(57)【要約】【課題】反射率の低下を防ぐことができる反射板を有する定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１８は、回転可能に設けられる定着部材３１と、定着部材３１に対して輻射熱を放射する熱源３３と、熱源３３から放射される輻射熱を定着部材３１に向かって反射する反射部材３４と、を備える。反射部材３４は、輻射熱を反射させる反射面３４ｘを有する基材４０と、基材４０の反射面３４ｘに形成されたガラスコート層４１と、を有する。【選択図】図２
2015230365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材に対して輻射熱を放射する熱源と、該熱源から放射される輻射熱を前記定着部材に向かって反射する反射部材と、を備える定着装置であって、
前記反射部材は、前記輻射熱を反射させる反射面を有する基材と、該基材の前記反射面に形成されたガラスコート層と、を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記反射部材における前記ガラスコート層の厚さは、１０ｎｍ〜１ｍｍであ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】
前記反射部材は、前記輻射熱の波長に対して０．９以上の反射率を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記ガラスコート層は、金属アルコキシドを用いたゾル・ゲル法によって前記基材の前記反射面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えてい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、トナー像をシートに定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、シートに転写されたトナー像は定着装置でシートに定着される。定着装置には、定着ベルトを熱源で加熱し、加熱された定着ベルトと加圧部材との間でトナー像を加熱及び加圧することで、トナー像をシートに定着するように構成されたものがある。
【０００３】
このような構成の定着装置では、熱源から発せられる熱を効率よく定着ベルトに導くために、熱源の近傍に反射板を設けて、熱源から放射される熱を定着ベルトに反射させるように構成される場合がある。特許文献１〜３には熱源としてハロゲンヒーターを使用した定着装置、特許文献４には熱源としてグラファイトヒーターを使用した定着装置が提案されており、いずれの定着装置においても熱源の近傍に反射板を設けて、熱源の熱効率の上昇を図っている。反射板としては、金属製の板の表面に、金や銀、アルミニウム等を蒸着やメッキしたものが使用されており、高い反射率を有することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３３３４６６号公報
【特許文献２】特開２００２−１０８１１９号公報
【特許文献３】特開２００６−３２４２２５号公報
【特許文献４】特開２０１１−４８２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら上記のような反射板を長期間使用し続けると、アルミニウムやニッケル、銅、銀等の比較的イオン化傾向の大きい物質が酸化し、反射面の反射率が低下してしまう場合がある。反射面の反射率が低下すると、熱源から発せられる熱を効率よく定着ベルトに導くことができないため、定着ベルトが所望の温度に昇温するまでの時間が長くなったり、熱源の消費電力が増加したりする場合がある。
【０００６】
反射面の酸化による昇温時間の変化について図３を参照して説明する。図３は定着ベルトが所望の温度（１６０℃）に達するまでの昇温時間を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は定着ベルトの温度を示す。グラフ中の実線は新品（未酸化状態）の反射板を示し、鎖線は反射面の酸化が進行した反射板を示す。図３に示されるように、新品の場合は所望の温度に昇温するまでの時間が９．５秒であるが、酸化が進行したものでは１３．５秒であり、４秒の差が生じている。
【０００７】
このように昇温時間が長くなると、画像形成装置のウォームアップ時間が長くなってしまうという問題がある。また、反射面の反射率が低下すると、熱源が定着ベルトの内側に配置されている場合、定着ベルトを押圧する押圧部材等の温度が上昇し、押圧部材等が変形する虞がある。
【０００８】
一方で、反射板としてイオン化傾向の小さい白金や金を使用すると、酸化を防いで反射率を維持することはできるが、コスト高となるので現実的な対策ではない。
【０００９】
そこで本発明は上記事情を考慮し、長期使用時の反射率の低下を防ぐことができる反射板を有する定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の定着装置は、定着部材に対して輻射熱を放射する熱源と、該熱源から放射される輻射熱を前記定着部材に向かって反射する反射部材と、を備える定着装置であって、前記反射部材は、前記輻射熱を反射させる反射面を有する基材と、該基材の前記反射面に形成されたガラスコート層と、を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成を採用することにより、反射部材の反射面の酸化を抑制して反射率の低下を防止することができ、定着装置の消費電力の増大や昇温時間の延長を防止できる。
