JP6213657B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ又はそれらの複合機等の画像形成装置及びこれに用いる定着装置に関する。

近年、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に対して、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。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、画像転写方式又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、静電記録紙等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、更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）。

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おり、この方式により、ベルト方式の定着装置に比べて低熱容量化・小型化が可能となった。しかし、この方式では、ニップ部のみを局所的に加熱しているため、その他の部分では十分加熱されず、ニップの用紙などの入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生し易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易くなるという問題がある（課題３）。

以上のような課題１〜３を解決するために、無端ベルトを用いる構成において、その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時間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ようにした定着装置が提案されている（例えば特許文献３）。

図１２は、特許文献３に記載の定着装置の概略図である。
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できるように無端ベルト１内部に固定し、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時間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、省エネルギーとファーストプリント時間の更なる向上のためには熱効率を更に向上させる必要があり、無端ベルトを金属熱伝導体を介して間接的に加熱する構成から、無端ベルトを金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成が考案されている。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、加熱待機時からのファーストプリント時間を更に短縮することができる。また、金属熱伝導体を備えないことによりコストダウンが可能となる。

無端ベルトを直接加熱する構成とすることで、省エネルギー性が高く、加熱待機時からのファーストプリント時間を更に短縮することが可能となった。一方で、無端ベルトの温度が金属伝導体などに逃げることができないため、ある条件下では無端ベルトの一部の温度が急激に上昇してしまう。例えば、画像形成装置には様々なサイズの用紙が用いられるため、用紙幅より加熱源が長いと用紙幅よりも外側の無端ベルトは通紙時の紙により吸熱されず、特に連続通紙の場合用紙幅より外側の無端ベルトは、長時間過剰に加熱され昇温してしまう（以下、端部温度上昇と呼ぶ）。

無端ベルトが過剰に加熱されると、無端ベルトがダメージを受けたり破損したりする恐れがある。無端ベルトが破損しないように無端ベルトの温度検知センサを備え、無端ベルトがある温度に達したらプリント速度を遅くするなど、無端ベルト温度が上がり過ぎないように制御する機械もある。しかしこの場合、プリント速度が遅くなるため生産性が低下するというデメリットがある。

そのため、各用紙幅に合わせたヒータを装備するのが好ましいが、定着装置に備えることができるヒータは、サイズ・コストの制約から一般的に１，２本であり、多数のヒータを備えることは現実的でない。

そこで本発明は、最小限の数のヒータを用いて、記録媒体幅の違いによる端部温度上昇を効果的に抑制し、様々な幅の記録媒体に対応することができる定着装置を提供することを課題とする。

この課題を解決するため、本発明は、可撓性を有する無端状の回転可能な定着部材と、該定着部材を加熱する加熱源と、該定着部材に圧接する加圧部材とを備え、該定着部材と該加圧部材の間のニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて画像の定着を行なう定着装置において、該定着部材の内面と該加熱源の間に配置され、該定着部材の周方向に回転可能であり、該加熱源から該定着部材へ放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽部材を備え、前記加熱源は少なくとも、前記定着部材の中央部を加熱する第１加熱源と前記定着部材の端部を加熱する第２加熱源を有し、前記遮蔽部材は少なくとも、該第１加熱源の一部を覆う中央遮蔽部と該第２加熱源の少なくとも一部を覆う端部遮蔽部を有することを特徴とする定着装置を提案する。

本発明の定着装置では、１枚の遮蔽部材だけを用いて、記録媒体幅の違いによる端部温度上昇を効果的に抑制しながら、使用頻度の高い幅の記録媒体だけでなく、これよりも幅の狭い及び広い記録媒体をも通紙可能とし、記録媒体対応力を向上させることができる。

