(57)【要約】【課題】本発明では、加熱ベルトの幅方向端部側を効率良く加熱することのできる加熱装置を提供することを課題とする。【解決手段】無端状の定着ベルト２２と、定着ベルト２２の外周面を加圧する加圧ローラ２３と、定着ベルト２２の内側に設けられ、当該定着ベルト２２を介して加圧ローラ２３に当接して定着ニップＮを形成するニップ形成部材３２と、定着ベルト２２の内側に設けられ、定着ベルト２２を加熱するためのハロゲンヒータ３１と、定着ベルト２２の内側に設けられ、ハロゲンヒータ３１からの熱を反射させる反射部材３４と、定着ベルト２２の内側に設けられ、ニップ形成部材３２を支持するステー３３とを備えた、用紙Ｐに定着動作を行うための定着装置７であって、反射部材３４およびステー３３に開口部３３ｃ，３４ｃを設け、開口部３３ｃ，３４ｃは、定着ベルト２２の幅方向において、定着装置７が定着動作を行う最大幅の用紙Ｐ１の端部に対応した位置に設けられる。【選択図】図８
2020091460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の加熱ベルトと、
前記加熱ベルトの外周面を加圧する加圧部材と、
前記加熱ベルトの内側に設けられ、当該加熱ベルトを介して前記加圧部材に当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記加熱ベルトを加熱するための加熱部材と、
前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を反射させる反射部材と、
前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記ニップ形成部材を支持する支持部材とを備えた、記録媒体に加熱動作を行うための加熱装置であって、
前記反射部材および前記支持部材は開口部を有し、
前記開口部は、前記加熱ベルトの周方向において、前記加熱ベルトの前記ニップ形成部材と対向する部分以外の部分に対向して設けられ、かつ、前記加熱ベルトの幅方向において、装置が対応した最大幅の記録媒体の端部側に対応した位置に設けられることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記開口部は、前記加熱ベルトの周方向において、前記ニップ部よりも前記記録媒体侵入側に開口して設けられる請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記加熱部材は、前記加熱ベルトの幅方向において、前記加熱部材内で熱量が相対的に多い高熱部を有し、
前記開口部は、前記加熱ベルトの幅方向において、前記高熱部に対応する位置に設けられる請求項１または２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記反射部材とは異なる第２の反射部材をさらに有し、
前記第２の反射部材は、その反射面が、前記開口部の側に向いている請求項１から３いずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記加熱ベルトの幅方向において、前記開口部に対向する位置に設けられた温度検知部材をさらに有する請求項１から４いずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記加熱ベルトとして、前記記録媒体に定着動作を行うための定着ベルトを有し、
前記定着ベルトと前記加圧部材との間に前記ニップ部としての定着ニップを形成する定着装置である請求項１から５いずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
請求項１から５いずれか1項に記載の加熱装置、あるいは、請求項６記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【請求項８】
前記開口部は、前記最大幅の記録媒体の両端に設けられ、それぞれの前記開口部の幅が異なっている  請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
画像形成装置内に気流を発生させるための気流発生装置を有し、
前記気流発生装置による気流の送風方向において、上流側の前記開口部の幅が、下流側の前記開口部の幅よりも大きい請求項８記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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設けられる加熱装置の一例である定着装置においては、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、加熱ベルトとして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。
【０００３】
