特許 6938893 定着装置および画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6938893

(24)【登録日】2021年9月6日

(45)【発行日】2021年9月22日

(54)【発明の名称】定着装置および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20210909BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 510

【請求項の数】21

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-210515(P2016-210515)

(22)【出願日】2016年10月27日

(65)【公開番号】特開2018-72502(P2018-72502A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年7月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100155620

【弁理士】

【氏名又は名称】木曽 孝

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 裕介

【審査官】 飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１８２５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２１７４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２５２２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３９６５３３２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４９６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３７８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０８７６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２０８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３９７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２８５８９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されており、
前記熱源が、前記加熱ローラーの内部または前記定着ベルトの外部に配置され、
前記定着ベルトによって囲われた空間内の前記加熱ローラーと前記上加圧ローラーとの間の領域は、前記定着ベルトを加熱する加熱手段が非配置となっており、
前記加熱ローラーに対向するように配置された第２の遮蔽部材を有する、
定着装置。

【請求項2】

熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されており、
前記熱源が、前記加熱ローラーの内部または前記定着ベルトの外部に配置され、
前記定着ベルトによって囲われた空間内の前記加熱ローラーと前記上加圧ローラーとの間の領域は、前記定着ベルトを加熱する加熱手段が非配置となっており、
前記遮蔽部材は、断面略直線状の中央部と、前記中央部に連続し、前記上加圧ローラーに対向する向きに傾斜する端部と、を有する、
定着装置。

【請求項3】

熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されており、
前記熱源が、前記加熱ローラーの内部または前記定着ベルトの外部に配置され、
前記定着ベルトによって囲われた空間内の前記加熱ローラーと前記上加圧ローラーとの間の領域は、前記定着ベルトを加熱する加熱手段が非配置となっており、
前記遮蔽部材の断面形状は、前記上加圧ローラーの断面形状に対応した円弧状である、
定着装置。

【請求項4】

熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されており、
前記熱源が、前記加熱ローラーの内部または前記定着ベルトの外部に配置され、
前記定着ベルトによって囲われた空間内の前記加熱ローラーと前記上加圧ローラーとの間の領域は、前記定着ベルトを加熱する加熱手段が非配置となっており、
前記遮蔽部材に取り付けられた弾性部材を有し、
前記弾性部材は、前記加熱ローラーまたは前記上加圧ローラーまたは定着ベルトの内面と接触しており、
前記弾性部材は、前記加熱ローラーまたは前記上加圧ローラーまたは定着ベルトの内面に対して離接可能に構成されている、
定着装置。

【請求項5】

前記遮蔽部材は、前記加熱ローラーと前記上加圧ローラーとの間の空間の中間位置に配置されている、
請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。

【請求項6】

前記遮蔽部材と前記上加圧ローラーとの距離が均一である、
請求項３に記載の定着装置。

【請求項7】

前記遮蔽部材と前記上加圧ローラーとの距離は、前記上加圧ローラーの軸方向中央部における距離よりも前記上加圧ローラーの軸方向端部における距離の方が短い、
請求項３に記載の定着装置。

【請求項8】

前記上加圧ローラーの軸方向に沿った前記遮蔽部材の端部側は、前記上加圧ローラーの軸方向に沿った前記遮蔽部材の中央側よりも幅が大きい、
請求項３に記載の定着装置。

【請求項9】

前記遮蔽部材は、蓄熱材で形成されている、
請求項１から８のいずれかに記載の定着装置。

【請求項10】

前記遮蔽部材は、反射材で形成されている、
請求項１から８のいずれかに記載の定着装置。

【請求項11】

前記遮蔽部材は、断熱材で形成されている、
請求項１から８のいずれかに記載の定着装置。

【請求項12】

前記遮蔽部材は、反射材および断熱材で形成されている、
請求項１から８のいずれかに記載の定着装置。

【請求項13】

前記弾性部材は、厚みを持った弾性体であり、
前記遮蔽部材は、前記弾性体を前記加熱ローラーまたは前記上加圧ローラーまたは定着ベルトの内面に押し付けている、
請求項４に記載の定着装置。

