JP2021021935A - ニップ形成部材、加熱装置、定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高熱伝導部材の温度分布をより均一化することを課題とする。【解決手段】基材４１と、基材４１に対して定着ベルト２１の側に設けられ、基材４１よりも熱伝導率の高い均熱部材４２と、基材４１と均熱部材４２とを位置固定するための固定部材４４とを備え、定着ベルト２１にその内側から当接し、当該定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２との間に定着ニップＮを形成するニップ形成部材２４であって、基材４１および固定部材４４は締結孔４１ａ、４４ａを有し、固定部材４４、基材４１、均熱部材４２がこの順で重ねて配置され、固定部材４４と均熱部材４２とを組み付け、固定部材４４の側から固定部材４４の締結孔４４ａと基材４１の締結孔４１ａにネジ４３を締結することで、固定部材４４を介して基材４１と均熱部材４２とが位置固定され、基材４１の締結孔４１ａは基材４１を均熱部材４２側に貫通しない孔部である。【選択図】図６

Description

本発明は、ニップ形成部材、ニップ形成部材を備えた加熱装置、定着装置および画像形成装置に関する。

定着ベルト等のベルト部材を備えた定着装置には、定着ベルトにその内側から当接し、定着ベルトを介して加圧ローラなどの対向回転体との間に定着ニップを形成するための部材であるニップ形成部材が設けられる。

上記のようなニップを形成するための部材（本発明のニップ形成部材）が、複数の部材からなるものが存在する。例えば、板状の基材と、定着ベルト側に、基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材とを有するものが存在する。このように、複数の部材によってニップを形成するための部材を構成する場合、例えば別体の固定部材を介して基材と高熱伝導部材とを位置固定することで、これらの部材を精度良く位置決めすることができる。

例えば特許文献１（特開２０１６−２００８０２号公報）の定着装置は、定着ベルトに内接する熱伝導率の高い均熱部材と、均熱部材を挟んで定着ベルトと反対側に設けられたニップ形成部材とを有する。ニップ形成部材の表面には定着ベルトとの摺動抵抗を低減するための摺動シートが巻き付けられる。そして、ニップ形成部材に巻き付けた摺動シートの端部同士の重合部を、ニップ形成部材との間に挟み込むようにして板状部材が設けられる。そして、ネジが板状部材のネジ用穴部と摺動シートのネジ用穴部とに挿通され、ニップ形成部材の雌ネジ部（断面図にも図示しないとされている）に螺合されることで、ニップを形成するためのこれらの部材を一体的に設けることができる。

上記のように均熱部材のような熱伝導率の高い部材を挟んで、ベルト部材の反対側に設ける部材（本発明の基材）に締結部材を締結するための締結孔を設ける構成の場合、締結孔の形状が問題となる。つまり、締結孔を貫通孔とすると、その部分で基材と高熱伝導部材とが非接触になり、高熱伝導部材の温度分布が不均一化してしまうという課題があった。

上記の課題を解決するため、本発明は、回転可能なベルト部材の内側に設けられるニップ形成部材であって、前記ニップ形成部材は、基材と、前記基材に対して前記ベルト部材の側に設けられ、前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、前記基材と前記高熱伝導部材とを位置固定するための固定部材とを備え、前記基材および前記固定部材は締結孔を有し、前記基材は、前記固定部材と前記高熱伝導部材との間に配置され、前記固定部材の側から固定部材の締結孔と前記基材の締結孔とに締結部材が締結されており、前記基材の締結孔は前記基材を前記高熱伝導部材側に貫通しない孔部であることを特徴とする。

本発明によれば、高熱伝導部材の温度をより均一化することができる。

画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る定着装置の断面図である。 ニップ形成部材を構成する各部材の展開図である。 （ａ）〜（ｂ）は、固定部材を均熱部材に対して取り付ける様子を示す断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、固定部材を均熱部材に対して取り付ける様子を示す平面図である。 ニップ形成部材の断面図である。 ニップ形成部材の斜視図である。 本発明と異なる構成のニップ形成部材の断面図である。 図８のニップ形成部材の均熱部材が変形した様子を示す断面図である。 ネジとステーとの位置関係を示す図である。 異なる実施形態のニップ形成部材を示す断面図である。 異なる実施形態の定着装置を示す断面図である。 固定部材の挿入部を均熱部材の挿入孔に挿入する様子を示す断面図である。 基材を背面側から見た斜視図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。以下、ニップ形成部材を備えた加熱装置の一例として、記録媒体としての用紙に画像を定着する定着装置を、そして、この定着装置を備えた画像形成装置について説明する。ただし、加熱装置と定着装置が必ずしも同一である必要はなく、定着装置が備えた装置の一つとして加熱装置があってもよい。

