(57)【要約】【課題】定着部材の温度制御の精度を維持しつつ、省エネ性に優れ、高品質画像を形成する。【解決手段】  定着ベルト２１と、前記定着部材に対向し、記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧ローラ２２と、ハロゲンヒータ２３と、少なくとも定着ベルト２１と加圧ローラ２２を収容する外装カバー２５と、前記外装部材の外部に設けられ前記定着部材および前記加圧部材のいずれかの温度を制御するために温度検知を行う非接触式温度センサ４０を少なくとも一つ有する定着装置２０において、外装部材は、非接触式温度センサ４０が定着ベルト２１および加圧ローラ２２のいずれかの温度検知を行うための温度検知孔５０を少なくとも一つ有し、非接触式温度センサ４０および非接触式温度センサ４０を外装カバー２５に取り付ける取付け部品４１のいずれかが移動することで、温度検知孔５０の一部もしくは全域を塞ぐよう構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を加熱、溶融して記録媒体上に定着する定着部材と、前記定着部材に対向し、記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材および前記加圧部材のいずれかを加熱する加熱源と、少なくとも前記定着部材と加圧部材を収容する外装部材と、前記外装部材の外部に設けられ前記定着部材および前記加圧部材のいずれかの温度を制御するために前記定着部材および前記加圧部材のいずれかの温度検知を行う非接触式温度センサを少なくとも一つ有する定着装置において、
前記外装部材は、前記非接触式温度センサが前記定着部材および前記加圧部材のいずれかの温度検知を行うための温度検知孔を少なくとも一つ有し、
前記非接触式温度センサおよび前記非接触式温度センサを前記外装部材に取り付ける取付け部品のいずれかが移動することで、前記温度検知孔の一部もしくは全域を塞ぐことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着部材および前記加圧部材の少なくとも一方は加圧脱圧機構を有し、前記加圧脱圧機構の動作と連動して前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品の少なくとも一方が移動す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】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方は、前記定着装置が前記記録媒体にトナー像を定着または前記記録媒体を搬送している時には前記温度検知孔を塞がず、それ以外の動作を行っている時には前記温度検知孔を塞ぐことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項４】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方は、前記定着装置が待機モードおよび省エネモード時の少なくともいずれか一方の時に前記温度検知孔を塞ぐことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方は、前記定着装置が前記待機モードおよび前記省エネモードのいずれか一方に移行した時に前記定着部材および前記加圧部材のいずれか一方の温度が所定の範囲内にあるときは、前記待機モードおよび省エネモード時の少なくともいずれか一方であっても前記温度検知孔を塞がないことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方が前記温度検知孔を塞いでいる時には、前記加熱源により前記定着部材および前記加圧部材を加熱しないことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方が前記温度検知孔を塞いでいる時に、前記加熱源により前記定着部材および前記加圧部材のいずれか一方を加熱する場合には、一定の時間間隔、点灯率で前記加熱源に電力が供給され、前記定着部材および前記加圧部材のいずれか一方が加熱されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方が前記温度検知孔を塞いでいる状態にて前記加熱源により前記定着部材および前記加圧部材のいずれか一方を加熱する際に、前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方が前記温度検知孔を塞いでいる状態から一度開放し、前記加熱源に電力が供給された後に再び前記温度検知孔を塞ぐことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方が前記温度検知孔を塞いでいる時には、前記定着装置内に設けられた雰囲気温度センサによって前記定着部材および前記加圧部材のいずれか一方の温度を計測し、前記定着部材および前記加圧部材のいずれか一方の温度を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記非接触式温度センサおよび前記取付け部品のいずれか一方により前記温度検知孔を塞ぐ制御の設定を変更することができることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機やファクシミリ、プリンタなどの静電記録式画像形成装置に使用される定着装置、およびその定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等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材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等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、ベルト方式の定着装置（例えば、特許文献１）やセラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば、特許文献２）が知られている。
