JP2014056154A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に、定着ベルトと伝熱部材との摺動負荷を抑えてトルク増大を防止するとともに、定着ベルトの振れ、弛みを抑えてベルト挙動を安定させることができる。
【解決手段】内部に熱源を有する無端状の定着ベルト２１と、該定着ベルト２１に接触して回動する加圧ローラ３１と、定着ベルト２１の内周面側に固設されて定着ベルト２１を支持するとともに、熱源による加熱により定着ベルト２１を加熱する伝熱部材２２と、定着ベルト２１の内周面側に固設されて定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に圧接する固定部材２６と、を備え、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との圧接部で加熱加圧処理を施すことにより、記録媒体上の未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置２０であって、伝熱部材２２は、定着ベルト２１の回転方向における所定の位置であって、長手方向の一部において、伝熱部材２２と定着ベルト２１との隙間を狭める凸形状部２２ａを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に装着される定着装置に関する。

従来から、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録媒体（用紙、記録紙、記録材、転写材ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。

定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接して定着ニップ部（ニップ部）を形成するように配置されており、例えば、定着ローラと加圧ローラとを圧接させてニップ部を形成するローラ定着装置では、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備え、加熱されながら互いに押圧されて回転する２本の回転体（定着ローラ、加圧ローラ）のニップ部に、未定着トナー像を載せた記録媒体を通過させ、熱および圧力を加え、トナー像を熱で溶融すると同時に両部材間の圧力によって記録媒体上に定着させている。

近年、定着装置の省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求の高まりを受けて、ローラ（定着ローラ）の代わりにベルトや薄膜フィルム等、無端状のベルト部材を用いることで、定着装置の低熱容量化を実現するとともに、また記録媒体への熱伝達効率の改善を図り、加熱に要する待ち時間（ウォームアップ時間やファーストプリント時間）を大幅に短縮した、いわゆるオンデマンドタイプの定着装置が広く採用されている。

この種の定着装置として、ベルト部材の内周面に固定部材を摺接させて、ベルト部材を介して固定部材（対向部材）を加圧回転体（加圧ローラ）に圧接させることでベルト部材と加圧回転体との間にニップ部を形成して、このニップ部に記録媒体を搬送して記録媒体上にトナー像を定着させる方式が既に知られている（特許文献１参照）。この定着装置では、ニップ部を除く位置でベルト部材の内周面に近接もしくは接触して、ベルト部材を支持する伝熱部材（加熱部材）が設けられる。

ところで、定着装置では、ニップ部において所定のニップ圧を得るために荷重を設定するが、荷重値を大きくするとトルクが大きくなるという課題がある。トルクを減少させるためには、ベルト部材と伝熱部材との接触面積（摺動面積）を減らすことで、トルクを減少させることが考えられる。

例えば、特許文献２には、トルクの増大を抑制するために、加熱部材の定着ニップ部Ｎの記録媒体通過方向と交差する幅方向において、ヒータによる加熱がされない加熱範囲外の表面上に幅方向と平行な溝を設けて、加熱部材と定着ベルトの内周面との接触面積を少なくした定着装置が開示されている。

また、特許文献３には、フィルム（ベルト部材）とフィルムを保持するフィルム保持部材を有し、フィルム保持部材のフィルム内面と接触する摺動部面に凹部を設けて、フィルムとフィルム保持部材との接触面積を少なくした加熱装置が開示されている。

伝熱部材とベルト部材の内周面との接触面積を少なくすることにより、トルクを減少させることが可能となる。しかしながら、伝熱部材とベルト部材の内周面との接触面積を少なくことは、伝熱部材とベルト部材の内周面との間の隙間（ギャップ）を大きくすることに繋がり、このように、伝熱部材とベルト部材の内周面との隙間を大きくすると、ベルト部材の挙動が不安定になってしまうという問題があった。

上記特許文献２，３では、トルクを減少させることはできるが、ベルト部材の内周面と伝熱部材との隙間が小さくなるわけではないため、ベルト挙動が不安定になるという問題は解消できていない。

