JP6252822B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置、及び定着装置を備える画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置においては、用紙等の記録媒体上に担持されたトナー画像を定着させる定着装置が設けられている。一般に、定着装置は、ヒータ等の加熱源によって加熱される定着部材と、その定着部材に当接してニップ部を形成する対向部材とを備える。画像形成装置にて作像動作が開始され、用紙にトナー画像が転写されると、その用紙が、所定の温度にまで加熱された定着部材と対向部材の間のニップ部を通過することにより、用紙上に担持されたトナーが加熱溶融されて画像が定着される。

また、定着装置では、ニップ部を通過する用紙によって定着部材の熱が奪われるので、温度センサなどによって定着部材が適切な温度に維持されるように管理されている。一方、用紙が通過しない非通紙領域では、定着部材の熱が奪われにくい傾向にある。このため、特に、用紙を連続通紙した場合に、非通紙領域において定着部材が過昇温するといった問題がある。

そこで、従来、この問題を解決するため、定着部材（定着ローラ）の非通紙領域において加熱源からの熱を遮蔽する遮蔽部材を設けた定着装置が提案されている（特許文献１、２、３参照）。

上記のような非通紙領域における定着部材の過昇温の問題は、定着部材が定着ベルトである場合に顕著となる。すなわち、定着ベルトは薄肉であるため、熱容量が小さく、加熱源からの輻射熱により温度が上昇しやすい。例えば、各用紙サイズに応じた加熱領域を有する複数の加熱源を設け、印刷する用紙のサイズに応じて使用する加熱源を変更すれば、非通紙領域における定着ベルトの温度上昇を抑制することができる。しかし、この場合、用紙サイズの種類と同じ数の加熱源が必要となるため、コスト高を招くと共に、加熱源を配置するためのスペースが嵩む。

本発明は、斯かる事情に鑑み、定着ベルトの非通紙領域における過昇温を、多数の加熱源を設けることなく防止することが可能な定着装置、及びその定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周に配され、前記定着ベルトを輻射熱で加熱する加熱源と、前記定着ベルトの外周面に当接してニップ部を形成する対向部材と、前記定着ベルトを介して前記対向部材に当接して前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周に配され、前記加熱源から前記定着ベルトへの輻射熱を遮蔽する遮蔽部材と、前記定着ベルトの内周に配され、前記ニップ形成部材を支持する支持部材とを備えた定着装置において、前記遮蔽部材を前記加熱源の周りで回転可能とし、前記遮蔽部材が、最大通紙領域の軸方向一部を含む軸方向領域に設けられた遮蔽部と、前記遮蔽部の軸方向一方に隣接して設けられた開口部とを有し、前記遮蔽部材が、前記遮蔽部を前記加熱源と直接対向させる遮蔽位置と、前記遮蔽部の一部又は全部を前記遮蔽位置から退避させる退避位置との間で移動可能であり、前記退避位置に配された前記遮蔽部材の少なくとも一部と前記加熱源との間に前記支持部材が介在することを特徴とする。

本発明によれば、遮蔽部材が回転可能であるため、必要なときに遮蔽部材を回転させることで遮蔽部で加熱源から定着ベルトへの輻射熱を遮蔽することができる。すなわち、所定の用紙サイズの非通紙領域を覆う位置に遮蔽部を設け、このサイズの用紙を通紙する際に遮蔽部材を回転させて遮蔽部で加熱源から定着ベルトへの輻射熱を遮蔽することで、非通紙領域における定着ベルトの温度上昇を抑制すると共に、通紙領域では開口部を介して加熱源により定着ベルトを加熱することができる。以上により、用紙サイズごとに加熱源を設けることなく、非通紙領域における定着ベルトの過昇温を防止できる。

本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 前記画像形成装置に搭載された定着装置の概略構成図である。 遮蔽部材を退避位置へ移動させた状態を示す図である。 前記定着装置の斜視図である。 遮蔽部材の支持構造を示す図である。 遮蔽部材の駆動手段を示す図である。 遮蔽部材の形状とハロゲンヒータの発熱部と用紙サイズとの関係を示す図である。 遮蔽部材を遮蔽位置へ移動させた状態を示す図である。 遮蔽部材の他の実施形態を示す図である。 遮蔽部材を遮蔽位置へ移動させた状態を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施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。

また、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は、中間転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、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を備える。

