(57)【要約】【課題】定着ベルトの回転開始時に生じ得るニップ形成部材の撓みやねじれを抑制できる定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ベルトと、定着ベルトの外周面を加圧し回転駆動することで定着ベルトを従動回転させる加圧ローラと、定着ベルトの内周側に配置され定着ベルトを介して加圧ローラと当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、定着ベルトの内周側に配置されニップ形成部材を支持する支持部材と、定着ベルトを加熱する加熱手段とを備えた定着装置において、支持部材は、ニップ形成部材を支持しニップ部での用紙搬送方向と平行な平行部と、平行部からニップ部より離れる方向に立ち上がった立ち上がり部とを少なくとも有し、定着ベルトの回転中心とニップ部の入口とを結んだ仮想直線と平行か、前記回転中心を支点にして前記仮想直線を±１５［°］回転させた回転角度範囲内で、立ち上がり部が平行部に対し傾斜している。【選択図】図１
2014170137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面を加圧し回転駆動することで該定着ベルトを従動回転させる加圧ローラと、
前記定着ベルトの内周側に配置され該定着ベルトを介して前記加圧ローラと当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着ベルトの内周側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
前記定着ベルトを加熱する加熱手段とを備えた定着装置において、
前記支持部材は、前記ニップ形成部材を支持し前記ニップ部での用紙搬送方向と平行な平行部と、該平行部から前記ニップ部より離れる方向に立ち上がった立ち上がり部とを少なくとも有しており、
前記定着ベルトの回転中心とニップ部の入口とを結んだ仮想直線と平行か、前記定着ベルトの回転中心を支点にして前記仮想直線を±１５［°］回転させた回転角度範囲内で、前記立ち上がり部が前記平行部に対し傾斜していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１の定着装置において、
上記支持部材の断面係数が２００［ｍｍ３］以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１または２の定着装置において、
上記支持部材は定着ベルト幅方向と直交する方向の断面が閉じた形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１、２または３の定着装置において、
上記定着ベルトの内周側で上記立ち上がり部に対し該定着ベルトの回転方向下流側に、上記加熱手段を配設したことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項４の定着装置において、
上記定着ベルトの内周面側で定着ベルト回転方向に沿って移動可能に設けられ、上記加熱手段からの熱を遮蔽することで該定着ベルトの加熱領域を変化させる加熱領域制御部材を有しており、
前記加熱手段による前記定着ベルトの加熱領域が最大となる前記加熱領域制御部材の待機位置が、前記ニップ部よりも定着ベルト回転方向下流側で、前記加熱手段よりも定着ベルト回転方向上流側に位置することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項４または５の定着装置において、
上記支持部材に、上記加熱手段から放射される光を反射する反射面を設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項６の定着装置において、
上記反射面の反射率が９０［％］以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項６または７の定着装置において、
上記反射面の一部または全部を、加熱手段以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設したことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面を加圧し回転駆動することで該定着ベルトを従動回転させる加圧ローラと、
前記定着ベルトの内周側に配置され該定着ベルトを介して前記加圧ローラと当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着ベルトの内周側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
前記定着ベルトの内周側に配置され該定着ベルトを加熱する加熱手段とを備えた定着装置において、
前記定着ベルトの内周面側で定着ベルト回転方向に沿って移動可能に設けられ、前記加熱手段からの熱を遮蔽することで該定着ベルトの加熱領域を変化させる加熱領域制御部材を備えており、
前記ニップ部よりも定着ベルト回転方向下流側であり、前記加熱手段よりも定着ベルト回転方向上流側に、該加熱手段による前記定着ベルトの加熱領域が最大となる前記加熱領域制御部材の待機位置が設けられており、
前記支持部材は定着ベルト幅方向と直交する方向の断面が閉じた形状で、前記ニップ形成部材を支持し前記ニップ部での用紙搬送方向と平行な平行部と、前記ニップ部よりも定着ベルト回転方向上流側で該平行部から該ニップ部より離れる方向に立ち上がった立ち上がり部とを少なくとも有し、
前記待機位置に位置する前記加熱領域制御部材よりも定着ベルト回転方向下流側で、前記ニップ部よりも定着ベルト回転方向上流側に、前記定着ベルトと前記立ち上がり部との間に前記加熱手段が設置される空間が形成されるよう、該立ち上がり部を前記平行部に対して傾斜させたことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
像担持体と、
像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
前記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の定着装置を用いる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、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、金属基材と弾性ゴム層などから成る薄肉の定着ベルトを備えるものが知られている。このように、低熱容量化された薄肉の定着ベルトを備えることで、定着ベルトの加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、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れる。
【０００３】
特許文献１に記載の定着装置１２０は、図１６に示すように、無端状の定着ベルト１２１の内周側に設けたニップ形成部材１２４に、定着ベルト１２１を介して加圧ローラ１２２を当接させて、定着ベルト１２１と加圧ローラ１２２との間にニップ部Ｎを形成している。また、加圧ローラ１２２を不図示の駆動手段によって回転駆動させることで、加圧ローラ１２２の回転に従動して定着ベルト１２１が回転する。
【０００４】
ニップ形成部材１２４は、装置本体の側板に長手方向両端部が固定された支持部材１２５によって定着ベルト１２１の内周側で支持されている。支持部材１２５は、ニップ形成部材１２４を支持しニップ部Ｎでの用紙Ｐの搬送方向と平行な平行部１２５ａと、平行部１２５ａからニップ部Ｎより離れる方向へ垂直に立ち上がった立ち上がり部１２５ｂとを有しおり、加圧ローラ１２２の加圧力に対するニップ形成部材１２４の強度を高めている。
【０００５】
また、定着ベルト１２１の内周側には、輻射熱によって定着ベルト１２１を用紙幅方向全域にわたって加熱する加熱手段である熱源１２３が設けられている。そして、熱源１２３からの輻射熱によってニップ形成部材１２４を配設した箇所以外で定着ベルト１２１を直接加熱することができるので、熱源１２３から定着ベルト１２１への伝熱効率が大幅に向上する。これにより、消費電力の低減を図ることができると共に、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できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような定着ベルトを直接加熱する定着装置においては、定着ベルトの直径を３０［ｍｍ］程度の小径にすることで、定着ベルトから熱が放熱する放熱領域を少なくし、熱効率を向上させることができる。
