JP2013164453A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの通紙領域外での温度上昇を防止する構成を対象として、ベルトを保持する部材への熱的な悪影響が生じするのを確実に防止して定着ベルトを用いた定着作業が不能となるのを防止できる構成を備えた定着装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト２１の通紙領域外の端部を保持する保持部材１０１と定着ベルトを加圧して定着ニップを構成する加圧部材２２と定着ベルトの内部に配置されて定着ニップ以外の領域を加熱する加熱源２３とを備えた定着装置２０において、定着ベルト２１の通紙領域外への加熱源からの熱線照射を遮断する遮光部材１００を備え、遮光部材１００は、通紙領域近傍での反射率がこの近傍から外側に至る領域での反射率とが、通紙領域外端部に位置する保持部材１０１への熱線照射を低減して保持部材１０１での温度上昇を招くことがないように異ならせてあることを特徴とする。
【選択図】図４

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においては、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熱および圧力を作用させることで定着されることにより複写出力を得るようになっている。

画像形成装置に用いられる定着方式としては、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を用い、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熱と圧力でトナー像を定着する熱ローラ定着方式が知られている。
熱ローラ定着方式ではローラの熱容量が大きいことが原因して定着温度までの立ち上がりに時間を要する。

そこで、ローラよりも熱容量が小さいベルトを周回可能に設けると共に、ベルトに向けて記録紙を加圧して定着ニップを形成させてベルトを移動させる加圧ローラおよびベルト内で加圧ローラと対向して定着ニップにおいてベルトを支える支持体を設け、ベルト内には、熱源としてハロゲンランプを配置した構成が提案されている（例えば、特許文献１，２）。
ところで、ハロゲンヒータなどの熱源により加熱されるベルトは、ベルトの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では定着ニップを通過する記録紙やトナーに熱を奪われることで温度が低下する反面、通紙領域外では熱の移動が殆どないことにより蓄熱により温度上昇が発生し、異常温度に達することがある。このような温度分布の違い、特に、通紙領域外での異常な高温状態が生じると、定着ベルトの耐熱温度を超えた場合に定着ベルトが溶融したり破損する虞がある。

従来、通紙領域で異常高温となるのを防止する構成として、熱源とベルトとの間でベルトの幅方向端部近傍に遮光部材を配置し、通紙領域外へ熱線が届くのを阻止して通紙領域外、つまりベルトの幅方向端部での温度上昇を抑えるようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１，２）。

遮光部材は、熱源からの熱線を反射することによりベルトの通紙領域外に熱線が届くのを阻止するようになっているが、ベルトにおける遮光部材近傍、つまり、ベルトの幅方向で通紙領域と通紙領域外との境界位置では通紙領域での温度の落ち込みが生じる。
これは、通紙される紙サイズの最大幅の加熱ができるようにその最大幅よりも幾分広げた範囲まで延長させて設けられている熱源の端部に遮光部材が位置することによりその端部での熱が通紙領域内に作用しないことが原因して発生する。
つまり、通紙領域内に移動する熱が減少することになり、通紙領域での熱量不足が発生することになる。

このようなベルト幅方向での温度分布の不均衡は、遮光部材の表面を反射面とし、遮光された熱線を通紙領域に向け反射させるようにすることで解消できると考えられる。

遮光部材による熱線、つまり赤外線の反射率を高くした方が通紙領域端部での温度の落ち込みを防止できるが、この構成では、次に挙げる新たな問題が発生する。
つまり、通紙領域外に位置する遮光部材では、反射率が高いことにより熱源からの赤外線が通紙領域外、換言すれば、ベルトの幅方向端部において反射を繰り返すことになる。このため、反射を繰り返すうちに一部の赤外線は漏れ出し、ベルトの幅方向端部を保持するための設けられている保持部材に照射されることがある。
保持部材は、本実施形態の説明に用いる図３において符号１０１で示すように、定着ベルト（便宜上、本実施形態の説明に用いる符号２１で示す）の幅方向端部を挿入した状態で端部の位置決めを行いながら定着ベルト２１の周回移動を可能にする部材であるが、赤外線照射による温度上昇により熱変形などが起こると定着ベルト２１の保持が行えなくなる虞がある。これにより、定着ベルト２１の移動が阻害され、定着作業が円滑に行えなくなる虞が生じる。