【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、すなわち電源投入時など、常温状態から印刷可能なリロード温度までに要する時間や、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排紙が完了するまでの時間）の短縮化が望まれている（課題１）。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（所謂、温度落ち込み）が問題となっている（課題２）。
【０００５】
前記課題１の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されており、この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となったが、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分では加熱されておらず、ニップの用紙などの入口において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、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（課題３）。
【０００６】
以上のような課題１〜３を解決するために、無端ベルトを用いる構成において、その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して、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３）。
【０００７】
特許文献３に記載された定着装置は図７に示すように、無端ベルト１００の内部にパイプ状の金属熱伝導体２００を、無端ベルト１００の移動をガイドすることが可能に固定し、金属熱伝導体２００内の熱源３００により金属熱伝導体２００を介して無端ベルト１００を加熱する。さらに無端ベルト１００を介して金属熱伝導体２００に接してニップ部を形成する加圧ローラ４００を備え、該加圧ローラ４００の回転に連れ回りするようにして無端ベルト１００を周方向に移動させる。この構成により、定着装置を構成する無端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。
【０００８】
また、更なる省エネ性およびファーストプリントタイム向上のためには熱効率を更に向上させることも可能である。無端ベルトを金属熱伝導体を介して間接的に加熱する構成に代えて、無端ベルトを金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成が考案されている（例えば、特許文献４）。この構成では伝熱効率が大幅に向上させることにより消費電力を低減すると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが実現できる。また、金属熱伝導体レスによるコストダウンが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非接触式温度センサによる計測温度に基づき定着部材の表面温度を制御する場合は、非接触式温度センサが画像形成装置本体側に装着されているので、定着部材の検知領域を遮らないようにする必要がある。このため、定着ユニットのカバーやフレームに穴が空く構成となり、その穴から気流が流れ込み定着ユニット内温度が局所的に低下し、定着不良や光沢ムラなどの異常画像が発生する。また、定着ユニットのカバーに穴が空いているため、定着ニット全体の断熱効果が低下し、省エネ性が低下する。
【００１０】
このような問題を解決するため、単純に定着ユニットカバーの孔を塞ぐように非接触式温度センサを取り付けることも考えられる。しかし、定着ユニットカバーの孔は揮発したトナーのＷＡＸ成分が定着ユニット外に逃げる場所でもあり、揮発したトナーのＷＡＸ成分などが非接触式温度センサに付着すると、温度検知が正常にできなくなる可能性がある。
また、制御対象近傍に常にセンサがあると、センサが高温になり耐熱温度を超えてしまい、温度検知が正常にできなくなる場合がある。このため、常に定着ユニットカバーの孔を非接触式温度センサで塞ぐことは難しい。
【００１１】
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、定着部材の温度制御の精度を維持しつつ、省エネ性に優れ、高品質画像を形成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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る定着装置は、上記目的を達成するため、トナー像を加熱、溶融して記録媒体上に定着する定着部材と、前記定着部材に対向し、記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材および前記加圧部材のいずれかを加熱する加熱源と、少なくとも前記定着部材と加圧部材を収容する外装部材と、前記外装部材の外部に設けられ前記定着部材および前記加圧部材のいずれかの温度を制御するために前記定着部材および前記加圧部材のいずれかの温度検知を行う非接触式温度センサを少なくとも一つ有する定着装置において、前記外装部材は、前記非接触式温度センサが前記定着部材および前記加圧部材のいずれかの温度検知を行うための温度検知孔を少なくとも一つ有し、前記非接触式温度センサおよび前記非接触式温度センサを前記外装部材に取り付ける取付け部品のいずれかが移動することで、前記温度検知孔の一部もしくは全域を塞ぐことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、定着部材の温度制御の精度を維持しつつ、省エネ性に優れ、高品質画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着装置の外装部材である。
