JP6436723B2 - 画像加熱装置 - Google Patents

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。

特開２００８−１５８４８２号公報 特開２００７−３３４２０５号公報

上記のような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（課題１）。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。

この課題に対し、特開２０１０−０３２９７３号公報に記載の、熱源にハロゲンヒーターを用いる定着装置においては、ハロゲンヒーター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。しかし、この技術は用紙サイズに対し応答性が良くないという課題がある（課題２）。

特許文献１、２の定着装置は、ハロゲンヒーターからの輻射熱が金属部材を介して定着ベルトを加熱する。そのため定着ベルトをヒーターで直接加熱する方式の定着装置との対比においてはウォームアップ時間が長くなるという課題がある（課題３）。

本発明の目的は、従来技術の課題を解決し、単純な構成で端部昇温を抑制できる画像加熱装置を提案することにある。また、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る画像加熱装置を提案することにある。また、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、
前記金属部材は長手に沿って長いスリット開口部によって形成されている切り欠き領域を有し、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記切り欠き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、
前記金属部材は長手に沿って分布した複数の貫通穴の集合によって形成されている切り欠き領域を有し、前記複数の貫通穴の分布個数は前記金属部材の長手両端部方向に向かうにしたがって少なくなり、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記切り欠き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、単純な構成で端部昇温を抑制できる。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る。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。

実施例１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。 金属部材の斜視図である。 ウォームアップタイム短縮効果の説明図である。 定着ベルトの長手温度分布図である。 実施例２における定着装置の要部の拡大横断面模型図である。 金属部材の斜視図である。

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］
（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の一例の構成略図である。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４０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。

２は画像形成部であり、４つの画像形成ユニット３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）と中間転写ベルトユニット１０を有する。各画像形成ユニット３は、それぞれ、回転ドラム型の感光体４、帯電部材５、レーザースキャナ６、現像器７、一次転写部材８、感光体クリーナ９等を有し、イエロー（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、各画像形成ユニット３の感光体４から中間転写ベルト１１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１１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１１と二次転写ローラ１２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は用紙カセット１９または同２０もしくはマルチ給紙トレイ２１から一枚分離給紙され、レジストローラ対２２ａを含む搬送機構２２より二次転写ニップ部に対して所定の制御タイミングで導入される。そして、トナー像の二次転写を受けた用紙Ｐが定着装置４０に導入されてトナー像の熱圧定着を受ける。

定着装置４０を出た用紙Ｐは予めのモード選択に応じてフラッパ１３により第１経路１４側または第２経路１５側に進路切り替えされる。第１経路１４に導入された用紙Ｐは装置上面側のフェイスダウントレイ１６に排出される。また、第２経路１５に導入された用紙Ｐは装置側面側のフェイスアップトレイ１７に排出される。

両面画像形成モードの場合は定着装置４０を出た第１面画像形成済みの用紙Ｐが一旦第１経路１４に導入されてからスイッチバック搬送されて第３の経路（再循環路）１８に導入される。そして、再び搬送機構２２を経由して画像形成部２の二次転写ニップ部に対して表裏反転された状態で搬送される。これにより、両面画像形成された用紙がフェイスダウントレイ１６またはフェイスアップトレイ１７に排出される。

本例の画像形成装置１において用紙Ｐの装置内搬送はいわゆる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１は定着装置４０の要部の拡大横断面模型図、図３は定着装置４０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４０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４０は、筒状（エンドレス）の第１の回転体としての定着ベルト（定着部材：無端ベルト）４１を備えた加熱ユニット（ベルトユニット）４Ａを有する。また、定着ベルト４１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４４を有する。また、それらを収容した筐体６０を有する。

図４は加熱ユニット４Ａの分解斜視図である。加熱ユニット４Ａは、筒状の可撓性を有する定着ベルト４１、筒状（パイプ状、略円筒体）の金属部材（加熱部材）４７、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）４６を有する。また、断熱部材（断熱材）４８ａ、補強ステー４８、発熱体としてのヒーター４３、反射板（反射部材）４２、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ等を有する。上記において左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ以外の部材は左右方向に長い部材である。

定着ベルト４１は熱を伝達する加熱部材としての筒状の耐熱ベルトである。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、基材層４１ａ、弾性層４１ｂ、離型層４１ｃ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３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４１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４１の直径は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４１の長さ（幅Ｗ４１）は３５０ｍｍとしている。定着ベルト４１は、定着ベルト４１よりも外径が小さい略パイプ状の金属部材４７に対してルーズに外嵌されている。金属部材４７の長さ（幅Ｗ４７）は定着ベルト４１よりも長い３６０ｍｍとしている。

