JP6682840B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの静電記録式画像形成装置に使用される定着装置、より具体的には無端状の定着部材と加圧部材間にニップ部を形成し、該ニップ部を通る記録材に対し定着処理を行う定着装置に関する。また本発明は、その定着装置を搭載した画像形成装置に関する。

プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が高まってきている。
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式または直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１）やセラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば特許文献２）が知られている。

ベルト方式の定着装置では、近年、さらなるウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間）の短縮化が望まれている（課題１）。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足すること（所謂、温度落ち込み）が問題となっている（課題２）。

前記課題１の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されている。この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化や小型化が可能となったが、ニップ部のみを局所加熱するため、その他の部分は加熱されず、ニップ部入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある（課題３）。

前記課題１〜３を解決すべく、無端ベルト全体を温めることを可能にし、ファーストプリントタイムを短縮でき、かつ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、良好な定着性が得られる定着装置が提案されている（特許文献３）。

特許文献３の図１に示す定着装置では、無端ベルト１の内部にパイプ状の金属熱伝導体２を、無端ベルト１の移動をガイドすることが可能に固定し、金属熱伝導体２内の熱源３により金属熱伝導体２を介して無端ベルト１を加熱する。さらに無端ベルト１を介して金属熱伝導体２に接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４を備え、該加圧ローラ４の回転に連れ回りするようにして無端ベルト１を周方向に移動させる。この構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能にし、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、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

しかしながら、更なる省エネルギー性およびファーストプリントタイム向上のためには熱効率を更に向上させる必要があり、金属熱伝導体を介して無端ベルトを間接的に加熱する構成から、金属熱伝導体を介さずに無端ベルトを直接加熱する構成が考案された。この構成では、伝熱効率を大幅に向上させて消費電力を低減すると共に、ファーストプリントタイムを更に短縮することができる。また、金属熱伝導体がないためコストダウンが可能となる。

ところで、このような定着装置では、各サイズの記録材にトナー像を定着させるために、異なった配熱分布（配光分布）を有するハロゲンヒータを複数本用いることが一般的である。例えば、定着装置は、Ａ４縦通紙幅（２１０ｍｍ）に対応する配熱分布を持つヒータと、Ａ４縦通紙幅とＡ３縦通紙幅間（２１０ｍｍ〜２９７ｍｍ）の配熱分布を持つヒータを有する。

一方で、定着装置の小型化に伴い、無端ベルトが小径化され、定着装置の横断面におけるハロゲンヒータ間の距離が短くなってきている。例えば、異なった配熱分布を有する２本のハロゲンヒータを並列して用いた場合、一方のハロゲンヒータの輻射熱が他方のハロゲンヒータを加熱してしまい、輻射効率が低下してしまう。

そこで、複数あるハロゲンヒータを反射部材を挟んだ両側に配置することで、複数のハロゲンヒータが互いに加熱し合うことなく、加熱ローラを効率良く加熱してウォームアップタイムを短縮することができる定着装置が提案されている（特許文献４）。しかし、さらなる加熱効率向上の要求がある。

そこで、本発明では、異なった配熱分布（配光分布）を有する複数の熱源を用いる定着装置において、従来よりもさらに加熱効率を向上させ、ファーストプリントタイムの短縮と良好な定着性を得ることを課題とする。

この課題を解決するため、回転可能な定着部材と、前記定着部材に対向配置されて回転可能な加圧部材を備え、前記定着部材の内側に、前記定着部材を加熱する複数の熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材が配置された、記録材上のトナー像を前記ニップ部において定着する定着装置において、前記複数の熱源は、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、前記支持部材を挟んだ別々な領域に配置され、前記複数の熱源の長手方向と直交する断面において、発熱量の多い熱源の前記配熱部からの輻射が前記定着部材に直接当たる照射角が、発熱量の少ない熱源の前記配熱部からの輻射が前記定着部材に直接当たる照射角より大きくなるように、前記複数の熱源のうち前記発熱量の多い熱源は前記領域のうちの広い領域に配置され、前記発熱量の少ない熱源は前記領域のうちの狭い領域に配置されることを特徴とする定着装置を提案する。

異なった配熱パターンを有する複数の熱源を用いる場合でも、一方のハロゲンヒータの輻射熱が他方のハロゲンヒータを加熱し、輻射の効率が低下してしまうことがない。複数の熱源を単に支持部材を挟んで配置するよりも、さらなる加熱効率の向上が実現される。