【０００７】
定着装置の動作開始時では、加圧ローラを回転駆動させて定着ベルトを回転させる際に、定着ベルトの停止時や回転安定時とは異なって、ニップ部の入口から定着ベルトの回転中心に向かって加圧ローラから定着ベルト側に動荷重がかかる。そのため、ニップ形成部材には、前記動荷重により撓みやねじれが生じるような、ニップ部での用紙搬送方向に対して斜め方向の力がかかる。この際、支持部材に十分な強度があればニップ部形成部材に生じ得る撓みやねじれなどを抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、定着ベルトを小径化すると、定着ベルトの内周側に配設される支持部材の大きさも小さくなる傾向にあり、支持部材の形状によっては平行部や立ち上がり部の剛性が下がることで十分な強度が得られなくなる。
【０００９】
定着ベルトの回転開始時に支持部材の平行部には、ニップ形成部材を介して前記動荷重による前記斜め方向の力がかかる。この際、前記斜め方向の力に抗して立ち上がり部により平行部が支えられることで、立ち上がり部が無い場合よりも平行部に生じる撓みやねじれなどを低減させることは可能である。
【００１０】
ところが、立ち上がり部が平行部から垂直に立ち上がっていると、平行部を介して立ち上がり部にかかる前記動荷重による前記斜め方向の力が、立ち上がり部を曲げる方向に作用する。そのため、上述したように立ち上がり部の剛性が下がると、立ち上がり部に撓みやねじれなどが生じてしまい、立ち上がり部による平行部の撓みやねじれなどの低減効果が小さくなる。その結果、平行部に支持されたニップ形成部材の撓みやねじれを抑制できず、ニップ部の面圧分布やニップ幅にばらつきが生じてしまい、定着不良が発生するといった問題が生じる。
【００１１】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、定着ベルトの回転開始時に生じ得るニップ形成部材の撓みやねじれを抑制できる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面を加圧し回転駆動することで該定着ベルトを従動回転させる加圧ローラと、前記定着ベルトの内周側に配置され該定着ベルトを介して前記加圧ローラと当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、前記定着ベルトを加熱する加熱手段とを備えた定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ形成部材を支持し前記ニップ部での用紙搬送方向と平行な平行部と、該平行部から前記ニップ部より離れる方向に立ち上がった立ち上がり部とを少なくとも有しており、前記定着ベルトの回転中心とニップ部の入口とを結んだ仮想直線と平行か、前記定着ベルトの回転中心を支点にして前記仮想直線を±１５［°］回転させた回転角度範囲内で、前記立ち上がり部が前記平行部に対し傾斜していることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、支持部材の立ち上がり部が平行部に対して、定着ベルトの回転中心とニップ部の入口とを結んだ仮想直線と平行か、定着ベルトの回転中心を支点にして前記仮想直線を±１５［°］回転させた回転角度範囲内で傾斜させて設けている。これにより、定着ベルトの回転開始時にニップ部の入口から定着ベルトの回転中心に向かって加圧ローラから定着ベルト側にかかる動荷重の力の向きにならうように、平行部から立ち上がった立ち上がり部で、前記動荷重を受けることができる。よって、平行部に対する同じ位置から立ち上がり部を垂直に立ち上げた場合よりも、立ち上がり部を曲げる方向に作用する、前記動荷重によるニップ部での用紙搬送方向に対して斜め方向の力が低減し、その分、立ち上がり部に撓みやねじれが発生するのを抑制できる。したがって、平行部に対する同じ位置から立ち上がり部を垂直に立ち上げた場合よりも、平行部に生じ得る撓みやねじれを立ち上がり部によって抑えることができ、その結果、平行部に支持されたニップ形成部材に撓みやねじれが生じるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、本発明によれば、定着ベルトの回転開始時に生じ得るニップ形成部材の撓みやねじれを抑制できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】定着装置の特徴部について説明するための図。
【図２】実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】従来の定着装置の概略構成図。
【図４】実施形態に係る定着装置の概略構成図。
【図５】定着装置に用いられるニップ形成部材の構成を説明するための図。
【図６】（ａ）反射面をハロゲンヒータを中心とする同心円状に配設した場合の説明図、（ｂ）反射面の一部または全部をハロゲンヒータ以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設した場合の説明図。
【図７】（ａ）定着装置の軸方向端部側の斜視図、（ｂ）定着装置の軸方向端部側の平面図、（ｃ）定着装置を軸方向から見た側面図。
【図８】定着装置の側板にフランジ、ハロゲンヒータ及びステーを固定させて支持した状態を示す図。
【図９】本実施形態に係る定着装置の他例を示す図。
【図１０】定着装置に用いられるステーの立ち上がり部の傾斜範囲を説明するための図。
【図１１】遮蔽部材を備えた定着装置の概略構成図。
【図１２】遮蔽部材の形状とハロゲンヒータの発熱部と用紙サイズとの関係を示す図。
【図１３】遮蔽部材端部のスライド部材の概略構成図。
【図１４】遮蔽部材の駆動機構の概略構成図。
【図１５】遮蔽部材を露出させた状態の定着装置の斜視図。
【図１６】従来の定着装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。
【００１７】
まず、図２を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
【００１８】
図２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。
【００１９】
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。
【００２０】
なお、図２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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、中間転写ベルト３０と、４つの一次転写ローラ３１と、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と、ベルトクリーニング装置３５とを備える。
【００２３】
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。
【００２４】
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）と交流電圧（ＡＣ）との少なくとも一方が、各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。
【００２５】
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）と交流電圧（ＡＣ）との少なくとも一方が、二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。
【００２６】
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口部に接続されている。
【００２７】
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部が設けられており、ボトル収容部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。
【００２８】
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等が設けられている。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
以上の構成を備えた画像形成装置の基本動作は次の通りである。
