JP2018084738A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材の加熱手段であるハロゲンヒータの長手温度分布制御による非通紙部昇温が課題であった。【解決手段】加熱回転体４１の内側の輻射熱源４３と被加熱部の間であって、輻射熱源を中にして反射部材４２に対向する位置に配置され、加熱回転体４１の周方向に変位可能で、輻射熱源４３から被加熱部への輻射熱を遮断する遮蔽板５２を有する。遮蔽板５２は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて輻射熱源から被加熱部への輻射熱照射幅を変更する複数の開口部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を備える。また、複数の開口部は遮蔽板の幅方向の端部から幅方向の中央部に向けて加熱回転体の周方向における開口長さが段階的又は連続的に大きくなるように形成され、かつ、輻射熱源４３に対向する内面には輻射熱を反射部材４２の幅方向の中央部に向けて反射する傾斜形状部５２Ａを複数有する。【選択図】図１

Description

本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス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。

画像形成装置は、電子写真方式、静電記録方式、磁気記録方式などの画像形成プロセスを用いて転写方式または直接方式にて記録材にトナー像を形成するものである。記録材はトナー像が形成され得る部材であり、例えば、用紙、ＯＨＴシート、光沢紙、はがき、封筒等が挙げられる。

画像加熱装置としては、記録材上に形成された未定着トナー像を記録材に加熱定着する定着装置、記録材に仮定着あるいは一度加熱定着されたトナー像を再度加熱加圧して光沢度を向上させる画像改質装置などが挙げられる。以下は定着装置として説明する。

特許文献１には、定着部材として加熱手段（ハロゲンランプ）を内設した定着ベルト（定着フィルム）を用い、加圧ローラを用いた定着装置が開示されている。そして、ハロゲンヒータと定着ベルトの間に熱量調整部材を配置し、ヒータから定着ベルトへの輻射熱の供給量を装置に導入される記録材の幅サイズにより変更する技術が示されている。

これは、定着装置に導入使用可能な最大幅の記録材よりも幅狭の記録材を連続的に導入して加熱定着を実行していくと、定着ベルト、加圧ローラにおける記録材の通過部では記録材の加熱のために消費された熱が温調系によって補償されて所定温度に維持される。この通過部に対して、記録材の非通過部では記録材の加熱によって熱が消費されず蓄熱されてしまい、非通過部の温度が、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過部昇温の問題を抑制する為に用いられている。

熱源にハロゲンヒータを用いる定着装置においては、ハロゲンヒータの点灯比率を長手中央部と端部で変えるといった技術が公知であるが、記録材の幅サイズに対し、応答性が良くないという課題がある。また、特許文献２のように、熱源と定着ベルトの内面の間に熱遮蔽板を設けることで、上記問題を解消する技術が公知である。

特開２０１０−０３２９７３号公報 特開２０１０−０６６５８３号公報

しかしながら、熱遮蔽板を用いて端部昇温を防ぐ場合、熱源の長手端部領域における熱量は熱遮蔽板において留まることとなり、記録材の通過領域おける定着用途には使用されない。つまり、上記技術においては、定着ベルトの内面に端部領域の熱量が伝達されないため端部昇温は解決できるが、使用電力の観点では端部領域に使用する電力に無駄が発生する。

本発明の目的は、熱源にハロゲンヒータのような輻射熱源を用いる画像加熱装置において、端部昇温領域の熱量を記録材の通過領域に加えることで、上記端部昇温の問題点を解消するだけでなく、同時に記録材の通過領域の加熱効率を向上させることにある。

（１）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記録材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、
中空の加熱回転体と、
前記加熱回転体と前記ニップ部を形成する加圧部材と、
前記加熱回転体の内側に配設された、輻射熱を発する輻射熱源と、
前記加熱回転体の内側に配設され、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱回転体の内面の周方向の一部領域である被加熱部に向けて反射する反射部材と、
前記加熱回転体の内側の前記輻射熱源と前記被加熱部の間であって、前記輻射熱源を中にして前記反射部材に対向する位置に配置され、かつ、前記加熱回転体の周方向に変位可能で、前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱を遮断する遮蔽板と、
前記遮蔽板の変位を装置に導入される記録材の幅サイズに応じて制御する制御部と、を有し、
前記遮蔽板は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱照射幅を変更する複数の開口部を備え、前記複数の開口部は遮蔽板の幅方向の端部から幅方向の中央部に向けて前記加熱回転体の周方向における開口長さが段階的又は連続的に大きくなるように形成され、かつ、前記輻射熱源に対向する内面には輻射熱を前記反射部材の幅方向の中央部に向けて反射する傾斜形状部を複数有することを特徴とする。

