JP6057001B1 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの内周面に接触して熱源からの熱をベルトに伝える伝熱部材を有する構成において、変形手段を有していない構成に比べて、ベルトの記録媒体が接触しない非接触領域の過剰な温度上昇を抑制する。【解決手段】定着装置３０は、定着ベルト３６と、ハロゲンランプ３８と、伝熱部材４２と、接触部４２Ｂとを有している。定着ベルト３６は、無端状で用紙Ｐ上のトナー像Ｇと接触する。ハロゲンランプ３８は、定着ベルト３６の内側に設けられ輻射熱を放射する。伝熱部材４２は、定着ベルト３６に接触する接触部４２Ｂを備えハロゲンランプ３８の輻射熱を吸収して定着ベルト３６に熱を伝える。湾曲部４３は、接触部４２Ｂの温度が予め定められた設定温度を超えたときに変形して、定着ベルト３６と接触部４２Ｂの少なくとも一部とを離す。【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１の定着装置は、定着ベルトの内周面と接触し、熱源から放射される輻射熱を吸収して定着ベルトを加熱する熱伝達部材を有している。

特開２０１５−５９９８１号公報

熱源の輻射熱を伝熱部材を介してベルトに伝える定着装置では、記録媒体が接触するベルトの接触領域において記録媒体に熱が奪われるため、該接触領域のベルトの温度が低下する。ここで、熱源から伝熱部材への輻射熱の供給（加熱）が継続して行われることで、ベルトの接触領域の温度が定着温度まで上昇する。

しかし、ベルトの記録媒体が接触しない非接触領域では、記録媒体に熱が奪われないまま伝熱部材によるベルトの加熱が継続されることになる。このため、ベルトの非接触領域の温度が接触領域に比べて過剰に上昇することになる。

本発明は、ベルトの内周面に接触して熱源からの熱をベルトに伝える伝熱部材を有する構成において、変形手段を有していない構成に比べて、ベルトの記録媒体が接触しない非接触領域の過剰な温度上昇を抑制することを目的とする。

本発明の請求項１に係る定着装置は、記録媒体上の現像剤像とニップ部で接触する無端状のベルトと、前記ベルトの内側に設けられ輻射熱を放射する熱源と、前記ベルトの周方向の一部でかつ前記ベルトの回転中心位置に対して前記ニップ部側とは反対側の内周面と接触する接触部を備え前記熱源の輻射熱を吸収して前記ベルトに熱を伝える伝熱部材と、前記接触部の温度が予め定められた設定温度を超えたときに変形して、前記ベルトと前記接触部の少なくとも一部とを離す変形手段と、を有する。

本発明の請求項２に係る定着装置の前記変形手段は、前記接触部の少なくとも一部を構成する湾曲部であって、前記ベルトの軸方向に見て、温度が前記設定温度以下のときの曲率よりも温度が前記設定温度を超えたときの曲率の方が大きくなる湾曲部である。

本発明の請求項３に係る定着装置の前記伝熱部材には、記録媒体の搬送方向と直交する幅方向の大きさに合わせて該搬送方向に沿った切込が形成され、前記湾曲部は、少なくとも前記切込よりも前記幅方向の外側に配置されている。

本発明の請求項４に係る定着装置は、前記湾曲部の温度が前記設定温度よりも低い温度のときに、前記湾曲部の曲率が前記設定温度のときの曲率よりも小さくなるのを制限する制限部材を有する。

本発明の請求項５に係る定着装置は、前記熱源から前記ベルトに向かう輻射熱を遮る遮熱手段を有し、前記湾曲部が前記遮熱手段に含まれる。

本発明の請求項６に係る画像形成装置は、搬送方向と直交する幅方向の長さが異なる複数の記録媒体上に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、前記現像剤像形成手段により形成された前記幅方向の長さが異なる複数の記録媒体上の現像剤像を記録媒体に定着する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置と、を有する。

請求項１の発明は、ベルトの内周面に接触して熱源からの熱をベルトに伝える伝熱部材を有する構成において、変形手段を有していない構成に比べて、ベルトの記録媒体が接触しない非接触領域の過剰な温度上昇を抑制することができる。

請求項２の発明は、変形手段を伝熱部材とは別に設けた構成に比べて、簡単な構成でベルトに対して伝熱部材を離すことができる。

請求項３の発明は、伝熱部材に切込を形成しない構成に比べて、湾曲部の変形が、ベルトの記録媒体との接触領域に対応する伝熱部材の部位の変形の有無に影響されるのを抑制することができる。

請求項４の発明は、制限部材が無い構成に比べて、ベルトの移動の軌道に湾曲部が影響するのを抑制することができる。

請求項５の発明は、遮熱手段を有さない構成に比べて、ベルトが熱源からの輻射熱により直接、加熱されるのを抑制することができる。

請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置を有さない構成に比べて、幅方向の長さが異なる複数の記録媒体に定着したときの画像不良を抑制することができる。

第１実施形態に係る画像形成装置を示す構成図である。 第１実施形態に係る定着装置の構成を示す説明図である。 第１実施形態に係る加熱部において定着ベルトを除いた状態を示す斜視図である。 第１実施形態及び比較例に係る伝熱部材を長手方向に見た形状を示す説明図である。 第２実施形態に係る定着装置の構成を示す説明図である。 第２実施形態に係る加熱部において定着ベルトを除いた状態を示す斜視図である。 第２実施形態に係る加熱部及び用紙の配置関係を示す説明図である。 第３実施形態に係る定着装置の構成を示す説明図である。 第３実施形態に係る加熱部において定着ベルトを除いた状態を示す斜視図である。 （Ａ）第３実施形態に係る加熱部の一部を示す説明図である。（Ｂ）第３実施形態に係る加熱部において爪部が定着ベルトを押す状態を示す説明図である。

