JP6209311B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され、転写紙やＯＨＰフィルム等の記録媒体に未定着トナー像を定着させるための定着装置として、ベルト定着装置が知られている。無端ベルトを用いる定着装置の一例として、特開２００７−３３４２０５号公報（特許文献１）には、図９に示すように、無端ベルト１００と、無端ベルト１００の内部に配設されたパイプ状の金属熱伝導体２００と、金属熱伝導体２００内に配設された熱源３００と、無端ベルト１００を介して金属熱伝導体２００に当接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４００を備え、金属熱伝導体２００内の熱源３００により金属熱伝導体２００を介して無端ベルト１００を過熱するように構成したものが開示されている。

また、熱効率をより一層向上させるために、無端ベルトを（金属熱伝導体を介さずに）直接加熱するように構成したベルト定着装置が、例えば特開２００７−２３３０１１号公報（特許文献１）により提案されている。この定着装置は、図１０に示すように、無端ベルト１００の内側から上記パイプ状の金属熱伝導体を取り除き、代わりに、加圧ローラ４００と対向する位置に板状のニップ形成部材５００を設けている。この構成の場合、ニップ形成部材５００を配設した箇所以外で無端ベルト１００を熱源３００によって直接加熱することができるので、伝熱効率が大幅に向上し消費電力が低減する。これにより、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することが可能となる。

しかしながら、ウォームアップ時間やファーストプリントタイムの短縮を目的として定着ベルトを薄くした場合、ベルトが薄いことによって熱伝導が良好ではないため、熱源による加熱時に定着ベルトの場所によって温度差が大きくなってしまう。特に、電熱効率を良くするために、反射板などでベルトの一定範囲に熱を集中させるような装置構成では、加熱時に定着ベルトの一部の場所が選択的に加熱され、他の場所より温度が高くなる。また、複数の熱源を備える構成において、長手方向（通紙方向と直交する方向）に熱源の発熱部分が重なる場所では、周囲よりもより加熱されることで、定着ベルトの温度が部分的に高くなる。

定着ベルトの温度が部分的に高くなると、その部分だけが他のベルト部分に比較して熱膨張が大きくなり、その状態において、ベルトが変形して円筒形状の外側に膨らんでしまうこととなる。

ベルト定着装置は、通常、定着ベルトの温度を検知する温度検知手段を備えているが、上記のようにベルトが変形して円筒形状の外側に膨らんでしまった場合、従来の装置においては、ベルトと温度検知手段との位置関係や角度が変化するため、検知ズレ（検知精度の低下）を起こし易いという問題があった。

本発明は、薄肉ベルトを用いるベルト定着装置における上述の問題を解決し、温度上昇により定着ベルトが高温になった場合でも温度検知精度が低下することのない定着装置及びこれを備える画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体と、前記ニップ部以外の個所で前記定着ベルトを直接加熱する加熱源とを備え、未定着画像を担持した記録媒体を搬送して、当該記録媒体に未定着画像を定着する定着装置において、前記定着ベルトは、軸方向端部以外は前記ニップ形成部材のみによってガイドされ、前記定着ベルトの変形を許容するように前記定着ベルトに接触することなく前記定着ベルトの表面温度を検知する第一の温度検知手段および第二の温度検知手段を有し、該第一の温度検知手段は、前記加熱源による加熱時に前記定着ベルトの最も変形しやすい個所の近傍を検知するように配置されており、且つ、前記第一の温度検知手段が、前記加熱源からの熱が集中する熱集中範囲内で最も熱が集中する個所に対応して配置され、さらに、前記加熱源は、加熱領域の異なる複数の加熱源を備え、該複数の加熱源は、加熱領域として定着ベルト軸方向中央に第一領域と、該第一領域の両側に第二領域を有し、前記第二の温度検知手段は、前記複数の加熱源における前記加熱領域が隣接または重なる個所であって、前記加熱源からの熱が集中する熱集中範囲内で、前記定着ベルトの周方向に最も熱が集中する個所に配置され、前記第一の温度検知手段は前記第一領域の長手方向中央に前記定着ベルトのみを介して対向することにより解決される。