上記の定着装置として、定着ベルトの内側に、定着ベルトの幅方向に渡って設けられるハロゲンヒータ等の加熱部材、ニップ形成部材、ニップ形成部材を支持する支持部材、加熱部材の熱をニップ形成部材の側へ反射する反射部材等を設けたものが存在する。この定着装置では、定着ベルトと加熱部材との間に支持部材や反射部材が設けられており、加熱部材は、定着ベルトを直接加熱せず、ニップ形成部材を介して加熱することで、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上昇させる。
【０００４】
しかしこのような構成の場合、定着ベルトの端部側は、定着ベルトの両端を支持するベルト支持部材に熱を奪われたり、加熱部材の長さが不十分で端部側が十分に加熱されないなどの理由から、端部側の温度が上がりにくい場合がある。そして、この場合、定着装置の立ち上げ動作に余分な時間を必要としたり、最大幅の記録媒体に定着動作を実施する際に、記録媒体の端部側で定着不良を生じる虞があった。
【０００５】
このような課題に対して、例えば特許文献１（特開２０１５−１９１１８９号公報）では、定着ベルトの幅方向に渡って設けられたセラミックヒータとは別に、定着ベルトの幅方向端部を支持する端部ガイドに面状ヒータを設け、この面状ヒータにより、定着ベルトの端部側の加熱量を補う構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように、加熱ベルトの幅方向端部側に他の加熱部材を設ける定着装置では、端部ガイドに熱を奪われるため加熱の効率が悪いという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、無端状の加熱ベルトと、前記加熱ベルトの外周面を加圧する加圧部材と、前記加熱ベルトの内側に設けられ、当該加熱ベルトを介して前記加圧部材に当接してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記加熱ベルトを加熱するための加熱部材と、前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を反射させる反射部材と、前記加熱ベルトの内側に設けられ、前記ニップ形成部材を支持する支持部材とを備えた、記録媒体に加熱動作を行うための加熱装置であって、前記反射部材および前記支持部材は開口部を有し、前記開口部は、前記加熱ベルトの周方向において、前記加熱ベルトの前記ニップ形成部材と対向する部分以外の部分に対向して設けられ、かつ、前記加熱ベルトの幅方向において、装置が対応した最大幅の記録媒体の端部側に対応した位置に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、最大幅の記録媒体の端部側に対応した位置に開口部を設けるという簡易な構成により、加熱部材がこの開口部を介して加熱ベルトの端部側を効率的に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着装置の側面断面図である。
【図３】定着装置の斜視断面図である。
【図４】定着装置の正面断面図である。
【図５】ベルト支持部材の斜視図である。
【図６】ベルト支持部材の変形例を示す斜視図である。
【図７】開口部が設けられた位置における定着装置の側面断面図である。
【図８】定着装置の正面断面図である。
【図９】定着ベルトの幅方向の温度分布を示す図である。
【図１０】ハロゲンヒータの開口部を介した直接加熱の様子を示す断面図である。
【図１１】ハロゲンヒータの高熱部と開口部との幅方向の位置関係を示す概略図である。
【図１２】異なる実施形態の定着装置の正面断面図である。
【図１３】異なる実施形態の定着装置の幅方向の温度分布を示す図で、（Ａ）図は本実施形態と異なる構成の開口部の場合、（Ｂ）図は本実施形態の場合を示す図である。
【図１４】さらに異なる実施形態の定着装置の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
図１に示すカラー画像形成装置１の中央には、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋが着脱可能に設けられた画像形成部２が配置されている。各プロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ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（Ｂｋ）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。
【００１２】
具体的な各プロセスユニット９としては、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体である感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラを有する現像装置１２等を備えている。
【００１３】
プロセスユニット９の下方には、露光部３が配置されている。露光部３は、画像データに基づいて、レーザ光を発するように構成されている。
【００１４】
