(57)【要約】【課題】記録媒体がニップ部を通過しない領域が記録媒体のサイズに応じて変化する場合でも、当該領域における定着ベルトの過昇温を防止し、当該領域における熱源体の表面温度が過大となるのを防止する。【解決手段】定着ベルト２５の内側に、定着ベルト２５の回転軸と同じ回転軸周りを回動するシャッター部材５１を設け、シャッター部材５１の回動により、ハロゲンヒーター２８においてＡ４用紙は通過するがＢ５用紙およびＡ５用紙は通過しない第１の選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分と、ハロゲンヒーター２８においてＡ４用紙およびＢ５用紙は通過するがＡ５用紙は通過しない第２の選択領域に対応しかつ加熱領域に対応する部分とを、印刷を行う用紙のサイズに応じて適宜遮蔽する。また、シャッター部材５１の遮蔽板５２には、ハロゲンヒーター２８において遮蔽した部分の表面温度がその限界温度以下を維持するように貫通孔５５を形成する。【選択図】図３
2016095329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に像を定着させる定着装置であって、
第１の回転軸周りを回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、
前記第１の回転軸と平行な第２の回転軸周りを回転可能に設けられ、前記定着ベルトを押圧する加圧ローラーと、
前記定着ベルトと前記加圧ローラーとの間に形成され、第１の幅寸法を有する第１の記録媒体および前記第１の幅寸法よりも小さい第２の幅寸法を有する第２の記録媒体が通過する共通通過領域、前記第１の記録媒体および前記第２の記録媒体のいずれも通過しない共通非通過領域、および前記第１の記録媒体は通過するが前記第２の記録媒体は通過しない選択領域が設定されたニップ部と、
前記定着ベルトの内側に設けられ、前記第１の回転軸と略平行に伸長する長尺な形状を有し、前記定着ベルトの回転軌道の一部に形成された加熱領域に輻射熱を放射して前記定着ベルトを加熱する熱源体と、
前記定着ベルトと前記熱源体との間に設けられ、前記熱源体において前記共通非通過領域に対応する部分を覆うカバー部材と、
前記定着ベルトと前記熱源体との間において、前記第１の回転軸と一致しまたは前記第１の回転軸と平行な第３の回転軸周りにおける開放位置から遮蔽位置までの間を回動可能に設けられ、前記開放位置にあるときには前記熱源体において前記選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を開放し、前記遮蔽位置にあるときには前記熱源体において前記選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽するシャッター部材とを備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記シャッター部材には、当該シャッター部材が前記遮蔽位置で前記熱源体を遮蔽している間における前記熱源体の表面温度を調整するための複数の貫通孔が形成されてい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】
前記シャッター部材において前記貫通孔の大きさまたは個数は、当該シャッター部材が前記遮蔽位置で前記熱源体を遮蔽している間において、前記熱源体の表面温度が前記熱源体の表面限界温度以下を維持するように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記シャッター部材は、
前記熱源体のそれぞれ端側において前記選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽する一対の遮蔽板と、
前記第３の回転軸に沿って伸長し、一端側が前記一対の遮蔽板のうちの一方に接続され、他端側が前記一対の遮蔽板のうちの他方に接続された接続ロッド部とを備え、
前記接続ロッド部の伸長方向における中間部分は前記定着ベルトの内周面において前記共通通過領域に対応する部分に接触していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記ニップ部において、前記共通通過領域は、前記第１の記録媒体、前記第２の記録媒体、および前記第２の幅寸法よりも小さい第３の幅寸法を有する第３の記録媒体が通過する領域であり、前記共通非通過領域は、前記第１の記録媒体、前記第２の記録媒体および第３の記録媒体のいずれも通過しない領域であり、前記選択領域は、前記第１の記録媒体は通過するが前記第２の記録媒体および前記第３の記録媒体はいずれも通過しない第１の選択領域と、前記第１の記録媒体および前記第２の記録媒体は通過するが前記第３の記録媒体は通過しない第２の選択領域とを含んでおり、
前記シャッター部材は、前記第３の回転軸周りにおける前記開放位置から部分遮蔽位置を経て前記遮蔽位置までの間を回動可能に設けられ、前記開放位置にあるときには前記熱源体において前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分および前記熱源体において前記第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を開放し、前記部分遮蔽位置にあるときには前記熱源体において前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽するが前記熱源体において前記第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を開放し、前記遮蔽位置にあるときには前記熱源体において前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分および前記熱源体において前記第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記シャッター部材は、
前記熱源体のそれぞれ端側において、前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽する第１の遮蔽片と、前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分および第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽する第２の遮蔽片とを、前記第３の回転軸を中心とした周方向に並設することにより形成された一対の遮蔽板と、
前記第３の回転軸に沿って伸長し、一端側が前記一対の遮蔽板のうちの一方に接続され、他端側が前記一対の遮蔽板のうちの他方に接続された接続ロッド部とを備え、
前記接続ロッド部の伸長方向における中間部分は前記定着ベルトの内周面に接触していることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の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、用紙等の記録媒体に像を定着させる定着装置、およびこのような定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式の画像形成装置の分野において、金属層および樹脂層を有する薄肉の材料から形成された無端状の定着ベルトを加圧ローラーと共に回転させるベルト方式の定着装置が普及しつつある（下記の特許文献１参照）。ベルト方式の定着装置は、低熱容量の定着ベルトを用いることにより、従来の熱ローラー方式の定着装置と比較してウォームアップ時間の短縮を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４５２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ベルト方式の定着装置において、定着ベルトの内側には、例えばハロゲンヒーター等の熱源体が設けられ、熱源体から放射される輻射熱により定着ベルトが加熱される。また、定着ベルトおよび加圧ローラーの軸方向の長さは、定着ベルトと加圧ローラとの間のニップ部を通過する用紙の最大幅よりも長く設定され、熱源体の軸方向の長さもこれらとほぼ同等の長さに設定されている。
【０００５】
このように定着ベルト、加圧ローラーおよび熱源体の軸方向の長さは用紙の最大幅よりも長く設定されているので、定着ベルトと加圧ローラーとの間のニップ部には、用紙が通過する通紙領域と、用紙が通過しない非通紙領域が設定されている。
【０００６】
また、多くの画像形成装置は、複数サイズの用紙に対して印刷を行う機能を備えている。例えば、画像形成装置が、１４８ｍｍの幅寸法を有するＡ５用紙、１８２ｍｍの幅寸法を有するＢ５用紙、および２１０ｍｍの幅寸法を有するＡ４用紙に対して印刷を行う機能を備えている場合、定着装置におけるニップ部に設定された通紙領域および非通紙領域は次のように細分化される。すなわち、この場合、定着装置におけるニップ部には、Ａ５用紙、Ｂ５用紙およびＡ４用紙が通過する共通通紙領域と、Ａ５用紙、Ｂ５用紙およびＡ４用紙がいずれも通過しない共通非通紙領域と、Ａ４用紙は通過するが、Ｂ５用紙およびＡ５用紙は通過しない第１の選択領域と、Ａ４用紙およびＢ５用紙は通過するがＡ５用紙は通過しない第２の選択領域とに細分化される。
【０００７】
