JP7266785B2 - 定着装置、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する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機における画像形成装置においては、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、定着装置の定着ベルトと加圧部材との間に形成される定着ニップに搬送し、記録媒体を加圧および加熱することにより、記録媒体の表面に画像を定着させる。

定着装置には、定着ベルトを加熱するためのハロゲンヒータなどの加熱部材が、定着ベルトの長手方向（幅方向）に渡って長手状に設けられる。加熱部材は、定着ベルトの内側に設けられたニップ形成部材を介して定着ベルトを加熱し、定着ベルトを記録媒体への定着動作が可能な定着温度まで昇温させる。

このような定着装置では、定着ベルトの長手方向における温度ムラが問題となる。つまり、定着ベルトの通紙領域の端部側では、定着ベルトを保持する側板や定着ベルトの通紙領域外の加熱部材に対向しない領域に熱を奪われることで、長手方向中央側と比較して温度が低下する温度ダレが生じ、定着ベルトの長手方向端部側における定着不良の原因となってしまうという問題があった。また、これとは逆に、サイズの小さい用紙が連続して通紙されると、定着ベルトの長手方向端部側では紙によって温度が奪われず、中央側に比べて温度が高くなってしまい、定着ベルトの劣化損耗が生じてしまうという問題があった。

特に、長手方向にわたって設けられるハロゲンヒータなどの加熱部材を１本だけ設ける構成では、ヒータの出力を上げれば幅方向の全域で発熱量も大きくなるため、後の制御で長手方向中央側と端部側とで発熱量に差を設けることが難しく、定着ベルトの長手方向の温度ムラを解消できないという問題があった。

これに対して、例えば特許文献１（特開２０１３－１６４４３０号公報）の定着装置では、定着ベルトの長手方向中央側を主発熱部とするヒータと端部側を主発熱部とするヒータの２本のヒータを設け、これらをそれぞれ独立して加熱量を制御できる構成を採用している。また、記録媒体の最大通過領域よりも長手方向外側に、熱を遮蔽する一対の遮蔽部材を設け、最大通過領域の外側における定着ベルトの過昇温を防止し、定着ベルトの劣化損耗を防止している。このように、長手方向の主な加熱領域が異なる複数の加熱部材を設けることで、定着ベルトの長手方向において加熱量の大小の差を設けることができ、定着ベルトが長手方向に温度ムラを生じた場合でも、その温度ムラを抑制できる。

特許文献１のように加熱部材を複数設けることで定着ベルトの長手方向の温度ムラ抑制には一定の効果があるものの、温度ムラの抑制には改良の余地があった。

このような事情から、本発明では、定着ベルトの長手方向の温度ムラを抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、前記定着ベルトの内側に設けられ、当該定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内側に設けられ、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、前記加熱部材の熱を遮蔽する第一遮蔽部材および第二遮蔽部材とを備えた定着装置であって、前記第一遮蔽部材および前記第二遮蔽部材は、前記定着ベルトの周方向の遮蔽領域が異なり、前記第一遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向中央側に対応する位置に開口部を有し、前記第二遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向端部側に対応する位置に開口部を有し、長手方向中央側に対応する位置に開口部を有していないことを特徴とする。

本発明によれば、定着ベルトの長手方向の温度ムラを抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第一実施形態に係る定着装置の側面断面図である。 定着装置の平面断面図である。 各遮蔽部材を示す平面図である。 遮蔽部材に設けられる開口部の変形例を示す平面図である。 ベルト支持部材を示す図で、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は正面図、（ｃ）図は背面図である。 定着ベルトを加圧ローラに対して接離する機構を説明する断面図である。 ベルト支持部材を各位置に配置した際の各部材の配置を示す図で、（ａ）図が離間位置に配置した図、（ｂ）図が接近位置に配置した図である。 接離機構の変形例を示す図である。 異なる実施形態の定着装置を示す平面断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。まず、図１を参照して、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、電子写真方式のモノクロレーザプリンタである。なお、本発明は、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいは、これらのいずれか２つ又は３つの機能を備える複合機であってもよい。また、モノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置であってもよい。

図１に示すように、画像形成装置１には、画像を形成する画像形成部２と、記録媒体としての用紙Ｐを画像形成部２に供給する記録媒体供給部３と、供給された用紙Ｐに画像を転写する転写部４と、用紙Ｐに転写された画像を定着する定着装置５と、画像が定着された用紙Ｐを装置外に排出する排出部６と、が設けられている。

画像形成部２は、ドラム状の感光体７と、感光体７の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ８と、感光体７の表面を露光して潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置９と、感光体７の表面にトナー（現像剤）を供給して潜像を可視画像化する現像手段としての現像ローラ１０と、感光体７の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１と、を備えている。

印刷動作開始の指示があると、画像形成部２において、感光体７が回転を開始し、帯電ローラ８によって感光体７の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置９が感光体７の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像ローラ１０からトナーが供給され、感光体７上にトナー画像が形成される。

