JP2008292520A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来より一層、装置の大型化及び複雑化を回避すると共に、画像品質に優れたトナー画像を定着することが可能な定着装置を提供することを目的とする。また、かかる定着装置を搭載し、上記定着における熱エネルギ効率にも優れた画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００の定着装置１４には、定着ローラ２１、加熱ローラ２２、定着ベルト２５、加圧ローラ５１、温度検知センサ６１ａ及び６１ｂ、放熱部材６２ａ、６２ｂ、放熱部材支持シャフト６３、ガイドレール６６及びソレノイド６７を備え、放熱部材支持シャフト６３がベルト幅方向に移動することにより、記録媒体サイズに応じて放熱部材６２ａ、６２ｂの幅方向の間隔を変更することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機、ファクシミリ或いはプリンタ等の、加熱したローラ対のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して、未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置を搭載した画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、ニップを形成するローラ対の少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させ、この熱源によって加熱されたローラ対のニップに未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。

このような熱ローラ定着方式では、定着ローラに内蔵されたハロゲンランプなどの熱源から、ローラ表面までの熱伝達の効率が低く、また、ローラ表面まで熱が伝達するのに長い時間が必要である。

そのため、定着ローラと加熱ローラとに無端状の定着ベルトを架け渡し、加熱ローラの熱源により定着ベルトを発熱させ、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラのニップで未定着トナー画像を用紙に定着させる方式を用いることによって、加熱効率を向上し、定着ベルトが定着可能な温度に達するまでのウォームアップ時間の短縮を図っている。

しかし、このような定着方式では、幅の狭い用紙を連続して印刷すると、定着ベルトにおいて、用紙が通過する部分では熱が奪われるが、用紙が通過しない部分では熱が奪われないため、用紙幅の両端側の温度が高くなり、用紙幅方向に温度分布のむらが生じる場合がある。その結果、トナー画像の定着性や光沢性のむら等が生じるおそれがある。

そこで、定着ニップの温度分布のむらを改善するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、ヒータを内蔵する定着ローラと加圧ローラとのニップ部でトナー画像を定着する定着装置において、用紙サイズが通過しない部分の定着ローラ表面に対して放熱部材を当接することによって、定着ローラの部分的な放熱を行う技術が開示されている。また、当該文献には、２個一組で各々シャフトに設けられた放熱部材を複数用い、かかる放熱部材の各々に独立に駆動系を設け、用紙サイズに応じて上記いずれかの放熱部材を移動させ、非通紙部分の放熱を行うことが開示されている。
特許第３１２２６９１号公報

しかし、特許文献１の技術では、複数の用紙サイズに対応するためには、複数のシャフトを配設し、かかるシャフトを各々の駆動系によって選択的に移動させて放熱部材を定着ベルトに当接する必要があるため、装置の大型化や複雑化を招くおそれがある。また、放熱部材を常に定着ローラに当接させてトナー画像の定着を行うため、放熱部材を通して大気中に熱エネルギを放出するおそれがあり、更なるエネルギ効率の向上が望まれている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、従来より一層、簡単な構成とし、装置の省スペース化を図ると共に、定着ベルトの温度むらを抑制することによって、従来より一層、装置の大型化及び複雑化を回避すると共に、画像品質に優れたトナー画像を定着することが可能な定着装置を提供することを目的とする。また、本発明は、かかる定着装置を搭載すると共に、熱エネルギの放出を抑制し、効率良く放熱して定着ベルトの温度むらを抑制することによって、画像品質に優れ、且つ熱エネルギ効率にも優れたトナー画像の定着が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラと加熱ローラとに架け渡された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧手段とを備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、前記定着ベルトの内面若しくは前記加熱ローラ表面に対し接触又は離間する方向に移動可能な少なくとも一対の放熱部材と、当該放熱部材を支持すると共に、前記一対の放熱部材が前記定着ベルトの内面若しくは前記加熱ローラ表面に同時に接触する部分の間隔を可変する一の放熱部材支持手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、前記放熱部材支持手段が、ベルト幅方向に沿って移動可能に配設され、一端部には第１の放熱部材が固定され、他端部には第２の放熱部材が摺動可能に支持された軸状部材であり、当該軸状部材が前記第１の放熱部材と共にベルト幅方向に移動することにより、前記放熱部材の間隔を可変することを特徴とする。

また、本発明は、前記放熱部材支持手段が、ベルト幅方向を中心軸として回転可能な回転部材からなるものであり、前記回転部材の異なる周上には、ベルト幅方向の間隔が互いに異なる前記放熱部材が複数対配設されており、前記回転部材が所定量回転することによって、前記いずれか一対の放熱部材を前記定着ベルトの内面若しくは前記加熱ローラ表面に対し対向させることを特徴とする。

