JP2015102718A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中央熱源のみ点灯させる用紙サイズ通紙時の消費電力を低減し、定着部材の非通紙範囲の過昇温を防止する。【解決手段】定着部材２０１、熱源２０２、定着部材の外周面に当接する加圧部材２０３、定着部材を介して加圧部材に当接してニップ部を形成するニップ形成部材２０６、ニップ形成部材の支持部材２０７、を備えた定着装置２００において、熱源は、長手方向に中央熱源２０２ａと端部熱源２０２ｂを有し、支持部材２０７に非接触に且つニップ形成部材のニップ部側に均熱層又は均熱部材２２０を配置し、均熱層又は均熱部材は、熱源の配熱分布に対応した中央均熱層及び端部均熱層、又は中央均熱部材２２０ａ及び端部均熱部材２２０ｂを有し、中央均熱層及び端部均熱層、又は中央均熱部材及び端部均熱部材の間に断熱部材２２２を配置した。【選択図】図５

Description

本発明は複写機やファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に使用される定着装置に関し、より具体的には無端状の定着部材と加圧部材間にニップを形成し、該ニップを通る被定着材に対し定着処理を行う定着装置、及びその定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化についての市場要求が強くなってきている。
画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、未定着トナー画像が、画像転写方式もしくは直接方式により記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録材に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。

このような定着装置の一例として、ベルト方式の定着装置（例えば特許文献１）やセラミックヒータを用いたサーフ定着（フィルム定着）の定着装置（例えば特許文献２）が知られている。

近年、ベルト方式の定着装置では、電源投入時などに常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）に達するまでに要する時間であるウォームアップ時間や、印刷要求を受けた後に印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間であるファーストプリント時間の更なる短縮化が望まれている（課題１）。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間当たりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する、所謂温度落ち込みも問題となっている（課題２）。

前記課題１の問題を解決する方法として、セラミックヒータを用いたサーフ定着が提案されており、この方式により、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化、小型化が可能となった。しかし、ニップ部のみを局所加熱しているため、その他の部分では加熱されておらず、ニップの用紙などの入口においてベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなる。特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある（課題３）。

以上のような課題１〜３を解決するために、無端ベルトを用いる構成において、そのベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消して、高生産の画像形成装置に搭載されても良好な定着性を得ることができるようにした定着装置が提案されている（例えば特許文献３）。

図９は、特許文献３に記載の定着装置の概略図である。
無端ベルト８１の移動をガイドすることができるように、パイプ状の金属熱伝導体８２を無端ベルト８１の内部に固定し、金属熱伝導体８２内の熱源８３により金属熱伝導体８２を介して無端ベルト８１を加熱する。さらに、無端ベルト８１を介して金属熱伝導体８２に接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ８４を備え、該加圧ローラ８４の回転に連れ回りするようにして無端ベルト８１を周方向に移動させる。加圧ローラは芯金８５と弾性ゴム層８６からなる。この構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることを可能にし、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

しかしながら、更なる省エネルギー化及びファーストプリントタイム向上のためには熱効率を更に向上させる必要があり、無端ベルトを金属熱伝導体を介して間接的に加熱する構成から、無端ベルトを金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成が発展的に考案された。この構成では、伝熱効率が大幅に向上して消費電力が低減すると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが実現できる。また、金属熱伝導体を要しないためコストダウンが可能となる。

無端ベルトを直接加熱する構成とすることで、省エネルギー性が高く、加熱待機時からのファーストプリントタイムを更に短縮することが可能となった。だが、加熱される部材の低熱容量化を進めたため、小サイズ通紙時における無端ベルトの端部温度上昇（過昇温）が従来方式に比べて顕著になることが分かった。

温度検知部材で検知した定着ベルト長手方向中央部の温度を基にヒータの制御（点灯／消灯）を行う定着装置がある（特許文献４）。この装置では、定着ベルト幅（長手方向）に対して小さなサイズの記録材に画像を形成し、連続して定着装置を通過させた場合、記録材が通過しない（エネルギー消費しない）定着ベルト端部の温度が過昇し、定着ベルト及び加圧ローラ表層の早期劣化が発生する。このとき、記録材が通過しない部分の過昇温に無駄なエネルギーが使われることで、定着装置のエネルギー効率が悪くなる。