感光体７上に形成されたトナー画像は、転写部４に配置された転写ローラ１５と感光体７との間の転写ニップにおいて用紙Ｐに転写される。この用紙Ｐは、記録媒体供給部３から供給されたものである。記録媒体供給部３では、給紙カセット１２に収容されている用紙Ｐが給紙ローラ１３によって１枚ずつ送り出される。送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対１４によって感光体７上のトナー画像とタイミングを合わせて転写ニップへ搬送される。そして、転写ニップにおいて、感光体７上のトナー画像が用紙Ｐに転写される。また、トナー画像の転写が行われた後、感光体７上に残留するトナーは、クリーニングブレード１１によって除去される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置５へ搬送される。そして、定着装置５において、用紙Ｐが定着ベルト２２と加圧ローラ２３との間を通過する際に加熱及び加圧されることで、トナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは、排出部６に搬送され、排紙ローラ対１６によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

次に、図２、図３に基づき、定着装置の構成について詳しく説明する。なお、 図２は、定着装置の側面断面図、図３は、定着装置の正面断面図を概略的に示したものである。図２および図３については、定着ベルト２２をその幅方向両側で支持するベルト支持部材（詳しくは後述する）等の記載は省略している。

図２に示すように、定着装置５は、定着ベルト２２と、加圧部材としての加圧ローラ２３と、加熱部材としてのハロゲンヒータ３１と、ニップ形成部材３２と、当接部材としてのステー３３と、反射部材３４と、第一遮蔽部材３５と、第二遮蔽部材３６等を備えている。ハロゲンヒータ３１や、ニップ形成部材３２、ステー３３、反射部材３４、第一遮蔽部材３５および第二遮蔽部材３６は、定着ベルト２２の幅方向にわたって延在する長手状の部材である（図３参照）。なお、定着ベルト２２の幅方向とは、図２の紙面と直交する方向であり、定着ベルト２２の長手方向でもある。また、定着ベルト２２の周方向とは、図２の定着ベルト２２に沿う回転方向である。以下の説明では、定着ベルト２２の幅方向を単に幅方向とも呼ぶ。

図２に示すように、定着ベルト２２は、用紙Ｐに未定着画像Ｔを定着させる筒状の定着部材であり、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置される。本実施形態では、定着ベルト２２が、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などで形成された外周側の離型層と、を有する無端状のベルト（フィルムも含む。）で構成されている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを１００μｍ程度にすれば、未定着画像（未定着トナー）を押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。また、本実施形態では、定着ベルト２２の低熱容量化の観点から、定着ベルト２２として、薄肉で小径のベルトを採用している。具体的には、定着ベルト２２を構成する基材、離型層のそれぞれの厚さを、２０～５０μｍ、１０～５０μｍの範囲に設定し、定着ベルト２２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２２が弾性層を有する場合は、弾性層の厚さを、１００～３００μｍに設定するとよい。さらに低熱容量化を図るには、定着ベルト２２全体としての厚さを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、本実施形態では、定着ベルト２２の直径が、２０～４０ｍｍに設定されており、望ましくは、直径を３０ｍｍ以下とするのがよい。

加圧ローラ２３は、定着ベルト２２の外周側に対向するように配置された対向部材である。本実施形態では、加圧ローラ２３が、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層と、で構成されている。また、本実施形態では、加圧ローラ２３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。中空ローラの場合、加圧ローラ２３の内部にハロゲンヒータなどの加熱部材を配置することも可能である。また、加圧ローラ２３の弾性層は、ソリッドゴムでもよいが、内部に加熱部材が配置されていない場合は、弾性層にスポンジゴムを用いて加圧ローラ２３の断熱性を高めることが望ましい。これにより、定着ベルト２２の熱が加圧ローラ２３に奪われにくくなり、定着ベルト２２の熱効率が向上する。

また、加圧ローラ２３は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって図２中の矢印Ａで示す方向に回転駆動するように構成されている。一方、定着ベルト２２は、加圧ローラ２３が回転駆動することにより、これに伴って図２中の矢印Ｂ方向に従動回転する。定着ベルト２２と加圧ローラ２３との間（定着ニップＮ）に未定着画像Ｔが転写された用紙Ｐが搬送されると、回転する定着ベルト２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが搬送され定着ニップＮを通過する。このとき、用紙Ｐに対して熱と圧力が付与されることで、未定着画像Ｔが用紙Ｐに定着される。

また、加圧ローラ２３と定着ベルト２２は、互いに接近離間するように構成されている。万が一、定着ニップＮに用紙が詰まった場合は、加圧ローラ２３と定着ベルト２２を互いに離間させ、定着ニップＮを開放することで、詰まった用紙のジャム処理などのメンテナンス作業を行うことが可能である。加圧ローラ２３と定着ベルト２２とは、いずれか一方に対して他方を動かして接近離間させるように構成されていてもよいし、両方を動かすことで接近離間させる構成であってもよい。

ハロゲンヒータ３１は、定着ベルト２２の内周側に配置され、赤外線光を放射することで、定着ベルト２２を輻射熱により内周側から加熱する加熱部材である。定着ベルト２２内にハロゲンヒータ３１が１本だけ配置されている。加熱部材として、ハロゲンヒータ３１以外に、カーボンヒータやセラミックヒータなどを用いることも可能である。

