JP2015041045A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱手段と押圧部材との位置決め精度を高めて加熱効率の低下を低減することができる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】回転可能に設けられた無端状の定着ベルト３８と、定着ベルトの外周面に接触させて定着ベルトとの間にニップ部を形成する接触部材３０と、定着ベルトのニップ部を形成している部分以外に接触させて設けられ定着ベルトを加熱する加熱手段５６と、定着ベルトを介して加熱手段と対向する位置に設けられ定着ベルトを押圧する押圧部材４０とを備え、前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を少なくとも熱によって記録材に定着させる定着装置１２において、加熱手段と押圧部材とを単一の位置決め部材５４に取り付けた。【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置においては、画像データに基づいて像担持体上に形成された潜像が、現像装置から供給されたトナーによって現像され、像担持体上に顕像としてのトナー像が形成される。この像担持体上のトナー像は転写装置によって記録材に転写され、定着装置によって記録材上に定着される。

特許文献１に記載の定着装置では、回転可能に設けられた加圧ローラと、加圧ローラに対向して設けられた可撓性を有する無端状のベルト部材である定着ベルトとを圧接させることにより、ニップ部が形成される。また、前記ニップ部を形成している定着ベルト部分の内周面側には、定着ベルトの内周面に接触し定着ベルトを加熱する加熱手段である加熱体が設けられている。定着ベルトを介して加熱体と対向する位置には、定着ベルトを加熱体に向かって押圧し、定着ベルトと加熱体とを接触させるための押圧部材が設けられている。

加熱体は、基板上に抵抗発熱体が設けられており、電源から配線を介して抵抗発熱体に給電することで抵抗発熱体が発熱し、加熱体の定着ベルト回転方向で抵抗発熱体が位置する抵抗発熱体領域で定着ベルトが加熱される。そして、前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を熱と圧力とによって記録材に定着させる。

押圧ローラによって定着ベルトを押圧し、基板上に抵抗発熱体が設けられた加熱体と定着ベルトとを接触させる構成では、加熱体と定着ベルトとの接触状態が重要である。加熱体と定着ベルトとの理想の接触状態は、加熱体の定着ベルト回転方向で抵抗発熱体の幅と、押圧ローラと定着ベルトとのニップ幅とが同じ大きさとなるような接触状態である。

一方、従来の定着装置においては、加熱体を位置決めする位置決め部材と、押圧ローラを位置決めする位置決め部材とが互いに別部材で構成されていた。そのため、加熱体と押圧ローラとを相対的に高い位置決め精度で組み付けることが困難であった。このように、加熱体と押圧ローラとを相対的に高い位置決め精度で組み付けることができないと、加熱体と押圧ローラとの組み付け誤差に応じて、加熱体と定着ベルトとの接触状態が異なってしまい、前述したような理想の接触状態を実現するのは難しい。

押圧ローラと定着ベルトとのニップ幅が、面状発熱体の発熱部の幅よりも小さい場合など、加熱体の定着ベルト回転方向で抵抗発熱体に定着ベルトと接触していない箇所があると、次のような問題が生じ得る。すなわち、抵抗発熱体の定着ベルトと接触していない箇所については、抵抗発熱体から定着ベルトへの熱の移動が速やかに行われない。そのため、抵抗発熱体の定着ベルトと接触していない箇所の熱が基板に蓄熱され、基板の温度が局所的に上昇し使用上限温度を超えてしまって基板が割れるなど加熱体が破損してしまう。

よって、寸法誤差の積み上げ分ニップを広くしておき、もし組み付け誤差が発生した場合でも、面状発熱体自身の温度が局所的に上昇して使用上限温度を超えないようにしている。

よって、このような加熱体の破損が生じないように、加熱体や押圧ローラの組み付け誤差の積み上げ分を考慮して、定着ベルトと押圧ローラとのニップ幅を、加熱体の定着ベルト回転方向で抵抗発熱体の幅よりも大きめに設定するのが望ましい。

しかしながら、押圧ローラと定着ベルトとのニップ幅が、加熱体の定着ベルト回転方向で抵抗発熱体の幅よりも大きいと、加熱体の定着ベルト回転方向で抵抗発熱体以外に基板とも定着ベルトが接触してしまい、次のような問題が生じ得る。

