(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒーター管と用紙搬送面との間に遮蔽物を設けることによってヒーター管への接触を物理的に防止すると共に、遮蔽物が用紙搬送面への加熱を阻害せず、且つ人に対する安全性も担保する定着装置を提供する。【解決手段】ヒーター管と搬送用紙との間に、（１）熱伝導率が小さい、若しくは（且つ）熱容量が小さい。（２）ヒーターに暴露されても形状を維持する（融点＝６００℃以上）。（３）手や搬送用紙が触れても手や搬送用紙を跳ね返すのに十分な強度有し、且つ熱線照射を阻害しない細線径材料（φ２以下）。（４）ＪＩＳＢ９７１８やＩＳＯ１３８５７で定める『機械類の安全性−危険区域に上肢が到達する事を防止する安全距離』の条件を満たす粗さ。上記の（１）〜（４）の条件を満たす網目部材を配置することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを含む現像剤にて画像を形成する画像形成部と、画像を用紙に転写する転写部と、紫外線照射エネルギーを使用して未定着画像を用紙に定着させるＵＶ照射部とを擁する電子写真画像形成装置の定着部において、
トナーや現像剤を非接触に加熱する加熱手段と、
前記加熱手段近傍を用紙搬送する搬送手段と、
を有し、
前記加熱手段やその近傍の高温危険領域にＪＩＳ  Ｂ  ９７１８（２０１３）やＩＳＯ  １３８５７（２００８）で定めるテストフィンガーがアクセスできないように、前記加熱手段と前記用紙搬送部との間に網目状の部材を配置することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
加熱手段と用紙搬送部との間に配置される網目状の部材が金属材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
網目状部材の金属材料の線径が、φ０．２〜φ２の範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
金属網目部材は、用紙搬送方向と直角方向において少なくとも搬送用紙幅を覆い、金属網目部材の熱容量が４２０Ｊ／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
網目部材を形成する材料が、縦線と横線とが其々の層になって網目を形成し、用紙搬送面側の線材の配向が用紙搬送方向に対して±４５°の範囲にあることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項の特徴を有する紫外線硬化型の電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成装置の定着装置において、ヒーターを用いて非接触に用紙画像面を加熱する加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、電子写真画像形成装置における画像の定着といえば、トナーを熱で溶かして圧力を加え、紙にトナー画像を密着させることをいう。従来、電子写真画像形成装置の定着装置においては、紙の上に形成されたトナー像に対してヒートロール等を用いて熱と圧力を加えるのが一般的である。他方、高速プリンターにおいては、紙の上に形成されたトナー像に瞬間的に強い光を照射することによってトナーが光エネルギーを熱吸収し、瞬間的にトナーが溶融して定着するフラッシュ定着技術が使われているものもある。この定着方式は、トナー像に対して非接触であり、光源としてキセノン管等が使用されている。
【０００３】
別の非接触定着方式として、特許文献１には、現像剤の硬化に紫外線照射エネルギーを使用し、紫外線照射前に赤外線を照射して加熱する技術が提案されている。また、特許文献２において、紫外線照射前の加熱には、有機物への加熱効率の観点から波長３ｎｍをピークとする遠赤外線を発する石英管ヒーターを用いることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１８７７３９号公報
【特許文献２】特開２０１６−２２４４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、遠赤外線ヒーターは、石英管内に発熱構成（ニクロム線等）が配置され、前記発熱構成によって前記石英管が加熱されて特有の周波数帯の遠赤外線を発する。画像形成装置の定着部における石英管表面温度は６００〜９００℃であり、石英管表面が常温から定着使用温度に温まる迄には数分掛かる。逆に定着使用温度から石英管表面を手で触れても問題ない温度にまで冷えるには、装置内での放置冷却で数十分を要するという特徴があり、装置が停止して電源供給を絶っても石英管は直ぐには冷えない。また、石英管が発する遠赤外線は、有機物である用紙を加熱する際には波長依存性が大きく距離依存性は小さいという特徴がある。