このような画像形成装置において印刷動作を長時間連続して行う場合、熱源体により定着ベルトが長時間連続して加熱される。この場合、ニップ部において用紙が通過する領域においては、ニップ部を通過する用紙に熱が吸収されるが、ニップ部において用紙が通過しない領域においては、用紙に熱が吸収されることがない。このため、用紙が通過しない領域において定着ベルトが過昇温な状態となることがある。具体的には、Ａ４用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合には、共通非通紙領域において定着ベルトが過昇温な状態となることがある。また、Ｂ５用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合には、共通非通紙領域および第１の選択領域において定着ベルトが過昇温な状態となることがある。また、Ａ５用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合、共通非通紙領域、第１の選択領域および第２の選択領域において定着ベルトが過昇温な状態となることがある。
【０００８】
このような、長時間連続印刷時に用紙が通過しない領域における定着ベルトの過昇温を防止するためには、長時間連続印刷時に用紙が通過しない領域に対応する熱源体の部分をカバーで覆い、熱源体から定着ベルトへ伝わる熱を制限することが考えられる。しかしながら、これには次のような問題がある。
【０００９】
すなわち、長時間連続印刷を行う用紙のサイズによって、ニップ部において用紙が通過しない領域が変化する結果、定着ベルトにおいて過昇温な状態となる部分が変化する。具体的には、Ａ４用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合には、定着ベルトにおいて過昇温な状態となる部分には、第１の選択領域に対応する部分も第２の選択領域に対応する部分も含まれていない。また、Ｂ５用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合には、定着ベルトにおいて過昇温な状態となる部分には、第１の選択領域に対応する部分は含まれているが、第２の選択領域に対応する部分が含まれていない。また、Ａ５用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合には、定着ベルトにおいて過昇温な状態となる部分には、第１の選択領域および第２の選択領域が含まれている。このため、一定の形状を有する１つのカバーで熱源体を覆う構成では、画像形成装置が印刷を行うことが可能なサイズの異なるすべての用紙につき、定着ベルトの過昇温を防ぐことは困難である。
【００１０】
なお、用紙サイズを考慮せず、長時間連続印刷時にニップ部において用紙が通過しない可能性のあるすべての領域に対応する熱源体の部分を固定のカバーで常時覆うことは望ましくない。すなわち、共通非通紙領域、第１の選択領域および第２の選択領域のすべてに対応する熱源体の部分を固定のカバーで常時覆う構成は採用し難い。この場合には、ニップ部においてＡ４用紙またはＢ５用紙が通過する領域に対応する熱源体の部分がカバーで常時覆われることとなるため、Ａ４用紙またはＢ５用紙に対する印刷時に、Ａ４用紙またはＢ５用紙へのトナー像の定着に要する熱量が不足し、画像の品質が低下するおそれがある。
【００１１】
一方、Ｂ５用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合に、熱源体において第１の選択領域に対応する部分をカバーで覆うこととした場合には、さらに次のような問題がある。すなわち、熱源体において第１の選択領域に対応する部分を、単なる無孔の金属板からなるカバーで覆うこととすると、熱源体から放射される輻射熱が当該カバーの内面に多量に反射し、熱源体において第１の選択領域に対応する部分の表面温度が過大となって熱源体の当該部分の表面限界温度を超えるおそれがある。また、Ａ５用紙の印刷動作を長時間連続して行う場合に、熱源体において第１の選択領域および第２の選択領域に対応する部分をカバーで覆うこととした場合も同様に、熱源体において第１の選択領域および第２の選択領域に対応する部分の表面温度が過大となって熱源体の当該部分の表面限界温度を超えるおそれがある。
【００１２】
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、記録媒体がニップ部を通過しない領域が記録媒体のサイズに応じて変化する場合でも、当該変化する領域における定着ベルトの過昇温を防止することができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の第２の課題は、記録媒体がニップ部を通過しない領域が記録媒体のサイズに応じて変化する場合でも、当該変化する領域における定着ベルトの過昇温を防止することができると共に、当該変化する領域における熱源体の表面温度が過大となるのを防止することができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、記録媒体に像を定着させる定着装置であって、第１の回転軸周りを回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、前記第１の回転軸と平行な第２の回転軸周りを回転可能に設けられ、前記定着ベルトを押圧する加圧ローラーと、前記定着ベルトと前記加圧ローラーとの間に形成され、第１の幅寸法を有する第１の記録媒体および前記第１の幅寸法よりも小さい第２の幅寸法を有する第２の記録媒体が通過する共通通過領域、前記第１の記録媒体および前記第２の記録媒体のいずれも通過しない共通非通過領域、および前記第１の記録媒体は通過するが前記第２の記録媒体は通過しない選択領域が設定されたニップ部と、前記定着ベルトの内側に設けられ、前記第１の回転軸と略平行に伸長する長尺な形状を有し、前記定着ベルトの回転軌道の一部に形成された加熱領域に輻射熱を放射して前記定着ベルトを加熱する熱源体と、前記定着ベルトと前記熱源体との間に設けられ、前記熱源体において前記共通非通過領域に対応する部分を覆うカバー部材と、前記定着ベルトと前記熱源体との間において、前記第１の回転軸と一致しまたは前記第１の回転軸と平行な第３の回転軸周りにおける開放位置から遮蔽位置までの間を回動可能に設けられ、前記開放位置にあるときには前記熱源体において前記選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を開放し、前記遮蔽位置にあるときには前記熱源体において前記選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽するシャッター部材とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の定着装置において、第１の記録媒体の印刷動作時には、第１の記録媒体が選択領域を通過する。第１の記録媒体の印刷動作開始時には、シャッター部材が開放位置へ回動し、熱源体において選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分を開放する。これにより、選択領域において、定着に必要な熱量が熱源体から定着ベルトへ伝わるので、第１の記録媒体に印刷する画像の品質低下が防止される。一方、第２の記録媒体の印刷動作時には、第２の記録媒体は選択領域を通過しない。第２の記録媒体の印刷動作開始時には、シャッター部材が遮蔽位置へ回動し、熱源体において選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分を遮蔽する。これにより、選択領域において熱源体から定着ベルトへ伝わる熱量が制限される。したがって、選択領域における定着ベルトの過昇温を防止することができる。
【００１６】
また、上述した本発明の定着装置において、前記シャッター部材には、当該シャッター部材が前記遮蔽位置で前記熱源体を遮蔽している間における前記熱源体の表面温度を調整するための複数の貫通孔が形成されていることが望ましい。
【００１７】
このように、シャッター部材に貫通孔を形成することにより、シャッター部材が遮蔽位置にあり、熱源体において選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分を遮蔽している間に、定着ベルトにおいて選択領域に対応する部分が過昇温の状態となることを防止しつつ、熱源体において選択領域に対応する部分の表面温度がその限界温度を超えることを防止することができる。
【００１８】
また、上述した本発明の定着装置において、前記シャッター部材において前記貫通孔の大きさまたは個数は、当該シャッター部材が前記遮蔽位置で前記熱源体を遮蔽している間において、前記熱源体の表面温度が前記熱源体の表面限界温度以下を維持するように設定されていることが望ましい。
【００１９】
これにより、定着ベルトにおいて選択領域に対応する部分が過昇温の状態となることを防止する効果と、熱源体におけて選択領域に対応する部分の表面温度がその限界温度を超えることを防止する効果とを容易に両立させることができると共に、これら双方の効果を高めることができる。
【００２０】
