JP7151554B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機における画像形成装置においては、未定着画像が形成された用紙などの記録媒体を、定着装置の定着ベルトと加圧部材との間に形成される定着ニップに搬送し、記録媒体を加圧および加熱することにより、記録媒体の表面に画像を定着させる。

定着装置には、定着ベルトの内周面側に設けられたニップ形成部材を、定着ベルトを介して加圧ローラ等の加圧部材に当接させることで、定着ベルトとニップ形成部材との間に定着ニップを形成するものが存在する。そして、定着ベルトと加圧部材とを所定の加圧力で当接させて定着ニップを形成するために、ニップ形成部材、あるいは、加圧部材のうち一方を他方側へ付勢する付勢部材を設けた構成が既に知られている。

例えば特許文献１（特開２０１７－６８０５６号公報）では、定着ベルト１１０の内周側に配置される部材として、図１６に示すように、ニップ形成部材１０１と、ハロゲンランプ１０２と、反射板１０３と、ステー１０４とが設けられている。ニップ形成部材１０１が、長手方向の中央側が端部側に比べて幅広の形状をしているのに対して、反射板１０３およびステー１０４は、ニップ形成部材１０１側の開口端が、長手方向に均一な幅に設けられる。また、図１７に示すように、ステー１０４の両端を支持する各サイドガイド１０５が、バネ１０６によって付勢されることで、ニップ形成部材１０１が加圧ローラの側へ付勢される。これにより、ニップ形成部材１０１が定着ベルト１１０を介して加圧ローラに当接し、定着ニップを形成している。

上記の構成では、バネ１０６の付勢力によってニップ形成部材１０１の長手方向両端が加圧されることで、ニップ形成部材１０１が撓み、その長手方向中央側がニップ形成部材１０１から離れる方向へ変形する。従って、定着ニップの長手方向中央側の幅と端部側の幅との大きさに差が生じ、定着ニップの温度ムラが生じるという問題があった。しかし、特許文献１の構成では、ニップ形成部材１０１の長手方向中央側の幅を端部側よりも相対的に大きく設けることで、長手方向中央側における定着ニップの幅を確保し、長手方向の中央側と端部側との間で生じるニップ幅の差を小さくしている。

特許文献１のようにニップ形成部材１０１の長手方向中央側を端部側よりも幅広に設けた構成では、ニップ形成部材１０１の長手方向中央側の温度上昇が端部側に比べて鈍くなり、定着ニップに長手方向における温度差を生じたり、中央側を定着温度まで加熱するために、余分な加熱が必要になるといった問題があった。

このような事情から、本発明では、定着ニップの長手方向の温度差を小さくできる定着装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明は、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面を加圧する加圧部材と、前記定着ベルトの内側に設けられ、当該定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、前記定着ベルトの内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を反射させる反射部材とを備えた定着装置であって、前記ニップ形成部材は、長手方向中央領域に対応する部分の幅が、自身の長手方向端部の幅よりも大きく設けられ、前記反射部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に延在し、前記ニップ形成部材の側へ開口した開口部を有し、前記開口部は、前記長手方向中央領域に対応する部分の幅が、当該開口部自身の長手方向端部の幅よりも大きく設けられることを特徴とする。

本発明によれば、反射部材の開口部の長手方向中央領域に対応する部分の幅を、開口部自身の長手方向端部の幅よりも大きく設けている。これにより、定着ニップの長手方向の温度差を小さくすることができる。

画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の側面断面図である。 定着装置の斜視断面図である。 定着装置の正面断面図である。 ベルト支持部材の斜視図である。 ベルト支持部材の変形例を示す斜視図である。 定着ベルト内に配置された各部材の分解斜視図である。 図７の各部材を組み立てた状態の斜視図である。 定着ニップの範囲を示す図で、（Ａ）図が本実施形態と異なる形状のニップ形成部材、（Ｂ）図が本実施形態のニップ形成部材の場合を示している。 異なる実施形態の定着装置において、反射部材等を示す斜視図である。 図１０の切り曲げ部を通る断面線の断面図である。 さらに異なる実施形態の定着装置において、反射部材等を示す斜視図である。 図１２の膨出部を通る断面線の断面図である。 異なる形状のステーなどを示す斜視図である。 さらに異なる形状のステーなどを示す斜視図である。 従来の定着装置の分解斜視図である。 従来の定着装置の斜視図である。 さらに異なる実施形態の定着装置を示す側面断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１に示すカラー画像形成装置１の中央には、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋが着脱可能に設けられた画像形成部２が配置されている。各プロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的な各プロセスユニット９としては、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体である感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラを有する現像装置１２等を備えている。