ニップ形成部材３２は、加圧ローラ２３との間で定着ベルト２２を挟んで定着ニップＮを形成するものである。詳しくは、ニップ形成部材３２は、定着ベルト２２の内周側で幅方向に渡って長手状に配置されており、定着ベルト２２の内周面に接触する平板状のニップ形成部３２ａと、ニップ形成部３２ａのベルト回転方向Ｂの両端部から加圧ローラ２３側とは反対側に屈曲する一対の屈曲部３２ｂと、を有している。加圧ローラ２３がバネなどの加圧手段によってニップ形成部材３２側に加圧されることで、加圧ローラ２３と定着ベルト２２とが接触し、これらの間に定着ニップＮが形成される。

ニップ形成部３２ａの定着ベルト２２側のニップ形成面３２ｃは、定着ベルト２２の内周面に対して直接接触している。このため、定着ベルト２２が回転したとき、定着ベルト２２はニップ形成面３２ｃに対して摺動する。従って、ニップ形成面３２ｃの耐摩耗性や摺動性を向上させるために、ニップ形成面３２ｃにアルマイト処理やフッ素樹脂系材料の塗布することが好ましい。また、経時的な摺動性の確保のために、ニップ形成面３２ｃにフッ素系グリース等の潤滑剤を塗布してもよい。本実施形態では、ニップ形成面３２ｃが、平坦面状となっているが、凹形状やその他の形状であってもよい。例えば、ニップ形成面３２ｃが加圧ローラ２３側とは反対側へ凹んだ凹形状である場合は、定着ニップＮの出口部が加圧ローラ２３寄りになり、定着ベルト２２に対する用紙の分離性が向上する。

また、ニップ形成部材３２は、ステー３３よりも熱伝導率が大きい材料で形成されている。例えば、ニップ形成部材３２の材料として、銅（熱伝導率：３９８Ｗ／ｍｋ）やアルミニウム（熱伝導率：２３６Ｗ／ｍｋ）などが好ましい。このように、ニップ形成部材３２が熱伝導率の大きい材料で形成されていることで、ハロゲンヒータ３１からの輻射熱はニップ形成部材３２によって吸収され定着ベルト２２へ効率良く伝達される。例えば、ニップ形成部材３２の厚みを１ｍｍ以下に設定することで、ニップ形成部材３２から定着ベルト２２への熱伝達時間を短くすることができるため、定着装置５の立ち上がり速度を速める点において有利である。また、ニップ形成部材３２の厚みを１ｍｍより大きく５ｍｍ以下に設定した場合は、ニップ形成部材３２の蓄熱性を高めることができる。

ステー３３は、ニップ形成部材３２にその背面側から当接し、加圧ローラ２３の加圧力に抗してニップ形成部材３２を支持する当接部材である。ステー３３は、用紙搬送方向に垂直な方向（図の上下方向）であって、加圧ローラ２３の加圧方向に延在する一対の部材であり、それぞれのステー３３が、その一端で、ニップ形成部材３２の用紙搬送方向一方側および他方側にその背面側から当接する。各ステー３３が、加圧ローラ２３の加圧方向に延在していることで、加圧方向の剛性が高まり、加圧ローラ２３の加圧力によるニップ形成部３２ａの撓みが抑制される。このため、長手方向に渡って均一な幅のニップ部が得られる。ステー３３は、その剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。

反射部材３４は、定着ベルト２２の内周側でハロゲンヒータ３１と対向するように配置されており、ハロゲンヒータ３１から放射される輻射熱（赤外線光）をニップ形成部材３２側へ反射するものである。反射部材３４は、それぞれハロゲンヒータ３１に対向する位置でハロゲンヒータ３１に最も接近するような凸曲面状に形成された一対の部材である。反射部材３４がこのような凸曲面状に形成されていることで、ハロゲンヒータ３１から照射された赤外線光は、反射部材３４によって各方向に反射される。この場合、平板状の反射部材と比べて、少ない反射回数で赤外線光（反射光）を定着ベルト２２又はニップ形成部材３２に照射することができるので、反射回数の増加に伴う赤外線光の減衰が抑制され、効果的に加熱することができる。ただし、本実施形態では、ハロゲンヒータ３１は定着装置５内で相対移動可能に設けられており（詳しくは後述する）、図２の配置はその一例である。

反射部材３４は、図の上方方向の両端にそれぞれ、屈曲部３４ａ、３４ｂを有する。それぞれの屈曲部３４ａ、３４ｂは、用紙搬送方向の互いに離れる方向へ屈曲している。反射部材３４は、各屈曲部３４ａがステー３３、３３とニップ形成部材３２のニップ形成部３２ａとの間に挟まれることで保持されている。

反射部材３４は、ハロゲンヒータ３１からの赤外線光を定着ベルト２２やニップ形成部材３２や定着ベルト２２側へ反射する。また、反射部材３４が、ハロゲンヒータ３１とステー３３との間に介在していることで、ハロゲンヒータ３１からステー３３への赤外線光の照射を遮断する機能も兼ねる。

反射部材３４のハロゲンヒータ３１側の面は、反射率を高くするような鏡面処理や表面処理がなされている。本実施形態では、反射率を分光光度計（日立ハイテクサイエンス社製の紫外可視赤外分光光度計ＵＨ４１５０）を用いて測定し、測定時の入射角は５°である。一般的に、ハロゲンヒータは用途により色温度が異なるが、定着装置の加熱用としては色温度が２５００Ｋ程度のものが用いられている。本実施形態で用いられる反射部材３４の反射率は、発光強度の高いハロゲンヒータ３１の波長、具体的には９００～１６００ｎｍの波長、より好ましくは１０００～１３００ｎｍの波長に対して７０％以上であるのがよい。

