JP2016018160A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ニップ形成部材のニップ幅を長手方向に沿って均一なニップ幅として精度よく得られ、安定した定着品質を実現できる定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト６０と、定着ベルトを保持するホルダ５１と、定着ベルトに当接する加圧ローラ７０と、定着ベルトの内部に配置され、加圧ローラに当接してニップＮを形成するパッド８０（ニップ形成部材）と、パッドを支持する支持部材９０と、パッドと支持部材を固定する側板５２と、定着ベルト６０を介して加圧ローラをパッドに圧接させる加圧機構を備え、パッド８０は支持部材と接触する金属からなる第１層を含む３層以上の層からなり、ニップ支持部材９０は荷重のかかっていない状態で長手方向の中央が加圧部材側に凸となる形状を備え、かつニップ形成部材とニップ支持部材は、中央が凸となる形状で互いに接している。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、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画像が形成される。次いで、画像転写方式又は直接方式により未定着トナー画像が記録材シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙等の記録材に形成される。そして、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、記録紙に形成されたトナー像を、無端ベルトと加圧ローラとの間のニップ部において、加熱及び加圧し、定着処理を実行するものが知られている。

このような定着装置としては、ベルト方式の定着装置が知られている。例えば、図１０に示すように、内部にヒータ１０５を有した加熱ローラ１０４と定着ローラ１０２との間に定着ベルト１０３を架設し、定着ベルト１０３を介して定着ローラ１０２に加圧ローラ１０１を圧接して定着ニップを形成している。定着ベルト１０３にはテンション付与部１０７によりテンションを与え、定着後の記録紙Ｐを定着ベルト１０３から剥離させる分離爪１０６を設け、加熱ローラ１０４側の定着ベルト１０３の温度をサーミスタ１１０で検知している。

ところで、近年、さらなるウォームアップ時間（電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定の温度（リロード温度）までに要する時間）や、ファーストプリント時間（印刷要求を受けた後、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）の短縮化が望まれている。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あ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）が問題となっており、これらに従来のベルト方式の定着装置では十分に対応できていない。
そこで、無端ベルトの内部にパイプ状の金属熱伝導体を配し、金属熱伝導体を内部の熱源により温め、無端ベルトと金属熱伝導体の間の空気層での対流、輻射熱、あるいは熱伝導などにより、ベルト全体を温めるパイプ状金属熱伝導体を用いる方式の定着装置がある。このパイプ状金属熱伝導体を用いる方式の定着装置が、例えば、特許文献１に開示される。

この定着装置では、さらに無端ベルトを介して金属熱伝導体に接してニップ部を形成する加圧ローラを備え、該加圧ローラの回転に連れ回りするようにして固定の金属熱伝導体に対して無端ベルトを周方向に移動させている。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し、かつ高速回転時の熱量不足を解消するようにしている。

更に、無端ベルトの内部に無端ベルトと摺接する摺動面を有するニップ形成部材と、ニップ形成部材の摺動面と反対側に位置してニップ形成部材を支えるバックアップ部材と、熱源のみを設けた定着装置の一例が特許文献２に開示される。
ここでは、ニップ形成部材の摺動面との間に無端ベルトを挟んで加圧してニップ部を形成するとともに無端ベルトを所定方向に従動回転させる加圧ローラを備える。この定着装置では熱源回りの熱容量を少なくできる。更に、無端ベルトを直接熱源で加熱し、その部位にニップを形成するので、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可能となる。

上述の特許文献２に示されるように、無端ベルト内に該無端ベルトの内面と摺接する摺動面を有するニップ形成部材と、これを支えるバックアップ部材とを設けた方式を採る定着装置では、バックアップ部材はベルト内を貫通する必要がある。この場合、加圧ローラからニップ形成部材を経てくる荷重を受けるバックアップ部材であるニップ支持部材は受ける荷重を両端で支える両持ち梁として機能する。

ところで、定着装置の小型化や余分な熱容量の削除のためニップ支持部材はなるべく体積が少ないことが望ましいが、この場合、次のような問題が生じる。図１１（ａ）に示すように、無端ベルト１２１の内部のニップ形成部材１２２がニップ支持部材１２３で支持され、その両端が装置本体側の側板１２５に支持されているとする。この状態で、加圧ローラ１２４からの加圧力Ｐｒをニップ支持部材１２３が受けると、その中央がニップＮから逃げる方向（図中下方）に撓み、その撓み量はニップ支持部材の体積が小さいほど強度が下がって大きくなる。これにより、図１１（ｂ）に破線で示すように、ニップ形成部材１２２のニップＮの幅ｎはその長手方向において中央部が狭まり、ニップ形成部材の長手方向に沿って均一なニップ幅を精度よく得ることができなくなる。