すなわち、抵抗発熱体により加熱された定着ベルト部分が定着ベルトの回転に伴って基板と接触し、当該定着ベルト部分から基板に熱が流れ込む熱の移動が発生してしまう。そのため、当該定着ベルト部分の温度が下がり、加熱体による定着ベルトの加熱効率が低下して昇温速度が遅くなったり消費電力の増加を招いたりしてしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、加熱手段と押圧部材との位置決め精度を高めて加熱効率の低下を低減することができる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接触させて該定着ベルトとの間にニップ部を形成する接触部材と、前記定着ベルトの前記ニップ部を形成している部分以外に接触させて設けられ該定着ベルトを加熱する加熱手段と、前記定着ベルトを介して加熱手段と対向する位置に設けられ該定着ベルトを押圧する押圧部材とを備え、前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を少なくとも熱によって該記録材に定着させる定着装置において、前記加熱手段と前記押圧部材とを単一の位置決め部材に取り付けたことを特徴とするものである。

以上、本発明によれば、加熱手段と押圧部材との位置決め精度を高めて加熱効率の低下を低減できるという優れた効果がある。

実施形態に係る定着装置の概略構成図。 実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 定着装置の外観図。 内部構造をわかり易くするために加圧ローラと定着ベルトとを取り外した状態の定着装置の斜視図。 画像形成パターンを示す平面図。 画像領域と非画像領域とに対する第一の目標温度と第二の目標温度との関係を示すグラフ。 画像形成パターンを示す平面図。 定着装置の一端側の拡大斜視図。 定着装置の一端側の拡大斜視図。

図２に、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図を示す。
図２に示すように、本実施形態に係る画像形成装置の一例としてのプリンタは、給紙装置４と、レジストローラ対６と、像担持体としての感光体ドラム８と、転写装置１０と、定着装置１２等を有している。

給紙装置４は、記録材としての用紙Ｓが積載状態で収容される給紙トレイ１４と、給紙トレイ１４に収容された用紙Ｓを最上のものから順に１枚ずつ分離して送り出す給紙コロ１６等を有している。

給紙コロ１６によって送り出された用紙Ｓは、レジストローラ対６で一旦停止され、姿勢ずれを矯正される。その後、感光体ドラム８の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム８上に形成されたトナー像の先端と、用紙Ｓの搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングで、レジストローラ対６により転写部Ｎへ送られる。

感光体ドラム８の周りには、感光体ドラム回転方向順に、帯電ローラ１８と、露光手段の一部を構成するミラー２０と、現像ローラ２２ａを備えた現像装置２２と、転写装置１０と、クリーニングブレード２４ａを備えたクリーニング装置２４等が配置されている。帯電ローラ１８と現像装置２２との間において、ミラー２０を介して感光体ドラム８上の露光部２６に露光光Ｌｂが照射され、走査されるようになっている。

プリンタにおける画像形成動作は従来と同様に行われる。すなわち、感光体ドラム８が回転を始めると、感光体ドラム８の表面が帯電ローラ１８により均一に帯電され、画像データに基づいて露光光Ｌｂが露光部２６に照射、走査されて作成すべき画像に対応した潜像が形成される。この潜像は、感光体ドラム８の回転により現像装置２２と対向する位置まで移動し、ここで現像装置２２からトナーが潜像に供給されて可視像化され、トナー像が形成される。

感光体ドラム８上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部Ｎに進入してきた用紙Ｓ上に、転写装置１０による転写バイアスの印加により転写される。

トナー像が転写された用紙Ｓは、搬送ローラ対９によって定着装置１２へ向けて搬送され、定着装置１２でトナー像が用紙Ｓに定着された後、図示しない排紙トレイへ排出されスタックされる。

転写部Ｎで感光体ドラム８から用紙Ｓに転写されずに感光体ドラム８上に残った残留トナーは、感光体ドラム８の回転に伴ってクリーニング装置２４に至り、クリーニングブレード２４ａによって掻き落とされて、感光体ドラム表面が清掃される。その後、感光体ドラム８上の残留電位が、図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。

図１は、本実施形態に係る定着装置１２の概略構成図である。図３は定着装置１２の外観図である。図４は、内部構造をわかり易くするために加圧ローラ３０と定着ベルト３８とを取り外した状態の定着装置１２の斜視図である。

定着装置１２は、図１に示すように、定着ベルト３８と、この定着ベルト３８との間で定着ニップ部ＳＮを形成する加圧ローラ３０と、サーマルヒータなどの面状発熱体である加熱体５６を有している。

加圧ローラ３０は、回転可能に設けられ定着ベルト３８の外周面に接触させて定着ベルト３８との間に定着ニップ部ＳＮを形成する接触部材である。なお、本実施形態では加圧ローラ３０が、図示しない付勢手段により定着ベルト３８に向けて付勢され、定着ベルト３８に圧接されている。

加熱体５６はステー部材５３に取り付けられ、定着ベルト３８の内周面と接触する位置に配置されている。加熱体５６を、定着ベルト３８の内面面に接触させて設けることで、定着ベルト３８の用紙Ｓ上のトナー像と接する外周面に、加熱体５６によってキズが付くのを防止することができ、定着ベルト３８の寿命を延ばすことができる。

