定着器及びこれを備えた画像形成装置
【課題】幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができるようにする。
【解決手段】記録紙上のトナーを熱定着させる加熱ベルト２１を加熱するために、熱放射指向性を有する発熱体を備えたカーボンランプヒータ２５を設け、このカーボンランプヒータからの放射熱の加熱ベルトに対する照射方向を変化させるために、カーボンランプヒータの角度を調整する角度調整機構３２を設けると共に、カーボンランプヒータからの放射熱を反射して加熱ベルトに照射させる反射板３８を設け、カーボンランプヒータからの放射熱を直接加熱ベルトに照射させる第１の角度で、加熱ベルト上の全加熱領域を加熱し、反射板を介して加熱ベルトに照射させる第２の角度で、幅狭の記録紙が通過する紙幅領域のみを加熱するようにする。
【解決手段】記録紙上のトナーを熱定着させる加熱ベルト２１を加熱するために、熱放射指向性を有する発熱体を備えたカーボンランプヒータ２５を設け、このカーボンランプヒータからの放射熱の加熱ベルトに対する照射方向を変化させるために、カーボンランプヒータの角度を調整する角度調整機構３２を設けると共に、カーボンランプヒータからの放射熱を反射して加熱ベルトに照射させる反射板３８を設け、カーボンランプヒータからの放射熱を直接加熱ベルトに照射させる第１の角度で、加熱ベルト上の全加熱領域を加熱し、反射板を介して加熱ベルトに照射させる第２の角度で、幅狭の記録紙が通過する紙幅領域のみを加熱するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式などによるプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機などの画像形成装置に用いられる定着器及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスにより記録紙に画像を形成する画像形成装置（プリンタ、ファクシミリ、複写機及び複合機など）等においては、感光体から記録紙上に転写された未定着のトナーを熱と圧力により記録紙に定着させる定着器が設けられている。
【０００３】
この種の定着器では、加熱体（ローラやベルト）を加熱する発熱体にタングステンを用いたハロゲンランプヒータが広く採用されてきたが、近年、炭素系発熱材料により形成された発熱体を用いたカーボンランプヒータの採用が提案されている。このカーボンランプヒータは、温度変化に伴う抵抗値の変動が小さいため、電源投入時の電流が定格動作時に比して小さくなり、いわゆる電源投入時の突入電流が抑制されるので、電流制御回路の構成を簡素化することができるなどの利点を有している。
【０００４】
ところで、画像形成装置の定着器では、加熱体の端部からの放熱により中央部に比して端部の温度が低くなる問題があり、この問題は、カーボンランプヒータを用いた定着器においても同様であり、このような端部からの放熱により軸方向の温度分布が不均一になることを避けるため、従来、炭素系発熱体を、幅寸法や断面積が端部と中央部とで異なるように形成して、端部の発熱量を中央部の発熱量に比して増大させるようにした技術が知られている（特許文献１・２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１９７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、画像形成装置では各種の寸法の記録紙が用いられるが、最大通紙幅より小さいサイズの記録紙が連続通紙されると、加熱体において、その記録紙が通過する紙幅領域の外側の紙幅外領域では記録紙との接触により熱が奪われないため、紙幅領域との間の温度差が徐々に拡大し、紙幅領域が温度制御により所定の定着温度に保持されるのに対して、紙幅外領域は定着温度を超えて上昇する過昇温が発生するので、熱ダメージを受けてしまう。また、この紙幅外領域に過昇温が発生した後に、最大通紙幅の記録紙が通紙されると、加熱体の紙幅外領域の過昇温部分にトナーが焼きついてしまい、ホットオフセットなどの定着不良を招くことから、これらを避けることが望ましい。
【０００６】
ところが、前記の従来技術では、定着処理すべき記録紙の幅に応じて加熱領域を調整することができないため、紙幅外領域の過昇温の問題に対応することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができるように構成された定着器及びこれを備えた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】
【０００８】
本発明の定着器及びこれを備えた画像形成装置は、記録紙上のトナーを熱定着させる加熱体と、この加熱体を加熱する熱放射指向性を有する発熱体と、この発熱体からの放射熱の前記加熱体に対する照射方向を変化させる機械的な駆動手段とを有し、定着処理すべき記録紙が幅狭のものである場合に、その記録紙が通過する紙幅領域に、前記発熱体による前記加熱体上の加熱領域が制限されるように前記駆動手段を制御するようにした構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加熱体上の加熱領域を定着処理すべき幅狭の記録紙が通過する紙幅領域に制限するため、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができる。また、発熱体からの放射熱の加熱体に対する照射方向を変化させて加熱領域を調整するため、単一の発熱体で構成することができ、発熱体の発熱量を電気的に制御する発熱体制御装置の構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、記録紙上のトナーを熱定着させる加熱体と、この加熱体を加熱する熱放射指向性を有する発熱体と、この発熱体からの放射熱の前記加熱体に対する照射方向を変化させる機械的な駆動手段とを有し、定着処理すべき記録紙が幅狭のものである場合に、その記録紙が通過する紙幅領域に、前記発熱体による前記加熱体上の加熱領域が制限されるように前記駆動手段を制御するようにした構成とする。
【００１１】
これによると、加熱体上の加熱領域を定着処理すべき幅狭の記録紙が通過する紙幅領域に制限するため、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができる。また、発熱体からの放射熱の加熱体に対する照射方向を変化させて加熱領域を調整するため、単一の発熱体で構成することができ、発熱体の発熱量を電気的に制御する発熱体制御装置の構成を簡素化することができる。
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記発熱体は、炭素系発熱材料によるフィルム状をなし、平面状の熱放射面を備えた構成とする。
【００１３】
これによると、良好な熱放射指向性を有するため、加熱体の温度状態をより一層適切に制御することができる。
【００１４】
この場合、発熱体は、ポリオキサジアゾールなどからなる高分子フィルムを不活性ガス雰囲気中で熱処理してグラファイト化し、さらに必要に応じて圧延処理したものが好適である。
【００１５】
前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１・第２の発明において、前記発熱体からの放射熱を反射して前記加熱体に照射させる反射板を有し、前記発熱体が、その発熱体からの放射熱を直接前記加熱体に照射させる第１の角度と、前記発熱体からの放射熱を前記反射板を介して前記加熱体に照射させる第２の角度とに回動可能に設けられ、前記発熱体の第１・第２の角度による加熱領域が互いに異なるように前記反射板が形成された構成とする。
【００１６】
これによると、発熱体からの放射熱を反射板で反射させることで加熱領域を変化させるため、加熱体上の加熱領域を効率良く調整することができる。
【００１７】
前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第３の発明において、前記反射板は、前記発熱体からの放射熱を偏向して前記加熱体に照射する傾斜部を備え、前記発熱体の第１の角度で前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにした構成とする。
