JP2013152436A - 定着装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、補強部材が圧接した状態の固定部材に倒れが生じることのない、定着装置、及び、画像形成装置を提供する。
【解決手段】搬送方向に対するニップ部の長さをＡとして、固定部材２６と補強部材２３とが当接する上流側当接部から下流側当接部までの長さをＢとしたときに、Ａ＜Ｂなる関係が成立するとともに、ニップ部の範囲（Ａ）が上流側当接部から下流側当接部までの範囲（Ｂ）に含まれるように形成されている。
【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置と、そこに設置される定着装置と、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良が生じにくい定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、特許文献１の図２、図４等に記載の定着装置は、定着ベルト（符号２１）、ニップ部を除いて定着ベルトの内周面に対向するように固設されたパイプ状の加熱部材（符号２２）、加熱部材を加熱するために加熱部材に内設されたヒータ（符号２５）、定着ベルトを介して加圧ローラ（符号３１）に圧接してニップ部を形成するために定着ベルトの内部に設置された固定部材（符号２６）、固定部材に当接して固定部材を補強する略板状の補強部材（符号２３）、等で構成されている。略板状の補強部材は、固定部材の表面の一部に当接するように、その幅（搬送方向の長さである。）が比較的狭く形成されている。
そして、ヒータによって加熱されたパイプ状の加熱部材によって定着ベルトが加熱されて、ニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像がニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着されることになる。

上述した特許文献１の定着装置は、固定部材がパイプ状の加熱部材の凹部に嵌め込まれるように設置されているため、固定部材に接触する補強部材の接触面積（接触幅）が狭小であって、固定部材が補強部材から受ける力のバランスが悪くなってしまっても、それによって固定部材に倒れが生じてしまうようなことはなかった。

一方、特許文献１等の定着装置において、定着ベルトのさらなる加熱効率の向上や装置の低コスト化・小型化等を目的として、パイプ状の加熱部材を取り外して、パイプ状の加熱部材を介することなく定着ベルトを加熱手段によって直接的に加熱する構成を採用する方策が考えられる。
しかし、その場合には、固定部材の倒れを防止する加熱部材（凹部）がなくなるために、補強部材が圧接した状態の固定部材をバランスよく保持できなくなり、固定部材に倒れが生じてしまう可能性がある。そして、そのように固定部材に倒れが生じてしまうと、所望のニップを形成できずに、出力画像に定着不良が生じてしまったり記録媒体の搬送不良が生じてしまったりすることになる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、補強部材が圧接した状態の固定部材に倒れが生じることのない、定着装置、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる定着装置は、所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面側に固設されて、当該定着ベルトを介して加圧回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する固定部材と、前記定着ベルトの内周面側に固設されて、前記定着ベルトの内側から前記固定部材に当接して当該固定部材を補強する補強部材と、を備え、記録媒体の搬送方向に対する前記ニップ部の長さをＡとして、前記搬送方向の上流側において前記固定部材と前記補強部材とが当接する上流側当接部から前記搬送方向の下流側において前記固定部材と前記補強部材とが当接する下流側当接部までの長さをＢとしたときに、Ａ＜Ｂなる関係が成立するとともに、前記搬送方向に対して前記ニップ部の範囲が前記上流側当接部から前記下流側当接部までの範囲に含まれるように形成されたものである。

なお、本願において、固定部材や補強部材が「固設」された状態とは、固定部材や補強部材が回転駆動されることなく非回転で保持されている状態であるものと定義する。したがって、例えば、固定部材がスプリング等の付勢手段によってニップ部に向けて付勢されている場合であっても固定部材が非回転で保持されていれば、固定部材が「固設」された状態となる。

また、本願において、記録媒体の「搬送方向」とは、ニップ部において定着ベルトや加圧回転体が変形することなく理想的な円弧を描いて当接した場合におけるニップ部の接線方向と同じ方向であるものと定義する。
また、本願において、「幅方向」とは、搬送方向に対して直交する方向であって、定着ベルトや加圧回転体の回転軸方向と同じ方向であるものと定義する。
また、本願において、「ニップ部」とは、加圧回転体が定着ベルトに接触する部分であるものと定義する。

