JP6115167B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ベルトを定着部材として用いるベルト定着機構に関する。

周知のように、電子写真方式による画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写されたうえで熱および圧力を作用させることで定着されることにより複写出力を得るようになっている。

画像形成装置に用いられる定着方式としては、記録紙の搬送路を挟んで対向当接する定着ローラおよび加圧ローラを用い、定着ローラ内に設けられている熱源からの熱と加圧ローラとの挟持作用により熱と圧力でトナー像を定着する熱ローラ定着方式が知られている。
熱ローラ定着方式ではローラの熱容量が大きいことが原因して定着温度までの立ち上がりに時間を要する。

そこで、定着温度の立ち上がりを改善する構成として次の構成が提案されている。
定着ニップを構成するために、対向当接する熱容量の小さい耐熱性フィルムおよび加圧ローラを備え、耐熱性フィルムの裏面に位置するセラミックヒータを用いて定着ニップでの温度を維持する構成（例えば、特許文献１）。

一方、温度の立ち上がりを改善することとは別に、定着ニップでの熱伝達効率を向上させる構成としては次の構成も提案されている。
無端ベルトに当接する加熱定着ローラの内部に熱源を配置し、無端ベルトを加熱定着ローラに向け加圧する加圧体を設けることにより定着ニップ幅を拡大しながら定着ニップ内の用紙への加熱を行う構成（例えば、特許文献２、３）。

しかし、これらの構成では、次のような問題がある。
耐熱性フィルムはセラミックヒータと接触しながら移動するため、摺擦摩擦の発生によりフィルム表面が荒れてしまう。このように表面が荒れてしまうと、トナー像を担持している記録紙との間にスリップが発生したり、フィルムの駆動部材への負荷が増加することがある。スリップが生じると画像のずれを招き、異常画像が発生することになり、また駆動部材への負荷増加は駆動部材の破損を招く。

一方、移動する無端ベルトの裏面に当接する加圧体を設けた場合には、加圧体側で無端ベルトと接触する表面に低摩擦シートや潤滑剤を供給する構成が用いられて摺擦抵抗の軽減が図られている。
しかし、無端ベルトに対する加熱が無端ベルトを挟んで対向する加熱定着ローラであることから、ローラ自体の熱容量が低いこと、さらには、定着ニップを対象とした加熱であることから、ローラの昇温が遅いことによるウォーミングアップの時間が長く必要となる。

しかも、定着ニップが加熱領域の対象となっていることから、定着ニップを通過した耐熱フィルムや無端ベルトは、通過した直後から放熱により温度低下を来たし、定着不良の原因を招く虞がある。

上述した問題に対処する構成として次の構成が提案されている。
内側に配置されたパイプ状の加熱部材の外周部を周回できるように無端ベルトを捲き掛ける一方、定着ニップでは、無端ベルトを加熱部材と対向する加圧部材に向け押圧可能な固定部材を設けた構成（例えば、特許文献４，５）。

上記の構成では、加熱部材の内側に配置された熱源により加熱部材を加熱することにより、無端ベルトの定着ニップ以外で加熱部材と接触する領域も加熱することができるようになっている。

無端ベルトの定着ニップ以外の領域を加熱する構成では、無端ベルト自体の熱容量が小さいことに加えて無端ベルトが定着ニップに至る前の放熱領域が低減され、定着温度への立ち上がりが保証できる。
しかし、無端ベルトのほぼ周回方向全域において加熱されることから、周回方向と直角なベルトの幅方向において通紙領域では記録紙やトナーと接触することで無端ベルトの熱が奪われる反面、通紙領域外では継続して加熱されると蓄熱により異常高温まで達する過熱が発生する虞がある。

一方、トナー像を担持している記録紙では、進行方向と直角な幅方向両端部において放熱することから、その部分での熱が逃げやすくなる。このため、幅方向端部近傍に位置するトナーに対する定着効率が低下する虞もある。

定着装置では、内蔵されている加熱源からの輻射熱や反射熱を利用して定着ベルトを加熱することになるが、定着ベルトの幅方向端部では、加熱源の加熱領域によって加熱源の長手方向端部から外部に出射する加熱光線を生じることがある。
このような加熱光線は、ニップ部以外の領域に存在する部材の加熱を促進することになる。このため、定着ベルトや加熱源近傍に配置されている支持部材の不用意な温度上昇による熱変形を生じる虞がある。熱変形は、定着ニップの変化やニップ部全域に亘った温度分布の変化を生じ、定着効率低下の原因となる。また、加熱光線がニップ部以外に出射されると、このため無駄なエネルギー損失を招くことになる。

