(57)【要約】【課題】端部昇温のシートサイズ対応を解決する画像加熱装置を提供する。【解決手段】トナー像Ｔを担持したシートＰをニップ部Ｎで挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置４０であって、筒状の第１の回転体４１と、第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材４６と、第１の回転体の内側に固設された発熱体４３と、第１の回転体４１の内側に固設され、発熱体からの輻射熱を第１の回転体の内面に向けて反射する反射部材４２と、第１の回転体４１を介して摺接部材と当接して第１の回転体との間にニップ部を形成する第２の回転体４４と、を有し、反射部材は、装置に使用可能な最大幅のシートよりも幅が小さいシートが連続的に挿入されることにより生じる端部昇温に応じて長手中央部領域４２Ａに対して両端部領域４２Ｂの形状が当該両端部領域に対向する発熱体からの輻射熱を第１回転体の長手中央部領域の内面に向けて反射する方向に変形する。【選択図】図８
2016090960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持したシートをニップ部で挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置であって、
筒状の第１の回転体と、
前記第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材と、
前記第１の回転体の内側に固設された発熱体と、
前記第１の回転体の内側に固設され、前記発熱体からの輻射熱を前記第１の回転体の内面に向けて反射する反射部材と、
前記第１の回転体を介して前記摺接部材と当接して前記第１の回転体との間に前記ニップ部を形成する第２の回転体と、を有し、
前記反射部材は、装置に使用可能な最大幅のシートよりも幅が小さいシートが連続的に導入されることにより生じる端部昇温に応じて、長手中央部領域に対して両端部領域の形状が当該両端部領域に対向する前記発熱体からの輻射熱を前記第１の回転体の長手中央部領域の内面に向けて反射する方向に変形することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記反射部材はその一部が前記摺接部材もしくは前記摺接部材の支持部材に対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記反射部材の少なくとも一部が熱膨張係数の異なる複数の金属板を張り合わせたバイメタル板構造とされることで前記変形を生じることを特徴とする請求項１または２に記載の画像加熱装置。
【請求項４】
前記複数の金属板の少なくとも１つの熱膨張係数が温度により変化することを特徴とする請求項３に記載の画像加熱装置。
【請求項５】
前記第１の回転体が可撓性を有する無端ベルトであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【請求項６】
前記第２の回転体が駆動されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファックス、それらの複合機等の画像形成装置に搭載される定着装置として用いれば好適な画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体としてのシート（以下、用紙と記す）に担持された未定着のトナー像を固着像として加熱定着させる定着装置は各種方式のものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、ウォームアップ時間が短いオンデマンド方式の定着装置として、加熱手段（ハロゲンランプ）を内設した定着ベルト（エンドレスベルト）を用い、加圧ローラを用いた定着装置が開示されている。詳しくは、固定部材としての加圧部材（圧力パッド）が、スプリングでニップ部側に付勢されながら、定着ベルトの内周面に摺接するように固定されている。これにより、定着ベルトを介して加圧部材が加圧ローラに圧接してニップ部が形成される。そして、ニップ部に向けて搬送された用紙上のトナー像はニップ部にて熱と圧力とを受けて定着される。
【０００４】
定着装置には、装置に導入使用可能な最大通紙幅の用紙よりも通紙幅が小さい用紙（小サイズ用紙）を連続的に通紙して加熱定着を実行していくと生じる非通紙昇温（端部昇温）の課題がある。即ち、小サイズ用紙を連続通紙すると、定着ベルト、加圧ローラにおける通紙部では用紙の加熱のために消費された熱が温調系によって補償されて所定温度に維持される。これに対して、非通紙部では用紙の加熱によって熱が消費されず蓄熱されてしまい、非通紙部の温度が、所定温度に維持管理されている通紙部よりも昇温していく。
【０００５】
特許文献１には、定着ベルトの非通紙部の過熱を防止するとともに定着効率を向上させるために、長手中央よりに熱源からの輻射熱が集中するように反射板端部を持ち上げた構成が示されている。かつ非通紙部に遮蔽板をもうけて長手中央に輻射熱が集中するようにした構成にする技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１７８５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、シートサイズ（用紙サイズ）対応できない、即ち幅サイズが異なるシートの端部昇温に対応できない課題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、端部昇温のシートサイズ対応を解決する画像加熱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】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、トナー像を担持したシートをニップ部で挟持搬送してトナー像を加熱する画像加熱装置であって、筒状の第１の回転体と、前記第１の回転体の内面に摺接するように固設された摺接部材と、前記第１の回転体の内側に固設された発熱体と、前記第１の回転体の内側に固設され、前記発熱体からの輻射熱を前記第１の回転体の内面に向けて反射する反射部材と、前記第１の回転体を介して前記摺接部材と当接して前記第１の回転体との間に前記ニップ部を形成する第２の回転体と、を有し、前記反射部材は、装置に使用可能な最大幅のシートよりも幅が小さいシートが連続的に導入されることにより生じる端部昇温に応じて長手中央部領域に対して両端部領域の形状が当該両端部領域に対向する前記発熱体からの輻射熱を前記第１の回転体の長手中央部領域の内面に向けて反射する方向に変形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、端部昇温のシートサイズ対応を解決する画像加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における定着装置の要部の拡大横断面模型図である。
【図２】実施例１における画像形成装置の概略図である。
【図３】定着装置の要部の途中部分省略の縦断正面模型図である。
【図４】加熱ユニットの分解斜視図である。
【図５】定着ベルトの層構成模式図である。
【図６】反射板の構成説明図（その１）である。
【図７】反射板の構成説明図（その１）である。
【図８】反射板の構成説明図（その３）である。
【図９】バイメタル板が温度上昇でわん曲した形状を説明する図である。
【図１０】熱膨張係数の温度依存性を説明する図である。
【図１１】わん曲係数（Ｋ）を決める比例定数（ａ）の膜厚比（ｎ）依存性を示す図である。
【図１２】反射板の底板部の非通紙領域を角度θに曲げる場合の板厚を説明する図である。
【図１３】定着ベルト長手温度分布を説明する図である。
【図１４】角度θをつけることで非通紙部昇温を抑制できることを説明する図である。
【図１５】角度θに対する非通紙領域の温度を説明する図である。
【図１６】実施例２における反射板の構成説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１３】
［実施例１］
（１）画像形成部
図２は本発明に従う画像加熱装置を定着装置４０として搭載した画像形成装置１の一例の構成略図である。この画像形成装置１は中間転写方式、タンデム型の４色フルカラーの電子写真レーザープリンタであり、シートＰにフルカラートナー像を形成してプリントアウトすることができる。シートＰはトナー像が形成され得る記録材（記録媒体）であり、普通紙、光沢紙、樹脂製シート、厚紙、葉書、封筒、ＯＨＰシートなどが挙げられる。以下、用紙と記す。定着装置４０以外のプリンタ構成は公知に属するので以下のプリンタ構成の説明は簡単にとどめる。
【００１４】
２は画像形成部であり、４つの画像形成ユニット３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）と中間転写ベルトユニット１０を有する。各画像形成ユニット３は、それぞれ、回転ドラム型の感光体４、帯電部材５、レーザースキャナ６、現像器７、一次転写部材８、感光体クリーナ９等を有し、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｋ）色のトナー像を形成する。そして、各画像形成ユニット３の感光体４から中間転写ベルト１１に対して上記４色のトナー像が順次に所定に重畳されて一次転写され、中間転写ベルト１１上にフルカラートナー像が形成される。
【００１５】
そのフルカラートナー像が中間転写ベルト１１と二次転写ローラ１２との圧接部である二次転写ニップ部において用紙Ｐに対して二次転写される。用紙Ｐは用紙カセット１９または同２０もしくはマルチ給紙トレイ２１から一枚分離給紙され、レジストローラ対２２ａを含む搬送機構２２より二次転写ニップ部に対して所定の制御タイミングで導入される。そして、トナー像の二次転写を受けた用紙Ｐが定着装置４０に導入されてトナー像の熱圧定着を受ける。
【００１６】
定着装置４０を出た用紙Ｐは予めのモード選択に応じてフラッパ１３により第１経路１４側または第２経路１５側に進路切り替えされる。第１経路１４に導入された用紙Ｐは装置上面側のフェイスダウントレイ１６に排出される。また、第２経路１５に導入された用紙Ｐは装置側面側のフェイスアップトレイ１７に排出される。
【００１７】
両面画像形成モードの場合は定着装置４０を出た第１面画像形成済みの用紙Ｐが一旦第１経路１４に導入されてからスイッチバック搬送されて第３の経路（再循環路）１８に導入される。そして、再び搬送機構２２を経由して画像形成部２の二次転写ニップ部に対して表裏反転された状態で搬送される。これにより、両面画像形成された用紙がフェイスダウントレイ１６またはフェイスアップトレイ１７に排出される。
【００１８】
本例の画像形成装置１において用紙Ｐの装置内搬送はいわゆる中央基準搬送でなされる。この用紙搬送は、装置に使用可能（通紙可能）な大小どのような幅の用紙であっても、用紙の幅方向の中心線を用紙搬送路の幅方向中央に合わせて通紙する形態のことである。
【００１９】
（２）定着装置
（２−１）全体的な概略構成
本実施例の定着装置４０は、ベルト加熱方式、加圧ローラ駆動方式（テンションレスタイプ）の画像加熱装置である。図１は定着装置４０の要部の拡大横断面模型図、図３は定着装置４０の要部の中途部分省略の縦断正面模型図である。
【００２０】
ここで、本実施例において、定着装置４０若しくはその構成部材に関して、正面側とは用紙入口側から見た面、背面側とはその反対側（用紙出口側）の面、左右とは装置を正面側から見て左（一端側）または右（他端側）である。上下とは重力方向において上または下である。上流側と下流側は用紙搬送方向ａに関して上流側と下流側である。長手方向（または幅方向）や用紙幅方向とは、用紙搬送路面において、用紙搬送方向ａに直交する方向に実質平行な方向である。短手方向とは用紙搬送路面において、用紙搬送方向ａに実質平行な方向である。