（２）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記録材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、
中空の加熱回転体と、
前記加熱回転体と前記ニップ部を形成する加圧部材と、
前記加熱回転体の内側に配設された、輻射熱を発する輻射熱源と、
前記加熱回転体の内側に配設され、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱回転体の内面の周方向の一部領域である被加熱部に向けて反射する反射部材と、
前記加熱回転体の内側の前記輻射熱源と前記被加熱部の間であって、前記輻射熱源を中にして前記反射部材に対向する位置に配置され、かつ、前記加熱回転体の周方向に変位可能で、前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱を遮断する遮蔽板と、
前記遮蔽板の変位を装置に導入される記録材の幅サイズに応じて制御する制御部と、を有し、
前記遮蔽板は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱照射幅を変更する複数の開口部を備え、前記複数の開口部は遮蔽板の幅方向の端部から幅方向の中央部に向けて前記加熱回転体の周方向における開口長さが段階的又は連続的に大きくなるように形成され、かつ、前記輻射熱源に対向する内面で輻射熱を前記反射部材の幅方向の中央部に向けて反射するように、遮蔽板の幅方向の中央領域が凸形状となるようにクラウン形状を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、端部昇温の問題点を解消するだけでなく、同時に記録材の通過領域の加熱効率を向上させることができる。

実施例１における遮蔽板の特徴構成用の説明図である。 画像形成装置の一例の構成模式図である。 実施例１における定着装置の途中部分省略の正面模式図である。 同じく縦断正面模式図である。 同定着装置の要部の拡大横断面模式図である。 同定着装置の構成部材の寸法関係図である。 断熱材でカバーされているパッドと、ステーと、反射板の分解斜視模式図である。 遮蔽板の斜視模式図である。 フランジ部材の斜視模式図である。 定着装置の制御系統のブロック図である。 効果を示すクラフである。 実施例２における遮蔽板の斜視模式図である。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

《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４０として搭載した画像形成装置１の一例の構成模式図である。この画像形成装置１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プリンタであり、記録材（シート：以下、用紙と記す）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。定着装置４０以外のプリンタ構成は公知に属するので、その説明は簡単に止める。

２は用紙Ｐに未定着のトナー像を形成する画像形成部であり、４つの作像ユニットＵ（ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫ）を有する。各作像ユニットＵは、それぞれ、回転ドラム型の電子写真感光体３、帯電器４、レーザスキャナ５、現像器６、一次転写帯電器７、クリーナ８等を有している。なお、図の煩雑をさけるために、作像ユニットＵＹ以外の作像ユニットＵＭ・ＵＣ・ＵＫにおけるそれらの機器に対する符号の記載は省略した。

各作像ユニットＵは、それぞれ、感光体３に対して、イエロ（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｋ）色のトナー像を形成する。そして、各作像ユニットＵの感光体３から中間転写ベルト９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る。これによりベルト９上に未定着のフルカラーのトナー像が形成される。

一方、カセット１０又は１１、或いはマルチ給紙トレイ（手差しトレイ）１２から用紙Ｐが一枚宛給送されて搬送路１３を通って所定の制御タイミングでベルト９と二次転写ローラ１４との圧接部である二次転写ニップ部に導入される。これにより、用紙Ｐに対してベルト９上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。その用紙Ｐが定着装置４０に導入されてトナー像の定着処理を受ける。

定着装置４０を出た用紙Ｐは片面画像形成モードの場合はフラッパ１５の制御により搬送路１６の側に誘導されて排出トレイ１７上にフェイスダウンで排出される。或いは、搬送路１８の側に誘導されて排出トレイ１９上にフェイスアップで排出される。

両面画像形成モードの場合は、定着装置４０を出た用紙Ｐはフラッパ１５の制御により搬送路１８の側に一旦誘導された後にスイッチバック搬送されて両面搬送路２０の側に導入される。そして、再び搬送路１３を通って表裏反転された状態で二次転写ニップ部に導入されることで他方の面に対するトナー像が形成される。以後は、片面画像形成の場合と同様に定着装置４０に導入され、排出トレイ１７又は１９に両面画像形成物として排出される。

本例のプリンタ１において用紙Ｐの装置内搬送はいわゆる中央基準でなされる。この用紙搬送は、装置に使用可能な大小どのような幅の用紙も用紙の幅方向の中央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。以下において、装置に使用可能な最大幅サイズの用紙を大サイズ用紙、それよりも幅狭の用紙を小サイズ用紙と記す。

（２）定着装置
本例の定着装置４０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３は定着装置４０の途中部分省略の正面模式図、図４は同じく縦断正面模式図、図５は同装置４０の要部の拡大横断面模式図である。

ここで、本例において、定着装置４０若しくはその構成部材に関して、正面（前側）とは装置の用紙入口側から見た面、背面（後側）とはその反対側（用紙出口側）の面、左右とは装置を正面から見て左（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下である。また、定着装置４０若しくはその構成部材に関して長手方向（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方向ａに実質平行な方向である。