このようにニップ形成部材１２２のニップ幅ｎがニップ形成部材の長手方向において変化して、均一なニップ幅を得られず、ニップ幅ｎが不安定となると、安定した定着品質を実現するこことができない。
そこで、定着装置において、加圧部材からの加圧力Ｐｒでニップ形成部材１２２が撓むとしても、この撓みを打ち消すような構成を用いることが考えられる。言い換えると、加圧部材と対向して定着ニップを形成するニップ形成部材が加圧部材から受ける荷重で撓むとしても、ニップ形成部材のニップ幅を長手方向に沿って均一なニップ幅として寸法精度よく得られる定着装置が考えられている。
本発明は、定着装置におけるニップ形成部材のニップ幅を長手方向に沿って均一なニップ幅として精度よく得られ、安定した定着品質を実現するこことができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の定着装置は、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを両端部で保持する定着ベルト保持部材と、前記定着ベルトの外周面に当接する加圧部材と、前記定着ベルトの内部に配置され、前記定着ベルトを介して前記加圧部材に当接してニップ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ニップ支持部材と、前記定着ベルト保持部材と前記ニップ支持部材を固定する側板と、前記定着ベルトを介して前記加圧部材を前記ニップ形成部材に圧接させる加圧機構を備え、前記ニップ形成部材は前記ニップ支持部材と接触する金属からなる吸熱層を含む３層以上の層からなり、前記ニップ支持部材は荷重のかかっていない状態で長手方向の中央が端部よりも前記加圧部材側に凸となる形状を備え、かつ前記ニップ形成部材と前記ニップ支持部材は、前記中央が凸となる形状で互いに接していることを特徴とする。

本発明によると、ニップ支持部材は長手方向の中央が端部よりも凸となる形状を有するので、加圧力を受け撓んだ場合にも撓みを相殺でき、支持しているニップ形成部材のニップ幅を長手方向に沿って均一に寸法精度よく得ることができる。

本発明の一実施形態に係る定着装置を搭載する画像形成装置を概略的に示す構成図である。 図１に示した定着装置の拡大概略断面図である。 図１に示した定着装置に使用されるパッドを説明する図で、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は第１、２層を除いた切欠斜視図である。 図１に示した定着装置のパッドの拡大分解斜視図である。 図１に示した定着装置のハロゲンランプの機能説明図で、（ａ）は幅の広い用紙の通紙での発熱範囲を、（ｂ）は幅の狭い用紙の通紙での発熱範囲を説明する図である。 図１に示した定着装置の要部の平面図である。 図１に示した定着装置の要部の定着ベルトを排除した場合の平面図である。 図１に示した定着装置で用いる支持部材を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は要部切欠斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る定着装置を概略的に示す要部断面図である。 従来の定着装置を説明する説明図である。 参考例としての従来の定着装置の支持部材を示し、（ａ）は変形時の側面図、（ｂ）変形時のニップ幅説明図である。

次に、本発明に係る一実施形態を図面に従って以下に説明する。なお、本実施形態を説明するための各図面において、同一の機能若しくは形状を有する部材又は構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明の定着装置が設けられるカラープリンタとしての画像形成装置の一例を示す概略断面図である。ここに示される画像形成装置１０は、後述する定着装置５０と電子写真方式の画像形成部とを備えており、その画像形成部には複数の（図示した例では４つの）画像形成手段１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄが設けられている。この第１〜第４の画像形成手段１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄは、それぞれ同一の構成ではあるが、対応するトナー色だけが異なっている。そのため、これら画像形成手段において、例えばブラックトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成される。なお、これら画像形成手段は、現像剤（トナー）色の違い以外はそれぞれ同一の構成であるため、以下の説明では、参照符号におけるａ，ｂ，ｃ及びｄの添え字を適宜省略して説明する。

画像形成手段１には、静電潜像担持体であるドラム状の感光体２が配置されており、この感光体２のまわりに、帯電部材３、現像装置４及びクリーニング手段５が設けられている。この感光体２は、時計回りに回転駆動することが可能であり、この感光体２の表面には帯電部材３が圧接されている。そして、この帯電部材３は、感光体２の回転駆動に伴い従動回転させられる。また、この帯電部材３には、図示しない高圧電源により所定のバイアス電圧が印加され、回転駆動する感光体２の表面を一様に帯電できるようになっている。なお、ここに図示した帯電部材３は、感光体２に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電等を利用する非接触式のものを採用することも可能である。

