(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材にトナー像を定着する定着部材と、
前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、
前記定着部材を挟み前記加圧部材と対向して配され、当該定着部材を張架する張架部材と、
前記定着部材を内部から加熱すると共に、当該定着部材の蛇行を制御する内部加熱手段と、
を備え、
前記内部加熱手段は、
固定された中心軸と、
前記中心軸を中心として回転する外周部と、
前記中心軸と前記外周部との間に配され、当該中心軸と当該外周部とを接続するベアリングと、
前記外周部内部に配置され、当該外周部を内側から加熱する加熱手段と、
前記中心軸に固定されると共に前記外周部の両端部に配され、前記加熱手段から発生する熱放射を反射するための熱反射部材と、
を備え、
前記熱反射部材は、前記ベアリングに対して前記加熱手段の長軸方向に配され当該ベアリングを覆う部分と、当該中心軸と当該ベアリングの間に当該中心軸に沿って形成され当該ベアリングを覆う延伸部とを有するものを少なくとも１つ含む
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱反射部材は、前記外周部の両端部において前記加熱手段の長軸方向にそれぞれ複数配されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記熱反射部材は、前記外周部のピーク温度を有する箇所より端部側に配置することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記中心軸に固定される熱検知部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を挟み当該加圧部材と対向して配され当該定着部材を張架する張架部材と、当該定着部材を内部から加熱すると共に当該定着部材の蛇行を制御する内部加熱手段と、を備える定着手段と、
を備え、
前記内部加熱手段は、固定された中心軸と、当該中心軸を中心として回転する外周部と、当該中心軸と当該外周部との間に配され当該中心軸と当該外周部とを接続するベアリングと、当該外周部内部に配置され当該外周部を内側から加熱する加熱手段と、当該中心軸に固定されると共に当該外周部の両端部に配され当該加熱手段から発生する熱放射を反射するための熱反射部材と、
を備え、
前記熱反射部材は、前記ベアリングに対して前記加熱手段の長軸方向に配され当該ベアリングを覆う部分と、当該中心軸と当該ベアリングの間に当該中心軸に沿って形成され当該ベアリングを覆う延伸部とを有するものを少なくとも１つ含む
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、プリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置として、複数のロールによって張架されたベルト部材（定着ベルト）によって構成された加熱部材を備えたものが知られている。
特許文献１には、フルカラーセンサによって基準画像の濃度を読取り、この濃度に基づいて、温度調節回路部によって熱ローラ定着器の加熱温度を可変設定する。そして、温度調節回路部によって設定された熱ローラ定着器の加熱温度により転写紙を定着し、目標とするグロスを得るようにする画像形成装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０５０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば、ロールとして、回転軸が固定され、この固定された回転軸とベアリングを介して回転する外周部を有するものを使用した場合、定着ベルトの加熱を行なう際の熱によりベアリングに使用される潤滑油が劣化する場合があった。
本発明は、ロールとして、回転軸が固定され、この固定された回転軸とベアリングを介して回転する外周部を有するものを使用した場合でも、ベアリングに使用される潤滑油の劣化を抑制することができ、経年劣化をより抑制することができる定着装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、前記定着部材を挟み前記加圧部材と対向して配され、当該定着部材を張架する張架部材と、前記定着部材を内部から加熱すると共に、当該定着部材の蛇行を制御する内部加熱手段と、を備え、前記内部加熱手段は、固定された中心軸と、前記中心軸を中心として回転する外周部と、前記中心軸と前記外周部との間に配され、当該中心軸と当該外周部とを接続するベアリングと、前記外周部内部に配置され、当該外周部を内側から加熱する加熱手段と、前記中心軸に固定されると共に前記外周部の両端部に配され、前記加熱手段から発生する熱放射を反射するための熱反射部材と、を備え、前記熱反射部材は、前記ベアリングに対して前記加熱手段の長軸方向に配され当該ベアリングを覆う部分と、当該中心軸と当該ベアリングの間に当該中心軸に沿って形成され当該ベアリングを覆う延伸部とを有するものを少なくとも１つ含むことを特徴とする定着装置である。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記熱反射部材は、前記外周部の両端部において前記加熱手段の長軸方向にそれぞれ複数配されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記熱反射部材は、前記外周部のピーク温度を有する箇所より端部側に配置することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記中心軸に固定される熱検知部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の定着装置。