金属部材４７には長手方向に切り欠き領域５２としてのスリット開口部が形成されている。この切り欠き領域５２については後述する。また、金属部材４７には周方向において上記の切り欠き領域５２と対向するほぼ１８０°反対側に長手に沿って溝部（凹部）４７ａが形成されている。この溝部４７ａに、押し付け部材４６が嵌め込まれている。即ち、押し付け部材４６は定着ベルト４１の内周面に摺接するように金属部材４７に固定されている。そして、後述するように、押し付け部材４６が定着ベルト４１を介して加圧ローラ４４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４６を形成する材料としては、加圧ローラ４４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４７と同じ３６０ｍｍとしている。

金属部材４７の内側には、溝部４７ａの形成で金属部材４７の内側において凸部となっている部分に断熱部材４８ａを介して鉄鋼材などの高剛性の補強ステー４８が配設されている。補強ステー４８の長さは金属部材４７よりも長く、左右の両端部はそれぞれ金属部材４７の左右の両端部から外側に突出している。即ち、金属部材４７の内側には金属部材４７の溝部（凹部）４７ａを金属部材内周面側から保持する補強ステー４８が断熱部材４８ａを介して設置されている。

断熱部材４８ａは、後述するように加熱された金属部材４７の熱が補強ステー４８に移動するのを抑制して効果的に金属部材４７を加熱することを可能にする。断熱部材４８ａ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４８の上には反射板４２が配設されている。反射板４２の長さ（幅Ｗ４２）は３３０ｍｍとしている。反射板４２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４３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４２はヒーター４３からの輻射熱を金属部材４７の内面に向けて反射する。

左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒは、それぞれ、金属部材４７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４８の左右の両端部分は、それぞれ、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒに形成されている穴部４９ｂに嵌入されている。

また、金属部材４７の両端部は、それぞれ、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒに形成されている穴部４９ｃに嵌入されている。また、ヒーター４３の左右の端部の金口４３ａは、それぞれ、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒに配設されているソケット（コネクタ）６２に嵌入されて当該ソケット６２と電気的に接続している。定着ベルト４１は左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの対向鍔座部４９ａ間において、金属部材４７にルーズに外嵌されている。

以上の定着ベルト４１、金属部材４７、押し付け部材４６、断熱部材４８ａ、補強ステー４８、ヒーター４３、反射板４２、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの組み立て体（アセンブリ）が加熱ユニット４Ａである。

加圧ローラ４４は、中空構造の芯金４４ａ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４４ｂが形成されている。更に、この弾性層４４ｂの外周面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離形層４４ｃを設けることもできる。芯金４４ａの左右両端部には、それぞれ、軸部４４ｄが実質同心に一体に装着されている。本実施例の加圧ローラ４４は、外径が３０ｍｍ、弾性層４４ｂの厚さ３００μｍ、ローラ部の長さ（幅Ｗ４４）が３３０ｍｍである。

加圧ローラ４４は、左右の軸部４４ｄが、それぞれ、筐体６０の左右の側板６０Ｌ・６０Ｒ間に軸受部材（ベアリング）６１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４４ｄ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４Ａは押し付け部材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、筐体６０の左右の側板６０Ｌ・６０Ｒ間に配設されている。即ち、加熱ユニット４Ａの左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒにそれぞれ設けられている縦溝部４９ｄ（図４）が左右の側板６０Ｌ・６０Ｒにそれぞれ設けられた縦ガイドスリット６０Ｌ−ａ・６０Ｒ−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４９Ｌ・４９Ｒは、それぞれ、左右の側板６０Ｌ・６０Ｒ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４９Ｌ・４９Ｒの受圧部４９ｅに対してそれぞれ加圧ばね６３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４９Ｌ・４９Ｒの受圧部４９ｅ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４８、断熱部材４８ａ、金属部材４７を介して押し付け部材４６に対して押し下げ力が作用し、この押し付け部材４６により定着ベルト４１が加圧ローラ４４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４１と加圧ローラ４４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１００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４４は駆動回転体として図１において矢印Ｒ４４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４４の回転駆動による加圧ローラ４４と定着ベルト４１の外面とのニップ部Ｎにおける摩擦力で定着ベルト４１に回転力（回転トルク）が作用する。これにより、定着ベルト４１が、その内面がニップ部Ｎにおいて押し付け部材４６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周速度で従動回転する。この定着ベルト４１の従動回転を滑らかなものにするために、定着ベルト４１と押し付け部材４６および金属部材４７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４９Ｌ・４９Ｒの鍔座部４９ａは回転する定着ベルト３１が押し付け部材４６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４７は、押し付け部材４６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３１の回転ガイドとしても機能する。

