JP2016090694A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状の第１の回転体２０２と、第１の回転体の内側に固設された筒状の金属部材２０７と、金属部材の内側に固設された発熱体２０１と、金属部材の内側に固設され、発熱体からの輻射熱を金属部材の内面に向けて反射する反射部材２０３と、第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材２０４と、第１の回転体を介して摺接部材と当接して第１の回転体との間にニップ部Nを形成する第２の回転体２０５と、を有し、トナー像Ｔを担持したシートＰをニップ部で挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置の端部昇温を単純な構成で端部昇温を抑制する。
【解決手段】金属部材は周方向において少なくとも一部が第１の回転体と摺接する第１領域２０７ａと少なくとも一部が第１の回転体と摺接し第１領域よりも厚みが薄い第２領域２０７ｂを有し、反射部材は発熱体からの輻射熱を第２領域に向けて反射するように設置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファックス、それらの複合機等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いれば好適な画像加熱装置に関する。

記録媒体としてのシート（以下、用紙と記す）に担持された未定着のトナー像を固着像として加熱定着させる定着装置は各種方式のものが知られている。

特許文献１、２には、ウォームアップ時間が短いオンデマンド方式のハロゲン定着装置が開示されている。この定着装置は、定着部材としての無端状の定着ベルト、定着ベルトの内周面の一部又は全部に対向するように固設された略円筒状の金属部材（対向部材）、金属部材を加熱するために金属部材に内設されたハロゲンヒーター（加熱手段）を有する。また、定着ベルトに圧接してニップ部を形成する加圧回転体としての加圧ローラを有する。

そして、定着ベルトがヒーターによって加熱された金属部材によって加熱されて、ニップ部に向けて搬送された用紙上のトナー像がニップ部にて熱と圧力とを受けて定着されることになる。

この定着装置の長所として、定着ベルトの低熱容量化によるウォームアップ時間の短縮が挙げられる。しかしながら、装置に使用可能な最大幅サイズの用紙よりも幅が小さい小サイズ用紙（小サイズシート）を連続的に通紙（導入）した場合にいわゆる非通紙部昇温（端部昇温）が発生する。即ち、定着ベルト長手において用紙が通過しない非通紙部領域においては、用紙の加熱によって熱が消費されず、熱が蓄積されてしまう。そのために、非通紙部領域の温度が、所定温度に維持管理されている通紙部よりも昇温していく。

非通紙部昇温に対して、特許文献１では定着ベルト内の金属部材に均熱部材を取りつけることで非通紙部昇温を抑制する提案がされている。また、特許文献２では定着ベルト内の金属部材の内周面に金属膜を形成し、通紙部と非通紙部での熱伝導性を変えることで非通紙部昇温を抑制する構成が提案されている。

特開２０１１−０５９３８７号公報 特開２０１１−１８６３０７号公報

非通紙部昇温に対し、特許文献１、２は金属部材に均熱部材または金属膜を接触させることで定着ベルトを均熱化するが、金属部材との間には接触熱抵抗があり、そのために定着ベルトの均熱効果が鈍くなるという課題があった。

本発明の目的は、従来の技術の課題を解決し、単純な構成で端部昇温を抑制し、良好な画像加熱性（定着性）を得ることができるようにした画像加熱装置を提案することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、トナー像を担持したシートをニップ部で挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置であって、筒状の第１の回転体と、前記第１の回転体の内側に固設された筒状の金属部材と、前記金属部材の内側に固設された発熱体と、前記金属部材の内側に固設され、前記発熱体からの輻射熱を前記金属部材の内面に向けて反射する反射部材と、前記第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材と、前記第１の回転体を介して前記摺接部材と当接して前記第１の回転体との間に前記ニップ部を形成する第２の回転体と、を有し、前記金属部材は周方向において少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接する第１領域と少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接し前記第１領域よりも厚みが薄い第２領域を有し、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記第２領域に向けて反射するように設置されていることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の他の代表的な構成は、トナー像を担持したシートをニップ部で挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置であって、筒状の第１の回転体と、前記第１の回転体の内側に固設された筒状の金属部材と、前記金属部材の内側に固設された発熱体と、前記金属部材の内側に固設され、前記発熱体からの輻射熱を前記金属部材の内面に向けて反射する反射部材と、前記第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材と、前記第１の回転体を介して前記摺接部材と当接して前記第１の回転体との間に前記ニップ部を形成する第２の回転体と、を有し、前記金属部材は周方向において少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接する第１領域と少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接し前記第１領域よりも熱容量が小さい第２領域を有し、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記第２領域に向けて反射するように設置されていることを特徴とする。

