(57)【要約】【課題】立ち上げ時に接触領域において定着回転体から反射部材へ伝熱する熱量を抑制し、未定着画像の通過する範囲における定着回転体の昇温が遅くなる影響を低減できる定着装置及び該定着装置を用いる画像形成装置を提供する。【解決手段】定着回転体５１に圧接して定着ニップ７１を形成する加圧回転体６１と、前記定着回転体５１を加熱する加熱源８１と該加熱源８１からの輻射熱を定着回転体５１に向けて反射する反射部材８２とを有する加熱手段をと有する定着装置において、加熱手段の反射部材８２と定着回転体５１とにそれぞれ接触し、両者間で熱を伝熱させる伝熱部材８３を設け、伝熱部材８３の定着回転体５１への接触領域Ｂ１は記録媒体Ｐが担持する未定着トナー像が通過する画像通過範囲Ｗと定着回転体５１の回転軸方向において重ならない位置に設定されている。【選択図】図４
2014182174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着回転体と、該定着回転体に圧接して定着ニップを形成する加圧回転体と、前記定着回転体を加熱する加熱源と該加熱源からの輻射熱を前記定着回転体に向けて反射する反射部材とを有する加熱手段と有し、未定着トナー像を担持した記録媒体が前記定着ニップを通過搬送する際、トナー像が記録媒体に定着させる定着装置において、
前記加熱手段の反射部材と前記定着回転体とにそれぞれ接触し、両者間で熱を伝熱させる伝熱部材を設け、
該伝熱部材の前記定着回転体への接触領域は前記記録媒体が担持する未定着トナー像が通過する画像通過範囲と定着回転体の回転軸方向において重ならない位置に設定されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着回転体が前記加熱手段によって加熱される加熱領域を備えており、前記伝熱部材の前記定着回転体への接触領域は前記定着回転体の回転方向における前記定着ニップの下流端から前記加熱領域の上流端までの間に位置していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱手段の前記加熱源および前記反射部材が前記定着回転体の外部に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ニップは前記定着回転体がニップ形成部材と前記加圧回転体の間で狭持されることにより形成され、前記加熱手段の前記加熱源および前記反射部材が前記定着回転体の内部であって、かつ該反射部材が前記ニップ形成部材を前記加熱源から遮蔽する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記伝熱部材が前記定着回転体に接する方向に押圧するバネ性を有することを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記記録媒体を搬送していない状態において前記反射部材の温度に応じて前記定着回転体の回転速度を制御することを特徴とする、請求項１から５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記記録媒体を搬送していない状態において前記反射部材と前記定着回転体の温度差に応じて前記定着回転体の回転速度を制御することを特徴とする請求項１から６に記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置および該定着装置を搭載した複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの少なくとも２つの機能を有する複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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・立ち上げ時間の短縮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、画像転写方式もしくは直接方式により未定着トナー像が記録媒体シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録媒体に形成される。未定着トナー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。
【０００３】
その中で、定着装置の立ち上げ時間（定着部材が電源投入時など常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）まで到達するのに要する時間の短縮や、消費エネルギーの低減などの効果を得るために様々な工夫がなされている。中でも、特許文献１，２に記載されているような加熱源からの輻射熱を利用して定着部材を急速に昇温させるような定着装置が知られている。このような定着装置では、反射部材を用いて特定の場所に加熱源からの輻射熱を集中させることにより、加熱源から定着部材への伝熱効率を向上させることができる。
【０００４】