本発明は、搬送方向に対する、ニップ部の長さと、固定部材と補強部材との当接部の長さと、の関係や、それらの範囲の関係を適正化している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、補強部材が圧接した状態の固定部材に倒れが生じることのない、定着装置、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 定着装置を示す構成図である。 定着装置を幅方向にみた側面図である。 ニップ部の近傍を示す拡大図である。 定着ベルトが保持部材に保持された状態を示す断面側面図である。 定着ベルトと補強部材とが保持部材に保持された状態を示す概略正面図である。 この発明の実施の形態２における定着装置を示す構成図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。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。

実施の形態１．
図１〜図６にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１に示すように、本実施の形態１における画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。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が着脱可能（交換可能）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。その中間転写ユニット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（帯電工程である。）。
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Ｌ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（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置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（現像工程である。）。
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次転写工程である。）。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（クリーニング工程である。）。
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（タイミングローラ対）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、定着部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。

次に、図２〜図６にて、画像形成装置本体１に設置される定着装置２０の構成・動作について詳述する。
図２〜図４等を参照して、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１（ベルト部材）、固定部材２６（ニップ部形成部材）、補強部材２３、加熱手段としてのヒータ２５（熱源）、加圧回転体としての加圧ローラ３１、温度センサ４０、反射部材２７、シート状部材２２、ネジ２４、板状部材２８（固定板）、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２１ａ（固定部材２６との摺接面である。）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３０〜５０μｍ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ユズ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。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）が担保される。

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、本実施の形態１では、定着ベルト２１の内径が３０ｍｍに設定されている。
定着ベルト２１の内部（内周面側）には、固定部材２６、ヒータ（加熱手段）、補強部材２３、反射部材２７、シート状部材２２、ネジ２４、板状部材２８（固定板）、等が固設されている。
ここで、固定部材２６は、定着ベルト２１の内周面２１ａに摺接するように固定されている。そして、固定部材２６が定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に圧接することで、記録媒体Ｐが搬送されるニップ部が形成される。図３及び図５を参照して、固定部材２６は、その幅方向両端部が、定着装置２０の側板４３に固定支持されたフランジ２９（保持部材）に保持されている。また、定着ベルト２１は、その幅方向両端部が、フランジ２９に回転可能に保持されている。なお、固定部材２６やフランジ２９の構成については、後でさらに詳しく説明する。
そして、定着ベルト２１は、その内部に設置されたヒータ２５（加熱手段）の輻射熱により直接的に加熱される。

加熱手段としてのヒータ２５は、ハロゲンヒータ（又はカーボンヒータ）であって、その両端部が定着装置２０の側板４３に固定されている（図３を参照できる。）。そして、装置本体１の電源部により出力制御されたヒータ２５（加熱手段）の輻射熱によって、定着ベルト２１において主としてニップ部を除く部分が加熱される。さらに、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。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。
なお、本実施の形態１では、定着ベルト２１の内周面側に１本のヒータ２５を設置したが、定着ベルト２１の内周面側に複数のヒータを設置することもできる。

このように、本実施の形態１における定着装置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、定着ベルト２１が周方向の比較的広い範囲にわたって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。すなわち、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。
特に、本実施の形態１における定着装置２０は、定着ベルト２１がヒータ２５（加熱手段）によって直接的に加熱されるように構成されているため、定着ベルト２１の加熱効率がさらに向上するとともに、定着装置２１をさらに低コスト化・小型化することができる。

ここで、図５及び図６を参照して、保持部材としての２つのフランジ２９は、耐熱性樹脂材料等で形成されていて、定着装置２０の幅方向両端部の側板４３にそれぞれ嵌め込まれている。フランジ２９には、定着ベルト２１の円形姿勢を維持しながら定着ベルト２１を保持するためのガイド部２９ａや、定着ベルト２１の幅方向の移動（ベルト寄り）を規制するためのストッパ部２９ｂ、等が設けられている。
また、定着ベルト２１の内周面２１ａには、その幅方向（図５の左右方向である。）の両端部に、フランジ２９のガイド部２９ａとの摺動部（図５中、破線で囲んだ部分である。）における摺動抵抗を減ずるための、低摩擦部２１ａ１が形成されている。具体的に、低摩擦部２１ａ１は、基材層の表面にフッ素樹脂等の低摩擦材料をコーティングして形成されたものである。このような構成により、定着ベルト２１の回転（走行）によって定着ベルト２１とフランジ２９（ガイド部２９ａ）とが摺接しても、定着ベルト２１やフランジ２９（ガイド部２９ａ）が磨耗劣化しにくくなる。
なお、本実施の形態１において、定着ベルト２１の内周面２１ａに接触する部材は、幅方向両端のフランジ２９と、固定部材２６と、のみであって、それ以外に内周面２１ａに接触して定着ベルト２１の回転をガイドするような部材（ベルトガイド）は存在しない。