図１に示すカラー画像形成装置１の中央には、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋが着脱可能に設けられた画像形成部２が配置されている。各プロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的な各プロセスユニット９としては、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体である感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラを有する現像装置１２等を備えている。

プロセスユニット９の下方には、露光部３が配置されている。露光部３は、画像データに基づいて、レーザ光を発するように構成されている。

画像形成部２の上方には転写部４が配置されている。転写部４は、駆動ローラ１４及び従動ローラ１５に周回走行可能に張架されている無端状の中間転写ベルト１６、各プロセスユニット９の感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト１６を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ１３等で構成されている。各一次転写ローラ１３はそれぞれの位置で中間転写ベルト１６の内周面を押圧しており、中間転写ベルト１６の押圧された部分と各感光体ドラム１０とが接触する箇所に一次転写ニップが形成されている。

また、中間転写ベルト１６を挟んで駆動ローラ１４に対向した位置には二次転写ローラ１７が配設されている。二次転写ローラ１７は中間転写ベルト１６の外周面を押圧しており、二次転写ローラ１７と中間転写ベルト１６とが接触する箇所に二次転写ニップが形成されている。駆動ローラ１４、中間転写ベルト１６、そして、二次転写ローラ１７は、画像を用紙に転写する画像転写部として機能する。

給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１８や、給紙カセット１８から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１９等からなっている。

搬送路７は、給紙部５から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ３０の他、後述する排紙部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路７の途中に適宜配置されている。

加熱装置としての定着装置６は、加熱部材によって加熱される定着ベルト２１、その定着ベルト２１を加圧可能な加圧ローラ２２等を有している。

排紙部８は、画像形成装置１の搬送路７の最下流に設けられる。この排紙部８には、用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ３１と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ３２とが配設されている。

画像形成装置１の上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル５０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが着脱可能に設けられている。そして、このトナーボトル５０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから各現像装置１２との間に設けた補給路を介して、各色の現像装置１２に各色トナーが補給される。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム１０に露光部３によって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色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム１０上には静電潜像が形成され、各現像装置１２に蓄えられたトナーが、ドラム状の現像ローラによって感光体ドラム１０に供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

転写部４では、駆動ローラ１４の回転駆動により中間転写ベルト１６が図の矢印Ａの方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１３には、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ニップにおいて転写電界が形成され、各感光体ドラム１０に形成されたトナー画像は一次転写ニップにて中間転写ベルト１６上に順次重ね合わせて転写される。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ１９が回転駆動することによって、給紙カセット１８に収容された用紙Ｐが搬送路７に送り出される。搬送路７に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ３０によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１７と駆動ローラ１４との間の二次転写ニップに送られる。このとき、中間転写ベルト１６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、二次転写ニップに転写電界が形成されている。二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１６上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置６へと搬送され、定着ベルト２１と加圧ローラ２２とによって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２１から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排紙部８において排紙ローラ３１によって排紙トレイ３２へと排出される。

以上の説明は、用紙Ｐ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つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ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つのプロセスユニット９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可能である。

次に、図２に基づき、上記定着装置６の基本構成について説明する。
図２に示すように、定着装置６は、回転可能なベルト部材（あるいは定着部材）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対向回転体としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱部材としてのハロゲンヒータ２３と、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にその背面側から当接して支持する、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、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２７と、定着ベルト２１から用紙を分離する分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する加圧手段等を備えている。

上記定着ベルト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、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）など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。弾性層を設けることにより、定着ベルト２１表面の凹凸を吸収してユズ肌画像の発生を抑制できる。

上記加圧ローラ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２２の表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、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、プリンタ本体に設けられた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が従動回転するようになっている。

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することができるようになる。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、定着部材と対向回転体は、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。

上記ハロゲンヒータ２３は、その両端部が定着装置６の側板に固定されている。ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体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おり、その出力制御は、上記温度センサ２７による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。また、定着ベルト２１を加熱する加熱部材として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いてもよい。

上記ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の幅方向又は加圧ローラ２２の軸方向（図２の紙面に垂直な方向で、以下、この方向をニップ形成部材２４の長手方向とも呼ぶ）にわたって長手状に配設され、定着ベルト２１の内周面に当接している。ニップ形成部材２４は、加圧ローラ２２からの加圧力を受けたニップ形成部材２４をその内周面側から支持し、加圧ローラ２２との間に定着ニップＮを形成する。

また、ニップ形成部材２４はステー２５によってその背面側から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の軸方向にわた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の詳細な構成については後述する。