この種の定着装置において、反射部材は加熱源からの輻射熱を定着部材に反射するが、反射部材に到達した輻射熱が全て反射されず、その一部が反射部材に吸収されてしまうという課題が生じている。結果として連続通紙時など加熱源が連続して熱を輻射した場合に反射部材が徐々に高温となり、反射部材の熱劣化または熱破損を引き起こしてしまうことがある。この問題に対し、何らかの方法で反射部材から熱を移動させることによって反射部材を冷却する対策を講ずることが考えられる。このとき、反射部材から定着部材へ熱を伝熱させるようにすれば、加熱源から定着部材への伝熱効率を向上させつつ反射部材を冷却することができて望ましい。
【０００５】
しかし一方で、立ち上げ時に定着部材の画像通過範囲（未定着トナー像の通過範囲）から反射部材などへ熱が伝熱する構成の定着装置がある。この種の定着装置においては、立ち上げ時に定着部材の画像通過範囲の表面温度を常温からリロード温度まで昇温させるために加熱源から輻射する熱量が多くなってしまう。結果として、定着装置の立ち上げ時間が延びてしまい、また消費エネルギーも増大してしまう。このため、定着装置は立ち上げ時に定着部材の画像通過範囲から反射部材などへ熱が伝熱しない構成であることが望ましい。
【０００６】
これら２つの要望を両立させるためには、立ち上げ時においては定着部材の画像通過範囲から反射部材などへ伝熱する熱量が抑制され、かつ連続通紙時においては反射部材から定着部材に熱が伝熱するような構成が求められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような要求に対し、特許文献３には反射部材のうち定着部材に対向する面に熱輻射膜を形成し、連続通紙時などで高温となった反射部材から定着部材へ熱を輻射することにより反射部材の最高到達温度を低下させることが記載されている。この構成によれば、上記の課題を達成することが可能である。しかし、本方式においては反射部材に対する熱輻射膜の形成にコストがかかることに加え、通常の使用条件における定着装置の部材温度（約２００℃）においては反射部材から定着部材への伝熱速度が遅いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記した不具合を解消し、立ち上げ時に接触領域において定着回転体から反射部材へ伝熱する熱量を抑制し、未定着画像の通過する範囲における定着回転体の昇温が遅くなる影響を低減できる定着装置及び該定着装置を用いる画像形成装置を提供することを課題している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、定着回転体と、該定着回転体に圧接して定着ニップを形成する加圧回転体と、前記定着回転体を加熱する加熱源と該加熱源からの輻射熱を前記定着回転体に向けて反射する反射部材とを有する加熱手段と有し、未定着トナー像を担持した記録媒体が前記定着ニップを通過搬送する際、トナー像が記録媒体に定着させる定着装置において、前記加熱手段の反射部材と前記定着回転体とにそれぞれ接触し、両者間で熱を伝熱させる伝熱部材を設け、該伝熱部材の前記定着回転体への接触領域は前記記録媒体が担持する未定着トナー像が通過する画像通過範囲と定着回転体の回転軸方向において重ならない位置に設定されていることを特徴とする定着装置を提案する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加熱源から輻射され反射部材において反射せずに吸収された熱を定着回転体に伝熱することにより、連続通紙時など加熱源が連続点灯した場合においても反射部材が高温になるのを防ぐことができるとともに、加熱源からの熱を間接的に定着回転体へ伝熱することで伝熱効率を高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の定着装置が設けられる画像形成装置としてのカラープリンタの一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例１を示す画像通過範囲内の定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面説明図である。
【図３】本発明の実施例１を示す画像通過範囲外の定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面説明図である。
【図４】定着回転体の回転軸方向が水平となるように見た定着装置の説明図である。
【図５】接触領域および回転方向に沿った位置における定着回転体の外周面の温度分布を示すグラフである。
【図６】定着回転体の回転軸方向に沿った定着回転体の外周面の温度を示すグラフである。
【図７】連続通紙中など加熱源から連続して熱が輻射される場合の反射部材および定着回転体の外周面の温度を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２を示す画像通過範囲内の定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面説明図である。
【図９】本発明の実施例２を示す画像通過範囲外の定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面説明図である。
