JP2014232269A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着動作が終了した後、熱源の余熱を効果的に利用することで省エネルギー化を促進できる定着装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着装置１０は、定着ベルト２１の内周側に定着ベルト２１を加熱領域Ａにおいて直接加熱するヒータ２３と、定着ベルト２１とヒータ２３との間に設けられ、ヒータ２３と対向し加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽する遮蔽部材２８を備える。画像形成装置内の各部品の動作を制御するコントローラは、記録媒体Ｓの大きさおよび搬送速度より、記録媒体Ｓの搬送方向後端とニップ部Ｎにおいて接触する定着ベルト２１の後端接触部２１ａを算出する。次いで、コントローラは、後端接触部２１ａが加熱領域Ａを通過した場合に、遮蔽部材２８を矢印Ｘ方向に移動させ記録媒体Ｓがニップ部Ｎを通過し終わった場合に、遮蔽部材２８によって加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽する。
【選択図】図５

Description

本発明は、記録媒体の未定着像を定着させる定着装置およびこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいは、複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として無端状のベルトで定着ベルトを構成する定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この無端状のベルトで定着ベルトを構成する定着装置は、定着ベルトと、パイプ状の金属熱伝導体と、ヒータからなる熱源と、定着ベルトを介して金属熱伝導体に接してニップ部を形成する加圧ローラとを有している。

この定着装置においては、金属熱伝導体が定着ベルトの内部に、定着ベルトの移動をガイドすることが可能に設けられるとともに、金属熱伝導体の内部に熱源が設けられており、定着ベルトは熱源により加熱されるようになっている。この定着ベルトは、加圧ローラの回転により連れ回るようにして周方向に移動するようになっている。

この構成により、定着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時間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を可能とし、良好な定着性を得ることができるようにしている。

しかしながら、更なる省エネルギー化およびファーストプリント時間の短縮のためには熱効率を更に向上させる必要がある。このような要請に応えるべく、無端状の定着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、定着ベルトを、金属熱伝導体を介さずに、直接加熱する構成の定着装置が提案されている。この定着ベルトの直接加熱による定着装置では、伝熱効率が向上し消費電力が低減されるとともに、加熱待機時からのファーストプリント時間が更に短縮されることになる。また、金属熱伝導体レスによりコストダウンも可能となる。

直接加熱され高速回転する無端状の定着ベルトで構成される定着装置において、記録媒体の幅の大きさに応じて定着ベルトの直接加熱する領域を変更するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

この定着装置は、熱源と定着ベルトとの間に熱源から伝達される熱を遮蔽する遮蔽板と、記録媒体の幅を検知して検知情報に基づいて遮蔽板を移動して定着ベルトの直接加熱領域を変更するコントローラとを備えている。この遮蔽板は、熱源から伝達される熱を直接定着ベルトに伝える開口部分と熱源から伝達される熱を遮蔽する遮蔽部分とを有しており遮蔽部分を移動させて開口部分の幅を変更するようにしている。この定着装置においては、遮蔽板により、加熱領域を変更することができるので、記録媒体を効率的に加熱することができ、熱源の大型化を抑制することができる。

このような従来の定着ベルトが直接加熱される定着装置においては、消費電力をさらに低減させるために、記録媒体の通過後において、熱源および熱源により温められたニップ形成部材の補強部材から発せられる輻射熱を定着ベルト内に留めさせることが望ましい。

しかしながら、このような従来の定着ベルトが直接加熱される定着装置においては、熱源および補強部材からの輻射熱が、定着ベルトを通じて定着装置の外に放熱されてしまい、定着ベルト内に輻射熱を留めることができず、記録媒体の通過後、再度定着ベルトを温める場合に、必要な電力が多くなるといった問題があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、定着動作が終了した後、熱源の余熱を効果的に利用することで省エネルギー化を促進できる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するため、回転可能に構成され記録媒体の未定着像を定着させる定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材を外周側で加圧する加圧部材と、前記定着部材の内周側で前記加圧部材と対向してニップを形成するニップ形成部材と、前記定着部材の内周側に設けられ、前記ニップ形成部材に接合して前記ニップ形成部材を補強する補強部材と、前記定着部材と前記熱源との間に配置され、前記熱源が加熱する前記定着部材の加熱領域の大小を変更するように移動可能に設けられた遮蔽部材と、前記熱源および前記遮蔽部材を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記記録媒体の搬送方向後端が前記ニップを通過した場合に、前記加熱領域が小さくなるよう前記遮蔽部材を移動させることを特徴とする。