そこで本発明は、伝熱部材の一部に凸形状部を設けてベルト部材の内周面との隙間を小さくすることにより、簡易に、ベルト部材と伝熱部材との摺動負荷を抑えてトルク増大を防止するとともに、ベルト部材の振れ、弛みを抑えてベルト挙動を安定させ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。

かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、内部に熱源を有する無端状のベルト部材と、該ベルト部材に接触して回動する加圧回転体と、前記ベルト部材の内周面側に固設されて該ベルト部材を支持するとともに、前記熱源による加熱により前記ベルト部材を加熱する伝熱部材と、前記ベルト部材の内周面側に固設されて前記ベルト部材を介して前記加圧回転体に圧接する固定部材と、を備え、前記加圧回転体と前記ベルト部材との圧接部で加熱加圧処理を施すことにより、記録媒体上の未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、前記伝熱部材は、前記ベルト部材の回転方向における所定の位置であって、長手方向の一部において、前記伝熱部材と前記ベルト部材との隙間を狭める凸形状部を有しているものである。

本発明によれば、簡易に、ベルト部材と伝熱部材との摺動負荷を抑えてトルク増大を防止するとともに、ベルト部材の振れ、弛みを抑えてベルト挙動を安定させることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る定着装置の一実施形態の全体構成を示す断面図である。 （Ａ）従来の定着装置の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図、（Ｂ）Ａ−Ａ断面を示す断面図である。 （Ａ）第１の実施形態に係る定着装置の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図、（Ｂ）Ａ−Ａ断面を示す断面図、（Ｃ）Ｂ−Ｂ断面を示す断面図である。 定着ベルトの挙動についての説明図であって（Ａ）ベルト振れ通常時、（Ｂ）ベルト振れ大きい場合、（Ｃ）ベルト振れが大きく隙間Ｇａを大きくした場合の図である。 伝熱部材の熱伝導についての説明図であって（Ａ）隙間Ｇが大きい場合、（Ｂ）隙間Ｇが小さい場合の図である。 伝熱部材の熱変形についての説明図（１）であって（Ａ）定着ベルトの幅方向の模式図、（Ｂ）加熱前のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 伝熱部材の熱変形についての説明図（２）であって（Ａ）定着ベルトの幅方向の模式図、（Ｂ）加熱後のＡ−Ａ断面を示す断面図、（Ｃ）加熱後のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 伝熱部材の熱変形についての説明図（３）であって（Ａ）定着ベルトの幅方向の模式図、（Ｂ）加熱後のＡ−Ａ断面を示す断面図、（Ｃ）加熱後のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 第２の実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す断面図である。 第３の実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す断面図である。 （Ａ）第４の実施形態に係る定着装置の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図、（Ｂ）Ａ−Ａ断面を示す断面図、（Ｃ）Ｂ−Ｂ断面を示す断面図である。 （Ａ）第５の実施形態に係る定着装置の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図、（Ｂ）Ａ−Ａ断面を示す断面図、（Ｃ）Ｂ−Ｂ断面を示す断面図である （Ａ）第６の実施形態に係る定着装置の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す断面図、（Ｂ）伝熱部材の断面構成図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図１４に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム型カラープリンタの全体構成を説明する概略構成図である。図１を参照して、この画像形成装置の内部構成の概要及び動作について説明する。

画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。

ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが並設されている。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されている。

また、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。

そして、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。

感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、現像部７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程）。

このとき、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。

最後に、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。

ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。

中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。

そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。

こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。

この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。

こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。

詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。
そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。

こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。

そして、この位置で、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。

排紙ローラ対９９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

（定着装置）
次に、画像形成装置１が備える定着装置２０の構成及び動作について説明する。図２は、定着装置２０の一例を示す概略断面図である。

本実施形態に係る定着装置（定着装置２０）は、内部に熱源（ヒータ２５）を有する無端状のベルト部材（定着ベルト２１）と、該ベルト部材に接触して回動する加圧回転体（加圧ローラ３１）と、ベルト部材の内周面側に固設されて該ベルト部材を支持するとともに、熱源による加熱によりベルト部材を加熱する伝熱部材（伝熱部材２２）と、ベルト部材の内周面側に固設されてベルト部材を介して加圧回転体に圧接する固定部材（固定部材２６）と、を備え、加圧回転体とベルト部材との圧接部で加熱加圧処理を施すことにより、記録媒体上の未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、伝熱部材は、ベルト部材の回転方向（周方向）における所定の位置であって、長手方向（幅方向）の一部において、伝熱部材とベルト部材との隙間を狭める凸形状部（凸形状部２２ａ）を有しているものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

図２に示すように、定着装置２０は、ベルト部材としての定着ベルト２１、固定部材２６、伝熱部材２２、補強部材２３、ヒータ２５（熱源）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、接離機構５１〜５３、等で構成される。

ここで、定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２中の矢印方向（反時計方向）に回転（走行）する。定着ベルト２１は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜１００μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。

定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わり柚子肌画像の発生が抑止される。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。この離型層を設けることで、トナーＴ（トナー像）に対する離型性（剥離性）が確保される。

また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施形態では、定着ベルト２１の直径が３０ｍｍ程度に設定されている。

また、ニップ部の位置で定着ベルト２１の外周面に当接する加圧回転体としての加圧ローラ３１は、直径が３０〜４０ｍｍ程度であって、中空構造の芯金３２上に弾性層３３を形成したものである。

加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。加圧ローラ３１は、鼓形状を有しており、中央と端部の径の差は０．０５〜０．２５ｍｍである。また、定着ベルト２１に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。

固定部材２６は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の耐熱樹脂材料等で構成される。固定部材２６と、定着ベルト２１との間に、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性部材を設けることにより、ニップ部において記録媒体Ｐの表面の微小な凹凸にベルト表面が追従して、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わり柚子肌画像の防止に効果がある。

固定部材２６は、加圧ローラ３１側の面が加圧ローラ３１の曲率にならうように断面形状が凹状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。

図２においては、ニップ部を形成する固定部材２６の断面形状を凹状に形成したが、ニップ部を形成する固定部材２６の形状を平面状に形成したり、平面から凹形状に連続的に変化するように形成したりしても良い。

ニップ形状を任意の形状とすることによって、ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対してほぼ平行となる場合には、記録媒体Ｐにシワが発生するのを防止する効果がある。また、凹状の断面形状に近づけることによって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高くなり、定着性が向上する。さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部から送出された記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。

伝熱部材２２は、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材である。伝熱部材２２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属熱伝導体（熱伝導性を有する金属）を用いることができる。伝熱部材２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。

伝熱部材２２は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に近接もしくは接触するように形成され、ニップ部の位置には内部に凹状に形成されるとともに開口部が形成された凹部が設けられている。ここで、常温時における定着ベルト２１と伝熱部材２２とのギャップＡ（ニップ部を除く位置のギャップ）は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい（０ｍｍ＜Ａ≦１ｍｍ）。

これにより、伝熱部材２２と定着ベルト２１とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト２１の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、伝熱部材２２と定着ベルト２１とが離れ過ぎて定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。

さらに、伝熱部材２２が定着ベルト２１に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化・破損を軽減することができる。

また、伝熱部材２２と定着ベルト２１との摺動抵抗を低下させるために、伝熱部材２２の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面にフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりすることもできる。なお、図２では、伝熱部材２２の断面形状がほぼ円形になるように形成したが、伝熱部材２２の断面形状が多角形になるように形成しても良い。

伝熱部材２２は、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。そして、伝熱部材２２は、ハロゲンヒータやカーボンヒータなどにより構成されたヒータ２５の輻射熱（輻射光）により加熱されて定着ベルト２１を加熱する。

すなわち、伝熱部材２２がヒータ２５（加熱手段）によって直接的に加熱されて、伝熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱されることになる。ヒータ２５は、伝熱部材２２の中心ではなく、ニップ部の上流側を効率的に加熱可能な位置に設けられる。

なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーミスタ等の温度センサ４０によるベルト表面温度の検知結果に基づいておこなわれる。また、このようなヒータ２５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することができる。

このように、定着装置２０は、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されるのではなく、伝熱部材２２によって定着ベルト２１が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。なお、図２において、ヒータ２５の例としてハロゲンヒータを用いたが、熱源の種類はハロゲンヒータに限定されるものではなく、例えば誘導加熱方式の熱源を有する定着装置であっても良い。

補強部材２３は、ニップ部を形成する固定部材２６を補強、支持するためのもので、定着ベルト２１の内周面側に固設されている。また、補強部材２３は、幅方向の長さが固定部材２６と同等になるように形成されていて、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。

補強部材２３が固定部材２６、定着ベルト２１介して加圧ローラ３１に当接することで、ニップ部において固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止している。なお、補強部材２３は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄合金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。

また、ヒータ２５がハロゲンヒータなど輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、補強部材２３におけるヒータ２５に対向する面の一部または全部に、断熱部材を設けたり、ＢＡ（ブライトアニール）処理や鏡面研磨処理を施したりすることもできる。ヒータ２５から補強部材２３に向かう輻射熱（補強部材２３を加熱する熱）が断熱もしくは反射されて伝熱部材２２の加熱に用いられることになるために、定着ベルト２１（伝熱部材２２）の加熱効率がさらに向上することになる。

加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギヤに噛合するギヤが設置されていて、加圧ローラ３１は図２中の矢印方向（時計方向）に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の不図示の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部には、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。

また、加圧ローラ３１の弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、固定部材２６に生じる撓みを軽減することができる。さらに、加圧ローラ３１の断熱性が高められて、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるために、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。

また、図２では、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成したが、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるために、ニップ部から送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。

また、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成することもできるが、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が伝熱部材２２に作用しないように構成されている。

さらに、定着装置２０には、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接離する接離機構５１〜５３が設けられている。接離機構は、加圧レバー５１、偏心カム５２、加圧スプリング５３で構成される。加圧レバー５１は、一端側に設けられた支軸５１ａを中心として定着装置２０の図示しない側板に回転自在に支持されている。

加圧レバー５１の中央部は、加圧ローラ３１の軸受に当接している。なお、軸受は側板に形成された長穴に移動可能に保持されている。また、加圧レバー５１の他端側には加圧スプリング５３が接続され、さらに加圧スプリング５３の保持板に偏心カム５２（不図示の駆動モータによって回転可能に構成されている）が係合している。

このような構成により、偏心カム５２の回転により、加圧レバー５１が支軸５１ａを中心にして回転して、加圧ローラ３１が図２の破線矢印方向に移動することになる。すなわち、通常の定着工程時には、偏心カム５２の回転方向の姿勢が図２の状態になって、加圧ローラ３１は定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部を形成する。これに対して、通常の定着工程時以外のとき（ジャム処理時や待機時等）には、偏心カム５２の回転方向の姿勢が図２の状態から１８０度回転して、加圧ローラ３１は定着ベルト２１から離脱する（又は、定着ベルト２１を減圧する）。

以下、上述のように構成された定着装置２０の、通常時の動作について簡単に説明する。画像形成装置本体１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。

これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、図１における２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が担持（転写）される。

未定着画像Ｔ（トナー像）が担持された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。そして、伝熱部材２２（ヒータ２５）によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面のトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部から送出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。

（伝熱部材）
以下、本実施形態に係る定着装置２０の伝熱部材２２の構成について詳細に説明する。先ず、前提となる従来構成について図３を参照して説明する。図３（Ａ）は、従来の定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図であって、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

図３に示す従来構成では、伝熱部材２２は、ニップ部の上流側（図中下側）では円弧形状で形成されており、ニップ部の下流側（図中上側）が、平坦部２２ｂを円弧形状で挟んだ形状となっている。図３に示す例では、幅方向全域に亘り、伝熱部材２２の断面形状は共通である。すなわち、平坦部２２ｂは幅方向全域に形成されている。

