JP2017015924A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯状部材を使用して媒体に現像剤像を定着させる定着装置において、帯状部材を加熱する熱伝達部材の加熱効率をより向上させた定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置において加圧ローラ１０に対向する加熱部は、板状ヒータ１と、熱拡散部材３と、支持部４と、定着ベルト５と、定着ローラ６と、加圧パッド７と、定着ベルト５とを張架すると共に面状ヒータ１の熱を定着ベルト５に伝達する熱伝達部材２とを有する。熱伝達部材２は、基材と、その基材の表面の少なくとも一部を覆う被膜とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。

これまでに、ベルトを使用して媒体に現像剤像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１の定着装置では、ヒータの熱を、ベルトを張架する金属ガイドを介してベルトに伝達することで、装置の小型化とベルトの加熱効率の向上とを両立させている。

特開２０１１−２５７４５５号公報

ところで、このような定着装置では、熱伝達部材として機能する金属ガイドに反りが生じた場合、金属ガイドとベルトとの十分な密着性が得られず、ベルトの加熱効率が低下することが懸念される。

本開示はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、帯状部材に対する加熱効率をより向上させることのできる定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一実施形態としての定着装置は、発熱部材と、帯状部材と、この帯状部材を張架すると共に発熱部材の熱を帯状部材に伝達する熱伝達部材とを有する。ここで熱伝達部材は、基材とその基材の表面の少なくとも一部を覆う被膜とを有する。

本発明の一実施形態としての画像形成装置は、上記定着装置を備える。

本開示の一実施形態としての定着装置によれば、基材とその基材の表面の少なくとも一部を覆う被膜とを有する熱伝達部材を有するようにしたので、帯状部材の昇温をより効率的に行うことができる。よって、この定着装置を備えた画像形成装置によれば、印刷等の処理動作を短縮することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の全体構成例を表す模式図である。 図１Ａに示した画像形成装置の内部の構成例を模式的に表すブロック図である。 図１Ａに示した画像形成装置の画像形成部を拡大して表す模式図である。 図１に示した画像形成装置の定着装置の主要部を拡大して表す概略断面図である。 図１に示した画像形成装置の定着装置の全体構成を表す斜視図である。 図３に示した定着装置の熱伝達部材を拡大して表す斜視図である。 図３に示した定着装置の熱伝達部材を拡大して表す他の斜視図である。 図３に示した定着装置の要部を拡大して表す拡大断面図である。 図５に示した熱伝達部材の一部を拡大して表す第１の断面図である。 図５に示した熱伝達部材の一部を拡大して表す第２の断面図である。 図５に示した熱伝達部材の一部を拡大して表す第３の断面図である。 図４Ａに示した熱伝達部材の挙動を説明するための第１の概略断面図である。 図４Ａに示した熱伝達部材の挙動を説明するための第２の概略断面図である。 図４Ａに示した熱伝達部材の挙動を説明するための第３の概略断面図である。 実験例における処理量とサーミスタ温度との関係を表す特性図である。 実験例における処理量とウォームアップ時間との関係を表す特性図である。 図４Ａに示した熱伝達部材の第１の変形例を表す概略斜視図である。 図４Ａに示した熱伝達部材の第２の変形例を表す概略斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明は本発明の一具体例であって、本発明は以下の態様に限定されるものではない。また、本発明は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。

＜１．実施の形態＞
［概略構成］
（画像形成装置の全体構成）
図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る定着装置１０７を搭載した画像形成装置の全体構成例を表す模式図である。この画像形成装置は、例えば用紙やフィルムなどの記録媒体（印刷媒体、転写材ともいう。）１０１に対して画像（例えばカラー画像）を形成する、電子写真方式のプリンタである。

この画像形成装置は、筐体１００に、例えばカセット（記録媒体供給トレイ）１０２と、記録媒体搬送部１０３Ａ〜１０３Ｄと、画像形成部１０４と、記録媒体反転ユニット１０６と、定着装置１０７とを備えている。カセット１０２は記録媒体１０１を収容するものであり、記録媒体搬送部１０３Ａ〜１０３Ｄは、カセット１０２から供給された記録媒体１０１を搬送する搬送ローラである。画像形成部１０４は、記録媒体１０１に対してトナー像（現像剤画像）１０１Ｔ（後述）を転写するものである。ＬＥＤヘッド１０５は、画像形成部１０４における感光体ドラム（図示せず）の表面を露光して潜像を形成するものである。定着装置１０７は画像形成部１０４から搬送された記録媒体１０１上に転写されたトナー像に対し熱および圧力を付与することで、そのトナー像１０１Ｔを記録媒体１０１上に定着させるための部材である。また、記録媒体反転ユニット１０６は、記録媒体１０１の両面に対して印刷を行う場合に用いられるものである。定着装置１０７において一方の面に所定のトナー像１０１Ｔが定着された記録媒体１０１が記録媒体搬送部１０３Ｃを経て記録媒体反転ユニット１０６により反転される。そののち、その記録媒体１０１は再度、記録媒体搬送部１０３Ａと記録媒体搬送部１０３Ｂと画像形成部１０４と定着装置１０７とを順次通過することにより、他方の面にも所定のトナー像１０１Ｔが定着されるようになっている。両面への印刷が終了した記録媒体１０１は記録媒体搬送部１０３から記録媒体搬送部１０４を経て外部へ排出される。なお、本明細書では、記録媒体１０１の搬送方向と直交する方向（図１では紙面と直交するＺ軸方向）を横方向という。