[第１実施形態]
第１実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。

〔全体構成〕
図１には、第１実施形態の画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、一例として、用紙Ｐを搬送するロール対１３を含む搬送部１２と、搬送部１２により搬送される用紙Ｐ上にトナーＴを用いてトナー像Ｇを形成する画像形成部１４と、トナー像Ｇを加熱及び加圧して用紙Ｐに定着する定着装置３０と、を有する。用紙Ｐは、記録媒体の一例である。トナーＴは、現像剤の一例である。トナー像Ｇは現像剤像の一例である。画像形成部１４は、現像剤像形成手段の一例である。

なお、以下の説明では、図１に矢印Ｙで示す方向を装置高さ方向、矢印Ｘで示す方向を装置幅方向とする。また、装置高さ方向及び装置幅方向のそれぞれに直交する方向（Ｚで示す）を装置奥行き方向とする。そして、画像形成装置１０を正面視して、装置高さ方向、装置幅方向、装置奥行き方向をＹ方向、Ｘ方向、Ｚ方向と記載する。さらに、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれ一方側と他方側を区別する必要がある場合は、画像形成装置１０を正面視して、上側をＹ側、下側を−Ｙ側、右側をＸ側、左側を−Ｘ側、奥側をＺ側、前側を−Ｚ側と記載する。用紙Ｐの搬送経路Ｅは、一例として、Ｙ方向に沿っている。

画像形成部１４は、画像形成ユニット２０と、画像形成ユニット２０の各部の動作を制御して用紙Ｐ上にトナー像Ｇを形成させる制御部２２とを有している。画像形成ユニット２０は、一例として、公知の電子写真方式である帯電、露光、現像、転写の各工程を行うように構成されている。画像形成装置１０では、幅方向の長さが異なる複数種類の用紙Ｐへのトナー像Ｇの形成及び定着が行われるようになっている。

〔要部構成〕
次に、定着装置３０について説明する。

図２に示す定着装置３０は、用紙Ｐの搬送経路ＥのＸ側に設けられトナー像Ｇを加熱する加熱部３２と、搬送経路Ｅの−Ｘ側に設けられ用紙Ｐ及びトナー像Ｇを加熱部３２に向けて加圧する加圧部３４とを有している。本実施形態では、一例として、定着装置３０における用紙Ｐの搬送方向が、既述のようにＹ方向となっており、Ｙ方向と直交する用紙Ｐの幅方向がＺ方向となっている。

＜加圧部＞
加圧部３４は、一例として、加圧ロール３５により構成されている。加圧ロール３５は、Ｚ方向を軸方向とする円柱状の芯金３５Ａと、芯金３５Ａの外周面に形成されたスポンジ層３５Ｂとを有している。また、加圧ロール３５は、Ｚ方向に用紙Ｐの幅よりも長い長尺状の部材である。芯金３５Ａの軸方向両端部は、図示しないブラケットに取り付けられたベアリングにより回転可能に支持されている。また、芯金３５Ａは、スポンジ層３５Ｂの外周面が後述する定着ベルト３６の外周面と接触して後述するニップ部Ｎを形成するように、図示しないバネにより定着ベルト３６に向けて押し付けられている。さらに、芯金３５Ａは、Ｚ側端部が図示しないモータにより駆動されることで回転するようになっている。

定着ベルト３６の外周面と加圧ロール３５の外周面とが用紙Ｐを挟む部位でありかつ用紙Ｐ上のトナー像Ｇ（トナーＴ）が加熱及び加圧される部位をニップ部Ｎと称する。つまり、加圧ロール３５は、定着ベルト３６と共にニップ部Ｎを形成している。本実施形態では、一例として、Ｚ方向に見て、ニップ部ＮがＹ方向に沿った直線状に形成されている。

＜加熱部＞
加熱部３２は、定着ベルト３６と、ハロゲンランプ３８と、伝熱部材４２と、湾曲部４３と、ホルダ４６と、パッド４８と、遮熱部５０と、摺動シート５２と、反射部材５４と、図示しない温度センサとを有している。定着ベルト３６は、ベルトの一例である。ハロゲンランプ３８は、熱源の一例である。湾曲部４３は、変形手段の一例である。遮熱部５０は、遮熱手段の一例である。

（定着ベルト）
定着ベルト３６は、エンドレスベルト（無端状）とされており、一例として、基層と、該基層の外周面に被覆された離型層とから構成されている。基層を構成する材料としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドなどのポリマーや、ステンレス、ニッケル、銅などの金属が挙げられる。本実施形態では、一例として、ポリイミドを用いている。離型層は、一例として、ＰＦＡ（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）製となっている。また、定着ベルト３６は、定着ベルト３６の内側に向けて作用する外力に対する剛性により、ニップ部Ｎ以外において半円に近い移動の軌跡を描くようになっている。

さらに、定着ベルト３６は、用紙Ｐの搬送経路Ｅに対してＸ側にＺ方向を軸方向として、該軸周りに回転（周回移動）可能に配置されている。定着ベルト３６のＺ方向の幅は、用紙ＰのＺ方向の幅よりも長くなっている。加えて、定着ベルト３６は、加圧ロール３５と摺動シート５２（パッド４８）とで挟まれており、加圧ロール３５の回転により従動回転するようになっている。また、定着ベルト３６の外周面は、搬送経路Ｅを搬送されてきた用紙Ｐ上のトナー像Ｇと接触する。なお、定着ベルト３６の両端部には、Ｚ方向の定着ベルト３６の蛇行を抑制する図示しないガイド部材が設けられている。

