JP6221546B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置、及び定着装置を備えた画像形成装置に関する。

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の画像形成装置においては、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、画像転写方式もしく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：特開２００４−２８６９２２号公報）やセラミックヒータ等を用いたサーフ定着方式（フィルム定着方式）の定着装置（例えば特許文献２：特許第２８６１２８０号公報）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所謂温度落ち込みが問題となっている（課題２）

前記サーフ定着方式は前記課題１、２を解決するために提案された。当該サーフ定着方式ではベルト方式に比べて定着装置の低熱容量化と小型化が可能であるが、ニップ部のみを局所加熱してその他の部分は加熱しない。このため、ニップ部の用紙入口側においてベルトが最も冷えた状態になり、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、ニップ部以外の部分での空気の強制対流による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）。

以上の課題１〜３を解決するために、特許文献３（特開２００７−３３４２０５号公報）の定着装置が提案されている。この定着装置は、無端状の定着ベルト全体を温めることで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と共に高速回転時の熱量不足も解消し、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ている。

図１４は当該特許文献３（特開２００７−３３４２０５号公報）に記載された定着装置の概略図である。無端状の定着ベルト３０１の内部にパイプ状の金属熱伝導体３０２が配設されている。定着ベルト３０１が当該金属熱伝導体３０２の周りで移動可能なように支持されている。金属熱伝導体３０２の内部には加熱源３０３が配設されている。当該加熱源３０３により金属熱伝導体３０２が加熱され、加熱された金属熱伝導体３０２によって定着ベルト３０１が加熱される仕組みである。

定着ベルト３０１を間に挟んだ状態で金属熱伝導体３０２と接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ３０４が配設されている。当該加圧ローラ３０４の回転により定着ベルト３０１が連れ回りにより周方向に移動される。この構成により、定着装置を構成する定着ベルト３０１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と共に、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る。本願出願人は図１４の間接加熱の構成から、図１５のように定着ベルト３０１を（金属熱伝導体３０２を介さずに）加熱源３０３で直接加熱する構成を考案した。この場合、ニップ部Ｎはニップ形成部材３０７と加圧ローラ３０４の間に形成される。

ニップ形成部材３０７は支持部材としてのステー３０８によって支持されている。そしてステー３０８の下面に反射板３０９が取り付けられている。この構成では伝熱効率が大幅に向上し、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タイムを更に短縮することが可能になる。また、金属熱伝導体３０２を省略することでコストダウンが可能となる。

図１６は図１５のＡ−Ａ線断面図である。同図に示すように加熱源３０３から定着ベルト３０１に放射される熱は、加熱源３０３から定着ベルト３０１へ向かう直接加熱（実線の矢印）と、反射板３０９で反射されて定着ベルト３０１に向かう間接加熱（破線）がある。この直接加熱と間接加熱の両方を用いることで、定着ベルト３０１が効率的に加熱される。

ところで、定着装置では、ニップ部Ｎを通過する用紙によって定着ベルト３０１の熱が奪われるので、温度センサなどによって定着ベルト３０１が適切な温度に維持されるように管理されている。一方、用紙が通過しない非通紙領域では、定着ベルト３０１の熱が奪われにくい。

ニップ部Ｎに通紙される用紙の幅は、図１７に例示するように、用紙Ａ〜用紙Ｄまで複数種類がある。用紙Ａ〜用紙Ｄの種類は例えば以下の通りである。
・用紙Ａ：実施例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Ｂ：市場で多く使用されるサイズ１（Ａ３、Ａ４横など）
・用紙Ｃ：市場で多く使用されるサイズ２（Ａ４縦など）
・用紙Ｄ：小サイズ紙（ハガキなど）
そして加熱源３０３の長さは、図１８Ａに示すように最大幅の用紙Ａ（Ａ３ノビ）をカバーできる長さに設定されている。

用紙Ａ〜用紙Ｄをセンター基準（用紙幅中心Ｃを定着ベルト３０１の軸線方向の中心に一致させて処理する）で通紙する場合、用紙幅の左右両外側の非通紙領域で定着ベルト３０１の温度が過度に高くなる。但し、加熱源３０３の両端部は固定の遮蔽部材によって覆われているので、最大幅の用紙Ａを通紙する場合、定着ベルト３０１の端部温度上昇は特に問題とならない。

しかし、図１８Ｂのように用紙Ａよりも小さいサイズの用紙Ｂ〜Ｄを通紙する場合、当該用紙Ｂ〜Ｄの左右両外側領域に比較的広い非通紙領域が形成される。この非通紙領域では用紙が定着ベルト３０１に接触しないため用紙から熱を奪われることがないので、定着ベルト３０１が加熱源３０３によって過剰に加熱される。このため定着ベルト３０１の表面温度が用紙の左右両外側領域で過度に上昇する「端部温度上昇」が発生する。

定着ベルト３０１がある温度に達するとプリント速度を遅くするなどして、定着ベルト３０１の端部温度上昇が起こらないように制御することも考えられる。しかし、そうすると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。

そこで、図１９Ａに示すように加熱源３０３を中央ヒータ３０３ａと端部ヒータ３０３ｂの２本構成とすることが考えられる。用紙Ａ又は用紙Ｂを通紙する時は両方のヒータ３０３ａ，３０３ｂを点灯するが、図１９Ｂのように、これら用紙よりも用紙幅が狭い用紙Ｃ又は用紙Ｄを通紙する時は中央ヒータ３０３ａのみ点灯し端部ヒータ３０３ｂは消灯する。これにより消費電力を抑えると共に定着ベルト３０１の端部温度上昇を防止することができる。

しかし、加熱源３０３を２本のヒータで構成しても、用紙Ｂ又は用紙Ｄを通紙する場合は定着ベルト３０１の端部温度上昇が依然として問題となる。用紙幅の種類の数だけヒータを配設すると定着ベルト３０１が大径化すると共にコスト高になるので、ヒータの本数はせいぜい２本が限界である。

そこで本願出願人は、図２０のように開口幅が段階的に変化する回転式の遮蔽部材３２７を有する定着装置を提案している。この回転式の遮蔽部材３２７は、開口幅を大・中・小と変化させることができるように両側に２段階の遮蔽部３２７ａ，３２７ｂを設け、中央には加熱源３０３からの光が当たらない連結部３２７ｃを設けたものである。そして、図２１，図２２及び図２３のように、用紙幅に応じて加熱源３０３である中央ヒータ３０３ａと端部ヒータ３０３ｂのＯＮ（点灯）・ＯＦＦ（消灯）と、遮蔽部材３２７の３つの回転位置を組み合わせる。これにより、定着ベルト３０１の端部温度上昇を防止するようにしている。