また、図１に示される画像形成装置１０では、４つの画像形成手段に並行して、斜め下に露光装置６が設けられている。この露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどの適宜適切な構成部材を有している。そして、各色トナーの画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材３により帯電させられた各感光体２を露光する。そして、それぞれの感光体２上に静電潜像を作り出すために設けられる。
この露光装置６を用いて感光体２上に形成された静電潜像は、感光体２の回転により、現像装置４を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。なお、この画像形成装置１０の内部における上方には、ブラック，マゼンタ，シアン及びイエローの各色トナーが充填されたトナーボトル２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び２０ｄが配置されている。そして、このトナーボトル２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び２０ｄから図示しない搬送経路を介して、所定補給量のトナーがそれぞれ各色現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄに補給されるようになっている。

更に、この各画像形成手段の感光体２に対向して中間転写体として構成される、無端ベルト状の中間転写ベルト７が配置され、この中間転写ベルト７の表面には各感光体２が当接している。図１に示した中間転写ベルト７は、複数の支持ローラ（例えば、支持ローラ１５ａ、１５ｂなど）に巻きかけられて構成されている。そして、図示した例では、支持ローラ１５ａが、図示しない駆動源としての駆動モータと連結されている。そして、この駆動モータを駆動させることで、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに回転移動すると共に、従動回転可能な支持ローラ１５ｂが回転させられる。また、中間転写ベルト７の裏面には、そのベルトを挟んで感光体２に対向して位置する一次転写ローラ８が配置されている。この一次転写ローラ８に図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置４により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト７に一次転写されるようになっている。なお、一次転写されずに感光体２上に残された一次転写残トナーは、感光体２による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング手段５により除去され、感光体２上におけるトナーが完全に除去される。

更に、図示した画像形成装置１０では、一次転写ローラ８の、中間転写ベルト７の駆動方向下流側に、二次転写装置としての二次転写ローラ１８が設けられている。この二次転写ローラ１８は、中間転写ベルト７を挟んで支持ローラ１５ｂと対向している。そして、この二次転写ローラ１８と支持ローラ１５ｂとで中間転写ベルト７を介して二次転写ニップ部を形成している。また、この画像形成装置１０は、記録媒体積載部としての給紙カセット３０、給送コロ３１に加え、レジストローラ対（位置合わせローラ対）３５等を備える。そして、二次転写ローラ１８から見て、記録媒体の搬送方向下流側には、定着装置５０及び排紙ローラ対３６が設けられている。

次に、画像形成動作について説明する。この画像形成動作においても、各感光体２にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト７に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、ａ，ｂ，ｃ及びｄの添え字は必要に応じて省略する。

先ず、上記した感光体２が図示しない駆動源により時計回り方向に回転駆動され、このとき感光体表面に図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。この表面電位を初期化された感光体２の表面が、今度は帯電部材３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、露光装置６からのレーザ光が照射され、これによって感光体表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に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各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体上に形成された静電潜像は、現像装置４を通る際に、現像装置４からの各色トナー（現像剤）が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。

また、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに走行駆動させられる。そして、上記した一次転写ローラ８には、感光体上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体２と中間転写ベルト７との間に転写電界が形成される。そして、感光体２上のトナー像が、その感光体２と同期して回転駆動される中間転写ベルト７上に静電的に一次転写される。このように、一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト７の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト７上に重ね合わされ、所望のフルカラー画像が形成される。

その一方で、画像を形成されるべき記録媒体は、給紙カセット３０に積載された記録媒体束から給送コロ３１等の適宜適切な搬送部材の作用によりレジストローラ対３５まで一枚ごとに分離されて給送される。そして、その際には、未だ回転駆動を開始していないレジストローラ対３５のニップ部に、搬送された記録媒体の先端が突き当たり、所謂ループを形成することで、記録媒体のレジストレーションが行われる。

その後、中間転写ベルト７上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、レジストローラ対３５の回転駆動が開始される。そして、支持ローラ１５ｂと、これに中間転写ベルト７を介して対向する二次転写ローラ１８とで構成される二次転写ニップ部に向けて記録媒体が送出される。本実施形態では、二次転写ローラ１８に中間転写ベルト表面におけるトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される。そして、これによって中間転写ベルト７表面に形成されたフルカラートナー像が記録媒体上に一括して転写される。

トナー像を転写された記録媒体は、定着装置５０まで更に搬送される。そして、この定着装置５０を通過するときに、熱と圧力とを加えられ、永久画像としてトナー像が記録媒体に定着させられる。画像を定着させられた画像形成後の記録媒体は、排紙ローラ対３６を介して排出トレイ等の記録媒体排出部に排出されることで画像形成動作が完了する。なお、二次転写ローラ１８が配置される二次転写ニップ部で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１９により取り除かれ回収される。