（ホルダ）
ホルダ４６は、板金製でＺ方向に定着ベルト３６の幅よりも長い長尺状の部材であり、Ｘ−Ｙ断面がＵ字状に形成された部材である。また、ホルダ４６は、定着ベルト３６の内側にＸ側に開口した状態で配置されている。ホルダ４６は、図示しないブラケットにより支持されている。

（パッド）
パッド４８は、一例として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製でＺ方向に定着ベルト３６の幅よりも長い長尺状の部材である。また、パッド４８は、定着ベルト３６の内側でかつホルダ４６のＹ方向に沿った壁部の−Ｘ側に固定されている。さらに、パッド４８は、摺動シート５２のＸ側の面と接触している。パッド４８のＹ方向両端部は、定着ベルト３６に向けて凸となるＲ形状とされている。

（摺動シート）
摺動シート５２は、パッド４８の−Ｘ側の面を覆った状態でホルダ４６にネジ４９により固定されている。また、摺動シート５２は、定着ベルト３６が加圧ロール３５により加圧されることで、定着ベルト３６とパッド４８とに挟まれている。さらに、摺動シート５２は、定着ベルト３６とパッド４８との摩擦係数よりも、定着ベルト３６と摺動シート５２との摩擦係数の方が低くなる材料で構成されている。

（反射部材）
反射部材５４は、Ｚ方向を長手方向とする板材を短手方向の複数箇所で屈曲させた部材である。具体的には、反射部材５４は、ホルダ４６の内側に配置された反射部５４Ａと、反射部５４ＡのＹ側の部位でかつホルダ４６のＹ側部分にネジ５６により取り付けられた取付部５４Ｂとを有している。反射部５４Ａは、Ｘ−Ｙ面の断面形状が、Ｘ側に向けて開口するＵ字状に形成されている。

また、反射部５４Ａの内面は、鏡面とされている。反射部５４Ａは、後述するハロゲンランプ３８の光をニップ部Ｎ側とは反対側（Ｘ側）に向けて反射させるようになっている。なお、反射部５４Ａにおける取付部５４Ｂ側とは反対側の部位でかつホルダ４６よりもＸ側に突出した部位を突出部５４Ｃと称する。

図示しない温度センサは、ニップ部Ｎの用紙Ｐの進入側でかつ定着ベルト３６の外周面と対向する位置に設けられている。そして、制御部２２（図１参照）は、温度センサにより検知された定着ベルト３６の温度が、予め定められた定着温度よりも低い場合にハロゲンランプ３８に通電し、定着温度よりも高い場合にハロゲンランプ３８への通電を停止するようになっている。定着温度は、用紙Ｐにトナー像Ｇを定着可能となる温度（一例として、定着の下限温度）である。なお、本実施形態における予め定められた設定温度は、定着温度よりも高い温度となっている。

（ハロゲンランプ）
ハロゲンランプ３８は、定着ベルト３６の内側でかつ反射部５４Ａの内側に反射部５４Ａとは非接触状態でＺ方向を長手方向として設けられている。ハロゲンランプ３８の発光部のＺ方向の長さは、最大サイズの用紙ＰのＺ方向の幅とほぼ同じ長さとなっている。そして、ハロゲンランプ３８は、図示しない電源からの通電により点灯して輻射熱（光）を放射するようになっている。

（伝熱部材）
図３に示すように、伝熱部材４２は、Ｚ方向の長さが定着ベルト３６のＺ方向の長さよりも長い部材であり、定着ベルト３６の内側に配置されている。なお、Ｚ方向における用紙Ｐと定着ベルト３６が接触する領域を接触領域ＳＡと称する。また、Ｚ方向における接触領域ＳＡの外側であり、定着ベルト３６と伝熱部材４２が接触しかつ用紙Ｐが定着ベルト３６に接触しない領域を非接触領域ＳＢと称する。用紙ＰのＺ方向の幅が変わると、接触領域ＳＡと非接触領域ＳＢとの境界も変わる。

また、図２に示すように、伝熱部材４２は、Ｚ方向に見て、Ｘ方向に沿った直線状の固定部４２Ａと、固定部４２ＡのＸ側端部からＸ側に凸となるように湾曲された部位でありかつ定着ベルト３６の内周面と接触する接触部４２Ｂとを有している。ここで、接触部４２Ｂの少なくとも一部を構成する部位であって、Ｚ方向に見て、温度が既述の設定温度以下のときの曲率よりも温度が設定温度を超えたときの曲率の方が大きくなる（曲率が変化する）部位を湾曲部４３と称する。

固定部４２Ａは、Ｘ−Ｚ面に沿った平板状の部位であり、ネジ５６によりホルダ４６のＹ側の部位に固定されている。接触部４２Ｂは、半円筒状の部位であり、固定部４２Ａ側とは反対側が自由端とされている。つまり、伝熱部材４２は、片持ち状態でホルダ４６に支持されている。定着装置３０において定着が行われない停止状態では、接触部４２Ｂは、定着ベルト３６の回転中心位置よりもＸ側の内周面（ニップ部Ｎ側とはＸ方向で反対側の内周面）と接触するようになっている。

また、接触部４２Ｂは、ハロゲンランプ３８と定着ベルト３６との間に配置されている。さらに、接触部４２Ｂのハロゲンランプ３８側の面（内面）には、黒色の塗装が施されており、ハロゲンランプ３８からの輻射熱の吸収率が高められている。加えて、接触部４２Ｂの大きさは、加熱部３２をＸ側から−Ｘ側に見て、ホルダ４６の開口及びハロゲンランプ３８を覆う大きさとなっている。そして、伝熱部材４２は、定着ベルト３６との接触状態において、ハロゲンランプ３８の輻射熱を吸収して定着ベルト３６に熱を伝えるようになっている。