第一遮蔽部材３５および第二遮蔽部材３６は、ハロゲンヒータ３１からの熱を遮蔽する部材であり、それぞれ、定着ベルト２２の周方向における異なる領域に設けられており、周方向の異なる部分の熱を遮蔽する。具体的には、第一遮蔽部材３５はハロゲンヒータ３１からニップ形成部材３２への熱を、第二遮蔽部材３６は、ハロゲンヒータ３１から定着ベルト２２の主に図の上側部分への熱をそれぞれ遮蔽する。

温度センサ（温度検知部材）２８は、定着ベルト２２の外周側に配置され、定着ベルト２２の温度を検知するものである。本実施形態では、温度センサ２８を、定着ベルト２２に対してベルト幅方向の中央部と一端部側との２箇所に配置している。温度センサ２８による定着ベルト２２の表面温度の検知結果に基づいてハロゲンヒータ３１の出力制御が行われる。これにより、定着ベルト２２の温度が所望の温度（定着温度）となるように制御される。また、温度センサ２８は、接触型又は非接触型のいずれでもよい。温度センサ２８としては、例えばサーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、ＮＣセンサなど、公知の温度センサを適用可能である。

次に、各遮蔽部材による幅方向の遮蔽領域を説明し、ハロゲンヒータ３１によってニップ形成部材３２および定着ベルト２２を加熱する様子について、図３および図４を用いて説明する。

図３に示すように、第一遮蔽部材３５は定着ベルト２２の幅方向中央側に対応する位置に開口部３５ａを有する（図４ｂ参照）。一方、第二遮蔽部材３６は、定着ベルト２２の幅方向端部側に対応する位置に開口部３６ａを有する（図４ａ参照）。なお、定着ベルト２２の幅方向中央側とは、定着ベルト２２を幅方向で３分割した際に、その真ん中の領域を指し、端部側とは３分割した両側の領域を指している。本実施形態では、第一遮蔽部材３５および第二遮蔽部材３６は、それぞれの幅方向の開口領域が異なることにより、遮蔽領域が異なっている。また本実施形態では、幅方向において、開口部３５ａと開口部３６ａとは重なっていない。また本実施形態では、第一遮蔽部材３５は、ハロゲンヒータ３１に対向する面が光または熱を反射する反射面として機能する。なお、反射面とは、本実施例では鏡面処理をなされているものであるが、８００～１５００μｍの波長に対して０より大きな反射率を有する面であればよい。

図３の矢印方向で示すように、ニップ形成部材３２の側へ輻射されたハロゲンヒータ３１の輻射熱は、その幅方向端部側で第一遮蔽部材３５によって遮蔽され、幅方向中央側に輻射された熱がニップ形成部材３２へ到達する。従って、定着ベルト２２の図３の下側のベルト部分は、幅方向中央側が主にニップ形成部材３２を介して加熱されることになる。一方、図３の上側へ輻射されたハロゲンヒータ３１の輻射熱は、その幅方向中央側で第二遮蔽部材３６によって遮蔽され、幅方向端部側に輻射された熱が定着ベルト２２の側へ到達する。従って、定着ベルト２２の図３の上部側のベルトは、幅方向端部側が主に加熱されることになる。以上で説明した、各遮蔽部材の、それぞれの方向における遮蔽領域をまとめたものを表１に示す。

このように、各遮蔽部材の、定着ベルト２２の周方向および幅方向における遮蔽領域が異なることで、遮蔽部材によりハロゲンヒータ３１からの伝熱経路を区画することができる。具体的には、定着ベルト２２の幅方向中央側と端部側とで異なる伝熱経路を設けることができる。

特に本実施形態では、各遮蔽部材に開口部を設けることで、開口部が設けられた領域を、熱を遮蔽しない領域とし、各遮蔽部材の遮蔽領域を変化させている（図４参照）。

また本実施形態では、ハロゲンヒータ３１が、定着装置５内の他の部材に対して相対移動可能に設けられる。ハロゲンヒータ３１の相対移動の方向は、ニップ形成部材３２に対する接離方向である（図２の両矢印参照）。ハロゲンヒータ３１の相対移動の方法としては、ハロゲンヒータ３１を他の部材に対して移動可能な構成としてもよいし、これとは反対に、定着ベルト２２やハロゲンヒータ３１を除く定着ベルト２２の内側の各部材、および、加圧ローラ２３を、ハロゲンヒータ３１に対して移動可能な構成としてもよい。例えば、定着ベルト２２内部に、ニップ形成部材３２を加圧ローラ２３側へ付勢するバネ等の付勢部材を設け、加圧ローラ２３のニップ形成部材３２に対する圧接力が可変な構成とする。このような構成で、加圧ローラ２３の圧接力を小さくすると、付勢部材の付勢力によってニップ形成部材３２が加圧ローラ２３側へ付勢され、定着ベルト２２、および、ハロゲンヒータ３１を除く定着ベルト２２の内側の各部材を加圧ローラ２３側へ移動させることができ、加圧ローラ２３の圧接力を大きくすることにより、その反対方向へ移動させることもできる。