プロセスユニット９の下方には、露光部３が配置されている。露光部３は、画像データに基づいて、レーザ光を発するように構成されている。

画像形成部２の上方には転写部４が配置されている。転写部４は、駆動ローラ１４及び従動ローラ１５に周回走行可能に張架されている無端状の中間転写ベルト１６、各プロセスユニット９の感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト１６を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ１７等で構成されている。各一次転写ローラ１７はそれぞれの位置で中間転写ベルト１６の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１６の押圧された部分と各感光体ドラム１０とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。

また、中間転写ベルト１６の駆動ローラ１４と、中間転写ベルト１６を挟んで駆動ローラ１４に対向した位置には二次転写ローラ１８が配設されている。二次転写ローラ１８は中間転写ベルト１６の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１８と中間転写ベルト１６とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。

給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１９や、給紙カセット１９から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ２０等からなっている。

搬送路６は、給紙部５から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ２１の他、後述する排紙部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路６の途中に適宜配置されている。

定着装置７は、加熱源によって加熱される定着ベルト２２、その定着ベルト２２を加圧可能な加圧ローラ（加圧部材）２３等を有している。

排紙部８は、画像形成装置１の搬送路６の最下流に設けられる。この排紙部８には、用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ２４と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ２５とが配設されている。

画像形成装置１の上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２９Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが着脱可能に設けられている。そして、このトナーボトル２９Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから各現像装置１２との間に設けた補給路を介して、各色の現像装置１２に各色トナーが補給される。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋの感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム１０に露光部３によって露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム１０上には静電潜像が形成され、各現像装置１２に蓄えられたトナーが、ドラム状の現像ローラによって感光体ドラム１０に供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

転写部４では、駆動ローラ１４の回転駆動により中間転写ベルト１６が図の矢印Ａの方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１７には、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ニップにおいて転写電界が形成され、各感光体ドラム１０に形成されたトナー画像は一次転写ニップにて中間転写ベルト１６上に順次重ね合わせて転写される。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ２０が回転駆動することによって、給紙カセット１９に収容された用紙Ｐが搬送路６に送り出される。搬送路６に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ２１によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１８と駆動ローラ１４との間の二次転写ニップに送られる。このとき、中間転写ベルト１６上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、二次転写ニップに転写電界が形成されている。二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１６上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置７へと搬送され、定着ベルト２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２２から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排紙部８において排紙ローラ２４によって排紙トレイ２５へと排出される。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニット９を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２および図３に示すように、定着装置７は、定着ベルト２２と、加圧ローラ２３と、加熱部材としてのハロゲンヒータ３１と、ニップ形成部材３２と、支持部材としてのステー３３と、反射部材３４等を備えている。

図２に示すように、定着ベルト２２は、用紙Ｐに未定着画像Ｔを定着させる筒状の定着部材であり、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置される。本実施形態では、定着ベルト２２が、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などで形成された外周側の離型層と、を有する無端状のベルト（フィルムも含む。）で構成されており、長手方向（図の紙面に垂直な方向）に渡って設けられる。この定着ベルト２２の長手方向は、ステー３３や反射部材３４の長手方向でもあり、以下、単に長手方向とも呼ぶ。

また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを１００μｍ程度にすれば、未定着画像（未定着トナー）を押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。また、本実施形態では、定着ベルト２２の低熱容量化の観点から、定着ベルト２２として、薄肉で小径のベルトを採用している。具体的には、定着ベルト２２を構成する基材、離型層のそれぞれの厚さを、２０～５０μｍ、１０～５０μｍの範囲に設定し、定着ベルト２２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２２が弾性層を有する場合は、弾性層の厚さを、１００～３００μｍに設定するとよい。さらに低熱容量化を図るには、定着ベルト２２全体としての厚さを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、本実施形態では、定着ベルト２２の直径が、２０～４０ｍｍに設定されており、望ましくは、直径を３０ｍｍ以下とするのがよい。