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中時計回り方向に回転駆動され、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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が図中反時計回り方向に回転駆動し、中間転写ベルト３０を図中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。
【００３４】
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。このようにして、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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つまたは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。
【００４０】
ここで、周知のように、電子写真方式による画像形成装置は、次の工程を経て複写画像を出力する。つまり、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が用紙などの記録媒体に転写されたうえで定着されることにより複写画像が出力される。
【００４１】
画像形成装置に用いられる定着方式には、熱ローラ定着方式、ベルト定着方式、フィルム定着方式および電磁誘導加熱定着方式などがある。
【００４２】
熱定着ローラ方式には、用紙の搬送路を挟んで対向しながら当接する定着ローラ及び加圧ローラが用いられる。この方式では、定着ローラ内に設けられている熱源からの熱と加圧ローラからの加圧力に相当する圧力との作用によってトナー像が用紙に融解浸透される。用紙に対してトナー像が融解浸透される現象は以下の構成を備えた定着方式においても同じである。
【００４３】
ベルト定着方式には、定着ローラに代えて、熱良導体となる定着ベルトと、加圧ローラ及び定着ベルトを捲装されるローラ、そして、定着ベルトを加熱する加熱源が用いられる（例えば、特許文献２）。
【００４４】
フィルム定着方式には、定着ローラに代えて、熱良導体となる定着ベルトと、加圧ローラ及び定着ベルトを捲装されるローラ、そして、定着ベルトを加熱する加熱源が用いられる（例えば、特許文献３）。
【００４５】
電磁誘導加熱定着方式には、発熱効率を高める電磁誘導コイルを加熱源として設けた構成が採用されている（例えば、特許文献２）。
【００４６】
定着方式には、次に挙げる要求課題がある。すなわち、ウォームアップ時間を短縮すること、さらには、ファーストプリント時間を短縮することである。なお、ウォームアップ時間は、電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定温度（リロード温度）までに要する時間のことである。また、ファーストプリント時間は、印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでに必要な時間のことである。
【００４７】
また、定着装置では、次の理由により定着不良が発生することがある。すなわち、画像形成装置は、高速処理が行える装置である。高速処理により単位時間あたりの定着枚数、つまり、定着装置を通過する通紙枚数が増加すると、高速移動する用紙への供給熱量も増加させなければならない。これは、用紙が定着装置を通過する時間が短くなるのに合わせて定着に必要な熱量を用紙に与えるためである。
【００４８】
しかし、連続印刷のはじめに必要な熱量の確保ができていないと、温度の落ち込みが大きく、高速化された連続印刷時に、必要な熱量に達しないままで通紙されると定着不良を発生する虞がある。
【００４９】
また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する、いわゆる温度落ち込みが問題となることがあり、高速化した場合の定着不良を起こす問題がある。
【００５０】
一方、上記に挙げた定着方式とは別に、セラミックヒータを用いたサーフ定着方式と称される定着方式がある。
【００５１】
サーフ定着方式は、ニップ部のみを局所加熱され、その他の部分では加熱されない構成が採用されている。この定着方式では、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化，小型化が可能となるため、所定温度への立ち上がりやファーストプリント時間の短縮が可能となる反面、次の問題がある。
【００５２】
つまり、サーフ定着方式は、局所以外の部分では加熱されていないので、ニップの用紙などの入口において定着ベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては、定着ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。
【００５３】
そこで、このような問題に対処するため、定着ベルトを用いる構成において、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができるようにした定着装置が提案されている（例えば、特許文献４）。
【００５４】
特許文献４に開示された定着装置は、図３に示す構成が用いられている。
定着ベルト１００、定着ベルト１００の内部に配設されたパイプ状の金属熱伝導体２００、金属熱伝導体２００内に配設された熱源３００、及び、定着ベルト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を備えている。
【００５５】
加圧ローラ４００の回転により定着ベルト１００は連れ回りし、このとき、金属熱伝導体２００は定着ベルト１００の移動をガイドする。また、金属熱伝導体２００内の熱源３００により金属熱伝導体２００を介して定着ベルト１００が加熱されることで、定着ベルト１００全体を温めることを可能にしている。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が可能となっている。
【００５６】
しかし、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイム向上のためには、熱効率をより一層向上させる必要がある。
【００５７】
そこで、本実施形態の定着装置２０では、定着ベルト２１を、金属熱伝導体（図３において符号２００で示す部材）を介して間接的に加熱するのではなく、定着ベルト２１を金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成を採用している。これにより、消費電力の低減を図ることができると共に、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できる。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも期待できる。
【００５８】
次に、図４に基づき、定着装置２０の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る定着装置２０の一構成例を示す概略構成図である。
【００５９】
定着装置２０は、内部が中空な表面無端移動体である定着部材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からなる加圧部材としての加圧ローラ２２とを備えている。
【００６０】
定着ベルト２１の内側には、定着ベルト２１を加熱する熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１を介して対向する加圧ローラ２２とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４とが設けられている。さらに、定着ベルト２１の内側には、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とが設けられている。
【００６１】
また、定着装置２０は、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Ｐを分離する記録媒体分離手段としての分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する不図示の加圧手段等を備えている。
【００６２】
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）が用いられる。
【００６３】
定着ベルト２１は、ニッケルもしくはステンレス鋼等の金属材料またはポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材を有している。また、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）また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を備えている。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。