【図１０】定着回転体の回転軸方向が水平となるように見た定着装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づき、本発明の実施の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において、同一の機能若しくは形状を有する部材や構成部品など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説明を簡略化する。
【００１３】
図１は、本発明の定着装置が設けられる画像形成装置１０としてのカラープリンタの一例を示す概略断面図である。ここに示される画像形成装置１０は、後述する定着装置５０と電子写真方式の画像形成部とを備えており、その画像形成部には複数の（図示した例では４つの）画像形成手段１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが設けられている。この第１〜第４の画像形成手段１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄは、それぞれ同一の構成ではあるが、対応するトナー色だけが異なっている。そのため、これら画像形成手段において、例えばブラックトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成される。なお、これら画像形成手段は現像剤（トナー）色の違い以外は、それぞれ同一の構成であるため、以下の説明では、参照符号におけるａ、ｂ、ｃ及びｄの添え字を適宜省略して説明する。
【００１４】
画像形成手段１には、静電潜像担持体であるドラム状の感光体２が配置されており、この感光体２のまわりに、帯電部材３、現像装置４及びクリーニング手段５が設けられている。この感光体２は、時計回りに回転駆動することが可能であり、この感光体２の表面には帯電部材３が圧接されている。そして、この帯電部材３は、感光体２の回転駆動に伴い従動回転させられる。また、この帯電部材３には、図示しない高圧電源により所定のバイアス電圧が印加され、回転駆動する感光体２の表面を一様に帯電できるようになっている。なお、ここに図示した帯電部材３は、感光体２に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電等を利用する非接触式のものを採用することも可能である。
【００１５】
また、図１に示される画像形成装置１０では、４つの画像形成手段に並行して、斜め下方に露光装置６が設けられている。この露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどの適宜適切な構成部材を有している。そして、各色トナーの画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材３により帯電させられた各感光体２を露光する。そして、それぞれの感光体２上に静電潜像を作り出すために設けられる。この露光装置６を用いて感光体２上に形成された静電潜像は、感光体２の回転により、現像装置４を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。なお、この画像形成装置１０の内部における上方には、ブラック、マゼンタ、シアン及びイエローの各色トナーが充填されたトナーボトル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄが配置されている。そして、このトナーボトル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄから図示しない搬送経路を介して、所定補給量のトナーがそれぞれ各色現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄに補給されるようになっている。
【００１６】
更に、この各画像形成手段の感光体２に対向して中間転写体として構成される、無端ベルト状の中間転写ベルト７が配置され、この中間転写ベルト７の表面には各感光体２が当接している。図１に示した中間転写ベルト７は、複数の支持ローラ（例えば、支持ローラ１５ａ、１５ｂなど）に巻きかけられて構成されている。そして、図示した例では、支持ローラ１５ａが、図示しない駆動源としての駆動モータと連結されている。そして、この駆動モータを駆動させることで、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに回転移動すると共に、従動回転可能な支持ローラ１５ｂが回転させられる。また、中間転写ベルト７の裏面には、そのベルトを挟んで感光体２に対向して位置する一次転写ローラ８が配置されている。この一次転写ローラ８に図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置４により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト７に一次転写されるようになっている。なお、一次転写されずに感光体２上に残された一次転写残トナーは、感光体２による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング手段５により除去され、感光体２上におけるトナーが完全に除去される。