図１Ｂは、図１に示した画像形成装置の制御系を模式的に表すブロック図である。図１Ｂに示したように、この画像形成装置は、その全体動作を制御する主制御部２００のほか、Ｉ／Ｆ制御部２０１、帯電電圧制御部２０２、ヘッド制御部２０３、現像電圧制御部２０４、転写電圧制御部２０５、画像形成駆動制御部２０６、ベルト駆動制御部２０７、定着制御部２０８を備えている。なお、この画像形成装置の制御系については後に詳述する。

図１Ｃは、画像形成部１０４を拡大して表す模式図である。画像形成部１０４については後に詳述する。

（定着装置１０７の詳細な構成）
まず、図２から図７を参照して、定着装置１０７における詳細な構成について説明する。定着装置１０７は、横方向の両端部に設けられた一対のサイドプレート１１を有している。一対のサイドプレート１１は、例えば画像形成装置の筐体１００に固定されている。

図２は、定着装置１０７の主たる構成要素を拡大して表す概略断面図である。図３は、定着装置１０７の全体構成を表す斜視図である。図４Ａは定着装置１０７における熱伝達部材２を、その表面２１が見える方向から眺めたときの構成を表す斜視図であり、図４Ｂは熱伝達部材２を、その裏面２２などが見える方向から眺めたときの構成を表す斜視図である。また図５は、熱伝達部材２等の、その長手方向と直交する断面の構成を表す断面図である。さらに図６は、図５における破線の囲み部分ＩＶを拡大して表した拡大断面図である。

図２に示したように、定着装置１０７は、環状の定着ベルト５と、その定着ベルト５によって取り囲まれた空間に設けられた板状ヒータ１、熱伝達部材２、熱拡散部材３、支持部材４、定着ローラ６、加圧パッド７、ガイド部材８およびコイルばね９Ａ，９Ｂと、定着ベルト５を挟んで定着ローラ６および加圧パッド７と対向するように配置された加圧ローラ１０とを有している。定着ベルト５は、熱伝達部材２、定着ローラ６、加圧パッド７およびガイド部材８によって所定の張力で張架されることとなる環状の（無端状の）ベルトであり、図２に示した周回方向５Ｒの方向へ回転可能に保持されるようになっている。定着ベルト５は、例えば内径が４５ｍｍ程度であり、例えば厚さ０．１ｍｍのポリイミドからなる内層と、例えば厚さ０．２ｍｍのシリコーンゴムからなる中間層と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂からなる外層との３層構造を有する。定着ローラ６および加圧パッド７と加圧ローラ１０との間には、定着ベルト５と加圧ローラ１０とが密接するニップ部Ｎが形成される。記録媒体１０１は定着ベルト５と加圧ローラ１０との間を例えば矢印１０１Ｘの方向へ搬送され、ニップ部Ｎにおいて所定のトナー像１０１Ｔが定着されるようになっている。なお、定着ベルト５は本発明の「帯状部材」の一具体例に対応する。

板状ヒータ１は、横方向へ延在する板状部材であり、定着ベルト５を加熱する熱源である。板状ヒータ１は、本発明の「発熱部材」の一具体例に対応する。板状ヒータ１はその周囲を取り囲む熱伝達部材２および熱拡散部材３とそれぞれ接している。このため、板状ヒータ２から、熱伝達部材２および熱拡散部材３を介して定着ベルト５へ熱が伝達される。板状ヒータ１は、発熱体としての抵抗線を内蔵しており、その抵抗線へ外部の電源および制御回路により任意のタイミングで電流が供給されることにより発熱する。板状ヒータ１は、例えば横方向に沿った長尺方向の寸法が３５０ｍｍ、横方向と直交する短尺方向の寸法が１０ｍｍ、厚さが１ｍｍのステンレス鋼からなる基板に、Ａｇ（銀）とＰｄ（パラジウム）との混合物からなる抵抗線が積層された構造を有する。抵抗線の出力は、例えば１０００Ｗ（ワット）である。

