(57)【要約】【課題】定着ベルトの均一加熱を図り、省エネルギー化を促進できるとともに、ファーストプリント時間を短縮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。【解決手段】定着ベルト２１と、ヒータ２３と、定着ベルト２１を外周側で加圧する加圧ローラ２２と、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を形成するニップ形成部材２４と、定着ベルト２１とヒータ２３との間に配置されヒータ２３が定着ベルト２１を加熱する加熱領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた加熱領域変更部材２９とを備え、ヒータ２３による定着ベルト２１の加熱の開始から記録紙Ｓのニップ部Ｎへの通過開始までは、加熱領域変更部材２９が、加熱領域を最大にする加熱領域最大位置に移動し、加熱領域最大位置が、ヒータ２３により加熱領域変更部材２９が直接加熱される領域外の位置であるよう構成される。【選択図】図２
2014224914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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が前記定着部材を加熱する加熱領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた加熱領域変更部材と、を備え、
前記熱源による前記定着部材の加熱の開始から前記記録媒体の前記ニップへの通過開始までは、前記加熱領域変更部材が、前記加熱領域を最大にする加熱領域最大位置に移動し、前記加熱領域最大位置が、前記熱源により前記加熱領域変更部材が直接加熱される領域外の位置であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材と前記加圧部材の少なくともいずれか１の温度を検出する温度センサと、前記記録媒体の前記ニップへの通紙を制御するコントローラとを有し、前記コントローラが前記温度センサにより検出された検出温度と予め設定された通紙可能温度とに基づいて前記記録媒体の前記ニップへの通紙の可否を判定し、前記判定に基づいて、前記記録媒体の前記ニップへの通紙を制御することを特徴とする請求項１に記載された定着装置。
【請求項３】
前記通紙可能温度が、前記記録媒体のサイズに基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載された定着装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記記録媒体の前記ニップへの通紙を可と判定した後、前記記録媒体のサイズに基づいて前記加熱領域変更部材を所定の位置に移動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載された定着装置。
【請求項５】
前記コントローラが、前記定着部材による定着動作の実行中に、前記記録媒体のサイズおよび前記温度センサにより検出された検出温度に応じて、前記加熱領域変更部材の位置を段階的に移動させることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載された定着装置。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。 
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、少なくとも一方が回転する一対の定着部材と、光照射部材と、遮光部材と、移動部材とを備えたものが知られている（例えば、特許文献４参照）。
【００１１】
この定着装置においては、光照射部材が、記録媒体の通過方向と直交する方向における第１の幅にわたって、記録媒体の通過方向における第２の幅の範囲内に限り光を照射するようになっている。遮光部材は、光照射部材からの光を通過させる開口部が形成され、開口部以外の部分では光を通過させないようになっており、移動部材は、遮光部材を記録媒体の通過方向に移動させるようになっている。
【００１２】
この定着装置においては、開口部は、記録媒体の通過方向と直交する方向における開口幅が、第１の幅の範囲内であるとともに、記録媒体の通過方向の位置により異なっている。そして、移動部材は、開口部の１箇所が、光照射部材から定着部材の一方に光が照射される位置に一致するように、遮光部材を移動させるようになっている。
【００１３】
この構成により、定着部材の一方は、光照射部材によって、記録媒体の第１の幅と記録媒体の第２の幅との範囲内において、光の照射を受ける。さらに、光照射部材からの光は、遮光部材の開口部以外の部分により遮られるので、定着部材の一方は開口部に対応する範囲内において加熱される。そして、遮光部材の開口部の開口幅が、第１の幅の範囲内で記録媒体の通過方向の位置により異なるとともに、遮光部材が移動部材によって移動される。その結果、開口部の１箇所が、光照射部材から定着部材の一方に光が照射される位置に一致するので、その箇所の開口幅の光が照射されることになる。この移動方向は記録媒体の通過方向であるので、装置の大型化を招くことなく非通紙領域の過昇温を防止でき、省エネルギー化を図ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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、定着部材の定着動作中は、光照射部材からの光を遮光部材および移動部材により記録媒体に応じた非通紙領域を遮光するので、非通紙領域の過昇温を防止できるものの、次の問題がある。