【請求項14】

前記弾性部材は、板状部材であり、
前記遮蔽部材は、前記板状部材の一端を前記加熱ローラーまたは前記上加圧ローラーまたは定着ベルトの内面に接触させている、
請求項４に記載の定着装置。

【請求項15】

前記遮蔽部材は、前記上加圧ローラーに対して移動可能に構成されている、
請求項１から１４のいずれかに記載の定着装置。

【請求項16】

前記遮蔽部材は、前記上加圧ローラーに対して遮熱効果を下げる位置に移動可能に構成されている、
請求項１５に記載の定着装置。

【請求項17】

前記遮蔽部材および前記上加圧ローラーは、下記の数式１を満たす、
請求項１から１６のいずれかに記載の定着装置。
ｌ≧Ｌ／２ ・・・（数式１）
但し、ｌは対向する上加圧ローラーの面の弧に沿った長さ、Ｌは上加圧ローラーにおいて定着ベルトが巻きかかっていない部分の弧の長さである。

【請求項18】

熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されており、
前記遮蔽部材の断面形状は、前記上加圧ローラーの断面形状に対応した円弧状であり、
前記遮蔽部材と前記上加圧ローラーとの距離は、前記上加圧ローラーの軸方向中央部における距離よりも前記上加圧ローラーの軸方向端部における距離の方が短い、
定着装置。

【請求項19】

熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されており、
前記遮蔽部材の断面形状は、前記上加圧ローラーの断面形状に対応した円弧状であり、
前記上加圧ローラーの軸方向に沿った前記遮蔽部材の端部側は、前記上加圧ローラーの軸方向に沿った前記遮蔽部材の中央側よりも幅が大きい、
定着装置。

【請求項20】

熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されており、
前記遮蔽部材に取り付けられた弾性部材を有し、
前記弾性部材は、前記加熱ローラーまたは前記上加圧ローラーまたは定着ベルトの内面と接触しており、
前記弾性部材は、前記加熱ローラーまたは前記上加圧ローラーまたは定着ベルトの内面に対して離接可能に構成されている、
定着装置。

【請求項21】

請求項１から２０のいずれかに記載の定着装置を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トナー像を用紙上に形成する電子写真方式の画像形成装置（複写機、プリンター、ファクシミリ、これらの複合機）では、用紙に形成されたトナー像を加熱して定着させるための定着装置が備えられている。かかる定着装置には種々の方式のものがあるが、ウォームアップ時間を短くする等の側面からは、熱定着ベルトを備えた加熱ベルト定着方式の定着装置が有利である（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−２１６４４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

かかる加熱ベルト定着方式の定着装置は、トナー像を用紙に定着させるために熱源を必要とし、熱源からの安定した熱供給とともに消費電力の削減が求められている。特に、近年における画像形成装置全体の省エネルギー規格の要請からは、装置全体の消費電力の内の多くを占める定着装置に対する省電力化の要請は大きい。

【0005】

本発明の目的は、用紙を通過させるニップを形成するローラーの内、熱源を有していないローラーの保温性を高めることで、消費電力を削減することができる定着装置および画像形成装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る定着装置は、
熱源により加熱される加熱ローラーと、用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着装置であって、
前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されている。

【0007】

本発明に係る画像形成装置は、
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
熱源により加熱される加熱ローラーと、前記画像形成部でトナー像が形成された用紙を加圧する上加圧ローラーおよび下加圧ローラーからなるローラー対と、前記加熱ローラーおよび前記上加圧ローラーに巻回される定着ベルトとを備えた定着部と、を備え、
前記定着部は、前記定着ベルトによって囲われた空間に、前記上加圧ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、前記上加圧ローラーに対向するように配置されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、用紙を通過させるニップを形成するローラーの内、熱源を有していないローラーの保温性を高めることで、消費電力を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態における画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。

