JP7251350B2 - ニップ形成部材、定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ニップ形成部材、ニップ形成部材を備えた定着装置および画像形成装置に関する。

筒状の定着ベルトを備えた定着装置には、定着ベルトにその内側から当接し、定着ベルトを介して加圧ローラなどの対向部材との間に定着ニップを形成するためのニップ形成部材が設けられる。

このニップ形成部材には、熱伝導率の高い高熱伝導部材を定着ベルト側に設けて、定着ベルトの幅方向の温度を均一化する構成のものが既に知られている。

例えば特許文献１（特開２０１７－１６１８８０号公報）では、図１２に示すように、定着ベルト１０１の内周面に当接するニップ形成部材１０２が、基材１０３と基材１０３よりも熱伝導率の高い部材からなる高熱伝導部材１０４とを有している。高熱伝導部材１０４は、その短手方向の両側に規制部１０４ａ、１０４ｂを有し、銅板を複数回曲げ成形することにより成形される。規制部１０４ｂが基材１０３の凹部１０３ａに嵌合することにより、基材１０３と高熱伝導部材１０４との位置決めをすることができる。

特許文献１のように、基材と高熱伝導部材自身の形状により、両者を構造的に嵌合させる方法では、基材と高熱伝導部材との取り付け誤差が大きくなってしまうという課題があった。

上記の課題を解決するため、本発明は、基材と、前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、前記基材および前記高熱伝導部材とは別体の固定部材とを備え、ベルト部材にその内側から当接し、当該ベルト部材を介して対向部材との間にニップを形成するニップ形成部材であって、前記固定部材によって前記基材の前記高熱伝導部材に対する移動が規制され、前記固定部材と前記高熱伝導部材との間に前記基材を挟み込み、かつ、前記固定部材に設けられた挿入部が、前記高熱伝導部材に設けられた挿入孔に挿入されて前記固定部材が前記高熱伝導部材に取り付けられた状態で、前記固定部材と前記基材とが締結手段によって固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、別部材を用いて基材と高熱伝導部材とを固定することで、両者を精度良く位置決めすることができる。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。 ニップ形成部材を構成する各部材の展開図である。 固定部材を均熱部材に対して取り付ける様子を示す断面図である。 ニップ形成部材の斜視図である。 ニップ形成部材の平面図である。 基材の背面図である。 ニップ形成部材の背面側の長手方向端部側を示す斜視図である。 ニップ形成部材のステーに対する取り付けの様子を示す斜視図である。 基材のステーに対する取り付け部分を示す斜視図である。 異なる実施形態の定着装置を示す断面図である。 従来のニップ形成部材の断面図である。 ニップ形成部材を用紙搬送方向上流側から見た概略図で、（ａ）図が脱圧状態の図、（ｂ）図が加圧状態の図である。 本実施形態と異なる構成のニップ形成部材が撓む様子を示す図である。 本実施形態のニップ形成部材が撓む様子を示す図である。

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，９Ｋ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，９Ｋ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（Ｋ）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１３等で構成されている。各一次転写ローラ１３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１７が配設されている。二次転写ローラ１７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１７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。駆動ローラ１４、中間転写ベルト１６、そして、二次転写ローラ１７は、画像を用紙に転写する画像転写部として機能する。

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１８や、給紙カセット１８から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１９等からなっている。

搬送路７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３０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７の途中に適宜配置されている。

定着装置６は、加熱部材によって加熱される定着ベルト２１、その定着ベルト２１を加圧可能な加圧ローラ２２等を有している。

排紙部８は、画像形成装置１の搬送路７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３１と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ３２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５０Ｙ，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５０Ｙ，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，９Ｋ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１３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１９が回転駆動することによって、給紙カセット１８に収容された用紙Ｐが搬送路７に送り出される。搬送路７に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ３０によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１７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６へと搬送され、定着ベルト２１と加圧ローラ２２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２１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３１によって排紙トレイ３２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，９Ｋ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。

次に、図２に基づき、上記定着装置６の基本構成について説明する。
図２に示すように、定着装置６は、回転可能なベルト部材（あるいは定着部材）としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１に対向して回転可能に設けられた対向部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱部材としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１の内側に配設されたニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４にその背面側から当接して支持する、当接部材としてのステー２５と、ハロゲンヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２７と、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する加圧手段等を備えている。

