JP2015194664A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を実現した構成を対象として、熱源周辺での異常昇温を防止しながら加熱待機時からのファーストプリントタイムの短縮が可能となる定着装置を提供する。
【解決手段】回転可能な無端状の定着部材２１をニップ部Ｎ以外の箇所で加熱する加熱源２３と、加熱源２３の裏面に照射される熱を定着部材２１に向け反射させる反射部材２６とを備え、反射部材２６は、支持部材２５に固定支持され、通紙可能な記録媒体の幅方向に沿った中央を除く範囲を覆って前記加熱源から前記定着部材に向けた熱の照射を遮る遮蔽部２６ａを備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ベルトを定着部材として用いるベルト定着機構に関する。

周知のように、電子写真方式による画像形成装置では、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写されたうえで定着されることにより複写出力が得られる。

定着に用いられる方式の一つに、熱ローラ定着方式がよく知られている。この方式では、記録紙の搬送路を挟んで対向当接する定着ローラおよび加圧ローラが用いられ、定着ローラ内に設けられている熱源からの熱と加圧ローラとの挟持作用により得られる圧力を用いてトナー像を定着している。
熱ローラ定着方式の欠点である、ローラ自体の熱容量が大きいことが原因して温度の立ち上がりが悪いという欠点を改善する定着方式には、例えば、特許文献１にあるように、ローラに代えて熱良導体である定着ベルトを用いたベルト定着方式も知られている。
さらに、ベルト定着方式の異なる方式として、定着ベルトに代えて薄片状をなすフィルムとセラミックヒータを用いるフィルム定着方式、あるいはヒータに代えて、例えば、特許文献２にあるように、電磁誘導加熱を用いる電磁誘導加熱定着方式がある。

ローラに比べて温度の立ち上がりが良好なベルト定着方式を用いる定着装置では、近年、さらなるウォームアップ時間（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）までに要する時間）の短縮が望まれてきている。また、これ以外にも、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化が望まれてきている。
画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷を開始した直後に熱量が不足する、いわゆる温度落ち込みが問題となることがあり、高速化した場合の定着不良を起こす問題がある。
これに対し、セラミックヒータを用いたサーフ定着方式と称される定着方式では、ベルト定着方式の定着装置に比べて低熱容量化，小型化が可能となるため、所定温度への立ち上がりやファーストプリント時間の短縮が可能となる反面、次の問題がある。

サーフ定着方式は、ニップ部のみを局所加熱するため、その他の部分では加熱されておらず、ニップ部の記録紙入口においてベルトは最も冷えた状態にある。このため、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。

そこで、このような問題に対処するため、例えば、特許文献３に開示されているように、無端ベルトを用いる構成において、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができるようにした定着装置が提案されている。

特許文献３に開示された定着装置は、図１２に示すように、無端ベルト１０１の内部にパイプ状の金属熱伝導体２００を配置し、さらに金属熱伝導体２００の内部には熱源３００を配置した構成が備えられている。
金属熱伝導体２００には、記録紙を挟持搬送可能なニップ部Nを形成するための加圧ローラ４００が対向させて当接されている。
この構成では、加圧ローラ４００の回転により無端ベルト１０１が連れ回り、このとき、金属熱伝導体２００は無端ベルト１０１の移動をガイドする。また、金属熱伝導体２００内の熱源３００により金属熱伝導体２００を介して無端ベルト１０１が加熱されることで、無端ベルト１００全体を温めることを可能にしている。これにより、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

しかしながら、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイム向上のためには熱効率をより一層向上させる必要がある。
そこで、例えば、特許文献４にあるように、金属熱伝導体（図１２において符号２００で示す部材）を無端ベルトとして用い、間接的に加熱するのではなく、無端ベルトを（金属熱伝導体を介さずに）直接加熱する構成が提案されている。

特許文献４に開示されている定着装置は、その構成が図１３に示されている。
図１３に示されている定着装置は、無端ベルト１１０の内側から上記パイプ状の金属熱伝導体を取り除き、代わりに、加圧ローラ４００と対向する位置に板状のニップ形成部材５００が設けられている。
この構成では、ニップ形成部材５００を配設した箇所以外で無端ベルト１１０を熱源３００によって直接加熱することができるので、伝熱効率が大幅に向上し消費電力が低減する。
これにより、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することが可能となる。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも期待できる。さらに、この定着装置においては、ニップ形成部材５００をステンレス鋼等の支持部材６００により支持し、加圧ローラ４００の加圧力に対するニップ形成部材５００の強度を高めている。

一方、定着に用いられる熱源の構成としては、例えば、特許文献５にあるように、記録紙の幅方向に延長された単一のヒータを用いない構成を用いる場合がある。つまり、記録紙の幅方向中央領域および幅方向端部領域をそれぞれ対象とするフィラメントを備えたヒータを用いるようになっている。

特許文献５に開示されているヒータを用いた場合には、定着ベルトの幅方向に沿った記録紙幅に応じた位置のフィラメントを発熱させることができるので、定着ベルトの非通紙領域が異常に温度上昇するのを防ぐことができる。
このようなヒータは、記録紙の幅方向中央および端部の２箇所での定着ベルト表面温度検知に基づきヒータの熱量制御が行われる
以上のように特許文献５にあるような構造を備えたヒータや定着温度の制御により加熱待機時からファーストプリントタイムをさらに短縮することが期待できる。