【図2】本実施の形態における画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。

【図3】本実施の形態における定着装置の要部を示す図である。

【図4】定着装置における加熱源の他の配置例を示す図である。

【図5】遮蔽部材の長さと上加圧ローラーの開放面の弧の長さとの関係を説明する図である。

【図6】定着装置の変形例を示す図であり、遮蔽部材を２つ設けた例を説明する図である。

【図7】定着装置における遮蔽部材の他の変形例を示す図である。

【図8】定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図である。

【図9】定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図である。

【図10】定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図であり、図１０Ａは断熱材の周方向における両側に反射材が設けられた例を、図１０Ｂは断熱材の軸方向における両側に反射材が設けられた例を、それぞれ示す。

【図11】定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図であり、図１１Ａは断熱材の周方向における両側に反射材が設けられた例を、図１１Ｂは断熱材の軸方向における両側に反射材が設けられた例を、それぞれ示す。

【図12】定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図であり、図１２Ａは遮蔽部材が上加熱ローラーの離接方向に移動可能に設けられた例を、図１２Ｂは遮蔽部材が開閉可能に設けられた例を、それぞれ示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、本実施の形態における画像形成装置１の制御系の主要部を示す。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、トナー像を形成する。

【0011】

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

【0012】

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００等を備える。

【0013】

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

【0014】

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙Ｓにトナー像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

【0015】

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

【0016】

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

【0017】

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

【0018】

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

【0019】

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

【0020】

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

【0021】

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示す。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

【0022】

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

【0023】

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

【0024】

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

【0025】

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

【0026】

現像装置４１２は、例えば二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２の具体的な構成については後述する。

【0027】

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

【0028】

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

【0029】

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

【0030】

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

【0031】

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

【0032】

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

【0033】

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

【0034】

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用してもよい。

【0035】

定着部６０は、用紙Ｓの定着面（トナー像が形成されている面）側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面（定着面の反対の面）側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、及び加熱源６０Ｃ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。

【0036】

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。また、定着器Ｆには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニット６０Ｄが配置されている。

【0037】

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

【0038】

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

【0039】

次に、図１および図３を参照し、定着装置としての定着部６０の構成について説明する。

【0040】

図１および図３に示すように、上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１、加熱ローラー６２、上加圧ローラー６３、および後述する遮蔽部材を有する（ベルト加熱方式）。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と上加圧ローラー６３とに所定のベルト張力（例えば、４００Ｎ）で張架されている。

【0041】

定着ベルト６１は、例えばＰＩ（ポリイミド）からなる基体の外周面を弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆し、さらに、表層に耐熱性樹脂であるＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）のチューブを被覆またはコーティングをしてなる。

【0042】

定着ベルト６１は、トナー像が形成された用紙Ｓに接触して、当該トナー像を用紙Ｓに定着許容温度範囲で加熱定着する。ここで、定着許容温度範囲とは、用紙Ｓ上のトナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、画像形成される用紙Ｓの紙種等によって異なる。

【0043】

加熱ローラー６２は、定着ベルト６１を加熱する。加熱ローラー６２は、定着ベルト６１を加熱する加熱源６０Ｃを内蔵している。加熱ローラー６２は、例えば、ハロゲンヒーターであり、アルミニウム等から形成された円筒状の芯金における外周面をＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆された構成である。

【0044】

加熱源６０Ｃの温度は、制御部１００によって制御される。加熱源６０Ｃによって加熱ローラー６２が加熱され、その結果、定着ベルト６１が加熱される。

【0045】

本実施の形態では、加熱源６０Ｃは、上述のように、加熱ローラー６２の内部に配置されている。他の配置例として、加熱源６０Ｃは、図４に示すように、加熱ローラー６２および定着ベルト６１の外部に配置されていてもよい。