【０００６】
画像形成装置においては、装置内の配置スペースの制約から、遠赤外線ヒーターは搬送面から２５〜１００ｍｍのＧａｐをもって配置されている。未定着画像が載った搬送用紙が何らかの理由でカールして定着用紙搬送部に到達した場合には、未定着搬送紙が搬送ベルトによって上手く搬送されずに加熱部で円筒状に丸まって滞留し、それがヒーターに接触してしまう可能性がある。装置小型化の観点からは、遠赤外線ヒーターは出来るだけ用紙搬送面に近い方が良いが、反面、ヒーターが搬送面に近ければ近い程、カールだけでなく角折れ等によって未定着搬送紙がヒーターに接触する可能性が高まる。
【０００７】
未定着搬送紙がヒーター管に触れてしまうと、ヒーター管表面に紙やトナー、現像剤等の汚れが付着し、それらが蓄積するとヒーター管の表面温度バラツキが大きくなって画像の定着均一性を阻害する要因となる。また、ヒーター管表面の温度バラツキが大きいと、ヒーター管が割れたり破損する要因となる。更には、ヒーター管に搬送用紙が接触すると、搬送用紙が炭化したり燃えたりする可能性がある。更に、ヒーター管表面に蓄積した汚れが炭化して用紙搬送部に落下し、画像不良や用紙汚れの原因となる。
【０００８】
一方、画像形成機が印刷Ｊｏｂ中にエラーやＪａｍなど何らかの理由で急停止した場合には、機内の用紙循環部ではＪｏｂ途中の用紙がスタックするため、Ｊｏｂを再開するにはまず機内に滞留している用紙を全て除去する必要がある。紫外線照射装置上流の加熱部においても用紙が滞留している場合があり、遠赤外線ヒーターは電源をＯＦＦにしても瞬時には冷えない事から種々の対策が求められていた。特に、紫外線照射装置手前の用紙は、画像が未定着の状態であって画像形成材料（トナーもしくは現像剤）が簡単に剥がれ落ちる状態である事から、滞留紙を除去する際に誤って滞留紙がヒーター管に振れてしまった場合に、未定着画像のトナーや現像剤がヒーター管表面に付着しやすく、且つ蓄積してしまう。
【０００９】
以上の様に、遠赤外線ヒーターの石英管表面には、手はもちろんの事未定着画像が転写されている搬送紙／滞留紙も触れてはならない。
【００１０】
そこで、本発明の目的とするところは、ヒーター管と用紙搬送面との間に遮蔽物を設けることによってヒーター管への接触を物理的に防止すると共に、遮蔽物が用紙搬送面への加熱を阻害せず、且つ人に対する安全性も担保する定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
電子写真画像形成装置の定着装置において、赤外線もしくは遠赤外線を発し、ヒーター管表面が素手で触れない温度（７０℃以上）に達するヒーターを用いて搬送用紙画像面を非接触に加熱し、ヒーター管と搬送用紙との間に、
（１）熱伝導率が小さい、若しくは（且つ）熱容量が小さい。
（２）ヒーターに暴露されても形状を維持する（融点＝６００℃以上）。
（３）手や搬送用紙が触れても手や搬送用紙を跳ね返すのに十分な強度を有し、且つ熱線照射を阻害しない細線径材料（φ２以下）。
（４）ＪＩＳ  Ｂ９７１８やＩＳＯ  １３８５７で定める『機械類の安全性−危険区域に上肢が到達する事を防止する安全距離』の条件を満たす粗さ。具体的には、折り目が正方形（長方形は安全距離が不利になる／丸穴は開口面積が小さくなる）で１辺が１０ｍｍ以下であり、危険区域（高温部）まで２５ｍｍ以上のＧａｐを有する。
上記の（１）〜（４）の条件を満たす網目部材を配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヒーター管と搬送用紙との間に網目部材を配置する事によって、搬送紙／滞留紙が物理的にヒーター管に接触できず、また網目部材の遮蔽面積が小さいことから加熱性能に対する影響も殆ど受けず、更には、網目部材の熱容量が小さく且つ体積に対する相対的な表面積が大きい事から、滞留紙除去を目的として装置の扉を開けた時の外気侵入によって瞬時に網目部材が冷やされ、仮に作業者の手が網目部材に振れても人体に対して影響を及ぼさない加熱装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の定着装置の構成を説明する模式的断面斜視図
【図２】本発明の実施例１の網目材料の構成を詳細に説明する模式的断面斜視図
