JP2016099590A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体サイズに合わせた定着部材の加熱領域の変更、端部温度上昇の抑制及び軸方向の温度の平均化を実現できる定着装置を提供する。
【解決手段】回転可能な無端状の定着部材２０１と、定着部材を加熱する熱源２０２と、定着部材に対向配置された加圧回転体２０３と、定着部材を介した加圧回転体２０３の押圧によりニップを形成するニップ形成部材２０６と、ニップ形成部材を介して加圧回転体からの加圧力を受ける支持部材２０７と、を有し、記録媒体に転写されたトナー像をニップにて定着する定着装置において、熱源による定着部材の加熱領域を可変する加熱領域可変部材２１０が、熱源と定着部材の間に設けられ、ニップ形成部材が、定着部材の熱を受けて軸方向に拡散させる均熱部材２４１，２４２を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に使用される定着装置及び画像形成装置に関する。

従来から、電子写真方式を利用した画像形成装置が知られている。その画像形成プロセスでは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化する。そして、現像された画像を転写装置により記録紙に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する。

定着装置には、対向するローラ若しくはベルト若しくはそれらの組み合わせにより構成された定着回転体が配置されており、記録紙を挟みこみ、熱及び圧力を加え、上記トナー画像を記録紙上に定着する。

図１５は、ベルト定着方式の定着装置の一例を示す。熱源体である加熱ヒータ３０１を有した加熱ローラ３０３と表層にゴム層が設けられた定着ローラ３０５を内包した定着ベルト（定着体）３０７と、定着ベルトに当接する加圧ローラ（加圧体）３０９が定着回転体である。定着装置に到達したトナー転写済みの記録紙３１５は、定着ベルトと加圧ローラのニップに入り、記録紙が定着ニップを通過する過程で、転写されたトナー像が加熱及び加圧され定着する。ニップよりも下流には分離爪３１７が設けられており、定着ローラに張り付いた記録紙を分離する。

また、図１６は、回転体の内面に摺接する固定部材を有しているフィルム加熱方式の定着装置を示す。この装置では、発熱体としてのセラミックヒータ３２１と、加圧部材としての加圧ローラ３２３との間に耐熱性フィルム（定着フィルム）３２５を挟ませて定着ニップ部を形成する。定着ニップ部のフィルムと加圧ローラとの間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録紙を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、ニップ部においてセラミックヒータの熱がフィルムを介して記録紙に与えられる。また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像が記録紙に熱圧定着される。

このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができる。この装置では、画像形成装置の画像形成実行時のみセラミックヒータに通電してフィルムを所定の定着温度に発熱させればよい。従って、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。

特許文献１は、加圧ベルト方式の定着装置を開示している。定着装置は、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、該ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルトと、該ベルトの内側に非回転状態で配置されて、該ベルトを該ロールに圧接させ該ロールの表面を弾性変形させる加圧パッドとを有する。該加圧パッドは該ベルトと該ロールとの間に記録紙が通過させられるベルトニップを形成する。

この定着方式によれば、下側のロールをベルトで構成し、記録紙とロールの接触面積を広げることで熱伝導効率を大幅に向上させ、装置のエネルギー消費を抑制すると同時に小型化を実現することが可能となる。

しかし、前記フィルム加熱方式の定着装置には、耐久性の問題と、ベルト温度安定性の問題があった。すなわち、熱源であるセラミックヒータとベルト内面の摺動による耐磨耗性が不十分であり、長時間運転すると連続摩擦を繰り返す面が荒れて摩擦抵抗が増大し、ベルトの走行が不安定になる、又は定着装置の駆動トルクが増大する等の現象が生じる（課題１）。その結果、画像を形成する記録紙のスリップが生じ画像のずれが生じる、又は駆動ギヤにかかる応力が増大し、ギヤの破損を引き起こすという不具合が発生する。

また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、特に高速回転を行うと定着不良が出やすいという問題があった（課題２）。

