JP2020201475A - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱効率を向上させる。【解決手段】回転部材２１と、回転部材２１の外周面に対向するように配置された対向部材２２と、回転部材２１の内側に配置され対向部材２２との間で回転部材２１を挟んでニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、回転部材２１の内側に配置され回転部材２１及びニップ形成部材２４を加熱する加熱部材２３と、を備え、加熱部材２３に対向するニップ形成部材２４の対向面２４ｃは、加熱部材２４からの熱及び光の少なくとも一方を回転部材２１へ反射するように構成され、対向面２４ｃの少なくとも一部における熱及び光の少なくとも一方を反射する反射率が５０％以上である。【選択図】図８

Description

本発明は、加熱装置、定着装置、及び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搭載される加熱装置として、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、互いに対向するローラやベルトなどの部材の間（ニップ部）に搬送し、記録媒体に熱を付与して未定着画像を定着する定着装置が知られている。

この種の定着装置として、例えば、下記特許文献１には、ニップ部を形成するニップ部材を発熱体で加熱することにより用紙に熱を付与する定着装置が開示されている。

また、特許文献１に記載の定着装置では、加熱効率を向上させるため、ニップ部材の発熱体側に複数の凹部を設け、ニップ部材の表面積を大きくすることで、発熱体からの輻射熱をニップ部材が効率よく吸収できるようにしている。

しかしながら、発熱体でニップ部材を加熱する構成は、用紙への熱の付与が、ニップ部材から定着ベルトなどの定着部材への熱伝達と、さらに定着部材から用紙への熱伝達を介して行われるため、発熱体で直接的に定着部材を加熱して用紙に熱を付与する構成に比べて、用紙への熱の伝達経路に介在する部材の数がニップ部材の分だけ多くなる。このため、用紙に熱が伝わりにくく、加熱効率が低くなる傾向にある。

上記課題を解決するため、本発明は、回転部材と、前記回転部材の外周面に対向するように配置された対向部材と、前記回転部材の内側に配置され前記対向部材との間で前記回転部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材と、前記回転部材の内側に配置され前記回転部材及び前記ニップ形成部材を加熱する加熱部材と、を備え、前記加熱部材に対向する前記ニップ形成部材の対向面は、前記加熱部材からの熱及び光の少なくとも一方を前記回転部材へ反射するように構成され、前記対向面の少なくとも一部における熱及び光の少なくとも一方を反射する反射率が５０％以上であることを特徴とする。

本発明によれば、加熱効率を向上させることができる。

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。 ハロゲンヒータから放射された加熱エネルギーが定着ベルトやニップ形成部材に付与される様子を示す図である。 ニップ形成部材によって反射された加熱エネルギーが定着ベルトに付与される様子を示す図である。 ニップ形成部材の両端部側の反射率を低くした例を示す図である。 反射率の高い中央部側の領域を用紙搬送方向の下流側に向かって徐々に狭くした例を示す図である。 反射率の高い中央部側の領域を用紙搬送方向の下流側に向かって徐々に広くした例を示す図である。 ステー及び反射部材のそれぞれの両端部側に連結壁部（端部側遮蔽部）を設けた例を示す図である。 連結壁部が設けられていない箇所（開口部）での断面図である。 連結壁部が設けられた箇所での断面図である。 ステー同士及び反射部材同士が互いに間隔を広げるように傾斜し、ハロゲンヒータを２本有する定着装置の例を示す図である。 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、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明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。

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。

次に、図２〜図６に基づき、本発明の第１実施形態に係る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、定着ベルト２１と、加圧ローラ２２と、ハロゲンヒータ２３と、ニップ形成部材２４と、ステー２５と、反射部材２６と、ガイド部材２７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を定着させる定着部材であると共に、回転可能な回転部材であり、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全体としての厚さが０．２ｍｍ以下であることが望ましく、０．１６ｍｍ以下がより望ましい。また、本実施形態では、定着ベルト２１の直径が、２０〜４０ｍｍに設定されている。定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下であることが望ましい。

加圧ローラ２２は、定着ベルト２１の外周面に対向するように配置された回転可能な対向部材である。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。また、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。

また、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２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。万が一、ニップ部Ｎに用紙が詰まった場合は、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。

