JP2014174531A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性能を維持しつつ、熱源の点灯Ｄｕｔｙが高い場合でも部品の劣化や生産性の低下を招くことのない定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】回転可能な定着部材２０１と、定着部材を内部から加熱する熱源２０２と、定着部材とニップ部を形成する加圧部材２０３と、定着部材内部で加圧部材と対向してニップ部を形成するニップ形成部材２０６と、ニップ形成部材を支持する支持部材２０７と、支持部材の温度を検知又は算出する温度検知手段と、支持部材の温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段２１１と、を備え、未定着画像を担持した記録媒体をニップ部に搬送して、記録媒体に未定着画像を定着する定着装置２００において、温度上昇抑制手段は、温度検知手段の温度が閾値を超えた場合にのみ作動し、支持部材の温度上昇を抑制する。
【選択図】図１１

Description

本発明は複写機やファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に使用される定着装置に関し、より具体的には無端状の定着部材と加圧部材間にニップを形成し、該ニップを通る被定着材に対し定着処理を行う定着装置、及びその定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、未定着トナー画像が、画像転写方式もしくは直接方式により記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１）やセラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば特許文献２）が知られている。

近年、ベルト方式の定着装置では、電源投入時などに常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）に達するまでに要する時間であるウォームアップ時間や、印刷要求を受けた後に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であるファーストプリント時間の更なる短縮化が望まれている（課題１）。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間当たりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する、所謂温度落ち込みも問題となっている（課題２）。

前記課題１の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されており、この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となった。しかし、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分では加熱されておらず、ニップの用紙などの入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなる。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（課題３）。

以上のような課題１〜３を解決するために、無端ベルトを用いる構成において、そのベルト全体を温めることを可能にし、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して、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（例えば特許文献３）。

図１４は、特許文献３に記載の定着装置の概略図である。
無端ベルト８１の移動をガイドすることができるように、パイプ状の金属熱伝導体８２を無端ベルト８１の内部に固定し、金属熱伝導体８２内の熱源８３により金属熱伝導体８２を介して無端ベルト８１を加熱する。さらに、無端ベルト８１を介して金属熱伝導体８２に接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ８４を備え、該加圧ローラ８４の回転に連れ回りするようにして無端ベルト８１を周方向に移動させる。加圧ローラは芯金８５と弾性ゴム層８６からなる。この構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能にし、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、更なる省エネルギー化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更に向上させる必要があり、無端ベルトを金属熱伝導体を介して間接的に加熱する構成から、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発展的に考案された。この構成では、伝熱効率が大幅に向上して消費電力が低減すると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが実現できる。また、金属熱伝導体を要しないためコストダウンが可能となる。

無端ベルトを直接加熱する構成とすることで、省エネルギー性が高く、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが可能となった。
しかしながら、無端ベルトは熱容量が小さく、記録媒体を定着搬送する際に、無端ベルトに蓄積された熱量の大部分が記録媒体に奪われる。そのため、無端ベルトの表面温度を維持するために、熱源であるヒータの点灯Ｄｕｔｙを従来の定着方式と比較して高めなければならない。その結果、無端ベルト内部にある部品は、記録媒体が定着搬送される間は常にヒータ光に晒され、温度が上昇し続けてしまう。

図１５は従来の定着装置を示す図である。
定着装置は、定着装置の両側板に設置された支持部材（加圧ステー）２０７、これに取り付けられたニップ形成部材２０６、支持部材の内側に取り付けられた反射部材２０９、熱源である３本のハロゲンヒータ２０２、これらの部材の周りに回転可能に保持された定着ベルト２０１、ニップ形成部材に当接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０３等からなる。この定着装置は、無端ベルトである定着ベルト２０１を金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成である。一般的に、ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２０６等は、軸方向のニップ幅偏差を小さくしたり、分離性を向上させたりするために形状が複雑化するため、耐熱樹脂の射出成形により作成される。だが、上記の理由により、ニップ形成部材２０６に当接するステー２０７の温度がニップ形成部材２０６の耐熱温度を超えてしまい、ニップ形成部材が溶融してしまうという問題が発生した。

そこで本発明は、省エネルギー性能を維持しつつ、熱源の点灯Ｄｕｔｙが高い場合でも部品の劣化や生産性の低下を招くことのない定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