この定着装置４０は、中空の加熱回転体（第１の回転体）としての円筒状（エンドレス）の定着ベルト（定着部材、無端ベルト：以下、ベルトと記す）４１を備えた加熱ユニット（ベルトユニット）４０Ｕを有する。また、ベルト４１とニップ部（定着ニップ部）ＮＰを形成して未定着のトナー像Ｔを担持した用紙Ｐを挟持搬送する加圧部材（第２の回転体）としての加圧ローラ４４を有する。また、それらを収容した筐体（装置フレーム）６０を有する。

（２−１）加熱ユニット
加熱ユニット４０Ｕは、ベルト４１、加圧パッド４６、断熱部材４５ａ、補強ステー４５、反射板４２、第１と第２の２本のヒータ４３Ａ・４３Ｂ、遮蔽板（遮蔽部材）５２、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ等の組み立て体である。上記において左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ以外の部材は、定着ベルト４１の内側に配置されており、左右方向に長い部材である。

ベルト４１は熱を伝達する加熱部材であり、薄肉で可撓性と耐熱性を有し、自由状態においては自身の弾発力でほぼ円筒形状を呈する。本例におけるベルト４１は、長手方向（幅方向）の長さＬ４１（図６）は３４０ｍｍで、外側から内側に順に離型層（表層）、弾性層、基層（基材）、内面コート層の４層複合構造を有している。

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

弾性層は、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。

基層も弾性層と同様に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。基層は、例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの金属フィルムを使用できる。本例では、厚さが３０μｍ、直径が２５ｍｍの円筒状ニッケル金属フィルムを用いた。

内面コート層は、加圧パッド４６と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。例えば、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。より具体的には、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）が挙げられる。また、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）などが挙げられる。

加圧パッド４６はベルト４１の内面に摺接（当接）する摺接部材（バックアップ部材、押し付け部材：以下、パッドと記す）である。パッド４６は断熱材（断熱部材）４５ａを介して鉄鋼材などの高剛性部材である補強ステー（以下、ステーと記す）４５の下面に固定して配設されている。パッド４６・断熱材４５ａ・ステー４５は長さＬ４５・４６（図６）がベルト４１の長さＬ４１よりも長い３６０ｍｍであり、左右の両端部がそれぞれベルト４１の左右の両端部から外方へ所定長さ突出している（図４）。

反射板（反射部材）４２は、本例においては、横断面において前後両側の側壁板部４２ｂ・４２ｂが底板部４２ａに対してそれぞれ所定の角度外側に開いた形態の金属製の溝形部材（チャンネル部材）であり、内面は反射面として鏡面加工されている。この反射板４２も左右方向に長い部材である。底板部４２ａがステー４５の上面（パッド４６の側とは反対側の面）に固定して配設されている。図７は断熱材４５ａでカバーされているパッド４６と、ステー４５と、反射板４２の分解斜視模式図である。本例において、反射板４２の長手方向の長さＬ４２（図６）は３３０ｍｍである。

第１と第２のヒータ４３Ａ・４３Ｂはベルト４１を内側から加熱する、輻射熱を発する輻射熱源（加熱体体、加熱手段）である。本例において、この第１と第２のヒータ４３Ａ・４３Ｂはそれぞれ略棒状に形成された左右方向に長いハロゲンヒータ（赤外線ヒータ）である。カーボンヒータなど他の輻射熱源にすることもできる。ヒータ４３Ａ・４３Ｂは反射板４２の内側に上下に平行には配設されている。反射板４２はヒータ４３Ａ・４３Ｂの輻射熱をベルト４１の内面に向けて反射する。本例において、反射板４２はヒータ４３Ａ・４３Ｂの輻射熱を上向きに反射する。

これにより、ベルト４１が横断面において反射板４２の上向き開口部に対応する上面領域を主たる加熱領域としてヒータ４３Ａ・４３Ｂからの直接の輻射熱および反射板４２で反射された輻射熱により加熱される。この加熱領域はベルト４１の周方向の一部領域である被加熱部である。

図８は遮蔽板５２の外観斜視模式図である。遮蔽板５２は、ベルト４１の内側のヒータ４３Ａ・４３Ｂと被加熱部の間であって、ヒータ４３Ａ・４３Ｂを中にして反射板４２に対向する位置に配置され、ベルト４１の周方向に変位可能で、ヒータ４３Ａ・４３Ｂから被加熱部への輻射熱を遮断する。遮蔽板５２は、装置に導入される用紙Ｐの幅サイズに応じてヒータ４３Ａ・４３Ｂから被加熱部への輻射熱照射幅を変更する複数の開口部（切欠き段部）Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を備えている。この遮蔽板５２については後述する。

左右のフランジジ部材４９Ｌ・４９Ｒはそれぞれ耐熱樹脂によるモールド成形品であり、ベルト４１の左右の両端部から外方に突出しているステー部分に対して左右対称に嵌着して装着されている。ベルト４１はこの左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの間において、加圧パッド４６、断熱材４５ａ、ステー４５、反射板４２、第１と第２の２本のヒータ４３Ａ・４３Ｂ、遮蔽板５２のアセンブリの外側にルーズに外嵌されている。