【００１８】
これによると、簡単な構成で加熱領域幅を調整することができる。
【００１９】
前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第４の発明において、前記発熱体は、前記加熱体上の紙幅領域に対応する第１の発熱部と、前記加熱体の全加熱領域に対応する第２の発熱部とを備え、この第１・第２の発熱部が回動方向に角度をずらして設けられ、前記発熱体の第１の角度で前記第１・第２の発熱部を前記加熱体に対向させて前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記第１の発熱部を前記加熱体に対向させると共に前記第２の発熱部を前記反射板に対向させて前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにした構成とする。
【００２０】
これによると、反射板を利用して加熱領域を調整する第２の角度でも、第１の発熱部からの放射熱が直接に加熱体の紙幅領域に照射されるため、加熱体上の紙幅領域を効率良く加熱することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明が適用される画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、図１に示した定着器を詳しく示す断面図である。図３は、図２に示した定着器の下面図である。
【００２３】
この画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写及び定着の各プロセスを経て記録紙に画像を形成する画像形成部１を備え、この画像形成部１には、紙収容部２に収容された記録紙Ｓが逐次送り込まれ、ここで所要の画像が形成された記録紙Ｓが排紙部３に排出される。
【００２４】
画像形成部１は、イエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の各色ごとのトナー像を形成する複数のプロセスユニット５〜８と、この各プロセスユニット５〜８内の各感光体ドラム５ａ〜８ａの作像面に対して露光用の光束を走査するレーザ・スキャニング・ユニット（以下ＬＳＵという）９と、各プロセスユニット５〜８内の各感光体ドラム５ａ〜８ａ上に作像された各色ごとのトナー像が順次転写されて合成される中間転写ベルト１０とを有し、各色ごとの感光体ドラム５ａ〜８ａが中間転写ベルト１０に沿って並んで配置されたタンデム型の構造となっている。
【００２５】
各プロセスユニット５〜８内では、各帯電器５ｂ〜８ｂにより均一に帯電させた各感光体ドラム５ａ〜８ａの作像面に対してＬＳＵ９から露光用のレーザ光が走査されることで静電潜像が形成され、この各感光体ドラム５ａ〜８ａの静電潜像が、各現像器５ｃ〜８ｃから供給される各色のトナーで現像されて各色ごとの単色トナー像が各感光体ドラム５ａ〜５ａの作像面に形成される。現像器５ｃ〜８ｃにはトナーボトル１６〜１９から各色のトナーが補給される。
【００２６】
中間転写ベルト１０の内側には、中間転写ベルト１０を加圧して各感光体ドラム５ａ〜８ａ上のトナー像を中間転写ベルト１０に転写する各色ごとの１次転写ローラ１１〜１４が設けられており、中間転写ベルト１０上で各色ごとのトナー像が合成されてカラー画像が得られる。中間転写ベルト１０の端部側方には、中間転写ベルト１０上のトナー像を記録紙Ｓに転写する２次転写ローラ１５が配設されている。
【００２７】
この２次転写ローラ１５によりトナー像が転写された記録紙Ｓは、定着器２０に搬送されて熱及び圧力の作用により記録紙Ｓ上のトナー像を記録紙Ｓに定着させる処理が行われる。
【００２８】
定着器２０は、図２に示すように、記録紙Ｓ上のトナー像を熱定着させる加熱ベルト（加熱体）２１と、この加熱ベルト２１が巻き掛けられる定着ローラ２２及びテンションローラ２３と、定着ローラ２２に対する加熱ベルト２１の巻き掛け部分に対向配置されて記録紙Ｓを加圧する加圧ローラ２４と、定着ローラ２２及びテンションローラ２３の間の加熱ベルト２１の部分に対向配置されて加熱ベルト２１を加熱するカーボンランプヒータ２５とを有しており、定着ローラ２２に対する加熱ベルト２１の巻き掛け部分と加圧ローラ２４とによるニップ部に記録紙Ｓが送り込まれる。
【００２９】
テンションローラ２３及び加圧ローラ２４は、フレーム材２７に回転自在に軸支されている。定着ローラ２２は、フレーム材２７に固定された支軸２８により揺動自在に支持された加圧アーム２９に回転自在に軸支されており、この加圧アーム２９は、遊端部に係止された加圧ばね３０により横向きに付勢されている。これにより定着ローラ２２が加熱ベルト２１を介して加圧ローラ２４に圧接し、また加熱ベルト２１に所要の張力が付与される。
【００３０】
加圧ローラ２４は、図示しない駆動源により矢印方向に回転駆動され、これに連動して加熱ベルト２１が矢印方向に走行動作し、同時に定着ローラ２２及びテンションローラ２３が矢印方向に回転動作する。
【００３１】
この画像形成装置では各種の寸法の記録紙が用いられ、図３に示すように、例えば記録紙の最大通紙幅をＡ３サイズの短辺の寸法とし、これより小寸な幅の記録紙、例えばＡ４サイズの記録紙は幅方向の中央部を通過する。カーボンランプヒータ２５は、加熱ベルト２１の幅方向に平行に配置され、加熱ベルト２１の全長に渡って延在し、最大通紙幅に対応する最大加熱幅（全加熱領域）内で加熱ベルト２１を加熱する。
【００３２】
ここで、最大通紙幅より小さいサイズの記録紙が連続通紙されると、その記録紙が通過する紙幅領域の外側の紙幅外領域では記録紙との接触により熱が奪われないため、紙幅領域との間の温度差が徐々に拡大し、紙幅領域が温度制御により所定の定着温度に保持されるのに対して、紙幅外領域は定着温度を超えて上昇する過昇温が発生する。このような紙幅外領域の過昇温の問題を解決するため、以下に示すようにカーボンランプヒータ２５を構成して加熱ベルト２１の加熱を制御する。
【００３３】
カーボンランプヒータ２５は、中心線周りに回動可能に設けられ、図２に示したように、角度調整機構（駆動手段）３２により角度（例えば４５度の範囲）が調整されるようになっている。この角度調整機構３２は、カーボンランプヒータ２５の端部に同軸的に連結されたピニオン３３と、このピニオン３３が歯合するラック３４と、このラック３４を１方向に付勢するばね３５と、このばね３５の付勢力に抗してラック３４を逆方向に駆動するソレノイド３６とを有しており、ソレノイド３６のオンオフによりカーボンランプヒータ２５が第１・第２の２つの角度に調整される。
【００３４】
カーボンランプヒータ２５の近傍には、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を反射して加熱ベルト２１に照射させる反射板３８が設けられている。この反射板３８は、図３に示したように、カーボンランプヒータ２５の長手方向に対して平行に配置された平行部３８ａと、カーボンランプヒータ２５の長手方向に対して傾斜して配置されかつ所定の曲面（例えば凸状曲面）を有する傾斜部３８ｂ・３８ｃとを有しており、傾斜部３８ｂ・３８ｃは、平行部３８ａの両側に設けられ、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を長手方向の中心側に偏向して加熱ベルト２１に照射する。
【００３５】
図４は、図１に示した画像形成装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。全体制御部４１は、画像形成部１に送り込まれる記録紙の幅を判別する紙幅判別部４２を有しており、紙幅に関する信号がカーボンランプヒータ制御部（制御手段）４３に出力される。
【００３６】
カーボンランプヒータ制御部４３は、主制御部４４、発熱量制御部４５、及び角度制御部４６を有している。主制御部４４では、加熱ベルト２１の幅方向の中心部及び端部の温度をそれぞれ検出する温度センサ４７・４８からの温度信号が入力され、この加熱ベルト２１の実測温度に基づいて、所定の目標温度の達成に要する発熱量（通電時間）に関する信号が発熱量制御部４５に出力される。発熱量制御部４５では、位相制御によりカーボンランプヒータ２５に対する印加電力が制御される。