本発明によれば、定着動作が終了した後、熱源の余熱を効果的に利用することで省エネルギー化を促進できる定着装置および画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略正面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置の遮蔽部材の概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係る遮蔽部材の遮蔽面積と補強部材の温度との関係を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る定着装置の遮蔽部材が動作を開始する状態を示す概略断面図、（ｂ）は、遮蔽部材の動作が完了した状態を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態に係る記録媒体の連続通紙時間および連続通紙枚数と補強部材の温度との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る遮蔽部材の位置を示す概略断面図である。

本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置を画像形成装置１に適用した実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１は、装置本体２と、光書込装置３と、プロセスユニット４と、転写装置５とを含んで構成されている。画像形成装置１は、さらに、ベルトクリーニング装置６と、シート給送装置７と、排紙トレイ８と、レジストローラ９と、定着装置１０と、図示しない制御手段としてのコントローラを含んで構成されている。

画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびブラック（Ｂｋ）の各色に色分解された色にそれぞれ対応する画像を形成する像担持体からなる感光体ドラムが並設されたタンデム構造で構成されている。

装置本体２は、各構成要素を収容する筐体で構成されており、シート給送装置７に収容された記録媒体としての記録媒体Ｓを搬送する搬送経路Ｒが筐体内部に形成されている。

装置本体２の排紙トレイ８の下部には、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色のトナーが充填されたトナーボトル２ａＹ、２ａＣ、２ａＭ、２ａＢｋが着脱可能に装着されている。

また、装置本体２の内部には、図示しない廃トナー収容器が設けられており、その入り口部には、トナー移送ホースが接続され、トナー移送ホースから入った廃トナーが収容されるようになっている。

光書込装置３は、光源としての図示しない半導体レーザー、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラーおよび回転多面鏡を含んで構成されている。

光書込装置３は、プロセスユニット４に対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを照射してプロセスユニット４に静電潜像を形成するよう構成されている。照射されるレーザー光に含まれる画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色情報に分解した単色の画像情報で構成されている。

プロセスユニット４は、プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの４つのプロセスユニットで構成されている。プロセスユニット４Ｙは、感光体ドラム４ｄと、帯電ローラ４ｒと、現像装置４ｇと、クリーニングブレード４ｂとを有しており、帯電、光書込、現像、転写、クリーニングおよび除電が順に行われるよう構成されている。

プロセスユニット４Ｙは、まず、帯電ローラ４ｒにより感光体ドラム４ｄに静電気を蓄える帯電がなされ、帯電した感光体ドラム４ｄの表面へ光書込装置３による光書込がなされ、感光体ドラム４ｄに静電気のパターンからなる静電潜像が形成される。

次いで、プロセスユニット４Ｙは、現像装置４ｇにより感光体ドラム４ｄ上の静電潜像にイエロートナーの付着、すなわち現像がなされ未定着像としてのトナー像が形成され、転写装置５へトナー像が形成される転写が行われる。

そして、プロセスユニット４Ｙは、次の転写に備えて、クリーニングブレード４ｂにより感光体ドラム４ｄ上に残ったトナーが取り除かれ、さらに、感光体ドラム４ｄ上に残った静電気が取り除かれる除電が行われる。

感光体ドラム４ｄは、円筒形の表面に、無機や有機の感光体からなる感光層を有しており、帯電ローラ４ｒは、感光体ドラム４ｄに近接して配置され感光体ドラム４ｄとの間の放電により感光体ドラム４ｄを帯電させるようになっている。

現像装置４ｇは、イエロートナーを供給する供給部分と、感光体ドラム４ｄにイエロートナーを付着させる現像部分により構成されている。クリーニングブレード４ｂは、ゴムなどの弾力性のある帯状部材とブラシなどのトナー除去部材とを有している。現像装置４ｇは、装置本体２に着脱可能に収容されている。

プロセスユニット４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋも、それぞれプロセスユニット４Ｙと同様に構成されている。プロセスユニット４Ｃは、シアンのトナー像を、プロセスユニット４Ｍは、マゼンタのトナー像を、プロセスユニット４Ｂｋは、ブラックのトナー像をそれぞれ転写装置５に転写するようになっている。

転写装置５は、転写ベルト５ａと、駆動ローラ５ｂと、従動ローラ５ｃと、一次転写ローラ５ｄと、二次転写ローラ５ｅとを有している。転写ベルト５ａは、端末の無いいわゆる無端状のベルトから構成されており、駆動ローラ５ｂと従動ローラ５ｃと間に張力がかかった状態で掛け渡されている。また、転写ベルト５ａは、駆動ローラ５ｂおよび従動ローラ５ｃにより、図の矢印Ａ１の方向に回転可能、すなわち周回走行可能に構成されている。