【００２１】
この定着装置４０は、筒状（エンドレス）の第１の回転体としての定着ベルト（定着部材：無端ベルト）４１を備えた加熱ユニット（ベルトユニット）４Ａを有する。また、定着ベルト４１との間にニップ部Ｎを形成してトナー像Ｔを担持した用紙Ｐを挟持搬送する第２の回転体としての加圧ローラ４４を有する。また、それらを収容した筐体６０を有する。
【００２２】
図４は加熱ユニット４Ａの分解斜視図である。加熱ユニット４Ａは、筒状の可撓性を有する定着ベルト４１、摺接部材としてのニップ形成部材（加圧パッド、バックアップ部材）４６を有する。また、補強ステー４７、発熱体（加熱源、加熱体、加熱手段）としてのヒーター４３、反射板（反射部材）４２、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ等を有する。ニップ形成部材４６、補強ステー４７、ヒーター４３、反射板４２は、定着ベルト４１の内側に配設されている。上記において左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ以外の部材は左右方向に長い部材である。
【００２３】
定着ベルト４１は熱を伝達する加熱部材としての筒状の耐熱性の部材である。本実施例においては、定着ベルト４１は、図５の層構成模式図に示ように、内周面側から外周面側に順に、内面コート層４１ｄ、基材層４１ａ、弾性層４１ｂ、表層（離型層）４１ｃが順次に積層されている４層複合構造である。この４層全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている、薄肉で可撓性を有する部材である。定着ベルト４１は、自由状態では自身の弾発性によりほぼ円筒形状を呈する。
【００２４】
定着ベルト４１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。本実施例では内径が３０ｍｍに設定されている。定着ベルト４１の長さ（幅）Ｗ４１）は３４０ｍｍとしている。
【００２５】
基材層４１ａはクイックスタート性を向上させるために、厚さとして１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性材料を使用できる。例えば、ＳＵＳ、ニッケルなどの筒状の金属フィルムを使用できる。本実施例では、厚さが３０μｍ、直径が３０ｍｍの円筒状ニッケル金属フィルムを用いた。
【００２６】
弾性層４１ｂは、熱容量を小さくしてクイックスタート製を向上させるために、厚さとしては１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下のゴム材料を使用できる。例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。本実施例では、ゴム硬度１０度（ＪＩＳ−Ａ）、熱伝導率１．３Ｗ／ｍ・Ｋ、厚さ３００μｍのシリコーンゴムを用いていり。
【００２７】
表層４１ｃは厚さ１００μｍ以下、好ましくは２０〜７０μｍのフッ素樹脂材料を使用できる。たとえば、例えばフッ素樹脂層としては、例えばＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡなどが挙げられる。本実施例では、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを用いた。
【００２８】
内面コート層４１ｄは、ニップ形成部材４６と摺接するため耐熱性を持つ樹脂層やセラミックス、金属などを使用できる。エンジニアリングプラスティックや、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などが挙げられる。例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ＰＥＥＫ、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン／六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン／パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）などである。
【００２９】
ニップ形成部材４６は定着ベルト４１の内面に摺接する部材であり、このニップ形成部材４６が定着ベルト４１を介して加圧ローラ４４に圧接することで定着ベルト４１と加圧ローラ４４との間に用紙Ｐが挟持搬送されるニップ部Ｎが形成される。ニップ形成部材４６は加圧ローラ４４による加圧力を受けても大きく撓むことがないようにある程度合成のある材料で形成される。長さは定着ベルト４１と同じ３４０ｍｍとしている。
【００３０】
補強ステー４７は長さが定着ベルト４１よりも長く、左右両端部はそれぞれ定着ベルト４１の左右の両端部から外側に突出している。ニップ形成部材４６は補強ステー４７の下面側に配設されて支持されている。即ち、本実施例において、補強ステー４７はニップ形成部材４６の支持部材として機能している。補強ステー４７はニップ形成部材のたわみ防止機構を満足するためにステンレス（ＳＵＳ）や鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。
【００３１】
反射板４２は補強ステー４７の上面側に上向きに配設されて支持されている。反射板４２の長さ（幅Ｗ４２）は定着ベルト４１よりも少し短く、本実施例では３３０ｍｍとしている。反射板４２の内側にはハロゲンヒーター（棒状のハロゲンランプ）４３が配設されている。ヒーター４３の有効発熱長さは反射板４２の長さと同じ３３０ｍｍとしている。ヒーター４３はカーボンヒーターなど他の発熱体とすることもできる。反射板４２はヒーター４３からの輻射熱を定着ベルト４１の内面に向けて反射する。
【００３２】