【図３】本発明の実施例１で採用した網目材料のメーカーラインナップ図
【図４】ＪＩＳ  Ｂ９７１８やＩＳＯ  １３８５７で定める安全基準を説明する模式図
【図５】本発明の実施例に係る画像形成装置の模式的全体断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、液体現像剤を用いて紫外線硬化定着する画像形成装置を例に添付の図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、液体現像剤を用いた画像形成装置だけではなくフラッシュ定着技術を用いた画像形成装置、並びに乾式トナーを用いた電子写真方式や静電記録方式の複写機及びレーザービームプリンター、或いはインクジェットプリンター等あらゆる画像形成装置に適用されるものであり、本発明の実施形態に記載されたものだけに限定するものではない。
【実施例１】
【００１５】
（画像形成装置）
図５は、液体現像剤を用いて紫外線硬化定着する画像形成装置の構成の一例を示す模式図である。画像形成装置１００は、記録媒体１６上に画像を形成する画像形成部１０と、記録媒体１６上に形成された画像１５を記録媒体１６に定着する定着部１１を備える。ここで、記録媒体１６は、画像形成装置１００によってトナー像が形成されるものであり、例えば、普通紙、コート紙、はがきや封筒などの用紙を含む。また、例えば、記録媒体１６はＯＨＰシートやフィルムであっても良い。
【００１６】
カセット２５は、画像形成に使用する記録媒体１６を収容する収容部である。カセット２５に収容された記録媒体１６は、送り機構２によって画像形成部１０へと給送される。送り機構２は、例えば給紙ローラであり、カセット２５内の記録媒体１６を搬送路２６へ送り出す。尚、収容部は、複数のカセットを有する構成としても良いし、トレイ状（例えば、手差しトレイ）であっても良い。
【００１７】
送り機構２によってカセット２５から給送される記録媒体１６は、搬送路２６を通って画像保持部材１と転写手段４の当接部に供給される。記録媒体１６は、画像保持部材１と転写手段４の当接部にて、転写手段４によって画像保持部材１の外周面上の画像が転写された後、搬送路を通って定着部１１へと搬送される。
【００１８】
画像形成部１０は、液体現像剤を用いて記録媒体１６上に画像１５を形成する。液体現像剤は、紫外線により硬化する紫外線硬化剤（硬化剤）とトナー（色材）とを含む現像剤である。画像形成部１０は、円筒状の画像保持部材１と転写手段４を備える。電子写真方式の画像形成手段（不図示）は、画像保持部材１を一様の表面電位に帯電する帯電部、露光により潜像を形成する露光部、液体現像剤を用いて潜像を現像する現像部とを備えており、画像保持部材１の外周面上に画像を形成する。画像保持部材１に形成された画像１５は、転写手段４としての転写ローラにより画像保持部材１と転写手段４の当接部に供給された記録媒体１６上に転写される。つまり、画像形成部１０により、記録媒体１６上には未定着の画像１５が形成される。
【００１９】
本実施例における画像保持部材１は、厚みが３ｍｍ、外径８４ｍｍのアルミニウム製シリンダー（感光ドラム）の表面に有機感光体表層を持ち、長辺の幅（記録媒体の搬送方向と略直交する方向の長さ）が３７０ｍｍである。画像保持部材１は、画像保持部材１の駆動手段（不図示）としての駆動モータによって、中心支軸を中心に図７中の矢印Ｒ１方向に回転駆動される。
【００２０】
尚、本例において画像形成部１０は電子写真方式の直接転写方式の構成としたが、記録媒体１６への画像形成方法はこれに限らない。例えば、画像保持部材１を中間転写ベルトとする中間転写方式の構成としても良い。具体的には、画像形成手段（不図示）が液体現像剤を用いて感光ドラム上に形成した画像１５を１次転写ローラが中間転写体に１次転写し、転写手段４は２次転写ローラとして中間転写体上の画像１５を記録媒体１６に転写する。
【００２１】
画像形成部１０にて画像１５が形成された記録媒体１６は、搬送路２７を通って、定着部１１に搬送される。定着部１１は、赤外線照射装置（赤外線照射部）１３と紫外線照射装置（紫外線照射部）１２と用紙搬送装置３０を含む。用紙搬送装置３０は、多数の穴が設けられた無端状の搬送ベルト３１と、この搬送ベルト３１を張架する駆動ローラ３５および従動ローラ３６、３７とを備えている。用紙搬送部３０は、駆動ローラ３５を介して搬送ベルト３１を回動させる駆動モータ（不図示）を備える。搬送ベルト３１は、駆動モータの駆動により図中矢印Ｒ２の方向に回動する。用紙搬送部３０は、画像形成部１０により画像１５が形成された記録媒体１６を搬送ベルト３１上に担持し、記録媒体１６が赤外線照射装置１３と紫外線照射装置１２の下を通過するように、記録媒体１６を搬送する。本実施例における搬送ベルト３１は、幅が３５０ｍｍ、周長は９００ｍｍである。