【００１７】
更に、図示した画像形成装置１０では、一次転写ローラ８の、中間転写ベルト７の駆動方向下流側に、二次転写装置としての二次転写ローラ１８が設けられている。この二次転写ローラ１８は、中間転写ベルト７を挟んで支持ローラ１５ｂと対向している。そして、この二次転写ローラ１８と支持ローラ１５ｂとで中間転写ベルト７を介して二次転写ニップ部を形成している。また、この画像形成装置１０は、記録媒体積載部としての給紙カセット３０、給送コロ３１に加え、位置合わせローラ３５等を備える。そして、二次転写ローラ１８から見て、記録媒体の搬送方向下流側には、定着装置５０及び排紙ローラ対３６が設けられている。
【００１８】
次に、画像形成動作について説明する。
この画像形成動作においても、各感光体２にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト７に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、ａ，ｂ，ｃ及びｄの添え字は必要に応じて省略する。
【００１９】
まず、上記した感光体２が図示しない駆動源により時計回り方向に回転駆動され、このとき感光体表面に図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。この表面電位を初期化された感光体２の表面が、今度は帯電部材３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、露光装置６からのレーザ光が照射され、これによって感光体表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体上に形成された静電潜像は、現像装置４を通る際に、現像装置４からの各色トナー（現像剤）が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。
【００２０】
また、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに走行駆動させられる。そして、上記した一次転写ローラ８には、感光体上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体２と中間転写ベルト７との間に転写電界が形成される。そして、感光体２上のトナー像が、その感光体２と同期して回転駆動される中間転写ベルト７上に静電的に一次転写される。このように、一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト７の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト７上に重ね合わされ、所望のフルカラー画像が形成される。
【００２１】
その一方で、画像を形成されるべき記録媒体は、給紙カセット３０に積載された記録媒体束から給送コロ３１等の適宜適切な搬送部材の作用により位置合わせローラ３５まで一枚ごとに分離されて給送される。そして、その際には、未だ回転駆動を開始していない位置合わせローラ３５のニップ部に、搬送された記録媒体の先端が突き当たり、所謂ループを形成することで、記録媒体のレジストレーションが行われる。その後、中間転写ベルト７上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、位置合わせローラ３５の回転駆動が開始される。そして、支持ローラ１５ｂと、これに中間転写ベルト７を介して対向する二次転写ローラ１８とで構成される二次転写ニップ部に向けて記録媒体が送出される。本実施形態では、二次転写ローラ１８に中間転写ベルト表面におけるトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される。そして、これによって中間転写ベルト７表面に形成されたフルカラートナー像が記録媒体上に一括して転写される。トナー像を転写された記録媒体は、定着装置５０まで更に搬送される。そして、この定着装置５０を通過するときに、熱と圧力とを加えられ、永久画像としてトナー像が記録媒体に定着させられる。画像を定着させられた画像形成後の記録媒体は、排紙ローラ対３６を介して排出トレイ等の記録媒体排出部に排出されることで画像形成動作が完了する。なお、二次転写ローラ１８が配置される二次転写ニップ部で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１９により取り除かれ回収される。
【００２２】
以上の説明は、記録媒体上にフルカラー画像を形成するときのプリント動作である。本画像形成装置は４つの画像形成手段１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄのいずれか一つを使用して単色画像を形成したり、二つ又は三つの画像形成手段を使用して、二色又は三色の画像を形成したりすることも当然可能である。
【実施例１】
【００２３】
