JP6492804B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置では様々なサイズの用紙が用いられている。幅広い用紙対応性が求められる中で、従来、加熱領域が異なる複数のハロゲンヒータのオン、オフを制御して加熱範囲を調整する定着方式が低コストな方式として広く採用されている。
全体に対する使用頻度はごく少ないが、Ａ３ノビや１３インチといったＡ３サイズよりも大きい大サイズ（特殊サイズ）の用紙対応性も要求されている。

特許文献１には、定着温度への立ち上がりが早い薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材の内部にニップ形成部材を設け、ベルト部材と加圧ローラとの間に、ニップ形成部材と加圧ローラとの当接圧によってニップを形成する定着装置が開示されている。
円筒状のベルト部材の内部には、配光分布が異なる複数のハロゲンヒータが設けられている。
ベルト部材の軸方向の両端部には、ベルト部材の回転方向におけるニップの上流側の位置に、Ａ３ノビ等の大サイズの用紙に対応可能な端部熱源が部分的に設けられている。端部熱源は、ベルト部材の内面又は外面に接触するように設けられている。
ハロゲンヒータとは別個に端部熱源を設ける構成とすることにより、サイズの大きい用紙に対応したハロゲンヒータの長さを大きくすることなく、また、Ａ３ノビ等の大サイズの用紙専用のハロゲンヒータを追加することなく、簡単な構成で大サイズの用紙にも対応可能となる。

特許文献１の構成において、端部熱源からベルト部材への伝熱効率を高めようとすると端部熱源とベルト部材間の摩擦力が大きくなりベルト部材の走行不良を来たす。
ベルト部材の走行不良を無くすべく、ベルト部材に対する端部熱源の接触圧を小さくすると接触が不安定になり易く、ベルト部材への伝熱不良となって加熱効率が悪くなる。
伝熱不良による端部熱源の過昇温やベルト破損などの不具合もあった。さらに、搬送される用紙に定着されなかった残留トナーが端部熱源の位置のベルト部材上で再溶融され、これが固着トナーとして残るといった不具合も発生していた。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、定着部材の安定な走行を維持しながら良好な加熱効率を得ることができ、残留トナーの再溶融による固着問題も解消しつつ大サイズの用紙にも対応可能な定着装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と該定着部材に対向する対向部材との間に記録媒体を挟持して搬送するニップを形成するためのニップ形成部材と、前記定着部材に対して、使用する記録媒体の最大サイズよりも狭い領域を前記ニップとは異なる位置で加熱する一つ以上のヒータからなる第一の熱源と、前記ニップの部位に設けられ、前記定着部材の前記最大サイズに対応する領域を加熱する第二の熱源と、を有し、第二の熱源が抵抗発熱体を有する面状ヒータであり、前記ヒータがハロゲンヒータであり、前記ニップ形成部材が、前記定着部材の軸方向に延びる凹部を備えたベース部材を具備し、前記面状ヒータが前記凹部に収容され、前記ベース部材の前記対向部材に対向する面と、前記面状ヒータの前記対向部材に対向する面とが同一平面上に位置する。

本発明によれば、定着部材の安定な走行を維持しながら良好な加熱効率を得ることができ、残留トナーの再溶融による固着問題も解消しつつ大サイズの記録媒体にも対応可能な定着装置を提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの概要構成図である。 ニップ部位の概要断面図である。 ニップ幅を示すニップ部位の概要断面図である。 定着ベルトの支持構成を示す要部斜視図である。 ニップ形成ユニットの分解斜視図である。 ニップ形成部材の側面図である。 ハロゲンヒータと抵抗発熱体によるヒータの加熱領域を示す図である。 ハロゲンヒータと抵抗発熱体によるヒータの通電構成を示す図である。 ハロゲンヒータとＰＴＣ特性を有するヒータの温度特性を示すグラフである。 第２の実施形態おけるニップ形成部材の斜視図である。 第３の実施形態におけるニップ形成部材の側面図である。 ハロゲンヒータの加熱範囲と、加熱範囲を延ばした場合の問題を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
まず、本実施形態の構成を説明する前に、従来の現状について説明する。
用紙対応性が求められる中で、様々な厚さやサイズの用紙を通紙する必要性、特にハガキや封筒といった用紙幅が100mm前後の小サイズ紙への要求が高まっている。
従来の定着装置では、それらの小サイズ紙に対応した加熱幅を持つ加熱源を備えていない場合は、小サイズ紙の連続通紙時に非通紙部での温度上昇が大きく、生産性を落とす等の対応をしなければならなかった。