【０００７】
請求項５に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する加圧部材と、当該定着部材を挟み当該加圧部材と対向して配され当該定着部材を張架する張架部材と、当該定着部材を内部から加熱すると共に当該定着部材の蛇行を制御する内部加熱手段と、を備える定着手段と、を備え、前記内部加熱手段は、固定された中心軸と、当該中心軸を中心として回転する外周部と、当該中心軸と当該外周部との間に配され当該中心軸と当該外周部とを接続するベアリングと、当該外周部内部に配置され当該外周部を内側から加熱する加熱手段と、当該中心軸に固定されると共に当該外周部の両端部に配され当該加熱手段から発生する熱放射を反射するための熱反射部材と、を備え、前記熱反射部材は、前記ベアリングに対して前記加熱手段の長軸方向に配され当該ベアリングを覆う部分と、当該中心軸と当該ベアリングの間に当該中心軸に沿って形成され当該ベアリングを覆う延伸部とを有するものを少なくとも１つ含むことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、ロールとして、回転軸が固定され、この固定された回転軸とベアリングを介して回転する外周部を有するものを使用した場合でも、ベアリングに使用される潤滑油の劣化を抑制することができ、経年劣化をより抑制することができる定着装置を提供することができる。また本発明を採用しない場合に比べ、熱検知部をより容易に固定することができる。また本発明を採用しない場合に比べ、加熱手段の端部から発生する熱放射をより効率的に反射することができる。
請求項２の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、加熱手段から発生する熱放射をより効率的に反射することができる。
請求項３の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、ベアリングの温度上昇をより抑制することができる。
請求項４の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、熱検知部をより容易に固定することができる。
請求項５の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、良好な画質を維持することができる画像形成装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係る定着ユニットが適用される画像形成装置の構成例を示した図である。
【図２】本実施の形態の定着ユニットの構成を説明するための断面構成図である。
【図３】内部加熱ロールについて説明した断面図である。
【図４】（ａ）は、内部加熱ロール内部に設置される４本のハロゲンヒータのそれぞれの発熱体が配される箇所を説明した図である。（ｂ）は、大サイズの用紙を定着する際のハロゲンヒータから放射される熱放射分布を示した図である。
【図５】実施例１および比較例１の結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は本実施の形態に係る定着ユニット（定着器）６０が適用される画像形成装置１の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂「タンデム型」のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０と、画像形成装置１全体の動作制御や例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等との通信、画像データに対して行う画像処理等を実行する主制御部５０と、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース（ＵＩ）部９０と、を備えている。
【００１１】
＜画像形成部の説明＞
画像形成部１０は、例えば電子写真方式により画像を形成する機能部であって、並列的に配置されるトナー像形成手段の一例としての６つの画像形成ユニット１１Ｃ,１１Ｍ,１１ＨＣ,１１ＨＭ,１１Ｙ,１１Ｋ（以下、「画像形成ユニット１１」）を備えている。各画像形成ユニット１１は、機能部材として、例えば、静電潜像が形成され、その後に各色トナー像が形成される感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の表面を予め定められた電位で帯電する帯電器１３と、帯電器１３により帯電された感光体ドラム１２を画像データに基づいて露光する露光器１４と、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を各色トナーにより現像する現像器１５と、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１６と、を備えている。