画像形成部２の上方には転写部４が配置されている。転写部４は、駆動ローラ１４及び従動ローラ１５に周回走行可能に張架されている無端状の中間転写ベルト１６、各プロセスユニット９の感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト１６を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ１７等で構成されている。各一次転写ローラ１７はそれぞれの位置で中間転写ベルト１６の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１６の押圧された部分と各感光体ドラム１０とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。
【００１５】
また、中間転写ベルト１６の駆動ローラ１４と、中間転写ベルト１６を挟んで駆動ローラ１４に対向した位置には二次転写ローラ１８が配設されている。二次転写ローラ１８は中間転写ベルト１６の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１８と中間転写ベルト１６とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。
【００１６】
給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１９や、給紙カセット１９から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ２０等からなっている。
【００１７】
搬送路６は、給紙部５から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ２１の他、後述する排紙部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路６の途中に適宜配置されている。
【００１８】
定着装置（加熱装置）７は、加熱源によって加熱される定着ベルト（加熱ベルト）２２、その定着ベルト２２を加圧可能な加圧ローラ（加圧部材）２３等を有している。
【００１９】
排紙部８は、画像形成装置１の搬送路６の最下流に設けられる。この排紙部８には、用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ２４と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ２５とが配設されている。
【００２０】
画像形成装置１の上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２９Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが着脱可能に設けられている。そして、このトナーボトル２９Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから各現像装置１２との間に設けた補給路を介して、各色の現像装置１２に各色トナーが補給される。
【００２１】
以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。
【００２２】
画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋの感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム１０に露光部３によって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色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム１０上には静電潜像が形成され、各現像装置１２に蓄えられたトナーが、ドラム状の現像ローラによって感光体ドラム１０に供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。
【００２３】
転写部４では、駆動ローラ１４の回転駆動により中間転写ベルト１６が図の矢印Ａの方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１７には、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、一次転写ニップにおいて転写電界が形成され、各感光体ドラム１０に形成されたトナー画像は一次転写ニップにて中間転写ベルト１６上に順次重ね合わせて転写される。
【００２４】
一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ２０が回転駆動することによって、給紙カセット１９に収容された用紙Ｐが搬送路６に送り出される。搬送路６に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ２１によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１８と駆動ローラ１４との間の二次転写ニップに送られる。このとき、中間転写ベルト１６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、二次転写ニップに転写電界が形成されている。二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１６上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。