加熱体５６には、用紙Ｓの用紙搬送方向と直交する用紙幅方向の画像形成領域全域を占めるように抵抗発熱体５５が設けられている。

そして、図３に示すように、加熱体５６は、抵抗発熱体５５が用紙幅方向で７分割されており、各発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｇは独立して定着ベルト３８を加熱可能となっている。

なお、本実施形態では、加熱体５６の抵抗発熱体５５を用紙幅方向（長手方向）で７分割しているが、これに限るものではなく、例えば、加熱体５６の抵抗発熱体５５の用紙幅方向で１０分割としてもよい。

定着ニップ部ＳＮよりも定着ベルト回転方向下流側であり、加熱体５６よりも定着ベルト回転方向上流側で、加熱体５６の近傍に、定着ベルト３８の表面温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３４が設けられている。

また、加熱体５６の定着ベルト３８の内周面と接する側とは反対側の面側に、加熱体５６の温度を検知する温度検知手段としてのサーミスタ３６が設けられている。

加熱体５６に電力を供給する電源３９が設けられており、電源３９から加熱体５６の抵抗発熱体５５に電力が供給されることで、加熱体５６の抵抗発熱体５５が発熱する。また、サーミスタ３４やサーミスタ３６が検知した温度情報に基づいて、制御装置３７により電源３９を制御して、電源３９による加熱体５６の抵抗発熱体５５への電力供給が行われる。制御装置３７は、加熱体５６の分割された抵抗発熱体５５の各々において独立に電源３９による電力の供給制御が可能である。なお、制御装置３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース等を包含するマイクロコンピュータである。

定着ベルト３８は、外径が４０［ｍｍ］で厚みが４０［μｍ］のステンレス鋼製の基体３８ａと、この基体３８ａの表面に被覆された弾性層３８ｂとを有している。弾性層３８ｂは、シリコーンゴムで形成されており、厚みは１００［μｍ］である。さらに、弾性層３８ｂの表面には、定着ベルト３８の耐久性を高めるとともに離型性を確保するため、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂による厚みが５［μｍ］〜５０［μｍ］の離型層３８ｃが形成されている。なお、定着ベルト３８の基体３８ａとしては、ポリイミドでもよい。

定着ベルト３８の用紙幅方向両端部よりやや外側には、用紙幅方向で体対向する一対の側板５４が平行に配設されている。

一対の側板５４は、ステー部材６５（図４参照）で連結されており、構造体としての強度を保っている。加熱体５６は、ステー部材５３に取り付けられ、定着ベルト３８の内周に接触できる位置に配置される。ステー部材５３は用紙幅方向の両端部が、各側板５４に固定されている。

定着ベルト３８の内側には、加熱体５６など以外にも、定着ベルト３８を支持するベルト支持部材６１や、定着ベルト３８を挟んで加圧ローラ３０と定着ニップ部ＳＮを形成するニップ形成部材６０が設けられている。そして、これら部材は、ステー部材５３に沿って配設され、側板５４に接続されて支持されている。

ベルト支持部材６１は、定着ベルト３８の回転方向と直交する方向（軸方向）における両端部に挿入されており、このベルト支持部材６１によって定着ベルト３８の両端部は回転可能に保持されている。

加熱体５６に向かって押圧される押圧ローラ４０の荷重と、ニップ形成部材６０に向かって押圧される加圧ローラ３０の荷重とが、ベルト支持部材６１やニップ形成部材６０などを支持している側板５４に付与される。そして、その荷重を受け止めているのが、加熱体５６とニップ形成部材６０とを支持するステー部材５３である。

ステー部材５３は、もし剛性が足りず各荷重でたわみが顕著となってしまうと、定着ベルト３８と加熱体５６との接触性や、定着ニップ部ＳＮでの均一なニップ幅が得られなくなる。そのため、各荷重に対してたわみが生じないよう十分な剛性が必要である。

ステー部材５３の剛性を確保すると、ステー部材５３が大型化したり、ステー部材５３が複数本必要であるとさらに大型化したりすることが懸念される。そのため、定着ベルト３８の小径化と、ステー部材５３の強化を両立させるため、十分な剛性を確保したステー部材５３に、加熱体５６とニップ形成部材６０とを支持させる。このことにより、小径の定着ベルト３８の内側に、ニップ形成部材６０と加熱体５６とステー部材５３とを配設することができる。

通常、ステー部材５３の強度の設定は、ニップ形成部材６０に付与される荷重のほうが、加熱体５６に付与される荷重よりも大きい（図中上向きの力のほうが勝る）ため、ニップ形成部材６０に付与される荷重に耐え、歪が許容されるものとすれば良い。