即ち、定着ベルト４１の内部には、ニップ部以外の箇所で定着ベルト４１を直接加熱するヒーター４３とこのヒーター４３のニップ部側への輻射熱をニップ部反対側の定着ベルト内面に反射する反射板４２が配置されている。
【００３３】
本実施例では定着ベルト４１の温度が反射板４２に早く伝わる方が好ましいため、ニップ形成部材４６も補強ステー４７とともに熱伝導性が高い金属を用いることが好ましい。本実施例ではニップ形成部材４６として厚さ１．５ｍｍ程度のアルミニウム材を用いている。ニップ形成部材４６と補強ステー４７を両者兼用のワンピース部材にしてもよい。即ち、ニップ形成部材４６と補強ステー４７の全体をニップ形成部材と定義してもよい。
【００３４】
左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒは、それぞれ、定着ベルト４１の左右の両端部から外側に突出している補強ステー両端部分に対して嵌着されている。即ち、補強ステー４７の左右の両端部分は、それぞれ、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒに形成されている穴部４９ｂに嵌入されている。
【００３５】
左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒは、それぞれ、定着ベルト４１の端部を規制する鍔座部４９ａと定着ベルト４１の端部の内周面をガイドする円弧状のガイド部４９ｃを有する。左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒが、それぞれ、補強ステー両端部分に装着されている状態において、ガイド部４９ｃは定着ベルト４１の左右端部の内側に嵌入している。また、ヒーター４３の左右端部の金口４３ａが、それぞれ、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒ側に配設されているソケット（コネクタ）６２に嵌入されて当該ソケット６２と電気的に接続している。
【００３６】
定着ベルト４１は左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの鍔座部４９ａ間において、ニップ形成部材４６、補強ステー４７、反射板４２、ヒーター４３、左右のガイド部４９ｃの外側にルーズに外嵌されている。
【００３７】
以上の定着ベルト４１、ニップ形成部材４６、補強ステー４７、反射板４２、ヒーター４３、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの組み立て体（アセンブリ）が加熱ユニット４Ａである。
【００３８】
加圧ローラ４４は、中空構造の芯金４４ａの外周面に、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性層４４ｂが形成されている。更に、この弾性層４４ｂの外周面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離形層４４ｃを設けることもできる。芯金４４ａの左右両端部には、それぞれ、軸部４４ｄが実質同心に一体に装着されている。本実施例の加圧ローラ４４は、外径が３０ｍｍ、弾性層４４ｂの厚さ３００μｍ、ローラ部の長さ（幅Ｗ４４）が３３０ｍｍである。
【００３９】
加圧ローラ４４は、左右の軸部４４ｄが、それぞれ、筐体６０の左右の側板６０Ｌ・６０Ｒ間に軸受部材（ベアリング）６１を介して回転可能に保持（両持ち式）されて配設されている。右側の軸部４４ｄの端部には駆動ギアＧが実質同心に一体に配設されている。
【００４０】
加熱ユニット４Ａはニップ形成部材４６側を下向きにして、加圧ローラ４４の上側において加圧ローラ４４に実質平行に配列して、筐体６０の左右の側板６０Ｌ・６０Ｒ間に配設されている。即ち、加熱ユニット４Ａの左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒにそれぞれ設けられている縦溝部４９ｄ（図４）が左右の側板６０Ｌ・６０Ｒにそれぞれ設けられた縦ガイドスリット６０Ｌ−ａ・６０Ｒ−ａの縦縁部に係合している。これにより、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒは、それぞれ、左右の側板６０Ｌ・６０Ｒに対して上下方向にスライド移動可能に保持されている。
【００４１】
そして、左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの受圧部４９ｅに対してそれぞれ加圧ばね６３により所定の押し下げ付勢力Ｆを作用させている。本実施例ではフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの受圧部４９ｅにそれぞれ１５０Ｎ（総圧３００Ｎ）の押し下げ付勢力Ｆを付与している。これにより、ニップ形成部材４６に対して押し下げ力が作用し、このニップ形成部材４６により定着ベルト４１が加圧ローラ４４の上面に所定の押圧力で圧接する。この圧接により定着ベルト４１と加圧ローラ４４との間に短手方向において所定幅のニップ部Ｎが形成される。
【００４２】
駆動ギアＧに対して制御部１００で制御されるモータ（駆動源）Ｍの駆動力が駆動伝達機構（不図示）を介して伝達される。これにより、加圧ローラ４４は駆動回転体として図１において矢印Ｒ４４の反時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。
【００４３】
この加圧ローラ４４の回転駆動による加圧ローラ４４と定着ベルト４１の外面とのニップ部Ｎにおける摩擦力で定着ベルト４１に回転力（回転トルク）が作用する。これにより、定着ベルト４１が、その内面がニップ部Ｎにおいてニップ形成部材４６の表面（下向き面）に密着して摺動しつつ図１において矢印Ｒ４１の時計方向に加圧ローラ４４の回転周速度にほぼ対応した周速度で従動回転する。ニップ形成部材４６は定着ベルト４１の回転ガイド部材としても機能している。