【００２２】
搬送ベルト３１の内側には、この搬送ベルト３１によって搬送される記録媒体１６を、搬送ベルト３１に形成された多数の穴を介して搬送ベルト３１の周面に吸着させる吸引装置としての吸引ファン（不図示）が配置されている。即ち、吸引ファンは、空気を搬送ベルト３１の上面側から吸い込んで、搬送される記録媒体１６を搬送ベルト３１の上面に吸着させる。
【００２３】
赤外線照射装置１３は、記録媒体１６上の液体現像剤の画像１５に赤外線を照射することにより、液体現像剤を加熱する。紫外線照射装置１２は、記録媒体１６に紫外線を照射することにより、記録媒体１６上の液体現像剤の画像１５を記録媒体１６に定着する。
【００２４】
定着部１１にて定着処理された記録媒体１６は、排出搬送路２８を通過して機外に排出される。
【００２５】
（定着装置）
前述の様に、定着部１１は赤外線照射装置（赤外線照射部）１３と紫外線照射装置（紫外線照射部）１２と用紙搬送装置３０とから成る。用紙搬送装置３０は、記録媒体１６の搬送方向に隣接して並ぶ赤外線照射装置（赤外線照射部）１３と紫外線照射装置（紫外線照射部）１２の直下に配置され、一つの搬送ベルトが赤外線照射装置（赤外線照射部）１３と紫外線照射装置（紫外線照射部）１２の両者を連続して通過するように構成される。
【００２６】
記録媒体１６への液体現像剤の画像１５の定着は、紫外線照射装置１２によって記録媒体１６に紫外線を照射することにより、例えば、カチオン重合の場合、紫外線が紫外線硬化液にあたる事によって紫外線で励起された光重合開始剤が酸を発生し、発生した酸とモノマーが重合反応した結果、紫外線硬化液が硬化して成される。この時の重合反応を効率化するため、赤外線照射装置１３によって紫外線照射前に記録媒体１６上の液体現像剤の画像１５に赤外線を照射することにより、液体現像剤を予備加熱する。
【００２７】
（赤外線照射装置の構成）
図１を用いて定着部１１における赤外線照射装置１３の構成を詳細に説明する。図１は、定着部１１の断面斜視図である。
【００２８】
定着部１１は、図１に示すように用紙搬送装置３０と紫外線照射装置１２と赤外線照射装置（赤外線照射部）１３とから成り、赤外線照射装置（赤外線照射部）１３は、
波長３ｎｍをピークとする遠赤外線を発する石英管２１と、石英管２１が発した熱を用紙搬送面へ輻射する反射部２２で構成されるヒーター部２０と、ヒーター部２０と用紙搬送装置３０との間に配置された網目部材２３とから成る。石英管２１と用紙搬送面との間に網目部材２３を配置する事により、手や用紙が石英管２１もしくは反射部２２に接触出来ないように遮蔽すると共に、網目での遮蔽であることから石英管が発する殆どの赤外線は用紙搬送面に照射される。
【００２９】
より具体的には、石英管２１及び反射部２２は用紙搬送面から２５〜１００ｍｍのＧａｐをもって配置され、網目部材２３と石英管２１もしくは反射部２２の近接している方とのＧａｐは２７ｍｍ、用紙搬送面と網目部材２３のＧａｐは２０ｍｍである。Ｊａｍ処理時は、例えば用紙搬送装置３０が下方に退避してＪａｍ処理作業空間を形成し、用紙搬送装置３０の用紙搬送面にスタックしている滞留紙を除去する。その際、用紙搬送装置３０は機内に留まったままでも良いが、より良くは用紙搬送装置３０が下方に退避した後本体内部から引き出された方が滞留紙の除去がより易しくなる。また、Ｊａｍ処理作業空間を形成する為に用紙搬送装置３０が下方に退避する例を挙げたが、用紙搬送装置３０の上方に位置する紫外線照射装置１２や赤外線照射装置（赤外線照射部）１３が上方に退避しても良い。
【００３０】
（網目材の要求特性）
前述のように、網目部材２３は、カールした紙やＪａｍ処理時の作業者の手が接触する可能性がある部材である。仮に作業者の手が接触した場合でも問題が起きないようにするには、非接触物への伝熱量を小さくすれば良い。一般に、熱伝導は
Ｑ＝ｋＡ（ΔＴ／ｄ）
Ｑ＝熱流量（Ｗ）
ｋ＝熱伝導率（Ｗ／ｍ−Ｋ）
Ａ＝接触面積
ｄ＝熱流距離
ΔＴ＝温度差
で表される。ここでは、接触する事を対象にしているのでｄはゼロ近似、また、加熱する事を第一目的とすることから温度差は制御対称ではない事を前提とすると、伝熱量Ｑを減らすには、ｋ（熱伝導率）が小さい材料を用いるか、或いは接触面積Ａを小さくすることが有効な手段であることが分かる。