一次転写ローラ５ｄは、プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋのそれぞれの感光体ドラム４ｄを転写ベルト５ａを介して押し付ける一次転写ローラ５ｄＹ、５ｄＣ、５ｄＭ、５ｄＢｋを有している。

プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋと押し付けられた転写ベルト５ａとの接触部分に、それぞれ一次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ５ｅは、転写ベルト５ａの外周面を介して押し付けることにより駆動ローラ５ｂを押し付けており、二次転写ローラ５ｅと転写ベルト５ａとの接触部分に、二次転写ニップが形成されている。

ベルトクリーニング装置６は、二次転写ニップとプロセスユニット４Ｙとの間に配置されている。ベルトクリーニング装置６は、二次転写ニップにおける転写の際に、転写ベルト５ａの外周表面に残ったトナーを取り除く図示しないトナー除去部材と、除去された廃トナーを廃トナー収容器に移送するトナー移送ホースとを有している。

シート給送装置７は、装置本体２の下部に配置されており、記録媒体Ｓを収容する給紙カセット７ａと、給紙ローラ７ｂとを有している。シート給送装置７においては、給紙ローラ７ｂにより給紙カセット７ａから記録媒体Ｓが１枚ずつ取り出され搬送経路Ｒに送り出すようになっている。

排紙トレイ８は、光書込装置３の上方で装置本体２の上部に配置されており、記録された記録媒体Ｓを収容するトレイ８ａと、一対の排紙ローラ８ｂとを有している。排紙トレイ８においては、一対の排紙ローラ８ｂにより搬送経路Ｒから排出された記録媒体Ｓをトレイ８ａに１枚ずつ順次載せて重ね合わせるようになっている。

レジストローラ９は、一対のローラを有しており、シート給送装置７の給紙ローラ７ｂにより送り出され搬送経路Ｒにある記録媒体Ｓの搬送を調節するよう構成されている。

搬送経路Ｒ上のレジストローラ９と給紙ローラ７ｂとの間で、図示しないレジストセンサが装置本体２に配置されており、記録媒体Ｓの先端部分の通過が検知されるようになっている。

記録媒体Ｓは、記録媒体Ｓの先端部分がレジストセンサを通過したことを検知された後、所定時間が経過すると、レジストローラ９に突き当てられて一旦停止する。レジストローラ９は、突き当てられた記録媒体Ｓを所定のタイミングで挟み込んで回転し、二次転写ニップまで搬送するようになっている。

ここで、所定のタイミングとしては、例えば、転写ベルト５ａの回転によりフルカラーで重ね合わさったトナー画像が二次転写ニップの位置まで搬送されるのに合わせた時機が挙げられる。

コントローラは、画像形成装置１の定着装置１０を含む各部品の動作を制御するものであり、例えば、記録媒体Ｓの搬送速度、後述する定着部材としての定着ベルト２１の回転状態、熱源としてのヒータ２３の温度および遮蔽部材２８の動作を制御している。

定着装置１０は、図２に示すように、定着ベルト２１と、加圧部材としての加圧ローラ２２と、ヒータ２３と、ニップ形成部材２４と、低摩擦部材２５と、補強部材２６と、反射部材２７と、遮蔽部材２８とを含んで構成されている。

定着装置１０においては、トナー画像が転写された記録媒体Ｓが、矢印Ｘ方向に搬送され、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に形成されるニップとしてのニップ部Ｎを通過中に加熱および加圧されてトナー画像が記録媒体Ｓに定着されるようになっている。

そして、定着装置１０は、記録媒体Ｓが、ニップ部Ｎから排出される際に定着ベルト２１から分離し、搬送経路Ｒを通って排紙ローラ８ｂに向かって搬送されるようになっている。

定着ベルト２１は、ベルト基材と、ベルト基材の外周面に形成された弾性層と、弾性層の外周面に形成された離型層とを有し、厚みが１ｍｍ程度で形成され可撓性を有するベルトである。なお、これは例示であり、本発明は、これに限定されるものではない。

定着ベルト２１は、外周面を通過する記録媒体Ｓの幅方向に細長く形成され、幅方向に直交する断面が定着装置１０の設定諸元に応じて適宜１５〜１２０ｍｍ程度の範囲内の寸法で選択される。本実施の形態において、定着ベルト２１の直径は、２５ｍｍ程度に形成されている。なお、これは例示であり、本発明は、これに限定されるものではない。