上記定着ベルト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。

上記加圧ローラ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２２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、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、プリンタ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。

本実施形態では、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、未定着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。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、定着部材と対向部材は、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。

上記ハロゲンヒータ２３は、その両端部が定着装置６の側板に固定されている。ハロゲンヒータ２３は、プリンタ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、上記温度センサ２７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を加熱する加熱部材として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

上記ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の幅方向又は加圧ローラ２２の軸方向（図２の紙面に垂直な方向で、以下、この方向をニップ形成部材２４の長手方向とも呼ぶ）にわたって長手状に配設され、ステー２５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の軸方向にわたって均一なニップ幅が得られるようにしている。ニップ形成部材２４の詳細な構成については後述する。

上記ステー２５は、ニップ形成部材２４の長手方向にわたって長手状に配設される。ステー２５は、ニップ形成部材２４にその背面側から長手方向にわたって当接し、加圧ローラ２２の圧接力に抗してニップ形成部材２４を支持している。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、ステー２５を樹脂製とすることも可能である。

上記反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。本実施形態では、反射部材２６をステー２５に固定している。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が挙げられる。このように反射部材２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。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からの輻射熱がステー２５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。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５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２６又はステー２５の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。

ただ、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質の制約があるため、本実施形態のように反射部材２６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２６とステー２５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２６をハロゲンヒータ２３とステー２５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２６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。

また、光の反射による定着ベルト２１の加熱効率をさらに向上させるには、反射部材２６又はステー２５の反射面の向きを検討する必要がある。例えば、反射部材２６をハロゲンヒータ２３を中心とする同心円状に配設した場合は、光がハロゲンヒータ２３に向かって反射されるため、その分、加熱効率が低下してしまう。これに対し、反射部材２６の一部又は全部を、ハロゲンヒータ２３以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設した場合は、ハロゲンヒータ２３の方向へ反射される光量が少なくなるため、反射光による加熱効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る定着装置６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。
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）。本実施形態では、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。

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。

なお、本実施形態では、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の曲率よりも大きくなるため、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。

以下、図２を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置の基本動作について説明する。
プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回り（矢印Ｂ１参照）に回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図２中の反時計回り（矢印Ｂ２参照）に従動回転する。

その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、ガイド板に案内されながら図２の矢印Ｃ１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２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ｃ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラによって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

次に、ニップ形成部材２４のより詳細な構成について説明する。

図２および図３に示すように、ニップ形成部材２４は、基材４１と、高熱伝導部材としての均熱部材４２と、締結手段としてのネジ４３と、ネジ４３を締結させるための固定部材４４とを備えている。基材４１および均熱部材４２は、ニップ形成部材の長手方向に延在している。

基材４１は、耐熱性を有した部材により構成され、例えばセラミック、ガラス、アルミニウムなどの無機物、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム類、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・ペルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレン共重合体）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）などのフッ素樹脂、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶プラスチック，液晶ポリマー）、フェノール樹脂、ナイロン、アラミドなどの樹脂、またはこれらを組み合わせたものを用いることができる。

本実施形態では、基材４１を耐熱性と成形性に優れた液晶ポリマー（ＬＣＰ）で形成しており、熱伝導率は例えば０．５４Ｗ／ｍ・Ｋに設定される。

基材４１は、その長手方向中央側に、固定部材４４と締結されるための締結孔４１ａを有する。締結孔４１ａは、基材４１の厚み方向の途中まで設けられた、貫通しない孔部である。

図３に示すように、基材４１は、ステー２５の側へ突出する複数の突起部４１ｂを有する。突起部４１ｂは、基材４１の長手方向に複数配設されたものが、短手方向に２列で設けられている。突起部４１ｂは、ステー２５に当接してニップ形成部材２４をステー２５に対して位置決めする位置決め部である。

