JP2016053632A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着性、耐久性及び搬送性を損なうことなく、簡易な構成で均熱部材に摺動シートを固定できる定着装置を提供することを目的とする。【解決手段】 定着装置は、回転可能な無端ベルト状の定着部材と、定着部材に対向して回転する加圧部材と、定着部材の内側に配設され、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とを備える定着装置であって、ニップ形成部材は、対向する曲げ部を有する均熱部材と、均熱部材の内部に配置された断熱部材と、断熱部材の上面に配置された吸熱部材と、均熱部材のニップ面を覆い、均熱部材の曲げ部と断熱部材とで挟持された摺動シートとを有している。そして、均熱部材に形成された嵌合部と断熱部材に形成された被嵌合部とが嵌合して、均熱部材と断熱部材とが互いに固定される。このように、簡易な構成（嵌合）で、均熱部材に摺動シートを固定できる。【選択図】図１１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における熱方式の定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

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。そして、画像転写方式又は直接方式によって未定着トナー画像が記録媒体シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙等の記録媒体に形成される。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１参照）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２参照）が知られている。

ベルト方式の定着装置では、近年、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、すなわちウォームアップ時間の更なる短縮化が望まれている。また、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完了するまでの時間（ファーストプリント時間）の短縮化も望まれている（課題１）。

さらに、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。特に連続印刷の初めに熱量が不足する、いわゆる温度落ち込みが問題となっている（課題２）。

これら課題１、２を解決するために、低熱容量の定着ベルト全体を直接加熱し、伝熱効率を大幅に向上させる構成の定着装置が知られている。この定着装置では、ウォームアップ時間及びファーストプリント時間の更なる短縮化とともに、連続印刷時の熱量不足を解消し、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。

ところで、定着装置は、種々の記録媒体が通紙されることが前提となっており、例えば、定着部材（定着ベルト）の長手方向の発熱幅よりも小さい記録媒体が通紙されることがある。この場合、定着部材の非通紙領域は記録媒体により熱を奪われないため、熱量過多となり温度が上昇する。そのため、定着部材の劣化が進んで寿命が短くなるという問題がある。（課題３）

本発明の課題は、定着性、耐久性及び搬送性を損なうことなく、簡易な構成で均熱部材に摺動シートを固定できる定着装置を提供することを目的とする。

前記課題は、回転可能な無端ベルト状の定着部材と、前記定着部材に対向して回転する加圧部材と、前記定着部材の内側に配設され、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とを備える定着装置であって、前記ニップ形成部材は、対向する曲げ部を有する均熱部材と、前記均熱部材の内部に配置された断熱部材と、前記断熱部材の上面に配置された吸熱部材と、前記均熱部材のニップ面を覆い、前記均熱部材の曲げ部と前記断熱部材とで挟持された摺動シートとを有し、前記均熱部材に形成された嵌合部と前記断熱部材に形成された被嵌合部とが嵌合して、前記均熱部材と前記断熱部材とが互いに固定されることを特徴とする定着装置によって解決される。

本発明の定着装置は、定着性、耐久性及び搬送性を損なうことなく、簡易な構成で均熱部材に摺動シートを固定できる。

ニップ形成部材の一例を示す斜視図である。 画像形成装置の実施形態であるカラープリンタの断面を示す模式図である。 画像形成装置に搭載された定着装置の概略構成図である。 画像形成装置に搭載された定着装置の別の形態を示す概略構成図である。 本実施形態に係るニップ形成部材の分解斜視図である。 本実施形態に係る均熱部材の端部を示す斜視図である。 本実施形態に係る第１の断熱部材の端部を示す斜視図である。 均熱部材と第１の断熱部材の嵌合状態を示す斜視図である。 本実施形態に係る、第１の断熱部材と第２の断熱部材の連結方法を示す斜視図である。 本実施形態に係る第１の吸熱部材の固定方法を示す斜視図である。 ニップ形成部材の組み立て方法を示す分解斜視図である。 均熱部材に設けられた嵌合部の変形例を示す図である。 第１の断熱部材に設けられた被嵌合部の変形例を示す図である。