ハロゲンヒータ２３は、熱及び光（例えば、赤外線光）を放射することで、定着ベルト２１及びニップ形成部材２４を輻射熱により加熱する加熱部材である。本実施形態では、１本のハロゲンヒータ２３が、定着ベルト２１の内側に、加圧ローラ２２の回転軸方向Ｚ（図３参照）でもある定着ベルト２１の長手方向に渡って配置されている。加熱部材として、ハロゲンヒータ２３以外に、カーボンヒータなどの他の輻射熱式のヒータを用いてもよい。

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。本実施形態に係るニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内側で、その長手方向に渡って長手状に配置されており、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の用紙搬送方向（記録媒体搬送方向）の上流側及び下流側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、で構成されている。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に接触するニップ形成面２４ｄは、定着ベルト２１が回転したときの耐摩耗性や摺動性を向上させるために、アルマイト処理やフッ素樹脂系材料が塗布されていてもよい。さらに、経時的な摺動性の確保のために、ニップ形成面２４ｄ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２４ｄが、平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２４ｄ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２５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２３からの輻射熱がニップ形成部材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、定着装置５の立ち上がり速度を速めることができる。反対に、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可能である。

ステー２５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。ここで、ニップ形成部材２４を「支持する」とは、ニップ形成部材２４に対して加圧ローラ２２側とは反対側で接触し、加圧ローラ２２からの圧力によるニップ形成部材２４の撓み、特にニップ形成部材２４の長手方向に渡る撓みを抑制することをいう。

本実施形態では、ステー２５が、定着ベルト２１の内側で、ハロゲンヒータ２３を挟んで用紙搬送方向の上流側及び下流側に互いに平行に配置された一対の平板部材で構成されている。各ステー２５は、定着ベルト２１の長手方向に長手状に配置され、反射部材２６を介してニップ形成部材２４の用紙搬送方向の上流側の部分と下流側の部分とに接触している。このように、各ステー２５が反射部材２６を介してニップ形成部材２４に接触していることで、ニップ形成部材２４が各ステー２５によって支持され、ニップ形成部材２４の加圧方向への撓みが抑制される。これにより、長手方向に渡って均一な幅のニップ部Ｎが得られる。また、ステー２５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。

反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３から放射される熱及び光（例えば、赤外線光）の少なくとも一方を反射する。本実施形態では、一対の反射部材２６が、定着ベルト２１内でハロゲンヒータ２３を挟んで用紙搬送方向の上流側及び下流側にそれぞれ配置されている。各反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３に対向する反射部２６ａと、反射部２６ａの両端部に設けられた一対の屈曲部２６ｂと、で構成されている。反射部材２６の各屈曲部２６ｂがステー２５のニップＮ側の端面（図２における下端面）とこれとは反対側の端面（図２における上端面）とに係合することで、反射部材２６がステー２５に支持されている。

反射部材２６のハロゲンヒータ２３側の反射面は、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。その反射面の反射率を、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、入射角を５°として測定した場合に、反射率は７０％以上となることが望ましい。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る。このため、反射部材２６の反射率は、発光強度の高いハロゲンヒータ２３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２６の機能を、ステー２５に持たせてもよい。例えば、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を鏡面処理することで、ステー２５が反射部材２６の機能を兼ねるように構成することができる。この場合、ステー２５とは別体の反射部材２６を省略することが可能である。

ガイド部材２７は、定着ベルト２１の内周面に対して接触し、回転する定着ベルト２１をガイドする。本実施形態では、一対のガイド部材２７が、ニップ部Ｎに対して用紙搬送方向の上流側と下流側の両方に設けられている。各ガイド部材２７は、ステー２５などに固定される取付部２７ａと、定着ベルト２１の内周面に接触する曲面状のガイド部２７ｂと、を有している。図３に示すように、ガイド部２７ｂの定着ベルト２１側の面（ガイド面）には、ベルト幅方向に渡って複数のリブ（突起）２７ｃが等間隔に設けられている。この複数のリブ２７ｃを有するガイド面に沿って定着ベルト２１がガイドされることで、定着ベルト２１は大きな変形を伴うことなく円滑に回転することができる。

温度センサ２８は、定着ベルト２１の外周面に対向して配置され、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段である。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によって定着ベルト２１の表面温度が検知され、その検知結果に基づいてハロゲンヒータ２３の出力制御が行われることで、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。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。