定着ベルト３０１や定着ローラの端部温度上昇を防止するためには、前述した回転式の遮蔽部材３２７の他に、例えば特許文献４（特許第４１３０８９８号公報）、特許文献５（特開２００８−５８８３３号公報）、特許文献６（特開２００８−１３９７７９号公報）のように、加熱源からの熱を遮蔽する遮蔽部材を設けた定着装置も提案されている。

前述した回転式ないし可動式の遮蔽部材を設けた定着装置において、遮蔽部材の温度上昇が問題になっている。すなわち遮蔽部材自体は耐熱性があるステンレス、鉄又はアルミニウム等の金属やセラミック等の非金属で構成可能であるが、遮蔽部材を可動に支持する支持部材は、通常、樹脂材によって構成されている。また、当該遮蔽部材の両端部の周囲には、通常、定着ベルトをガイドする樹脂製のフランジ部材が配設されている。

このため、遮蔽部材が端部温度上昇により高温になると、当該高温により遮蔽部材の樹脂製支持部材や、定着ベルトの樹脂製フランジ部材が熱で損傷される可能性がある。また、従来から加熱源の両端部に配設されている固定の遮蔽部材は、通常は金属製のステーに固定されているが、樹脂材を介して支持する場合は当該樹脂材が同様に熱劣化する可能性がある。

本発明は斯かる事情に鑑み、加熱源の輻射熱を遮蔽する遮蔽部材の支持部側の温度上昇を抑制することが可能な定着装置、及び当該定着装置を備えた画像形成装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するため、本発明は、回転可能な定着ベルトと、前記定着ベルトを輻射熱で加熱する加熱源と、前記定着ベルトの外周面に当接してニップ部を形成する対向部材と、前記定着ベルトを介して前記対向部材に当接して前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記加熱源と前記定着ベルトとの間に配設されて前記加熱源からの輻射熱を遮蔽する遮蔽部材とを備えた定着装置において、前記遮蔽部材を前記加熱源と前記定着ベルトとの間に支持する支持部側の熱伝導率に比べて、当該支持部側以外の部分の熱伝導率を相対的に高くしたことを特徴とする定着装置である。

本発明によれば、遮蔽部材の支持部側の熱伝導率に比べて、当該支持部側以外の部分の熱伝導率を相対的に高くしたので、当該支持部側の温度上昇を抑制することができ、当該支持部側に配設される樹脂部品等の熱劣化を防止することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置に使用する遮蔽部材の平面展開図である。 図１Ａの遮蔽部材の熱伝導状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 図２の画像形成装置に搭載された定着装置の遮蔽部材を遮光位置に移動させた状態の断面図である。 図２の画像形成装置に搭載された定着装置の遮蔽部材を退避位置に移動させた状態の断面図である。 定着装置の斜視図である。 遮蔽部材の端部支持構造を示す斜視図である。 遮蔽部材の駆動手段を示す斜視図である。 遮蔽部材の形状と、ハロゲンヒータの発熱部と、用紙サイズとの関係を示す図である。 図７Ａの遮蔽部材を遮蔽位置へ移動させた状態を示す図である。 遮蔽部材の端部における熱伝導率の変化パターンを示す図である。 遮蔽部材の他の実施形態を示す図７Ａと同様の図である。 図９Ａの遮蔽部材を遮蔽位置へ移動させた状態を示す図である。 遮蔽部材の端部における熱伝導率の変化パターンを示す図である。 遮蔽部材のさらに他の実施形態を示す図である。 図１１の遮蔽部材の熱伝導率と放射率の高低の形成領域の例を示す図である。 遮蔽部材の基材に放熱塗料を塗布した場合の放射率を波長と関連させて示す図である。 従来の間接加熱方式の定着装置の断面図である。 従来の直接加熱方式の定着装置の断面図である。 図１２のＡ−Ａ線断面図である。 用紙幅の種類を説明するための図である。 用紙（Ａ３ノビ）を通紙する時の定着ベルトの加熱状態を示す模式図である。 Ａ３ノビよりも小サイズの用紙を通紙する時の定着ベルトの加熱状態を示す模式図である。 中央加熱用と端部加熱用の２つのヒータを有する定着装置に用紙（Ａ３ノビ）を通紙する時の定着ベルトの加熱状態を示す模式図である。 中央加熱用と端部加熱用の２つのヒータを有する定着装置に用紙（Ａ４縦サイズ）を通紙する時の定着ベルトの加熱状態を示す模式図である。 可動遮蔽部材を有する定着装置の斜視図である。 可動遮蔽部材の３つの異なる断面において３つの回転位置を示す図である。 用紙の種類と関連させてハロゲンヒータの点灯状態と可動遮蔽部材の遮光状態を説明する表である。 可動遮蔽部材の３つの回転位置における熱伝導状態を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

（定着装置の遮蔽部材）
図１Ａは本発明の実施形態に係る定着装置に使用する２種類の遮蔽部材２７を示したものである。同図の（ａ）と（ｂ）に濃淡の差で示すように、遮蔽部材２７は熱伝導率が異なる部分を有する。遮蔽部材２７の軸方向両端部２７ｄが低熱伝導率とされ、当該両端部２７ｄを除く遮蔽部２７ａ、遮蔽部２７ｂ及び連結部２７ｃが高熱伝導率とされている。前記「低熱伝導率」と「高熱伝導率」は相対的なものであり、特定の熱伝導率に限定されるものではない。

「低熱伝導率」と「高熱伝導率」の差は、例えば、遮蔽部２７ａ、遮蔽部２７ｂ及び連結部２７ｃを銅のような熱伝導率の高い金属でめっきすることで得られる。当該めっきは通常は遮蔽部材２７の両面に形成するが、内面又は外面の一方に形成するだけでも熱伝導により遮蔽部材２７の端部温度上昇を抑制する作用が得られる。また、銅めっきの上にニッケルめっきを施すことで耐食性と耐摩耗性を向上させることができる。また、ニッケルめっきは光沢性があるので、遮蔽部材２７の内面にニッケルめっきした場合は反射率を高めることで遮蔽部材２７の温度上昇を抑制することもできる。