また、本発明は、前記定着装置が搭載された画像形成装置であって、前記定着ベルトの非通過領域の温度を検知する温度検知手段と、前記放熱部材を、記録媒体サイズに応じて、ベルト幅方向に対し、所定の間隔で前記定着ベルト内面若しくは前記加熱ローラ表面に対向させる間隔制御と、記録媒体が所定サイズ以下の場合には、前記放熱部材を前記定着ベルト内面若しくは前記加熱ローラ表面に接触させ、所定サイズより大きい場合には、前記温度検知手段の検知結果が所定温度以上となったとき、前記放熱部材を前記定着ベルト内面若しくは前記加熱ローラ表面に接触させる放熱制御と、を実行する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の第１の構成によれば、複数のシャフトやローラを用いることなく、記録媒体サイズに応じて、熱伝達が速い定着ベルト表面の記録媒体の非通過領域の放熱を行うことができる。従って、従来より一層、簡単な構成で、装置の省スペース化を図ると共に、定着ベルトの温度むらを抑制することができ、従来より一層、装置の大型化及び複雑化を回避すると共に、画像品質に優れたトナー画像を定着することが可能となる。

本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の定着装置において、第１の放熱部材を、第２の放熱部材に対して、軸状部材と共にベルト幅方向に移動させることによって、定着ベルト内面若しくは加熱ローラ表面に接触する放熱部材を所定の間隔とすることができる。これにより、ベルト幅方向に対する放熱部材の間隔を、より細かく設定することができる。従って、従来より一層、容易に、定型サイズとは異なる種々インチサイズやセンチサイズに成型された記録媒体に応じた非通過領域の放熱を行うことが可能となる。

本発明の第３の構成によれば、上記第１の構成の定着装置において、ベルト幅方向を軸中心として回転可能な回転部材の異なる周上に、記録媒体サイズの非通過領域に応じて異なる間隔の放熱部材を複数対配設し、上記回転部材を回転させることによって、定着ベルト内面若しくは加熱ローラ表面に対して放熱部材を所定の間隔で接触可能とすることができる。これにより、回転部材を回転するという、より簡単な動作で、放熱部材の間隔を変更させることができる。従って、従来より一層、容易に記録媒体に応じた放熱部材の間隔を変更することができ、変更に要する時間を短縮することが可能となる。

本発明の第４の構成によれば、上記第１〜３のいずれかの構成の定着装置が搭載された画像形成装置を用い、記録媒体サイズに応じて放熱部材の間隔を変更する間隔制御を行い、更に、記録媒体が所定サイズ以下であれば定着ベルト内面若しくは加熱ローラ表面に放熱部材を当接させ、所定サイズより大きければ定着ベルト表面における記録媒体の非通過領域が所定温度以上となったときに放熱部材を当接する放熱制御を行うことによって、記録媒体サイズに応じた非通過領域の放熱を行うと共に、放熱部材の上記接触時間を短縮することができる。

従って、従来より一層、効率的に非通過領域の放熱を行い、定着ベルトの温度ムラを抑制することができる。従って、従来より一層、装置の大型化及び複雑化を回避すると共に、画像品質に優れ、且つ熱エネルギ効率にも優れたトナー画像の定着を可能にする画像形成装置を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。定着装置１４には、定着部２０と加圧部５０が備えられている。

定着部２０は、大まかには、定着ローラ２１と、加熱ローラ２２と、定着ベルト２５とで構成される。定着ローラ２１は、ステンレス鋼からなる芯金２１ａがその主体であり、芯金２１ａの外側には、弾性部材層２１ｂを構成するスポンジシリコンゴムが設けられている。定着ローラ２１は、図示しない駆動装置によって駆動され、その周速度が記録紙（記録媒体）の搬送速度と同じになるように回転する。

加熱ローラ２２は、Ａｌ（アルミニウム）、Ｆｅ（鉄）、ＳＵＳ（ステンレス）等の金属製の円筒部材２３で構成され、後述する定着ベルト２５とともに、定着ローラ２１の回転に従って回転する。また、円筒部材２３は、上記金属材料の他、石英やホウケイ酸等のガラス材料、或いはポリイミドやポリアミド等の樹脂材料で成型することもできる。

加熱ローラ２２の内側には、ヒータ２４ａ、ヒータ２４ｂが、ベルト幅方向中央部から両外側に向かって夫々備えられている。ヒータ２４ａ及びヒータ２４ｂは、それぞれ異なる発光（加熱）幅を有するハロゲンランプであり、ヒータ２４ａは、Ａ３縦サイズ（２９７ｍｍ以下、「Ａ４」という）の記録紙幅を定着するために十分な発光を行うことができ、Ａ３記録紙の定着に用いられる。また、ヒータ２４ｂは、Ａ４縦サイズ（２１０ｍｍ、以下、「Ａ４」という）の記録紙を定着するために十分な発光を行うことができ、Ａ４記録紙の定着に用いられる。

ヒータ２４ａ及び２４ｂの周囲のうち、定着ベルト２５が加熱ローラ２２と当接する部分と対向する位置には、これらヒータから発せられる光が定着ベルト２５を指向するように、図示しない反射板２４が備えられている。なお、ヒータ２４ａ及び２４ｂは、上記ハロゲンランプの他、電気ヒータ等であってもよく、特に限定されない。

定着ベルト２５は、無端状のベルトであって、圧延したＮｉ（ニッケル）、ＳＵＳ（ステンレス）等の金属基体表面上に、シリコンゴム、フッ素樹脂等からなる弾性層を形成したものである。定着ベルト２５は、その他、例えば、上記金属基体の裏面にハロゲンランプの光を吸収して、熱に変換するために、カーボンブラックや鉄黒等の金属酸化物の層を形成したものであってもよく、また、例えば、ポリイミド等の耐熱樹脂からなる単層のものでもあってもよく、特に限定されるものではない。そして、この定着ベルト２５は、定着ローラ２１と加熱ローラ２２との間に巻き掛けられ、所定の張力が与えられている。