【００３７】
またカーボンランプヒータ制御部４３の主制御部４４では、全体制御部４１から紙幅に関する信号が入力され、紙幅、及び温度センサ４７・４８により検出された加熱ベルト２１の温度に基づいて、カーボンランプヒータ２５の目標角度に関する信号が角度制御部４６に出力される。角度制御部４６では、目標角度に基づいてソレノイド３６に対する通電がオンオフされる。
【００３８】
図５は、図２に示したカーボンランプヒータを軸線に沿って切断して示す断面図である。図６は、図５に示した発熱体の模式的な斜視図である。図７は、図５に示したカーボンランプヒータを軸線に直交する平面で切断して示す断面図であり、（Ａ）に図５のＡ−Ａ線で切断した断面を、（Ｂ）に図５のＢ−Ｂ線で切断した断面をそれぞれ示す
【００３９】
カーボンランプヒータ２５は、図５に示すように、細長い板状の発熱体５１と、この発熱体５１を収容する円管状のケーシング５２と、発熱体５１の端部を保持する保持ブロック５３と、発熱体５１を緊張させるテンションばね５４とを有している。テンションばね５４には接続部材５５を介してリード線５６が接続されており、導電性のテンションばね５４及び保持ブロック５３を介して発熱体５１に電力が供給される。
【００４０】
発熱体５１は、炭素系発熱材料によるフィルム状をなすものであり、ポリオキサジアゾールなどからなる高分子フィルムを不活性ガス雰囲気中で熱処理してグラファイト化し、さらに必要に応じて圧延処理したものが好適である。これによると、フィルム状に薄く形成することができ、表裏の平面状の熱放射面から主に厚さ方向に熱が放射され、厚さ方向に直交する向きには殆ど熱が放射されないため、優れた熱放射指向性を有している。特にここではテープ状の炭素系発熱材を軸方向からみてＬ字形状に折り曲げて製作される。
【００４１】
ケーシング５２は、石英ガラスなどの熱線透過性材料で形成されている。ケーシング５２内には発熱体５１の酸化を防止するためにアルゴンガスなどの不活性ガスが封入されている。
【００４２】
発熱体５１は、図６に示すように、加熱ベルト２１における幅狭の記録紙（ここではＡ４）が通過する紙幅領域に対応する第１の発熱部６１と、最大加熱幅に対応する第２の発熱部６２とを備えている。
【００４３】
第２の発熱部６２には、長手方向の両端に幅広部６２ａ・６２ｂが形成され、第１の発熱部６１に対応する位置には、幅狭部６２ｃが形成されている。これにより第１の発熱部６１と第２の発熱部６２の幅狭部６２ｃとからなる中間領域と、第２の発熱部６２の幅広部６２ａ・６２ｂからなる端領域とで、断面積が概ね等しく、長手方向の単位長さ当たりの抵抗値が概ね同一になり、発熱量を長手方向に概ね均一とすることができる。
【００４４】
第１の発熱部６１と第２の発熱部６２とは、図７（Ａ）・（Ｂ）に示すように、概ね直交するように形成され、ケーシング５２における第１・第２の発熱部６１・６２の挟角側の部分には、無用な方向に熱が放射されることを阻止する反射膜７１が形成されており、この反射膜７１と相反する側の熱放射面６１ａ・６２ａからそれぞれ、互いに直交する向きに熱が放射される。
【００４５】
図８は、図６に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図である。図９は、図２に示した加熱ベルトの温度分布を示す図である。
【００４６】
図８（Ａ）に示すように、発熱体５１の第１の角度では、第１の発熱部６１の熱放射面が加熱ベルト２１の表面に対して斜め（例えば４５度）に対向し、この第１の発熱部６１からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。第２の発熱部６２の熱放射面も加熱ベルト２１の表面に対して斜め（例えば４５度）に対向し、この第２の発熱部６２からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅外領域に照射される。
【００４７】
これにより、図８（Ａ）に示すように、加熱ベルト２１の紙幅領域及び紙幅外領域が共に加熱される。そして、加熱開始時における第２の発熱部６２だけからの放射熱により加熱された加熱ベルト領域には通紙させずに、第１の発熱部６１と第２の発熱部６２との放射熱により加熱された加熱ベルト領域から通紙させるように制御する。このため、図９（Ａ）に示すように、通紙幅全域で均一な温度分布を実現することができる。
【００４８】
また、図８（Ｂ）に示すように、発熱体５１の第２の角度では、第１の発熱部６１の熱放射面が加熱ベルト２１の表面に対して正対し、この第１の発熱部６１からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。一方、第２の発熱部６２の熱放射面は反射板３８の方向に向くため、この第２の発熱部６２からの放射熱は、反射板３８により反射され、特に幅広部６２ａ・６２ｂからの放射熱が、反射板３８の両端部で所定の曲面と傾斜角とを有する傾斜部３８ｂ・３８ｃにより斜め内向きに反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。
【００４９】
これにより、加熱ベルト２１の紙幅領域のみが加熱される。このため、図９（Ｂ）に示すように、紙幅領域が昇温し、紙幅外領域は加熱されないため、従来のように、幅狭の記録紙に対する加熱処理が連続して継続された際に生じる紙幅外領域の過昇温を確実に防止することができる。
【００５０】
図１０は、図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例を示す模式的な斜視図である。図１１は、図１０に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図である。
【００５１】
この発熱体１０１では、前記の例と同様に、加熱ベルト２１における幅狭の記録紙が通過する紙幅領域に対応する第１の発熱部１０３と、最大加熱幅に対応する第２の発熱部１０４とを備え、長手方向の両端に電圧が印加されるが、ここでは、第１・第２の発熱部１０３・１０４に、一定間隔をおいて切り欠き１０６が形成されており、この切り欠き１０６の底側で発熱体１０１の長手方向に連続した部分１０７に主に電流が流れて発熱し、この通電発熱部分１０７は断面積が小さく、長手方向の単位長さ当たりの抵抗値が大きくなるため、発熱量が増大する。また、切り欠き１０６により突片状に形成された部分１０８では、電流量が小さく、主に通電発熱部分からの熱伝導により昇温し、この伝熱昇温部分１０８からも通電発熱部分１０７と同様に熱が放射される。一方、第１・第２の発熱部１０３・１０４の幅狭の紙幅領域における突片状に形成された部分１０８の表面は、第２の発熱部１０４の幅狭の紙幅外領域における突片状に形成された部分１０８の表面の略半分であり、かつ第１・第２の発熱部１０３・１０４ごとに長手方向に対して交互に形成されている。
【００５２】
この構成では、図１１（Ａ）に示すように、発熱体１０１の第１の角度では、第１の発熱部１０３からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、また第２の発熱部１０４からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域及び紙幅外領域に照射され、紙幅領域及び紙幅外領域が共に加熱される。このとき、第１・第２の発熱部１０３・１０４の幅狭の紙幅領域における突片状に形成された部分１０８の表面は、第２の発熱部１０４の幅狭の紙幅外領域における突片状に形成された部分１０８の表面の略半分であり、かつ第１・第２の発熱部１０３・１０４ごとに長手方向に対して交互に形成されているので、加熱ベルト２１の紙幅領域と紙幅外領域とへの放射熱が等しくなり、通紙幅全域で均一な温度分布とすることができる。
【００５３】