小サイズ連続通紙時には、定着ベルト端部の温度が設定温度以上になると、端部温度が設定温度未満となるまで通紙を停止させる方法や、生産性を落として通紙する方法が一般的である。

複数サイズの記録材に対応するためには、ヒータを定着ベルト内に複数設ける方式が一般的である。ヒータは、小サイズ紙用の配光を有するヒータと大サイズ紙用の配光を有するヒータを有する。小サイズは最小通紙幅（例えばＡ５縦）に対応し、大サイズは最大通紙幅（例えばＡ４横）に対応する。しかし、この場合はヒータに対応しないサイズの記録材（例えばＢ５横やＡ４縦）には対応できない。つまり、使用するサイズに合わせて配光幅を変えることができない。多種類の記録材サイズに対応するためには、各記録材サイズに対応したヒータが必要になり、多数のヒータを収納することとなり定着装置が大きくなる。

均熱板を用いると定着ベルトの端部温度上昇が抑制されて長手方向の温度むらが改善されるが、全幅対応の均熱板を用いると、中央ヒータのみ点灯するような用紙サイズ通紙時は、中央部に比べて端部の方が低温なため均熱板の効果で通紙外領域に熱が移動する。そのため、定着部材の適切な定着温度を維持するべく中央ヒータの点灯率が上がり、消費電力が上昇する。

従って、本発明は、中央熱源のみ点灯させる用紙サイズ通紙時の消費電力を低減し、定着部材の非通紙範囲の過昇温を防止することを目的とする。

この課題は、回転可能な定着部材と、定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材の外周面に当接する加圧部材と、前記定着部材の内側に位置し、前記定着部材を介して前記加圧部材に当接して前記定着部材と前記加圧部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、を備えた定着装置において、 前記熱源は、長手方向に中央熱源と端部熱源を有し、 前記支持部材に非接触に、且つ、前記ニップ形成部材のニップ部側に均熱層又は均熱部材を配置し、 前記均熱層又は前記均熱部材は、前記熱源の配熱分布に対応した中央均熱層及び端部均熱層、又は中央均熱部材及び端部均熱部材を有し、 前記中央均熱層及び前記端部均熱層、又は前記中央均熱部材及び前記端部均熱部材の間に断熱部材を配置したことを特徴とする定着装置により解決される。

中央熱源のみ点灯させる用紙サイズ通紙時の消費電力を低減できる。定着部材の非通紙範囲の過昇温を防止することができる。

実施形態に係る定着装置を用いる画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の定着装置の一実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態の定着装置を示す図である。 均熱部材の構成と通紙サイズによる定着ベルトの温度分布を示す図である。 均熱部材と断熱部材の概略斜視図である。 別な実施形態に係る均熱部材と断熱部材の概略斜視図である。 別な実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 図７に示す定着装置の主要部の概略斜視図である。 従来構成の定着装置の一実施形態を示す図である。

先ず、図１を用いて実施形態に係る定着装置を適用する画像形成装置の構成を説明する。
図示の装置は、複数の色画像を形成する画像形成部がベルトの展張方向に沿って並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタあるが、本発明はこの方式に限られず、プリンタだけではなく複写機やファクシミリ装置などを対象とすることも可能である。
画像形成装置１００では、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。

図示の構成の画像形成装置１００では、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、１次転写行程の実行により、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、転写ベルトという）１１に対して重畳転写される。その後、中間転写体上の画像は記録シートなどが用いられる記録材Ｓに対して２次転写行程の実行により一括転写される。

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。ブラック画像形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを例として説明すると、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って、画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋ及びクリーニング装置５０Ｂｋが配置されている。感光体ドラムの帯電後に行われる書き込みには、光書込装置８が用いられる。

転写ベルト１１に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像が、転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるように、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。

画像形成装置１００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋの上方に対向して配設され、転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、転写ベルト１１に対向して配設され転写ベルト１１上をクリーニングするクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光書込装置８とを有している。

光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラー及び偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。光書込装置８は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに静電潜像を形成するように構成されている。書き込み光Ｌｂに関して、図１では便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として符号が付けてあるが、その他の画像ステーションも同様である。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間に向けて搬送される記録材Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録材Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、記録材Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。

また、画像形成装置１００には、トナー像が転写された記録材Ｓにトナー像を定着させるためのローラ定着方式の定着装置２００と、トナー像の定着済みの記録材Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１００の本体上部に配設されて排紙ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された記録材Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋとが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。