生産性を落とさずに対応する場合は、誘導加熱方式とし、ベルト部材の内部にキュリー点が150℃〜250℃くらいで整磁機能を有する磁性体を用いることが一般的であった。
しかしながら、誘導加熱方式はハロゲンヒータによる加熱方式と比べると製造コストが高くなるため、安価な方式での非通紙部の温度上昇を低減させる対応策が求められていた。
グラファイトシートを用いて周方向に不均一な輻射強度を持たせる提案もされているが、加熱効率は改善しているものの、非通紙部における温度上昇に対する有効な対策とはなり得ていない。また、誘導加熱方式と同様に、グラファイトシートを用いた加熱源もハロゲンヒータと比較して製造コストが高い。

誘導加熱方式やグラファイトシートを用いた方式に比べると、ハロゲンヒータによる加熱方式は製造コストを安く抑えられるため、小サイズ紙に対応した複数のハロゲンヒータを設ける方式が定着方式として広く採用されている。
小サイズの用紙の場合は中央部の配光分布が密なハロゲンヒータを点灯し、大きいサイズの用紙の場合は端部付近の配光分布が密なハロゲンヒータを同時に点灯することで様々なサイズの用紙に対応している。加熱領域の異なるハロゲンヒータを３種類用いた定着方式も実用化されている。

通常使用される用紙はＡ３サイズまでがほとんどであり、Ａ３サイズの用紙は縦方向（長手方向）に通紙される。特に使用頻度が高いＡ４サイズ又はＬＴ（レター）サイズに関しては生産性を上げるため、長手方向と直交する横方向に通紙されることが多い。
このため、定着の加熱幅としては約３００ｍｍを確保し、かつ、次に使用頻度の高いＡ４サイズの縦方向の通紙に対応した加熱幅に設定可能としておけば、ほとんどの場合を網羅することができる。

具体的に説明すると、例えば用紙がＢ５等の小サイズの場合は、図１２（ａ）に示すように、中央部の配光分布が密なハロゲンヒータ２８ａのみを点灯し、Ａ３サイズ等の場合にはハロゲンヒータ２８ａと、端部付近の配光分布が密なハロゲンヒータ２８ｂとを同時に点灯する。
加熱範囲が異なる複数のハロゲンヒータのオン、オフを制御することで様々なサイズの用紙に対応している。
ハロゲンヒータによる加熱方式の場合、直径が３０ｍｍ程度の定着ローラの内部に小サイズに対応した複数のヒータを設けるため、小型化の観点から定着ローラを小径化した場合にはヒータ本数を容易に増やせない。
図１２（ｂ）に破線で示すように、Ａ３サイズの幅よりも大きいサイズの用紙幅に合わせて端部配光分布が密な範囲を長くしたハロゲンヒータ２８ｃを用いた場合、Ａ３サイズの用紙を通紙する場合でも加熱幅はこれよりも広いＡ３’となり、結果として非通紙部分での消費エネルギーが無駄になるとともに、端部付近の異常な温度上昇を来たす。

この問題を解消すべく、従来は、非通紙部の温度上昇を抑制するために生産性を落としたり、ファンで冷却するなどしていた。
非通紙部にハロゲンヒータの長くした部分から発光される余分な光を遮光するための部材を設ける対策等も見られるが、連続通紙中に遮光部材の過度の温度上昇が発生する問題があった。