本発明の画像形成装置の概略断面図である。 定着装置の基本的な構成図を示す図である。 定着ベルトの加熱の様子を示す模式図である。 用紙幅の例を示す図である。 １本のヒータを備えた従来の定着ベルトの加熱の様子を示す模式図である。 ２本のヒータを備えた従来の定着ベルトの加熱の様子を示す模式図である。 本発明の定着装置の概略斜視図である。 本発明の定着ベルトの概略断面図である。 本発明の遮蔽板とヒータの位置関係を示す概略図である。 本発明の遮蔽板の位置を検出・制御する方法を示す図である。 本発明のセンサと遮蔽板検出手段の位置関係を示す概略図である。 従来のベルト定着装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明の定着装置が設けられるカラープリンタなどの画像形成装置１００の一例を示す概略断面図である。画像形成部には、複数の（図示した例では４つの）画像形成手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ及び１Ｋが設けられている。この第１乃至第４の画像形成手段１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ及び１Ｋはそれぞれ同一の構成を有するが、対応するトナー色だけが異なっており、これら画像形成手段において、例えばイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。なお、これら画像形成手段は現像剤（トナー）色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では参照符号におけるＹ、Ｃ、Ｍ及びＫの添え字を適宜省略して説明する。

画像形成手段１には、静電潜像担持体であるドラム状の感光体２が配置されており、感光体２の周りに、帯電部材３、現像装置４及びクリーニング手段５が設けられている。この感光体２は時計回りに回転駆動し、感光体２の表面には帯電部材３が圧接されていて、この帯電部材３は、感光体２の回転駆動に伴い従動回転する。また、この帯電部材３には、図示しない高圧電源により所定のバイアス電圧が印加され、回転駆動する感光体２の表面を一様に帯電できるようになっている。なお、ここに図示した帯電部材３は、感光体２に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電などを利用する非接触式のものを採用することも可能である。

また、４つの画像形成手段１の斜め下方にはこれらに平行して露光装置６が設けられている。この露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどの適宜適切な構成部材を有しており、各色トナーの画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材３により帯電させられた各感光体２を露光し、それぞれの感光体２上に静電潜像を作り出す。この露光装置６を用いて感光体２上に形成された静電潜像は、感光体２の回転により現像装置４を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。なお、当該画像形成装置内部の上方には、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナーが充填されたトナーボトル１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ及び１１Ｋが配置されており、トナーボトル１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ及び１１Ｋから図示しない搬送経路を介して、所定補給量のトナーがそれぞれ各色現像装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ及び４Ｋに補給されるようになっている。

さらに、各画像形成手段の感光体２に対向して、中間転写体として構成された無端ベルト状の中間転写ベルト７が配置され、この中間転写ベルト７の表面には各感光体２が当接している。図１に示した中間転写ベルト７は、複数の支持ローラ（例えば、支持ローラ９ａ，９ｂなど）に巻き掛けられて構成されている。図示した例では、支持ローラ９ａが、図示しない駆動源としての駆動モータと連結されており、この駆動モータの駆動によって中間転写ベルト７は図中反時計回りに回転移動し、これに伴って従動回転可能な支持ローラ９ｂも回転する。また、中間転写ベルト７の内側には、ベルトを挟んで感光体２に対向して位置する一次転写ローラ８が配置されている。この一次転写ローラ８に図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置４により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト７に一次転写されるようになっている。なお、一次転写されずに感光体２上に残された一次転写残トナーは、感光体２による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング装置５により除去され、感光体２上におけるトナーは完全に除去される。

さらに、中間転写ベルト７の駆動方向下流側に、二次転写装置としての二次転写ローラ１０が設けられている。この二次転写ローラ１０は、中間転写ベルト７を挟んで支持ローラ９ｂと対向しており、二次転写ローラ１０と支持ローラ９ｂとで中間転写ベルト７を介して二次転写ニップ部を形成している。また、画像形成装置は、記録媒体である用紙Ｓの積載部としての給紙カセット１２、給送コロ１３に加え、レジストローラ対１４などを備えると共に、二次転写ローラ１０から見て用紙Ｓの搬送方向下流側には、定着装置２０及び排紙ローラ対１５が設けられている。