ここで、本実施の形態１では、ニップ部を形成する固定部材２６の強度を補強する補強部材２３が、定着ベルト２１の内周面側に固設されている。図３を参照して、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のフランジ２９（保持部材）に保持されている。詳しくは、補強部材２３は、フランジ２９と固定部材２６との間に挟まれるようにして、その位置が定められることになる。
そして、補強部材２３が固定部材２６及び定着ベルト２１を介して加圧ローラ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。本実施の形態１において、補強部材２３は、ヒータ２５が位置する側に凹部が対向するように形成された略コの字状の板状部材である。この補強部材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。
なお、補強部材２３の構成については、後でさらに詳しく説明する。

また、本実施の形態１では、補強部材２３における、ヒータ２５に対向する面の側に、反射部材２７（反射板）が固設されている。これにより、ヒータ２５から補強部材２３に向かう熱（補強部材２３を加熱する熱）が反射部材２７で反射されて定着ベルト２１の加熱に用いられることになるために、定着ベルト２１の加熱効率がさらに向上することになる。
なお、補強部材２３における、ヒータ２５に対向する面の一部又は全部に、鏡面処理を施したり断熱部材を設けたりした場合であっても、同じような効果を得ることができる。

図２を参照して、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３０ｍｍ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（加圧回転体）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。また、図３を参照して、加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギア４５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の側板４３に軸受４２を介して回転可能に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。

なお、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１６に生じる負荷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、本実施の形態１では、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径とほぼ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。

図４を参照して、定着ベルト２１の内周面２１ａに摺接する固定部材２６は、加圧ローラ３１との対向面（摺接面）が、加圧ローラ３１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、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。
なお、本実施の形態１では、ニップ部を形成する固定部材２６の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することもできる。すなわち、固定部材２６の摺接面（加圧ローラ３１に対向する面である。）が平面形状になるように形成することができる。これにより、ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対して略平行になって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高まるために定着性が向上する。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。

また、固定部材２６を形成する材料としては、加圧ローラ３１による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のある材料（例えば、液晶ポリマー（liquid crystal polymer）等の耐熱性と断熱性とを有する樹脂材料や、高硬度の弾性材料、等である。）で形成されている。
また、固定部材２６には、定着ベルト２１との摺動抵抗を減ずるために、ＰＴＦＥ等の低摩擦材料からなるシート状部材２２が覆設されている。詳しくは、シート状部材２２は、ニップ部の位置で固定部材２６と定着ベルト２１との間に幅方向にわたって介在されるように、固定部材２６の周囲（図４に示すような断面でみた固定部材２６の周囲である。）を覆うように設置されている。また、本実施の形態１におけるシート状部材２２は、シリコーンオイル等の潤滑剤が含浸された繊維材料（ＰＴＦＥからなる布部材である。）で形成されている。これにより、固定部材２６と定着ベルト２１とが当接する面に潤滑剤が保持された状態になる。したがって、固定部材２６と定着ベルト２１との摺接によって双方の部材２１、２６が磨耗する不具合が軽減される。