各画像形成ユニット１１の現像器１５各々は、各色トナーを貯蔵するトナー容器１７Ｃ,１７Ｍ,１７ＨＣ,１７ＨＭ,１７Ｙ,１７Ｋ（以下、「トナー容器１７」）とトナー搬送路（不図示）で連結されている。そして、トナー搬送路中に設けられた補給用スクリュー（不図示）によりトナー容器１７から現像器１５に各色トナーが補給されるように構成されている。
【００１２】
画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収容されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがＣ（シアン）色、Ｍ（マゼンタ）色、ＨＣ（高彩度シアン）色、ＨＭ（高彩度マゼンタ）色、Ｙ（イエロー）色、Ｋ（ブラック）色のトナー像を形成する。ここでのＨＣ色は、シアン色系の色相を有し、Ｃ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いシアン色であり、ＨＭ色は、マゼンタ色系の色相を有し、Ｍ色よりも色調が明るく彩度が相対的に高いマゼンタ色である。
【００１３】
また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像が転写される中間転写ベルト２０と、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に転写（一次転写）する一次転写ロール２１と、を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙に一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２と、二次転写された各色トナー像を用紙上に定着させる定着手段（定着装置）の一例としての定着ユニット６０と、を備えている。
加えて、画像形成部１０は、定着ユニット６０にて用紙上に定着された各色トナー像を冷却し、用紙上への各色トナー像の定着を促進する冷却ユニット８０と、用紙の曲がり（カール）を矯正するカール矯正ユニット８５と、を備えている。
なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。また、二次転写ロール２２が配置され、中間転写ベルト２０上の各色トナー像が用紙に二次転写される領域を、以下、「二次転写領域Ｔｒ」という。
【００１４】
＜用紙搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、用紙搬送系として、用紙を収容する複数（本実施の形態では２個）の用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂと、この用紙収容容器４０Ａ,４０Ｂに収容された用紙を繰り出して搬送する繰出しロール４１Ａ,４１Ｂと、用紙収容容器４０Ａからの用紙を搬送する第１搬送路Ｒ１と、用紙収容容器４０Ｂからの用紙を搬送する第２搬送路Ｒ２と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂからの用紙を二次転写領域Ｔｒに向けて搬送する第３搬送路Ｒ３と、を備えている。加えて、画像形成部１０は、二次転写領域Ｔｒにて各色トナー像が転写された用紙を定着ユニット６０、冷却ユニット８０、およびカール矯正ユニット８５を通過するように搬送する第４搬送路Ｒ４と、カール矯正ユニット８５からの用紙を画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と、を備えている。
第１搬送路Ｒ１から第５搬送路Ｒ５は、それぞれに沿って搬送ロールや搬送ベルトが配置され、送られてくる用紙を順次、搬送する。
【００１５】
＜両面搬送系の説明＞
また、画像形成部１０は、両面搬送系として、定着ユニット６０で第１面に各色トナー像が定着された用紙を一旦保持する中間用紙収容容器４２と、カール矯正ユニット８５からの用紙を中間用紙収容容器４２に向けて搬送する第６搬送路Ｒ６と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を上記の第３搬送路Ｒ３に向けて搬送する第７搬送路Ｒ７と、を備えている。さらに、画像形成部１０は、カール矯正ユニット８５の用紙搬送方向下流側に配置され、用紙を用紙積載部４４に向けて搬送する第５搬送路Ｒ５と中間用紙収容容器４２に搬送する第６搬送路Ｒ６とに選択的に振り分ける振分機構部４３と、中間用紙収容容器４２に収容された用紙を繰り出して第７搬送路Ｒ７に向けて搬送する繰出しロール４５と、を備えている。
【００１６】
＜画像形成動作の説明＞
次に、本実施の形態に係る画像形成装置１での基本的な画像形成動作について説明する。
画像形成部１０の画像形成ユニット１１各々は、上記の機能部材を用いた電子写真プロセスによりＣ色,Ｍ色,ＨＣ色,ＨＭ色,Ｙ色,Ｋ色の各色トナー像を形成する。各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により中間転写ベルト２０上に順に一次転写され、各色トナーが重畳された合成トナー像を形成する。中間転写ベルト２０上の合成トナー像は、中間転写ベルト２０の移動（矢印方向）に伴って二次転写ロール２２が配置された二次転写領域Ｔｒに搬送される。
【００１７】