次に、画像形成動作について説明する。
先ず、感光体２が図示しない駆動源により時計回りに回転駆動され、このとき感光体２表面に図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。次いで、感光体２の表面は、帯電部材３によって所定の極性に一様に帯電される。次いで、感光体２表面には露光装置６からのレーザ光が照射され、これによって感光体２表面に静電潜像が形成される。このとき各感光体２に露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。そして、感光体２上に形成された静電潜像は、現像装置４を通る際に現像装置４からの各色トナー（現像剤）が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。

また、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに走行駆動させられる一方、一次転写ローラ８には、感光体１上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体２と中間転写ベルト７との間に転写電界が形成され、感光体２上のトナー像が、その感光体２と同期して回転駆動される中間転写ベルト７上に静電的に一次転写される。このようにして、一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト７の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト７上に重ね合わされ、所望のフルカラー画像が形成される。

一方、画像形成される用紙Ｓは、給紙カセット１２に積載された用紙束から給送ローラ１３などの搬送部材によってレジストローラ対１４まで一枚ごとに分離されて給送される。その際、搬送された用紙Ｓの先端は、回転駆動を開始していないレジストローラ対１４のニップ部に突き当たり、ループを形成し、用紙Ｓのレジストレーションが行われる。その後、中間転写ベルト７上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、レジストローラ対１４の回転駆動が開始され、支持ローラ９ｂと二次転写ローラ１０で構成される二次転写ニップ部に向けて用紙Ｓが送出される。本実施形態では、二次転写ローラ１０に中間転写ベルト７表面におけるトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加され、これにより中間転写ベルト７表面に形成されたフルカラートナー像が用紙Ｓ上に一括して転写される。次いで、トナー像を転写された用紙Ｓは定着装置２０まで搬送され、定着装置２０を通過するときに熱と圧力を加えられ、永久画像としてトナー像が用紙Ｓに定着させられる。次いで、用紙Ｓは、排紙ローラ対１５を介して排出トレイなどの用紙排出部に排出され、画像形成動作が完了する。なお、二次転写ニップ部で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１６により取り除かれ回収される。

以上の説明は、用紙Ｓ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、画像形成手段のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。また、本実施形態のプリンタを用いてモノクロ印刷をする場合には、画像形成手段１Ｋの感光体ドラム２Ｋ上にのみ静電潜像を形成して同手段によって現像して用紙Ｓに転写し、定着装置２０で定着すればよい。

図２は、定着装置の基本的な構成図を示す。
定着装置内に、加圧部材としての加圧ローラ３１と定着部材としての定着ベルト３３を有し、加熱源としてのハロゲンヒータ３５により定着ベルトが内周側から輻射熱で直接加熱される。また、定着ベルト３３内には、定着ベルトを介して対向する加圧ローラ３１とニップを形成するニップ形成部材３７があり、定着ベルト内面と直接又は図示しない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。

図示の例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よい。ニップの形状は凹形状の方が、記録紙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（又はフィルム）とする。ベルトの表層はＰＦＡ又は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又はＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴム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、微小な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。

定着ベルト３３の内部には、ニップ部を支持するための支持部材（ステー）３９を設け、加圧ローラ３１により圧力を受けるニップ形成部材３７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。支持部材３９は、ステンレス、鉄、アルミなどの金属からなる。この支持部材は、両端部で定着装置のフレームや定着ベルトの保持部材（フランジ）などに保持固定され、位置決めされている。また、ヒータ３５と支持部材３９の間に反射部材としての反射板４１が備えられ、熱源からの輻射熱などにより支持部材が加熱されてしまうことによるエネルギー浪費を抑制している。

ここで、反射板４１を備える代わりに支持部材３９の表面に断熱又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。本実施形態では、反射板４１としてアルミニウム基材の表面に銀を蒸着したものを用いている。銀は輻射率が低いため、ハロゲンヒータ３５から照射されステー３９側に向かう輻射熱を反射して、定着ベルト３３の熱吸収効率を向上させることができる。反射板が可動ではない従来の構成では、加圧ステーに反射板が固定されている。もちろん、反射板の材質はアルミニウムと銀に限られない。

