JP6131707B2 - 定着装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体の未定着像を定着させる定着装置およびこれを備え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、定着装置を備えた画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化や画像形成の高速化についての市場要求が強くなってきている。この画像形成装置では、電子写真記録、静電記録、磁気記録など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媒体に形成される。この画像形成装置においては、記録媒体に形成された未定着トナー画像は、定着装置により加熱、加圧されて記録媒体に定着するようになっている。定着装置としては、市場要求を満たすよう、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式など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、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されるニップ部を、未定着像が形成された記録媒体が通過することにより記録媒体の未定着像を定着させるベルト方式の定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、セラミックヒータなどの熱源からの熱をフィルムを介して記録媒体に与えるフィルム定着やサーフ定着による定着装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。

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）になるまでに要する時間）の短縮化が望まれている。また、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記録媒体を排出するいわゆる排紙が完了するまでの時間）の短縮化も望まれている。また、画像形成装置においては、その高速化に伴い、単位時間当たりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷の始めに熱量が不足するいわゆる、温度落ち込みが問題となっている。

このウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮化を図る方法として、セラミックヒータの熱をフィルムを介して記録媒体に与えるサーフ定着が挙げられる。このサーフ定着を採用した定着装置においては、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化を可能とし短縮化が図られる。

しかしながら、サーフ定着を採用した定着装置は、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分が加熱されておらず、ニップ部の記録媒体が進入する入口部分において、定着ベルトは最も冷えた状態にあるため、定着不良が発生し易くなるという問題がある。特に、高速の画像形成装置においては、定着ベルトの回転が速く、ニップ部以外での定着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。

以上のような温度落ち込みや定着不良の問題を解決するために、無端状のベルトで定着ベルトを構成する定着装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この無端状のベルトで定着ベルトを構成する定着装置は、定着ベルトと、パイプ状の金属熱伝導体と、ヒータからなる熱源と、定着ベルトを介して金属熱伝導体に接してニップ部を形成する加圧ローラとを有している。この定着装置においては、金属熱伝導体が定着ベルトの内部に、定着ベルトの移動をガイドすることが可能に設けられるとともに、金属熱伝導体の内部に熱源が設けられており、定着ベルトは熱源により加熱されるようになっている。この定着ベルトは、加圧ローラの回転により連れ回るようにして周方向に移動するようになっている。

この構成により、定着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を可能とし、良好な定着性を得ることができるようにしている。

しかしながら、更なる省エネルギー化およびファーストプリント時間の短縮のためには熱効率を更に向上させる必要がある。このような要請に応えるべく、無端状の定着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、定着ベルトを、金属熱伝導体を介さずに、直接加熱する構成の定着装置が提案されている。この定着ベルトの直接加熱による定着装置では、伝熱効率が向上し消費電力が低減されるとともに、加熱待機時からのファーストプリント時間が更に短縮されることになる。また、金属熱伝導体レスによりコストダウンも可能となる。

直接加熱され高速回転する無端状の定着ベルトで構成される定着装置において、記録媒体の幅の大きさに応じて定着ベルトの直接加熱する領域を変更するものが知られている（例えば、特許文献４参照）。

この定着装置は、熱源と定着ベルトとの間に熱源から伝達される熱を遮蔽する遮蔽板と、記録媒体の幅を検知して検知情報に基づいて遮蔽板を移動して定着ベルトの直接加熱領域を変更するコントローラとを備えている。この遮蔽板は、熱源から伝達される熱を直接定着ベルトに伝える開口部分と熱源から伝達される熱を遮蔽する遮蔽部分とを有しており遮蔽部分を移動させて開口部分の幅を変更するようにしている。この定着装置においては、遮蔽板により、加熱領域を変更することができるので、記録媒体を効率的に加熱することができ、熱源の大型化を抑制することができる。

しかしながら、従来の直接加熱される定着ベルトの定着装置においては、定着ベルトの定着動作が終了するとともに熱源の加熱が終了した際、熱源の熱が冷めきらない間、いわゆる余熱によって遮蔽板が温められ温度上昇してしまうことになる。また、定着動作が終了すると定着ベルトが停止するので、熱源の余熱や温度上昇した遮蔽板によって定着ベルトの一部が局所的に加熱され、定着ベルトの円周方向で温度偏差が生じ、熱による局所的な塑性変形、いわゆるキンクが生じてしまうおそれがある。

このようなキンクの発生を防止するため、定着ベルトが局所的に温度上昇してしまう場合や一定温度以上になった場合に、定着ベルトを回転させ定着ベルトにおける温度の均熱化を図るものが知られている。このような定着装置においては、定着ベルトの回転により、熱源からの余熱がその円周方向に均等に伝熱され局所的な加熱が抑制され温度ムラが少なくなる。