次に、定着装置５０の構成について図２を参照して以下に説明する。定着装置５０は、図２に示すように、回転可能な定着部材としての定着ベルト６０と、定着ベルト６０の外周面に当接して回転可能に設けられた加圧部材としての加圧ローラ７０とを備える。更に、定着ベルト６０はその内部に定着ベルト６０を加熱する熱源としてのハロゲンヒータ６１と、加圧ローラ７０と対向するよう配備されるニップ形成部材であるパッド８０と、パッド８０を支持するニップ支持部材である支持部材９０とを備える。更に、定着装置５０はホルダ５１と支持部材９０を固定する側板５２と、定着ベルト６０の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ（図示せず）と、加圧ローラ７０を定着ベルト６０へ付勢してニップ面Ｎを形成する図示しない付勢手段等を備えている。

定着ベルト６０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６０は、ニッケル若しくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）等の樹脂材料で形成された内周側の基材を備える。しかも、基材の外周側は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）等で形成された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良い。

加圧ローラ７０は、芯金７２と、芯金７２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７１と、弾性層７１の表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層（図示せず）によって構成されている。そして、加圧ローラ７０は、図示しない付勢手段によって定着ベルト６０側へ付勢され、定着ベルト６０を介してパッド（ニップ形成部材）６５に当接している。この加圧ローラ７０と定着ベルト６０とが圧接する箇所では、加圧ローラ７０の弾性層７１が押し潰されることで、所定の幅のニップ部（ニップ）Ｎが形成されている。また、加圧ローラ７０は、プリンタ本体に設けられた図示しない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。そして、加圧ローラ７０が回転駆動すると、その駆動力がニップＮで定着ベルト６０に伝達され、定着ベルト６０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７０を中実のローラとしているが、中空のローラであっても良い。その場合、加圧ローラ７０の内部にハロゲンヒータ等の熱源を配設しても良い。
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７１は、ソリッドゴムでも良いが、加圧ローラ７０の内部に熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いても良い。断熱性が高まり定着ベルト６０の熱が奪われ難くなるため、スポンジゴムの方が望ましい。また、定着部材と加圧部材は、互いに圧接する態様に限らず、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。

図７に示すように、ニップ形成部材であるパッド８０は、定着ベルト６０の回転軸方向又は加圧ローラ７０の回転軸方向に亘って長手状に配設され、支持部材９０によって支持されている。支持部材９０の両端部は、定着装置の筐体（図示せず）に固定の側板５２に形成される取付け穴５３（図２には一側のみ表示する）に嵌合され、固定されている。これにより、加圧ローラ７０による圧力でパッド８０及び支持部材９０がずれ変位することを防止している。
更に、左右の側板５２（図６，７参照）には定着ベルト保持部材であるホルダ５１が互いに向かい合って突出すように形成されている。各ホルダ５１は切欠環状の湾曲凸部を成し、各外周湾曲面が環状の定着ベルト６０の両側内壁面に摺接して定着ベルト６０の半径方向及び軸方向の回転ずれを抑制している。
支持部材９０は、パッド８０の撓み防止機能を満足させるために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成されることが望ましい。この際、支持部材９０の各板材が鉄鋼板の打ち抜き加工によって作成されることが望ましい。鉄鋼板で作成されることで、安価で剛性の高い支持部材９０を作成することができる。
なお、支持部材９０の追加説明は後述する。

ハロゲンヒータ６１は、図５に示すように、中央ヒータ６１ａ、端部ヒータ６１ｂの２本を並列状態で使用する。なお、以下の記載において、中央ヒータ６１ａと端部ヒータ６１ｂを総称する場合にハロゲンヒータ６１と記載する。ここでハロゲンヒータ６１は、相互に発熱範囲が異なる。そして、定着装置５０に通紙される用紙のサイズに応じて、定着ベルト６０を加熱できる。具体的には、本実施形態の定着装置５０は、定着ベルト６０の長手方向中央部領域に対応する位置を加熱する中央ヒータ６１ａと、定着ベルト６０の長手方向端部領域に対応する位置を加熱する端部ヒータ６１ｂとの２本を備える。そして、図５（ａ）に示すように、Ａ３縦など幅の広い用紙Ｂを通紙する際は、中央ヒータ６１ａと端部ヒータ６１ｂの両方を点灯する。一方、図５（ｂ）に示すように、Ａ４縦など幅の狭い用紙Ｃを通紙する際は、中央ヒータ６１ａのみを点灯する。そのため、定着ベルト６０の加熱に使用する消費電力を抑えることができる。本実施形態では、ハロゲンヒータ６１を２本使用しているが、この態様に限定されないことは言うまでもない。