また、図１１（Ｂ）に示すように、発熱体１０１の第２の角度では、第１の発熱部１０３からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。他方、第２の発熱部１０４は反射板３８の方向に向くため、この第２の発熱部１０４からの放射熱は、反射板３８により反射され、このとき第２の発熱部１０４の長手方向の中間部から放射された熱は、反射板３８の平行部３８ａにより反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、第２の発熱部１０４の長手方向の両端部から放射された熱は、反射板３８の両端部で所定の曲面と傾斜角とを有する傾斜部３８ｂ・３８ｃにより斜め内側に反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、これにより紙幅領域のみが加熱されて、紙幅領域が昇温し、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制することができる。
【００５４】
なお、この例では、発熱体において、長手方向の単位長さ当たりの抵抗値を大きくして発熱量を増大させるために切り欠きを形成したが、この他に、孔を開設したり、あるいは通電経路を幅方向に迂回させて長く形成することでも同様の効果が得られる。
【００５５】
図１２は、図１に示した定着器の別の例を示す断面図である。これは、記録紙Ｓ上のトナーを熱定着させる加熱ローラ（加熱体）１２１が直接、加圧ローラ１２２との間に記録紙Ｓを挟み込むニップ部を形成する、いわゆる１軸式の定着器であり、加圧ローラ１２２は、支軸１２４により揺動自在に支持された加圧アーム１２５に回転自在に軸支されており、この加圧アーム１２５の遊端部に係止された加圧ばね１２６により加熱ローラ１２１に圧接する向きに付勢されている。加熱ローラ１２１の内部には温度センサ１２７が設けられている。
【００５６】
加熱ローラ１２１の外面近傍には、カーボンランプヒータ２５及び反射板３８が配置されており、前記の例と同様にして、カーボンランプヒータ２５からの放射熱が直接、あるいは反射板３８を介して加熱ローラ１２１の外周面に照射されて加熱ローラ１２１が加熱される。
【００５７】
図１３は、図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例による加熱状況を示す模式的な斜視図である。この発熱体１３１は、全体が平板状に形成されており、図１３（Ａ）に示すように、発熱体１３１の第１の角度では、発熱体１３１の熱放射面が加熱ベルト２１に対向し、発熱体１３１からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域及び紙幅外領域に照射され、紙幅領域及び紙幅外領域が共に加熱されて、通紙幅全域で均一な温度分布とすることができる。
【００５８】
一方、図１３（Ｂ）に示すように、発熱体１３１の第２の角度では、発熱体１３１の熱放射面が反射板３８に対向し、発熱体１３１の軸方向の中間部から放射された熱は、反射板３８の平行部３８ａにより反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、発熱体１３１の両端部から放射された熱は、反射板３８の両端部で所定の曲面と傾斜角とを有する傾斜部３８ｂ・３８ｃにより斜め内側に反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、これにより紙幅領域のみが加熱されて、紙幅領域が昇温し、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制することができる。
【００５９】
なお、前記の例では、カーボンランプヒータ２５を回動させて、加熱ベルト２１の全加熱領域を加熱する第１の状態と、幅狭の記録紙が通過する紙幅領域のみを加熱する第２の状態とに切り替えるものとしたが、反射板を回動させることで第１の状態と第２の状態とを切り替えるように構成することも可能である。この場合、全体が平板状の第１の反射板と、前記の反射板３８と同様に、平行部とその両側の傾斜部とを備えた第２の反射板とを移動可能に設け、第１の状態では、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を受ける位置に第１の反射板を移動させ、第２の状態では、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を受ける位置に第２の反射板を移動させるようにすれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかる定着器及びこれを備えた画像形成装置は、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができる効果を有し、電子写真方式などによるプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機などの画像形成装置に用いられる定着器及びこれを備えた画像形成装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明が適用される画像形成装置を示す概略構成図
【図２】図１に示した定着器を詳しく示す断面図
【図３】図２に示した定着器の下面図
【図４】図１に示した画像形成装置の制御部の概略構成を示すブロック図
【図５】図２に示したカーボンランプヒータを軸線に沿って切断して示す断面図
【図６】図５に示した発熱体の模式的な斜視図
【図７】図５に示したカーボンランプヒータを軸線に直交する平面で切断して示す断面図
【図８】図６に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図
【図９】図２に示した加熱ベルトの温度分布を示す図
【図１０】図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例を示す模式的な斜視図
【図１１】図１０に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図
【図１２】図１に示した定着器の別の例を示す断面図
【図１３】図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例による加熱状況を示す模式的な斜視図
【符号の説明】
【００６２】
２０ 定着器
２１ 加熱ベルト（加熱体）
２５ カーボンランプヒータ
３２ 角度調整機構（駆動手段）
３３ ピニオン
３４ ラック
３６ ソレノイド
３８ 反射板、３８ａ 平行部、３８ｂ・３８ｃ 傾斜部
４２ 紙幅判別部
４３ カーボンランプヒータ制御部
４６ 角度制御部
４７・４８ 温度センサ
５１ 発熱体
６１ 第１の発熱部、６１ａ 熱放射面
６２ 第２の発熱部、６２ｂ 熱放射面
７１ 反射膜
１０１ 発熱体
１０３ 第１の発熱部
１０４ 第２の発熱部
１２１ 加熱ローラ（加熱体）
１２７ 温度センサ
１３１ 発熱体
Ｓ 記録紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式などによるプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機などの画像形成装置に用いられる定着器及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスにより記録紙に画像を形成する画像形成装置（プリンタ、ファクシミリ、複写機及び複合機など）等においては、感光体から記録紙上に転写された未定着のトナーを熱と圧力により記録紙に定着させる定着器が設けられている。
【０００３】
この種の定着器では、加熱体（ローラやベルト）を加熱する発熱体にタングステンを用いたハロゲンランプヒータが広く採用されてきたが、近年、炭素系発熱材料により形成された発熱体を用いたカーボンランプヒータの採用が提案されている。このカーボンランプヒータは、温度変化に伴う抵抗値の変動が小さいため、電源投入時の電流が定格動作時に比して小さくなり、いわゆる電源投入時の突入電流が抑制されるので、電流制御回路の構成を簡素化することができるなどの利点を有している。
【０００４】