加圧ローラ３０は、外径が４０［ｍｍ］で厚みが２［ｍｍ］の鉄製の芯金３０ａと、この芯金３０ａの表面に被覆された弾性層３０ｂとを有している。弾性層３０ｂは、シリコーンゴムで形成されており厚みが５［ｍｍ］である。なお、弾性層３０ｂの表面には、離型性を高めるために厚みが４０［μｍ］程度のフッ素樹脂層を形成するのが望ましい。

加圧ローラ３０は、カム駆動源７０からの回転駆動力により回転するカム７１によって、定着ベルト３８に向かって付勢されており、カム７１の回転角度によって定着ベルト３８に対して接離可能である。

カム７１の回転により、カムフォロアー７２の位置が移動する。加圧レバー７３とカムフォロアー７２とは、互いに共通の回転支点７５によって回転可能に支持されており、両者の間にはばね７４が配設されている。

カム７１により、カムフォロアー７２が回転支点７５を中心に図中反時計まわり方向に回転すると、ばね７４からの付勢力によって加圧レバー７３も回転支点７５を中心に図中反時計まわり方向に回転する。これにより、加圧レバー７３によって加圧ローラ３０の軸受が持ち上げられ、加圧ローラ３０が定着ベルト３８を加圧する。

また、カム７１により、カムフォロアー７２が図中時計回りに回転すると、加圧ローラ３０は定着ベルト３８から離間する。

加圧ローラ３０を軸支する側板６４は、図８に示すように、側板５４の側面と側板６４の側面とが大体同一平面となるように、側板５４と同様の位置に平行に配設されている。また、用紙幅方向で対向するように設けられた一対の側板６４は、互いが不図示のステー部材で連結され、また側板５４にも連結されており、構造体としての強度を保っている。

また、本実施形態においては、加熱体５６の定着ベルト３８との接触部は略平面である。ここで、加熱体５６が円筒状の定着ベルト３８の内周面と良好に接触するためには、定着ベルト３８の内周面に沿うように、半円柱状に形成すればよいが、曲面に発熱部や配線を高精度に実装し形成することは工程が複雑である。そのため、同一平面状に発熱部や配線部を形成する所謂「平面型」に比べて、精度且つ生産性に劣位である。このことから、本実施形態では、精度及び生産性ともに優れている平面型の抵抗発熱体５５を加熱体５６として用いており、実装精度が良いため発熱効率を向上させることができる。

一方で、低熱容量化や小型化を図った定着部材として定着ベルト３８を用いる場合、平面型の加熱体５６を円筒状の定着ベルト３８の内周面に接触させて配置するには、単に加熱体５６を配置するだけでは、定着ベルト３８の平面部分の確保が困難である。そのため、回転している定着ベルト３８の内周面と加熱体５６との十分な接触による伝熱が課題となる。

そこで、本実施形態の定着装置１２では、定着ベルト３８を介して加熱体５６と対向する位置に、不図示の付勢手段によって付勢され定着ベルト３８を押圧する押圧部材である押圧ローラ４０を設けている。これにより、定着ベルト３８が回転しているときであっても、定着ベルト３８との接触部が略平面である加熱体５６と定着ベルト３８との接触状態を良好に保つことができる。

押圧ローラ４０は、外径がφ１５［ｍｍ］〜３０［ｍｍ］で、外径がφ８［ｍｍ］の鉄製の芯金４０ａと、この芯金４０ａの表面に被覆された弾性層４０ｂとを有している。弾性層４０ｂは、シリコーンゴムで形成されており厚みが３．５［ｍｍ］〜１１［ｍｍ］である。弾性層４０ｂの表面には、離型性を高めるために厚みが４０［μｍ］程度のフッ素樹脂層を形成するのが望ましい。

なお、定着ベルト３８を介して加熱体５６と対向する位置で、定着ベルト３８を押圧する押圧部材としては、押圧ローラ４０に限るものではない。例えば、パッド部材やブラシ部材など、定着ベルト３８と加熱体５６との接触状態が良好に保たれる機構であれば差し支えない。

また、本実施形態の定着装置１２においては、図１に示すように、定着ベルト３８の定着ニップ部ＳＮ以外に加熱体５６を設けている。これにより、定着ニップ部ＳＮに加熱体５６を設ける場合よりも、加熱体５６により加熱された定着ベルト３８の部分が、定着ベルト３８が１回転して再度、定着ニップ部ＳＮに到達するまでの間に、定着ベルト表面から放熱される熱量を少なくできる。よって、定着ニップ部ＳＮで定着温度が得られるように加熱体５６から定着ベルト３８に供給する熱量を少なくでき、その分、電源３９から加熱体５６に供給する電力を低減し、省電力化を図ることができる。