上記各問題を解消できる本発明の第１の実施形態を、図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を説明する。
画像形成装置１００は、複数の色画像を形成する作像部が中間転写ベルトの移動方向に沿って並置されたタンデム方式のカラープリンタである。

画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に分解された色にそれぞれ対応する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を有している。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像としてのトナー像は、各感光体ドラムに対向しながら矢印Ａ１方向に移動可能な中間転写体としての中間転写ベルト１１に重ね合わせて１次転写される。
その後、記録媒体としての用紙Ｓに対して２次転写工程により一括転写される。
各感光体ドラム２０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。

ブラック画像の形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを代表して、画像形成処理するための装置を説明する。
感光体ドラム２０Ｂｋの周囲には、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が順に配置されている。
帯電装置３０Ｂｋによる帯電後、感光体ドラム２０Ｂｋの表面に光書込装置８により画像情報に基づく光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。
静電潜像は現像装置４０Ｂｋによりトナー像として可視化される。

各感光体ドラム２０に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、中間転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。
上記１次転写は、中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラムに対向して配設された１次転写ローラ１２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、中間転写ベルト１１の移動方向の上流側からこの色順で並んでいる。
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２０の上方に対向して配設され、中間転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた中間転写ベルトユニット１０とを有している。
また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１に従動して連れ回りする２次転写手段としての２次転写ローラ５を有している。
また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３を有している。
光書込装置８は、４つの画像ステーションの下方にこれらに対向して配設されている。

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いる。
光書込装置８は、各感光体ドラム２０に対して、色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して各感光体ドラム２０に静電潜像を形成する。
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書き込み光に符号Ｌｂを付けているが、その他の画像ステーションにおいても同様である。

画像形成装置１００の下部には、各感光体ドラム２０と中間転写ベルト１１との間に向けて搬送される用紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１が設けられている。
シート給送装置６１から搬送されてきた用紙Ｓは、レジストローラ対４により、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、中間転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間の２次転写部に向けて繰り出される。
用紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことは、センサによって検知される。

トナー像が転写された用紙Ｓは定着装置１５０に送られ、ここで熱と圧力を加えられてトナー像を定着される。
定着済みの用紙Ｓは排紙ローラ対７により排紙トレイとしての画像形成装置本体の上面に排出される。
画像形成装置本体の上面の下方には、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が備えられている。

中間転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、中間転写ベルト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、中間転写ベルト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、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。
中間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、中間転写ベルトクリーニング装置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、最上位の用紙Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の用紙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に装備されている中間転写ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト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いる。
中間転写ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト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、除去する。
中間転写ベルトクリーニング装置１３はまた、中間転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。

以下に定着装置１５０の構成を詳細に説明する。
図２に示すように、定着装置１５０は、薄肉で可撓性を有する無端状の定着部材としての定着ベルト１４と、定着ベルト１４の外部において定着ベルト１４に対向して配置された対向部材としての加圧ローラ１６とを有している。定着ベルト１４は筒状（円筒状）に形成されている。
定着ベルト１４の内部には、定着ベルト１４と加圧ローラ１６との間に用紙Ｓを挟持して搬送するニップＮを形成するためのニップ形成ユニット１８が設けられている。
ニップ形成ユニット１８は、加圧ローラ１６に対向して定着ベルト１４の内側に配置されたニップ形成部材２２と、ニップ形成部材２２を加圧ローラ１６からの加圧力に対抗して保持するステー部材２６とを有している。

ニップ形成部材２２は、ベース部材２３と、抵抗発熱体を有する第二の熱源としての面状ヒータ２４と、面状ヒータ２４の定着ベルト１４の内面に対向する面を覆う均熱部材２５等を有している。
ベース部材２３、面状ヒータ２４、均熱部材２５及びステー部材２６は、いずれも定着ベルト１４の軸方向（以下、「長手方向」ともいう）に延びる長さを有している（図５参照）。