図４に示すように、定着ベルト２１の両端部には、それぞれ定着ベルト２１を支持する定着部材支持部材としてのベルト支持部材３０が挿入されている。このように、定着ベルト２１の両端部にベルト支持部材３０が挿入されていることで、定着ベルト２１は、非回転時においては基本的に周方向の張力が生じない、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３０は、定着ベルト２１の内側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。また、支持部３０ａ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３０は、定着装置５を構成するフレーム部材である一対の側板３１（図４参照）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５参照）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２３やステー２５の両端部が各側板３１に支持されている。また、ハロゲンヒータ２３やステー２５は、ベルト支持部材３０によって支持されてもよい。

本実施形態では、ハロゲンヒータ２３から熱及び光（以下、熱及び光を含む概念として「加熱エネルギー」という用語を使用する。）が放射されると、図７に示すように、その加熱エネルギーのうち、主に図の上方に放射された加熱エネルギーは、直接あるいは反射部材２６によって反射されて定着ベルト２１の内周面に付与される。また、ハロゲンヒータ２３から放射された加熱エネルギーのうち、主に図の下方に放射された加熱エネルギーは、直接あるいは反射部材２６によって反射されてニップ形成部材２４に付与される。このように、ハロゲンヒータ２３から放射された加熱エネルギーは、定着ベルト２１及びニップ形成部材２４に対して直接、又は反射部材２６を介して間接的に付与されることで、定着ベルト２１及びニップ形成部材２４の両方が加熱される。

定着ベルト２１に付与された加熱エネルギーは、ニップ部Ｎにおいて定着ベルト２１から用紙に付与される。一方、ニップ形成部材２４に付与された加熱エネルギーは、ニップ形成部材２４から定着ベルト２１に伝達された後、定着ベルト２１から用紙に付与される。このように、ニップ形成部材２４に付与された加熱エネルギーは、ニップ形成部材２４から定着ベルト２１への熱伝達を経なければならないため、定着ベルト２１に付与された加熱エネルギーに比べて、最終的に用紙へ伝達されにくく、用紙を加熱する加熱効率が低くなる傾向にある。従って、加熱効率を向上させるには、ハロゲンヒータ２３から定着ベルト２１に付与される加熱エネルギーの割合を多くすることが望ましい。

そこで、本実施形態では、加熱効率を向上させるため、図８に示すように、ハロゲンヒータ２３に対向するニップ形成部材２４の対向面２４ｃを鏡面状に形成し、対向面２４ｃによって加熱エネルギーを積極的に反射して定着ベルト２１に付与できるようにしている。図８では、ハロゲンヒータ２３からニップ形成部材２４に放射された加熱エネルギーが対向面２４ｃによって反射されて定着ベルト２１に付与される経路のみが示されているが、ハロゲンヒータ２３から対向面２４ｃを経て定着ベルト２１へ付与される加熱エネルギーには、その途中で反射部材２６によって反射される加熱エネルギーも含まれる。

このように、本実施形態では、ニップ形成部材２４の対向面２４ｃによって加熱エネルギーを定着ベルト２１へ反射し、ニップ形成部材２４が反射部材２６とは別体の第２の反射部材として機能することで、定着ベルト２１に付与される加熱エネルギーが増え、加熱効率が向上する。また、加熱効率の向上によって無駄な熱エネルギーの消費も低減されるので、省エネ性も向上する。

対向面２４ｃにおける光の反射率は、５０％以上とする。対向面２４ｃにおける光の反射率が５０％未満であると、ニップ形成部材２４から定着ベルト２１へ反射される光が少なくなり、加熱効率の向上があまり期待できないからである。対向面２４ｃにおける光の反射率は、上述の反射部材２６の反射率と同様の方法で測定した値である。なお、対向面２４ｃにおける熱の反射率は、上述の方法で測定された光の反射率の測定結果を代用し、光の反射率と同等の値とする。以下、対向面２４ｃの反射率を、光の反射率として説明する。

このように、本実施形態では、ニップ形成部材２４の対向面２４ｃの反射率を５０％以上とすることにより、ハロゲンヒータ２３から照射される光をニップ形成部材２４によって定着ベルト２１へ効果的に反射し、加熱効率を向上させることができる。なお、ニップ形成部材２４の対向面２４ｃは、必ずしもその全体に渡って光の反射率が５０％以上でなくてもよい。すなわち、定着ベルト２１に反射される光を多くして加熱効率を向上させるには、対向面２４ｃの少なくとも一部における光の反射率が５０％以上であればよい。また、対向面２４ｃの反射率を５０％以上とすることにより、ニップ形成部材２４を反射部材として使用することができ、部品点数を減らすこともできる。