本発明の実施形態にかかる画像形成装置の概略構成図である。 第１実施形態にかかる定着装置の概略断面図である。 従来構成の定着装置の一例を示す概略断面図である。 図２の定着装置の定着ベルト内部の概略斜視図である。 図４を上下逆さまにしたときの概略斜視図である。 第２実施形態にかかる定着装置の定着ベルト内部の概略斜視図である。 図６を上下逆さまにしたときの概略斜視図である。 図６の装置端部における概略断面図である。 図６の装置中央部における概略断面図である。 第３実施形態にかかる定着装置両端部における概略断面図である。 第４実施形態にかかる定着装置の概略構成図である。

以下に、図１を用いて本発明の実施形態にかかる画像形成装置の構成を説明する。
図１に示した画像形成装置１００は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張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ある。だが、本発明はこの方式に限られず、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。

画像形成装置１００は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に分解された色にそれぞれ対応する像としての画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を並設したタンデム構造が採用されている。

画像形成装置１００では、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラムに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトである中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対して１次転写される。この１次転写行程の実行によってそれぞれの色の画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録材Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写される。

各感光体ドラムの周囲には、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。ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを代表として説明すると、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およびクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。帯電後に行われる書き込み光Ｌｂを用いた書き込みには、光書き込み装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写では、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。このために、転写は、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋ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、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。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２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１をクリーニングするベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置８とを有している。

光書き込み装置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、折り返しミラーおよび偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書き込み装置８は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成するよう構成されている。書き込み光Ｌｂは、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符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録材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。また、シート給送装置６１から搬送されてきた記録材Ｓを、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、各感光体ドラムと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４が設けられている。また、記録材Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知するセンサが設けられている。

また、画像形成装置１００には、トナー像が転写された記録材Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置２００と、定着済みの記録材Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排出ローラ７が備えられている。また、画像形成装置１００の本体上部には、排出ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された記録材Ｓを積載する排紙トレイ１７が備えられている。また、排紙トレイ１７の下側には、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。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、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、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。このような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、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、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の記録材Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有している。給送ローラ３が図中反時計回りに回転駆動されることにより、最上位の記録材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に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、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。クリーニング装置１３は、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、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。

クリーニング装置１３はまた、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。

図２は、第１実施形態にかかる定着装置を示す概略構成図である。
定着装置２００は、回転可能な定着部材としての定着ベルト２０１と、これに対向配置されて回転可能な加圧部材としての加圧ローラ２０３とを有し、複数の熱源としてのハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂにより定着ベルト２０１が内周側から輻射熱で直接加熱される。このとき、図２の定着ベルト２０１内には、定着ベルト２０１を介して加圧ローラ２０３との間でニップ部を形成するニップ形成部材２０６があり、定着ベルト内面と直接または摺動シートを介して間接的に摺動するようになっている。２次転写ローラ５を通過した記録材Ｓは図２中、矢印の方向に搬送され、記録材Ｓ上のトナー像はニップ部において加熱・加圧により定着される。

図２ではニップ部の形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。凹形状のニップ部の場合、記録材先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。

定着ベルト２０１は、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またはフィルムで構成される。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層の間にはシリコーンゴムの層などで形成された弾性層があっても良い。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ユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じ得る。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００［μｍ］以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。

定着ベルト２０１の内部にはニップ形成部材２０６とニップ部Ｎを支持するための支持部材としてのステー２０７を設け、加圧ローラ２０３により圧力を受けるニップ形成部材２０６の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅を得られるようにしている。このステー２０７は両端部で保持部材としてのフランジに保持固定され位置決めされている。また、ハロゲンヒータ２０２とステー２０７の間に反射部材２０９を備え、ハロゲンヒータ２０２からの輻射熱などによりステー２０７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している。ここで反射部材２０９を備える代わりに、ステー２０７表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可能となる。

加圧ローラ２０３は芯金２０５に弾性ゴム層２０４があり、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）が設けてある。加圧ローラ２０３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２０３は、スプリングなどにより定着ベルト２０１側に押し付けられており、弾性ゴム層２０４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。加圧ローラ２０３は中空のローラであっても良く、加圧ローラ２０３にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。弾性ゴム層２０４はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ２０３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