本発明の定着装置によれば、温度検知手段が、加熱源による加熱時に定着ベルトの最も変形しやすい個所の近傍を検知するように配置されているので、熱膨張により定着ベルトが変形した場合でも、温度検知手段に対するベルトの角度や位置関係が変わりにくく、温度検知手段による検知精度を保つことができる。また、温度が上昇して定着ベルトが高温になった場合でも、温度検知手段に近づく方向にベルトが変形するので、温度検知精度が低下することがない。

本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。 定着装置の実施形態を示す概略構成図である。 ステーについての説明図である。 定着ベルトの端部の構成を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は定着ベルトの回転軸方向から見た側面図である。 他の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。 第１実施形態の定着装置における、ベルトの変形を説明するための模式図である。 第２実施形態の定着装置における、ベルトの変形を説明するための模式図である。 本発明を適用した変形例の定着装置を示す模式図である。 従来の定着装置の概略構成図である。 他の従来の定着装置の概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザープリンタの概略を示す断面構成図である。この図に示すカラーレーザープリンタ１の全体構成と動作については後述し、先に定着装置について説明する。

上記カラーレーザープリンタ１が搭載している定着装置２０は、図２に示すように、回転可能な定着回転体としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１に対向して回転可能に設けられた対向回転体としての加圧ローラ２２と、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の内側に配設されたニップ形成部材２４と、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から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６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２７と、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する図示しない加圧手段等を備えている。

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と、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によって構成されている。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。

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２２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、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。

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１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ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。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、それぞれの両端部が定着装置２０の側板（不図示）に固定されている。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おり、その出力制御は、上記温度センサ２７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。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

上記ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４１と、ベースパッド２４１の表面に設けられた摺動シート（低摩擦シート）２４０とを有する。ベースパッド２４１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おり、加圧ローラ２２の加圧力を受けてニップ部Ｎの形状を決めるものである。また、ベースパッド２４１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。なお、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２４１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２４１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。

また、ベースパッド２４１は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、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２４１には一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

摺動シート２４０は、ベースパッド２４１の少なくとも定着ベルト２１と対向する表面に配設されていればよい。これにより、定着ベルト２１が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト２１が摺動することで、定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷が軽減される。なお、摺動シートを有しない構成とすることも可能である。

上記反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。本実施形態では、反射部材２６をステー２５に固定している。また、反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３によって直接加熱されるため、高融点の金属材料等で形成されることが望ましい。例えば、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挙げられる。このように反射部材２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギー化も図れる。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を研磨又は塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。また、上記反射部材２６又はステー２５の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。

ただ、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できないため、本実施形態のように反射部材２６を別途設けた方が、形状や材質の選択の自由度が広がり、反射部材２６とステー２５はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材２６をハロゲンヒータ２３とステー２５との間に設けることにより、ハロゲンヒータ２３に対する反射部材２６の位置が近くなるので、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。

図３を参照して、上記ステーの構成についてさらに詳しく説明する。
図３に示すように、ステー２５は、ニップ形成部材２４と接触し用紙搬送方向（図２の上下方向）に延在するベース部２５ａと、そのベース部２５ａの用紙搬送方向上流側と下流側の各端部から加圧ローラ２２の押圧方向（図２の左側）に向かって延びる一対の立ち上がり部２５ｂとを有する。一対の立ち上がり部２５ｂは、互いに用紙搬送方向に距離をおいて配置されており、それぞれ、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の両端部（図の点線の位置）よりも外側に配設されている。言い換えれば、一対の立ち上がり部２５ｂのうち、用紙搬送方向上流側（図の下方）の立ち上がり部２５ｂは、ニップ部Ｎの上流側端部よりも上流側に配設され、用紙搬送方向下流側（図の上方）の立ち上がり部２５ｂは、ニップ部Ｎの下流側端部よりも下流側に配設されている。