なお、パッド８０が定着ベルト６０とハロゲンヒータ６１との間に配備されており、ハロゲンヒータ６１からの熱を一部（例えば、軸方向端部）で遮蔽する遮蔽部材として機能するようにしている。これにより、特に、連続通紙時の定着ベルト６０の非通紙領域における過剰な温度上昇を抑制することができ、定着ベルト６０の熱による劣化や損傷を防止することができる。なお、パッド８０の追加説明は後述する。

次に、本実施形態に係る定着装置５０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（不図示）が投入されると、ハロゲンヒータ６１に電力が供給されると共に、加圧ローラ７０が図２中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト６０は、加圧ローラ７０との摩擦力によって、図２中の反時計回りに従動回転する。

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が担持された像担持体である用紙Ｐ（図２参照）が、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ａ１方向に搬送される。ここで、加圧機構の働きで加圧ローラ７０が圧接状態にある定着ベルト６０と該加圧ローラ７０の挟圧区間に形成されるニップＮに用紙Ｐが送入される。そして、ハロゲンヒータ６１によって加熱された定着ベルト６０による熱と、定着ベルト６０と加圧ローラ７０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Ｎから図２中の矢印Ａ１方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が側板５２により支持される分離部材７５の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト６０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、支持部材９０に支持されるニップ形成部材であるパッド８０について説明する。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、パッド８０はパッド表８０１（第１層の熱移動手段）、パッド中間８０２（第２層の熱移動手段）、パッド裏８０３（第３層の熱移動手段）、摺動シート８０４を組み合わせた４層の構成となっている。
図３（ａ）に示すように、パッド８０の第１層の熱移動手段としてのパッド表８０１は金属製であり均熱層として機能し、摺動シート８０４で覆われる。そして、図３（ａ）に示すように、パッド中間８０２およびパッド裏８０３とで、摺動シート８０４の摺動方向で端部領域を挟持し、摺動シート８０４をより強固に固定している。このため、定着ベルト６０が回転する際、この摺動シート８０４に対し定着ベルト６０が摺動することで、定着ベルト６０に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト６０への摩擦力による負荷が軽減される。
図４に示すように、パッド８０はそのパッド表８０１が、その長手方向（紙面斜め前後方向）への熱移動を促進して、定着ベルト６０を均熱化し、非通紙部温度上昇を抑える機能を有する。
これに対し、支持部材９０と接触する金属からなるパッド裏８０３は第１吸熱部材８０３１を有する。第１吸熱部材８０３１は吸熱層であり、大きい熱容量を有し又は放熱量を高めるために大きい表面積を有することが望ましく、金属製である。

両層間のパッド中間８０２は第２吸熱部材８０３２と第１断熱部材８０２１と第２断熱部材８０２２を有し、熱移動修正層として機能する。ここで、間欠配備の第２吸熱部材８０３２は、厚み方向への熱移動を促進し、熱を吸収する役割を有する。即ち、第１吸熱部材８０３１は、パッド表８０１の熱容量不足を補うものである。
隣接する第１断熱部材８０２１はパッド表８０１より熱伝導率の低い、例えば樹脂からなり、定着ベルト６０の長手方向に部分的に延在し、パッド表８０１と第１吸熱部材８０３１の間で、第２吸熱部材８０３２が存しない位置（図４参照）に配置されている。このような第１断熱部材８０２１を有することで、定着ベルト６０の熱を過剰に吸収することを回避する。その結果、通紙部での温度落ち込みを防げる。また、ウォームアップ時間の短縮や消費電力の削減を図れる。

第２断熱部材８０２２は、パッド表８０１より熱伝導率の低い、例えば樹脂からなり、パッド表８０１と第２吸熱部材８０３２の間に設けられる。第２断熱部材８０２２を設けることにより、パッド表８０１から第２吸熱部材８０３２への熱移動量を減らすことができる。

なお、第２断熱部材８０２２は、厚くしすぎると、定着ベルト６０に蓄積された熱が第２吸熱部材８０３２に移動しなくなるため、非通紙部温度上昇が発生し易くなる。そのため、第２断熱部材８０２２の厚みや長さは、発生する非通紙部温度上昇の大きさに応じて最適化する必要があるが、その厚みは第１断熱部材８０２１の厚みより小さい。