加圧部５０は、加圧ローラ５１で構成される。加圧ローラ５１は、前記定着ローラ２１と同様に、ステンレス鋼からなる芯金５１ａの外側に、弾性部材層５１ｂを構成するスポンジシリコンゴムが設けられている。この加圧ローラ５１が、定着ベルト２５を介して定着ローラ２１と当接することで、記録紙を挿通させるニップ部を形成する。加圧ローラ５１は、定着ベルト２５を介して定着ローラ２１と当接することにより、定着ローラ２１の回転に従って回転する。なお、本実施形態では加圧ローラ５１を用いたが、加圧手段としては、その他、例えば、固定部材やベルト状部材等であってもよく、本実施形態に特に限定されるものではない。

図１に示すように、定着ベルト２５が加熱ローラ２１に当接する部分の外側且つ下流側直近には、定着ベルト２５の表面に接するように温度検知センサ６１ａ、６１ｂ（温度検知手段）が備えられている。温度検知センサ６１a及び６１ｂは、サーミスタであり、温度検知センサ６１ａは、定着ベルト２５幅方向に対して、中央部に位置し、当該ベルト表面における記録紙の通過領域の温度検知を行う。また、検知センサ６１ｂはベルト幅方向に対して、Ａ３幅の外側付近に位置し、後述するように、Ａ３記録紙を用いた場合に、定着ベルト２５表面における非通過領域の温度検知を行う（図７参照）。

温度検知センサ６１ａ及び６１ｂは、検知結果に応じた出力信号を後述する制御部３５に送信する。温度検知センサ６１ａによる通過領域の温度検知結果は、後述する、定着ニップ部の定着温度を略一定に保ち、定着性を維持するための制御に用いられる。一方、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域の温度検知結果は、後述する放熱制御に用いられる。温度検知センサ６１ａ及び６１ｂは、上記の他、例えば、熱電対等であってもよく、特に限定されない。

また、検出位置は、本実施形態のように、加熱ローラ２２の下流側直近に配設することによって、加熱直後の定着ベルト２５の温度を測定することができるため、検出結果に及ぼす周囲の環境要因による影響を低減することができるが、検出位置は、その他、例えば、定着ベルト２５が定着ローラ２１に当接する部分の外側且つ上流側とすることもでき、特に限定されない。

そして、定着ベルト２５の内周側であり、定着ローラ２１と加熱ローラ２２との間には、放熱部材６２ａ（第１の放熱部材）、６２ｂ（第２の放熱部材）が備えられている。図２は、放熱部材及び放熱部材支持シャフトが、加熱ローラにおける各記録紙の非通過領域に対向するよう移動した状態を示す図であり、図３は、放熱部材及び放熱部材支持シャフトが加熱ローラにおける各記録紙の非通過領域に対向するよう移動した状態を示す、図２の下方から見た模型的平面透視図である。

図２及び図３に示すように、放熱部材６２ａ、６２ｂ周辺には、放熱部材支持シャフト６３、係合部６４、ギア６５、ガイドレール６６が備えられている。放熱部材６２ａ、６２ｂは、偏平状の直方体であり、それぞれその上面が加熱ローラ２２表面の、定着ベルト２５における記録紙の非通過領域に対応する部分と接触可能な位置に対向するよう、加熱ローラ２２の幅方向（ベルト幅方向）に、後述する放熱部材支持シャフト６３及びガイドレール６６によって支持される。

放熱部材６２ａ、６２ｂは、加熱ローラ２２と接触し、加熱ローラ２２表面の非通過領域に対応する部分の熱を吸収することによって、定着ベルト２５の非通過領域の熱を吸収し、ベルト幅方向の温度分布の勾配を小さくするものである。なお、放熱部材６２ａ、６２ｂは、加熱ローラ２２表面の、記録紙の通過領域に対応する部分とは接触しない。

かかる放熱部材６２ａ、６２ｂは、熱伝導性のよい部材であり、金属製のプレートや、ローラやヒートパイプ等からなる。放熱部材６２ａ、６２ｂの熱伝導性が大きければ、非通過領域の熱を速やかに吸収することができる。この観点から、放熱部材６２ａ、６２ｂとして、例えば、Ａｌ（アルミニウム）を用いることが好ましい。また、放熱部材６２ａ、６２ｂとして、熱伝導性に加え、熱容量も大きい部材を用いることによって、放熱部材６２ａ、６２ｂ自身の温度上昇を防ぎ、非通過領域の熱の吸収力低下を抑制することができる。この観点から、例えば、上記金属性ローラとして、Ｃｕ（銅）を用いることがより好ましい。

また、かかる観点から、放熱部材６２ａ、６２ｂを、上記ＡｌやＣｕといった高熱伝導な表層部材と、内部に熱を貯めることが可能な高熱容量性の内層部材若しくは芯部材とからなる二層部材とすることが、更に好ましい。上記高熱容量性部材としては、スポンジ等の多孔質や、熱伝導性ゲル等からなる部材が挙げられる。また、放熱部材６２ａ、６２ｂの表面には、加熱ローラ２２との摺動性を考慮して、テフロンテープやテフロンコート等のフッ素系樹脂層を設けることもできる。