上記のように、本実施形態では、加圧ローラ２２の押圧方向に向かって延びる一対の立ち上がり部２５ｂを設けることで、ステー２５が加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面を有するようになり、断面係数が大きくなって、ステー２５の機械的強度が向上する。

なお、各立ち上がり部２５ｂは、少なくともニップ部Ｎの両端部に対応する位置か、それよりも外側に配設されていればよい。すなわち、立ち上がり部２５ｂを、加圧ローラ２２からの押圧力を受ける範囲の両端部か、それよりも外側に配設することで、ベース部２５ａの押圧力に対する強度を向上させることができる。また、立ち上がり部２５ｂを、３つ以上設けることも可能である。

さらに、本実施形態では、ステー２５の強度をより向上させるために、立ち上がり部２５ｂの先端を、定着ベルト２１の内周面に対しできる限り近接して配設するようにしている。しかし、回転中、定着ベルト２１には大小なりとも振れ（挙動の乱れ）が生じるので、立ち上がり部２５ｂの先端を定着ベルト２１の内周面に近づけすぎると、定着ベルト２１が立ち上がり部２５ｂの先端に接触する虞がある。特に、本実施形態のように、薄い定着ベルト２１を用いている構成においては、定着ベルト２１の振れ幅が大きいので、立ち上がり部２５ｂの先端の位置設定には注意が必要である。

具体的に、本実施形態の場合、図５に示す立ち上がり部２５ｂの先端と定着ベルト２１の内周面との加圧ローラ２２の当接方向の距離ｄは、少なくとも２．０ｍｍ、望ましくは３．０ｍｍ以上に設定するのが好ましい。一方、定着ベルト２１にある程度厚みがあって振れがほとんど無い場合は、上記距離ｄは０．０２ｍｍに設定することが可能である。なお、本実施形態のように、立ち上がり部２５ｂの先端に反射部材２６が取り付けられている場合は、反射部材２６が定着ベルト２１に接触しないように上記距離ｄを設定する必要がある。

このように、立ち上がり部２５ｂの先端を定着ベルト２１の内周面に対し可能な限り近接するように配設することで、立ち上がり部２５ｂを加圧ローラ２２の当接方向に長く配設することができる。これにより、小径の定着ベルト２１を用いた構成においても、ステー２５の機械的強度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態では、定着ベルト２１内でステー２５をできるだけ大きく配設するために、ニップ形成部材２４を反対にコンパクトに形成している。具体的には、ベースパッド２４１の用紙搬送方向の幅を、ステー２５の用紙搬送方向の幅よりも小さく形成している。さらに、図３において、ベースパッド２４１の用紙搬送方向上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂにおけるそれぞれのニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する高さをｈ１，ｈ２とし、上流側端部２４ａ及び下流側端部２４ｂ以外のベースパッド２４１の部分におけるニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する最大高さをｈ３とすると、ｈ１≦ｈ３、ｈ２≦ｈ３となるように構成している。このように構成することで、ベースパッド２４１の上流側端部２４ａと下流側端部２４ｂは、ステー２５の用紙搬送方向上流側及び下流側の各折り曲げ部と定着ベルト２１との間に介在しないので、各折り曲げ部を定着ベルト２１の内周面に近づけて配設することができる。これにより、定着ベルト２１内の限られたスペース内でステー２５をできるだけ大きく配設できるようになり、ステー２５の強度を確保することができるようになる。

なお、本実施形態のように、定着ベルト２１とステー２５との間に、ニップ形成部材２４以外のガイド部材を設けていない構成では（ただし、ベルト端部では、ベルト保持部材４０がガイド部材として存在している。）、ステー２５を定着ベルト２１により近づけて配設することができ、ステーのさらなる強度の向上を図れる。

また、図３に示すように、ハロゲンヒータ２３は、両立ち上がり部２５ｂの間、又は、両立ち上がり部２５ｂの内面延長線Ｌよりも内側に配設されている。このようにハロゲンヒータ２３を配設することで、ハロゲンヒータ２３及びステー２５を定着ベルト２１内にコンパクトに収容することが可能となる。さらに、本実施形態では、ハロゲンヒータ２３を、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の略中央位置に対応するように配設している。