【００１５】
電源投入時など、常温状態から通紙可能な所定のリロード温度になるまでのウォームアップ時に、非通紙領域が遮光部材で遮光されているので、定着部材の温度が不均一となってしまうおそれがある。この場合、記録媒体のサイズによっては、次回の定着動作開始時に温度ムラを起因とする光沢ムラが発生するおそれがあるという問題がある。
【００１６】
また、非通紙領域が遮光部材で遮光されているので、省エネルギー化が十分に図られているとはいえず、通紙可能な所定のリロード温度になるまでに時間が余計に掛ってしまうおそれがある。その結果、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の排紙が完了するまでの、いわゆるファーストプリント時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１７】
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、定着ベルトの均一加熱を図り、省エネルギー化を促進できるとともに、ファーストプリント時間を短縮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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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が前記定着部材を加熱する加熱領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた加熱領域変更部材と、を備え、前記熱源による前記定着部材の加熱の開始から前記記録媒体の前記ニップへの通過開始までは、前記加熱領域変更部材が、前記加熱領域を最大にする加熱領域最大位置に移動し、前記加熱領域最大位置が、前記熱源により前記加熱領域変更部材が直接加熱される領域外の位置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、定着ベルトの均一加熱を図り、省エネルギー化を促進できるとともに、ファーストプリント時間を短縮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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置における記録紙のサイズと、ヒータの点灯状態と、記録紙に対する加熱領域変更部材により遮蔽される遮蔽領域の状態を示す表である。
【図４】本発明の実施形態に係る定着装置のニップ部を通過する記録紙の種類を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る定着装置のヒータを正面から見た模式図であり、（ａ）、（ｂ）は、定着ベルトの幅方向における定着ベルト温度のグラフと、ニップ部を通過する記録紙のサイズとを示す。
【図６】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、加圧ローラおよび加熱領域変更部材の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る定着装置の部分断面図であり、縦欄に記録紙サイズを示し、横欄に加熱領域変更部材の各部の断面で示される位置を示し、記録紙サイズと加熱領域変更部材の各部における位置との関係を示す表である。
【図８】従来の定着装置の定着ベルト、ヒータ、反射部材、加圧ローラを正面から見た模式図と、定着ベルトの幅方向における定着ベルト温度のグラフと、ニップ部を通過する記録紙の小サイズとを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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、記録媒体給送装置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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、記録媒体給送装置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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
記録媒体給送装置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。記録媒体給送装置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。
【００３５】