【００４４】
定着ベルト４１の従動回転を滑らかなものにするために、定着ベルト４１とニップ形成部材４６の摺接部には潤滑剤（不図示）が介在（塗布）することもできる。左右のフランジ部材４９Ｌ・４９Ｒの鍔座部４９ａは回転する定着ベルト３１がニップ形成部材４６の長手に沿って左方または右方に寄り移動したときの寄り側のベルト端部を受け止めて寄り移動を規制する。また、フランジ部材４９Ｌ・４９Ｒのガイド部４９ｃは定着ベルトが加圧ローラ４４に従動回転する際の定着ベルト４１の両端部の周方向の形状が規制されるように定着ベルト４１の両端部側の内周面をガイドする。
【００４５】
ヒーター４３は制御部１００で制御される電源部１０１からソケット６２・６２を介して電力供給を受けて発熱する。ヒーター４３の輻射熱が定着ベルト４１の内面に直接および反射板４２によって反射することで到達し、定着ベルト４１が内側から加熱される。
【００４６】
４５ａは定着ベルト４１の長手中央部に配置された第１の温度センサであり、大小どの幅サイズの用紙も通過する定着ベルト４１の通紙領域の表面温度を検知（計測）する。４５ｂは定着ベルト４１の端部に配置された第２の温度センサであり、装置に使用可能な最大通紙幅よりも幅が小さい用紙（小サイズシート）が通紙（導入）されたときの定着ベルト４１の非通紙領域の表面温度を検知する。本例において第１と第２の温度センサ４５ａ、４５ｂは共に接触式サーミスタである。第１と第２の温度センサ４５ａ、４５ｂの温度検知情報は制御部１００に入力する。
【００４７】
上記の定着装置４０の構成をまとめると次のとおりである。トナー像Ｔを担持した用紙Ｐをニップ部Ｎで挟持搬送してトナー像を加熱する装置である。筒状の第１の回転体としての定着ベルト４１を有する。定着ベルト４１の内面に摺接するように固設された摺接部材としてのニップ形成部材４６を有する。定着ベルト４１の内側に固設された発熱体としてのヒーター４３を有する。定着ベルト４１の内側に固設され、ヒーター４３からの輻射熱を定着ベルト４１の内面に向けて反射する反射部材としての反射板４２を有する。
【００４８】
そして、定着ベルト４１を介してニップ形成部材４６と当接して定着ベルト４１との間にニップ部Ｎを形成する第２の回転体としての加圧ローラ４４を有する。
【００４９】
（２−２）定着動作
制御部１００は画像形成開始信号に基づいてモータＭを起動して加圧ローラ４４の回転駆動を開始する。また、電源部１０１からヒーター４３に対する電力供給を開始する。これにより、定着ベルト４１が従動回転するとともにヒーター４３の輻射熱により内側から加熱される。制御部１００は、第１の温度センサ４５ａの検知温度情報に基づいて、定着ベルト４１の表面温度を所定の定着温度（本実施例では約２００℃）に立ち上げる。そして、その定着温度が維持されるようにヒーター４３に対する供給電力を制御して定着ベルト４１の表面温度を温調する。
【００５０】
この定着装置状態において画像形成部２側から未定着のトナー像Ｔを担持している用紙Ｐが定着装置４０に導入される。そして、ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐのトナー像担持側面が定着ベルト４１の外面に密着して定着ベルト４１と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていく。これによりトナー像Ｔおよび用紙Ｐが定着ベルト４１の熱とニップ部圧により加熱加圧されることでトナー像Ｔが用紙Ｐに対して固着画像として定着される。ニップ部Ｎを挟持搬送された用紙Ｐはニップ部Ｎの用紙出口において定着ベルト４１の面から曲率分離して定着装置４０から排出搬送されていく。
【００５１】
定着ベルト４１の内周面に摺接する押し付け部材４６は、加圧ローラ４４との対向面（定着ベルト摺接面）が、図１のように、加圧ローラ４４の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、用紙Ｐは加圧ローラ４４の曲率にならうようにニップ部Ｎから送出されるために、定着工程後の用紙Ｐが定着ベルト４１に吸着して分離しないような事態の発生を抑止することができる。
【００５２】
（２−３）反射板
定着装置４０に使用可能な最大幅の用紙よりも幅が小さい用紙が連続的に導入されることにより生じる端部昇温の用紙サイズ対応のために、本実施例における反射板４２は次のように構成されている。即ち、反射板４２は、端部昇温に応じて、長手中央部領域に対して両端部領域の形状が当該両端部領域に対向するヒーター４３からの輻射熱を定着ベルト４１の長手中央部領域の内面に向けて反射する方向に変形するように構成されている。
【００５３】
図６の（ａ）は本実施例における反射板４２の外観斜視図、（ｂ）は平面図である。この反射板４２は短手幅１０ｍｍの細長い底板部４２ａとこの底板部４２ａの一方側と他方側の長辺にそれぞれ長手に沿って対向させて対称的に具備させた細長い側板部４２ｂとを有する横断面略コ字形の横長型材である。内面はＡｌの蒸着などにより高光反射面(鏡面)にしてある。
【００５４】
一方側と他方側の側板部４２ｂは反射板４２の横断面においてヒーター４３との位置関係において定着ベルト４１の内面に対する輻射熱の所定の照射角が得られるように底板部４２ａに対して所定の開き角度をもって配設されている。
【００５５】
反射板４２は長手方向において長手中央部領域４２Ａと両端部領域４２Ｂの３部から構成されている。長手中央部領域４２Ａの長さは定着装置４０に使用可能な最小幅サイズ（想定される最小サイズ幅）の用紙の通紙幅にしている。本実施例ではＢ５Ｒの通紙幅（１８２ｍｍ）にしている。この長手中央部領域４２Ａの長さは幅がさらに小さい用紙の通紙幅にしてもよい。
【００５６】