本実施形態のように、ハロゲンヒータ２３の一部（又は全部）をステー２５の内側に収容することで、ハロゲンヒータ２３から定着ベルト２１への光の照射範囲を所定の範囲に絞ることができる。一般に、定着ベルト２１の周方向において、ハロゲンヒータ２３と近い部分では加熱温度が高くなり、反対にハロゲンヒータ２３から遠い部分では加熱温度が低くなる。そのため、本実施形態のように、ハロゲンヒータ２３をステー２５の内側に収容して、定着ベルト２１への光の照射範囲を比較的距離のばらつきの少ない範囲に絞ることにより、加熱温度のばらつきを抑制することができ、画像品質を向上させることが可能となる。

ところで、本実施形態に係る定着装置２０は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。
具体的には、ハロゲンヒータ２３によって定着ベルト２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。本実施形態では、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の図２の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１に直接与えるようにしている。

また、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、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍ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。

なお、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定しており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Ｎから排出される記録媒体が定着ベルト２１から分離されやすくなる。

次に、図４を参照して定着スリーブの端部の構成について説明する。図４の（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は定着ベルトの回転軸方向から見た側面図を示す。なお、図４の（ａ）〜（ｃ）では、片側の端部の構成のみを図示しているが、反対側の端部も同様の構成となっているので、以下、図４に基づき片側の端部の構成についてのみ説明する。

図４の（ａ）又は（ｂ）に示すように、定着ベルト２１及びステー２５の軸方向（長手方向）の端部にはフランジ２９がある。フランジ２９は定着装置の図示しない筐体に装着支持されるものである。定着ベルト２１のループ内に挿入されるベルト保持部材４０はフランジ２９に取り付けられ、上記ステー２５の端部がベルト保持部材４０に固定され位置決めされることで、ステー２５はベルト保持部材４０を介してフランジ２９に支持される。また、定着ベルト２１の端部はベルト保持部材４０によって回転可能に保持される。すなわち、ステー２５は、長手方向の両側をフランジ２９によって支持され、その両側のフランジ２９，２９（図では片側のみ示している）の間に定着ベルト２１が配設された構成となっている。なお、図４の（ｃ）に示すように、ベルト保持部材４０はニップ部の位置（ニップ形成部材２４を配設した位置）で開口したＣ字形に形成されている。

また、図４の（ａ）又は（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の端面とフランジ２９との間には、定着ベルト２１の端部を保護する保護部材としてのスリップリング４１が設けられている。これにより、定着ベルト２１に軸方向の寄りが生じた場合に、定着ベルト２１の端部がフランジ２９に直接当接するのを防止することができ、端部の摩耗や破損を防ぐことができる。また、スリップリング４１は、ベルト保持部材４０に外周に対し余裕を持って嵌められている。このため、定着ベルト２１の端部がスリップリング４１に接触した際に、スリップリング４１は定着ベルト２１と連れ回り可能となっているが、スリップリング４１が連れ回りせず、静止していても構わない。スリップリング４１の材料としては、耐熱性に優れたいわゆるスーパーエンプラ、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡＩ、ＰＴＦＥ等を適用することが好ましい。

なお、図示省略するが、定着ベルト２１の軸方向両端部には、定着ベルト２１とハロゲンヒータ２３との間に、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材を配設している。これにより、特に、連続通紙時の定着ベルトの非通紙領域における過剰な温度上昇を抑制することができ、定着ベルトの熱による劣化や損傷を防止することができる。

以下、図２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２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２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２中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８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。

なお、本実施形態では、プリントジョブ終了後に、定着ベルトの過熱を防ぐための「後回転（ジョブ後回転）」動作を実施している。この「ジョブ後回転」動作の際に、本実施例では、定着ベルト２１の温度を２段階（定着制御温度をＨ，第一設定温度をａ，第二設定温度をｂとして、Ｈ＞ｂ＞ａとする）に設定して制御している。