定着ベルト２１は、加圧ローラ２２の矢印Ｂ１方向の回転に連れ回り、矢印Ｂ２方向に回転するようになっている。つまり、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２を駆動源としており、定着ベルト２１および加圧ローラ２２の回転により、記録媒体Ｓがニップ部Ｎに対して矢印Ｂ３方向に進入し、ニップ部Ｎから排出されるようになっている。

加圧ローラ２２は、芯金からなるローラ２２ａと、ローラ２２ａの外周面に形成された弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの外周面に形成された離型層２２ｃを有している。加圧ローラ２２は、装置本体２内に設けられた図示しない駆動機構から出力された駆動力により回転するよう構成されている。

ここで、駆動機構は、例えば、モータなどの駆動部と減速ギヤなどの減速部とにより構成されている。また、加圧ローラ２２は、図示しない加圧機構により定着ベルト２１側に加圧され、弾性層２２ｂが押し潰されて弾性変形することによりニップ部Ｎの一部を構成している。

ヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側で、かつ定着ベルト２１から離隔した位置で装置本体２に固定されている。ヒータ２３は、定着ベルト２１を輻射熱で直接加熱することで、定着ベルト２１に加熱領域Ａを形成する熱源から構成されており、例えば、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、セラミックヒータ等から構成されている。ヒータ２３への通電および非通電の制御は、前述のコントローラによって行われる。

ニップ形成部材２４は、高い剛性を有する材料からなり、ニップ部Ｎを通過する記録媒体Ｓの幅方向に細長く形成され、幅方向に直交する断面が略長方形に形成されている。ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内周側で加圧ローラ２２と対向してニップ部Ｎを形成するようになっている。

ここで、ニップ部Ｎは、平坦な形状に形成されているが、加圧ローラ２２と反対方向に凹んだ凹形状や、その他の湾曲した形状で形成されていてもよい。ニップ部Ｎの形状は、凹形状の方が、記録媒体Ｓの先端の排出方向が加圧ローラ２２側に寄る方向になるので、記録媒体Ｓのニップ部Ｎからの分離性が向上し、いわゆるジャムの発生が抑制される。

ニップ形成部材２４の外周面には、低摩擦部材２５が接合されるようになっており、補強部材２６と連結される連結部２４ａを介して装置本体２に固定されている。

低摩擦部材２５は、耐摩耗性、耐熱性、摩擦係数などの機械的強度の高い材料、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどの樹脂材料から形成され、厚みが５０μｍないし２５００μｍ程度のシート形状であり、ニップ形成部材２４の外周面に密着して接合されている。なお、これは例示であり、本発明は、これに限定されるものではない。

補強部材２６は、ニップ形成部材２４と同様に、記録媒体Ｓの幅方向に細長く形成され、幅方向に直交する断面がヒータ２３側に対向する対向部分と、対向部分の反対側の平坦部分とを有している。

また、補強部材２６は、ニップ形成部材２４を支持する支持部２６ａと、反射部材２７を保持する保持部２６ｂとを有し、ニップ形成部材２４と同様に、定着ベルト２１の内周側に配置され、装置本体２に固定されている。

支持部２６ａは、ニップ形成部材２４の連結部２４ａに連結され、ニップ形成部材２４が加圧ローラ２２の加圧力によって記録媒体Ｓの厚さ方向に撓まないよう支持し、記録媒体Ｓの厚さ方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。

反射部材２７は、長手方向の両端部において装置本体２に固定される固定部２７ａと、ヒータ２３から出射される光を定着ベルト２１の内周側に向けて反射する反射面部２７ｂとを有している。反射面部２７ｂは、ヒータ２３と補強部材２６との間に位置し、ヒータ２３に対向する側でヒータ２３を囲むよう湾曲した湾曲面部２７ｃを有している。反射部材２７を設けることにより、定着装置１０は、定着ベルト２１に効率よく輻射熱を伝熱することができる。

遮蔽部材２８は、定着ベルト２１とヒータ２３との間に配置され、図示しない遮蔽部材駆動機構によりヒータ２３が加熱する加熱領域Ａの大小を変更するよう、円周方向に移動可能に装置本体２に設けられている。

また、遮蔽部材２８は、図３に示すように、遮蔽部材２８は、記録媒体Ｓの厚さ方向の断面がヒータ２３に対向する面で凹んだ湾曲形状の金属材料から形成され、ヒータ２３と、ヒータ２３に対向する面との距離が周方向で同一となっている。