【００１２】
本発明の定着装置において、前記反射部材における前記ガラスコート層の厚さは、１０ｎｍ〜１ｍｍであることを特徴としても良い。
【００１３】
このような構成を採用することにより、十分な酸化防止効果を得ることができるとともに、反射部材自体の熱容量の増加を抑え、消費電力の増大を防ぐことができる。
【００１４】
本発明の定着装置において、前記反射部材は、前記輻射熱の波長に対して０．９以上の反射率を有することを特徴としても良い。
【００１５】
このような構成を採用することにより、熱源の熱効率を高めることができ、定着装置の消費電力の増大や昇温時間の延長を防止できる。
【００１６】
本発明の定着装置において、前記ガラスコート層は、金属アルコキシドを用いたゾル・ゲル法によって前記基材の前記反射面に形成されていることを特徴としても良い。
【００１７】
このような構成を採用することにより、簡単で安価な方法によってガラスコート層を形成することができる。
【００１８】
本発明の画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、反射部材の反射面の酸化を抑制して反射率の低下を防ぐことができるので、長期間使用しても消費電力が増大したり昇温時間が長くなったりすることのない定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構造を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置の構造を模式的に示す背面図である。
【図３】定着装置において、反射板の酸化による昇温時間の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態に係る定着装置及び画像形成装置について説明する。
【００２２】
図１を参照して、プリンター１（画像形成装置）の全体の構成について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構造を模式的に示す正面図である。以下の説明では、図１の紙面手前側をプリンターの正面側（前側）とし、左右の向きは、プリンターを正面から見た方向を基準とする。
【００２３】
プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備えており、プリンター本体２の下部には、シート（記録媒体）を収納する給紙カセット３が収容され、プリンター本体２の上面には排紙トレイ４が設けられている。プリンター本体２の上面には、排紙トレイ４の側方に上カバー５が開閉可能に取り付けられ、上カバー５の下方にはトナーコンテナ６が収納されている。
【００２４】
プリンター本体２の内部において、排紙トレイ４の下方には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器７が配置され、露光器７の下方には、画像形成部８が設けられている。画像形成部８には、像担持体である感光体ドラム１０が回転可能に設けられており、感光体ドラム１０の周囲には、帯電器１１と、現像器１２と、転写ローラー１３と、クリーニング装置１４とが、感光体ドラム１０の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置されている。
【００２５】
プリンター本体２の内部には、給紙カセット３から排紙トレイ４に向かうシートの搬送経路１５が設けられている。搬送経路１５の上流端には給紙部１６が設けられ、搬送経路１５の中流部には、感光体ドラム１０と転写ローラー１３によって構成される転写部１７が設けられ、搬送経路１５の下流部には定着装置１８が設けられ、搬送経路１５の下流端には排紙部１９が設けられている。搬送経路１５の下方には、両面印刷用の反転経路２０が形成されている。
【００２６】
次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。プリンター１に接続された画像読み取り部やコンピューター等から画像データが入力されると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
【００２７】
まず、帯電器１１によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光器７からのレーザー光（図１の二点鎖線Ｐ参照）により感光体ドラム１０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。静電潜像は現像器１２によってトナー像に現像される。
【００２８】