ところで、画像形成装置の定着器では、加熱体の端部からの放熱により中央部に比して端部の温度が低くなる問題があり、この問題は、カーボンランプヒータを用いた定着器においても同様であり、このような端部からの放熱により軸方向の温度分布が不均一になることを避けるため、従来、炭素系発熱体を、幅寸法や断面積が端部と中央部とで異なるように形成して、端部の発熱量を中央部の発熱量に比して増大させるようにした技術が知られている（特許文献１・２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１９７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかるに、画像形成装置では各種の寸法の記録紙が用いられるが、最大通紙幅より小さいサイズの記録紙が連続通紙されると、加熱体において、その記録紙が通過する紙幅領域の外側の紙幅外領域では記録紙との接触により熱が奪われないため、紙幅領域との間の温度差が徐々に拡大し、紙幅領域が温度制御により所定の定着温度に保持されるのに対して、紙幅外領域は定着温度を超えて上昇する過昇温が発生するので、熱ダメージを受けてしまう。また、この紙幅外領域に過昇温が発生した後に、最大通紙幅の記録紙が通紙されると、加熱体の紙幅外領域の過昇温部分にトナーが焼きついてしまい、ホットオフセットなどの定着不良を招くことから、これらを避けることが望ましい。
【０００６】
ところが、前記の従来技術では、定着処理すべき記録紙の幅に応じて加熱領域を調整することができないため、紙幅外領域の過昇温の問題に対応することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができるように構成された定着器及びこれを備えた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】
【０００８】
本発明の定着器及びこれを備えた画像形成装置は、記録紙上のトナーを熱定着させる加熱体と、この加熱体を加熱する熱放射指向性を有する発熱体と、この発熱体からの放射熱の前記加熱体に対する照射方向を変化させる機械的な駆動手段とを有し、定着処理すべき記録紙が幅狭のものである場合に、その記録紙が通過する紙幅領域に、前記発熱体による前記加熱体上の加熱領域が制限されるように前記駆動手段を制御するようにした構成とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、加熱体上の加熱領域を定着処理すべき幅狭の記録紙が通過する紙幅領域に制限するため、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができる。また、発熱体からの放射熱の加熱体に対する照射方向を変化させて加熱領域を調整するため、単一の発熱体で構成することができ、発熱体の発熱量を電気的に制御する発熱体制御装置の構成を簡素化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、記録紙上のトナーを熱定着させる加熱体と、この加熱体を加熱する熱放射指向性を有する発熱体と、この発熱体からの放射熱の前記加熱体に対する照射方向を変化させる機械的な駆動手段とを有し、定着処理すべき記録紙が幅狭のものである場合に、その記録紙が通過する紙幅領域に、前記発熱体による前記加熱体上の加熱領域が制限されるように前記駆動手段を制御するようにした構成とする。
【００１１】
これによると、加熱体上の加熱領域を定着処理すべき幅狭の記録紙が通過する紙幅領域に制限するため、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができる。また、発熱体からの放射熱の加熱体に対する照射方向を変化させて加熱領域を調整するため、単一の発熱体で構成することができ、発熱体の発熱量を電気的に制御する発熱体制御装置の構成を簡素化することができる。
【００１２】
前記課題を解決するためになされた第２の発明は、前記第１の発明において、前記発熱体は、炭素系発熱材料によるフィルム状をなし、平面状の熱放射面を備えた構成とする。
【００１３】
これによると、良好な熱放射指向性を有するため、加熱体の温度状態をより一層適切に制御することができる。
【００１４】
この場合、発熱体は、ポリオキサジアゾールなどからなる高分子フィルムを不活性ガス雰囲気中で熱処理してグラファイト化し、さらに必要に応じて圧延処理したものが好適である。
【００１５】
前記課題を解決するためになされた第３の発明は、前記第１・第２の発明において、前記発熱体からの放射熱を反射して前記加熱体に照射させる反射板を有し、前記発熱体が、その発熱体からの放射熱を直接前記加熱体に照射させる第１の角度と、前記発熱体からの放射熱を前記反射板を介して前記加熱体に照射させる第２の角度とに回動可能に設けられ、前記発熱体の第１・第２の角度による加熱領域が互いに異なるように前記反射板が形成された構成とする。
【００１６】
これによると、発熱体からの放射熱を反射板で反射させることで加熱領域を変化させるため、加熱体上の加熱領域を効率良く調整することができる。
【００１７】
前記課題を解決するためになされた第４の発明は、前記第３の発明において、前記反射板は、前記発熱体からの放射熱を偏向して前記加熱体に照射する傾斜部を備え、前記発熱体の第１の角度で前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにした構成とする。
【００１８】
これによると、簡単な構成で加熱領域幅を調整することができる。
【００１９】
前記課題を解決するためになされた第５の発明は、前記第４の発明において、前記発熱体は、前記加熱体上の紙幅領域に対応する第１の発熱部と、前記加熱体の全加熱領域に対応する第２の発熱部とを備え、この第１・第２の発熱部が回動方向に角度をずらして設けられ、前記発熱体の第１の角度で前記第１・第２の発熱部を前記加熱体に対向させて前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記第１の発熱部を前記加熱体に対向させると共に前記第２の発熱部を前記反射板に対向させて前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにした構成とする。
【００２０】
これによると、反射板を利用して加熱領域を調整する第２の角度でも、第１の発熱部からの放射熱が直接に加熱体の紙幅領域に照射されるため、加熱体上の紙幅領域を効率良く加熱することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明が適用される画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、図１に示した定着器を詳しく示す断面図である。図３は、図２に示した定着器の下面図である。
【００２３】
この画像形成装置は、帯電、露光、現像、転写及び定着の各プロセスを経て記録紙に画像を形成する画像形成部１を備え、この画像形成部１には、紙収容部２に収容された記録紙Ｓが逐次送り込まれ、ここで所要の画像が形成された記録紙Ｓが排紙部３に排出される。
【００２４】
画像形成部１は、イエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の各色ごとのトナー像を形成する複数のプロセスユニット５〜８と、この各プロセスユニット５〜８内の各感光体ドラム５ａ〜８ａの作像面に対して露光用の光束を走査するレーザ・スキャニング・ユニット（以下ＬＳＵという）９と、各プロセスユニット５〜８内の各感光体ドラム５ａ〜８ａ上に作像された各色ごとのトナー像が順次転写されて合成される中間転写ベルト１０とを有し、各色ごとの感光体ドラム５ａ〜８ａが中間転写ベルト１０に沿って並んで配置されたタンデム型の構造となっている。
【００２５】
各プロセスユニット５〜８内では、各帯電器５ｂ〜８ｂにより均一に帯電させた各感光体ドラム５ａ〜８ａの作像面に対してＬＳＵ９から露光用のレーザ光が走査されることで静電潜像が形成され、この各感光体ドラム５ａ〜８ａの静電潜像が、各現像器５ｃ〜８ｃから供給される各色のトナーで現像されて各色ごとの単色トナー像が各感光体ドラム５ａ〜５ａの作像面に形成される。現像器５ｃ〜８ｃにはトナーボトル１６〜１９から各色のトナーが補給される。
【００２６】
中間転写ベルト１０の内側には、中間転写ベルト１０を加圧して各感光体ドラム５ａ〜８ａ上のトナー像を中間転写ベルト１０に転写する各色ごとの１次転写ローラ１１〜１４が設けられており、中間転写ベルト１０上で各色ごとのトナー像が合成されてカラー画像が得られる。中間転写ベルト１０の端部側方には、中間転写ベルト１０上のトナー像を記録紙Ｓに転写する２次転写ローラ１５が配設されている。
【００２７】
この２次転写ローラ１５によりトナー像が転写された記録紙Ｓは、定着器２０に搬送されて熱及び圧力の作用により記録紙Ｓ上のトナー像を記録紙Ｓに定着させる処理が行われる。
【００２８】
定着器２０は、図２に示すように、記録紙Ｓ上のトナー像を熱定着させる加熱ベルト（加熱体）２１と、この加熱ベルト２１が巻き掛けられる定着ローラ２２及びテンションローラ２３と、定着ローラ２２に対する加熱ベルト２１の巻き掛け部分に対向配置されて記録紙Ｓを加圧する加圧ローラ２４と、定着ローラ２２及びテンションローラ２３の間の加熱ベルト２１の部分に対向配置されて加熱ベルト２１を加熱するカーボンランプヒータ２５とを有しており、定着ローラ２２に対する加熱ベルト２１の巻き掛け部分と加圧ローラ２４とによるニップ部に記録紙Ｓが送り込まれる。
【００２９】
テンションローラ２３及び加圧ローラ２４は、フレーム材２７に回転自在に軸支されている。定着ローラ２２は、フレーム材２７に固定された支軸２８により揺動自在に支持された加圧アーム２９に回転自在に軸支されており、この加圧アーム２９は、遊端部に係止された加圧ばね３０により横向きに付勢されている。これにより定着ローラ２２が加熱ベルト２１を介して加圧ローラ２４に圧接し、また加熱ベルト２１に所要の張力が付与される。
【００３０】
加圧ローラ２４は、図示しない駆動源により矢印方向に回転駆動され、これに連動して加熱ベルト２１が矢印方向に走行動作し、同時に定着ローラ２２及びテンションローラ２３が矢印方向に回転動作する。
【００３１】
この画像形成装置では各種の寸法の記録紙が用いられ、図３に示すように、例えば記録紙の最大通紙幅をＡ３サイズの短辺の寸法とし、これより小寸な幅の記録紙、例えばＡ４サイズの記録紙は幅方向の中央部を通過する。カーボンランプヒータ２５は、加熱ベルト２１の幅方向に平行に配置され、加熱ベルト２１の全長に渡って延在し、最大通紙幅に対応する最大加熱幅（全加熱領域）内で加熱ベルト２１を加熱する。
【００３２】
ここで、最大通紙幅より小さいサイズの記録紙が連続通紙されると、その記録紙が通過する紙幅領域の外側の紙幅外領域では記録紙との接触により熱が奪われないため、紙幅領域との間の温度差が徐々に拡大し、紙幅領域が温度制御により所定の定着温度に保持されるのに対して、紙幅外領域は定着温度を超えて上昇する過昇温が発生する。このような紙幅外領域の過昇温の問題を解決するため、以下に示すようにカーボンランプヒータ２５を構成して加熱ベルト２１の加熱を制御する。
【００３３】
カーボンランプヒータ２５は、中心線周りに回動可能に設けられ、図２に示したように、角度調整機構（駆動手段）３２により角度（例えば４５度の範囲）が調整されるようになっている。この角度調整機構３２は、カーボンランプヒータ２５の端部に同軸的に連結されたピニオン３３と、このピニオン３３が歯合するラック３４と、このラック３４を１方向に付勢するばね３５と、このばね３５の付勢力に抗してラック３４を逆方向に駆動するソレノイド３６とを有しており、ソレノイド３６のオンオフによりカーボンランプヒータ２５が第１・第２の２つの角度に調整される。
【００３４】
カーボンランプヒータ２５の近傍には、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を反射して加熱ベルト２１に照射させる反射板３８が設けられている。この反射板３８は、図３に示したように、カーボンランプヒータ２５の長手方向に対して平行に配置された平行部３８ａと、カーボンランプヒータ２５の長手方向に対して傾斜して配置されかつ所定の曲面（例えば凸状曲面）を有する傾斜部３８ｂ・３８ｃとを有しており、傾斜部３８ｂ・３８ｃは、平行部３８ａの両側に設けられ、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を長手方向の中心側に偏向して加熱ベルト２１に照射する。
【００３５】
図４は、図１に示した画像形成装置の制御部の概略構成を示すブロック図である。全体制御部４１は、画像形成部１に送り込まれる記録紙の幅を判別する紙幅判別部４２を有しており、紙幅に関する信号がカーボンランプヒータ制御部（制御手段）４３に出力される。
【００３６】
カーボンランプヒータ制御部４３は、主制御部４４、発熱量制御部４５、及び角度制御部４６を有している。主制御部４４では、加熱ベルト２１の幅方向の中心部及び端部の温度をそれぞれ検出する温度センサ４７・４８からの温度信号が入力され、この加熱ベルト２１の実測温度に基づいて、所定の目標温度の達成に要する発熱量（通電時間）に関する信号が発熱量制御部４５に出力される。発熱量制御部４５では、位相制御によりカーボンランプヒータ２５に対する印加電力が制御される。
【００３７】
またカーボンランプヒータ制御部４３の主制御部４４では、全体制御部４１から紙幅に関する信号が入力され、紙幅、及び温度センサ４７・４８により検出された加熱ベルト２１の温度に基づいて、カーボンランプヒータ２５の目標角度に関する信号が角度制御部４６に出力される。角度制御部４６では、目標角度に基づいてソレノイド３６に対する通電がオンオフされる。
【００３８】
図５は、図２に示したカーボンランプヒータを軸線に沿って切断して示す断面図である。図６は、図５に示した発熱体の模式的な斜視図である。図７は、図５に示したカーボンランプヒータを軸線に直交する平面で切断して示す断面図であり、（Ａ）に図５のＡ−Ａ線で切断した断面を、（Ｂ）に図５のＢ−Ｂ線で切断した断面をそれぞれ示す
【００３９】
カーボンランプヒータ２５は、図５に示すように、細長い板状の発熱体５１と、この発熱体５１を収容する円管状のケーシング５２と、発熱体５１の端部を保持する保持ブロック５３と、発熱体５１を緊張させるテンションばね５４とを有している。テンションばね５４には接続部材５５を介してリード線５６が接続されており、導電性のテンションばね５４及び保持ブロック５３を介して発熱体５１に電力が供給される。
【００４０】
発熱体５１は、炭素系発熱材料によるフィルム状をなすものであり、ポリオキサジアゾールなどからなる高分子フィルムを不活性ガス雰囲気中で熱処理してグラファイト化し、さらに必要に応じて圧延処理したものが好適である。これによると、フィルム状に薄く形成することができ、表裏の平面状の熱放射面から主に厚さ方向に熱が放射され、厚さ方向に直交する向きには殆ど熱が放射されないため、優れた熱放射指向性を有している。特にここではテープ状の炭素系発熱材を軸方向からみてＬ字形状に折り曲げて製作される。
【００４１】
ケーシング５２は、石英ガラスなどの熱線透過性材料で形成されている。ケーシング５２内には発熱体５１の酸化を防止するためにアルゴンガスなどの不活性ガスが封入されている。
【００４２】
発熱体５１は、図６に示すように、加熱ベルト２１における幅狭の記録紙（ここではＡ４）が通過する紙幅領域に対応する第１の発熱部６１と、最大加熱幅に対応する第２の発熱部６２とを備えている。
【００４３】
第２の発熱部６２には、長手方向の両端に幅広部６２ａ・６２ｂが形成され、第１の発熱部６１に対応する位置には、幅狭部６２ｃが形成されている。これにより第１の発熱部６１と第２の発熱部６２の幅狭部６２ｃとからなる中間領域と、第２の発熱部６２の幅広部６２ａ・６２ｂからなる端領域とで、断面積が概ね等しく、長手方向の単位長さ当たりの抵抗値が概ね同一になり、発熱量を長手方向に概ね均一とすることができる。
【００４４】
第１の発熱部６１と第２の発熱部６２とは、図７（Ａ）・（Ｂ）に示すように、概ね直交するように形成され、ケーシング５２における第１・第２の発熱部６１・６２の挟角側の部分には、無用な方向に熱が放射されることを阻止する反射膜７１が形成されており、この反射膜７１と相反する側の熱放射面６１ａ・６２ａからそれぞれ、互いに直交する向きに熱が放射される。
【００４５】
図８は、図６に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図である。図９は、図２に示した加熱ベルトの温度分布を示す図である。