放熱部材６２ａ、６２ｂには、そのベルト幅方向両側面中央部を貫通する貫通穴が設けられ、当該貫通穴を放熱部材支持シャフト６３がベルト幅方向に向かって貫通している。放熱部材支持シャフト６３は、概ねφ５ｍｍの芯金からなり、加熱ローラ２２の幅より長く形成されている。これにより、放熱部材６２ａ、６２ｂを、挿通可能ないずれの記録紙の非通過領域に対しても配設することができる。また、放熱部材支持シャフト６３の一方の端部には、断面直径が放熱部材支持シャフト６３より大きい、らせん状の突起を有する係合部６４が設けられている。

係合部６４のらせん溝には、係合部６４の長手方向（ベルト幅方向）に対して垂直方向に軸心を有し、モータの駆動力を伝達するギア６５が係合している。後述する制御部３５からの制御信号により、モータが駆動し、ギア６５が回転すると、放熱部材支持シャフト６３は、ベルト幅方向に移動する。また、放熱部材支持シャフト６３に対し、加熱ローラ２２とは反対側に、放熱部材６２ａ、６２ｂと係合するガイドレール６６が配設されている。ガイドレール６６は、放熱部材支持シャフト６３及び加熱ローラ２２に向かって開放された断面コの字状であり、放熱部材支持シャフト６３の長手方向に対して並行に配設されている。

放熱部材６２ａは、放熱部材支持シャフト６３に貫通され、その係合部６４側端部で固定され、記録紙の非通過領域のうち係合部６４側の領域を放熱することができる。これに対し、放熱部材６２ｂは、係合部６４とは反対側で放熱部材支持シャフト６３に摺動可能に貫通されると共に、これに支持され、記録紙の非通過領域のうち係合部６４とは反対側の領域を放熱することができる。また、放熱部材６２ａは、ガイドレール６６に摺動可能に係合し、これに対し、放熱部材６２ｂはガイドレール６６における係合部６４とは反対側端部で係合して固定される。

これにより、放熱部材支持シャフト６３は、放熱部材６２ａ、６２ｂ及びガイドレール６６によって案内され、ベルト幅方向に移動する。放熱部材支持シャフト６３が係合部６４側方向に移動することによって、放熱部材６２ａと６２ｂとが離間し、そのベルト幅方向の間隔が大きくなり、より大きいサイズの記録紙の非通過領域を放熱することができる。また、係合部６４とは反対側、すなわち、ガイドレール６６に固定された放熱部材６２ｂ方向に移動することによって、放熱部材６２ａと６２ｂとが接近し、上記間隔が小さくなり、より小さいサイズの記録紙の非加通過領域を放熱することができる。かかる放熱部材支持シャフト６３の移動により、放熱部材６２ａ、６２ｂを、ベルト幅方向に所定の間隔で配設することができる。

このように、ガイドレール６６を用いることによって、放熱部材支持シャフト６３の移動を安定させることができる。しかし、ガイドレール６６を用いることなく、放熱部材６２ｂを定着装置１４に直接固定することもでき、これらは特に限定されない。

また、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２表面に対して接触及び離間するために、ソレノイド６７が備えられている。ソレノイド６７は、後述する制御部３５からの制御信号により、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に内接させ、また、加熱ローラ２２から離間させるよう、放熱部材６２ａ、６２ｂ、放熱部材支持シャフト６３及びガイドレール６６を移動させる。放熱部材６２ａ、６２ｂの加熱ローラ２２に対する接離手段としては、その他、例えばカムを用いることもでき、特に限定されない。

そして、図３において、放熱部材支持シャフト６３が、幅方向に対して放熱部材６２ａ、６２ｂが離間するよう位置Ｐ１に移動すると、放熱部材６２a、６２ｂは、加熱ローラ２２表面におけるＡ３記録紙の非通過領域と接触可能になる。また、放熱部材支持シャフト６３が、位置Ｐ１から放熱部材６２ａ、６２ｂが接近する方向に移動し、位置Ｐ２に到達すると、放熱部材６２a、６２ｂは、Ａ４記録紙の非通過領域と接触可能になる。更に放熱部材支持シャフト６３が、位置Ｐ２から放熱部材ａ、６２ｂが接近する方向に移動し、位置Ｐ３に到達すると、放熱部材６２ａ、６２ｂは、Ａ５記録紙の非通過領域と接触可能になる。そして、これら各位置で放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２と接触させることによって、定着ベルト２５表面の各記録紙に応じた非通過領域を、加熱ローラ２２を通して放熱することができる。

本実施形態では、記録紙の一例として、Ａ３、Ａ４及びＡ５記録紙を用いた。しかし、上述の通り、放熱部材支持シャフト６３は加熱ローラ２２の幅方向に対し、所定の位置に移動可能である。従って、いずれのサイズの記録紙を用いても非通過領域の放熱を行うことができ、例えば、定型サイズとは異なる種々インチサイズやセンチサイズに成型された記録紙を用いることも可能である。

図４は、本実施形態に係る定着装置に係る放熱部材の別の一例を示す平面図である。本実施形態では、偏平状の直方体の放熱部材６２ａ、６２ｂを用いたが、図４に示すように、放熱部材６２ａ（又は６２ｂ）の加熱ローラ２２との接触部分を、加熱ローラ２２の表面形状に即した曲面状とすることにより、加熱ローラ２２との接触面積が大きくなり、放熱効果を向上させることができる。