本発明の画像加熱装置によれば、小サイズシートを連続的に導入しても端部昇温を単純な構成で抑制し、良好な画像加熱性を得ることができる。

実施例における定着装置の要部の拡大横断面模型図である。 実施例における画像形成装置の概略図である。 定着装置の要部の中途部分省略の縦断正面模型図である。 加熱ユニットの分解斜視図である。 定着ベルトの層構成模式図である。 ウォームアップタイムの効果説明図である。 定着ベルト長手温度均熱効果の説明図（その１）である。 定着ベルト長手温度均熱効果の説明図（その２）である。 他の構成例の模型図である。

［実施例］
（１）画像形成部
図２は本発明に従う画像加熱装置を定着装置（定着器）２００として搭載した画像形成装置１００の一例の概略図である。この画像形成装置１００は中間転写方式、タンデム型の４色フルカラーの電子写真レーザープリンタであり、シートＰにフルカラートナー像を形成してプリントアウトすることができる。シートＰはトナー像が形成され得る記録材（記録媒体）であり、普通紙、光沢紙、樹脂製シート、厚紙、葉書、封筒、ＯＨＰシートなどが挙げられる。以下、用紙と記す。定着装置２００以外のプリンタ構成は公知に属するので以下のプリンタ構成の説明は簡単にとどめる。

１０は画像形成部であり、４つの画像形成ユニットＵ（ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋ）、露光手段としてのレーザースキャナユニット１２、中間転写ベルトユニット１３を有する。各画像形成ユニットＵは、それぞれ、回転ドラム型の感光体１１と、これに作用する画像形成プロセス手段としての帯電器、現像器、一次転写器、クリニング器等を有する。

そして、画像形成ユニットＵＹの感光体１１にはイエロー（Ｙ）色のトナー像が、画像形成ユニットＵＭの感光体１１にはマゼンタ（Ｍ）色のトナー像が形成される。また、画像形成ユニットＵＣの感光体１１にはシアン（Ｃ）色のトナー像が、画像形成ユニットＵＢｋの感光体１１にはブラック（Ｂｋ）色のトナー像が形成される。その各画像形成ユニットＵの感光体１１から循環移動する中間転写ベルト１４に対して上記４色のトナー像が順次に所定に重畳されて一次転写され、中間転写ベルト１４上にフルカラートナー像が形成される。

そのフルカラートナー像が中間転写ベルト１４と二次転写ローラ１５との圧接部である二次転写ニップ部において用紙Ｐに対して二次転写される。用紙Ｐは用紙給送部１６の用紙カセット１７または同１８もしくはマルチ給紙トレイ１９から一枚分離給紙され、レジストローラ対２０に送り込まれる。レジストローラ対２０は、用紙Ｐを一旦受け止めて、用紙Ｐが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対１９は、中間転写ベルト１４上のトナー像と同期を取って用紙Ｐを二次転写部に送り込む。

用紙Ｐは二次転写部で中間転写ベルト１４側のフルカラートナー像の二次転写を受け、その後、定着装置２００へ搬送されトナー像の定着処理を受ける。定着装置２００を出た用紙Ｐは画像形成物（片面プリント）として排出ローラ２１により装置外に排出される。両面モードの場合は、定着装置２００を出た１面目画像形成済みの用紙Ｐが用紙給送部１６の再循環搬送部２２へ導入されて反転され、レジストローラ対２０に再度送り込まれる。そして、二次転写部、定着装置２００の経路を搬送されることで両面画像形成物（両面プリント）として排出ローラ２１により装置外に排出される。

本実施例の画像形成装置１００において用紙Ｐの装置内搬送は中央基準搬送でなされる。この用紙搬送は、装置に使用可能（通紙可能）な大小どのような幅の用紙であっても、用紙の幅方向の中心線を用紙搬送路の幅方向中央に合わせて通紙する形態のことである。

（２）定着装置
（２−１）全体的な概略構成
本実施例の定着装置２００は、ベルト加熱方式、加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の画像加熱装置である。図１は定着装置２００の要部の拡大横断面模型図、図３は定着装置２００の要部の中途部分省略の縦断正面模型図である。

ここで、本実施例において、定着装置２００若しくはその構成部材に関して、正面側とは用紙入口側から見た面、背面側とはその反対側（用紙出口側）の面、左右とは装置を正面側から見て左（一端側）または右（他端側）である。上下とは重力方向において上または下である。上流側と下流側は用紙搬送方向ａに関して上流側と下流側である。長手方向（または幅方向）や用紙幅方向とは、用紙搬送路面において、用紙搬送方向ａに直交する方向に実質平行な方向である。短手方向とは用紙搬送路面において、用紙搬送方向ａに実質平行な方向である。