フランジジ部材４９Ｌ・４９Ｒはベルト４１の左側端部と右側端部の内面を保持してベルト４１の回転をガイドするとともに、ベルト４１の幅方向への移動を規制する。また、第１と第２のヒータ４３Ａ・４３Ｂの左右両端部を支持する。また、遮蔽板５２の左右両端側をベルト周方向に関して移動可能（変位可能）に支持する。

図９の（ａ）はフランジ部材４９Ｌ（４９Ｒ）を内側から見た外観斜視模式図、（ｂ）は同じく外側から見た外観斜視模式図である。フランジ部材４９Ｌ（４９Ｒ）は、フランジ部４９ａ、ステー端部に対する嵌着凹部４９ｂ、ベルト内面ガイド部４９ｃ、ヒータソケット４９ｄ、遮蔽板回動ガイドスリット４９ｅ、受圧部４９ｆ、給電プラグ差し込み部４９ｇ、縦溝部４９ｈ等を有している。

ヒータ４３Ａ・４３Ｂはそれぞれ左右端部の口金部４３ａが左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒのヒータソケット４９ｄに対して差し込まれることで左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ間に保持されている。

左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの遮蔽板回動ガイドスリット４９ｅはそれぞれ反射板４２の底板部４２ａの位置を略中心位置とする円弧形状のスリットである。そして、遮蔽板５２の左右の外方延長板部５２ａＬと５２ａＲ（図８）がそれぞれ左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの上記のスリット４９ｅ・４９ｅに挿入されている。外方延長板部５２ａＬと５２ａＲは横断面がそれぞれスリット４９ｅの円弧形状に対応する円弧形状にされている。

これにより、遮蔽板４２はスリット４９ｅ・４９ｅに沿って反射板４２の上向き開口部においてベルト４１の周方向に移動可能に左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ間に支持されている。遮蔽板５２の左側の外方延長板部５２ａＬはスリット４９ｅからフランジ部材４９Ｌの外側に突出させてあり、その突出部にスリット４９ｅの円弧形状に対応する円弧形状のギアＧ２が配設されている。

（２−２）加圧ローラ
加圧ローラ４４は耐熱性弾性加圧ローラであり、芯金４４ａと、この芯金４４ａの外周面にローラ状に形成された弾性層４４ｂを有する。弾性層４４ｂはシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムの発泡体である。更に、弾性層４４ｂの外周面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離形層を設けることもできる。本例において、加圧ローラ４４の弾性層４４ｂの長手方向の長さＬ４４ｂ（図６）は反射板４２と同様の３３０ｍｍである。

加圧ローラ４４は芯金４４ａの左右両端部がそれぞれ筺体６０の左右の側板６１Ｌ・６１Ｒ間に軸受部材（ベアリング）６２・６２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。芯金４４ａの右側端部には駆動ギアＧ１が同心一体に配設されている。

（２−３）加熱ユニットの配設と加圧
加熱ユニット４０Ｕは加圧パッド４６側を下向きにして、加圧ローラ４４の上側において加圧ローラ４４に実質平行に配列して、筺体６０の左右の側板６１Ｌ・６１Ｒ間に配設されている。より具体的には、加熱ユニット４０Ｕは、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの縦溝部４９ｈ・４９ｈ（図９）がそれぞれ左右の側板６１Ｌ・６１Ｒに設けられた縦ガイドスリット６３・６３の縦縁部に係合されて、左右の側板６１Ｌ・６１Ｒ間に配設されている。

これにより、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒは、それぞれ、左右の側板６１Ｌ・６１Ｒ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。即ち、加熱ユニット４０Ｕは左右の側板６１Ｌ・６１Ｒ間におい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４９Ｌ・４９Ｒの受圧部４９ｆ・４９ｆに対してそれぞれ加圧バネ６４Ｌ・６４Ｒにより所定の押し下げ付勢力Ｆを作用させている。本実施例では左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒにそれぞれ１６０Ｎを付与している。これにより、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒからステー４５、断熱材４５ａ、パッド４６に押し下げ力が作用し、パッド４６によりベルト４１が加圧ローラ４４の上面に対して所定の押圧力で圧接される。

この圧接によるベルト４１の弾性層と加圧ローラ４４の弾性層４４ｂの弾性変形によりベルト４１と加圧ローラとの間に短手方向において所定幅のニップ部ＮＰが形成される。即ち、パッド４６の位置においてベルト４１と加圧ローラ４４が当接してニップ部ＮＰを形成している。

（２−４）定着動作
図１０は定着装置４０の駆動系統と制御系統のブロック図である。加圧ローラ４４の駆動ギアＧ１には制御部（ＣＰＵ）１００で制御される第１の駆動モータＭ１の駆動力が駆動伝達部（不図示）を介して伝達される。これにより、加圧ローラ４０が図５において矢印Ｒ４４の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。