軸方向両端部２７ｄは、遮蔽部材２７の地の材料（金属であればステンレス、鉄又はアルミニウム等、非金属であればセラミック等）のままでもよいし、さらに熱伝導率の差を大きくするために、軸方向両端部２７ｄに断熱性塗料を塗布してもよい。また、軸方向両端部２７ｄを比較的低熱伝導率の部材（例えばステンレス等）で構成し、中央側の遮蔽部２７ａ、遮蔽部２７ｂ及び連結部２７ｃを比較的高熱伝導率の部材（例えば鉄等）で構成してもよい。なお、熱伝導率だけでなく放射率も異ならせた遮蔽部材２７の実施形態については図１１〜図１３に基づいて後述することとする。

このように、軸方向両端部２７ｄを低熱伝導率とし、それ以外を高熱伝導率とすることにより、加熱源としてのハロゲンヒータ２３で加熱された遮蔽部２７ａ、２７ｂの熱が、図１Ｂ（ａ）（ｂ）のようにハロゲンヒータ２３の光が当たらない連結部２７ｃに流れやすくなる。従って、軸方向両端部２７ｄの温度上昇が抑制され、軸方向両端部２７ｄを支持する樹脂部品や、軸方向両端部２７ｄの周囲に配設される樹脂部品（定着ベルト２１保持用のフランジ部材）等の熱劣化を防止することができる。

特に、用紙Ｂを通紙する時は、中央ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂを両方とも点灯した状態で遮蔽部２７ａに光が当たる。このため、遮蔽部材２７の熱伝導率の差がない場合は端部温度上昇が顕著になりやすい。しかし、この実施形態のように軸方向両端部２７ｄ以外を高熱伝導率とすることにより、端部温度上昇が効果的に抑制される。

（画像形成装置）
次に、本発明の実施形態に係る定着装置を使用した画像形成装置の概略構成及び動作を図２を参照して説明し、その後で前記遮蔽部材２７を含む定着装置の詳細について説明することとする。
図２に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタである。装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的には、各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。図２では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付し、その他の作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を
有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

また、各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、中間転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１を備える。また、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２を備える。また、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図２の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に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を有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には、補給用のトナーを収容する４つのトナーボトル２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。なお、記録媒体には、普通紙以外に、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シート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のタイミングローラ対１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

続いて、図２を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。そして、各感光体５の表面が図示しない除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

プリンタの下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ対１２によって搬送が一旦停止される。

その後、所定のタイミングでタイミングローラ対１２の回転駆動を開始し、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送する。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、この転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙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、４つの作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

（定着装置）
図３Ａは、図１Ａの（ａ）に示す遮蔽部材２７を使用した本実施形態の定着装置の断面図である。以下、図３Ａに基づき、定着装置２０の構成について説明する。図３Ａに示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に当接する対向部材としての加圧ローラ２２を有する。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１の内周側から加圧ローラ２２に当接してニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４を有する。また、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６を有する。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱を遮蔽する遮蔽部材２７と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２８等を備える。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材を備える。また、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（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層を備える。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶ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光沢ムラが生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ８０μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ８０μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。

本実施形態では、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、８０〜３００μｍ、３〜５０μｍの範囲に設定し、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２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを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、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、スプリングなどの図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

また、加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。定着ベルト２１は、ニップ部Ｎ以外では、図４で後述するようにその両端部にベルト保持部材としてのフランジ部材４０が挿入されており、定着ベルト２１はこのフランジ部材４０によって保持されて回転するようになっている。

本実施形態では、加圧ローラ２２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。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、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２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

上記ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側で、かつ、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の上流側に配設されている。詳しくは、図３Ａにおいて、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の中央Ｑと、加圧ローラ２２の回転中心Ｏを通る仮想直線をＬとすると、ハロゲンヒータ２３はこの仮想直線Ｌよりも用紙搬送方向の上流側（図３Ａの下側）に配設されている。

ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されている。電源部の出力制御は、上記温度センサ２８による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなハロゲンヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサの代わりに、加圧ローラ２２の温度を検知する温度センサ（図示省略）を設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト２１の温度を予測するようにしてもよい。

本実施形態では、ハロゲンヒータ２３は２本設けられているが、プリンタで使用する用紙のサイズ等に応じて、ハロゲンヒータ２３の本数を１本又は３本以上としてもよい。ただし、ハロゲンヒータ２３自体のコストや、定着ベルト２１の内周のスペース等を考慮すると、ハロゲンヒータ２３は２本以下とすることが望ましい。定着ベルト２１を加熱する加熱源は輻射熱により加熱を行うものであり、ハロゲンヒータ以外に、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いることも可能である。

上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４ａと、ベースパッド２４ａの定着ベルト２１と対向する面に設けられた低摩擦性の摺動シート２４ｂとを有する。ベースパッド２４ａは、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設されている。ベースパッド２４ａが加圧ローラ２２の加圧力を受けることで、ニップ部Ｎの形状が決まる。本実施形態では、ニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状としてもよい。摺動シート２４ｂは、定着ベルト２１が回転する際の摺動摩擦を低減するために設けられている。なお、ベースパッド２４ａ自体が低摩擦性の部材で形成されている場合は、摺動シート２４ｂを有しない構成も可能である。

ベースパッド２４ａは、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されており、トナー定着温度域で熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ベースパッド２４ａの材料としては、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

また、ベースパッド２４ａは、ステー２５によって固定支持されている。これにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。また、ベースパッド２４ａも、強度確保のためにある程度硬い材料で構成されていることが望ましい。ベースパッド２４ａの材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂や、金属、あるいはセラミックなどを適用することができる。

上記反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３と対向するようにステー２５に固定支持されている。この反射部材２６によって、ハロゲンヒータ２３から放射された輻射熱（又は光）を定着ベルト２１へ反射することで、熱がステー２５等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト２１を効率良く加熱すると共に省エネルギー化を図っている。

反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い（反射率の高い）銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることが可能である。反射部材２６のハロゲンヒータ２３と対向する面は、定着ベルト２１の内周面に向かって広がるように形成されている。なお、図３Ａに示す反射部材２６において、ハロゲンヒータ２３の下方に対向する部分（定着ベルト２１の周方向に沿って延びている部分）は、ハロゲンヒータ２３の両端部における輻射熱を遮蔽するために設けられている。当該部分は、反射部材２６の長手方向全体に渡って設けられているものではない。

上記遮蔽部材２７は、厚さ０．１ｍｍ〜１．０ｍｍの耐熱性があるステンレス（ＳＵＳ）等の金属板を、定着ベルト２１の内周面に沿った断面形状に形成して構成されている。図示例では、遮蔽部材２７は周方向に閉じた環状ではなく有端な断面形状とされている。遮蔽部材２７は具体的には部分円弧状の断面形状である。遮蔽部材２７の熱伝導率については図７Ａ、図７Ｂにより後述する。