加熱源３５は、図示したハロゲンヒータでもよいが、ＩＨであってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。
加圧ローラ３１は、芯金のまわりに弾性ゴム層を備え、離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡ又はＰＴＦＥ層）が設けてある。加圧ローラ３１は、画像形成装置に設けられたモータ等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３１はスプリングなどにより定着ベルト３３側に押し付けられており、弾性ゴム層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３１は中空のローラであってもよく、加圧ローラにハロゲンヒータなどの加熱源を有していてもよい。弾性ゴム層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の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。

定着ベルト３３は加圧ローラ３１により連れ回り回転する。図２の定着装置の場合は、加圧ローラ３１が図示しない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が回転する。定着ベルト３３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保持部材（フランジ）にガイドされ、走行する。
以上のような構成により、安価でウォームアップが早い定着装置を実現することが可能となる。

図３は、定着ベルトの加熱の様子を示す、図２のＡ−Ａ断面図と定着ベルト温度の図である。
ヒータ３５から放射された熱には、定着ベルト３３に直接向かう直接部分（実線の矢印）と反射板で反射されて定着ベルト３３に向かう間接部分（破線の矢印）がある。この直接部分と間接部分の両方を用いることで、定着ベルトを効率的に加熱している。このとき、ヒータ３５が延在している範囲において定着ベルト温度は上昇する。

次に、図４を用いて画像形成装置において使用する複数の用紙の幅を示す。なお、用紙サイズは例であり、記載の限りではない。
・用紙サイズＡ：本実施形態の画像形成装置で使用される最大サイズ（Ａ３ノビなど）
・用紙サイズＢ：頻繁に使用されるサイズ（Ａ３縦、Ａ４横など）
・用紙サイズＣ：頻繁に使用されるサイズ（Ａ４縦など）
・用紙サイズＤ：小サイズ（ハガキなど）

ここで、図５を用いて用紙サイズとヒータ長さが合っていないときの問題点について、定着装置にヒータが１本設けられている場合を例に説明する。
ヒータは最大通紙サイズを定着することができる長さを有することが望ましいが、最大通紙幅よりも小さいサイズの用紙を通紙する場合、用紙幅より外側の定着ベルトは、用紙が熱を吸熱しないため過剰に加熱されてしまい、端部温度上昇が生じる。図５は端部温度上昇の様子を示しており、図５（ａ）では通常サイズの用紙幅とヒータ長さが略合っているため、定着ベルトの端部温度上昇は生じていなが、図５（ｂ）では小サイズの用紙幅はヒータ長さの中央部分にしか対応せず、従って定着ベルトの端部温度上昇が生じてしまう。このように端部温度上昇の状態が長時間続くと、定着ベルトが破損する恐れもある。

次に、図６を用いて定着装置にヒータが複数設けられている場合について説明する。
１本のヒータで全ての用紙サイズに対応させれば、定着装置の構成は簡素化されるが、全ての用紙サイズでヒータ全長を点灯する必要があるため、不要な電力を消費することにもなる。そのため、中央ヒータと端部ヒータの２本以上のヒータを有する定着装置もある。この定着装置では、図６（ａ）に示すようにＡ３縦など幅の広い用紙Ｂ（用紙サイズＢの用紙）を通紙する時は中央ヒータ３５ａと端部ヒータ３５ｂの両方を点灯するが、図６（ｂ）に示すようにＡ４縦などの幅の狭い用紙Ｃ（用紙サイズＣの用紙）を通紙する時は中央ヒータ３５ａのみ点灯する。この例では、中央ヒータ３５ａの長さはＡ４縦の幅と略等しく、中央ヒータ３５ａと端部ヒータ３５ｂの全体の長さはＡ３縦の幅と略等しい。従って、これらの幅の用紙を定着させる際、定着ベルト３３の端部温度上昇は生じない。このようにして、用紙サイズに応じて使用するヒータの数を変更して、消費電力を抑えることができる。