図４を参照して、シート状部材２２には、上流側突出部２６ａと下流側突出部２６ｂとに嵌合する複数の穴部が形成されている。そして、シート状部材２２は、２つの突出部２６ａ、２６ｂを除く位置で周方向に沿って固定部材２６に密着するように設置される。
詳しくは、シート状部材２２は、単独の部品として展開したときの形状が矩形である。そして、矩形のシート状部材２２の両端には、それぞれ、複数の穴部（突出部２６ａ、２６ｂに嵌合する穴部である。）と、ネジ用穴部（ネジ２４のネジ部を挿通させるための穴部である。）と、が形成されている。
そして、シート状部材２２は、固定部材２６に覆設されるときに、矩形の両端が上流側突出部２６ａと下流側突出部２６ｂとの間で折り重なって重合部が形成されることになる。そして、シート状部材２２の重合部を挟み込むように固定部材２６に対して板状部材２８が複数のネジ２４（幅方向に複数設置されている。）によって固定される。詳しくは、シート状部材２２の重合部を挟み込むように固定部材２６上に重合部を介して板状部材２８が載置され、板状部材２８のネジ用穴部とシート状部材２２のネジ用穴部とを挿通させて固定部材２６の雌ネジ部にネジ２４のネジ部が螺合される。ここで、ネジ２４は、そのネジ頭の高さが突出部２６ａ、２６ｂの高さを超えて補強部材２３に接触しないように形成されている。

なお、本実施の形態１では、固定部材２６とヒータ２５（加熱手段）との間の空間を隔絶するように、補強部材２３（及び、反射部材２７）を設置している。
本実施の形態１では、定着ベルト２１（内周面２１ａ）の周方向の比較的広い範囲に対向するようにヒータ２５が設置されているため、加熱待機時（プリント動作待機時）においても定着ベルト２１を周方向に温度ムラなく加熱できる。したがって、プリント要求を受けた後、速やかにプリント動作をおこなうことができる。このとき、従来のオンデマンド方式の定着装置（例えば、特許第２８８４７１４号公報参照。）では、ニップ部で加熱待機時に加圧ローラを変形させたまま熱を与えてしまうと、加圧ローラのゴムの材質によっては、熱劣化を起こして加圧ローラの寿命が短くなってしまったり、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生してしまったりする（ゴムの圧縮永久ひずみは、ゴムの変形に加熱が加わることにより増大する。）。そして、加圧ローラに圧縮永久ひずみが発生すると、加圧ローラの一部が凹んだ状態になり、所望のニップ幅が得られないため、定着不良が発生したり、回転時に異音が生じたりする。
これに対して、本実施の形態１では、固定部材２６とヒータ２５との間に、ヒータ２５の熱を遮るように補強部材２３（及び、反射部材２７）が設置されているために、加熱待機時に熱が固定部材２６に達しにくくなる。したがって、加熱待機時に加圧ローラ３１が変形した状態で高温加熱される不具合が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。

さらに、固定部材２６と定着ベルト２１との摩擦抵抗を低減するために双方の部材間に塗布された潤滑剤は、ニップ部における高圧条件に加えて高温条件による使用によって劣化して、定着ベルト２１のスリップ等の不具合が生じてしまう可能性がある。
これに対して、本実施の形態１では、固定部材２６とヒータ２５との間に、ヒータ２５の熱を遮るように補強部材２３（及び、反射部材２７）が設置されているために、ヒータ２５の熱がニップ部の潤滑剤に達しにくくなる。したがって、潤滑剤の高温による劣化が軽減されて、上述の問題が生じるのを抑止することができる。

また、本実施の形態１では、固定部材２６とヒータ２５との間に、ヒータ２５の熱を遮るように補強部材２３（及び、反射部材２７）が設置されているために、固定部材２６が断熱されて、ニップ部では積極的に定着ベルト２１は加熱されないことになる。そのため、ニップ部に送入された記録媒体Ｐの温度がニップ部から送出されるときには低くなる。すなわち、ニップ部出口では、記録媒体Ｐ上に定着されたトナー像の温度が低くなって、トナーの粘性が低下して、定着ベルト２１に対するトナー接着力が小さくなった状態で、記録媒体Ｐは定着ベルト２１から分離される。したがって、定着工程直後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に巻き付いてジャムになる不具合が防止されるとともに、定着ベルト２１に対するトナー固着も抑制される。

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。
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、ニップ部における加圧ローラ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、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、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の表面にトナー像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。