従動ローラ７３は、転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このために、従動ローラ７３にはスプリングなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで、転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設され、最上位の記録材Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回りに回転駆動されることにより、最上位の記録材Ｓをレジストローラ対４に向けて給送する。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、転写ベルト１１に対向、当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有している。そして、転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。

クリーニング装置１３はまた、転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。

図２は実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
定着装置２００は、回転可能な定着部材としての定着ベルト２０１と、定着ベルトの外周面に当接する加圧部材としての加圧ローラ２０３を有している。定着ベルト２０１内には熱源である２本のハロゲンヒータ２０２が設けられ、これにより定着ベルト２０１が内周側から輻射熱で直接加熱される。また、定着ベルト２０１内の加圧ローラ２０３に対向する側に、定着ベルト２０１を介して加圧ローラ２０３とニップを形成するニップ形成部材２０６が配設され、定着ベルト内面と直接若しくは図示しない摺動シートを介して間接的に摺動するようになっている。

図２の構成ではニップ部の形状は平坦であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。凹形状のニップを形成することで、記録材先端の排出方向がより加圧ローラ寄りになり、記録材の定着ベルトに対する分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。

定着ベルト２０１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（若しくはフィルム）とする。ベルトの表層は、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）又は四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）からなる離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。ベルトの基材とＰＦＡ又はＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があっても良い。シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、ニップ部にて未定着画像を押し潰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ユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するにはシリコーンゴム層を１００μｍ以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微小な凹凸が吸収され、ユズ肌画像が改善する。

また、定着ベルト２０１の内部には、ニップ形成部材２０６を支持するための支持部材であるステー２０７を設け、加圧ローラ２０３により圧力を受けるニップ形成部材２０６の撓みを防止し、軸方向（紙面垂直方向）で均一なニップ幅を得られるようにしている。ステー２０７は剛性を確保するために金属材料でできている。このステー２０７は両端部で側板に保持固定され、位置決めされている。ニップ形成部材２０６は複雑な形状を有するため、耐熱樹脂の射出成形品として作成されるのが望ましい。耐熱樹脂の種類としてはＬＣＰ（耐熱温度３３０℃程度）、ＰＥＫ（耐熱温度３５０℃程度）などが望ましい。また、ハロゲンヒータ２０２とステー２０７の間に反射部材２０９を備え、これがハロゲンヒータ２０２からの輻射熱などを反射することで、輻射熱などによりステー２０７が加熱されてしまうことによるエネルギー浪費を抑制している。

ここで、反射部材２０９を備える代わりに、ステー２０７の表面に断熱処理若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。熱源としては図示したハロゲンヒータでも良いが、抵抗発熱体（セラミックヒータ）、カーボンヒータ等であっても良い。

加圧ローラ２０３は、芯金２０５、芯金に設けられた弾性ゴム層２０４、離型性を得るために表面に設けられた離型層（ＰＦＡ又はＰＴＦＥ層）からなる。加圧ローラ２０３は、画像形成装置１００に設けられたモータなどの駆動源からギヤを介して駆動力が伝達されて回転する。また、加圧ローラ２０３は、図示しないスプリングなどにより定着ベルト２０１側に押し付けられており、弾性ゴム層２０４が押し潰されて変形することにより、所定のニップ幅を有している。

加圧ローラ２０３は中空ローラであっても良く、加圧ローラ２０３内部にハロゲンヒータなどの熱源を有していても良い。弾性ゴム層２０４はソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ２０３内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。スポンジゴムを使用すると、断熱性が高まり定着ベルト２０１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

定着ベルト２０１は、加圧ローラ２０３により連れ回り回転する。図２の定着装置２００の場合、加圧ローラ２０３は図示しない駆動源により回転し、ニップ部Ｎで定着ベルト２０１に駆動力が伝達されることにより定着ベルト２０１が回転する。定着ベルト２０１は、ニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、ニップ部以外では両端部でフランジ２０８にガイドされ、走行する。記録材Ｓはニップ部Ｎを通る際に加熱・加圧され、定着処理が行われる。
上記のような構成により、安価でウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。

図３は別な実施形態に係る定着装置を示す図である。
定着装置２００は、定着装置の両側板に設置された支持部材であるステー２０７、これに取り付けられたニップ形成部材２０６、ステーの内側に取り付けられた反射部材２０９、熱源である３本のハロゲンヒータ２０２、これらの部材の周りに回転可能に保持された定着ベルト２０１、ニップ形成部材に当接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０３等からなる。この定着装置２００は、無端ベルトである定着ベルト２０１を金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成である。