この定着装置２００は、筒状（エンドレス）の第１の回転体としての可撓性を有する定着ベルト（定着部材：無端ベルト）２０２を備えた定着ベルトユニット（加熱ユニット）２００Ａを有する。また、定着ベルト２０２との間にニップ部Ｎを形成してトナー像Ｔを担持した用紙Ｐを挟持搬送する第２の回転体としての加圧ローラ２０５を有する。また、それらを収容した筐体２１０を有する。

図４は加熱ユニット２００Ａの分解斜視図である。加熱ユニット２００Ａは、筒状の可撓性を有する定着ベルト２０２、筒状（パイプ状、略円筒体）の金属部材（加熱部材）２０７、摺接部材としての押し付け部材（加圧部材、加圧パッド、バックアップ部材）２０４を有する。また、断熱部材（断熱材）２１２、補強ステー２０８、発熱体としてのヒーター２０１、反射板（反射部材）２０３、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒ等を有する。上記において左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒ以外の部材は左右方向に長い部材である。

定着ベルト２０２は熱を伝達する加熱部材としての筒状の耐熱性ベルトである。図５の層構成模式図に示ように、内周面側から外周面側に順に、内面コート層２０２ｄ、基材層２０２ａ、弾性層２０２ｂ、離型層２０２ｃが順次に積層されている複合層ベルトである。上記各層の構成材料については（２−３）項に記載した。この４層全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている、薄肉で可撓性を有する部材である。定着ベルト２０２は、自由状態では自身の弾発性によりほぼ円筒形状を呈する。

定着ベルト２０２の直径（内径）は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。本実施例では内径が３０ｍｍに設定されている。定着ベルト２０２の長さ（幅Ｗ２０２）は３４０ｍｍとしている。定着ベルト２０２は、定着ベルト２０２よりも外径が小さいパイプ状の金属部材２０７に対してルーズに外嵌されている。金属部材２０７の長さ（幅Ｗ２０７）は定着ベルト２０２よりも長い３６０ｍｍとしている。

金属部材２０７の下面側には長手に沿って溝部（凹部）２０７ｃが形成されており、この溝部２０７ｃに押し付け部材２０４が嵌め込まれている。即ち、押し付け部材２０４は定着ベルト２０２の内周面に摺接するように金属部材２０７に固定されている。そして、後述するように、押し付け部材２０４が定着ベルト２０２を介して加圧ローラ２０５に圧接することで、用紙Ｐが挟持搬送されるニップ部Ｎが形成される。

押し付け部材２０４を形成する材料としては、加圧ローラ２０５による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のある材料で形成されている。本実施例では厚さが１．５ｍｍ程度のアルミニウム材を用いている。長さは金属部材２０７と同じ３６０ｍｍとしている。

金属部材２０７の内側には、溝部２０７ｃの形成で金属部材２０７の内側において凸部となっている部分に断熱部材２１２を介して鉄鋼材などの高剛性の補強ステー２０８が配設されている。補強ステー２０８の長さは金属部材２０７よりも長く、左右の両端部はそれぞれ金属部材２０７の左右の両端部から外側に突出している。即ち、金属部材２０７の内側には金属部材２０７の溝部（凹部）２０７ｃを金属部材内周面側から保持する補強ステー２０８が断熱部材２１２を介して設置されている。

断熱部材２１２は、後述するように加熱された金属部材２０７の熱が補強ステー２０８に移動するのを抑制して効果的に金属部材２０７を加熱することを可能にする。断熱部材２１２の材料としては、断熱性に優れたスポンジゴムや、空泡を有するセラミック等を用いることができる。

補強ステー２０８の上には反射板２０３が配設されている。反射板２０３の長さ（幅Ｗ２０３）は３３０ｍｍとしている。反射板２０３の内側にはヒーター（熱源、加熱手段、発熱体）としてのハロゲンヒーター２０１が配設されている。カーボンヒーターなど他の発熱体（加熱体）とすることもできる。反射板２０３はヒーター２０１からの輻射熱を金属部材２０７の内面に向けて反射する。

左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒは、それぞれ、金属部材２０７の左右の両端部から外側に突出している補強ステー両端部分に対して嵌着されている。即ち、補強ステー２０８の左右の両端部分は、それぞれ、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒに形成されている穴部２０９ｂに嵌入されている。