一方、記録紙の幅方向での加熱領域を選択する構成として、例えば、特許文献６に開示されているように、ヒータの発熱領域のうちで記録紙の非加熱領域に相当する領域を遮蔽することで非通紙部分での異常な温度上昇を防止する場合もある。
この構成では、定着ベルトの内面と熱源との間に記録紙の幅方向に移動可能な遮蔽板を設け、記録紙のサイズに応じて遮蔽板を上記幅方向に移動させて熱源からの輻射熱の照射領域を制御することができる。

ところで、ヒータへの印加電圧は、使用地域によって異なる場合があり、このためヒータに用いられるフィラメントの線径も異なっていることがある。
例えば、商用電源を挙げると、日本では１００Ｖであり、米国では、１１０〜１２０Ｖ程度であり、欧州では２２０〜２４０Ｖである。
異なる電圧を対象として定着温度を一定化するには、電圧と電流の積で求められる電力の関係から、電流値に影響する要因である、ヒータに用いられるフィラメントの線径を変更することになる。ちなみに、定着温度に影響する電力はデューティ制御を用いたヒータのオン／オフタイミングを設定することで通電時間に応じて決定される。

使用される電圧帯に対応してフィラメントの線径を変更する具体例としては次の例がある。
例えば、電圧帯が２２０〜２４０Ｖを対象とする場合には、１００Ｖを対象とするフィラメントの線径と比較してほぼ半分の線径が選択されることになる。
線径が異なるヒータ線を用いる場合には、次の問題が生じる虞がある。
つまり、幅方向中央および幅方向両端部をそれぞれ個別に加熱するヒータの場合、記録紙の幅方向両端を対象とする発熱部を用いる場合に記録紙幅方向中央での発熱を抑えることが必要となる。この部分での発熱を抑えるには、端部を対象とする発熱部同士を接続するヒータ線、つまり幅方向中央で延長されているヒータ線に対して発熱抑止部材を設ける場合がある。
発熱抑止部材を設けるには、幅方向中央で延長されているヒータ線の強度が要求される。

ヒータ線が太い場合には、発熱抑止部材に対する支持強度は得られる反面、ヒータ線が細い場合には支持強度が得られにくいことがある。
このため、発熱を望まない幅方向中央で発熱が起こることになり、周辺部への異常な温度上昇を招く原因となる。

一方、図１３に示した構成のように、熱源３００からの輻射熱を無端ベルト１１０に供給するだけでなく、例えば、特許文献７にあるように、反射部材を設けて反射熱を無端ベルト１１０に供給する構成が提案されている。この構成では、熱源３００から照射される熱を有効利用して無端ベルト１１０の温度立ち上がりを早めることができる。

近年、装置の小型化や熱容量の低減が望まれてきており、このために、定着ベルトの周回径をより小さくすると、次のような問題が発生する虞がある。
定着ベルトの周回径を小さくすることにより、反射部材とヒータとの距離が狭くなり、反射部材の温度も上昇しやすくなる。反射部材全体での温度上昇が生じると、反射部材の反射面の温度も上昇することとなり、この温度上昇によって反射面が曇るという現象が発生する。この現象は、反射面に蒸着されている材料が熱により酸化してしまうことが原因となって発生する。
定着ベルトでの通紙範囲に応じて発熱領域を異ならせるヒータを個別に設けたヒータを用いる場合であっても、発熱部を構成するフィラメント同士が電気的接続されていることから、その接続部でも発熱することによって通紙領域以外でも温度上昇を来す。
通紙領域以外での温度上昇も反射面での温度上昇を促進することとなり、結果として、上述した反射面の曇りが発生しやすくなる。
反射面の曇りが発生すると、反射面での反射効率の低下による温度上昇が緩慢となり、加熱待機時からのファーストプリントタイムの短縮が期待できなくなる。
また、反射部材の温度上昇はこれを支持している部材への伝熱を生じ、支持部材によって支持されている周辺部材への熱的悪影響も生じる。

一方、非通紙領域への熱伝播を防ぐ遮蔽部材を用いた構成であっても、小型化によりその遮蔽部材の移動領域が確保できないことがある。
このため、遮蔽部材により輻射熱を遮蔽されない周辺部での温度が異常昇温することがある。

そこで、特許文献６にあるような遮蔽板とは別の部材により遮蔽板が移動できない位置での輻射熱を遮蔽することが必要となる。
例えば、特許文献６に開示されている遮蔽板と、特許文献７に開示されている反射部材とを組み合わせることもできる。
この構成では、熱源からの輻射熱を反射させて定着ベルトに伝播させるために設けられている反射部材の一部に遮蔽板が移動できない位置を遮蔽する遮蔽部を設けることが考えられる。