図４は、均熱部材の構成と通紙サイズによる定着ベルトの温度分布を示す図である。
本実施形態では、定着装置２００は２本のハロゲンヒータ２０２を備えている。中央熱源としての中央ヒータ２０２ａはＡ４縦の通紙幅に対応している。中央ヒータ２０２ａと端部熱源としての端部ヒータ２０２ｂを点灯することで、ヒータ全体の配熱分布は大サイズ（Ａ３縦）の通紙幅に対応する。

図４（ａ）に示すように、均熱部材が無い場合、ヒータ配熱分布よりも小さいサイズを通紙するとき、例えば中央ヒータ２０２ａと端部ヒータ２０２ｂを点灯させるＢ４通紙時には、定着ベルト２０１における非通紙部の温度上昇（端部温度上昇）が大きくなる。図４（ｂ）に示すように、均熱部材が無い場合、例えば中央ヒータ２０２ａのみを点灯させるハガキ通紙時においても同様に端部温度上昇が生じる。

図４（ｃ），（ｄ）に示すように、定着ベルト２０１に接触する均熱部材２２０を設けた場合、均熱部材２２０の効果により定着ベルト２０１の長手方向の温度むらが改善される。よって、図４（ａ），（ｂ）の場合に比べて、Ｂ４通紙時及びハガキ通紙時で端部温度上昇が低減される。しかし、図４（ｃ），（ｄ）に示すような全幅対応の均熱部材２２０では、中央ヒータ２０２ａのみ点灯するような用紙サイズ通紙時に、中央部に比べて端部の方が低温なため均熱部材２２０の効果で通紙領域外に熱が移動する。そのため、定着ベルト２０１の適切な定着温度を維持するべく中央ヒータ２０２ａの点灯率が上がり、消費電力が上昇する傾向がある。

これに対して、図４（ｅ），（ｆ）に示すように、本実施形態では、均熱部材２２０は、ヒータの配熱分布に対応して長手方向に中央均熱部材２２０ａと端部均熱部材２２０ｂに三分割されている。中央均熱部材２２０ａの長さは中央ヒータ２０２ａの長さに略一致している。さらに、中央均熱部材２２０ａと端部均熱部材２２０ｂの間に断熱部材２２２を設けている。断熱部材は、例えば樹脂、ゴム、セラミックス製である。この構成によれば、中央ヒータ２０２ａのみ点灯するハガキ通紙の場合（図４（ｆ））は、均熱部材の均熱効果により、ハガキの非通紙部分を加熱して端部上昇を生じていた中央ヒータ点灯による余剰熱量は通紙範囲へ移動する。そして断熱部材２２２の効果により、熱移動は中央均熱部材２２０ａの範囲に限定されるため、ハガキ通紙時の中央ヒータ２０２ａの点灯率上昇を防止でき、消費電力が上昇しない。

断熱部材２２２は、中央ヒータ２０２ａと端部ヒータ２０２ｂの境界付近の長手方向位置、特に中央ヒータ２０２ａの発光部の外側に設けると好ましい。この配置により、熱移動を中央均熱部材２２０ａの範囲に限定することができる。

均熱部材２２０ａ，２２０ｂは、金属性の薄板形状の部材でも、ニップ形成部材２０６にコーティングされた金属性の膜（均熱層）でもよい。その厚みは１ｍｍ以下、望ましくは０．４ｍｍ以下とするのがよい。定着ベルト２０１の基材がニッケルやＳＵＳなどの金属であるとき、均熱部材には、銅系材質（熱伝導率３８１Ｗ／ｍ・Ｋ）やアルミニウム系材質（熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ）等の熱伝導率が高い材質を用いると好ましい。定着ベルト基材にポリイミド（熱伝導率０．２９Ｗ／ｍ・Ｋ）などの樹脂材料を用いた場合、均熱部材として鉄系のＳＵＳ材質（熱伝導率１９Ｗ／ｍ・Ｋ）等の金属材料も使用できる。

なお、均熱層がニップ形成部材２０６にコーティングされるとき、均熱層は、ヒータの配熱分布に対応して長手方向に中央均熱層と端部均熱層を有する。そして、中央均熱層と端部均熱層の間に断熱部材が設けられる。