すなわち、プリントジョブが終了したらハロゲンヒータ２３への通電を遮断し、温度センサ２７で検出する定着ベルト２１の温度が第二設定温度ｂ以上では加圧ローラ２２を駆動し定着ベルト２１を従動回転させる。定着ベルト２１の温度が第二設定温度ｂより低くなったら加圧ローラ２２の駆動を停止する。そして、定着ベルト２１の温度が第一設定温度ａ以上では待機状態（スリープ）への移行を禁止し、ベルト温度が第一設定温度ａより低くなったら待機状態（スリープ）とする。

図５は、定着装置の第２実施形態を示す断面構成図である。
図５に示す定着装置２０は、加熱源としてのハロゲンヒータ２３を３本備えている。この場合、ハロゲンヒータ２３ごとに発熱領域を異ならせることで、種々の幅の用紙幅に対応した範囲で定着ベルト２１を加熱することが可能となっている。また、この場合、ニップ形成部材２４を囲むように板金２５０が設けられており、この板金２５０を介してニップ形成部材２４はステー２５に支持されている。それ以外の構成については、上記図２に示す実施形態の構成と基本的に同様である。

なお、図５において、ｈ１、ｈ２、ｈ３は、上記第１実施形態の場合と同様のベースパッド２４１における各高さであり、本第２実施形態においても、定着ベルト２１内でステー２５をできるだけ大きく配設するために、ｈ１≦ｈ３、ｈ２≦ｈ３となるように構成されている。

さて、上記各実施形態の定着装置においては、加熱効率を良くするために反射部材２６を設けて（あるいは反射部材２６を設けずに、ステー２５に反射面を形成して）、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光を定着ベルト２１へ反射させることにより、定着ベルト２１の一定範囲に熱源からの熱が集中される。このため、加熱時に定着ベルト２１は一部の場所が選択的に加熱され、他の場所よりも温度が高くなる。すると、部分的に温度が高くなった定着ベルトの一部分だけが、他のベルト部分よりも熱膨張が大きくなり、その状態において、ベルトが変形して円筒形状の外側に膨らんでしまう。そのような場合、ベルトの膨張部に対応しない場所に温度検知手段を配置すると、膨張により変形したベルトが温度検知手段にまっすぐ向かず、検知ズレを起こし易くなってしまう（検知精度が低下する）。

そこで、本発明においては、定着ベルトが最も変形する（変形しやすい）個所に対応して（最も変形しやすい個所の近傍を検知するように）温度検知手段を配置することで、熱膨張により定着ベルトが変形した場合でも、温度検知手段に対するベルトの角度や位置関係が変わりにくく、温度検知手段による検知精度を保つことができる。また、温度が上昇して定着ベルトが高温になった場合でも、温度検知手段に近づく方向にベルトが変形するので、温度検知精度が低下することがない。

定着ベルト２１が最も変形する（変形しやすい）個所について説明する。
まず、ベルト断面方向（略円筒形状の断面方向＝加圧ローラ軸に垂直な断面方向）では、図２,５に示されるように、定着ベルト２１には加圧ローラ２２が圧接されているが、加圧ローラ２２と断面で反対側は支持するものがないため、ベルトは自身の剛性のみで略円筒形状をなし、自立している。その状態でハロゲンヒータ２３により加熱されると、熱が集中されるベルト部分（これについては後述する）での熱膨張が他の部分の熱膨張よりも大きくなり、変形して略円筒形状の外側に膨らんでしまう。したがって、ハロゲンヒータ２３（及び反射板２６）からの熱が集中される場所が、ベルト断面方向での最も変形する（変形しやすい）個所ということになる。