【００４６】
図８（Ａ）に示すように、発熱体５１の第１の角度では、第１の発熱部６１の熱放射面が加熱ベルト２１の表面に対して斜め（例えば４５度）に対向し、この第１の発熱部６１からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。第２の発熱部６２の熱放射面も加熱ベルト２１の表面に対して斜め（例えば４５度）に対向し、この第２の発熱部６２からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅外領域に照射される。
【００４７】
これにより、図８（Ａ）に示すように、加熱ベルト２１の紙幅領域及び紙幅外領域が共に加熱される。そして、加熱開始時における第２の発熱部６２だけからの放射熱により加熱された加熱ベルト領域には通紙させずに、第１の発熱部６１と第２の発熱部６２との放射熱により加熱された加熱ベルト領域から通紙させるように制御する。このため、図９（Ａ）に示すように、通紙幅全域で均一な温度分布を実現することができる。
【００４８】
また、図８（Ｂ）に示すように、発熱体５１の第２の角度では、第１の発熱部６１の熱放射面が加熱ベルト２１の表面に対して正対し、この第１の発熱部６１からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。一方、第２の発熱部６２の熱放射面は反射板３８の方向に向くため、この第２の発熱部６２からの放射熱は、反射板３８により反射され、特に幅広部６２ａ・６２ｂからの放射熱が、反射板３８の両端部で所定の曲面と傾斜角とを有する傾斜部３８ｂ・３８ｃにより斜め内向きに反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。
【００４９】
これにより、加熱ベルト２１の紙幅領域のみが加熱される。このため、図９（Ｂ）に示すように、紙幅領域が昇温し、紙幅外領域は加熱されないため、従来のように、幅狭の記録紙に対する加熱処理が連続して継続された際に生じる紙幅外領域の過昇温を確実に防止することができる。
【００５０】
図１０は、図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例を示す模式的な斜視図である。図１１は、図１０に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図である。
【００５１】
この発熱体１０１では、前記の例と同様に、加熱ベルト２１における幅狭の記録紙が通過する紙幅領域に対応する第１の発熱部１０３と、最大加熱幅に対応する第２の発熱部１０４とを備え、長手方向の両端に電圧が印加されるが、ここでは、第１・第２の発熱部１０３・１０４に、一定間隔をおいて切り欠き１０６が形成されており、この切り欠き１０６の底側で発熱体１０１の長手方向に連続した部分１０７に主に電流が流れて発熱し、この通電発熱部分１０７は断面積が小さく、長手方向の単位長さ当たりの抵抗値が大きくなるため、発熱量が増大する。また、切り欠き１０６により突片状に形成された部分１０８では、電流量が小さく、主に通電発熱部分からの熱伝導により昇温し、この伝熱昇温部分１０８からも通電発熱部分１０７と同様に熱が放射される。一方、第１・第２の発熱部１０３・１０４の幅狭の紙幅領域における突片状に形成された部分１０８の表面は、第２の発熱部１０４の幅狭の紙幅外領域における突片状に形成された部分１０８の表面の略半分であり、かつ第１・第２の発熱部１０３・１０４ごとに長手方向に対して交互に形成されている。
【００５２】
この構成では、図１１（Ａ）に示すように、発熱体１０１の第１の角度では、第１の発熱部１０３からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、また第２の発熱部１０４からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域及び紙幅外領域に照射され、紙幅領域及び紙幅外領域が共に加熱される。このとき、第１・第２の発熱部１０３・１０４の幅狭の紙幅領域における突片状に形成された部分１０８の表面は、第２の発熱部１０４の幅狭の紙幅外領域における突片状に形成された部分１０８の表面の略半分であり、かつ第１・第２の発熱部１０３・１０４ごとに長手方向に対して交互に形成されているので、加熱ベルト２１の紙幅領域と紙幅外領域とへの放射熱が等しくなり、通紙幅全域で均一な温度分布とすることができる。
【００５３】
また、図１１（Ｂ）に示すように、発熱体１０１の第２の角度では、第１の発熱部１０３からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域に照射される。他方、第２の発熱部１０４は反射板３８の方向に向くため、この第２の発熱部１０４からの放射熱は、反射板３８により反射され、このとき第２の発熱部１０４の長手方向の中間部から放射された熱は、反射板３８の平行部３８ａにより反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、第２の発熱部１０４の長手方向の両端部から放射された熱は、反射板３８の両端部で所定の曲面と傾斜角とを有する傾斜部３８ｂ・３８ｃにより斜め内側に反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、これにより紙幅領域のみが加熱されて、紙幅領域が昇温し、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制することができる。
【００５４】
なお、この例では、発熱体において、長手方向の単位長さ当たりの抵抗値を大きくして発熱量を増大させるために切り欠きを形成したが、この他に、孔を開設したり、あるいは通電経路を幅方向に迂回させて長く形成することでも同様の効果が得られる。
【００５５】
図１２は、図１に示した定着器の別の例を示す断面図である。これは、記録紙Ｓ上のトナーを熱定着させる加熱ローラ（加熱体）１２１が直接、加圧ローラ１２２との間に記録紙Ｓを挟み込むニップ部を形成する、いわゆる１軸式の定着器であり、加圧ローラ１２２は、支軸１２４により揺動自在に支持された加圧アーム１２５に回転自在に軸支されており、この加圧アーム１２５の遊端部に係止された加圧ばね１２６により加熱ローラ１２１に圧接する向きに付勢されている。加熱ローラ１２１の内部には温度センサ１２７が設けられている。
【００５６】
加熱ローラ１２１の外面近傍には、カーボンランプヒータ２５及び反射板３８が配置されており、前記の例と同様にして、カーボンランプヒータ２５からの放射熱が直接、あるいは反射板３８を介して加熱ローラ１２１の外周面に照射されて加熱ローラ１２１が加熱される。
【００５７】
図１３は、図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例による加熱状況を示す模式的な斜視図である。この発熱体１３１は、全体が平板状に形成されており、図１３（Ａ）に示すように、発熱体１３１の第１の角度では、発熱体１３１の熱放射面が加熱ベルト２１に対向し、発熱体１３１からの放射熱が加熱ベルト２１の紙幅領域及び紙幅外領域に照射され、紙幅領域及び紙幅外領域が共に加熱されて、通紙幅全域で均一な温度分布とすることができる。
【００５８】
一方、図１３（Ｂ）に示すように、発熱体１３１の第２の角度では、発熱体１３１の熱放射面が反射板３８に対向し、発熱体１３１の軸方向の中間部から放射された熱は、反射板３８の平行部３８ａにより反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、発熱体１３１の両端部から放射された熱は、反射板３８の両端部で所定の曲面と傾斜角とを有する傾斜部３８ｂ・３８ｃにより斜め内側に反射されて加熱ベルト２１の紙幅領域に照射され、これにより紙幅領域のみが加熱されて、紙幅領域が昇温し、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制することができる。
【００５９】