均熱部材２５は、面状ヒータ２４の熱が局所的に留まることを防止し、積極的に長手方向に熱を移動させて長手方向の温度不均一性を低減するために設けられている。
このため、均熱部材２５は短時間で熱移動が可能な材料であることが望ましく、熱伝導率の高い銅やアルミニウム、銀といった部材であることが望ましい。コスト、入手性、熱伝導率特性、加工性を総合的に考慮すると、銅を用いることが最も望ましい。
本実施形態では均熱部材２５は厚みが０．５ｍｍ程度の銅板を凹状に折り曲げて形成されている。均熱部材２５の厚みは図５等では誇張表示している。

均熱部材２５は、摺動シートとしての低摩擦シートを介して定着ベルト１４の内面と摺動する。摺動シートにフッ素グリースやシリコーンオイルなどの潤滑剤を塗布することで、摺動トルクを低減することができる。
均熱部材２５が定着ベルト１４の内面に直に接触する構成としてもよい。
ステー部材２６はニップ側と反対側が開口されたボックス形状を有し、その内部には第一の熱源としての２本の棒状のハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂが配置されている。
定着ベルト１４は、ステー部材２６の開口側、換言すればニップと異なる位置において、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂにより内面側から輻射熱で直接加熱される。

ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂによる加熱効率を上げるために、ステー部材２６の内面には、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂから放射される光を定着ベルト１４へ反射する板状の反射部材３１が設けられている。
反射部材３１は、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂからの輻射熱などによりステー部材２６が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制するために設けられている。
反射部材３１を設ける代わりに、ステー部材２６の内面に断熱も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。

加圧ローラ１６は、図３に示すように、中空の金属ローラ１６ａにシリコーンのゴム層１６ｂを設けた構成を有している（他の図では省略）。
離型性を得るためにゴム層１６ｂの表面には、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなる層厚が５〜５０μｍの離型層が設けてある。
加圧ローラ１６は、画像形成装置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１６はスプリングなどにより定着ベルト１４側に押し付けられており、加圧ローラ１６のゴム層１６ｂが押し潰されて変形することにより、用紙搬送方向に所定のニップ幅Ｎｗが形成される。

加圧ローラ１６は中実のローラであっても良いが、中空のほうが熱容量は少なくて良い。加圧ローラ１６は内部にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
ゴム層１６ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ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１４の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

定着ベルト１４は、層厚が３０〜５０μｍのニッケルや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、もしくはフィルムである。
ベルトの表層はＰＦＡまたは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またはＰＴＦＥ層との間には、他にシリコーンゴムの層などで形成す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含む定着ムラ（光沢ムラ）が残るという不具合が生じる。

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定着ムラが改善する。
定着ベルト１４は、加圧ローラ１６の回転により接触摩擦で連れ回り回転する。
定着ベルト１４はニップ部で挟み込まれて回転するが、ニップ部以外では両端部を円筒状のまま保持されており、定着ベルト１４の断面形状は安定的に円形状に維持される。
図２に示すように、ニップＮの用紙搬送方向下流側には、定着ベルト１４から用紙Ｓを分離する分離部材３２が設けられている。

本実施形態では、図２及び図３に示すように、ニップＮの形状を平坦状にしているが、加圧ローラ１６側から見て定着ベルト１４側に凸となる形状やその他の形状であっても良い。
ニップの形状は定着ベルト１４側が凹む凹形状の方が、用紙先端の排出方向が加圧ローラ１６寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。ニップ形状がストレートであると封筒の通紙性がよいなど、適宜調整される。
ニップ形成部材２２の定着ベルト１４に対向する面を凹状とし、均熱部材２５をこれに沿わせるようにしてもよい。

ステー部材２６により、加圧ローラ１６から圧力を受けるニップ形成部材２２の撓みを防止し、長手方向で均一なニップ幅が得られるようにしている。
本実施形態では加圧ローラ１６を定着ベルト１４側へ押圧してニップを形成するようにしたが、ニップ形成ユニット１８を加圧ローラ１６側へ押圧してニップを形成するようにしてもよい。
ステー部材２６は、ニップ形成部材２２を支持するために、十分な撓み強度を備えている。材質としてはステンレスや鉄といった金属材料や、セラミックスなどの金属酸化物を用いる。