第１吸熱部材８０３１は、パッド中間８０２（第２の熱移動手段）より熱伝導率の大きい材料である、例えば金属から成り、定着ベルト６０の長手方向に延在し、第１断熱部材８０２１及び第２断熱部材８０２２に対向配置されている。
第１層に接触して設けられた第２層をなすパッド中間８０２は上述のように第２吸熱部材８０３２を備える。これにより、定着ベルト６０の非通紙部温度上昇の発生位置に対応して軸方向の一部がそれ以外の部分と比較して熱移動を促進する部材が設けられる。このため、非通紙部温度上昇を抑制し、定着ベルト６０の耐久性及び温度安定性を確保できる。

次に、パッド８０を支持する支持部材９０について説明する。
ここでは、ニップ形成部材であるパッド８０に加圧ローラ７０が圧接することで生じるニップＮ（図１１参照）の幅ｎが、パッド８０の長手方向でずれることを打ち消す機能を有した支持部材９０を図６〜図８を用いて説明する。

ここで、本発明の実施形態における支持部材９０は、図２に示すように、装置本体側に固定され、互いに対向配備の左右の側板５２に取付け穴５３（一方側のみ記載）を設け、これら取付け穴５３に支持部材９０の両端を係合させ、一体的に固定している。
左右の側板５２に両端が支持された支持部材９０は、図７に示すように、その長手方向の主要域でパッド８０を一体的に支持し、そのパッド８０に定着ベルト６０を介して加圧ローラ７０から加わる加圧力Ｐｒを両持ち梁として受けるように構成される。
即ち、図２に示すように、支持部材９０はパッド８０との対向端の複数の荷重入力部ｇ１で加圧力Ｐｒを受け、左右の側板５２の左右の取付け穴５３の縁部に荷重出力部ｇ２より加圧力Ｐｒを伝達している。

支持部材９０は、片方が曲げのない平板状のステー上９１、屈曲板状のステー下９２、右側の縦向き平板状のステー（以後単に縦向きステーと記す）９３を側面視で三角形状に組み合わせて一体形成した構成を採る。
更に、支持部材９０はステー上９１とステー下９２が、図２で左側の重合端部で重ねられて一体接合され、左側重合端部反対側が図２で右側で直交する縦向きステー９３の複数の嵌合凸部９０５が嵌合し、各嵌合凸部９０５がカシメ加工されている。ここで複数の嵌合凸部９０５はステー間方向（図２で上下方向）に２列で、互が図８（ｂ）に示すように、列状を成してそれぞれ配備されている。
この際、支持部材９０を形成する２枚の板材のそれぞれの短手方向（図２で左右方向）の端面間の長さＬ１がそろえられ、シンプルな形状を採れるので、ニップ支持部材の組み付け精度を向上させることができる。しかも、組み付け精度と結合剛性を確保でき、両持ち梁として形状剛性を確保できる。

ここで、特に、支持部材９０は、両持ち梁として加圧力Ｐｒを受けた際の撓み変形を前以て考慮し、予め設定した撓み量δ（図７参照）を打ち消すだけ、中央の複数の係合突片ｔ１、ｔ２がパッド８０側に突き出し、それぞれが突状支持面ｋ１、ｋ２を形成している。
具体的には、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、支持部材９０は、それを構成するステー上９１とステー下９２のパッド８０と反対側の重合端部をカシメ用金具９０４を用いてカシメ加工する。これと反対側のパッド８０側（図８（ｂ）で上側）は互いに離間した状態で縦向きステー９３にそれぞれ突き合わされる。その上で、縦向きステー９３に予め形成した矩形貫通穴ｈ１、ｈ２にステー上９１，ステー下９２側の嵌合凸部９０５を貫通させ、その上で互いの矩形突合せ部分が互いにカシメ加工されて一体化されている。

このように、縦向きステー９３上には、そのステー短手方向に並列状に２列でそれぞれ間欠配備の複数の嵌合凸部９０５からなる列状部が形成される。しかも、それぞれの列状部は、互いに隣り合う嵌合凸部９０５の中間位置より係合突片ｔ１、ｔ２をそれぞれ突設している。
ここで係合突片ｔ１の列と係合突片ｔ２の列において、各係合突片ｔ１、ｔ２の突状支持面ｋ１、ｋ２を結ぶ互いに平行な２本の湾曲軌跡Ｑは、ステー長手方向に対して湾曲する形状を成している。特に、図７に示すように、縦向きステー９３上の各係合突片ｔ１、ｔ２の突端はそれらの２本の互いに平行な湾曲軌跡Ｑ（１本のみ示す）がステー長手方向に対して湾曲する形状を成している。
しかも、これらの湾曲軌跡Ｑは、支持部材９０の長手方向中央部において最も加圧ローラ７０及びパッド８０側に突設され、各係合突片ｔ１、ｔ２の突端の突状支持面ｋ１、ｋ２がパッド８０を支える足として機能している。