上記ステー２５は、ニップ形成部材２４の長手方向にわたって長手状に配設される。ステー２５は、ニップ形成部材２４にその背面側から長手方向にわたって当接し、加圧ローラ２２の圧接力に抗してニップ形成部材２４を支持している。ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、ステー２５を樹脂製とすることも可能である。

ステー２５がニップ形成部材２４を「支持する」とは、加圧ローラ２２の加圧方向（図の左右方向）に延在した部分、あるいは、厚みを持った部分を有するステー２５が、ニップ形成部材２４に対して、加圧ローラ２２と反対側（図の左側）から当接することをいう。これにより、加圧ローラ２２からの加圧力によるニップ形成部材２４の撓み（本実施形態では、特に長手方向の撓み）を抑制するものである。ただし、上記の当接には、ステー２５がニップ形成部材２４に直接当接している場合に限らず、本実施形態のように、他の部材を介して当接する場合も含むものである。「他の部材を介した当接」とは、図の左右方向において、ステー２５とニップ形成部材２４との間に他の部材が挟まれ、かつ、少なくともその一部が対応する位置で、ステー２５が他の部材に当接し、他の部材がニップ形成部材２４に当接する状態を指す。また、上記の加圧方向に延在する、とは、加圧ローラ２２の加圧方向と同一の方向に限らず、加圧ローラ２２の加圧方向から、ある程度の角度をもった方向へ延在する場合も含むものである。これらの場合でも、ステー２５が、加圧ローラ２２からの加圧力に抗してニップ形成部材２４の撓みを抑制できることはもちろんである。

上記反射部材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。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が挙げられる。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。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を研磨又は塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。また、上記反射部材２６又はステー２５の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。

ただ、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質の制約があるため、本実施形態のように反射部材２６を別途設けた方が、形状や材質の選択の自重度が広がり、反射部材２６とステー２５はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材２６をハロゲンヒータ２３とステー２５との間に設けることにより、ハロゲンヒータ２３に対する反射部材２６の位置が近くなるので、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、光の反射による定着ベルト２１の加熱効率をさらに向上させるには、反射部材２６又はステー２５の反射面の向きを検討する必要がある。例えば、反射部材２６をハロゲンヒータ２３を中心とする同心円状に配設した場合は、光がハロゲンヒータ２３に向かって反射されるため、その分、加熱効率が低下してしまう。これに対し、反射部材２６の一部又は全部を、ハロゲンヒータ２３以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設した場合は、ハロゲンヒータ２３の方向へ反射される光量が少なくなるため、反射光による加熱効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る定着装置６は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。
具体的には、ハロゲンヒータ２３によって定着ベルト２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。本実施形態では、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１の図２の左側の部分の間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ２３からの輻射熱を定着ベルト２１に直接与えるようにしている。

また、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

なお、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径を２０〜４０ｍｍに設定しており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径を同等となるように構成している。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも大きくなるため、ニップ部Ｎから排出される記録媒体が定着ベルト２１から分離されやすくなる。

以下、図２を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置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が投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２中の時計回り（矢印Ｂ１参照）に回転駆動を開始する。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図２中の反時計回り（矢印Ｂ２参照）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が担持された用紙Ｐが、ガイド板に案内されながら図２の矢印Ｃ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２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、ニップ部Ｎから図２中の矢印Ｃ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１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、ニップ形成部材２４のより詳細な構成について説明する。

図２および図３に示すように、ニップ形成部材２４は、基材４１と、高熱伝導部材としての均熱部材４２と、締結部材としてのネジ４３と、ネジ４３を締結させるための固定部材４４とを備えている。基材４１および均熱部材４２は、ニップ形成部材２４の長手方向に延在している。

基材４１は、耐熱性を有した部材により構成され、例えばセラミック、ガラス、アルミニウムなどの無機物、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム類、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）、ＰＦＡ（四フッ化エチレン・ペルフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレン共重合体）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）などのフッ素樹脂、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶プラスチック，液晶ポリマー）、フェノール樹脂、ナイロン、アラミドなどの樹脂、またはこれらを組み合わせたものを用いることができる。

本実施形態では、基材４１を樹脂材料により形成しており、一例としてその熱伝導率は０．２〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋ程度に設定される。基材４１を形成する樹脂材料として、例えば耐熱性と成形性に優れた液晶ポリマー（ＬＣＰ）を採用することができる。

基材４１は、その長手方向中央側に、固定部材４４とともにネジ４３が締結されるための締結孔４１ａを有する。締結孔４１ａは、基材４１の厚み方向の途中まで設けられた貫通しない孔部である。