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。
【００３６】
レジストローラ９は、一対のローラを有しており、記録媒体給送装置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。
【００３７】
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出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出した後、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。
【００３８】
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、加熱領域変更部材２９とを含んで構成されている。定着装置１０は、さらに、温度センサ３１と、コントローラ３２とを含んで構成されている。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
定着ベルト２１は、ベルト基材２１ａと、ベルト基材の外周面に形成された弾性層２１ｂと、弾性層の外周面に形成された離型層２１ｃ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。
【００４２】
ベルト基材２１ａは、所要の機械的強度を有する材料、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属材料や、ポリイミド（Polyimide）などの樹脂材料で形成されており、２０〜１００μｍ程度の厚みを有している。すなわち、厚みの小さな金属フィルムや樹脂フィルムで形成されている。
【００４３】
弾性層２１ｂは、シリコーンゴム（Ｑ）やフッ素ゴム（ＦＫＭ）などのゴム材料で形成されており、２０〜９００μｍ程度の厚みを有している。この弾性層２１ｂが設けられていると、ニップ部Ｎを通過中の記録紙Ｓに熱および圧力を加える際に、記録紙Ｓおよび定着ベルト２１の表面に凹凸があることによる加圧力および熱伝導の不均一化が改善される。すなわち、記録紙Ｓ上の未定着像を押し潰して記録紙Ｓに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ユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じることがある。弾性層２１ｂが、例えば、１００μｍ以上設けられていると、弾性層２１ｂの変形により、微小な凹凸が吸収されこのようなユズ肌画像の課題を解消させることができる。
【００４４】
離型層２１ｃは、記録紙Ｓおよびトナー画像に対する剥離性が高い材料、すなわち、トナーや金型などの製品の表面で、相手材料の粘着や焼付きを起こさないようにする性質、いわゆる離型性を良好とする材料で形成されている。離型性を良好とする材料として、具体的には、ＰＦＡ（Tetra Fluoro ethylene-perfluoro Alkylvinyl ether copolymer）、ＰＴＦＥ（Poly Tetra Fluoro Ethylene）、ＰＥＩ（Poly Ether Imide）、ＰＥＳ（Poly Ether Sulphone）などの樹脂材料が挙げられる。この離型層２１ｃは、１μｍ〜２００μｍの厚みで形成されている。
【００４５】
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１５ｍｍ〜１２０ｍｍ程度の範囲内の寸法で選択される。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
ローラ２２ａは、所要の機械的強度を有し、熱伝導性の良好な炭素鋼材（例えば、ＳＣ、ＳＴＫＭ）やアルミニウム材（Ａｌ）などの金属材料からなり、中実の円柱形に形成されている。なお、ローラ２２ａは、中空の円筒形で形成し、内部にハロゲンヒータなどの熱源を設け、この熱源によりローラ２２ａ、弾性層２２ｂ、離型層２２ｃを介してニップ部Ｎを通過中の記録紙Ｓを加熱するよう構成してもよい。
【００４９】
弾性層２２ｂは、定着ベルト２１の弾性層２１ｂと同様、シリコーンゴム（Ｑ）やフッ素ゴム（ＦＫＭ）などの合成ゴムで形成されている。この合成ゴムは、比較的硬質で発泡がされていない、いわゆるソリッドゴムで構成されている。ローラ２２ａの内部に、熱源が設けられていない構造で構成された場合には、この合成ゴムを発泡がなされ、発泡弾性層からなる、いわゆるスポンジゴムで構成するようにしてもよい。このスポンジゴムは、内部に気泡を有しているので、断熱性が高められ、加熱された定着ベルト２１の熱が加圧ローラ２２に伝熱され難くなり、すなわち熱が奪われ難くなるので省エネルギー化がより図られる。
【００５０】
離型層２２ｃは、定着ベルト２１の弾性層２１ｂと同様、いわゆる離型性を良好とするとともに、弾性層２２ｂの耐久性を高める機能を有し、熱伝導率が高く耐久性に富む材料で形成される。例えば、ＰＦＡや、ＰＦＡまたはＰＴＦＥからなるフッ素樹脂塗料を塗布したもの、あるいはシリコーンゴム層やフッ素ゴム層を形成したものが用いられる。
【００５１】
ヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側で、周方向に並列に配置された中央ヒータ２３ａと、端部ヒータ２３ｂとを有しており、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。中央ヒータ２３ａ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おり、記録紙Ｓの幅方向の中央部分を加熱するようになっている。端部ヒータ２３ｂは、中央ヒータ２３ａと同様、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おり、記録紙Ｓの幅方向の一方端部と他方端部を加熱するようになっている。
【００５２】
この公知の熱源は、いわゆる輻射熱ヒータで構成されている。輻射熱ヒータとして、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、コントローラ３２によって行われる。
【００５３】
なお、ヒータ２３は、単一の発光領域を有する公知の熱源以外の熱源で構成するようにしてもよい。例えば、ヒータ２３を、電磁誘導の原理を利用して発熱させる公知の電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）ヒータで構成するようにしてもよい。
【００５４】
ヒータ２３を構成する中央ヒータ２３ａおよび端部ヒータ２３ｂは、図３および図４に示すように、記録紙Ｓのサイズ、例えば、記録紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの大きさに応じてコントローラ３２により点灯および消灯が制御されるようになっている。
【００５５】
記録紙Ａは、例えば、Ａ３ノビサイズからなる。Ａ３の大きさは、ＩＳＯ規格やＪＩＳ規格で縦４２０ｍｍ、横２９７ｍｍとなっているが、Ａ３ノビサイズは、Ａ３よりも大きいサイズで、例えば、縦４８３ｍｍ、横３２９ｍｍとなっている。この記録紙Ａは、通紙方向に直交する幅方向を横３２９ｍｍとしてニップ部Ｎに進入するようになっている。Ａ３ノビサイズは、Ａ３よりも大きいサイズにすることでプリンタや写真印刷の際の使い勝手を向上させている。
【００５６】
記録紙Ｂは、例えば、Ａ３縦、すなわち幅方向を横２９７ｍｍとしてニップ部Ｎに進入するサイズになっている。また、Ａ４横、すなわちＡ４サイズの縦２９７ｍｍ、横２１０ｍｍの幅方向を縦２９７ｍｍとしてニップ部Ｎに進入するサイズになっている。
【００５７】
記録紙Ｃは、例えば、Ａ４縦、すなわち幅方向を横２１０ｍｍとしてニップ部Ｎに進入するサイズになっている。
【００５８】
記録紙Ｄは、例えば、ハガキ、すなわち官製葉書、縦１４８ｍｍ、横１００ｍｍのサイズを、幅方向を横１００ｍｍとしてニップ部Ｎに進入するサイズになっている。
【００５９】
図３に示すように、記録紙Ａの場合は、中央ヒータ２３ａおよび端部ヒータ２３ｂが点灯され、加熱領域変更部材２９によりヒータ２３が遮蔽される遮蔽領域がなしとされ、ヒータ２３により定着ベルト２１の全幅、約３２９ｍｍが加熱される加熱領域となる。
【００６０】
記録紙Ｂの場合は、図５（ａ）に示すように、中央ヒータ２３ａおよび端部ヒータ２３ｂが点灯され、加熱領域変更部材２９によりヒータ２３が遮蔽される遮蔽領域がありとされ、ヒータ２３により定着ベルト２１のＡ３縦またはＡ４横の２９７ｍｍの幅が加熱される加熱領域となる。加熱領域となるＡ３縦またはＡ４横の２９７ｍｍの幅以外の幅方向の領域となる両端部分は、加熱領域変更部材２９により遮蔽されるので定着ベルト２１の温度は加熱領域と比べて著しく低くなる。
【００６１】
記録紙Ｃの場合は、図５（ｂ）に示すように、中央ヒータ２３ａが点灯され、端部ヒータ２３ｂが消灯される。その結果、加熱領域変更部材２９によりヒータ２３が遮蔽される遮蔽領域がなしとされ、ヒータ２３により定着ベルト２１のＡ４縦の２１０ｍｍの幅が加熱される加熱領域となる。加熱領域となるＡ４縦の横２１０ｍｍの幅以外の幅方向の領域となる両端部分は、加熱領域変更部材２９により遮蔽されるので定着ベルト２１の温度は加熱領域と比べて著しく低くなる。
【００６２】
記録紙Ｄの場合は、中央ヒータ２３ａが点灯され、端部ヒータ２３ｂが消灯される。そして、加熱領域変更部材２９によりヒータ２３が遮蔽される遮蔽領域がありとされ、ヒータ２３により定着ベルト２１のハガキの縦で１００ｍｍの幅が加熱される加熱領域となる。
【００６３】
なお、記録紙Ａ、Ｂ、Ｃは、ＩＳＯ規格やＪＩＳ規格のＡ列のサイズ、記録紙Ｄは、官製葉書のサイズで説明したが、このサイズ以外のサイズであってもよい。例えば、ＪＩＳ規格におけるＢ列のサイズであってもよく、ＩＳＯ規格のＣ列、Ｇ列のサイズであってもよく、他の規格などによる所定のサイズであってもよい。
【００６４】
ニップ形成部材２４は、図２に示すように、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の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。
【００６５】
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。
【００６６】