定着ベルト２０１は加圧ローラ２０３により連れ回り回転する。図２の場合は加圧ローラ２０３が駆動源により回転し、ニップ部Ｎでベルトに駆動力が伝達されることにより定着ベルト２０１が回転する。定着ベルト２０１はニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部でフランジ２０８にガイドされ、走行する。

上記のような構成により安価で、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。

ここで、従来構成の定着装置について説明する。
従来から、ハロゲンヒータ３本構成の定着装置（例えば特許文献５の図２６）やハロゲンヒータ２本構成の定着装置（例えば特許文献５の図２，３）が知られている。前者では、３本のヒータをまとめてステーの内側に配置したため、ヒータ点灯時に互いのガラス管が加熱されて、輻射熱が定着ベルトに直接当たらなくなる分、加熱効率が下がる。さらに、３本のヒータが反射部材に囲まれているため、反射による輻射の減衰や狭められた照射角によって加熱効率が低下する。

後者では、２本のヒータをまとめてステーの下側に配置したため、ヒータ点灯時に互いのガラス管が加熱されて、輻射熱が定着ベルトに直接当たらなくなる分、加熱効率が下がる。
図３は、ハロゲンヒータ２本構成の定着装置の概略断面図である。このような定着装置は例えば特許文献６から知られている。２本のハロゲンヒータ２０２が反射部材に囲まれているため、反射による輻射の減衰や、双方向矢印で示すように照射角が狭められることによって、加熱効率が低下する。ここで、照射角はハロゲンヒータ２０２からの輻射が定着ベルト２０１に直接当たる角度である。例えば、ハロゲンヒータ２０２の一方は、定着ベルトの長手方向中央部を加熱する中央ヒータであり、他方は、定着ベルトの長手方向端部を加熱する端部ヒータである。

また、別なハロゲンヒータ２本構成の定着装置が例えば特許文献４から知られている。この定着装置７は、定着ベルト２１と、定着ヒータ２３と、加圧ローラ２５と、リフレクタ２７と、を備えている。リフレクタ２７は、略垂直に配置された支持部２７ａと、定着ベルト２１を挟んで加圧ローラ２５と当接する当接部２７ｂと、定着ベルト２１に対する定着ヒータ２３からの輻射光の照射時間をベルト幅方向に可変するための照射規制部２７ｂと、を有している。リフレクタ２７により定着ベルト２１内の領域は左右均等に分けられ、２本の定着ヒータ２３をリフレクタ２７の左右に分割して配置したため、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないので、加熱効率は下がらない。また、２本の定着ヒータ２３は同じ大きさの領域に均等に分割配置されているため、ヒータからの輻射が定着ベルト２１に直接当たる照射角の大きさも左右で同じである。しかし、加熱効率向上の点で改良の余地がある。

そこで、本発明では以下のように定着装置を構成した。
図２を参照して、ステー２０７は、断面がそれぞれ略Ｌ字型の第１部材２０７Ａと第２部材２０７Ｂからなる。第１部材２０７Ａは、２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂを仕切るための第１仕切り部２０７ｃと、ニップ形成部材２０６を固定するための第１固定部２０７ｄを有する。第２部材２０７Ｂは、２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂを仕切るための第２仕切り部２０７ｅと、ニップ形成部材２０６を固定するための第２固定部２０７ｆを有する。長手方向（紙面垂直方向）全体にわたり、第１仕切り部２０７ｃと第２仕切り部２０７ｅは略同じ長さを有するが、第１固定部２０７ｄは第２固定部２０７ｆよりも長い。第１仕切り部２０７ｃと第２仕切り部２０７ｅはヒータの長手方向に直線的に延在している。よって、第１仕切り部２０７ｃと第２仕切り部２０７ｅが接触することで、ステー２０７の断面は略Ｔ字型に構成されるが、定着ベルト２０１内では第１領域２１１が第２領域２１２よりも広くなっている（図４）。

よって、２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂをステー２０７を挟んだ上下の別々な領域に配置したことで、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないため、加熱効率が下がらない。さらに、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ２０２Ａを定着ベルト２０１内の広い第１領域２１１に配置し、発熱量・電力量の少ないハロゲンヒータ２０２Ｂを定着ベルト２０１内の狭い第２領域２１２に配置している。そして定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置に比べて、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ２０２Ａの照射角αが広くなる分、加熱効率が向上する。逆に、発熱量・電力量の少ないハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角βが狭くなる分、加熱効率が低下する。結局、定着装置２００全体としては、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置に比べて加熱効率が向上する。熱量の少ない熱源が配置される領域が狭くなるため、熱量の少ない熱源から定着部材へ当たる輻射熱の照射角が小さくなる分、熱効率は低下するが、定着装置としての熱効率が向上する。