図２ないし図４は本発明の実施例１における定着装置の概略を示し、図２は画像通過範囲内の定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面説明図である。また、図３は画像通過範囲外の定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面説明図で、図４は定着回転体の回転軸方向が水平となるように見た定着装置の説明図である。
【００２４】
図２ないし図４において、定着装置内に定着回転体５１と加圧回転体６１が対向して配置されて相対的に加圧されることにより、定着回転体５１と加圧回転体６１の間に定着ニップ７１を形成する。定着ニップ７１において定着回転体５１と加圧回転体６１との間には摩擦力が生じており、定着回転体５１と加圧回転体６１の一方が回転駆動することにより、他方が連れ回り回転する。未定着トナー像Ｔを担持したシート状の記録媒体Ｐは定着ニップ７１において定着回転体５１および加圧回転体６１に狭持され、それぞれの回転に伴って搬送される。この搬送と同時に定着ニップ７１において記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに定着回転体５１および加圧回転体６１から熱および圧力を加えることでトナー像Ｔを記録媒体Ｐに定着させる。なお、図４における符号Ｗは記録媒体の画像通過範囲を示している。
【００２５】
本実施例における定着装置５０は加熱手段として反射部材８２に覆われた加熱源８１が定着回転体５１の外周面に位置するように設けられ、該加熱手段は加熱領域Ａ１を定着回転体５１の外部から輻射熱によって加熱している。定着ニップ７１においてトナー像Ｔに接触する定着回転体５１の外周面を直接加熱することにより、定着回転体５１の内周面を加熱するタイプのものと比較して立ち上げ時間を短縮することが可能となる。
【００２６】
反射部材８２は加熱源８１から全方向に輻射される輻射熱を反射することにより、加熱源８１からの輻射熱を加熱領域Ａ１に集中させ、加熱源８１から加熱領域Ａ１に対する伝熱効率を向上させている。反射部材８２のうち少なくとも加熱源８１に対向する側の面は加熱源からの輻射熱に対して反射率を高くする必要がある。具体的には反射部材８２が金属材料などの空気中での表面反射率が高い材料、または表面にアルミ蒸着膜など反射率を向上させる構造を形成した部材であることが望ましい。
【００２７】
本実施例において、定着回転体５１は内周側から順に基材層５１ａ、弾性層５１ｂ及び図示していない離型層が積層されている。基材層５１ａは加圧回転体６１からの圧力による定着回転体５１の変形を抑制するために高剛性である必要があり、材料としては例えばニッケル、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料が望ましい。本実施例においては基材層５１ａを中空の筒状としたが、中実であっても構わない。弾性層５１ｂは高弾性および低熱伝導性であることが望ましく、例えばシリコーンゴムや発泡シリコーンゴムなどの高弾性の樹脂材料が望ましい。弾性層５１ｂの変形により、定着ニップ７１を通過する記録媒体Ｐが表面に凹凸形状を有する場合においても、トナー像Ｔに対する加圧力および熱伝導性が不均一となることを改善でき、トナー定着品質が向上する。また加熱領域Ａ１において加熱される定着回転体５１の外周面が弾性層５１ｂによって基材層５１ａから断熱されることにより、定着回転体５１の外周面から基材層５１ａへ熱が逃げることを防止できる。離型層（図示せず）はトナー像Ｔおよび記録媒体Ｐの剥離性が高い材料が用いられ、例えばＰＦＡ（４フッ化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（４フッ化エチレン樹脂）、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）などが用いられるのが望ましい。
【００２８】
加圧回転体６１は金属材料で形成される芯金部６１ａとシリコーンゴム、発泡シリコーンゴムなどの弾性材料で形成される弾性層６１ｂによって構成される。また図示されていないが弾性層の外周部にＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂で形成される離型層を設けることで、トナー像Ｔおよび記録媒体Ｐの剥離性を高めることができる。
【００２９】
本実施例において、加熱手段の反射部材８２には画像通過範囲Ｗ外の両側に伝熱部材８３が設けられている。この伝熱部材８３は熱伝導率の高い金属材料から作られているとともに、一端が反射部材８２に固定され、他端は自由端となって定着回転体５１の表面に接触している。そして、符号Ｂ１は伝熱部材８３が定着回転体５１に接触する接触領域Ｂ１である。
【００３０】
このように、熱伝導率の高い伝熱部材８３が定着回転体５１と反射部材８２にも接触していることにより、反射部材８２と定着回転体５１との間に熱伝導による伝熱を発生させている。なお、伝熱部材８３は板バネ形状とするなどの方法により、接触領域Ｂ１において定着回転体５１の周面と略垂直な方向に対して伝熱部材８３がバネ性を有することが望ましい。すなわち、伝熱部材８３は自身の板バネの弾性力によって定着回転体５１の周面に当接されている。これにより、定着回転体５１の回転振れなどにより接触領域Ｂ１における定着回転体５１の周面の位置が変動した場合においても、接触領域Ｂ１における定着回転体５１と伝熱部材８３との間の接触圧力および伝熱特性を安定して維持することができる。