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、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、炭素鋼材（例えば、ＳＣ、ＳＴＫＭ）やアルミニウム材（Ａｌ）などの金属材料からなり、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。
【００６７】
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。
【００６８】
反射部材２８は、アルミニウム材（Ａｌ）を基材として、ヒータ２３と対向する表面に銀（Ａｇ）を蒸着したもので構成されている。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。
【００６９】
この反射部材２８により、定着ベルト２１に効率よく輻射熱が伝熱され、定着ベルト２１の熱吸収効率が向上するとともに、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。
【００７０】
加熱領域変更部材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、すなわち輻射熱による加熱領域を制限するよう構成されている。加熱領域変更部材２９は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、炭素鋼材（例えば、ＳＣ、ＳＴＫＭ）やアルミニウム材（Ａｌ）などの耐熱性に優れた金属材料で構成されることが好ましい。加熱領域変更部材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。
【００７１】
この加熱領域変更部材２９は、図６に示すように、駆動機構と連結される連結部２９ａと、ハガキなどの小さいサイズの記録紙Ｓの幅で定着ベルト２１を加熱するよう形成された小サイズ部２９ｂとを有している。また、加熱領域変更部材２９は、Ａ３ノビなどの大きいサイズの記録紙Ｓの幅で定着ベルト２１を加熱するよう形成された大サイズ部２９ｃを有している。
【００７２】
加熱領域変更部材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定着ベルト２１を遮蔽する遮蔽領域の大小を変更するよう、言い換えるとヒータ２３で加熱する加熱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。
【００７３】
具体的には、図７に示すように、加熱領域変更部材２９は、記録紙Ｓのサイズに応じてコントローラ３２により図６に示す移動方向Ｃや移動方向Ｄの方向に移動して、加熱領域が変更される。
【００７４】
例えば、記録紙Ｄなどの小さな記録紙Ｓが通紙される小サイズ時には、連結部２９ａは、ヒータ２３に最も接近した位置にあり、小サイズ部２９ｂの先端部分が中央ヒータ２３ａと端部ヒータ２３ｂとの中間の位置にあり、大サイズ部２９ｃの先端部分がニップ形成部材２４に最も接近した位置にある。この位置関係により記録紙Ｄの幅で定着ベルト２１が加熱されるよう加熱領域が最も小さくなり、記録紙Ｄの幅方向の加熱領域以外の領域は加熱領域変更部材２９の大サイズ部２９ｃで遮蔽され温度上昇が抑制されるようになっている。
【００７５】
記録紙Ｃなどの通常サイズの記録紙Ｓが通紙される通常時には、連結部２９ａは、反射部材２８の紙面上側に接近した位置にあり、小サイズ部２９ｂの先端部分が中央ヒータ２３ａの紙面左側の位置にあり、大サイズ部２９ｃの先端部分が端部ヒータ２３ｂの紙面下部の位置にある。この位置関係により記録紙Ｃの幅で定着ベルト２１が加熱されるよう加熱領域が設定され、記録紙Ｃの幅方向の加熱領域以外の領域は加熱領域変更部材２９の大サイズ部２９ｃで遮蔽され温度上昇が抑制されるようになっている。
【００７６】
記録紙Ａなどの大きな記録紙Ｓが通紙されるＡ３ノビ時には、連結部２９ａは、ニップ形成部材２４に最も接近した位置にあり、小サイズ部２９ｂの先端部分が、反射部材２８の紙面上側に接近した位置にあり、大サイズ部２９ｃの先端部分が反射部材２８の紙面左側の位置にある。この位置関係により記録紙Ａの幅で定着ベルト２１が加熱されるよう加熱領域が定着ベルト２１の全幅になるよう設定される。
【００７７】
この加熱領域変更部材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。
【００７８】
温度センサ３１は、図２に示すように、加圧ローラ２２の紙面下部に位置するよう装置本体２に固定されるとともに、コントローラ３２に電気的に接続されている。この温度センサ３１は、定着ベルト２１や加圧ローラ２２の少なくともいずれかの温度を検出し、コントローラ３２に検出温度の信号を出力するようになっている。
【００７９】
この温度センサ３１は、公知の温度検出デバイスにより構成され、例えば、熱エネルギを電気エネルギに直接変換するサーモパイルなどの非接触型の温度検出デバイスからなる。なお、温度センサ３１は、温度変化に応じで電気抵抗が変化する抵抗体からなるサーミスタなどの接触型の温度検出デバイスで構成するようにしてもよい。
【００８０】