言い換えれば、ステー２０７を挟んで配置された２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂからの輻射はいずれもステー２０７で遮られるため、定着ベルト２０１上にはその輻射が当たる部分と当たらない部分がそれぞれ生じる。その場合、広い第１領域２１１に置かれたハロゲンヒータ２０２Ａからの輻射が定着ベルトに当たる部分はより大きくなり、狭い第２領域２１２に置かれたハロゲンヒータ２０２Ｂからの輻射が定着ベルトに当たる部分はより小さくなる。そこで発熱量・電力量の多い方のヒータを広い領域に置くことで、２本のハロゲンヒータを用いる定着装置全体としては加熱効率が上がることとなる。また、ステーの他に、ヒータからの輻射を遮る付加部材が定着ベルト内部のヒータと定着ベルト間に存在する装置構成も有り得るが、その際も本発明の構成を取ることにより、少なくともステーにより遮られる領域を考慮して加熱効率を上げることが出来ているため、その分定着ベルト内部での付加部材の形状・配置について設計の自由度を上げることが出来る。

なお、例えば回転時や非回転時などの装置の動作状態によって定着ベルト２０１の形状が変わる場合があるが、少なくともヒータ点灯時に本発明の構成が満たされていれば前述の効果を得ることができる。すなわち、複数のヒータは、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、ステーを挟んだ別々な領域に配置され、複数のヒータのうち発熱量の多いヒータは前記領域のうちの広い領域に配置され、発熱量の少ないヒータは前記領域のうちの狭い領域に配置されていればよい。

図４は図２の定着装置の定着ベルト内部の概略斜視図、図５は図４を上下逆さまにしたときの概略斜視図である。
特に図４に示すように、第１領域２１１に配置されたハロゲンヒータ２０２Ａは、定着ベルト２０１の長手方向中央部を加熱する中央ヒータであり、通電時に加熱する配熱部２０２ｃを長手方向中央部に有する。特に図５に示すように、第２領域２１２に配置されたハロゲンヒータ２０２Ｂは、定着ベルト２０１の長手方向端部を加熱する端部ヒータであり、通電時に加熱する配熱部２０２ｄを長手方向端部に有する。配熱部２０２ｃ，２０２ｄ以外の部分（非配熱部）は通電時に加熱しない。ハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂは長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、配熱部２０２ｃと配熱部２０２ｄは長手方向において重ならないように配置されている。ハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂの配熱部２０２ｃ，２０２ｄとステー２０７の間には反射部材２０９が備えられている。

例えば、配熱部２０２ｃは２１７ｍｍの長さであってハロゲンヒータ２０２Ａは７７０Ｗの電力量を有し、配熱部２０２ｄはそれぞれ６３ｍｍ（合計１２６ｍｍ）の長さであってハロゲンヒータ２０２Ｂは４４０Ｗの電力量を有する。よって、Ａ４横やＡ３縦（２９７ｍｍ）を印刷する際は、ハロゲンヒータ２０２Ａとハロゲンヒータ２０２Ｂの両方を点灯する必要がある。

このように、中央ヒータの発熱量・電力量は端部ヒータの発熱量・電力量より大きい。ただし、ハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂの単位長さ当りの発熱量・電力量はどちらも、例えば３．５Ｗ／ｍｍである。これは、記録材上のトナーの定着性や画像の光沢度を一定に保つために、トナーや記録材に与える熱量を一定にするためである。

ここで、配熱部２０２ｄが狭いハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角を広くするよりも、配熱部２０２ｃが広いハロゲンヒータ２０２Ａの照射角を広くした方が、合計の加熱効率は向上する。言い換えれば、ヒータの長手方向と直交する断面（図２）において、発熱量の多いハロゲンヒータ２０２Ａの配熱部２０２ｃからの輻射が定着ベルト２０１に直接当たる照射角αが、発熱量の少ないハロゲンヒータ２０２Ｂの配熱部２０２ｄからの輻射が定着ベルト２０１に直接当たる照射角βより大きいと好ましい。これは後述する全ての実施形態に当てはまる。