しかし、ヒータを２本備えた場合でも、図６に示すようにヒータ長さを頻繁に使用される用紙サイズＢ，Ｃに対応させると、用紙Ａを通紙したときにはヒータ長さが足りないため用紙端部は定着されず、用紙Ｄではヒータ長さが余るため端部温度上昇が生じる。逆に１本のヒータを備えてヒータ長さを用紙サイズＡに合わせると、用紙Ｂを通紙する際はヒータ長さが余るため端部温度上昇が発生してしまう。また、用紙サイズに応じて多数のヒータを搭載することもできるが、そうすると定着装置が大型化・複雑化し、省エネルギーには不利な構成となる。

そこで図７〜９に示すように、本発明に係る定着装置は、ヒータ３５から定着ベルトへ放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽部材としての遮蔽板４３を定着ベルト内に備えた。
図７は定着装置内部の斜視図であって、ここでは定着ベルトは省略されており、ヒータ３５とその周りの基準位置（後述する）にある遮蔽板４３が示されている。図７，９から分かるように、遮蔽板４３は階段状の切欠部４５ａ，ｂと矩形状の外面を有する。遮蔽板４３は、２段目の切欠部４５ａにより形成される遮蔽部であって、より上側に配置された第１加熱源としての中央ヒータ３５ａの一部を覆って中央ヒータから定着ベルトへ放射される輻射熱を遮蔽する中央遮蔽部４３ａと、１段目の切欠部４５ｂにより形成される遮蔽部であって、より下側に配置された第２加熱源としての端部ヒータ３５ｂの一部を覆って端部ヒータから定着ベルトへ放射される輻射熱を遮蔽する端部遮蔽部４３ｂとを備えている。

遮蔽板４３は、定着ベルト３３の軸方向中央部から端部に向かって階段状に斜めに広がり、その表面積が大きくなっている。このような形状により、遮蔽板の位置の調整により遮蔽板が様々な用紙サイズに対応できるため、回転後の遮蔽板によるヒータの遮蔽効果を最適化し、用紙幅より外側の定着ベルトを必要以上に加熱せず、端部温度上昇を防止することができる。しかしながら、遮蔽板の遮蔽部の形状は階段状に限られず、例えばその全体が直線的な斜め形状であってもよい。

また、遮蔽板４３は定着ベルトの周方向に回転可能であり、遮蔽板４３の基準位置は用紙サイズＢ，Ｃの用紙定着において端部温度上昇が生じない位置に定められており、図７に示すように、小サイズ（用紙サイズＤ）の定着の際はこの基準位置から一方の側に回転し、大サイズ（用紙サイズＡ）の定着の際はこの基準位置から他方の側に回転するようになっている。遮蔽板は無段階に回転することができ、これにより遮蔽板の位置を微調整して様々な幅の用紙に対応することができる。遮蔽板の移動方法は、ユーザーによる手動方式でもよいし、駆動源を別途設けてもよい。強度、熱伝導率、スペースの点で遮蔽板は金属板であることが好ましいが、これに限られない。また、ヒータに面する遮蔽板の表面は鏡面として構成されても、黒色に塗装されていてもよい。

また、図９に示すように、定着装置２０は中央ヒータ３５ａと端部ヒータ３５ｂの２本のヒータを備えている。端部ヒータ３５ｂの長さは用紙サイズＡの幅に略対応し、中央ヒータ３５ａの長さは用紙サイズＣに略対応している。図７、図８（ａ）〜（ｃ）及び図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、遮蔽板４３は、用紙サイズＢ，Ｃのように頻繁に使用される用紙を通紙するための基準位置にあり、この基準位置から図示しない駆動方法により正逆両方向に回転可能に構成されている。

図８（ａ）は、図７の断面１に対応する、基準位置にある遮蔽板の遮蔽板連結部４３ｃ部分の断面図、図８（ｂ）は、図７の断面２に対応する、基準位置にある遮蔽板の中央遮蔽部４３ａ部分の断面図であり、図８（ａ）、（ｂ）において中央ヒータ３５ａから放射される輻射熱は遮蔽されず定着ベルト３３に吸収される。これに対して、図８（ｃ）は、図７の断面３に対応する、基準位置にある遮蔽板の端部遮蔽部４３ｂ部分の断面図であり、端部ヒータ３５ｂから放射される輻射熱の一部は端部遮蔽部４３ｂで遮蔽される。