また、遮蔽部材２８は、ヒータ２３と対面する面に、ＢＡ（Ｂｒｉｇｈｔ Ａｎｎｅａｌ）処理や鏡面加工処理等の熱反射率が向上する処理が施されている。

これにより、遮蔽部材２８は、ヒータ２３から発せられる輻射熱を効率よく反射することができ、ヒータ２３および補強部材２６が発する輻射熱を効率よく定着ベルト２１内に留めることができる。

ここで、遮蔽部材２８は、記録媒体Ｓの大きさに応じて定着ベルト２１の加熱領域Ａの大小を変更するために、第１遮蔽部２８ａと、第２遮蔽部２８ｂと、第３遮蔽部２８ｃとから構成されている。

第１遮蔽部２８ａは、比較的大きな幅を有する記録媒体に画像を形成する場合に加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽するものであり、長手方向端部を遮蔽する。第２遮蔽部２８ｂは、比較的小さな幅を有する記録媒体に画像を形成する場合に加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽する。

第３遮蔽部２８ｃは、例えば、後述する輻射熱を定着ベルト２１内に留める場合に、ヒータ２３と対向する加熱領域Ａを遮蔽する。ここで、第３遮蔽部２８ｃは、加熱領域Ａの長手方向の領域全体を遮蔽するとともに、回転方向の全体についても遮蔽する構成となることが望ましいが、第３遮蔽部２８ｃが加熱領域Ａを遮蔽する遮蔽面積については、図４〜図６を用いて後述する。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の動作について簡単に説明する。

画像形成装置１は、作像動作が開始されると、各プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの感光体ドラム４ｄ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、各感光体ドラム４ｄの表面が帯電ローラ４ｒによって所定の極性に一様に帯電される。

帯電された感光体ドラム４ｄの表面には、光書込装置３からレーザー光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体ドラム４ｄの表面には静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム４ｄに光書込する画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。

このように感光体ドラム４ｄ上に形成された静電潜像に、各現像装置４ｇ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（現像剤像）として可視像化される。

駆動ローラ５ｂが図の反時計回りに回転駆動されることにより、転写ベルト５ａは、図の矢印で示す方向に走行駆動される。また、画像形成装置１は、各一次転写ローラ５ｄに、トナーの帯電極性と逆特性の定電圧または定電流制御された電圧を印加する。

これにより、画像形成装置１は、各一次転写ローラ５ｄと各感光体ドラム４ｄとの間の一次転写ニップにおいて転写電界を形成する。そして各プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの感光体ドラム４ｄに形成された各色のトナー画像は、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、転写ベルト５ａ上に順次重ね合わせて転写される。このようにして、転写ベルト５ａは、その表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

また、上記トナー画像が転写された後の各感光体ドラム４ｄの表面に付着する残留トナーは、クリーニングブレード４ｂによって除去される。次いで、各感光体ドラム４ｄの表面上の電荷は、図示していない徐電装置によって除かれるいわゆる徐電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

また、形成された各感光体ドラム４ｄ上の静電潜像に対して現像手段によりトナーを付着させてトナー画像を形成する作像動作が開始されると、画像形成装置の下部では、給紙ローラ７ｂが回転駆動する。

この回転駆動によって、記録媒体Ｓのシート給送装置７に収容された記録媒体Ｓが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された記録媒体Ｓは、レジストローラ９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ５ｅとそれに対向する駆動ローラ５ｂとの間の二次転写ニップに送られる。

このとき、画像形成装置１は、二次転写ローラ５ｅに、転写ベルト５ａ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。

そして、画像形成装置１は、二次転写ニップに形成された転写電界によって転写ベルト５ａ上のトナー画像が記録媒体Ｓ上に一括して転写する。トナー画像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置１０へと搬送され、定着ベルト２１と加圧ローラ２２とによって形成されるニップ部Ｎを通過する。

このニップ部Ｎを通過する際に、画像形成装置１は、記録媒体Ｓを定着ベルト２１により加熱するとともに、加圧ローラ２２によって加圧することで、トナー画像を記録媒体Ｓに定着する。

次いで、記録媒体Ｓが定着装置１０へ搬送されるとき、画像形成装置１は、遮蔽部材２８が回転して、記録媒体Ｓのサイズに応じて不必要な部分への光照射が遮蔽し、必要な部分にヒータ２３からの輻射熱を直接定着ベルト２１に伝熱する。

トナー画像が定着された記録媒体Ｓは、図示しない分離機構により定着ベルト２１から分離され、排紙ローラ８ｂによって排紙トレイ８のトレイ８ａへと排出される。また、転写後の転写ベルト５ａ上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置６によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器へ搬送され回収される。

