(57)【要約】【課題】セグメント型ヒータを有する定着装置において、加熱部材の表面温度の均一化を図る。【解決手段】複数の発光セグメントが間隔を空けて配列されたセグメント型ヒータ２ａ，２ｂからの輻射熱で加熱される加熱部材１と、その加熱部材１に押圧される加圧部材１０とを備え、それら加熱部材１及び加圧部材１０の当接面に形成されるニップ部Ｎに未定着トナー画像を有する用紙Ｐを搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に定着させる定着装置Ｆ１であって、上記加熱部材１と対向し、かつ、中間に上記セグメント型ヒータ２ａ，２ｂを介在させた位置に配置され、そのセグメント型ヒータ２ａ，２ｂからの輻射熱を発光セグメント間に反射する反射部材６を設けたことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光セグメントが間隔を空けて配列されるセグメント型ヒータからの輻射熱で加熱される加熱部材と、その加熱部材に押圧される加圧部材とを備え、それら加熱部材及び加圧部材の当接面に形成されるニップ部に未定着トナー画像を有する用紙を搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に定着させる定着装置であって、
前記加熱部材と対向し、かつ、中間に前記セグメント型ヒータを介在させた位置に配置され、前記セグメント型ヒータからの輻射熱を前記発光セグメント間に反射する反射部材を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱部材は、薄肉円筒体と、その薄肉円筒体を前記加圧部材に当接させるガイド部材と、そのガイド部材がその加圧部材から受ける押圧力を受け止めるバックアップ部材とを有して構成され、
前記バックアップ部材は、前記反射部材と兼用されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記反射部材は、前記バックアップ部材の表面に設けられていることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材は、前記加圧部材の押圧力で変形を受けない強度を有する薄肉円筒体からなることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙上の未定着トナー画像をその用紙上に定着させる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、印刷装置、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置においては、転写紙やＯＨＰフィルム等の記録媒体（本発明では、この記録媒体を「用紙」としている。）に転写された未定着トナー画像を加熱してその用紙に溶融定着させる定着装置 が設けられている。
この加熱方式の定着装置は、加熱手段を有する定着ローラ（加熱部材）と、その定着ローラに押圧される加圧ローラ（加圧部材）とを有していて、それら定着ローラ及び加圧ローラの当接面をニップ部とし、そのニップ部に未定着トナー画像を有する用紙を搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に溶融定着させるように構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
定着ローラの加熱手段としては、特許文献１に示されるように、定着ローラの内部にハロゲンランプからなるヒータを備えたものが知られている。定着ローラは筒状を呈していて、その筒状の内側の軸心方向に長尺状の非回転状のヒータを配置し、そのヒータの輻射熱で回転可能に設けられている定着ローラを加熱するように構成されている。
【０００４】
また、近年、定着ローラは、必要な温度に加熱するまでの時間を短縮して省エネルギー化を図るために肉薄化が進められている。肉薄化された定着ローラを組み込んだ複写機等の画像形成装置は、待機モードからほとんど瞬間的にコピー等の動作を立ち上げることができるという特徴を有している。
ところが、肉薄化された定着ローラは、熱伝導が速い反面、ヒータを構成するハロゲンランプの位置によって定着ローラの表面温度に不均一が生じやすいという欠点を有している。この欠点を解決するために、特許文献１に示される定着ローラでは、フィラメントの連続したハロゲンランプからなるヒータを用いることが提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２１２５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されるようなフィラメントの連続したハロゲンランプからなる連続型ヒータを用いた定着ローラは、所定の間隔を保ってフィラメントを配置して構成されたセグメント型ヒータのように発光量分布を制御することが困難となる。