また、遮蔽部材２７は、ハロゲンヒータ２３の周りで回転可能とされ、本実施形態では、定着ベルト２１の周方向に沿って回転可能となっている。具体的には、定着ベルト２１の周方向領域において、ハロゲンヒータ２３が定着ベルト２１に直接対向して加熱する直接加熱領域がある。また、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１との間に遮蔽部材２７以外の他部材（反射部材２６、ステー２５、ニップ形成部材２４等）が介在する非直接加熱領域がある。

ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の間を熱遮蔽する必要がある場合は、図３Ａに示すように、遮蔽部材２７を直接加熱領域側の遮蔽位置に配設する。ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の間を熱遮蔽する必要がない場合は、図３Ｂに示すように、遮蔽部材２７を非直接加熱領域側の退避位置へ移動させる。すなわち、遮蔽部材２７を反射部材２６やステー２５の裏側へ退避させる。また、遮蔽部材２７は耐熱性を要するため、その素材には、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料、又はセラミックを用いることが好ましい。

図４は、本実施形態の定着装置の斜視図である。図４に示すように、定着ベルト２１の両端部に、それぞれベルト保持部材としてのフランジ部材４０が挿入されている。定着ベルト２１はこのフランジ部材４０によって回転可能に保持されている。各フランジ部材４０、ハロゲンヒータ２３及びステー２５は、定着装置２０の図示しない一対の側板に固定支持されている。

図５は、遮蔽部材２７の両端の支持構造を示す図である。図５に示すように、遮蔽部材２７は、フランジ部材４０に取り付けられた円弧状のスライド部材４１を介して支持されている。具体的には、遮蔽部材２７の端部に設けられた支持部としての突起部２７ｅが、スライド部材４１に設けられた孔部４１ａに挿入されることで、遮蔽部材２７がスライド部材４１に取り付けられている。

また、スライド部材４１には凸部４１ｂが設けてあり、その凸部４１ｂがフランジ部材４０に設けられた円弧状の溝部４０ａに挿入されることで、スライド部材４１は溝部４０ａに沿ってスライド移動可能となっている。これにより、遮蔽部材２７は、スライド部材４１と一体的に、フランジ部材４０の周方向に回転移動可能となっている。また、本実施形態では、フランジ部材４０及びスライド部材４１は、樹脂で構成されている。

なお、図５では、片方の端部の支持構造のみ示しているが、他方の端部も同様に、スライド部材４１を介して回転移動可能に保持されている。

図６は、遮蔽部材２７の駆動手段を示す図である。図６に示すように、本実施形態では、遮蔽部材２７の駆動手段として、駆動源であるモータ４２と、複数の伝達ギア４３、４４、４５から成るギア列とを備える。ギア列のうち、一端側のギア４３はモータ４２に連結され、他端側のギア４５はスライド部材４１の周方向に設けられたギア部４１ｃに連結されている。これにより、モータ４２が駆動すると、その駆動力がギア列を介してスライド部材４１に伝達され、遮蔽部材２７が回転移動するようになっている。

図７Ａ、図７Ｂは、図１（Ａ）の遮蔽部材２７の形状、ハロゲンヒータ２３の発熱部Ｈ１，Ｈ２及び用紙サイズの相互関係を示す図である。遮蔽部材２７の熱伝導率については図１Ａ、図１Ｂで述べた通りであるが、ここでは、図７Ａ、図７Ｂに基づき、遮蔽部材２７の形状について詳しく説明する。尚、以下の説明において、遮蔽部材２７の回転軸方向を「軸方向」と言い、遮蔽部材２７の回転方向、すなわち定着ベルト２１の周方向を「周方向」と呼称する。

図７Ａ、図７Ｂに示すように、本実施形態の遮蔽部材２７は、ハロゲンヒータ２３の軸方向一部を覆う領域に設けられた遮蔽部２７ａと、遮蔽部２７ａの軸方向一方に隣接して設けられた開口部２７ｆとを有する。具体的には、遮蔽部材２７の軸方向両端に設けられた一対の遮蔽部２７ａと、遮蔽部２７ａ同士を軸方向に連結する連結部２７ｃとを有する。

両端部２７ｄはステンレスの地のままであるが、中央側の濃色を付した部分は、地のステンレスの上に銅・ニッケルめっきを施すことで両端部２７ｄよりも高熱伝導率とされている。従って、ハロゲンヒータ２３で加熱された遮蔽部２７ａの熱が、ハロゲンヒータ２３の光が当たらない連結部２７ｃに流れやすくなっている。これにより、遮蔽部材２７の軸方向両端部２７ｄの温度上昇が抑制され、軸方向両端部２７ｄを支持する樹脂部品や、軸方向両端部２７ｄの周囲に配設される樹脂部品（定着ベルト２１保持用のフランジ部材４０）等の熱劣化を防止することができる。

遮蔽部２７ａの軸方向内側に隣接した領域は、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱を遮蔽せずに放出する開口部２７ｆとなっている。本実施形態では、両遮蔽部２７ａの軸方向間領域、詳しくは、両遮蔽部２７ａの軸方向内側の縁部２７ｊおよび連結部２７ｃの周方向一方の縁部２７ｇとで囲まれた領域が、開口部２７ｆとなる。

遮蔽部２７ａの周方向一方の縁部２７ｈは、軸方向に沿って延びた直線部を有し、図示例では、周方向一方の縁部２７ｈ全体（後述する傾斜部２７ｉを除く領域）が直線部となる。遮蔽部２７ａの周方向一方の縁部２７ｈは、連結部２７ｃの周方向一方の縁部２７ｇよりも周方向一方側に離隔して配されている。

すなわち、遮蔽部材２７が遮蔽位置へ回転移動する側を遮蔽側Ｙとすると、遮蔽部２７ａは連結部２７ｃよりも遮蔽側Ｙに延びている。連結部２７ｃの周方向一方の縁部２７ｇと、遮蔽部２７ａの周方向一方の縁部２７ｈとは、遮蔽部２７ａの軸方向内側の縁部（各遮蔽部２７ａの互いに対向する内縁）により連結されている。

遮蔽部２７ａの軸方向内側の縁部には、遮蔽部材２７の回転方向に対して平行なストレート状の縁部２７ｊと、その回転方向に対して傾斜する傾斜部２７ｉとが形成されている。図７Ａ、図７Ｂにおいて、各傾斜部２７ｉは、ストレート状縁部２７ｊの遮蔽側Ｙに連続して設けられており、互いに遮蔽側Ｙに向かって離れるように傾斜している。