本実施形態の定着装置１２では、制御装置３７により用紙Ｓに画像を形成するための画像データに基づいて、電源３９から加熱体５６の抵抗発熱体５５への電力供給を制御することで、省エネルギー化を図っている。この制御動作の一例を以下に示す。

図５（ａ）は、用紙Ｓ上に、用紙搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂ、画像領域ａ’が存在する画像形成パターンを示したものである。画像領域ａと画像領域ａ’とでは定着が必要であるが、非画像領域ｂでは定着対象のトナーが存在しないので定着の必要はない。

図示しない画像処理装置から上記画像形成パターンの画像データが制御装置３７へ入力される。すると、制御装置３７は、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部位の温度が、定着ベルト３８の画像領域ａや画像領域ａ’に対応する部分の温度よりも低くなるように加熱体５６を制御する。すなわち、画像領域ａ及び画像領域ａ’に対応する部分では加熱体５６に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｂに対応する部分では、加熱体５６に定着温度よりも低い温度が得られる電力を供給する。

なお、「画像領域に対応する」や「非画像領域に対応する」とは、定着ベルト３８が密着する位置という意味であり、以下、適宜「密着」とも表現する。

図５（ｂ）は、用紙Ｓ上に、用紙搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、非画像領域ｂが存在する画像形成パターンを示したものである。この場合にも図５（ａ）と同様に、制御装置３７は、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分の温度が、定着ベルト３８の画像領域ａに対応する部分の温度よりも低くなるように、加熱体５６を制御する。すなわち、画像領域ａに対応する部分では加熱体５６に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｂに対応する部分では、加熱体５６に定着温度よりも低い温度が得られる電力を供給する。

ここで、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分で加熱体５６への電力供給を完全に停止（オフ）することが考えられるが、定着ベルト３８の温度が下がり過ぎると、次の画像領域での定着温度への立ち上がりが間に合わなくなる。このため、本実施形態では、図６に示すような、定着温度である第一の目標温度よりも低く室温よりは高い第二の目標温度となるように、定着ベルト３８の温度を保つように制御することが望ましい。このようにして、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分の温度も第二の目標温度で保つようにしている。

これにより、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分でも、加熱体５６に給電を行って加熱されることになるが、定着ベルト３８の非画像領域ｂに対応する部分の温度を、第一の目標温度にする場合よりも消費電力を削減することができる。すなわち、図６に示す領域Ｐの供給電力よりも領域Ｐ’での供給電力が小さくなるため、省エネルギー化が可能となる。

図７（ａ）は、用紙Ｓ上に、用紙幅方向に画像領域ｃと非画像領域ｄとが混在する画像形成パターンを示したものである。図７（ｂ）は、用紙Ｓ上に、用紙搬送方向の先端側から順に、画像領域ａ、用紙幅方向に画像領域ｃと非画像領域ｄとが混在する混在領域ｈが存在する画像形成パターンを示したものである。

この場合にも同様に、制御装置３７は、非画像領域ｄに対応する定着ベルト３８の部分の温度が、画像領域ａ、画像領域ｃに対応する定着ベルト３８の部位の温度よりも低くなるように加熱体５６を制御する。すなわち、画像領域ａ、画像領域ｃに対応する部分では加熱体５６に定着温度が得られる電力を供給し、非画像領域ｄに対応する部分では、加熱体５６に定着温度よりも低い温度が得られる電力を供給する。

なお、加熱体５６により定着ベルト３８の画像領域ａに対応する部分を加熱する際には、図３（ａ）に示す加熱体５６が有する全ての発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆ，５５ｇに電力を供給する。一方、加熱体５６により定着ベルト３８の画像領域ｃに対応する部分を加熱する際には、図３（ａ）に示す加熱領域ｅに含まれる発熱部５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄに電力を供給する。そして、加熱領域ｆに含まれる発熱部５５ｅ，５５ｆ，５５ｇには電力の供給を行わない。

また、本実施形態では、加熱体５６に電力を供給する際、図５、図７中の斜線部のように、用紙搬送方向で画像領域が定着ニップ部ＳＮに入るよりも前の部分である予備加熱領域ｇを予備的に加熱するように電源３９から電力が供給される。この予備加熱領域ｇは、主に加熱体５６の周方向の発熱長さや、加熱体５６自身にも昇温時間が必要となることから必要となる領域である。なお、予備加熱領域ｇは、省エネルギー化の観点から、できるだけ小さいことが望ましい。