【００６４】
加圧ローラ２２は、芯金２２ａ、弾性層２２ｂ及び離型層２２ｃによって構成されている。なお、弾性層２２ｂは芯金２２ａの表面に配置されており、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、またはフッ素ゴム等が用いられる。また、離型層２２は弾性層２２ｂの表面に設けられ、ＰＦＡまたはＰＴＦＥ等が用いられる。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側に向けて加圧されることにより、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。
【００６５】
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。
【００６６】
加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられているモータ等の駆動源（不図示）によって回転駆動される。加圧ローラ２２が回転駆動されると、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。
【００６７】
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。しかし、未定着トナーを押し潰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を生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００［μｍ］以上の弾性層を設けることが望ましい。
【００６８】
厚さ１００［μｍ］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。また、定着回転体と対向回転体は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。
【００６９】
上記各ハロゲンヒータ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。各ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に配置された電源部により出力制御されて発熱する。出力制御は、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。このようなハロゲンヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に維持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（電磁誘導）、抵抗発熱体、またはカーボンヒータ等を用いてもよい。
【００７０】
図５に、ニップ形成部材２４の構成を示す。ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４１と、ベースパッド２４１を巻いている低摩擦性の摺動シート２４０とを有する。
【００７１】
ベースパッド２４１は、加圧ローラ２２の加圧力を受けてニップ部Ｎの形状を決める部材である。このため、定着ベルト２１の軸方向または加圧ローラ２２の軸方向に平行して配置され、ニップ形成部材２４の支持部材として用いられるステー２５によって固定支持されている。このベースパッド２４１は、後述するが、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂、金属あるいはセラミックなどの材料が用いられる。
【００７２】
このように、ニップ形成部材２４をステー２５で支持することにより、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抑制し、加圧ローラ２２の軸方向に平行して均一なニップ幅が得られるようにしている。
【００７３】
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、ステンレス鋼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が、ステー２５を樹脂製とすることも可能である。
【００７４】
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、熱によるベースパッド２４１の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保することができる。この結果、出力画質の安定化が得られる。
【００７５】
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。例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などを用いることが可能である。
【００７６】
また、ベースパッド２４１の少なくとも定着ベルト２１と対向する表面には、低摩擦係数を有する摺動シート２４０が配置されている。
【００７７】
摺動シート２４０は、定着ベルト２１が回転する際、定着ベルト２１の表面を摺動させる。摺動シート２４０は、摺動する定着ベルト２１に生じる駆動トルクを低減するとともに定着ベルト２１への摩擦力による負荷を軽減させるために用いられる。摺動シート２４０の材料には、例えば、ＰＴＦＥ等が用いられる。
【００７８】
ベースパッド２４１は、摺動シート２４０を挟んで対向する加圧ローラ２２とで構成されるニップ部Ｎの形状を決める機能を有している。このため、ニップ部Ｎに対向する面がほぼ平坦、換言すればストレート状の形状であり、この形状を維持するための材料として、ある程度硬い材料が用いられる。
【００７９】
具体的には、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に用いられる結晶性熱可塑性プラスチックス、例えばアラミド繊維などの成型品が用いられる。また樹脂に代えて、金属やセラミックスなどの形状保持が可能な材料が用いられることもある。
【００８０】
反射部材２６は、反射面として表面を利用できるアルミニウムやステンレス鋼などが用いられてステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。
【００８１】
ここで、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。このように反射部材２６が配設されていることにより、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。
【００８２】
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側の面を研磨または塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。さらに加えて、反射部材２６またはステー２５の反射面の反射率は、９０［％］以上であることが望ましい。
【００８３】
ただし、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。このため、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はハロゲンヒータ２３とステー２５との間に設けられることにより、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。
【００８４】
また、光の反射による定着ベルト２１の加熱効率をさらに向上させるには、反射部材２６またはステー２５の反射面の向きを検討する必要がある。ここではわかりやすく説明するため、１本ヒータの例を用いて説明する。
【００８５】
例えば、図６（ａ）に示すように、ハロゲンヒータ２３を中心とする同心円状に反射面７０を配設した場合は、光がハロゲンヒータ２３に向かって反射されるため、その分、加熱効率が低下してしまう。
【００８６】
これに対し、図６（ｂ）に示すように、反射面７０の一部または全部を、ハロゲンヒータ２３以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設した場合は、ハロゲンヒータ２３の方向へ反射される光量が少なくなる。そのため、反射光による加熱効率を向上させることができる。
【００８７】