これにより、開口部２７ｆは、その遮蔽側Ｙに向かって、ストレート状縁部２７ｊ間で同じ幅に形成され、傾斜部２７ｉ間では幅が広がるように形成されている。遮蔽部材２７の周方向他方の縁部２７ｋ、すなわち遮蔽部２７ａ及び連結部２７ｃの周方向他方の縁部２７ｋは、軸方向に沿って延びる一本の直線状とされる。

次に、ハロゲンヒータ２３の発熱部と用紙サイズとの関係について説明する。図７Ａ、図７Ｂに示すように、本実施形態では、用紙サイズに応じて加熱領域を変更するため、各ハロゲンヒータ２３の発熱部の長さや配設位置を異ならせている。

２本のハロゲンヒータ２３のうち、一方（図の下側）の中央ヒータ２３ａの発熱部Ｈ１は長手方向中央部側に配設され、他方（図の上側）の端部ヒータ２３ｂの発熱部Ｈ２は長手方向両端部側にそれぞれ配設されている。この例では、中央部側の発熱部Ｈ１は、中サイズの通紙幅Ｗ２に対応した範囲に配設されており、両端部側の発熱部Ｈ２は、中サイズの通紙幅Ｗ２以上で、大サイズ及び特大サイズの通紙幅Ｗ３、Ｗ４を含む範囲に配設されている。

前述した遮蔽部材２７は、発熱部Ｈ２の外側端部に対向する遮蔽部２７ａを有する。遮蔽部材２７の熱伝導率は、前述したように両端部２７ｄで低く設定され、それ以外の中央側では高く設定されている。つまり、遮蔽部２７ａの軸方向中間を境として、軸方向端部の突起部２７ｅまでの部分が低熱伝導率とされ、遮蔽部２７ａの反対側の残りの部分と連結部２７ｃが高熱伝導率とされている。

当該遮蔽部２７ａの熱伝導率は、図１Ａ、図１Ｂに対応した図８（Ａ）のパターンの他に、例えば（Ｂ）（Ｃ）のような変形パターンも可能である。すなわち、（Ｂ）は熱伝導率の境界を軸方向に垂直ではなく突起部２７ｅを中心とする円弧状に形成したものである。これにより、突起部２７ｅに対する熱伝導が平均的に抑制される。また（Ｃ）は突起部２７ｅから連結部２７ｃにかけて熱伝導率を連続的に変化させたものである。この場合も突起部２７ｅに対する熱伝導が平均的に抑制される。また、端部ヒータ２３ｂの端部熱ダレに対応して遮蔽部材２７の中央側への効率的な熱伝導促進と端部側への効率的な熱伝導抑制を図ることができる。

また、遮蔽部材２７の形状と用紙サイズとの関係では、各ストレート状縁部２７ｊが、大サイズ用紙Ｐ３（用紙Ｂ、通紙幅Ｗ３）の通紙領域の端部に対して軸方向内側近傍に配設される。各傾斜部２７ｉは、定型サイズの用紙の端部を軸方向に跨ぐ位置に配設される。本実施形態では、各傾斜部２７ｉが、大サイズの用紙Ｐ３の通紙領域の端部を軸方向に跨ぐ位置に配設される。

なお、本実施形態における用紙サイズの例としては、例えば、中サイズがレターサイズ（通紙幅２１５．９ｍｍ）又はＡ４サイズ（通紙幅２１０ｍｍ）、大サイズがダブルレターサイズ（通紙幅２７９．４ｍｍ）又はＡ３サイズ（通紙幅２９７ｍｍ）、特大サイズがＡ３ノビ（通紙幅３２９ｍｍ）、などが挙げられる。ただし、用紙サイズの例はこれに限定されるものではない。また、ここでいう、中サイズ、大サイズ、特大サイズは、各サイズの相対的な関係を示すものであり、小サイズ、中サイズ、大サイズなどであっても構わない。

（定着装置の基本動作）
以下、図３Ａ、図３Ｂを参照しつつ、本実施形態に係る定着装置の基本動作について説明する。プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図３Ａ、図３Ｂ中の反時計回りに従動回転する。

その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら図３Ａの矢印Ａ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図３Ａ中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が図示しない分離部材の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

次に、用紙サイズごとのハロゲンヒータ２３の制御と遮蔽部材２７の制御について説明する。まず、図７Ａに示す中サイズ用紙Ｐ２（用紙Ｃ）を通紙する場合は、中央部側のＨ１のみを発熱させることにより、中サイズの通紙幅Ｗ２に対応した範囲のみを加熱する。また、特大サイズ用紙Ｐ４（用紙Ａ）を通紙する場合は、中央部側の発熱部Ｈ１に加え、両端部側の発熱部Ｈ２も発熱させ、特大サイズの通紙幅Ｗ４に対応した範囲を加熱する。

ところが、本実施形態では、ハロゲンヒータ２３の加熱範囲は中サイズの通紙幅Ｗ２と特大サイズの通紙幅Ｗ４にしか対応していない。このため、大サイズ用紙Ｐ３（用紙Ｂ）を通紙する場合、中央部側の発熱部Ｈ１のみを発熱させると、必要な範囲が加熱されず、中央部側と両端部側の各発熱部Ｈ１、Ｈ２を発熱させると、加熱される範囲が大サイズの通紙幅Ｗ３を超えてしまう。仮に、中央部側の両端部側の各発熱部Ｈ１、Ｈ２を発熱させた状態で、そのまま大サイズ用紙Ｐ３（用紙Ｂ）を通紙すると、大サイズの通紙幅Ｗ３よりも外側の非通紙領域において定着ベルト２１の温度が過度に上昇するといった問題がある。

そこで、本実施形態では、大サイズ用紙Ｐ３（用紙Ｂ）を通紙する際、図７Ｂに示すように、遮蔽部材２７を遮蔽位置へ移動させる。これにより、両端部側の遮蔽部２７ａによって大サイズの通紙幅Ｗ３の端部近傍から外側の範囲を覆うことができるので、非通紙領域において定着ベルト２１の温度上昇を抑えることができる。