本発明の目的は、ベルトの通紙領域外での温度上昇を防止する構成を対象として、ベルトを保持する部材への熱的な悪影響が生じるのを確実に防止して定着ベルトを用いた定着作業が不能となるのを防止できる構成を備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、回転可能な無端状の可撓性定着ベルトと、
前記定着ベルトの内側に配設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、
前記可撓性定着ベルトの幅方向両端を保持する保持部材と、
前記ニップ部以外の箇所で前記可撓性定着ベルト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可撓性定着ベルト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において、
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幅方向に沿った通紙領域外への加熱を遮断する遮光部材を設けられ、該遮光部材は、通紙領域近傍での反射率がこの通紙領域近傍から外側の領域での反射率よりも高く設定されて異ならせてあることを特徴とする定着装置にある。

本発明によれば、定着ベルトの通紙領域外への熱線照射を抑制する遮光部材を設けた際に、遮光部材における通紙領域近傍床の近傍位置よりも外側に至る領域の方が反射率を低くされるように異ならせてあるので、定着ベルトの通紙領域外に位置して定着ベルトを保持する保持部材に向けて反射する熱線を少なくすることができる。これにより、保持部材での温度上昇を抑制して定着ベルトの保持を良好に維持することで定着ベルトの正常な移動を確保して定着不良などが発生するのを防止することが可能となる。

本発明の実施形態にかかる定着装置を用いる画像形成装置の構成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構成を説明するための模式図である。 本発明の実施形態にかかる定着装置に用いられる遮光部材の配置構成を説明するための模式図である。 図３に示した遮光部材の要部構成を説明するための部分的な拡大図である。 図３に示した遮光部材の要部構成にかかる変形例を説明するための図３相当の模式図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。
具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。
ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。
４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。
ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。
一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。
また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。
その後、図示しない除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、図２に基づき、上記定着装置２０の構成について説明する。
図２に示すように、定着装置２０は、回転可能な定着回転体としての定着ベルト２１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としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としての赤外線ヒータ２３と、定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成部材２４と、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と、赤外線ヒータ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と、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と、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８と、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を備えている。

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。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。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。

上記加圧ローラ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。また、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するように構成されている。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。

本実施形態では、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の内部に赤外線ヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層が無い場合は、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つぶ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。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着回転体と対向回転体は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

上記赤外線ヒータ２３は、両端部が定着装置２０の側板（不図示）に固定されている。赤外線ヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、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、赤外線ヒータ以外に、ハロゲンヒータ、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４１と、ベースパッド２４１を巻いている摺動シート（低摩擦シート）２４０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し、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２４１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２４１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。

また、ベースパッド２４１は、その表面に、低摩擦シート２４０を有している。
低摩擦シート２４０は、定着ベルト２１が回転する際、定着ベルト２１がその表面を摺動するようになっており、摺動した際の定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷を軽減することができる部材である。低摩擦シート２４０の材料には、例えば、ＰＴＦＥ等が挙げられる。

ベースパッド２４１は、低摩擦シート２４０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。

上記反射部材２６は、反射面として表面を利用できる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と赤外線ヒータ２３との間に配設されている。本実施形態では、反射部材２６をステー２５に固定している。また、反射部材２６は、赤外線ヒータ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、赤外線ヒータ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、赤外線ヒータ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。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５の赤外線ヒータ２３側の面を研磨または塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。また、上記反射部材２６又はステー２５の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。

ただし、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できないため、本実施形態のように反射部材２６を別途設けた方が、形状や材質の選択の自由度が広がり、反射部材２６とステー２５はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材２６を赤外線ヒータ２３とステー２５との間に設けることにより、赤外線ヒータ２３に対する反射部材２６の位置が近くなるので、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。

以上の構成からなる画像形成装置１に用いられる定着装置２０の要部構成について説明すると次の通りである。
本実施形態では、図２，３に示すように、通紙領域外を対象として通紙領域外への赤外線照射を遮断する遮光部材１００が定着ベルト２１の内部に設けられている。遮光部材１００を設けた構成により、定着ベルト２１の通紙領域外への赤外線照射が行われるのを遮断して赤外線照射により異常高温となるのを防止するようになっている。
そして、遮光部材１００には反射面が構成されているが、反射面での反射率、つまり通紙領域外を対象とした反射面の赤外線反射率を、通紙領域近傍とこの領域近傍よりも外側の領域とで異ならせた点が特徴となっている。特に、通紙領域近傍では反射率を高くし、その領域近傍よりも外側では反射率を低くしている。この場合の反射率が低くされている部分は、後で説明するが、図３において符号１０１で示した保持部材が位置する領域である。