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、上記一次転写ローラ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する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。なお、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、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラ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。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５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５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７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として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、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、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。そして、各感光体５の表面が図示しない除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

プリンタの下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によって搬送が一旦停止される。

その後、所定のタイミングでレジストローラ１２の回転駆動を開始し、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送する。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０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、この転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙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が、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本実施形態の定着装置の断面図である。以下、図２に基づき、定着装置２０の構成について説明する。図２に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に当接する対向部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１の内周側から加圧ローラ２２に当接してニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、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と、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱を遮蔽する遮蔽部材２７と、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２８等を備える。

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。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。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。

また、弾性層が無い場合は、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以上の弾性層を設けることで、弾性層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。

本実施形態では、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

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。

また、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。

上記ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側で、かつ、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の上流側に配設されている。詳しくは、図２において、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の中央Ｑと、加圧ローラ２２の回転中心Ｏを通る仮想直線をＬとすると、ハロゲンヒータ２３はこの仮想直線Ｌよりも用紙搬送方向の上流側（図２の下側）に配設されている。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２８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。なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサの代わりに、加圧ローラ２２の温度を検知する温度センサ（図示省略）を設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト２１の温度を予測するようにしてもよい。

本実施形態では、ハロゲンヒータ２３は２本設けられているが、プリンタで使用する用紙のサイズ等に応じて、ハロゲンヒータ２３の本数を１本又は３本以上としてもよい。ただし、ハロゲンヒータ２３自体のコストや、定着ベルト２１の内周のスペース等を考慮すると、ハロゲンヒータ２３は２本以下とすることが望ましい。定着ベルト２１を加熱する加熱源は輻射熱により加熱を行うものであり、ハロゲンヒータ以外に、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いることも可能である。

上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４１と、ベースパッド２４１の定着ベルト２１と対向する面に設けられた低摩擦性の摺動シート２４０とを有する。ベースパッド２４１は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設されている。ベースパッド２４１が加圧ローラ２２の加圧力を受けることで、ニップ部Ｎの形状が決まる。本実施形態では、ニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状としてもよい。摺動シート２４０は、定着ベルト２１が回転する際の摺動摩擦を低減するために設けられている。なお、ベースパッド２４１自体が低摩擦性の部材で形成されている場合は、摺動シート２４０を有しない構成としてもよい。

ベースパッド２４１は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されており、トナー定着温度域で熱によるニップ形成部材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。ベースパッド２４１の材料としては、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２４１は、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の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。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。また、ベースパッド２４１も、強度確保のためにある程度硬い材料で構成されていることが望ましい。ベースパッド２４１の材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂や、金属、あるいはセラミックなどを適用することができる。

上記反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３と対向するようにステー２５に固定支持されている。この反射部材２６によって、ハロゲンヒータ２３から放射された輻射熱（又は光）を定着ベルト２１へ反射することで、熱がステー２５等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト２１を効率良く加熱すると共に省エネルギー化を図っている。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い（反射率の高い）銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることが可能である。反射部材２６のハロゲンヒータ２３と対向する面は、定着ベルト２１の内周面に向かって広がるように形成されている。なお、図２示す反射部材２６において、ハロゲンヒータ２３の下方に対向する部分（定着ベルト２１の周方向に沿って延びている部分）は、ハロゲンヒータ２３の両端部における輻射熱を遮蔽するために設けられているものであり、反射部材２６の長手方向全体に渡って設けられているものではない。

上記遮蔽部材２７は、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの金属板を、定着ベルト２１の内周面に沿った断面形状に形成して構成されている。図示例では、遮蔽部材２７が周方向に環状ではない有端な断面形状とされ、具体的には部分円弧状の断面形状とされる。また、遮蔽部材２７は、ハロゲンヒータ２３の周りで回転可能とされ、本実施形態では、定着ベルト２１の周方向に沿って回転可能となっている。具体的には、定着ベルト２１の周方向領域において、ハロゲンヒータ２３が定着ベルト２１に直接対向して加熱する直接加熱領域と、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１との間に遮蔽部材２７以外の他部材（反射部材２６、ステー２５、ニップ形成部材２４等）が介在する非直接加熱領域とがあるが、熱遮蔽する必要がある場合は、図２に示すように、遮蔽部材２７を直接加熱領域側の遮蔽位置に配設する。一方、熱遮蔽の必要がない場合は、図３に示すように、遮蔽部材２７を非直接加熱領域側の退避位置へ移動させ、遮蔽部材２７を反射部材２６やステー２５の裏側へ退避させることが可能となっている。また、遮蔽部材２７は耐熱性を要するため、その素材には、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料、又はセラミックを用いることが好ましい。