金属部材４７は定着ベルト４１の加熱部材として機能する。即ち、金属部材４７は周方向において、ニップ部Ｎの位置では溝部４７ｂにおいて押し付け部材４６を保持し、ニップ部Ｎを除く位置では定着ベルト４１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４７は周方向の外面形状がニップ部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Ａと定着ベルト回転方向下流側のニップ部近傍領域Ｂとにおいて定着ベルト内面と接触するように構成されている。即ち、定着ベルト４１はその内面が上記のニップ部近傍領域Ａと同Ｂにおいて金属部材４７の外面に摺接しながら回転する。

金属部材４７の内部に配置されているヒーター４３は制御部１００で制御される電源部１０１からソケット６２・６２を介して電力供給を受けて発熱する。金属部材４７はヒーター４３の輻射熱により加熱されて回転する定着ベルト４１を加熱する（熱を伝える）。すなわち、金属部材４７がヒーター４３によって直接的に加熱されて、金属部材４７を介して回転する定着ベルト４１がヒーター４３によって間接的に加熱されることになる。定着ベルト４１の加熱効率を良好に維持するためには、金属部材４７の厚さを０．１ｍｍ以下に設定することが好ましい。

４５ａは定着ベルト４１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４１の通紙領域の表面温度を検知（計測）する。４５ｂは定着ベルト４１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４１の非通紙領域の表面温度を検知する。本例において第１と第２の温度センサ４５ａ、４５ｂ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４５ａ、４５ｂの温度検知情報は制御部１００に入力する。

上記の定着装置４０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４１と、この定着ベルト４１の内側に固設された筒状の金属部材４７と、この金属部材４７の内側に固設された発熱体としてのヒーター４３を有する。また、金属部材４７の内側に固設され、ヒーター４３からの輻射熱を金属部材４７の内面に向けて反射する反射部材４２と、定着ベルト４１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４６を有する。

また、定着ベルト４１を介して押し付け部材４６と当接して定着ベルト４１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４４を有する。そして、金属部材４７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Ａと定着ベルト回転方向下流側のニップ部近傍領域Ｂ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１００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４４の回転駆動を開始する。また、電源部１０１からヒーター４３に対する電力供給を開始する。これにより、定着ベルト４１が従動回転するとともにヒーター４３で加熱される金属部材４７の熱により加熱される。制御部１００は、第１の温度センサ４５ａの検知温度情報に基づいて、定着ベルト４１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４３に対する供給電力を制御して定着ベルト４１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２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４０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４１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４１の面から曲率分離して定着装置４０から排出搬送されていく。

定着ベルト４１の内周面に摺接する押し付け部材４６は、加圧ローラ４４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４４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４４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４１に吸着して分離しないような事態の発生を抑止することができる。

（２−３）定着ベルト４１の層構成材料
基材層４１ａは層厚が３０〜５０μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。弾性層４１ｂは層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層４１ｂを設けることで、ニップ部Ｎにおける定着ベルト４１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。なお、本実施例では弾性層４１ｂとして、層厚が２００μｍのシリコーンゴムを用いている。

離型層４１ｃは層厚が１０〜５０μｍである。離型層４１ｃはＰＦＡ（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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層４１ｃを設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保される。

（２−４）金属部材４７
金属部材４７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。中でも単位体積の熱容量比（密度×比熱）が比較的小さいフェライト系ステンレス鋼が好適である。本実施例ではフェライト系ステンレス鋼であるＳＵＳ４３０を用いている。また、金属部材４７の厚さを０．１〜０．２ｍｍに設定している。

金属部材４７は、厚みを薄くすることで、定着装置４０の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４７自身の剛性は小さくなっているため、加圧ローラ４４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４７が変形してしまうと所望のニップ部幅が得られずに、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４７とは別に高剛性の押し付け部材（加圧パッド）４６および補強ステー４８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４７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４７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４１の内周面に全周的に接触してしまい定着ベルト４１を傷つけたり、定着ベルト４１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４７の両端部は、それぞれ、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒに形成されている穴部４９ｃに嵌入されている。即ち、金属部材４７をフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒで固定することによって、金属部材４７のスプリングバックによる変形を抑止している。