また、定着処理を終えた場合、又は、定着ベルト２１の非通紙領域の温度が所定の閾値以下になった場合など、熱遮蔽する必要がなくなった場合は、遮蔽部材２７を退避位置へ戻す。このように、必要に応じて遮蔽部材２７を遮蔽位置に移動させることで、通紙速度を落としたりすることなく良好な定着を行うことができる。尚、遮蔽部材２７が遮蔽位置（図３Ａ参照）および退避位置（図３Ｂ参照）の何れの場合でも、遮蔽部材２７の連結部２７ｃは非直接加熱領域に配される。従って、連結部２７ｃがハロゲンヒータ２３の輻射熱を直接受けることはない。

また、図示例では、遮蔽部材２７の回転中心が定着ベルト２１の周方向断面の中央寄りに配設されている。これに対して、ハロゲンヒータ２３の各中心（ハロゲンヒータ２３が有するフィラメントの中心）は、遮蔽部材２７の回転中心よりも定着ベルト２１の内周面側に偏心した位置に配されている。これにより、遮蔽位置（図３Ａ参照）では遮蔽部材２７はハロゲンヒータ２３に対して近づき、反対に、退避位置（図３Ｂ参照）では遮蔽部材２７はハロゲンヒータ２３から遠ざかる。従って、退避位置において遮蔽部材２７はハロゲンヒータ２３からの輻射熱の影響を受けにくくなるので、遮蔽部材２７自身の温度上昇を抑制することが可能となる。

また、上記のように、定着ベルト２１内にニップ形成部材２４が設けられている構成では、ニップ部Ｎ側への遮蔽部材２７の退避は困難となる。そのため、上記実施形態では、ハロゲンヒータ２３を、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の上流側に配設し、遮蔽部材２７をその上流側の遮蔽位置と下流側の退避位置との間で移動可能に構成している。

これにより、遮蔽部材２７をニップ形成部材２４と干渉することなく退避させることができると共に、遮蔽部材２７の移動ストロークも大きく確保することができる。このような遮蔽部材２７の移動ストロークを大きく確保できる構成は、上記の如く、低熱容量化のために定着ベルト２１を小径化した構成において設計上の自由度を得るうえで好都合である。

また、本実施形態では、遮蔽部２７ａに傾斜部２７ｉを設けているので、発熱部Ｈ２を覆う範囲を無段階に調整することが可能である。すなわち、遮蔽部材２７の回転角を変更することにより、遮蔽部２７ａによって発熱部Ｈ２と定着ベルト２１との最短経路を遮る範囲を、無段階に調整することが可能である。

通紙枚数や通紙時間が増えると、非通紙領域における定着ベルト２１の温度が上昇しやすい傾向にある。そこで、通紙枚数が所定枚数に達した際、又は通紙時間が所定時間に達した際に、両端部側の発熱部Ｈ２を覆い隠す方向（遮蔽側Ｙ）に遮蔽部材２７を回転させる。これにより、定着ベルト２１の両端非通紙領域の温度上昇をより高度に抑制することが可能となる。

遮蔽部材２７の遮蔽部２７ａで発熱部Ｈ２の端を遮蔽する範囲が大きいほど、当該遮蔽部２７ａの温度上昇が大きくなる。しかし、熱の大半は高熱伝導率で発熱部Ｈ２の光が当たらない連結部２７ｃ側に流れるため、低熱伝導率の両端部２７ｄの温度上昇は小さい。従って、定着ベルト２１保持用の樹脂製フランジ部材４０等の熱劣化を防止することができる。

ところで、例えば図７Ｂに一点鎖線で示すように、遮蔽部２７ａの周方向一方の縁部２７ｈ全体を軸方向に対して傾斜させて傾斜縁部２７ｍとすれば、遮蔽範囲を調整可能な領域を広げることができる。しかし、この場合、傾斜縁部２７ｍから加熱源からの輻射熱が漏れるため、遮蔽部２７ａによる輻射熱の遮蔽が不十分となり、定着ベルト２１の過昇温を招く恐れがある。従って、遮蔽部２７ａの回転方向一方の縁部には、図７Ｂに実線で示すように軸方向に沿って延びた直線状の縁部２７ｈを設けることが好ましい。

また、例えば図７Ｂに二点鎖線で示すように、遮蔽部２７ａの傾斜部２７ｉを傾斜部２７ｎとして軸方向内側に延ばすと、開口部２７ｆの面積が減じられるため、定着ベルト２１の通紙領域の加熱が不十分となる虞がある。従って、遮蔽部２７ａの軸方向一方の縁には軸方向に対して垂直なストレート状縁部２７ｊを設け、開口部２７ｆの面積を確保することが好ましい。

なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ２８は、定着ベルト２１の軸方向における温度上昇が顕著な領域に配設することが望ましい。本実施形態の場合は、特に、大サイズの通紙幅Ｗ３よりも外側の領域において温度上昇しやすいので、大サイズの通紙幅Ｗ３よりも外側に温度センサ２８を配設することが望ましい（図７Ａ参照）。

また、本実施形態では、２本のハロゲンヒータ２３のうち、上記温度上昇に大きく影響するのは、両端部側に発熱部Ｈ２を有する端部ヒータ２３ｂである。従って、この端部ヒータ２３ｂの発熱部Ｈ２と対向する位置に温度センサ２８を配設することが望ましい。

次に、図９Ａ、図９Ｂにより遮蔽部材２７の他の実施形態を示す。図９Ａ、図９Ｂは、図１Ａ（ｂ）に示した遮蔽部材２７の形状、ハロゲンヒータ２３の発熱部Ｈ１、Ｈ２及び用紙サイズの関係を示した図である。この遮蔽部材２７は、軸方向両端の遮蔽部が、段差を有する２段階の遮蔽部２７ａ、２７ｂとされている。

具体的には、遮蔽部は、長手方向幅の小さい外側の第１遮蔽部２７ａと、長手方向幅の大きい内側の第２遮蔽部２７ｂとで構成されている。内側の第２遮蔽部２７ｂ同士は、連結部２７ｃを介して軸方向に連結されており、第１遮蔽部２７ａは、第２遮蔽部２７ｂの軸方向外側に連続して設けられている。

第１遮蔽部２７ａの周方向一方の縁部２７ｈは、第２遮蔽部２７ｂの周方向一方の縁部２７ｐよりも周方向一方側（遮蔽側Ｙ）に設けられる。第２遮蔽部２７ｂの周方向一方の縁部２７ｐは、連結部２７ｃの周方向一方の縁部２７ｇよりも周方向一方側（遮蔽側Ｙ）に設けられる。