対向面２４ｃの反射率を向上させるには、研削加工などによって対向面２４ｃの表面粗さを小さくすることで実現できる。例えば、対向面２４ｃの表面粗さＲａを、ＪＩＳ Ｂ０６０１ ２００１に定義される算術平均粗さで０．０２μｍ以下にすることで、反射率を８５％以上にすることが可能である。

対向面２４ｃの反射率は、ニップ形成部材２４の長手方向全体に渡って同じでなくてもよい。例えば、定着ベルト２１の長手方向両端部側の非通紙領域において熱が消費されないことによる過昇温の虞がある場合は、図９に示す例のように、ニップ形成部材２４の長手方向（加圧ローラ２２の回転軸方向Ｚ）の両端部側Ｅ１，Ｅ２の領域Ｕの反射率を、中央部側Ｃの領域（両端部側Ｅ１，Ｅ２の領域Ｕ同士の間の領域）の反射率より低くしてもよい。このように、対向面２４ｃの両端部側Ｅ１，Ｅ２の反射率を中央部側Ｃの反射率よりも低くすることで、対向面２４ｃの両端部側Ｅ１，Ｅ２において反射される光が中央部側Ｃに比べて少なくなり、定着ベルト２１がその両端部側で加熱されにくくなるので、非通紙領域における定着ベルト２１の過昇温を抑制できるようになる。

また、この場合、対向面２４ｃの両端部側Ｅ１，Ｅ２では、反射される光が少なくなることで、反対に、ニップ形成部材２４に吸収される光が多くなるが、ニップ形成部材２４は定着ベルト２１に比べて厚く熱容量も大きいため、過昇温は生じにくく、熱による劣化や変形なども生じにくい。また、両端部側Ｅ１，Ｅ２でニップ形成部材２４に付与された熱は、ニップ形成部材２４に沿ってその中央部側Ｃへ伝達され均一化されるため、定着処理の熱として有効活用することができ、加熱効率の向上も図れる。

両端部側Ｅ１，Ｅ２での反射率を低くする方法としては、例えば、対向面２４ｃの表面粗さを中央部側Ｃよりも両端部側Ｅ１，Ｅ２で粗くする方法がある。また、対向面２４ｃの両端部側Ｅ１，Ｅ２に、対向面２４ｃの中央部側Ｃよりも反射率の低い黒色塗料などの低反射材を付着させてもよい。両端部側Ｅ１，Ｅ２での反射率を大きく下げたい場合（例えば反射率を１０％以下にしたい場合）は、表面粗さを粗くする方法を採用するよりも、低反射材を付着させる方法を採用する方が好ましい。一方、表面粗さを粗くする方法は、対向面２４ｃを研削する際の研削条件をその中央部側Ｃと両端部側Ｅ１，Ｅ２とで変更するだけでよいので、低反射材を付着させる場合のような追加工程が不要になり、ヒータの製造工程を簡素化できる利点がある。

反射率の低い両端部側Ｅ１，Ｅ２側の領域Ｕを中央部側Ｃへ広げると、定着ベルト２１の両端部側での過昇温をさらに効果的に抑制できるようになる。しかしながら一方で、定着ベルト２１の両端部側に反射される光が少なくなるので、定着ベルト２１の両端部側を支持するベルト支持部材３０からの放熱の影響や、装置内で発生する気流による定着ベルト２１の表面からの放熱の影響などによって、定着ベルト２１の両端部側の温度が必要以上に低下する虞がある。従って、反射率の高い中央部側Ｃの領域と反射率の低い両端部側Ｅ１，Ｅ２側の領域との境界線Ｘの位置は、定着装置の構成や放熱の影響などに応じて適宜設定すればよい。

図９に示す例では、反射率の高い領域と低い領域との境界線Ｘが、用紙搬送方向Ｆと平行になっているが、境界線Ｘは用紙搬送方向Ｆと平行でなくてもよい。例えば、図１０あるいは図１１に示す例のように、境界線Ｘを用紙搬送方向Ｆに対して傾斜させてもよい。