【図４】本発明の実施の形態に係る定着装置の温度検知孔を塞ぐ様子を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る定着装置において定着部材と取付け部品をギヤ列で連結した状態を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る定着装置において定着部材と取付け部品をギヤ列で連結した状態を示す図である。
【図７】従来の定着装置の定着ローラ対を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、図１を参照して、本発明に係る定着装置を搭載した画像形成装置の実施の一形態の全体構成及び動作について説明する。
【００１６】
図１に示した画像形成装置１は、複数の色画像を形成する作像部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタであるが、本発明はこの方式に限ることはなく、またプリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
【００１７】
図１において画像形成装置１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラムを並設したタンデム構造が採用されている。
【００１８】
図１に示す構成の画像形成装置１は、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋに対峙しながら矢印方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）３０に対して１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる記録紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。
【００１９】
各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されており、いま、ブラック画像形成を行う感光体ドラム４Ｂｋを対象として説明すると、感光体ドラム４Ｂｋの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置６、現像装置７、１次転写ローラ３１Ｂｋおよびクリーニング装置８が配置されている。帯電後に行われる書き込みには、光書込装置９が用いられる。
【００２０】
転写ベルト３０に対する転写は、転写ベルト３０が矢印方向に移動する過程において、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト３０の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト３０を挟んで各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ３１による電圧印加によって、方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００２１】
画像形成装置１は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト３０及び１次転写ローラ３１を備えた転写ベルトユニット３と、転写ベルト３０に対向して配設され転写ベルト３０に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ３６と、転写ベルト３０に対向して配設され転写ベルト３０上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置３５と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置９とを有している。
【００２２】
光書込装置９は、光源としての半導体レーザ、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偏向手段としての回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光を出射して感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。
【００２３】
画像形成装置１には、感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋと転写ベルト３０との間に向けて搬送される記録紙Ｐを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置１５と、シート給送装置１５から搬送されてきた記録紙Ｐを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｂｋと転写ベルト３０との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対１２と、記録紙Ｐの先端がレジストローラ対１２に到達したことを検知するセンサとが設けられている。
【００２４】
画像形成装置１には、トナー像が転写された記録紙Ｐにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置２０と、定着済みの記録紙Ｐを画像形成装置１の本体外部に排出する排紙ローラ１３と、画像形成装置１の本体上部に配設されて排紙ローラ１３により画像形成装置１の本体外部に排出された記録紙Ｐを積載する排紙トレイ１４と、排紙トレイ１４の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋとが備えられている。
【００２５】