以上の説明は、記録媒体Ｓ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。しかしながら、４つの各プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つまたは３つのプロセスユニットを使用して、２色または３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、図４〜図６を用いて、本実施の形態におけるコントローラによる遮蔽部材２８の制御について説明する。

図４は、ヒータ２３によって熱せられた補強部材２６の温度と、遮蔽部材２８が定着ベルト２１の加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽する遮蔽面積の割合との関係を示すグラフである。

図４に示すように、定着装置１０は、遮蔽部材２８によって加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽する割合を増やすことにより、補強部材２６の温度を高く維持することができる。また、定着装置１０は、遮蔽部材２８によって加熱領域Ａのうち８０％以上をヒータ２３から遮蔽した場合に、特に補強部材２６の温度を高く維持することができる。

補強部材２６の温度が高く維持されることにより、定着装置１０は、トナー像の定着が終わった後、再度定着ベルト２１を加熱する場合に必要な熱量が少なくなるため、ヒータ２３による消費電力を低減させることができる。

図５（ａ）、（ｂ）は、トナー像の定着後において、ヒータ２３および補強部材２６が発する輻射熱を定着ベルト２１内に留めるために、コントローラが遮蔽部材２８を制御することについて説明する図である。

図５（ａ）に示すように、コントローラは、記録媒体Ｓの大きさおよび搬送速度より、記録媒体Ｓの搬送方向後端とニップ部Ｎにおいて接触する定着ベルト２１の後端接触部２１ａを算出する。そして、コントローラは、後端接触部２１ａが加熱領域Ａを通過した場合に、遮蔽部材２８を矢印Ｘ方向に移動させる。

また、コントローラは、遮蔽部材２８の移動の開始と同時に、ヒータ２３の発する熱量の低下を開始する。これにより、定着装置１０は、ヒータ２３を点灯させる時間を最適化することができ、消費電力を低減することができる。

そして、図５（ｂ）に示すように、コントローラは、記録媒体Ｓがニップ部Ｎを通過し終わった場合に、遮蔽部材２８によって加熱領域Ａをヒータ２３から８０％以上遮蔽する。

これにより、定着装置１０は、ヒータ２３および補強部材２６から発せられ加熱領域Ａより定着ベルト２１の外へ放熱される輻射熱を、遮蔽部材２８によって定着ベルト２１内に留めることができる。

また、定着装置１０は、ニップ部Ｎにおいて記録媒体Ｓの搬送方向後端と接触する後端接触部２１ａが加熱領域Ａを通過した後に、遮蔽部材２８による加熱領域Ａの遮蔽を開始する。

これにより、定着装置１０は、記録媒体Ｓおよびトナー像に与える熱量を記録媒体Ｓの搬送方向後端まで低下させることなく維持できるため、トナー像の定着性を維持することができる。

なお、後端接触部２１ａは、記録媒体Ｓの大きさ、枚数、搬送速度および定着ベルト２１の回転速度により、コントローラによって都度設定される。

ここで、定着装置１０は、複数の記録媒体Ｓに連続してトナー像を定着する場合、ヒータ２３の加熱が全記録媒体への定着が終了するまで続き、定着ベルト２１や補強部材２６等の定着装置１０を構成する各部材の温度が高温になりすぎる懸念がある。定着装置１０を構成する各部材の温度が高温になりすぎた場合、各部材は、寿命が悪化する恐れがある。

図６は、記録媒体Ｓが連続して搬送される枚数および搬送されるすべての記録媒体Ｓがニップ部Ｎを通過しきるのに必要な時間と、ヒータ２３によって熱せられる補強部材２６の温度との関係を示すグラフである。ここで、連続通紙時間とは、記録媒体Ｓが連続してニップ部Ｎに搬送され、すべての記録媒体Ｓがニップ部Ｎを通過しきるのに必要な時間を意味する。また、連続通紙枚数とは、連続してトナー像が定着される記録媒体Ｓの枚数を意味する。

コントローラは、補強部材２６の温度が所定の温度（例えば、３３０℃）未満である場合、ニップ部Ｎに搬送される記録媒体Ｓのサイズに合わせて遮蔽部材２８の第１遮蔽部２８ａまたは第２遮蔽部２８ｂによって定着ベルト２１の加熱領域Ａを遮蔽する。