このように、伝熱部材２２のニップ部の下流側に平坦部２２ｂを形成することで、定着ベルト２１と伝熱部材２２との間に隙間Ｇを設けることができ、この隙間Ｇを大きくすることで摺動時の抵抗を少なくすることができる。しかしながら、一方で、定着ベルト２１の振れや、弛みによりベルト挙動が不安定となってしまう。

そこで、本実施形態に係る定着装置２０の伝熱部材２２は、図４に示すように、定着ベルト２１の回転方向における所定の位置であって、長手方向の一部において、伝熱部材２２と定着ベルト２１との隙間を狭める凸形状部２２ａを有するものである。なお、伝熱部材２２の凸形状部２２ａと定着ベルト２１の内周面とは、接触している、または０．５ｍｍ以下の隙間を有するように凸形状部２２ａが形成されることが好ましい。

図４（Ａ）は、本実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図であって、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

図４（Ｂ）に示すＡ−Ａ断面では、図３と同様に、伝熱部材２２のニップ部の下流側に平坦部２２ｂを形成されていることで、定着ベルト２１と伝熱部材２２との間に隙間Ｇを設け、摺動時の抵抗を少なくしている。一方、図４（Ｃ）に示すＢ−Ｂ断面では、のニップ部の下流側に平坦部２２ｂを形成せずに、凸形状部２２ａを有し、定着ベルト２１と伝熱部材２２との間の隙間Ｇを小さくしている。

このように、伝熱部材２２は、長手方向において、定着ベルト２１との隙間Ｇを長手方向に一様せずに、一部に凸形状部２２ａを設け、一部のみ隙間Ｇを小さくする構成とし、定着ベルト２１と伝熱部材２２の接触面積が小さくすることで接触面積が大きい場合に比べて摺動負荷を抑えることができる。

ここで、凸形状部２２ａは長手方向の一部の範囲で形成されるものであれば良く、その範囲および長手方向における形成位置は限られるものではない。例えば、伝熱部材２２の長手方向の両端側から所定の範囲について凸形状部２２ａを形成し、残りの伝熱部材２２の長手方向の中央側は平坦部２２ｂとすることができる。また、例えば、伝熱部材２２の長手方向における記録媒体の通紙範囲やヒータ２５による加熱範囲について平坦部２２ｂを形成して、残りの両端側について凸形状部２２ａを形成しても良い。また、周方向における凸形状部２２ａの位置は、ニップ部下流側であることが好ましいが、必ずしもこれに限られるものではない。

このように伝熱部材２２の長手方向において一部に凸形状部２２ａを設け、定着ベルト２１と伝熱部材２２との隙間Ｇの小さい部位を設けることで、定着ベルト２１の搬送性を安定させるとともに、隙間Ｇが大きい場合の定着ベルト２１の振れや弛みを抑えることができ、ベルト挙動を安定させることができる。

＜ベルト挙動＞
このベルト挙動について、具体的に説明する。図５は、定着ベルト２１の挙動について説明する図である。

定着装置２０には、図５に示すように、記録媒体Ｐがニップ部Ｎを通過後に、記録媒体Ｐを定着ベルト２１から分離させ、下流側の搬送経路に誘導させるための分離部材２４が設置されている。

この分離部材２４が定着ベルト２１の表面に接触してしまうと、定着ベルト２１の回転摺動によりベルト表面に傷が付くおそれがある。このため、図５（Ａ）に示すように、定着装置２０では、定着ベルト２１の表面と分離部材２４には一定の隙間Ｇａを確保して、定着ベルト２１を傷付けないようにしている。

ここで、定着ベルト２１と伝熱部材２２との隙間Ｇを大きくすると、摺動抵抗を下げる反面、図５（Ｂ）に示すように、ベルトの振れやたるみが大きくなり、定着ベルト２１の表面と分離部材２４の隙間Ｇａが確保できなくなり、定着ベルト２１が分離部材２４に接触することで定着ベルト２１に傷が発生するおそれがある。なお、図中の符号２１ａで示す点線が、振れが大きい時の定着ベルトの挙動を示している。これを回避するためには、図５（Ｃ）に示すように、隙間Ｇａを大きくとることが考えられる。