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、構成に種々の工夫が施されている。
【００８８】
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）。
【００８９】
本実施形態では、図４において、定着ベルト２１の図中左側の部分と、この位置に対向するハロゲンヒータ２３との間に、何も介在させないようにしている。これにより、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１とが対向する位置では、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱が定着ベルト２１に直接与えられるようになる。
【００９０】
定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１は薄く且つ小径化されている。
【００９１】
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［μｍ］〜５０［μｍ］、１００［μｍ］〜３００［μｍ］、５［μｍ］〜５０［μｍ］の範囲に、そして全体としての厚さが１［ｍｍ］以下に設定されている。また、定着ベルト２１の直径は、２０［ｍｍ］〜４０［ｍｍ］の直径に設定されている。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０．２［ｍｍ］以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６［ｍｍ］以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０［ｍｍ］以下とするのが望ましい。
【００９２】
なお、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径が２０［ｍｍ］〜４０［ｍｍ］に設定されており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径は等しくされている。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。
【００９３】
図７（ａ）は、定着装置２０の定着ベルト幅方向（軸方向）端部側の斜視図であり、図７（ｂ）は定着装置２０の定着ベルト幅方向（軸方向）端部側の平面図であり、図７（ｃ）は定着装置２０を軸方向から見た側面図である。
【００９４】
なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）では、定着装置２０の定着ベルト幅方向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。そのため、以下、図７に基づき、定着装置２０の定着ベルト幅方向片側の端部の構成についてのみ説明する。
【００９５】
図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の幅方向端部にはベルト保持部材であるフランジ４０が挿入されており、定着ベルト２１の幅方向端部は、このフランジ４０によって回転可能に保持されている。なお、フランジ４０は、定着ベルト２１の寄り止めガイド部と定着ベルト２１の回転ガイド部とからなる。
【００９６】
図７（ｃ）に示すように、フランジ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、ステー２５の端部は、フランジ４０に固定され位置決めされている。
【００９７】
図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の端面とそれに対向するフランジ４０の対向面との間には、定着ベルト２１の幅方向端部を保護する保護部材としてのスリップリング４６が設けられている。
【００９８】
定着ベルト２１の寄り止めガイド部は非回転のため、定着ベルト２１の端部との接触、回転に伴って摩耗が生じるので、定着ベルト２１の回転に伴って回転可能なスリップリング４６を、定着ベルト２１と寄り止めガイド部との間に備える。このことにより、定着ベルト２１に幅方向（軸方向）の寄りが生じた場合に、定着ベルト２１の端部が寄り止めガイド部に直接当接するのを防止することができ、定着ベルト２１の端部の摩耗や破損を防ぐことができる。
【００９９】
また、スリップリング４６は、フランジ４０の外周面に対して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４６に接触した際に、スリップリング４６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４６が連れ回りせず、静止していても構わない。
【０１００】
スリップリング４６の材料としては、耐熱性に優れた所謂スーパーエンジニアリング・プラスチック（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。
【０１０１】
また、図８に示すように、フランジ４０、ハロゲンヒータ２３及びステー２５の端部は、定着装置２０の側板２０ａに固定支持されている。なお、フランジ４０、ハロゲンヒータ２３及び２５の反対側の端部も同様に、定着装置２０の不図示の側板に固定支持されている。
【０１０２】
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が配設されている。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。
【０１０３】
また、本実施形態では定着ベルト２１の内周面と接触する部材は、フランジ４０とニップ形成部材２４のみであり、これら部材以外に定着ベルト２１の内周面と接触して回転をガイドするようなベルトガイドは存在しない。
【０１０４】
以下、図４を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置２０の基本動作について説明する。
【０１０５】
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４中の時計回りに回転駆動を開始される。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４中の反時計回りに従動回転する。
【０１０６】
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４の矢印Ｆ１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。
【０１０７】
トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図４中の矢印Ｆ２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１３（図２参照）によって機外に排出され、排紙トレイ１４（図２参照）にストックされる。
【０１０８】
次に、本実施形態に係る画像形成装置１が備えた定着装置２０の特徴部について説明する。図１は、本実施形態に係る定着装置の特徴部について説明するための図である。
【０１０９】
以下、ステー２５の構成についてさらに詳しく説明する。
図１に示されているように、ステー２５は定着ベルト幅方向である長手方向と直交する方向の断面が閉じた形状である。そして、ニップ形成部材２４を支持しニップ部Ｎにおける用紙搬送方向と平行な基部２５ａと、その基部２５ａからニップ部Ｎより離れる方向に立ち上がった立ち上がり部２５ｂ及び立ち上がり部２５ｃとを少なくとも有している。
【０１１０】
立ち上がり部２５ｂは、定着ベルト２１の回転中心の点Ｘとニップ部Ｎの入口の点Ｙとを結んだ仮想直線Ｌと平行か、前記点Ｘを支点にして前記仮想直線Ｌを±１５［°］回転させた回転角度範囲内となるように、基部２５ａに対し傾斜している。
【０１１１】
なお、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２が加圧されている状態では断面が真円ではないので、加圧ローラ２２が脱圧されて、フランジ４０だけで保持されている状態での中心位置を定着ベルト２１の回転中心の点Ｘと定義すればよい。
【０１１２】
また、図９に示すように立ち上がり部２５ｂは、基部２５ａからニップ部Ｎより離れる方向へ少しだけ垂直に延びた後、前記仮想直線Ｌと平行か前記回転角度範囲内となるように、基部２５ａに対し傾斜して延びた形状でも良い。これにより、立ち上がり部２５ｂに曲げ部が形成されることで、立ち上がり部２５ｂが真っ直ぐな場合よりもステー２５全体としての強度を向上させることができる。