コントローラ３２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit ）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、インターフェイス回路などのデバイスからなるマイクロコンピュータを備えている。また、コントローラ３２は、温度制御セクション、判定セクション、駆動機構を制御する駆動モータドライバを備えており、温度センサ３１や原稿サイズの大きさを検出する原稿サイズセンサに接続されている。
【００８１】
このコントローラ３２は、このカラー画像形成装置１の全体を制御する制御部を兼ねるよう、他の構成要素を含むようにしてもよいが、ここでは発明に直接関係する定着装置１０の制御部分を主に示す。
【００８２】
温度制御セクションは、中央ヒータ２３ａおよび端部ヒータ２３ｂへの電流値や通電時間などの通電を制御することにより定着装置１０における最適な定着温度（℃）、すなわち通紙可能温度（℃）になるようヒータ２３を制御するようになっている。
【００８３】
この通紙可能温度は、前述の原稿サイズセンサによって検出された原稿サイズに適合する記録紙Ｓのサイズに基づいて設定されるようになっており、記録紙Ｓのサイズに対する通紙可能温度の関係が予めマップなどのデータとしてＲＯＭに記憶されている。
【００８４】
判定セクションは、記録紙Ｓのニップ部Ｎへの通紙の可否を判定するよう構成されており、温度センサ３１によって検出された定着ベルト２１や加圧ローラ２２の少なくともいずれかの検出温度と、予め設定されＲＯＭに記憶された通紙可能温度とに基づいて判定するようになっている。判定セクションは、例えば、温度センサ３１で検出された検出温度と比較し、検出温度が設定された通紙可能温度未満であるときは、記録紙Ｓの通紙を否とし、通紙可能温度以上であるときは、記録紙Ｓの通紙を可と判断するようになっている。
【００８５】
駆動モータドライバは、図６に示す加熱領域変更部材２９の移動方向Ｃ、Ｄへの移動を制御するよう構成され、指令により駆動機構の駆動モータを駆動し、所定の位置に加熱領域変更部材２９を段階的動作または一回的動作で移動するようになっている。
【００８６】
コントローラ３２は、判定セクションで通紙を可と判定した後、定着ベルト２１による定着動作の実行中に、検出された原稿サイズに適合する記録紙Ｓのサイズおよび検出された検出温度に応じて、加熱領域変更部材２９を段階的に移動させるようになっている。
定着動作の実行中に、加熱領域変更部材２９を段階的に移動させることにより、記録紙Ｓのサイズや検出温度の状況に応じて、ヒータ２３により定着ベルト２１を直接加熱する加熱領域の面積をきめ細かく変更することができる。このようなきめ細かな加熱領域の面積の変更により、余分な領域への余分な加熱を抑制し、定着ベルト２１に掛る負荷を減少させるようになっている。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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の記録媒体給送装置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。
【００９２】
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に通紙される。記録紙Ｓは、このニップ部Ｎに通紙される際に、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溶融して記録紙Ｓに定着される。
【００９３】
この定着装置１０においては、コントローラ３２によって、記録紙Ｓのニップ部Ｎへの通紙の可否が判定され、通紙が可と判定された後に通紙が開始する。この通紙の可否は、温度センサ３１の検出温度および記録紙Ｓのサイズにより予め設定された通紙可能温度に基づいてコントローラ３２の判定セクションで判定される。
【００９４】
また、この定着装置１０においては、定着ベルト２１への加熱の開始から記録紙Ｓのニップ部Ｎへの通紙開始までの間は、加熱領域変更部材２９が定着ベルト２１の加熱領域を最大にする加熱領域最大位置に移動される。この加熱領域最大位置は、図２に示すように、ヒータ２３が定着ベルト２１の全域を直接加熱する位置であって、加熱領域変更部材２９がヒータ２３により直接加熱される領域外の位置となっている。したがって、この間は、定着ベルト２１の全域が効率よく均一に加熱される。さらに、加熱領域変更部材２９の連結部２９ａの余熱により、連結部２９ａからニップ形成部材２４に向かう図２の矢印で示す輻射熱がニップ形成部材２４に伝熱され、ニップ形成部材２４が加熱される。
【００９５】
次いで、記録紙Ｓが定着装置１０へ搬送され、コントローラ３２が、通紙を可と判定した後、記録紙Ｓのサイズに応じて加熱領域変更部材２９が移動する。この移動により、記録紙Ｓのサイズに応じて不必要な部分へのヒータ２３からの光照射が遮蔽され、定着ベルト２１における直接加熱する必要のある加熱領域に輻射熱が直接伝熱される。
【００９６】
また、コントローラ３２は、定着ベルト２１による定着動作の実行中に、記録紙Ｓのサイズおよび温度センサ３１により検出された検出温度に応じて、加熱領域変更部材２９の位置を段階的に移動させる。
【００９７】