熱伝達部材２は、板状ヒータ１に沿って横方向を長手方向として延在する略部分円筒形状を有する部材であり、板状ヒータ１において発生した熱を定着ベルト５に伝達するものである。熱伝達部材２は、定着ベルト５と対向する表面２１と裏面２２とを有している。長手方向と実質的に直交する断面（ＸＹ断面）において、表面２１は定着ベルト５へ向けて突出する、例えば約５０ｍｍの曲率半径を有する円弧状の曲面（凸面）であり、裏面２２は、定着ベルト５と反対側に位置し、板状ヒータ１と対向している。裏面２２の、矢印５Ｒの方向における中央付近には、板状ヒータ１が収容される凹部２３が設けられている。また、熱伝達部材２は、例えば横方向に並ぶように設けられた複数の貫通孔２４を有しているとよい（図４Ａおよび図４Ｂ参照）。

熱伝達部材２は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示したように、基材２Ａと、その基材２Ａの表面２ＡＳの少なくとも一部を覆う被膜２Ｂとを有する。基材２Ａは、例えばアルミニウムまたはアルミニウム押出合金（ＪＩＳ Ａ６０６３）からなる。基材２Ａは、幅方向の中央近傍において例えば１．３±０．０５ｍｍ程度の厚さを有し、幅方向の両端近傍において例えば０．５±０．０５ｍｍ程度の厚さを有する。一方、被膜２Ｂは、基材２Ａの熱抵抗よりも大きな熱抵抗を有する材料からなることが望ましい。具体的には、被膜２Ｂは、例えばクロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）のうちの少なくとも一方を含有する金属層を最表層として含むとよい。ある程度の高い熱の伝達効率が得られるうえ、耐磨耗性に優れるからである。より詳細には、被膜２Ｂは、図６Ａに示したように、例えば基材２Ａの上に亜鉛（Ｚｎ）を含む第１の層２Ｂ１と、ニッケルを含む第２の層２Ｂ２と、クロムを含む最表層としての第３の層２Ｂ３とが順に積層された構造を有する。あるいは、被膜２Ｂは、図６Ｂに示したように、例えば基材２Ａの上に亜鉛を含む第１の層２Ｂ１と、ニッケルを含む最表層としての第２の層２Ｂ２とが順に積層された構造を有するものであってもよい。なお、被膜２Ｂがめっき処理により形成されるめっき膜である場合、ニッケルを含む第２の層２Ｂ２には、めっき処理液に由来するリン（Ｐ）が含まれていてもよい。被膜２Ｂが図６Ｂに示した態様の場合、ニッケルを含む第２の層２Ｂ２を形成したのちに熱処理を行うと、図７に示したように、その第２の層２Ｂ２の表面近傍におけるリンの含有量が減少する。すなわち、第２の層２Ｂ２は、第１の層Ｂ１と隣接する下層部分２Ｂ２１と、その下層部分２Ｂ２１の上方に位置し、下層部分２Ｂ２１のリンの含有率よりも低いリンの含有率を有する上層部分２Ｂ２２とを含むものとなる。このように、リンの含有率が低い上層部分２Ｂ２２を被膜２Ｂ（第２の層２Ｂ２）の表面近傍に設けることにより、被膜２Ｂの耐磨耗性を向上させることができる。また、被膜２Ｂは、基材２Ａと同種の材料（例えばアルミニウム）であってもよい。なお、被膜２Ｂはめっき膜に限定されるものではなく、例えば蒸着法により形成されたものであってもよいし、あるいは金属箔（アルミニウム箔、ニッケル箔もしくはクロム箔など）を基材２Ａの表面２ＡＳに直接的もしくは間接的に貼り付けたものであってもよい。

熱拡散部材３は、板状ヒータ１および熱伝達部材２に沿って横方向に延在する略平板状を有する部材であり、板状ヒータ１において発生した熱を例えば定着ベルト５の周回方向５Ｒに沿って拡散し、熱伝達部材２へ伝達するように機能するものである。熱拡散部材３は、板状ヒータ１および裏面２２の双方と接する表面３Ａと、その反対側の、コイルばね９Ａと接する裏面３Ｂとを含んでいる。なお、板状ヒータ１と熱伝達部材２および熱拡散部材３との間に、耐熱性および熱伝導性が共に高く、かつ、任意の形状に変形可能な半固体状のグリス等を介在させてもよい。また、熱拡散部材３は、コイルばね９Ａの付勢力を受けることにより、定着ベルト５の内周面を押圧する押圧部材としても機能する。なお、コイルばね９Ａは、例えば図３に示したように熱拡散部材３の長手方向（横方向）に沿って複数設けられているとよい。

支持部材４は、板状ヒータ１や熱伝達部材、あるいは熱拡散部材３と同様に横方向へ延在する部材である。支持部材４の横方向の両端部は、図３に示したように一対のサイドプレート１１に固定されている。支持部材４はガイド部材８を保持している。