均熱部材４２は、定着ベルト２１にその内周面側から当接する部材である（図２参照）。均熱部材４２は基材４１よりも熱伝導率の高い部材によって構成される。具体的には、本実施形態ではＳＵＳが用いられ、その熱伝導率は１６．７～２０．９Ｗ／ｍ・Ｋに設定される。また、銅系材質（例えば熱伝導率３８１Ｗ／ｍ・Ｋ）やアルミニウム系材質（例えば熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ）等の熱伝導率が高い材質を用いることもできる。

ニップ形成部材２４の定着ベルト２１側に、熱伝導性の良い均熱部材４２を設け、均熱部材４２を定着ベルト２１に対してその幅方向にわたって当接させることで、定着ベルト２１の熱をその幅方向に移動させて均一化し、定着ベルト２１の幅方向の温度ムラを抑制することができる。

均熱部材４２は、その短手方向両側に、長手方向にわたって設けられた曲げ部４２ａを有する。図２に示すように、本実施形態では、均熱部材４２の曲げ部４２ａは、金属板をその短手方向両側（図の上側および下側）で、短手方向に略垂直な方向（図の左方向で、ニップ部Ｎと反対の方向）へ曲げ加工することにより成形される。

図３に示すように、均熱部材４２には、上記両曲げ部４２ａ、４２ａの長手方向中央側で、短手方向の両側に、固定部材４４の挿入部（詳しくは後述）が挿入されるための挿入孔４２ｂ１、４２ｂ２が設けられる。挿入孔４２ｂ１、４２ｂ２は、均熱部材４２の短手方向（図２の上下方向）に開口した孔部である。曲げ部４２ａの挿入孔４２ｂ１、４２ｂ２が設けられる部分は、曲げ部４２ａのその他の部分と比較して曲げ方向へ部分的に飛び出した形状をしている。また挿入孔４２ｂ１は、均熱部材４２の厚み方向にも開口した形状をしている。

均熱部材４２には、その長手方向両端側に、端部側へ向けてその短手方向の幅が小さくなっていく絞り部４２ｄが設けられる。

固定部材４４は、基材４１と均熱部材４２とを固定するために設けられる、基材４１や均熱部材４２とは別体の部材である。固定部材４４は、その中央にネジ４３を締結するための締結孔４４ａを有し、その両端に挿入部４４ｂ１、４４ｂ２を有する。

次に、上記の各部材の組立方法を、図４を用いて説明する。
まず、均熱部材４２の短手方向両側の曲げ部４２ａの間に形成された凹部に基材４１を嵌め込む。この状態で、図４（ａ）に示すように、固定部材４４を均熱部材４２に対して傾けて、均熱部材４２の一方の挿入孔４２ｂ１に固定部材４４の対応する挿入部４４ｂ１を挿入する（矢印Ｄ１方向参照）。そして、固定部材４４の他方の挿入部４４ｂ２の側を均熱部材４２の側へ倒し（矢印Ｄ２参照）、固定部材４４を図の左側へ少しスライドさせて、他方の挿入部４４ｂ２を他方の挿入孔４２ｂ２に挿入する。これにより、図４（ｂ）に示すように、固定部材４４を基材４１上に配置すると共に、均熱部材４２に取り付けることができる。ただし上記手順とは逆に、挿入部４４ｂ２を先に挿入孔４２ｂ２に挿入してもよい。この状態では、長手方向の固定部材４４が配置された断面で見ると、均熱部材４２と固定部材４４との間に基材４１が挟み込まれた状態になる。

さらに、ネジ４３を固定部材４４の締結孔４４ａおよび基材４１の締結孔４１ａに締め付けることで、固定部材４４と基材４１とを締結することができる。これにより、図５に示すように、基材４１と均熱部材４２とが固定され、ニップ形成部材２４が組み立てられる。

このように本実施形態では、均熱部材４２に固定部材４４を取り付けた状態で、ネジ４３によって固定部材４４と基材４１とを締結することで、固定部材４４を介して基材４１と均熱部材４２とを位置固定することができる。より詳細には、固定部材４４の挿入部４４ｂ１、４４ｂ２が均熱部材４２の挿入孔４２ｂ１，４２ｂ２に挿入されることで、固定部材４４の均熱部材４２に対する、均熱部材４２の長手方向および厚み方向の移動が規制される。つまり、固定部材４４と締結された基材４１の、均熱部材４２に対する長手方向および厚み方向の移動が規制される。また、基材４１は、均熱部材４２の短手方向両側に設けられた曲げ部４２ａによって、短手方向の移動を規制されている。これらにより、基材４１の均熱部材４２に対する各方向への移動が規制される。言い換えると、基材４１と均熱部材４２とを固定することができる。ただし、曲げ部４２ａは、必ずしも本実施形態のように、均熱部材４２の長手方向全域に設ける必要はなく、長手方向の一部、例えば長手方向の両端部にのみ設けた場合でも上記効果を得ることができる。