遮蔽部を設ける構成として、定着ベルト内に設けられている支持部材に反射部材の本体が支持された構成を対象とすると、遮蔽部は、本体から遮蔽部材の移動が制約されている箇所に向けて延長する構成が考えられる。
この構成では、遮蔽部が反射部材の本体と違って支持部材に直接接触していないことになる。
このため、遮蔽部材が移動を制約されて僅かながらでも隙間が生じていると、その隙間から照射される熱が遮蔽部に達すると、遮蔽部の温度が上昇し、反射部材全体での温度上昇に加えて支持部材の温度も上昇することになる。
反射部材全体での温度上昇が生じると、反射部材の反射面の温度も上昇することとなり、上述したように、温度上昇によって反射面が曇るという現象が発生する。

特に、定着ベルトでの通紙範囲に応じて発熱領域を異ならせるヒータを個別に設けたヒータを用いる場合には、発熱部を構成するフィラメント同士が電気的接続されていることから、その接続部でも発熱することによって通紙領域以外でも温度上昇を来す。
通紙領域以外での温度上昇は、遮蔽部にも影響し、遮蔽部の反射面での温度上昇を促進することとなり、結果として、上述した反射面の曇りが発生しやすくなる。

反射面の曇りが発生すると、上述したように、反射面での反射効率の低下による温度上昇が緩慢となり、加熱待機時からのファーストプリントタイムの短縮が期待できなくなる。
加えて、反射部材での温度上昇は、これを支持している部材への伝熱を生じ、支持部材によって支持されている周辺部材への熱的悪影響も生じる。支持部材での温度上昇は、支持部材の支持状態が変化する虞があり、反射部材の反射位置決めに関する精度が狂うことや定着ニップの維持が困難となることにも繋がる。

本発明の目的は、小型化を実現した構成を対象として、加熱待機時からファーストプリントタイムを短くする時に生じる不具合を解消できる定着装置および画像形成装置を提供することにある。この場合の不具合とは、反射部材の異常昇温により支持部材を介した周辺部材への熱的悪影響が及ぶことや反射部材自体の反射面の曇りによる反射効率の低下が相当している。

この目的を達成するため本発明は、回転可能な無端状の定着部材と、前記定着ベルトの内側に位置する支持部材に支持されたニップ形成部材と、前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体と、前記ニップ部以外の箇所で前記定着部材を直接加熱する加熱源と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、前記加熱源と前記ニップ形成部材との間で前記定着部材の移動方向と直角な方向に延長されて該加熱源の裏面に放射される熱を前記定着ベルトに向け反射させる反射部材と、を備え、回転する前記定着ベルトと前記対向回転体との間のニップ部に、未定着画像を担持した記録媒体を搬送して、当該記録媒体に未定着画像を定着する定着装置であって、前記加熱源には、前記記録媒体の幅方向中央を対象として輻射熱を用いて加熱する発熱部および前記幅方向端部を対象として輻射熱を用いて加熱する発熱部を備えたヒータが用いられ、前記ヒータの発熱部への給電電路には、該給電電路での発熱を抑制する発熱抑制部材が配置され、前記反射部材は、前記支持部材に固定支持され、該支持部材側に支持されている本体から前記加熱源に向けて延長されて前記定着部材に向けた熱の照射を遮る遮蔽部を備えている定着装置にある。

本発明によれば、ヒータ側での不用意な発熱抑制と、反射部材に設けた遮蔽部による遮光部材での移動が制約された場合の漏洩熱を抑制することにより、反射部材での異常な温度上昇を抑制または阻止することができる。

本発明の実施形態にかかる定着装置の一例を用いる画像形成装置の構成の一例を説明するための図である。 図１に示した画像形成装置に用いられる定着装置の一例を説明するための模式図である。 図２に示した定着装置に用いられる加熱源の構成を説明するための図である。 図３に示した加熱源の要部変形例を説明するための図である。 請求項１記載の発明に係る定着装置の一例での特徴部を説明するための図である。 図５に示した定着装置の一例に用いられる反射部材の外観図である。 請求項8記載の発明に係る定着装置の構成の一例を説明するための図５相当の図である。 図７に示した定着装置の一例に用いられる遮光部材の構成を説明するための平面図である。 図８に示した遮光部材の使用状態を説明するための図である。 図８，９に示した遮光部材の構成を説明するための外観図である。 図７に示した定着装置の一例に用いられる反射部材と遮光部材との作用を説明するため図である。 定着装置の従来技術に関する一例を説明するための図である。 定着装置の従来技術に関する他の例を説明するための図である。

以下、図に示す実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の形態に係る定着装置の一例が適用される画像形成装置の一つであるカラープリンタを示している。なお、本発明は、画像形成装置としてプリンタに限らず、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機さらにはこれら各機能を複合させた装置を含むものである。
図１において、画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム１２０Ｙ、１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０ＢＫを並設したタンデム構造が採用されている。