加圧ローラ２３は、定着ベルト２２の外周側に対向するように配置された対向部材である。本実施形態では、加圧ローラ２３が、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層と、で構成されている。また、本実施形態では、加圧ローラ２３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。中空ローラの場合、加圧ローラ２３の内部にハロゲンヒータなどの加熱部材を配置することも可能である。また、加圧ローラ２３の弾性層は、ソリッドゴムでもよいが、内部に加熱部材が配置されていない場合は、弾性層にスポンジゴムを用いて加圧ローラ２３の断熱性を高めることが望ましい。これにより、定着ベルト２２の熱が加圧ローラ２３に奪われにくくなり、定着ベルト２２の熱効率が向上する。

また、加圧ローラ２３は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって図２中の矢印Ａで示す方向に回転駆動するように構成されている。一方、定着ベルト２２は、加圧ローラ２３が回転駆動することにより、これに伴って図２中の矢印Ｂ方向に従動回転する。未定着画像Ｔが転写された用紙Ｐは、図の矢印Ｊ方向へ搬送されて定着ベルト２２と加圧ローラ２３との間（定着ニップＮ）に送られ、回転する定着ベルト２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが搬送され、定着ニップＮを通過する。このとき、用紙Ｐに対して熱と圧力が付与されることで、未定着画像Ｔが用紙Ｐに定着される。

ハロゲンヒータ３１は、定着ベルト２２の内周側に配置され、赤外線光を放射することで、定着ベルト２２を輻射熱により内周側から加熱する加熱部材である。加熱部材として、ハロゲンヒータ３１以外に、カーボンヒータやセラミックヒータなどを用いることも可能である。本実施形態では、定着ベルト２２内にハロゲンヒータ３１が１本だけ配置されているが、用紙の幅サイズに応じて異なる発熱領域を有する複数のハロゲンヒータ３１を用いてもよい。

ニップ形成部材３２は、加圧ローラ２３との間で定着ベルト２２を挟んで定着ニップＮを形成するものである。詳しくは、ニップ形成部材３２は、定着ベルト２２の内周側で長手方向に渡って配置されており、定着ベルト２２の内周面に接触する平板状のニップ形成部３２ａと、ニップ形成部３２ａのベルト回転方向Ｂの両端部から加圧ローラ２３側とは反対側に屈曲する一対の屈曲部３２ｂと、を有している。加圧ローラ２３がバネなどの加圧手段によってニップ形成部材３２側に加圧されることで、加圧ローラ２３と定着ベルト２２とが接触し、これらの間に定着ニップＮが形成される。

ニップ形成部３２ａの定着ベルト２２側のニップ形成面３２ｃは、定着ベルト２２の内周面に対して直接接触している。このため、定着ベルト２２が回転したとき、定着ベルト２２はニップ形成面３２ｃに対して摺動する。このため、ニップ形成面３２ｃの耐摩耗性や摺動性を向上させるために、ニップ形成面３２ｃにアルマイト処理やフッ素樹脂系材料の塗布することが好ましい。また、経時的な摺動性の確保のために、ニップ形成面３２ｃにフッ素系グリース等の潤滑剤を塗布してもよい。本実施形態では、ニップ形成面３２ｃが、平坦面状となっているが、凹形状やその他の形状であってもよい。例えば、ニップ形成面３２ｃが加圧ローラ２３側とは反対側へ凹んだ凹形状である場合は、定着ニップＮの出口部が加圧ローラ２３寄りになり、定着ベルト２２に対する用紙の分離性が向上する。

また、ニップ形成部材３２は、ステー３３よりも熱伝導率が大きい材料で形成されている。例えば、ニップ形成部材３２の材料として、銅（熱伝導率：３９８Ｗ／ｍｋ）やアルミニウム（熱伝導率：２３６Ｗ／ｍｋ）などが好ましい。このように、ニップ形成部材３２が熱伝導率の大きい材料で形成されていることで、ハロゲンヒータ３１からの輻射熱はニップ形成部材３２によって吸収され定着ベルト２２へ効率良く伝達される。例えば、ニップ形成部材３２の厚みを１ｍｍ以下に設定することで、ニップ形成部材３２から定着ベルト２２への熱伝達時間を短くすることができるため、定着装置７の立ち上がり速度を速める点において有利である。また、ニップ形成部材３２の厚みを１ｍｍより大きく５ｍｍ以下に設定した場合は、ニップ形成部材３２の蓄熱性を高めることができる。