【0046】

上加圧ローラー６３は、例えば鉄等の金属から形成された中実の芯金を、弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆し、さらに、低摩擦で耐熱性樹脂であるＰＴＦＥでコーティングした樹脂層で被覆したものである。上加圧ローラー６３は、定着部６０における主駆動源（図示せず）により駆動回転する下加圧ローラー６５に定着ベルト６１を介して圧接される。

【0047】

下側定着部６０Ｂは、例えば裏面側支持部材である下加圧ローラー６５を有する（ローラー加圧方式）。下加圧ローラー６５は、ＰＩ（ポリイミド）からなる基材層の外周面を弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆し、さらに、弾性層の外周面を表面離型層としてＰＦＡチューブの樹脂層で被覆したものである。

【0048】

制御部１００は、主駆動源（駆動モーター）を制御して、下加圧ローラー６５を図中反時計回り方向に回転させる。駆動モーターの駆動制御（例えば、回転のオン／オフ、周速度等）は、制御部１００によって行われる。

【0049】

下加圧ローラー６５には、ハロゲンヒーター等の加熱源６５Ａが内蔵されている。この加熱源６５Ａが発熱することにより、下加圧ローラー６５は加熱される。制御部１００は、加熱源６５Ａに供給する電力を制御し、下加圧ローラー６５を所定温度に制御する。

【0050】

下加圧ローラー６５は、定着ベルト６１を介して上加圧ローラー６３に所定の定着荷重で圧接される。このようにして、定着ベルト６１と下加圧ローラー６５との間には、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップＮＰが形成される。

【0051】

下加圧ローラー６５が図中反時計回り方向に駆動回転すると、定着ベルト６１が図中時計回り方向に従動回転する。これに伴い、上加圧ローラー６３は、図中時計回り方向に従動回転する。また、加熱ローラー６２は、図中時計回り方向に従動回転する。用紙Ｓの定着時、定着ベルト６１の周速度は、下加圧ローラー６５の周速度と同等となる。

【0052】

エア分離ユニット６０Ｄは、ファン送風部６６および送風ダクト６７を備える。エア分離ユニット６０Ｄは、定着ニップＮＰの用紙排出側から定着ベルト６１に向けてエアを送風する。

【0053】

定着部６０において、上側定着部６０Ａ、下側定着部６０Ｂおよび加熱源６０Ｃは、定着ニップＮＰで用紙Ｓを加熱、加圧しながら搬送することにより、未定着のトナー像を用紙Ｓ上に定着させる。エア分離ユニット６０Ｄ（図１参照）は、定着ニップＮＰを通過した用紙Ｓの先端にエアを吹き付けることにより、定着ベルト６１から用紙Ｓを分離させる。これにより、定着ニップＮＰを通過した用紙Ｓが定着ベルト６１の表面に巻き付いて分離せず、巻き付きジャム等を発生させることを防止することができる。

【0054】

ところで、定着装置では、省エネルギー化すなわち消費電力の削減が大きな技術的課題となっている。ここで、上記のような熱定着ベルトを備えた加熱ベルト定着方式のものは、定着ニップＮＰを形成するローラー対６３，６５、特に熱源を持たない上加圧ローラー６３の保温性を高めることが重要と考えられる。特に、上加圧ローラー６３が回転せず、定着ベルトの熱が伝達されないアイドリング中における上加圧ローラー６３の保温性を高めることは、消費電力の削減に大きく寄与するものと考えられる。

【0055】

そこで、本実施の形態では、図３に示すように、上加圧ローラー６３からの熱を遮蔽する遮蔽部材６４を上加圧ローラー６３の上方に配置することにより、直接の熱源を有していない上加圧ローラー６３の保温性を高めるようにしている。以下、かかる構成について詳述する。

【0056】

本実施の形態では、遮蔽部材６４は、板状の部材であり、定着ベルト６１によって囲われた空間に配置されている。遮蔽部材６４は、上加圧ローラー６３に対向するように配置されている。