別部材を介して基材４１と均熱部材４２とを固定することで、両部材を直接嵌合させる等、両部材を構造的に位置固定する場合と比較すると、位置固定のための構造の自由度が増す。

また、別部材を介することで、基材４１および均熱部材４２自身に、嵌合のための爪部などの複雑な形状を設ける必要がなく、これらの部材の成形が容易になる。例えば本実施形態と異なる構成として、均熱部材４２に基材４１と嵌合するための爪部を短手方向の両側に設けて、均熱部材４２が基材４１を両側の爪部で抱え込むような形状を実現しようとすると、金属板を複数回曲げ成形して爪部を形成する等、その加工が複雑になり、均熱部材４２の成形精度が悪化してしまう。これに対して本実施形態では、均熱部材４２を、金属板の短手方向両側を一度曲げ成形するだけで曲げ部４２ａの形状を成形することができ、均熱部材４２を精度良く成形することができる。

このような利点により、本実施形態では、基材４１と均熱部材４２とを精度良く位置決めすることが可能になる。基材４１と均熱部材４２との固定が十分でなく、その位置にずれが生じると、定着ベルト２１の幅方向端部側の画像形成領域で均熱部材４２に当接しない部分が生じる等、均熱部材４２が定着ベルト２１の画像形成領域に対する十分な均熱効果を発揮することができず、画像の定着不良を生じてしまう場合がある。また、均熱部材４２が基材４１に対して、例えばその長手方向に傾いて配置されることで、定着ニップＮの形状にゆがみが生じ、定着ニップＮを通過した用紙Ｐの定着ベルト２１からの分離位置がその幅方向でずれて、用紙のシワやジャムの原因になってしまうおそれがある。本実施形態では、基材４１と均熱部材４２とを精度良く位置決めすることで、このような不具合を防止できる。

またニップ形成部材２４は、定着ベルトの回転によって定着ベルトと摺動するため、上記の位置固定の部分にも摺動に伴う負荷がかかることになる。しかし、本実施形態のように別部材を介してネジを締結することで、爪などの嵌合による構造的な固定方法と比較すると、強度的に有利になる。

また本実施形態では、基材４１および固定部材４４のお互いに対向する側に、お互いの段差部の形状に対応する形状の段差部（段差形状）４１ｆ、４４ｃを有する（図４ｂ参照）。これにより、固定部材４４の基材４１に対する取付性が向上すると共に、固定部材４４の形状がその短手方向に表裏非対称になり、上下および表裏反転した状態での誤組みを防止することもできる。

また、図６に示すように、固定部材４４の取付位置およびネジ４３による固定位置を、基材４１および均熱部材４２の長手方向略中央とすることで、長手方向中央での位置決めができるため、長手方向のいずれか一方側への基材４１や均熱部材４２の位置ズレが生じにくくなる。これにより、定着ベルト２１の長手方向の温度ムラや定着ニップ長手方向の圧力偏差を極力抑制することができる。なお、基材４１や均熱部材４２の長手方向中央部とは、これらの部材を長手方向に３分割した際の真ん中の領域を指すものであり、最も好ましいのは長手方向のちょうど真ん中の位置で固定する場合である。

また本実施形態では、基材４１が樹脂材、均熱部材４２が金属材と異なる材料で形成されており、その熱膨張係数が異なる。従って、ヒータ２３の熱による両部材の熱膨張率にも違いが生じるが、基材４１と均熱部材４２とを長手方向中央の一点で位置固定していることで、長手方向両側へ膨張分を逃がすことができ、主に均熱部材４２の破損を防止できる。