一方、用紙搬送系では、各画像形成ユニット１１での画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４１Ａ，４１Ｂが回転動作し、用紙収容容器４０Ａおよび用紙収容容器４０Ｂの中から例えばＵＩ部９０にて指定された方の用紙が繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出される。繰出しロール４１Ａ,４１Ｂにより繰り出された用紙は、第１搬送路Ｒ１または第２搬送路Ｒ２と、第３搬送路Ｒ３とに沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された合成トナー像が用紙に一括して二次転写される。
【００１８】
その後、合成トナー像が転写された用紙は、中間転写ベルト２０から分離され、第４搬送路Ｒ４に沿って定着ユニット６０に搬送される。定着ユニット６０に搬送された用紙上の合成トナー像は、定着ユニット６０によって定着処理を受けて用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は、冷却ユニット８０にて冷却され、カール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により、片面印刷時には第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
なお、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれクリーナ１６、およびベルトクリーナ２６によって除去される。
【００１９】
一方、両面印刷時には、上述した過程によって用紙の第１面上に定着画像が形成された用紙は、カール矯正ユニット８５を通過した後、振分機構部４３により第６搬送路Ｒ６に導かれ、第６搬送路Ｒ６を中間用紙収容容器４２に向けて搬送される。そして再び、各画像形成ユニット１１による第２面の画像形成の開始タイミングに合わせて繰出しロール４５が回転し、中間用紙収容容器４２から用紙が繰り出される。繰出しロール４５により繰り出された用紙は、第７搬送路Ｒ７および第３搬送路Ｒ３に沿って搬送され、二次転写領域Ｔｒに到達する。
二次転写領域Ｔｒでは、第１面の場合と同様にして、二次転写ロール２２により形成された転写電界によって、中間転写ベルト２０上に保持された第２面の各色トナー像が用紙に一括して二次転写される。
【００２０】
そして、両面にトナー像が転写された用紙は、第１面の場合と同様に定着ユニット６０にて定着され、冷却ユニット８０にて冷却され、さらにはカール矯正ユニット８５にて用紙の曲がりが矯正される。その後、カール矯正ユニット８５を通過した用紙は、振分機構部４３により第５搬送路Ｒ５に導かれて、用紙積載部４４に向けて搬送される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
【００２１】
＜定着ユニットの構成の説明＞
次に、本実施の形態の画像形成装置１に用いられる定着ユニット６０について説明する。
図２は、本実施の形態の定着ユニット６０の構成を説明するための断面構成図である。この定着ユニット６０は、定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して接離自在に構成される加圧部材の一例としての加圧ロール６２とで主要部が構成されている。
【００２２】
定着ベルトモジュール６１は、用紙Ｐにトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を挟み加圧ロール６２と対向して配され、定着ベルト６１０を張架しながら回転動作する張架部材の１つであって、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接（互いに押圧されながら接触）する領域であるニップ部（定着加圧部）Ｎにて定着ベルト６１０を内側から加熱する定着ロール６１１と、定着ベルト６１０を内側から張架しながら定着ベルト６１０を加熱する内部加熱手段の一例としての内部加熱ロール６１２、定着ベルト６１０を外側から張架しながら定着ベルト６１０を加熱する外部加熱手段の一例としての外部加熱ロール６１３と、を備えている。また、定着ベルトモジュール６１は、定着ロール６１１と内部加熱ロール６１２との間（ニップ部Ｎの上流側）で定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１４と、ニップ部Ｎの下流側領域であって定着ロール６１１に隣接する位置に配される剥離部材の一例としての剥離パッド６４と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５と、を備えている。
【００２３】
定着ベルト６１０は、例えば、ポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層されたシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆されたＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）からなる離型層とで構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられたものである。すなわち、定着対象となる用紙Ｐに保持されるトナー像は、粉体である各色トナーが積層して形成されている。そのため、ニップ部Ｎにおいてトナー像の全体に均一に熱を供給するには、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１０表面が変形することが好ましいからである。