図４は、本実施形態の定着装置の斜視図である。図４に示すように、定着ベルト２１の両端部には、それぞれベルト保持部材としてのフランジ部材４０が挿入されており、定着ベルト２１はこのフランジ部材４０によって回転可能に保持されている。また、各フランジ部材４０、ハロゲンヒータ２３及びステー２５は、定着装置２０の図示しない一対の側板に固定支持されている。

図５は、遮蔽部材の支持構造を示す図である。図５に示すように、遮蔽部材２７は、フランジ部材４０に取り付けられた円弧状のスライド部材４１を介して支持されている。具体的には、遮蔽部材２７の端部に設けられた突起２７ａが、スライド部材４１に設けられた孔部４１ａに挿入されることで、遮蔽部材２７がスライド部材４１に取り付けられている。また、スライド部材４１には凸部４１ｂが設けてあり、その凸部４１ｂがフランジ部材４０に設けられた円弧状の溝部４０ａに挿入されることで、スライド部材４１は溝部４０ａに沿ってスライド移動可能となっている。これにより、遮蔽部材２７は、スライド部材４１と一体的に、フランジ部材４０の周方向に回転移動可能となっている。また、本実施形態では、フランジ部材４０及びスライド部材４１は、樹脂で構成されている。

なお、図５では、片方の端部の支持構造のみ示しているが、他方の端部も同様に、スライド部材４１を介して回転移動可能に保持されている。

図６は、遮蔽部材の駆動手段を示す図である。図６に示すように、本実施形態では、遮蔽部材２７の駆動手段として、駆動源であるモータ４２と、複数の伝達ギア４３，４４，４５から成るギア列とを備える。ギア列のうち、一端側のギア４３はモータ４２に連結され、他端側のギア４５はスライド部材４１の周方向に設けられたギア部４１ｃに連結されている。これにより、モータ４２が駆動すると、その駆動力がギア列を介してスライド部材４１に伝達され、遮蔽部材２７が回転移動するようになっている。

図７は、遮蔽部材の形状とハロゲンヒータの発熱部と用紙サイズとの関係を示す図である。まず、図７に基づき、遮蔽部材２７の形状について詳しく説明する。尚、以下の説明において、遮蔽部材２７の回転軸方向を「軸方向」と言い、遮蔽部材２７の回転方向、すなわち定着ベルト２１の周方向を「周方向」と言う。

図７に示すように、本実施形態の遮蔽部材２７は、ハロゲンヒータ２３の軸方向一部を覆う領域に設けられた遮蔽部４８と、遮蔽部４８の軸方向一方に隣接して設けられた開口部５０とを有する。具体的には、遮蔽部材２７の軸方向両端に設けられた一対の遮蔽部４８と、遮蔽部４８同士を軸方向に連結する連結部４９とを有する。本実施形態では、遮蔽部材２７、すなわち一対の遮蔽部４８および連結部４９が、一枚の金属板を用いて一体に形成されている。遮蔽部４８と軸方向に隣接した領域は、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱を遮蔽せずに放出する開口部５０となる。本実施形態では、両遮蔽部４８の軸方向間領域、詳しくは、両遮蔽部４８の軸方向内側の縁および連結部４９の周方向一方の縁５４とで囲まれた領域が、開口部５０となる。

遮蔽部４８の周方向一方の縁５３は、軸方向に沿って延びた直線部を有し、図示例では、周方向一方の縁５３全体（後述する傾斜部５２を除く領域）が直線部となる。遮蔽部４８の周方向一方の縁５３は、連結部４９の周方向一方の縁５４よりも周方向一方側に配されている。すなわち、遮蔽部材２７が遮蔽位置へ回転移動する側を遮蔽側Ｙとすると、遮蔽部４８は連結部４９よりも遮蔽側Ｙに延びている。連結部４９の周方向一方の縁５４と、遮蔽部４８の周方向一方の縁５３とは、遮蔽部４８の軸方向内側の縁（各遮蔽部４８の互いに対向する内縁）により連結されている。遮蔽部４８の軸方向内側の縁には、遮蔽部材２７の回転方向に対して平行なストレート部５１と、その回転方向に対して傾斜する傾斜部５２とが形成されている。図７において、各傾斜部５２はストレート部５１の遮蔽側Ｙに連続して設けられており、互いに遮蔽側Ｙに向かって離れるように傾斜している。これにより、開口部５０は、その遮蔽側Ｙに向かって、ストレート部５１間で同じ幅に形成され、傾斜部５２間では幅が広がるように形成されている。遮蔽部材２７の周方向他方の縁５５、すなわち遮蔽部４８及び連結部４９の周方向他方の縁は、軸方向に沿って延びる一本の直線状とされる。