伝熱部材４２の接触部４２Ｂ（湾曲部４３含む）は、一例として、バイメタルで構成されている。バイメタルとは、熱膨張率が異なる２枚の金属板を貼り合せた複合金属材である。また、伝熱部材４２は、熱膨張率が大きい方が定着ベルト３６側に位置しており、温度変化によって曲率が変化する。

図４に示すように、接触部４２Ｂは、常温（２５〔℃〕）では実線Ａで示す湾曲状態となり、定着温度では実線Ｂで示す湾曲状態となり、定着温度を超える設定温度では実線Ｃで示す湾曲状態となるように構成されている。実線Ａ、実線Ｂ、実線Ｃは、いずれも定着ベルト３６側に凸となる湾曲状態である。

実線Ａの曲率をＲ１〔ｍ^−１〕、実線Ｂの曲率をＲ２〔ｍ^−１〕、実線Ｃの曲率をＲ３〔ｍ^−１〕とすると、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３となっている。曲率Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の図示は省略する。ここで、湾曲部４３は、曲率Ｒ１及び曲率Ｒ２の状態では、定着ベルト３６の内周面と接触する。一方、湾曲部４３は、曲率Ｒ３の状態では、ニップ部Ｎ（図２参照）以外で半円に近い移動の軌跡を描く定着ベルト３６に対して離れるようになっている。

なお、バイメタルの固有の係数である湾曲係数Ｋについては、ＪＩＳＣ２５３０に記載がある。また、株式会社ＮＥＯＭＡＸマテリアルのバイメタルのカタログによれば、湾曲係数Ｋは、Ｋ＝｛（１／ｒ２−１／ｒ１）×ｔ｝／｛２×（Ｔ２−Ｔ１）｝で求められる。湾曲係数Ｋの単位は〔Ｋ^−１〕である。ｒ１はバイメタルの変形前の曲率半径〔ｍ〕であり、ｒ２はバイメタルの変形後の曲率半径〔ｍ〕である。ｔはバイメタルの厚さ〔ｍ〕である。Ｔ１は変形前のバイメタルの温度〔Ｋ〕であり、Ｔ２は変形後のバイメタルの温度〔Ｋ〕である。上記の湾曲係数Ｋの式を用いて設計することで、定着温度にて定着ベルト３６の内周面と接触し、設定温度を超える温度で定着ベルト３６から離れる伝熱部材４２が得られる。

（湾曲部）
図２に示す湾曲部４３では、既述のように、Ｚ方向に見て、温度が設定温度以下のときの曲率Ｒ１、Ｒ２よりも、温度が設定温度を超えたときの曲率Ｒ３の方が大きくなる。つまり、湾曲部４３は、温度が設定温度を超えたときに変形して、定着ベルト３６から離れるようになっている。

なお、伝熱部材４２の材料は、一例として、伝熱部材４２の耐熱温度が３５０〔℃〕以上となる材料で構成されている。具体的には、高膨張側（定着ベルト３６側）の層にＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ又はＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅが用いられており、低膨張側（ハロゲンランプ３８側）の層にＮｉ−Ｆｅ又はＣｒ−Ｆｅが用いられている。これにより、耐熱温度が３５０〔℃〕よりも低い材料で構成された伝熱部材を用いる場合に比べて、伝熱部材４２の耐熱性が上がっている。

（遮熱部）
遮熱部５０は、一例として、湾曲部４３の−Ｙ側の先端である先端部４３Ａと、反射部材５４の突出部５４Ｃとで構成されている。つまり、湾曲部４３は、遮熱部５０に含まれている。そして、遮熱部５０は、湾曲部４３の温度が設定温度を超えて、湾曲部４３が曲率Ｒ３の状態になったときに、先端部４３Ａ及び突出部５４Ｃがハロゲンランプ３８と定着ベルト３６との間に位置するように、定着ベルト３６の内側に配置されている。これにより、遮熱部５０は、湾曲部４３の温度が設定温度を超えたときに、ハロゲンランプ３８から定着ベルト３６に向う輻射熱を遮るようになっている。

〔作用〕
次に、第１実施形態の作用について説明する。

図１に示す画像形成装置１０では、画像形成部１４による用紙Ｐへのトナー像Ｇの形成に合わせて、定着装置３０の立ち上げ動作が開始される。具体的には、図２に示す定着装置３０において、ハロゲンランプ３８が点灯され、加圧ロール３５が回転を開始する。加圧ロール３５の回転により、定着ベルト３６が周回移動（従動）を開始する。このとき、ニップ部Ｎ側とは反対側において、伝熱部材４２の接触部４２Ｂと定着ベルト３６の内周面とが接触している。

ハロゲンランプ３８から出射された光（ハロゲンランプ３８から放射された輻射熱）のうち、ハロゲンランプ３８のＸ側に向かう光は、伝熱部材４２に到達して吸収される。さらに、ハロゲンランプ３８のＹ側、−Ｙ側及び−Ｘ側に向かう光は、反射部５４ＡによりＸ側へ向けて反射され、伝熱部材４２に到達して吸収される。そして、伝熱部材４２では、光（輻射熱）を吸収することで温度が上昇し、定着ベルト３６に熱を伝える。これにより、定着ベルト３６の温度が上昇して定着温度に到達する。ニップ部Ｎでは、用紙Ｐ上のトナー像Ｇが、移動してきた定着ベルト３６により加熱されると共に定着ベルト３６と加圧ロール３５とに挟まれて加圧されることで、用紙Ｐに定着される。