このため、用紙サイズに合わせた表面温度の均一化が不十分になるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、セグメント型ヒータを備える定着装置において、加熱部材の表面温度の均一化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の発光セグメントが間隔を空けて配列されるセグメント型ヒータからの輻射熱で加熱される加熱部材と、その加熱部材に押圧される加圧部材とを備え、それら加熱部材及び加圧部材の当接面に形成されるニップ部に未定着トナー画像を有する用紙を搬送させてその未定着トナー画像をその用紙に定着させる定着装置であって、上記加熱部材と対向し、かつ、中間に上記セグメント型ヒータを介在させた位置に配置され、上記セグメント型ヒータからの輻射熱を上記発光セグメント間に反射する反射部材を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明においては、上記加熱部材は、薄肉円筒体と、その薄肉円筒体を上記加圧部材に当接させるガイド部材と、そのガイド部材がその加圧部材から受ける押圧力を受け止めるバックアップ部材とを有して構成され、上記バックアップ部材は、上記反射部材と兼用されているという構成を採用する。
【０００９】
また、本発明においては、上記反射部材は、上記バックアップ部材の表面に設けられているという構成を採用する。
【００１０】
また、本発明においては、上記加熱部材は、上記加圧部材の押圧力で変形を受けない強度を有する薄肉円筒体からなるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、加熱部材と対向する位置で、かつ、中間にセグメント型ヒータを介在させた位置に、そのセグメント型ヒータからの輻射熱を発光セグメント間に反射する反射部材を設けているので、発光セグメント間に対応した加熱部材にもセグメント型ヒータからの輻射熱が照射され、加熱部材の表面温度の均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る定着装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の定着装置Ｆ１の断面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図２のａ部分の拡大図である。
これらの図に示すように、本実施形態の定着装置Ｆ１は、定着ローラ１と加圧ローラ１０とを備える。定着ローラ１は、本発明の加熱部材に相当し、加圧ローラ１０は、本発明の加圧部材に相当する。
【００１４】
定着ローラ１は、ＳＵＳからなる回転可能の円筒体であって、その定着ローラ１の肉厚は極薄に形成されている。この定着ローラ１は、板厚数十ミクロンのＳＵＳの矩形状のシートを巻回して無端状に形成された薄肉円筒体から構成されている。したがって、この定着ローラ１は、肉厚が極めて薄いために、外部から力が加えられたときは容易に変形することができるとともに、熱伝導が優れているという特徴を有している。
この定着ローラ１の内側の容積は、後述するセグメント型ヒータ２ａ，２ｂ、ガイド部材３及びバックアップ部材４が余裕をもって十分に非回転状態で配設できるように決められている。そして、この定着ローラ１の長さは、定着処理される用紙のうちの最も大きな用紙のサイズによって決められている（図２のＬ１参照）。
【００１５】
セグメント型ヒータ２ａ，２ｂは、図２に示されるように、定着ローラ１の長さよりも少し長い棒状体を呈していて、その定着ローラ１の軸心方向と同方向で、互いに所定の間隔を保ってその定着ローラ１の内側にそれぞれ配設されている。つまり、一方のセグメント型ヒータ２ａは、定着ローラ１の中心点を通る水平線上で、その定着ローラ１の内壁とバックアップ部材４の一方側の面（図２においてはバックアップ部材４の左側の面）との略中間に位置するように設けられ、他方のセグメント型ヒータ２ｂは、定着ローラ１の中心点を通る水平線上で、その定着ローラ１の内壁とバックアップ部材４の他方側の面（図２においてはバックアップ部材４の右側の面）との略中間に位置するように設けられている。
これらセグメント型ヒータ２ａ，２ｂは、定着ローラ１から出た部分の両端側を図示しないフレームにそれぞれ固定して非回転に保持される。
【００１６】
セグメント型ヒータ２ａ，２ｂは、共に周知のハロゲンヒータから構成されていて、バルブ内にハロゲンガスとフィラメントを封入して構成されている。