また、金属部材２０７の両端部は、それぞれ、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒに形成されている穴部２０９ｃに嵌入されている。また、ヒーター２０１の左右の端部の金口２０１ａは、それぞれ、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒに配設されているソケット（コネクタ）２２０に嵌入されて当該ソケット２２０と電気的に接続している。定着ベルト２０２は左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒの対向鍔座部２０９ａ間において金属部材２０７にルーズに外嵌されている。

以上の定着ベルト２０２、金属部材２０７、押し付け部材２０４、断熱部材２１２、補強ステー２０８、ヒーター２０１、反射板２０３、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒの組み立て体（アセンブリ）が加熱ユニット２００Ａである。

加圧ローラ２０５は、中空構造の芯金２０５ａの外周面に、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性層２０５ｂが形成されている。更に、この弾性層２０５ｂの外周面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離形層２０５ｃを設けることもできる。芯金２０５ａの左右両端部には、それぞれ、軸部２０５ｄが実質同心に一体に装着されている。本実施例１の加圧ローラ２０５は、外径が３０ｍｍ、弾性層２０５ｂの厚さ３００μｍ、ローラ部の長さ（幅Ｗ２０５）が３３０ｍｍである。

加圧ローラ２０５は、左右の軸部２０５ｄが、それぞれ、筐体２１０の左右の側板２１０Ｌ・２１０Ｒ間に軸受部材（ベアリング）２２１を介して回転可能に保持（両持ち式）されて配設されている。右側の軸部２０５ｄの端部には駆動ギアＧが実質同心に一体に配設されている。

加熱ユニット２００Ａは押し付け部材２０４側を下向きにして、加圧ローラ２０５の上側において加圧ローラ２０５に実質平行に配列して、筐体２１０の左右の側板２１０Ｌ・２１０Ｒ間に配設されている。即ち、加熱ユニット２００Ａの左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒにそれぞれ設けられている縦溝部２０９ｄ（図４）が左右の側板２１０Ｌ・２１０Ｒにそれぞれ設けられた縦ガイドスリット２１０Ｌ−ａ・２１０Ｒ−ａの縦縁部に係合している。これにより、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒは、それぞれ、左右の側板２１０Ｌ・２１０Ｒに対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。

そして、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒの受圧部２０９ｅに対してそれぞれ加圧ばね２２２により所定の押し下げ付勢力Ｆを作用させている。本実施例ではフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒの受圧部２０９ｅにそれぞれ１６０Ｎ（総圧３２０Ｎ）の押し下げ付勢力Ｆを付与している。

これにより、補強ステー２０８、断熱部材２１２、金属部材２０７を介して押し付け部材２０４に対して押し下げ力が作用し、この押し付け部材２０４により定着ベルト２０２が加圧ローラ２０５の上面に所定の押圧力で圧接される。この圧接により定着ベルト２０２と加圧ローラ２０５との間に短手方向において所定幅のニップ部Ｎが形成される。

駆動ギアＧに対して制御部３００で制御されるモータ（駆動源）Ｍの駆動力が駆動伝達機構（不図示）を介して伝達される。これにより、加圧ローラ２０５は駆動回転体として図１において矢印Ｒ２０５の反時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。

この加圧ローラ２０５の回転駆動による加圧ローラ２０５と定着ベルト２０２の外面とのニップ部Ｎにおける摩擦力で定着ベルト２０２に回転力（回転トルク）が作用する。これにより、定着ベルト２０２が、その内面がニップ部Ｎにおいて押し付け部材２０４の表面（下向き面）に密着して摺動しつつ図１において矢印Ｒ２０２の時計方向に加圧ローラ２０５の回転周速度にほぼ対応した周速度で従動回転する。この定着ベルト２０２の従動回転を滑らかなものにするために、定着ベルト２０２と押し付け部材２０４および金属部材２０７の相互摺接部には潤滑剤（不図示）を介在（塗布）させている。

左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒの鍔座部２０９ａは回転する定着ベルト２０２が押し付け部材２０４の長手に沿って左方または右方に寄り移動したときの寄り側のベルト端部を受け止めて寄り移動を規制する。金属部材２０７は、押し付け部材２０４のホルダー（保持部材）として機能するとともに、定着ベルト２０２の回転ガイドとしても機能する。