次に、本発明の最も特徴的な部位である、加熱体５６、押圧ローラ４０、両側の側板５４について詳細に述べる。

加熱体５６は、セラミックスやガラスなどを基板５７として、その基板５７上に抵抗発熱体５５や配線がプリントされている。

基板５７の厚さは、０．５［ｍｍ］〜１．５［ｍｍ］程度である。なお、基板５７のみで強度が足りない場合は、基板５７と略同面積の樹脂部材や板金部材などを補強部材として基板５７に接着し補強して用いることもあり、以下、基板５７と補強部材とは一体として説明を行う。

基板５７の短手方向（定着ベルト回転方向、図中Ｙ方向）の寸法は、１０［ｍｍ］〜２０［ｍｍ］であり、そのうち抵抗発熱体５５は３［ｍｍ］〜１０［ｍｍ］である。

また、基板５７の長手方向（用紙幅方向、図中Ｚ方向）寸法は、両側の側板５４のスパンより若干長く設定をする。そのうち、抵抗発熱体５５の長手方向の寸法は、使用する用紙サイズと略同じ長さにする。

本実施形態においては、定着装置１２を備えた画像形成装置で通紙可能な用紙の最大幅は３００［ｍｍ］である。また、基板５７の長手方向の寸法は約３８０［ｍｍ］、両側の側板５４のスパンは約３６０［ｍｍ］、抵抗発熱体５５の長手方向の寸法は約３００［ｍｍ］である。

また、本実施形態では、抵抗発熱体５５の短手方向の寸法は１５［ｍｍ］（公差−０／−０．０５［ｍｍ］）、基板５７（補強部材を含む）の厚さは６［ｍｍ］である。

本実施形態の押圧ローラ４０は、外径がφ２５［ｍｍ］であり、軸受４０ｃの外輪径はφ１２［ｍｍ］（公差０／−０．０５［ｍｍ］）である。

一対の側板５４は、どちらとも略同形状をしており、押圧ローラ４０の軸受４０ｃと加熱体５６の基板５７それぞれが取り付けられる部分には、側板孔５４ａが開けられている。そして、その側板孔５４ａに加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとが取り付けられて位置決めされる。

側板孔５４ａの定着ベルト回転方向（図中Ｙ方向）における、加熱体５６に対応した箇所の寸法は１５［ｍｍ］（公差＋０．０５／０［ｍｍ］）であり、押圧ローラ４０の軸受４０ｃに対応した箇所の寸法は１２［ｍｍ］（公差＋０．０５／０［ｍｍ］）である。

本実施形態の定着装置１２においては、加熱体５６の基板５７の用紙幅方向両端部と、押圧ローラ４０の用紙幅方向両端部に設けられた軸受４０ｃとを、それぞれ用紙幅方向で対向する一対の側板５４の側板孔５４ａに取り付けて位置決めする。つまり、単一の位置決め部材としての側板５４の側板孔５４ａに、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとが取り付けられて位置決めされる。

そのため、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとを互いに異なる別の位置決め部材に取り付ける場合に比べて、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとの相対位置を高い精度で位置決めすることが容易となる。

加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとをそれぞれ別の位置決め部材に取り付ける場合は、次のようになる。すなわち、少なくとも、基板５７とその位置決め部材との間、軸受４０ｃとその位置決め部材との間、これらの位置決め部材との間の３箇所において、互いの部材の組み付け位置を各箇所間で調整しながら精度よく組み付ける必要がある。

各部材の組み付けを相対的に調整すべき箇所が多くなるにつれて、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０との相対位置を高い精度で位置決めすることが飛躍的に困難になる。

本実施形態では、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとを単一の位置決め部材である側板５４の側板孔５４ａに取り付ける。そのため、各部材の組み付けを相対的に調整すべき箇所は、加熱体５６の基板５７と側板５４の側板孔５４ａとの間、押圧ローラ４０の軸受４０ｃと側板５４の側板孔５４ａとの間の２箇所だけである。

したがって、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとを互いに異なる別の位置決め部材に取り付ける場合に比べて、各部材の組み付けを相対的に調整すべき箇所が少ない。その結果、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとの相対位置を高い精度で位置決めすることができる。

また、一対の側板５４の側板孔５４ａそれぞれは、加熱体５６の基板５７の用紙幅方向両端部と、押圧ローラ４０の用紙幅方向両端部に設けられた軸受４０ｃとを、定着ベルト回転方向で位置決めする。これにより、回転する定着ベルト３８からの摩擦力によって加熱体５６や押圧ローラ４０の位置がずれるのを抑制することができる。

また、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとを、側板孔５４ａの同じ内壁面すなわち同一平面に接触させて位置決めしてもよい。板金加工や成形加工では平面の精度が比較的出しやすいため、加熱体５６の基板５７や押圧ローラ４０の軸受４０ｃの組み付け誤差が小さくなり、より位置決め精度を高めることができる。