ハロゲンヒータ３１を図２の上方向へ相対移動させることにより、ニップ形成部材３２から離間させ、定着ベルト２２の上側部分に接近させることができる。これにより、定着ベルト２２の幅方向端部側の加熱量を増やし、幅方向中央側の加熱量を減らすことができる。またこれとは逆に、ハロゲンヒータ３１を図２の下方向へ相対移動させることにより、定着ベルト２２の幅方向端部側の加熱量を減らし、幅方向中央側の加熱量を増やすことができる。

以上のように、本実施形態では、各遮蔽部材によって幅方向の異なる位置（つまり、中央側と端部側）で異なる伝熱経路を設ける。そして、ハロゲンヒータ３１を相対移動可能とすることで、一方の経路の伝熱量を増やし、他方の経路の伝熱量を減らすことができる。これにより、状況に応じてそれぞれの伝熱経路の加熱量を増減させることが可能になる。従って、本実施形態のようにヒータを１本のみ設けた構成であっても、定着ベルト２２の発熱量を幅方向で部分的に増減させることが可能になり、定着ベルト２２の幅方向の温度ムラを抑制することができる。これにより、定着ベルト２２の温度ムラを抑制し、定着ベルト２２の部分的な温度不足による用紙への定着不良や、定着ベルト２２の部分的な過熱による劣化および損耗を防止することができる。また、無駄な発熱によるエネルギー消費を低減し、定着装置の省エネルギー化を実現することができる。

上記のように定着ベルト２２の幅方向の温度ムラが生じる例として、例えば以下のものがある。
まず、定着装置５の立ち上げ時には、定着ベルト２２の熱が、定着ベルト２２をその幅方向端部側で保持するフランジやそのフランジを保持する側板に伝わって逃げてしまうことで、定着ベルト２２の幅方向端部側が中央側と比較してその温度が上昇しづらい。一方で、立ち上げ動作後、印刷時には、小サイズ紙を連続で通紙すると、定着ベルト２２の幅方向端部側の非通紙領域でその熱が用紙に奪われず端部側の温度が中央側に比べて大きくなりやすい。

上記の事情を考慮して、本実施形態の制御の一例として、通常時および立ち上げ時には、定着ベルト２２の幅方向端部側の温度ダレを考慮してハロゲンヒータ３１を定着ベルト２２の上側部分に接近させる。装置の立ち上げ時にこのような制御をすることで、定着装置５の立ち上げ時間を短縮することができる。一方で、小サイズ紙が連続される場合等、定着ベルト２２の幅方向端部の温度が異常昇温しやすい場合には、ハロゲンヒータ３１を図２の下方向へ相対移動させることで、幅方向端部側への過剰な熱供給を防止する、といったような使い分けが可能になる。このような構成とすることで、装置の立ち上げ時、および、小サイズ紙の連続通紙時のそれぞれで定着ベルト２２の幅方向の温度ムラを抑制することができ、両方の状況に対応することができる。

特に本実施形態では、ハロゲンヒータ３１が、主にニップ形成部材３２を介して定着ベルト２２を加熱する図２の下側への伝熱経路では、定着ベルト２２の幅方向中央側を加熱し、定着ベルト２２を直接加熱する図の上側への伝熱経路では、定着ベルト２２の幅方向端部側を加熱している。このような伝熱経路の分担により、小サイズ紙連続通紙時の定着ベルト２２の幅方向端部側の過剰な温度上昇を抑制することができる。つまり、定着ベルト２２は、ニップ形成部材３２と比較して薄くその熱容量も小さいため、幅方向にその熱が伝達しやすいが、一方で、本実施形態のニップ形成部材３２は、相対的に熱容量が大きく、幅方向に熱が伝達しにくい。従って、ハロゲンヒータ３１が定着ベルト２２を直接加熱する図の上側への伝熱経路では、幅方向端部側を加熱させることで、幅方向端部側に伝達された熱が定着ベルト２２の幅方向に伝達しやすい構成とすることができ、小サイズ紙連続通紙時の端部温度上昇を抑制することができる。

さらに本実施形態では、ハロゲンヒータ３１の相対位置が、定着ベルト２２の幅方向中央側と一端側にそれぞれ設けられた温度センサ２８により制御される。つまり、各温度センサ２８の検知結果により、幅方向中央側と端部側いずれかの温度が相対的に低い場合には、そちら側の加熱量が大きくなるように、ハロゲンヒータ３１の相対位置を変更することができる。これにより、的確にハロゲンヒータ３１の相対位置を変更し、定着ベルト２２の幅方向の温度ムラを効果的に抑制することができる。相対移動させる定着ベルト２２の温度の閾値の一例として、定着ベルト２２の幅方向中央側あるいは端部側のいずれか一方の温度が１５０度以上になった場合である。この場合、１５０度を超えた一方側の加熱量が小さくなり他方側の加熱量が大きくなるように、ハロゲンヒータ３１の相対位置を変更する。