しかしながら、このような均熱化のための定着ベルトの回転動作を行っても、遮蔽板によって定着ベルトが遮蔽されていると、熱源からの余熱が定着ベルトに伝熱されず遮蔽板のみが加熱されてしまうおそれがあり、均熱化が十分とはいえないという問題がある。また、遮蔽板の温度が高い場合に、遮蔽板の位置によっては遮蔽板の熱をその周辺の構成要素に対して有効に利用できないという問題がある。他方、遮蔽板の温度が低い場合に、定着ベルトの熱が遮蔽板によって局所的に奪われてしまい、定着ベルトの円周方向で温度ムラが生ずるおそれがあるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、定着ベルトの定着動作が終了した後、熱源の余熱を効果的に利用でき、省エネルギー化を促進でき、記録媒体を適切に定着できる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明に係る定着装置は、上記課題を解決するため、回転可能に構成され記録媒体の未定着像を定着させる定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材を外周側で加圧する加圧部材と、前記定着部材の内周側で前記加圧部材と対向してニップを形成するニップ形成部材と、前記定着部材と前記熱源との間に配置され前記熱源を遮蔽する遮蔽領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた遮蔽部材と、を備え、前記熱源の加熱が終了し、前記記録媒体を定着させる前記定着部材の定着回転動作とは異なる前記定着部材の回転動作の際に、前記遮蔽部材が前記遮蔽領域を最も小さくする最小位置に移動することを特徴とする。

本発明によれば、定着ベルトの定着動作が終了した後、熱源の余熱を効果的に利用でき、省エネルギー化を促進でき、記録媒体を適切に定着できる定着装置およびこれを備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えたカラー画像形成装置の断面を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の定着ベルトおよび加圧ローラを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の保持部材、ニップ形成部材および遮蔽部材の斜視図と断面図であり、（ａ）は、遮蔽部材が移動しＡ３通紙時の位置にある状態を示し、（ｂ）は、遮蔽部材が移動しはがき通紙時の位置にある状態を示す。 本発明の実施形態に係る定着装置の部分断面図であり、（ａ）は、遮蔽部材がホームポジションにある状態を示し、（ｂ）は、遮蔽部材が第１のポジションにある状態を示し、（ｃ）は、遮蔽部材が第２のポジションにある状態を示し、（ｄ）は、遮蔽部材が第３のポジションにある状態を示す。 本発明の実施形態に係る定着装置の定着ベルトに対する遮蔽部材の展開図である。

本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置をカラー画像形成装置１に適用した実施形態について説明する。

図１に示すように、実施形態に係るカラー画像形成装置１は、装置本体２と、光書込装置３と、プロセスユニット４と、転写装置５とを含んで構成されている。カラー画像形成装置１は、さらに、ベルトクリーニング装置６と、シート給送装置７と、排紙トレイ８と、レジストローラ９と、定着装置１０とを含んで構成されている。

このカラー画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびブラック（Ｂｋ）の各色に色分解された色にそれぞれ対応する画像を形成する像担持体からなる感光体ドラムが並設されたタンデム構造で構成されている。なお、本発明に係る画像形成装置は、タンデム構造に限定されることはなく、他の構造であってもよい。また、本発明に係る画像形成装置は、カラー画像形成装置１に限定されることはなく、他の画像形成装置であってもよい。例えば、複写機やファクシミリ装置であってもよい。

装置本体２は、各構成要素を収容する筐体で構成されており、シート給送装置７に収容された記録媒体としての記録紙Ｓを搬送する搬送経路Ｒが筐体内部に形成されている。
装置本体２の排紙トレイ８の下部には、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色のトナーが充填されたトナーボトル２ａＹ、２ａＣ、２ａＭ、２ａＢｋが着脱可能に装着されている。また、装置本体２の内部には、図示しない廃トナー収容器が設けられており、その入り口部には、トナー移送ホースが接続され、トナー移送ホースから入った廃トナーが収容されるようになっている。

光書込装置３は、光源としての図示しない半導体レーザー、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回転多面鏡を含んで構成されている。
この光書込装置３は、プロセスユニット４に対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを照射してプロセスユニット４に静電潜像を形成するよう構成されている。照射されるレーザー光に含まれる画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色情報に分解した単色の画像情報で構成されている。

プロセスユニット４は、プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの４つのプロセスユニットで構成されている。プロセスユニット４Ｙは、感光体ドラム４ｄと、帯電ローラ４ｒと、現像装置４ｇと、クリーニングブレード４ｂとを有している。このプロセスユニット４Ｙは、帯電、光書込、現像、転写、クリーニングおよび除電が順に行われるよう構成されている。

このプロセスユニット４Ｙにおいては、まず、帯電ローラ４ｒにより感光体ドラム４ｄに静電気を蓄える帯電がなされ、帯電した感光体ドラム４ｄの表面へ光書込装置３による光書込がなされ、感光体ドラム４ｄに静電気のパターンからなる静電潜像が形成される。そして、現像装置４ｇにより感光体ドラム４ｄ上の静電潜像にイエロートナーの付着、すなわち現像がなされトナー像が形成され、転写装置５へトナー像が形成される転写が行われる。そして、次の転写に備えて、クリーニングブレード４ｂにより感光体ドラム４ｄ上に残ったトナーが取り除かれ、さらに、感光体ドラム４ｄ上に残った静電気が取り除かれる除電が行われる。