このように、加熱体５６の基板５７と押圧ローラ４０の軸受４０ｃとの相対位置を高い精度で位置決めすることができることで、その分、予め設定される押圧ローラ４０の定着ベルト３８とのニップ幅を小さくすることができる。これにより、前記ニップ幅を抵抗発熱体５５の定着ベルト回転方向の幅に近づけることができ、基板５７の定着ベルト回転方向で定着ベルト３８と接触する面積が小さくなる。よって、その分、定着ベルトから基板５７に移動する熱量が少なくなり、加熱体５６による定着ベルト３８の加熱効率が低下するのを抑制することができる。

加熱体５６の熱膨張率と側板５４の熱膨張率とでは、加熱体５６の熱膨張率の方が大きく、高温で側板５４の側板孔５４ａと加熱体５６との隙間が無くなってしまい、加熱体５６に繰り返し歪や応力が生じ、耐久性に問題が生じる場合がある。

この場合は、加熱体５６の定着ベルト回転方向下流部Ａが、図９に示す位置を守って側板孔５４ａの内壁面５４Ａと接触し、加熱体５６の定着ベルト回転方向上流部Ｂと側板孔５４ａの内壁面５４Ｂとの間に隙間が形成されるようなガタをつけておいても良い。これにより、熱膨張した加熱体５６の定着ベルト回転方向上流部Ｂを、前記隙間に逃がすことが可能なって、加熱体５６に繰り返し歪や応力が生じるのを抑制することができる。

このようなガタを設けたとしても定着装置１２の動作時には、回転する定着ベルト３８からの摩擦力によって、加熱体５６の基板５７は側板孔５４ａの内壁面５４Ａに突き当たり位置精度が確保される。

次に、加圧ローラ３０が定着ベルト３８を挟んでニップ形成部材６０を加圧するときに生じる現象を説明する。

ニップ形成部材６０とステー部材５３とが、加圧ローラ３０からの荷重（図１中Ｙ方向）を受ける。その際、ステー部材５３の長手方向中央部の歪（図１中Ｙ方向の歪）が大きくなるが、加熱体５６とステー部材５３とは、定着ベルト回転方向（図１中Ｙ方向）は両端部しか固定されていないために、ステー部材５３の長手方向中央部の歪は加熱体５６には影響しない。つまり、ステー部材５３のみ歪んで加熱体５６は歪まない。

また、押圧ローラ４０が定着ベルト３８を挟んで加熱体５６を加圧すると、加熱体５６とステー部材５３とが押圧ローラ４０からの荷重（図１中Ｘ方向）を受ける。

その際、加熱体５６とステー部材５３との長手方向中央部の歪（図１中Ｘ方向）が大きくなるが、押圧ローラ４０の弾性層が歪みに追従し、定着ベルト３８の内周面と加熱体５６との接触は確保される。

以上のように、加熱体５６の抵抗発熱体５５と押圧ローラ４０との位置関係は、精度よく位置決めされるため、定着ベルト３８の内周面と加熱体５６の抵抗発熱体５５との精度良い接触がなされる。よって、加熱体５６の温度を過度に上昇させてしまうことなく、且つ、伝熱効率を良好とする接触が得られる。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
回転可能に設けられた無端状の定着ベルト３８などの定着ベルトと、定着ベルトの外周面に接触させて定着ベルトとの間にニップ部を形成する加圧ローラ３０などの接触部材と、定着ベルトの前記ニップ部を形成している部分以外に接触させて設けられ定着ベルトを加熱する加熱体５６などの加熱手段と、定着ベルトを介して加熱手段と対向する位置に設けられ定着ベルトを押圧する押圧ローラ４０などの押圧部材とを備え、前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を少なくとも熱によって記録材に定着させる定着装置１２などの定着装置において、加熱手段と押圧部材とを単一の側板５４などの位置決め部材に取り付けた。
（態様Ａ）においては、加熱手段とと押圧部材とを単一の位置決め部材に取り付ける。そのため、加熱手段と押圧部材とを互いに異なる別の位置決め部材に取り付ける場合に比べて、加熱手段と押圧部材との相対位置を高い精度で位置決めすることができる。よって、その分、加熱手段と押圧部材との位置決め精度を高めて加熱効率の低下を低減することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、前記位置決め部材は、前記加熱手段と前記押圧部材それぞれの記録材搬送方向と直交する記録材幅方向の両端部を、定着ベルト回転方向で位置決めする。これによれば、上記実施形態について説明したように、回転する定着ベルトからの摩擦力によって加熱手段や押圧部材の位置がずれるのを抑制することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、前記加熱手段と前記押圧部材とを前記位置決め部材の同一平面に接触させて位置決めすることで、より位置決め精度を高めることができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）または（態様Ｃ）において、前記加熱手段の前記定着ベルトとの接触部は略平面である。これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱手段の実装精度が良いため発熱効率を向上させることができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、前記加熱手段を前記定着ベルトの内周面に接触させて設けた。これによれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルトの記録材上の画像と接する外周面に、加熱手段によってキズが付くのを防止することができ、定着ベルトの寿命を延ばすことができる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）において、前記定着ベルトを介して前記接触部材と対向する位置に前記ニップ部を形成するためのニップ形成部材６０などのニップ形成部材を設けており、前記加熱手段と前記ニップ形成部材とが同一のステー部材５３などの保持部材に保持されている。これによれば、強度の確保された保持部材を複数配設する必要が無く、低コスト化や小型化を図ることができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、前記加熱手段は、記録材搬送方向と直交する記録材幅方向に複数の発熱部を有しており、記録材上の未定着画像に対応させて、各発熱部による加熱領域を変化させ前記定着ベルトを加熱する。これによれば、上記実施形態について説明したように、省エネルギー化を図ることができる。
（態様Ｈ）
感光体ドラム８などの像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置２２などのトナー像形成手段と、前記トナー像を像担持体上から記録材上に転写する転写装置１０などの転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着させる定着装置１２などの定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段として、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）または（態様Ｇ）の定着装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、加熱手段と押圧部材との位置決め精度を高めて加熱効率の低下を低減しつつ、良好な画像形成を行うことができる。