加熱ユニット４０Ｕの左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの給電プラグ差し込み部４９ｇ・４９ｇにはそれぞれ給電プラグ６５Ｌ・６５Ｒが差し込まれている。給電プラグ６５Ｌ・６５Ｒは制御部１００で制御される電源部１０１に連絡している。第１と第２のヒータ４３Ａ・４３Ｂはそれぞれ電源部１０１から給電プラグ６５Ｌ・６５Ｒを介して電力供給を受けて点灯して発熱する。

加熱ユニット４０Ｕの遮蔽板５２の円弧ギアＧ２には駆動ギアＧ３を噛合させてある。駆動ギアＧ３は制御部１００で正逆転制御される第２の駆動モータ（ステッピングモータ）Ｍ２で所定の回転角をもって正逆回転制御される。制御部１００は装置に使用（導入）される用紙サイズ情報に応じて遮蔽板５２を所定に正逆回転制御して反射板４２の上向き開口部の開口幅を狭広することによりベルト４１の加熱幅を変更する。用紙サイズ情報はプリンタ１の操作部（不図示）やパソコン等のホスト装置から制御部１００に入力される。

ＴＨ１とＴＨ２はベルト４１の温度を検出する第１と第２の２つのサーモパイル等の温度センサ（温度検知手段：接触式または非接触式の温度計（サーミスタ））である。

第１の温度センサＴＨ１はベルト４１の幅方向中央部に対応する位置に配置され、大小どの幅サイズの用紙も通過する通紙領域に対応するベルト部分の温度を検出する。第２の温度センサＴＨ２はベルト端部に対応する位置に配置され、小サイズ用紙Ｐが導入された際の非通紙領域に対応するベルト部分の温度を検出する。第１と第２の温度センサＴＨ１とＴＨ２の検出温度情報が制御部１００にフィードバックされる。

第１と第２のヒータ４３Ａ・４３Ｂの出力制御は第１と第２の温度センサＴＨ１とＴＨ２によるベルト表面温度の検知結果に基づいて制御部１００により行われる。また、このようなヒータ４３Ａ・４３Ｂの出力制御によってベルト４１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。

図５において、加圧ローラ４４の矢印Ｒ４４の反時計方向への回転駆動による加圧ローラ４４とベルト４１の外面とのニップ部ＮＰにおける摩擦力でベルト４１に回転力（回転トルク）が作用する。これにより、ベルト４１が、その内面がニップ部ＮＰにおいてパッド４６の下面に密着して摺動しながら矢印Ｒ４１の時計方向に加圧ローラ４４の回転周速度にほぼ対応した速度で従動回転する。このベルト４１の回転を滑らかなものにするために、ベルト４１とパッド４６の相互摺接部には潤滑剤（不図示）を介在させることが好ましい。

左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒのフランジ部４９ａ・４９ａは回転するベルト４１の左右方向（スラスト方向）への寄り移動を規制する。また、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒのベルト内面ガイド部４９ｃはベルト端部の内面を支持してベルト４１の回転をカイドする。

また、制御部１００で制御される電源部１０１からヒータ４３Ａ・４３Ｂに通電がなされる。そして、ヒータ４３Ａ・４３Ｂの輻射熱によって、ベルト４１において主としてニップ部ＮＰを除く部分であってヒータ４３Ａ・４３Ｂに対向する対向面（ベルト４１の周方向の一部）が加熱される。

ベルト４１が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、ニップ部ＮＰに画像形成部２側から未定着トナー像Ｔを担持した用紙Ｐが導入される。そして、ニップ部ＮＰおいて用紙Ｐのトナー像担持側面がベルト４１の外面に密着してベルト４１と一緒にニップ部ＮＰを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程においてヒータ４３Ａ・４３Ｂで加熱されたベルト４１の熱により用紙Ｐが加熱され、用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔが用紙Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。ニップ部ＮＰを通過した用紙Ｐはベルト４１の面から曲率分離して排出搬送されていく。

（２−５）ベルトの加熱幅制御
図６を参照して、Ｏ−Ｏ線は用紙搬送の中央基準線（仮想線）である。第１のヒータ４３Ａは、ヒータ部となる発光部４３Ａ１が、ヒータ幅方向（長手方向）の中央部の範囲Ｍに設置されている。この範囲Ｍは２１０ｍｍ程度であって、Ａ４縦サイズの用紙Ｐが通紙される領域に対応するものである。