図３に示すように、基材４１は、ステー２５の側へ突出する複数の突起部４１ｂを有する。突起部４１ｂは、基材４１の長手方向に複数配設されたものが、短手方向に２列で設けられている。突起部４１ｂは、ステー２５に当接してニップ形成部材２４をステー２５に対して位置決めする位置決め部である。

均熱部材４２は、定着ベルト２１にその内周面側から当接する部材である（図２参照）。均熱部材４２は基材４１よりも熱伝導率の高い部材によって構成される。具体的には、本実施形態ではＳＵＳが用いられ、その熱伝導率は１６．７〜２０．９Ｗ／ｍ・Ｋに設定される。また、例えば、銅系材質（例えば熱伝導率３８１Ｗ／ｍ・Ｋ）やアルミニウム系材質（例えば熱伝導率２３６Ｗ／ｍ・Ｋ）等の熱伝導率の高い材質を用いることもできる。

ニップ形成部材２４の定着ベルト２１側に、熱伝導性の良い均熱部材４２を設け、均熱部材４２を定着ベルト２１に対してその幅方向にわたって当接させることで、定着ベルト２１の熱をその幅方向に移動させて均一化し、定着ベルト２１の幅方向の温度ムラを抑制することができる。

均熱部材４２は、その短手方向両側に、長手方向にわたって設けられた曲げ部４２ａを有する。図２に示すように、本実施形態では、均熱部材４２の曲げ部４２ａは、金属板をその短手方向両側（図２の上側および下側）で、短手方向に略垂直な方向（図２の左方向で、ニップ部Ｎと反対の方向）へ曲げ加工することにより成形される。

図３に示すように、均熱部材４２には、上記両曲げ部４２ａ、４２ａの長手方向中央側で、短手方向の両側に、固定部材４４を取り付けるための第一挿入孔４２ｂおよび第二挿入孔４２ｃが設けられる。曲げ部４２ａの第一挿入孔４２ｂ、第二挿入孔４２ｃが設けられる部分は、曲げ部４２ａのその他の部分と比較して曲げ方向へ部分的に飛び出した形状をしている。第二挿入孔４２ｃは、均熱部材４２の短手方向（図２の上下方向）に貫通した孔部である。また第一挿入孔４２ｂは、第二挿入孔４２ｃと同じく均熱部材４２の短手方向両側へ貫通すると共に均熱部材４２の厚み方向一方側へも開口した形状をしている。

均熱部材４２には、その長手方向両端側に、端部側へ向けてその短手方向の幅が小さくなっていく絞り部４２ｄが設けられる。

固定部材４４は、基材４１と均熱部材４２とを位置決めするために設けられる、基材４１や均熱部材４２とは別体の部材である。固定部材４４は、その中央にネジ４３を締結するための締結孔４４ａを有し、その両端に第一挿入部４４ｂ、第二挿入部４４ｃを有する。第一挿入部４４ｂには、部分的にその幅が狭くなった幅狭部４４ｂ１が設けられる。

次に、上記の各部材の組立方法を、図４および図５を用いて説明する。
まず、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、固定部材４４を基材４１および均熱部材４２の上方から挿入する（図４ａの矢印Ｄ１方向参照）。具体的には、図５（ａ）に示すように、固定部材４４の幅狭部４４ｂ１を均熱部材４２の第一挿入孔４２ｂに挿入する。そして、固定部材４４を第二挿入孔４２ｃの側へスライドさせることにより（矢印Ｄ２方向参照）、固定部材４４の第二挿入部４４ｃを均熱部材４２の第二挿入孔４２ｃに挿入する。これにより、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、均熱部材４２に固定部材４４を取り付けることができる。このように、固定部材４４に部分的に幅狭部４４ｂ１を設けると共に、均熱部材４２の一方側の第一挿入孔４２ｂを厚み方向にも開口させることで、固定部材４４を均熱部材４２の上方から挿入することができる。従って、両側の第一挿入部４４ｂ、４４ｃをスライドさせて第一挿入孔４２ｂ、第二挿入孔４２ｃに挿入する場合と比較すると、その作業が容易になる。またこれにより、差し込み時に固定部材４４と均熱部材４２とがひっかかって挿入方向の圧力が生じて固定部材４４や均熱部材４２を変形させることも防止できる。