また、上述した本発明の定着装置において、前記シャッター部材は、前記熱源体のそれぞれ端側において前記選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽する一対の遮蔽板と、前記第３の回転軸に沿って伸長し、一端側が前記一対の遮蔽板のうちの一方に接続され、他端側が前記一対の遮蔽板のうちの他方に接続された接続ロッド部とを備え、前記接続ロッド部の伸長方向における中間部分は前記定着ベルトの内周面において前記共通通過領域に対応する部分に接触していることが望ましい。
【００２１】
これにより、熱源体のそれぞれの端側における選択領域を開放、遮蔽する一対の遮蔽板を同時に回動させる構造を容易に実現することができる。また、接続ロッド部の中間部分を定着ベルトの内周面に接触させることにより、熱源体からシャッター部材に伝わった熱を定着ベルトにおいて共通通過領域に対応する部分に伝えることができ、定着ベルトにおいて共通通過領域に対応する部分へ加わる熱量を増やすことができる。
【００２２】
また、上述した本発明の定着装置において、前記ニップ部において、前記共通通過領域は、前記第１の記録媒体、前記第２の記録媒体、および前記第２の幅寸法よりも小さい第３の幅寸法を有する第３の記録媒体が通過する領域であり、前記共通非通過領域は、前記第１の記録媒体、前記第２の記録媒体および第３の記録媒体のいずれも通過しない領域であり、前記選択領域は、前記第１の記録媒体は通過するが前記第２の記録媒体および前記第３の記録媒体はいずれも通過しない第１の選択領域と、前記第１の記録媒体および前記第２の記録媒体は通過するが前記第３の記録媒体は通過しない第２の選択領域とを含んでおり、前記シャッター部材は、前記第３の回転軸周りにおける前記開放位置から部分遮蔽位置を経て前記遮蔽位置までの間を回動可能に設けられ、前記開放位置にあるときには前記熱源体において前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分および前記熱源体において前記第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を開放し、前記部分遮蔽位置にあるときには前記熱源体において前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽するが前記熱源体において前記第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を開放し、前記遮蔽位置にあるときには前記熱源体において前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分および前記熱源体において前記第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽する構成としてもよい。
【００２３】
本発明の定着装置において、第１の記録媒体の印刷動作時には、第１の記録媒体が第１の選択領域および第２の選択領域を通過する。第１の記録媒体の印刷動作開始時には、シャッター部材が開放位置へ回動し、熱源体において第１の選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分および熱源体において第２の選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分を開放する。これにより、第１の選択領域および第２の選択領域において、定着に必要な熱量が熱源体から定着ベルトへ伝わるので、第１の記録媒体に印刷する画像の品質低下が防止される。
【００２４】
一方、第２の記録媒体の印刷動作時には、第２の記録媒体は第１の選択領域を通過しないが、第２の選択領域を通過する。第２の記録媒体の印刷動作開始時には、シャッター部材が部分遮蔽位置へ回動し、熱源体において第１の選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分を遮蔽する一方、熱源体において第２の選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分を開放する。これにより、第１の選択領域においては熱源体から定着ベルトへ伝わる熱量が制限される。したがって、第１の選択領域における定着ベルトの過昇温を防止することができる。また、第２の選択領域においては、定着に必要な熱量が熱源体から定着ベルトへ伝わるので、第２の記録媒体に印刷する画像の品質低下が防止される。
【００２５】
他方、第３の記録媒体の印刷動作時には、第３の記録媒体は第１の選択領域も第２の選択領域も通過しない。第３の記録媒体の印刷動作開始時には、シャッター部材が遮蔽位置へ回動し、熱源体において第１の選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分、および熱源体において第２の選択領域に対応しかつ加熱領域に対向する部分を遮蔽する。これにより、第１の選択領域および第２の選択領域において熱源体から定着ベルトへ伝わる熱量が制限される。したがって、第１の選択領域および第２の選択領域における定着ベルトの過昇温を防止することができる。
【００２６】
さらに、本発明のこの構成においては、前記シャッター部材は、前記熱源体のそれぞれ端側において、前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽する第１の遮蔽片と、前記第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分および第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分を遮蔽する第２の遮蔽片とを、前記第３の回転軸を中心とした周方向に並設することにより形成された一対の遮蔽板と、前記第３の回転軸に沿って伸長し、一端側が前記一対の遮蔽板のうちの一方に接続され、他端側が前記一対の遮蔽板のうちの他方に接続された接続ロッド部とを備え、前記接続ロッド部の伸長方向における中間部分は前記定着ベルトの内周面に接触していることが望ましい。
【００２７】
このような構成において、第２の記録媒体の印刷動作時には、第１の遮蔽片により、熱源体において第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分が遮蔽される。これにより、この部分に対応する定着ベルトの過昇温を防止することができる。また、第３の記録媒体の印刷動作時には、第２の遮蔽片により、熱源体において第１の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分、および第２の選択領域に対応しかつ前記加熱領域に対向する部分が遮蔽される。これにより、これらの部分に対応する定着ベルトの過昇温を防止することができる。
【００２８】
また、第１の遮蔽片および第２の遮蔽片が第３の回転軸を中心とした周方向に並設されているので、シャッター部材を部分遮断位置と遮断位置との間で回動させることにより、第１の遮蔽片による遮蔽と第２の遮蔽片による遮蔽とを容易に切り換えることができる。
【００２９】
また、一対の遮蔽板を接続ロッド部で接続することにより、一対の遮蔽板を同時に回動させる構造を容易に実現することができる。また、接続ロッド部の中間部分を定着ベルトの内周面に接触させることにより、熱源体からシャッター部材に伝わった熱を定着ベルトにおいて共通通過領域に対応する部分に伝えることができ、定着ベルトにおいて共通通過領域に対応する部分へ加わる熱量を増やすことができる。
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、上述した本発明の定着装置を備えている。
【００３１】
本発明の画像形成装置によれば、定着装置において、第１の記録媒体の印刷動作時には、シャッター部材を開放位置へ回動させることにより、定着に必要な熱量を熱源体から定着ベルトへ伝えることができ、第１の記録媒体に印刷する画像の品質低下を防止することができる。一方、第２の記録媒体の印刷動作時には、シャッター部材を遮蔽位置へ回動させることにより、選択領域において熱源体から定着ベルトへ伝わる熱量を制限することができ、選択領域における定着ベルトの過昇温を防止することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、記録媒体がニップ部を通過しない領域が記録媒体のサイズに応じて変化する場合でも、当該変化する領域における定着ベルトの過昇温を防止する。さらに、本発明によれば、当該変化する領域における定着ベルトの過昇温を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態による画像形成装置を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態による定着装置を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態による定着ベルトユニットにおいて定着ベルトを取り外した状態を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態による定着ベルトユニットにおいて定着ベルトおよびシャッター部材を取り外した状態を示す説明図である。