感光体ドラム４ｄは、円筒形の表面に、無機や有機の感光体からなる感光層を有しており、帯電ローラ４ｒは、感光体ドラム４ｄに近接して配置され感光体ドラム４ｄとの間の放電により感光体ドラム４ｄを帯電させるようになっている。

現像装置４ｇは、イエロートナーを供給する供給部分と、感光体ドラム４ｄにイエロートナーを付着させる現像部分により構成されている。クリーニングブレード４ｂは、ゴムなどの弾力性のある帯状部材とブラシなどのトナー除去部材とを有している。現像装置４ｇは、装置本体２に着脱可能に収容されている。

プロセスユニット４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋも、それぞれプロセスユニット４Ｙと同様に構成されている。プロセスユニット４Ｃは、シアンのトナー像を、プロセスユニット４Ｍは、マゼンタのトナー像を、プロセスユニット４Ｂｋは、ブラックのトナー像をそれぞれ転写装置５に転写するようになっている。

転写装置５は、転写ベルト５ａと、駆動ローラ５ｂと、従動ローラ５ｃと、一次転写ローラ５ｄと、二次転写ローラ５ｅとを有している。転写ベルト５ａは、端末の無いいわゆる無端状のベルトから構成されており、駆動ローラ５ｂと従動ローラ５ｃと間に張力がかかった状態で掛け渡されている。また、転写ベルト５ａは、駆動ローラ５ｂおよび従動ローラ５ｃにより、図の矢印Ａ１の方向に回転可能、すなわち周回走行可能に構成されている。

一次転写ローラ５ｄは、プロセスユニット４Ｙの感光体ドラム４ｄを転写ベルト５ａを介して押し付ける一次転写ローラ５ｄＹと、プロセスユニット４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの感光体ドラム４ｄを同様に押し付ける一次転写ローラ５ｄＣ、５ｄＭ、５ｄＢｋを有している。プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋと押し付けられた転写ベルト５ａとの接触部分に、それぞれ一次転写ニップが形成されている。二次転写ローラ５ｅは、転写ベルト５ａの外周面を介して押し付けることにより駆動ローラ５ｂを押し付けており、二次転写ローラ５ｅと転写ベルト５ａとの接触部分に、二次転写ニップが形成されている。

ベルトクリーニング装置６は、二次転写ニップとプロセスユニット４Ｙとの間に配置されている。このベルトクリーニング装置６は、二次転写ニップにおける転写の際に、転写ベルト５ａの外周表面に残ったトナーを取り除く図示しないトナー除去部材と、除去された廃トナーを廃トナー収容器に移送するトナー移送ホースとを有している。

シート給送装置７は、装置本体２の下部に配置されており、記録紙Ｓを収容する給紙カセット７ａと、給紙ローラ７ｂとを有している。シート給送装置７においては、給紙ローラ７ｂにより給紙カセット７ａから記録紙Ｓが１枚ずつ取り出され搬送経路Ｒに送り出すようになっている。

排紙トレイ８は、光書込装置３の上方で装置本体２の上部に配置されており、記録された記録紙Ｓを収容するトレイ８ａと、一対の排紙ローラ８ｂとを有している。
排紙トレイ８においては、一対の排紙ローラ８ｂにより搬送経路Ｒから排出された記録紙Ｓをトレイ８ａに１枚ずつ順次載せて重ね合わせるようになっている。

レジストローラ９は、一対のローラを有しており、シート給送装置７の給紙ローラ７ｂにより送り出され搬送経路Ｒにある記録紙Ｓの搬送を調節するよう構成されている。

搬送経路Ｒ上のレジストローラ９と給紙ローラ７ｂとの間で、図示しないレジストセンサが装置本体２に配置されており、記録紙Ｓの先端部分の通過が検知されるようになっている。このレジストセンサが記録紙Ｓの先端部分の通過を検知した後、所定時間が経過すると、記録紙Ｓはレジストローラ９に突き当てられて一旦停止する。このレジストローラ９は、突き当てられた記録紙Ｓを所定のタイミングで挟み込んで回転し、二次転写ニップまで搬送するようになっている。所定のタイミングとしては、例えば、転写ベルト５ａの回転によりフルカラーで重ね合わさったトナー画像が二次転写ニップの位置まで搬送されるのに合わせた時機が挙げられる。

定着装置１０は、図２に示すように、定着ベルト２１と、加圧ローラ２２と、ヒータ２３と、ニップ形成部材２４と、摺動部材２５と、支持部材２６と、保持部材２７と、反射部材２８と、遮蔽部材２９とを含んで構成されている。定着装置１０は、定着ベルト２１などの構成要素における定着温度などの温度制御を実行させる図示しない制御部を有している。なお、実施形態における定着ベルト２１、加圧ローラ２２およびヒータ２３は、それぞれ本発明に係る定着装置の定着部材、加圧部材および熱源を構成している。