尚、本実施形態では、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に接触させることとしたが、その他、放熱部材６２ａ、６２ｂを定着ベルト２５に接触させ、定着ベルト２５表面における記録紙の非通過領域を直接放熱することもでき、特に限定されない。かかる場合でも、上記のような、放熱部材６２ａ、６２ｂを用いることができるが、その他、例えば、放熱部材６２ａ、６２ｂをローラ形状とし、この中心軸に放熱部材支持シャフト６３を貫通させ、ガイドレール６６のベルト幅方向断面を、当該ローラ形状に即した曲面状とすることもできる。その際、放熱部材６２ａ、６２ｂを、放熱部材支持シャフト６３に回動可能に配設し、定着ベルト２５の回動に従動させることもできる。

図５は、本発明の第２実施形態に係る定着装置の放熱部材及び加熱ローラ周辺の概略図であり、図５（ａ）は、放熱部材及び放熱部材支持ローラの模型的平面図及び断面図であり、図５（ｂ）は、放熱部材が、放熱部材支持ローラによって加熱ローラにおける各記録紙の非通過領域に対向するよう移動した状態を示す、図５（ａ）の下方から見た模型的平面透視図である。図１〜図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、放熱部材６２が放熱部材支持ローラ６８外周面部、すなわち周上に支持され、放熱部材支持ローラ６８を回転させることによって、放熱部材６２を、加熱ローラ２２における記録紙サイズに応じた非通過領域に対応させること以外は、上記第１実施例と全く同様であるため、説明を省略する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、本実施形態では、偏平状の直方体の放熱部材６２が、定着装置１４に軸支された放熱部材支持ローラ６８外周面部の、加熱ローラ２２の幅方向に対し、Ａ３記録紙の非通過領域と接触可能な位置Ｒ１に、２つ配設されている。また、位置Ｒ１から、放熱部材ローラ６８を、図５（ａ）及び図５（ｂ）における右方向に対して反時計回りに概ね１２０°回転させた位置Ｒ２には、Ａ４記録紙の非通過領域と接触できるよう、放熱部材６２が更に２つ配設されている。更に、位置Ｒ２から放熱部材ローラ６８を上記反時計回りに概ね１２０°回転させた位置Ｒ３には、Ａ５記録紙の非通過領域と接触できるよう、放熱部材６２が、更に２つ配設されている。

放熱部材支持ローラ６８の一方の端部には、図示しないモータ等の駆動源からの駆動を伝達するギアと係合する係合部６９が設けられている。そして、後述する制御部３５からの制御信号により、モータが駆動すると、かかる駆動を受け、放熱部材支持ローラ６８が回転する。放熱部材支持ローラ６８を回転させることにより、図５（ｂ）に示すように、放熱部材６２を、加熱ローラ２２表面の各記録紙に応じた非通過領域に対応する部分と接触可能な間隔で、加熱ローラ２２と対向させることができる。

このように、放熱部材支持ローラ６８の一の外周面部に対し、放熱部材６２を所定の間隔で２つ設け、かかる放熱化部材６２と同時に加熱ローラ２２と接触することがないよう、放熱部材支持ローラ６８の周方向に異なる別の外周面部に、上記とは異なる間隔で放熱部材を更に２つ設ける。これを繰り返すことにより、所望の記録紙の非通過領域の間隔に応じた放熱部材６２の対を、放熱部材支持ローラ６８の外周面部に設けることができる。

これにより、放熱部材支持ローラ６８を回転させるだけで、加熱ローラ２２における記録紙サイズに応じた非通過領域の放熱が可能となる。従って、より容易に、記録紙に応じて放熱部材６２の間隔を変更することができ、かかる変更時間を、より短縮することが可能となる。なお、本実施形態では、本発明に係る回転部材として円柱形状の放熱支持部材ローラ６８を用いたが、上記回転部材は特に限定されるものではない。例えば、上記回転部材として、断面が三角形や四角形等に例示される多角形状であり、ベルト幅方向を軸中心として回転可能な細長い柱状部材を用い、該部材の異なる周面上に放熱部材６２の対をそれぞれ設けることもできる。

また、例えば、上記回転部材としてベルト幅方向を軸中心として回転可能な棒状部材を用い、該部材の異なる周上に複数の支持部材を突設し、かかる支持部材の先端に放熱部材６２の対をそれぞれ設けることもできる。なお、上記柱状部材若しくは棒状部材は、回転により所定の間隔を有する１対の放熱部材６２を定着ベルト２５に対向させることが可能なものであれば、例えば、ベルト幅方向に真っ直ぐな形状とすることもできるし、その他、例えば、屈曲した形状とすることもでき、これらはいずれも特に限定されるものではない。

図６は、上記第１実施形態に係る定着装置を搭載した一例の画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である。図１〜図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部３、定着装置１４、画像入力部３２、ＡＤ変換部３３、記憶部３４、制御部３５、操作パネル３６を含む構成である。

画像入力部３２は、画像形成装置１００が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部６（図示せず）であり、画像形成装置１００がプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３２より入力された画像信号は制御部３５に送出され、階調処理等の画像処理を適宜行い、ＡＤ変換部３３においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３４内の画像メモリ４０に送出される。