例えば、ハロゲンヒータ２０２Ａの照射角αが５％広くなり、その分ハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角βが５％狭くなる場合、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置の電力量を基準とした電力量Ｐは理論上以下のように計算できる。
Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ａ）＝７７０×１．０５＝８０８．５Ｗ
Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ｂ）＝４４０×０．９５＝４１８Ｗ
Ｐ（全体）＝８０８．５＋４１８＝１２２６．５Ｗ

一方、各ヒータが同じ領域に配置されて同じ照射角を有する場合、基準となる電力量Ｐは以下のように計算できる。
Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ａ）＝７７０Ｗ
Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ｂ）＝４４０Ｗ
Ｐ（全体）＝７７０＋４４０＝１２１０Ｗ

以上のように、本実施形態によれば配熱部２０２ｃが広いハロゲンヒータ２０２Ａの加熱効率向上量がハロゲンヒータ２０２Ｂの加熱効率低下量を上回るため、全体としてはヒータの配置領域を均等に分割した構成より加熱効率が向上する。

図６は第２実施形態にかかる定着装置の定着ベルト内部の概略斜視図、図７は図６を上下逆さまにしたときの概略斜視図、図８は図６の装置端部における概略断面図、図９は図６の装置中央部における概略断面図である。以下では、主に前記第１実施形態と異なる点を説明する。
本実施形態でも定着装置２００は、長手方向に異なる分布の配熱部２０２ｃ，２０２ｄをそれぞれ有する２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂを有する。２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂを、ステー２０７を挟んだ上下の別々な領域２１１，２１２に配置したことで、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないため、加熱効率が下がらない。

ここでは、ハロゲンヒータの長手方向の配熱部・配熱分布に対応して、ハロゲンヒータが配置される領域２１１，２１２の大きさを変化させる。より具体的には、２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂの配熱部・配熱部分が存する領域を同じ割合だけ広げる。このために、ステー２０７の形状を長手方向に沿って変化させる。すなわち、中央部においてハロゲンヒータ２０２Ａの配熱部２０２ｃに対向するステー２０７の第１仕切り部２０７ｃ及び第２仕切り部２０７ｅは配熱部２０２ｃから遠ざかり、ハロゲンヒータ２０２Ｂの非配熱部２０２ｅに近づくように形成されている（図６，７）。また、長手方向両端部においてハロゲンヒータ２０２Ｂの配熱部２０２ｄに対向するステー２０７の第１仕切り部２０７ｃ及び第２仕切り部２０７ｅは配熱部２０２ｄから遠ざかり、ハロゲンヒータ２０２Ａの非配熱部２０２ｆに近づくように形成されている（図６，７）。言い換えれば、発熱量の多いハロゲンヒータ２０２Ａにおける配熱部２０２ｃが配置される第１領域２１１が、当該配熱部２０２ｃが配置されない第１領域２１１より広げられる。

さらに、発熱量の少ないハロゲンヒータ２０２Ｂにおける配熱部２０２ｄが配置される第２領域２１２も、当該配熱部２０２ｄが配置されない第２領域２１２より広げられる。これにより、ハロゲンヒータ２０２Ｂにおける配熱部２０２ｄが配置される第２領域２１２は、当該第２領域２１２に対応してステー２０７を挟んで位置する、ハロゲンヒータ２０２Ａにおける非配熱部２０２ｆが配置される第１領域２１１より広い（図８）。熱量の少ない熱源が配置される領域をも広くすることができるため、熱量の少ない熱源から定着部材へ当たる輻射熱の照射角も大きくなり、熱効率が向上する。そのため、定着装置としての熱効率がさらに向上する。

従って、図８に示す長手方向端部では、ハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角βは例えば５％増大するのに対して、ハロゲンヒータ２０２Ａの照射角αは例えば５％減少する。しかし、ハロゲンヒータ２０２Ａの長手方向端部は非配熱部２０２ｆに相当するため、ハロゲンヒータ２０２Ａの輻射は減少しない。また、図９に示す長手方向中央部では、ハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角βは例えば５％減少するのに対して、ハロゲンヒータ２０２Ａの照射角αは例えば５％増大する。しかし、ハロゲンヒータ２０２Ｂの長手方向中央部は非配熱部２０２ｅに相当するため、ハロゲンヒータ２０２Ｂの輻射は減少しない。このように２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂの照射角α，βがともに広くなるため、両者の加熱効率が向上する。そのため、定着装置全体として、図２の構成より効率が向上する。