次に、ハロゲンヒータの発熱部と用紙サイズとの関係について説明する。図７に示すように、本実施形態では、用紙サイズに応じて加熱領域を変更するため、各ハロゲンヒータ２３の発熱部の長さや配設位置を異ならせている。２本のハロゲンヒータ２３のうち、一方（図の下側）のハロゲンヒータ２３の発熱部２３ａは長手方向中央部側に配設され、他方（図の上側）のハロゲンヒータ２３の発熱部２３ｂは長手方向両端部側にそれぞれ配設されている。この例では、中央部側の発熱部２３ａは、中サイズの通紙幅Ｗ２に対応した範囲に配設されており、両端部側の発熱部２３ｂは、中サイズの通紙幅Ｗ２以上で、大サイズ及び特大サイズの通紙幅Ｗ３，Ｗ４を含む範囲に配設されている。

また、遮蔽部材２７の形状と用紙サイズとの関係では、各ストレート部５１が、大サイズ用紙Ｐ３（通紙幅Ｗ３）の通紙領域の端部に対して軸方向内側近傍に配設される。各傾斜部５２は、定型サイズの用紙の端部を軸方向に跨ぐ位置に配設される。本実施形態では、各傾斜部５２が、大サイズの用紙Ｐ３の通紙領域の端部を軸方向に跨ぐ位置に配設される。

なお、本実施形態における用紙サイズの例としては、例えば、中サイズがレターサイズ（通紙幅２１５．９ｍｍ）又はＡ４サイズ（通紙幅２１０ｍｍ）、大サイズがダブルレターサイズ（通紙幅２７９．４ｍｍ）又はＡ３サイズ（通紙幅２９７ｍｍ）、特大サイズがＡ３ノビ（通紙幅３２９ｍｍ）などが挙げられる。ただし、用紙サイズの例はこれに限定されるものではない。また、ここでいう、中サイズ、大サイズ、特大サイズは、各サイズの相対的な関係を示すものであり、小サイズ、中サイズ、大サイズなどであっても構わない。

以下、図２を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置の基本動作について説明する。プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図２中の反時計回りに従動回転する。

その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ａ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が図示しない分離部材の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

次に、用紙サイズごとのハロゲンヒータの制御と遮蔽部材の制御について説明する。まず、図７に示す中サイズ用紙Ｐ２を通紙する場合は、中央部側の発熱部２３ａのみを発熱させることにより、中サイズの通紙幅Ｗ２に対応した範囲のみを加熱する。また、特大サイズ用紙Ｐ４を通紙する場合は、中央部側の発熱部２３ａに加え、両端部側の発熱部２３ｂも発熱させ、特大サイズの通紙幅Ｗ４に対応した範囲を加熱する。

ところが、本実施形態では、ハロゲンヒータ２３の加熱範囲は中サイズの通紙幅Ｗ２と特大サイズの通紙幅Ｗ４にしか対応していない。このため、大サイズ用紙Ｐ３を通紙する場合、中央部側の発熱部２３ａのみを発熱させると、必要な範囲が加熱されず、中央部側と両端部側の各発熱部２３ａ，２３ｂを発熱させると、加熱される範囲が大サイズの通紙幅Ｗ３を超えてしまう。仮に、中央部側の両端部側の各発熱部２３ａ，２３ｂを発熱させた状態で、そのまま大サイズ用紙Ｐ３を通紙すると、大サイズの通紙幅Ｗ３よりも外側の非通紙領域において定着ベルト２１の温度が過度に上昇するといった問題がある。

そこで、本実施形態では、大サイズ用紙Ｐ３を通紙する際、図８に示すように、遮蔽部材２７を遮蔽位置へ移動させる。これにより、両端部側の遮蔽部４８によって大サイズの通紙幅Ｗ３の端部近傍から外側の範囲を覆うことができるので、非通紙領域において定着ベルト２１の温度上昇を抑えることができる。