この定着装置１０においては、トナー画像が転写された記録紙Ｓが、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に形成されるニップ部Ｎを通過中に加熱および加圧されてトナー画像が記録紙Ｓに定着されるようになっている。そして、記録紙Ｓが、ニップ部Ｎから排出される際に定着ベルト２１から分離し、搬送経路Ｒを通って排紙ローラ８ｂに向かって搬送されるようになっている。

定着ベルト２１は、ベルト基材と、ベルト基材の外周面に形成された弾性層と、弾性層の外周面に形成された離型層とを有している。この定着ベルト２１は、厚みが１ｍｍ程度で形成され可撓性を有している。定着ベルト２１は、外周面を通過する記録紙Ｓの幅方向に細長く形成され、幅方向に直交する断面が直径２５ｍｍ程度になるよう環状に形成されている。

なお、定着ベルト２１においては、弾性層のない構造であってもよい。弾性層がない場合は定着ベルト２１の熱容量が小さくなり、熱応答および省エネ性を向上させることができる。定着ベルト２１における前述の直径は、定着装置１０の設定諸元に応じて適宜１５〜１２０ｍｍ程度の範囲内の寸法で選択される。

定着ベルト２１は、加圧ローラ２２の矢印Ｂ１方向の回転に連れ回り、矢印Ｂ２方向に回転するようになっている。したがって、この定着ベルト２１は、加圧ローラ２２を駆動源としている。定着ベルト２１および加圧ローラ２２の回転により、記録紙Ｓは、ニップ部Ｎに対して矢印Ｂ３方向に進入しニップ部Ｎから排出されるようになっている。

加圧ローラ２２は、芯金からなるローラ２２ａと、ローラ２２ａの外周面に形成された弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの外周面に形成された離型層２２ｃを有している。この加圧ローラ２２は、装置本体２内に設けられた図示しない駆動機構から出力された駆動力により回転するよう構成されている。この駆動機構は、例えば、モータなどの駆動部と減速ギヤなどの減速部とにより構成されている。また、この加圧ローラ２２は、図示しない加圧部材により定着ベルト２１側に加圧され、弾性層２２ｂが押し潰されて弾性変形することによりニップ部Ｎの一部を構成している。

ヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側で、かつ定着ベルト２１から離隔した位置で装置本体２に固定されている。このヒータ２３は、定着ベルト２１を輻射熱で直接加熱するよう発光領域を有する公知の熱源で構成されている。この熱源としてはいわゆる輻射熱ヒータで構成され、例えば、ハロゲンランプの放射熱を直接利用したハロゲンヒータ、不活性ガス中に炭素繊維を封入した石英管で構成されるカーボンヒータ、セラミック内部に埋め込まれた抵抗配線で構成されるセラミックヒータが挙げられる。ヒータ２３への通電および非通電の制御は、前述の制御部によって行われる。

ニップ形成部材２４は、高い剛性を有する材料からなり、ニップ部Ｎを通過する記録紙Ｓの幅方向に細長く形成され、幅方向に直交する断面が略長方形に形成されている。この定着ベルト２１の内周側で加圧ローラ２２と対向してニップ部Ｎを形成するようになっている。このニップ部Ｎは、平坦な形状で形成されているが、加圧ローラ２２と反対方向に凹んだ凹形状や、その他の湾曲した形状で形成されていてもよい。ニップ部Ｎの形状は、凹形状の方が、記録紙Ｓの先端の排出方向が加圧ローラ２２側に寄る方向になるので、記録紙Ｓのニップ部Ｎからの分離性が向上し、いわゆるジャムの発生が抑制される。このニップ形成部材２４の外周面には、摺動部材２５が接合されるようになっており、支持部材２６と連結される連結部２４ａを介して装置本体２に固定されている。

摺動部材２５は、耐摩耗性、耐熱性、摩擦係数などの機械的強度の高い材料、例えば、
ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどの樹脂材料で構成されている。また、摺動部材２５は、厚みが５０μｍないし２５００μｍ程度のシートで構成されており、ニップ形成部材２４の外周面に密着して接合されている。なお、この摺動部材２５は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどの樹脂材料をニップ形成部材２４の外周面に塗布して所定の厚みを有する膜を形成するようにしてもよい。

支持部材２６は、ニップ形成部材２４と同様に、記録紙Ｓの幅方向に細長く形成され、幅方向に直交する断面がヒータ２３側に対向する対向部分とこの対向部分の反対側の平坦部分とを有している。また、この支持部材２６は、ニップ形成部材２４を支持する支持部２６ａと、反射部材２８を保持する保持部２６ｂとを有している。支持部２６ａは、ニップ形成部材２４の連結部２４ａに連結され、ニップ形成部材２４が加圧ローラ２２の加圧力によって紙幅方向に撓まないよう支持している。すなわち、記録紙Ｓの幅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２６は、ニップ形成部材２４と同様に、定着ベルト２１の内周側に配置され、装置本体２に固定されている。