まず、遮光部材１００の構成について説明すると、遮光部材１００は、最大紙サイズ通紙領域外で通紙領域との境界から２ｍｍほど通紙領域外の端部側にずれた位置を始点として定着ベルト２１の幅方向端部までの範囲に設けられている。
通紙領域との境界から２ｍｍ程ずらした理由は、最大紙サイズを定着設定温度１５０℃で５００枚通紙した場合に、最大紙サイズ外側、かつ、伝熱効率変更部材間て定着部材が最大温度２２０℃を超えないようにするための数字である。２ｍｍ以上の間隔を空けてしまうと、その間で５００枚連続通紙において、２００枚を超えた辺りから２２０℃を超えてしまい、定着部材の耐熱温度を超えてしまうためである。ここでは２ｍｍとしたが、通紙温度が低ければ、若しくは、最大通紙枚数がもっと少ないのであれば、その温度が定着部材の耐熱温度を超えない程度にギャップを広げても問題ない。

なお、ここで、最大通紙可能サイズおよび作像領域について説明すると次の通りである。
最大紙通紙可能サイズはそのマシンで通紙できる、最大紙サイズのことで、その機械毎に規定されており、本実施形態で対象とするサイズは２１６ｍｍであるが、これは画像形成装置によって個別に規定される。
また、作像可能な領域もその機械毎に規定されており、ここで使用した機械では、最大通紙可能サイズ（２１６ｍｍ）の内側２ｍｍまでの領域までが作像可能領域として規定されている。そのためその内側領域（作像領域）２１２ｍｍでは、定着性を確保しなければならない。しかし、上記値は本実施例で使用した機械での値であるので、各機種によって適宜異なる。その都度、確認して設計に用いることが必要となる。

一方、加熱源である赤外線ヒータ２３は、定着ベルトの幅方向に沿った発熱領域が２４０ｍｍに設定されている。このため、遮光部材１００は、発熱領域における内側から外側に掛けて配置されている。

図４は、遮光部材１００の要部を示す拡大図であり、同図において遮光部材１００は、後述する構成により構成された反射面の反射率が異ならせてあり、具体的には、通紙領域近傍（図４中、符号１００Ａで示す部分）では反射率を高くし、その領域近傍よりも外側（図４中、符号１００Ｂで示す部分）では反射率を低くしている。

反射率が低くされている通紙領域近傍よりも外側の領域１００Ｂは、定着ベルト２１の幅方向端部に位置する保持部材１０１と対応しており、このため、保持部材１０１に向け反射する照射光が少なくされている。

通紙領域近傍１００Ａでは反射率が高くされ、通紙領域近傍から外側１００Ｂでは反射率が低くされていることにより、図３の下部に示す発光強度から明らかなように、定着ベルト２１において通紙領域外での温度上昇が抑えられて異常高温となるのを防止される一方、通紙領域近傍ではこれの外側よりも反射率が高くされていることにより通紙領域内での温度低下が矯正されることになり、いわゆる温度ダレが防止される。

上述した反射率の変換点の構成としては、図５に示すように、赤外線ヒータ２３が複数配置されている場合の各発熱領域端部（図５中、符号Ｌで示す位置）を基準とする場合や、図４に示す場合を対象として、通紙領域近傍からこの領域を外れて外側に向かうに従い段階的あるいは連続的に反射率を下げるようにする構成などが選択できる。
また、反射率を変更する位置は、ユニットのレイアウト構成（加熱部材端部と保持部材間の距離等）によって、端部の温度ダレと保持部材の温度上昇を適宜最適な状態になるように、赤外線反射率を変更する個所を選定することが望ましい。

なお、反射率を異ならせた構成を備えた遮光部材１００に関しては、前述したような、定着ベルト２１の幅方向両端部を対象として配置する場合に限らず、熱源の種類によって次に挙げる構成とすることも可能である。

（変形例１）
複数の赤外線ヒータを用いる場合、それらの発光部の重なり個所において、発光強度が高くなる。そのため、その個所においては、赤外線反射効率を変化させた遮光部材を用い、発光強度が高くなる領域で赤外線反射率を落とすことで、その領域に集中する熱量を均一化することができる。これにより、部材の過昇温を防止することができる。
（変形例２）
例えば、デュアルヒータなどを用いた場合は、中央発光ヒータと端部発光ヒータを有する。
しかし、端部発光ヒータには、フィラメント保持のためのセグメントが存在し、その領域でも発光、発熱してしまうために、定着部材温度がその領域において温度が高く、結果として温度ムラとなってしまう。遮光部材を効果的に使用すること、かつ、赤外線反射板にも本発明を適用し、そのセグメント領域で赤外線反射率を下げることで、温度ムラを低減することができる。