図５（ａ）に示すように、固定部材４４の第一挿入部４４ｂの幅広部分を幅Ｗ１、幅狭部４４ｂ１の幅Ｗ２とし、図１３に示すように、均熱部材４２の第一挿入孔４２ｂの幅広部分を幅Ｌ１、開口側の幅狭部分を幅Ｌ２とすると、Ｗ２＜Ｌ２＜Ｗ１＜Ｌ１となっている。Ｗ２＜Ｌ２により、上記のように固定部材４４を均熱部材４２に対して矢印Ｄ１方向へ移動させ、幅狭部４４ｂ１を均熱部材４２の第一挿入孔４２ｂに挿入することができる。またＬ２＜Ｗ１により、図５（ｂ）の状態で、第一挿入部４４ｂの幅広部分が第一挿入孔４２ｂの開口側の幅狭部分を形成する壁面部に当接するので、固定部材４４が均熱部材４２から図５（ｂ）の紙面垂直方向（図１３の矢印Ｄ１方向の反対方向）へ抜け落ちることを防止できる。また第一挿入孔４２ｂは、挿入側の開口部分にテーパ形状Ｈを有する。これにより、第一挿入部４４ｂを第一挿入孔４２ｂに円滑に挿入することができる。ただし、テーパ形状Ｈを設けない構成とすることもできる。

また、図５（ａ）に示すように、固定部材４４の第二挿入部４４ｃ側の幅Ｗ３，第二挿入部４４ｃの幅Ｗ４とし、均熱部材４２の第二挿入孔４２ｃの幅Ｌ３とすると、Ｗ４＜Ｌ３＜Ｗ３となっている。Ｗ４＜Ｌ３により、第二挿入部４４ｃを第二挿入孔４２ｃに挿入することができる。またＬ３＜Ｗ３により、固定部材４４の下側の端面（固定部材４４の均熱部材４２に対する挿入方向下流側の端面）である当接面４４ｅを曲げ部４２ａに設けられた被当接面４２ｅに当接させることができる。なお、上記の幅Ｗ１〜Ｗ４、幅Ｌ１〜Ｌ３は、均熱部材４２の長手方向と同じ方向の幅である。

ところで、固定部材４４は、第一挿入部４４ｂ、第二挿入部４４ｃが均熱部材４２の第一挿入孔４２ｂ、第二挿入孔４２ｃにそれぞれ挿入されることで、固定部材４４の均熱部材４２に対する図５（ｂ）の左右方向の位置決めがなされる。つまり、第一挿入部４４ｂ、第二挿入部４４ｃの側面部が、第一挿入孔４２ｂ、第二挿入孔４２ｃを形成する側壁部に当接することで、固定部材４４の均熱部材４２に対する図５（ｂ）の左右方向の移動が規制される。これにより、固定部材４４と締結された基材４１が、均熱部材４２に対してその長手方向に位置決めされる。また、第二挿入部４４ｃを第二挿入孔４２ｃに挿入して固定部材４４の下側の端面（固定部材４４の均熱部材４２に対する挿入方向下流側の端面）である当接面４４ｅを曲げ部４２ａに設けられた被当接面４２ｅに当接させることで、図の上下方向の位置決めがされる。

上記の動作により、固定部材４４の基材４１に対する位置決めがされ、固定部材４４の締結孔４４ａと基材４１の締結孔４１ａとを位置合わせすることができる。つまり、固定部材４４を均熱部材４２に取り付ける動作だけで、締結孔４４ａと締結孔４１ａの位置合わせをすることができ、ネジ４３を締結可能な状態にすることができる。従って、締結孔同士の位置合わせの作業が必要なく、ニップ形成部材の組み立て時間を短縮できるなど、その組立性が良くなる。また、締結孔４４ａと締結孔４１ａとの位置合わせ精度が向上するため、基材４１と均熱部材４２との位置合わせの精度も向上させることができる。さらに、締結孔４４ａと締結孔４１ａとの位置合わせ精度が向上することで、締結孔４４ａをより小さくすることが可能になり、固定部材４４を最小限の大きさで設けることが可能になり、固定部材４４のコストを小さく抑えることができる。

締結孔４４ａと締結孔４１ａとが位置合わせされた状態で、ネジ４３を締結すること（螺合させる。いわゆるネジを締めること）により、固定部材４４と基材４１とを締結し、固定部材４４と基材４１とを固定することができる。これにより、図６および図７に示すように、基材４１と均熱部材４２とが固定され、ニップ形成部材２４が組み立てられる。

このように本実施形態では、均熱部材４２に固定部材４４を取り付けた状態で、ネジ４３によって固定部材４４と基材４１とを締結することで、固定部材４４を介して基材４１と均熱部材４２とを位置固定することができる。より詳細には、固定部材４４の第一挿入部４４ｂ、第二挿入部４４ｃが均熱部材４２の第一挿入孔４２ｂ，第二挿入孔４２ｃに挿入されることで、固定部材４４および基材４１の、均熱部材４２に対する均熱部材４２の長手方向および厚み方向の移動が規制される。また、基材４１は、均熱部材４２の短手方向両側に設けられた曲げ部４２ａによって、短手方向の移動を規制されている。これらにより、基材４１の均熱部材４２に対する位置決めがなされる。