さらに本実施形態では、均熱部材４２の一方の挿入孔４２ｂ１に固定部材４４の対応する挿入部４４ｂ１を挿入する際に（図４ａの矢印Ｄ１方向に挿入する際に）、固定部材４４の両側に配置された突起部４１ｂの側壁が、固定部材４４を挿入方向（短手方向一方側から他方側）へガイドするガイド部として機能する。これにより、固定部材４４の挿入孔４２ｂに挿入する際の作業性が向上する。ただし、突起部４１ｂとは別に、短手方向一方側から他方側へ延びたリブ形状を対応する位置に設けてガイド部としてもよい。

図６の拡大図Ｘ１に示すように、固定部材４４は、挿入部４４ｂ１、４４ｂ２が均熱部材４２の挿入孔４２ｂ１、４２ｂ２に挿入されることで、固定部材４４の均熱部材４２に対する図の左右方向の位置決めがなされる。つまり、挿入部４４ｂ１、４４ｂ２の長手方向端部が、挿入孔４２ｂ１、４２ｂ２を形成する側壁部に当接することで、固定部材４４の均熱部材４２に対する図の左右方向の移動が規制される。これにより、固定部材４４と締結された基材４１が、均熱部材４２に対してその長手方向に位置決めされる。本実施形態では、挿入孔４２ｂの幅と挿入部４４ｂとの幅は、両者の寸法誤差等を考慮して最小限のガタになるように両者の寸法が決定されている。

本実施形態では、挿入部４４ｂ１の挿入孔４２ｂ１からの図の上方向へ飛び出し量、あるいは、挿入部４４ｂ２の挿入孔４２ｂ２からの図の下方向へ飛び出し量が極力小さくなるように、固定部材４４の長さが規定されている。つまり、挿入部４４ｂ１、４４ｂ２の飛び出し量が大きくなりすぎると、定着ベルト２１や他の部材に干渉する恐れがあるが、一方で、固定部材４４の長さを小さくし過ぎると、挿入部４４ｂ１、４４ｂ２が両側の挿入孔４２ｂ１、４２ｂ２まで届かなくなってしまう。本実施形態では両部材の寸法誤差を考慮して、上記飛び出し量が極力小さくなり、かつ、挿入部４４ｂ１、４４ｂ２が挿入孔４２ｂ１、４２ｂ２に確実に挿入されるような寸法で、両部材の寸法が設定されている。

ところで、図２に示すように、定着ベルト２１は、定着ニップＮにおいて図２の下から上へ回転する。この回転により、定着ベルト２１と摺動する均熱部材４２が図２の上側（用紙搬送方向下流側）へ引っ張られることになり、均熱部材４２は、基材４１とその用紙搬送方向上流側（図２の下側）で当接する。

これに対して本実施形態では、図６の拡大図Ｘ２に示すように、基材４１の短手方向一方側で、用紙搬送方向の上流側（図２の下側）および下流側に当接部４１ｃを設ける。当接部４１ｃは、基材４１の長手方向において部分的に用紙搬送方向上流側へ突出した部分であり、基材４１の長手方向両端部と、それよりも内側２箇所（拡大図Ｘ２の位置と長手方向中央部を挟んでその反対側）の４箇所で設けられる。このような当接部４１ｃにより、基材４１と均熱部材４２との用紙搬送方向の位置決めをすることができる。特に、基材４１の均熱部材４２と当接側である用紙搬送方向上流側に、部分的に突出した当接部４１ｃを設けることにより、基材４１と均熱部材４２の当接箇所を限定し、両者の接触面積を小さくすることができる。従って、均熱部材４２の熱が基材４１に奪われにくくなり、定着ベルト２１の熱のロスを小さくすることができる。また本実施形態のように、長手方向の両端側にそれぞれ当接部４１ｃを設けることで、長手方向の最も離れた２箇所で基材４１と均熱部材４２とを当接させることができ、両者の当接状態が安定する。

図６の拡大図Ｘ３に示すように、基材４１には、その長手方向一方側で用紙搬送方向下流側（短手方向他方側）に、下流側へ突出した突出部４１ｄが設けられる。また、均熱部材４２の突出部４１ｄに対応する位置には、曲げ部４２ａが部分的に切り欠かれた切り欠き部４２ｃが設けられる。突出部４１ｄは、均熱部材４２の端縁よりもさらに下流側（図の上側）へ突出して設けられる。切り欠き部４２ｃは、突出部４１ｄと曲げ部４２ａとの接触を避けるための逃げ部である。