（２−４−１）実施例１の金属部材４７
次に本実施例における金属部材４７の具体的な形状について説明する。上述したように、定着ベルト４１の加熱は、まずハロゲンヒーター４３からの輻射熱により金属部材４７が加熱され、定着ベルト４１と金属部材４７がニップ部近傍の領域Ａおよび同Ｂで接触することで熱伝達がなされ、定着ベルト４１が加熱される。

金属部材４７を設けることにより金属部材４７の蓄熱効果および長手方向の熱伝導効果から、非通紙部昇温といった定着ベルト４１の長手温度ムラの問題に対しては効果的である。これに反して、ウォームアップタイムの短縮という課題に対しては、ハロゲンヒーター４３からの輻射熱が金属部材４７を介して定着ベルト４１に伝達されるため不利になることが知られている。

そこで、本実施例では、金属部材４７は長手方向に切り欠き領域５２を具備させている。本実施例では切り欠き領域５２は金属部材４７の長手に沿って長いスリット開口部（以下、切り欠き開口部と記す）によって形成されている。そして、反射板４２はヒーター４３からの輻射熱を切り欠き領域５２に向けて反射するように設置されている。

図６は本実施例における金属部材４７の斜視図である。金属部材４７には汎用的に使用される用紙サイズの幅において切り欠き開口部５２が形成されている。即ち、金属部材４７は、定着ベルト４７の通紙領域の一部又は全領域に対向する長手位置において、ヒーター４３に対向する対向面に切り欠き領域としての切り欠き開口部５２を備える。本実施例においては切り欠き開口部５２は金属部材４７の上面側に具備させてあり、反射板４２はヒーター４３からの輻射熱をこの切り欠き開口部５２に向けて反射するように上向きに設置されている。

切り欠き開口部５２は、用紙Ｐ上のトナー像Ｔを加熱定着させる領域において定着ベルト４１の内面をハロゲンヒーター４３からの輻射熱で直接加熱させることを目的としている。この長手領域において金属部材４７を介することなく、定着ベルト４１が直接加熱されることで、上述したウォームアップタイムが大幅に短縮させることが可能となる。

金属部材４７には、全長（幅Ｗ４７）３６０ｍｍの内で、長手中央を中心とし２１０ｍｍ（Ａ４Ｒ用紙幅）の長手方向長さで、周方向で反射板４２の壁面の延長線４２ａと金属部材４７が交わる点を両端とする、切り欠き開口部５２が形成される。さらに、切り欠き開口部５２の長手両端部からさらに長手端部方向にそれぞれ４５ｍｍの領域において、切り欠き開口部５２が直線的に閉口していく先細り開口部５２ａが形成されている。即ち、切り欠き開口部５２は金属部材４７の長手両端部方向に向かうにしたがって開口幅が小さくなる形態で形成されている。

切り欠き開口部５２の金属部材周方向における範囲が反射板４２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４７と交わる位置までの範囲である。反射板４２はヒーター４３から発する輻射熱を切り欠き開口部５２・５２ａに集中的に配向する。

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４９Ｌ・４９Ｒに加圧する加圧条件を総圧で３２０Ｎ、定着ベルト４１および加圧ローラ４４の回転速度を２５０ｍｍ／ｓ、ヒーター４３への投入電力を８００Ｗとした。

まず、出力される用紙（記録紙）Ｐの通紙サイズが入力されると、表１に示すように、定着ベルト４１の長手長さ（３５０ｍｍ）に対する非通紙部領域Ｌが制御部１００において決定される。

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７０ｍｍである。本実施例では切り欠き開口部５２はＡ４Ｒサイズの２１０ｍｍで設けられている。

（２−４−２）比較例との対比
比較例は上記の本実施例の定着装置４０ように金属部材４７に切り欠き開口部５２・５２ａおよび反射板４２が設けられていない定着装置である。

上記の本実施例と比較例の定着装置との効果を図７および図８を用いて説明する。図７は本実施例による、ウォームアップタイム短縮効果について示したものである。具体的には、比較例の定着装置の場合は定着ベルト４１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が１８秒を必要とするのに対し、本実施例の定着装置においては１１秒で昇温することが確認されている。