以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。

上記の課題３を解決するために、定着ニップを形成するニップ形成部材の一部を高熱伝導材に置き換え、非通紙領域の熱を吸収させることで温度上昇を抑制する技術が提案されている。この技術は、非通紙領域への熱供給を遮断する部材、その駆動機構又は空冷用の送風機構が不要であり、簡素な構成で非通紙領域の温度上昇を抑制できる。

一方、ニップ形成部材は定着ベルトに直接接触して摺動するため、定着ベルトの耐久性が劣化するおそれがある。そこで、ニップ形成部材のニップ面を低摩擦特性の材料からなる摺動シートで覆い、定着ベルトの耐久性を向上できる定着装置が提案されている。

図１は、ニップ形成部材の一例を示す斜視図である。図１に示すように、ニップ形成部材１００は、均熱部材１１０と、均熱部材１１０のニップ部面を覆う摺動シート１２０と、熱伝導部材（断熱部材１３０及び吸熱部材１４０）とを有する。具体的には、定着ニップの上流側にあり、曲げ部１１０ａの鋭利な先端に摺動シート１２０を貫通させるとともに、均熱部材１１０と断熱部材１３０で摺動シート１２０を挟持・固定している。

このように構成されたニップ形成部材１００では、熱伝導部材に非通紙領域の熱を吸収させることにより、非通紙領域の温度上昇を抑制できる。また、摺動シート１２０により定着ベルト回転時の摩擦負荷が軽減されるので、定着ベルトの耐久性を向上することができる。

しかしながら、ニップ形成部材１００のように摺動シート１２０を均熱部材１１０と断熱部材１３０の間で挟持・固定する構成は、摺動シート１２０折り曲げ部分の復元力で
断熱部材１３０が持ち上げられるなど、設置が不安定となる。この場合、非通紙領域の温度上昇の抑制効果が十分に得られず、定着性を損なってしまう。

均熱部材１１０に断熱部材１３０を固定するために、均熱部材１１０にネジ穴を開けて断熱部材１３０をネジ締結すると、ネジ山を確保するために均熱部材１１０を厚くする必要があり、コストアップやレイアウトの制限が生じる。一方、断熱部材１３０にネジ穴を開ける場合は、摺動シート１２０を挟持させてからネジ締めするため、ニップ面側の摺動シート１２０にネジ締結用の穴を開ける必要がある。その穴を起点に摺動シート１２０に破れが生じて定着ベルトの摩擦負荷が増加し、耐久性が低下するおそれがある。

また、摺動シート１２０を挟持させる方向（ニップ背面側）とネジを締結する方向（ニップ面側）が一致しないため、摺動シート１２０を挟持させた後に裏返してネジを締結する必要があり、組み立て性が悪いという問題もある。

以下の実施形態では、定着性、耐久性及び搬送性を損なうことなく、簡易な構成で均熱部材に摺動シートを固定できる定着装置について説明する。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図２は、画像形成装置の実施形態であるカラープリンタの断面を示す模式図である。図２に示すように、画像形成装置１の中央には、４つの作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが設けられている。各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８等を備える。なお、図２において、イエローの作像部４Ｙが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋについては符号を省略している。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの下方には、各感光体５の表面を露光する露光装置９が配置されている。露光装置９は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆ−θ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等を備える。露光装置９は、各感光体５に対して色毎に対応した書き込み光（例えば、感光体５に対して書き込み光Ｌｙ）を出射して、静電潜像を形成する。

各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋの上方には、転写ベルトユニット１０が配設されている。転写ベルトユニット１０は、転写体としての転写ベルト１１と、１次転写手段としての１次転写ローラ１２と、２次転写手段としての２次転写ローラ１５と、駆動ローラ１６と、従動ローラ１７と、ベルトクリーニング装置１８とを備える。