さらに本実施形態では、均熱部材４２の一方の第一挿入孔４２ｂに固定部材４４の対応する第一挿入部４４ｂを挿入する際に（図４ａの矢印Ｄ１方向に挿入する際に）、固定部材４４の両側に配置された突起部４１ｂの側壁が、固定部材４４を挿入方向（短手方向一方側から他方側）へガイドするガイド部として機能する（図５ａ参照）。これにより、固定部材４４の第一挿入孔４２ｂに挿入する際の作業性が向上する。ただし、突起部４１ｂとは別に、短手方向一方側から他方側へ延びたリブ形状を対応する位置に設けて、ガイド部としてもよい。

またニップ形成部材２４は、定着ベルトの回転によって定着ベルトと摺動するため、上記の位置固定の部分にも摺動に伴う負荷がかかることになる。しかし、本実施形態のように別部材を介してネジを締結することで、爪などの嵌合による構造的な固定方法と比較すると、強度的に有利になる。

ところで、基材４１に設けられた締結孔４１ａは、基材４１をその厚み方向で、均熱部材４２側に貫通しない孔部である。従って、ニップ形成部材２４の長手方向において、ネジ４３が締結される位置においても、基材４１と均熱部材４２とが接触しており、均熱部材４２と基材４１との間に隙間が形成されていない。具体的には、基材４１の締結孔４１ａに対応する部分である接触面４１ｇが、均熱部材４２に接触している（図４参照）。

例えば、本実施形態と異なる構成として、図８に示すように、基材４１に設ける締結孔４１ａ’を貫通孔とした構成の場合、締結孔４１ａ’の部分でネジ４３と均熱部材４２との間に隙間Ｅが形成される。つまり、均熱部材４２の締結孔４１ａ’に対向する部分は基材４１やネジ４３と接触せず、これらの部材への熱移動が行われないため、均熱部材４２のこの部分がその他の部分に比べて高温になり、定着ベルトの温度がその幅方向に不均一化してしまう。また均熱部材４２が部分的に高温になることでその膨張量に差が生じ、図９に示すように、締結孔４１ａ’に対向する部分で均熱部材４２が隙間Ｅの側へ変形してしまう。そしてこのような変形が生じると、ニップ部Ｎの圧力が部分的に弱くなって圧力不足による画像の定着不良が生じたり、変形部分で定着ベルトとニップ形成部材２４との摺動負荷が増大して定着ベルトの摩耗が促進されてしまったりする。

上記の問題に対して本実施形態では、締結孔４１ａを非貫通の孔部とすることで、均熱部材４２の部分的な高温化および変形を防止し、画像の定着不良や定着ベルトの摩耗促進を防止することができる。

図１４は、基材４１を背面側から見た斜視図である。
図１４に示すように、図の網掛け部分で基材４１が均熱部材４２に接触する。つまり基材４１は、短手方向において、両端部および中央部の３箇所で、長手方向にわたって均熱部材４２に接触し、両端部と中央部の間の凹部で均熱部材４２に対して非接触である。基材４１が均熱部材４２と長手方向にわたって連続的に接触することで、均熱部材４２が定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２から受ける加圧力を、基材４１や基材４１に当接するステー２５が長手方向にわたって均一に受けることができる（図２参照）。また図４（ａ）に示すように、基材４１の締結孔４１ａに対応する箇所で、基材４１の接触面４１ｇが均熱部材４２に接触する。別の言い方をすると、基材４１の厚み方向から見て、締結孔４１ａが設けられた箇所で、基材４１の接触面４１ｇが均熱部材４２に接触する。これにより、図１４に示すように、基材４１の均熱部材４２に対する接触部分を長手方向に連続して設けることができる。なお、短手方向において、基材４１が長手方向にわたって均熱部材４２に非接触の位置に締結孔４１ａが設けられる場合には、締結孔４１ａを貫通した孔部とすることも可能である。