次に、ベルト長手方向（加圧ローラ軸方向）に関し、図６及び図７の（ａ）図に示すように、定着ベルト２１の両側（軸方向の両側）にはフランジ２９があり、言い換えればフランジ２９，２９の間に定着ベルト２１が配設されている構成である。したがって、加熱によりベルトが膨張したときに、ベルト軸方向の両端部はフランジ２９，２９によって（スリップリング４１が介在するが）押さえられる（規制される）ため、ベルトは図に破線で示すように膨張して変形する。したがって、軸方向（長手方向）の中央部で変形量が最大となる。よって、ベルト軸方向（長手方向）での温度センサ２７を配置する場所としては、略円筒形状をしている無端状の定着ベルト２１の、軸方向（長手方向）の中央部に温度センサ２７を配置する。第２実施形態では、第１実施形態と同様、定着ベルト２１の軸方向（長手方向）中央部に第一の温度センサ２７Ａを配置している。第２実施形態では、第二の温度センサ２７Ｂを備えているが、これについては後述する。

上記のようにベルト軸方向（長手方向）ではその中央部が最も変形する個所であるため、それに対応して長手方向の中央部に温度センサ２７（２７Ａ）を配置することで、ベルトが変形した場合でも温度センサ２７（２７Ａ）に対するベルトの角度が変わりにくく、温度センサ２７（２７Ａ）による検知精度を保つことができる。また、長手方向の中央付近は、両端側からの熱が集まるため、定着スリーブの温度が高くなりやすい。すなわち、長手方向の中央付近は、ハロゲンヒータ２３からの熱が集中する（用紙搬送方向と直交する方向において熱が集中する）「熱集中範囲」でもある。したがって、長手方向における温度センサ２７（２７Ａ）の配置場所としては、「熱集中範囲」内に温度センサ２７を配置するのが好適であり、なかでも、長手方向の中央部は、上記したように定着ベルトが最も変形する（変形しやすい）個所であるため、実施形態では長手方向（用紙搬送方向と直交する方向）の中央部に温度センサ２７（２７Ａ）を配置している。

次に、ベルト周方向（ベルト断面の半径方向）におけるハロゲンヒータ２３の熱が集中される場所について説明する。
上述したように、加熱効率を上げるための反射部材２６が設けられて（あるいは反射部材２６を設けずに、ステー２５に反射面を形成して）おり、ハロゲンヒータ２３の熱は反射部材２６（又はステー２５の反射面）に反射されて定着ベルト２１の加熱範囲に集中する。その、熱が集中される範囲を図６及び図７の（ｂ）図に「熱集中範囲」として両矢印で示している。したがって、ベルト周方向（ベルト断面の半径方向）における温度センサ２７の配置場所としては、「熱集中範囲」内に温度センサ２７を配置するのが好適であり、なかでも、「熱集中範囲」の中央部が加熱量が最も多くなるので、各実施形態では図に示す位置に温度センサ２７を配置している。

「熱集中範囲」内に温度センサ２７（第２実施形態では２７Ａ，２７Ｂ）を配置することにより、ベルトが変形した場合でも温度センサ２７（２７Ａ，２７Ｂ）に近づく方向にベルトが変形するので、温度検知精度が低下しない。さらに、加熱量が最も多くなる「熱集中範囲」の中央部に温度センサ２７（第２実施形態では２７Ａ，２７Ｂ）を配置することで、定着ベルトの温度上昇をより確実に検知できることになる。

第２実施形態の定着装置が備える第二の温度センサ２７Ｂについて説明すると、第２実施形態では複数の熱源（ヒータ２３）を備え、その発熱領域（発光領域）を異ならせており、中央と端部の発熱領域が隣り合っている個所、又は、発熱領域が重なっている個所では、温度が高くなるため、第２実施形態ではそれに対応する位置に、第二の温度検知手段である温度センサ２７Ｂを配置している。これにより、温度が高くなりやすいベルト部分で確実な温度検知を行うことができる。

上記各実施形態の定着装置２０では、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の略中央位置に対応するように（図２,５において、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の略中央からの垂線＝図２,５では水平線上に）ハロゲンヒータ２３を配置しており、また、反射部材２６の形状も上記垂線に対して左右対称（図２,５では上下対称）であるため、ベルト周方向における、定着ベルトが最も変形する（変形しやすい）個所も上記垂線上またはその近傍となるため、温度センサ２７を上記垂線上（またはその近傍）に配置したものである。