一方、ベルト内面と固定部材の摺動性の問題を改善する手段として、特許文献１では、圧力パッドの表層に低摩擦シート（シート状摺動材）としてＰＴＦＥを含浸させたガラス繊維シート（ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス）を用いる方法が開示されている。この方法によれば、摺動性が向上することが示されている。しかし、このような加圧ベルト方式の定着装置では、定着ローラの熱容量が大きく、昇温が遅いため、ウォームアップにかかる時間が長いという問題があった（課題３）。

そこで、かかる課題１〜３を同時に解決するために、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定着装置が提案されている（特許文献２）。

図１７は、特許文献２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。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が、記録紙サイズに合わせた定着部材の加熱領域の変更、端部温度上昇の抑制及び軸方向の温度の平均化の点では更なる改良の余地がある。ここで一般に、ベルトの端部温度上昇とは、熱がベルトに蓄積し、非通紙部のニップ部の温度が、所定温度に維持管理される通紙部のニップ部の温度よりも高くなることを言う。

そこで、本発明は、記録媒体サイズに合わせた定着部材の加熱領域の変更、端部温度上昇の抑制及び軸方向の温度の平均化を実現できる定着装置の提供を目的とする。

この課題を解決するため、回転可能な無端状の定着部材と、該定着部材を加熱する熱源と、該定着部材に対向配置された加圧回転体と、該定着部材を介した該加圧回転体の押圧によりニップを形成するニップ形成部材と、該ニップ形成部材を介して該加圧回転体からの加圧力を受ける支持部材と、を有し、記録媒体に転写されたトナー像を該ニップにて定着する定着装置において、該熱源による該定着部材の加熱領域を可変する加熱領域可変部材が、該熱源と該定着部材の間に設けられ、該ニップ形成部材が、該定着部材の熱を受けて軸方向に拡散させる均熱部材を有する、ことを特徴とする定着装置を提案する。

定着部材への加熱の程度を変化させる加熱領域可変部材により、定着部材の加熱領域を任意に変化させることができる。また、定着部材の熱を受けて軸方向に拡散させる均熱部材によって、定着部材の端部温度上昇を防止するとともに、軸方向温度を平均化させられる定着装置が実現できる。

実施形態に係る定着装置を適用する画像形成装置の概略構成図である。 実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 定着装置の概略部分斜視図である。 ニップ形成部材の概略側面断面図である。 ニップ形成部材の斜視図である。 均熱部材２４２と加熱領域可変部材２１０が接触した状態の図である。 加熱領域可変部材の一実施形態を示す展開図である。 加熱領域可変部材２１０の回動位置を示す図である。 加熱領域可変部材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。 定着装置の斜視図である。 定着ベルト２０１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。 ベルト定着方式の定着装置の一例を示す図である。 回転体の内面に摺接する固定部材を有しているフィルム加熱方式の定着装置を示す図である。 特許文献２に記載の定着装置の概略図である。

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、本発明の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
定着装置２００内には、加圧回転体としての加圧ローラ２０３と、回転可能な無端状の定着部材としての定着ベルト２０１が対向配置されている。定着ベルト内部には、定着ベルトを介した加圧ローラ２０３の押圧によりニップを形成するニップ形成部材２０６、ニップ形成部材にかかる荷重を支える支持部材としてのステー２０７、ニップ形成部材の外側に摺接しながら回転可能な定着ベルト２０１を加熱する熱源としてのハロゲンヒータ２０２、輻射熱を反射する反射部材２０９及びそれら部材を保持する保持部材としてのフランジ２０８が配置されている。ニップ形成部材２０６は、ベルト内面と直接又は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。本例では、ニップ形成部材２０６の上部が加圧ローラ２０３側に僅かに突出していて、ニップの形状が凹形状であるが、平坦形状やその他の形状であってもよい。ただし、ニップの形状が凹形状の方が、記録媒体先端の排出方向が加圧ローラ２０３寄りになり、記録媒体の分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。

