JP6015808B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、静電電位の差による潜像にトナーを付着させて可視化し、形成されたトナー像を記録媒体に転写する。そして、トナー像を定着装置によって記録媒体に定着する。この定着装置としては、加熱された定着部材を記録媒体上のトナー像に押し付け、加熱及び加圧するものが広く用いられている。上記定着部材は、記録シートが定着装置に送り込まれるときに、定着が可能となる温度まで加熱されている必要がある。したがって、画像形成動作の開始時に定着部材を定着可能な温度まで加熱する時間が必要となり、この時間を短縮するために、定着部材が予め定められた温度に加熱された待機状態としておくことが広く行われている。

定着部材を予め加熱して待機状態とする装置では、待機時にも電力を消費するものとなる。このため、待機時消費電力の低減と、画像の定着が可能となるまでの復帰時間を短縮することとの両立を図ることが望まれ、定着部材の熱容量を小さくすることが提案されている。例えば、特許文献１及び特許文献２に、定着部材を薄いベルト状の部材とする装置が記載されている。また、特許文献２には、定着部材を加熱するための加熱部材として面状発熱体を用い、加熱部材の熱容量をも小さくすることが提案されている。

特開２０１０−１１７５９８号公報 特開２００２−３３３７８８号公報

本発明は、ベルト状の定着部材に加熱部材を広い範囲で接触させて加熱する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。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 加圧ロールと、 無端状に形成され、周回駆動されるとともに外周面が前記加圧ロールとの接触部で、トナー像を保持しながら搬送される記録シートを挟みこむ定着ベルトと、 前記定着ベルトの内周面に接触して発熱し、該定着ベルトを加熱する薄板状の加熱部材と、 前記定着ベルトの内周面に接触して、前記定着ベルトを前記加圧ロールとの間で挟み込む押圧部材と、を有し、 前記加熱部材は、前記定着ベルトの周方向における一方の端部で固定支持され、前記定着ベルトと周方向に沿って接触し、弾性的に変形して該定着ベルトに形状が拘束され、自身の弾性反発力によって前記定着ベルトと前記加圧ロールとの前記接触部の搬送方向下流側から前記接触部の搬送方向の上流側まで、前記定着ベルトの周回方向に沿って該定着ベルトの周面を押圧しており、 該加熱部材は、前記定着ベルトに形状が拘束されない状態では、該定着ベルトの周回移動方向に沿った断面において、該定着ベルトと接触する側の面が凸状となるように湾曲し、該定着ベルトとの接触範囲で、固定支持された一方の端部側から他端側に曲率半径が増大するものであって、前記定着ベルトの曲率半径より大きくなる部分を有するものである定着装置を提供する。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、 前記加熱部材の、固定支持された一方の端部側から他端側に曲率半径が増大する形状は、中心点からの距離ｒが角度θに比例して増大する渦巻き曲線の一部となっているものとする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の定着装置において、 前記加熱部材は、前記定着ベルトが前記加圧ロールと前記押圧部材とに挟み込まれた押圧部の下流側から上流側に至る範囲の、二つの接線が互いに平行となる２つの位置間の範囲を越えて前記定着ベルトに接触しているものとする。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の定着装置において、 前記加熱部材は、前記定着ベルトの周回移動方向における上流側の端部が固定支持されているものとする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、 前記加熱部材は、前記定着ベルトの周回移動方向における上流側の端部が固定支持され、 該加熱部材の固定支持された端部の反対側の端部に、該加熱部材が定着ベルトの周回方向に移動するのに対して抵抗を付与する抵抗部材を有するものとする。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の定着装置において、 前記定着ベルトの幅方向における前記加熱部材の両端部に該加熱部材を前記定着ベルトに押圧する力を補助的に付与する帯状バネ部材が設けられているものとする。

請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の定着装置において、 前記加熱部材は、該加熱部材の曲げに対する剛性を調整する金属層と、該金属層の前記定着ベルトと接触する側の反対側の面に積層された絶縁層と、該絶縁層に積層され、通電によって発熱する発熱層とを有するものとする。

請求項８に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、 前記加熱部材は、複数に分割された発熱部と、複数の前記発熱部に給電する通電路とを有し、 前記通電路は前記加熱部材と前記定着ベルトとの非接触部に設けられているものとする。