転写ベルトユニット３は、転写ベルト３０、１次転写ローラ３１の他に、転写ベルト３０が掛け回されている駆動ローラ３２および従動ローラ３４を有している。従動ローラ３４は、転写ベルト３０に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ３４には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット３と、１次転写ローラ３１と、２次転写ローラ３６と、クリーニング装置３５とで転写装置が構成されている。
【００２６】
シート給送装置１５は、画像形成装置１の本体下部に配設されており、最上位の記録紙Ｐの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ１１を有しており、給送ローラ１１が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の記録紙Ｐをレジストローラ対１２に向けて給送するようになっている。
【００２７】
転写ベルトユニット３に装備されているクリーニング装置３５は、転写ベルト３に対向、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とを有しており、転写ベルト３０上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト３０をクリーニングするようになっている。クリーニング装置３５はまた、転写ベルト３０から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。
【００２８】
次に、図２に基づき、定着装置２０の詳細な構成について説明する。
【００２９】
図２は本実施の形態に係る定着装置２０を示す構成図で、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１を有し、これに対向する加圧部材である加圧ローラ２２、およびニップ形成部材２４によってニップ部Ｎが形成される。ニップ形成部材２４は加圧ローラ２２からの加圧力を受ける支持部材２６によって支持されている。また、摺動シートがニップ形成部材２４上に設置されている。加圧ローラ２２を除く上記の部品は一対の保持部材２７に内包されている。
【００３０】
定着ベルト２１はトナー像を加熱、溶融して用紙Ｐに定着させるようになっている。定着ベルト２１および保持部材２７の内部には、加熱源であるハロゲンヒータ２３を有しており、遮蔽部材２９によってハロゲンヒータ２３が定着ベルト２１を直接加熱する領域を制御している。遮蔽部材２９は定着ベルト２１の外側に存在し、温度検知孔５０近傍の定着ベルトを塞ぐようになっている。
【００３１】
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）で構成されている。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）又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によって構成されている。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。
【００３２】
加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、定着ベルト２１に対向し、用紙Ｐが搬送されるニップ部Ｎを形成するようになっている。
【００３３】
加圧ローラ２２は、加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。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。また、加圧ローラ２２は、画像形成装置本体に設けられたモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、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。
【００３４】
本実施の形態に係る定着装置２０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が、未定トナーを押しつぶ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が生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ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。
【００３５】
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、定着部材と加圧部材は、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。
【００３６】
各ハロゲンヒータ２３は、それぞれの両端部が定着装置２０の側板に固定されている。各ハロゲンヒータ２３は、画像形成装置１本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、温度センサ等による定着ベルト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）を所望の温度に設定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２３以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。また、加熱源は加圧ローラ２２を加熱してもよい。
【００３７】
ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設され、支持部材２６によって固定支持されている。これにより、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防止し、加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られるようにしている。なお、支持部材２６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、支持部材２６を樹脂製とすることも可能である。