また、印刷動作開始時に、ハロゲンヒータ３１を図２の上側へ相対移動させる構成とすることもできる。上記のように、画像形成装置に印刷の指令が出されて定着ベルト２２を定着温度まで加熱する間には、定着ベルト２２の幅方向端部側で温度ダレが生じやすい。このため、ハロゲンヒータ３１による加熱開始時に、端部側の加熱量が大きくなるようにハロゲンヒータ３１を相対移動させることができる。一方で、印刷動作開始後、つまり、定着ベルト２２が定着温度に到達し、１枚目の用紙が定着ニップＮに到達した後には、小サイズ紙が印刷される場合等、端部側の温度が高くなりすぎることがあるため、ハロゲンヒータ３１を図２の下側へ相対移動させて幅方向端部側の加熱量を小さくすることができる。これらの制御により、定着ベルト２２の幅方向の温度ムラを抑制することができる。このような制御は上記の温度センサ２８を設けない定着装置５であっても可能である。

さらに、印刷される用紙のサイズに応じて、ハロゲンヒータ３１の相対位置を変更することもできる。つまり、印刷動作が開始されて小サイズ紙が通紙されると、幅方向端部側の温度が高くなるため、ハロゲンヒータ３１を図の下側へ相対移動させることができる。ハロゲンヒータ３１の移動量は、用紙のサイズや枚数によって決定することができる。さらに上記の制御と組み合わせて、印刷開始動作後のハロゲンヒータ３１を図の下側へ相対移動させるタイミングを、通紙される用紙のサイズに応じて前後させてもよい。

次に、上記のハロゲンヒータ３１を相対移動させる機構の具体的な構成について、図６～図９を用いて説明する。

図６（ａ）～（ｃ）に示すように、ベルト支持部材４０は、主としてベルト支持部４０ａと側板支持部４０ｂとで構成される。ちなみに図６に示すベルト支持部材４０は定着ベルト２２の幅方向一端部の外側に配置されるもので、定着ベルト２２の他端部の外側には、これと対をなす別の支持部材が配置される。

ベルト支持部４０ａは、定着ベルト２２の端部に向くように突出しており、その部分円筒部を定着ベルト２２に内挿して定着ベルト２２を吊架し、定着ベルト２２の幅方向の移動を規制すると共に、定着ベルト２２が定着ニップＮで加圧ローラ２３とニップ形成部材３２に挟み込まれて回転する際、定着ニップＮ以外で定着ベルト２２の回転を案内する。側板支持部４０ｂは、その外周部、例えば上下端面に溝４０ｃを有し、この溝４０ｃが装置側板に外嵌することで、ベルト支持部材４０が装置側板にスライド移動可能に支持される。

更に側板支持部４０ｂには、ステー３３、そして、第一遮蔽部材３５および第二遮蔽部材３６の長手方向端部を支持する孔部である第１支持部４０ｄと、ハロゲンヒータ３１を相対移動可能に支持する孔部である第２支持部４０ｅとが設けられている。

第１支持部４０ｄは、ベルト支持部材４０のそれぞれ対応する部分を、ステー３３、そして、第一遮蔽部材３５および第二遮蔽部材３６の長手方向端部から外嵌することで、これらの部材を支持する。

第２支持部４０ｅは、ベルト支持部材４０が装置側板に対してスライド移動する方向に長くなった角丸長方形をした溝（長穴形状の溝）であり、ハロゲンヒータ３１を長手方向から挿し込むことで、ハロゲンヒータ３１を支持する。第２支持部４０ｅは図示例では角丸長方形をした溝であるが、一般的な長方形でもよく、用紙搬送方向でのハロゲンヒータ３１の変位を僅かな程度に抑えることができる限り、楕円形、多角形でもよい。

図７に、ベルト支持部材４０を移動させることで、ハロゲンヒータ３１を定着ベルト２２等の他の部材に対して相対移動させる機構の一例を示す。この接離機構は、ベルト支持部材４０を定着ニップ側（図の右側）に加圧する第１の加圧レバー４１と、加圧脱圧カム４２と、両端にコロを備え加圧脱圧カム４２によって回動する第２の加圧レバー４３と、第１、第２の各加圧レバー４１，４３の夫々の一端に張り渡された加圧スプリング４４とから構成されている。加圧脱圧カム４２の回転にしたがって装置側板に一端を固定支持された第１の加圧レバー４１の回動し、この第１の加圧レバー４１の回動により、これにつながったベルト支持部材４０がスライド移動する。

上記のベルト支持部材４０を移動させることで、ベルト支持部材４０に支持される定着ベルト２２等の各部材を移動させ、ハロゲンヒータ３１のこれらの部材に対する相対的な位置関係を変更する。なお、後述するように、ハロゲンヒータ３１自身の位置も完全に固定されているわけではなく、ベルト支持部材４０の移動によりハロゲンヒータ３１の位置も変化する。

次に、このようなベルト支持部材４０の用紙搬送方向に直交する方向（図の左右方向）のスライド移動により、ベルト支持部材４０の第２支持部４０ｅに差し込まれたハロゲンヒータ３１が第２支持部４０ｅ内で変位する様子について、図８（ａ）および図８（ｂ）に基づいて説明する。

図８（ａ）に示すように、ステー３３，３３、および、第一遮蔽部材３５、第二遮蔽部材３６は、第１支持部４０ｄのそれぞれ対応する部分に外嵌されてベルト支持部材４０に支持されている。