画像形成部３は、感光体ドラム５、帯電ユニット４、露光ユニット７、現像ユニット８、転写ローラ１３等から構成され、ＡＤ変換部３３において変換され画像メモリ４０に記憶された画像データをもとに感光体ドラム５上に静電潜像を形成する。感光体ドラム５、転写ローラ１３、及び定着装置１４内の定着ローラ２１（図１参照）等はメインモータ（図示せず）により回転駆動され、制御部３５はメインモータに制御信号を送信して感光体ドラム５や転写ローラ１３、定着ローラ２１の回転及び停止を制御する。

記憶部３４は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリ４０は、画像入力部３２において入力され、ＡＤ変換部３３においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３５に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３５の画像処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、定着ニップ部を定着可能な略一定の所定温度に維持するための、加熱ローラ２２のヒータ２４ａ及び２４ｂの制御プログラムやその制御の基準となる定着制御温度も記憶される。

更に、放熱部材６２ａ、６２ｂをベルト幅方向に所定の間隔とする移動制御プログラム（後述）や、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に対して接離させるソレノイド６７の制御プログラム（後述）や、当該制御の基準となる閾値温度Ｔ１（後述）も記憶される。

制御部３５は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、画像形成部３、定着装置１４等を全般的に制御するとともに、画像入力部３２から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット７は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム５上に潜像を形成する。さらに制御部３５は、設定されたプログラムに従って画像入力部３２、帯電ユニット４、露光ユニット７、現像ユニット８等の画像形成装置各部の制御も行う。

さらに制御部３５は、温度検知センサ６１ａからの出力信号を受信し、記憶部３４に記憶された上記定着制御温度に基づいて、ヒータ２４ａ及び２４ｂのＯＮ及びＯＦＦを行う機能や、記録媒体サイズの設定に基づいて放熱部材６２ａ、６２ｂベルト幅方向に所定の間隔とする機能や、温度検知センサ６１ｂからの出力信号を受信し、記憶部３４に記憶された閾値温度Ｔ１に基づいて、放熱部材６２ａ、６２ｂの離接を行う機能を有している。

操作パネル３６は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷サイズ等、印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３４にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

次に、本画像形成装置例の制御の一例について説明する。

ここでは、Ａ３幅の記録紙及びＡ４幅の記録紙を選択的に印刷することとする。尚、初期状態では、放熱部材６２ａ、６２ｂは、加熱ローラ２２表面において、Ａ３幅記録紙の非通過領域に対応する部分と接触可能な位置（図３の位置Ｐ１）に配設されている。

まず、Ａ３幅の記録紙が選択された場合について、説明する。この場合、ヒータ２４ａを点灯し、定着ベルト２５の加熱を行う。かかる加熱により、定着ニップ部におけるＡ３記録紙の通過領域を所定の定着温度に設定して、トナー画像が転写され、定着ニップを通過するＡ３記録紙の定着を行う。この際、通過領域に配設された温度検知センサ６１ａによって、定着ベルト２５における通過領域の温度を検知し、この検知結果に基づき、制御部３５によって、上記定着制御温度を基準値として、第１ヒータ２４ａのＯＮ及びＯＦＦ制御を行い、上記定着温度を略一定に保っている。

また、Ａ３記録紙の非通過領域に配設された温度検知センサ６１ｂによって、定着ベルト２５表面における非通過領域の温度検知を行う。図７は、Ａ３記録紙を連続印刷したときの、定着ベルトの幅方向の温度分布図であり、Ａ３記録紙幅を一点鎖線で示す。図７に示すように、Ａ３記録紙を連続印刷すると、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域の検知温度が高くなり、定着ベルト２５の非通過領域が通過領域に対して過昇温状態となる。

そして、非通過領域検知温度Ｔが所定の閾値温度Ｔ１以上になると、制御部３５によりソレノイド６７が作動し、加熱ローラ２２表面に放熱部材６２ａ、６２ｂを当接させ、定着ベルト２５の非通過領域の温度上昇を防止する。

次に、Ａ４幅の記録紙が選択された場合について説明する。この場合、先ず、上記モータを駆動し、放熱部材６２ａ、６２ｂが、加熱ローラ２２表面の、定着ベルト２５表面におけるＡ４記録紙の非通過領域に対応する部分と接触することができる間隔となるよう、放熱部材支持シャフト６３及び放熱部材６２ａを移動させ、放熱部材６２ａと６２ｂとの間隔を変更させる（図３の位置Ｐ２）。かかる間隔変更後、ソレノイド６７により、放熱部材支持シャフト６３及びガイドレール６６と共に放熱部材６２ａ、６２ｂを移動させ、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に当接させる。Ａ４記録紙では、Ａ３記録紙に比べ、記録紙による吸熱量が少ないため、本制御例では、常に放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に当接させて定着を行う。

そして、ヒータ２４ｂを点灯し、定着ベルト２５を加熱する。かかる加熱により、定着ニップ部におけるＡ４記録紙の通過領域を所定の定着温度に設定して、トナー画像が転写され、定着ニップを通過するＡ４記録紙の定着を行う。この際、上記と同様にして、定着温度を略一定に保っている。