【００３８】
また、ニップ形成部材２４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、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定した定着ニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ニップ形成部材２４には、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）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。
【００３９】
また、ニップ形成部材２４は、その表面に低摩擦シートを有している。定着ベルト２１が回転する際、この低摩擦シートに対し定着ベルト２１が摺動することで、定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷が軽減される。
【００４０】
反射部材２８は、支持部材２６とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。本実施の形態に係る定着装置２０では、反射部材２８を支持部材２６に固定している。また、反射部材２８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２８を配設していることにより、ハロゲンヒータ２３から支持部材２６側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。
【００４１】
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からの輻射熱が支持部材２６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。
【００４２】
また、本実施の形態に係る定着装置２０に反射部材２８を設けずに、支持部材２６のハロゲンヒータ２３側の面を研磨又は塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。また、上記反射部材２８又は支持部材２６の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。
【００４３】
ただ、支持部材２６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ため、本実施の形態に係る定着装置２０のように反射部材２８を別途設けた方が、形状や材質の選択の自重度が広がり、反射部材２８と支持部材２６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２８をハロゲンヒータ２３と支持部材２６との間に設けることにより、ハロゲンヒータ２３に対する反射部材２８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。
【００４４】
また、本実施の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、種々の構成上の工夫が施されている。
【００４５】
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）。本実施の形態に係る定着装置２０では、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の図２の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１に直接与えるようにしている。
【００４６】
また、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。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、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。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０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。
【００４７】
なお、本実施の形態に係る定着装置２０では、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定しており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径を同等となるように構成している。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。
【００４８】
次に図３を用いて定着装置２０の外装カバー２５について説明する。
【００４９】
図３は定着装置２０の外装カバー２５の外観を表しており、丸で囲まれている部分は外装カバー２５に温度検知孔５０としての孔が開いており、温度制御対象の定着ベルト２１が遮蔽部材２９を介して露出している。図３（ａ）は、外装カバー２５の斜視図であり、図３（ｂ）は正面図である。外装カバー２５は少なくとも、定着ベルト２１および加圧ローラ２２を収容するようになっている。
【００５０】
画像形成装置１本体には、この定着ベルト２１の温度を計測するためのサーモパイルなどの非接触式温度センサ４０が設置されており、その非接触式温度センサ４０によって定着ベルト２１の温度を計測し、温度を制御する構成となっている。定着ベルト２１の温度を計測するため、非接触式温度センサ４０から定着ベルト２１の間にある外装カバー２５には孔があいている。本実施の形態では、ハロゲンヒータ２３として端部ヒータと中央ヒータの２本があるため、それぞれの温度制御用に非接触式温度センサ４０が２つ使用されている。非接触式温度センサ４０は加圧ローラ２２の温度を計測し、制御するようにしてもよい。