図２などから分かるように、均熱部材２２０は、ステー２０７及び反射部材２０９とは非接触に配置されている。そのため、均熱部材からステーへの熱移動を防止し、省エネルギー性を損なうこともない。同様に、均熱部材から反射部材への熱移動を防止し、省エネルギー性を維持できる。また、均熱部材２２０は耐熱樹脂製のニップ形成部材２０６に保持される。ニップ形成部材の熱伝導率（０．５４Ｗ／ｍ・Ｋ）は、均熱部材やステーや反射部材の値に比べて極端に小さい。そのため、高い断熱効果が得られ、均熱部材からニップ形成部材への熱移動を防止できる。

均熱部材により、小サイズ通紙時に発生する定着ベルトの非通紙範囲の端部温度上昇を低減できる。だが、均熱部材の熱容量が大きすぎると、定着ベルトからの熱の移動が大きくなって定着ベルトの昇温が妨げられ、立ち上がり時間遅延、ファーストプリントタイム遅延が生じ、省エネルギー性が損なわれてしまう。そのため、均熱部材を熱容量の低い薄層な部材とすることで、省エネルギー性を確保することができる。

図５は、均熱部材と断熱部材の概略斜視図である。
図示のように、ニップ形成部材２０６は長手方向にヒータ発光長にわたって延在している。均熱部材２２０は、ステー２０７に非接触に且つニップ形成部材２０６のニップ部側に配置されている。均熱部材２２０は、長手方向に中央均熱部材２２０ａと端部均熱部材２２０ｂに分割されており、これらの間に断熱部材２２２が配置されている。また、中央均熱部材２２０ａの長さはＡ４縦の通紙幅に略対応している。図示していないが、中央均熱部材２２０ａ、端部均熱部材２２０ｂ及び断熱部材２２２の通紙方向の前後には、上方に延在する突出部が形成されていてもよい。これにより、これら部材の断面形状はコ字状となり、ニップ形成部材２０６を安定的に受容することができる。

図６は、別な実施形態に係る均熱部材と断熱部材の概略斜視図である。
本実施形態では、ニップ形成部材２０６は下方に突出する突起２０６ａを具備しており、突起２０６ａが断熱部材としても機能する。つまり、中央均熱部材２２０ａはこれら突起２０６ａの間に嵌合し、端部均熱部材２２０ｂは突起２０６ａの外側に配置される。突起２０６ａはニップ形成部材２０６と一体成形されたものでも、ニップ形成部材２０６に後から固着されたものでもよい。ニップ形成部材２０６は小さい熱伝導率を有するため、断熱部材として機能し、中央均熱部材における熱移動は中央均熱部材２２０ａの範囲に限定されるため、ハガキ通紙時の中央ヒータ２０２ａの点灯率上昇を防止でき、消費電力が上昇しない。これによれば、先述と同様の効果を得ながら部品数を低減することができる。

図７，８は、別な実施形態に係る定着装置の概略断面図である。
この定着装置は、定着部材としての耐熱性フィルム（定着ベルト）２１３、その内部に熱源であってニップ形成部材を兼ねるセラミックヒータ２１１、ヒータ用のホルダ２１４、ヒータの支持部材としてのステー２１５、ヒータに対してニップ部側に設けられた均熱部材２１６を有する。また、耐熱性フィルム２１３を挟んでヒータに対向して加圧部材としての加圧ローラ２１２が具備されている。セラミックヒータ２１１と加圧ローラ２１２との間で、耐熱性フィルム２１３を挟むようにしてニップ部Ｎが形成される。そして、ニップ部Ｎである耐熱性フィルム２１３と加圧ローラ２１２との間に記録材を導入して、記録材を挟持して耐熱性フィルム２１３と共に搬送する。このとき、ニップ部Ｎにおいて、記録材に対してセラミックヒータ２１１からの熱が耐熱性フィルム２１３を介して加えられると共に、記録材が加圧されて、記録材上のトナー像が定着される。