加圧ローラ２０３は、金属ローラ２０５とその周りのシリコーンゴム層２０４を有し、離型性を得るために表面には離型層（ＰＦＡ又はＰＴＦＥ層）が設けてある。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回転する。また、加圧ローラ２０３は、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、ゴム層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は中実のローラでも中空のローラでも良いが、中空のほうが熱容量は少なくて良い。また、加圧ローラ２０３がハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。シリコーンゴム層２０４はソリッドゴムでもよいが、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よい。スポンジゴムの方が、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。

ベルトはニッケルや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（又はフィルム）で構成される。ベルトの表層はＰＦＡ又はＰＴＦＥ層などの離型層を有し、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層などからなる弾性層があってもよい。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、未定着画像を押し潰して定着するときにベルト表面の微妙な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るという不具合が生じ得る。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、微妙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アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属材料でできている。このステー２０７は軸方向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の樹脂部分は、耐熱樹脂の射出成形品であることが望ましく、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、ハロゲンヒータ２０２とステー２０７の間に反射部材２０９を備え、これがハロゲンヒータ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、ＩＨコイル、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であっても良い。

定着ベルト２０１は外部のローラにより連れ回り回転する。図４の場合は加圧ローラ２０３が図示しない駆動源により回転し、ニップで定着ベルト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。

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２００を実現することができる。

さらに、本実施形態の定着装置２００では、ハロゲンヒータ２０２と定着ベルト２０１の間に、ハロゲンヒータ２０２による定着ベルト２０１の加熱領域を可変する加熱領域可変部材２１０を有している。この加熱領域可変部材２１０は、非常に高い耐熱性を要するためアルミニウム、鉄、ステンレス鋼などで構成されることが望ましい。また、加熱領域可変部材の熱を効率的に均熱部材及びステー２０７へ移動させるために、加熱領域可変部材２１０は、鉄、ステンレス鋼若しくは銅で形成され、又は鉄若しくはステンレス鋼で構成されたベース材料の表面に銅めっきを施すことで形成されると好ましい。

加熱領域可変部材２１０は、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの金属板を、定着ベルト２０１の内周面に沿った円弧状の断面形状に形成して構成されている。また、加熱領域可変部材２１０は、必要に応じて定着ベルト２０１の周方向に移動可能となっている。

また、図３のように加熱領域可変部材２１０の端部は、後述するスライド部材を介してフランジ２０８に保持されている。また、スライド部材の片側は歯車形状となっており、後述する外部の駆動機構によりこのスライド部材を回すことで加熱領域可変部材２１０は任意の位置に回転・保持される。加熱領域可変部材２１０は、図３で示すように周方向の長さが異なる形状を有しており、周方向の回転位置・回転角によって、加熱領域可変部材２１０がハロゲンヒータ２０２を覆う領域が変化する。よって、通紙される紙サイズに応じて加熱領域可変部材２１０の回転位置・回転角を変えることで、ハロゲンヒータ２０２による定着ベルト２０１の加熱領域・加熱幅を可変させられる。従って、小サイズ通紙時等に必要な領域のみ加熱することができ、定着ベルト２０１の非通紙部（端部）の温度上昇を抑えることができるので、ヒータの発熱幅よりも小さいサイズの紙を連続通紙した場合でも生産性を維持することができる。

しかしながら、加熱領域可変部材２１０によって加熱幅を制御することはできるが、限られたレイアウトの中では加熱領域可変部材２１０を充分に回転させることができない。よって、少ない回転角でも加熱領域可変部材２１０がヒータの発熱幅を遮蔽できるように、図２で示すように反射部材２０９などでハロゲンヒータ２０２と定着ベルト２０１の間の開口部を限定する必要がある。しかしながら、開口部を限定するとヒータの熱が定着ベルト２０１に効率的に伝わらないため、省エネルギーの観点からは好ましくない。

そこで、加熱領域可変部材２１０はヒータの発熱幅より小さい紙サイズの通紙時の端部温度上昇を抑えるための部材であるので、端部温度上昇を抑えるための別手段である均熱部材をも定着装置２００に搭載する。これにより、もともとの開口部を拡大して省エネルギーを実現しつつ、定着ベルト２０１の端部温度上昇を抑えられる。