装置側板に固定された細板状若しくは細長片状の部材である押し当て部材４５は、ベルト支持部材４０の第２支持部４０ｅと共にハロゲンヒータ３１の変位に関わる調整機構を構成する。押し当て部材４５は、各ベルト支持部材４０よりもステー３３の長手方向外側であって定着ニップとハロゲンヒータ３１端部の間に１つずつ配置され、ベルト支持部材４０がスライド移動しても押し当て部材４５の装置側板への固定位置は変わらないようになっている。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、ベルト支持部材４０の図の左右方向の移動により、ベルト支持部材４０に支持される定着ベルト２２やステー３３などの部材が同じ方向へ移動する。これにより、ハロゲンヒータ３１は第２支持部４０ｅ内を相対移動し、ハロゲンヒータ３１の定着ベルト２２等に対する相対位置が変化する。なお、ベルト支持部材４０の図の左右方向への移動により、加圧ローラ２３の位置は変化しない。つまり、ベルト支持部材４０が図の右側へ移動する分だけ、加圧ローラ２３が定着ニップＮの部分で押しつぶされることになる。また、以下の説明では、ベルト支持部材４０が加圧ローラ２３から最も離れた図８（ａ）の位置をベルト支持部材４０の離間位置とし、ベルト支持部材４０が加圧ローラ２３に最も接近した図８（ｂ）の位置をベルト支持部材４０の近接位置とする。なお、ベルト支持部材４０が離間位置に配置された状態で、ハロゲンヒータ３１は定着ベルト２２の定着ニップＮとは反対側の部分（図２の上側部分で、図８の左側に相当する部分）に最も接近し、ベルト支持部材４０の近接位置ではこの逆になる。

第２支持部４０ｅとしての溝のスライド移動方向の長さＬ（図６ｂ）は次のように設定されている。つまり、ベルト支持部材４０が離間位置（図８ａ参照）に配置された状態では、ハロゲンヒータ３１が第２支持部４０ｅの定着ニップ側（図の右側）の端縁に当接している。この状態では、ハロゲンヒータ３１が押し当て部材４５に軽く接触する程度か、ハロゲンヒータ３１が押し当て部材４５から僅かに離間するような長さ寸法となっている。そして、ベルト支持部材４０が離間位置から近接位置（図８ｂ参照）への移動に伴って、定着ベルト２２は加圧ローラ２３との圧接部分における押し当て量を増やしながら、図の右側へ移動する。そして、ベルト支持部材４０が近接位置まで移動すると、ハロゲンヒータ３１が第２支持部４０ｅの定着ニップと反対側（図の左側）の端縁に当接する。またこの状態で、ハロゲンヒータ３１は、その定着ニップ側で押し当て部材４５に当接され、定着ニップ側への移動が規制されると共に、押し当て部材４５はハロゲンヒータ３１の当接力により弾性変形する。この結果、図８（ａ）と図８（ｂ）との比較からも分かるように、ベルト支持部材４０が離間位置にある際のハロゲンヒータ３１とニップ形成部材との距離（図のＨ１で、図では第一遮蔽部材３５の右側端部までの位置）よりも、ベルト支持部材４０が近接位置にある際のハロゲンヒータ３１とニップ形成部材との距離（Ｈ２）が大きくなる。また、ベルト支持部材４０が離間位置にあるときと近接位置にあるときとで、ハロゲンヒータ３１のニップ形成部材３２に対する位置を決めることができ、ハロゲンヒータ３１が周辺部材に接触しないことが保証される。

ちなみに、ベルト支持部材４０が離間位置および近接位置を往復してもハロゲンヒータ３１がステー３３や定着ベルト２２に接触しない位置関係をとることができるのであれば、ハロゲンヒータ３１をベルト支持部材４０の第２支持部４０ｅ内で相対移動する際に、ハロゲンヒータ３１自身が移動しないような構成とすることもできる。つまり、図８の押し当て部材４５に代えて、図９に示すように、固定部材４６を用いてハロゲンヒータ３１を所定位置に固定支持してもよい。この場合、ハロゲンヒータ３１は、ベルト支持部材４０が近接位置に配置された際に、定着ベルト２２やニップ形成部材３２に対して一定のクリアランスを有する一方、ベルト支持部材４０が離間位置に配置された際に、に定着ベルト２２やステー３３に接触しないような相対配置関係をとる。この際、固定部材４６が押し当て部材のように弾性変形するものではないので、ベルト支持部材４０がニップ形成位置へ正しく移動するために、ベルト支持部材４０の第２支持部の定着ニップと反対側端縁は、押し当て部材の実施形態の場合よりも定着ニップから遠くに延びていなくてはならない。

以上の機構により、ハロゲンヒータ３１の相対位置を変更することができ、定着ベルト２２の幅方向中央側および端部側の加熱量の大小を調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、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。