このように、縦向きステー９３（図８（ａ）では水平面を成している）からパッド８０側に突き出す複数の係合突片ｔ１、ｔ２（図中には一方のみ示される）の突端は、協働してステー長手方向に沿って湾曲する凸となる形状の湾曲軌跡Ｑを形成する。
そこで、ここでは、複数の係合突片ｔ１、ｔ２（図中には一方のみ示される）の突端が特定する２本の湾曲軌跡Ｑの設定にあたり、支持部材９０が両持ち梁として加圧力Ｐｒを受けた際の撓み変形を打ち消すだけの撓み量δを前以て求めている。その撓み量δに応じた湾曲軌跡Ｑが得られる複数の係合突片ｔ１、ｔ２の突出し量を確保するよう形成している。
このため、ここでは２本の湾曲軌跡Ｑを設定する係合突片ｔ１、ｔ２を管理することで、支持部材９０の中央凸形状精度を管理でき、管理する範囲を限定でき、ニップ支持部材の作成が容易になる。

更に、矩形貫通穴ｈ１、ｈ２に貫通され固定される係合突片ｔ１、ｔ２はそれぞれがステー長手方向に沿い複数間欠的に列状に形成され、パッド８０との接触面が不連続である。このため、各係合突片ｔ１、ｔ２とパッド８０との接触状態の調整を個々に行え、この点からも、支持部材９０の中央凸形状精度を管理でき、管理する範囲を限定でき、ニップ支持部材の作成が容易になる。

次に、定着装置５０の駆動について説明をする。
上述のように、支持部材９０は加圧力Ｐｒのかかっていない状態でステー長手方向の中央が端部よりも突き出し量δ（図７参照）だけ凸となる形状を有する。この状態で、定着装置５０が駆動したとする。
すると、加圧ローラ７０から定着ベルト６０を介して加圧力Ｐｒがパッド８０及び支持部材９０に加わる。次いで加圧力Ｐｒを受けた支持部材９０の中央部が加圧ローラ７０側から離れる方向に退却変形する。次いで、凸状のパッド８０及び支持部材９０の複数の係合突片ｔ１、ｔ２の突状支持面ｋ１、ｋ２の湾曲軌跡Ｑが略直状状態と成って当接し、突き出し量δを相殺するよう撓む。この際、支持部材９０の弾性復帰力と加圧力Ｐｒがバランスすることとなる。

このように、支持部材９０の弾性変位を複数の係合突片ｔ１、ｔ２の突状支持面ｋ１、ｋ２の湾曲軌跡Ｑが相殺することで、パッド８０が加圧力Ｐｒを受け撓んだ場合にも撓み量δを相殺できるだけ退却変形し、パッド８０を直状に支持できる。このような支持部材９０側の弾性変位がなされることにより、パッド８０（ニップ形成部材）のニップ幅ｎ（図１１（ｂ）参照）を長手方向に沿って均一（図１１（ｂ）の２点差線参照）に寸法精度よく得ることができる。このため、定着装置は安定した定着品質を実現することができ、画像形成装置は安定した画像品質の印刷物を得ることができる。

更に、このような定着装置５０では、ニップ形成部材であるパッド８０に熱移動層としての機能を持たせる構成を採っており、この場合において、パッド８０側にたわみを相殺する凸形状を設けることが難しい。そこで、本発明では、支持部材９０側に加圧力で撓んで、撓みを相殺する機能を付与し、パッド８０は支持部材９０に従動するのみに構成できる。このような構成を採る場合であっても、パッド８０を撓ませることができ、パッド８０の長手方向に沿ったニップ幅を均一に寸法精度よく得ることができ、本発明を有効利用できる。