また、加熱領域可変部材２１０は連続通紙時において、熱源からの熱を受け続けるため非常に高温になる。加熱領域可変部材２１０が高温になると、加熱領域可変部材２１０自体の変形や、これを保持する部材の変形、溶融などの問題が生じる可能性がある。そこで、均熱部材を用いて加熱領域可変部材の温度上昇を抑えることも提案する。

図４はニップ形成部材の概略側面断面図、図５は同斜視図である。
図示のように、ニップ形成部材２０６は複数の樹脂部材２５１と金属部材から構成される組み立て部品である。金属部材は、ニップ面に配置される均熱部材２４１とニップ面とは反対側にステー２０７と接触して配置される均熱部材２４２を有する。ニップ面に配置される均熱部材２４１は、定着ベルト２０１の熱を受けて軸方向に拡散させることで定着ベルトとニップ形成部材全体の軸方向温度を平均化するために配置されている。均熱部材２４２は、定着ベルト２０１の熱を受けて軸方向に拡散させるが、特に小サイズ連続通紙時において、均熱部材２４１に蓄積された熱を自身に又はステー側に移動させてベルト表面温度の上昇を防ぐために配置されている。図３に示すように、均熱部材２４１，２４２は、ヒータ発光幅にわたって軸方向に延在しており、単一部材で形成されている。均熱部材２４１の外側には定着ベルト２０１が直接又は摺動シートを介して間接的に摺動する。ここで、樹脂部材２５１はヒータ発光幅にわたって軸方向に延在し単一部材で形成されても良いし、軸方向の一部に別な均熱部材を含んだり、軸方向の一部が別な均熱部材で置き換えられたりしても良い。

均熱部材２４１，２４２は、素早く温度分布を平均化させるために、金、銀、銅、グラファイト等の熱伝導率の高い材料で構成されると好ましい。本実施形態では、コストと加工性、強度を考慮して純銅を使用している。均熱部材２４１はニップ面に近いため、熱容量と均熱性を考慮する必要があり、その観点から厚さ０．４ｍｍ〜１ｍｍ程度の純銅板金であると好ましい。一方、均熱部材２４２は、均熱部材２４１との間に樹脂部材２５１が介在しているため、小サイズ連続通紙時のように定着ベルト２０１の局所的に非常に高い温度差が生じるような場合以外は積極的に熱を吸収する必要はないが、蓄熱するための熱容量は必要である。従って、均熱部材２４２は熱容量の大きい１ｍｍ〜２ｍｍ程度の純銅板金であると好ましい。

ヒータの発熱幅より小さいサイズの記録媒体を通紙した場合、加熱領域可変部材２１０はこのサイズの記録媒体に合わせて回転しており、記録媒体幅より外側の加熱領域可変部材２１０の部分はハロゲンヒータ２０２によって加熱され非常に高温に達する。そして、加熱領域可変部材は可動式の樹脂部材によって保持されているので従来構成では熱を逃がす経路を確保することが難しかった。

そこで図６に示すように、加熱領域可変部材２１０が著しく温度上昇するような任意の通紙モードにて、加熱領域可変部材２１０に加えて搭載している均熱部材２４２に、加熱領域可変部材２１０が接触できるように、定着装置２００は構成されている。図６では、加熱領域可変部材２１０は最下部まで回転しており、加熱領域可変部材２１０の下端部が均熱部材２４２に接触している。図３などから分かるように、加熱領域可変部材２１０の軸方向両端部が周方向に最も長く延在しているため、この軸方向両端部の下端部が均熱部材２４２に接触することになる。

