体搬送方向下流側における立ち上がり部２５ｂの内面延長線Ｌ３と、記録媒体搬送方向上流側におけるベース部２５ａの内面延長線Ｌ４との間に配設されている。さらには、遮光膜２３ａは、立ち上がり部２５ｂに設けられた反射板２６の内側又は反射板２６の内面延長線Ｌ２よりも内側に配設されている。

ここで、１つの中空の立ち上がり部は、ベース部２５ａの用紙搬送方向上流側の端部から加圧ローラ２２の押圧方向（図中左側）に向かって延びてもよい。このとき、遮光膜は、記録媒体搬送方向上流側における立ち上がり部の内面延長線と、記録媒体搬送方向下流側におけるベース部の内面延長線との間に配設されることになる。また、図９に示すように定着装置のレイアウトによっては、反射部材２６に近接するハロゲンヒータ２３の一部範囲のみに遮光膜２３ｂを配設してもよい。

また図１０に示すように、反射部材２６の代わりに、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面に反射面２９を備えていてもよい。特にニップ形成部材２４に対向する部分に遮光膜２３ａを備えることにより、ニップ形成部材２４を直接加熱することがなくなるため、ニップ形成部材２４の熱変形を防止することが可能となる。本実施形態では、ステー２５に対向するハロゲンヒータ２３の全範囲に遮光膜２３ａを配設している。だが、図１１に示すように定着装置のレイアウトによっては、ステー２５に近接するハロゲンヒータ２３の一部範囲のみに遮光膜２３ｂを配設してもよい。

次に、図１２を用いてハロゲンヒータ２３の構成を具体的に説明する。
図１２（ａ）に示すように、ハロゲンヒータ２３のヒータ部分２３ｂには遮光膜２３ａがヒータの軸方向に均一に成形され、設けられている。だが、ヒータの熱分布がヒータの発熱範囲全域で均一でない場合等は、図１２（ｂ）に示すように遮光膜２３ａのヒータ周方向の遮光範囲を部分的に変えてもよい。この例では、遮光膜２３ａの遮光範囲はヒータ端部では大きく、中央部では小さくなっている。また、図１２（ｃ）に示すように遮光膜２３ａを部分的に、すなわちヒータ端部にのみ備えてもよい。この例では、遮光膜２３ａの遮光範囲はヒータ端部から中央部に向かって徐々に小さくなっている。

もちろん、遮光膜２３ａは図示の形状以外のものを採用してもよく、遮光範囲の角度の変化も直線的にならないように、例えば階段状に変化させても、円弧状の形状としてもよい。

なお、本発明が前記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内において前記実施形態の構成が適宜変更され得ることは明らかである。例えば、複数の加熱源を用いてもよく、加熱源としてハロゲンヒータ以外のＩＨ、抵抗発熱体又はカーボンヒータ等を用いてもよい。また、加熱源と支持部材もしくは反射部材との間に熱を遮断する部材を配設してもよい。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ（対向回転体）
２３ ハロゲンヒータ（加熱源）
２３ａ 遮光膜
２３ｂ ハロゲンヒータ（加熱源）のヒータ部
２４ ニップ形成部材
２５ ステー（支持部材）
２５ａ ベース部
２５ｂ 立ち上がり部
２６ 反射部材、反射板（反射面）
２９ 反射面
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００７−２３３０１１号公報

Claims (9)

1. 回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材と当接することにより前記定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体と、前記定着ベルトを加熱する加熱源と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材とを備え、前記定着ベルトと前記対向回転体との間のニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を搬送して、当該記録媒体に未定着画像を定着する定着装置において、
   前記支持部材は、前記ニップ形成部材と接触するベース部と、前記ベース部から押圧方向に立ち上がる少なくとも１つの立ち上がり部を有し、
   前記加熱源から放射される光を反射する反射部材が、前記支持部材と前記加熱源の間に配設され、
   前記加熱源からの光を遮る遮光膜が、前記反射部材に対向する前記加熱源の表面に配設されることを特徴とする定着装置。
2. 前記立ち上がり部は、前記支持部材の記録媒体搬送方向上流側と下流側の各端部にそれぞれ形成され、
   前記遮光膜は、前記両立ち上がり部の内側又は前記両立ち上がり部の内面延長線よりも内側に配設されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記遮光膜は、前記反射部材の内側又は前記反射部材の内面延長線よりも内側に配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記立ち上がり部は、前記支持部材の記録媒体搬送方向上流側又は下流側のいずれかに形成され、
   前記遮光膜は、記録媒体搬送方向下流側又は上流側における前記立ち上がり部の内面延長線と、記録媒体搬送方向上流側又は下流側における前記ベース部の内面延長線との間に配設されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記遮光膜は、前記反射部材の内側又は前記反射部材の内面延長線よりも内側に配設されることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記反射部材の反射率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記反射部材による反射光が前記加熱源でなく前記定着ベルト側へ向かうように、前記反射部材の一部又は全部が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置。
8. 前記遮光膜は前記加熱源の熱分布に応じて成形されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一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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