保持部材２７は、定着ベルト２１の外周側に配置され、装置本体２に固定されている。
この保持部材２７は、支持部材２６の紙幅方向の両端部を保持する保持機能と、支持部材２６の装置本体２に対する位置を決める位置決め機能とを有している。また、保持部材２７は、回転走行する定着ベルト２１の紙幅方向のズレが発生しないよう、定着ベルト２１の紙幅方向の両端側を案内する走行ガイドとしての機能も有している。

反射部材２８は、装置本体２に固定される固定部２８ａとヒータ２３から出射される光を定着ベルト２１の内周側に向けて反射する反射面部２８ｂとを有している。固定部２８ａは、紙幅方向の両端部に形成されており、両端部で装置本体２に固定されている。反射面部２８ｂは、支持部材２６とヒータ２３との間に位置し、ヒータ２３に対向する側でヒータ２３を囲むよう湾曲した湾曲面部２８ｃを有している。

この反射部材２８により、定着ベルト２１に効率よく輻射熱を伝熱するとともに、ヒータ２３からの輻射熱などにより支持部材２６が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギーの消費が抑制される。なお、反射部材２８を備える代わりに、支持部材２６のヒータ２３側に対向する対向部分に鏡面処理を行っても同様の反射効果を得ることが可能となる。また、支持部材２６のヒータ２３側に対向する対向部分の内周面側を、ヒータ２３から伝わる熱を断熱する断熱材で形成してもヒータ２３の断熱効果を得ることが可能となる。

遮蔽部材２９は、定着ベルト２１とヒータ２３との間に配置されヒータ２３から発する光による輻射熱を、記録紙Ｓの大さきに応じて、遮蔽するよう構成されている。この遮蔽部材２９は、記録紙Ｓの幅方向に直交する断面がヒータ２３に対向する面で凹んだ湾曲形状で形成されている。この遮蔽部材２９は、記録紙Ｓの大さきに応じて、図示しない駆動機構によりヒータ２３を遮蔽する遮蔽領域の大小を変更するよう、円周方向に移動可能に装置本体２に設けられている。なお、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す遮蔽部材２９のハッチング部は、はがき通紙時の遮蔽部分を示している。

この遮蔽部材２９は、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、ホームポジション、第１のポジション、第２のポジション、第３のポジションをとり得るようになっている。ホームポジションは、遮蔽部材２９の遮蔽領域を最も小さくする最小位置、すなわち、遮蔽部材２９がヒータ２３から発する輻射熱を遮蔽していない状態、いわば、遮蔽領域がゼロの位置を示しており、駆動機構により移動した状態を示している。

このホームポジションは、図４（ａ）に示すように、遮蔽部材２９がニップ形成部材２４に最も近付いた位置となっており、遮蔽部材２９とニップ形成部材２４との間の距離Ｌが最も小さくなっている。なお、遮蔽部材２９とニップ形成部材２４との間の距離Ｌが０の値、すなわち遮蔽部材２９がニップ形成部材２４に接触するよう構成してもよい。

このホームポジションは、遮蔽部材２９の遮蔽領域がゼロの位置にあるので、ヒータ２３から発する輻射熱が定着ベルト２１に最も多く伝熱される位置となっている。また、遮蔽部材２９の温度を計測する温度計測センサをセットし、計測された遮蔽部材２９の温度の高低、すなわち遮蔽部材２９の蓄熱状態に応じて遮蔽部材２９とニップ形成部材２４との間の距離Ｌを変えるようにしてもよい。

例えば、遮蔽部材２９の蓄熱が大きい場合には、距離Ｌを小さくすると遮蔽部材２９の蓄熱をニップ形成部材２４に伝熱させてニップ形成部材２４の温度を上昇させることができる。他方、遮蔽部材２９の蓄熱が小さくニップ形成部材２４の温度よりも低い温度であったとき、距離Ｌを大きくすると、遮蔽部材２９がニップ形成部材２４の蓄熱を奪わないようにすることができる。

遮蔽部材２９の第３のポジションは、遮蔽部材２９の遮蔽領域を最も大きくする最大位置、すなわち、遮蔽部材２９がヒータ２３から発する輻射熱を大きく遮蔽する遮蔽領域が最大の位置を示しており、駆動機構により移動した状態を示している。この第３のポジションは、遮蔽部材２９の遮蔽領域が最大の位置にあるので、ヒータ２３から発する輻射熱が定着ベルト２１に最も少なく伝熱される位置となっている。

図４（ｂ）に示す第１のポジションの位置および図４（ｃ）に示す第２のポジションの位置は、ホームポジションと第３のポジションとの間に設定され、定着装置１０の構造、形状、大きさ、熱容量などの設定諸元に応じてその位置が適宜選択される。

具体的には、図５に示すように、記録紙ＳがＡ３サイズの場合は、遮蔽部材２９は、第１のポジションに移動し、Ａ３の記録紙Ｓに輻射熱が伝達されるよう遮蔽する部分が両端部の比較的に小さいＡ３対応の遮蔽領域となっている。また、記録紙ＳがＢ４サイズの場合は、Ｂ４の記録紙Ｓに輻射熱が伝達されるよう遮蔽する部分がＡ３の記録紙Ｓより広いＢ４対応の遮蔽領域となっている。記録紙Ｓがはがきサイズの場合は、遮蔽部材２９は、第２のポジションに移動し、はがきサイズの記録紙Ｓに輻射熱が伝達されるよう遮蔽する部分が大きいはがき対応の遮蔽領域となっている。

