(57)【要約】【課題】無端ベルトの加熱領域を制御可能なベルト加熱駆動装置、定着装置、画像形成装置を提供する。【解決手段】加熱源４のヒータ部分４ｂの両端部表面に、部分的に遮光膜４ａを形成し、加熱源４とともに回転するように構成する。遮光膜４ａは最小用紙サイズであるＬ３の範囲では加熱源４の周方向でどこにも存在しておらず、端部側の領域にかけては設けてある。遮光膜４ａの遮光角度は、最小用紙サイズであるＬ３の範囲から外側で直線的に広がり、最大幅の用紙が通る箇所で最も広くしてある。搬送される用紙等の搬送物のサイズに合わせて加熱領域を変化させることで、非搬送領域での無端ベルトの過昇温を抑制することができ、小サイズの搬送物への対応性が向上する。また１本のヒータで各サイズの搬送物に応じた加熱領域を設定できるので、定着装置、画像形成装置の小型化が図れる。【選択図】図４
2013186164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の無端ベルトと、
該無端ベルトを加熱する加熱源と、
前記無端ベルトとニップを形成するとともに回転力により前記無端ベルトを連れ回りさせる加圧ローラと、
前記無端ベルト内部で前記加圧ローラと対向してニップを形成するニップ形成部材と、
該ニップ形成部材を支持する支持部材と、
前記加熱源の温度を検出する検出手段と、
前記加熱源の温度を制御する制御手段と、
前記加熱源を指向性ヒータとするため前記加熱源の表面または表面近傍に該加熱源の軸方向で不均一に形成した遮光膜と、
前記ヒータをその軸の周りで回転可能に支持する手段と、
前記ヒータの回転位置を検知する回転位置検知手段と、
前記ヒータの回転角度を任意の角度に制御可能な回転制御手段と、
からなることを特徴とするベルト加熱駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト加熱駆動装置において、
前記遮光膜を設けた部位における前記加熱源の表面の遮蔽角度は、前記加熱源の軸周りの角度が、最小サイズ搬送物の位置で最小、最大サイズ搬送物の位置で最大となることを特徴とするベルト加熱駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のベルト加熱駆動装置において、
前記加熱源の前記遮光膜による遮蔽は、遮蔽角度が最小から最大まで直線的に変化することを特徴とするベルト加熱駆動装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載のベルト加熱駆動装置において、
前記加熱源の前記遮光膜による遮蔽は、遮蔽角度が最小から最大まで階段状に変化することを特徴とするベルト加熱駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のベルト加熱駆動装置。
前記遮光膜の前記加熱源側の面が赤外線を反射することを特徴とするベルト加熱駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のベルト加熱駆動装置において、
前記加熱源を前記無端ベルトの外側に配して前記無端ベルトの外側から加熱することを特徴とするベルト加熱駆動装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載のベルト加熱駆動装置において、
前記加熱源を前記無端ベルトの内側に配して前記無端ベルトの内側から加熱することを特徴とするベルト加熱駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のベルト加熱駆動装置を用い、トナーを記録媒体へ定着させることを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８に記載の定着装置を搭載した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、電子写真方式、静電記録方式等を利用したファクシミリ、プリンタ、複写機、これらの少なくとも二つの機能を有する複合機等の画像形成装置に用いる定着装置と、この定着装置を備えた画像形成装置に関し、また、定着装置が備えるベルト加熱駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ベルト