転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、駆動ローラ１６及び従動ローラ１７によって張架されている。ここでは、駆動ローラ１６が回転駆動することによって、転写ベルト１１は図中の矢印Ａ１で示す方向に周回走行（回転）する。

１次転写ローラ１２は、それぞれ各感光体５との間で転写ベルト１１を挟み込んで１次転写ニップを形成している。また、各１次転写ローラ１２には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。

２次転写ローラ１５は、駆動ローラ１６との間で転写ベルト１１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。また、各１次転写ローラ１２と同様に、２次転写ローラ１５にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加される。

ベルトクリーニング装置１８は、転写ベルト１１に対向して、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する。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。また、ベルトクリーニング装置１８は転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための、不図示の排出手段を有する。

画像形成装置１の上部には、ボトル収容部３が設けられており、ボトル収容部３には補給用のトナーを収容したトナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋが着脱可能に装着されている。トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｂｋと各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２から各現像装置７へトナーが補給される。

一方、画像形成装置１の下部には、記録媒体としての用紙Ｓを収容した給紙トレイ３０や、給紙トレイ３０から用紙Ｓを搬出する給紙ローラ３１等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、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及びＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

画像形成装置１内には、用紙Ｓを給紙トレイ３０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、２次転写ローラ１５の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｓを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ３２が配設されている。

また、２次転写ローラ１５の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｓに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ３３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ３４が設けてある。

次に、図２を参照しながら、画像形成動作について説明する。まず、各感光体５が図示しない駆動装置によって時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザ光がそれぞれ照射され、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき各感光体５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（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂｋ）の各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。次に、各感光体５上に形成された静電潜像は、各現像装置７により各色トナー（現像剤）が供給されることにより、トナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、転写ベルト１１は図中の矢印Ａ１方向に周回走行（回転）する一方、各１次転写ローラ１２に、トナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加される。これにより、各１次転写ローラ１２と各感光体５との間の１次転写ニップにおいてに転写電界が形成される。次いで、各感光体５の回転に伴い、感光体５条の各色のトナー画像が１次転写ニップに達したとき、転写電界により各感光体５上のトナー画像が転写ベルト１１の上に順次重ねあわせて転写される。このようにして、転写ベルト１１の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、転写ベルト１１に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置１の下部では、給紙ローラ３１が回転駆動を開始し、給紙トレイ３０から用紙Ｓが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｓは、レジストローラ３２によってタイミングを計られて、２次転写ローラ１５と駆動ローラ１６との間の２次転写ニップに送られる。このとき２次転写ローラ１５には、転写ベルト１１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、これにより、２次転写ニップに転写電界が形成されている。

次に、転写ベルト１１の周回走行に伴って、転写ベルト１１上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、二次転写ニップに形成された転写電界によって、転写ベルト１１上のトナー画像が用紙Ｓ上に一括して転写される。なお、このとき用紙Ｓに転写しきれなかった転写ベルト１１上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置１８によって除去される。除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

そして、用紙Ｓは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｓ上のトナー画像が当該用紙Ｓに定着される。そして、用紙Ｓは、排紙ローラ３３によって装置外へ排
出され、排紙トレイ３４上にストックされる。

以上の説明は、用紙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つの作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ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つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。

図３は、画像形成装置に搭載された定着装置の概略構成図である。図３に示すように、定着装置２０は、回転可能な無端ベルト状の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加圧部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３とを備える。また、定着装置２０は、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を支持する支持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とを備える。

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、Ｎｉ（ニッケル）もしくはＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属材料又はＰＩ（ポリイミド）等の樹脂材料で形成された内周側の基材と、ＰＦＡ又はＰＴＦＥ等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。

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２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃとにより構成されている。加圧ローラ２２は、図示しない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、画像形成装置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。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。

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できる。

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、定着回転体と対向回転体は、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。

各ハロゲンヒータ２３は、それぞれの両端部が定着装置２０の側板（不図示）に固定されている。各ハロゲンヒータ２３は、画像形成装置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いる。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨヒータ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡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の軸方向に渡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の詳細については、後述する。