図４に示すように、定着ベルト１４は、軸方向における両端側を、側板３４から軸方向に突出する支持部材としてのフランジ３６により回転可能に支持されている。図４では定着ベルト１４の軸方向における一方側の支持構成を示しているが、他方側も同様の構成となっている。
定着ベルト１４の両端部をガイドするフランジ３６は、定着ベルト１４の内径とほぼ同等の外径を有し、定着ベルト１４の両端から内側に５〜１０ｍｍ入り込む長さを有している。
定着ベルト１４はフランジ３６によりガイドされることにより、走行中（回転中）においてもその断面形状を円形状に維持される。

フランジ３６のニップＮに対応する部分は、ニップ形成ユニット１８を所定の位置に配置するために開口されている。
ステー部材２６は、定着ベルト１４の軸方向全体に亘って延びる長さを有し、両側を側板３４に固定され、位置決めされた状態で支持されている。

図５に示すように、ステー部材２６の加圧ローラ１６側の側面２６ａには定着ベルト１４の長手方向に延びる２つの凸縁２６ｂ、２６ｃが形成されている。
ベース部材２３の加圧ローラ１６に対向する面２３ａには、長手方向の全体に亘る長さの凹部２３ｂが形成され、凹部２３ｂに面状ヒータ２４が収容されて接着等の手段により固定されている。
均熱部材２５は、ベース部材２３と面状ヒータ２４との一体構成における定着ベルト１４の内面に対向する面を覆うように嵌合されて接着等の手段により一体化され、凸縁２６ｂ、２６ｃ間に収容されて位置決めされる。
ベース部材２３で支持された均熱部材２５の面２５ａは、定着ベルト１４に直接接触する面であり、実質的なニップ形成面となる。均熱部材２５はステー部材２６に支持されたベース部材２３に支持されているため、加圧ローラ１６の加圧力に対して剛性体となる。

図６に示すように、面状ヒータ２４と均熱部材２５との間には絶縁層２７が設けられている（他の図では省略）。絶縁層２７にはテフロン（登録商標）やポリイミドなどが用いられるが、均熱部材２５上に直接絶縁層を塗布形成してもよい。
ベース部材２３の加圧ローラ１６に対向する面２３ａと、面状ヒータ２４の加圧ローラ１６に対向する面２４ａとは、同一平面上に位置する。

ベース部材２３は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂や液晶ポリマーのような耐熱性の樹脂で形成される。面状ヒータ２４としては、セラミックヒータや、ガラス基板上に抵抗がパターンニングされた抵抗発熱体が用いられる。面状ヒータ２４の端部には電源及びスイッチ素子と接続する端子が設けられている。
本実施形態では、ベース部材２３の凹部２３ｂに面状ヒータ２４を収容し、その一体構成を凹状に形成された均熱部材２５に収容する構成としたので、省スペース化と押圧の安定化が可能となる。

図７に、第一の熱源としてのハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂと、第二の熱源としての面状ヒータ２４の定着ベルト１４に対する加熱領域（加熱幅）を示す。
ハロゲンヒータは、使用頻度の高いＡ３Ｔ（Ａ３縦）やＡ４Ｙ（Ａ４横）のサイズに加熱幅が最適となるようフィラメント配置が設計されている。
Ａ４サイズの用紙を縦方向に通紙する場合には、ハロゲンヒータ２８ａのみが通電される。
Ａ３サイズの用紙を縦方向に、あるいはＡ４サイズの用紙を横方向に通紙する場合には、ハロゲンヒータ２８ａとハロゲンヒータ２８ｂとが共に通電される。
通紙幅が３２９ｍｍのＡ３ノビサイズ（Ａ３Ｎ）や、通紙幅が３３０ｍｍの１３インチサイズ（１３ＩＮ）の最大サイズの用紙を通紙する場合には、面状ヒータ２４のみが通電される。ハロゲンヒータ２８ａとハロゲンヒータ２８ｂには通電しない。