本発明の目的は、上記従来の定着装置における問題に鑑み、熱容量の小さいベルトを用いた場合にベルトやこれの支持機構での過熱を防止するとともに定着効率を向上させることが可能な構成を備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明は、定着ベルトと、前記定着ベルトに圧接して定着ニップを形成し、回転可能に設けられる加圧部材と、前記定着ベルトの内周側に配置され、光を放射する熱源と、前記熱源から放射される光を前記定着ベルトの内周面に向かって反射する第一反射部材と、を備え、前記定着ベルトは、記録媒体が通過する通紙領域と、前記通紙領域外に形成される非通紙領域と、を有する定着装置において、前記熱源を介して前記第一反射部材に対向する第二反射部材を有し、前記第二反射部材は、前記光を前記通紙領域内に向かって反射し、前記第一反射部材は、前記通紙領域外で反射される光を前記通紙領域内に導く面を一部に形成されていることを特徴とする定着装置にある。

本発明によれば、加熱源近傍に可撓性定着ベルトの通紙領域外への加熱を遮断する遮光部材が設けられ、反射部材の一部には通紙領域内に光を反射させる面が設けられているので、遮光部材において加熱源からの輻射熱を通紙領域内に導くことができる。しかも、反射部材での通紙領域外で反射する光も通紙領域内に導かれるようになっているので、可撓性定着ベルトの通紙領域外での加熱の抑制が可能となる。さらに加えて、通紙領域外に伝達される熱が通紙領域内に伝達されることで通紙領域内両端部での熱損失を防止することができる。
これにより、可撓性定着ベルトの通紙領域外での不用意な過熱を防止すると共に通紙領域内での定着効率を高めることが可能となる。

本発明の実施形態にかか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図である。 図１に示した画像形成装置に用いられる定着装置の構成を説明するための模式図である。 本発明の実施形態にかかる定着装置の要部に用いられる原理構成を説明するための模式図である。 図２に示した定着装置の作用を説明するための定着装置に関する従来構成を示す側面図である。 本発明を実施するための形態に係る定着装置の変形例を示す模式図である。 図５に示した定着装置に用いられる遮光部材の構成を説明するための平面図である。 図６に示した遮光部材の使用状態を説明するための図である。 遮光部材を用いた加熱源の長手方向に相当する反射部材の長手方向での光損失率の変化を説明するための図である。 図２に示した定着装置に用いられる反射部材および遮光部材による光損失率の変化を説明するための図である。 図９に示した反射部材の変形例による光損失率の変化を説明するための図である。 図９に示した反射部材の変形例に用いられる構成を説明するための図である。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る定着装置が用いられる画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３には、次の部材が備えられている。転写体としての中間転写ベルト３０、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１、二次転写手段としての二次転写ローラ３６である。これに加えて、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５が備えられている。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に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を有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

次に、図２に基づき、上記定着装置２０の構成について説明する。
定着装置２０には、次に挙げる各部材が備えられている。
回転可能な可撓性定着ベルト(以下、便宜上、定着ベルト２１という)、定着ベルト２１に対向して回転可能に設けられた対向回転体である加圧ローラ２２、定着ベルト２１を加熱する加熱源であるハロゲンヒータ２３が定着を実行する部材として備えられている。
ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１のニップ部以外の箇所で定着ベルト２１を直接加熱する加熱源として用いられる部材である。
また、用紙Ｐに対する定着効率向上のためには次の各部材が備えられている。
定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成部材２４、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５、ハロゲンヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６である。さらに加えて、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２７、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する図示しない加圧手段等も備えられている。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。
定着ベルト２１には、次に挙げる材料により基材およびこれの外周側に離型層が構成されている。
基材には、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料が用いられている。離型層には、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが用いられている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。
この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層２２ｂが無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶ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光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。

厚さ１００μｍ以上の弾性層２２ｂを設けることで、弾性層２２ｂの弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、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２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着回転体と対向回転体は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