ステー３３は、加圧ローラ２３の加圧力に抗してニップ形成部材３２を支持する支持部材である。ステー３３は、ニップ形成部材３２と同様、定着ベルト２２の内周側に長手方向に渡って配置されている。本実施形態では、ステー３３が、一対の縦壁部３３ａと、これらを連結する底壁部３３ｂとから成る、断面Ｕ字状に形成されており、ニップ形成部材３２の側へ開口した開口部３３ｋを有する。開口部３３ｋは、ニップ形成部材３２の長手方向に沿って設けられる。

ニップ形成部材３２は、そのベルト回転方向Ｂの両端部にて、ステー３３の一対の縦壁部３３ａによって支持されている。また、各縦壁部３３ａが、加圧ローラ２３の加圧方向（図２における上下方向）に延在していることで、加圧方向の剛性が高まり、加圧ローラ２３の加圧力によるニップ形成部３２ａの撓みが抑制される。このため、長手方向に渡って均一な幅のニップ部が得られる。ステー３３は、その剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。

反射部材３４は、定着ベルト２２の内周側でハロゲンヒータ３１と対向するように配置されており、ハロゲンヒータ３１から放射される輻射熱（赤外線光）をニップ形成部材３２側へ反射するものである。本実施形態では、反射部材３４が、楕円状の断面に形成された反射部３４ａと、反射部３４ａの両端からニップ形成部材３２に対して垂直方向へ延在する縦壁部３４ｂと、縦壁部３４ｂの両端部から互いに離れる方向に屈曲する一対の屈曲部３４ｃとを有している。縦壁部３４ｂ同士の間には、ニップ形成部材３２の側へ開口する開口部３４ｋが設けられる。開口部３４ｋは、ニップ形成部材３２の長手方向に沿って設けられる。反射部材３４は、各屈曲部３４ｃがステー３３の各縦壁部３３ａとニップ形成部材３２のニップ形成部３２ａとの間に挟まれることで保持されている。

反射部３４ａは、その楕円状の凹曲面がニップ形成部材３２側へ向くように配置されていることで、ハロゲンヒータ３１からの輻射熱をニップ形成部材３２側へ反射する。すなわち、ニップ形成部材３２は、ハロゲンヒータ３１から直接照射される赤外線光に加えて、反射部３４ａによって反射された赤外線光の熱も照射されるため、効果的に加熱される。

また、反射部３４ａは、ハロゲンヒータ３１とステー３３との間に介在していることで、ハロゲンヒータ３１からステー３３への輻射熱を遮断する機能も兼ねる。これにより、ステー３３が加熱されることによる無駄な熱エネルギーの消費が抑制される。言い換えると、反射部材３４とニップ形成部３２ａとによって囲まれた空間内にハロゲンヒータ３１の輻射熱が及び、その空間外に配置されたステー３３等の部材に対しては、ハロゲンヒータ３１からの輻射熱を遮断する構成になっている。さらに、本実施形態では、ステー３３と反射部３４ａとの間に空気層（隙間）が介在していることで、この空気層の断熱効果によってステー３３への熱伝達がより一層抑制される。

以上のように、ハロゲンヒータ３１を覆うようにして反射部材３４が設けられ、反射部材３４の開口部３４ｋ側、つまり、ニップ形成部材３２の側に、ハロゲンヒータ３１からの輻射熱および反射部材３４からの反射熱が効率良く集熱されるようになっている。そして、加熱されたニップ形成部材３２が、定着ニップＮにおいて、定着ベルト２２を効率良く加熱することができる。また、反射部材３４の外周側を覆うようにステー３３が設けられる。言い換えると、ステー３３の開口部３３ｋ内に反射部材３４およびハロゲンヒータ３１が設けられる。また、ステー３３の縦壁部３３ａが、反射部材３４の縦壁部３４ｂの外側で、縦壁部３４ｂに対して長手方向に沿うように設けられる。このステー３３の外周側に、定着ベルト２２が設けられる。つまり、定着ベルト２２は、その周方向において、定着ニップＮの部分では、ニップ形成部材３２を介してハロゲンヒータ３１に対向し、定着ニップＮ以外の部分では、反射部材３４およびステー３３を介して、ハロゲンヒータ３１に対向する。