支持部材４と板状ヒータ１との間には、コイルばね９Ａが設けられている。詳細には、コイルばね９Ａは、熱拡散部材３の裏面３Ｂと当接する一端部と、支持部材４の表面４Ａ（図２）と当接する他端部とを含んでいる。コイルばね９Ａは、熱拡散部材３を支持部材４から遠ざけるように矢印９ＡＺ（図２）の方向へ付勢する付勢力をもたらすものである。熱伝達部材２は、熱拡散部材３および板状ヒータ１を介してコイルばね９Ａの付勢力を受け、定着ベルト５の内周面と当接して定着ベルト５を内側から外側へ押し出すように作用する。すなわち、コイルばね９Ａの付勢力は、板状ヒータ１、熱伝達部材２および熱拡散部材３を介して定着ベルト５に印加される。このように、定着ベルト５は、熱伝達部材２により外側に押し出されるように押圧を受けることで、張架されるようになっている。

支持部材４と加圧パッド７との間には、コイルばね９Ｂが設けられている。コイルばね９Ｂは、加圧パッド７と当接する一端部と支持部材４の裏面４Ｂ（図２）と当接する他端部とを含み、加圧パッド７を支持部材４から遠ざけるように矢印９ＢＺ（図２）の方向へ付勢する付勢力をもたらすものである。加圧パッド７は、コイルばね９Ｂの付勢力を受け、定着ベルト５のうちガイド部材８と定着ローラ６との間に張架される部分の内周面と当接して定着ベルト５を内側から外側へ押し出すように作用する。すなわち、コイルばね９Ｂの付勢力は、加圧パッド７を介して定着ベルト５に印加される。このように、定着ベルト５は、加圧パッド７により外側に押し出されるように押圧を受けることによっても、張架されるようになっている。

ガイド部材８は支持部材４に固定され、その一部が定着ベルト５の内周面と接することで回転する定着ベルト５の進路をガイドするように機能する。

図２に示したように、定着ローラ６は、横方向へ延在する芯金部６１とその周囲を覆う弾性層６２とを有している。図３に示したように、芯金部６１の両端はそれぞれ回転軸受１２を介してサイドプレート１１によって回転可能に支持されている。さらに、芯金部６１の一端部には定着ギア１３（図３）が取り付けられている。この定着ギア１３が動力源であるモータ１４から動力を付与されることにより、定着ローラ６が矢印６Ｒ（図２）の方向へ回転するようになっている。定着ローラ６は、弾性層６２の表面が定着ベルト５の内周面と接することで定着ベルト５を矢印５Ｒ（図２）の方向へ回転させ、その進路をガイドするように機能する。定着ローラ６の外径は例えば２０ｍｍ程度であり、弾性層６２は例えば２ｍｍの厚さを有するシリコーンスポンジである。

加圧ローラ１０は、定着ベルト５を挟んで定着ローラ６および加圧パッド７と対向するように配置された加圧部材である。図３に示したように、加圧ローラ１０は、横方向へ延在する芯金部１０Ａとその周囲を覆う弾性層１０Ｂとを有している。芯金部１０Ａの両端は、回転軸受１２Ｂを介して加圧ローラ支持部材１５によって回転可能に支持されている。加圧ローラ支持部材１５は、サイドプレート１１により、そのサイドプレート１１に設けられた開口１１Ａに沿ってＹ方向に移動可能に支持されている。

加圧ローラ１０は、定着ローラ６との間に挟持される定着ベルト５の回転に従動し、ここでは図２に示した矢印１０Ｒの方向へ回転する。加圧ローラ１０の外径は例えば３４ｍｍ程度であり、弾性層１０Ｂは例えば２ｍｍの厚さを有するシリコーンスポンジである。加圧ローラ１０は、さらに弾性層１０Ｂの上にＰＦＡなどのフッ素樹脂からなる外層を有していてもよい。

（画像形成部１０４の詳細な構成）
次に、図１Ｃに戻って画像形成部１０４について説明する。画像形成部１０４は、例えば画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋと、１次転写ローラ３９Ｙ，３９Ｍ，３９Ｃ，３９Ｋと、２次転写ローラ２４と、転写ベルトユニット４０とを有する。

画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、それぞれ記録媒体１０１に対する現像装置として機能するものであり、記録媒体１０１の搬送方向に沿って並ぶように配置されている。これらの画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、互いに異なる色のトナーを用いてトナー像を形成する点を除き、基本的には同じ構成を有している。具体的には、画像形成ユニット３０Ｙはイエロー（Ｙ：Yellow）トナーを用いて黄色のトナー像を形成し、画像形成ユニット３０Ｍはマゼンタ（Ｍ：Magenta）トナーを用いてマゼンダ色のトナー像を形成し、画像形成ユニット３０Ｃはシアン（Ｃ：Cyan）トナーを用いてシアン色のトナー像を形成し、画像形成ユニット３０Ｋはブラック（Ｋ：blacK）トナーを用いて黒色のトナー像を形成する。