図１０に示すように、本実施形態のニップ形成部材２４は、基材４１の突起部４１ｂがステー２５に当接し、ニップ形成部材２４はその背面側からステー２５によって支持される。この状態で、ステー２５とネジ４３との間には図の上下方向（ネジ４３の固定部材４４や基材４１に対する挿入方向で、基材４１などの厚み方向）に距離Ｆの隙間が設けられる。このように隙間を設けることで、ネジ４３が加熱されて膨張した場合でもその膨張分を逃がすことができ、膨張したネジ４３が基材４１を押してニップ部Ｎを変形させてしまうことやニップ形成部材２４の塑性変形による破損を防止できる。また、ネジ４３のネジ部４３ａ（締結部４３ａ）の長さをＧとすると、隙間の距離Ｆをネジ部４３ａの長さＧよりも小さくすることで、ネジ４３の締結が緩んだ場合でもネジ４３の頭がステー２５に当接し、ネジ４３の基材４１や固定部材４４からの脱落を防止できる。本実施形態では、ステー２５とネジ４３との隙間の距離Ｆを上記のように規定したが、ステー２５とネジ４３との間に他の部材を介する場合、ネジ４３と他の部材との間の距離としてもよい。例えば、ステー２５とニップ形成部材２４との間に、基材４１の突起部４１ｂを挿入してニップ形成部材２４を取り付けるための取付部材を設ける場合、この取付部材とネジ４３との間に隙間を設けたり、あるいは、この隙間の距離Ｆをネジ部４３ａの長さＧよりも小さくすることで上記効果を得ることができる。ただし図１０では、便宜上、ネジ４３を断面図ではなく、ネジ部４３ａとその他の部分が区別できるように記載している。

さらに本実施形態では、基材４１および固定部材４４のお互いに対向する側に、お互いの段差部の形状に対応する形状の段差部（段差形状）４１ｆ、４４ｄを有する（図４ｂ参照）。具体的には、固定部材４４と基材４１とが接触する面を基準面にして、それよりも図４（ｂ）の上方向に、固定部材４４と基材４１のそれぞれが、上記基準面よりも一段下がった面（より詳しくは、基材４１の厚み方向において、均熱部材４２の側に下がった面）を有する。これにより、この段差部４１ｆ、４４ｄを合わせるだけで、締結孔４１ａと締結孔４４ａを位置合わせすることができる。これにより、ニップ形成部材２４の組立性を向上させ、ネジ４３が傾いた状態で締結されることを防止できる。また、固定部材４４の形状がその短手方向に表裏非対称になり、上下および表裏反転した状態での誤組みを防止することもできる。ただし、図１１に示すように、固定部材４４に段差部を設けない板状部材とすることもできる。

また、固定部材４４の取付位置およびネジ４３による固定位置を、基材４１および均熱部材４２の長手方向略中央とすることで（図７参照）、長手方向中央での位置決めができるため、長手方向のいずれか一方側への基材４１や均熱部材４２の位置ズレが生じにくくなる。これにより、定着ベルト２１の長手方向の温度ムラや定着ニップ長手方向の圧力偏差を極力抑制することができる。なお、基材４１や均熱部材４２の長手方向中央部とは、これらの部材を長手方向に３分割した際の真ん中の領域を指すものであり、最も好ましいのは長手方向のちょうど真ん中の位置で固定する場合である。

また本実施形態では、基材４１が樹脂材、均熱部材４２が金属材と異なる材料で形成されており、その熱膨張係数が異なる。従って、ヒータ２３の熱による両部材の熱膨張率にも違いが生じるが、基材４１と均熱部材４２とを長手方向中央の一点で位置固定していることで、長手方向両側へ膨張分を逃がすことができ、主に均熱部材４２の破損を防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

本発明のニップ形成部材は、以下の図１２に示す複数の加熱部材を備えた定着装置６にも適用可能である。以下、前述した図２の定着装置と異なる部分を中心に説明し、共通する構成については適宜その記載を省略する。

図１２に示すように、定着装置６は、前述の実施形態と同様、ベルト部材としての定着ベルト２１、加圧ローラ２２、ニップ形成部材２４等を有する。また、本実施形態の定着装置６は２本のヒータ２３Ａ、２３Ｂを有する。ヒータ２３Ａ、２３Ｂは、一方が小サイズ紙に対応した長手方向中央部に発熱領域を有するものであり、他方が大サイズ紙に対応して長手方向両端部に発熱領域を有するものである。本実施形態ではヒータ２３Ａ、２３Ｂとしてハロゲンヒータが用いられるが、誘導加熱装置であってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよい。

定着装置６に設けられたステー２５は断面Ｔ字状をなし、定着ニップＮ側と反対側が起立した起立部２５ａを有する。この起立部２５ａにより、ヒータ２３Ａ、２３Ｂが隔てられている。

ヒータ２３Ａ、２３Ｂは、プリンタ本体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おり、その出力制御は、定着ベルト２１の外周に設けられた温度センサによるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。