【図５】図２中の矢示Ｖ−Ｖ方向から見た本発明の実施形態による定着装置の定着ベルトユニットおよび加圧ローラーを示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態による定着ベルトユニットの一方の端側を拡大して示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態による定着装置におけるカバー部材を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態による定着装置におけるシャッター部材等を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態による定着装置におけるシャッター部材の遮蔽板を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態による定着装置におけるシャッター部材の遮蔽板に形成される貫通孔のいくつかの態様を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施形態による定着装置におけるシャッター部材の動作を示す説明図である。
【図１２】定着ベルトの軸方向中央からの距離と定着ベルトの温度との関係を示すグラフである。
【図１３】シャッター部材の遮蔽率とハロゲンヒーターの表面温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
（画像形成装置）
図１は本発明の実施形態による画像形成装置を示している。図１において、本発明の実施形態による画像形成装置１は電子写真方式の画像形成装置であり、例えばプリンターである。画像形成装置１は略箱型の筐体２を備え、筐体２の下部には給紙カセット３が設けられている。給紙カセット３には記録媒体としての用紙が収容される。また、筐体２の上部には排紙トレイ４が設けられている。さらに、筐体２の上部にはトナーコンテナ５を収容する収容部が設けられ、筐体２にはこの収容部を開閉する蓋部６が設けられている。
【００３６】
筐体２内には、給紙カセット３に収容された用紙を排紙トレイ４に向けて搬送する搬送経路７が形成されている。搬送経路７の上流側には給紙ローラー８が設けられ、その下流側には搬送ローラー９が設けられている。搬送ローラー９の下流側には画像形成部１０が設けられている。画像形成部１０は、感光体ドラム１１、帯電器１２、現像器１３、転写ローラー１４およびクリーニング装置１５を有している。また、画像形成部１０の上方には露光器１６が設けられている。また、搬送経路７において、画像形成部１０の下流側には、本発明の実施形態による定着装置２１が設けられている。定着装置２１は、後述するように、定着ベルト２５、加圧ローラー３２、および定着ベルト２５を加熱する熱源体としてのハロゲンヒーター２８等を備えている。また、定着装置２１の下流側には搬送ローラー１８が設けられ、搬送ローラー１８の下流側であって排紙トレイ４の近傍には排紙ローラー１９が設けられている。
【００３７】
また、図示しないが、画像形成装置１には、半導体記憶素子を有し、例えばパーソナルコンピュータ等の外部装置から受け取った画像データを一時的に記憶する記憶部と、演算処理装置を有し、露光器１６、画像形成部１０、定着装置２１等を制御する制御部と、画像形成装置１を稼働させるための電力の供給を制御する電源回路とが設けられている。
【００３８】
このような構成を有する画像形成装置１の印刷動作は次の通りである。すなわち、用紙に印刷すべき画像のデータが画像形成装置１に入力されると、帯電器１２により感光体ドラム１１の表面が帯電され、画像データに対応したレーザー光Ｌが露光器１６から感光体ドラム１１へ照射され、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。さらに、現像器１３により静電潜像に対応したトナー像が感光体ドラム１１の表面に形成される。一方、給紙カセット３に収容された用紙が給紙ローラー８および搬送ローラー９により搬送され、感光体ドラム１１と転写ローラー１４との間を通過する。このとき、感光体ドラム１１の表面に形成されたトナー像が用紙の表面に転写される。トナー像が転写された後、感光体ドラム１１の表面に残留したトナーはクリーニング装置１５により回収される。続いて、トナー像が転写された用紙は、定着装置２１の定着ベルト２５と加圧ローラー３２との間を通過する。このとき、ハロゲンヒーター２８により加熱された定着ベルト２５の熱により、トナー像が溶融して用紙に定着される。トナー像が定着された用紙は、搬送ローラー１８および排紙ローラー１９により搬送され、排紙トレイ４に排出される。
【００３９】
（定着装置）
図２は図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向から見た定着装置２１を示している。図３は定着装置２１に設けられた定着ベルトユニット２３を、定着ベルト２５を取り外した状態で示している。図４は図３に示す定着ベルトユニット２３から、さらにシャッター部材５１を取り外した状態を示している。図５は図２中の矢示Ｖ−Ｖ方向から見た定着ベルトユニット２３および加圧ローラー３２の断面を示している。図６は図３中の定着ベルユニットの一方の端側を示している。
【００４０】
図２において、定着装置２１は、その外枠を構成する、例えば金属板により形成されたフレーム部２２を備えており、フレーム部２２の内側には、定着ベルトユニット２３と加圧ローラー３２とが取り付けられている。定着ベルトユニット２３には、図３に示すように、ステー２４、定着ベルト２５、一対の取付部材２６、一対の規制リング２７、ハロゲンヒーター２８、ニップ形成部材２９、一対のカバー部材４１、シャッター部材５１等が設けられている。
【００４１】
定着ベルトユニット２３には、図３に示すように、用紙の搬送方向に対して直交する方向に伸長する回転軸Ａ−Ａが設定されている。ステー２４は、回転軸Ａ−Ａに平行な方向（軸方向）に伸長する長尺な棒状または筒状の部材であり、定着ベルトユニット２３の骨格を構成する。
【００４２】
定着ベルト２５はステー２４の周囲に設けられている。定着ベルト２５は無端状のベルトであり、軸方向に長い筒状に形成されている。また、定着ベルト２５は薄肉であり、可撓性を有している。定着ベルト２５は、基材層を離型層で被覆することにより形成されている。基材層は、例えばステンレス鋼等の金属またはポリイミド等の樹脂等により形成され、離型層は、例えばペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）などの樹脂により形成されている。定着ベルト２５は回転軸Ａ−Ａの周りを回転することができる。なお、定着ベルト２５の基材層および離型層からなる構造については図示を省略している。
【００４３】
取付部材２６は、ステー２４をフレーム部２２の内側に不動に固定し、定着ベルト２５をフレーム部２２に対して回転可能に支持し、また、ハロゲンヒーター２８およびニップ形成部材２９等をフレーム部２２に不動に固定する部材である。取付部材２６は定着ベルト２５の両端側にそれぞれ設けられている。例えば、各取付部材２６にはステー２４の端部を固定するためのステー取付孔（図示せず）が形成されている。ステー２４は、その各端部に形成された係合部を取付部材２６の当該ステー取付孔に係合することにより、取付部材２６に固定されている。
【００４４】
また、各取付部材２６には、図６に示すように、その軸方向中央に向いた面から軸方向中央に向けて突出する円弧状の突条部２６Ａが形成されている。定着ベルト２５の各端部は、突条部２６Ａの外周側に装着されている。定着ベルト２５は、図３に示すように、その両端部が一対の取付部材２６に狭持されることにより、その軸方向の移動が規制されている。一方、定着ベルト２５の各端部は取付部材２６の突条部２６Ａの外周面上を移動することができる。これにより、定着ベルト２５は回転軸Ａ−Ａを中心に回転することができる。
【００４５】
また、各取付部材２６には、図５に示すように、シャッター部材５１を支持する支持ロッド５７を通すための円弧状の長穴５９が形成されている。
【００４６】
規制リング２７は、図３に示すように、定着ベルト２５の両端側にそれぞれ設けられている。規制リング２７は、図６に示すように、環状の部材であり、定着ベルト２５の端部と取付部材２６との間に位置し、取付部材２６の突条部２６Ａに回転可能に取り付けられている。規制リング２７は、定着ベルト２５の回転時の蛇行を抑制して定着ベルト２５の回転を安定させる機能を有している。
【００４７】
ハロゲンヒーター２８は、輻射熱を放射して定着ベルト２５を加熱する熱源体であり、図３に示すように、定着ベルト２５の内側に設けられている。ハロゲンヒーター２８は、図４に示すように、回転軸Ａ−Ａと略平行に伸長する長尺な形状を有し、定着ベルト２５の軸方向における長さとほぼ同じ長さを有している。また、ハロゲンヒーター２８は、図６に示すように、輻射熱を放射するバルブ部２８Ａと、バルブ部２８Ａの両端側にそれぞれ設けられた封止部２８Ｂとを備えている。ハロゲンヒーター２８はその両端部が取付部材２６にそれぞれ固定されている。
【００４８】
また、ハロゲンヒーター２８は、図５に示すように、定着ベルト２５の内側において、ステー２４と定着ベルト２５との間に位置し、また、回転軸Ａ−Ａよりも上方に位置している。この結果、ハロゲンヒーター２８は、回転軸Ａ−Ａを中心とした定着ベルト２５の回転軌道のうち、その上部の領域に最も接近している。それゆえ、ハロゲンヒーター２８はこの領域を通過する定着ベルト２５の各部分を主に加熱する。なお、印刷動作中、定着ベルト２５は回転軸Ａ−Ａの周りを回転し続けるので、定着ベルト２５はその全周に亘ってハロゲンヒーター２８により加熱されることとなる。以下、定着ベルト２５の回転軌道のうち、ハロゲンヒーター２８が加熱する領域を「加熱領域」という。なお、後述するように、図１１（２）中のハッチングを付した領域Ｒが加熱領域である。