以下、本実施の形態１における定着装置２０において特徴的な構成・動作について、詳しく説明する。
先に説明したように、本実施の形態１における定着装置２０には、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に圧接してニップ部を形成する固定部材２６と、定着ベルト２１の内周面側に固設されて定着ベルト２１の内側から固定部材２６に当接して固定部材２６を補強する補強部材２３と、が設置されている。
ここで、本実施の形態１では、図４に示すように、記録媒体の搬送方向に対するニップ部の長さ（ニップ幅）をＡとして、搬送方向上流側において固定部材２６と補強部材２３とが当接する上流側当接部から搬送方向下流側において固定部材２６と補強部材２３とが当接する下流側当接部までの長さをＢとしたときに、
Ａ＜Ｂ
なる関係が成立するように形成されている。
さらに、搬送方向に対してニップ部の範囲（図４中のＡの範囲である。）が上流側当接部から下流側当接部までの範囲（図４中のＢの範囲である。）に含まれるように形成されている。
換言すると、補強部材２３に当接する固定部材２６の搬送方向（図４の上下方向である。）の範囲内に、ニップ幅の範囲が内包されている。

このような構成により、固定部材２６を嵌め込んで固定するパイプ状の加熱部材を設置しない場合であっても、補強部材２３が圧接した状態の固定部材２６がバランスよく保持されるため、固定部材２６に倒れが生じてしまう不具合が抑止される。そして、所望のニップが精度よく形成されて、出力画像に定着不良が生じてしまったり記録媒体の搬送不良が生じてしまったり不具合が防止されることになる。
すなわち、上述した条件が達成されない場合には、ニップ部で圧接力を受けた固定部材２６が補強部材２３との当接部を支点として、図４の時計方向又は反時計方向に回転しやすく（倒れやすく）なってしまうことになる。これに対して、上述した条件が達成されている場合には、ニップ部で圧接力を受けた固定部材２６が補強部材２３によってバランスよく支持されるため、補強部材２３との当接部を支点として固定部材２６が倒れにくくなる。

さらに、本実施の形態１では、図４に示すように、搬送方向に対する補強部材２３の固定部材２６に対向する対向面２３ａの長さをＣとしたときに、
Ａ＜Ｂ＜Ｃ
なる関係が成立するように形成されている。
また、搬送方向に対して上流側当接部から下流側当接部までの範囲（図４中のＢの範囲である。）が補強部材２３の対向面２３ａの範囲（図４中のＣの範囲である。）に含まれるように形成されている。
換言すると、補強部材２３の対向面２３ａの搬送方向の範囲内に、補強部材２３に当接する固定部材２６の搬送方向の範囲が内包されている。
このような構成により、ニップ部で圧接力を受けた固定部材２６が補強部材２３によってさらにバランスよく支持されやすくなって、固定部材２６の倒れがさらに生じにくくなる。

なお、本実施の形態１では、図４を参照して、固定部材２６と補強部材２３とが、それぞれ、幅方向に直交する断面でみたときに、ニップ部における搬送方向の中心を通り搬送方向に直交する仮想直線（図４の一点鎖線で示した直線である。）に対して線対称になるように形成されている。
このような構成により、ニップ部で圧接力を受けた固定部材２６が補強部材２３によってさらにバランスよく支持されやすくなって、固定部材２６の倒れがさらに生じにくくなる。

特に、本実施の形態１における補強部材２３は、対向面２３ａから離間した方向に向けて同じ長さＨで起立する起立部２３ｃが搬送方向の上流側と下流側とにそれぞれ形成されている。そして、それらの２つの起立部２３ｃの端面（基準面２３ｂ）がフランジ２９の保持部２９ｃ（図６を参照できる。）に当接して、補強部材２３が保持されるように構成されている。
このような構成により、ニップ部で圧接力を受けた固定部材２６が補強部材２３によってさらにバランスよく支持されやすくなって、固定部材２６の倒れがさらに生じにくくなる。
なお、補強部材２３を、フランジ２９の保持部２９ｃではなくて、側板４３に当接させて保持させることもできる。