定着装置３０において、小サイズの用紙Ｐへのトナー像Ｇの定着が行われたとき、接触領域ＳＡ（図３参照）において用紙Ｐに熱が奪われるため、ニップ部Ｎを抜けた接触領域ＳＡの定着ベルト３６及び伝熱部材４２の温度が定着温度よりも低下する。ここで、ハロゲンランプ３８から伝熱部材４２への輻射熱の供給（加熱）が継続して行われることで、ニップ部Ｎに進入する定着ベルト３６及び伝熱部材４２の接触領域ＳＡの温度が定着温度まで上昇する。

一方、非接触領域ＳＢ（図３参照）では、用紙Ｐに熱が奪われないままハロゲンランプ３８から伝熱部材４２への輻射熱の供給が継続して行われるため、伝熱部材４２の温度が定着温度よりも高い温度となる。そして、伝熱部材４２の温度が定着温度よりも高い設定温度になると、バイメタルで構成された伝熱部材４２は、湾曲部４３の曲率が定着温度のときの湾曲部４３の曲率よりも大きくなるように変形する。このため、定着ベルト３６と伝熱部材４２の一部（湾曲部４３）とが離れ、設定温度以上の温度となっている伝熱部材４２の一部から定着ベルト３６の非接触領域ＳＢ（図３参照）へ伝わる熱量が低下する。これにより、定着ベルト３６の非接触領域ＳＢの過剰な温度上昇が抑制される。なお、設定温度以上となっている湾曲部４３は、定着動作終了によりハロゲンランプ３８が消灯されることで、温度が下がる。

また、定着装置３０では、伝熱部材４２をバイメタルで構成しているので、伝熱部材４２の温度が設定温度となったときに、伝熱部材４２自体で曲率が大きくなるように変形する。このため、伝熱部材４２を変形させる手段を伝熱部材４２（湾曲部４３）とは別に設けた構成に比べて、定着ベルト３６に対して伝熱部材４２を離す構成が簡単な構成になる。

さらに、定着装置３０では、伝熱部材４２の温度が設定温度となったときに伝熱部材４２の曲率が大きくなることで、湾曲部４３の先端部４３Ａが−Ｘ側（ホルダ４６側）に移動する。これにより、伝熱部材４２の温度が設定温度以下のときに比べて、反射部材５４の突出部５４Ｃと伝熱部材４２との間が狭くなる。言い換えると、遮熱部５０が、ハロゲンランプ３８から定着ベルト３６に向かう輻射熱を遮る。これにより、遮熱部５０を有さない構成に比べて、定着ベルト３６がハロゲンランプ３８からの輻射熱（光）により直接、加熱されることが抑制される。

画像形成装置１０（図１参照）では、定着装置３０における非接触領域ＳＢ（図３参照）の過剰な温度上昇が抑制される。このため、小サイズの用紙Ｐに定着が行われた直後に大サイズの用紙Ｐに定着が行われても、大サイズの用紙ＰのＺ方向両端部でトナー像Ｇに過剰な熱が供給されることが抑制される。これにより、定着装置３０を有さない構成に比べて、Ｚ方向の長さが異なる複数の用紙Ｐに定着したときの画像形成装置１０における画像不良（例えば、ホットオフセット）が抑制される。

[第２実施形態]
次に、第２実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図５には、第２実施形態の定着装置６０が示されている。定着装置６０は、第１実施形態の定着装置３０（図２参照）において、伝熱部材４２（図２参照）に換えて伝熱部材６２が設けられ、さらに、制限部材の一例としての爪部材６４が設けられた構成となっている。

図７に示すように、画像形成装置１０（図１参照）において画像形成可能な用紙Ｐのうち、Ｚ方向の幅が最も短い幅Ｌ１である用紙Ｐを用紙ＰＡとする。また、Ｚ方向の幅が幅Ｌ２（＞Ｌ１）である用紙Ｐを用紙ＰＢとする。さらに、Ｚ方向の幅が幅Ｌ３（＞Ｌ２）である用紙Ｐを用紙ＰＣとする。定着ベルト３６のＺ方向の幅はＬ４（＞Ｌ３）である。用紙ＰＡ、ＰＢ、ＰＣは、一例として、定着ベルト３６の中央位置を基準とするセンターレジストでニップ部Ｎ（図５参照）を通るようになっている。なお、伝熱部材６２のＺ方向の幅はＬ４よりも大きい。

（伝熱部材）
伝熱部材６２には、後述する切込部６６が形成されている。なお、伝熱部材６２は、切込部６６を除いて、第１実施形態の伝熱部材４２（図２参照）と同様の構成となっており、固定部４２Ａ及び接触部４２Ｂ（湾曲部４３含む）を有している。

切込部６６は、一例として、接触部４２Ｂに形成された４つの切込６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄにより構成されている。切込６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄは、伝熱部材６２をＸ側から−Ｘ側に見て、−Ｚ側からＺ側へこの順に形成されている。また、切込６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄは、それぞれ接触部４２Ｂの先端部４３Ａ（自由端）から固定部４２Ａに向けて、用紙ＰＡ、ＰＢ、ＰＣの搬送方向（Ｙ方向）と直交するＺ方向の幅に合わせて、Ｙ方向に沿って直線状に形成されている。なお、切込とは、伝熱部材の一部に深く入れられた切り目である。

具体的には、切込６６Ａ及び切込６６Ｄは、接触部４２Ｂにおける用紙ＰＢのＺ方向両端部に対応する位置に形成されている。切込６６Ｂ及び切込６６Ｃは、接触部４２Ｂにおける用紙ＰＡのＺ方向両端部に対応する位置に形成されている。ここで、Ｚ方向において、切込６６Ｂから切込６６Ｃまでの領域を第１領域Ｓ１、切込６６Ａから切込６６Ｂまでの領域と、切込６６Ｃから切込６６Ｄまでの領域とを第２領域Ｓ２と称する。さらに、Ｚ方向において、切込６６Ａよりも−Ｚ側（外側）の領域と、切込６６ＤよりもＺ側（外側）の領域とを第３領域Ｓ３と称する。