上記ハロゲンヒータ２３は、それぞれの両端部が定着装置２０の側板（不図示）に固定されている。ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、上記温度センサ２７による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなハロゲンヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド（便宜上、符号２４を流用する）と、ベースパッド２４を巻いている摺動シート（低摩擦シート）５０とを有する。そして、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に亘って長手状に配設され、ニップ形成部材２４の支持部材として用いられるステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に沿って均一なニップ幅が得られるようにしている。なお、ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレス（ＳＵＳ）や鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、ステー２５を樹脂製とすることも可能である。

また、ベースパッド２４は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるベースパッド２４の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ニップ形成部材２４には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

また、ベースパッド２４は、その表面に、低摩擦シート５０を有している。
低摩擦シート５０は、定着ベルト２１が回転する際、定着ベルト２１がその表面を摺動するようになっており、摺動した際の定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷を軽減することができる部材である。低摩擦シート５０の材料には、例えば、ＰＴＦＥ等が挙げられる。

ベースパッド２４は、低摩擦シート５０を挟んで対向する加圧ローラ２２とで構成されるニップ部Ｎの形状を決める機能を有している。このため、ニップ部Ｎに対向する面がほぼ平坦、換言すればストレート状の形状であり、この形状を維持するための材料として、ある程度硬い材料が用いられる。具体的には、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に用いられる結晶性熱可塑性プラスチックス、例えばアラミド繊維などの成型品が用いられる。また樹脂に代えて、金属やセラミックスなどの形状保持が可能な材料が用いられることもある。

上記反射部材２６は、反射面として表面を利用できるアルミニウムやステンレス（ＳＵＳ）などが用いられてステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。本実施形態では、反射部材２６がステー２５に固定されている。また、反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３によって直接加熱されるため、高融点の金属材料等で形成されることが望ましい。このように反射部材２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギー化も図れる。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を研磨又は塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。また、上記反射部材２６又はステー２５の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。

ただし、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できないため、本実施形態のように反射部材２６を別途設けた方が、形状や材質の選択の自由度が広がり、反射部材２６とステー２５はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材２６をハロゲンヒータ２３とステー２５との間に設けることにより、ハロゲンヒータ２３に対する反射部材２６の位置が近くなるので、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。

以上の構成からなる画像形成装置１に用いられる定着装置２０の特徴について説明すると次の通りである。
本実施形態にかかる定着装置２０は、定着ベルト２１における移動方向と直角な方向に相当する幅方向において通紙領域外にハロゲンヒータ２３からステー２５に向けて光が照射される位置に平板状の遮光部材１００が設けられている。この遮光部材１００は、ハロゲンヒータ２３の裏面に対応させて配置されている。
遮光部材１００は、反射部材２６における通紙領域外に対応する部分に、通紙領域内に対応する面とは異なる角度を持ち、ハロゲンヒータ２３が用いられる加熱源からの輻射光を定着ベルト２１の通紙領域内に導く面１００ａが設けられている。

上述した遮光部材１００は、図３に示すように、定着ベルト２１の幅方向両端側に配置された部材であり、ハロゲンヒータ２３を挟んで反射部材２６と対向している。
遮光部材１００は、ハロゲンヒータ２３に対向する表面がアルミ蒸着などの鏡面に仕上げられて反射面を持つ反射部材で構成されている。この構成により、後述するが、遮光部材１００は、加熱源であるハロゲンヒータ２３からの輻射光を通紙領域内に導く部材として用いられる。

遮光部材１００は、定着ベルト２１の幅方向両端側が、反射部材２６の延長方向に対し反射した光を定着ベルト２１の通紙領域内に導くことができる角度（図３中、符号θで示す角度および向き）に傾けられている。
上述した角度θは、遮光部材１００で反射した光が定着ベルト２１の通紙領域端部を含む端部近傍に照射できる角度とされている。
なお、上述した角度θは、固定されるものではなく、反射した光を通紙領域内の希望する位置に導くことができる角度に変更できるものであり、また、遮光部材１００の反射面も平板状に限らず、曲面として集光効率を高めるようにしてもよい。

本実施形態では、遮光部材１００が反射部材２６と一体化されて定着装置内に組み込まれるようになっている。これにより、組み付け時あるいは交換時での作業工数を少なくすることができる。

一方、反射部材２６は、定着ベルト２１の通紙領域外に対向する面２６ａ、つまり、通紙領域外で反射された光が通紙領域内に導くために設けられた面の一部２６ａが、この面２６ａに反射した光を定着ベルト２１の通紙領域内に向け導ける角度γに傾けられている。