【００３１】
一般に『ネット／メッシュ』というと、材料は樹脂、繊維、金属などが使用される。これらのうち、熱伝導率の観点からは樹脂、繊維等の非金属材料を使用することが望ましいが、近接する石英管２１の表面温度が６００〜９００℃にもなるため、ヒーターに暴露されても形状を維持する特性を有する（＝高融点）という観点とコストのバランスから、金属材料を選択する事が最適である。材料強度の観点からは、金属材料を使用することになれば、線径を細くし且つ網目を粗くする事が可能となる。この事は、接触面積Ａを小さくすると共に熱容量を小さくする（早く冷却できる＝ΔＴを小さくする）効果がある。以上の様に、網目部材の材料としては、金属材料を選択することが適切である。
改めて網目部材の要求特性を整理すると、
材料
・耐熱温度６００℃以上（ヒーター管との間に空気層があるので、融点６００℃以上要。９００℃以上が望ましい）
・用紙、手が接触しても破断しない強度（接触圧強度１ｋｇ／ｍ２以上）
・細い線径材料（φ２以下が望ましい）
（＝接触面積を小さくする／熱容量を小さくする／遮蔽弊害を小さくする／熱線照射を阻害しない）
網目粗さ・網目形状
・用紙、手を確実に捕捉する（すり抜けない）
・可能な限り目が粗い、遮蔽面積が最小となる形状＝正方形網目
（＝接触面積を小さくする／遮蔽弊害を小さくする／熱線照射を阻害しない）
となり、第一の実施例では、金属（＝剛体）とする事を前提にコストの観点から既存市販品（あるメーカーのラインナップ表：図３）から網目材料を選択した。また、網目部材の配置と網目粗さは、安全性の観点から『ＪＩＳ  Ｂ９７１８：機械類の安全性−危険区域に上肢が到達する事を防止する安全距離』（図４）に則る必要がある。
【００３２】
以上の観点から、網目材料はＳＵＳ３０４（融点１４００℃）、線径φ０．８、網目粗さ（開口部）１０ｍｍ□以下（図３の太枠部）とし、またヒーター管もしくは反射傘の熱源からの距離を２５ｍｍ以上（図４の太枠部）に設定した。
【００３３】
（網目材の熱容量限界）
熱伝量を小さくする別の手段として、前述のｋ（熱伝導率）が小さい材料を用いることや接触面積Ａを小さくすること以外にも、熱容量を小さくするという手法も有効である。熱容量が小さければ、仮に接触しても非接触物への伝熱量が小さくなるからである。一般に、熱容量は
Ｃ＝ｍ×ｃ
Ｃ＝熱容量（Ｊ／Ｋ）
ｍ＝質量（ｇ）
ｃ＝比熱（Ｊ／ｇ・Ｋ）
で表され、『網目部材の熱容量が小さく且つ体積に対する相対的な表面積が大きいので、Ｊａｍ処理を目的として装置の扉を開けた時の外気侵入で瞬時に網目部材が冷やされ、作業者が網目に触れる状態になる』という条件を満たすためには、Ｃ＝４２０Ｊ／℃（≒１００ｇの水を対象面積範囲に薄く広げて１℃変化させる熱量）程度の熱容量に抑えることが必要である。
【００３４】
（網目材の凹凸方向）
図２を用いて、網目部材２３の網目材料について説明する。図２は、網目材料の断面斜視図であり、図示Ａ方向が通紙面側、図示Ｂ方向がヒーター側、図示Ｃ方向が用紙搬送方向を表す。
【００３５】
今回採用した網目材料は、図２に示すように針金状のＳＵＳ線材を縦横に配置して、全ての交点を電気抵抗溶接したものである。このように縦線材、横線材が其々の層になって網目を形成している場合は、用紙搬送性の観点から用紙搬送面側の線材の配向を用紙搬送方向に対して±４５°の範囲に設定する事が望ましい。より良くは、用紙搬送面側の線材の配向が用紙搬送方向と同一であることが理想的である。
【実施例２】
【００３６】
実施例１では、コストの観点から既存市販品の中から網目材料を選択している。しかし、前述の網目材料の要求特性を満たすならば、材料は実施例１のようなＳＵＳ３０４でなくても良く、例えば網目を炭素繊維で形成したものや、セラミック、銅やその他合金、或いは複合材料であっても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１００  画像形成装置、１０  画像形成部、１  画像保持部材、４  転写手段、
１１  定着部、１２  紫外線照射装置、１３  赤外線照射装置、３０  用紙搬送部、
３１  搬送ベルト、３５  駆動ローラ、３６  従動ローラ、
１５  液体現像剤から成る画像、１６  記録媒体，搬送用紙，用紙、
２０  ヒーター部、２１  石英管、２２  反射傘、２３  網目部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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