【０１１３】
図１に示すステー２５は、立ち上がり部２５ｂが基部２５ａに対して傾斜して立ち上がり、立ち上がり部２５ｃが基部２５ａからニップ部Ｎより離れる方向へ垂直に立ち上がった形状をしている。しかしながら、ステー２５の形状としては、これに限定されるものではなく、前記仮想直線Ｌと平行か、前記回転角度範囲内となるように、立ち上がり部２５ｂと立ち上がり部２５ｃとの少なくとも一方を基部２５ａに対して傾斜させれば良い。
【０１１４】
図１０に、定着ベルト２１の回転中心の点Ｘと、ニップ部Ｎの入口の点Ｙとを結んだ仮想直線Ｌと平行、もしくは、点Ｘと点Ｙとを結んだ前記点Ｘを支点として前記仮想直線Ｌを±１５［°］回転させた回転角度の範囲を示す。
【０１１５】
ここで、定着装置２０の動作開始時、すなわち、定着ベルト２１の回転開始時には、ニップ部Ｎの入口（点Ｙ）から定着ベルト２１の回転中心（点Ｘ）に向かって加圧ローラ２２から定着ベルト２１側に動荷重がかかる。
【０１１６】
これに対し、本実施形態の定着装置２０では、図１に示すように基部２５ａに対して立ち上がり部２５ｂを上述したように傾斜させることによって、前記動荷重の力の方向にならうように立ち上がった立ち上がり部２５ｂで、前記動荷重を受けることができる。これにより、基部２５ａに対する同じ位置から立ち上がり部２５ｂを垂直に立ち上げた場合よりも、立ち上がり部２５ｂを曲げる方向に作用する、前記動荷重によるニップ部Ｎでの用紙搬送方向に対して斜め方向の力が低減する。よって、その分、前記斜め方向の力を受けてステー２５に撓みやねじれが発生するのを抑制できる。
【０１１７】
したがって、前記動荷重に対するステー２５の強度を高めることができ、停止している定着ベルト２１を回転させる定着ベルト２１の回転開始時に、ニップ形成部材２４が撓んだりねじれたりするのを抑えることができる。
【０１１８】
また、これと共に、加圧ローラ２２の加圧方向に延在する横長の断面も有するので、断面係数が大きくなり、加圧ローラ２２からの加圧力を受けるステー２５の長手方向での撓みの発生を抑えることで、機械的強度を向上させることができる。
【０１１９】
断面係数は、構造材に生じる曲げ応力の大きさを計算する基準として、断面の形状から算出する係数である。ステー２５に横荷重が作用するとステー２５は曲げ変形する。この曲げ作用によってステー２５に生ずる応力は、引張りも圧縮も受けない中立面を境にして凸側では引張り、凹側では圧縮となる。
【０１２０】
ステー２５のある断面でのこの曲げ応力は中立軸（中立面と断面との交線で断面の図心を通る直線）からの距離に比例し、中立軸からもっとも遠い点で最大となる。断面係数は、断面二次モーメントを中立軸からこの点までの距離で除したもので、断面の形と中立軸の位置によって決まる定数である。断面積が同じでも断面係数の大きい断面形を用いることにより、ステー２５に生じる最大曲げ応力を小さくすることができる。
【０１２１】
ここでいう断面二次モーメント（ｓｅｃｏｎｄ  ｍｏｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｒｅａ）とは、曲げモーメントに対する物体の変形のしにくさを表した量であり、慣性モーメント同様に「Ｉ（ラージアイ）」で表される。物体の断面を変えると、断面二次モーメントの値も変化するので、構造物の耐久性を向上させる上で、設計上の指標として用いられる。単位は［ｃｍ４］により表される。
【０１２２】
ニップ部Ｎでの回転駆動でスリップ等を生じさせないための必要な面圧は、０．６［ｋｇｆ／ｃｍ２］以上である。ステー２５の断面係数を２００［ｍｍ３］以上にすれば、ニップ部Ｎで加圧ローラ２２が回転駆動され、その駆動力が定着ベルト２１に伝達された時にステー２５の曲げ変形が防止される。さらに加えて、断面積が同じでも断面係数の大きい断面形状が選択されることにより、小径化した定着ベルト２１の直径内に効率よく各部材をレイアウトすることができる。
【０１２３】
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はコンパクトに形成されている。具体的には、ニップ形成部材２４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。
【０１２４】
また、定着ベルト２１は、その端部以外の部分ではニップ形成部材２４のみによってガイドされ、端部ではフランジ４０によってもガイドされる。すなわち、定着ベルト２１とステー２５との間には、ニップ形成部材２４以外のガイド部材を設けていないので、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、ステーの強度の向上を図れる。
【０１２５】
本実施形態では、立ち上がり部２５ｂに対して、定着ベルト２１の回転方向下流側にハロゲンヒータ２３が配置されている。このようにハロゲンヒータ２３が配置されることにより、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。
【０１２６】
また、ニップ部Ｎに近い位置に加熱源であるハロゲンヒータ２３が配置されることにより、加熱位置からニップ位置までの定着ベルト２１からの放熱をより少なくすることが可能となって省エネ性が向上する。また、これと共に、ニップ部Ｎでの温度制御の精度も向上させることが可能となる。
【０１２７】
以上のように、本実施形態の定着装置２０では、立ち上がり部２５ｂと立ち上がり部２５ｃとのうち少なくとも一つを、前記仮想直線Ｌと平行か、前記回転角度範囲内となるように、基部２５ａに対して傾斜させてステー２５を構成している。これにより、定着ベルト２１の回転開始時におけるステー２５の機械的強度を確保することができ、加圧ローラ２２によるニップ形成部材２４の撓みを抑制することができる。よって、ニップ幅を加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一に形成することができるようになり、良好な画像を得ることが可能となる。
【０１２８】
特に、本実施形態のような定着ベルト２１を小径化した構成においては、ステー２５を配設するスペースも小さくなる。そのため、ステー２５の断面係数を２００［ｍｍ３］以上とする。このことで、ステー２５の断面積が同じでも断面係数の大きい断面形状を選択することが可能となり、小径化した定着ベルト２１の内側に効率良く各部材をレイアウトすると共に、ステー２５の強度を確保できる。
【０１２９】
また、本実施形態では、ニップ形成部材２４がコンパクトに形成され、さらに、定着ベルト２１とステー２５との間に別途ガイド部材を設けない構成としている。そのため、定着ベルト２１内でのステー２５を配置するために必要なスペースを大きく確保することが可能である。よって、本実施形態では、ステー２５をコンパクトで且つ十分な強度に形成することができ、加圧ローラ２２によるニップ形成部材２４の撓みをより確実に防止することが可能となる。
【０１３０】
定着装置２０には、図１１で示すように定着ベルト２１内のハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１との間に、ハロゲンヒータ２３による定着ベルト２１の加熱領域を変化させて制御する加熱領域制御部材である遮蔽部材２９を設けても良い。このように遮蔽部材２９を設けることで、ハロゲンヒータ２３の発熱幅よりも小さいサイズの用紙を連続通紙した場合においても、生産性を維持することができる。
【０１３１】
図１２は、遮蔽部材２９の形状と、ハロゲンヒータ２３の発熱部と、用紙サイズとの関係を示す図である。
【０１３２】
まず、遮蔽部材２９の形状について詳しく説明する。図１２に示すように、本実施形態の遮蔽部材２９は、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽するために両端部に設けられた一対の遮蔽部４８と、遮蔽部４８同士を連結する連結部４９とを有する。また、両遮蔽部４８の間は、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽せずに放出する開口部５０となっている。
【０１３３】
また、両端部側の遮蔽部４８が、それぞれ２つの段差部を有する形状に形成されている。すなわち、各遮蔽部４８は、長手方向幅の小さい小遮蔽部４８ａと、長手方向幅の大きい大遮蔽部とで構成されている。
【０１３４】
大遮蔽部４８ｂ同士は、連結部４９を介して連結されている。また、遮蔽部材２９が遮蔽位置へ回転移動する側を遮蔽側Ｚとすると、小遮蔽部４８ａは大遮蔽部４８ｂの遮蔽側Ｚに連続して設けられている。
【０１３５】
また、小遮蔽部４８ａの互いに対向する内縁、及び、大遮蔽部４８ｂの互いに対向する内縁は、遮蔽側Ｚに向かって互いに離れるように傾斜する傾斜部５２ａ，５２ｂとなっている。