【0057】

より詳しくは、遮蔽部材６４は、図３に示すように、断面略直線状（平板状）の中央部６４ａと、中央部６４ａの両端からフランジ状に連続し、上加圧ローラー６３に対向する向きに傾斜する端部６４ｂ，６４ｃと、を有する。遮蔽部材６４の中央部６４ａは、略水平に配置されている。遮蔽部材６４の上加圧ローラー６３の軸方向に沿った幅（長手方向幅）は、上加圧ローラー６３軸方向幅とほぼ等しい。

【0058】

遮蔽部材６４の材質は、熱を遮蔽ないし遮断する性質、言い換えると遮蔽部材６４の一面側（例えば下面側）に滞留している熱を他面側（上面側）に逃がさない性質を有するものであればよい。したがって、遮蔽部材６４は、一般に使用される各種の蓄熱材、断熱材、あるいは反射材を単独であるいは組み合わせて使用することができる。断熱材等を組み合わせて構成した遮蔽部材の例は後述する。

【0059】

かかる構成の遮蔽部材６４によれば、加熱ローラー６２から上加圧ローラー６３に直接放射される熱が遮蔽されつつ、上加圧ローラー６３の上方に、定着ベルト６１および下加圧ローラー６５により加温された上加圧ローラー６３の熱が、遮蔽部材６４の下面側の空間に滞留する。本実施の形態では、このように、上加圧ローラー６３の上側および対向する遮蔽部材６４の下面側の空間に熱が滞留されることにより、上加圧ローラー６３の保温性が高められる。

【0060】

したがって、本実施の形態によれば、加熱ローラー６２および定着ベルト６１が回転しないアイドリング中において上加圧ローラー６３の保温性を高めることが可能になる。

【0061】

図５は、遮蔽部材の長さｌと上加圧ローラー６３の開放面の弧の長さＬとの関係を説明する図である。遮蔽部材の長さｌは、対向する上加圧ローラー６３の面の弧に沿った長さであり、図３の例では、遮蔽部材６４の中央部６４ａの長さおよびその両端の端部６４ｂ，６４ｃの長さを合計した長さである。上加圧ローラー６３の開放面の弧の長さＬは、図５に示すように、定着ベルト６１が巻きかかっていない部分の弧の長さである。

【0062】

ここで、上加圧ローラー６３の保温性を十分に確保する観点からは、上述した遮蔽部材の長さｌと上加圧ローラー６３の開放面の弧の長さＬとの関係は、下記の数式１を満たすことが好ましい。
ｌ≧Ｌ／２ ・・・（数式１）

【0063】

上記数式１を満たさない場合、すなわち遮蔽部材の長さｌの値がＬ／２よりも小さい場合、上加圧ローラー６３の開放面を覆う面積が狭くなり、上加圧ローラー６３の保温性が十分に得られなくなる。

【0064】

以下、上述した実施の形態の変形例について説明する。以下は、主に上述した実施の形態と異なる部分について説明し、同様の部分については適宜説明を省略する。

【0065】

図６は、定着装置の変形例を示す図であり、遮蔽部材を２つ設けた例を示す。図３と比較して分かるように、図６の例では、図３で上述した遮蔽部材６４の上方かつ加熱ローラー６２の下方に、第２の遮蔽部材としての遮蔽部材６４Ａが配置されている。この遮蔽部材６４Ａは、上述した遮蔽部材６４と同様の形状を有し、端部の向きが逆になっている。すなわち、遮蔽部材６４Ａは、遮蔽部材６４と同様に中央部の両端から端部がフランジ状に連続し、かかる端部が加熱ローラー６２に対向するように配置されている。遮蔽部材６４Ａの他の構成は、上述した遮蔽部材６４と同様である。

【0066】

図６に示す構成では、遮蔽部材６４Ａが加熱ローラー６２に対向するように設けられていることから、上述した効果に加えて、加熱ローラー６２の保温性が高められる効果も得られる。また、図６に示す構成では、遮蔽部材６４Ａがその下方の遮蔽部材６４を保温する役割を有するので、遮蔽部材６４およびその下方の空間の保温性が高まり、その結果、上加圧ローラー６３の保温性がより高められる。