加熱領域可変部材２１０が高温になった場合、回転してその先端が均熱部材２４２に接触することで、加熱領域可変部材２１０の熱が均熱部材２４２に移動し、加熱領域可変部材２１０の過昇温と損傷が防止される。均熱部材２４２の熱容量は加熱領域可変部材２１０の熱容量に比べて充分に大きく、且つ均熱部材２４２は純銅であるため、熱は速やかに移動する。さらに均熱部材２４２はステー２０７にも接触しているので、加熱領域可変部材２１０の熱はステー２０７へも移動させることができ、均熱部材２４２とステー２０７全体で温度を平均化することができる。ゆえに、加熱領域可変部材２１０の過昇温を抑えることができ、本部材の変形・溶融などを防止することができる。そして、このような定着装置２００を画像形成装置１００が備えることで、省エネルギー性と生産性（端部温度上昇の防止）を両立することが可能となる。

図７は、加熱領域可変部材の一実施形態を示す展開図である。
図示のように、加熱領域可変部材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記録媒体サイズなどはこの例に限られない。

図８は加熱領域可変部材２１０の回動位置を示す図である。
図示のように、加熱領域可変部材２１０は、定着ベルト２０１の内側に沿って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６（ａ）の上図はＡ３サイズの記録媒体の通紙時における加熱領域可変部材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ハロゲンヒータ２０２からの光は、Ａ３サイズの幅以外では加熱領域可変部材２１０により遮断される。図６（ｂ）の上図はハガキサイズの記録媒体の通紙時における加熱領域可変部材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ハロゲンヒータ２０２からの光は、中央部のハガキサイズの幅以外では加熱領域可変部材２１０により遮断される。加熱領域可変部材によって、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。

図９は、加熱領域可変部材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１０に示すように、この駆動機構２５０は、加熱領域可変部材２１０の軸方向一端側（図１０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、加熱領域可変部材２１０が正逆方向に回転する。

図１０は、定着ベルト２０１の支持構造を示す斜視図であり、図１１は、加熱領域可変部材２１０の被駆動側の端部（図１０の右側）での上記支持構造を上下反転させてニップ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、加熱領域可変部材２１０の回転軸を基準とした場合の各方向を意味する。例えば軸方向は加熱領域可変部材２１０の長手方向に一致する。

図１０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一対のフランジ２０８の外周面で回転自在に支持される。図１１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９に示すように、加熱領域可変部材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１２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１１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１１には現れていないが、定着ベルトの内部に配置されたハロゲンヒータ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１２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、加熱領域可変部材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、加熱領域可変部材２１０の端部に設けられた突起２１０ａが挿入され（図１４参照）、これにより加熱領域可変部材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１３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１１〜１３では、加熱領域可変部材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９及び図１４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。

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（加圧回転体）
２０６ ニップ形成部材
２０７ ステー（支持部材）
２０８ フランジ（保持部材）
２１０ 加熱領域可変部材
２４１，２４２ 均熱部材

特開平８−２６２９０３号公報 特開２００７−３３４２０５号公報

Claims (6)

1. 回転可能な無端状の定着部材と、
   該定着部材を加熱する熱源と、
   該定着部材に対向配置された加圧回転体と、
   該定着部材を介した該加圧回転体の押圧によりニップを形成するニップ形成部材と、
   該ニップ形成部材を介して該加圧回転体からの加圧力を受ける支持部材と、を有し、記録媒体に転写されたトナー像を該ニップにて定着する定着装置において、
   該熱源による該定着部材の加熱領域を可変する加熱領域可変部材が、該熱源と該定着部材の間に設けられ、
   該ニップ形成部材が、該定着部材の熱を受けて軸方向に拡散させる均熱部材を有する、
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱領域可変部材が前記定着部材の周方向に移動することにより、前記熱源による前記定着部材の加熱領域が変化する、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ニップ形成部材は、樹脂部材と、前記均熱部材としての金属部材とから構成される組み立て部品であり、少なくとも前記ニップ形成部材が前記支持部材と接触する部分には、該金属部材が配置されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記加熱領域可変部材は、前記定着部材の周方向に移動することにより前記均熱部材に接触する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記均熱部材は、金、銀、銅又はグラファイトの材料で構成され、
   前記加熱領域可変部材は、鉄、ステンレス鋼若しくは銅で形成され、又は鉄若しくはステンレス鋼で構成されたベース材料の表面に銅めっきを施すことで形成される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
   

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