【０１３６】
なお、遮蔽部材２９は、非常に高い耐熱性を要するためアルミニウム、鉄及びステンレス鋼などで構成されることが望ましい。
【０１３７】
次に、ハロゲンヒータの発熱部と用紙サイズとの関係について説明する。
図１２では、小サイズ用紙Ｐ１、中サイズ用紙Ｐ２、大サイズ用紙Ｐ３及び特大サイズ用紙Ｐ４の少なくとも４種類の用紙を用いる。この実施形態における用紙サイズの例としては、例えば、小サイズ用紙Ｐ１が通紙幅１００［ｍｍ］、中サイズ用紙Ｐ２が通紙幅２２０［ｍｍ］、大サイズ用紙Ｐ３が通紙幅２９７［ｍｍ］、特大サイズ用紙Ｐ４が通紙幅３３０［ｍｍ］などが挙げられる。ただし、用紙サイズの例はこれに限定されるものではない。
【０１３８】
図１２に示すように、本実施形態では、用紙サイズに応じて加熱領域を変更するため、各ハロゲンヒータ２３の発熱部の長さや配設位置を異ならせている。２本のハロゲンヒータ２３のうち、一方（図の下側）のハロゲンヒータ２３の発熱部２３ａは、長手方向中央部側に配設され、他方（図の上側）のハロゲンヒータ２３の発熱部２３ｂは、長手方向両端部側にそれぞれ配設されている。
【０１３９】
この例では、中央部側の発熱部２３ａは、中サイズ用紙Ｐ２の通紙幅Ｗ２に対応した範囲に配設されており、両端部側の発熱部２３ｂは、中サイズ用紙Ｐ２の通紙幅Ｗ２以上で、大サイズ及び特大サイズの通紙幅Ｗ３，Ｗ４を含む範囲に配設されている。
【０１４０】
また、小遮蔽部４８ａと大遮蔽部４８ｂとにそれぞれ傾斜部５２ａ，５２ｂを設けているので、遮蔽部材２９の回転位置を変更することで、各傾斜部５２ａ，５２ｂによって各発熱部２３ａ，２３ｂを覆う範囲を調整することが可能である。
【０１４１】
図１３は、遮蔽部材２９の支持構造を示す図である。
図１３に示すように、遮蔽部材２９は、フランジ４０に取り付けられた円弧状のスライド部材４１を介して支持されている。具体的には、遮蔽部材２９の端部に設けられた突起２９ａが、スライド部材４１に設けられた孔部４１ａに挿入されることで、遮蔽部材２９がスライド部材４１に取り付けられている。また、スライド部材４１には凸部４１ｂが設けてあり、その凸部４１ｂがフランジ４０に設けられた円弧状の溝部４０ａに挿入されることで、スライド部材４１は溝部４０ａに沿ってスライド移動可能となっている。これにより、遮蔽部材２９は、スライド部材４１と一体的に、フランジ４０の周方向に回転移動可能となっている。また、本実施形態では、フランジ４０及びスライド部材４１は、樹脂で構成されている。
【０１４２】
なお、図１３では、片方の端部の支持構造のみ示しているが、他方の端部も同様に、スライド部材４１を介して回転移動可能に保持されている。
【０１４３】
図１４は、遮蔽部材２９の駆動機構を示す図である。
図１４に示すように、本実施形態では、遮蔽部材２９の駆動手段として、駆動源であるモータ４２と、複数のギア４３，４４，４５から成るギア列とを備える。ギア列のうち、一端側のギア４３はモータ４２に連結され、他端側のギア４５はスライド部材４１の周方向に設けられたギア部４１ｃに連結されている。これにより、モータ４２が駆動すると、その駆動力がギア列を介してスライド部材４１に伝達され、遮蔽部材２９が回転移動するようになっている。
【０１４４】
図１５は、遮蔽部材２９を露出させた状態の定着装置２０の斜視図である。
遮蔽部材２９は、図１５で示すように周方向の長さが異なる形状となっており、軸方向における開口幅が周方向で異なる。そのため、前述した駆動機構により遮蔽部材２９を回転移動させた際の遮蔽部材２９の回転角に応じて、遮蔽部材２９によってハロゲンヒータ２３を覆い隠す領域が変化する。これにより、通紙される用紙サイズに応じて、遮蔽部材２９の回転角を変えることで、ハロゲンヒータ２３による定着ベルト２１の加熱幅を変化させることができる。
【０１４５】
ここで、小サイズ用紙Ｐ１の通紙幅Ｗ１は、中央部側の発熱部２３ａの長さよりも小さい範囲となっている。また、遮蔽部材２９の形状との関係では、大遮蔽部４８ｂの各傾斜部５２ｂが、小サイズ用紙Ｐ１の通紙幅Ｗ１の端部を跨ぐ位置に配設され、小遮蔽部４８ａの各傾斜部５２ａは、大サイズ用紙Ｐ３の通紙幅Ｗ３の端部を跨ぐ位置に配設されている。
【０１４６】
小サイズ用紙Ｐ１を通紙する場合、中央部側の発熱部２３ａのみを発熱させる。しかし、この場合、中央部側の発熱部２３ａで加熱される範囲は、小サイズの通紙幅Ｗ１を超えてしまうので、遮蔽部材２９を所定の遮蔽位置に移動させる。これにより、大遮蔽部４８ｂによって小サイズ用紙Ｐ１の通紙幅Ｗ１の端部近傍から外側の範囲を覆うことができるので、定着ベルト２１の非通紙領域の温度上昇を抑えることができる。
【０１４７】
また、中サイズ用紙Ｐ２を通紙するときにおいては、中サイズ用紙Ｐ２の通紙幅Ｗ２のみハロゲンヒータ２３の発熱部２３ａによって、定着ベルト２１が加熱されるように、遮蔽部材２９の回転角度を変更して回転移動させる。これにより、定着ベルト２１の非通紙領域の温度上昇を抑えることができる。
【０１４８】
また、特大サイズ用紙Ｐ４を通紙する場合は、中央部側の発熱部２３ａに加え、両端部側の発熱部２３ｂも発熱させ、特大サイズの通紙幅Ｗ４に対応した範囲を加熱する。
【０１４９】
ところが、本実施形態では、ハロゲンヒータ２３の加熱範囲は中サイズの通紙幅Ｗ２と特大サイズの通紙幅Ｗ４にしか対応していない。このため、大サイズ用紙Ｐ３を通紙する場合、中央部側の発熱部２３ａのみを発熱させると、必要な範囲が加熱されず、中央部側と両端部側の各発熱部２３ａ，２３ｂを発熱させると、加熱される範囲が大サイズの通紙幅Ｗ３を超えてしまう。
【０１５０】
仮に、中央部側の両端部側の各発熱部２３ａ，２３ｂを発熱させた状態で、そのまま大サイズ用紙Ｐ３を通紙すると、大サイズ用紙Ｐ３の通紙幅Ｗ３よりも外側の非通紙領域において定着ベルト２１の温度が過度に上昇するといった問題がある。
【０１５１】
そこで、本実施形態では、大サイズ用紙Ｐ３を通紙する際、遮蔽部材２９を所定の遮蔽位置へ移動させ、両端部側の小遮蔽部４８ａによって大サイズ用紙Ｐ３の通紙幅Ｗ３の端部近傍から外側の範囲を覆う。これにより、定着ベルト２１の非通紙領域の温度上昇を抑えることができる。よって、ハロゲンヒータ２３の発熱部２３ｂの発熱幅よりも小さいサイズの用紙を連続通紙した場合においても、生産性を維持することができる。
【０１５２】
なお、ハロゲンヒータ２３に対して定着ベルト回転方向上流側に遮蔽部材２９の移動の起点を設けることで、ハロゲンヒータ２３に対して定着ベルト回転方向下流側に遮蔽部材２９の移動の起点を設ける場合よりも、遮蔽部材２９の回転角を大きくすることができる。よって、その分、精度の高い加熱範囲の設定が可能となる。その結果、生産性が低下することの少ない定着装置２０を提供することができる。
【０１５３】
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。また、本発明に係る定着装置は、図２に示すカラーレーザープリンタに限らず、モノクロ画像形成装置や、その他のプリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等に搭載することも可能である。
【０１５４】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
回転可能な無端状の定着ベルト２１などの定着ベルトと、定着ベルトの外周面を加圧し回転駆動することで定着ベルトを従動回転させる加圧ローラ２２などの加圧ローラと、定着ベルトの内周側に配置され定着ベルトを介して加圧ローラと当接しニップ部を形成するニップ形成部材２４などのニップ形成部材と、定着ベルトの内周側に配置されニップ形成部材を支持するステー２５などの支持部材と、定着ベルトを加熱するハロゲンヒータ２３などの加熱手段とを備えた定着装置２０などの定着装置において、前記支持部材は、ニップ形成部材を支持しニップ部での用紙搬送方向と平行な基部２５ａなどの平行部と、平行部からニップ部より離れる方向に立ち上がった立ち上がり部２５ｂなどの立ち上がり部とを少なくとも有しており、定着ベルトの回転中心とニップ部の入口とを結んだ仮想直線Ｌなどの仮想直線と平行か、定着ベルトの回転中心を支点にして前記仮想直線を±１５［°］回転させた回転角度範囲内で、立ち上がり部が平行部に対し傾斜している。これよれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルトの回転開始時に生じ得るニップ形成部材の撓みやねじれを抑制できる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、上記支持部材の断面係数が２００［ｍｍ３］以上である。