【0067】

図７は、定着装置における遮蔽部材の他の変形例を示す図である。図７に示す遮蔽部材６４Ｂは、上加圧ローラー６３と対向する側の面と上加圧ローラー６３の表面との距離が均一（略一定）となっている。より具体的には、図７に示す例では、遮蔽部材６４Ｂは、断面円弧状である。かかる図７に示す構成でも、図３で上述した実施の形態と同様の効果が得られる。

【0068】

なお、上加圧ローラー６３がクラウン形状の場合、遮蔽部材もかかる形状に対応した形状、すなわち軸方向の中央部から傾斜する形状として、上加圧ローラー６３の表面との距離を均一（略一定）にすることができる。

【0069】

図８は、定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図であり、加熱ローラー６２等を正面側から示している。図８中、定着ベルト６１の端部を点線で示している。図８のような例では、上加圧ローラー６３の軸方向端部に定着ベルト６１が当接していないこともあり、上加圧ローラー６３の軸方向の端部側が中央側よりも放熱され易い（熱が逃げやすい）構造といえる。

【0070】

かかる構造を考慮して、図８に示す遮蔽部材６４Ｃは、上加圧ローラー６３の軸方向の中央に対応して位置する中央部から下方に傾斜する形状となっている。このため、遮蔽部材６４Ｃと上加圧ローラー６３との距離は、軸方向における両端側の方が中央側よりも近い。すなわち、遮蔽部材６４Ｃと上加圧ローラー６３との距離は、上加圧ローラー６３の軸方向中央部における距離よりも上加圧ローラー６３の軸方向端部における距離の方が短い。このような構成とすることで、上加圧ローラー６３の軸方向における各部位の断熱ないし保温の効果を可及的に一定にすることができる。

【0071】

図９は、定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す斜視図であり、図８と同様、上加圧ローラー６３の軸方向の端部の方が中央部よりも放熱性が高いことを考慮した構成例を示す。図９に示す遮蔽部材６４Ｄは、図７の遮蔽部材６４Ｂの形状をベースとして、軸方向の両端部の面積を中央部よりも広くしたものである。かかる構成も、上加圧ローラー６３の軸方向における各部位の断熱ないし保温の効果を可及的に一定にすることができる。

【0072】

図１０は、定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図であり、図１０Ａは上加圧ローラー６３の周方向に沿って異なる性質の部材を配置してなる遮蔽部材６４Ｅを、図１０Ｂは上加圧ローラー６３の軸方向に沿って異なる性質の部材を配置してなる遮蔽部材６４Ｆを、それぞれ示す。

【0073】

図１０Ａに示す遮蔽部材６４Ｅは、上加圧ローラー６３の周方向に沿った中央部に断熱材６４１が設けられ、かかる断熱材６４１の両端から連続して反射材６４２，６４３が設けられている。かかる構成によれば、反射材６４２，６４３が上加圧ローラー６３の輻射熱を反射させ、反射させた輻射熱を対応する上加圧ローラー６３の部位に吸収させることから、遮蔽部材６４Ｅに対向する上加圧ローラー６３の周方向における各部位の断熱ないし保温の効果を可及的に一定にすることができる。

【0074】

図１０Ｂに示す遮蔽部材６４Ｆは、上加圧ローラー６３の軸方向に沿った中央部に断熱材６４１が設けられ、かかる断熱材６４１の端部から連続して反射材６４２，６４３が設けられている。かかる構成によれば、反射材６４２，６４３が上加圧ローラー６３の輻射熱を反射させ、反射させた輻射熱を対応する上加圧ローラー６３の部位に吸収させることから、遮蔽部材６４Ｆに対向する上加圧ローラー６３の軸方向における各部位の断熱ないし保温の効果を可及的に一定にすることができる。