内周側から加熱する発熱体を、輻射強度が所定の第一方向へ高くなった指向性を有し、ベルト支持体は第一方向に位置しないように配置されていて、輻射強度の弱い第二方向に配置されている、発明が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、発熱手段による加熱範囲をニップ部に局所限定するための反射部材が設けられている発明が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１、２に係る発明は、いずれも高速昇温を目的としてベルトを加熱源で直接加熱する方式であるが、ヒータの長さ方向の温度分布を制御することができない構成である。そのため、ハガキや封筒のような小サイズ紙を通紙した際には、非通紙領域のベルト温度が短時間で上昇し、ベルトの耐熱温度以下に制御するために印刷速度を落とす仕様とすることを余儀なくされていた。
【０００５】
また発光長の異なるヒータを複数本具備し、用紙サイズによって点灯を切り替えることで非通紙領域のベルト温度上昇を抑制し印刷速度を落とさず印刷させる方式もあるが、この方式では、各種用紙サイズにきめ細かく印刷速度を落とさないよう対応しようとすると、ヒータを用紙サイズと同じ本数用意しなければならず、装置の大型化が必要であった。
【０００６】
本発明は上述の課題にかんがみてなしたもので、ベルトの加熱領域を制御可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のベルト加熱駆動装置は、
可撓性の無端ベルトと、
該無端ベルトを加熱する加熱源と、
前記無端ベルトとニップを形成するとともに回転力により前記無端ベルトを連れ回りさせる加圧ローラと、
前記無端ベルト内部で前記加圧ローラと対向してニップを形成するニップ形成部材と、
該ニップ形成部材を支持する支持部材と、
前記加熱源の温度を検出する検出手段と、
前記加熱源の温度を制御する制御手段と、
前記加熱源を指向性ヒータとするため前記加熱源の表面または表面近傍に該加熱源の軸方向で不均一に形成した遮光膜と、
前記ヒータをその軸の周りで回転可能に支持する手段と、
前記ヒータの回転位置を検知する回転位置検知手段と、
前記ヒータの回転角度を任意の角度に制御可能な回転制御手段と、
からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、搬送される用紙等の搬送物のサイズに合わせて加熱領域を変化させることで、非搬送領域でのベルトの過昇温を抑制することができ、小サイズの搬送物への対応性が向上する。また1本のヒータで各サイズの搬送物に応じた加熱領域を設定できるので、定着装置、画像形成装置の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るベルト加熱駆動装置、定着装置の装備対象となる画像形成装置の一例を示す模式図
【図２】本発明に係るベルト駆動装置の一実施形態を示す断面図
【図３】図１のベルト駆動装置の基本的な動作例を示す断面図
【図４】図２、図３に示した加熱源の側面図
【図５】図４中の符号ＡからＤに対応した加熱源と遮光膜、並びに遮光膜による遮光角度範囲を示す断面図
【図６Ａ】図５に示した最も大きい用紙サイズ（幅Ｌ１の用紙）を通紙するときの加熱源と遮光膜の初期位置を示す図
【図６Ｂ】図５に示した幅Ｌ２の用紙を通紙するときの加熱源と遮光膜の初期位置を示す図
【図６Ｃ】図５に示した幅Ｌ３の用紙を通紙するときの加熱源と遮光膜の初期位置を示す図
【図７】本発明に係るベルト駆動装置の他の実施形態を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施形態１＞
図１は本発明に係るベルト加熱駆動装置、定着装置の装備対象となる画像形成装置の一例を示す模式図である。図示の画像形成装置６００は、一成分現像を用いたカラープリンタであり中間転写体上にカラー画像を形成して二次転写部で転写紙に転写する構成を備える。画像形成装置６００は、複数色例えば４色の作像ユニット６１１、６１２、６１３、６１４を並列に配置して、カラー画像を形成する構成を備える。なお、画像形成装置として、直接転写紙上に感光体から転写する構成を採用する場合もある。
【００１１】