両端部領域４２Ｂはそれぞれ最小幅サイズの用紙Ｐが通紙されたときの非通紙部領域に対応する部分である。本実施例においては定着装置４０に使用可能な最大幅サイズの用紙をＡ３Ｒ（Ａ４横置き：２９７ｍｍ）としており、反射板４２とヒーター４３の長さはその紙幅よりも余裕付けした３３０ｍｍにしてある。従って、両端部領域４２Ｂの長さはそれぞれ７４ｍｍであり、最小幅サイズの用紙Ｐを通紙したときの非通紙部領域の長さに対応している。
【００５７】
また、両端部領域４２Ｂにおいて、底板部４２ａと側板部４２ｂとの会合部にはスリット部（細長いすき間）４２ｃを入れてあり、このスリット部４２ｃにおいて底板部４２ａと側板部４２ｂとが切り離されている。そして、両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａについては熱膨張係数が異なる複数の金属板を張り合わせたバイメタル板構造にしてある。
【００５８】
上記の反射板４２は、図７の（ａ）のように、下面側にニップ形成部材４６を支持した補強ステー４７の上面側に対して中央部領域４２Ａにおける底板部４２ａを固定して配設してある。両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａは補強ステー４７の上面側に対して固定されていない。即ち、反射板４２はその一部（中央部領域４２Ａ）がニップ形成部材４６の支持部材である補強ステー４７に対して固定されている。
【００５９】
反射板４２の両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａのバイメタル板構造は次のように構成されている。反射板４２の両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａの形状が、定着装置４０の端部昇温に応じて、当該両端部領域４２Ｂに対向するヒーター４３からの輻射熱を定着ベルト４１の長手中央部領域の内面に向けて反射する方向に変形するように構成されている。
【００６０】
図７によりこれをより具体的に説明する。図７の（ａ）は定着装置４０に対して用紙導入がなされておらず、定着ベルト４１の全長領域が所定の定着温度に立ち上げられて温調されている待機状態時である。この待機状態時には定着装置４０は端部昇温を生じていない。そのため、反射板４２の両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａはバイメタル変形（わん曲変形）をせずに長手中央部領域４２Ａにおける底板部４２ａと面一の平面板の状態が保持されている。
【００６１】
即ち、反射板４２の両端部領域４２Ｂは長手中央部領域４２Ａと同じ形状に保持されて、この両端部領域４２Ｂに対向するヒーター４３からの輻射熱を両端部領域４２Ｂに対応する定着ベルト４１の内面部分に向けて反射する（図８の（ａ））。
【００６２】
この装置状態において定着装置４０に最大幅サイズのＡ３Ｒ用紙が通紙されたときも装置４０は端部昇温を生じなので、反射板４２の両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａはバイメタル変形をしない。従って、反射板４２の両端部領域４２Ｂは長手中央部領域４２Ａと同じ形状に保持されて、この両端部領域４２Ｂに対向するヒーター４３からの輻射熱を定着ベルト４１の両端部領域の内面に向けて反射する（図８の（ａ））。
【００６３】
図７の（ｂ）は、定着装置４０に使用可能な最小幅サイズのＢ５Ｒ用紙が連続的に通紙された場合である。この場合には反射板４２の両端部領域４２Ｂの全体が非通紙領域となり端部昇温していく。その端部昇温が所定の温度以上になることで、非通紙領域である両端部領域４２Ｂの底板部４２ａの全体が通紙領域との境界からバイメタルでわん曲する。そのわん曲形態は両端部領域４２Ｂの底板部４２ａに対向するヒーター４３からの輻射熱を定着ベルト４１の長手中央部領域の内面に向けて反射する方向に曲がり変形する（図８の（ｂ））。
【００６４】
これにより、定着ベルト４１の非通紙領域に対応する内面に対する反射板４２から反射される輻射熱量が減少するので、定着装置４０の端部昇温が緩和される。また、同時に、反射板４２の両端部領域４２Ｂに対向するヒーター４３からの輻射熱が定着ベルト４１の通紙領域である長手中央部領域に反射（集光、振り分け）されることで、通紙領域の熱効率を上昇させることができる。
【００６５】
図７の（ｃ）は、定着装置４０に使用可能な最小幅サイズのＢ５Ｒ用紙よりも幅が大きいが最大幅サイズの用紙よりも幅が小さい中サイズ用紙、ここではＡ４Ｒ（２１０ｍｍ）の用紙が連続的に通紙された場合である。
【００６６】
この場合は、反射板４２の両端部領域４２Ｂのうち、Ａ４Ｒの用紙幅よりも外側領域部分が非通紙領域となり、この非通紙領域が端部昇温していく。その端部昇温が所定の温度以上になることで、反射板４２のバイメタル板構造にした底板部４２ａが通紙領域との境界からわん曲変形する。即ち、反射板４２の両端部領域４２Ｂの底板部４２ａにおいて非通紙領域に対応する部分がこれに対向するヒーター４３からの輻射熱を定着ベルト４１の長手中央部領域の内面に向けて反射する方向にバイメタル動作でわん曲変形する。
【００６７】
そして、この場合も図７の（ｂ）、図８の（ｂ）の場合と同様に、定着ベルト４１の非通紙領域に対応する内面に対する反射板４２から反射される輻射熱量が減少するので、定着装置４０の端部昇温が緩和される。また、同時に、反射板４２の両端部領域４２Ｂに対向するヒーター４３からの輻射熱が定着ベルト４１の通紙領域である長手中央部領域に反射されることで、通紙領域の熱効率を上昇させることができる。
【００６８】
そして、上述した図７の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のように、幅サイズが大中小と各種異なる用紙の端部昇温に十分に対応できる。
【００６９】
図９はバイメタル板が温度上昇でわん曲した形状を説明する図である。図９は長さｌのバイメタルの金属板Ｑがわん曲Ｄした場合を示す。この長さｌとわん曲Ｄの関係は、「平板形のワン曲公式」といわれるもので、Ｄ＝Ｋ（Ｔ2−Ｔ1）ｌ2／ｔと表現される。また、わん曲係数ＫはＫ＝３（α２−α１）／｛３＋（１＋ｍｎ）（１＋ｎ3ｍ）／ｍｎ２（１＋ｎ）2｝である。