４ 給紙装置
６ レジストローラ対
８ 感光体ドラム
９ 搬送ローラ対
１０ 転写装置
１２ 定着装置
１４ 給紙トレイ
１６ 給紙コロ
１８ 帯電ローラ
２０ ミラー
２２ 現像装置
２２ａ 現像ローラ
２４ クリーニング装置
２４ａ クリーニングブレード
２６ 露光部
３０ 加圧ローラ
３０ａ 芯金
３０ｂ 弾性層
３４ サーミスタ
３６ サーミスタ
３７ 制御装置
３８ 定着ベルト
３８ａ 基体
３８ｂ 弾性層
３８ｃ 離型層
３９ 電源
４０ 押圧ローラ
４０ａ 芯金
４０ｂ 弾性層
４０ｃ 軸受
５３ ステー部材
５４ 側板
５４ａ 側板孔
５４Ａ 内壁面
５４Ｂ 内壁面
５５ 抵抗発熱体
５６ 加熱体
５７ 基板
６０ ニップ形成部材
６１ ベルト支持部材
６４ 側板
６５ ステー部材
７０ カム駆動源
７１ カム
７２ カムフォロアー
７３ 加圧レバー

特開２０１１−１７００５１号公報

Claims (8)

1. 回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周面に接触させて該定着ベルトとの間にニップ部を形成する接触部材と、
   前記定着ベルトの前記ニップ部を形成している部分以外に接触させて設けられ該定着ベルトを加熱する加熱手段と、
   前記定着ベルトを介して加熱手段と対向する位置に設けられ該定着ベルトを押圧する押圧部材とを備え、
   前記ニップ部に通過させた記録材上の未定着画像を少なくとも熱によって該記録材に定着させる定着装置において、
   前記加熱手段と前記押圧部材とを単一の位置決め部材に取り付けたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   前記位置決め部材は、前記加熱手段と前記押圧部材それぞれの記録材搬送方向と直交する記録材幅方向の両端部を、定着ベルト回転方向で位置決めすることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２の定着装置において、
   前記加熱手段と前記押圧部材とを前記位置決め部材の同一平面に接触させて位置決めしたことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１、２または３の定着装置において、
   前記加熱手段の前記定着ベルトとの接触部は略平面であることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１、２、３または４の定着装置において、
   前記加熱手段を前記定着ベルトの内周面に接触させて設けたことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の定着装置において、
   前記定着ベルトを介して前記接触部材と対向する位置に前記ニップ部を形成するためのニップ形成部材を設けており、
   前記加熱手段と前記ニップ形成部材とが同一の保持部材に保持されていることを特徴する定着装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の定着装置において、
   前記加熱手段は、記録材搬送方向と直交する記録材幅方向に複数の発熱部を有しており、記録材上の未定着画像に対応させて、各発熱部による加熱領域を変化させ前記定着ベルトを加熱することを特徴とする定着装置。
8. 像担持体と、
   像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像を前記像担持体上から記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を該記録材に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
   前記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６または７の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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