【００４９】
ニップ形成部材２９は、図５に示すように、定着ベルト２５の内側に設けられ、ステー２４の下方であって、加圧ローラー３２と対向する位置に配置されている。ニップ形成部材２９は、図４に示すように、軸方向に伸長する長尺な部材であり、定着ベルト２５の軸方向長さとほぼ同じ長さを有している。また、ニップ形成部材２９は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の耐熱性樹脂により形成され、ステー２４または各取付部材２６に固定されている。ニップ形成部材２９は、定着ベルト２５を間に挟んで加圧ローラー３２と互いに押し合い、定着ベルト２５と加圧ローラー３２との間にニップ部３１を形成する。
【００５０】
定着ベルトユニット２３には、以上説明した部品ないし部材に加え、ハロゲンヒーター２８から放射される輻射熱を加熱領域Ｒに向けて反射する反射部材等が設けられているが、これについては図示および説明を省略する。また、定着ベルトユニット２３には、図３に示すように、ハロゲンヒーター２８の両端側を覆う一対のカバー部材４１、およびカバー部材４１よりも軸方向内側において定着ベルト２５とハロゲンヒーター２８との間を遮蔽するシャッター部材５１が設けられているが、これらについては後述する。
【００５１】
一方、定着装置２１において、加圧ローラー３２は、図２に示すように、定着ベルト２５の下方において定着ベルト２５と隣接している。加圧ローラー３２は、軸方向に長尺な円柱状のローラであり、図５に示すように、芯材３３と、その周囲に設けられた弾性層３４と、弾性層３４の外周面を被覆する離型層（図示せず）とを備えている。また、加圧ローラー３２の両端部はフレーム部２２に回転可能に取り付けられている。加圧ローラー３２は、図２に示すように、動力伝達機構３５を介してモーター（図示せず）に接続されており、モーターの駆動により、回転軸Ａ−Ａと平行な回転軸Ｂ−Ｂ周りを回転する。加圧ローラー３２の外周面は、定着ベルト２５を介してニップ形成部材２９に押し付けられており、これにより、加圧ローラー３２と定着ベルト２５との間には、用紙を加圧しつつ通過させるニップ部３１が形成されている。また、加圧ローラー３２の外周面が定着ベルト２５を介してニップ形成部材２９に押し付けられているため、モーターの駆動により加圧ローラー３２が回転すると、定着ベルト２５が回転する。
【００５２】
ここで、定着ベルト２５および加圧ローラー３２との間に形成されたニップ部３１には、図３に示すように、複数の異なるサイズを有する用紙についてそれぞれ通紙領域と非通紙領域が設定されている。通紙領域とはニップ部３１を用紙が通過する領域であり、非通紙領域とはニップ部３１を用紙が通過しない領域である。例えば、本実施形態による画像形成装置１は、複数の異なるサイズを有する用紙、具体的には、Ａ４サイズの用紙（Ａ４用紙）、Ｂ５サイズの用紙（Ｂ５用紙）、およびＡ５サイズの用紙（Ａ５用紙）に対し、画像を印刷することができる。定着動作時には、いずれの用紙も、定着装置２１においてニップ部３１の中央を通過する。また、定着ベルト２５および加圧ローラー３２のそれぞれの軸方向の長さは、上記複数のサイズの用紙のうち、最大の幅寸法を有するＡ４用紙の幅寸法（２１０ｍｍ）よりも長く設定されている。したがって、ニップ部３１の軸方向の長さも、最大の幅寸法を有するＡ４用紙の幅寸法よりも長い。なお、これらに合わせ、ハロゲンヒーター２８の軸方向の長さも、最大の幅寸法を有するＡ４用紙の幅寸法よりも長く設定されている。
【００５３】
Ａ４用紙、Ｂ５用紙およびＡ５用紙の通紙領域はいずれもニップ部３１の軸方向中央部分に位置する。Ａ４用紙の通紙領域はＡ４用紙の幅寸法（２１０ｍｍ）に対応し、Ｂ５用紙の通紙領域はＢ５用紙の幅寸法（１８２ｍｍ）に対応し、Ａ５用紙の通紙領域はＡ５用紙の幅寸法（１４８ｍｍ）に対応する。したがって、Ａ４用紙の通紙領域が最も大きく、Ｂ５用紙の通紙領域はＡ４用紙の通紙領域よりも小さく、Ａ５用紙の通紙領域はＢ５用紙の通紙領域よりも小さい。また、Ａ４用紙、Ｂ５用紙およびＡ５用紙の非通紙領域はいずれもニップ部３１の軸方向の一方の端側および他方の端側にそれぞれ位置する。具体的には、Ａ４用紙の非通紙領域はニップ部３１においてＡ４用紙の通紙領域の軸方向外側に位置する。Ｂ５用紙の非通紙領域はニップ部３１においてＢ５用紙の通紙領域の軸方向外側に位置する。Ａ５用紙の非通紙領域はニップ部３１においてＡ５用紙の通紙領域の軸方向外側に位置する。Ａ４用紙の非通紙領域が最も小さく、Ｂ５用紙の非通紙領域はＡ４用紙の非通紙領域よりも大きく、Ａ５用紙の非通紙領域はＢ５用紙の非通紙領域よりも大きい。
【００５４】
ニップ部３１の中央部分には、Ａ４用紙、Ｂ５用紙およびＡ５用紙の通紙領域がそれぞれ重なり合う領域が形成されている。この領域を共通通紙領域Ｚ１という。共通通紙領域Ｚ１は、ニップ部３１において、Ａ４用紙、Ｂ５用紙およびＡ５用紙のいずれもが通過する領域である。また、ニップ部３１の各端側には、Ａ４用紙、Ｂ５用紙およびＡ５用紙の非通紙領域がそれぞれ重なり合う領域が形成されている。この領域を共通非通紙領域Ｚ２という。共通非通紙領域Ｚ２は、ニップ部３１において、Ａ４用紙、Ｂ５用紙およびＡ５用紙のいずれも通過しない領域である。また、共通通紙領域Ｚ１と共通非通紙領域Ｚ２との間には、Ａ４用紙の通紙領域とＢ５用紙の非通紙領域とＡ５用紙の非通紙領域とがそれぞれ重なり合う領域が形成されている。この領域を外側選択領域Ｚ３という。外側選択領域Ｚ３は、Ａ４用紙は通過するが、Ｂ５用紙およびＡ５用紙は通過しない領域である。また、共通通紙領域Ｚ１と共通非通紙領域Ｚ２との間において外側選択領域Ｚ３の軸方向内側には、Ａ４用紙の通紙領域とＢ５用紙の通紙領域とＡ５用紙の非通紙領域とが重なり合う領域が形成されている。この領域を内側選択領域Ｚ４という。内側選択領域Ｚ４は、Ａ４用紙およびＢ５用紙は通過するが、Ａ５用紙は通過しない領域である。なお、外側選択領域Ｚ３が第１の選択領域の具体例であり、内側選択領域Ｚ４が第２の選択領域の具体例である。
【００５５】
また、定着装置２１のフレーム部２２には、図２に示すように、複数の温度センサー３６、３７が設けられている。各温度センサ３６、３７は例えばサーミスタを備えている。温度センサ３６、３７は定着装置２１の正常稼働時にハロゲンヒーター２８を制御して定着ベルト２５の温度制御を行うための温度検知手段である。また、定着装置２１のフレーム部２２にはサーモスタット３８が設けられている。サーモスタット３８は、例えばハロゲンヒーター２８の熱暴走等により定着ベルト２５の温度が異常な高温となるおそれがあるときに、ハロゲンヒーター２８を強制的に消灯させ、事故や定着装置２１の損傷を未然に防ぐための温度検知手段である。
【００５６】
（カバー部材）
図７はカバー部材４１を示している。定着ベルトユニット２３には、一対のカバー部材４１が設けられ、これら一対のカバー部材４１は、図３に示すように、ハロゲンヒーター２８の両端側をそれぞれ覆っている。具体的には、カバー部材４１は、定着ベルト２５の内側に配置され、ハロゲンヒーター２８の端側において共通非通紙領域Ｚ２に対応する部分の外周側を覆っている。この結果、共通非通紙領域Ｚ２において、定着ベルト２５（加熱領域Ｒ）とハロゲンヒーター２８との間にはカバー部材４１が介在している。
【００５７】
カバー部材４１は、図７に示すように、例えばステンレス鋼等の金属板を、略コ字状に折り曲げることにより形成され、上側の上板部４１Ａおよびその両側の横板部４１Ｂを備えている。図５に示すように、上板部４１Ａはハロゲンヒーター２８において共通非通紙領域Ｚ２に対応する部分を上方から覆い、各横板部４１Ｂはハロゲンヒーター２８において共通非通紙領域Ｚ２に対応する部分を側方から覆っている。また、カバー部材４１は、例えばビス４２を用いて、ステー２４に固定されている。
【００５８】
また、カバー部材４１の上板部４１Ａには、ハロゲンヒーター２８の表面温度を調整するための複数の貫通孔４３が形成されている。図７に示すカバー部材４１においては、各貫通孔４３の形状は軸方向に伸長するスリット状であり、貫通孔４３は上板部４１Ａに５つ形成されているが、これは一例にすぎない。貫通孔４３の形状、大きさおよび個数は、定着動作時に、ハロゲンヒーター２８において共通非通紙領域Ｚ２に対応する部分の表面温度がハロゲンヒーター２８の当該部分の表面限界温度以下を維持するように設定する。
【００５９】
ここで、図７に示すカバー部材４１において頂点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４に囲まれた部分が上板部４１Ａの範囲である。このような範囲を有する上板部４１Ａの表面において、貫通孔４３が形成されていない部分を被覆面といい、上板部４１Ａの表面全体の面積に対する被覆面の割合を、カバー部材４１の被覆率という。カバー部材４１の被覆率は、定着動作時に、ハロゲンヒーター２８において共通非通紙領域Ｚ２に対応する部分の表面温度がハロゲンヒーター２８の当該部分の表面限界温度以下を維持するように設定する。カバー部材４１の被覆率は、このような条件を充たすように、各貫通孔４３の形状もしくは大きさ、または貫通孔４３の個数を調整することにより設定する。なお、ハロゲンヒーター２８の表面限界温度は、ハロゲンヒーターの種類や個々の製品ごとに異なるが、一例をあげれば、バルブ部２８Ａについては８００度、封止部２８Ｂについては３５０度である。また、ハロゲンヒーター２８において共通非通紙領域Ｚ２に対応する部分の表面温度は、ハロゲンヒーター２８の稼働状態や稼働環境、例えば、画像形成装置１における単位時間当たりの印刷枚数、または画像形成装置１の消費電力等に応じて異なるので、カバー部材４１の被覆率は、このようなハロゲンヒーター２８の稼働状態や稼働環境をも考慮に入れて設定する。