本実施形態は以上のような構成であるから、図３においてその作用を説明すると次の通りである。
図３における上部には、図２に示したハロゲンヒータ２３の延長方向に沿った定着ベルト２１、反射部材２６および遮光部材１００の展開配置状態が示され、下部には、定着ベルト２１に対するハロゲンヒータ２３からの発光強度が線図として示されている。

同図において、ハロゲンヒータ２３からの光は、定着ベルト２１に対して放射する光に加えて反射部材２６で反射した光が定着ベルト２１に照射される。
一方、定着ベルト２１の通紙領域内（符号Ｂ、Ｃで示す領域）では、上述した各光が照射される。また、定着ベルト２１の通紙領域以外（符号Ａで示す領域）では、ハロゲンヒータ２３からの光が遮光部材１００によって遮断されるので、定着ベルト２１の加熱が行われない。これにより、定着ベルト２１での通紙領域外が加熱されるのを抑止することになる。

ハロゲンヒータ２３から遮光部材１００に向け放射される光は、遮光部材１００により反射されると、定着ベルト２１の通紙領域内に導かれる。つまり、遮光部材１００に設定された角度によりハロゲンヒータ２３からの照射光は反射部材２６に向け導かれ、反射部材２６で反射した光が定着ベルト２１の幅方向において通紙領域内、特に、通紙領域両端部近傍（符号Ｂで示す部分）に照射される。

一方、ハロゲンヒータ２３から照射された光は、反射部材２６において反射するが、定着ベルト２１の通紙領域外に対応する端部の面２６ａが角度γにより通紙領域内に対応する面と異なる角度に傾けられている。この傾きに応じて定着ベルト２１の通紙領域両端部近傍（符号Ｂで示す部分）に向け照射されることになる。
これにより、定着ベルト２１では、通紙領域外（符号Ａで示す領域）での温度上昇が抑えられると共に、通紙領域内で放熱が顕著な部分である領域内両端部（符号Ｂで示す部分）への照射により領域内両端部での温度低下が防止される。

以上の構成においては、反射部材２６自体およびこれと対向する遮光部材１００を定着ベルト２１の通紙領域外端部で通紙領域内に光を導くことができる反射角度を設定した状態で設けるという簡単な構成を用いることができる。これにより、図４に示すように遮光部材を設けない場合と違って定着ベルト２１の過熱防止と通紙領域内での定着効率向上を得ることができる。

特に、遮光部材１００におけるハロゲンヒータ２３からの照射光の遮断だけでなく、反射部材２６側でも遮光部材１００を設けた場合と同様な作用が得られるので、定着ベルト２１の通紙領域外に到達する照射光が殆どない状態とすることができる。この結果、定着ベルト２１における通紙領域外での過熱をより効果的に抑制できると共に、放熱が顕著となる通紙領域両端部近傍での熱の補充が可能となることで定着効率を高めることが可能となる。

次に本実施形態に係る定着装置の要部に関する変形例について説明する。
以下に説明する変形例は、定着ベルト２１における通紙領域外に吸熱を低下させた領域を設けたことを特徴としている。
つまり、定着ベルト２１の幅方向で通紙領域外に対応する部分は、ハロゲンヒータ２３と対向する表面に黒色塗装あるいは遮熱コーティングが施されている。
この構成では、定着ベルト２１側においても通紙領域外での過熱を防止することができる。さらに遮光部材１００および反射部材２６における両端部の面２６ａと併せて構成することにより、より効果的に定着ベルト２１における通紙領域外での過熱を阻止することが可能となる。

以上の構成においては、定着ベルト２１での通紙領域外での加熱を遮光部材１００だけでなく、定着ベルト２１自体でも防止することができるので、定着ベルト２１の耐久性劣化を防ぐことが可能となる。

次に、図２に示した定着装置２０の構成に関する変形例を説明する。なお、図５に示す構成部材において、図２に示した部材と同じものは同符号により示されていることを前置きしておく。
図５において、定着装置（便宜上、符号２０’で示す)は、図２に示した構成に対して次の構成が異なっている。
第１に、加熱源として用いられるハロゲンヒータ（便宜上、符号２３’で示す）の構成が、そして、第２に、遮光部材（便宜上符号１００’で示す）と反射部材（便宜上、符号２６’で示す）との関係が異なっている。
ハロゲンヒータ２３’は、符号２３ａ、２３ｂで示すように２本設けられており、一方が長手方向中央領域を加熱対象とし、他方が長手方向両端領域を加熱対象とする発熱部が備えられている（図７においてジグザグで示す部分が発熱部である）。