突出部４１ｄおよび切り欠き部４２ｃは、基材４１と均熱部材４２の誤組み防止機構として機能する。つまり、基材４１を均熱部材４２に対して、図６の上下および表裏のいずれの方向に反転して取り付けようとした場合でも、突出部４１ｄが切り欠き部４２ｃの位置に配置されず、突出部４１ｄが均熱部材４２の曲げ部４２ａに接触して両者を組み付けることができなくなり、異なった方向での組み付けを防止することができる。

特に本実施形態では、基材４１に突出する部分を設けて均熱部材４２はその一部を切り欠く形状とすることで、均熱部材４２側の部材の変更点を最小限に留めることができ、均熱部材４２の左右の熱容量の差を最小限に留めることができる。従って、均熱部材４２による定着ベルト２１の均熱効果にできるだけ偏りを設けることなく、誤組み防止ができる。また前述のように、定着ベルト２１の回転によって用紙搬送方向上流側で基材４１と均熱部材４２との間に大きな当接力が働くのに対して、用紙搬送方向下流側には両者の間に搬送方向の隙間ができやすいため、下流側で均熱部材４２に切り欠きを設ける方が強度上有利である。

図７は、基材４１の均熱部材４２側の面を示した図である。
図７に示すように、基材４１にはその長手方向両側にその短手方向の幅が小さくなった絞り部４１ｅが設けられる。

図８に示すように、均熱部材４２に長手方向の断面が曲面状となる絞り部４２ｄを設けることで、均熱部材４２の長手方向両端が角部となることを防止し、この部分と定着ベルト２１が摺動した際に、定着ベルト２１の削れや摩耗を防止することができる。また、基材４１に絞り部４１ｅを設けてそれよりも端部側の短手方向幅を小さくすることで、均熱部材４２の絞り部４２ｄ内に基材４１を収めることができる。

さらに本実施形態では、基材４１の絞り部４１ｅの起点４１ｅ１（曲面部と平面部との境界）の周辺部を均熱部材４２の絞り部４２ｄの内面に当接可能とすることで、基材４１の均熱部材４２に対する長手方向の移動を規制している。

次に、ニップ形成部材２４のステー２５に対する取付構造について図９を用いて説明する。なお、ニップ形成部材２４は、ステー２５に対して図の矢印方向に取り付けられる。

図９に示すように、ステー２５は、ニップ形成部材２４を保持するための保持部材４５が、ニップ形成部材２４側の面に固定されている。

保持部材４５は、基材４１を保持するための保持孔４５ａと、基材４１の突起部４１ｂ（図６参照）に対応した位置に設けられる複数の孔部４５ｂを有する。保持部材４５の保持孔４５ａが設けられた部分は、保持部材４５のその他の部分よりも一段、ニップ形成部材２４の側に突き出した段差形状をなしている。

図６および図１０に示すように、基材４１に設けられた複数の突起部４１ｂのうち、保持部材４５の保持孔４５ａに挿入される突起部４１ｂ１は、保持部材４５側の端面にＣ面加工が施されており（図１０参照）、突起部４１ｂ１を滑らかに保持孔４５ａに挿入することができる。なお、その他の突起部４１ｂは、保持部材４５の孔部４５ｂを貫通してステー２５に当接し、ニップ形成部材２４をステー２５に対して位置決めする位置決め部である。

図１３は、ニップ形成部材２４およびその周辺の部材を用紙搬送方向の上流側から見た概略図であり、各部材はその構成を適宜簡略化して表示している。
図１３（ａ）に示すように、基材４１に設けられた複数の突起部４１ｂは、基材４１の長手方向中央側の高さが、長手方向端部側よりも高く設けられており、長手方向端部側では、突起部４１ｂとステー２５との間に隙間がある。