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。また、反射部材２６は、ハロゲ
ンヒータ２３によって直接加熱されるため、高融点の金属材料等で形成されることが望ましい。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。

本実施形態の定着装置は、無端ベルトを直接加熱する構成のため、伝熱効率を大幅に向上させることができる。そのため、ウォームアップ時間及びファーストプリント時間の更なる短縮化とともに、連続印刷時の熱量不足を解消し、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。

図４は、画像形成装置に搭載された定着装置の別の形態を示す概略構成図である。図４において、図３と同一物には同符号を付して、その詳細な説明は省略する。図４に示すように、本形態の定着装置２０は、用紙幅対応のためハロゲンヒータが３本で構成されている。用紙幅に対応したヒータを設けることで過度の熱量供給を抑制でき、省エネ性の向上ができる。

ところで、定着装置は種々の記録媒体が通紙されることが前提となっており、例えば、定着部材（定着ベルト）の長手方向の発熱幅よりも小さい記録媒体が通紙されることがある。この場合、定着部材の非通紙領域は記録媒体により熱を奪われないため、熱量過多となり温度が上昇する。そのため、定着部材の劣化が進んで寿命が短くなるという問題がある。

そこで、定着ニップを形成するニップ形成部材の一部を高熱伝導材に置き換え、非通紙領域の熱を吸収させることで温度上昇を抑制する。また、ニップ形成部材は定着ベルトに直接接触して摺動するため、定着ベルトの耐久性が劣化するおそれがある。そのため、ニップ形成部材に低摩擦特性の材料からなる摺動シートを備える。

図５は、本実施形態に係るニップ形成部材の分解斜視図である。図５に示すように、ニップ形成部材２４は、均熱部材４０と、均熱部材４０のニップ面を覆う摺動シート５０と、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂと、第２の断熱部材６５と、第１の吸熱部材７０と、第２の吸熱部材７５とを有する。

均熱部材４０は熱伝導の高い材料、例えばＣｕ（銅）からなり、定着ベルトの長手方向に亘って配置されている。均熱部材４０は定着ベルトの非通紙領域に過剰に蓄積する熱を吸熱し、その熱を均熱部材４０自身の長手方向に移動させる。これにより、定着ベルトの温度分布のばらつきを小さくできる。また、均熱部材４０は定着ベルトの内側に形成された対向する曲げ部４０ａ、４０ｂを有し、定着ニップ部の上流側の曲げ部４０ｂの先端は鋭利な形状となっている。

均熱部材４０のニップ面を覆う摺動シート５０は、低摩擦特性の材料からなり、例えば、東レ社製のトヨフロン（登録商標）等が好ましい。摺動シート５０は、均熱部材４０の曲げ部４０ｂの鋭利な先端に貫通されるとともに、均熱部材４０の曲げ部４０ａ、４０ｂ、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂ及び第２の断熱部材６５により挟持・固定されている。

定着ベルトが回転する際、摺動シート５０により摩擦負荷が軽減され、定着ベルトへの駆動トルクが低減される。定着ベルトが回転すると、摺動シート５０は摺動方向に引っ張られるが、曲げ部４０ｂの先端が摺動シート５０を強固に保持する。なお、定着ベルトが逆回転する場合は、曲げ部４０ａの先端にも鋭利な形状を設けることが有効である。

均熱部材４０の内部には、均熱部材４０よりも熱伝導率の低い、例えば樹脂からなる第１の断熱部材６０ａ、６０ｂ及び第２の断熱部材６５が配置されている。第２の断熱部材６５は均熱部材４０の非通紙領域であって、温度上昇の発生位置にある。第１の断熱部材６０ａ、６０ｂは、第２の断熱部材６５の位置を除く、均熱部材４０の両端部と中央部にある。

第２の断熱部材６５の上面には第２の吸熱部材７５が配置され、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂ及び第２の吸熱部材７５の上面には第１の吸熱部材７０が配置されている。第１の吸熱部材７０及び第２の吸熱部材７５も熱伝導の高い材料、例えばＣｕ（銅）からなる。