これに対して、第２ヒータ４３Ｂは、ヒータ部となる発光部４３Ｂ１・４３Ｂ１が、ヒータ幅方向（長手方向）の両端部側にそれぞれ設置されている。この両端部側の発光部４３Ｂ１・４３Ｂ１の範囲は第１と第２の両ヒータ４３Ａ・４３Ｂの複合による最大加熱幅Ｎにおいて上述した第１のヒータ４３Ａの発光部４３Ａ１の範囲Ｍを除く範囲にほぼ一致する範囲である。ここで、最大加熱幅Ｎは３２０ｍｍ程度であって、本実施の形態における装置本体で通紙可能な最大サイズであるＡ３縦サイズ用紙Ｐの通紙領域Ｗｍａｘ（２９７ｍｍ）に両端１１．５ｍｍ程度の余裕度を付加したものである。

このような２つのヒータ４３Ａ・４３Ｂは、それぞれ別々に出力制御することができて、大サイズ用紙としてのＡ３縦サイズの用紙Ｐが通紙（搬送）される場合には２つのヒータ４３Ａ・４３Ｂを点灯するように制御する。そして、小サイズ用紙としてのＡ４縦サイズの用紙Ｐが通紙（搬送）される場合には第１のヒータ４３Ａのみを点灯するように制御する。これにより、ベルト４１における両端部（通紙されない領域：非通紙部）の過昇温を防止することができる。

以下、本実施例における定着装置４０において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。遮蔽板５２は長手方向の長さＬ５２（図８）が反射板４２の長さＬ４２（３３０ｍｍ）よりも長く、ベルト４１の長さＬ４１（３４０ｍｍ）よりも短い。遮蔽板５２は反射板４２の上向き開口部において、ヒータ４３Ａ・４３Ｂに対向するように横断面（短手方向の断面）が略円弧状に形成されている。

遮蔽板５２は、反射板４２の内部に設置されたヒータ４３Ａ・４３Ｂから発せられる光が外部に向けて直接的に照射されないように遮断するものであって、板厚が１００〜５００μｍ程度の高融点の金属材料で形成されている。そして、遮蔽板５２は、周方向の一部にヒータ４３Ａ・４３Ｂが露呈する開口部が形成されるように、周方向に分割して配置されている。

即ち、装置に導入される用紙Ｐの幅サイズに応じてヒータ４３Ａ・４３Ｂからベルト４１の被加熱部への輻射熱照射幅を変更する複数の開口部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を備えている。制御部１００は装置に使用される用紙の幅サイズ情報に応じて遮蔽板５２を所定に正逆回転制御（変位）してヒータ４３Ａ・４３Ｂからベルト４１の被加熱部への輻射熱照射幅を変更する。

具体的には、遮蔽板５２の変位は遮蔽板５２の円弧ギアＧ２に噛合させてある駆動ギアＧ３が制御部１００で正逆転制御される第２の駆動モータＭ２にて装置に導入される用紙Ｐの幅サイズに応じて所定の回転角をもって制御されることによりなされる。

具体的に、先に説明したように、装置にＡ４縦サイズ（幅方向サイズ：２１０ｍｍ）の用紙Ｐが通紙される場合には、制御部１００は第１のヒータ４３Ａのみを点灯するように制御して、ベルト４１における非通紙領域の過昇温を防止している。また、Ａ３縦サイズ（幅方向サイズ：２９７ｍｍ）の用紙Ｐが通紙される場合には、第１と第２の２つのヒータ４３Ａ・４３Ｂを点灯するように制御している。

これらのときは、遮蔽板５２は、反射板４２の開口長さ（開口面積）が最大となるように、その位置が調整されている。具体的には、反射板４２の開口幅がＳ３（図８：本例では３３０ｍｍ）になる場合である。

また、Ｂ４縦サイズ（幅方向サイズ：２５７ｍｍ）の用紙Ｐが通紙される場合には、第１と第２の２つのヒータ４３Ａ、４３Ｂを点灯するように制御している。このとき、遮蔽板５２は、反射板４２の開口幅がＳ２（図８：本例では２５７ｍｍ）となるように、その位置が調整されている。これにより、Ｂ４縦サイズの用紙Ｐが通紙されたときの、ベルト４１における非通紙領域に相当する範囲に達する光を遮蔽板５２によって少なくとも６０％程度は遮断できるため、ベルト２１における非通紙領域の過昇温を防止することができる。

また、はがきサイズ（幅方向サイズ：１００ｍｍ）の用紙Ｐが通紙される場合には、第１のヒータ４３Ａのみを点灯（範囲Ｍ：２１０ｍｍが点灯）するように制御している。このとき、遮蔽板５２は、反射板４２開口幅がＳ１（本例では１００ｍｍ）となるように、その位置が調整されている。これにより、はがきサイズの用紙Ｐが通紙されたときの、ベルト４１における非通紙領域にする範囲に達する光を遮蔽板５２によって少なくとも６０％程度は遮断できるため、定着ベルト２１における非通紙領域の過昇温を防止することができる。

次に、遮蔽板５２の表面形状について詳細を述べる。遮蔽板５２は上述したように、板厚が１００〜５００μｍ程度の高融点の金属材料で形成されている。また、遮蔽板５２の内面（反射板４２に対向する面）は鏡面加工が施されており反射率は９０％以上である。