【００２５】
トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置７へと搬送され、定着ベルト２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２２から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排紙部８において排紙ローラ２４によって排紙トレイ２５へと排出される。
【００２６】
以上の説明は、用紙Ｐ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つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋ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つのプロセスユニット９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。
【００２７】
図２に示すように、定着装置７は、定着ベルト２２と、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、支持部材としてのステー３３と、反射部材３４等を備えている。なお、以下の説明では、定着ベルト２２の幅方向（加圧ローラ２３の長手軸方向をいう。図２の紙面と直交する方向で図３、図４の両矢印Ｆ方向参照）を単に幅方向とも呼ぶ。また、これらのハロゲンヒータ３１、ニップ形成部材３２、ステー３３、反射部材３４の各部材は、定着ベルト２２の幅方向にわたって長手状に設けられており（図３、図４参照）、以下、これらの方向を各部材の長手方向（例えば、反射部材３４の長手方向）等と呼ぶ。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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との間のニップ部Ｎ（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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。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。本実施形態では、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が、用紙の幅サイズに応じて異なる発熱領域を有する複数のハロゲンヒータ３１を用いてもよい。
【００３３】
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。
【００３４】
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。このため、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。
【００３５】
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７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。
【００３６】
ステー３３は、加圧ローラ２３の加圧力に抗してニップ形成部材３２を支持する支持部材である。ステー３３は、ニップ形成部材３２と同様、定着ベルト２２の内周側でベルト幅方向に渡って長手状に配置されている。本実施形態では、ステー３３が、一対の側壁部３３ａと、これらを連結する底壁部３３ｂとから成る、断面略Ｕ字状に形成されている。ニップ形成部材３２は、そのベルト回転方向Ｂの両端部にて、ステー３３の一対の側壁部３３ａによって支持されている。また、各側壁部３３ａが、加圧ローラ２３の加圧方向（図２における上下方向）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。
【００３７】
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。本実施形態では、反射部材３４が、楕円状の断面に形成された反射部３４ａと、反射部３４ａのベルト回転方向Ｂの両端部から互いに離れる方向に屈曲する一対の屈曲部３４ｂとを有し、断面略Ｕ字状をなす。反射部材３４は、各屈曲部３４ｂがステー３３の各側壁部３３ａ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。
【００３８】
反射部３４ａは、その楕円状の凹曲面がニップ形成部材３２側へ向くように配置されていることで、ハロゲンヒータ３１からの輻射熱をニップ形成部材３２側へ反射する。すなわち、ニップ形成部材３２は、ハロゲンヒータ３１から直接照射される赤外線光に加えて、反射部３４ａによって反射された赤外線光の熱も照射されるため、効果的に加熱される。