【００６０】
（シャッター部材）
図８はシャッター部材５１を示している。図９はシャッター部材５１の遮蔽板５２を示している。図１０はシャッター部材５１の遮蔽板５２に形成される貫通孔のいくつかの態様を示している。図１１はシャッター部材５１の動作を示している。シャッター部材５１は、図３に示すように、定着ベルト２５の内側において、ハロゲンヒーター２８と定着ベルト２５との間に配置されている。シャッター部材５１は、ハロゲンヒーター２８の端側において、外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分、および内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽する部材である。後述するように、シャッター部材５１は、開放位置から部分遮蔽位置を経て遮蔽位置までの間を、回転軸Ａ−Ａと同一の回転軸を中心に回動することができ、これにより、ハロゲンヒーター２８において、外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分、および内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分のそれぞれの開放、遮蔽を切り換えることができる。
【００６１】
シャッター部材５１は、図８に示すように、一対の遮蔽板５２および接続ロッド部５６を備えている。各遮蔽板５２は、ハロゲンヒーター２８において、外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分、および内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽する板状の部材である。各遮蔽板５２は、例えばステンレス鋼等の金属板を遮蔽板５２の回動軌道に沿うように湾曲させることにより形成されている。
【００６２】
接続ロッド部５６は、一対の遮蔽板５２を互いに接続する棒状の部材であり、例えばステンレス鋼等の金属材料により形成されている。接続ロッド部５６の一端側は一方の遮蔽板５２に接続され、接続ロッド部５６の他端側は他方の遮蔽板５２に接続されている。また、接続ロッド部５６の中間部は、各遮蔽板５２よりも径方向外側に張り出し、定着ベルト２５の内周面に接触している。接続ロッド部５６が接触している部分は、定着ベルト２５において共通通紙領域Ｚ１に対応する部分である。接続ロッド部５６を定着ベルト２５において共通通紙領域Ｚ１に対応する部分に接触させることにより、ハロゲンヒーター２８からシャッター部材５１へ伝わった熱を定着ベルト２５において共通通紙領域Ｚ１に対応する部分に伝えることができる。これにより、定着ベルト２５において共通通紙領域Ｚ１に対応する部分の熱量を増やすことができる。なお、接続ロッド部５６は定着ベルト２５の回転を妨げない程度の強さで定着ベルト２５の内周面に接触している。一対の遮蔽板５２を接続ロッド部５６で互いに接続することにより、一対の遮蔽板５２を同時に回動させる構成を容易に実現することができる。
【００６３】
また、各遮蔽板５２は、図９に示すように、第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４を備えている。具体的には、各遮蔽板５２は、第１の遮蔽板５３と第２の遮蔽板５４とを結合して一体化することにより形成されている。第１の遮蔽片５３は、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽する部分である。第２の遮蔽片５４は、ハロゲンヒーター２８において、外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分、および内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽する部分である。第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４はシャッター部材５１の回転軸（回転軸Ａ−Ａ）を中心とした周方向に並設されている。このように第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４を周方向に並設することにより、シャッター部材５１の回動により、第１の遮蔽片５３によるハロゲンヒーター２８の遮蔽と第２の遮蔽片５４によるハロゲンヒーター２８の遮蔽とを容易に切り換えることができる。
【００６４】
また、各遮蔽板５２において、第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４には、ハロゲンヒーター２８の表面温度を調整するための複数の貫通孔５５が形成されている。図９に示す第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４においては、各貫通孔５５の形状は軸方向に伸長するスリット状であり、貫通孔５５は第１の遮蔽片５３には２つ形成され、第２の遮蔽片５４には３つ形成されているが、これは一例にすぎない。第１の遮蔽片５３に形成された貫通孔５５の形状、大きさおよび個数は、第１の遮蔽片５３により、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽している間に、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面温度が、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面限界温度以下を維持するように設定する。また、第２の遮蔽片５４に形成された貫通孔５５の形状、大きさおよび個数は、第２の遮蔽片５４により、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分および内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽している間に、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面温度が、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面限界温度以下を維持するように設定する。
【００６５】
ここで、図９に示す遮蔽板５２において頂点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３およびＱ４に囲まれた部分が第１の遮蔽片５３の範囲である。このような範囲を有する第１の遮蔽片５３の表面において、貫通孔５５が形成されていない部分を遮蔽面といい、第１の遮蔽片５３の表面全体の面積に対する当該遮蔽面の割合を、第１の遮蔽片５３の遮蔽率という。第１の遮蔽片５３の遮蔽率は、第１の遮蔽片５３により、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽している間に、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面温度が、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面限界温度以下を維持するように設定する。第１の遮蔽片５３の遮蔽率は、このような条件を充たすように、第１の遮蔽片５３に形成する各貫通孔５５の形状もしくは大きさ、または貫通孔５５の個数を調整することにより設定する。また、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応する部分の表面温度は、ハロゲンヒーター２８の稼働状態や稼働環境、例えば、画像形成装置１における単位時間当たりの印刷枚数、または画像形成装置１の消費電力等に応じて異なるので、第１の遮蔽片５３の遮蔽率は、このようなハロゲンヒーター２８の稼働状態や稼働環境をも考慮に入れて設定する。
【００６６】
また、図９に示す遮蔽板５２において頂点Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６およびＱ７に囲まれた部分が第２の遮蔽片５４の範囲である。このような範囲を有する第２の遮蔽片５４の表面において、貫通孔５５が形成されていない部分を遮蔽面といい、第２の遮蔽片５４の表面全体の面積に対する当該遮蔽面の割合を、第２の遮蔽片５４の遮蔽率という。第２の遮蔽片５４の遮蔽率は、第２の遮蔽片５４により、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分および内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽している間に、ハロゲンヒーター２８において当該部分の表面温度がハロゲンヒーター２８の当該部分の表面限界温度以下を維持するように設定する。第２の遮蔽片５４の遮蔽率の設定方法の詳細は、第１の遮蔽片５３の遮蔽率の設定方法と同じである。また、第２の遮蔽片５４の遮蔽率の設定は、第１の遮蔽片５３の遮蔽率の設定と独立して行うことができ、第２の遮蔽片５４の遮蔽率を第１の遮蔽片５３の遮蔽率と同一にすることもでき、異ならせることもできる。