図１３（ｂ）に示すように、加圧手段によって加圧ローラ２２を定着ベルト２１に押し当てた状態（以下、加圧状態とする）では、この加圧力がニップ形成部材２４を介してステー２５に伝達されることで、ステー２５の主に長手方向中央側が加圧方向へ撓む。このステー２５の撓みにより、長手方向端部側の突起部４１ｂとステー２５との間の隙間が埋まり、突起部４１ｂがその長手方向にわたってより均一にステー２５に当接する。言い換えると、ニップ形成部材２４がステー２５によって長手方向にわたって支持され、ニップ形成部材２４がその長手方向にわたってより均一な定着ニップを形成することができる。

ところで、加圧手段によって加圧ローラ２２を加圧していない状態でも、加圧ローラ２２が定着ベルト２１から伝達された熱によって定着ベルト２１側へ膨張することで、ニップ形成部材２４が加圧ローラ２２の側から押圧される。この際、本実施形態と異なる構成として、図１４に示すように、基材４１と均熱部材４２が長手方向全域で固定される構成の場合、加圧ローラ２２の加圧力が均熱部材４２と固定された基材４１に伝達され、基材４１がステー２５側へ撓み、これに追従して均熱部材４２もステー２５側へ撓む。つまり、基材４１が樹脂材料によって形成されるため金属製の均熱部材４２よりも加圧力によって撓みやすく、基材４１の撓みに均熱部材４２が追従する形になる。この撓みは、基材４１とステー２５との間に隙間のある長手方向端部側で特に大きくなる。なお、この際、加圧ローラ２２側からの加圧力は加圧状態の場合と比較して小さいため、ステー２５はほとんど弾性変形しない。そして、このような撓みを繰り返すことにより、均熱部材４２が破損しやすくなってしまう。

これに対して本実施形態では、基材４１と均熱部材４２とが、その長手方向中央部に設けられたネジ４３および固定部材４４によって、長手方向の中央部でのみ固定される（図５参照）。従って、上記のように加圧状態でない場合に加圧ローラ２２の膨張等によってニップ形成部材２４が加圧力を受けた場合でも、基材４１と均熱部材４２が中央部でしか固定されていないため、図１５に示すように、均熱部材４２が基材４１に追従して撓まず、均熱部材４２の変形量を小さく抑えることができる。特に均熱部材４２の長手方向端部側で、その変形を効果的に抑制できる。従って、繰り返しの変形による均熱部材４２の破損を防止できる。前述のように、基材４１と均熱部材４２とは長手方向中央部、特に長手方向のちょうど真ん中で固定することが好ましい。

本実施形態では、長手方向中央側の突起部４１ｂの高さを長手方向端部側の突起部４１ｂよりも高くして上記効果を得たが、本発明はこれに限らない。例えば、その高さを略同じにすることもできる。

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。

本発明のニップ形成部材は、以下の図１１に示す複数の加熱部材を備えた定着装置６にも適用可能である。以下、前述した図２の定着装置と異なる部分を中心に説明し、共通する構成については適宜その記載を省略する。

図１１に示すように、定着装置６は、前述の実施形態と同様、ベルト部材としての定着ベルト２１、加圧ローラ２２、ニップ形成部材２４等を有する。また、本実施形態の定着装置６は２本のヒータ２３Ａ、２３Ｂを有する。ヒータ２３Ａ、２３Ｂは、一方が小サイズ紙に対応した長手方向中央部に発熱領域を有するものであり、他方が大サイズ紙に対応して長手方向両端部に発熱領域を有するものである。本実施形態ではヒータ２３Ａ、２３Ｂとしてハロゲンヒータが用いられるが、誘導加熱装置であってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。

定着装置６に設けられたステー２５は断面Ｔ字状をなし、定着ニップＮ側と反対側が起立した起立部２５ａを有する。この起立部２５ａにより、ヒータ２３Ａ、２３Ｂが隔てられている。

ヒータ２３Ａ、２３Ｂは、プリンタ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、定着ベルト２１の外周に設けられた温度センサによるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ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、ステー２５とヒータ２３Ａ、２３Ｂの間には反射部材２６Ａ、２６Ｂが配され、ヒータ２３Ａ、２３Ｂの定着ベルト２１に対する加熱効率を上げると共に、ヒータ２３Ａ、２３Ｂからの輻射熱によりステー２５が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制している。