上述した遮光部材１００の反射率を異ならせるための構成としては次の構成が用いられる。
本実施形態では、反射率を異ならせるための構成として、各領域での反射率を、使用する材質を変えるようになっている。
例えば、反射率を高く設定した領域（通紙領域近傍）は、アルミ基材の上に銀（Ａｇ）蒸着を施し、反射率を低くした領域（通紙領域近傍の外側）は、アルミ基材をそのまま使用する。また、高い反射率を得る時は、例えば、ＭｉｒｏＳｉｌｖｅｒ等の、アルミ基材に銀蒸着した材料を用いたり、反射率を下げる場合には、例えばＡＬ、ＳＵＳなど、その差をつけるべき反射率の程度に応じて選定することが望ましい。

ところで、上述した材質変更だけでなく反射率を異ならせる方法としては、加工においても可能であり、例えば、表面粗さや塗装色など異ならせることで可能となる。
つまり、表面粗さを変更し、より表面粗さが小さい面では、赤外線反射率を上げることが出来るし、表面粗さを大きくすれば、赤外線反射率を下げることができる。また、例えば黒色塗装を施すことにより、赤外線反射率を下げ、逆に吸収できるようになる。これにより赤外線反射率を非常に小さくできるため、より効果的に保持部材の温度上昇を防止することができる。

なお、通紙領域近傍とこの領域よりも外側とで反射率を異ならせる部材の対象としては、上述した遮光部材１００だけでなく、熱源からの輻射熱を定着ベルト２１に向け指向させる反射部材２６を対象とすることおよび両部材を対象とすることも可能である。
反射部材２６を対象とする場合には、既存部材の利用により遮光部材を敢えて設けることがなくなることにより構成の簡略化が可能となり、さらに両部材を用いる場合には、遮光部材のみの場合に比べてより効果的に通紙領域近傍から外側の領域での赤外線の照射を抑えられることにより、ニップ形成部材２４への赤外線照射をより確実に防止することができる。

以上の構成においては、定着ベルト２１における通紙領域外での異常高温となる加熱を抑えるための遮光部材１００によって通紙領域近傍では温度低下が矯正され、通紙領域近傍よりも外側では定着ベルト２１の保持部材１０１への赤外線照射が抑えられることで保持部材１０１の熱変形が防止される。これにより、定着ベルト２１に対する保持状態が変化して定着ベルトの正常な移動が阻害されるということがなくなり、定着ベルト２１の移動不良により定着不良、つまり、ニップが正常に得られないことにより定着不良の発生を未然に防止することができる。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２３ 赤外線ヒータ
２４ ニップ形成部材
２５ ニップ形成部材の支持部材であるステー
１００ 遮光部材
１０１ 保持部材

特開２０１０−２０２４８号公報 特開２０１０−３２６２５号公報

Claims (8)

1. 回転可能な無端状の可撓性定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内側に配設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、
   前記可撓性定着ベルトの幅方向両端を保持する保持部材と、
   前記ニップ部以外の箇所で前記可撓性定着ベルト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可撓性定着ベルト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において、
   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幅方向に沿った通紙領域外への加熱を遮断する遮光部材を設けられ、該遮光部材は、通紙領域近傍での反射率がこの通紙領域近傍から外側の領域での反射率よりも高く設定されて異ならせてあることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１記載の定着装置において、
   前記遮光部材における反射率が、前記通紙領域近傍からこの近傍から外側に至るまで段階的もしくは連続的に変化させてあることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２記載の定着装置において、
   前記遮光部材の反射率が、前記加熱源の発熱領域の形態に応じて変更されていることを特徴とする定着装置。
4. 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において、
   前記遮光部材の反射率が、通紙領域近傍およびこの近傍から外側に至るまでの表面粗さの違いにより異ならせてあることを特徴とする定着装置。
5. 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において、
   前記遮光部材の反射率が、通紙領域近傍およびこの近傍から外側に至るまでの反射面の色の違いにより異ならせてあることを特徴とする定着装置。
6. 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において、
   前記遮光部材の反射率が、通紙領域近傍での表面状態をこの近傍から外側に至るまでの表面状態と異ならせ、通紙領域近傍から外側に至るまでを材料の表面状態のままとすることあるいは、この逆の関係で異ならせてあることを特徴とする定着装置。
7. 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において、
   前記遮光部材の反射率が、通紙領域近傍およびこの近傍から外側に至るまでの材質を異ならせてそれぞれ設定されていることを特徴とする定着装置。
8. 請求項１乃至７のうちのいずれか一つに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images