しかし、熱源を配置する場所が異なる構成や、反射部材の形状が対称形ではない構成などにおいては、ベルト周方向における定着ベルトが最も変形する（変形しやすい）個所がニップ部Ｎの用紙搬送方向の略中央位置とはならない場合がある。そのような場合は、熱源の配置場所や反射部材の形状による定着ベルトが最も変形する（変形しやすい）個所に対応して温度検知手段を配置してやればよい。そのような構成の一例を図８に示す。

図８の装置では、熱源２３は、ニップ中央からの垂線からズレた位置に配置されており、また、反射板２６も対称形ではない。そのため、熱集中範囲もニップ中央からはズレている。このような構成では、温度センサ２７は、ベルト２１の周方向（加圧ローラ２２の軸に垂直な断面におけるベルト半径方向）での「熱集中範囲」内に配置するものとし、なかでも、ベルト周方向における「熱集中範囲」の中央に位置させるのが好ましい。これにより、定着ベルトが最も変形する（変形しやすい）個所で適切にベルト温度を検知することができる。このように、本発明では、定着ベルトが最も変形する（変形しやすい）個所に対応して温度検知手段を配置するものであり、温度検知手段の配置場所は、装置構成に対応して適宜設定されるものである。

最後に、図１に示したカラーレーザープリンタ１の全体構成と動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その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、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。なお、図１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のみに符号を付しており、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。

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、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と、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と、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、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した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。ここで、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、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ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１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。そして、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。これにより、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。その後、図示しない除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、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、レジストローラ１２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２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。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、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したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、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。

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。例えば、熱源の数や配置場所などは任意であり、また、熱源もハロゲンヒータに限らず適宜な熱源を採用可能である。反射板の形状や大きさ等も任意である。定着ベルト（フィルムを含む）の材質や加圧部材の構成等も適宜なものを採用可能である。温度検知手段である温度センサとしては、サーモパイルやサーミスタなど、適宜なものを使用可能である。

また、画像形成装置の構成も任意であり、４色トナーを用いるものに限らず、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プリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。

１ カラーレーザープリンタ（画像形成装置）
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ（対向回転体）
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 温度センサ（温度検知手段）
２９ フランジ
４０ ベルト保持部材
４１ スリップリング
２４０ 摺動シート（低摩擦シート）
２４１ ベースパッド２４１
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００７−２３３０１１号公報

Claims (4)

1. 回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配設されたニップ形成部材と、前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材と当接することにより定着ベルトとの間にニップ部を形成する対向回転体と、前記ニップ部以外の個所で前記定着ベルトを直接加熱する加熱源とを備え、未定着画像を担持した記録媒体を搬送して、当該記録媒体に未定着画像を定着する定着装置において、
   前記定着ベルトは、軸方向端部以外は前記ニップ形成部材のみによってガイドされ、
   前記定着ベルトの変形を許容するように前記定着ベルトに接触することなく前記定着ベルトの表面温度を検知する第一の温度検知手段および第二の温度検知手段を有し、
   該第一の温度検知手段は、前記加熱源による加熱時に前記定着ベルトの最も変形しやすい個所の近傍を検知するように配置されており、且つ、前記第一の温度検知手段が、前記加熱源からの熱が集中する熱集中範囲内で最も熱が集中する個所に対応して配置され、
   さらに、前記加熱源は、加熱領域の異なる複数の加熱源を備え、該複数の加熱源は、加熱領域として定着ベルト軸方向中央に第一領域と、該第一領域の両側に第二領域を有し、
   前記第二の温度検知手段は、前記複数の加熱源における前記加熱領域が隣接または重なる個所であって、前記加熱源からの熱が集中する熱集中範囲内で、前記定着ベルトの周方向に最も熱が集中する個所に配置され、
   前記第一の温度検知手段は前記第一領域の長手方向中央に前記定着ベルトのみを介して対向することを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱源からの熱を反射させる反射部材を備え、該反射部材により反射された熱が前記熱集中範囲に反射されることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記熱集中範囲が、記録媒体搬送方向と直交する方向における熱集中範囲であ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. 請求項１〜３のいずれか１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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