したがって、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂと面状ヒータ２４への通電のオン・オフ制御により、Ａ３サイズから１３インチサイズへ用紙対応幅が広がる。
図７において、符号３７ａは、ハロゲンヒータ２８ａによる温度を検知する温度検知手段としての温度センサを、符号３７ｂは、ハロゲンヒータ２８ｂによる温度を検知する温度検知手段としての温度センサを示している。温度センサ３７ａ、３７ｂの検知情報はハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂのオン、オフを制御する制御手段へ送られる。
符号３８ａは、ハロゲンヒータ２８ａに用いられる熱暴走を抑制する安全装置としての安全回路を、符号３８ｂはハロゲンヒータ２８ｂに用いられる熱暴走を抑制する安全装置としての安全回路を示している。

定着ベルト１４に対する温度センサ３７と安全回路３８の位置関係は図２に示す通りである。
温度センサとしては定着ベルトの外部に非接触で配置されるサーモパイルが応答性の観点で望ましく、安全回路としてはサーモスタットを用いて回路を遮断する構成が低コストで望ましいがこれに限定されない。例えば、温度センサは接触式タイプを用いても良い。

ハロゲンヒータ２８ｂをＡ３ノビ等の大サイズ用紙に対応可能な加熱構成とすると、上述のように、大サイズ用紙を通紙しない場合にもその部分を加熱することになって無駄なエネルギーを消費することになる。
本実施形態の構成によれば、定着ベルト１４の最大サイズ領域に対応した面状ヒータ２４を追加するという簡単な構成の付加によって、上記問題を解消することができる。
すなわち、ニップの部位に配置された最大サイズ対応の面状ヒータ２４と、ニップとは異なる位置に設けられた、最大サイズよりも小さいサイズに対応した複数のハロゲンヒータとの使い分けにより、様々なサイズの用紙に対応することができる。
面状ヒータ２４をニップ領域にニップ形成部材２２の一部として組み込むことにより、定着装置のコンパクト化を阻害することなく最大サイズ対応のヒータを追加することができる。面状ヒータ２４と複数のハロゲンヒータとの使い分け方式により、ハロゲンヒータを設ける部位のスペースの拡大を抑制でき、定着ベルト１４の小径化も維持できる。

図８は、面状ヒータ２４とハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂの通電構成を示している。符号４５、４６、４７はスイッチを示し、符号４８は電源を示している。
安全回路３８ａは、ハロゲンヒータ２８ａと面状ヒータ２４とで共用している。これにより低コスト化が可能となる。温度制御用センサである温度センサについても、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂの少なくとも一方と面状ヒータ２４との間で共用する構成とすることができる。

本実施形態では、面状ヒータ２４を、ニップ形成部材２２の本来のニップ形成面内に同一平面となるように収容する構成としたので、面状ヒータ２４を定着ベルト１４の内側に余分なスペースを設けることなく配置できる。
換言すれば、第一の熱源の部位に設けることが困難な大サイズ対応の面状ヒータ２４をニップの形状を利用して配置することにより、定着装置のコンパクト化を阻害しない。
加圧ローラ１６による充分な加圧力が定着ベルト１４と均熱部材２５と面状ヒータ２４とベース部材２３とに加わり、定着ベルト１４はニップ形成部材２２との間で隙間なく摺動するので面状ヒータ２４の表面から定着ベルト１４の内面への伝熱が良好となり、最適な加熱効率を維持できる。
この際、絶縁層２７は圧力印加の均一性を補助するクッションの役目も果たしている。
面状ヒータ２４が転写部位であるニップの部位に存在するので、特許文献１における残留トナーの再溶融による固着問題も解消できる。