定着ロール６１１は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールであり、図示しない駆動モータからの回転駆動力を受けて、図中矢印方向に回転する。そして、定着ロール６１１の内部に配置された加熱源としての例えば３本のハロゲンヒータ７１により、定着ロール６１１は予め定められた温度（例えば、１５０℃）に加熱される。
【００２４】
内部加熱ロール６１２は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールである。そして、内部に配置された加熱源としての例えば４本のハロゲンヒータ７２により、内部加熱ロール６１２は予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。
また、内部加熱ロール６１２は、その両端部に定着ベルト６１０を内側から外側に向けて押圧するバネ部材（不図示）が配置され、定着ベルト６１０全体の張力を例えば１５ｋｇｆに設定している。
さらには、内部加熱ロール６１２には、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御するための機構が設けられている。すなわち、内部加熱ロール６１２の近傍には、定着ベルト６１０の端部位置（エッジ位置）を検知するベルトエッジ位置検知機構（不図示）が配置されている。また、内部加熱ロール６１２には、内部加熱ロール６１２の一方の端部を内部加熱ロール６１２の軸方向と直行する方向に変位させる変位機構（不図示）が設けられている。そして、この変位機構は、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて内部加熱ロール６１２の一方の端部を変位させることで定着ベルト６１０を内部加熱ロール６１２の軸方向に変位させる。それにより、定着ベルト６１０のベルトウォークを制御している。
【００２５】
外部加熱ロール６１３は、例えばアルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状ロールである。そして、内部に配置された加熱源としての例えば３本のハロゲンヒータ７３により、外部加熱ロール６１３は予め定められた温度（例えば、１９０℃）に加熱される。
このように、本実施の形態の定着ユニット６０では、定着ロール６１１と内部加熱ロール６１２と外部加熱ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。
【００２６】
剥離パッド６４は、例えばＳＵＳ等の金属や樹脂等の剛体で構成された、断面が略円弧形状のブロック部材である。そして、加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域（以下、「ロールニップ部Ｎ１」）の下流側近傍位置にて、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って固定配置されている。そして、剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を予め定められた幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って５ｍｍのニップ幅）に亘って予め定められた荷重（例えば、平均１０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置され、ロールニップ部Ｎ１に連なる「剥離パッドニップ部Ｎ２」を形成している。
【００２７】
加圧ロール６２は、定着ベルト６１０の外周面に圧接することで、定着ベルト６１０との間に未定着トナー像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部Ｎを形成する部材である。加圧ロール６２は、例えば、アルミニウムやＳＵＳからなる円柱状ロールを基体として、基体側から順に、シリコーンゴムからなる弾性層と、ＰＦＡチューブからなる離型層とが積層されて構成されている。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に接離するように配置され、定着ベルトモジュール６１を押圧しながら接触（圧接）するように設定された場合には、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印方向に回転する。
【００２８】
＜定着ユニットでの定着動作についての説明＞
次に、本実施の形態の定着ユニット６０での定着動作について説明する。
画像形成装置１の二次転写領域Ｔｒ（図１参照）において合成トナー像（未定着トナー像）が静電転写された用紙Ｐは、第４搬送路Ｒ４（図１参照）に沿って定着ユニット６０のニップ部Ｎ（図２参照）に向けて搬送される。そして、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、主としてロールニップ部Ｎ１に作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。
【００２９】