本制御例では、選択された記録紙に応じて放熱部材６２ｂを各記録紙の非通過領域に対応するよう移動させて放熱部材６２ａと６２ｂとの間隔を変更し、記録紙サイズがＡ４幅以下の場合には、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に当接させ、記録紙サイズＡ４幅より大きい場合には、定着ベルト２５の非通過領域が閾値温度Ｔ１以上となったときに、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に当接させる。これにより、放熱部材６２を通じた大気中への熱エネルギの放散を抑制することができる。

図８は、本制御例の制御手順を示すフローチャートである。図１〜３、図６を参照しながら、図８のステップに従い本制御について説明する。

先ず、画像形成装置１００の電源がＯＮされる（ステップＳ１）。放熱部材６２は、定着ベルト２５から離間し、また、放熱部材６２ａ、６２ｂは、Ａ３記録紙の非通過領域に対応する位置Ｐ１（図３参照）に配設されている。そして、印刷枚数、印刷倍率等の印刷条件がユーザによる操作パネル３６或いはパソコンからの入力操作により手動設定され、用紙サイズが入力操作により手動設定若しくは原稿読み取り動作により自動設定された後、スタートボタンＯＮにより印刷開始指示（印刷信号）が入力される（ステップＳ２）。

印刷信号が入力されると、制御部３５によって、設定された記録紙サイズがＡ４幅以下であるか否かが判断される（ステップＳ３）。Ａ４幅以下の場合、放熱部材６２ａを、位置Ｐ２（図３参照）に移動させて、放熱部材６２ａと６２ｂとの間隔を変更し（ステップＳ４）、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に当接させる（ステップＳ５）。更に、ヒータ２４ｂを点灯させ（ステップＳ６）、印刷処理が開始される。

そして、所定枚数の印刷処理が終了したか否かが判断され（ステップ７）、印刷が継続中であれば、ヒータ２４ｂを点灯したまま印刷を続行する。また、ステップＳ２で設定された印刷枚数が終了している場合、制御部３５は、放熱部材６２ａ、６２ｂを定着ベルト２５から離間させる（ステップ８）。そして、放熱部材６２ａを初期状態である位置Ｐ１まで移動させて、放熱部材６２ａと６２ｂとの間隔を変更し（ステップＳ９）、全ての処理を終了する。

一方、ステップＳ３でＡ４サイズより大きいと判断された場合、ヒータ２４ａを点灯し（ステップＳ１０）、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域の温度検知を開始し（ステップＳ１１）、印刷処理を開始する。

次に、制御部３５は、記憶部３４に記憶されている所定の閾値温度Ｔ１を読み出し、まず、温度検知センサ６１ｂによる非通過領域検知温度Ｔが閾値温度Ｔ１以上となったか否かを判断する（ステップＳ１２）。Ｔ１≦Ｔとなった場合は、放熱部材６２ａ、６２ｂを加熱ローラ２２に当接させる（ステップＳ１３）。また、ステップＳ１２でＴ１＞Ｔの場合は、制御部３５は、放熱部材６２ａ、６２ｂを離間させた状態で印刷処理を行う。

そして、所定枚数の印刷処理が終了したか否かが判断され（ステップ１４）、印刷が継続中であれば、ステップＳ１２に戻り同様の制御を行う（ステップＳ１２〜Ｓ１３）。また、ステップＳ２で設定された印刷枚数が終了している場合、制御部３５は、放熱部材６２ａ、６２ｂが加熱ローラ２２に当接しているか否かを判断する（ステップＳ１５）。放熱部材６２ａ、６２ｂが当接していれば、加熱ローラ２２から離間させ（ステップＳ１６）、全ての処理を終了する。一方、ステップＳ１５で放熱部材６２ａ、６２ｂが離間していれば、このまま全ての処理を終了する。

上記の通り、本発明の構成とすることにより、１本の放熱部材支持シャフト６３に放熱部材６２ａ、６２ｂを支持させ、記録紙サイズに応じて、加熱ローラ２２と接触する放熱部材６２ａ、６２ｂの間隔を変更して、熱伝達の速い定着ベルト表面における各記録紙の非通過領域の放熱を行うことができる。これにより、大きなスペースを必要とせず、また、複雑な構成とすることなく、定着ベルト２５の温度むらを低減できる。

従って、従来より一層、簡単な構成で、装置の省スペース化を図ると共に、定着ベルト２５の温度むらを抑制することができ、従来より一層、装置の大型化及び複雑化を回避すると共に、画像品質に優れたトナー画像を定着することが可能となる。また、記録紙サイズに応じて放熱部材６２ａ、６２ｂをベルト幅方向に所定の間隔とする間隔制御と、所定サイズ以下のときには放熱部材６２ａ、６２ｂを当接させ、所定サイズより大きいときには検知温度に基づき放熱部材を当接させる放熱制御とを行うことにより、熱エネルギ効率を向上させることができる。なお、ここでは、第１実施形態の制御例について示したが、第２実施形態においても同様に適用可能である。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態ではＡ３及びＡ４幅の記録紙について説明したが、この他の用紙及びその組み合わせについても全く同様に適用可能である。

本発明は、定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラと加熱ローラとに架け渡された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧手段とを備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、前記定着ベルトの内面若しくは前記加熱ローラ表面に対し接触又は離間する方向に移動可能な少なくとも一対の放熱部材と、当該放熱部材を支持すると共に、前記一対の放熱部材が前記定着ベルトの内面若しくは前記加熱ローラ表面に同時に接触する部分の間隔を可変する一の放熱部材支持手段と、を備えたものである。