第１領域Ｓ１は、用紙ＰＡと定着ベルト３６とが接触する接触領域である。第２領域Ｓ２は、用紙ＰＡを用いる場合は、用紙ＰＡと定着ベルト３６が接触しない非接触領域となるが、用紙ＰＢを用いる場合は接触領域となる。第３領域Ｓ３は、用紙ＰＢを用いる場合は非接触領域となるが、用紙ＰＣを用いる場合は接触領域となる。このように、既述の設定温度となったときに変形する接触部４２Ｂ（湾曲部４３）は、定着が行われる用紙ＰよりもＺ方向の外側に配置されている。

（爪部材）
図５に示すように、爪部材６４は、板材を曲げて形成されており、Ｚ方向に見て、Ｘ方向に沿った固定部６４Ａと、Ｌ字状に屈曲され定着ベルト３６と伝熱部材６２との間に向けて延びる延出部６４Ｂとを有している。固定部６４Ａは、図示しないビス又は接着によりホルダ４６の−Ｙ側の面に固定されている。延出部６４Ｂの先端側（自由端側）は、定着ベルト３６の内周面と接触しないように湾曲されている。

図６及び図７に示すように、爪部材６４は、２つの第２領域Ｓ２と２つの第３領域Ｓ３とにそれぞれ１つずつ配置されている。また、図５に示すように、爪部材６４の延出部６４Ｂは、伝熱部材６２の接触部４２Ｂが、曲率が小さくなる方向に変形して定着ベルト３６に近づくときに、接触部４２Ｂの移動を制限するように配置されている。つまり、爪部材６４は、接触部４２Ｂの温度が設定温度よりも低い温度のときに、湾曲部４３の曲率が設定温度のときの曲率よりも小さくなるのを制限するようになっている。

〔作用〕
次に、第２実施形態の作用について説明する。

図７に示す定着装置６０において、用紙ＰＡへのトナー像Ｇ（図５参照）の定着が行われたとき、第１領域Ｓ１において用紙ＰＡに熱が奪われるため、第１領域Ｓ１の定着ベルト３６及び伝熱部材６２の温度が定着温度よりも低下する。ここで、ハロゲンランプ３８（図５参照）から伝熱部材６２への輻射熱の供給が継続して行われることで、定着ベルト３６及び伝熱部材６２の第１領域Ｓ１の温度が定着温度まで上昇する。

一方、第２領域Ｓ２及び第３領域Ｓ３では、用紙ＰＡに熱が奪われないまま伝熱部材６２への輻射熱の供給が継続して行われるため、伝熱部材６２の温度が定着温度よりも高い設定温度となる。伝熱部材６２の温度が設定温度になると、伝熱部材６２は、第２領域Ｓ２及び第３領域Ｓ２における湾曲部４３の曲率が、定着温度のときの曲率よりも大きくなるように変形する。このため、定着ベルト３６と第２領域Ｓ２及び第３領域Ｓ２における湾曲部４３とが離れ、設定温度以上となっている湾曲部４３から定着ベルト３６へ伝わる熱量が低下する。これにより、定着ベルト３６の非接触領域（第２領域Ｓ２及び第３領域Ｓ３）の過剰な温度上昇が抑制される。

また、定着装置６０では、伝熱部材６２の接触部４２Ｂに切込６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄが形成されている。このため、用紙ＰＡに定着を行った場合は、非接触領域である第２領域Ｓ２及び第３領域Ｓ３の湾曲部４３が変形しても、接触領域でかつ変形が不要な第１領域Ｓ１の湾曲部４３が変形することが抑制される。言い換えると、伝熱部材６２の第２領域Ｓ２及び第３領域Ｓ３の湾曲部４３の変形は、第１領域Ｓ１の湾曲部４３の状態に影響を受け難い。このように、定着装置６０では、伝熱部材４２（図２参照）に切込６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ、６６Ｄを形成しない構成に比べて、湾曲部４３の変形が、伝熱部材６２における定着ベルト３６の用紙Ｐとの接触領域に対応する部位の変形の有無に影響されることが抑制される。

ここで、用紙ＰＢに定着を行い、伝熱部材６２の第２領域Ｓ２が接触領域となり、第３領域Ｓ３が非接触領域となって、第３領域Ｓ３の温度が設定温度を超えたとする。このとき、伝熱部材６２の第３領域Ｓ３の湾曲部４３の変形に伴い生じた応力は、切込６６Ａ、６６Ｄにおいて、第２領域Ｓ２の湾曲部４３への伝達が遮断される。つまり、非接触領域である第３領域Ｓ３の湾曲部４３が変形しても、接触領域でかつ変形が不要な第２領域Ｓ２の湾曲部４３が変形することが抑制される。言い換えると、第３領域Ｓ３の湾曲部４３の変形は、第１領域Ｓ１及び第２領域Ｓ２の湾曲部４３の状態に影響を受け難い。

加えて、図５に示す定着装置６０では、湾曲部４３の温度が設定温度よりも低い温度となったとき、湾曲部４３の曲率が、設定温度のときの湾曲部４３の曲率よりも小さくなる。このとき、湾曲部４３は、定着ベルト３６に向けて（定着ベルト３６に近づく側に）変形する。ここで、湾曲部４３が定着ベルト３６に向けて変形したとき、湾曲部４３の先端部４３Ａは、爪部材６４と接触する。これにより、爪部材６４が無い構成に比べて、湾曲部４３の定着ベルト３６に向かう変形が制限されるので、湾曲部４３が定着ベルト３６に過剰に押し付けられることが抑制され、定着ベルト３６に作用する負荷が増加することが抑制される。つまり、定着ベルト３６の移動の軌道に湾曲部４３が影響することが抑制される。