画像形成装置１は、各感光体ドラム１２０Ｙ、１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０ＢＫに形成された可視像が、これら各感光体ドラムに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な転写ベルト１１に対して順次転写される１次転写工程により重畳転写画像として形成される。
その後、重畳転写画像が、記録シートなどが用いられる転写紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されており、いま、ブラック画像形成を行う感光体ドラム１２０ＢＫを対象として説明すると次の通りである。
感光体ドラム１２０ＢＫの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０ＢＫ，現像装置４０ＢＫ、１次転写ローラ１２ＢＫおよびクリーニング装置５０ＢＫが配置されている。帯電後に行われる書き込みは、後述するように、光走査装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム１２０Ｙ、１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０ＢＫに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。つまり、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１２０Ｙ、１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０ＢＫに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫを用いた転写バイアス印加により、Ａ１方向上流側から下流側に向けて順次行われる。

各感光体ドラム感光体ドラム１２０Ｙ、１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０ＢＫは、図２において説明するプロセスカートリッジに収容されており、矢印Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。
各感光体ドラム感光体ドラム１２０Ｙ、１２０Ｃ、１２０Ｍ、１２０ＢＫは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。

上述した１次転写工程を実行するための構成としては、各感光体ドラムの上方には位置されている転写ベルト１１および転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラムに対向する１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２ＢＫを備えた転写ベルトユニット１０が用いられる。

転写ベルト１１に重畳転写された画像は、転写ベルト１１に連れ回るローラで構成された２次転写ローラ５によって記録紙Ｐに一括転写されるようになっている。

画像形成装置１には、上述したプロセスカートリッジおよび転写ベルトユニット１０に加えて、４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置８と、転写ベルト１１のクリーニング装置１３とが設けられている。

図１に示した光走査装置８は、光源としての半導体レーザー、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、ミラーおよび回転多面鏡などを装備している。
光走査装置８は、各感光体ドラム１２０Ｙ，１２０Ｃ，１２０Ｍ，１２０ＢＫに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂ（図１では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である）を出射する。これにより、感光体ドラム１２０Ｙ，１２０Ｃ，１２０Ｍ，１２０ＢＫに静電潜像が形成される。

画像形成装置１には、次の装置が用いられている。
２次転写において重畳転写された画像を一括転写される記録紙Ｐを給送するシート給送装置６１と、シート給送装置６１から繰り出された記録紙Ｐのレジストタイミングを設定して２次転写位置に繰り出すレジストローラ対４である。さらに加えて、記録紙Ｐの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサが設けられている。

２次転写により転写ベルト１１に重畳転写されたトナー像が一括転写された記録紙Ｐは、熱ローラ定着方式を用いる定着装置２０に搬送されてトナー像の定着が行われる。定着後の記録紙Ｐは、排紙ローラ７を介して画像形成装置１の装置本体外部に設けられている排紙トレイ１７に向けて排出される。

定着装置２０は、図２に示す部材を備えている。
回転可能な無端状の定着部材としての可撓性定着ベルト(以下、便宜上、定着ベルト２１という)と、定着ベルト２１に対向して回転可能に設けられた対向回転体である加圧ローラ２２と、ニップ部Ｎ以外の箇所で定着ベルト２１の加熱源であるヒータ２３である。

図２に示された定着装置２０に用いられるヒータ２３は、図３にその構成が示されている。
図３においてヒータ２３は、記録紙Ｐの移動方向と直交する幅方向において第１のヒータである中央加熱ヒータ２３ａと、これとは別の第２のヒータである端部加熱ヒータ２３ｂを備えている。
第１のヒータである中央加熱ヒータ２３ａは、用紙Ｐの幅方向中央を対象として輻射熱を用いて加熱する部分ヒータである。
図３（Ａ）において、第２のヒータである端部加熱ヒータ２３ｂは、第１のヒータである中央加熱ヒータ２３ａとは別に設けられて輻射熱を用いた加熱が可能な部分ヒータである。
特に、幅方向中央を対象として加熱する部分ヒータである第１のヒータ２３ａは、幅方向中央での配光分布(配熱分布)が端部よりも高くなるようにされている。
各ヒータ部を構成するフィラメント部には、給電電路としての線材が接続されている。

図２に示す定着装置２０に用いられるヒータ２３は、１００〜２４０Ｖの印加電圧のうちで、例えば、日本国内での商用電源に用いられる１００Ｖを対象としている。このため、これよりも高電圧を用いる場合に比べて所定熱量を得るためのヒータ線径が太いものが用いられている。
このような構成のヒータを対象とした場合、図３（Ａ）に示すように、各ヒータ２３ａ、２３ｂでは、用紙の幅方向中央部での捲き回し部および幅方向両端部での捲き回し部が殆どなく、この部分での発光が殆どない中央加熱ヒータ２３ａおよび端部加熱ヒータ２３ｂとして用いられている。
上述したように、ヒータ線径が太い場合には、比較的強度もある。
そこで、発光させたくない部分であるヒータの発熱部への給電電路に、発熱抑止部材としてのタングステンロッドＴＲが装填されている。このように線材によりタングステンロッドＴＲを支持させることで発熱を抑え、通紙領域外での発熱損失を防ぐようになっている。
タングステンロッドＴＲは、中央加熱ヒータ２３ａを対象とする場合、発熱部に繋がれる両側に位置する給電電路に装填され、端部加熱ヒータ２３ｂを対象とする場合、端部の発熱部同士を繋ぐ位置の給電電路に装填されている。