請求項９に係る発明は、 無端状の周面に静電潜像が形成される像保持体と、 前記静電潜像にトナーを転移して現像する現像装置と、 前記像保持体上で形成されたトナー像を記録シートに転写する転写手段と、 前記記録シート上に転写されたトナー像を定着する請求項１から請求項８までのいずれかに記載の定着装置とを有する画像形成装置を提供するものである。

請求項１に係る定着装置では、加熱部材が弾性反発力によって定着ベルトの周面に押圧されていない定着装置と比較して、定着ベルトに加熱部材を広い範囲で接触させて加熱することができる。また、湾曲した加熱部材の曲率半径が、固定支持された一方の端部側から他端側に増大しない定着装置と比較して、定着ベルトに加熱部材が接触する範囲で接触圧の差を少なくすることができる。

請求項２に係る定着装置では、加熱部材の曲率半径が増大する形状が渦巻き曲線の一部となっていない定着装置と比較して、定着ベルトに加熱部材が接触する範囲で接触圧の差を少なくすることができる。

請求項３に係る定着装置では、湾曲した形状を保持して周回駆動される定着ベルトに加熱部材を広い範囲で接触させて加熱することができる。

請求項４に係る定着装置では、加熱部材の上流側の端部が固定支持されていない定着装置と比較して、加熱部材と周回駆動される定着ベルトとの間の摩擦力に影響されにくい安定した状態で加熱部材と定着ベルトとを接触させることができる。

請求項５に係る定着装置では、抵抗部材を有しない定着装置と比較して、加熱部材と周回駆動される定着ベルトとの間の摩擦力によって接触圧が減少するのを抑制することができる。

請求項６に係る定着装置では、帯状バネ部材を備えていない定着装置と比較して、加熱部材が定着ベルトに接触する圧力が定着ベルトの幅方向に不均等となるのを抑制することができる。

請求項７に係る定着装置では、加熱部材が曲げに対する剛性を調整する金属層を備えていない定着装置と比較して、加熱部材の曲げ剛性の調整が容易となる。

請求項９に係る画像形成装置では、定着ベルトに形状が拘束されて弾性的に変形し、弾性反発力によって該定着ベルトの周面に押圧される加熱部材を備えていない画像形成装置と比較して、定着ベルトに簡単な構成で加熱部材を広い範囲で接触させ、急速に加熱することができる。

本発明の一実施形態であ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であって、図１に示す画像形成装置で使用することができる定着装置の概略断面図である。 図２に示す定着装置で用いられる加熱部材の、定着ベルトによって形状が拘束されていないときの状態を示す概略断面図である。 図２に示す定着装置で用いられる加熱部材の、定着ベルトによって形状が拘束されていないときの状態を示す概略斜視図である。 図２に示す定着装置で用いられる加熱部材の、定着ベルトによって形状が拘束されていないときの断面形状を説明する概略図である。 図３に示す加熱部材の拡大断面図である。 図３に示す加熱部材の発熱層を示す概略展開図である。 図２に示す定着装置で用いることができる加熱部材の他の例を示す概略斜視図及びこの加熱部材で使用される帯状バネ部材の概略斜視図である。 図３に示す加熱部材を形状が拘束されない状態で加熱したときの形状の変化を示す概略斜視図である。 本発明の他の実施形態である定着装置の概略断面図である。 本発明の他の実施形態である定着装置の概略断面図である。 本発明の他の実施形態である定着装置の概略断面図である。 従来の定着装置の一例を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を出力する電子写真方式の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、これらと対向する中間転写ベルト１１とを備えている。
中間転写ベルト１１は、無端状となっており、回転駆動される対向ロール１５と、中間転写ベルト１１の幅方向への偏りを調整する調整ロール１６と、二つの支持ロール１７、１８とに張架されている。そして、対向ロール１５が駆動されることによって図中に示す矢印Ｘの方向に周面が周回駆動されるものである。