【００７０】
「平板形のワン曲公式」の各パラメータについて説明する。α１は低膨張率の熱膨張係数であり、α２は高膨張率の熱膨張係数である。ｍは縦弾性係数比ｍ＝Ｅ1／Ｅ2である。Ｅ1は低膨張率の縦弾性係数であり、Ｅ2は高膨張率の縦弾性係数比である。ｎは板厚比ｎ＝ｈ1／ｈ2である。ｈ1は低膨張率の板厚であり、ｈ2は高膨張率の板厚である。
【００７１】
本実施例では、低膨張材料はタングステン（Ｗ）、高膨張材料はインバー（３６％Ｎｉ−Ｆｅ）を用いる。高膨張率のインバーは反射率が低いから表面にＡｌの蒸着をすることが好ましい。本実施例は、バイメタルを歪ませ始めたい温度以上において、高膨張率のメタルが低膨張率のメタルより熱膨張率が大きくなることがポイントである。ゆえに、低膨張率のメタルと高膨張率のメタルは本実施例の金属に限らない。
【００７２】
図１０は、インバーとタングステンの熱膨張係数の温度依存性を説明する図である。インバーの熱膨張率がタングステンの熱膨張率より２００℃近傍で大きくなる。タングステンの熱膨張係数は室温から１０００℃まで一定である。
【００７３】
上記のように、反射板４２の両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａ（反射板４２の少なくとも一部）が熱膨張係数の異なる複数の金属板を張り合わせたバイメタル板構造とされる。その複数の金属板の少なくとも１つの熱膨張係数が温度により変化することを特徴とする。
【００７４】
定着装置４０の動作条件として、加圧条件を総圧で３０ｋｇｆ、定着ベルト４１および加圧ローラ４４の回転速度を２５０ｍｍ／ｓ、ヒーター４３への投入電力を８００Ｗとした場合、通紙領域は約２００℃（定着温度）である。この温度は動作条件で変わるから、その際にはインバーの組成比などを変更することで、インバーの熱膨張率が立ち上がる温度を調整する。もしくは、低膨張率のメタルとして熱膨張係数がタングステンと異なるものを使うことで、インバー（３６％Ｎｉ−Ｆｅ）の熱膨張係数が低膨張率のメタルの熱膨張係数より大きくなる温度を変更することが可能である。
【００７５】
小サイズ用紙の連続通紙時には定着装置４０の非通領域は端部昇温のため、２００℃よりも高くなる。そのため、図７、図８で説明したように、反射板４２の両端部領域４２Ｂにおけるバイメタル板である底板部４２ａの非通紙領域対応部分が通紙領域との境界からわん曲する。
【００７６】
ちなみに、底板部４２ａの短辺方向もバイメタルであるから変形する。ゆがみ量はＤ＝Ｋ（Ｔ2−Ｔ1）ｌ2／ｔである。連続通紙される小サイズ用紙がＡ４Ｒの場合、底板部４２ａの非通紙領域対応部分に対応してわん曲する長辺方向はｌ＝６０ｍｍであり、短辺方向はｌ＝１０ｍｍである。それゆえ、底板部４２ａの非固定部の長辺方向と短辺方向のゆがみ量は約３６倍差があり、短辺方向のゆがみは長辺方向と比べたら無視できる程度である。
【００７７】
２００℃で熱膨張率が略等しいインバーとタングステンで構成されるバイメタルの２５０℃におけるわん曲量を説明する。２５０℃は定着ベルト４１が破損しない範囲での温度の例として使用した。２５０℃におけるインバーの熱膨張係数はα＝１０、タングステンの熱膨張係数はα＝４．６である。インバーの縦弾性係数はＥ2＝１４０（ＧＰａ）、タングステンの縦弾性係数はＥ1＝４２０（ＧＰａ）である。ｍ＝Ｅ1／Ｅ2＝３である。
【００７８】
図１１は、わん曲係数（Ｋ）を決める比例定数（ａ）の膜厚比（ｎ）依存性である。ｍ＝３の場合に、わん曲係数Ｋが最大になるのは図１１からｎ＝０．５である。図１１の縦軸のａはわん曲係数Ｋと熱膨張係数差（α２−α１）の比例定数である（Ｋ＝ａ（α２−α１））。
【００７９】
ここでは、用紙Ｐの通紙サイズをＡ４Ｒで説明する。Ａ４Ｒにおける非通紙領域の長はｌ＝６０（ｍｍ）である。以上の値を「平板形のワン曲公式」に代入すると、たわみ量Ｄ＝０．７３／ｔ（ｍｍ）である。例えばθを１０°にするには、Ｄ＝ｌ×ｔａｎθ＝１２．３（ｍｍ）であるからｔ＝０．７３／１２．３＝０．０６（ｍｍ）に設計すればよい。各用紙サイズに対してつける角度を設計した板厚に関しては、図１２のようになる。板厚は、各用紙サイズ位置ごとに調整してもよいが、小サイズで設計した膜厚で一定にしてもよい。
【００８０】
（３−４）比較例
本実施例を施していない場合を比較例（実施無：非実施）とする。実施例を、反射板４２の両端部領域４２Ｂにおいてバイメタル板にした底板部４２ａの端部昇温に基づく曲りの角度θを１０°とした場合と２０°とした場合の２つにした。そして、これらの３つの場合における、「定着ベルト長手温度分布」と「通紙領域と非通紙領域の温度」を図１３と表１に示す。図１４は角度θをつけることで非通紙部昇温を抑制できることを説明する図である。図１４の（ａ）ように角度θをつけることができれば非通紙領域への輻射熱が通紙領域に反射されるため非通紙領域の温度を下げることができる。
【００８１】
定着装置４０の動作条件としては、加圧条件を総圧で３０ｋｇｆ、定着ベルト４１および加圧ローラ４４の回転速度を２５０ｍｍ／ｓ、ヒーター４３への投入電力を８００Ｗとした。
【００８２】
まず、表１に示すように本実施例（θ＝１０°とθ＝２０°）を施すことで、非実施の場合に比べて、非通紙領域の定着ベルト４１の表面温度がθ＝２０°において２６℃低下するという結果を得た。図１５は角度θに対する非通紙領域の温度を説明する図である。今回の検討結果から１０°以上であれば、非通紙領域の温度を下げる効果が十分に得られる。
【００８３】
ただし、角度θが大きくなりすぎると、反射板４２のバイメタル板にした底板部４２aがヒーター４３に接触してしまうことが考えられる。定着ベルト４１の径（内径）を３０ｍｍφ、ヒーター（ハロゲンランプ）４３の径を５ｍｍとすると、ヒーター４３と反射電極の距離は、２５ｍｍより小さくなる。用紙サイズが最小のＡ５Ｒの場合が境界条件となり、ｔａｎθ＜２５（ｍｍ）／６０（ｍｍ）（θ＜２２）であるから、θは２２°より小さい範囲に設定する必要がある。