この課題は、回転可能な定着部材と、前記定着部材を内部から加熱する熱源と、前記定着部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材内部で前記加圧部材と対向してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、前記支持部材の温度を検知又は算出する温度検知手段と、前記支持部材の温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段と、を備え、未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部に搬送して、前記記録媒体に未定着画像を定着する定着装置において、前記温度上昇抑制手段は、前記温度検知手段の温度が閾値を超えた場合にのみ作動し、前記支持部材の温度上昇を抑制することにより解決される。

一般的な使用状況下では省エネルギー性能を維持することができ、高Ｄｕｔｙな使用条件下でも、生産性の低下や部品劣化が生じない。

実施形態に係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模式図である。 実施形態に係る定着装置を示す模式図である。 遮光部材の一実施形態を示す模式図である。 遮光部材の動作の一実施形態を示す模式図である。 遮光部材の駆動機構を示す斜視図である。 定着装置の斜視図である。 定着ベルトの支持構造を示す斜視図である。 フランジ及びスライド部材の斜視図である。 フランジにスライド部材を重ねた状態を示す正面図である。 フランジの支持構造を示す斜視図である。 実施形態に係る高熱容量の伝熱部材の動作を示す図である。 別の実施形態に係る高熱容量の伝熱部材を示す図である。 別の実施形態に係る高熱容量の伝熱部材を示す図である。 従来構成の定着装置を示す図である。 従来構成の定着装置を示す図である。

先ず、図１を用いて実施形態に係る定着装置を適用する画像形成装置の構成を説明する。
図１に示した画像形成装置は、複数の色画像を形成する画像形成部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタあるが、本発明はこの方式に限られず、プリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
画像形成装置１００では、イエロー、シアン、マゼンタ、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２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。

図示の構成の画像形成装置１００では、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、１次転写行程の実行により、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対して重畳転写され、その後、中間転写体上の画像は記録シートなどが用いられる記録媒体Ｓに対して２次転写行程の実行により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いる。ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを例として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋ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及びクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。感光体ドラムの帯電後に行われる書き込みには、光書込装置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２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ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ように、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、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２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ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。

画像形成装置１００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び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と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら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書込装置８とを有している。

光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラー及び偏向手段としての回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ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）を出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成するように構成されている。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録媒体Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録媒体Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、記録媒体Ｓ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とが設けられている。

また、画像形成装置１００には、トナー像が転写された記録媒体Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着装置２００と、トナー像の定着済みの記録媒体Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１００の本体上部に配設されて排紙ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された記録媒体Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋとが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。

従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このために、従動ローラ７３にはスプリングなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで、転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の記録媒体Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回りに回転駆動されることにより、最上位の記録媒体Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、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とを有しており、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。

クリーニング装置１３はまた、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。

図２は実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
定着装置２００は、定着部材としての定着ベルト２０１と加圧部材としての加圧ローラ２０３を有している。定着ベルト２０１内には熱源である２本のハロゲンヒータ２０２が設けられ、これにより定着ベルト２０１が内周側から輻射熱で直接加熱される。また、定着ベルト２０１内の加圧ローラ２０３に対向する側に、定着ベルト２０１を介して加圧ローラ２０３とニップを形成するニップ形成部材２０６が配設され、定着ベルト内面と直接若しくは図示しない摺動シートを介して間接的に摺動するようになっている。

図２の構成ではニップ部の形状は平坦であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。凹形状のニップを形成することで、記録媒体先端の排出方向がより加圧ローラ寄りになり、記録媒体の定着ベルトに対する分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。

定着ベルト２０１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（若しくはフィルム）とする。ベルトの表層は、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）又は四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とＰＦＡ又はＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、ニップ部にて未定着画像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ユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００μｍ以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収され、ユズ肌画像が改善する。