なお、前記の例では、カーボンランプヒータ２５を回動させて、加熱ベルト２１の全加熱領域を加熱する第１の状態と、幅狭の記録紙が通過する紙幅領域のみを加熱する第２の状態とに切り替えるものとしたが、反射板を回動させることで第１の状態と第２の状態とを切り替えるように構成することも可能である。この場合、全体が平板状の第１の反射板と、前記の反射板３８と同様に、平行部とその両側の傾斜部とを備えた第２の反射板とを移動可能に設け、第１の状態では、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を受ける位置に第１の反射板を移動させ、第２の状態では、カーボンランプヒータ２５からの放射熱を受ける位置に第２の反射板を移動させるようにすれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明にかかる定着器及びこれを備えた画像形成装置は、幅狭の記録紙の連続通紙による紙幅外領域の過昇温を抑制して定着不良を避けることができる効果を有し、電子写真方式などによるプリンタ、ファクシミリ装置、複写機、及び複合機などの画像形成装置に用いられる定着器及びこれを備えた画像形成装置などとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明が適用される画像形成装置を示す概略構成図
【図２】図１に示した定着器を詳しく示す断面図
【図３】図２に示した定着器の下面図
【図４】図１に示した画像形成装置の制御部の概略構成を示すブロック図
【図５】図２に示したカーボンランプヒータを軸線に沿って切断して示す断面図
【図６】図５に示した発熱体の模式的な斜視図
【図７】図５に示したカーボンランプヒータを軸線に直交する平面で切断して示す断面図
【図８】図６に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図
【図９】図２に示した加熱ベルトの温度分布を示す図
【図１０】図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例を示す模式的な斜視図
【図１１】図１０に示した発熱体による加熱状況を示す模式的な斜視図
【図１２】図１に示した定着器の別の例を示す断面図
【図１３】図２に示したカーボンランプヒータに設けられる発熱体の別の例による加熱状況を示す模式的な斜視図
【符号の説明】
【００６２】
２０ 定着器
２１ 加熱ベルト（加熱体）
２５ カーボンランプヒータ
３２ 角度調整機構（駆動手段）
３３ ピニオン
３４ ラック
３６ ソレノイド
３８ 反射板、３８ａ 平行部、３８ｂ・３８ｃ 傾斜部
４２ 紙幅判別部
４３ カーボンランプヒータ制御部
４６ 角度制御部
４７・４８ 温度センサ
５１ 発熱体
６１ 第１の発熱部、６１ａ 熱放射面
６２ 第２の発熱部、６２ｂ 熱放射面
７１ 反射膜
１０１ 発熱体
１０３ 第１の発熱部
１０４ 第２の発熱部
１２１ 加熱ローラ（加熱体）
１２７ 温度センサ
１３１ 発熱体
Ｓ 記録紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙上のトナーを熱定着させる加熱体と、
この加熱体を加熱する熱放射指向性を有する発熱体と、
この発熱体からの放射熱の前記加熱体に対する照射方向を変化させる機械的な駆動手段とを有し、
定着処理すべき記録紙が幅狭のものである場合に、その記録紙が通過する紙幅領域に、前記発熱体による前記加熱体上の加熱領域が制限されるように前記駆動手段を制御するようにしたことを特徴とする定着器。
【請求項２】
前記発熱体は、炭素系発熱材料によるフィルム状をなし、平面状の熱放射面を備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着器。
【請求項３】
前記発熱体からの放射熱を反射して前記加熱体に照射させる反射板を有し、
前記発熱体が、その発熱体からの放射熱を直接前記加熱体に照射させる第１の角度と、前記発熱体からの放射熱を前記反射板を介して前記加熱体に照射させる第２の角度とに回動可能に設けられ、
前記発熱体の第１・第２の角度による加熱領域が互いに異なるように前記反射板が形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の定着器。
【請求項４】
前記反射板は、前記発熱体からの放射熱を偏向して前記加熱体に照射する傾斜部を備え、
前記発熱体の第１の角度で前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の定着器。
【請求項５】
前記発熱体は、前記加熱体上の紙幅領域に対応する第１の発熱部と、前記加熱体の全加熱領域に対応する第２の発熱部とを備え、この第１・第２の発熱部が回動方向に角度をずらして設けられ、
前記発熱体の第１の角度で前記第１・第２の発熱部を前記加熱体に対向させて前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記第１の発熱部を前記加熱体に対向させると共に前記第２の発熱部を前記反射板に対向させて前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の定着器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の定着器を備えた画像形成装置。
【請求項１】
記録紙上のトナーを熱定着させる加熱体と、
この加熱体を加熱する熱放射指向性を有する発熱体と、
この発熱体からの放射熱の前記加熱体に対する照射方向を変化させる機械的な駆動手段とを有し、
定着処理すべき記録紙が幅狭のものである場合に、その記録紙が通過する紙幅領域に、前記発熱体による前記加熱体上の加熱領域が制限されるように前記駆動手段を制御するようにしたことを特徴とする定着器。
【請求項２】
前記発熱体は、炭素系発熱材料によるフィルム状をなし、平面状の熱放射面を備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着器。
【請求項３】
前記発熱体からの放射熱を反射して前記加熱体に照射させる反射板を有し、
前記発熱体が、その発熱体からの放射熱を直接前記加熱体に照射させる第１の角度と、前記発熱体からの放射熱を前記反射板を介して前記加熱体に照射させる第２の角度とに回動可能に設けられ、
前記発熱体の第１・第２の角度による加熱領域が互いに異なるように前記反射板が形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の定着器。
【請求項４】
前記反射板は、前記発熱体からの放射熱を偏向して前記加熱体に照射する傾斜部を備え、
前記発熱体の第１の角度で前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の定着器。
【請求項５】
前記発熱体は、前記加熱体上の紙幅領域に対応する第１の発熱部と、前記加熱体の全加熱領域に対応する第２の発熱部とを備え、この第１・第２の発熱部が回動方向に角度をずらして設けられ、
前記発熱体の第１の角度で前記第１・第２の発熱部を前記加熱体に対向させて前記加熱体上の全加熱領域を加熱し、前記発熱体の第２の角度で前記第１の発熱部を前記加熱体に対向させると共に前記第２の発熱部を前記反射板に対向させて前記加熱体上の紙幅領域を加熱するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の定着器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の定着器を備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−１８６９０７（Ｐ２００９−１８６９０７Ａ）
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０３７（Ｐ２００８−２９０３７）
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月８日（２００８．２．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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