これらセグメント型ヒータ２ａ，２ｂのうち、一方のセグメント型ヒータ２ａには、図２に示されるように、定着ローラ１の長手方向の中央位置に対応した基準位置Ｏを中心とした左右両方向側に設けられた所定の距離Ｌ１の範囲に、所定の長さ（セグメント型ヒータ２ａの長手方向と同方向の長さ）の発光セグメント５ａ，５ａ…が所定の間隔を保って配置され、この距離Ｌ１の範囲外で基準位置Ｏを中心として左右両方向側に設けられた所定の距離Ｌ２までの範囲には、距離Ｌ１の範囲内に配置される発光セグメント５ａ，５ａ…よりも短い発光セグメント５ｂ，５ｂ…が所定の間隔を保って配置されている。
他方のセグメント型ヒータ２ｂには、所定の距離Ｌ１の範囲に、上述したと同様の発光セグメント５ｂ，５ｂ…が所定の間隔を保って配置され、また、距離Ｌ１の範囲外から所定の距離Ｌ２までの範囲には、上述したと同様の発光セグメント５ａ，５ａ…が所定の間隔を保って配置されている。
【００１７】
上述の距離Ｌ１，Ｌ２は、定着処理される用紙Ｐのサイズによって決められている。例えば、距離Ｌ１はＡ４縦サイズ（２１０ｍｍ）に、そして、距離Ｌ２はＡ３縦サイズ（２９７ｍｍ）に決められている。なお、図２に示されるような用紙搬送基準が定着ローラ１の長手方向の中央の位置と一致する中央基準方式でないときは、定着ローラ１の長手方向のいずれか一方の端部が用紙搬送基準とされ、この基準に合わせたフィラメントを有するセグメント型ヒータ２ａ，２ｂが配置される。
【００１８】
ガイド部材３（図２及び図３では省略）は、定着ローラ１に対して摺動性，耐摩耗性に優れた、例えばＳＵＳ材で作られていて、その形状は、断面が略コ字状（凹状）の長尺体を呈している。そして、その長さは、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂと略同じに構成されている。
このガイド部材３は、コ字状の開口側が定着ローラ１の中心部に向き、かつ、そのコ字状の底面外側がその定着ローラ１の内面の一部分（図１の例では、定着ローラ１の内面の下部部分）に当接するようにして、加圧ローラ１０に対向するように設けられている。また、このコ字状の底面両側部分は、定着ローラ１の内周曲面と略等しくなるように曲面に形成されている。したがって、ガイド部材３のコ字状の底面外側に位置する定着ローラ１の外周と、これに当接される加圧ローラ１０の外周面の一部分とで、用紙Ｐを挟持するための所定面積を有するニップ部Ｎが形成される。
このガイド部材３は、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂの保持のときと同様に、定着ローラ１から出た部分の両端側を図示しないフレームにそれぞれ固定して非回転に保持される。
【００１９】
バックアップ部材４は、所定の機械強度を有する例えばＳＵＳ材等から作られていて、その形状は、断面がＴ字を逆転させた長尺体を呈している。そして、その逆Ｔ字状の底部の部分は、ガイド部材３のコ字状の開口側から挿入してそのコ字状の底面内側に当接されるように構成されている。
また、このバックアップ部材４の逆Ｔ字状の立ち上り部分は、その高さはセグメント型ヒータ２ａ，２ｂの配置位置を越えるように決められているとともに、図２及び図３に示されるように、長手方向に沿ってジグザグ状に蛇行して形成されている。このジグザグは、各発光セグメント５ａ，５ｂの中央位置に対応した箇所で屈曲するように決められている。
このバックアップ部材４の長さは、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂと略同じに構成されているとともに、そのバックアップ部材４の機械強度は、定着ローラ１が加圧ローラ１０で押圧されたときにガイド部材３がその押圧力で移動変形しないように、すなわち、定着ローラ１が加圧ローラ１０の押圧力を十分に受け止めることができるように決められている。
このバックアップ部材４は、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂの保持のときと同様に、定着ローラ１から出た部分の両端側を図示しないフレームにそれぞれ固定して非回転に保持される。
【００２０】
上記バックアップ部材４の表面には、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂからの輻射熱を反射する反射部材６（図２及び図３では省略されている。）が設けられている。この反射部材６は、バックアップ部材４の表面を鏡面仕上にして構成することができる他、バックアップ部材４の表面をアルミニウムメッキ等のように、表面を光沢材で被覆処理して構成することもできる。
【００２１】
上述のように、バックアップ部材４の逆Ｔ字状の立ち上り部分が蛇行しているので、各発光セグメント５ａ，５ｂから照射された輻射熱は、反射部材６に反射され、各発光セグメント間の間隙を越えて定着ローラ１に達することができ、発光セグメントに対向していない定着ローラ１の部分も効率よく加熱することができる。したがって、定着ローラ１は、表面温度の均一化が効果的に図られる。