反射部材３４（反射部３４ａ）のハロゲンヒータ３１側の面は、反射率を高くするような鏡面処理や表面処理がなされている。本実施形態では、反射率を分光光度計（日立ハイテクサイエンス社製の紫外可視赤外分光光度計ＵＨ４１５０）を用いて測定し、測定時の入射角は５°である。一般的に、ハロゲンヒータは用途により色温度が異なるが、定着装置の加熱用としては色温度が２５００Ｋ程度のものが用いられている。本実施形態で用いられる反射部材３４の反射率は、発光強度の高いハロゲンヒータ３１の波長、具体的には９００～１６００ｎｍの波長、より好ましくは１０００～１３００ｎｍの波長に対して７０％以上であるのがよい。

また、反射部材３４の反射と断熱の機能を、ステー３３に持たせてもよい。例えば、ステー３３の内面（ハロゲンヒータ３１側の面）に断熱処理又は鏡面処理を施すことで、ステー３３が反射部材３４の機能を兼ねるように構成することができる。この場合、ステー３３とは別体の反射部材３４を省略することが可能である。また、ステー３３を鏡面処理した場合のステー３３の反射率は、上記反射部材３４の反射率と同等であることが望ましい。

図４に示すように、加圧ローラ２３はその長手方向両端で、バネ等の付勢手段により定着ベルト２２の側へ付勢され（図の矢印Ｈ参照）、定着ベルト２２に押し付けられている。これにより、加圧ローラ２３の弾性層が押しつぶされ、定着ニップＮが形成される。

定着ベルト２２は、その両端部に挿入された一対のベルト支持部材３５によって回転可能に支持されている。このように、定着ベルト２２の内周にベルト支持部材３５が挿入されることによって、定着ベルト２２は非回転状態では基本的に周方向の張力が付与されない状態、いわゆるフリーベルト方式で支持されている。

図３～図５に示すように、ベルト支持部材３５は、定着ベルト２２の内周に挿入されて定着ベルト２２を支持するＣ字状の支持部３５ａと、定着ベルト２２の端面に接触して定着ベルト２２の幅方向移動（片寄り）を規制するフランジ状の規制部３５ｂと、を有している。支持部３５ａは、図６に示す例のように、全周に渡って連続する筒状であってもよい。各ベルト支持部材３５は、定着装置７を構成するフレームである一対の側板３６（図４参照）に固定されている。また、ベルト支持部材３５には、開口部３５ｃ（図５参照）が設けられており、この開口部３５ｃを通してハロゲンヒータ３１やステー３３の両端部が各側板３６に固定されている。ハロゲンヒータ３１やステー３３は、ベルト支持部材３５に固定されてもよい。

図７に示すように、ニップ形成部材３２のニップ形成部３２ａは、「長手方向中央領域」に対応する部分が外側へ膨らんだ円弧状をしており、ニップ形成部材３２自身の長手方向端部よりも搬送方向幅が大きくなっている。より具体的には、ニップ形成部材３２の長手方向中央領域に対応する部分、特にその領域の長手方向中央位置の搬送方向の幅Ｄａが、自身の長手方向端部の搬送方向の幅Ｄｂよりも大きく設けられる。なお、ここでいう「長手方向中央領域」とは、本実施形態では、定着ベルト２２を長手方向に３分割した際の、真ん中の領域を指し示すものであり、必ずしもニップ形成部材３２自身を長手方向に３分割した際の中央領域と一致するものではない。ただし、この「長手方向中央領域」を、定着ベルト２２ではなく、加圧ローラ２３、あるいは、定着装置に通紙される最大幅の用紙の画像形成可能領域を、長手方向に３分割した際の真ん中の領域を指し示すものとすることもできる。また、本実施形態では、ニップ形成部材３２自身の長手方向両端の搬送方向の幅が等しいものとしたが、必ずしもこれに限らず、両端の各幅が異なっていてもよい。

本実施形態のように、加圧ローラ２３を定着ベルト２２の側に付勢して押し当てる（図４の矢印Ｈ参照）ことで定着ニップを形成する構成では、加圧ローラ２３からの押圧力により、ニップ形成部材３２の長手方向中央領域に対応する部分が押圧方向へ凸状になるようにして撓む。この際、仮に本実施形態のニップ形成部３２ａと異なり、図９（Ａ）に示すように、ニップ形成部材３２’のニップ形成部３２ａ’が、搬送方向（図の上下方向）の幅が長手方向（図の左右方向）に均一の矩形状であった場合、ニップ形成部３２ａ’の上記撓みにより、定着ニップＮの範囲は、図９（Ａ）のハッチング部に示すように、長手方向中央側が端部側に比べて狭くなってしまう。つまり、長手方向中央領域に対応する部分と自身の長手方向端部側のニップ幅に大きな差が生じ、定着ニップＮにおける温度ムラの原因となってしまう。