画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、それぞれ、例えば感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋと、帯電ローラ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋと、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ヘッド３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋと、現像ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋと、供給ローラ３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６Ｋとを有している。

感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋは、静電潜像を表面（表層部分）に担持する円柱状の部材であり、感光体（例えば有機系感光体）を用いて構成されている。

帯電ローラ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋは、感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面（表層部分）を帯電させる部材（帯電部材）であり、感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面（周面）に接するように配置されている。

現像ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋは、静電潜像を現像するトナーを表面に担持する部材であり、感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面（周面）に接するように配置されている。

供給ローラ３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６Ｋは、現像ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋに対してトナーを供給するための部材（供給部材）であり、現像ローラ３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋの表面（周面）に接するように配置されている。

ＬＥＤヘッド３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋは、それぞれ、感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面を露光することにより、この感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面（表層部分）に静電潜像を形成する装置である。

転写ベルトユニット４０は、例えば中間転写ベルト４１と、中間転写ベルト４１を駆動する駆動ローラ４２と、従動ローラであるアイドルローラ４３と、バックアップローラ４４と、アイドルローラ４３を所定方向に付勢する付勢部材４９とを有する。駆動ローラ４２，アイドルローラ４３およびバックアップローラ４４は、それぞれ紙面に垂直な横方向に伸びる回転可能な略円柱状の部材である。転写ベルトユニット４０は、記録媒体搬送部１０３Ｂから搬送された記録媒体１０１を搬送するとともに、各画像形成ユニット３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋにおいて形成されるトナー像を、この搬送方向Ｆに沿って中間転写ベルト４１の被転写面４１Ａに順次転写する機構を有する。中間転写ベルト４１は、たとえばポリイミド樹脂などの樹脂材料からなる無端の弾性ベルトである。この中間転写ベルト４１は、駆動ローラ４２、アイドルローラ４３およびバックアップローラ４４によって張設（張架）されており、例えば矢印４１Ｒの方向へ循環回転するようになっている。

駆動ローラ４２は、ベルト駆動モータ２１２（図１Ｂ）から伝達された動力により図１に示した矢印４２Ｒの方向へ時計回りに回転し、中間転写ベルト４１を搬送方向Ｆの方向（矢印４１Ｒの方向）へ循環回転させるものである。ベルト駆動モータ２１２の動作は、主制御部８１（図１Ｂ）によって制御される。アイドルローラ４３は、付勢部材４９による付勢力により、中間転写ベルト４１に負荷される張力を調整する。

２次転写ローラ２４は、バックアップローラ４４と共に２次転写部を構成する。２次転写ローラ２４およびバックアップローラ４４は互いに対向し、中間転写ベルト４１を挟み込むように配置されている。２次転写ローラ２４は、一端が画像形成装置の筐体１００などに固定されたコイルスプリングなどの付勢部材５０により、バックアップローラ４４へ向かうように付勢されている。これにより、２次転写ローラ２４は、中間転写ベルト４１を介してバックアップローラ４４に押し付けされた状態となっている。バックアップローラ４４および２次転写ローラ２４は、中間転写ベルト４１の被転写面４１Ａ上のトナー像を記録媒体１０１に転写させる２次転写部を構成する。これらバックアップローラ４４および２次転写ローラ２４は、互いに対向し且つ中間転写ベルト４１を挟み込むように配置されている。

（画像形成装置の制御系について）
次に、図１Ｂに戻ってこの画像形成装置の制御系について説明する。

主制御部２００は、例えばマイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、タイマ等を備えて構成されており、パーソナルコンピュータ等の外部装置から印刷データと制御コマンドを受信して画像形成装置のシーケンス制御を行うものである。

Ｉ／Ｆ制御部２０１は、外部装置２２０に画像形成装置の情報を送信すると共に、外部装置から送信されたコマンドを解析し、また、外部装置から送信されたデータを処理するものである。

帯電電圧制御部２０２は、主制御部２００の指示により、帯電ローラ３２（３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ）に帯電電圧を印加する制御を行うものである。

ヘッド制御部２０３は、主制御部２００の指示により、感光ドラム３１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ）の表面を露光して静電潜像を形成するため、印刷データに従ってＬＥＤヘッド３４（３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋ）を駆動する制御を行うものである。

現像電圧制御部２０４は、主制御部２００の指示により、感光ドラム３１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋ）の表面に形成された静電潜像を現像するため、現像ローラ３５（３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３５Ｋ）に現像電圧を印加する制御を行うものである。

転写電圧制御部２０５は、主制御部２００の指示により、感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋの表面に形成されたトナー像を記録媒体１０１に転写するため、１次転写ローラ３９（３９Ｙ，３９Ｍ，３９Ｃ，３９Ｋ）に転写電圧を印加する制御を行うものである。