また、第１遮蔽部２７ａの互いに対向する内縁、及び第２遮蔽部２７ｂの互いに対向する内縁には、それぞれ傾斜部２７ｑ，２７ｒが形成され、図示例ではこれらの内縁が傾斜部２７ｑ，２７ｒのみで構成されている。一対の第１遮蔽部２７ａの内縁（傾斜部２７ｑ）、一対の第２遮蔽部２７ｂの内縁（傾斜部２７ｒ）、および連結部４９の周方向一方の縁部２７ｇとで囲まれた領域が、開口部２７ｆとなる。

図９Ａ、図９Ｂに示す実施形態では、小サイズ用紙Ｐ１（用紙Ｄ）、中サイズ用紙Ｐ２（用紙Ｃ）、大サイズ用紙Ｐ３（用紙Ｂ）及び特大サイズ用紙Ｐ４（用紙Ａ）の少なくとも４種類の用紙を用いる。この実施形態における用紙サイズの例としては、例えば、小サイズがはがきサイズ（通紙幅１００ｍｍ）、中サイズがＡ４サイズ（通紙幅２１０ｍｍ）、大サイズがＡ３サイズ（通紙幅２９７ｍｍ）、特大サイズがＡ３ノビ（通紙幅３２９ｍｍ）、などが挙げられる。ただし、用紙サイズの例はこれに限定されるものではない。

ここで、小サイズ用紙Ｐ１（用紙Ｄ）の通紙幅Ｗ１は、中央部側の発熱部Ｈ１の長さよりも小さい範囲となっている。また、遮蔽部材２７の形状との関係では、第２遮蔽部２７ｂの各傾斜部２７ｒが、小サイズの通紙幅Ｗ１の端部を跨ぐ位置に配設され、第１遮蔽部２７ａの各傾斜部２７ｉは、大サイズの通紙幅Ｗ３の端部を跨ぐ位置に配設されている。なお、小サイズ以外の用紙サイズ（中、大、特大）と、各発熱部Ｈ１，Ｈ２との位置関係は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

小サイズ用紙Ｐ１（用紙Ｄ）を通紙する場合、中央部側の発熱部Ｈ１のみを発熱させる。しかし、この場合、中央部側の発熱部Ｈ１で加熱される範囲は、小サイズの通紙幅Ｗ１を超えてしまうので、図９Ｂに示すように、遮蔽部材２７を遮蔽位置に移動させる。これにより、両第２遮蔽部２７ｂによって小サイズの通紙幅Ｗ１の端部近傍から外側の範囲を覆うことができるので、非通紙領域において定着ベルト２１の温度上昇を抑えることができる。

なお、その他のサイズの用紙（中、大、特大）を通紙する際のハロゲンヒータ２３と遮蔽部材２７の制御は、上記実施形態と同様である。この場合、上記実施形態における第２遮蔽部２７ｂとしての機能は、第１遮蔽部２７ａが果たす。

また、図９Ａ、図９Ｂに示す実施形態の場合も、図７Ａ、図７Ｂの実施形態の遮蔽部２７ａの傾斜部２７ｉと同様に、第１遮蔽部２７ａと第２遮蔽部２７ｂにそれぞれ傾斜部２７ｑ，２７ｒを設けている。従って、遮蔽部材２７の回転位置を変更することで、各遮蔽部２７ａ，２７ｂによって各発熱部Ｈ１，Ｈ２を覆う範囲を調整することが可能である。

遮蔽部材２７の第１遮蔽部２７ａは、発熱部Ｈ２の外側端部に対向可能に配されている。そして遮蔽部材２７の熱伝導率は、前述したように両端部２７ｄで低く設定され、それ以外の中央側では高く設定されている。つまり、第１遮蔽部２７ａの軸方向中間を境として、軸方向端部の突起部２７ｅまでの部分が低熱伝導率とされ、第１遮蔽部２７ａの反対側の残りの部分と、第２遮蔽部２７ｂと、連結部２７ｃが高熱伝導率とされている。

当該熱伝導率は、図１Ａ、図１Ｂに対応した図１０（Ａ）のパターンの他に、例えば（Ｂ）〜（Ｆ）のような変形パターンも可能である。すなわち、（Ｂ）は熱伝導率の境界を軸方向に垂直ではなく突起部２７ｅを中心とする円弧状に形成したものである。これにより、突起部２７ｅに対する熱伝導が平均的に抑制される。また（Ｃ）は突起部２７ｅから連結部２７ｃにかけて熱伝導率を連続的に変化させたものである。この場合も突起部２７ｅに対する熱伝導が平均的に抑制される。また、端部ヒータ２３ｂの発熱部Ｈ２の端部熱ダレに対応して遮蔽部材２７の中央側への効率的な熱伝導促進と端部側への効率的な熱伝導抑制を図ることができる。

図１０の（Ｄ）は高熱伝導率部分に軸方向に延びた放熱用の複数のリブ６１を形成したものである。このように放熱用リブ６１を形成することで遮蔽部材２７の中央側への熱伝導を促進することができる。また、リブ６１によって遮蔽部材２７の剛性を高めることもできる。図１０の（Ｅ）は高熱伝導率部分に軸方向に対して垂直に延びた放熱用の複数のリブ６２を形成したものである。このように放熱用リブ６２を形成することで遮蔽部材２７の中央側への熱伝導を促進することができる。

図１０の（Ｆ）は高熱伝導率部分に放熱用の複数の凹部又は凸部６３を形成したものである。このように放熱用凹部又は凸部６３を形成することで遮蔽部材２７の中央側への熱伝導を促進することができる。

次に、熱伝導率だけでなく放射率も異ならせた遮蔽部材２７の実施形態を図１１〜図１３により説明する。図１１（ａ）は、連結部２７ｃの放射率を他の部分に比べて高くしたものである。こうすることで、図１１（ｂ）のように連結部２７ｃからの熱放射を増大させることができ、遮蔽部材２７の中央側への熱伝導をさらに促進することができる。放射率は黒体が発する熱放射（黒体放射）を１００％とした場合の当該黒体放射との比で表される。

図１２は、図１１の遮蔽部材２７の熱伝導率と放射率の高・低の形成領域を例示したものである。図示するように、両端部２７ｄでは低熱伝導率とされ、両端部２７ｄ間の遮蔽部２７ａ、２７ｂで高熱伝導率とされている。また、両端部２７ｄ間を連結する連結部２７ｃは高放射率とされ、当該高放射率の領域は連結部２７ｃの中央部にいくにつれて幅広とされている。こうすることで、連結部２７ｃの熱放射量を長手方向にわたって均一化することができ、効率的な熱放射が実現される。高放射率の領域は、連結部２７ｃの中央部にいくにつれて放射率が次第に増大する構成とすることも可能である。このような構成でも、連結部２７ｃの熱放射量を長手方向にわたって均一化することができ、効率的な熱放射が実現される。