また、定着処理を終えた場合、又は、定着ベルト２１の非通紙領域の温度が所定の閾値以下になった場合など、熱遮蔽する必要がなくなった場合は、遮蔽部材２７を退避位置へ戻す。このように、必要に応じて遮蔽部材２７を遮蔽位置に移動させることで、通紙速度を落としたりすることなく良好な定着を行うことができる。尚、遮蔽部材２７が遮蔽位置（図２参照）および退避位置（図３参照）の何れの場合でも、遮蔽部材２７の連結部４９は非直接加熱領域に配される。従って、連結部４９がハロゲンヒータ２３の輻射熱を直接受けることはない。

また、図示例では、遮蔽部材２７の回転中心が定着ベルト２１の周方向断面の中央寄りに配設され、ハロゲンヒータ２３の各中心（ハロゲンヒータ２３が有するフィラメントの中心）が、遮蔽部材２７の回転中心よりも定着ベルト２１の内周面側に配設している。これにより、遮蔽位置（図２参照）では遮蔽部材２７はハロゲンヒータ２３に対して近づき、反対に、退避位置（図３参照）では遮蔽部材２７はハロゲンヒータ２３に対して遠ざかる。従って、退避位置において遮蔽部材２７はハロゲンヒータ２３からの輻射熱の影響を受けにくくなるので、遮蔽部材２７自身の温度上昇を抑制することが可能となる。

また、上記のように、定着ベルト２１内にニップ形成部材２４が設けられている構成では、ニップ部Ｎ側への遮蔽部材２７の退避は困難となる。そのため、上記実施形態では、ハロゲンヒータ２３を、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の上流側に配設し、遮蔽部材２７をその上流側の遮蔽位置と下流側の退避位置との間で移動可能に構成している。これにより、遮蔽部材２７をニップ形成部材２４と干渉することがなく退避させることができると共に、遮蔽部材２７の移動ストロークも大きく確保することができる。また、このような遮蔽部材２７の移動ストロークを大きく確保できる構成は、上記の如く、低熱容量化のために定着ベルト２１を小径化した構成においては、特に定着ベルト２１の内側スペースが小さくなるので好適である。

また、本実施形態では、遮蔽部４８に傾斜部５２を設けているので、遮蔽部材２７の回転角を変更することにより、遮蔽部４８によって発熱部２３ｂを覆う範囲、特に遮蔽部４８によって発熱部２３ｂと定着ベルト２１との最短経路を遮る範囲を無段階に調整することが可能である。例えば、通紙枚数や通紙時間が増えると、非通紙領域における定着ベルト２１の温度が上昇しやすい傾向にあるので、通紙枚数が所定枚数に達した際、又は通紙時間が所定時間に達した際に、両端部側の発熱部２３ｂを覆い隠す方向（遮蔽側Ｙ）に遮蔽部材２７を回転させることで、より高度に温度上昇を抑制することが可能となる。

ところで、例えば図８に一点鎖線で示すように、遮蔽部４８の周方向一方の縁５３’全体を軸方向に対して傾斜させれば、遮蔽範囲を調整可能な領域を広げることができる。しかし、この場合、傾斜した縁５３’から加熱源からの輻射熱が漏れるため、遮蔽部４８による輻射熱の遮蔽が不十分となり、定着ベルト２１の過昇温を招く恐れがある。従って、遮蔽部４８の回転方向一方の縁５３には、図８に実線で示すように軸方向に沿って延びた直線部を設けることが好ましい。

また、例えば図８に二点鎖線で示すように、遮蔽部４８の傾斜部５２’を軸方向内側に延ばすと、開口部５０の面積が減じられるため、定着ベルト２１の通紙領域の加熱が不十分となる虞がある。従って、遮蔽部４８の軸方向一方の縁（開口部５０側の縁）にはストレート部５１を設け、開口部５０の面積を確保することが好ましい。

なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ２８は、定着ベルト２１の軸方向における温度上昇が顕著な領域に配設することが望ましい。本実施形態の場合は、特に、大サイズの通紙幅Ｗ３よりも外側の領域において温度上昇しやすいので、大サイズの通紙幅Ｗ３よりも外側に温度センサ２８を配設することが望ましい（図７参照）。また、本実施形態では、２本のハロゲンヒータ２３のうち、上記温度上昇に大きく起因するのは、両端部側に発熱部２３ｂを有するハロゲンヒータ２３であるので、このハロゲンヒータ２３の発熱部２３ｂと対向する位置に温度センサ２８を配設することが望ましい。