また、定着ベルト２０１の内部には、ニップ形成部材２０６を支持するための支持部材であるステー２０７を設け、加圧ローラ２０３により圧力を受けるニップ形成部材２０６の撓みを防止し、軸方向（紙面垂直方向）で均一なニップ幅を得られるようにしている。ステー２０７は剛性を確保するために金属材料でできている。このステー２０７は両端部で側板に保持固定され、位置決めされている。ニップ形成部材２０６は複雑な形状を有するため、耐熱樹脂の射出成形品として作成されるのが望ましい。耐熱樹脂の種類としてはＬＣＰ（耐熱温度３３０℃程度）、ＰＥＫ（耐熱温度３５０℃程度）などが望ましい。また、ヒータ２０２とステー２０７の間に反射部材２０９を備え、これがヒータ２０２からの輻射熱などを反射することで、輻射熱などによりステー２０７が加熱されてしまうことによるエネルギー浪費を抑制している。

ここで、反射部材２０９を備える代わりに、ステー２０７の表面に断熱処理若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。熱源としては図示したハロゲンヒータでも良いが、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。

加圧ローラ２０３は、芯金２０５、芯金に設けられた弾性ゴム層２０４、離型性を得るために表面に設けられた離型層（ＰＦＡ又はＰＴＦＥ層）からなる。加圧ローラ２０３は、画像形成装置１００に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達されて回転する。また、加圧ローラ２０３は、図示しないスプリングなどにより定着ベルト２０１側に押し付けられており、弾性ゴム層２０４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。

加圧ローラ２０３は中空ローラであっても良く、加圧ローラ２０３内部にハロゲンヒータなどの熱源を有していても良い。弾性ゴム層２０４はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ２０３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムを使用すると、断熱性が高まり定着ベルト２０１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

定着ベルト２０１は、加圧ローラ２０３により連れ回り回転する。図２の定着装置２００の場合、加圧ローラ２０３は図示しない駆動源により回転し、ニップ部Ｎで定着ベルト２０１に駆動力が伝達されることにより定着ベルト２０１が回転する。定着ベルト２０１は、ニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部でフランジ２０８にガイドされ、走行する。記録媒体Ｓはニップ部Ｎを通る際に加熱・加圧され、定着処理が行われる。

また、ヒータ２０２と定着ベルト２０１の間で回動可能な遮光部材２１０が設けられている。図３に示すように、遮光部材２１０は各紙幅に合わせた遮光部を有する段付き形状となっている。すなわち、上段の透過光部はハガキサイズに対応し、中段の透過光部はＢ４サイズに対応し、下段の透過光部はＡ３サイズに対応する。ただし、段の数と各段に対応する用紙サイズなどはこの例に限られない。

図４は遮光部材２１０の回動位置を示す図である。図示のように、遮光部材２１０は、定着ベルト２０１の内側に沿って他の部材と非接触で回動することができ、各紙幅に対応した位置に回動して加熱に不必要な定着ベルト２０１の領域を遮光する。図４（ａ）の上図はＡ３サイズの用紙の通紙時における遮光部材２１０の回動位置であり、下図は上図における平面Ｘでの断面図である。この位置では、定着ベルト２０１に向かって発せられるヒータ２０２からの光は、Ａ３サイズの幅以外では遮光部材２１０により遮光される。図４（ｂ）の上図はハガキサイズの用紙の通紙時における遮光部材２１０の回動位置であり、下図は上図における平面Ｘでの断面図である。この位置では、定着ベルト２０１に向かって発せられるヒータ２０２からの光は、中央部のハガキサイズの幅以外では遮光部材２１０により遮光される。遮光部材によって、紙幅の狭い記録媒体を連続通紙した場合でも、非通紙領域が過昇温状態になることがなく、過昇温した非通紙領域を冷却するために生産性を落とすような制御を行う必要もない。

上記のような構成により安価で、ウォームアップが早い定着装置を実現することが可能となる。

図５は、遮光部材２１０を正逆方向に回転駆動する駆動機構２５０を示す斜視図である。
図６に示すように、この駆動機構２５０は、遮光部材２１０の軸方向一端側（図６の左側）に配置されており、駆動源であるモータ２６１と、複数の伝達ギヤ２６２，２６３，２６４からなるギヤ列とを備える。ギヤ列のうち、一端側のギヤ２６２はモータ２６１の出力軸に連結される。また、他端側のギヤ２６４は、スライド部材２４１（後で詳細に述べる）の外周面に形成されたギヤ部４１５と噛み合っている。これにより、モータ２６１を正逆方向に駆動すると、その駆動力がギヤ列を介してスライド部材２４１に伝達され、遮光部材２１０が正逆方向に回転する。