図１０に示す例では、２つの境界線Ｘが用紙搬送方向Ｆの下流側（図の下方）に向かって互いに接近するように傾斜していることで、反射率の低い領域Ｕが用紙搬送方向Ｆの下流側へ向かって徐々に長手方向へ広がるように形成されている。反対に、反射率の高い中央部側Ｃの領域は、用紙搬送方向Ｆの下流側に向かって長手方向に徐々に狭くなっている。この場合、反射率の高い中央部側Ｃの領域は、用紙搬送方向Ｆの下流側よりも上流側で広くなるので、特にニップ部Ｎの用紙搬送方向Ｆの上流側で定着ベルト２１の加熱効率を高めることができる。一般的に、ニップ部Ｎの用紙搬送方向Ｆの上流側では、下流側に比べて定着ベルト２１から用紙への熱の供給が多く行われるため、図１０に示す構成を採用することで、上流側での用紙への熱の供給を十分に行うことができ、用紙への熱の供給に伴う定着ベルト２１の温度低下も緩和することができる。また、ニップ部Ｎの用紙搬送方向Ｆの下流側では、反射率の低い領域Ｕが大きくなるため、熱がニップ板に吸収される割合が多くなり、多くの熱を用紙に供給することができるので、トナーの温度が高い状態で用紙を定着ベルト２１から分離することができ、光沢画像が得られやすくなる。

一方、図１１に示す例では、反射率の低い領域Ｕが、用紙搬送方向Ｆの下流側（図の下方）に向かってニップ形成部材２４の長手方向に徐々に狭まるように形成されているので、図１０に示す例とは反対に、反射率の高い中央部側Ｃの領域は、用紙搬送方向Ｆの上流側よりも下流側で広くなる。この場合、特にニップ形成部材２４の用紙搬送方向上流側における長手方向両端部で、熱を多く蓄えることができるようになる。一般的に、定着装置では、定着ベルトの長手方向両端部側で熱が逃げやすいため、ニップ部の両端部側で温度が低下する端部温度低下が生じる場合がある。その場合、用紙の幅方向端部側で良好な定着性が得られなくなり、定着不良が発生する虞がある。特に、ニップ部の用紙搬送方向上流側では、温められない用紙がニップ部に進入するため、用紙によって熱が多く奪われ、端部温度低下の影響が顕著になる傾向にある。そのため、図１１に示す例のように、反射率の低い領域Ｕを用紙搬送方向Ｆの上流側で広くすることにより、ニップ形成部材２４の用紙搬送方向上流側における長手方向両端部で蓄えられる熱を多くすることができる。これにより、ニップ部に用紙が進入した際の両端部側での温度低下を抑制でき、上記のような端部温度低下による定着不良が生じにくくなる。

上述の実施形態では、図２及び図３などに示すように、ステー２５及び反射部材２６が、いずれもハロゲンヒータ２３を挟んで両側に配置された一対（別体）の部材で構成されているが、図１２に示す例のように、これらの一対の部材をそれぞれの長手方向（加圧ローラ２２の回転軸方向Ｚ）の両端部側で連結して、一体に構成してもよい。

図１２に示す例では、ステー２５及び反射部材２６が、ハロゲンヒータ２３よりも用紙搬送方向Ｆの上流側に配置された上流壁部２５ｃ，２６ｃと、ハロゲンヒータ２３よりも用紙搬送方向Ｆの下流側に配置された下流壁部２５ｄ，２６ｄと、上流壁部２５ｃ，２６ｃ及び下流壁部２５ｄ，２６ｄの長手方向の両端部側を連結する一対の連結壁部２５ｅ，２６ｅと、を有している。ステー２５及び反射部材２６の各連結壁部２５ｅ，２６ｅが設けられていない部分では、それぞれハロゲンヒータ２３を挟んで加圧ローラ２２とは反対側に開口部２５ｆ，２６ｆが形成されている。

図１３に示すように、各開口部２５ｆ，２６ｆが設けられた箇所では、ハロゲンヒータ２３から放射された加熱エネルギー、及び、反射部材２６やニップ形成部材２４の対向面２４ｃによって反射された加熱エネルギーが、各開口部２５ｆ，２６ｆを通して定着ベルト２１の内周面に付与される。