また、図４を参照して、本実施の形態１における固定部材２６は、補強部材２３との上流側当接部を形成するために補強部材２３の対向面２３ａに向けて突出する上流側突出部２６ａと、補強部材２３との下流側当接部を形成するために補強部材２３の対向面２３ａに向けて突出する下流側突出部２６ｂと、が設けられている。すなわち、固定部材２６には、補強部材２３に対向する側において搬送方向に離間した２つの突出部２６ａ、２６ｂ（上流側端部と下流側端部との距離がＢに設定されている。）が設けられていて、これらの２つの突出部２６ａ、２６ｂが補強部材２３の対向面２３ａにそれぞれ面接触することになる。
このような構成により、補強部材２３との上流側当接部から下流側当接部にかけて１つの平面となるように固定部材２６を形成した場合に比べて、補強部材２３と固定部材２６との接触面積を減ずることができるため、固定部材２６に熱が伝達されにくくなる。すなわち、ニップ部において定着ベルト２１から固定部材２６を通って補強部材２６に向けて伝達される熱を少なくすることができる（定着ベルト２１から固定部材２６を介して補強部材２３に向けて逃げる熱量を低減することができる。）。特に、定着ベルト２１の厚みを薄くした場合（例えば、厚みを１６０μｍ以下に設定した場合である。）やニップ幅を広く設定した場合には、定着ベルト２１から固定部材２６へ熱量が移動しやすくなるため、本実施の形態１のように補強部材２３と固定部材２６との接触面積を減ずる構成が有用になる。
なお、本実施の形態１では、２つの突出部２６ａ、２６ｂが補強部材２３の対向面２３ａにそれぞれ面接触するように構成したが、上述した効果をさらに確実にするために、２つの突出部２６ａ、２６ｂが補強部材２３の対向面２３ａにそれぞれ線接触（又は、それに近い状態で接触）するように構成することもできる。

以上説明したように、本実施の形態１においては、搬送方向に対する、ニップ部の長さＡと、固定部材２６と補強部材２３との当接部の長さＢと、の関係や、それらの範囲の関係を適正化している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、補強部材２３が圧接した状態の固定部材２６に倒れが生じる不具合を防止することができる。

なお、本実施の形態１では、定着ベルトとして複層構造の定着ベルト２１を用いたが、定着ベルトとしてポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、金属等からなる無端状の定着フィルムを用いることもできる。そして、その場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図７にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図７は、実施の形態２における定着装置を示す構成図であって、前記実施の形態１における図２に相当する図である。本実施の形態２における定着装置は、定着ベルト２１が電磁誘導によって加熱される点が、前記実施の形態１のものとは相違する。

図７に示すように、本実施の形態２における定着装置２０も、前記実施の形態１のものと同様に、定着ベルト２１（ベルト部材）、固定部材２６、補強部材２３、加圧ローラ３１（加熱回転体）、温度センサ４０、等で構成される。
また、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様に、補強部材２３に当接する固定部材２６の搬送方向（図７の上下方向である。）の範囲内に、ニップ幅の範囲が内包されている。さらに、補強部材２３の対向面２３ａの搬送方向の範囲内に、補強部材２３に当接する固定部材２６の搬送方向の範囲が内包されている。

ここで、本実施の形態２における定着装置２０は、加熱手段として、ヒータ２５の代わりに、誘導加熱部５０が設置されている。そして、本実施の形態２における定着ベルト２１は、ヒータ２５の輻射熱によって加熱される前記実施の形態１のものとは異なり、誘導加熱部５０による電磁誘導によって加熱される。

誘導加熱部５０は、励磁コイル、コア、コイルガイド、等で構成される。励磁コイルは、定着ベルト２１の一部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を幅方向（図７の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイドは、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、励磁コイルやコアを保持する。コアは、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度である。）からなる半円筒状部材であって、定着ベルト２１に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コアは、幅方向に延設された励磁コイルに対向するように設置されている。
一方、定着ベルト２１には、前記実施の形態１で説明した基材層、弾性層、離型層とは別に、誘導加熱部５０によって電磁誘導加熱される発熱層（例えば、弾性層と離型層との間に形成することもできるし、基材層を発熱層として用いることもできる。）が形成されている。発熱層の材料としては、ニッケル、ステンレス、鉄、銅、コバルト、クロム、アルミニウム、金、白金、銀、スズ、パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金、等を用いることができる。