しかしながら、分離部材２４と定着ベルト２１の隙間Ｇａを大きくすると、隙間Ｇａに記録媒体Ｐが入り込み、分離部材２４によって分離されず、定着ベルト２１に巻きつく事象が発生するおそれがある。

これに対し、本実施形態に係る定着装置２０では、上述のように、定着ベルト２１と伝熱部材２２の摺動負荷を抑えて、隙間Ｇを小さくすることにより、ベルト挙動を安定させることで、安定した記録媒体Ｐの分離性能、搬送性能を得ることができる

＜熱伝導＞
また、本実施形態に係る定着装置２０によれば、伝熱部材２２から定着ベルト２１への伝熱性（熱伝導）においても有利となる。図６は、定着装置２０における熱伝導を説明する図である。

図６（Ａ）に示すように、隙間Ｇが大きい場合、伝熱部材２２から定着ベルト２１への伝熱（図中矢印で示す）において、空気層（隙間Ｇ）を介している部位が存在しているといえる。隙間Ｇが大きいと伝熱部材２２で熱せられた定着ベルト２１が空気層で冷やされることになるので、定着ベルト２１の加熱が効率的でないこととなる。

そこで、上記のように定着ベルト２１と伝熱部材２２との隙間Ｇを小さくすることにより、図６（Ｂ）に示すように、伝熱部材２２からの熱伝導が空気層の影響を受けにくくすることで熱伝導を安定させることができる。このため、定着ベルト２１表面の温度も安定させることができ、定着ベルト２１の表面温度が記録媒体Ｐに安定した熱を伝えることができるので、安定した画質を確保できる。

＜熱変形＞
定着装置２０の駆動方法に関し、定着ベルト２１の表面が所定の温度（定着可能温度）に到達したときから駆動させるようにしても良い。これは、定着ベルト２１と伝熱部材２２の摺動負荷を低減させるため、摺動剤（潤滑剤）を用いているが、低温では摺動剤が負荷となるため摺動剤の粘性を低減させた後に駆動させて摺動負荷を低減するためである。

このように、定着ベルト２１が所定の温度に到達するまで定着ベルト２１を駆動させない定着装置２０の駆動方法では、駆動開始前までに伝熱部材２２がヒータ２５により加熱されて熱変形を起こす場合がある。

図７〜図９は、定着装置２０における熱変形を説明する図である。図７（Ａ）は、定着装置２０の要部（定着ベルト側）の幅方向の模式図であって、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ断面（加熱前）を示す断面図である。図８（Ａ）は、定着装置２０の要部（定着ベルト側）の幅方向模式図であって、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ断面（加熱後）を示す断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のＢ−Ｂ断面（加熱後）を示す断面図である。図９（Ａ）は、定着装置２０の要部（定着ベルト側）の幅方向の模式図であって、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ａ断面（加熱後）を示す断面図、図９（Ｃ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ断面（加熱後）を示す断面図である。

図７に示す加熱前の状態から熱変形を起こした伝熱部材２２が、図８（Ｂ）に示す矢印方向に変形すると、定着ベルト２１が伝熱部材２２に倣い同じ方向に引っ張られる。すると、図７（Ｂ）に示した伝熱部材２２の上部の隙間Ｇがなくなり、図８（Ｃ）に示すように伝熱部材２２の下部に新たな隙間Ｇ’が生じる。

この隙間Ｇ’が発生すると、定着ベルト２１の表面温度を読み取る温度センサ４０（Ａ−Ａ断面部とＢ−Ｂ断面部に設置）は、Ｂ−Ｂ断面において、伝熱部材２２と定着ベルト２１が接触している状態ではなく、伝熱部材２２と定着ベルト２１の間に隙間Ｇ’がある状態で温度を読み取るため、低い値となってしまう。