すなわち、本実施の形態の定着ユニット６０では、ロールニップ部Ｎ１に作用する熱は主に定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ７１から定着ロール６１１を介して供給される熱と、内部加熱ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ７２から内部加熱ロール６１２を介して供給される熱と、外部加熱ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ７３から外部加熱ロール６１３を介して供給される熱とによって加熱される。それにより、定着ロール６１１だけでなく、内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３からも熱エネルギーが補給されるので、ロールニップ部Ｎ１においては、プロセススピードが高速であっても充分な熱量が確保される。
【００３０】
本実施の形態の定着ユニット６０では、直接的な加熱部材として機能する定着ベルト６１０は、極めて熱容量を小さく構成することができる。加えて、定着ベルト６１０は、熱供給部材である定着ロール６１１と、内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３のそれぞれにおいて広いラップ面積（大きなラップ角度）で接触するように構成されている。そのため、定着ベルト６１０が１回転する短かい期間に、定着ロール６１１や内部加熱ロール６１２および外部加熱ロール６１３から充分な熱量が供給されるので、定着ベルト６１０を必要な定着温度に短時間で復帰させることが可能となる。それにより、ロールニップ部Ｎ１においては、予め定められた定着温度が維持される。
その結果、本実施の形態の定着ユニット６０では、高速で連続通紙されても定着温度が略一定に維持される。また、高速での定着動作の開始時に定着温度が落ち込む現象（所謂「温度ドループ現象」）の発生が抑制される。特に、熱容量の大きな厚紙等に対する定着においても、定着温度の維持および温度ドループ現象の発生が抑制され、さらには、紙種に対応させて定着温度を途中で切り替える（定着温度のアップおよびダウンの双方を含む。）必要がある場合にも、定着ベルト６１０は熱容量が小さいので、ハロゲンヒータ７１、さらにはハロゲンヒータ７２、ハロゲンヒータ７３の出力調整により、温度の切り替えを容易としている。
【００３１】
また、本実施の形態の定着ユニット６０は、定着ロール６１１がアルミニウムやＳＵＳ等で形成されたハードロールであり、加圧ロール６２が弾性層を被覆したソフトロールである。そのため、ロールニップ部Ｎ１では、定着ロール６１１は殆ど撓まず、加圧ロール６２表面が撓むことによって定着ベルト６１０の進行方向に幅を持ったニップ領域が形成されている。このように、ロールニップ部Ｎ１においては、定着ベルト６１０がラップされている側の定着ロール６１１が殆ど変形しない。そのため、定着ベルト６１０は移動速度を略一定に維持しながらロールニップ部Ｎ１を通過する。それにより、ロールニップ部Ｎ１において定着ベルト６１０にシワや歪みが生じることが抑制されるので、良質の定着画像が安定的に提供される。
【００３２】
引き続いて、ロールニップ部Ｎ１を通過した後には、用紙Ｐは剥離パッドニップ部Ｎ２に搬送される。剥離パッドニップ部Ｎ２は、加圧ロール６２に剥離パッド６４が押圧されて、定着ベルト６１０が加圧ロール６２に圧接するように構成されている。したがって、ロールニップ部Ｎ１は定着ロール６１１の曲率によって下に凸である湾曲した形状を有するのに対し、剥離パッドニップ部Ｎ２は加圧ロール６２の曲率によって上に凸である湾曲した形状を有している。
そのため、ロールニップ部Ｎ１において定着ロール６１１の曲率のもとで加熱加圧された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２において加圧ロール６２による相反する方向に向いた曲率に進行方向が変化させられる。その際に、用紙Ｐ上のトナー像と定着ベルト６１０表面との間で微小なマイクロスリップが生じる。それによって、トナー像と定着ベルト６１０との付着力が弱められ、用紙Ｐは定着ベルト６１０から剥離され易い状態が形成される。このように、剥離パッドニップ部Ｎ２は、最終の剥離工程で確実に剥離が行なわれるための準備工程にも位置付けられる。
【００３３】
そして、剥離パッドニップ部Ｎ２の出口では、定着ベルト６１０は剥離パッド６４に巻き付くように搬送されるので、定着ベルト６１０の搬送方向はそこで急激に変化する。すなわち、定着ベルト６１０は剥離パッド６４の外側面に沿って移動するため、定着ベルト６１０の屈曲は大きなものとなる。そのため、剥離パッドニップ部Ｎ２内において定着ベルト６１０との付着力が予め弱められた用紙Ｐは、用紙Ｐ自身が有している紙のコシによって定着ベルト６１０から分離する。
【００３４】
そして、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、剥離パッドニップ部Ｎ２の下流側に配置された剥離案内部材の一例としての剥離案内板６９により、その進行方向が導かれる。剥離案内板６９により案内された用紙Ｐは、その後、排紙案内部材の一例としての排紙ガイド７８、および排紙ベルト７９によって冷却ユニット８０に向けて搬送される。即ち、剥離案内板６９は、定着ベルト６１０から剥離した用紙Ｐを、完全に定着ベルト６１０から分離し、用紙Ｐの進行方向を規定するための部材である。そして排紙ガイド７８および排紙ベルト７９は、剥離案内板６９により進行方向が規定された用紙Ｐを円滑に冷却ユニット８０に誘導するための部材である。
以上述べた動作により定着ユニット６０での定着処理が完了する。
【００３５】
＜内部加熱ロールについての説明＞
ここで、内部加熱ロール６１２について更に詳しく説明を行なう。
図３は、内部加熱ロール６１２について説明した断面図である。