図８に示すように、このヒータ２１１は、長手方向に中央熱源としての中央ヒータ２１１ａと端部熱源としての端部ヒータ２１１ｂに三分割されており、用紙サイズによっては中央ヒータ２１１ａのみの点灯が可能である。また、均熱部材２１６も、ヒータの配熱分布に対応して長手方向に中央均熱部材２１６ａと端部均熱部材２１６ｂに三分割されており、中央均熱部材２１６ａと端部均熱部材２１６ｂの間には２つの断熱部材２１７が配設されている。断熱部材２１７は、中央ヒータ２１１ａと端部ヒータ２１１ｂの境界付近の長手方向位置、特に中央ヒータ２１１ａの外側に設けると好ましい。これによって、中央ヒータ２１１ａのみ点灯するような用紙サイズ通紙時にも、断熱部材２１７の効果により耐熱性フィルム２１３の長手方向の温度むらが改善される。中央ヒータ２１１ａの点灯率上昇を防止でき、消費電力は上昇しない。

さらに、定着装置は定着ローラと加圧ベルトを用いたものであってもよい。
定着ローラは、アルミニウム系又は鉄系材芯金に、耐熱樹脂材料（フッ素樹脂）を被覆（コーティング又はチューブに挿入）したものとする。また、定着ローラは、アルミニウム系又は鉄系材芯金に耐熱ゴムを被覆したものとする。また、定着ローラは、アルミニウム系又は鉄系材芯金に耐熱ゴムを被覆し、さらにその外側に耐熱樹脂（フッ素樹脂）を被覆したものである。

加圧ベルトは、耐熱ゴム材質、又は耐熱樹脂材質、又は耐熱ゴム材質と耐熱樹脂材質を積層したもの、又は金属基材に耐熱樹脂材質を被覆したもの、又は金属基材に耐熱ゴム材質と耐熱樹脂材質を積層したものである。

定着ベルト２０１に接触する均熱部材２２０は、定着ベルト２０１の熱を長手方向に逃がす機能を有する。よって、定着ベルト２０１の熱伝導率Ａと均熱部材２２０の熱伝導率Ｂの間に、Ａ≦Ｂの関係が成立すると好ましい。これにより、定着ベルト２０１からの吸熱と均熱部材２２０の長手方向での熱移動が早くなり、小サイズ通紙時に発生する定着ベルト２０１の長手方向の端部温度上昇低減効果を向上することができる。

２００ 定着装置
２０１ 定着ベルト（定着部材）
２１３ 耐熱性フィルム、定着ベルト（定着部材）
２０３，２１２ 加圧ローラ（加圧部材）
２０６ ニップ形成部材
２０２ ハロゲンヒータ（熱源）
２１１ セラミックヒータ（熱源、ニップ形成部材）
２０２ａ，２１１ａ 中央ヒータ（中央熱源）
２０２ｂ，２１１ｂ 端部ヒータ（端部熱源）
２２０，２１６ （均熱層又は均熱部材）
２２０ａ，２１６ａ （中央均熱層又は中央均熱部材）
２２０ｂ，２１６ｂ （端部均熱層又は端部均熱部材）
２０７，２１５ ステー（支持部材）
２２２，２１７ 断熱部材
２０６ａ 突起（断熱部材）
Ｎ ニップ部

特開２００４−２８６９２２号公報 特許第２８６１２８０号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００７−３３４２０５号公報

Claims (7)

1. 回転可能な定着部材と、定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材の外周面に当接する加圧部材と、前記定着部材の内側に位置し、前記定着部材を介して前記加圧部材に当接して前記定着部材と前記加圧部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、を備えた定着装置において、
   前記熱源は、長手方向に中央熱源と端部熱源を有し、
   前記支持部材に非接触に、且つ、前記ニップ形成部材のニップ部側に均熱層又は均熱部材を配置し、
   前記均熱層又は前記均熱部材は、前記熱源の配熱分布に対応した中央均熱層及び端部均熱層、又は中央均熱部材及び端部均熱部材を有し、
   前記中央均熱層及び前記端部均熱層、又は前記中央均熱部材及び前記端部均熱部材の間に断熱部材を配置したことを特徴とする定着装置。
2. 前記断熱部材を、前記中央熱源と前記端部熱源の境界付近の長手方向位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着部材の熱伝導率Ａと、前記均熱層又は前記均熱部材の熱伝導率Ｂの間に、Ａ≦Ｂの関係が成立することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記ニップ形成部材は前記断熱部材として機能する突起を有し、該突起は前記中央均熱層及び前記端部均熱層、又は前記中央均熱部材及び前記端部均熱部材の間に嵌合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記熱源はハロゲンヒータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記熱源はセラミックヒータであり、該セラミックヒータがニップ形成部材を兼ねることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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