図６は、定着ベルト２０１の支持構造を示す斜視図であり、図７は、遮光部材２１０の被駆動側の端部（図６の右側）での上記支持構造を上下反転させてニップ部Ｎ側から見た斜視図である。なお、以下の説明において、「軸方向」、「周方向」、「半径方向」の用語は、遮光部材２１０の回転軸を基準とした場合の各方向を意味する。例えば軸方向は遮光部材２１０の長手方向に一致する。

図６に示すように、定着ベルト２０１は、その軸方向両端に配置したフランジ２０８で回転自在に支持される。図７に示すように、このフランジ２０８は、定着装置２００の側板２１２にネジなどを用いて着脱可能に取り付けられている。

図５に示すように、遮光部材２１０は、フランジ２０８とスライド部材２４１とを有する支持構造で回転自在に支持される。

フランジ２０８は、図８に示すように、軸方向両側を開口させた中空形状をなし、軸方向に延びる受け部４０１と受け部４０１から半径方向に突出する顎部４０２とを一体に有する。受け部４０１は、周方向の一部領域に切欠４０３を有する部分円筒状に形成されている。この切欠４０３で形成された空間に、図７に示すようにニップ形成部材２０６が挿入されている。ニップ形成部材２０６の端部は、顎部４０２の内周を経て側板２１２に固定されている。図７には現れていないが、定着ベルトの内部に配置されたヒータ２０２及びステー２０７の各端部も、受け部４０１の内周及び顎部４０２の内周を経てそれぞれ側板２１２に固定されている。

図８に示すように、スライド部材２４１は、定着ベルト２０１の装着側と軸方向反対側の領域で、フランジ２０８と軸方向で対向させて配置される。以下の説明では、フランジ２０８のうち、スライド部材２４１と軸方向で対向する対向面４０４をフランジ２０８の外側面と称し、スライド部材２４１のうち、フランジ２０８と軸方向で対向する対向面４１１をスライド部材２４１の内側面と称する。

スライド部材２４１は、フランジ２０８側から見て円弧状の形態を備えており、その内側面４１１には、雄部として周方向に延びる突条４１２が形成されている。また、スライド部材２４１の内周面には、盛り上がり部４１３が形成されている。この盛り上がり部４１３の内周面には、遮光部材２１０の周方向に延びる円弧状の孔部４１４が形成されている。この孔部４１４には、遮光部材２１０の端部に設けられた突起２１０ａが挿入され（図１０参照）、これにより遮光部材２１０とスライド部材２４１が結合されて両者が一体に回転可能となっている。

フランジ２０８とスライド部材２４１は軸方向で互いに密着した状態で定着装置２００に組み付けられる。図９は、この組み付け状態のフランジ２０８及びスライド部材２４１を示す正面図である。
同図に示すように、フランジ２０８の外側面４０４には、雌部として周方向に延びるガイド溝４０５が形成されている。このガイド溝４０５には、スライド部材２４１の突条４１２が嵌合される。ガイド溝４０５の周方向長さは、突条４１２の周方向長さよりも長い。なお、フランジ２０８において、ガイド溝４０５が形成された領域と受け部４０１が形成された領域とは軸方向で略一致している。

以上に述べたフランジ２０８及びスライド部材２４１は、いずれも樹脂の射出成形で形成することができる。この際、フランジ２０８及びスライド部材２４１は、耐熱性と摺動性に富む樹脂材料、例えば液晶ポリマーやポリイミド等で形成することができる。また、両者を同種の樹脂で形成するほか、異種の樹脂で形成しても構わない。加工コストを考慮すると、フランジ２０８及びスライド部材２４１の双方で樹脂の射出成形品とするのが望ましいが、この点が問題にならなければ、フランジ２０８及びスライド部材２４１のうち、どちらか一方又は双方を金属で形成することもできる。

図７〜９では、遮光部材２１０の軸方向両端の支持構造のうち、駆動機構２５０が配置されていない被駆動側端部の支持構造、及び当該支持構造を構成するフランジ２０８、スライド部材２４１を図示している。これに対し、図５及び図１０に示すように、駆動機構２５０が配置された駆動側端部の支持構造も基本的に被駆動側の支持構造と共通の構成を有する。なお、駆動側端部の支持構造では、スライド部材２４１の外周面に駆動機構２５０のギヤ２６４と噛み合うギヤ部４１５が設けられており、この点でそのようなギヤ部を有しない被駆動側端部の支持構造のスライド部材２４１と異なる構成になっている。