このような画像形成装置６００では、ユーザーが作像ユニットの交換をしやすいように、現像ユニットと感光体ユニットを一体化する構成が多い。現像ユニットを縦に長い構成にすることにより、必要なトナー量が収容可能で図の横幅方向の装置幅を短くできる。ここで、各作像ユニット６１１、６１２、６１３、６１４はトナー色が異なるだけで同じ構造を備える。
【００１２】
画像形成装置６００では、作像ユニット６１１、６１２、６１３、６１４において、帯電ローラ６２２で感光体６２１を帯電した後、図示していない書き込み光学系により露光して潜像を形成し、一成分現像装置６３０で所定色のトナー像を形成して中間転写ベルト６２３に転写する。中間転写ベルト６２３上で各色のトナー像が重ね合わされ、二次転写部６２４で図示していない紙搬送ユニットにより搬送されてきた転写紙に転写され、定着ユニット６２５でトナー像を定着し、排出する（２点鎖線の矢印で排出方向を示している）。
【００１３】
なお本発明に係るベルト加熱駆動装置、定着装置の装備対象となる画像形成装置が図１に示したものに限定されることはなく、種々のタイプの画像形成装置において本発明に係るベルト加熱駆動装置、定着装置を採用可能なことは言うまでもない。
【００１４】
図２は、本発明に係るベルト駆動装置の一実施形態を示す断面図である。この実施形態の部品構成と動作について説明する。
可撓性の無端ベルト１の内部には、逆コの字形の支持板２とニップ形成部材３、加熱源４を備えている。ニップ形成部材３に向けては、無端ベルト１外の加圧ローラ５から荷重が掛かっており、ニップ形成部材３と加圧ローラ５の間に無端ベルト１を挟んでニップを形成している。図中Ｐは用紙、Ｔｍはマゼンタ、Ｔｃはシアン、Ｔｙはイエローのトナーを示す。
【００１５】
加熱源４の表面には、部分的に遮光膜４ａを形成してある。遮光膜４ａを加熱源４に固定する方法としては、蒸着、接着、塗布など各種の方法を採用でき、加熱源４とともに回転できる構成であればいずれの方法を採用しても良い。遮光膜４ａの加熱源４側の面が赤外線を反射するように構成すれば、発熱効率が向上し、ウォームアップ時間短縮や省エネルギ化が図れる。
【００１６】
なお本発明で用いる加熱源４は、放射状に発熱する加熱源であればハロゲンヒータに限定されず、カーボンヒータやＩＨヒータなど他の加熱源でも採用できる。
【００１７】
また図示した実施形態では加熱源４を構成するハロゲンヒータのガラス管表面上に遮光膜を形成した形態としているが、ハロゲンヒータからの熱放射に指向性を持たせることが目的であるから、ハロゲンヒータの表面とギャップを設けて遮光膜を形成しても良い。
【００１８】
さらに、図示は省略するが、加熱源４は無端ベルト１との距離を一定に保つように両端部を回動自在に支持してあり、端部にモータ等の駆動装置を連結することで、一定角度の範囲で回転できる構成としてある。加熱源４の支持方法や回転駆動機構、駆動装置等は種々公知技術を採用できるので、図示及び説明を省略する。また、もちろん加熱源４の回転軸は、図２の紙面に垂直な方向である。
【００１９】
そして、加熱源４を回転させることにより、遮光膜４ａの位置は、例えば図２の状態から図３の状態へと移動し、これによって無端ベルト１を加熱源４が加熱する領域を制御することができるようになる。
【００２０】
次に加熱源４の側面図である図４を用いて加熱源４の構成をさらに具体的に説明する。加熱源４は、上述のように、ハロゲンヒータなど放射状に発熱するヒータである。ヒータ部分４ｂの両端部には遮光膜４ａが設けてある。なお、遮光膜４ａは側面図であるため図では直角三角形に見えているが、図示の構成の場合平面形状としては細長い二等辺三角形となる。そのため遮光膜４ａによる遮蔽角度は最小から最大まで直線的に変化するが、もちろん、図示の形状以外のものを採用し、遮蔽角度の変化も直線的にならないように、例えば階段状に変化するものとしても構わない。
【００２１】
この例では、遮光膜４ａは最小用紙サイズであるＬ３の範囲では加熱源４の周方向でどこにも存在しておらず、符号Ｃの領域から符号Ａの領域にかけて設けてある。
【００２２】
図５は、図４中の符号ＡからＤに対応した加熱源４と遮光膜４ａ、並びに遮光膜４ａによる遮光角度範囲を示す断面図である。この図５からよくわかるように、遮光膜４ａの遮光角度は、符号Ｃの箇所で最も狭く、符号Ａの箇所で最も広い。
【００２３】
次に本実施形態の動作について図６Ａ〜図６Ｃを用いて説明する。