一方、給紙部１６によって給紙カセット３から取り出されたシートは、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１７へと搬送され、転写部１７において感光体ドラム１０上のトナー像がシートに転写される。トナー像を転写されたシートは、搬送経路１５を下流側へと搬送されて定着装置１８に進入し、この定着装置１８においてシートにトナー像が定着される。トナー像が定着されたシートは、排紙部１９から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム１０上に残留したトナーは、クリーニング装置１４によって回収される。
【００２９】
次に、定着装置１８について、図２を参照して説明する。図２は定着装置の構造を模式的に示す背面図である。
【００３０】
定着装置１８は、回転可能に設けられる定着ベルト（定着部材）３１と、定着ベルト３１に圧接する加圧ローラー３２と、輻射熱を放射するハロゲンヒーター（熱源）３３と、ハロゲンヒーター３３から放射された輻射熱を定着ベルト３１の内周面に反射する反射部材３４と、を備える。
【００３１】
定着ベルト３１は、周方向に無端状に形成された、前後方向に長い略円筒状の形状を有る。定着ベルト３１は、可撓性を有する材料で形成されており、例えば、基材層と、この基材層に周設される弾性層と、この弾性層を被覆する離型層と、を有する。基材層は、例えば、ＳＵＳなどの金属によって形成されており、弾性層は、例えば、シリコンゴムによって形成されている。また、離型層は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成されている。
【００３２】
定着ベルト３１は、前後両端部にベルト支持部（図示されず）が挿入されることによって回転可能に支持されている。
【００３３】
定着ベルト３１の内部の下方には、押圧部材３６が設けられている。押圧部材３６は、定着ベルト３１の長さ方向に長い板状の形状であり、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂によって形成されている。押圧部材３６の下面３６ａはほぼ水平に形成されており、下面３６ａの搬送方向の下流側の端部は、やや上方に傾斜している。
【００３４】
押圧部材３６は、下面３６ａが定着ベルト３１の内周面に当接するように支持部材３７に支持されて、定着ベルト３１を内側から下方に押圧している。支持部材３７は、定着ベルト３１の内部において、定着ベルト３１の長さ方向に渡って設けられており、平板状の中央部３７ａと、中央部３７ａの搬送方向における上流側端部及び下流側端部にそれぞれ設けられた上流側壁部３７ｂと下流側壁部３７ｃと、を有する。押圧部材３６は、上面が、支持部材３７の中央部３７ａの下面に固定されている。
【００３５】
加圧ローラー３２は、定着ベルト３１の長さ方向に長い略円柱状の形状を有し、円柱状の芯材３２ａと、この芯材３２ａに周設される弾性層３２ｂと、この弾性層３２ｂを被覆する離型層（図示せず）と、によって形成されている。芯材３２ａは、例えば、鉄等の金属によって形成され、弾性層３２ｂは、例えば、シリコンゴムによって形成され、離型層は、例えば、ＰＦＡチューブによって形成されている。
【００３６】
加圧ローラー３２は、定着ベルト３１の下側において、回転可能かつ昇降可能に支持されている。加圧ローラー３２は、定着ベルト３１の内部に設けられた押圧部材３６の下面３６ａに対向するように配置されて、押圧部材３６の下面３６ａで押圧される定着ベルト３１に圧接して、定着ベルト３１と加圧ローラー３２の間に定着ニップ３８を形成している。定着ニップ３８の圧力は、加圧ローラー３２の昇降によって切り替え可能とされている。
【００３７】
ハロゲンヒーター３３は、定着ベルト３１の内部の上方に、定着ベルト３１の長さ方向に延びるように配置されている。ハロゲンヒーター３３は、通電によって発熱して、輻射熱を放射する。
【００３８】
反射部材３４は、定着ベルト３１の内部において、支持部材３７とハロゲンヒーター３３との間に、定着ベルト３１の長さ方向に延びるように配置されている。反射部材３４は、ハロゲンヒーター３３を囲むような下に凸の樋状の形状であり、平板状の中央部３４ａと、中央部３４ａの搬送方向における上流側端部及び下流側端部から上流側及び下流側に向けて斜め上方に傾斜した上流側傾斜部３４ｂ及び下流側傾斜部３４ｃと、上流側傾斜部３４ｂ及び下流側傾斜部３４ｃの上端から上流側及び下流側に水平に延びる上流側端部３４ｄ及び下流側端部３４ｅと、を有する。上流側端部３４ｄ及び下流側端部３４ｅと、支持部材３７の上流側壁部３７ｂ及び下流側壁部３７ｃとの間には隙間が形成されている。
【００３９】
すなわち、反射部材３４は、中央部３４ａがハロゲンヒーター３３の下方に対面し、上流側傾斜部３４ｂ及び下流側傾斜部３４ｃと上流側端部３４ｄ及び下流側端部３４ｅがハロゲンヒーター３３の右斜め下方及び左斜め下方に対面するように設けられている。そして、中央部３４ａと、上流側傾斜部３４ｂ及び下流側傾斜部３４ｃと、上流側端部３４ｄ及び下流側端部３４ｅと、の上面が、ハロゲンヒーター３３から放射される輻射熱を定着ベルト３１の内周面に向かって反射する反射面３４ｘを形成している。
【００４０】
反射部材３４は、反射面３４ｘを形成する基材４０と、基材４０の反射面３４ｘに形成されたガラスコート層４１と、を有し、ハロゲンヒーター３３の波長（可視光〜中間赤外光）に対して０．９以上の反射率を有するように設けられている。基材４０を形成する金属としては、例えば、光輝アルミニウムを使用することができ、反射面３４ｘは鏡面処理されている。