例えば、配熱部２０２ｃは２１７ｍｍの長さであってハロゲンヒータ２０２Ａは７７０Ｗの電力量を有し、配熱部２０２ｄはそれぞれ６３ｍｍ（合計１２６ｍｍ）の長さであってハロゲンヒータ２０２Ｂは４４０Ｗの電力量を有する。

ただし、ハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂの単位長さ当りの発熱量・電力量はどちらも、例えば３．５Ｗ／ｍｍである。これは、記録材上のトナーの定着性や画像の光沢度を一定に保つために、トナーや記録材に与える熱量を一定にするためである。

よって、ハロゲンヒータ２０２Ａとハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角α，βがともに５％広くなる場合、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置の電力量を基準とした電力量Ｐは理論上以下のように計算できる。

Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ａ）＝７７０×１．０５＝８０８．５Ｗ
Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ｂ）＝４４０×１．０５＝４６２Ｗ
Ｐ（全体）＝８０８．５＋４６２＝１２７０．５Ｗ

このように、本実施形態によれば２本のハロゲンヒータの配熱部の照射角α，βを広くすることで加熱効率が前記第１実施形態よりもさらに向上する。

次に、第３実施形態にかかる定着装置について説明する。
前記第１実施形態に関して説明したように、一部のハロゲンヒータの照射角が狭くなったとしても、他のハロゲンヒータの照射角が広くなり、全体として加熱効率が向上していればよい。そこで、本実施形態では、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ２０２Ａの照射角αのみを広くする。この場合、定着装置の長手方向中央部の断面は図２のようになり、長手方向端部の断面は図１０のようになる。すなわち、発熱量の多いハロゲンヒータ２０２Ａにおける配熱部２０２ｃが配置される第１領域２１１のみが、当該配熱部２０２ｃが配置されない第１領域２１１より広げられる。発熱量の少ないハロゲンヒータ２０２Ｂの配熱部２０２ｄが配置される第２領域２１２と、第２領域に対応してステー２０７を挟んで位置する、発熱量の多いハロゲンヒータ２０２Ａの非配熱部２０２ｆが配置される第１領域２１１は略同じ広さを有する。

ここで、図２から分かるように、ハロゲンヒータ２０２Ａの配熱部２０２ｃが配置されている長手方向中央部では、ハロゲンヒータ２０２Ａの照射角αが例えば５％広くなり、その分ハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角βが５％狭くなる。しかしながら、ハロゲンヒータ２０２Ｂの配熱部２０２ｄは長手方向中央部に配置されていないため、ハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角が狭くなっても構わない。

この場合、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置の電力量を基準とした電力量Ｐは理論上以下のように計算できる。
Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ａ）＝７７０×１．０５＝８０８．５Ｗ
Ｐ（ハロゲンヒータ２０２Ｂ）＝４４０×１＝４４０Ｗ
Ｐ（全体）＝８０８．５＋４４０＝１２４８．５Ｗ

このように、本実施形態によれば発熱量・電力量のより多いハロゲンヒータの照射角αのみを広くすることで加熱効率が前記第１実施形態よりもさらに向上する。

図１１は第４実施形態にかかる定着装置の概略構成図である。
本実施形態では、ハロゲンヒータ２０２Ａは、大サイズ用紙幅に対応する領域に配された配熱部２０２ｃを有し、ハロゲンヒータ２０２Ｂは、小サイズ用紙幅に対応する領域に配された配熱部２０２ｄを有している。大サイズ用紙幅は例えばＡ４横又はＡ３縦に対応し、小サイズ用紙幅は例えばＡ４縦やＢ５縦に対応する。

本実施形態でも定着装置２００は、異なる分布の配熱部２０２ｃ，２０２ｄをそれぞれ有する２本のハロゲンヒータ２０２Ａ，２０２Ｂを有する。２本のヒータ２０２Ａ，２０２Ｂをステー２０７を挟んだ上下の別々な領域に配置したことで、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱することがないため、加熱効率が下がらない。