以上の定着装置６においても、前述した構成のニップ形成部材２４を適用することができる。これにより、基材４１と均熱部材４２とを精度良く位置決めし、画像の定着不良や用紙の搬送時のジャム等の不具合を防止することができる。

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、画像形成装置に設けられた定着装置に本発明のニップ形成部材を適用する場合を例示した。しかし、本発明のニップ形成部材は、被乾燥物を乾燥させるための乾燥装置にも適用することができ、例えばインクジェット式の画像形成装置において、用紙等の記録媒体表面に形成された画像のインクを乾燥させるための乾燥装置に本発明を適用することもできる。

１ 画像形成装置
６ 定着装置
２１ 定着ベルト（ベルト部材）
２２ 加圧ローラ（対向部材）
２３ ハロゲンヒータ（加熱部材）
２４ ニップ形成部材
２５ ステー（当接部材）
４１ 基材
４１ａ 締結孔
４１ｂ 突起部（位置決め部）
４１ｃ 当接部
４１ｄ 突出部
４１ｅ 絞り部
４１ｆ 段差部（段差形状）
４２ 均熱部材（高熱伝導部材）
４２ａ 曲げ部
４２ｂ 挿入孔
４２ｃ 切り欠き部（逃げ部）
４２ｄ 絞り部
４３ ネジ（締結手段）
４４ 固定部材
４４ａ 締結孔
４４ｂ 挿入部
４４ｃ 段差部（段差形状）
４５ 保持部材
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１７－１６１８８０号公報

Claims (10)

1. 基材と、
   前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、
   前記基材および前記高熱伝導部材とは別体の固定部材とを備え、
   ベルト部材にその内側から当接し、当該ベルト部材を介して対向部材との間にニップを形成するニップ形成部材であって、
   前記固定部材によって前記基材の前記高熱伝導部材に対する移動が規制され、
   前記固定部材と前記高熱伝導部材との間に前記基材を挟み込み、かつ、前記固定部材に設けられた挿入部が、前記高熱伝導部材に設けられた挿入孔に挿入されて前記固定部材が前記高熱伝導部材に取り付けられた状態で、前記固定部材と前記基材とが締結手段によって固定されていることを特徴とするニップ形成部材。
2. 前記高熱伝導部材はその短手方向両側に長手方向にわたって設けられた曲げ部を有し、前記短手方向両側の曲げ部の間に形成された凹部に前記基材が配置されており、
   前記固定部材の挿入部が前記曲げ部に設けられた挿入孔に挿入された状態で、前記固定部材が前記基材を挟んで前記高熱伝導部材側とは反対側に配置されている請求項１記載のニップ形成部材。
3. 前記固定部材の前記挿入部および前記高熱伝導部材の前記挿入孔をそれぞれ短手方向の両側に有する請求項１または２いずれか記載のニップ形成部材。
4. 前記基材は、当該基材の短手方向に延在し、前記固定部材を前記基材への取り付け方向へガイドするためのガイド部を有する請求項３記載のニップ形成部材。
5. 前記ガイド部は、ニップ形成部材に対向する当接部材に当接されて、当該当接部材に対して位置決めされる位置決め部である請求項４記載のニップ形成部材。
6. 前記固定部材および前記基材は、対応する段差形状を互いに有する請求項１から５いずれか１項に記載のニップ形成部材。
7. 前記固定部材は、前記高熱伝導部材の長手方向中央部あるいはその近傍で、前記基材を前記高熱伝導部材との間に挟み込んだ状態で、前記高熱伝導部材に取り付けられている請求項１から６いずれか１項に記載のニップ形成部材。
8. 前記固定部材によって、前記基材の前記高熱伝導部材に対する、前記高熱伝導部材の厚み方向の移動が規制されている請求項１から７いずれか１項に記載のニップ形成部材。
9. 前記ベルト部材としての定着ベルトと、
   前記対向部材と、
   前記定着ベルトを加熱するための加熱部材と、
   前記定着ベルトを介して対向部材との間に定着ニップを形成する請求項１から８いずれか１項に記載のニップ形成部材とを備えた定着装置。
10. 請求項９記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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