【００３１】
接触領域Ｂ１は定着回転体５１の回転方向Ｒ１に関して定着ニップ７１の下流端から加熱領域Ａ１の上流端までの間に位置している。接触領域Ｂ１および回転方向に沿った位置における定着回転体５１の外周面の温度分布の例を図５に示す。Ｒ１方向に回転する定着回転体５１は加熱領域Ａ１において加熱源８１から輻射熱を受けることによって回転に伴って温度が上昇し、一方で定着ニップ７１において加圧回転体６１に熱が移動することによって温度が低下する。これにより、定着ニップ７１を出てから加熱領域Ａ１に到達するまでの接触領域Ｂ１を含む領域は回転方向に沿った他の位置に対して温度が低くなっている。このような位置に接触領域Ｂ１を配置することにより、伝熱部材８３を介した反射部材８２と定着回転体５１の熱伝導において、反射部材８２から定着回転体５１への伝熱速度が速くなる。
【００３２】
図４は、画像通紙範囲Ｗと接触領域Ｂ１の定着回転体５１の回転軸方向に対する位置関係も示している。
定着回転体５１の基材層５１ａおよび加圧回転体６１の芯金部６１ａは、それぞれ側板９１、９２および支持部材１０１、１０２に軸受などを介して回転自在に支持されている。支持部材１０１、１０２が側板９１、９２に対して移動することにより加圧回転体６１の定着回転体５１に対する接離動作が行われ、定着ニップ７１の面積および圧力が変動可能である。
【００３３】
本実施例では駆動ギヤ１１１が加圧回転体６１の芯金部６１ａに固定されており、駆動ギヤ１１１を駆動することにより加圧回転体６１が回転し、また駆動トルクが定着ニップ７１を介して定着回転体５１に伝達されることで定着回転体５１が従動回転する。
【００３４】
加熱源８１が輻射する熱量の回転軸方向に関する分布は以下のように設定されている。まず、定着装置の立ち上げにおいて画像通過範囲Ｗにおける定着回転体５１の外周面の温度をリロード温度および定着温度に短時間で到達させるようにする。このため、画像通過範囲Ｗにおいては加熱源８１からの輻射熱が略一様の熱量分布で到達するように熱量分布が設定されている。その一方、画像通過範囲Ｗ以外の範囲においては、画像通過範囲Ｗの端部において軸方向の熱伝導などにより定着回転体５１の外周面の温度が低下し、定着温度が維持できなくなるおそれがある。このような不具合が発生させないために必要な最低限の熱量で定着回転体５１が加熱されるような熱量分布としている。結果として、常温状態から定着装置を立ち上げた場合における、接触領域Ｂ１および定着回転体５１の回転軸方向に沿った位置における定着回転体５１の外周面の温度は、図６に示すように接触領域Ｂ１での温度が画像通過範囲Ｗでの温度に比較して低くなる。一方、反射部材８２は部材内部の熱伝導により、加熱源８１からの輻射熱を画像通過範囲Ｗにおいて吸収した熱量に関しても部材全体で平均化される。結果として部材全体で略均一に昇温した温度分布を有している（図６に重ねて図示）。このため本実施例のように接触領域Ｂ１を画像通過範囲Ｗと定着回転体５１の回転軸方向に関して重ならないように配置する。このように構成することにより、立ち上げ時に接触領域Ｂ１において定着回転体５１から伝熱部材８３を介して反射部材８２へ伝熱する熱量を抑制し、反射部材８２の接触によって画像通過範囲Ｗにおける定着回転体５１の昇温が遅くなる影響を低減できる。
【００３５】
連続通紙中など加熱源８１から連続して熱が輻射される場合の反射部材８２および定着回転体５１の外周面の温度を図７に示す。反射部材８２は加熱源８１からの輻射熱の一部を吸収することにより接触領域Ｂ１における定着回転体５１の外周面の温度よりも高温になっている。このため伝熱部材８３を介して反射部材８２から定着回転体５１へ熱量が伝熱し、結果として反射部材８２の温度は部材内部の熱伝導により全体が略均一の温度を保ったまま低下する。これにより、反射部材８２の部材全体の温度を低下させることができる。また、接触領域Ｂ１において反射部材８２から定着回転体５１に伝熱した熱量は定着回転体５１の回転軸方向の熱伝導によって画像通過範囲Ｗにおける定着回転体５１の温度も上昇させる方向に作用する。本作用により、加熱源８１から定着回転体５１への伝熱効率を高めることができる。
【００３６】
このように、加熱源８１から輻射され反射部材８２において反射せずに吸収された熱を定着回転体５１に伝熱することにより、連続通紙時など加熱源８１が連続点灯した場合においても反射部材８２が高温になるのを防ぐことができる。よって、加熱源８１からの熱を間接的に定着回転体５１へ伝熱することで伝熱効率を高められる。定着回転体５１のうち未定着画像の通過する画像通過範囲Ｗにおいては反射部材８２を定着回転体５１に接触させないことにより、立ち上げ時に接触領域において定着回転体５１から反射部材８２へ伝熱する熱量を抑制する。よって、画像通過範囲Ｗにおける定着回転体５１の昇温が遅くなる影響を低減することができる。
【００３７】
記録媒体Ｐが定着装置５０に到達する見込みがない状態（非通紙状態）においては、本実施例の定着装置５０は加熱源８１からの熱輻射を停止している。また駆動ギヤ１１１の駆動に必要なエネルギーの消費を抑制するために、定着装置は定着回転体５１の回転を停止するか、または回転速度を低下させている。ただし、図示していない何らかの温度検知手段によって定着装置が反射部材８２または定着回転体５１の温度を検知し、その検知温度に応じて駆動ギヤ１１１を介して定着回転体５１の回転速度を制御させることも可能である。