【００６７】
ここで、第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４に形成する貫通孔の態様を、図９に示す第１の態様に加えて、いくつか例示する。すなわち、図１０（１）に示す遮蔽板７２に形成された第２の態様の貫通孔７５は、周方向に長いスリット状であり、各貫通孔７５の大きさは小さいが、貫通孔７５の個数が多い。このため、これらの貫通孔７５によれば、図９に示す第１の態様と同等の遮蔽率を実現することができる。また、図１０（２）に示す遮蔽板８２に形成された第３の態様の貫通孔８５は、斜め方向に長いスリット状であり、貫通孔８５の個数は多いが、各貫通孔８５の大きさが小さい。このため、これらの貫通孔８５によれば、図９に示す第１の態様よりも高い遮蔽率を実現することができる。また、図１０（３）に示す遮蔽板９２に形成された第４の態様の貫通孔９５は、円形であり、貫通孔９５の個数は少なく、各貫通孔９５の大きさも小さい。このため、これらの貫通孔９５によれば、図９に示す第１の態様よりも高い遮蔽率を実現することができる。
【００６８】
また、シャッター部材５１は、定着ベルトユニット２３において回転軸Ａ−Ａと同一の回転軸を中心に回動可能に支持されている。すなわち、図８に示すように、シャッター部材５１の両端側には支持ロッド５７の一端側が接続され、図５に示すように、各支持ロッド５７の他端側は、取付部材２６に形成された長穴５９と、フレーム部２２に形成された長穴５９と対応する形状を有する長穴（図示せず）とを通過し、図２に示すように、フレーム部２２の両端側の外部に設けられた回動機構５８に支持されている。回動機構５８は、例えばモーターを備え、上記制御部からの制御信号に従って当該モーターを駆動させることにより、各支持ロッド５７を回動させる。これにより、各支持ロッド５７は、その回動軌道に沿うように円弧状に形成された長穴５９等の内部を移動する。各支持ロッド５７は定着ベルト２５の端部の開口している部分からその内側に進入し、定着ベルト２５の内側に配置されたシャッター部材５１に接続されているので、各支持ロッド５７の移動に伴い、シャッター部材５１が回動する。
【００６９】
シャッター部材５１は、開放位置から部分遮蔽位置を経て遮蔽位置までの間を移動する。
【００７０】
図１１（１）は、図６に示す定着ベルトユニット２３の端側を図６において上方から見た状態を示しており、図１１（２）は図１１（１）中の矢示Ｓ１−Ｓ１方向から見た当該定着ベルトユニット２３の端側を模式的に示す端面図である。図１１（３）ないし（６）についても同様である。図１１（１）および（２）はシャッター部材５１が開放位置にある状態を示している。図１１（１）および（２）に示すように、開放位置は、各遮蔽板５２が、外側選択領域Ｚ３および内側選択領域Ｚ４の双方において、定着ベルト２５（加熱領域Ｒ）とハロゲンヒーター２８との間から外れている位置である。シャッター部材５１が開放位置にあるとき、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分、およびハロゲンヒーター２８において内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分の双方が開放される。
【００７１】
Ａ４用紙に画像を印刷する際（Ａ４用紙上に形成されたトナー像を当該用紙に定着させる際）、シャッター部材５１は開放位置へ回動する。これにより、ハロゲンヒーター２８においてＡ４用紙の通紙領域に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分が遮蔽板５２により遮蔽されることが防止される。これにより、Ａ４用紙にトナー像を定着させるのに必要な熱量を定着ベルト２５に伝えることができ、Ａ４用紙に形成される画像の良好な品質を維持することができる。また、ハロゲンヒーター２８においてＡ４用紙の非通紙領域に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分はカバー部材４３により被覆されているので、例えばＡ４用紙に対する印刷が長時間連続して行われた場合でも、Ａ４用紙の非通紙領域において定着ベルト２５が過昇温な状態となることを防止することができる。また、カバー部材４１に形成された貫通孔４３により、ハロゲンヒーター２８において、Ａ４用紙の非通紙領域に対応する部分の表面温度を、ハロゲンヒーター２８の当該部分の限界表面温度以下に維持することができる。
【００７２】
また、図１１（３）および（４）は、シャッター部材５１が部分遮蔽位置にある状態を示している。図１１（３）および（４）に示すように、部分遮蔽位置は、各遮蔽板５２が、外側選択領域Ｚ３において定着ベルト２５（加熱領域Ｒ）とハロゲンヒーター２８との間に介在するが、内側選択領域Ｚ４において定着ベルト２５（加熱領域Ｒ）とハロゲンヒーター２８との間から外れている位置である。シャッター部材５１が部分遮蔽位置にあるとき、各遮蔽板５２の第１の遮蔽片５３により、ハロゲンヒーター２８において外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分が遮蔽される。一方、シャッター部材５１が部分遮蔽位置にあるとき、ハロゲンヒーター２８において内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分は、第１の遮蔽片５３によっても第２の遮蔽片５４によっても遮蔽されず、それゆえ、この部分は開放される。
【００７３】
Ｂ５用紙に画像を印刷する際（Ｂ５用紙上に形成されたトナー像を当該用紙に定着させる際）、シャッター部材５１は部分遮蔽位置へ回動する。これにより、ハロゲンヒーター２８においてＢ５用紙の非通紙領域に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分が第１の遮蔽片５３およびカバー部材４３により遮蔽または被覆されるので、例えばＢ５用紙に対する印刷が長時間連続して行われた場合でも、Ｂ５用紙の非通紙領域において定着ベルト２５が過昇温な状態となることを防止することができる。また、第１の遮蔽片５３に形成された貫通孔５５、およびカバー部材４１に形成された貫通孔４３により、ハロゲンヒーター２８において、Ｂ５用紙の非通紙領域に対応する部分の表面温度を、ハロゲンヒーター２８の当該部分の限界表面温度以下に維持することができる。また、シャッター部材５１が部分遮蔽位置へ回動することにより、ハロゲンヒーター２８においてＢ５用紙の通紙領域に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分が第１の遮蔽片５３または第２の遮蔽片５４により遮蔽されることが防止される。これにより、Ｂ４用紙にトナー像を定着させるのに必要な熱量を定着ベルト２５に伝えることができ、Ｂ４用紙に形成される画像の良好な品質を維持することができる。
【００７４】
また、図１１（５）および（６）は、シャッター部材５１が遮蔽位置にある状態を示している。図１１（５）および（６）に示すように、遮蔽位置は、各遮蔽板５２が、外側選択領域Ｚ３および内側選択領域Ｚ４において定着ベルト２５（加熱領域Ｒ）とハロゲンヒーター２８との間に介在する位置である。シャッター部材５１が遮蔽位置にあるとき、各遮蔽板５２の第２の遮蔽片５４により、ハロゲンヒーター２８において、外側選択領域Ｚ３に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分および内側選択領域Ｚ４に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分が遮蔽される。
【００７５】
Ａ５用紙に画像を印刷する際（Ａ５用紙上に形成されたトナー像を当該用紙に定着させる際）、シャッター部材５１は遮蔽位置へ回動する。これにより、ハロゲンヒーター２８においてＡ５用紙の非通紙領域に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分が第２の遮蔽片５４およびカバー部材４３により遮蔽または被覆されるので、例えばＡ５用紙に対する印刷が長時間連続して行われた場合でも、Ａ５用紙の非通紙領域において定着ベルト２５が過昇温な状態となることを防止することができる。また、第２の遮蔽片５４に形成された貫通孔５５、およびカバー部材４１に形成された貫通孔４３により、ハロゲンヒーター２８において、Ａ５用紙の非通紙領域に対応する部分の表面温度を、ハロゲンヒーター２８の当該部分の限界表面温度以下に維持することができる。
【００７６】
本実施形態において、シャッター部材５１は、開放位置から一方向（図１１（２）中の反時計回り方向）に例えば４５度回動すると、部分遮蔽位置に到達し、部分遮蔽位置から一方向に例えば４５度回動すると、遮蔽位置に到達する。また、シャッター部材５１は、遮蔽位置から他方向（図１１（５）中の時計回り方向）に例えば４５度回動すると、部分遮蔽位置に到達し、部分遮蔽位置から他方向に例えば４５度回動すると、開放位置に到達する。上記制御部は、印刷（定着）を行う用紙のサイズに応じ、回動機構５８のモーターを制御し、シャッター部材５１が開放位置、部分遮蔽位置および遮蔽位置のいずれかの位置となるように、シャッタ部材５１を一方向または他方向に４５度または９０度回動させる。