次に、実施形態に係る支持部材としてのステーの説明をする。
図２や図１１に示すように、ステー２０７は中空部材であり、軸方向両端を除いて密閉されている。同じ重量の中実ステーと中空ステーを比較した場合、一般的に断面二次モーメントが大きくなるため、たわみ強度は中空ステーの方が大きくなる。すなわち、中空ステーを用いることで、熱容量を低減しつつ強度を確保することができる。記録媒体数枚程度の印刷ジョブが数分おきに繰り返されるような一般的な印刷要求に対しては、ステーの熱容量が小さければ、ステー温度が上がり易くなりステー自体は吸熱しにくくなると同時に、ステーは定着ベルト側に放熱しようとするため、結果的に定着効率が上昇し、省エネルギー性能が向上する。

しかし、毎分６０枚程度印刷するプリンタにおいても、稀に例えば５００枚（１トレイ分）又はそれ以上の印刷要求が発生することがある。この場合に上記のような低熱容量のステー２０７のみを用いたのでは、ステー２０７の温度がニップ形成部材２０６の耐熱温度を超えてしまう虞がある。

そこで実施形態１としては、ステー２０７は中空形状を有し、内部に通気可能な構成とする。ステー２０７には温度検知手段であるサーミスタ（不図示）などが直接取り付けられている。また、図２などにおいて、定着装置２００の手前側と奥側には、紙詰まりなどを検知する定着排紙センサ（不図示）と、温度上昇抑制手段としての吸気・排気用ファン及びダクト（不図示）が設けられている。本来ファンは定着排紙センサを通気により冷却するものであるが、これを利用することができる。つまり、手前側の吸気用ファンからダクトをステー２０７の入口対応位置に分岐させ、ステーの出口対応位置から排気用ファンにダクトを延ばすことで、追加のファンなどを設けずに流路を確保し、ステー２０７に通気することができる。

サーミスタの温度が閾値（例えば３００℃）を超えた場合は、温度上昇抑制手段としてのファン（不図示）が作動してステー内部に通気し、強制的な空気対流によりステー２０７の温度上昇を抑制する。これにより、ニップ形成部材２０６の溶融を防止することができる。ファンの駆動分、そしてステーを冷却している分の熱量補填として多少電力を消費することになるが、このような印刷ジョブは稀である。よって、全印刷要求を含めた電力総計を考慮すると、記録媒体数枚程度の印刷ジョブに合わせてステーを低熱容量に設計するほうが省電力となる。

なお、ステー２０７のためのサーミスタはステーに直接取り付けてもよいが、取り付けスペースや耐熱性の確保が難しい場合は、例えば加圧ローラ２０３の温度検知手段としてのサーミスタの出力値とステー温度との相関を取り、当該出力値からステー温度を算出してもよい。加圧ローラ２０３は比較的高熱容量を有するため、非通紙領域のゴム部や芯金温度などは、ステー２０７の加熱・冷却に伴う温度変動と相関を取りやすいことが分かっている。

実施形態２としては、図１１に示すように、ステー２０７内部に温度上昇抑制手段としての高熱容量の伝熱部材２１１を配置する。なお、伝熱部材２１１はステー２０７の内部でなく、その近傍に配置されてもよい。本例では、伝熱部材２１１は中実部材であって、ステンレス、鉄、アルミニウムなどの金属でできている。伝熱部材２１１はステー２０７と非接触に配置されているが（図１１（ａ））、高Ｄｕｔｙの印刷要求があった場合、ステー温度がニップ形成部材２０６の耐熱温度を超える前に、伝熱部材２１１をステー２０７に密着させる（図１１（ｂ））。記録媒体数枚程度の低Ｄｕｔｙの印刷ジョブでは、高熱容量の伝熱部材２１１はステー２０７と空気断熱状態にあるため、ステー自体は低熱容量部材として機能する。一方、高Ｄｕｔｙの印刷ジョブにおいてステー温度がニップ形成部材２０６の耐熱温度を上回りそうな場合のみ、高熱容量の伝熱部材２１１をステー２０７に密着させる。これにより、ステー２０７の見掛けの熱容量が増加し、ステー自体の温度を下げることができる。それに伴い、ステー２０７とニップ形成部材２０６の平衡温度を下げることができるため、ニップ形成部材２０６の溶融を防止することができる。