このように構成された定着装置２０は、次のように動作する。
定着ベルト２１が図７中の矢印方向に回転駆動されると、定着ベルト２１は誘導加熱部５０との対向位置で加熱される。詳しくは、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことで、定着ベルト２１の周囲に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、定着ベルト２１の発熱層の表面に渦電流が生じて、発熱層自身の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、発熱層が電磁誘導加熱されて、定着ベルト２１が加熱される。
なお、定着ベルト２１を効率的に電磁誘導加熱するためには、誘導加熱部５０を定着ベルト２１の周方向全域に対向するように構成することが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態２においても、前記各実施の形態と同様に、搬送方向に対する、ニップ部の長さＡと、固定部材２６と補強部材２３との当接部の長さＢと、の関係や、それらの範囲の関係を適正化している。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短くて、装置を高速化した場合であっても定着不良等が生じることなく、補強部材２３が圧接した状態の固定部材２６に倒れが生じる不具合を防止することができる。

なお、本実施の形態２では、定着ベルト２１を電磁誘導加熱により加熱したが、定着ベルト２１を抵抗発熱体の熱によって加熱することもできる。具体的に、定着ベルト２１の内周面又は外周面の一部又は全部に抵抗発熱体を当接させる。抵抗発熱体は、セラミックヒータ等の面状発熱体であって、その両端部に電源部が接続されている。そして、抵抗発熱体に電流が流されると、抵抗発熱体自身の電気抵抗によって抵抗発熱体が昇温して、当接する定着ベルト２１を加熱する。
このような場合にも、ニップ部の長さＡと固定部材２６と補強部材２３との当接部の長さＢと補強部材２３の対向面２３ａの長さＣとの関係やそれらの範囲の関係を適正化することで、本実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が前記各実施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、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施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。

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２０ 定着装置、
２１ 定着ベルト（定着部材）、
２３ 補強部材、
２３ａ 対向面、 ２３ｂ 基準面、 ２３ｃ 起立部、
２５ ヒータ（加熱手段）、
２６ 固定部材、
２６ａ 上流側突出部、 ２６ｂ 下流側突出部、
２９ フランジ（保持部材）、
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）。

特許２０１０−９６７８２号公報

Claims (6)

1. 所定方向に走行してトナー像を加熱して溶融するとともに、可撓性を有する無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内周面側に固設されて、当該定着ベルトを介して加圧回転体に圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する固定部材と、
   前記定着ベルトの内周面側に固設されて、前記定着ベルトの内側から前記固定部材に当接して当該固定部材を補強する補強部材と、
   を備え、
   記録媒体の搬送方向に対する前記ニップ部の長さをＡとして、前記搬送方向の上流側において前記固定部材と前記補強部材とが当接する上流側当接部から前記搬送方向の下流側において前記固定部材と前記補強部材とが当接する下流側当接部までの長さをＢとしたときに、
   Ａ＜Ｂ
   なる関係が成立するとともに、
   前記搬送方向に対して前記ニップ部の範囲が前記上流側当接部から前記下流側当接部までの範囲に含まれるように形成されたことを特徴とする定着装置。
2. 前記搬送方向に対する前記補強部材の前記固定部材に対向する対向面の長さをＣとしたときに、
   Ｂ＜Ｃ
   なる関係が成立するとともに、
   前記搬送方向に対して前記上流側当接部から前記下流側当接部までの範囲が前記補強部材の前記対向面の範囲に含まれるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記固定部材は、前記上流側当接部を形成するために前記補強部材の前記対向面に向けて突出する上流側突出部と、前記下流側当接部を形成するために前記補強部材の前記対向面に向けて突出する下流側突出部と、を具備したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記固定部材と前記補強部材とは、それぞれ、幅方向に直交する断面でみたときに、前記ニップ部における前記搬送方向の中心を通り前記搬送方向に直交する仮想直線に対して線対称になるように形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記定着ベルトの幅方向両端部を保持する保持部材と、
   前記定着ベルトに対向又は接触して前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、
   をさらに備え、
   前記補強部材は、前記対向面から離間した方向に向けて同じ長さで起立する起立部が前記搬送方向の上流側と下流側とにそれぞれ形成され、当該２つの起立部が前記保持部材に当接して当該補強部材が保持されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置。
6. 請求項１〜請求項５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。

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