ところで、用紙サイズＢのための基準位置である図９（ｂ）では、中央ヒータ３５ａ、端部ヒータ３５ｂは共に点灯している。このとき、遮蔽板で覆われないヒータ長さ全体が用紙サイズＢの幅に略対応するように、中央ヒータ３５ａは中央遮蔽部４３ａにより覆われないが、端部ヒータ３５ｂの外側両端部は端部遮蔽部４３ｂにより覆われる。また、用紙サイズＣのための基準位置である図９（Ｃ）では、中央ヒータ３５ａのみ点灯している。このとき、遮蔽板で覆われないヒータ長さ全体が用紙サイズＣの幅に略対応するように、中央ヒータ３５ａは中央遮蔽部４３ａにより覆われない。これにより、用紙サイズＢ，Ｃの定着が確実に行われるとともに、端部温度上昇は生じないようになっている。

小サイズ（用紙サイズＤ）の定着の際は、遮蔽板４３はこの基準位置から下方に回転する。これは、図８（ｂ）から（ｄ）、図９（ｂ）、（ｃ）から（ｄ）の変化に対応する。回転後の位置では、図８（ｄ）及び図９（ｄ）に示すように、中央ヒータ３５ａの両端部分からの放射線は中央遮蔽部４３ａにより遮られ、中央遮蔽部４３ａで覆われない中央ヒータ３５ａ部分の長さが用紙サイズＤの幅に略対応するため、用紙サイズＤにおいても大きな端部温度上昇は生じない。

一方、大サイズ（用紙サイズＡ）の定着の際は、遮蔽板４３はこの基準位置から上方に回転する。これは、図８（ｃ）から（ｅ）、図９（ｂ）、（ｃ）から（ａ）の変化に対応する。回転後の位置では、図８（ｅ）及び図９（ａ）に示すように、端部遮蔽部４３ｂで覆われていた端部ヒータ３５ｂの両端部分が開放され、遮蔽板で覆われないヒータ長さ全体が用紙サイズＡの幅に略対応するため、放射線は遮られることなく定着ベルトを加熱する。よって、用紙サイズＡの定着において定着不良が生じることはない。

用紙Ａを通紙する際の遮蔽板位置を大サイズ位置、用紙Ｄを通紙する際の遮蔽板位置を小サイズ位置などとした場合の用紙サイズと遮蔽板の位置などの関係を表１に示す。遮蔽板の移動とヒータ点灯をこのように組み合わせることで、２本のヒータと１つの遮蔽板だけを用いて、頻繁に使用される用紙よりも大きい用紙と小さい用紙の両方を通紙させることができ、用紙対応力を向上させることができる。

次に、図１０，１１を参照して遮蔽板の位置を検出・制御する方法を説明する。
遮蔽板４３の端部は、図示しない駆動方法により正逆両方向に回転可能に構成された遮蔽板保持部材４７に保持されている。遮蔽板保持部材４７は円弧状に構成され、遮蔽板保持部材４７の溝部に遮蔽板４３の端部が固定されている。遮蔽板保持部材４７の裏面にはリンク部材５３の一端が連結され、その他端には遮蔽部材検出手段としての遮蔽板検出手段４９が連結している。遮蔽板検出手段４９は凡そ扇形状を有する平板からなる。また、遮蔽板検出センサ５１ａ，ｂが、遮蔽板検出手段４９の回転方向の他方の側及び一方の側において定着装置又は画像形成装置内に設けられている。遮蔽板保持部材４７及び遮蔽板４３が回転すると、リンク部材５３及び遮蔽板検出手段４９も同量だけ回転するため、センサ５１ａ，ｂが遮蔽板検出手段４９を検出する。これにより、定着ベルト３３内にある遮蔽板４３の位置が定着ベルト外部からも分かる。センサを定着装置に備えることで、定着装置単独で遮蔽板の位置制御を行うことができる。一方、センサを画像形成装置本体に備えることで、定着装置の構成を簡素にすることができ、定着装置のコストダウンが図られる。