また、図８は定着ベルト４１の長手温度分布図であり、比較例の定着装置では、Ａ４Ｒの用紙を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が２２０℃に達する。これに対して、本実施例の定着装置の場合は、比較例の場合に比べて、非通紙領域の定着ベルト４１の表面温度が最大で２６°減少するという結果を得た。

これにより、用紙の小サイズ紙幅である２１０ｍｍの領域において、定着ベルト４１がハロゲンヒーター４３から直接加熱されることにより、ウォームアップタイムが大幅に短縮される。また、小サイズ用紙幅２１０ｍｍの長手両端領域の外側では切り欠き開口部５２ａの開口幅が減少していく。これにより、非通紙部領域においては、定着ベルト４１がハロゲンヒーター４３に直接加熱される割合が減少し、かつ、金属部材４７の熱容量が増大していく。これにより、上述した領域の過昇温が抑制されることが確認できた。

このように、本実施例に係る定着装置によれば、ハロゲンヒーター４３からの熱輻射を受ける被加熱部材が定着ベルト４１とパイプ状の熱伝導体である金属部材４７の両方となるため、加熱時の温度上昇が早く、ウォームアップ時間を短縮することができる。

また、良熱伝導体の金属部材４７がニップ部Nを形成しているため、定着時に熱源４３からの熱供給が不足しても、定着ベルト４１へは金属部材４７に蓄積された熱が熱量不足を補うように供給されるため、温度落ち込みを防止することができる。

さらに、金属部材４７は、蓄熱部材として機能するため、非通紙部昇温を抑制する効果が得られる。これとともに定着ベルト内部で固定されているため、回転体である場合に比べて、気流による冷却を受けることがない。そのため、効率よく熱量を保持することができ、温度落ち込みを防止する効果が得られる。

なお、第２の温度センサ４５ｂは小サイズ用紙の連続通紙時における定着ベルト４１の非通紙部領域の温度上昇を検知して制御部１００に温度情報をフィードバックしている。制御部１００は第２の温度センサ４５ｂ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。

［実施例２］
図９および図１０を用いて、実施例２の定着装置４０について説明する。図９は本実施例における定着装置４０の要部の拡大横断面模型図、図１０は金属部材４７の斜視図である。本実施例２における定着装置４０は実施例１における定着装置４０との対比において、金属部材４７に具備させる切り欠き開口部の形状形態が異なるだけであり、その他の構成は実施例１における定着装置と同じであるので、再度の説明は省略種する。

図９に示すように、本実施例における金属部材４７は、切り欠き領域として金属部材４７の長手に沿って分布した複数の貫通穴５３の集合によって形成されている。また、複数の貫通穴の分布個数は金属部材４７の長手両端部方向に向かうにしたがって符号５３aで示すように少なくなる。

それにより、実施例１と同様に、定着ベルト４１における小サイズ用紙幅２１０ｍｍの長手領域では定着ベルト４１がハロゲンヒーター４３から直接加熱されることでウォームアップタイムが短縮される。また、実施例１と同様に、小サイズ用紙幅２１０ｍｍの長手両端方向の外側領域で貫通穴５３の数が符号５３ａのように減少していくことで、非通紙部領域における金属部材４７の熱容量を増大させる構成となっている。これにより、実施例１の金属部材４７と同様の効果を得ることができる。本実施例２における貫通穴５３は短径が約２ｍｍ、長径が約４ｍｍの楕円形状で形成されている。

［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）例えば、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。

２）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。

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。

４０・・画像加熱装置、Ｐ・・シート、Ｔ・・トナー像、４１・・筒状の第１の回転体、４７・・筒状の金属部材、５２・５３・・切り欠き領域、４３・・発熱体、４２・・反射部材、４６・・摺接部材、４４・・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、
   前記金属部材は長手に沿って長いスリット開口部によって形成されている切り欠き領域を有し、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記切り欠き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. 前記スリット開口部は前記金属部材の長手両端部方向に向かうにしたがって開口幅が小さくなることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
3. 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、
   前記金属部材は長手に沿って分布した複数の貫通穴の集合によって形成されている切り欠き領域を有し、前記複数の貫通穴の分布個数は前記金属部材の長手両端部方向に向かうにしたがって少なくなり、前記反射部材は前記発熱体からの輻射熱を前記切り欠き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。
4. 前記切り欠き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乃至３の何れか一項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。