【００３９】
また、反射部３４ａは、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。これにより、ステー３３が加熱されることによる無駄な熱エネルギーの消費が抑制される。さらに、本実施形態では、ステー３３と反射部３４ａとの間に空気層（隙間）が介在していることで、この空気層の断熱効果によってステー３３への熱伝達がより一層抑制される。
【００４０】
以上のように、本実施形態では、ハロゲンヒータ３１を覆うようにして反射部材３４が設けられ、反射部材３４のＵ字状の開口側、つまり、ニップ形成部材３２の側に、ハロゲンヒータ３１からの輻射熱および反射部材３４からの反射熱が効率良く集熱されるようになっている。そして、加熱されたニップ形成部材３２が、定着ニップＮにおいて、定着ベルト２２を効率良く加熱することができる。また、反射部材３４の外周側を覆うようにステー３３が設けられ、このステー３３の外周側に、定着ベルト２２が設けられる。言い換えると、定着ベルト２２は、その周方向において、定着ニップＮの部分では、ニップ形成部材３２を介してハロゲンヒータ３１に対向し、定着ニップＮ以外の部分では、反射部材３４およびステー３３を介して、ハロゲンヒータ３１に対向する（ただし、後述する開口部３３ｃ、３４ｃが設けられた部分を除く）。
【００４１】
反射部材３４（反射部３４ａ）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。
【００４２】
また、反射部材３４の反射と断熱の機能を、ステー３３に持たせてもよい。例えば、ステー３３の内面（ハロゲンヒータ３１側の面）に断熱処理又は鏡面処理を施すことで、ステー３３が反射部材３４の機能を兼ねるように構成することができる。この場合、ステー３３とは別体の反射部材３４を省略することが可能である。また、ステー３３を鏡面処理した場合のステー３３の反射率は、上記反射部材３４の反射率と同等であることが望ましい。
【００４３】
図４に示すように、定着ベルト２２は、その両端部に挿入された一対のベルト支持部材３５によって回転可能に支持されている。このように、定着ベルト２２の内周にベルト支持部材３５が挿入されることによって、定着ベルト２２は非回転状態では基本的に周方向の張力が付与されない状態、いわゆるフリーベルト方式で支持されている。
【００４４】
図３〜図５に示すように、ベルト支持部材３５は、定着ベルト２２の内周に挿入されて定着ベルト２２を支持するＣ字状の支持部３５ａと、定着ベルト２２の端面に接触して定着ベルト２２の幅方向移動（片寄り）を規制するフランジ状の規制部３５ｂと、を有している。支持部３５ａは、図６に示す例のように、全周に渡って連続する筒状であってもよい。各ベルト支持部材３５は、定着装置７を構成するフレームである一対の側板３６（図４参照）に固定されている。また、ベルト支持部材３５には、開口部３５ｃ（図５参照）が設けられており、この開口部３５ｃを通してハロゲンヒータ３１やステー３３の両端部が各側板３６に固定されている。ハロゲンヒータ３１やステー３３は、ベルト支持部材３５に固定されてもよい。
【００４５】
図３に示すように、ステー３３および反射部材３４は、定着ベルト２２の幅方向両端側にそれぞれ開口部３３ｃ、３４ｃを有する。開口部３３ｃおよび開口部３４ｃは幅方向の略同一位置に設けられ、図７に示すように、定着ベルト２２の周方向（加圧ローラ２３の長手軸方向に直交する面内を周回する方向をいう。図７の矢印Ｂ方向およびその反対の方向で、図３の矢印両矢印Ｇ方向）において、定着ベルト２２のニップ形成部材３２に対向する部分以外の部分に対向して設けられる。また、開口部３３ｃ、３４ｃは、側面方向視で、二つの開口部が重ね合わせされるように設けられている。
【００４６】
図７に示す断面のように、定着ベルト２２の周方向において、開口部３３ｃ、３４ｃが設けられる箇所では、ハロゲンヒータ３１の輻射熱がステー３３および反射部材３４に遮られず、開口部３３ｃ、３４ｃを通過して、直接、定着ベルト２２の内面に伝達される（図の矢印Ｘ参照）。つまり、定着ベルト２２の開口部３３ｃ、３４ｃが設けられる箇所では、ニップ形成部材３２等を介した伝熱に加えて、ハロゲンヒータ３１により定着ベルト２２が直接加熱され、定着ベルト２２が効率的に加熱される。
【００４７】
図８に示すように、開口部３３ｃ、３４ｃは、定着装置７に通紙される最大幅の用紙Ｐ１の通紙領域Ｈ１内に設けられる。より具体的には、幅方向において、開口部３３ｃ、３４ｃの幅方向外側端部が、用紙Ｐ１の端部に略一致するように設けられている。用紙Ｐ１の端部は、定着ベルト２２によって加熱する用紙の領域の内、最も幅方向の外側に位置する部分であり、この用紙Ｐ１の端部およびその内側に開口部３３ｃ、３４ｃを設けることで、定着ベルト２２の温度が低くなりやすい領域（詳しくは後述する）を効率良く加熱することができる。なお、定着装置７に通紙される最大幅の用紙とは、例えば、定着装置７に使用可能な用紙がハガキ、Ｂ５、Ａ４サイズの場合、最大幅とはＡ４横置きでの横幅（Ａ４サイズの長手方向の長さ）のことである。
【００４８】