この遮蔽部材２９は、記録紙Ｓの大さきに応じて移動し、不必要な領域を遮蔽するようになっているので、紙幅の狭い記録紙Ｓを連続通紙した場合でも、非通紙領域が不必要に高温となってしまう、いわゆる過昇温状態になることが抑制される。したがって、過昇温状態になるのを避けるために生産性を落とすなどの制御を行うことが不必要となる。また、これにより、ハロゲンヒータで構成されるヒータ２３のハロゲンヒータの本数を、例えば、３本から２本に低減することが可能となり、生産コストが低減され、省エネルギー化に寄与することができる。

以下、図１を参照して上記カラー画像形成装置１の動作について簡単に説明する。

カラー画像形成装置１は、その作像動作が開始されると、各プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの感光体ドラム４ｄ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、各感光体ドラム４ｄの表面が帯電ローラ４ｒによって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム４ｄの表面には光書込装置３からレーザー光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体ドラム４ｄの表面には静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム４ｄに光書込する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム４ｄ上に形成された静電潜像に、各現像装置４ｇ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（現像剤像）として可視像化される。

駆動ローラ５ｂが図の反時計回りに回転駆動されることにより、転写ベルト５ａが図の矢印で示す方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ５ｄに、トナーの帯電極性と逆特性の定電圧または定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ５ｄと各感光体ドラム４ｄ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。そして各プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの感光体ドラム４ｄに形成された各色のトナー画像が、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、転写ベルト５ａ上に順次重ね合わせて転写される。このようにして転写ベルト５ａはその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

また、上記トナー画像が転写された後の各感光体ドラム４ｄの表面に付着する残留トナーは、クリーニングブレード４ｂによって除去される。次いで、各感光体ドラム４ｄの表面上の電荷が図示していない徐電装置によって除かれるいわゆる徐電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

また、形成された各感光体ドラム４ｄ上の静電潜像に対して現像手段によりトナーを付着させてトナー画像を形成する作像動作が開始されると、カラー画像形成装置の下部では、給紙ローラ７ｂが回転駆動する。この回転駆動によって、記録紙Ｓのシート給送装置７に収容された記録紙Ｓが搬送経路Ｒに送り出される。搬送経路Ｒに送り出された記録紙Ｓは、レジストローラ９によってタイミングを計られて、二次転写ローラ５ｅとそれに対向する駆動ローラ５ｂとの間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ５ｅに、転写ベルト５ａ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、二次転写ニップに形成された転写電界によって転写ベルト５ａ上のトナー画像が記録紙Ｓ上に一括して転写される。トナー画像が転写された記録紙Ｓは定着装置１０へと搬送され、定着ベルト２１と加圧ローラ２２とによって形成されるニップ部Ｎを通過する。このニップ部Ｎを通過する際に、記録紙Ｓが定着ベルト２１により加熱されるとともに、加圧ローラ２２によって加圧されてトナー画像が記録紙Ｓに定着される。

次いで、記録紙Ｓが定着装置１０へ搬送されるとき、遮蔽部材２９が回転して、記録紙Ｓのサイズに応じて不必要な部分への光照射が遮蔽され、必要な部分にヒータ２３からの輻射熱が直接定着ベルト２１に伝熱される。

トナー画像が定着された記録紙Ｓは、図示しない分離機構により定着ベルト２１から分離され、排紙ローラ８ｂによって排紙トレイ８のトレイ８ａへと排出される。また、転写後の転写ベルト５ａ上に残留するトナーは、ベルトクリーニング装置６によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器へ搬送され回収される。

以上の説明は、記録紙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。しかしながら、４つの各プロセスユニット４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つまたは３つのプロセスユニットを使用して、２色または３色の画像を形成したりすることも可能である。

次いで、この定着装置１０においては、定着ベルト２１の定着動作が終了するとともにヒータ２３の加熱が終了した際、定着ベルト２１の定着動作による定着回転動作とは異なる定着ベルト２１の回転動作が行われる。この回転動作により、ヒータ２３の熱が冷めきらない間、いわゆる余熱によって遮蔽部材２９や定着ベルト２１が局所的に温められることによる温度上昇が発生しないようにしている。

この回転動作が行われると、定着ベルト２１における温度の均熱化が図られ、ヒータ２３からの余熱が定着ベルト２１の円周方向に均等に伝熱され局所的な加熱が抑制され温度ムラを少なくすることができる。その結果、定着ベルト２１の円周方向での温度偏差が減少し、熱による局所的な塑性変形、いわゆるキンクが生じてしまうおそれが解消される。