反射部材２６’と遮光部材１００’とは、図２に示した場合と違って、遮光部材１００’が反射部材２６’と一体化されておらず、遮光部材１００‘が独立して定着ベルト２１の移動方向、つまり周回方向に移動する構成が用いられている。

遮光部材１００’は、通紙幅サイズに応じた遮光面積が得られる形状に形成された部材である。
図６は、遮光部材１００’の展開図であり、同図において遮光部材１００’は、通紙される用紙の幅に対応する開口面積を有する段付き形状とされている。
遮光部材１００’は、通紙される用紙に合わせた開口面積を有する段部が用紙と対向するように移動することができる。

図７は、遮光部材１００’の使用状態を示しており、図７(Ａ)では、Ａ３版の用紙を対象とする場合が、そして図７（Ｂ）ではハガキサイズの用紙を対象とする場合が示されている。
図７（Ａ）においては、ハロゲンヒータ２３’に対する開口面積が大きい段部が対向するように遮光部材１００’が定着ベルト２１の周回方向に移動する。また図７（Ｂ）においては、ハロゲンヒータ２３’に対する開口面積が小さい段部が対向するように遮光部材１００’が定着ベルト２１の周回方向に移動する。
図７に示す状態では、反射部材２６’において反射する光がその開口面積に応じて通紙領域での照射領域とされ、非通紙領域では、図２に示した構成と同様に、反射した光線が通紙領域に向け導かれる。

図５に示す構成では、定着ベルト２１が、加熱源であるハロゲンヒータ２３’からの輻射熱、反射部材２６’および遮光部材１００’での遮光領域からの反射光によって直接加熱され、いわゆる、熱伝達部材を用いない構成とされている。なお、図５において符号２１０は、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５をその長手方向両端で保持固定して位置決めしている保持部材を示している。

以上のような構成を対象として変形例での特徴を次に説明する。
特徴を説明する前に、対象とする反射部材の構成およびその作用について説明する。
図８（Ａ）は、定着装置２０’における要部を示す概略斜視図である。
図８（Ａ）に示す定着装置２０’は、図２に示した場合と同様に、反射部材２６’が定着ベルト２１に対してハロゲンヒータ２３’からの光を向かわせる反射面を有し、ハロゲンヒータ２３’の周方向の一部を囲繞可能なように反射面は複数配置されている。
つまり、複数の反射面（図８において符号２６ａ，２６ｂ、２６ｃで示す面）は、ハロゲンヒータ２３’の周方向で定着ベルト２１に対向する側を除いた一部を囲繞している。
複数の反射面２６ａ〜２６ｃは、それぞれハロゲンヒータ２３’の長手方向端部の位置が同じとされ、この位置に対応して遮光部材１００’の長手方向両端部に位置が位置決めされている。

図８（Ｂ）は、ハロゲンヒータ２３’の長手方向、換言すれば、ハロゲンヒータ２３’の軸方向での各反射面２６ａ〜２６ｃでの光損失の分布状態を示している。光損失とは、反射部材で吸収される光エネルギーの量を意味している。図８に示す構成においては、反射部材２６’の長手方向両端部に対向する遮光部材１００’側の位置での光損失を「１」として規格化している。
図８（Ｂ）に示すように、反射面２６ａ、２６ｃの両端部において光損失が減少していることがわかる。これは加熱源であるハロゲンヒータ２３’から出射した光線Ｌ１が反射部面２６ａもしくは２６ｃと遮光部材１００’との間を多重反射した後、反射面２６ａもしくは２６ｃあるいは遮光部材１００’の端部側より外側へ射出されるためである。
これにより、反射面２６ａ、２６ｃあるいは遮光部材１００’の長手方向端部側では光エネルギーが減少することになる。これに対し、反射面２６ｂでは、長手方向での光損失が殆ど生じていない。
光エネルギー、特に、反射面２６ａ、２６ｃあるいは遮光部材１００’の長手方向端部側から外側に射出される光エネルギーは、保持部材２１０を加熱することがあり、これにより保持部材２１０の熱変形を生じさせることがある。しかも、この光エネルギーは、定着作業には用いられないことになり、無駄なエネルギー損失を招くことにもなる。