金属部材２０７は定着ベルト２０２の加熱部材として機能する。即ち、金属部材２０７は周方向において、ニップ部Ｎの位置では溝部２０７ｃにおいて押し付け部材２０４を保持し、ニップ部Ｎを除く位置では定着ベルト２０２の内周面に対向するように形成されている。そして、金属部材２０７は周方向においてニップ部Ｎを中にして定着ベルト回転方向上流側のニップ部近傍領域と定着ベルト回転方向下流側のニップ部近傍領域において定着ベルト内面と摺接するように構成されている。即ち、定着ベルト２０２はその内面が上記のニップ部近傍領域において金属部材２０７の外面に摺接しながら回転する。

金属部材２０７の内部に配置されているヒーター２０１は制御部３００で制御される電源部３０１からソケット２２０・２２０を介して電力供給を受けて発熱する。金属部材２０７はそのヒーター２０１の輻射熱により加熱されて回転する定着ベルト２０２を加熱する（熱を伝える）。すなわち、金属部材２０７がヒーター２０１によって直接的に加熱されて、金属部材２０７を介して回転する定着ベルト２０２がヒーター２０１によって間接的に加熱されることになる。

２０６ａは定着ベルト２０２の長手中央部に配置された第１の温度センサであり、大小どの幅サイズの用紙も通過する定着ベルト２０２の通紙領域の表面温度を検知（計測）する。２０６ｂは定着ベルト２０２の端部に配置された第２の温度センサであり、装置に使用可能な最大通紙幅よりも幅が小さい用紙（小サイズシート）が通紙（導入）されたときの定着ベルト２０２の非通紙領域の表面温度を検知する。本実施例において第１と第２の温度センサ２０６ａ、２０６ｂは共に接触式サーミスタである。第１と第２の温度センサ２０６ａ、２０６ｂの温度検知情報は制御部３００に入力する。

上記の定着装置２００の構成をまとめると次のとおりである。トナー像Ｔを担持した用紙Ｐをニップ部Ｎで挟持搬送してトナー像Ｔを加熱する装置である。筒状の第１の回転体としての定着ベルト２０２と、この定着ベルト２０２の内側に固設された筒状の金属部材２０７と、この金属部材２０７の内側に固設された発熱体としてのヒーター２０１を有する。また、金属部材２０７の内側に固設され、ヒーター２０１からの輻射熱を金属部材２０７の内面に向けて反射する反射部材２０３と、定着ベルト２０２の内面に摺接するように固設された摺接部材としての押し付け部材２０４を有する。

また、定着ベルト２０２を介して押し付け部材２０４と当接して定着ベルト２０２との間にニップ部Ｎを形成する第２の回転体としての加圧ローラ２０５を有する。そして、金属部材２０７は周方向においてニップ部Ｎを中にして定着ベルト回転方向上流側のニップ部近傍領域と定着ベルト回転方向下流側のニップ部近傍領域とにおいて定着ベルト内面と摺接するように構成されている。

（２−２）定着動作
制御部３００は画像形成開始信号に基づいてモータＭを起動して加圧ローラ２０５の回転駆動を開始する。また、電源部３０１からヒーター２０１に対する電力供給を開始する。これにより、定着ベルト２０２が従動回転するとともにヒーター２０１で加熱される金属部材２０７の熱により加熱される。制御部３００は、第１の温度センサ２０６ａの検知温度情報に基づいて、定着ベルト２０２の表面温度が所定の定着温度に立ち上げられ、その定着温度が維持されるようにヒーター２０１に対する供給電力を制御して定着ベルト２０２の表面温度を温調する。

この定着装置状態において画像形成部１０側から未定着のトナー像Ｔを担持している用紙Ｐが定着装置２００に導入され、ニップ部Ｎで挟持搬送される。これによりトナー像Ｔおよび用紙Ｐが定着ベルト２０２の熱とニップ部圧により加熱加圧されることでトナー像Ｔが用紙Ｐに対して固着画像として定着される。ニップ部Ｎを挟持搬送された用紙Ｐはニップ部Ｎの用紙出口において定着ベルト２０２の面から曲率分離して定着装置２００から排出搬送されていく。

定着ベルト２０２の内周面に摺接する押し付け部材２０４は、加圧ローラ２０５との対向面（定着ベルト摺接面）が、図１のように、加圧ローラ２０５の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、用紙Ｐは加圧ローラ２０５の曲率にならうようにニップ部Ｎから送出されるために、定着工程後の用紙Ｐが定着ベルト２０２に吸着して分離しない事態の発生を抑止することができる。

（２−３）定着ベルト２０２の層構成材料
基材層２０２ａは、クイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属フィルムを使用できる。本実施例１では、厚さが３０μｍ、直径（内径）が３０ｍｍの円筒状ニッケル金属フィルムを用いた。