また、遮蔽部材の開口部の配置は、以上で説明したような、一方が定着ベルト２２の幅方向中央側、他方が幅方向端部側、といった構成に限らず、適宜必要な配置をとることができる。また、第一遮蔽部材３５と第二遮蔽部材３６の開口部が幅方向で一部重なるように設けられていてもよい。また、これとは逆に、図１０に示すように、幅方向において、いずれの開口部も配置されていない部分があってもよい。つまり、本発明における第一遮蔽部材と第二遮蔽部材の遮蔽領域が異なる、とはその一部が重複する場合も含むものである。さらに、遮蔽部材を三つ以上設けて、幅方向における加熱位置が異なる三つ以上の伝熱経路を設けることも可能である。

第一遮蔽部材３５あるいは第二遮蔽部材３６の開口部の形状は、図４で示した矩形状に限らない。例えば、図５（ａ）に示すように、幅方向端部側に向けて段階的に開口長さ（図の上下の長さ）が大きくなる形状であってもよいし、図５（ｂ）に示すような楕円状であってもよい。また、図５（ｃ）に示すように、幅方向中央側に向けてその開口長さが小さくなる形状であってもよい。幅方向に開口部の開口長さが変化する形状とすることで、ハロゲンヒータ３１から定着ベルト２２あるいはニップ形成部材３２に到達する熱量を幅方向で段階的に小さくする等、幅方向に変化させることが可能である。

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すモノクロ画像形成装置に限らず、カラー画像形成装置や、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であってもよい。

記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、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、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

以上で説明した遮蔽部材による熱の遮蔽とは、完全な熱の遮断を必ずしも意味するものではなく、熱の一部を遮蔽するものも当然含んでいる。例えば、遮蔽部材と他の部材との間から遮蔽する側へ熱の一部が漏れたり、遮蔽部材自身に吸収された熱が反対側へ伝達される場合もあるが、この場合でも遮蔽部材は熱を遮蔽している。

１ 画像形成装置
５ 定着装置
２２ 定着ベルト
２３ 加圧ローラ（加圧部材）
２８ 温度センサ（温度検知部材）
３１ ハロゲンヒータ（加熱部材）
３２ ニップ形成部材
３２ａ ニップ形成部
３３ ステー（当接部材）
３４ 反射部材
３５ 第一遮蔽部材
３６ 第二遮蔽部材
Ｎ 定着ニップ
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１３－１６４４３０号公報

Claims (10)

1. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、当該定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、
   前記加熱部材の熱を遮蔽する第一遮蔽部材および第二遮蔽部材とを備えた定着装置であって、
   前記第一遮蔽部材および前記第二遮蔽部材は、前記定着ベルトの周方向の遮蔽領域が異なり、
   前記第一遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向中央側に対応する位置に開口部を有し、
   前記第二遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向端部側に対応する位置に開口部を有し、長手方向中央側に対応する位置に開口部を有していないことを特徴とする定着装置。
2. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、当該定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、
   前記加熱部材の熱を遮蔽する第一遮蔽部材および第二遮蔽部材とを備えた定着装置であって、
   前記第一遮蔽部材および前記第二遮蔽部材は、前記定着ベルトの周方向の遮蔽領域が異なり、
   前記第一遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向中央側に対応する位置に開口部を有し、
   前記第二遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向端部側に対応する位置に開口部を有し、
   前記第一遮蔽部材の前記開口部と前記第二遮蔽部材の前記開口部とが設けられる長手方向の範囲が重ならないことを特徴とする定着装置。
3. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、当該定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、
   前記加熱部材の熱を遮蔽する第一遮蔽部材および第二遮蔽部材とを備えた定着装置であって、
   前記第一遮蔽部材および前記第二遮蔽部材は、前記定着ベルトの周方向および長手方向の遮蔽領域がそれぞれ異なり、
   前記加熱部材が、前記定着ベルトおよび前記ニップ形成部材に対して相対移動可能に設けられ、
   １枚目の記録媒体が前記定着ニップに到達する前後で、前記加熱部材の相対位置を変更することを特徴とする定着装置。
4. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加圧する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、当該定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、
   前記加熱部材の熱を遮蔽する第一遮蔽部材および第二遮蔽部材とを備えた定着装置であって、
   前記第一遮蔽部材および前記第二遮蔽部材は、前記定着ベルトの周方向および長手方向の遮蔽領域がそれぞれ異なり、
   前記加熱部材が、前記定着ベルトおよび前記ニップ形成部材に対して相対移動可能に設けられ、
   前記定着ベルトの温度が所定の温度以上になったときに、前記加熱部材を前記相対移動させることを特徴とする定着装置。
5. 前記第一遮蔽部材および前記第二遮蔽部材は、前記定着ベルトの長手方向における開口領域が異なる開口部を有する請求項３または４記載の定着装置。
6. 前記第一遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向中央側に対応する位置に前記開口部を有し、
   前記第二遮蔽部材は前記定着ベルトの長手方向端部側に対応する位置に前記開口部を有する請求項５記載の定着装置。
7. 前記加熱部材が、前記定着ベルトおよび前記ニップ形成部材に対して相対移動可能に設けられる請求項１または２いずれか記載の定着装置。
8. １枚目の記録媒体が前記定着ニップに到達する前後で、前記加熱部材の相対位置を変更する請求項７記載の定着装置。
9. 前記定着ベルトの温度が所定の温度以上になったときに、前記加熱部材を前記相対移動させる請求項７または８記載の定着装置。
10. 請求項１から９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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