ステー２０７は、図２に示すものと同様に形成されている。すなわち、長手方向（紙面垂直方向）全体にわたり、ステー２０７の第１部材２０７Ａの第１仕切り部２０７ｃと、ステー２０７の第２部材２０７Ｂの第２仕切り部２０７ｅは略同じ長さを有するが、第１固定部２０７ｄは第２固定部２０７ｆよりも長い。第１仕切り部２０７ｃと第２仕切り部２０７ｅはヒータの長手方向に直線的に延在している。長手方向中央部の断面は図２と同様である。ただし、図１１では反射部材２０９の図示を省略している。

よって、定着ベルト２０１内では、全体的に第１領域２１１が第２領域２１２よりも広くなっている。ゆえに、発熱量・電力量の多いハロゲンヒータ２０２Ａの照射角が広くなる分、加熱効率が向上し、発熱量・電力量の少ないハロゲンヒータ２０２Ｂの照射角が狭くなる分、加熱効率が低下する。結局、定着装置全体としては、定着ベルト内の領域が均等に分けられている定着装置に比べて加熱効率が向上する。

以上のように、複数の熱源のうち、熱量の多い熱源が配置される領域は、熱量の少ない熱源が配置される領域より大とすることで、熱量の多い熱源からの定着部材への輻射熱の照射角が大きくなり効率が向上する。

各実施形態の定着装置は２つの熱源を備えていたが、これに限られない。例えば、定着装置は、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有する３つの熱源を備え、３つの熱源は支持部材を挟んだ３つの別々な領域に配置されてもよい。そして、３つの熱源のうち発熱量の多い熱源ほど前記領域のうちの広い領域に配置され、発熱量の少ない熱源ほど前記領域のうちの狭い領域に配置されればよい。

また、ステー２０７は、加圧ローラ２０５による圧力を受けてニップ形成部材２０６を支持する機能を満たしていればよいため、ステー２０７の断面はＴ字型に限られず、仕切り部のみで構成されるＩ字形状であってもよい。

２０１ 定着ベルト（定着部材）
２０２Ａ，２０２Ｂ ハロゲンヒータ（熱源）
２０３ 加圧ローラ（加圧部材）
２０６ ニップ形成部材
２０７ ステー（支持部材）
Ｎ ニップ部

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特開２０１０−７８８３９号公報 特開２０１４−２４０９５２号公報 特開２０１４−０５６２０３号公報

Claims (9)

1. 回転可能な定着部材と、前記定着部材に対向配置されて回転可能な加圧部材を備え、
   前記定着部材の内側に、前記定着部材を加熱する複数の熱源と、前記定着部材を介して前記加圧部材との間でニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材が配置された、
   記録材上のトナー像を前記ニップ部において定着する定着装置において、
   前記複数の熱源は、長手方向に異なる分布の配熱部をそれぞれ有し、前記支持部材を挟んだ別々な領域に配置され、
   前記複数の熱源の長手方向と直交する断面において、発熱量の多い熱源の前記配熱部からの輻射が前記定着部材に直接当たる照射角が、発熱量の少ない熱源の前記配熱部からの輻射が前記定着部材に直接当たる照射角より大きくなるように、前記複数の熱源のうち前記発熱量の多い熱源は前記領域のうちの広い領域に配置され、前記発熱量の少ない熱源は前記領域のうちの狭い領域に配置される、ことを特徴とする定着装置。
2. 前記発熱量の多い熱源における前記配熱部が配置される前記領域が、当該配熱部が配置されない前記領域より広い、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記発熱量の少ない熱源における前記配熱部が配置される前記領域が、当該配熱部が配置されない前記領域より広い、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記支持部材は前記複数の熱源を仕切るための仕切り部を有し、
   前記仕切り部は前記配熱部から遠ざかるように形成されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記支持部材は前記複数の熱源を仕切るための仕切り部を有し、
   前記仕切り部は前記複数の熱源の長手方向に直線的に延在している、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記複数の熱源の前記配熱部と前記支持部材の間に反射部材を備えた、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記複数の熱源は単位長さ当り同じ発熱量を有し、前記発熱量の多い熱源の前記配熱部は前記発熱量の少ない熱源の前記配熱部より長い、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置。
8. 前記発熱量の多い熱源は前記定着部材の長手方向中央部を加熱する中央ヒータであり、前記発熱量の少ない熱源は前記定着部材の長手方向端部を加熱する端部ヒータである、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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