図９は、ハロゲンヒータ３１による加熱時の、定着ベルト２２の幅方向の温度分布を示す図で、横軸が定着ベルトの幅方向の各位置、縦軸が定着ベルトの表面温度を示している。点線部が開口部３３ｃ、３４ｃを設けない場合、実線部が本実施形態の場合の定着ベルトの温度を示している。また図９に示す開口部３３ｃ、３４ｃ、開口部３３ｃ、３４ｃが設けられる幅方向の位置を示すものであり、以下の温度分布を示す図でも同様である。温度Ｔ０は、定着ベルト２２の目標温度である。
【００４９】
図９の点線部に示すように、定着ベルト２２は、その幅方向端部側の温度が幅方向中央側に比べて小さくなる傾向にある。これは、定着ベルト２２の幅方向外側では、ベルト支持部材３５に熱を奪われたり、ハロゲンヒータ３１の長さが不十分で幅方向端部側が十分に加熱されなかったりするためである。
【００５０】
これに対して、本実施形態のように、定着ベルト２２の幅方向端部側に対応する位置に開口部３３ｃ、３４ｃを設けることにより、前述のように、幅方向端部側において定着ベルト２２を効率的に加熱することができる。従って、定着ベルト２２の幅方向端部側の温度を目標温度Ｔ０に近づけ、定着ベルト２２内における加熱時の温度ムラを抑制でき、特に用紙Ｐ１等の大サイズの用紙の幅方向端部側を十分に加熱し、その表面の画像を用紙表面に定着させることができる。これに対して、加熱量の多い幅方向の中央側に開口部が設けられていると、定着ベルトの均一な温度上昇を得ることが難しくなってしまう。つまり本実施形態のように、均一な温度上昇を得るためには幅方向端部側に開口部を設けることが重要である。なお、本実施形態では開口部３３ｃ、３４ｃの幅方向外側端部が、用紙Ｐ１の端部に略一致するものとしたが、用紙Ｐ１の端部付近に設けられれば同様の効果を得ることができる。なお、開口部３３ｃ、３４ｃの幅方向外側端部を用紙Ｐ１の端部の内側に設けて開口部３３ｃ、３４ｃの幅を小さくすると、ステー３３や反射部材３４の強度的に有利である。一方、開口部３３ｃ、３４ｃの幅方向外側端部を用紙Ｐ１の端部よりも外側に設けた方が用紙Ｐ１の端部およびその周辺における温度不足をより積極的に解消することができ、特に装置立ち上げ時に定着ベルト２２を加熱する際などにその効果を発揮する。
【００５１】
図１０（Ａ）に示すように、開口部３３ｃ、３４ｃは、定着ベルト２２の回転方向において、定着ニップＮより用紙侵入側（定着ニップＮよりベルト回転方向上流側）に開口して設けられている。これにより、定着ベルト２２のうち、ハロゲンヒータ３１の輻射熱により加熱された直後の部分Ｄが、定着ベルト２２の矢印Ｂ方向への回転により、図１０（Ｂ）に示すように、定着ニップＮへ移動する。従って、定着ベルト２２の幅方向端部側を定着ニップＮにおいて高温状態にすることができ、定着ニップＮに運ばれる用紙Ｐを効率的に加熱することができる。
【００５２】
また、図８に示すように、温度検知部材としての温度センサ２８が、定着ベルト２２の幅方向端部側に対応する位置に設けられる。温度センサ２８は、定着ベルト２２の外周側に配置され（図２参照）、定着ベルト２２の温度を検知するものである。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。なお、図８では定着ベルト２２の幅方向一端部側に配置した温度センサ２８を図示しているが、本実施形態では、定着ベルト２２の幅方向中央側にも別の温度センサが配置されている。
【００５３】
定着ベルト２２の温度が上昇しにくい幅方向端部側に温度センサ２８を設けることにより、端部側の温度が十分でない場合には通紙を遅らせて加熱時間を稼ぐといった制御が可能になり、定着不良を防止することができる。
【００５４】
次に、異なる実施形態の定着装置について説明する。
【００５５】
図１１に示すように、本実施形態のハロゲンヒータ３１は、幅方向において、フィラメントの巻き密度が変化しており、幅方向端部側に巻き密度の大きい（つまり、熱量の大きい）高熱部３１ｂを有し、幅方向中央側に巻き密度の相対的に小さい低熱部３１ａを有する。つまり本実施形態では、定着ベルト２２の加熱量が小さい幅方向端部側に高熱部３１ｂを設けることで、定着ベルト２２の幅方向端部側の温度を上昇しやすくしている。
【００５６】
さらに本実施形態では、幅方向において、高熱部３１ｂに対応する位置に開口部３３ｃ、３４ｃを設けることにより、この部分でハロゲンヒータ３１が定着ベルト２２を直接加熱するようにしている。このような構成により、ハロゲンヒータ３１から定着ベルト２２の幅方向端部側への輻射熱を特に大きくすることができ、この部分における加熱量を特に大きくすることができる。従って、定着ベルト２２の幅方向端部側が特に昇温しにくいような構成であっても、この部分を目標温度Ｔ０まで加熱することが可能になる。
【００５７】
図１２に示すように、本実施形態では、画像形成装置内に気流を生み出す気流発生装置４０が設けられる。気流発生装置４０が発生させる気流Ｅは、定着装置７の幅方向一方側から他方側へ向けて流れる（以下、この方向を送風方向と呼ぶ）。そして本実施形態では、定着装置７の幅方向両側に設けられた開口部３３ｃ、３４ｃのうち、送風方向の上流側の開口部３３ｃ、３４ｃの幅を大きくし、下流側の開口部３３ｃ、３４ｃの幅を小さくしている。
【００５８】