弾性層２０２ｂは、熱容量を小さくしてクイックスタート製を向上させるために、厚さとしては１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下のゴム材料を使用できる。例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。ゴム硬度１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率１．３Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さ３００μｍのシリコーンゴムを用いた。弾性層２０２ｂを設けることで、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２０２の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、用紙Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。

離型層２０２ｃは厚さ１００μｍ以下、好ましくは２０〜７０μｍのフッ素樹脂材料を使用できる。フッ素樹脂層としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどが挙げられる。本実施例１では、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いた。

内面コート層４１ｄは、押し付け部材４６と摺接するため耐熱性を持つ樹脂層やセラミックス、金属などを使用できる。エンジニアリングプラスティックや、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などが挙げられる。具体的に、例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、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）等である。

（２−４）金属部材２０７
金属部材２０７の材料としては、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、鉄等の金属熱伝導体（熱伝導性を有する金属）を用いることができる。また、金属部材２０７の厚さを０．１〜１．０ｍｍに設定している。

金属部材２０７は、厚みを薄くすることで、ウォームアップ時間を短縮することができる。しかし、金属部材２０７自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ２０５の加圧力に抗しきれずに、撓んだり、変形することがある。パイプ状の金属部材２０７が変形してしまうと所望のニップ幅が得られずに、定着性が低下するという問題が生じる。これに対して、本実施例では、薄肉の金属部材２０７とは別に高剛性の押し付け部材（加圧パッド）２０４および補強ステー２０８を設置してニップ部Ｎを形成しているために、そのような問題が生じるのを未然に防止することができる。

金属部材２０７は、本実施例においては、０．１〜０．２ｍｍ厚のステンレスからなる平板に曲げ加工を施して形成したものである。したがって、ステンレス板を曲げ加工によって所望のパイプ形状に加工しようとしても、そのままでは、スプリングバックによって径が大きくなる方向に開いてしまい所望のパイプ形状を形成することができない。そして、金属部材２０７がスプリングバックによって開いてしまうと、定着ベルト２０２の内周面に接触してしまい定着ベルト２０２を傷つけたり、定着ベルト２０２との接触ムラによる定着ベルト２１の加熱ムラが生じたりしてしまう。

本実施例では、このような事態が生じるのを抑止するために、前記のように、金属部材２０７の両端部は、それぞれ、左右のフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒに形成されている穴部２０９ｃに嵌入されている。即ち、金属部材２０７をフランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒで固定することによって、金属部材２０７のスプリングバックによる変形を抑止している。

（２−５）端部昇温対策
上述したように、定着ベルト２０２の加熱は、まずヒーター２０１からの輻射熱により金属部材２０７が加熱され、定着ベルト２０２と金属部材２０７がニップ部近傍で接触することで熱伝達がなされることで行われる。

金属部材２０７を設けることにより金属部材２０７の蓄熱効果および長手方向の熱伝導効果から非通紙部昇温（端部昇温）といった定着ベルト２０２の長手温度ムラの問題に対しては効果的である。しかし、金属部材２０７の熱容量の分だけウォームアップタイム遅くなることが知られている。

そこで、本実施例では、図１に示すように、金属部材２０７は周方向において少なくとも一部が定着ベルト２０２と摺接する第１領域２０７ａと少なくとも一部が定着ベルト２０２と摺接し第１領域２０７ａよりも厚みが薄い第２領域２０７ｂを有する。そして、反射板２０３はヒーター２０１からの輻射熱を厚みが薄い第２領域２０７ｂに向けて反射するように設置されている。

本実施例においては、第２領域２０７ｂを金属部材２０７の周方向においてニップ部Ｎを中にして定着ベルト回転方向上流側のニップ部近傍領域に配設している。この第２領域２０７ｂの金属部材周方向における範囲Ａは、金属部材２０７のハロゲンヒーターに対向し、反射板２０３の横断面における反射角度の両端部の延長線上が金属部材２０７と交わる位置までの範囲である。第１領域２０７ａはこの第２領域２０７ｂ以外の金属部材領域である。

上記の金属部材２０７において、第１領域２０７ａよりも厚みが薄く且つ反射板２０３による輻射熱の反射で集中加熱される第２領域２０７ｂは定着ベルト２０２を積極加熱する熱伝導部として機能する。第２領域２０７ｂよりも厚みが厚い第１領域２０７ａは長手方向への熱伝達効率が高く定着ベルト２０２の長手方向の温度分布を均熱化させる均熱部（均熱・蓄熱部）として機能する。