これに対して、本実施形態では、図９（Ｂ）に示すように、ニップ形成部３２ａ自身の長手方向端部の搬送方向幅Ｄｂを小さくし、長手方向中央領域に対応する部分の搬送方向幅Ｄａを相対的に大きくすることで、図９（Ｂ）のハッチング部に示すように、ニップ形成部３２ａ自身の長手方向端部におけるニップ部の幅を小さくする。これにより、定着ニップＮの長手方向における搬送方向幅の差を小さくし、定着ベルト２２の温度ムラを抑制することができる。なお、本実施形態では、加圧ローラ２３をニップ形成部材３２の側へ押し当てるものとしたが、その逆であってもよく、この場合でも、本実施形態のニップ形成部材３２の形状により長手方向における定着ニップの搬送方向幅の差を小さくすることができる。

本実施形態の構成と異なり、長手方向中央領域に対応する部分の幅が相対的に大きいニップ形成部材に対して、長手方向に自身の幅が均一な開口部を有する反射部材やステーを用いると、ヒータによってニップ形成部材を効率的に加熱することができなくなってしまう。例えば、本発明と異なる形態として、図１７に示す定着装置では、中央側が膨らんだニップ形成部材１０１に対して、開口部の幅が長手方向に均一な反射板１０３やステー１０４が設けられる。このような構成の場合、中央側で、ニップ形成部材１０１が反射板１０３やステー１０４の外側に配置される領域Ｃが生じてしまう。そして、ハロゲンランプ１０２は、反射板１０３やステー１０４の内側に配置されているため、領域Ｃでは、ニップ形成部材１０１がハロゲンランプ１０２からの熱を直接受けとることができなくなってしまう。

これに対して本実施形態では、図７に示すように、ステー３３および反射部材３４は、その開口部３３ｋ、３４ｋの側が、ニップ形成部３２ａに対応した形状に形成される。つまり、ステー３３の縦壁部３３ａの開口側端部である端縁３３ａ１は、長手方向中央領域に対応する部分が、自身の長手方向端部よりも外側へ膨らんだ形状をしている。言い換えると、開口部３３ｋは、長手方向中央領域に対応する部分、特にその領域の長手方向中央位置の搬送方向幅Ｅａが、自身の端部の搬送方向幅Ｅｂよりも大きく設けられる。また、反射部材３４の縦壁部３４ｂの開口側端部である端縁３４ｂ１は、長手方向中央領域に対応する部分が、自身の長手方向端部よりも外側へ膨らんだ形状をしている。より具体的には、開口部３４ｋは、長手方向中央領域に対応する部分、特にその領域の長手方向中央位置の搬送方向幅Ｆａが、自身の長手方向端部の搬送方向幅Ｆｂよりも大きく設けられる。なお、本実施形態では、各開口部自身の長手方向両端がそれぞれ同じ幅であるものとしたが、必ずしもこれに限らない。

反射部材３４を上記構成とすることにより、ニップ形成部３２ａの搬送方向の幅が大きい長手方向中央領域に対応する部分においても、図２のように、開口部３４ｋ内にニップ形成部３２ａを収めることができ（ただし、屈曲部３２ｂの部分は除く）、図８に示すように、長手方向全域で開口部３４ｋ（図７参照）内にニップ形成部３２ａを収めることができる。これにより、ハロゲンヒータ３１の輻射熱による直接の加熱が可能な領域を、最大限の幅で設けることができ、ニップ形成部３２ａ、そして、定着ベルト２２の長手方向中央領域を効率良く加熱し、長手方向における定着ニップＮの温度ムラを解消することができる。また、ステー３３を上記構成とすることにより、長手方向全域で、図２のように、反射部材３４の縦壁部３４ｂをステー３３の縦壁部３３ａの内側に配置することができる。従って、ステー３３に、反射部材３４の長手方向中央領域に対応する幅広部分を回避するための後述する逃げ部を設ける必要がない。

以下、上記実施形態と異なる形態の定着装置について説明する。なお、以下の説明では、特に上記定着装置の構成と異なる部分を中心に説明し、共通の構成についてはその記載を適宜省略する。