図６Ａは、図５に示した最も大きい用紙サイズ（幅Ｌ１の用紙）を通紙するときの加熱源４と遮光膜４ａの初期位置を示す。なお、ここでは使用頻度の高い用紙サイズをＬ１とし、Ｌ１サイズ用の遮光膜４ａの位置を初期位置と設定している。この位置では、ヒータ部分４ｂの端部の符号Ａの部位から中央の符号Ｄの部位まで、用紙等にトナー像などの画像を定着させるために十分な加熱領域を確保している。
【００２４】
図６Ｂは、図５に示した幅Ｌ２の用紙を通紙するときの遮光膜４ａの位置を示す図である。画像形成装置にＬ２サイズの用紙の印刷要求が来て給紙が開始されると、加熱源４は駆動装置と制御手段（それぞれ不図示）により図中時計方向へ９０°回転し、図６Ｂで示した位置で停止する。符号Ｂ、Ｃ、Ｄの位置では十分な熱量を確保できているが、非通紙領域である符号Ａの位置では熱量不足となっていることがわかる。なお、図６Ｂ、図６Ｃでは、熱量が不十分な符号位置では図の下部に熱量不足と表示している。
【００２５】
しかしながら、符号Ａの位置は用紙が通過しないので定着不良といった異常画像が発生するわけではなく、むしろ発熱量が少ないために、非通紙領域の無端ベルト１上の温度上昇を抑制することができ、無端ベルト１の耐熱温度を維持するために印刷速度を落としたり、冷却させたりする必要がない。
【００２６】
図６Ｃは、図５に示した最も小さい用紙サイズである幅Ｌ３の用紙を通紙するときの遮光膜４ａの位置を示す図である。画像形成装置にＬ３サイズの用紙の印刷要求が来て給紙が開始されると、加熱源４は駆動装置と制御手段（それぞれ不図示）により図中時計方向へ１８０°回転し、図６Ｃで示した位置で停止する。この状態では、符号Ａ、Ｂの位置での熱量は不足しているが、符号Ｃ、Ｄの位置での熱量は十分確保できている。すなわちＬ２サイズの用紙の場合と同様に、非通紙領域の温度上昇が抑制できるため、印刷速度を落としたり、冷却させたりする必要がない。
【００２７】
以上述べたように、本実施形態では搬送物のサイズによって加熱領域を変更することで、最小サイズ、最大サイズの搬送物の加熱効率を向上させ得る。また本実施形態の装置を用いた定着装置、画像形成装置では、非通紙領域の温度上昇を抑制できるため定着装置の生産性が向上する。
【００２８】
＜実施形態２＞
図７は加熱源４を無端ベルト１の外側に配置した実施形態を示す。この実施形態の場合も、実施形態１と同様に加熱源４と遮光膜４ａとを回転させることで、用紙サイズに合わせて加熱源４の加熱幅の制御が可能である。この実施形態の装置を用いた定着装置、画像形成装置でも、非通紙領域の温度上昇を抑制できるため定着装置の生産性が向上することは先の実施形態と同様であるが、無端ベルト１の外側に配置して無端ベルト１の表面を直接加熱するため、昇温速度がより速くなることも期待できる。ただし、装置を小型化に関しては、無端ベルト１の内側に加熱源４を配置することが好ましい。
【００２９】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１        ：無端ベルト
２        ：支持板
３        ：ニップ形成部材
４        ：加熱源
４ａ      ：遮光膜
４ｂ      ：ヒータ部分
５        ：加圧ローラ
６００    ：画像形成装置
６１１    ：作像ユニット
６２１    ：感光体
６２２    ：帯電ローラ
６２３    ：中間転写ベルト
６２４    ：二次転写部
６２５    ：定着ユニット
６３０    ：一成分現像装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３１】
【特許文献１】特開2010-217210号公報
【特許文献２】特開2008-033240号公報
【図１】
2013186164.tif 000003
【図２】
2013186164.tif 000004
【図３】
2013186164.tif 000005
【図４】
2013186164.tif 000006
【図５】
2013186164.tif 000007
【図６Ａ】
2013186164.tif 000008
【図６Ｂ】
2013186164.tif 000009
【図６Ｃ】
2013186164.tif 000010
【図７】
2013186164.tif 000011