発熱抑止部材としてのタングステンロッドＴＲは、図３（Ａ）に示すように中央加熱ヒータ２３ａを対象とする場合および端部加熱ヒータ２３ｂを対象とする場合の他に、図４（Ａ）に示すように、第２のヒータとして幅方向全域にコイル部２３ｂ１’を有する構成を対象とする場合にも適用できる。つまり、この場合には、幅方向中央に対応する位置にタングステンロッドＴＲが装填される。

上述した中央加熱ヒータ２３ａおよび端部加熱ヒータ２３ｂの結線方式の他の例としては、図３（Ｂ）に示す構成がある。この例では、図３（Ａ）に示したヒータ２３に対して、ヒータ線経が細い場合を対象とし、特に、端部加熱ヒータ２３ｂでの端部発熱部間での撓みを防止するために、局部的にコイル２３ｂ１を設けて支持している。
図３（Ｂ）において、第１のヒータである中央加熱ヒータ２３ａは、用紙Ｐの幅方向中央を対象として輻射熱を用いて加熱する部分ヒータである。
図３（Ｂ）において、第２のヒータである端部加熱ヒータ２３ｂは、第１のヒータである中央加熱ヒータ２３ａとは別に設けられて輻射熱を用いた加熱が可能な部分ヒータである。

第２のヒータである端部加熱ヒータ２３ｂに関しては、図４（Ｂ）に示すように、記録媒体の幅方向全域を対象として発熱する部分、つまり連続するコイル部（便宜上、符号２３ｂ１’で示す）を設けて構成することも可能である。
幅方向中央と幅方向両端を対象とする場合には、発熱してほしくない部分との間で配光率や配熱分布を異ならせる。特に、幅方向中央を対象として加熱する部分ヒータである第１のヒータに用いられる中央加熱ヒータ２３ａは、幅方向中央での配光分布(配熱分布)が端部よりも高められている。
各ヒータ部を構成するフィラメント部には、給電電路としての線材が接続されている。

図２に戻って、定着装置２０には、加熱源２３とは別に、次の部材が備えられている。定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成部材２４、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５、ヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６である。さらに加えて、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２７、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する図示しない加圧手段等も備えられている。なお、図２において符号Ｐは用紙を、符号Ｔはトナーを、そして符号Ｆ１は用紙の搬送方向を示している。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。
定着ベルト２１には、次に挙げる材料により基材およびこれの外周側に離型層が構成されている。
基材には、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料が用いられている。離型層には、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが用いられている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。
この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動される。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

図２に示した構成では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部に、輻射熱を用いるハロゲンヒータ等の加熱源を配設することも可能である。また、弾性層２２ｂが無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。

上記ヒータ２３は、それぞれの両端部が定着装置２０の側板（不図示）に固定されている。ヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源部により、例えば、記録紙Ｐのサイズや坪量に応じた定着温度を設定するべく出力制御されて発熱することができる。その出力制御は、上記温度センサ２７による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、輻射熱を用いる加熱源、例えば、上述したハロゲンヒータを用いることもできる。
温度センサ２７は、図１１に示すように、ヒータ２３における用紙幅方向中央および端部の一方を対象として定着ベルト２１の表面温度を検知する。

上記ニップ形成部材２４は、裏当て部材としてのベースパッド（図示されず）と、図示しないがベースパッドを巻いている摺動シート（低摩擦シート）とを有する。そして、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に亘って長手状に配設され、ニップ形成部材２４の支持部材として用いられるステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止され、加圧ローラ２２の軸方向に沿って均一なニップ幅が得られるようにしている。なお、ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、ステー２５を樹脂製とすることも可能である。

また、ベースパッドは、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるベースパッドの変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ニップ形成部材２４には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

ベースパッドは、図示しない低摩擦シートを挟んで対向する加圧ローラ２２とで構成されるニップ部Ｎの形状を決める機能を有している。このため、ニップ部Ｎに対向する面がほぼ平坦、換言すればストレート状の形状であり、この形状を維持するための材料として、ある程度硬い材料が用いられる。具体的には、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に用いられる結晶性熱可塑性プラスチックス、例えばアラミド繊維などの成型品が用いられる。また樹脂に代えて、金属やセラミックスなどの形状保持が可能な材料が用いられることもある。

反射部材２６は、ニップ部Ｎ以外の場所を周回移動する定着ベルト２１に対してヒータ２３からの熱を反射させる反射面を有する。
反射部材２６は、反射面として表面にアルミニウムやステンレス（ＳＵＳ）などが用いられてステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配置されている。図２に示す構成では、反射部材２６がニップ形成部材２４を支持しているステー２５に固定されている。
また、反射部材２６は、ヒータ２３によって直接加熱されるため、高融点の金属材料等で形成されることが望ましい。このように反射部材２６を配設していることにより、ヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギー化も図れる。なお、反射部材２６は、材料そのものの表面特性を用いる代わりに表面に上述したアルミニウムなどを蒸着処理して反射面とすることも可能である。