以上の構成を対象として本実施形態に係る定着装置の変形例での特徴は、保持部材２１０側に射出される光エネルギーを定着時での通紙領域を対象とした加熱エネルギーとして有効に利用できるようにした点にある。

図９は、上記特徴を発揮させるための構成を示す図である。
図９において、複数の反射面２６ａ〜２６ｃのうちで、遮光部材１００’の長手方向端部側から外側に射出される光を生じさせる反射面２６ａ、２６ｃの長手方向端部には、屈曲した反射面２６ａ１，２６ｃ１が設けられている。
屈曲された反射面２６ａ１、２６ｃ１は、加熱源であるハロゲンヒータ２３’の延長方向長さ、つまり長手方向長さよりも長くなる位置において屈曲させてある。
屈曲した反射面２６ａ１，２６ｃ１は、表面が平面あるいは凹状面で形成され、反射率は同じとされている。
以上の構成により、反射部材２６’は、屈曲した反射面２６ａ１，２６ｃ１を含めた長さがハロゲンヒータ２３’の長手方向長さよりも長い関係を持つ。

以上の変形例においては、屈曲された反射面２６ａ１，２６ｃ１に対してハロゲンヒータ２３’から出射される光線が屈曲された反射面２６ａ１，２６ｃ１で反射され、定着ベルト２１の幅方向中央に向けて導かれる。これにより、ハロゲンヒータ２３’からの輻射熱が保持部材２１０に向けて不用意に出射するのを抑制できるので、保持部材２１０が異常に加熱されるのを防ぐことができる。しかも、無駄なエネルギー消費も抑制されることになる。
なお、屈曲された反射面２６ａ１，２６ｃ１とする代わりに、この反射面２６ａ１，２６ｃ１に対応する位置の支持部材２５側の端部を延長してその延長部の表面を鏡面処理などにより反射面とすることも可能である。
また、屈曲された反射面２６ａ１，２６ｃ１は、反射部材２６’と一体成形する構成だけでなく、反射部材２６’とは別部材とした反射部材を組み付けて構成することも可能である。

図９（Ｂ）は、上述した構成に基づく光損失の変化を示す図８（Ｂ）相当の図であり、反射部材２６’における光損失は、長手方向両側での反射面２６ａ１，２６ｃ１の長手方向両側において光損失の傾きが急峻となり、全体的な光損失が減少する結果が得られる。

次に、図９に示した構成の要部変形例について説明する。
図１０において、反射部材２６’は、図９に示した屈曲された反射面２６ａ１，２６ｃ１と同じ位置に、この反射面と同じ反射率を有するフレネル反射板２６ａ１’、２６ｃ１’が用いられている。
フレネル反射板２６ａ１’、２６ｃ１’は、図１１に示すように、凹面鏡の傾きを分割し、平面状に分割して成型された反射板であり、凹面鏡と同様の機能を、占有スペースを小さくした状態で得ることができる部材である。従って、フレネル反射板２６ａ１’、２６ｃ１’は、熱源であるハロゲンヒータ２３’に凹状曲面を対向させた反射部材の構造と等価な部材である。

図１０に示した構成においては、図９に示した構成と同様に、ハロゲンヒータ２３’の長手方向端部から出射された光線が定着ベルト２１の幅方向で通紙領域内に向けて導かれる。
これにより、ハロゲンヒータ２３’の長手方向端部からの輻射熱が保持部材２１０に作用することを抑制して保持部材２１０への異常な加熱による熱変形や無駄なエネルギー消費を低減できる。