これによれば、上記実施形態について説明したように、支持部材の曲げ変形を抑制することができる。さらに加えて、断面積が同じでも断面係数の大きい断面形状を選択することにより、小径化した定着ベルトの直径内に効率良く各部材を配置することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、上記支持部材は定着ベルト幅方向と直交する方向の断面が閉じた形状である。これによれば、上記実施形態について説明したように、支持部材の強度を高めることができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）または（態様Ｃ）において、上記定着ベルトの内周側で上記立ち上がり部に対し定着ベルトの回転方向下流側に、上記加熱手段を配設した。これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱位置からニップ位置までの定着ベルトからの放熱をより少なくすることが可能となって省エネルギー性が向上するとともに、ニップ部での温度制御の精度も向上することが可能となる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、上記定着ベルトの内周面側で定着ベルト回転方向に沿って移動可能に設けられ、上記加熱手段からの熱を遮蔽することで定着ベルトの加熱領域を変化させる遮蔽部材２９などの加熱領域制御部材を有しており、前記加熱手段による前記定着ベルトの加熱領域が最大となる前記加熱領域制御部材の待機位置が、前記ニップ部よりも定着ベルト回転方向下流側で、前記加熱手段よりも定着ベルト回転方向上流側に位置する。これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱領域制御部材の回転角を大きくすることができ、精度の高い加熱領域の設定が可能となる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）において、上記支持部材に、上記加熱手段から放射される光を反射する反射面７０などの反射面を設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルトを効率良く加熱することが可能となる。また、加熱手段からの熱が支持部材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ることができる。
（態様Ｇ）
（態様Ｆ）において、上記反射面の反射率が９０［％］以上であることが望ましい。
（態様Ｈ）
（態様Ｆ）または（態様Ｇ）において、上記反射面の一部または全部を、加熱手段以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設した。これによれば、上記実施形態について説明したように、反射光による定着ベルトの加熱効率を向上させることができる。
（態様Ｉ）
回転可能な無端状の定着ベルト２１などの定着ベルトと、定着ベルトの外周面を加圧し回転駆動することで定着ベルトを従動回転させる加圧ローラ２２などの加圧ローラと、定着ベルトの内周側に配置され定着ベルトを介して加圧ローラと当接しニップ部を形成するニップ形成部材２４などのニップ形成部材と、定着ベルトの内周側に配置されニップ形成部材を支持するステー２５などの支持部材と、定着ベルトの内周側に配置され定着ベルトを加熱するハロゲンヒータ２３などの加熱手段とを備えた定着装置２０などの定着装置において、定着ベルトの内周面側で定着ベルト回転方向に沿って移動可能に設けられ、加熱手段からの熱を遮蔽することで定着ベルトの加熱領域を変化させる遮蔽部材２９などの加熱領域制御部材を備えており、ニップ部よりも定着ベルト回転方向下流側であり、加熱手段よりも定着ベルト回転方向上流側に、加熱手段による定着ベルトの加熱領域が最大となる加熱領域制御部材の待機位置が設けられており、支持部材は定着ベルト幅方向と直交する方向の断面が閉じた形状で、ニップ形成部材を支持しニップ部での用紙搬送方向と平行な基部２５ａなどの平行部と、ニップ部よりも定着ベルト回転方向上流側で平行部からニップ部より離れる方向に立ち上がった立ち上がり部２５ｂなどの立ち上がり部とを少なくとも有し、前記待機位置に位置する加熱領域制御部材よりも定着ベルト回転方向下流側で、ニップ部よりも定着ベルト回転方向上流側に、定着ベルトと立ち上がり部との間に加熱手段が設置される空間が形成されるよう、立ち上がり部を平行部に対して傾斜させた。これによれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルトの回転開始時に生じ得るニップ形成部材の撓みやねじれを抑制できる。
（態様Ｊ）
像担持体と、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）、（態様Ｇ）、（態様Ｈ）または（態様Ｉ）の定着装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、支持持部の撓みやねじれを抑えることで、ニップ形成部材の撓みやねじれを定着ベルトの状態に依らずに抑制でき、定着不良を抑えて良好な画像を得ることができる。
【符号の説明】
【０１５５】
１        画像形成装置
２        トナーボトル
３        転写装置
４        作像部
５        感光体
６        帯電装置
７        現像装置
８        クリーニング装置
９        露光装置
１０      給紙トレイ
１１      給紙ローラ
１２      レジストローラ
１３      排紙ローラ
１４      排紙トレイ
２０      定着装置
２１      定着ベルト
２２      加圧ローラ
２２ａ    芯金
２２ｂ    弾性層
２２ｃ    離型層
２３      ハロゲンヒータ
２３ａ    発熱部
２３ｂ    発熱部
２４      ニップ形成部材
２５      ステー
２５ａ    基部
２５ｂ    立ち上がり部
２６      反射部材
２７      温度センサ
２８      分離部材
２９      遮蔽部材
２９ａ    突起
３０      中間転写ベルト
３１      一次転写ローラ
３２      二次転写バックアップローラ
３３      クリーニングバックアップローラ
３４      テンションローラ
３５      ベルトクリーニング装置
３６      二次転写ローラ
４０      フランジ
４０ａ    溝部
４１      スライド部材
４１ａ    孔部
４１ｂ    凸部
４１ｃ    ギア部
４２      モータ
４３      ギア
４４      ギア
４５      ギア
４６      スリップリング
４８      遮蔽部
４８ａ    小遮蔽部
４８ｂ    大遮蔽部
４９      連結部
５０      開口部
５２ａ    傾斜部
５２ｂ    傾斜部
７０      反射面
１００    定着ベルト
１２０    定着装置
１２１    定着ベルト
１２２    加圧ローラ
１２３    熱源
１２４    ニップ形成部材
１２５    支持部材
１２５ａ  平行部
１２５ｂ  立ち上がり部
２００    金属熱伝導体
２４０    摺動シート
２４１    ベースパッド
３００    熱源
４００    加圧ローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５６】
【特許文献１】特開２００７−２３３０１１号公報
【特許文献２】特開２００４−２８６９２２号公報
【特許文献３】特開２０１０−７９３０９号公報
【特許文献４】特開２００７−３３４２０５号公報
【図１】
2014170137.tif 000003
【図２】
2014170137.tif 000004
【図３】
2014170137.tif 000005
【図４】
2014170137.tif 000006
【図５】
2014170137.tif 000007
【図６】
2014170137.tif 000008
【図７】
2014170137.tif 000009
【図８】
2014170137.tif 000010
【図９】
2014170137.tif 000011
【図１０】
2014170137.tif 000012
【図１１】
2014170137.tif 000013
【図１２】
2014170137.tif 000014
【図１３】
2014170137.tif 000015
【図１４】
2014170137.tif 000016
【図１５】
2014170137.tif 000017
【図１６】
2014170137.tif 000018