図３に示した内部加熱ロール６１２は、その一方の端部について図示したものである。そして図３に示すように内部加熱ロール６１２は、固定された中心軸１０１と、中心軸１０１を中心として回転する外周部１０２と、外周部１０２内部に配置され、外周部１０２を内側から加熱する加熱手段の一例としてのハロゲンヒータ７２と、中心軸１０１に固定されると共に外周部１０２の両端部に配され、ハロゲンヒータ７２から発生する熱放射を反射するための熱反射部材の一例としての熱反射板１０３とから主要部が構成されている。なお、ハロゲンヒータ７２は説明をよりわかりやすくするため点線により図示している。
【００３６】
中心軸１０１は、内部加熱ロール６１２の両端部にそれぞれ配置される。中心軸１０１が回転せず固定されているのは、１つには、内部加熱ロール６１２が、定着ベルト６１０（図２参照）の蛇行を制御するための機構を有しているためである。即ち、上述した通り、定着ベルト６１０の蛇行の制御は、内部加熱ロール６１２の一方の端部を内部加熱ロール６１２の軸方向と直行する方向に変位させる変位機構により実現している。そしてこの変位機構は、回転せず、固定されていることが好ましい。そのためこの変位機構は、回転しない中心軸１０１と接続することで、中心軸１０１と共に固定される。
また他には外周部１０２の温度を測定する温度検知部の一例としての温度センサ（図示せず）を設置する関係からも中心軸１０１が固定されている方が好ましい。つまり、温度センサを外周部１０２の外周表面の温度を測定するためこれに接するように設置する。そして温度センサを中心軸１０１に接続することで、温度センサを固定することが可能となる。
【００３７】
外周部１０２は、中心軸１０１とベアリング１０４を介して接続されている。そのため外周部１０２は、ベアリング１０４により中心軸１０１を中心として回転することができる。これにより、定着ベルト６１０の回転に従って外周部１０２が回転可能となる。
【００３８】
ハロゲンヒータ７２は、本実施の形態では、４本設置されている。
図４（ａ）は、内部加熱ロール６１２内部に設置される４本のハロゲンヒータ７２のそれぞれの発熱体が配される箇所を説明した図である。
図４（ａ）において、斜線部で示した部分が、発熱体が配される箇所である。図４（ａ）に示したように４本のハロゲンヒータ７２であるハロゲンヒータ７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄは、それぞれ異なる箇所に発熱体が配され、異なるパターンで熱放射を行なう。
【００３９】
即ち、ハロゲンヒータ７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄは、全ての箇所において、熱放射を行なうわけではなく、まずその両端部においては、ほとんど熱放射を行なわない。用紙Ｐは、ニップ部Ｎを通過する際に、定着ベルト６１０（図２参照）により与えられる熱と、加圧ロール６２（図２参照）により与えられる圧力により未定着トナー像が定着される。このとき、画像形成装置１（図１参照）により使用される用紙Ｐの幅を大きく越えた幅で定着ベルト６１０を加熱する必要はない。そのため定着ベルト６１０を内部から加熱する手段である内部加熱ロール６１２についても予め定められた幅を超えての加熱は不要である。そのため内部加熱ロール６１２の両端部においては、ハロゲンヒータ７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄにより加熱が行なわれないようになっている。
【００４０】
ここでハロゲンヒータ７２ａは、内部加熱ロール６１２に対し、大サイズの用紙Ｐの両端に対応する位置を加熱する。また、ハロゲンヒータ７２ｂは、大サイズの用紙Ｐの幅に対応した箇所を極力均一に加熱する熱放射分布を有する。同様にして、ハロゲンヒータ７２ｃは、中サイズの用紙Ｐの幅に対応した箇所を極力均一に加熱する熱放射分布を有し、ハロゲンヒータ７２ｄは、小サイズの用紙Ｐの幅に対応した箇所を極力均一に加熱する熱放射分布を有する。
【００４１】
本実施の形態では、用紙Ｐの幅に対応して、４本のハロゲンヒータ７２の出力を調整する。これにより、用紙Ｐの幅に対応して、定着ベルト６１０を効率よく加熱することができる。即ち、用紙Ｐの定着後は、用紙Ｐが通過した箇所は、定着ベルト６１０から熱が奪われることになるが、その箇所に対応して、４本のハロゲンヒータ７２の出力を調整することで、より迅速に定着ベルト６１０を元の温度に上昇させることができる。
【００４２】
ここで、図４（ｂ）は、大サイズの用紙Ｐを定着する際のハロゲンヒータ７２から放射される熱放射分布を示した図である。ここで、横軸は、ハロゲンヒータ７２における長軸方向における位置を表し、縦軸は、ハロゲンヒータ７２から放射される熱放射の大きさを相対的に表している。この場合、ハロゲンヒータ７２ａ、ハロゲンヒータ７２ｂにより発熱を行なうため、この２つからの熱放射分布を実線で示している。
【００４３】
この場合、図４（ｂ）に示すようにハロゲンヒータ７２ａおよびハロゲンヒータ７２ｂから熱放射させることで、大サイズの用紙Ｐの幅に対応した箇所の熱放射分布を均一化することができる。即ち、ハロゲンヒータ７２ｂの熱放射を行なう箇所は、大サイズの用紙Ｐの幅に対応しているが、熱放射を行なう部分のうち両端部は、熱放射が小さくなりやすい。ハロゲンヒータ７２ａは、ハロゲンヒータ７２ｂの熱放射が小さくなる位置に対応して、熱放射を行なう。図４（ｂ）において、ハロゲンヒータ７２ａおよびハロゲンヒータ７２ｂの熱放射分布の合計を点線で示す。図４（ｂ）からもわかるように、ハロゲンヒータ７２ａおよびハロゲンヒータ７２ｂの双方を使用することで、熱放射分布の均一化を図ることができる。