これにより、複数のシャフトやローラを用いることなく、記録媒体サイズに応じて、定着ベルト表面における記録媒体の非通過領域の放熱を行うことができる。従って、従来より一層、簡単な構成で、装置の省スペース化を図ると共に、定着ベルトの温度むらを抑制することによって、従来より一層、装置の大型化及び複雑化を回避すると共に、画像品質に優れたトナー画像を定着することが可能となる。

そして、放熱部材支持手段として軸状部材を用い、一方の放熱部材と共にベルト幅方向に移動させることにより、より容易に、所望の記録媒体サイズに応じて放熱部材の間隔を細かく設定することができる。また、ベルト幅方向を軸中心に回転可能な回転部材を用い、複数の異なる周上にそれぞれ互いに異なる間隔で放熱部材を設け、上記回転部材を回転させることにより、より容易に放熱部材の間隔を変更することができ、変更に要する時間も短縮することができる。更に、かかる定着装置を画像形成装置に搭載し、記録媒体サイズに応じて放熱部材を所定の間隔とする間隔制御と、記録媒体サイズ及び非通過領域の検知温度に基づく放熱制御とを実行することにより、熱エネルギ効率に優れた定着を行うことが可能となる。

は、本発明の第１実施形態に係る定着装置を示す模型的断面図である。 は、図２は、本実施形態の定着装置に係る放熱部材、放熱部材支持シャフト及び加熱ローラの係合部側周辺の概略拡大斜視図である。 は、放熱部材及び放熱部材支持シャフトが、加熱ローラにおける各記録紙の非通過領域に対向するよう移動した状態を示す図であり、図２の下方から見た模型的部分拡大平面透視図である。 は、本実施形態に係る定着装置の放熱部材の別の一例を示す平面図である。 は、本発明の第２実施形態に係る定着装置の放熱部材、放熱部材支持ローラ及び加熱ローラ周辺の概略図であり、図５（ａ）は、放熱部材及び放熱部材支持ローラの模型的平面図及び断面図であり、図５（ｂ）は、放熱部材が、放熱部材支持ローラによって加熱ローラにおける各記録紙の非通過領域に対向するよう移動した状態を示す、図５（ａ）の下方から見た模型的平面透視図である。 は、第１実施形態に係る定着装置を搭載した一例の画像形成装置の制御機構の一例を示すブロック図である。 は、Ａ３記録紙を連続印刷したときの、定着ベルトの幅方向の温度分布図である。 は、本制御例の制御手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１４ 定着装置
２０ 定着部
２１ 定着ローラ
２２ 加熱ローラ
２４ａ、２４ｂ ヒータ
２５ 定着ベルト
３５ 制御部（制御手段）
５０ 加圧部
５１ 加圧ローラ
６１ａ 温度検知センサ
６１ｂ 温度検知センサ（非通過領域の温度検知手段）
６２、６２ａ、６２ｂ 放熱部材
６３ 放熱部材支持シャフト（放熱部材支持手段）
６４ 係合部
６５ ギア
６６ ガイドレール
６７ ソレノイド
６８ 放熱部材支持ローラ（放熱部材支持手段）
１００ 画像形成装置

Claims (4)

1. 定着ローラと、加熱ローラと、前記定着ローラと加熱ローラとに架け渡された無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラに当接して記録媒体を挿通させるニップ部を形成する加圧手段とを備え、前記ニップ部で記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置において、
   前記定着ベルトの内面若しくは前記加熱ローラ表面に対し接触又は離間する方向に移動可能な少なくとも一対の放熱部材と、
   当該放熱部材を支持すると共に、前記一対の放熱部材が前記定着ベルト内面若しくは前記加熱ローラ表面に同時に接触する部分の間隔を可変する一の放熱部材支持手段と、を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記放熱部材支持手段が、ベルト幅方向に沿って移動可能に配設され、一端部には第１の放熱部材が固定され、他端部には第２の放熱部材が摺動可能に支持された軸状部材であり、当該軸状部材が前記第１の放熱部材と共にベルト幅方向に移動することにより、前記放熱部材の間隔を可変することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記放熱部材支持手段が、ベルト幅方向を中心軸として回転可能な回転部材からなるものであり、前記回転部材の異なる周上には、ベルト幅方向の間隔が互いに異なる前記放熱部材が複数対配設されており、前記回転部材が所定量回転することによって、前記いずれか一対の放熱部材を前記定着ベルトの内面若しくは前記加熱ローラ表面に対し対向させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれかの定着装置が搭載された画像形成装置であって、
   前記定着ベルトの非通過領域の温度を検知する温度検知手段と、
   前記放熱部材を、記録媒体サイズに応じて、ベルト幅方向に対し、所定の間隔で前記定着ベルト内面若しくは前記加熱ローラ表面に対向させる間隔制御と、
   記録媒体が所定サイズ以下の場合には、前記放熱部材を前記定着ベルト内面若しくは前記加熱ローラ表面に接触させ、所定サイズより大きい場合には、前記温度検知手段の検知結果が所定温度以上となったとき、前記放熱部材を前記定着ベルト内面若しくは前記加熱ローラ表面に接触させる放熱制御と、を実行する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。