そして、ニップ部Ｎで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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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が定着ベルト２１を加熱する加熱領域の大小を変更するよう移動可能に設けられた加熱領域変更部材２９とを備えている。そして、ヒータ２３による定着ベルト２１の加熱の開始から記録紙Ｓのニップ部Ｎへの通過開始までは、加熱領域変更部材２９が、加熱領域最大位置に移動するよう構成されている。さらに、この加熱領域最大位置は、ヒータ２３により加熱領域変更部材２９が直接加熱される領域外の位置であるよう構成されている。
【０１０１】
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の均一加熱を図ることができ、省エネルギー化を促進できるとともに、ファーストプリント時間を短縮することができるという効果が得られる。
【０１０２】
すなわち、定着ベルト２１の加熱開始から記録紙Ｓの通紙開始までの間、加熱領域変更部材２９が加熱領域最大位置に移動されるのて、ヒータ２３を遮蔽するものがなくなり、定着ベルト２１の全域が効率よく均一に直接加熱される。その結果、ヒータ２３による加熱の際の消費電力が低減され、省エネルギー化を促進できるという効果が得られる。さらに、加熱領域変更部材２９の連結部２９ａがニップ形成部材２４に最も接近するので、連結部２９ａの余熱が、ニップ形成部材２４に伝熱され、ニップ形成部材２４が加熱される。加熱領域変更部材２９の余熱を利用することができ、これによっても省エネルギー化が促進される。その結果、ニップ部Ｎの全域にわたる温度上昇をアシストできるため、次回の定着動作時における定着ベルト２１やニップ形成部材２４の昇温時間を短縮することができ、いわゆるファーストプリント時間を短縮することができる。
【０１０３】
また、実施形態に係る定着装置１０は、加熱領域変更部材２９を備えているので次の効果が得られる。すなわち、従来の加熱領域変更部材を備えていない定着装置においては、定着ベルトが部分的に過剰に加熱されてしまい、定着ベルトが損傷してしまうおそれがあるという問題があった。図８に示すように、ニップ部Ｎに記録紙Ｄなどの小サイズの記録紙Ｓが通紙されると、記録紙Ｓの幅方向の両端ｗ１、ｗ２の部分における定着ベルト２１の温度は、記録紙Ｓの通過する紙幅の部分の温度よりも著しく高まってしまう。記録紙Ｓの通過する紙幅の部分は、記録紙Ｓが通過するので定着ベルト２１の熱は記録紙Ｓによって吸熱され温度上昇が抑制される。これに対して、両端ｗ１、ｗ２の部分における定着ベルト２１の熱は記録紙Ｓによって吸熱されないので、過剰に加熱されてしまう、いわゆる端部温度上昇のおそれがあった。
【０１０４】
実施形態に係る定着装置１０の場合は、加熱領域変更部材２９を備えており、記録紙Ｓの大きさに応じて移動し、記録紙Ｓの通過する紙幅の部分、すなわち加熱領域のみヒータ２３により加熱される。その結果、両端ｗ１、ｗ２の部分における定着ベルト２１の温度は記録紙Ｓの通過する紙幅の部分と同様の温度に抑えることができ、従来の端部温度上昇の問題が解消されるという効果が得られる。
【０１０５】
実施形態に係る定着装置１０においては、ヒータ２３を、中央ヒータ２３ａと、端部ヒータ２３ｂとの２個を有する構造で構成している。その結果、図３に示すようにＡ３縦などの比較的幅の広い記録紙Ｓを通紙するときは、中央ヒータ２３ａおよび端部ヒータ２３ｂを点灯させることができる。Ａ４縦などの比較的幅の狭い記録紙Ｓを通紙するときは、中央ヒータ２３ａのみを点灯させることができる。したがって、実施形態に係る定着装置１０においては、ヒータ２３の消費電力を抑えることができ、省エネルギー化を促進することができる。
【０１０６】
実施形態に係る定着装置１０においては、通紙される記録紙Ｓのサイズが決定されると、コントローラ３２により、図３の表に示す中央ヒータ２３ａ、端部ヒータ２３ｂの点灯状態、加熱領域変更部材２９の遮蔽領域の状態で制御されることになる。一方、カラー画像形成装置１の起動直後は、通紙サイズが決定される前にニップ部Ｎの周辺の構成要素を余熱しておき、予めニップ部Ｎの周辺の構成要素を蓄熱し通紙に備える必要がある。
【０１０７】
すなわち、定着ベルト２１は比較的に薄く形成され低熱容量化されているため、ヒータ２３の近傍の位置では加熱され易いが、ニップ部Ｎの周辺の構成要素の温度が低い場合は、ニップ部Ｎでの定着ベルト２１の温度落ち込みも速くなってしまう。そのため、記録紙Ｓ上に転写された未定着のトナーが十分に溶融されない、いわゆるオフセット画像が発生するおそれがある。したがって、ニップ部Ｎの周辺の構成要素であるニップ形成部材２４および加圧ローラをある一定温度以上に高くすることが必要となる。
【０１０８】
以上の観点から、この定着装置１０においては、このニップ形成部材２４、加圧ローラ２２の温度を一定温度以上になるまで、通紙が否とされている。そして、通紙可能の状態になってはじめて、通紙が許可されるようになっているので、起動後に、この通紙可能状態に早く到達すれば、ファーストプリント時間を短くすることができることになる。
【０１０９】