上述の定着装置５０では、支持部材９０を形成するステー上９１とステー下９２である２枚の板材同士をカシメ加工によって接合している。このため、ステー上９１とステー下９２である２枚の板材を、安価に接合することができる。
更に、上述の定着装置５０では、複数の係合突片ｔ１、ｔ２の突面ｆ１により湾曲軌跡Ｑを設定するので、加圧力Ｐｒを受け支持部材９０が撓んだとしても、撓み量δを相殺し、パッド８０を直状に支持する。これにより、パッド８０のニップ幅ｎ（図１１（ｂ）参照）を長手方向に沿って均一（図１１（ｂ）の２点差線参照）に寸法精度よく得ることができ、定着装置は安定した定着品質を実現することができる。
更に、ニップ幅ｎを長手方向に沿って均一に保持できる定着装置５０では、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にも貢献でき、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。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
上述の実施形態の定着装置では、切欠環状のホルダ５１を用いていたが、図９に示すように定着ベルトの内周壁の回転軌跡Ｒ３に沿う片状の複数のホルダ５１ｂを設け、これにより、定着ベルトを回転可能に支持するようにし、形状の簡素化を図ってもよい。このような他の実施形態において、これ以外の構成は図２の実施形態１の定着装置５０と同様の構成を採るので、重複説明を略す。この場合も、実施形態１と同様の作用効果が得られる。
上述した図２の定着装置５０では、支持部材９０を形成するステー上９１とステー下９２はパッド８０側と反対側の重合端部をカシメ用金具９０４で互いをカシメ加工し、パッド８０側を縦向きステー９３に突き合わせ、互いをカシメ加工していた。しかし、場合により、これらカシメ加工に代えて、ステー上９１とステー下９２及び縦向きステー９３を相互に溶接加工してもよい。この場合、支持部材９０の接合をより強くでき、たわみの少ないニップ支持部材を作成することができる。

上述のカラープリンタとしての画像形成装置１０によれば、定着装置５０を用いることで、より低い加工難易度で精度を出せる支持部材９０を使用できる。このため、より安価でニップ位置精度を安定させることができ、定着装置５０の効果と同様の効果が得られる画像形成装置を実現できる。
また、本実施形態では、パッド８０について第１〜４の熱移動手段を有するとして説明しているが、第１の熱移動手段は、均熱部材として説明しているが、均熱の作用に限定されず、吸熱や断熱等の作用を有するものも含むものであって良い。また、第３、第４の熱移動手段は、相互に吸熱や断熱等の作用を有するものも含むものであって良い。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、本発明を適用する定着装置はカラープリンタとしての画像形成装置１０に搭載されるとしているが、上述のタイプの画像形成装置に限らず、他のタイプの画像形成装置であってもよい。その他、本発明を適用する画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、これら複数の機構を備えた複合機であってもよい。その他、本発明を適用する画像形成装置は、電気回路形成に用いられる画像形成装置、バイオテクノロジー分野において、所定の画像を形成するのに用いられる画像形成装置であってもよい。本発明の実施の形態に記載された効果は本発明から生じるもっとも好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されるものに限定されるものではない。

１０ 画像形成装置(カラープリンタ)
５０ 定着装置
５１ ホルダ
５２ 側板
６０ 定着ベルト
６１ ハロゲンヒータ（熱源の一例）
７０ 加圧ローラ（加圧部材）
８０ パッド（ニップ形成部材）
８０１ パッド表（第１層の熱移動手段）
８０２ パッド中間（第２層の熱移動手段）
８０３ パッド裏（第３層の熱移動手段）
８０４ 摺動シート
９０ 支持部材（ニップ支持部材）
ｋ１、ｋ２ 突状支持面
ｎ ニップ幅
Ｎ ニップ

特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００７−２３３０１１号公報

Claims (7)

1. 無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを両端部で保持する定着ベルト保持部材と、
   前記定着ベルトの外周面に当接する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内部に配置され、前記定着ベルトを介して前記加圧部材に当接してニップ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ニップ支持部材と、
   前記定着ベルト保持部材と前記ニップ支持部材を固定する側板と、
   前記定着ベルトを介して前記加圧部材を前記ニップ形成部材に圧接させる加圧機構を備え、
   前記ニップ形成部材は前記ニップ支持部材と接触する金属からなる吸熱層を含む３層以上の層からなり、
   前記ニップ支持部材は荷重のかかっていない状態で長手方向の中央が端部よりも前記加圧部材側に凸となる形状を備え、かつ前記ニップ形成部材と前記ニップ支持部材は、前記中央が凸となる形状で互いに接している定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記ニップ形成部材は吸熱層と、前記定着ベルトに当接する均熱層と、これら両層間の熱移動修正層の３層以上の熱移動層を持つことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、前記凸となる形状は前記長手方向に沿う２列からなることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記ニップ支持部材と前記ニップ形成部材の接触面が不連続であることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置において、前記第１層に接触して設けられた第２層は、定着ベルトの非通紙部温度上昇の発生位置に対応して軸方向の一部がそれ以外の部分と比較して熱移動を促進する部材が設けられたことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置において、前記第２層に接触して設けられた第３層は、金属からなることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とした画像形成装置。

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