また、遮蔽板５２の端部領域表面には、図１に示すように、長手端部側が遮蔽板５２の厚み方向に押し込まれる形になるような傾斜部（傾斜形状部）５２Ａを複数有している。図１は遮蔽板５２の一端部側の端部領域表面である。他端部側の端部領域表面も同様に一端部側と左右対称構成にて複数の傾斜部５２Ａを有している。なお、図４、図５、図８の遮蔽板５２には図の煩雑を避けるために上記の傾斜部５２Ａの書き込みは省略してある
このような遮蔽板構成により次のような効果が得られる。小サイズ用紙が通紙された場合における非通紙部領域において、ヒータ４３からの輻射が遮蔽板５２により遮蔽されるだけでなく、その輻射が傾斜部５２Ａにより通紙領域側に反射される。つまり、従来では非通紙部領域で遮蔽されていた熱量を通紙領域に活用させることができる。

上記傾斜部５２Ａの形状について図１の（ｂ）を用いて説明する。図１の（ｂ）は遮蔽板５２の断面図であり、遮蔽板５２とヒータ４３の距離をｄ、傾斜部５２Ａの傾斜角度θ、傾斜部長さＬ、非通紙部領域におけるヒータ４３からの輻射が傾斜部５２Ａに反射して移動する距離ｌは、以下の式（１）で表すことができる。

ここで、本実施例において遮蔽板５２とヒータ４３の距離をｄを１０ｍｍ、傾斜部５２Ａの傾斜角度θを２０°、傾斜部長さＬを５ｍｍと設定することで、非通紙部領域における輻射を通紙領域に約７ｍｍ移動させることができる。具体的には、上記反射された輻射は再度反射板４２によって反射されることで、長手中央部方向に約１４ｍｍ移動した位置のベルト４１の内面の加熱に利用されることとなる。

図１１に、本実施例１を実施したことによるベルト４１の長手温度分布を示す。遮蔽板５２によって、非通紙領域のベルト４１の表面温度が最大で２６℃減少し、かつ通紙領域のベルト４１の表面温度が最大で９℃上昇するという結果を得た。

以上の結果により本実施例を実施することで、非通紙部領域の昇温を抑制させるだけでなく、通紙領域の加熱効率を向上させる効果を示すことができた。

《実施例２》
第２の実施例について以下に説明する。本実施例２では、図１２のように、遮蔽板５２に長手中央を凸部としたクラウン形状を設けることで、実施例１と同様に、小サイズ用紙を通紙した場合における非通紙部領域におけるヒータ４３からの輻射を通紙領域に移動させるものである。この遮蔽板５２以外の定着装置構成は実施例１と同様であるので再度の説明は省略する。

本実施例２における遮蔽板５２は実施例１における遮蔽板５２と同様に板厚が１００〜５００μｍ程度の高融点の金属材料で形成されており、内面は鏡面加工が施されている。そして、長手中央部を中心に左側半部と右側半部を水平方向から２°傾斜をもたせたクラウン形状を設けている。なお、本実施例２における蔽板５２には実施例１における蔽板５２のような複数の傾斜部５２Ａは具備させてはいない。

上記のように遮蔽板５２は幅方向の中央領域が凸形状となるようにクラウン形状を有することにより、遮蔽板５２の端部は長手中央部よりも約６ｍｍ厚み方向に傾斜する形状となる。非通紙部領域におけるヒータ４３からの輻射が遮蔽板５２に反射して移動する距離ｌは、実施例１と同様に式（１）で表される。

本実施例２のクラウン形状の遮蔽板構成によっても、小サイズ用紙が通紙された場合における非通紙部領域において、ヒータ４３からの輻射が遮蔽板５２により遮蔽されるだけでなく、その輻射が通紙領域側に反射される。つまり、従来では非通紙部領域で遮蔽されていた熱量を通紙領域に活用させることができる。

上記構成を施すことによる効果を図１１に示す。本実施例２においては、遮蔽板５２によって、非通紙領域のベルト４１の表面温度が最大で２６℃減少し、かつ通紙領域のベルト４１の表面温度が最大で５℃上昇するという結果を得た。本実施例２では、実施例１に比べて、遮蔽板５２に複数の傾斜部５２Ａを設けることなく、遮蔽板５２に傾斜形状を設けることで同様の効果を得ることができた。

本実施例２の遮蔽板５２においてはクラウン形状の傾斜角度を２°としたが、上記傾斜角度は大きくするほど効果が期待できる。半面、遮蔽板５２の端部と中央部の高低差が大きくなることで、遮蔽板５２の中央凸部とベルト４１内面が接触しない構成をとる必要がある。