一方、図１４に示すように、各連結壁部２５ｅ，２６ｅが設けられた箇所では、各連結壁部２５ｅ，２６ｅがハロゲンヒータ２３に対してニップ形成部材２４側とは反対側に配置されていることで、ハロゲンヒータ２３から放射された加熱エネルギー、及び、反射部材２６やニップ形成部材２４の対向面２４ｃによって反射された加熱エネルギーは、反射部材２６の連結壁部２６ｅあるいはステー２５の連結壁部２５ｅによって遮蔽される。すなわち、各連結壁部２５ｅ，２６ｅは、定着ベルト２１の長手方向の端部側で定着ベルト２１への加熱エネルギーを遮蔽する端部側遮蔽部として機能する。なお、ここでいう「加熱エネルギーを遮蔽する」とは、加熱エネルギー（熱及び光の少なくとも一方）を遮ることを意味し、例えば、「加熱エネルギーを反射する」こと、及び「加熱エネルギーを吸収する」ことを含む概念を意味する。このように、定着ベルト２１への加熱エネルギーを連結壁部２５ｅ，２６ｅによって遮蔽することで、定着ベルト２１の長手方向の両端部側での温度上昇をより効果的に抑制でき、非通紙領域における過昇温をより確実に抑制できるようになる。

また、本発明に係る定着装置において、ステー２５や反射部材２６の各形状、ハロゲンヒータ２３の数は、上述の例に限らず適宜変更可能である。

例えば、図１５に示す例のように、一対のステー２５同士及び一対の反射部材２６同士が、互いに平行ではなく、ハロゲンヒータ２３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し、ハロゲンヒータ２３を２本有する定着装置であってもよい。

また、本発明に係る定着装置は、図１に示すような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の用紙搬送方向について特に制限はなく、例えば、図１６に示すような、用紙を垂直方向に搬送する定着装置であってもよい。

また、上述の実施形態では、本発明を加熱装置の一例である定着装置に適用した場合を例に説明したが、本発明は定着装置に適用される場合に限らない。例えば、インクジェット式の画像形成装置において、用紙を加熱して用紙上のインク（液体）を乾燥させる乾燥装置などの加熱装置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
５ 定着装置（加熱装置）
２１ 定着ベルト（定着部材、回転部材）
２２ 加圧ローラ（対向部材）
２３ ハロゲンヒータ（加熱部材）
２４ ニップ形成部材
２４ｃ 対向面
２５ ステー
２５ｅ 連結壁部（端部側遮蔽部）
２６ 反射部材
２６ｅ 連結壁部（端部側遮蔽部）
Ｃ 中央部側
Ｅ１ 端部側
Ｅ２ 端部側
Ｆ 用紙搬送方向（記録媒体搬送方向）
Ｎ ニップ部

特開２０１４−１３２３７１号公報

Claims (9)

1. 回転部材と、
   前記回転部材の外周面に対向するように配置された対向部材と、
   前記回転部材の内側に配置され前記対向部材との間で前記回転部材を挟んでニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記回転部材の内側に配置され前記回転部材及び前記ニップ形成部材を加熱する加熱部材と、
   を備え、
   前記加熱部材に対向する前記ニップ形成部材の対向面は、前記加熱部材からの熱及び光の少なくとも一方を前記回転部材へ反射するように構成され、
   前記対向面の少なくとも一部における熱及び光の少なくとも一方を反射する反射率が５０％以上であることを特徴とする加熱装置。
2. 前記対向部材の回転軸方向における前記対向面の中央部側よりも端部側の反射率が低い請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記対向部材の回転軸方向における前記対向面の中央部側よりも端部側の表面粗さが粗い請求項２に記載の加熱装置。
4. 前記対向部材の回転軸方向における前記対向面の端部側に、前記対向面の中央部側よりも反射率の低い低反射材を付着させた請求項２に記載の加熱装置。
5. 前記中央部側の反射率の高い領域が、記録媒体搬送方向の下流側よりも上流側で広く形成されている請求項２から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
6. 前記中央部側の反射率の高い領域が、記録媒体搬送方向の上流側よりも下流側で広く形成されている請求項２から４のいずれか１項に記載の加熱装置。
7. 前記対向部材の回転軸方向の端部側で、前記加熱部材に対して前記ニップ形成部材側とは反対側に配置され、前記回転部材への熱及び光の少なくとも一方を遮蔽する端部側遮蔽部を備える請求項１から６のいずれか１項に記載の加熱装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の加熱装置を備えることを特徴とする定着装置。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の加熱装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images