第１の吸熱部材７０及び第２の吸熱部材７５は、ニップ形成部材２４の厚み方向への熱移動を促進して熱を吸収する。すなわち、第１の吸熱部材７０及び第２の吸熱部材７５は、均熱部材４０の熱容量を補うためのものであり、特に第１の吸熱部材７０は大きい熱容量を有するか、又は放熱性を高めるために表面積を大きくすることが望ましい。また、第２の吸熱部材７５は、非通紙領域の温度上昇の大きさに応じて厚みや長さを調整する。

一方、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂは第１の吸熱部材７０が定着ベルトから過剰に熱を吸熱することを防いでいる。これにより、定着ベルトの温度落ち込みを防止し、定着不良や、ウォームアップ時間と消費電力の増大を防ぐことができる。また、第２の断熱部材６５は、均熱部材４０から第２の吸熱部材７５を介して第１の吸熱部材７０に移動する熱量を調整する役割を担う。そのため、第２の吸熱部材７５と同様に、非通紙領域の温度上昇の大きさに応じて厚みや長さを調整する。

以下より、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂと、第２の断熱部材６５と、第１の吸熱部材７０と、第２の吸熱部材７５とで一体に構成される部材を総称して、熱伝導部材８０と呼ぶ。すなわち、ニップ形成部材２４は均熱部材４０と、均熱部材４０に備わる摺動シート５０と、熱伝導部材８０により構成される。

続いて、本発明の特徴である均熱部材と熱伝導部材の固定方法について詳細に説明する。

図６は、本実施形態に係る均熱部材の端部を示す斜視図であり、図７は、本実施形態に係る第１の断熱部材の端部を示す斜視図である。また、図８は、均熱部材と第１の断熱部材の嵌合状態を示す斜視図である。

図６に示すように、均熱部材４０の端には、均熱部材４０と同じ材質でＬ型の嵌合部４５が均熱部材４０の曲げ部４０ａ、４０ｂから略中心に形成されている。この嵌合部４５は均熱部材４０の不図示の他端にも形成されている。また、嵌合部４５の嵌合部分の幅をＨ１、嵌合部４５の深さをＤ１、嵌合部４５自体の幅をＷとする。

一方、図７に示すように、第１の断熱部材６０ａの一端はＵ形状となっている。そのＵ字型の内側底面には被嵌合部６２が形成され、Ｕ字型の底面から更に長手方向にはネジ穴６４が設けられている。また、被嵌合部６２の高さをＨ２、被嵌合部６２の奥行きをＤ２、被嵌合部６２の端面から第１の断熱部材６０ａの端面までの長さをＬとする。

均熱部材４０の嵌合部４５の幅（Ｈ１）は、第１の断熱部材６０ａの被嵌合部６２の高さ（Ｈ２）に対し、遊びが少ないか又は遊びのない寸法とする。また、嵌合部４５の深さ（Ｄ１）は、被嵌合部６２の奥行き（Ｈ２）よりも小さい寸法とする。これにより、図８に示すように、嵌合部４５と被嵌合部６２とが嵌合でき、嵌合部４５と被嵌合部６２の接触面には摩擦力が発生するので、均熱部材４０と第１の断熱部材６０ａとが互いに固定される。なお、嵌合部自体の幅（Ｗ）は、均熱部材４０と第１の断熱部６０ａが適切に固定されるように定めればよい。

図９は、本実施形態に係る、第１の断熱部材と第２の断熱部材の連結方法を示す斜視図である。図９に示すように、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂには断面が矩形状の２つの凹部６３が形成されている。一方、第２の断熱部材６５の長手方向の端面には、断面が矩形状の２つの凸部６７が形成されている。第１の断熱部材６０ａ、６０ｂの凹部６３の断面は、第２の断熱部材６５の凸部６７の断面に対し、遊びが少ないか又は遊びのない寸法とする。また、凹部６３と凸部６７とは互いに挿入できる位置関係にあり、これらを挿入した際、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂと第２の断熱部材６５とは３つの側面が段差のない状態に連結される。