【００８４】
さらに、非通紙領域に伝達するはずであった輻射熱を通紙領域に移動させることで、通紙領域の定着ベルト４１の表面温度が最大で９℃上昇するという結果を得た。非通紙部昇温を抑制する効果を示すことができたと同時に、通紙領域の加熱効率を向上させる効果を示すことができた。
【００８５】
特許文献1では最大紙サイズの端部昇温の対策はできるが、紙サイズが小さい場合は対応できなかった。本実施例では、より小サイズの端部昇温の抑制を行うことができる。
【００８６】
【表１】
2016090960.tif 000003
【００８７】
なお、第２の温度センサ４５ｂは小サイズ用紙の連続通紙時における定着ベルト４１の非通紙部領域の温度上昇を検知して制御部１００に温度情報をフィードバックしている。制御部１００は第２の温度センサ４５ｂで検知される温度が所定の温度を超える場合には、例えば、画像形成装置のスループットを下げる制御を行う。
【００８８】
［実施例２］
反射板４２の両端部領域４２Ｂにおける底板部４２aを全体的にバイメタルにせずに、底板部４２aの長手において、大小各種幅サイズの用紙の幅端部に対応する部分をバイメタルにする構成にすることもできる。
【００８９】
図１６にその一例を示した。この例は実施例１の反射板４２において、長手中央部領域４２Ａの底板部４２aと両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａの境界部をバイメタル４２ｄにしている。また、両端部領域４２Ｂにおける底板部４２ａの長手において、中サイズ用紙であるＡ４Ｒ用紙の幅端部に対応する部分をバイメタル４２ｄにしている。
【００９０】
定着装置の待機状態時や最大幅サイズのＡ３Ｒ用紙が通紙されているときは端部昇温を生じないので、どのバイメタル４２ｄも変形しない。従って、反射板４２の両端部領域４２Ｂの底板部４２ａは、図１６の（ａ）のように、長手中央部領域４２Ａにおける底板部４２ａと面一の平面板の状態が保持されている。
【００９１】
最小幅サイズであるＢ５Ｒ用紙が連続的に通紙されているときは端部昇温によりすべてのバイメタル４２ｄに変形を生じる。そのため、反射板４２の両端部領域４２Ｂの底板部４２ａは図１６の（ｂ）のように角度θがつく。中サイズ用紙であるＡ４Ｒ用紙が連続的に通紙されているときは端部昇温によりＡ４Ｒ用紙の幅端部に対応する部分のバイメタル４２ｄに変形を生じる。そのため、反射板４２の両端部領域４２Ｂの底板部４２ａは図１６の（ｃ）のように角度θがつく。
【００９２】
底板部４２ａが平面のため、端部昇温（定着ベルトの温度）に対して適切に角度θがつく。用紙の幅サイズに応じて、曲げる角度θを変えることができる。
【００９３】
［その他の事項］
ここで、本発明が前記各実施例の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施例の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施例の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施例の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
【００９４】
１）例えば、実施例では、第１の回転体４１として、駆動回転体としての第２の回転体４４の回転駆動で従動回転する筒状のベルトを用いた装置で説明した。これに限定されず、第１の回転体４１は剛性を有する筒状の駆動回転体の形態にすることもできる。
【００９５】
２）第２の回転体４４を回転可能な無端ベルト体の形態にすることもできる。
【００９６】
３）本発明の画像加熱装置は実施例のようにシートＰに担持された未定着トナー像Ｔを加熱加圧して固着画像として加熱定着する定着装置としての使用に限定されない。シートに一旦定着された或いは仮定着された画像（定着済み画像又は半定着画像）を加熱加圧して光沢度を向上させるなどの画像の表面性を調整する加熱処理装置としても有効である。
【００９７】
４）画像形成装置の画像形成部は電子写真方式に限られない。静電記録方式や磁気記録方式の画像形成部であってもよい。また、転写方式に限られず、シートに対して直接方式で未定着画像を形成する構成のものであってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
４０・・画像加熱装置、４１・・第１の回転体、４４・・第２の回転体、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・シート、Ｔ・・トナー像、４６・・摺接部材、４３・・発熱体、４２・・反射部材、４２Ａ・・長手中央部領域、４２Ｂ・・両端部領域
【図１】
2016090960.tif 000004
【図２】
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【図３】
2016090960.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2016090960.tif 000009
【図７】
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【図８】
2016090960.tif 000011
【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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【図１４】
2016090960.tif 000017
【図１５】
2016090960.tif 000018
【図１６】
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