この中間転写ベルト１１の周回移動方向における上流側から順に、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｍ、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｃ、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｋが配列されている。これらの画像形成ユニットが対向する位置の下流側には、二次転写を行うための二次転写ロール１２が中間転写ベルト１１と接触し、対向ロール１５と対向するように配置されている。この二次転写ロール１２が中間転写ベルト１１と対向する二次転写位置１３には記録シート収容部８から搬送路９を経て、記録媒体である記録シートが送り込まれる。
一方、記録シートの搬送経路における二次転写位置１３の下流側には、トナー像を加熱及び加圧して記録シート上に圧着する定着装置７が設けられている。そして、さらに下流側にはトナー像が定着された記録シートを重ねて保持する排紙保持部１４が設けられている。

上記画像形成ユニット１０のそれぞれは、表面に静電潜像が形成されて像保持体として機能する感光体ドラム１を有しており、各感光体ドラム１の周囲に、該感光体ドラム１の表面を帯電する帯電装置２と、感光体ドラム１上に形成された静電潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト１１上に一次転写する一次転写ロール５と、転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するクリーニング装置６と、を備えている。また、感光体ドラム１のそれぞれについて、画像信号に基づいて像光を発生する露光装置３が設けられており、この露光装置３から像光が各感光体ドラム１に照射されることにより、帯電された感光ドラム１に静電潜像を書き込むものとなっている。

上記感光体ドラム１は、無端状の周面を有する導電性の金属製基体上に感光層を積層して形成されており、周面が周回移動するものである。上記金属製基体は、電気的に接地されている。上記感光層は、電荷発生層と電荷輸送層とが順次積層された機能分離型となっており、露光装置３によってレーザ光線が照射されると、照射された部分の帯電電位が減衰するものである。

上記現像装置４は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用するものである。そして、上記感光体ドラム１と対向する位置で、感光体ドラム１の表面の露光部分にトナーを転移させ、可視像としてトナー像を形成するものである。

上記クリーニング装置６は、感光体ドラム１の周面に対向して配置され、感光体ドラム１の周面と接触するように支持されたクリーニングブレードを備えるものである。クリーニングブレードの先端のエッジ部が感光体ドラム１の表面に接触し、一次転写後の感光体ドラム１上に残留したトナー等を掻き取って除去するものとなっている。

上記二次転写ロール１２は、対向ロール１５に中間転写ベルト１１を挟んで押し付けられ、対向ロール１５が回転駆動されることによって従動回転するものとなっている。そして、この二次転写ロール１２と対向ロール１５との間に二次転写電圧が印加され、転写用の電界を形成する。したがって、二次転写ロール１２と中間転写ベルト１１との間に記録シートが送り込まれると、この記録シートを挟み込んで搬送し、電界の作用によって中間転写ベルト１１上のトナー像を記録シート上に転写するものとなっている。

図２は、上記定着装置７を示す概略断面図である。
上記定着装置７は、無端状に形成されて周回駆動される定着ベルト２１と、この定着ベルト２１の外周面と接触するように配置された加圧ロール２２と、無端状となった上記定着ベルト２１の内側で上記加圧ロール２２と対向するように配置され、加圧ロール２２の外周面との間に定着ベルト２１を挟み込む押圧部材２３と、前記定着ベルト２１の内周面に接触して発熱し、該定着ベルト２１を加熱する薄板状の加熱部材２４と、を備えている。上記加圧ロール２２が回転駆動されることによって定着ベルト２１は周回移動し、トナー像が転写された記録シートＰは、接触する加圧ロール２２と定着ベルト２１との間に送り込まれる。そして、記録シートＰ上のトナー像Ｔは加熱部材２４によって加熱された定着ベルト２１に押し付けられ、加熱されるとともに加圧されてトナー像Ｔが記録シートＰ上に圧着されるものとなっている。

上記加圧ロール２２は、金属の芯材２２ａの外周面に弾性層２２ｂを形成し、その上に表層２２ｃを積層したものである。弾性層２２ｂは、例えばシリコンスポンジで形成することができ、例えば厚さを５ｍｍとすることができる。また、表層２２ｃは例えば厚さが３０μｍのフッ素樹脂層とすることができる。そして、この例では加圧ロール２２の外径を２８ｍｍとしている。