【００７７】
以上、説明した通り、本発明の実施形態による定着装置２１においては、定着ベルト２５の内側に、回転軸Ａ−Ａと同一の回動軸周りを回動するシャッター部材５１を設け、トナー像の定着を行う用紙のサイズに応じてシャッター部材５１を回動させ、ハロゲンヒーター２８において、定着を行う当該用紙の非通紙領域に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分をカバー部材４１と共に遮蔽または被覆する。したがって、非通紙領域が用紙のサイズに応じて変化する場合でも、当該変化する非通紙領域における定着ベルトの過昇温を防止することができる。
【００７８】
また、本発明の実施形態による定着装置２１においては、シャッター部材５１の各遮蔽板５２に貫通孔５５を形成したことにより、各遮蔽板５２によってハロゲンヒーター２８において非通紙領域に対応しかつ加熱領域Ｒに対向する部分を遮蔽している間に、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面温度が、ハロゲンヒーター２８の当該部分の表面限界温度を超えて上昇することを防止することができる。
【００７９】
ここで、図１２は、Ａ５用紙に対する印刷を長時間連続して行ったときの定着ベルト２５の軸方向中央からの距離（横軸）と定着ベルト２５の温度（縦軸）との関係を示している。図１２において、実線の特性線はシャッター部材（第２の遮蔽片）の遮蔽率が０％の場合における定着ベルト２５の軸方向中央からの距離と温度との関係を示している。遮蔽率０％とは、シャッター部材による遮蔽を行わないことを意味する。この実線の特性線を見るとわかる通り、遮蔽率０％の場合には、Ａ５用紙の非通紙領域における定着ベルト２５の温度が、Ａ５用紙の通紙領域における温度と比較して大きく上昇している。
【００８０】
また、図１２において、二点鎖線の特性線はシャッター部材（第２の遮蔽片）の遮蔽率が５０％の場合における定着ベルト２５の軸方向中央からの距離と温度との関係を示している。遮蔽率５０％は、第２の遮蔽片の貫通孔の形状、大きさおよび個数により設定されている。この二点鎖線の特性線と実線の特性線とを比較するとわかる通り、遮蔽率５０％のシャッター部材を設けることで、シャッター部材を設けない場合（遮蔽率０％の場合）よりも、Ａ５用紙の非通紙領域における定着ベルト２５の温度の上昇が抑制されている。
【００８１】
また、図１２において、点線の特性線はシャッター部材の遮蔽率が１００％の場合における定着ベルト２５の軸方向中央からの距離と温度との関係を示している。遮蔽率１００％とは、貫通孔が全く形成されていない無孔のシャッター部材（無効の第２の遮蔽片）を設けたことを意味する。この点線の特性線と二点鎖線の特性線とを比較するとわかる通り、無孔のシャッター部材を設けることで、遮蔽率５０％のカバー部材を設けた場合よりも、Ａ５用紙の非通紙領域における定着ベルト２５の温度の上昇が一層抑制されている。このように、図１２から、遮蔽率の高いシャッター部材を設けるほど、Ａ５用紙の非通紙領域における定着ベルト２５の温度上昇の抑制効果を高めることができることがわかる。かかる効果は、Ｂ４用紙やＡ４用紙の場合にも奏されると考えられる。
【００８２】
一方、図１３は、定着ベルト２５の回転速度が２０ＰＰＭ（１分間当たりの印刷枚数）であり、電力消費量が８００Ｗである場合において、シャッター部材の遮蔽率（横軸）とハロゲンヒーター２８のバルブ部２８Ａの端部の表面温度（縦軸）との関係、およびシャッター部材の遮蔽率（横軸）とハロゲンヒーター２８のバルブ部２８Ａの中央部の表面温度（縦軸）との関係を示している。図１３において、破線はハロゲンヒーター２８のバルブ部２８Ａの表面限界温度を示している。図１３を見るとわかる通り、シャッター部材の遮蔽率が１００％の場合（無孔のシャッター部材を設けた場合）には、バルブ部２８Ａの端部の表面温度がその限界温度を超えている。このように、図１３から、遮蔽率が高く、１００％に近いシャッター部材を設けるとハロゲンヒーター２８のバルブ部２８Ａの端部の表面温度がその限界温度を超える場合があることがわかる。
【００８３】
図１２および図１３を合わせて検討すると、シャッター部材５１（第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４のそれぞれ）の遮蔽率は、定着ベルト２５の過昇温を防止するためには高く設定した方がよいが、ハロゲンヒーター２８のバルブ部２８Ａの端部の表面温度をその限界温度以下に維持するためには１００％未満、例えば約７０％以下に設定することがよいと考えられる。したがって、シャッター部材５１の第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４のそれぞれに形成する貫通孔５５の形状、大きさ、および個数を調整し、シャッター部材５１の遮蔽率が例えば３０％以上７０％以下となるように設定することにより、各用紙の非通紙領域（外側選択領域Ｚ３および内側選択領域Ｚ４の部分）における定着ベルト２５の過昇温を防止することと、ハロゲンヒーター２８における非通紙領域（外側選択領域Ｚ３および内側選択領域Ｚ４の部分）に対応する部分の表面温度をその限界温度以下に維持することとを同時に実現することができる。これにより、定着ベルト２５の劣化ないし消耗を抑制することができると共に、ハロゲンヒーター２８の故障を防止することができる。
【００８４】
なお、上述した実施形態では、画像形成装置１がＡ４用紙、Ｂ４用紙、Ａ５用紙に対して印刷を行う場合を例にあげて説明したが、用紙サイズはこれらに限定されない。Ａ３用紙のような大きなサイズの用紙や、はがきサイズのような小さなサイズの用紙に対して印刷を行う場合でも、本発明を適用することができる。いずれの場合も、各用紙のサイズに対応してニップ部に設定される複数の通紙領域および複数の非通紙領域に基づいて複数の選択領域を設定し、それぞれの選択領域を遮蔽するための遮蔽片を備えたシャッター部材を形成する。
【００８５】
また、上述した実施形態では、画像形成装置１がそれぞれサイズの異なる３種類の用紙に対して印刷を行う場合を例にあげたが、用紙の種類の個数については限定されない。上述したように、画像形成装置１が印刷を行う用紙の種類が３種類の場合には、ニップ部３１に設定される２つの選択領域のうちの一方を遮蔽する遮蔽片と、これらの選択領域のうちの双方を遮蔽する遮蔽する遮蔽片とを有する遮蔽板を形成する。また、画像形成装置１が印刷を行う用紙の種類が２種類の場合には、ニップ部３１に設定される１つの選択領域を遮蔽する１つの遮蔽片を有する遮蔽板を形成する。画像形成装置１が印刷を行う用紙の種類が４種類の場合には、ニップ部３１に設定される３つの選択領域のうちの１つを遮蔽する遮蔽片と、これらの選択領域のうちの２つを遮蔽する遮蔽片と、これらの選択領域のうちの全部を遮蔽する遮蔽片を有する遮蔽板を形成する。
【００８６】
また、上述した実施形態では、第１の遮蔽片５３および第２の遮蔽片５４に形成する貫通孔５５のいくつかの態様を図１０に示して説明したが、貫通孔５５の態様はこれらに限定されない。例えば、第１の遮蔽片５３または第２の遮蔽片５４の端部に凹状の切り欠きを設け、第１の遮蔽片５３または第２の遮蔽片５４を貫通する空間を形成した場合、その切り欠きも貫通孔の一態様に含まれる。
【００８７】
また、上述した実施形態では、シャッター部材５１を、定着ベルト２５の回転軸Ａ−Ａと同一の回動軸周りを回動させる場合を例にあげたが、本発明はこれに限らない。シャッター部材５１が回動するスペースを広く確保できる場合などには、シャッター部材５１を、定着ベルト２５の回転軸Ａ−Ａとは異なる回動軸周りを回動させてもよい。
【００８８】
また、上述した実施形態では、熱源体としてハロゲンヒーター２８を例にあげたが、熱源体はこれに限らず、例えばセラミックヒーター等の他の熱源体でもよい。
【００８９】
また、上述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例にあげたが、本発明はこれに限らず、複写機、ファクシミリ、複合機等にも適用することができる。
【００９０】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う定着装置および画像形成装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１  画像形成装置
２１  定着装置
２２  フレーム部
２３  定着ベルトユニット
２４  ステー
２５  定着ベルト
２６  取付部材
２６Ａ  突条部
２７  規制リング
２８  ハロゲンヒーター
２８Ａ  バルブ部
２８Ｂ  封止部
２９  ニップ形成部材
３１  ニップ部
３２  加圧ローラー
４１  カバー部材
４３  貫通孔
５１  シャッター部材
５２、７２、８２、９２  遮蔽板
５３  第１の遮蔽片
５４  第２の遮蔽片
５５、７５、８７、９５  貫通孔
５６  接続ロッド
５７  支持ロッド
５８  回動機構
５９  長穴
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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