この回転動作は、定着ベルト２１の温度を計測する温度計測センサをセットし、計測された定着ベルト２１の温度が一定温度以上になったことを条件として行うようにしてもよい。また、定着ベルト２１の温度の高低に応じて回転動作時間を可変にするようにしてもよい。また、ヒータ２３の加熱が終了した直後から回転動作を開始し、予め設定された所定時間だけ回転動作を行うようにしてもよい。

この定着装置１０においては、定着ベルト２１の回転動作の際に、遮蔽部材２９が図４（ａ）に示すホームポジションに移動するよう、前述の制御部により制御される。

なお、この定着装置１０においては、定着ベルト２１の回転動作が開始するまでは、ホームポジション以外の図４（ｂ）に示す第１のポジション、図４（ｃ）に示す第２のポジション、図４（ｃ）に示す第３のポジションに位置するよう制御部により制御され、回転動作が開始した後に、ホームポジションに移動するよう構成してもよい。

なお、定着ベルト２１の定着動作による定着回転動作とは異なる定着ベルト２１の回転動作として、前述のような定着ベルト２１の定着動作が終了するとともにヒータ２３の加熱が終了した際の回転動作以外のものであってもよい。

例えば、このような回転動作として、定着ベルト２１を清掃するクリーニングのための回転動作であってもよい。このクリーニングは、一定枚数通紙ごとに、例えば、１万枚ごとに定期的に行われる。

また、加圧ローラ２２の変形防止のための回転動作であってもよい。この回転動作は、加圧ローラ２２がスポンジローラなどの弾性部材で構成される場合に定期的に行われる。この回転動作により、ニップ形成部材２４を加圧することで生ずる圧縮ひずみによるニップ部Ｎの塑性変形の発生が防止される。

実施形態に係る定着装置１０は、上述のように構成されているので、次のような効果が得られる。

この実施形態に係る定着装置１０は、定着ベルト２１と、加圧ローラ２２と、ヒータ２３と、ニップ形成部材２４と、ヒータ２３を遮蔽する遮蔽領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた遮蔽部材２９とを備えている。そして、記録紙Ｓを定着させる定着ベルト２１の定着回転動作とは異なる定着ベルト２１の回転動作の際に、遮蔽部材２９が遮蔽領域を最も小さくする最小位置に移動するよう構成されている。

この構成により、実施形態に係る定着装置１０は、定着ベルト２１の定着動作が終了した後、ヒータ２３の余熱を効果的に利用でき、省エネルギー化を促進でき、記録紙Ｓを適切に定着できるという効果が得られる。すなわち、定着ベルト２１の定着回転動作とは異なる回転動作の際に、遮蔽部材２９が遮蔽領域を最も小さくする最小位置に移動するので、ヒータ２３の余熱が直接定着ベルト２１に伝熱させることができるという効果が得られる。また、遮蔽部材２９の余熱も直接定着ベルト２１に伝熱させることができ、定着ベルト２１を介して定着ベルト２１に伝わった熱を加圧ローラ２２やニップ形成部材２４に伝達させることができるという効果が得られる。
従来の定着装置においては、遮蔽部材が遮蔽領域を最も小さくする最小位置に移動するよう考慮されていないので、熱源の余熱で遮蔽部材が温まってしまうという問題があった。このように遮蔽部材が温まってしまうと、定着ベルトを経由して効率的に加圧ローラなどの周辺の構成要素に熱を伝えることができないという問題が起きていた。

しかしながら、実施形態に係る定着装置１０は、前述の回転動作の際に、遮蔽部材２９が遮蔽領域を最も小さくする最小位置に移動するので、ヒータ２３や遮蔽部材２９の余熱を効果的に利用でき、省エネルギー化を促進させることができる。ヒータ２３や遮蔽部材２９の余熱により加圧ローラ２２の温度が上昇すると、次回の定着動作時までに加圧ローラ２２や周辺の構成要素に熱が奪われる量を減少させることができる。その結果、定着装置１０の定着性を向上させることができ、次回の定着動作時における昇温速度を向上させることができ、省エネルギー化を向上させることができ、前述の従来の問題が解消するという効果が得られる。

また、実施形態に係る定着装置１０は、遮蔽部材２９が、定着ベルト２１の定着回転動作とは異なる定着ベルト２１の回転動作が開始するまでは、最小位置以外の位置にあり、回転動作が開始した後は、最小位置に移動するよう構成されている。

この構成により、実施形態に係る定着装置１０は、定着ベルト２１の回転動作が開始するまでは、定着ベルト２１が遮蔽領域の最小位置以外の位置にあるのでヒータ２３の余熱で遮蔽部材２９を加熱することができる。また、定着ベルト２１が遮蔽領域の最小位置以外の位置にあると、ヒータ２３の余熱で定着ベルト２１を直接加熱することも可能となる。

その結果、定着ベルト２１は、ヒータ２３の余熱で加熱される領域と、遮蔽部材２９の余熱で加熱される領域とができ、広い領域、すなわち広い面積で加熱されるので、回転動作中、いわゆる高温回避回転中の定着ベルト２１の温度ムラが低減される。これにより、次回の定着動作時には、温度ムラを起因とする光沢ムラの発生を防止することができるという効果が得られる。特に、遮蔽部材２９の温度が低いと考えられる場合は、高温回避回転が開始されるまではヒータ２３を遮蔽して遮蔽部材２９を加熱することができ効果的に余熱を利用することができる。