図１０は、本実施形態に係る第１の吸熱部材の固定方法を示す斜視図である。図１０に示すように、第１の吸熱部材７０は通し穴７２を有している。一方、第１の断熱部材６０ａにはネジ穴６４が形成されているので、第１の吸熱部材７０と第１の断熱部材６０ａとは、締結部材であるネジ７７により互いに固定される。上述したように、第１の断熱部材６０ａは均熱部材４０に固定されているため、第１の吸熱部材７０は第１の断熱部材６０ａに固定するだけで、均熱部材４０に対して固定できる。そのため、ネジ締結を必要最小限に抑えることができ、組付け作業性の向上とコストアップを抑制できる。

次に、ニップ形成部材の組立方法の一例について説明する。図１１は、ニップ形成部材の組み立て方法を示す分解斜視図である。まず、図１１の下段に示すように、均熱部材４０に摺動シート５０を取り付ける。次に、図１１の中段の、ＡとＢで示される、第１の断熱部材６０ａと第２の断熱部材６５とを連結する。

次いで、各第２の断熱部材６５の上に第２の吸熱部材７５を配置する。そして、その第２の吸熱部材７５を挟持するように、ＡとＢで示される第２の断熱部材６５と第１の断熱部材６０ｂとを連結する。続いて、第１の吸熱部材７０を、第１の断熱部材６０ａにネジ７７で締結すれば、熱伝導部材８０が完成する。

次に、均熱部材４０に熱伝導部材８０を固定する。熱伝導部材８０の両端部（第１の断熱部材６０ａ）は、図７に示すように、被嵌合部６２の端面が第１の断熱部材６０ａの端面に対して長さＬだけ奥に位置している。そのため、熱伝導部材８０の一端の被嵌合部６２を均熱部材４０の嵌合部４５に嵌合させると、熱伝導部材８０の他端の被嵌合部６２に対向する嵌合部４５に対し、長さ２Ｌ程度のクリアランス（隙間）ができる。そのクリアランスにより、熱伝導部材８０全体が均熱部材４０内に収まる。熱伝導部材８０を長手方向に平行移動させて、熱伝導部材８０の両端の被嵌合部６２をそれぞれ嵌合部４５に嵌合させれば、熱伝導部材８０と均熱部材４０とが互いに固定される。以上により、ニップ形成部材２４が完成する。

完成したニップ形成部材２４を、図３又は図４に示すように、定着ベルト２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って長手状に配設し、ステー２５によって固定支持すれば、本実施形態に係る定着装置２０が完成する。

以上説明したように、本実施形態に係る定着装置は、均熱部材に形成された嵌合部と、断熱部材に形成された被嵌合部とが嵌合して、均熱部材と断熱部材とが互いに固定される。そのため、均熱部材と断熱部材とに挟持された摺動シートを確実に固定できる。また、均熱部材と断熱部材の固定にネジ締結を行わないため、ネジ山を確保するために均熱部材を厚くするといったレイアウト変更が不要である。あるいは、ニップ面側の摺動シートと均熱部材にネジ締結用の穴を設ける必要がなく、摺動シートの耐久性を損なうことや、記録媒体の搬送性を損なうこともない。

また、本実施形態に係る定着装置は、定着ニップを形成するニップ形成部材により非通紙領域の熱を吸収させることで温度上昇を抑制できる。そのため、簡素な構成で非通紙領域の温度上昇を抑制でき、定着性を向上できる。また、ニップ形成部材には低摩擦特性の材料からなる摺動シートを備えるので、定着ベルトの耐久性を向上できる。