【００５１】
印刷動作時には、以下のサイクルで定着ベルト２１の温度計測・制御を行う。まず、ニップ部Ｎに転写紙Ｐが侵入し、転写紙Ｐとトナーが定着ベルト２１から熱を奪う。次に温度が低下した定着ベルト２１表面の温度を検知して、加熱量を決定する。そして、ハロゲンヒータ２３で定着ベルト２１を加熱し、再び転写紙Ｐがニップ部Ｎに侵入する。
【００５２】
このように、常に温度計測・制御というサイクルが必要であるため、非接触式温度センサ４０が画像形成装置１本体側にある場合には、図３の丸印部分で示す孔である温度検知孔５０は定着ベルト２１が露出し、温度計測できる状態にしておく必要がある。
【００５３】
一方、印刷が終了し画像形成装置１が待機状態や省エネモードなどになった場合、定着ベルト２１の温度は常に一定の温度に保つ必要はない。再度印刷要求があった場合に、定着ベルト２１の温度を計測して一定の温度になるまで加熱してやればよい。よって、待機状態や省エネモード時は定着ベルト２１の温度を制御する必要も、温度を計測する必要も必ずしもない。
【００５４】
定着ベルト２１が露出している部分は外気に晒されているため、定着ベルト２１の他の軸方向の位置に比べて温度低下がしやすく、結果として軸方向で温度偏差が発生し、定着後の画像に影響をきたす場合がある。また、外装カバー２５に孔があいており、ユニット全体の断熱効果が低下するため、温度計測が不要な状態においては閉じるほうが望ましい。よって、この温度検知領域である外装カバー２５に設けられた温度検知孔５０を適時塞ぐ構成があることが省エネにつながる。
【００５５】
図４は実際に温度検知孔５０を塞ぐような構成の実施例である。図４（ａ）に示すように、非接触式温度センサ４０は開口部を有する取付け部品４１の中に設けられ、温度検知孔５０より定着ベルト２１の温度を計測する。取付け部品４１は非接触式温度センサ４０を外装カバー２５に取り付けるためのものである。非接触式温度センサ４０により定着ベルト２１の温度を計測する際は、取付け部品４１は外装カバー２５から所定の離れた距離に位置するようになっている。ここでいう温度を計測する際とは、例えば通紙動作等を行っているときである。本実施の形態では、非接触式温度センサ４０は定着ベルト２１の温度を計測しているが、加圧ローラ２２の温度を計測するようにしてもよい。また、雰囲気温度センサ５１によって定着ベルト２１または加圧ローラ２２の温度を計測するようにしてもよい。
【００５６】
図４（ｂ）に示すように、非接触式温度センサ４０を取り付ける取付け部品４１は、外装カバー２５と接触することでこの温度検知孔５０を塞ぐような形状になっている。通紙動作を行わない待機中等では、取付け部品４１は外装カバー２５側に移動して、温度検知孔５０の一部もしくは全域を塞ぐようになっている。取付け部品４１の外装カバー２５と接触する部分には、例えば耐熱スポンジ４３やゴム４４など、外装カバー２５に対して変形して追従するような部品を設けて密着させる構成とすることで、より確実に外気を遮蔽することが可能となる。
【００５７】
実際の駆動としては、例えば、画像形成装置１本体側にモータを設けてその駆動列から最終的にカム４２を回転して移動させる。この他、カム以外にもリニアアクチュエータを用いてもよい。非接触式温度センサ４０が複数個ある場合は、それらが一体となって動く構成としてもよいし、それぞれが独立して動くような構成としてもよい。
【００５８】
なお、定着装置２０の断熱効果や気流の流れ込みに寄る温度低下を懸念するのであれば、温度検知孔５０を常に塞ぐことが考えられるが、そのような構成としなかったのは以下の理由による。
【００５９】
温度検知孔５０を非接触式温度センサ４０で完全に塞ぐことで、揮発したトナーのＷＡＸが非接触式温度センサ４０に集中して付着する。結果、非接触式温度センサ４０の温度検知が異常となるからである。なお、温度検知孔５０を非接触式温度センサ４０で塞いでいない場合、温度検知孔５０から揮発したＷＡＸが逃げていくので非接触式温度センサには付着しない。
【００６０】
さらに、常に温度検知孔５０を非接触式温度センサ４０で塞ぐような構成にした場合、制御対象（定着ベルト２１、加圧ローラ２２など）との距離が近くなり、非接触式温度センサ４０自体の温度が上昇し耐熱限界を超える場合があるからである。
【００６１】
また、非接触式温度センサ４０の種類によっては近接した距離だと温度検知ができず、ある程度の距離が必要になる。このため、充分な距離を開けた状態でかつ温度検知孔５０を非接触式温度センサ４０で塞ぐ構成では画像形成装置１のレイアウト上大きなスペースをとり、設計が困難となるからである。
【００６２】
以上のように、本実施の形態に係る定着装置２０は、外装カバー２５は、非接触式温度センサ４０が定着ベルトまたは加圧ローラ２２の温度検知を行うための温度検知孔５０を少なくとも一つ有し、非接触式温度センサ４０または非接触式温度センサ４０を外装部材に取り付ける取付け部品４１が移動することで、温度検知孔５０の一部もしくは全域を塞ぐようになっている。
【００６３】
この構成により、本実施の形態に係る定着装置２０は、待機時などの状態では、この温度検知孔５０を非接触式温度センサ４０または取付け部品４１が移動すること塞ぐことができる。これにより、定着ベルト２１の軸方向の局所的な温度偏差を抑えることができ、定着ベルト２１の温度制御の精度を維持しつつ、省エネ性に優れ、高品質画像を形成することができる。
【００６４】
図５および図６に加圧脱圧モータ４５により非接触式温度センサ４０を駆動する例を示す。図５は定着装置２０を側面から視た図であり、図６は定着装置２０を上面から視た図である。
【００６５】