【００３８】
例えば反射部材８２が一定の温度よりも高温となっている場合においては定着回転体５１の回転速度を維持することにより、定着ニップ７１における定着回転体５１から加圧回転体６１への伝熱速度が維持される。してがって、回転速度を低下させる場合と比較して接触領域Ｂ１における定着回転体５１の外周面の温度を低下させることができる。この結果、接触領域Ｂ１において定着回転体５１へ伝熱することによる反射部材８２の温度の低下速度を高めることができ、反射部材８２の熱劣化を抑制することが可能となる。このように、反射部材８２が高温である場合には定着回転体５１の回転速度を速くすることにより反射部材８２から定着回転体５１への伝熱効率を高めることで前記反射部材の温度を低下させられる。また、反射部材８２が低温である場合は定着回転体５１の回転速度を遅くすると、定着回転体５１を回転駆動させるエネルギーの消費を抑えることができる。
【００３９】
また反射部材８２の温度が定着回転体５１の温度に比較して一定の値より高くなっている場合においては、定着回転体５１が一回転する際に接触領域Ｂ１において反射部材８２から受ける熱量が定着ニップ７１において加圧回転体６１に与える熱量を上回る。このような状態においては定着回転体５１の回転速度を維持することにより、反射部材８２からの熱伝導によって定着回転体５１の外周面の温度を上昇させることができる。そして、記録媒体Ｐが再び定着装置に到達する際に定着装置５０を立ち上げるのに必要な熱量を低減することが可能である。なお、この際に加圧回転体６１の定着回転体５１に対する位置を離すことで定着ニップ７１の面積を低減し、定着回転体５１から加圧回転体６１への伝熱量を低減することが可能である。これにより、定着回転体５１の外周面の温度を上昇量が増加する。
【００４０】
このように、反射部材８２の温度が定着回転体５１の温度よりも高い場合には定着回転体５１の回転速度を速くすることにより反射部材８２から定着回転体５１への伝熱により定着回転体を加熱することができる。また、反射部材８２の温度が定着回転体５１の温度に対して同レベルであるか低い場合は定着回転体５１の回転速度を遅くすることで定着回転体５１を回転駆動させるエネルギーの消費を抑えることができる。
【実施例２】
【００４１】
図８、９は本発明の実施例２における定着装置の概略を示す構成図である。ただし図８は図１０に図示した画像通過範囲Ｗを含む位置において定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面図、図９は図１０の接触領域Ｂ１を含む位置において定着回転体の回転軸方向に垂直な断面で定着装置を切断した断面図である。
【００４２】
本実施例においては定着装置５０の立ち上げ時間を短縮するため、定着回転体５１を薄肉化することにより低熱容量化している。また、薄肉化によって定着回転体５１の内周面から外周面までの熱伝導速度が速くなるため、加熱源８１を定着回転体５１の内部に配置しても、外部に加熱源８１を設置した場合と比較して定着回転体５１の昇温速度を同程度にできる。この結果、実施例２は実施例１に比較して構成は複雑となるものの、定着回転体５１および加圧回転体６１の径を実施例１と略同一とした場合において、小型で立ち上げ時間の短い定着装置が実現可能となる。
【００４３】
本実施例においては定着回転体５１と加圧回転体６１の間に定着ニップ７１を形成するために、定着回転体５１の内部に設置されたニップ形成部材１２１が定着回転体５１を加圧回転体６１に加圧している。またニップ形成部材１２１は定着装置に対し回転不能に固定されており、定着回転体５１はニップ形成部材１２１上を摺動している。
【００４４】
定着回転体５１の厚さは熱容量の他に可撓性と剛性を考慮して決定する必要があり、具体的には２３μｍ〜２ｍｍ程度が望ましい。本実施例における定着回転体５１の構成は実施例１と同様、内周側から順に基材層、弾性層、離型層が積層されている構成とした。ただし、画像品質に関する性能要求が高くない場合には弾性層を除き基材層、離型層の２層構成としても良い。
【００４５】
基材層は可撓性および剛性の両立性から、厚さが２０〜１００μｍでポリイミド等の樹脂材料もしくはニッケル、ステンレスなどの金属材料が望ましい。また、ニップ形成部材１２１との摺動性および加熱源８１からの輻射熱の吸収率を向上させることを目的として、基材層の内周面に塗料をコーティングしても良い。摺動性の向上には例えばフッ素系樹脂やシリコーンオイルのコーティングが望ましく、輻射熱の吸収率を向上させるには黒色塗料のコーティングが望ましい。
【００４６】
弾性層は厚さが５０〜３００μｍでシリコーンゴムなどの弾性材料を用いるのが望ましい。弾性層の変形により、定着ニップ７１を通過する記録媒体Ｐが表面に凹凸形状を有する場合においても、トナー像Ｔに対する加圧力および熱伝導性が不均一となることを改善でき、トナー定着品質が向上する。
【００４７】