以上の構成を対象として、この構成での特徴について説明する。
図５において、この構成における特徴は、反射部材２６の遮蔽部２６ａに対するヒータ２３側での発熱抑制機能にある。
反射部材２６は、図６に示すように、ヒータ２３の長手方向において記録紙幅方向の中央側で少なくとも最小通紙サイズと同等か若しくは最小通紙サイズより外側に至る範囲を遮蔽する遮蔽部２６ａが設けられている。
遮蔽部２６ａは、図５において符号Ｇで示すヒータ２３からの照射領域に対して符号Ｇ１で示す遮蔽領域を設定する部材であり、装置の小型化によりヒータ２３を所定位置で覆うことができない時に発生するヒータ２３からの熱の照射を遮る機能を持つ。

図５において、反射部材２６は、支持部材２５に固定され、その一部、図６においては、支持部材２５に当接している部分から下方に折り曲げ加工されて加熱源側に近接する延長部が遮蔽部２６ａとして形成されている。

以上の構成を備えた定着装置２０では、例えば、Ａ３サイズを対象とした場合、ヒータ２３の中央加熱ヒータ２３ａ、端部加熱ヒータ２３ｂの両方が発熱を開始される。
ヒータ２３では、中央加熱ヒータ２３ａおよび端部加熱ヒータ２３ｂにおいて発熱部以外の線材の位置に発熱抑制部材のタングステンロッドＴＲ（図３参照）が配置されているので、タングステンロッドＴＲが配置されている箇所での発熱が抑制されることになる。
これにより、ヒータ２３における発熱部以外に位置する箇所での温度上昇が抑えられ、発熱部以外の箇所に位置する遮蔽部２６ａでの異常昇温が抑制されることになる。しかも、タングステンロッドＴＲが配置されている箇所であっても発熱が抑制できない範囲は遮蔽部２６ａにて異常昇温が抑制できる。

一方、最小サイズとして用いられるハガキサイズを対象とした場合には、遮光部材１００による熱の遮断に加えて、中央加熱ヒータ２３ａのみによる加熱が行われる。このとき、ヒータ２３ａ内での発熱抑止部材であるタングステンロッドＴＲの配置により、殆ど中央部のみの発熱が可能となる。これにより、ハガキのような特殊な厚さの用紙を対象とした場合に、定着温度をＡ３版サイズの場合よりも下げて定着時間を長くした場合でも、必要な箇所のみへの加熱により定着効率を低下させることがない。
この結果、遮蔽部２６ａでの昇温が原因する反射面での酸化を防止して反射率が低下するのを防止することが可能となる。しかも、加熱が必要でない部分への過昇温も防止することが可能となる。このように反射率の低下が抑えられると共に通紙領域では発熱部からの熱が有効に与えられることにより、定着ベルト２１に対する反射効率が維持されて加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができる。

反射部材２６は、単独で用いることに限らず、通紙サイズに応じて加熱領域を切り替えることができる遮光部材１００と組み合わせて用いることもできる。以下、前述した構成を備えたヒータ２３およびこれに加えて遮光部材１００と反射部材２６とを用いた定着装置の一例について説明する。
図７に示す定着装置２０は、定着ベルト２１における移動方向と直角な方向に相当する幅方向において通紙領域外でヒータ２３からステー２５に向けて光が照射される位置に、加熱を遮断する位置に移動可能な遮光部材１００が設けられている。
この遮光部材１００は、加熱源近傍に相当するヒータ２３の近傍の裏面に対応させて配置されている。

遮光部材１００は、通紙幅サイズに応じた遮光面積が得られる形状を有した部材である。
遮光部材１００は、図８の展開図に示すように、通紙される用紙の幅に対応する開口面積を有する段付き形状とされている。
図８に示す遮光部材１００に用いられる開口面積は、日本で多用されるハガキサイズ、Ｂ４サイズ、Ａ３サイズ及びこれら各開口面積を超えたＳＲＡ３サイズに対応させてある。
この場合にいうハガキサイズは、遮光部材１００により通紙領域外への加熱を遮蔽される際の最小サイズの対象となっている。
図９は、遮光部材１００の使用状態を示しており、図９(Ａ)では、Ａ３サイズの用紙を対象とする場合が、そして図９（Ｂ）では、ハガキサイズの用紙を対象とする場合が示されている。なお、図９において矢印は、遮光部材１００の移動方向を示している。
図９（Ａ）においては、ヒータ２３に対する開口面積が大きい段部が対向するように遮光部材１００が定着ベルト２１の周回方向とは逆の方向に移動する。また図９（Ｂ）においては、ヒータ２３に対する開口面積が小さい段部が対向するように遮光部材１００が定着ベルト２１の周回方向に沿って移動する。
図９に示す状態では、反射部材２６において反射する光がその開口面積に応じて通紙領域での照射領域とされる。