画像形成駆動制御部２０６は、主制御部２００の指示により、感光ドラム３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｋなどを回転駆動するためのモータ２１１（２１１Ｙ，２１１Ｍ，２１１Ｃ，２１１Ｋ）を駆動する制御を行うものである。

ベルト駆動制御部２０７は、主制御部２００の指示により、駆動ローラ４２（後出）を回転させて中間転写ベルト４１を走行させるため、ベルト駆動モータ２１２を駆動する制御を行うものである。

定着制御部２０８は、定着装置１０７の温度を検出するサーミスタ２１３から検出温度が入力され、定着装置１０７の板状ヒータ１への通電をオン・オフ制御するものである。定着制御部２０８は、さらに、主制御部２００の指示により、定着装置１０７の定着ローラ６を回転させる定着駆動モータ２１４を駆動する制御を行う。なお、定着ローラ６に当接する加圧ローラ１０および定着ベルト５は、定着ローラ６に従動して回転する。

［作用・効果］
（Ａ．基本動作）
この画像形成装置では、以下のようにして、記録媒体１０１に対してトナー像が転写される。

具体的には、図１Ａに示したように、まず、カセット１０２に収納されている記録媒体１０１が、図示しない給紙ローラによって最上部から１枚ずつピックアップされ、下流の記録媒体搬送部１０３Ａの方向へ繰り出される。次いで、給紙ローラから繰り出された記録媒体１０１は、記録媒体搬送部１０３Ａ，１０３Ｂにより斜行が矯正されつつ下流の画像形成部１０４へ搬送される。画像形成部１０４では、以下のようにして、トナー像が記録媒体１０１上に転写される。

画像形成部１０４では、以下の電子写真プロセスによって、各色のトナー像が形成される。すなわち、例えば所定の印加電圧が供給される帯電ローラ３２により、感光ドラム３１の表面が一様に帯電させられる。次いで、感光ドラム３１の表面に向けてＬＥＤヘッド３４から照射光が照射されて露光されることで、印刷パターンに応じた静電潜像が感光ドラム３１上に形成される。さらに、感光ドラム３１上の静電潜像に対して、現像ローラ３５からトナーが付着される。感光ドラム３１上のトナー（トナー像）は、対向配置された１次転写ローラ３９との間の電界によって中間転写ベルト４１へ転写される。さらに、２次転写部において、中間転写ベルト４１の被転写面４１Ａ上のトナー像が記録媒体１０１に転写される。

そののち、記録媒体１０１上のトナー（トナー像）は、定着装置１０７において熱および圧力が付与されることで定着させられる。具体的には、画像形成装置の電源が投入されると、主制御部２００の指示により、定着制御部２０８が板状ヒータ１に通電し、板状ヒータ１が発熱する。板状ヒータ１の発した熱は熱伝達部材２を介して定着ベルト５に伝達される。なお、定着制御部２０８は、サーミスタ２１３により検知される板状ヒータ１の温度に基づき板状ヒータ１の通電のオン・オフ動作を制御し、定着ベルト５の温度を一定に近づくようにする。このようにして定着ベルト５が所定の温度に制御された状態で定着ベルト５および加圧ローラ１０がそれぞれ矢印５Ｒおよび矢印１０Ｒの方向へ回転し、トナー像が転写された記録媒体１０１が図２に示したように矢印１０１Ｘの方向へ進行しニップ部Ｎを通過する。その結果、ニップ部Ｎにおいて所定のトナー像１０１Ｔが記録媒体１０１上に定着される。そして、記録媒体搬送部１０３Ｃ，１０３Ｄなどによって、トナーが定着された記録媒体１０１が画像形成装置の外部へ排出される。

（Ｂ．定着装置１０７における熱伝達部材２の挙動）
このように、定着装置１０７が定着動作を行う際には、熱伝達部材２は、コイルばね９Ａによって定着ベルト５を張架するように付勢された状態で、板状ヒータ１により加熱される。このため、印刷動作（定着動作）を繰り返すことにより、熱伝達部材２は室温まで冷却されると、例えば図８Ａに示したように長手方向に沿って表面２１側に湾曲するように塑性変形を生じることとなる。図８Ａの状態を、熱伝達部材２がマイナスの反りを生じた状態という。一方、定着装置１０７が定着動作を行う際の使用温度（例えば１００〜２００℃）まで熱伝達部材２を加熱すると、例えば図８Ｂに示したように長手方向に沿って裏面２２側に湾曲する方向へ可逆的な変形を生じることとなる。この加熱による熱伝達部材２の変形は可逆的であるので、熱伝達部材２を室温まで冷却すれば元の（加熱前の）形状に戻る。なお、図８Ｂの状態を、熱伝達部材２がプラスの反りを生じた状態という。