より詳細には図１１に示すように、最頻サイズである用紙サイズＢ，Ｃの通紙の場合、遮蔽板検出手段４９がセンサ５１ａ及び５１ｂに重なって遮光されるとき、遮蔽板４３は基準位置にあることになる。小サイズ用紙の通紙の場合、一方向に回転した遮蔽板検出手段４９はセンサ５１ｂに重なって遮光するが、センサ５１ａには重ならずこの光を透過させる。一方、大サイズ用紙の通紙の場合、他方向に回転した遮蔽板検出手段４９はセンサ５１ａに重なって遮光するが、センサ５１ｂには重ならずこの光を透過させる。このようにして、遮蔽板の位置は遮蔽板検出センサ５１ａ，ｂにより検出され、この検出結果に基づいて遮蔽板のそれぞれの位置を容易に制御することができる。

本実施形態では、遮蔽板検出手段４９はリンク機構により遮蔽板４３の動きに連動して移動する構成となっているが、遮蔽板と一体形成されていても、リンク機構以外により遮蔽板４３の動きに連動されていてもよい。また、遮蔽板検出手段４９は樹脂製でも金属製でもよい。また、遮蔽板検出センサ５１ａ，ｂとして透過型センサを用いているが、別の手段を用いてもよい。

本実施形態では２つの遮蔽板検出センサを使用しているが、センサをさらに増やし、遮蔽板検出手段の形状を変更することで、遮蔽板の位置を用紙サイズに応じてさらに細かく制御することも可能である。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。画像形成装置の各部構成は任意であり、例えばタンデム式に限らず、任意の作像方式を採用可能である。また、中間転写方式に限らず、直接転写方式も採用可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であってもよい。

２０ 定着装置
３１ 加圧ローラ（加圧部材）
３３ 定着ベルト（定着部材）
３５ ハロゲンヒータ（加熱源）
３５ａ 中央ヒータ（第１加熱源）
３５ｂ 端部ヒータ（第２加熱源）
４３ 遮蔽板（遮蔽部材）
４９ 遮蔽板検出手段（遮蔽部材検出手段）
１００ 画像形成装置
Ｓ 用紙（記録媒体）

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５公報

Claims (9)

1. 可撓性を有する無端状の回転可能な定着部材と、該定着部材を加熱する加熱源と、該定着部材に圧接する加圧部材とを備え、該定着部材と該加圧部材の間のニップ部に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて画像の定着を行なう定着装置において、
   該定着部材の内面と該加熱源の間に配置され、該定着部材の周方向に回転可能であり、該加熱源から該定着部材へ放射される輻射熱を遮蔽する遮蔽部材を備え、
   前記加熱源は少なくとも、前記定着部材の中央部を加熱する第１加熱源と前記定着部材の端部を加熱する第２加熱源を有し、前記遮蔽部材は少なくとも、該第１加熱源の一部を覆う中央遮蔽部と該第２加熱源の少なくとも一部を覆う端部遮蔽部を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記遮蔽部材は、前記定着部材の軸方向中央部から端部に向かって階段状に斜めに広がる形状を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記遮蔽部材は無段階に回転することができることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記遮蔽部材の動きに連動する、前記遮蔽部材の位置を示す遮蔽部材検出手段を設けた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. 前記遮蔽部材検出手段の位置を検出するセンサを少なくとも１つ備えたことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記定着部材の内部には、前記ニップ部を支持するための支持部材が設けられる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. 前記加熱源と前記支持部材の間に、前記加熱源からの輻射熱を反射する反射部材が備えられることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
9. 請求項４に記載の定着装置を備えた画像形成装置において、前記遮蔽部材検出手段の位置を検出するセンサを画像形成装置本体に少なくとも１つ備えたことを特徴とする画像形成装置。

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