離型層は３〜５０μｍの厚さであり、トナー像Ｔおよび記録媒体Ｐの剥離性が高い材料が用いられ、例えばＰＦＡ（４フッ化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（４フッ化エチレン樹脂）、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）などが用いられるのが望ましい。特にＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂材料は摩擦係数が低く、トナー剥離性が良好であるため望ましい。本実施例では離型層を厚さ２０μｍのＰＦＡによって構成した。
【００４８】
ニップ形成部材１２１の材質はＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリイミド、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）など高耐熱性の樹脂材料が望ましいが、アルミ、ステンレスなどの金属材料でも良い。また、図示されていないが、ニップ形成部材１２１の周囲に摩擦係数の低い材質をシート状として巻く、または塗布コーティングするなどの手段により、定着回転体５１のニップ形成部材１２１に対する摺動摩擦抵抗を低下させることができる。
【００４９】
本実施例において反射部材８２は加熱源８１からニップ形成部材１２１を遮蔽するような位置に配置されている。本配置により、加熱源８１からの輻射熱がニップ形成部材１２１に吸収されることによる定着回転体５１への伝熱効率の低下を抑制できる。
【００５０】
本実施例において伝熱部材８３は接触領域Ｂ１において定着回転体５１の内周面に接触し、同時に反射部材８２にも接触している。本構成により、反射部材８２と定着回転体５１との間に熱伝導による伝熱を発生させている。伝熱部材８３の材料としては金属材料などの熱伝導率の高い材料が望ましく、また伝熱部材８３を板バネ形状とするなどの方法により、接触領域Ｂ１において定着回転体５１の内周面と略垂直な方向に対して伝熱部材８３がバネ性を有することが望ましい。これにより、定着回転体５１の回転振れなどにより接触領域Ｂ１における定着回転体５１の内周面の位置が変動した場合においても、接触領域Ｂ１における定着回転体５１と伝熱部材８３との間の接触圧力および伝熱特性を安定して維持することができる。特に本実施例においては、薄肉化によって定着回転体５１の真円度が低下しやすいため接触領域Ｂ１の位置変動が大きくなることから、伝熱部材８３のバネ性が特に有用である。
【００５１】
図１０は実施例２における定着装置を定着回転体５１の回転軸方向が水平となるように観察した概略図であり、画像通紙範囲Ｗと接触領域Ｂ１の定着回転体５１の回転軸方向に対する位置関係も示している。
【００５２】
ニップ形成部材１２１および端部フランジ１３１、１３２はそれぞれ側板９１、９２に固定支持されている。端部フランジ１３１、１３２は定着回転体５１の回転軸方向端部に内接し、定着回転体５１が周囲を摺動することで定着回転体５１の形状が維持される。また端部フランジ１３１、１３２は定着回転体５１の回転軸方向への寄りを止める効果も奏する。
【００５３】
加圧回転体６１は芯金部６１ａが支持部材１０１、１０２に軸受などを介して回転自在に支持されている。支持部材１０１、１０２が側板９１、９２に対して移動することにより、加圧回転体６１の定着回転体５１に対する接離動作が行われる。
【００５４】
駆動ギヤ１１１は加圧回転体６１の芯金部６１ａに固定されており、駆動ギヤ１１１を駆動することにより加圧回転体６１が回転し、また駆動トルクが定着ニップ７１を介して定着回転体５１に伝達されることで定着回転体５１が従動回転する。
【００５５】
本実施例における定着回転体５１の外周面および反射部材８２の温度分布は図５から図７までに図示されている実施例１の温度分布と同様である。
なお、反射部材８２と伝熱部材８３とは必ずしも別部材である必要はなく、上述した２つの実施例で示された条件を満たす限りにおいて同一部材であっても良い。
【符号の説明】
【００５６】
５０    定着装置
５１    定着回転体
６１    加圧回転体
７１    定着ニップ
８１    加熱源
８２    反射部材
８３    伝熱部材
Ａ１    加熱領域
Ｂ１    接触領域
Ｐ      記録媒体
Ｔ      トナー像
Ｗ      画像通過範囲
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開２０１０−０２０２４８号公報
【特許文献２】特開２００５−２３４２９０号公報
【特許文献３】特開２００９−１８０７８９号公報
【図１】
2014182174.tif 000003
【図２】
2014182174.tif 000004
【図３】
2014182174.tif 000005
【図４】
2014182174.tif 000006
【図５】
2014182174.tif 000007
【図６】
2014182174.tif 000008
【図７】
2014182174.tif 000009
【図８】
2014182174.tif 000010
【図９】
2014182174.tif 000011
【図１０】
2014182174.tif 000012