ところで、熱伝達部材２において図８Ａのようなマイナスの反りが生じた状態では、非動作時において横方向の中央付近に表面２１と定着ベルト５との隙間Ｖが生じてしまう。しかし、動作時には加熱により熱伝達部材２がプラスの反りを生じるので、マイナスの反りとプラスの反りとが相殺しあい、図８Ｃに示したように表面２１はほぼ平坦面となるのでそのような隙間はほとんど生じない。本実施の形態の定着装置１０７では、熱伝達部材２が基材２Ａの上に被膜２Ｂを設けた構造を有しているので、加熱によって生じる熱伝達部材２のプラスの反りを大きくすることができる。このような挙動は、定着ベルト５の回転方向（矢印５Ｒの方向）における中央領域Ｒ１の温度Ｔ１と、定着ベルト５の回転方向（矢印５Ｒの方向）における端部領域Ｒ２，Ｒ３の温度Ｔ２，Ｔ３（＜Ｔ１）との差分ｄ
Ｔが、基材２Ａのみの場合よりも大きくなることに起因していると考えられる（図３）。その結果、熱伝達部材２においてコイルばね９Ａの付勢に起因する塑性変形（マイナスの反り）が増大した場合であっても、熱伝達部材２を平坦な状態に戻すことができる。よって、定着動作の際、横方向において表面２１と定着ベルト５と全面的に密接させることができ、効率的に板状ヒータ１から定着ベルト５への熱伝達を行うことができる。

これに対し、被膜を有しない従来の熱伝達部材では、定着動作を繰り返すことにより熱伝達部材におけるマイナスの反りが顕著となった場合、加熱による可逆的な変形によってもマイナスの反りを十分に相殺することができず、熱伝達部材の表面と定着ベルトとの隙間が増大する場合がある。そのような隙間の増大により板状ヒータから定着ベルトへの熱伝達の効率が低下してしまい、無駄な消費電力の増大や定着装置のウォーミングアップ時間の増大を招くこととなる。

（Ｃ．効果）
このように、本実施の形態の定着装置１０７では、定着ベルト５を張架しつつ板状ヒータ１からの熱を定着ベルト５へ伝達する熱伝達部材２を、基材２Ａに被膜２Ｂが形成された構造を有するようにした。このため、熱伝達部材２を、繰り返しの使用に伴う塑性変形（マイナスの反り）が解消する方向へ変位させることができる。その結果、定着ベルト５と熱伝達部材２の表面２１との密接状態を維持することができ、定着ベルト５に対する効率的な加熱を行うことができる。したがって、本実施の形態の定着装置１０７およびそれを備えた画像形成装置によれば、消費電力の低減および印刷動作時間の短縮を図ることができる。

特に、被膜２Ｂの構成材料としてクロムを用いた場合には、耐磨耗性がより向上し、長寿命化に有利となる。また、被膜２Ｂとしてニッケルめっき膜を含むようにした場合には、例えば基材２Ａのみの場合や被膜２Ｂがクロムめっき膜を含む場合と比較して、熱伝達効率をより高めることができる。

＜２．実験例＞
（実験例１，２）
上記実施の形態に係る定着装置１０７において繰り返し定着動作を実施し、印刷枚数に相当する処理量とサーミスタ２１３での検出温度との関係を調査した。その結果を図９Ａに示す。図９Ａでは、横軸が処理量（任意単位）を表し、縦軸がサーミスタ２１３における検出温度（℃）を表す。この実験にあたり、定着ベルト５の温度が１６０℃となるようにサーミスタ２１３での検出温度に基づき定着制御部２０８による動作制御を行った。また、この定着装置１０７において、印刷枚数に相当する処理量とウォームアップ時間との関係についても調査した。ここでいうウォームアップ時間とは、定着装置１０７に通電してから定着ベルト５の温度が１６０℃となるまでの所要時間をいう。その結果を図９Ｂに示す。図９Ｂでは、横軸が処理量（任意単位）を表し、縦軸がウォームアップ時間（秒）を表す。実験例１では、アルミニウムからなる基材２Ａの表面全体に亘り被膜２Ｂとしてニッケルからなるめっき膜が１０μｍの厚さで形成された熱伝達部材２を用いた。実験例２では、アルミニウムからなる基材２Ａの表面全体に亘り被膜２Ｂとしてクロムからなるめっき膜が１０μｍの厚さで形成された熱伝達部材２を用いた。

（実験例３）
実験例３として、アルミニウムからなる基材２Ａの表面に被膜２Ｂを形成しないものを熱伝達部材２として用いた定着装置を作製し、その定着装置について実験例１，２と同様にして同様の評価を行った。その結果を図９Ａ，９Ｂにそれぞれ実験例１，２の結果と併せて示す。