図９に、遮蔽部材の他の実施形態を示す。図９に示す遮蔽部材２７では、軸方向両端の遮蔽部４８が、それぞれ２つの段差部を有する形状に形成されている。具体的には、各遮蔽部４８は、長手方向幅の大きい第１遮蔽部４８ｂと、長手方向幅の小さい第２遮蔽部４８ａとで構成されている。第１遮蔽部４８ｂ同士は、連結部４９を介して軸方向に連結されており、第２遮蔽部４８ａは、第１遮蔽部４８ｂの軸方向外側に連続して設けられている。第２遮蔽部４８ａの周方向一方の縁５３ａは、第１遮蔽部４８ｂの周方向一方の縁５３ｂよりも周方向一方側（遮蔽側Ｙ）に設けられ、第１遮蔽部４８ｂの周方向一方の縁５３ｂは、連結部４９の周方向一方の縁５４よりも周方向一方側（遮蔽側Ｙ）に設けられる。また、第２遮蔽部４８ａの互いに対向する内縁、及び第１遮蔽部４８ｂの互いに対向する内縁には、それぞれ傾斜部５２ａ，５２ｂが形成され、図示例ではこれらの内縁が傾斜部５２ａ，５２ｂのみで構成されている。一対の第１遮蔽部４８ｂの内縁（傾斜部５２ｂ）、一対の第２遮蔽部４８ａの内縁（傾斜部５２ａ）、および連結部４９の周方向一方の縁５４とで囲まれた領域が、開口部５０となる。

図９に示す実施形態では、小サイズ用紙Ｐ１、中サイズ用紙Ｐ２、大サイズ用紙Ｐ３及び特大サイズ用紙Ｐ４の少なくとも４種類の用紙を用いる。この実施形態における用紙サイズの例としては、例えば、小サイズがはがきサイズ（通紙幅１００ｍｍ）、中サイズがＡ４サイズ（通紙幅２１０ｍｍ）、大サイズがＡ３サイズ（通紙幅２９７ｍｍ）、特大サイズがＡ３ノビ（通紙幅３２９ｍｍ）などが挙げられる。ただし、用紙サイズの例はこれに限定されるものではない。

ここで、小サイズ用紙Ｐ１の通紙幅Ｗ１は、中央部側の発熱部２３ａの長さよりも小さい範囲となっている。また、遮蔽部材２７の形状との関係では、第１遮蔽部４８ｂの各傾斜部５２ｂが、小サイズの通紙幅Ｗ１の端部を跨ぐ位置に配設され、第２遮蔽部４８ａの各傾斜部５２ａは、大サイズの通紙幅Ｗ３の端部を跨ぐ位置に配設されている。なお、小サイズ以外の用紙サイズ（中、大、特大）と、各発熱部２３ａ，２３ｂとの位置関係は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

小サイズ用紙Ｐ１を通紙する場合、中央部側の発熱部２３ａのみを発熱させる。しかし、この場合、中央部側の発熱部２３ａで加熱される範囲は、小サイズの通紙幅Ｗ１を超えてしまうので、図１０に示すように、遮蔽部材２７を遮蔽位置に移動させる。これにより、両第１遮蔽部４８ｂによって小サイズの通紙幅Ｗ１の端部近傍から外側の範囲を覆うことができるので、非通紙領域において定着ベルト２１の温度上昇を抑えることができる。

なお、その他のサイズの用紙（中、大、特大）を通紙する際のハロゲンヒータ２３と遮蔽部材２７の制御は、上記実施形態と同様である。この場合、上記実施形態における遮蔽部４８としての機能は、第２遮蔽部４８ａが果たす。

また、図９に示す実施形態の場合も、上記実施形態の遮蔽部４８と同様に、第２遮蔽部４８ａと第１遮蔽部４８ｂにそれぞれ傾斜部５２ａ，５２ｂを設けているので、遮蔽部材２７の回転位置を変更することで、各遮蔽部４８ａ，４８ｂによって各発熱部２３ａ，２３ｂを覆う範囲を調整することが可能である。

本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、遮蔽部材の形状は、上述の実施形態に限定されることはない。使用する紙サイズに応じて、遮蔽部材が３つ以上の段差部を有する形状に形成してもよい。