熱伝導部として機能する第２領域２０７ｂの厚さｔｂは定着ベルト２０２の加熱効率を良好に維持するために０．１ｍｍ以下に設定することが好ましい。本実施例においては０．１ｍｍとした。また、均熱部として機能する第１領域２０７ａの厚さｔａは０．５ｍｍとした。

電源部３０１により出力制御されたヒーター２０１の輻射熱が反射板２０３によって反射することで金属部材２０７の第２領域２０７ｂが主として加熱される。そして、定着ベルト２０２が加圧ローラ２０５の駆動力で従動回転されることで第２領域２０７ｂを通過して定着ベルト２０２全体が加熱される。また、定着ベルト２０２の長手方向の温度分布が均熱・蓄熱部としての第１領域２０７ａで均熱化される。

本実施例の具体例を以下に説明する。動作条件としては、フランジ部材２０９Ｌ・２０９Ｒに加圧する加圧条件を総圧で３２０Ｎ、定着ベルト２０２および加圧ローラ２０５の回転速度を２５０ｍｍ／ｓ、ヒーター２０１への投入電力を８００Ｗとした。

まず、出力される用紙（記録紙）Ｐの通紙サイズが制御部３００に入力されると、制御部３００において、表１に示すように、定着ベルト２０２の長手長さ（３４０ｍｍ）に対する非通紙部領域Ｌが決定される。

表１に示すように、使用する記録紙サイズがＡ４Ｒの場合、非通紙部領域Ｌの長さは６５ｍｍである。

比較の為に、本実施例を施さない場合と、本実施例を施した場合の効果を図６、図７、図８を用いて説明する。図６はウォームアップタイムについて示したものである。比較例４は、金属部材２０７の第２領域（熱伝導部）２０７ｂと第１領域（均熱部）２０７ａが同一の厚さ（共に０．５ｍｍ）にした定着装置である。実施例１の定着装置２００は、定着ベルト２０２の表面温度が１４０℃に到達するまでのウォームアップタイムとして１８秒必要とし、比較例４と同レベルでのウォームアップが可能である。

比較例３は、表２に示したように、金属部材２０７の第１領域（均熱部）２０７ａの厚みを０．６ｍｍとした定着装置である。比較例３では、表２の比較例１のように金属部材２０７を無しにした定着装置と比べて９秒長くなり、ウォームアップタイムで不利になる。

第１領域（均熱部）２０７ａを厚くしていくとウォームアップタイムが不利になる傾向になるため、以下、実施例では第１領域２０７ａの厚みを０．５ｍｍ以下とした。また第２領域（熱伝導部）２０７ｂの厚みは薄いほど定着ベルト２０２への熱伝達性が良くなる。しかしが、０．１ｍｍ未満では剛性が低く、０．３ｍｍ以上ではウォームアップタイムが長くなりすぎるため、以下実施例では熱伝導部２０７ｂの厚みを０．１〜０．２ｍｍとした。

次に、金属部材２０７を設けない定着装置の場合にＡ４Ｒの記録紙を５０ｐｐｍの速度で２０００枚連続通紙した際に発生する非通紙部昇温を比較例と実施例で比較した。表２の温度差は比較例１と各実施例の定着ベルト端部の温度差である。比較例１は金属部材を設けない場合である。比較例２は金属部材２０７にＳＵＳ４３０を用いるが、第１領域（均熱部）２０７ａと第２領域（熱伝導部）２０７ｂの厚さが均一の場合である。

図７は表２の各比較例１、２と実施例１の定着ベルト２０２の長手中央から端部までの温度分布である。図７から本実施例の構成によって端部温度が下がることがわかる。

実施例１から実施例４は表２に示すような構成で第１領域（均熱部）２０７ａと第２領域（熱伝導部）２０７ｂの厚さを設定した。結果は図８の星取り表に示した。

図８において○で示された範囲は端部昇温抑制効果のあった構成である。△は効果は端部昇温抑制効果はあるが、ウォームアップタイムが長くなるか、厚みが薄くて耐久性が不十分である場合を示した。×は端部昇温抑制に効果がなかったことを示した。図８から第２領域（熱伝導部）２０７ｂの厚さ０．１〜０．２ｍｍ、第１領域（均熱部）２０７ａの厚さ０．２〜０．５ｍｍにあるときに本実施例において端部昇温抑制の効果があることが分かる。

これらの結果から、第１領域（均熱部）２０７ａを第２領域（熱伝導部）２０７ｂよりも厚く構成することで、単一の厚さの金属部材（比較例２）よりも端部昇温を抑える効果があることが確認できた。