面状ヒータ２４は例えばＰＴＣ特性を有しても良く、この場合、設定温度以上で抵抗値が増加し、設定温度以上に上がることがない。ＰＴＣヒータの加熱特性については、図９に示すように、ある一定温度で飽和する特徴を持つ。
これにより、燃焼やベルト破損の虞がなく、安全な定着装置を実現できる。

面状ヒータ２４を、均熱部材２５を有し且つＰＴＣ特性を有するヒータとした場合、通常、ハロゲンヒータに比べ昇温時間が長くかかる。
また、通紙により熱が奪われると、ＰＴＣの特性上、目標温度に復帰するのにハロゲンヒータより加熱時間が長くかかる。
このため、面状ヒータ２４を使用するサイズ（例えばＡ３ノビ）の用紙を搬送する場合にはその搬送速度を、それ以外の定型サイズ（例えばＡ３Ｔ）の用紙の搬送速度よりも遅くする。
このようにして使用頻度の低い大サイズ紙の生産性を落とすことで、最大サイズの加熱ヒータ（面状ヒータ２４）を簡略化、低コスト化でき、効率的となる。
本実施形態では、第一の加熱源をハロゲンヒータを二本有する構成としたが、これに限定される趣旨ではなく、小サイズ紙対応のための三本以上のハロゲンヒータを有する構成でも構わない。
また、均熱部材２５を設けずに面状ヒータ２４が定着ベルト１４の内面に直接接触する構成としてもよい。

図１０に示すように、凹部２３ｂを有するベース部材２３に代えて、面状ヒータ２４と同等サイズの直方体形状のベース部材５３を設けて一体化したニップ形成部材５２としてもよい（第２の実施形態）。
また、図１１に示すように、ベース部材を設けずにステー部材２６に直接面状ヒータ２４を配置し、その上を厚みの大きい均熱部材５４で覆う構成としてもよい（第３の実施形態）。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１４ 定着部材としての定着ベルト
１６ 対向部材としての加圧ローラ
２２、５２ ニップ形成部材
２３ ベース部材
２３ｂ 凹部
２４ 第二の熱源としての面状ヒータ
２５ 均熱部材
２７ 絶縁層
２８ａ、２８ｂ 第一の熱源としてのハロゲンヒータ
３７ａ、３７ｂ 温度検知手段としての温度センサ
３８ａ、３８ｂ 安全装置としての安全回路
１５０ 定着装置
Ｓ 記録媒体としての用紙

特開２０１４−１７８３７０号公報

Claims (7)

1. 可撓性を有する無端状の定着部材と、
   前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と該定着部材に対向する対向部材との間に記録媒体を挟持して搬送するニップを形成するためのニップ形成部材と、
   前記定着部材に対して、使用する記録媒体の最大サイズよりも狭い領域を前記ニップとは異なる位置で加熱する一つ以上のヒータからなる第一の熱源と、
   前記ニップの部位に設けられ、前記定着部材の前記最大サイズに対応する領域を加熱する第二の熱源と、
   を有し、
   第二の熱源が抵抗発熱体を有する面状ヒータであり、前記ヒータがハロゲンヒータであり、
   前記ニップ形成部材が、前記定着部材の軸方向に延びる凹部を備えたベース部材を具備し、前記面状ヒータが前記凹部に収容され、前記ベース部材の前記対向部材に対向する面と、前記面状ヒータの前記対向部材に対向する面とが同一平面上に位置する定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記面状ヒータは均熱部材を介して前記定着部材を加熱する定着装置。
3. 請求項２に記載の定着装置において、
   前記面状ヒータと前記均熱部材との間に絶縁層が設けられている定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置において、
   第一の熱源が、前記定着部材の軸方向で加熱領域が異なる２つ以上のハロゲンヒータからなる定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置において、
   第二の熱源と、少なくとも１つの前記ヒータとが、同一の温度検知手段の検知情報に基づいて制御される定着装置。
6. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置において、
   第二の熱源と、少なくとも１つの前記ヒータとが、同一の安全装置で熱暴走を抑制される定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置を備える画像形成装置。

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