また、定着装置６０では、伝熱部材６２の温度が設定温度となったときに湾曲部４３の曲率が大きくなることで、湾曲部４３の先端部４３Ａが−Ｘ側（ホルダ４６側）に移動する。これにより、反射部材５４の突出部５４Ｃと伝熱部材６２との間が狭くなる。つまり、遮熱部５０が、ハロゲンランプ３８から定着ベルト３６に向かう輻射熱を遮る。これにより、遮熱部５０を有さない構成に比べて、定着ベルト３６がハロゲンランプ３８からの輻射熱（光）により直接、加熱されることが抑制される。

画像形成装置１０（図１参照）では、図７に示す定着装置６０における第２領域Ｓ２、第３領域Ｓ３の過剰な温度上昇が抑制される。このため、小サイズの用紙ＰＡ又は用紙ＰＢに定着が行われた直後に大サイズの用紙ＰＢ又は用紙ＰＣに定着が行われても、大サイズの用紙ＰＢ又は用紙ＰＣのＺ方向両端部でトナー像Ｇに過剰な熱が供給されることが抑制される。これにより、定着装置６０を有さない構成に比べて、画像形成装置１０における画像不良（例えば、ホットオフセット）が抑制される。

[第３実施形態]
次に、第３実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について説明する。なお、前述した第１、第２実施形態と基本的に同一の部材及び部位には、前記第１、第２実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図８には、第３実施形態の定着装置７０が示されている。定着装置７０は、第１実施形態の定着装置３０（図２参照）において、伝熱部材４２（図２参照）に換えて伝熱部材７２が設けられ、さらに、接触部４２Ｂ（図２参照）に換えて変形手段の一例としての変形部材７４が設けられた構成となっている。

（伝熱部材）
図９に示すように、伝熱部材７２は、Ｚ方向の長さが定着ベルト３６（図８参照）のＺ方向の長さよりも長い長さＬ４の部材であり、定着ベルト３６の内側に配置されている。また、図８に示すように、伝熱部材７２は、Ｚ方向に見て、Ｘ方向に沿った直線状の固定部７２Ａと、固定部７２ＡのＸ側端部からＸ側に凸となるように湾曲された部位でありかつ定着ベルト３６の内周面と接触する接触部７２Ｂとを有している。なお、伝熱部材７２は、一例として、ステンレス鋼（ＳＵＳ）で構成されている。言い換えると、伝熱部材７２は、バイメタル製ではない。

固定部７２Ａは、ネジ５６によりホルダ４６のＹ側の部位に固定されている。接触部７２Ｂは、半円筒状の部位であり、固定部７２Ａ側とは反対側が自由端とされている。また、接触部７２Ｂは、定着ベルト３６の内周面と接触するように配置されている。さらに、接触部７２Ｂは、ハロゲンランプ３８と定着ベルト３６との間に配置されている。

加えて、接触部７２Ｂのハロゲンランプ３８側の面（内面）には、黒色の塗装が施されており、ハロゲンランプ３８からの輻射熱の吸収率が高められている。また、接触部７２Ｂの大きさは、定着装置７０をＸ側から−Ｘ側に見て、ホルダ４６の開口及びハロゲンランプ３８を覆う大きさとなっている。そして、伝熱部材７２は、定着ベルト３６との接触状態において、ハロゲンランプ３８の輻射熱を吸収して定着ベルト３６に熱を伝えるようになっている。

（変形部材）
図８に示すように、変形部材７４は、板材を屈曲させて形成されており、Ｚ方向に見て、接触部７２Ｂに固定された固定部７４Ａと、固定部７４Ａから定着ベルト３６と伝熱部材７２との間に向けて延びる延出部７４Ｂとを有している。固定部７４Ａは、接触部７２Ｂの先端部（自由端部であり−Ｙ側の端部）に溶接されている。延出部７４Ｂの先端側（自由端側）は、伝熱部材７２の温度が設定温度以下のときに定着ベルト３６の内周面と接触しないように湾曲されている。図９に示すように、変形部材７４は、一例として、接触部７２ＢにＺ方向に並んで複数（４つ）設けられている。

変形部材７４は、一例として、耐熱温度が３５０〔℃〕以上となるバイメタルで構成されている。具体的には、高膨張側（伝熱部材７２側）の層にＮｉ−Ｍｏ−Ｆｅ又はＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅが用いられており、低膨張側（定着ベルト３６側）の層にＮｉ−Ｆｅ又はＣｒ−Ｆｅが用いられている。そして、延出部７４Ｂは、接触部７２Ｂの温度（変形部材７４の温度）が既述の設定温度を超えたときに変形して定着ベルト３６と接触し、定着ベルト３６を径方向の外側へ押すことで、接触部７２Ｂに対して定着ベルト３６を離すようになっている。

〔作用〕
次に、第３実施形態の作用について説明する。

図８に示す定着装置７０において、用紙Ｐへのトナー像Ｇの定着が行われたとき、用紙Ｐに熱が奪われるため、定着ベルト３６の用紙Ｐと接触した接触領域の温度及び該接触領域の伝熱部材７２の温度が、定着温度よりも低下する。ここで、ハロゲンランプ３８から伝熱部材７２への輻射熱の供給（加熱）が継続して行われることで、定着ベルト３６の接触領域の温度及び伝熱部材７２の接触領域の温度が、定着温度まで上昇する。このとき、図１０（Ａ）に示すように、変形部材７４と定着ベルト３６とは離れている。

一方、定着ベルト３６における用紙Ｐと接触しない非接触領域及び該非接触領域の伝熱部材７２では、用紙Ｐに熱が奪われずに伝熱部材７２への輻射熱の供給が継続して行われる。このため、非接触領域での伝熱部材７２の温度が定着温度よりも高い温度となる。