以上の結果により本実施例２を実施することで、実施例１と同様に非通紙部領域の昇温を抑制させるだけでなく、通紙領域の加熱効率を向上させる効果を示すことができた。

《その他の事項》
ここで、本発明が前記各実施例の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施例の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施例の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施例の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１）実施例１、同２の定着装置４０では、遮蔽板５２の複数の開口部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、遮蔽板５２の幅方向の端部から幅方向の中央部に向けてベルト４１の周方向における開口長さが段階的に大きくなるように形成した。しかし、段階的ではなく、連続的に大きくなるように形成されてもよい。

２）実施例１、同２の定着装置４０では、第１と第２の２本のヒータ４３Ａ・４３Ｂを設置したが、１本のヒータのみを設置した装置構成にすることもできるし、３本以上のヒータを設置した装置構成にすることもできる。

３）実施例では、第１の回転体４１として、駆動回転体としての第２の回転体４４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４１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。

４）第２の回転体４４を回転可能な無端ベルト体の形態にすることもできる。

５）本発明の画像加熱装置は実施例のように用紙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。用紙Ｐ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。

６）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、用紙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。

７）制御部１００は画像形成に係る制御と定着に係る制御を兼用する制御手段（画像形成装置に備わるＣＰＵ）であっても、専ら定着に係る制御を行う制御手段であっても良い。

８）定着装置（画像加熱装置）４０は、画像形成装置の内部に固設されているものに限らず、ユニット化されて画像形成装置の外部へ取り外し交換できるものであっても良い。この場合、制御部１００を含めて取り外し交換されるものでも良いし、制御部１００を除いて取り外し交換されるものでも良い。また、定着装置は、画像形成装置とは独立して、定着装置単独で用いられるものであっても良い。

４０・・画像加熱装置（定着装置）、４１・・加熱回転体、４４・・加圧部材、４２・・反射部材、４３・・輻射熱源、５２・・遮蔽板、５２Ａ・・傾斜形状部、Ｓ１・Ｓ２・Ｓ３・・複数の開口部（段部）、ＮＰ・・ニップ部、Ｐ・・記録材、Ｔ・・トナー像

Claims (8)

1. トナー像を担持した記録材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、
   中空の加熱回転体と、
   前記加熱回転体と前記ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱回転体の内側に配設された、輻射熱を発する輻射熱源と、
   前記加熱回転体の内側に配設され、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱回転体の内面の周方向の一部領域である被加熱部に向けて反射する反射部材と、
   前記加熱回転体の内側の前記輻射熱源と前記被加熱部の間であって、前記輻射熱源を中にして前記反射部材に対向する位置に配置され、前記加熱回転体の周方向に変位可能で、前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱を遮断する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の変位を装置に導入される記録材の幅サイズに応じて制御する制御部と、を有し、
   前記遮蔽板は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱照射幅を変更する複数の開口部を備え、前記複数の開口部は遮蔽板の幅方向の端部から幅方向の中央部に向けて前記加熱回転体の周方向における開口長さが段階的又は連続的に大きくなるように形成され、かつ、前記輻射熱源に対向する内面には輻射熱を前記反射部材の幅方向の中央部に向けて反射する傾斜形状部を複数有す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記録材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、
   中空の加熱回転体と、
   前記加熱回転体と前記ニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加熱回転体の内側に配設された、輻射熱を発する輻射熱源と、
   前記加熱回転体の内側に配設され、前記輻射熱源が発する輻射熱を前記加熱回転体の内面の周方向の一部領域である被加熱部に向けて反射する反射部材と、
   前記加熱回転体の内側の前記輻射熱源と前記被加熱部の間であって、前記輻射熱源を中にして前記反射部材に対向する位置に配置され、前記加熱回転体の周方向に変位可能で、前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱を遮断する遮蔽板と、
   前記遮蔽板の変位を装置に導入される記録材の幅サイズに応じて制御する制御部と、を有し、
   前記遮蔽板は、装置に導入される記録材の幅サイズに応じて前記輻射熱源から前記被加熱部への輻射熱照射幅を変更する複数の開口部を備え、前記複数の開口部は遮蔽板の幅方向の端部から幅方向の中央部に向けて前記加熱回転体の周方向における開口長さが段階的又は連続的に大きくなるように形成され、かつ、前記輻射熱源に対向する内面で輻射熱を前記反射部材の幅方向の中央部に向けて反射するように、遮蔽板の幅方向の中央領域が凸形状となるようにクラウン形状を有することを特徴とする画像加熱装置。
3. 前記遮蔽板は幅方向に直交する断面がほぼ円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像加熱装置。
4. 前記遮蔽板は、前記加熱回転体の曲率に沿うように形成されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
5. 前記加熱回転体の内面に摺接するように配置された摺接部材を有し、前記加圧部材は前記摺接部材との間で前記加熱回転体を挟むこと前記加熱回転体との間に前記ニップ部を形成す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. 前記加熱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５の何れか一項に記載の画像加熱装置。
7. 前記加熱回転体がローラであ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。
8. 前記加圧部材が駆動回転体であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の画像加熱装置。