通紙サイズが決定しない状態では、どのサイズの記録紙がきてもオフセット画像が発生しないようにニップ部Ｎの周辺の構成要素は軸方向、すなわち記録紙の幅方向の全域にわたり、ある一定温度以上にしなければならない。特に加圧ローラ２２は、その両端部を軸受などの部品を介して装置本体２の筐体に支持され、回転可能に構成されている。その結果、ニップ部Ｎの端部の温度は中央部と比較して、筐体へ伝熱されるため、熱が逃げ易く温まり難い傾向にあるため、端部の温度を早く上昇させることが、ファーストプリント時間を短くするには重要となる。
【０１１０】
そこで、本実施形態に係る定着装置１０においては、起動後、通紙可の状態になるまでの間は、中央ヒータ２３ａ、端部ヒータ２３ｂの双方とも点灯し、かつ、加熱領域変更部材２９は加熱領域最大位置に設定している。さらに、図２に示すように加熱領域変更部材２９が加熱領域最大位置にあるときは、反射部材２８よりもヒータ２３側に飛び出さない位置に退避させている。この退避位置は、加熱領域変更部材２９の端部がヒータ２３から熱を直接受けない位置である直接加熱領域の外側の位置になっている。
【０１１１】
このように加熱領域変更部材２９の位置を設定することにより、加熱領域最大位置にある時は、その全域においてヒータ２３により定着ベルト２１を直接加熱することが可能になる。そして、定着ベルト２１の熱をニップ部Ｎに伝熱することで、ニップ部Ｎの全域の温度上昇をアシストでき、ファーストプリントの記録紙が最大通紙幅の記録紙であってもオフセット画像の発生を防止でき、ファーストプリント時間を短縮できる。
【０１１２】
実施形態に係る定着装置１０においては、温度センサ３１により検出された検出温度と、予め記録紙Ｓのサイズに基づいて設定された通紙可能温度とに基づいて記録紙Ｓの通紙の可否が判定されるので、次の効果が得られる。
通紙可否の判定が、実際の検出温度と設定された通紙可能温度との双方に基づいて行われるので、よりきめ細かな判定をより確実に行うことができ、より省エネルギー化が図られファーストプリント時間を短縮することができる。
【０１１３】
また、実施形態に係る定着装置１０においては、コントローラ３２が、記録紙Ｓのニップ部Ｎへの通紙を可と判定した後、記録紙Ｓのサイズに基づいて加熱領域変更部材２９をサイズに応じた所定の位置に移動させるので、次の効果が得られる。
記録紙Ｓのサイズに応じた定着ベルト２１の適切な加熱領域のみが直接加熱されるので、前述の端部温度上昇の問題が回避されるとともに、省エネルギー化が図られ、ファーストプリント時間を短縮することができる。
【０１１４】
また、実施形態に係る定着装置１０においては、コントローラ３２が、定着ベルト２１による定着動作の実行中に、記録紙Ｓのサイズおよび温度センサ３１の検出温度に応じて、加熱領域変更部材２９の位置を段階的に移動させるので、次の効果が得られる。
【０１１５】
このような段階的な移動により、記録紙Ｓのサイズや検出温度の状況に応じて、ヒータ２３により定着ベルト２１を直接加熱する加熱領域の面積をきめ細かく変更することができる。このようなきめ細かな加熱領域の面積の変更により、余分な領域への余分な加熱を抑制し、定着ベルト２１に掛る負荷を減少させることができ、省エネルギー化が確実に図られ、ファーストプリント時間をきめ細かく短縮することができる。
【０１１６】
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の均一加熱を図ることができ、省エネルギー化を促進できるとともに、ファーストプリント時間を短縮することができるという効果が得られる。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、カラー画像形成装置１は、記録紙Ｓの未定着画像を適切に定着でき、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。
【０１１７】
実施形態に係る定着装置１０においては、熱源としてのヒータ２３を、中央ヒータ２３ａと、端部ヒータ２３ｂとの２個を有する構造で説明した。しかしながら、本発明においては、例えば、熱源を１個とする単一構造で構成してもよく、３個以上の複数個の熱源を有する構造で構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１８】
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）
２３ａ  中央ヒータ（熱源）
２３ｂ  端部ヒータ（熱源）
２４  ニップ形成部材
２９  加熱領域変更部材
３１  温度センサ
３２  コントローラ
Ｎ  ニップ部（ニップ）
Ｓ  記録紙（記録媒体）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１９】
【特許文献１】特開２００４−２８６９２２号公報
【特許文献２】特許第２８６１２８０号公報
【特許文献３】特許第４８１８８２６号公報
【特許文献４】特開２００９−２５８２０３号公報
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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