また、ステー２５とヒータ２３Ａ、２３Ｂの間には反射部材２６Ａ、２６Ｂが配され、ヒータ２３Ａ、２３Ｂの定着ベルト２１に対する加熱効率を上げると共に、ヒータ２３Ａ、２３Ｂからの輻射熱によりステー２５が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制している。

以上の定着装置６においても、前述した構成のニップ形成部材２４を適用することができ、これにより、前述した効果を得ることができる。例えば、締結孔４１ａを非貫通の孔部とすることで、均熱部材４２の部分的な高温化および変形を防止し、画像の定着不良や定着ベルトの摩耗促進を防止することができる。

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、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、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

また、本発明のニップ形成部材を適用する加熱装置を備えた装置は、上記の実施形態で説明したような定着装置に限らず、用紙に塗布されたインクを乾燥させる乾燥装置、さらには、被覆部材としてのフィルムを用紙等のシートの表面に熱圧着するラミネータや、包材のシール部を熱圧着するヒートシーラーなどの熱圧着装置のような加熱装置にも適用可能である。このような装置にも本発明を適用することで、高熱伝導部材の温度をより均一化することができる。

１ 画像形成装置
６ 定着装置（加熱装置）
２１ 定着ベルト（ベルト部材）
２２ 加圧ローラ（対向回転体）
２３ ハロゲンヒータ（加熱部材）
２４ ニップ形成部材
２５ ステー（支持部材）
４１ 基材
４１ａ 締結孔
４１ｂ 突起部（位置決め部）
４１ｆ 段差部（段差形状）
４２ 均熱部材（高熱伝導部材）
４２ａ 曲げ部
４２ｂ 第一挿入孔
４２ｃ 第二挿入孔
４２ｅ 被当接面
４３ ネジ（締結部材）
４３ａ ネジ部（締結部）
４４ 固定部材
４４ａ 締結孔
４４ｂ 第一挿入部
４４ｃ 第二挿入部
４４ｄ 段差部（段差形状）
４４ｅ 当接面（端面）
４５ 保持部材
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１６−２００８０２号公報

Claims (10)

1. 回転可能なベルト部材の内側に設けられるニップ形成部材であって、
   前記ニップ形成部材は、
   基材と、
   前記基材に対して前記ベルト部材の側に設けられ、前記基材よりも熱伝導率の高い高熱伝導部材と、
   前記基材と前記高熱伝導部材とを位置固定するための固定部材とを備え、
   前記基材および前記固定部材は締結孔を有し、
   前記基材は、前記固定部材と前記高熱伝導部材との間に配置され、
   前記固定部材の側から固定部材の締結孔と前記基材の締結孔とに締結部材が締結されており、
   前記基材の締結孔は前記基材を前記高熱伝導部材側に貫通しない孔部であることを特徴とするニップ形成部材。
2. 前記基材と前記高熱伝導部材とが、前記高熱伝導部材の長手方向にわたって接触する請求項１記載のニップ形成部材。
3. 前記基材の前記締結孔に対応する位置で、前記基材と前記高熱伝導部材とが接触する請求項１または２記載のニップ形成部材。
4. 前記基材と前記固定部材は対応する段差形状を互いに有する請求項１から３いずれか１項に記載のニップ形成部材。
5. 前記固定部材は、前記高熱伝導部材に対する組み付け方向下流側の端面を前記高熱伝導部材に設けられた被当接面に当接させることで、前記固定部材の締結孔と前記基材の締結孔の当該組み付け方向の位置合わせがされる請求項１から４いずれか１項に記載のニップ形成部材。
6. 前記ベルト部材と、
   前記ベルト部材に対向して配置される前記対向回転体と、
   前記ベルト部材を介して前記対向回転体に当接し、前記ベルト部材と前記対向回転体との間にニップ部を形成する請求項１から５いずれか１項に記載のニップ形成部材とを備えた加熱装置。
7. 前記ニップ形成部材を前記ニップ部と反対側から支持する支持部材をさらに有し、
   前記締結部材の前記固定部材に対する挿入方向において、前記支持部材と前記締結部材との間に隙間が設けられる請求項６記載の加熱装置。
8. 前記締結部材の前記固定部材に対する挿入方向において、前記支持部材と前記締結部材との間に設けられた隙間の長さが、前記締結部材の締結部の長さよりも小さく設けられる請求項７記載の加熱装置。
9. 請求項６から８いずれか１項に記載の加熱装置を備えた、熱により記録媒体上のトナーを定着させる定着装置。
10. 請求項９記載の定着装置を備えた画像形成装置。

Images