図１０に示す形態の定着装置では、反射部材３４の構成が前述の実施形態と異なっている。図１０では、ステー３３を図示せず、反射部材３４がハロゲンヒータ３１およびニップ形成部材３２の上側に配置された状態の斜視図を示している。なお、後述する図１２も同様である。

図１０に示すように、反射部材３４は、長手方向の中央領域に対応する部分に、用紙搬送方向の両側へ曲げられた切り曲げ部（幅拡張部）３４ｄを有する。図１１に示すように、切り曲げ部３４ｄは、ニップ形成部材３２の側へ向けて、開口部３４ｋが広がる方向へ傾斜している。これにより、ニップ形成部３２ａの搬送方向幅が大きくなる長手方向中央領域に対応する部分で、ハロゲンヒータ３１の輻射熱や反射部材３４からの反射熱を受け取ることのできるニップ形成部３２ａの搬送方向幅を拡大することができる。従って、ニップ形成部３２ａ、そして、定着ベルト２２の特に長手方向中央領域を効率良く加熱し、長手方向における定着ニップＮの温度ムラを解消することができる。

また、図１２および図１３に示す実施形態では、反射部材３４の長手方向中央領域に対応する部分で用紙搬送方向の両側に、膨出部（幅拡張部）３４ｅを有する。膨出部３４ｅは絞り加工によって形成され、搬送方向の両側へ膨らんだ形状をしている。膨出部３４ｅを設けることにより、ニップ形成部３２ａの長手方向中央側で、ハロゲンヒータ３１の輻射熱や反射部材３４からの反射熱を受け取ることのできるニップ形成部３２ａの幅を拡大することができる。従って、ニップ形成部３２ａ、そして、定着ベルト２２の特に長手方向中央領域を効率良く加熱し、長手方向における定着ニップＮの温度ムラを解消することができる。

また、以上のような反射部材３４の切り曲げ部３４ｄや膨出部３４ｅとの接触を避けるための逃げ部をステー３３の長手方向中央領域に対応する部分に設けることもできる。

例えば、図１４に示すように、ステー３３の長手方向中央領域に対応する部分に、反射部材３４の切り曲げ部３４ｄとの接触を避けるための切り欠き部（逃げ部）３３ｃを設けることができる。切り欠き部３３ｃは、切り曲げ部３４ｄに対応した範囲に設けられる略矩形状の切り欠き部分である。また、図１５に示すように、膨出部３４ｅに対応した円弧状の切り欠き部（逃げ部）３３ｄを設けることもできる。以上のような構成により、ステー３３が自身の開口端側で反射部材３４を保持することができる。また、切り欠き部３３ｃ、３３ｄを設けることで、ステー３３の熱容量を減らし、ニップ形成部材３２および定着ベルトの加熱効率を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施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。

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

以上の実施形態では、ニップ形成部３２ａの長手方向中央領域に対応する部分が、用紙搬送方向の両側で外側へ膨らんだ円弧状としたが、用紙搬送方向の一方側のみで外側へ膨らむ形状としてもよく、この場合、反射部材３４およびステー３３は、ニップ形成部３２ａに対応した搬送方向の一方側のみを、図７のように、長手方向中央領域に対応する部分を外側へ膨らんだ形状とすることができる。さらに、反射部材３４の切り曲げ部３４ｄや膨出部３４ｅを設ける場合についても、ニップ形成部３２ａに対応した搬送方向の一方側にのみ設ける構成とすることができ、これに対応したステー３３の切り欠き部３３ｃ、３３ｄも同様である。

また、図１８に示すように、ステー３３の縦壁部３３ａと反射部材３４の縦壁部３４ｂとが、長手方向にわたって略均一な幅の隙間を有した構成とすることもできる。なお、ステー３３の長手方向中央領域に対応する部分での外側への膨らみ（図7参照）に対して、反射部材３４も同様の膨らみが設けられ、それぞれの開口部の幅が大きくなる。これにより、縦壁部３３ａと縦壁部３４ｂとの間に空気層を設けて、反射部材３４の熱をステー３３に伝達しにくくすることができ、ステー３３の過熱を防止し、定着ベルト２２を効率良く加熱できる。また、縦壁部３３ａと縦壁部３４ｂとを長手方向に沿うように設けることで、前述のような逃げ部を設ける必要がなく、ステー３３が長手方向全域で均一にニップ形成部材３２を支持することができる。