以上の構成を備えた遮光部材１００に対して図５および図６を用いて説明した反射部材２６を組み合わせた構成の一例を以下に説明する。
反射部材２６と遮光部材１００との構成上の関係は、次の通りである。
反射部材２６の遮蔽部２６ａは、図１０（Ａ）に示されている、ハガキサイズ〜Ａ３サイズに対応する開口面積を有した段付き形状部を備えた遮光部材１００の長さＳ１に対し、図６において符号Ｓで示すように、その長さＳ１を覆うことができる長さを持たせてある。なお、遮光部材１００の開口数は、使用される用紙サイズの種類に合わせることができる。例えば、図１０（Ｂ）の場合には、図１０（Ａ）に示した開口のうちでハガキサイズを対象としない数の開口を持つ段部が形成されている場合が示されている。
反射部材２６の遮蔽部２６ｂが遮光部材１００の長さＳ１を覆う長さＳを持つことにより、図１１に示すように、定着ベルト２１の端部など、加熱が必要ない範囲に輻射熱が漏れて過昇温となるのを防止できる。

反射部材２６は、図１１に示すように、支持部材であるステー２５に固定支持され、図５で説明した構成と同様に、ステー２５に当接している部分から下方に折り曲げ加工されて加熱源側に近接する延長部により形成された遮蔽部２６ａを備えている。
同図に示した遮光部材１００は、段付き形状部のうちでＡ３サイズの開口面積を有する段部をヒータ２３に対向させるように、図９で説明したと同様に周回移動する。

一方、遮蔽部２６ａは、装置の小型化により遮光部材１００の移動位置が限定されてしまった場合のように、移動方向先端がヒータ２３を所定位置で覆うことができない時に発生するヒータ２３からの熱の照射を遮る機能を持つ。遮蔽部２６は、図５において説明した、符号Ｇで示すヒータ２３からの照射領域に対して符号Ｇ１で示す領域を遮蔽する。
この場合にいう、遮光部材１００の移動位置が限定されることの意味は次の通りである。
遮光部材１００は、図９（Ｂ）に示すように、ハガキサイズを対象としたときが最も周回方向での移動量が多くなる。このとき、周回方向での移動方向先端が所定位置に達していないと、ヒータ２３からの熱が所定位置との間の隙間から定着ベルト２１に向け照射されるが、遮蔽部２６ａは、この隙間から照射される熱の漏出を遮蔽する。
周回方向での移動方向先端が所定位置に達しない原因の一つに、装置の小型化による周回移動路と周辺部材の取り付け位置との干渉などがある。このような現象に対し、図６に示す構成では、遮蔽部２６ａが遮光部材１００の周回方向での移動方向先端に生じる隙間を遮蔽する部分として用いられる。これにより、発熱部以外での定着ベルト２１の異常な温度上昇を防止して定着ベルト２１の温度分布が一様とならなくなるのを抑制または防止できる。

図７において、第１，第２のヒータ２３ａ、２３ｂ近傍に、これと対向して通紙領域外への加熱を遮断する位置に移動可能な遮光部材１００が備えられ、遮光部材１００へ近接する向きに延長された遮蔽部２６ａを有する反射部材２６が設けられている。反射部材２６の遮蔽部２６ａは、遮光部材１００の段付き形状部での最大長さのうちで、記録紙Ｐの幅方向中央を除く範囲を覆うことができる形状を備えている。
ヒータ２３では、中央加熱ヒータ２３ａおよび端部加熱ヒータ２３ｂにおいて発熱部以外の線材の位置にタングステンロッドＴＲ（図３参照）が配置されているので、タングステンロッドＴＲが配置されている箇所での発熱が抑制されることになる。
これにより、周回移動可能な遮光部材１００の周回方向先端が所定位置に規定されていない場合でも、その位置ずれにより生じる隙間を遮蔽部２６ａによって遮蔽することができるので、隙間から定着ベルト２１に向けて漏洩しようとする熱を遮断できる。
また、最小サイズとして用いられるハガキサイズを対象とした場合には、遮光部材１００による熱の遮断に加えて、中央加熱ヒータ２３ａのみによる加熱が行われる。このとき、ヒータ２３ａ内での発熱抑止部材の配置により、殆ど中央部のみの発熱が可能となる。これにより、ハガキのような特殊な厚さの用紙を対象とした場合に、定着温度をＡ３サイズの場合よりも下げて定着時間を長くした場合でも、必要な箇所のみへの加熱により定着効率を低下させることがない。

以上の構成を備えた定着装置２０の作用を図１１において説明すると次の通りである。
図１１には、最大長さとして用いられるＡ３サイズを対象として定着する場合が示されている。
同図において、遮光部材１００は、段付き形状部のうちでＳＲＡ３サイズの開口面積を有する形状部をヒータ２３に対向させるように周回移動する(周回移動方向は図９中の矢印で示す方向)。
このとき、ヒータ２３では、中央加熱ヒータ２３ａおよび端部加熱ヒータ２３ｂの両方が発熱を開始する。定着ベルト２１での加熱領域および遮光領域での温度は、温度センサ２７により監視される。