連続通紙時間が所定の時間（例えば、１時間）を超えた場合または連続通紙枚数が所定の枚数（例えば、３０００枚）を超えた場合、補強部材２６の温度は、ヒータ２３によって継続して熱せられることで３３０℃を超える。ここで、補強部材２６の温度が３３０℃を超えた場合、定着装置１０は、補強部材２６の熱量によってニップ形成部材２４が変形してしまう等の問題が生じ、定着装置１０の寿命が悪化してしまう。

このような場合、コントローラは、図７に示すように、遮蔽部材２８が定着ベルト２１の加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽しないよう移動させる。これにより、定着装置１０は、ヒータ２３および補強部材２６から発せられる輻射熱を、定着ベルト２１の加熱領域Ａを介して定着装置１０の外に放熱することができ、定着装置１０を構成する各部材の温度が高温になることを防ぐことができる。

以上のように、本実施の形態に係る定着装置１０は、回転可能に構成され記録媒体Ｓの未定着像を定着させる定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱するヒータ２３と、定着ベルト２１を外周側で加圧する加圧ローラ２２とを備える。

また、定着装置１０は、定着ベルト２１の内周側で加圧ローラ２２と対向してニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、定着ベルト２１の内周側に設けられ、ニップ形成部材２４に接合してニップ形成部材２４を補強する補強部材２６とを備える。

また、定着装置１０は、定着ベルト２１とヒータ２３との間に配置され、ヒータ２３が加熱する定着ベルト２１の加熱領域Ａの大小を変更するように移動可能に設けられた遮蔽部材２８と、ヒータ２３および遮蔽部材２８を制御するコントローラと備える。

そして、コントローラは、記録媒体Ｓの搬送方向後端がニップ部Ｎを通過した場合に、加熱領域Ａが小さくなるよう遮蔽部材２８を移動させる。

このため、定着装置１０は、記録媒体Ｓへの定着動作が終了した後、ヒータ２３および補強部材２６から発せられる輻射熱を定着ベルト２１内に留めることができ、ヒータ２３および補強部材２６の余熱を効果的に利用することで省エネルギー化を促進できる。

また、本実施の形態に係る定着装置１０のコントローラは、定着ベルト２１の記録媒体Ｓの搬送方向後端と接触する後端接触部２１ａが加熱領域Ａを通過した場合に、遮蔽部材２８を加熱領域Ａを小さくするように移動させる。

このため、定着装置１０は、記録媒体Ｓおよびトナー像に与える熱量を記録媒体Ｓの搬送方向後端まで低下させることなく維持できるため、トナー像の定着性を維持することができる。

また、定着装置１０は、記録媒体Ｓへの定着動作が終了した後、ヒータ２３および補強部材２６から発せられる輻射熱を定着ベルト２１内に留めることができ、ヒータ２３および補強部材２６の余熱を効果的に利用することで省エネルギー化を促進できる。

また、本実施の形態に係る定着装置１０のコントローラは、記録媒体Ｓの枚数および少なくとも１つの記録媒体Ｓのすべてがニップ部Ｎを通過し終えるのに必要な時間に応じて遮蔽部材２８が加熱領域Ａの大小を変更するよう移動させる。

このため、定着装置１０は、定着装置１０を構成する各部材の温度が高温になっている場合、ヒータ２３および補強部材２６から発せられる輻射熱を、定着ベルト２１の加熱領域Ａを介して定着装置１０の外に放熱することができる。

これにより、定着装置１０は、定着装置１０を構成する各部材の温度が高温になることを防ぐことができ、高温になった補強部材２６の熱によってニップ形成部材２４が変形する等の不具合が生じ、寿命が悪化することを防ぐことができる。

また、定着装置１０は、定着装置１０を構成する各部材の温度が高温になっていない場合、遮蔽部材２８によって加熱領域Ａをヒータ２３から遮蔽することにより、ヒータ２３および補強部材２６から発せられる輻射熱を定着ベルト２１内に留めることができる。

これにより、定着装置１０は、記録媒体Ｓへのトナー像の定着動作の終了後、定着動作を再開する場合に、定着ベルト２１を再加熱するのに必要な熱量を低減させることができ、消費電力を低減することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置１０の遮蔽部材２８は、ヒータ２３と対向する部分が熱反射率に優れた材料から形成されている。

このため、定着装置１０は、ヒータ２３から発せられる輻射熱を遮蔽部材２８によって効率よく反射することができ、ヒータ２３および補強部材２６が発する輻射熱を効率よく定着ベルト２１内に留めることができる。