伝熱部材２１１は例えば電磁クラッチ（不図示）などを用いて移動させることができる。電磁クラッチは伝熱部材２１１の端部に接続されている。ニップ形成部材として用いられる液晶ポリマーは３２０℃〜３５０℃で溶融する。そのため、ステー２０７に取り付けたサーミスタの温度や、加圧ローラ２０３端部のサーミスタの検知温度から相関予測した温度が、例えば３００℃を超える場合に、電磁クラッチを作動させる。伝熱部材２１１は電磁クラッチなどに接続され、普段はステー２０７と非接触で配置されている。電磁クラッチを押し込むことで、伝熱部材２１１と、側板２１２やステー２０７から延びたリンク部材の節が、ステー２０７側に移動し、伝熱部材２１１がステー２０７に密着するようになっている。なお、本例では高熱容量の伝熱部材２１１はヒータ２０２に向かう側へ移動してステー２０７と接触するが、ニップ形成部材２０６側に移動してステー２０７と接触してもよい。

図１２，１３は、伝熱部材２１１の変形例を示す図である。この伝熱部材２１１によれば、前記実施形態１，２を組み合わせることができる。
つまり、図１２では、高熱容量の伝熱部材２１１は中実部材であるが、ステー２０７に密着しない面にスリットが入れられ、この面はフィン形状を有している。この場合、ファンによって、ステー２０７に加えてフィン部分にも送風を行ってもよい。一方、図１３では、高熱容量の伝熱部材２１１は中空部材である。この場合、ファンによって、ステー２０７に加えて中空部分にも送風を行ってもよい。これにより、高熱容量の伝熱部材２１１による冷却効果と、強制的な空気対流とにより、効率的にステー２０７の温度上昇を抑制することができる。

また、画像形成装置１００は、記録媒体Ｓに対して画像を形成する画像形成部と、該画像形成部にて画像が形成された記録媒体に対して定着処理を行う定着部とを備え、該定着部として上記の定着装置を搭載すると好ましい。

これにより、ウォームアップ時間が短く、最も一般的に使用される印刷要求の範囲内では省エネルギー性を一層高め、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可能で、更に目標寿命まで安定して使用することができる画像形成装置が得られる。

２００ 定着装置
２０１ 定着ベルト（定着部材）
２０２ ハロゲンヒータ（熱源）
２０３ 加圧ローラ（加圧部材）
２０６ ニップ形成部材
２０７ ステー（支持部材）
２０８ フランジ（温度検知手段）
２１１ 伝熱部材（温度上昇抑制手段）
Ｎ ニップ部
Ｓ 記録媒体

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５号公報

Claims (8)

1. 回転可能な定着部材と、前記定着部材を内部から加熱する熱源と、前記定着部材とニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材内部で前記加圧部材と対向してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、前記支持部材の温度を検知又は算出する温度検知手段と、前記支持部材の温度上昇を抑制する温度上昇抑制手段と、を備え、未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部に搬送して、前記記録媒体に未定着画像を定着する定着装置において、
   前記温度上昇抑制手段は、前記温度検知手段の温度が閾値を超えた場合にのみ作動し、前記支持部材の温度上昇を抑制することを特徴とする定着装置。
2. 前記支持部材が中空部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記温度上昇抑制手段が前記支持部材へ通気するファンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記温度上昇抑制手段が、前記支持部材とは非接触で前記支持部材の近傍又は内部に配置された伝熱部材からなり、該伝熱部材は作動により前記支持部材に密着することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
5. 前記支持部材に密着しない前記伝熱部材の面はフィン形状を有することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記伝熱部材は中空部材であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 前記温度上昇抑制手段が、前記支持部材及び前記伝熱部材へ通気するファンを更に備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記記録媒体に対して画像を形成する画像形成部と、該画像形成部にて画像が形成された前記記録媒体に対して定着処理を行う定着部とを備えた画像形成装置において、該定着部として請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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