本発明では、ニップ形成部材３２（あるいは、ステー３３や反射部材３４）の長手方向中央位置は、定着ベルト２２の長手方向中央位置と必ずしも一致しなくともよい。

以上の説明では、ニップ形成部材３２（あるいは、ステー３３の開口部３３ｋや反射部材３４の開口部３４ｋ）の長手方向中央領域に対応する部分の幅が、自身の長手方向端部の幅よりも大きいものとしたが、本発明は必ずしも長手方向中央領域に対応する部分全体の幅が、自身の長手方向端部の幅よりも大きい場合に限らず、長手方向中央領域に対応する部分の一部が、自身の長手方向端部の幅よりも大きくてもよい。

１ 画像形成装置
７ 定着装置
２２ 定着ベルト
２３ 加圧ローラ（加圧部材）
３１ ハロゲンヒータ（加熱部材）
３２ ニップ形成部材
３２ａ ニップ形成部
３２ｂ 屈曲部
３３ ステー（支持部材）
３３ａ 縦壁部
３３ｂ 底壁部
３３ｃ 切り欠き部（逃げ部）
３３ｄ 切り欠き部（逃げ部）
３３ｋ 開口部
３４ 反射部材
３４ａ 反射部
３４ｂ 縦壁部
３４ｃ 屈曲部
３４ｄ 切り曲げ部（幅拡張部）
３４ｅ 膨出部（幅拡張部）
３４ｋ 開口部
Ｎ 定着ニップ
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１７－６８０５６号公報

Claims (7)

1. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周面を加圧する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、当該定着ベルトを介して前記加圧部材に当接して定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、
   前記定着ベルトの内側に設けられ、前記加熱部材からの熱を反射させる反射部材とを備えた定着装置であって、
   前記ニップ形成部材は、長手方向中央領域に対応する部分の幅が、自身の長手方向端部の幅よりも大きく設けられ、
   前記反射部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に延在し、前記ニップ形成部材の側へ開口した開口部を有し、
   前記開口部は、前記長手方向中央領域に対応する部分の幅が、当該開口部自身の長手方向端部の幅よりも大きく設けられることを特徴とする定着装置。
2. 前記開口部の幅は、前記定着ベルトの長手方向中央位置に対応する位置で最大になる請求項１記載の定着装置。
3. 前記反射部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に交差する方向に延在する一対の縦壁部を有し、前記開口部は、前記一対の縦壁部の間に形成され、
   前記一対の縦壁部の少なくとも一方は、前記長手方向中央領域に、前記ニップ形成部材の側へ向けて前記開口部の幅が広くなっていく幅拡張部を有する請求項１または２記載の定着装置。
4. 前記定着ベルトの内側に設けられ、前記ニップ形成部材を支持する支持部材をさらに有し、
   前記支持部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に延在し、前記ニップ形成部材の側へ開口した開口部を有し、当該開口部は、その長手方向において、前記定着ベルトの長手方向中央領域に対応する部分の幅が、自身の長手方向端部の幅よりも大きく設けられる請求項１または２いずれか記載の定着装置。
5. 前記反射部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に交差する方向に延在する一対の縦壁部を有し、前記反射部材の開口部は、前記一対の縦壁部の間に形成され、
   前記支持部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に交差する方向に延在する一対の縦壁部を有し、前記支持部材の開口部は、前記支持部材の一対の縦壁部の間に形成され、
   前記反射部材の縦壁部の開口側端部は、前記支持部材の縦壁部の開口側端部に対して間隔を設け、かつ、前記支持部材の縦壁部の開口側端部に前記長手方向に沿うようにして設けられる請求項４記載の定着装置。
6. 前記定着ベルトの内側に設けられ、前記ニップ形成部材を支持する支持部材をさらに有し、
   前記支持部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に延在し、前記ニップ形成部材の側へ開口した開口部を有し、
   前記反射部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に交差する方向に延在する一対の縦壁部を有し、前記反射部材の開口部は、前記一対の縦壁部の間に形成され、
   前記支持部材は、前記ニップ形成部材の長手方向に交差する方向に延在する一対の縦壁部を有し、前記支持部材の開口部は、前記支持部材の一対の縦壁部の間に形成され、
   前記支持部材の縦壁部は、前記定着ベルトの長手方向中央領域に対応する部分に、前記反射部材の縦壁部との接触を避けるための逃げ部を有する請求項１から３いずれか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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