これにより、定着装置１０は、記録媒体Ｓへのトナー像の定着動作の終了後、定着動作を再開する場合に、定着ベルト２１を再加熱するのに必要な熱量を低減させることができ、消費電力を低減することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置１０のコントローラは、定着ベルト２１の記録媒体Ｓの搬送方向後端と接触する後端接触部２１ａが加熱領域Ａを通過した場合に、ヒータ２３が発する熱量を低下させる。

このため、定着装置１０は、ヒータ２３を点灯させる時間を最適化することができ、消費電力を低減することができる。

なお、本実施の形態において、定着ベルト２１は、弾性層を有する構造となっているが、これに限らず、弾性層のない構造であってもよい。ここで、弾性層がない場合、定着ベルト２１は、熱容量が小さくなり、熱応答および省エネ性を向上させることができる。

また、本実施の形態において、定着装置１０は、定着ベルト２１とニップ形成部材２４との間に低摩擦部材２５を備えるが、これに限定されない。例えば、定着装置１０は、低摩擦部材２５を備えず、ニップ形成部材２４の外周面にＰＦＡ、ＰＴＦＥなどの樹脂材料を所定の厚みを有するようにコーティングをし、摩擦係数を低下させてもよい。

また、本実施の形態において、定着装置１０は、ヒータ２３と補強部材２６との間に反射部材２７を備えるが、これに限定されない。例えば、定着装置１０は、反射部材２７を備えず、補強部材２６のヒータ２３と対向する面にＢＡ処理や鏡面加工処理を施すことで、補強部材２６によってヒータ２３の発する輻射熱を定着ベルト２１に反射してもよい。また、定着装置１０は、補強部材２６のヒータ２３側に対向する対向部分の内周面側に、ヒータ２３から伝わる熱を断熱する断熱材で形成してヒータ２３の断熱効果を得てもよい。

また、本実施の形態において、コントローラは、補強部材２６が所定の温度として３３０℃になる温度を基準に遮蔽部材２８を制御するが、これに限定されない。所定の温度は、補強部材２６の材質によってコントローラに変更される。また、補強部材２６が所定の温度となる連続通紙時間の所定の時間および連続通紙枚数の所定の枚数は、補強部材２６の材質、記録媒体Ｓの大きさおよび搬送速度によってそれぞれコントローラに変更される。

また、本実施の形態において、コントローラは、記録媒体Ｓの搬送速度等の情報を利用し遮蔽部材２８を制御するが、これに限定されない。コントローラは、例えば、記録媒体Ｓの搬送経路Ｒ上に記録媒体Ｓの位置を検知するセンサを設置し、該センサの検知情報を利用して遮蔽部材２８の制御を行ってもよい。

なお、本実施の形態では、定着装置をタンデム型カラープリンタに適用した例を示しているが、定着装置は、ファクシミリ装置や複写機等の画像形成装置に適用してもよい。

１ 画像形成装置
１０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２１ａ 後端接触部（部分）
２２ 加圧ローラ（加圧部材）
２３ ヒータ（熱源）
２４ ニップ形成部材
２６ 補強部材
２８ 遮蔽部材
Ａ 加熱領域
Ｎ ニップ部（ニップ）
Ｓ 記録媒体

特許第４８１８８２６号公報 特開２０１０−６６５８３号公報

Claims (6)

1. 回転可能に構成され記録媒体の未定着像を定着させる定着部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源と、
   前記定着部材を外周側で加圧する加圧部材と、
   前記定着部材の内周側で前記加圧部材と対向してニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着部材の内周側に設けられ、前記ニップ形成部材に接合して前記ニップ形成部材を補強する補強部材と、
   前記定着部材と前記熱源との間に配置され、前記熱源が加熱する前記定着部材の加熱領域の大小を変更するように移動可能に設けられた遮蔽部材と、
   前記熱源および前記遮蔽部材を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記記録媒体の搬送方向後端が前記ニップを通過した場合に、前記加熱領域が小さくなるよう前記遮蔽部材を移動させることを特徴とする定着装置。
2. 前記制御手段は、前記定着部材の前記記録媒体の搬送方向後端と接触する部分が前記加熱領域を通過した場合に、前記遮蔽部材を前記加熱領域を小さくするように移動させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記制御手段は、前記記録媒体の枚数および少なくとも１つの前記記録媒体のすべてが前記ニップを通過し終えるのに必要な時間に応じて前記遮蔽部材が前記加熱領域の大小を変更するよう移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記遮蔽部材は、前記熱源と対向する部分が熱反射率に優れた材料から形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記制御手段は、前記定着部材の前記記録媒体の搬送方向後端と接触する部分が前記加熱領域を通過した場合に、前記熱源が発する熱量を低下させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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