また、上記の実施形態では、遮蔽部材２７を退避位置（図３参照）に配したとき、遮蔽部材２７の一部が直接加熱領域に配された状態となっているが、これに限らず、遮蔽部材２７の形状や回転ストローク、あるいはステー２５や反射部材２６の形状を工夫することで、遮蔽部材２７を退避位置に配したときに遮蔽部材２７全体が非直接加熱領域に配されるようにしてもよい。この場合、退避位置では遮蔽部材２７が加熱されないため、加熱による変形や劣化をより確実に防止できる。

また、本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置も、図１に示すようなプリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等とすることが可能である。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ（対向部材）
２３ ハロゲンヒータ（加熱源）
２４ ニップ形成部材
２５ ステー（支持部材）
２６ 反射部材
２７ 遮蔽部材
４８ 遮蔽部
４９ 連結部
５０ 開口部
５１ ストレート部
５２ 傾斜部
５３ 遮蔽部の周方向一方の縁（直線部）
Ｐ 用紙（記録媒体）

特許第４１３０８９８号公報 特開２００８−５８８３３号公報 特開２００８−１３９７７９号公報

Claims (9)

1. 回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周に配され、前記定着ベルトを輻射熱で加熱する加熱源と、前記定着ベルトの外周面に当接してニップ部を形成する対向部材と、前記定着ベルトを介して前記対向部材に当接して前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周に配され、前記加熱源から前記定着ベルトへの輻射熱を遮蔽する遮蔽部材と、前記定着ベルトの内周に配され、前記ニップ形成部材を支持する支持部材とを備えた定着装置において、
   前記加熱源が、加熱領域の異なる複数の発熱部を備え、
   前記遮蔽部材を前記加熱源の周りで回転可能とし、
   前記遮蔽部材が、最大通紙領域の軸方向一部を含み、軸方向に離隔した２箇所に設けられた遮蔽部と、前記遮蔽部を連結する連結部と、前記遮蔽部の軸方向間に設けられた開口部とを有し、
   前記遮蔽部材が、前記遮蔽部を前記加熱源と直接対向させる遮蔽位置と、前記遮蔽部の一部又は全部を前記遮蔽位置から退避させる退避位置との間で移動可能であり、
   前記退避位置に配された前記遮蔽部材の少なくとも一部と前記加熱源との間に前記支持部材が介在し、
   前記加熱源が、前記遮蔽部材の回転中心よりも前記定着ベルトの内周面側に配設され、
   前記遮蔽部材が、前記遮蔽位置では前記加熱源に対して近づき、前記退避位置では前記加熱源に対して遠ざかる定着装置。
2. 前記加熱源を、前記ニップ部の記録媒体搬送方向の上流側に偏った位置に配設し、前記支持部材を、前記ニップ部の記録媒体搬送方向の下流側に偏った位置に配設した請求項１記載の定着装置。
3. 前記遮蔽部の周方向一方の縁に、軸方向に沿って延びた直線部を設けた請求項１又は２記載の定着装置。
4. 前記遮蔽部の軸方向一方の縁に、周方向に対して傾斜した傾斜部を設けた請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記傾斜部が、定形サイズの用紙の通紙領域の端部を軸方向に跨ぐ位置に設けられた請求項４記載の定着装置。
6. 前記遮蔽部が、前記連結部を介して連結された一対の第１遮蔽部と、前記一対の第１遮蔽部の軸方向外側に連続して設けられた一対の第２遮蔽部とを有し、前記連結部の周方向一方の縁、前記一対の第１遮蔽部の軸方向内側の縁、及び前記一対の第２遮蔽部の軸方向内側の縁で囲まれた領域を前記開口部とした請求項１記載の定着装置。
7. 定着ベルトの周方向領域において、前記加熱源が前記定着ベルトに直接対向して加熱する直接加熱領域と、前記加熱源と前記定着ベルトとの間に前記遮蔽部材以外の他部材が介在する非直接加熱領域とを設け、前記遮蔽部材が、前記直接加熱領域側の前記遮蔽位置と、前記非直接加熱領域側の前記退避位置との間で回転可能とされた請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記加熱源からの輻射熱を前記定着ベルトへ反射する反射部材をさらに備え、前記退避位置に配された前記遮蔽部材の少なくとも一部と前記加熱源との間に前記支持部材及び前記反射部材が介在する請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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