そのため所望の定着ベルト表面温度にするために伝熱部材２２と定着ベルト２１が接触している状態よりも、ヒータ２５は伝熱部材２２を加熱することになる（過剰加熱状態）。その結果、定着装置２０（伝熱部材２２）に熱負荷を繰り返し与えることとなってしまう。

この熱変形による伝熱部材２２の過剰加熱についても、例えば、伝熱部材２２の幅方向の両端側に凸形状部２２ａを形成し、定着ベルト２１と伝熱部材２２との隙間Ｇを小さくすることにより、図９に示すように、隙間Ｇ’を小さくすることができる。隙間Ｇ’を小さくすることで、伝熱部材２２の過剰加熱状態を防ぐことができ、定着装置２０への熱負荷を低減することができる。

［第２の実施形態］
以下、本発明に係る定着装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。

図１０は、第２の実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す断面図である。本実施形態では、定着ベルト２１の内周面と伝熱部材２２との隙間Ｇを小さくするために、伝熱部材２２を絞り加工により凸形状部２２ａを形成している。

図１０に示す絞り加工による凸形状部２２ａによれば、第１の実施形態に示した円弧形状の凸形状部２２ａと比較して、定着ベルト２１の内周面と伝熱部材２２との接触面積を減少させることができるため摺動負荷を低減することができる。また、絞り加工によることで伝熱部材２２の剛性を高めることができる。このため、伝熱部材２２の厚みを薄く形成することが可能となり熱伝導性能の向上も図ることができる。

［第３の実施形態］
図１１は、第３の実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す断面図である。本実施形態では、伝熱部材２２の凸形状部２２ａを伝熱部材２２の周方向に複数形成している。

このように、凸形状部２２ａを周方向に複数有する構成により、定着ベルト２１の内周部を支持する接触部を複数形成することで、よりベルト挙動を安定させることができる。また、伝熱部材２２の厚みを薄く形成することも可能となり、熱伝導性能の向上も図ることができる。

［第４の実施形態］
図１２は、第４の実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図である。本実施形態では、伝熱部材２２の凸形状部２２ａを伝熱部材２２の長手方向に複数形成している。図１２（Ａ）は、本実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図であって、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

このように、凸形状部２２ａを長手方向に複数有する構成により、長手方向に亘り定着ベルト２１の内周部を支持する接触部を複数形成することで、よりベルトの挙動を安定させることができる。

［第５の実施形態］
図１３は、第５の実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図である。本実施形態では、伝熱部材２２の凸形状部２２ａを伝熱部材２２の長手方向に複数形成するとともに、各凸形状部２２ａの凸量（突出量）を異なるようにしている。図１３（Ａ）は、本実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す模式図であって、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図、図１３（Ｃ）は図１３（Ａ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

ヒータ２５の配置位置等により伝熱部材２２の長手方向における熱分布が一様でない場合において、伝熱部材２２や定着ベルト２１の熱膨張量が異なる場合であっても、凸形状部２２ａの凸量を変化させることで対応することを可能としている。

［第６の実施形態］
図１４（Ａ）は、第６の実施形態に係る定着装置２０の要部（定着ベルト側）の概略構成を示す断面図、図１４（Ｂ）は、伝熱部材２２の断面図である。である。本実施形態では、伝熱部材２２の凸形状部２２ａを伝熱部材２２の本体部とは別部材として取り付け可能としたものである。

このように凸形状部２２ａを別部材により構成することで、絞り加工の場合のように凸形状部２２ａの形状が限定されず、所望の形状とすることが可能となる。図１４の例では、円弧形状の例を示しているが、形状はこれに限られるものではない。

また、凸形状部２２ａを別部材として、伝熱部材２２の本体部とは異なる材質を選択することにより、線膨張係数や摩擦係数（摺動性）を調整することができる。また、塗装後に取り付けることも可能となる。