本実施形態のように、定着装置７の幅方向に気流Ｅが流れている場合には、気流Ｅによって、送風方向の上流側から下流側へ定着ベルト２２の熱量が移動する。従って、これまでの実施形態のように、幅方向両側の開口部３３ｃ、３４ｃの幅を均一にする構成では、図１３（Ａ）に示すように、定着ベルト２２の幅方向両端のうち、送風方向上流側の温度が目標温度Ｔ０に到達せず、下流側の温度が目標温度Ｔ０を超えてしまう。
【００５９】
これに対して、本実施形態のように、それぞれの開口部３３ｃ、３４ｃの幅を変化させることで、送風方向上流側の輻射熱による直接の加熱量を大きくし、下流側における加熱量を小さくできる。従って、図１３（Ｂ）に示すように、幅方向両端の定着ベルト２２の温度Ｔを目標温度Ｔ０に近づけることができる。このように、開口部３３ｃ、３４ｃの幅は、必ずしもその両側で等しくする必要はなく、それぞれの昇温条件に応じて適宜変更することができる。例えば、本実施形態とは逆方向の気流（図１２の右から左方向の気流）が発生している場合、図１２の右側に設けた開口部３３ｃ、３４ｃを、左側の開口部３３ｃ、３４ｃよりも大きくしたり、加圧ローラの駆動源が設けられる側とは反対側の開口部３３ｃ、３４ｃの幅を大きくすることができる。また、開口部３３ｃ、３４ｃをいずれか一方にだけ設けることもできる。さらに、図１２に示す気流発生装置４０の配置は一例であり、画像形成装置１内の適宜の位置に配置される。
【００６０】
図１４に示すように、本実施形態では、反射部材３４とは別に、第２の反射部材３４１が設けられる。反射部材３４１は、長手方向において、開口部３３ｃ、３４ｃに対応した位置に設けられる。また反射部材３４１は、ハロゲンヒータ３１を挟んで開口部３３ｃ、３４ｃと反対側に設けられ、開口部３３ｃ、３４ｃの側を向いた反射面３４１ａを有する。より具体的には、反射面３４１ａは、反射面３４１ａに対する垂線の一部が、開口部３３ｃ、３４ｃを通過するような角度で設けられる。
【００６１】
反射部材３４１を設けることにより、ハロゲンヒータ３１から開口部３３ｃ、３４ｃの側とは反対側への輻射熱Ｘ’が、反射面３４１ａによって開口部３３ｃ、３４ｃの側へ反射される。これにより、ハロゲンヒータ３１による直接の加熱量を増やし、定着ベルト２２の幅方向端部を効率的に加熱することができる。
【００６２】
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。
【００６３】
本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、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。
【００６４】
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。
【００６５】
以上の説明では、用紙表面の画像を加圧および加熱して定着させる定着装置に本発明の加熱装置を適用する場合を示したが、本発明はこれに限らず、インクジェット方式の画像形成装置において、画像を形成した後の記録媒体上のインクを乾燥させるための加熱装置にも適用することができる。
【００６６】
以上の説明では、加熱部材の例としてハロゲンヒータを設けた場合を説明したがこれに限らない。例えば、カーボンヒータとすることもできる。
【符号の説明】
【００６７】
１        画像形成装置
７        定着装置（加熱装置）
２２      定着ベルト（加熱ベルト）
２３      加圧ローラ（加圧部材）
３１      ハロゲンヒータ（加熱部材）
３１ａ    低熱部
３１ｂ    高熱部
３２      ニップ形成部材
３３      ステー（支持部材）
３３ａ    側壁部
３３ｂ    底壁部
３３ｃ    開口部
３４      反射部材
３４ａ    反射部
３４ｂ    屈曲部
３４ｃ    開口部
３４１    第２の反射部材
３４１ａ  反射面
２８      温度センサ（温度検知部材）
４０      気流発生装置
Ｅ        気流
Ｎ        定着ニップ（ニップ部）
Ｐ        用紙（記録媒体）
Ｐ１      最大幅の用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開２０１５−１９１１８９号公報
【図１】
2020091460.tif 000003
【図２】
2020091460.tif 000004
【図３】
2020091460.tif 000005
【図４】
2020091460.tif 000006
【図５】
2020091460.tif 000007
【図６】
2020091460.tif 000008
【図７】
2020091460.tif 000009
【図８】
2020091460.tif 000010
【図９】
2020091460.tif 000011
【図１０】
2020091460.tif 000012
【図１１】
2020091460.tif 000013
【図１２】
2020091460.tif 000014
【図１３】
2020091460.tif 000015
【図１４】
2020091460.tif 000016