図９Ａに示したように、実験例１および実験例２では、実験例３よりもサーミスタ温度を低下させることができた。また、図９Ｂに示したように、実験例１および実験例２では、実験例３よりもウォームアップ時間を短縮することができた。すなわち、基材２Ａの表面を覆う被膜２Ｂを有する熱伝達部材２を用いることにより、板状ヒータ１から定着ベルト５への熱伝達を効率的に行うことが可能であることが確認できた。なお、上記実験例１〜３では、被膜２Ｂとしてのめっき膜の厚さを１０μｍとしたが、被膜２Ｂとしてのめっき膜の厚さを１μｍ〜２０μｍの範囲で変化させた場合においても同様の効果が得られることを確認した。被膜２Ｂとしてのめっき膜の厚さが１μｍ以上であれば、十分な耐磨耗性が得られ、基材２Ａの露出を抑えることができた。また、被膜２Ｂとしてのめっき膜の厚さが２０μｍ以下であれば、十分な熱伝達効率が得られた。

＜３．変形例＞
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、カラー画像を形成する画像形成装置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く、例えば黒色のトナー像のみを転写し、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。また、上記実施の形態では、２次転写方式の画像形成装置について説明したが、本発明は１次転写方式にも適用されうる。

また、上記実施の形態では、基材２Ａを全面的に被膜２Ｂで覆うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば基材２Ａの表面２ＡＳのうち一部のみを選択的に覆うように被膜２Ｂを形成してもよい。具体的には、例えば図１０Ａに示したように、熱伝達部材２の長手方向（横方向）に伸びる複数の被膜パターン２ＢＺを定着ベルト５の周回方向（矢印５Ｒの方向）に並べるようにしてもよい。あるいは、例えば図１０Ｂに示したように、定着ベルト５の周回方向（矢印５Ｒの方向）に伸びる複数の被膜パターン２ＢＲを熱伝達部材２の長手方向（横方向）に並べるようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、露光装置として発光ダイオードを光源とするＬＥＤヘッドを用いるようにしたが、例えばレーザ素子等を光源とした露光装置を用いてもよい。

さらに、上記実施の形態等では、本発明における「画像形成装置」の一具体例として、印刷機能を有する画像形成装置について説明したが、これには限られない。すなわち、そのような印刷機能に加え、例えば、スキャン機能やファックス機能を有する複合機として機能する画像形成装置においても、本発明を適用することが可能である。

１００…筐体、１０１…記録媒体、１０１Ｔ…現像剤画像、１０２…カセット、 １０３Ａ〜１０３Ｄ…記録媒体搬送部、１０４…画像形成部、１０６…記録媒体反転ユニット、１０７…定着装置、Ｎ…ニップ部、１…板状ヒータ、２…熱伝達部材、２Ａ…基材、２ＡＳ…表面、２Ｂ…被膜、２Ｂ１…下層部分、２Ｂ２…上層部分、２１…表面、２２…裏面、２３…凹部、２４…貫通孔、３…熱拡散部材、３Ａ…表面、３Ｂ…裏面、４…支持部材、４Ａ…表面、４Ｂ…裏面、５…定着ベルト、６…定着ローラ、７…加圧パッド、８…ガイド部材、９Ａ，９Ｂ…コイルばね、１０…加圧ローラ、１１…サイドプレート、１３…定着ギア、１４…モータ、１５…加圧ローラ支持部材。

Claims (10)

1. 発熱部材と、
   帯状部材と、
   前記帯状部材を張架すると共に前記発熱部材の熱を前記帯状部材に伝達する熱伝達部材と
   を有し、
   前記熱伝達部材は、基材と、前記基材の表面の少なくとも一部を覆う被膜とを有する
   定着装置。
2. 前記被膜は金属からなる
   請求項１記載の定着装置。
3. 前記被膜はクロム（Ｃｒ）およびニッケル（Ｎｉ）のうちの少なくとも一方を含有する最表層を含む
   請求項１記載の定着装置。
4. 前記被膜はニッケル（Ｎｉ）およびリン（Ｐ）を含んでなり、
   前記被膜は、リンが第１の濃度で含まれる第１の部分と、リンが前記第１の濃度よりも高い第２の濃度で含まれると共に前記第１の部分と前記帯状部材との間に位置する第２の部分とを有する
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記基材はアルミニウムからなる
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記基材は第１の熱抵抗を有し、
   前記被膜は前記第１の熱抵抗よりも大きな第２の熱抵抗を有する
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記帯状部材は前記熱伝達部材の周囲を周回可能に設けられ、
   前記熱伝達部材は、前記帯状部材の周回方向と実質的に直交する方向を長手方向とし、前記長手方向と実質的に直交する断面が、前記帯状部材と対向する凸面と、前記帯状部材と反対側に位置すると共に前記発熱部材を収容する凹部とを含むように形成されている
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記熱伝達部材は、略部分円筒形状を有する
   請求項７に記載の定着装置。
9. 前記熱伝達部材の前記凹面と対向する付勢部材をさらに有し、
   前記熱伝達部材は、前記付勢部材により前記帯状部材を張架するように付勢されている
   請求項７または請求項８に記載の定着装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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