定着装置２０は、画像形成装置１本体側に加圧脱圧モータ４５を所有しているものもある。加圧脱圧モータ４５は、加圧ローラ２２が定着ベルト２１に対して押し込む動作を行う。このような定着装置２０は、加圧脱圧モータ４５と駆動連結された複数のギヤ４６ａからなるギヤ列４６、カムの変位によって加圧ローラ２２を押し込むようになっており、このギヤ列４６を分岐させて画像形成装置１本体側の非接触式温度センサ４０（または取付け部品４１）を押し込むカム４２までギヤ列４６を延長し、カム４２を回転させる。加圧脱圧モータ４５およびギヤ列４６は本発明に係る加圧脱圧機構を構成している。なお、加圧脱圧モータ４５により加圧ローラ２２でなく定着ベルト２１を押し込む構成としてもよい。
【００６６】
これにより、加圧する際（＝通紙動作中）は非接触式温度センサ４０が加圧脱圧モータ４５に駆動されたギヤ列４６の動作に連動して温度検知孔５０から離れるよう移動する。
また、通紙終了後の脱圧（＝通紙動作はしない、待機中など）は非接触式温度センサ４０が加圧脱圧モータ４５に駆動されたギヤ列４６の動作に連動して温度検知孔５０を閉じるよう移動する。このような構成によりモータの共有化が可能となり、低コスト化が可能となる。
【００６７】
以下、上述した本実施の形態に係る定着装置２０の他の実施例について説明する。
【００６８】
非接触式温度センサ４０または取付け部品４１は、定着装置２０が用紙Ｐにトナー像を定着または用紙Ｐを搬送している時には温度検知孔５０を塞がず、それ以外の動作を行っている時には温度検知孔５０を塞ぐようにしてもよい。これにより、トナーの揮発するＷＡＸ成分が非接触式温度センサ４０に付着し、温度検知が正常にできなくなるのを防止することができる。
【００６９】
また、通紙中はハロゲンヒータ２３の点灯が多くなるため定着装置２０内が高温になるが、耐熱温度が高くない非接触式温度センサ４０を用いる場合に、温度上昇による非接触式温度センサ４０の性能低下を防止することができる。
【００７０】
また、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１は、定着装置２０が待機モードまたは省エネモード時に温度検知孔５０を塞ぐようにしてもよい。
【００７１】
待機モードや省エネモードは通紙中とは逆で加熱動作はしないか、または頻度が少ない。トナーのＷＡＸの揮発や、非接触式温度センサ４０自身の温度上昇のリスクもすくないため、積極的に温度検知孔５０を塞いで断熱効果を最大限に保つようにする。これにより、局所的に温度が低下することや省エネ性を向上させることができる。
【００７２】
また、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１は、定着装置２０が待機モードまたは省エネモード移行時に定着ベルト２１または加圧ローラ２２の温度が所定の範囲内にあるときは、待機モードまたは省エネモード時であっても温度検知孔５０を塞がないようにしてもよい。
【００７３】
連続通紙をした後などは制御対象の定着ベルト２１以外の定着ユニットフレームや外装カバー２５、その雰囲気も高温になっている場合がある。この場合、待機モードに入ったからといって、外装カバー２５の温度検知孔５０を塞ぐ動作をした場合、非接触式温度センサ４０の温度が大幅に上昇し、耐熱温度を超える場合が考えられるためこのような構成とする。
【００７４】
具体的には、制御対象（定着ベルトなど）の通紙完了後の温度プロファイル（蓄熱している場合は、通紙完了後の温度低下が緩やかである）、または直前の通紙した印刷情報（枚数、用紙のサイズなど）から定着装置２０の蓄熱状態を予測し、外装カバー２５の温度検知孔５０を塞ぐと危険かどうか判断する。
【００７５】
上述の構成により、非接触式温度センサ４０の耐熱温度超えによる性能低下を防止することができる。
【００７６】
また、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１が温度検知孔５０を塞いでいる時には、ハロゲンヒータ２３により定着ベルト２１または加圧ローラ２２を加熱しないようにしてもよい。
【００７７】
復帰時間が短い画像形成装置１の場合、待機中は一切加熱しない場合がある。また、非接触式温度センサ４０によっては、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１と定着ベルト２１との距離が近い場合（＝塞いでいるような場合）は温度が正常に測れないものもあるため、塞いでいる状態においては加熱しない事が望ましい場合がある。これにより、定着ベルト２１の温度を正常に計測し温度制御を行うことができる。
【００７８】
また、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１が温度検知孔５０を塞いでいる時に、ハロゲンヒータ２３により定着ベルト２１または加圧ローラ２２を加熱する場合には、一定の時間間隔、点灯率でハロゲンヒータ２３に電力が供給され、定着ベルト２１または加圧ローラ２２が加熱されるようにしてもよい。
【００７９】
この構成は、上述の温度検知孔５０を塞いでいるときは制御対象を加熱しない場合と異なり、あらかじめ定められた設定で加熱する方法である。マシンの復帰時間を短くしようとすると、定着ベルト２１や加圧ローラ２２を待機時でもある程度温めておくことが必要である。この場合、待機時などでも定期的に加熱して保温することとなる。しかし、非接触式温度センサ４０のタイプによっては、制御対象である定着ベルト２１との距離が近すぎて温度が正常に測れず、フィードバック制御できない場合が考えられる。そのため例えば、１０秒間に１回、０．３秒だけハロゲンヒータ２３を点灯する。この構成により、非接触式温度センサ４０と定着ベルト２１との距離が近い場合でも、定着ベルト２１の温度を正常に計測し温度制御を行うことができる。
【００８０】
非接触式温度センサ４０または取付け部品４１が温度検知孔５０を塞いでいる状態にてハロゲンヒータ２３により定着ベルト２１または加圧ローラ２２を加熱する際に、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１が温度検知孔５０を塞いでいる状態から一度開放し、ハロゲンヒータ２３に電力が供給された後に再び温度検知孔５０を塞ぐようにしてもよい。