ヒータ２３では、中央加熱ヒータ２３ａおよび端部加熱ヒータ２３ｂにおいて発熱部以外の線材の位置にタングステンロッドＴＲ（図３参照）が配置されているので、タングステンロッドＴＲが配置されている箇所での発熱が抑制されることになる。
これにより、ヒータ２３における発熱部以外に位置する箇所での温度上昇が抑えられることにより、発熱部以外の箇所に位置する遮蔽部２６ａでの異常昇温が抑制されることになる。
また、最小サイズとして用いられるハガキサイズを対象とした場合には、遮光部材１００による熱の遮断に加えて、中央加熱ヒータ２３ａのみによる加熱が行われる。このとき、ヒータ２３ａ内での発熱抑止部材であるタングステンロッドＴＲの配置により、殆ど中央部のみの発熱が可能となる。これにより、ハガキのような特殊な厚さの用紙を対象とした場合に、定着温度をＡ４版サイズの場合よりも下げて定着時間を長くした場合でも、必要な箇所のみへの加熱により定着効率を低下させることがない。
この結果、遮蔽部２６ａでの昇温が原因する反射面での酸化を防止して反射率が低下するのを防止することが可能となる。このように反射率の低下が抑えられると共に通紙領域では発熱部からの熱が有効に与えられることにより、定着ベルト２１に対する反射効率が維持されて加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができる。

以上の構成においては、遮光部材１００による遮光が不十分となるのを防止するために設けられている遮蔽部２６ａでの異常昇温を、ヒータ２３側に設けた発熱抑制部材により防止することができる。これにより、遮蔽部２６ａを備えた反射部材での異常昇温を防止して異常昇温による反射面の酸化が原因する曇りの発生を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記構成の説明では、２本のヒータを用いたが、ヒータを３本以上用いる場合を対象とすることも可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着部材
２２ 対向回転体
２３ 加熱源
２３ａ 第１のヒータ
２３ｂ 第２のヒータ
２４ ニップ形成部材
２５ 支持部材
２６ 反射部材
２６ａ 遮蔽部
２６ｂ 幅方向中央
１００ 遮光部材
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録媒体

特開２００４−２８６９２２号公報 特開２０１０−７９３０９号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００７−２３３０１１号公報 Ｗ０２００５／０１５３２０号公報 特開２０１０−６６５８３号公報 特開２００９−１８０７８９号公報

以上の構成を備えた定着装置２０の作用を図９において説明すると次の通りである。
図９には、最大長さとして用いられるＡ３サイズを対象として定着する場合が示されている。
同図において、遮光部材１００は、段付き形状部のうちでＳＲＡ３サイズの開口面積を有する形状部をヒータ２３に対向させるように周回移動する(周回移動方向は図９中の矢印で示す方向)。
このとき、ヒータ２３では、中央加熱ヒータ２３ａおよび端部加熱ヒータ２３ｂの両方が発熱を開始する。定着ベルト２１での加熱領域および遮光領域での温度は、温度センサ２７により監視される。

Claims (10)

1. 回転可能な無端状の定着部材と、
   前記定着ベルトの内側に位置する支持部材に支持されたニップ形成部材と、
   前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体と、
   前記ニップ部以外の箇所で前記定着部材を直接加熱する加熱源と、
   前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
   前記加熱源と前記ニップ形成部材との間で前記定着部材の移動方向と直角な方向に延長されて該加熱源の裏面に放射される熱を前記定着ベルトに向け反射させる反射部材と、を備え、回転する前記定着ベルトと前記対向回転体との間のニップ部に、未定着画像を担持した記録媒体を搬送して、当該記録媒体に未定着画像を定着する定着装置であって、
   前記加熱源には、前記記録媒体の幅方向中央を対象として輻射熱を用いて加熱する第１のヒータおよび前記幅方向端部を対象として輻射熱を用いて加熱する第２のヒータが用いられ、
   前記ヒータの発熱部への給電電路には、該給電電路での発熱を抑制する発熱抑制部材が配置され、
   前記反射部材は、前記支持部材に固定支持され、該支持部材側に支持されている本体から前記加熱源に向けて延長されて前記定着部材に向けた熱の照射を遮る遮蔽部を備えている定着装置。
2. 前記第２のヒータは、前記記録媒体の幅方向端部を対象として加熱する部分ヒータであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記第２のヒータは、前記記録媒体の幅方向全域を対象として発熱する部分を有する部分ヒータであることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 前記発熱抑止部材には、前記給電電路内に装填されたタングステンロッドが用いられることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 前記発熱抑止部材は、前記第１のヒータにおいては発熱部に繋がれる両側に位置する給電電路内に、そして、前記第２のヒータにおいては端部に位置する発熱部同士を繋ぐ位置の給電電路内にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一つに記載の定着装置。
6. 前記反射部材の反射面は、蒸着処理された反射面を備えていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. 前記加熱源は、前記記録媒体のサイズおよび坪量に応じて各ヒータの出力を制御されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
8. 前記加熱源近傍には、これと対向して前記可撓性定着ベルトの通紙領域外への加熱を遮断する位置に移動可能な遮光部材が設けられ、
   前記反射部材は、前記支持部材に支持される本体から前記加熱源側に向けて遮光部材に近接する位置に延長されて前記遮光部材の段付き形状部での最大長さを覆うことができる遮蔽部が備えられていることを特徴とする請求項１乃至５記載の定着装置。
9. 前記遮光部材による通紙領域外への加熱を遮蔽される際の最小サイズがハガキを対象とすることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
10. 請求項１乃至９のうちのいずれか一つに記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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