このように本実施形態では、非通紙領域で遮蔽部材２７が受けた熱を従来のように無駄に放熱するのではなく、連結部２７ｃに積極的に集めて効率的に熱放射している。従って、当該熱放射により加熱が必要な定着ベルト２１の中央部が暖められるので、中央ヒータ２３ａの点灯率を低下させることができ、その分だけ省エネを図ることができる。

前記放射率は、例えば遮蔽部材２７の基材の定着ベルト２１側になる外側面に、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂等を含有させた公知の放熱塗料を塗布することで高めることができる。また、当該高放射率は、遮蔽部材２７の基材外側面を当該基材よりも放射率が高い金属でメッキ処理したり、基材表面にリブ、凸部又は凹部等を形成することにより表面積を増大させることでも高めることができる。また、これらの方法を組み合わせてもよいことは勿論である。

また、逆に放射率を低くするためには、遮蔽部材２７の基材外側面を当該基材よりも放射率が低い金属でメッキ処理すればよい。遮蔽部材２７の基材として例えばステンレス鋼のＳＵＳ３０４（光沢面）を使用した場合、鉄鋼や銅（酸化面）は相対的に高放射率であり、亜鉛やスズ等は低放射率である。

図１３は放熱塗料による放射率を波長と関連させて示したグラフである。遮蔽部材２７の基材としてはＳＵＳ３０４を使用し、基材のままの放射率と、基材に放熱塗料を塗布した場合の放射率を示している。この図１３に示すように、放熱塗料を塗布することで波長全般にわたって放射率が満遍なく増大することがわかる。従って、効率的な熱放射が実現される。

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らず、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。例えば、遮蔽部材の形状は、上述の実施形態に限定されることはなく、使用する紙サイズや加熱源の配置形態に応じて、遮蔽部材が３つ以上の段差部を有する形状に形成してもよい。また、本発明は可動式の遮蔽部材２７に限らず固定の遮蔽部材にも適用可能である。

また、上記の実施形態では、遮蔽部材２７を退避位置（図３Ｂ参照）に配したとき、遮蔽部材２７の一部が直接加熱領域に配された状態となっている。しかし、遮蔽部材２７を退避位置に配したときに、遮蔽部材２７全体が非直接加熱領域に配されるようにしてもよい。このような変更は、遮蔽部材２７の形状や回転ストローク、あるいはステー２５や反射部材２６の形状を工夫することで可能である。この場合、退避位置では遮蔽部材２７が加熱されないため、加熱による変形や劣化をより確実に防止することができる。

また、遮蔽部材２７の放射率は連結部２７ｃで高放射率にするほか、放射率を高めたい任意の部分を部分的に高放射率にしてもよく、例えば第１遮蔽部２７ａや第２遮蔽部２７ｂを高放射率にしてもよい。また、本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置も、図１に示すようなプリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等とすることが可能である。

２０：定着装置
２１：定着ベルト
２２：加圧ローラ（対向部材）
２３：ハロゲンヒータ（加熱源）
２４：ニップ形成部材
２５：ステー（支持部材）
２６：反射部材
２７：遮蔽部材
２７ａ：第１遮蔽部（高熱伝導率部分）
２７ｂ：第２遮蔽部（高熱伝導率部分）
２７ｃ：連結部（高熱伝導率部分、高放射率部分）
２７ｄ：両端部（低熱伝導率部分）
２７ｅ：突起部（低熱伝導率部分）
２７ｆ：開口部
Ｐ： 用紙（記録媒体）

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特許第４１３０８９８号公報 特開２００８−５８８３３号公報 特開２００８−１３９７７９号公報

Claims (16)

1. 回転可能な定着ベルトと、前記定着ベルトを輻射熱で加熱する加熱源と、前記定着ベルトの外周面に当接してニップ部を形成する対向部材と、前記定着ベルトを介して前記対向部材に当接して前記ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記加熱源と前記定着ベルトとの間に配設されて前記加熱源からの輻射熱を遮蔽する遮蔽部材とを備えた定着装置において、
   前記定着ベルトの周方向領域において、前記加熱源が前記定着ベルトに直接対向して加熱する直接加熱領域と、前記加熱源と前記定着ベルトとの間に、前記ニップ形成部材を支持するステーが介在する非直接加熱領域が形成され、前記遮蔽部材が、前記直接加熱領域側の遮蔽位置と、前記非直接加熱領域側の退避位置との間で回転可能とされ、前記遮蔽部材の軸方向両端部分に低熱伝導率の支持部が形成されると共に、前記遮蔽部材の両端の支持部の間に、前記遮蔽部材の回転位置に関わらず前記非直接加熱領域内に位置する高熱伝導率の連結部が形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記遮蔽部材の支持部と連結部の間に、前記加熱源から前記定着ベルトへの輻射熱を遮蔽する遮蔽部が形成され、前記連結部は前記ニップ形成部材を支持するステーに隠れて前記加熱源からの輻射熱が当たらないようにされていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱源から前記定着ベルトへの輻射熱を遮蔽する前記遮蔽部の熱伝導率を、当該遮蔽部以外の部分の熱伝導率よりも高くしたことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記遮蔽部材の高熱伝導率の部分に放熱用のリブ、凸部又は凹部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記遮蔽部材の高熱伝導率の部分が高熱伝導率の金属によるめっき処理で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記遮蔽部材の低熱伝導率の部分に断熱性塗料が塗布されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記遮蔽部材の支持部とそれ以外の部分が異なる材質で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記遮蔽部材の放射率を、部分的に異ならせたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記遮蔽部材の放射率を、前記支持部と前記連結部の間で互いに異ならせたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記連結部の放射率を、前記支持部の放射率よりも高くしたことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記連結部の放射率を、その中央に行くにつれて高くしたことを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記遮蔽部材の放射率が高い部分は、当該遮蔽部材の基材よりも放射率が高い金属でメッキ処理されていることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
13. 前記遮蔽部材の放射率が高い部分は、当該遮蔽部材の基材よりも放射率が高い放熱塗料が塗布されていることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
14. 前記遮蔽部材の放射率が高い部分は、当該遮蔽部材の基材の表面積がリブ、凸部又は凹部等により増大されていることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
15. 前記遮蔽部材の放射率が低い部分は、当該遮蔽部材の基材よりも放射率が低い金属でメッキ処理されていることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。