【００８１】
上述の、一定の時間間隔、点灯率でハロゲンヒータ２３に電力を供給し加熱する構成では待機時に定着ベルト２１の温度を一定の狙いの温度に保つことは難しい。定着ベルト２１の実際の温度を加味しないで加熱しているためである。温度検知孔５０を塞ぐことによる断熱効果を得ながらも、待機時の加熱対象部材である定着ベルト２１の温度を精度よく保つ方法が以下となる。
【００８２】
待機時や省エネモード時などは温度検知孔５０を閉じた状態にしておくが、加熱する一定時間前に非接触式温度センサ４０を遠ざけ、温度を計測した後に加熱する。順序としては、まず、非接触式温度センサ４０を外装カバー２５から遠ざけた位置（通紙時の位置）にして定着ベルト２１の温度を計測する。次に、温度計測結果から、加熱量を予め決められた計算則から決める。そして、カム４２などが回転し、非接触式温度センサ４０とその取付け部品４１は定着装置２０の外装カバー２５に押し込まれる。一定時間後、再度温度計測を行う。
【００８３】
これにより、仮に制御対象との距離が近すぎて温度が正常の測定できないような非接触式温度センサ４０でも精度良く待機中などの温度を制御することができる。
【００８４】
また、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１が温度検知孔５０を塞いでいる時には、定着装置２０内に設けられた雰囲気温度センサ５１によって定着ベルト２１または加圧ローラ２２の温度を計測し、定着ベルト２１または加圧ローラ２２の温度を制御するようにしてもよい。
【００８５】
この構成は、温度制御用の非接触式温度センサ４０とは別に、定着装置２０内の雰囲気温度を検知する雰囲気温度センサ５１を用い、その温度に基づいて加熱する方法である。例えば、安全装置としての雰囲気温度センサ５１を用いている様な構成において、その雰囲気温度から加熱対象の定着ベルト２１の温度を推定して加熱する。または、この外装カバー２５の温度検知孔５０を非接触式温度センサ４０で閉じたときのみ使用するような雰囲気温度センサ５１を別途設置したりすること等も考えられる。動作としては、具体的には、例えば雰囲気温度が一定温度以上なら加熱しない、一定温度以下なら加熱すると言った方法が考えられる。この構成により、定着ベルト２１または加圧ローラ２２の温度を精度よく制御することができる。
【００８６】
また、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１により温度検知孔５０を塞ぐ制御の設定を変更することができるようにしてもよい。
【００８７】
この構成は、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１により温度検知孔５０を塞ぐ動作の設定を任意に変更することができるものである。非接触式温度センサ４０を動かす駆動源が存在するため、この駆動音などが発生する。本発明の目的は、軸方向の温度偏差改善や、省エネ性の向上であるが、もしユーザがこの駆動音を気にするようであれば、省エネ性よりも静音性を重視して、非接触式温度センサ４０を動かさないようにすることも可能である。
【００８８】
実際に考えられるのは、例えば、非接触式温度センサ４０または取付け部品４１により温度検知孔５０を塞がず、常に温度検知孔５０を開放する、すなわち非接触式温度センサ４０または取付け部品４１を全く動かさないようにする構成である。また、一度、温度検知孔５０を開放してから温度計測して加熱する場合、ハロゲンヒータ２３の点灯頻度を変更する構成でもよい。加熱の頻度としては例えば、１０秒に１回加熱していたのを２０秒に１回の加熱として頻度を落とす。その他、ユーザの使用状況などに応じて変更できる設定としてもよい。
【００８９】
この構成により、非接触式温度センサ４０の移動により画像形成装置が発生させるモータ音の発生を抑制することができる。
【００９０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の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１に示す画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、カラーレーザープリンタ、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。
【００９１】
本発明によれば、定着部材の温度制御の精度を維持しつつ、省エネ性に優れ、高品質画像を形成することができ定着装置および画像形成装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１  画像形成装置
２０  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  ハロゲンヒータ（加熱源）
２５  外装カバー（外装部材）
４０  非接触式温度センサ
４１  取付け部品
４５  加圧脱圧モータ（加圧脱圧機構）
４６  ギヤ列（加圧脱圧機構）
４６ａ  ギヤ（加圧脱圧機構）
５０  温度検知孔
５１  雰囲気温度センサ
Ｐ  用紙、転写紙（記録媒体）
Ｎ  ニップ部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９３】
【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】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献４】特開２００７−２３３０１１号公報
【図１】
2016173428.tif 000003
【図２】
2016173428.tif 000004
【図３】
2016173428.tif 000005
【図４】
2016173428.tif 000006
【図５】
2016173428.tif 000007
【図６】
2016173428.tif 000008
【図７】
2016173428.tif 000009