なお、このバックアップ部材４の逆Ｔ字状の立ち上り部分は、各発光セグメント５ａ，５ｂから照射された輻射熱を乱反射させることができれば、定着ローラ１全体を加熱することができるので、上述の蛇行形状に代えて、又はこの蛇行形状の他に、逆Ｔ字状の立ち上り部分の表面を乱反射させるように形成して行うこともできる。乱反射面の形成としては、例えば、表面をダイヤモンドカットとして実現することができる。
【００２２】
加圧ローラ１０は、所定の太さの金属製の棒材１１の周囲に合成ゴム等からなる弾性材１２を配置して構成されている。この加圧ローラ１０の直径は、定着ローラ１の直径よりも少し小さく決められているとともに、その加圧ローラ１０の弾性材１２の長さは、定着ローラ１と略同じに構成され、棒材１１の長さは、セグメント型ヒータ２ａ，２ｂと略同じに構成されている。
この加圧ローラ１０は、軸心方向が定着ローラ１の軸心方向と並行し、かつ、加圧ローラ１０の一部（図１において上部）がガイド部材３の設けられている定着ローラ１に押圧して設けられている。上述したように、この押圧により、定着ローラ１及び加圧ローラ１０の当接面には、用紙Ｐを挟持する所定面積のニップ部Ｎが形成される。
この加圧ローラ１０の保持は、定着ローラ１から出た棒材１１の両端側を図示しないフレームにそれぞれ回転自在に軸支して行われる。そして、この棒材１１の一端側には、図示しないが、加圧ローラ１０を回転駆動させる駆動機構が連結されている。したがって、加圧ローラ１０が駆動機構により回転（図１では半時計方向の回転）させられると、定着ローラ１は、その加圧ローラ１０により連れ回されて回転（図１では時計方向の回転）される。
【００２３】
なお、図示しないが、定着ローラ１の表面及び加圧ローラ１０の表面には、周知の定着装置と同様に、ＰＦＡ等の耐熱性樹脂層からなる離型層がそれぞれ形成されているとともに、定着ローラ１のニップ部Ｎと反対側の外周の一部には、用紙分離爪が摺接されている。また、加圧ローラ１０の外周の一部には、クリーニングローラが摺接されている。
【００２４】
上記構成の第１実施形態に係る定着装置Ｆ１において、定着処理される用紙Ｐが距離Ｌ１に相当するときは、図示しない制御装置によってセグメント型ヒータ２ａが駆動され、また、定着処理される用紙Ｐが距離Ｌ２に相当するときは、セグメント型ヒータ２ａ及びセグメント型ヒータ２ｂの両方が駆動される。また、定着処理の開始により加圧ローラ１０の回転駆動も開始され、この加圧ローラ１０の回転駆動により定着ローラ１も連れ回されて回転される。
この状態で、定着ローラ１及び加圧ローラ１０の当接面であるニップ部Ｎに未定着トナーＴを有する用紙Ｐが搬送されると、用紙Ｐ上の未定着トナーＴは、定着ローラ１により加熱されて定着トナーＴ’となり、用紙Ｐ上に溶融定着される。
この定着処理に際して、定着ローラ１は、各発光セグメント５ａ，５ｂから照射された輻射熱が反射部材６に反射され、各発光セグメント間の間隙を越えて定着ローラ１に達し、発光セグメントに対向していない定着ローラ１の部分も効率よく加熱される。したがって、定着ローラ１は表面温度の均一化が図られ、定着処理が高精度に行われる。
【００２５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る定着装置Ｆ２について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図４は、第２実施形態に係る定着装置Ｆ２の断面図である。この図に示すように、第２実施形態に係る定着装置Ｆ２は、上述の第１実施形態に係る定着装置Ｆ１の定着ローラ１の肉厚を加圧ローラ１０の押圧力に耐える肉厚にした定着ローラ１０１を用いることを特徴としている。この定着ローラ１０１は、加圧ローラ１０の押圧力に耐えることができるので、ここでは、第１実施形態の定着装置Ｆ１で用いられていたガイド部材３及びバックアップ部材４は用いられていない。この第２実施形態に係る定着装置Ｆ２では、定着装置Ｆ１のバックアップ部材４の逆Ｔ字状の立ち上り部分に相当する、反射部材６を被覆するための基礎部材１０４が設けられている。
【００２６】
この定着ローラ１０１の肉厚は、加圧ローラ１０の押圧力に耐えるのに必要な最小厚さに決められている。すなわち、この定着ローラ１０１の肉厚は、可能な限り薄くされている。このように、定着ローラ１０１の肉厚が薄いために熱伝導が優れ、省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
この第２実施形態に係る定着装置Ｆ２においても、この定着処理に際して、定着ローラ１０１は、各発光セグメント５ａ，５ｂから照射された輻射熱が反射部材６に反射，反射され、各発光セグメント間の間隙を越えて定着ローラ１０１に達し、発光セグメントに対向していない定着ローラ１０１の部分も効率よく加熱される。したがって、定着ローラ１０１は表面温度の均一化が図られ、定着処理が高精度に行われる。