【0075】

図１１は、定着装置における遮蔽部材のさらに他の変形例を示す図であり、遮蔽部材に弾性部材が取り付けられ、かかる弾性部材が上側定着部６０Ａの構成部材に当接する構成例を示している。図１１Ａの例では、遮蔽部材６４の中央部の下面に断面矩形すなわち角柱状の弾性部材６４５が取り付けられており、かかる弾性部材６４５の表面（下面）が上加圧ローラー６３に当接している。図１１Ｂの例では、遮蔽部材６４の中央部の上面に板状の弾性部材６４６が取り付けられており、かかる弾性部材６４６の先端が加熱ローラー６２に当接している。図示しないが、他にも、例えば、遮蔽部材６４に板状の弾性部材を取り付けて、かかる弾性部材の先端が定着ベルト６１の内面に当接する構成とすることもできる。

【0076】

このような構成とすることにより、遮蔽部材６４によって上加圧ローラー６３の保温性が高められる効果に加えて、遮蔽部材６４に設けられた弾性部材によって、上側定着部６０Ａの構成部材に付着した異物を除去し、上側定着部６０Ａの清掃を行うことができる。或いは、上側定着部６０Ａの構成部材に対する弾性部材の当接状態を調整する、または、後述する図１２Ａの構成と組み合わせることにより、ローラの回転を安定させる等、必要に応じて上側定着部６０Ａの構成部材にブレーキを掛けることもできるようになる。

【0077】

図１２は、遮蔽部材が移動可能に設けられた例であり、図１２Ａは遮蔽部材６４が上下方向すなわち上加圧ローラー６３に対して近接および離間方向に移動する構成、図１２Ｂは軸部６４７，６４８を中心として開閉可能とされた遮蔽部材６４Ｇをそれぞれ示す。

【0078】

図１２Ａの例では、遮蔽部材が図示しないアクチュエーターに接続され、かかるアクチュエーターが制御部１００により駆動されることで、遮熱効果が保たれる下方の位置と遮熱効果が低下する上方位置との間で遮蔽部材が移動される。図１２Ａでは、図３に示す遮蔽部材６４を用いた場合を例示したが、上述した変形例による遮蔽部材６４Ｂ〜Ｆ等も同様に移動可能とすることができる。

【0079】

図１２Ｂの例では、遮蔽部材６４Ｇは、図示しないアクチュエーターに接続され、かかるアクチュエーターが制御部１００により駆動されることで、遮蔽部材の両端に設けられた軸部６４７，６４８を中心として、図中の矢印方向すなわち上加圧ローラー６３に対する近接および離間方向に開閉動作する。かかる開閉動作により、遮蔽部材６４Ｇは、上加圧ローラー６３の遮熱効果が保たれる位置（図中に点線で示す位置）から図中に実線で示す位置まで移動する。

【0080】

かかる図１２Ａおよび図１２Ｂの構成によれば、例えば上加圧ローラー６３の冷却が必要とされる場合に、遮熱効果を下げる位置まで遮蔽部材を移動することで、上加圧ローラー６３の熱を解放することも可能になる。

【0081】

このように、実施の形態によれば、定着ベルトによって囲まれた空間に、加熱ローラーからの熱を遮蔽する遮蔽部材が、上加圧ローラーに対向するように配置されることで、上加圧ローラーの保温性が高まり、定着装置ひいては画像形成装置全体の消費電力を抑えることができる。

【0082】

上記実施の形態では、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0083】

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部（定着装置）
６０Ａ 上側定着部
６０Ｂ 下側定着部
６０Ｃ，６５Ａ 加熱源
６０Ｄ エア分離ユニット
６１ 定着ベルト
６２ 加熱ローラー
６３ 上加圧ローラー
６４，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄ，６４Ｅ，６４Ｆ，６４Ｇ 遮蔽部材
６４Ａ 第２の遮蔽部材
６４１ 断熱材
６４２，６４３ 反射材
６４５，６４６ 弾性部材
６４７，６４８ 軸部
６５ 下加圧ローラー
１００ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】