（変形例）
本発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能である。

図１２は、均熱部材に設けられた嵌合部の変形例を示す図であり、図１３は、第１の断熱部材に設けられた被嵌合部の変形例を示す図である。図１２において図６と同一物、又は図１３において図７と同一物には、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。まず、図１２に示すように、嵌合部４５は均熱部材４０の両端以外に設けてもよい。また、図１３に示すように、第１の断熱部材の平面視で矩形状の穴に、均熱部材の嵌合部と嵌合する被嵌合部６２を形成してもよい。このように、均熱部材４０と第１の断熱部材６０ａとの嵌合部分は、均熱部材４０の端部又は第１の断熱部材６０aの端部に限定されず、ニップ形成部材の仕様に応じて定めてよい。

先に示した図９のように、第１の断熱部材６０ａ、６０ｂと第２の断熱部材は矩形状の２つの凹部６３及び凸部６７によって連結されている。ここで、凹部６３及び凸部６７の断面は矩形状に限定されず、円形でも楕円形でもよい。また、凹部６３及び凸部６７の個数も２個に限定されず、凹部６３及び凸部６７の幅を大きくして、それぞれ１個で連結してもよい。または、３つ以上の凹部６３及び凸部６７を設けてもよい。

先に示した図１０のように、第１の吸熱部材７０は第１の断熱部材６０ａとネジ締結により固定されている。変形例としてネジ締結ではなく、第１の吸熱部材７０に凸部を形成し、第１の断熱部材６０ａにその凸部に嵌合する凹部を形成して、それら凹凸部により第１の吸熱部材７０と第１の断熱部材６０ａとを固定してもよい。これにより、ニップ形成部材の組み立てにネジが不要となる。

１ 画像形成装置
２ トナーボトル
３ ボトル収容部
４ 作像部
５ 感光体
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ クリーニング装置
９ 露光装置
１０ 転写ベルトユニット
１１ 転写ベルト
１２ １次転写ローラ
１５ ２次転写ローラ
１６ 駆動ローラ
１７ 従動ローラ
１８ ベルトクリーニング装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ
２２ａ 芯金
２２ｂ 弾性層
２２ｃ 離型層
２３ ハロゲンヒータ
２４、１００ ニップ形成部材
２５ ステー
２６ 反射部材
３０ 給紙トレイ
３１ 給紙ローラ
３２ レジストローラ
３３ 排紙ローラ
３４ 排紙トレイ
４０、１１０ 均熱部材
４０ａ、４０ｂ、１１０ａ 曲げ部
４５ 嵌合部
５０、１２０ 摺動シート
６０ａ、６０ｂ 第１の断熱部材
６２ 被嵌合部
６３ （第１の断熱部材の）凹部
６４ （第１の断熱部材の）ネジ穴
６５ 第２の断熱部材
６７ （第２の断熱部材の）凸部
７０ 第１の吸熱部材
７２ （第１の吸熱部材の）通し穴
７５ 第２の吸熱部材
７７ ネジ
８０ 熱伝導部材
１３０ 断熱部材
１４０ 吸熱部材
Ｓ 用紙（記録媒体）

特開２００４−２８６９２２号公報 特許２８６１２８０号公報

Claims (4)

1. 回転可能な無端ベルト状の定着部材と、前記定着部材に対向して回転する加圧部材と、前記定着部材の内側に配設され、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とを備える定着装置であって、
   前記ニップ形成部材は、対向する曲げ部を有する均熱部材と、前記均熱部材の内部に配置された断熱部材と、前記断熱部材の上面に配置された吸熱部材と、前記均熱部材のニップ面を覆い、前記均熱部材の曲げ部と前記断熱部材とで挟持された摺動シートとを有し、
   前記均熱部材に形成された嵌合部と前記断熱部材に形成された被嵌合部とが嵌合して、前記均熱部材と前記断熱部材とが互いに固定されることを特徴とする定着装置。
2. 前記断熱部材は、凹部が形成された第１の断熱部材と、凸部が形成された第２の断熱部材とからなり、前記凹部と前記凸部とが嵌合して、前記第１の断熱部材と前記第２の断熱部材とが連結されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記吸熱部材は、前記熱均熱部材に嵌合した前記断熱部材に締結部材で固定され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. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images