【００２８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る定着装置Ｆ３について説明する。なお、本第３実施形態の説明においては、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図５は、第３実施形態に係る定着装置Ｆ３の断面図である。この図に示すように、第３実施形態に係る定着装置Ｆ３は、上述の第１実施形態に係る定着装置Ｆ１及び第２実施形態に係る定着装置Ｆ２の直接加熱方式の定着装置と異なり、用紙Ｐを加熱処理する箇所が輻射熱の発生箇所から離れている外部加熱方式の定着装置である。
【００２９】
この第３実施形態に係る定着装置Ｆ３は、定着ローラ１０１とローラ１２０間に、上述の定着装置Ｆ１で用いられた定着ローラ１の肉厚と同様の極めて薄い肉厚の材料で形成された無端ベルト１３０を巻回して構成されている。そして、ニッチ部Ｎは、その巻回された無端ベルト１３０の一部分にその無端ベルト１３０を中間にして加圧ローラ１０及びピンチローラ１４０を配置して構成されている。
このように本実施形態に係る定着装置Ｆ３は、定着ローラ１０１にてトナーの定着を行うものではないが、上記第１実施形態及び第２実施形態との比較のために、便宜上、定着ローラとの呼称を用いる。
【００３０】
この第３実施形態に係る定着装置Ｆ３においても、定着ローラ１０１が、各発光セグメント５ａ，５ｂから照射された輻射熱が反射部材６に反射，反射され、各発光セグメント間の間隙を越えて定着ローラ１０１に達し、発光セグメントに対向していない定着ローラ１０１の部分も効率よく加熱されて定着ローラ１０１の表面温度の均一化が図られているから、この定着ローラ１０１に接している無端ベルト１３０も表面温度の均一化が図られる。したがって、この第３実施形態に係る定着装置Ｆ３においても、用紙Ｐを加熱処理する無端ベルト１３０の表面温度の均一化が図られるから、高精度に定着処理を行うことができる。
【００３１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る定着装置Ｆ４について説明する。なお、本第４実施形態の説明においては、上記第１〜第３実施形態と同様の部分につちえは、その説明を省略あるいは簡略化する。
図６は、第４実施形態に係る定着装置Ｆ４の断面図である。この図に示すように、第４実施形態に係る定着装置Ｆ４は、上述の第３実施形態に係る定着装置Ｆ３と同様の外部加熱方式の定着装置である。
【００３２】
この第４実施形態に係る定着装置Ｆ４は、無端ベルト１３０を巻回支持するローラ１２０と対向する位置に加圧ローラ１０を配置し、この部分にニッチ部Ｎを構成している。
この第４実施形態に係る定着装置Ｆ４においても、定着ローラ１０１が、各発光セグメント５ａ，５ｂから照射された輻射熱が反射部材６に反射，反射され、各発光セグメント間の間隙を越えて定着ローラ１０１に達し、発光セグメントに対向していない定着ローラ１０１の部分も効率よく加熱されて定着ローラ１０１の表面温度の均一化が図られているから、この定着ローラ１０１に接している無端ベルト１３０も表面温度の均一化が図られる。したがって、この第４実施形態に係る定着装置Ｆ４においても、用紙Ｐを加熱処理する無端ベルト１３０の表面温度の均一化が図られるから、高精度に定着処理を行うことができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳説したが、具体的な構成は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において設計変更等が可能である。
【００３４】
例えば、上述した各実施形態においては、セグメント型ヒータを２本としたが、定着処理される用紙の種類に合わせて１本又は３本以上とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２のａ部分の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る定着装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４……定着装置、１……定着ローラ（薄肉円筒体，加熱部材）、２ａ，２ｂ……セグメント型ヒータ、３……ガイド部材、４……バックアップ部材、５ａ，５ｂ……発光セグメント、６……反射部材、１０……加圧ローラ（加圧部材）、Ｎ……ニップ部、Ｐ……用紙、１０１……薄肉円筒体（加熱部材）、１０４……基礎部材、１２０……ローラ、１３０……無端ベルト（加熱部材）、１４０……ピンチローラ
【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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【図６】
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