【００４４】
熱反射板１０３は、内部加熱ロール６１２の端部に配置される。本実施の形態では、熱反射板１０３は、中心軸１０１にボルト１０５(図３参照)により固定されている。そしてこれを設けることで、ハロゲンヒータ７２から放射された熱が内部加熱ロール６１２の両端部に伝熱することが抑制される。ハロゲンヒータ７２から放射される熱が、内部加熱ロール６１２の両端部に伝熱することで、過度の熱量がベアリング１０４に達すると、ベアリング１０４内部に存在する潤滑油に耐熱温度を超えてベアリング１０４が加熱される可能性がある。本実施の形態では、ベアリング１０４の潤滑油の耐熱温度は、例えば、２６０℃である。この場合、潤滑油の劣化抑制の観点からは、ベアリング１０４の温度は、２４０℃までに留めることが必要である。またベアリング１０４の温度が、２４０℃より更に低くなれば低くなるほど潤滑油の劣化抑制の観点からは好ましい。熱反射板１０３は、ハロゲンヒータ７２から発生する熱放射を反射することで、ベアリング１０４の温度上昇を抑制し、潤滑油の劣化を抑制する。
【００４５】
また上述の通り、ハロゲンヒータ７２の熱放射を行なう部分のうち両端部は、熱放射が小さくなりやすい。熱反射板１０３を設けることで、反射した熱放射が、この両端部を加熱することになるため、ハロゲンヒータ７２による熱放射分布の均一化を、より一層図ることができる。
【００４６】
熱反射板１０３の配置される位置は、ハロゲンヒータ７２により加熱される外周部１０２のピーク温度より、内部加熱ロール６１２の端部側に配置することが好ましい。この位置より内部加熱ロール６１２の中央部側に配置すると、ハロゲンヒータ７２により発熱する箇所が、熱反射板１０３が配置される位置より更に端部側に存在することになる。この場合、ベアリング１０４の温度上昇が生じやすくなる。つまり熱反射板１０３を上記の位置に配置することで、ベアリング１０４の温度上昇をより抑制することができる。
【００４７】
また熱反射板１０３は、外周部１０２の両端部において中心軸１０１の方向にそれぞれ複数配されることが好ましい。これにより、ハロゲンヒータ７２から発生する熱放射をより効率的に反射することができる。
図３に示した例では、熱反射板１０３は、熱反射板１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの３枚からなる。またこのうち一番端部に位置する熱反射板１０３ａは、中心軸１０１に沿って形成される延伸部１０６を有する。ハロゲンヒータ７２は、上述の通り、その端部においては、ほとんど熱放射を行なわない。しかしながら、少量の熱放射は行なっている。そのためこのような延伸部１０６を設けることで、この分の熱放射も反射し、ベアリング１０４に到達するのを抑制することができる。これにより、ベアリング１０４の温度上昇を更に抑制することができる。
【実施例】
【００４８】
（実施例１）
図３に示した熱反射板１０３を設けた内部加熱ロール６１２を使用した定着ユニット６０（図２参照）を用いた画像形成装置１（図１参照）により、画像形成を行なった。この際に定着ロール６１１の表面温度を１９５℃に制御を行なった。同様にして、内部加熱ロール６１２の表面温度を１９０℃に、外部加熱ロール６１３の表面温度を１８０℃になるように制御を行なった。
また用紙Ｐとしては、富士ゼロックス株式会社製ミラーコートプラチナ（坪量２５６ｇ／ｍ２、用紙サイズＡ３）を使用した。画像形成を行なうプロセスとしては、最初に約１５０ｓスタンバイを行なった後に、画像形成を用紙Ｐの枚数で２５０枚行なった。このとき画像形成を行なう時間は約２００ｓであった。そして、画像形成後はスタンバイ状態に戻した。
上記のような運転条件で、ベアリング１０４の温度変化を測定した。なお本実施の形態において、ベアリング１０４に使用した潤滑油の耐熱温度は、２６０℃であるが、潤滑油の劣化抑制の観点からは、２４０℃以下にする必要がある。
【００４９】
（比較例１）
図３に示した内部加熱ロール６１２から熱反射板１０３を除去した内部加熱ロールを使用したこと以外は、実施例１と同様にして画像形成を行ない、ベアリング１０４の温度変化を測定した。
【００５０】
（評価結果）
結果を図５に示す。図５において横軸は時間（ｓ）を表し、縦軸は、ベアリング１０４の温度（℃）を表す。また実施例１の結果は実線により示し、比較例１の結果は点線で示した。
図５に示すように実施例１の熱反射板１０３を設けた内部加熱ロール６１２を使用した場合は、ベアリング１０４の温度が全プロセス中２００℃以下に収まっていることがわかる。対して、比較例１の熱反射板１０３を設けなかった内部加熱ロールを使用した場合は、画像形成後のスタンバイ状態において、２４０℃を超えて温度の上昇が生じることがわかる。
【符号の説明】
【００５１】
１…画像形成装置、６０…定着ユニット、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、６４…剥離パッド、７２…ハロゲンヒータ、１０１…中心軸、１０２…外周部、１０３…熱反射板、１０６…延伸部、６１２…内部加熱ロール、Ｎ…ニップ部、Ｐ…用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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