【００４１】
ガラスコート層４１は、例えば、ケイ酸ガラスやホウ酸ガラス等の、赤外線を透過する透過率の高い材料で形成されている。ガラスコート層４１の厚さは、１０ｎｍ〜１ｍｍである。
【００４２】
ガラスコート層４１は、金属アルコキシドの加水分解及び縮重合反応によるゲル化を利用したゾル・ゲル法によって形成することができる。金属アルコキシドは、Ｍ（ＯＲ）ｎで表される化合物である。ここで、Ｍは金属、Ｒはアルキル基（ＣｎＨ２ｎー１）を示す。金属としては、ホウ素、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、ランタン、セリウム、カドミウム、タンタル、タングステン等を使用することができる。アルコキシドとしては、メトキシド、エトキシド、プロポキシド、ブトキシド等を使用することができる。
【００４３】
このような金属アルコキシドのアルコール溶液を基材４０の反射面３４ｘに塗布し、加水分解及び縮重合反応によってゾル化させる。さらに反応を促進させてゲル化させ、このゲルを熱処理することによって溶媒を除去し、さらに緻密化を促進させることで基材４０の反射面３４ｘにガラスコート層４１を形成することができる。
【００４４】
上記のように構成された定着装置１８において、シートにトナー像を定着させる際には、まず加圧ローラー３２を回転させる。加圧ローラー３２が回転すると、定着ニップ３８において加圧ローラー３２に圧接する定着ベルト３１が加圧ローラー３２とは逆方向に従動回転する。
【００４５】
さらにハロゲンヒーター３３が稼働されて、ハロゲンヒーター３３から輻射熱が放射される。輻射熱の一部は、図２に矢印Ａで示されるように、定着ベルト３１の内周面に直接照射されて吸収される。また、ハロゲンヒーター３３から放射された輻射熱の別の一部は、図２に矢印Ｂで示されるように、反射部材３４の反射面４０ａから定着ベルト３１の内周面に向かって反射され、定着ベルト３１の内周面に吸収される。以上のような作用により、ハロゲンヒーター３３によって定着ベルト３１が加熱される。この状態で、シートが定着ニップ３８を通過すると、トナーが加熱されて溶融すると共に加圧されて、シートにトナー像が定着される。
【００４６】
上記説明したように本発明の実施形態に係る定着装置１８においては、反射部材３４の反射面３４ｘにガラスコート層４１を設けたので、反射面３４ｘの酸化を防ぐことができ、長期使用による反射率の低下を防止することができる。したがって、定着装置１８における消費電力の増大を抑え、昇温時間の延長を防ぐことができる。さらには、反射面３４ｘを傷等から保護する効果も得られる。なお、ガラスコート層４１は融点が６００℃〜７００℃であるので、ハロゲンヒーター３３の近傍に配置されても溶融することはない。
【００４７】
本実施形態においては、ガラスコート層４１の厚さを１０ｎｍ〜１ｍｍとすることで、十分な酸化防止効果を得ることができる。厚さが１０ｎｍ未満の場合は、反射面３４ｘを大気中の酸素から遮断する効果が低くなり、十分な酸化防止効果が得られない。また、傷等によって反射面３４ｘが露出しやすくなって保護効果が低下する。一方、厚さが１ｍｍを超える場合は、反射部材３４自体の熱容量が大きくなり、消費電力が増加する。
【００４８】
また、ガラスコート層４１を高い透明性を有する材料で形成して、ハロゲンヒーター３３の波長に対する反射部材の反射率を０．９以上とすることで、ハロゲンヒーター３３から発せられる輻射熱を効率よく定着ベルト３１へ導くことができる。
【００４９】
さらには、ガラスコート層４１をゾル・ゲル法によって形成することによって、焼結によって形成する場合に比べて低温で容易に形成することができる。なお、金属アルコキシド溶液の代わりに、有機ケイ素化合物と金属アルコキシドから合成される有機−無機ハイブリッド材料を使用してもよい。
【００５０】
本実施形態では熱源としてハロゲンヒーター３３を使用したが、カーボンヒーター（グラファイトヒーター）等を使用してもよい。反射部材においては、ガラスコート層４１として、熱源から発せられる輻射熱の波長に対して高い透過性を有する材料を選択する。
【００５１】
さらに、本発明の実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター１以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。
【００５２】
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る定着装置及び画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５３】
１  プリンター（画像形成装置）
１８  定着装置
３１  定着部材（定着ベルト）
３３  熱源（ハロゲンヒーター）
３４  反射部材
３４ｘ  反射面
４０  基材
４１  ガラスコート層
【図１】
2015230365.tif 000003
【図２】
2015230365.tif 000004
【図３】
2015230365.tif 000005