ここで、図１０（Ｂ）に示すように、伝熱部材７２の温度の温度が、定着温度よりも高い設定温度になったとする。このとき、変形部材７４の延出部７４Ｂが定着ベルト３６側に変形して、矢印Ｆで示すように、定着ベルト３６を径方向の外側へ押すので、伝熱部材７２に対して定着ベルト３６が離れる。これにより、設定温度となっている伝熱部材７２の一部から定着ベルト３６へ伝わる熱量が低下するので、定着ベルト３６の非接触領域の過剰な温度上昇が抑制される。

また、定着装置７０では、変形部材７４を用いることで、伝熱部材７２自体を変形させなくても伝熱部材７２と定着ベルトとが離れる。このため、既存の定着装置の構成を流用することが可能となる。

画像形成装置１０（図１参照）では、定着装置７０における非通紙領域の過剰な温度上昇が抑制される。このため、小サイズの用紙Ｐに定着が行われた直後に大サイズの用紙Ｐに定着が行われても、大サイズの用紙ＰのＺ方向両端部でトナー像Ｇに過剰な熱が供給されることが抑制される。これにより、定着装置７０を有さない構成に比べて、画像形成装置１０における画像不良（例えば、ホットオフセット）が抑制される。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。

定着装置３０において、湾曲部４３は、接触部４２Ｂの一部を構成するだけでなく、接触部４２Ｂの全体を構成するものであってもよい。また、定着装置３０において、反射部材５４の一部を延長すると共に爪部材６４を設けてもよい。

定着装置６０において、伝熱部材６２の温度が設定温度よりも低い温度となったときに、伝熱部材６２と定着ベルト３６との接触が問題とならない場合（例えば、定着ベルト３６の周回移動に影響しない場合）は、爪部材６４が無くてもよい。さらに、定着装置６０において、反射部材５４の突出部５４Ｃを延長して定着ベルト３６へ向う輻射熱を遮断する場合は、接触部４２Ｂの温度が設定温度となったときに、先端部４３Ａがハロゲンランプ３８と定着ベルト３６との間に位置しなくてもよい。

伝熱部材４２、６２は、バイメタルで構成されたものに限らず、熱膨張率が異なる樹脂を組み合せて構成されたものであってもよい。また、伝熱部材４２、６２は、形状記憶合金で構成されたものであってもよい。さらに、伝熱部材４２、６２は、トリメタルで構成されたものであってもよい。トリメタルとは、熱膨張率が異なる３枚の金属板を貼り合せた複合金属材である。伝熱部材４２、６２をトリメタルで構成した場合は、３層のうちの中間層に高熱伝導率である銅系の合金材料を用いると、定着ベルト３６の周方向に均等に熱を伝え易くなる。加えて、伝熱部材４２、６２は、接触領域に対応する部位と非接触領域に対応する部位とがＺ方向に繋がったものに限らず、分断されている（別体の）ものであってもよい。

定着ベルト３６と伝熱部材４２、６２、７２との接触部には、オイル又はグリスが塗布されていてもよい。

定着装置７０において、変形部材７４がホルダに保持され、該ホルダが伝熱部材７２と接触する構成であってもよい。

１０ 画像形成装置
１４ 画像形成部（現像剤像形成手段の一例）
３０ 定着装置
３６ 定着ベルト（ベルトの一例）
３８ ハロゲンランプ（熱源の一例）
４２ 伝熱部材
４２Ｂ 接触部
４３ 湾曲部（変形手段の一例）
５０ 遮熱部（遮熱手段の一例）
６０ 定着装置
６２ 伝熱部材
６４ 爪部材（制限部材の一例）
６６Ａ 切込
６６Ｂ 切込
６６Ｃ 切込
６６Ｄ 切込
７０ 定着装置
７２ 伝熱部材
７４ 変形部材（変形手段の一例）

Claims (6)

1. 記録媒体上の現像剤像とニップ部で接触する無端状のベルトと、
   前記ベルトの内側に設けられ輻射熱を放射する熱源と、
   前記ベルトの周方向の一部でかつ前記ベルトの回転中心位置に対して前記ニップ部側とは反対側の内周面と接触する接触部を備え前記熱源の輻射熱を吸収して前記ベルトに熱を伝える伝熱部材と、
   前記接触部の温度が予め定められた設定温度を超えたときに変形して、前記ベルトと前記接触部の少なくとも一部とを離す変形手段と、
   を有する定着装置。
2. 前記変形手段は、前記接触部の少なくとも一部を構成する湾曲部であって、前記ベルトの軸方向に見て、温度が前記設定温度以下のときの曲率よりも温度が前記設定温度を超えたときの曲率の方が大きくなる湾曲部である請求項１に記載の定着装置。
3. 前記伝熱部材には、記録媒体の搬送方向と直交する幅方向の大きさに合わせて該搬送方向に沿った切込が形成され、
   前記湾曲部は、少なくとも前記切込よりも前記幅方向の外側に配置されている請求項２に記載の定着装置。
4. 前記湾曲部の温度が前記設定温度よりも低い温度のときに、前記湾曲部の曲率が前記設定温度のときの曲率よりも小さくなるのを制限する制限部材を有する請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
5. 前記熱源から前記ベルトに向かう輻射熱を遮る遮熱手段を有し、
   前記湾曲部が前記遮熱手段に含まれる請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 搬送方向と直交する幅方向の長さが異なる複数の記録媒体上に現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、
   前記現像剤像形成手段により形成された前記幅方向の長さが異なる複数の記録媒体上の現像剤像を記録媒体に定着する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置と、
   を有する画像形成装置。

Images