反射部材２６’の長手方向で加熱源であるハロゲンヒータ２３’の長手方向長さよりも長い位置に設けられている屈曲された反射面２６ａ１，２６ｃ１あるいフレネル反射板２６ａ１’、２６ｃ１’は、次の配置条件を用いることが可能である。
（１）加熱源であるハロゲンヒータ２３’の長手方向長さよりも長いことに加えて、その長い部分が、ハロゲンヒータ２３’を支持部材に相当する保持部材２１０の長手方向端部と干渉しない形状であること。
（２）遮光部材１００’の移動を妨げない形状であること。
この配置条件を用いる理由は次の通りである。
（１）に関しては、反射部材２６’が加熱源であるハロゲンヒータ２３’の輻射熱により加熱されるため、反射部材２６’の光損失分が反射部材２６’を支持している保持部材２１０に伝わるのを防止することが理由である。これにより保持部材２１０の熱変形を防止して反射部材２６’の位置決め精度を維持することができる。この結果、反射部材２６’の屈曲された反射面あるいはフレネル反射板により通紙領域内への光線量を増加させて定着効率を向上させることができる。
（２）に関しては、（１）と同様に反射部材２６’の近傍に位置する部材との接触が原因となる熱伝達を解消して熱変形を防止するとともに遮光部材１００’の円滑な移動を保証することが理由である。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２、２３’ ハロゲンヒータ
２６、２６’ 反射部材
２６ａ１、２６ｃ１ 屈曲された反射面
２６ａ１’、２６ｃ１’ フレネル反射板
１００，１００’ 遮光部材
２１０ 保持部材

特開平０４−４４０７５号公報 特開平０８−２６２９０３号公報 特開平１０−２１３９４８号公報 特開２００９−３４１０号公報 特開２０１０−９６７８２号公報

Claims (12)

1. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトに圧接して定着ニップを形成し、回転可能に設けられる加圧部材と、
   前記定着ベルトの内周側に配置され、光を放射する熱源と、
   前記熱源から放射される光を前記定着ベルトの内周面に向かって反射する第一反射部材と、を備え、
   前記定着ベルトは、記録媒体が通過する通紙領域と、前記通紙領域外に形成される非通紙領域と、を有する定着装置において、
   前記熱源を介して前記第一反射部材に対向する第二反射部材を有し、
   前記第二反射部材は、前記光を前記通紙領域内に向かって反射し、
   前記第一反射部材は、前記通紙領域外で反射される光を前記通紙領域内に導く面を一部に形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記第一反射部材は、前記熱源の周辺の一部を囲繞可能な複数の反射面を有し、前記熱源の延長方向長さよりも長くなる位置で屈曲された反射面を備え、該屈曲された反射面が前記熱源からの光を前記通紙領域内に導くことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトに圧接して定着ニップを形成し、回転可能に設けられる加圧部材と、
   前記定着ベルトの内周側に配置され、光を放射する熱源と、
   前記熱源から放射される光を前記定着ベルトの内周面に向かって反射する第一反射部材と、を備え、
   前記定着ベルトは、記録媒体が通過する通紙領域と、前記通紙領域外に形成される非通紙領域と、を有する定着装置において、
   前記第一反射部材は、前記通紙領域外で反射される光を前記通紙領域内に導く面を一部に形成されており、前記熱源の周辺の一部を囲繞可能な複数の反射面を有し、前記熱源の延長方向長さよりも長くなる位置で屈曲された反射面を備え、該屈曲された反射面が前記熱源からの光を前記通紙領域内に導くことを特徴とする定着装置。
4. 前記屈曲された反射面は、フレネル反射板であることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
5. 前記屈曲された反射面は、前記熱源の支持部材における長手方向と干渉しない形状であることを特徴とする請求項２乃至４のうちのいずれか一つに記載の定着装置。
6. 前記第二反射部材は、前記通紙領域外において前記第一反射部材の延長方向に対して前記熱源からの光を前記通紙領域内に向け反射させる角度に傾けて設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
7. 前記第二反射部材は、前記第一反射部材と一体化されていることを特徴とする請求項１または６に記載の定着装置。
8. 前記第二反射部材は、前記記録媒体の幅サイズに対応する段部が複数形成された段付き部材が用いられ、前記定着ベルトの回転方向に沿って前記記録媒体の幅サイズに応じた段部を前記熱源に対向させることを特徴とする請求項１または６に記載の定着装置。
9. 前記第二反射部材における前記熱源と対向する面にはアルミ蒸着が施されていることを特徴とする請求項１、６、７のうちのいずれか一つに記載の定着装置。
10. 前記定着ベルトは、前記通紙領域外が吸熱を低下させた吸熱低下領域とされていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
11. 前記吸熱低下領域は、前記定着ベルトにおける熱源に対向する表面に黒色塗装またはコーティングが施されていることを特徴とする請求項１０記載の定着装置。
12. 請求項１乃至１１のうちのいずれか一つに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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