これにより定着ベルト２１が熱膨張した場合に、定着ベルト２１と伝熱部材２２の膨張量の差を調整できる部材を選択することで隙間Ｇが大きくなることを防ぐことができ、かつ摺動性に優れた材料を選択することで低負荷かつベルト挙動を安定させることができる。

以上説明した定着装置２０によれば、伝熱部材２２の長手方向の一部に凸形状部２２ａを設けて定着ベルト２１の内周面との隙間を小さくすることにより、簡易に、定着ベルト２１と伝熱部材２２との接触面積を小さくし、摺動負荷を抑えてトルク増大を防止するとともに、定着ベルト２１の振れ、弛みを抑えてベルト挙動を安定させることができる。よって、画像ノイズや記録媒体のシワ、紙詰まりを防止することができる。また、熱伝導性を向上させ、ベルト温度を安定させて画像品質を安定させることができる。

また、以上説明した構成による定着装置２０を備えた画像形成装置（図１）とすることにより、定着装置２０の定着ベルト２１の挙動を安定させて、画像ノイズや記録媒体のシワ、紙詰まりを防止することができる画像形成装置を提供することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれ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において種々変形実施可能である。

１ 画像形成装置本体
３ 露光部
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 作像部
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 感光体ドラム
１２ 給紙部
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 伝熱部材
２２ａ 凸形状部
２２ｂ 平担部
２３ 補強部材
２４ 分離部材
２５ ヒータ（熱源）
２６ 固定部材
３１ 加圧ローラ
３２ 芯金
３３ 弾性層
４０ 温度センサ
５１ 加圧レバー
５１ａ 支軸
５２ 偏心カム
５３ 加圧スプリング
７５ 帯電部
７６ 現像部
７７ クリーニング部
７８ 中間転写ベルト
７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ 第１転写バイアスローラ
８０ 中間転写クリーニング部
８２ ２次転写バックアップローラ
８３ クリーニングバックアップローラ
８４ テンションローラ
８５ 中間転写ユニット
８９ ２次転写ローラ
９７ 給紙ローラ
９８ レジストローラ対
９９ 排紙ローラ対
１００ スタック部
１０１ ボトル収容部
１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ トナーボトル
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー像

特開２００８−１５８４８２号公報 特開２０１２−１４５７０８号公報 特開２００８−２７５７５５号公報

Claims (10)

1. 内部に熱源を有する無端状のベルト部材と、
   該ベルト部材に接触して回動する加圧回転体と、
   前記ベルト部材の内周面側に固設されて該ベルト部材を支持するとともに、前記熱源による加熱により前記ベルト部材を加熱する伝熱部材と、
   前記ベルト部材の内周面側に固設されて前記ベルト部材を介して前記加圧回転体に圧接する固定部材と、を備え、
   前記加圧回転体と前記ベルト部材との圧接部で加熱加圧処理を施すことにより、記録媒体上の未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置であって、
   前記伝熱部材は、前記ベルト部材の回転方向における所定の位置であって、長手方向の一部において、前記伝熱部材と前記ベルト部材との隙間を狭める凸形状部を有していることを特徴とする定着装置。
2. 前記伝熱部材の前記凸形状部は、前記ベルト部材の回転方向において、前記加圧回転体と前記ベルト部材との圧接部の下流側に形成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記伝熱部材の前記凸形状部は、前記ベルト部材の周方向において複数形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記伝熱部材の前記凸形状部が該伝熱部材の長手方向において複数形成されることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置。
5. 前記複数の凸形状部の突出量が均一でないことを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
6. 前記伝熱部材の前記凸形状部の形成位置において、該凸形状部は前記ベルト部材と接触している、または前記ベルト部材との隙間が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の定着装置。
7. 前記伝熱部材の前記凸形状部は絞り加工により形成されることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の定着装置。
8. 前記伝熱部材の前記凸形状部は該伝熱部材の本体部と別部材により形成されることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の定着装置。
9. 前記伝熱部材は、アルミニウム、鉄、または、ステンレスのいずれかの材質からなることを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載の定着装置。
10. 請求項１から９までのいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。