また、図９のように、金属部材２７の第１領域（均熱部）２０７ａと第２領域（熱伝導部）２０７ｂの厚みは同じ（ｔａ＝ｔｂ）にする。この場合に、第１領域２０７ａと第２領域２０７ｂの金属材質を異ならせることで、第１領域２０７ａよりも第２領域２０７ｂの熱容量が小さくする構成にする。この構成でも上記の実施例と同様の効果を得ることができる。例えば、第１領域２０７ａはＦｅ（３．５Ｊ／ｃｍ³／（Ｋ・ｍ） ８０Ｗ・／Ｋ・ｍ）、第２領域２０７ｂはＡｌ（３．４３Ｊ／ｃｍ³／Ｋ ２５０Ｗ／（Ｋ・ｍ））で構成し、厚みは共に０．５ｍｍにする。

なお、第２の温度センサ２０６ｂは小サイズ用紙の連続通紙時における定着ベルト２０２の非通紙部領域の温度上昇を検知して制御部３００に温度情報をフィードバックしている。制御部３００は第２の温度センサ２０６ｂで検知される温度が所定の温度を超える場合には、例えば、画像形成装置のスループットを下げる制御を行う。

［その他の事項］
以上、本発明に係る実施例について詳述したが、本発明の思想の範囲内において種々の構成の他の公知の構成に置き換えることは可能である。

１）例えば、実施例では、第１の回転体２０２として、駆動回転体としての第２の回転体２０５の回転駆動で従動回転する筒状のベルトを用いた装置で説明した。これに限定されず、第１の回転体２０２は剛性を有する筒状の駆動回転体の形態にすることもできる。

２）第２の回転体２０５を回転可能な無端ベルト体の形態にすることもできる。

３）本発明の画像加熱装置は実施例のようにシートＰに担持された未定着トナー像Ｔを加熱加圧して固着画像として加熱定着する定着装置としての使用に限定されない。シートに一旦定着された或いは仮定着された画像（定着済み画像又は半定着画像）を加熱加圧して光沢度を向上させるなどの画像の表面性を調整する加熱処理装置としても有効である。

４）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、シートに対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。

２００・・画像加熱装置、Ｐ・・シート、Ｔ・・トナー像、２０２・・筒状の第１の回転体、２０７・・筒状の金属部材、２０７ａ・・第１領域（均熱部）、２０７ｂ・・第２領域（熱伝導部）、２０１・・発熱体、２０３・・反射部材、２０４・・摺接部材、２０５・・第２の回転体、Ｎ・・ニップ部

Claims (6)

1. トナー像を担持したシートをニップ部で挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置であって、
   筒状の第１の回転体と、
   前記第１の回転体の内側に固設された筒状の金属部材と、
   前記金属部材の内側に固設された発熱体と、
   前記金属部材の内側に固設され、前記発熱体からの輻射熱を前記金属部材の内面に向けて反射する反射部材と、
   前記第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材と、
   前記第１の回転体を介して前記摺接部材と当接して前記第１の回転体との間に前記ニップ部を形成する第２の回転体と、を有し、
   前記金属部材は周方向において少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接する第１領域と少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接し前記第１領域よりも厚みが薄い第２領域を有し、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記第２領域に向けて反射するように設置されていることを特徴とする画像加熱装置。
2. トナー像を担持したシートをニップ部で挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置であって、
   筒状の第１の回転体と、
   前記第１の回転体の内側に固設された筒状の金属部材と、
   前記金属部材の内側に固設された発熱体と、
   前記金属部材の内側に固設され、前記発熱体からの輻射熱を前記金属部材の内面に向けて反射する反射部材と、
   前記第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材と、
   前記第１の回転体を介して前記摺接部材と当接して前記第１の回転体との間に前記ニップ部を形成する第２の回転体と、を有し、
   前記金属部材は周方向において少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接する第１領域と少なくとも一部が前記第１の回転体と摺接し前記第１領域よりも熱容量が小さい第２領域を有し、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記第２領域に向けて反射するように設置されていることを特徴とする画像加熱装置。
3. 前記第２領域の金属部材周方向における範囲が前記反射部材の横断面における反射角度の両端部の延長線上が前記金属部材と交わる位置までの範囲であるとすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱装置。
4. 前記第１領域の厚さが０．２〜０．５ｍｍ、前記第２領域の厚さが０．１〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１または３に記載の画像加熱装置。
5. 前記第１の回転体が可撓性を有する無端ベルトであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像加熱装置。
6. 前記第２の回転体が駆動されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像加熱装置。