また、実施形態に係る定着装置１０は、遮蔽部材２９が、遮蔽領域の最小位置にあるとき、図４（ａ）に示す遮蔽部材２９とニップ形成部材２４との距離Ｌが最も小さくなるよう構成されている。

この構成により、実施形態に係る定着装置１０は、遮蔽部材２９をニップ形成部材２４に近づけることで、ニップ形成部材２４の温度を上昇させ、次回の定着動作の温度余裕度を向上させることができるという効果が得られる。これによりニップ形成部材２４に蓄熱させることができ、記録紙Ｓから剥がれたトナーが定着ベルト２１に付着してしまう、いわゆるオフセットと呼ばれる異常画像の発生を防止することができるという効果が得られる。

また、実施形態に係る定着装置１０は、遮蔽部材２９が、遮蔽領域の最小位置にあるとき、遮蔽部材２９とニップ形成部材２４とが接触するよう構成することができる。

この構成により、実施形態に係る定着装置１０は、遮蔽部材２９をニップ形成部材２４に接触させることで、直接ニップ形成部材２４に遮蔽部材２９の熱を伝えることができる。これによりニップ形成部材２４が蓄熱し、オフセットなどの異常画像の発生を防止することができるという効果が得られる。

また、実施形態に係る定着装置１０は、遮蔽部材２９の温度の高低に応じて遮蔽部材２９とニップ形成部材２４との距離Ｌを変化させるよう構成することができる。

この構成により、実施形態に係る定着装置１０は、遮蔽部材２９があまり温度上昇していないと考えられる場合、遮蔽部材２９をニップ形成部材２４に近づけることで、逆に遮蔽部材２９がニップ部Ｎの熱を奪ってしまう場合がある。このような場合には、遮蔽部材２９とニップ形成部材２４との距離Ｌを比較的大きくすることで、ニップ部Ｎの熱が遮蔽部材２９により奪われることがないようにすることができる。

実施形態に係るカラー画像形成装置１は、定着装置１０を備えているので、定着ベルト２１の定着動作が終了した後、ヒータ２３の余熱を効果的に利用でき、省エネルギー化を促進できる。また、定着装置１０の定着性を向上させ、次回の定着動作時における昇温速度を向上させ、オフセットなどの異常画像の発生を防止することができる。その結果、記録紙Ｓを適切に定着でき、記録紙Ｓに適切なカラー画像を形成することができるという効果が得られる。

１ カラー画像形成装置（画像形成装置）
１０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（加圧部材）
２３ ヒータ（熱源）
２４ ニップ形成部材
２９ 遮蔽部材
Ｌ 距離
Ｎ ニップ部（ニップ）
Ｓ 記録紙（記録媒体）

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特許第４８１８８２６号公報 特開２０１０−６６５８３号公報

Claims (6)

1. 回転可能に構成され記録媒体の未定着像を定着させる定着部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源と、
   前記定着部材を外周側で加圧する加圧部材と、
   前記定着部材の内周側で前記加圧部材と対向してニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着部材と前記熱源との間に配置され前記熱源を遮蔽する遮蔽領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた遮蔽部材と、を備え、
   前記熱源の加熱が終了し、前記記録媒体を定着させる前記定着部材の定着回転動作とは異なる前記定着部材の回転動作の際に、前記遮蔽部材が前記遮蔽領域を最も小さくする最小位置に移動することを特徴とする定着装置。
2. 前記遮蔽部材が、前記定着部材の定着回転動作とは異なる前記定着部材の回転動作が開始するまでは、前記最小位置以外の位置にあり、前記回転動作が開始した後は、前記最小位置に移動することを特徴とする請求項１に記載された定着装置。
3. 回転可能に構成され記録媒体の未定着像を定着させる定着部材と、
   前記定着部材を加熱する熱源と、
   前記定着部材を外周側で加圧する加圧部材と、
   前記定着部材の内周側で前記加圧部材と対向してニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着部材と前記熱源との間に配置され前記熱源を遮蔽する遮蔽領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた遮蔽部材と、を備え、
   前記記録媒体を定着させる前記定着部材の定着回転動作とは異なる前記定着部材の回転動作の際に、前記遮蔽部材が前記遮蔽領域を最も小さくする最小位置に移動し、
   前記遮蔽部材が、前記最小位置にあるとき、前記遮蔽部材と前記ニップ形成部材との距離が最も小さくなることを特徴とする定着装置。
4. 前記遮蔽部材が、前記最小位置にあるとき、前記遮蔽部材と前記ニップ形成部材とが接触することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載された定着装置。
5. 前記遮蔽部材の温度の高低に応じて前記遮蔽部材と前記ニップ形成部材との距離を変化させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載された定着装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１の請求項に記載された定着装置を備えた画像形成装置。

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