上記定着ベルト２１は、ポリイミド等の耐熱性樹脂からなる基層と、この上に積層されたフッ素樹脂からなる表層とを有するフィルム状の部材を、表層を外側にして無端状に形成したものである。基層の厚さは例えば８０μｍ、表層を３０μｍとすることができる。この定着ベルト２１は、上記加圧ロール２２と押圧部材２３との間に挟み込まれたときには柔軟に変形することができるものであるが、外力が作用しない状態、例えば軸線がほぼ鉛直となるように支持したときにはフィルム状の部材の剛性によって断面がほぼ円形の筒状となるものである。そして、このときの外径は、例えば３０ｍｍとすることができる。また、軸線方向つまり外周面の幅方向には、トナー像を保持する記録シートＰの幅より大きい寸法とするものであり、例えば３２０ｍｍとすることができる。

上記押圧部材２３は、定着ベルト２１の内周面に押し付けられる押圧パッド２５と、この押圧パッド２５を支持する支持部２６とを有するものである。
上記押圧パッド２５は、定着ベルト２１の幅方向におけるほぼ全域に連続して接触するものであり、弾性的に変形して定着ベルト２１を加圧ロール２２に押し付けるものとなっている。この押圧パッド２５には、例えばシリコーンゴム等の耐熱性を有する弾性材料を用いることができる。
上記支持部２６は、金属板を断面形状がほぼＬ字状となるように曲げ加工した部材を組み合わせて棒状としたものであり、軸線方向に上記押圧パッド２５を支持して、筒状となった定着ベルト２１の内側に挿通される。そして、両端部で支持されて押圧パッド２５が加圧ロール２２側に押し付けられるように押圧力が付与されるものとなっている。なお、加圧ロール２２側に押し付ける力の合力は、例えば３０ｋｇとすることができる。

上記加熱部材２４は、弾性的に変形が可能な薄板状の部材であって、定着ベルト２１の周面の幅方向に連続し、定着ベルト２１の周回移動方向における上流側の端部が押圧部材２３の支持部２６に固定支持されている。そして、定着ベルト２１の周回移動方向における下流側の端縁２４ａは自由端となっており、この加熱部材２４の弾性反発力により、定着ベルト２１の内周面に沿って接触するものとなっている。つまり、この加熱部材２４は、図３及び図４に示すように定着ベルト２１の周回移動方向における上流側で固定支持されて定着ベルト２１によって形状が拘束されないときには、加圧ロール２２と押圧部材２３との間に一部が挟み込まれて支持された定着ベルト２１の位置より外側に張り出す形状となっている。そして、この加熱部材２４が定着ベルト２１の内側に装着されたときには、図３中の一点鎖線で示すように弾性的に変形し、その形状が定着ベルト２１に拘束される。このときの弾性反発力によって定着ベルト２１の内周面に押し付けられて、周方向に接触した状態が維持されるものである。

上記加熱部材２４の定着ベルト２１に拘束されていないときの断面形状は、図３に示すように無端状となった定着ベルト２１の内側へ湾曲するものとなっており、固定された端部から定着ベルト２１の周回移動方向における下流側へ曲率半径が拡大している。この形状は、例えば図５に示すように設定することができる。
上記定着ベルト２１の断面を円形としたときの中心から、角度θに比例して曲率半径が拡大する渦巻き曲線を設定する。この渦巻き曲線上の点の座標（Ｘ、Ｙ）は、
Ｘ＝ｒθｃｏｓθ ， Ｙ=ｒθｓｉｎθ
となる。この渦巻き曲線が、定着ベルト２１の断面を円形としたときにこの円Ｂと交わる位置Ａから曲率半径が拡大する方向へ、予め定められた長さの範囲Ｌを取り出し、この曲線を加熱部材２４の定着ベルト２１と接触する範囲の断面形状とする。したがって、この範囲Ｌでは、加熱部材２４の断面形状は、曲率半径が定着ベルト２１を円形としたときの半径より大きくなっている。また、加熱部材２４の自由端となった端縁付近は、図２に示すように定着ベルト２１の内側に折り曲げられ、端部で定着ベルト２１の幅方向の曲げ剛性が大きくなっている。

上記加熱部材２４は、定着ベルト２１が周回駆動されることによって定着ベルト２１の内周面に擦り付けられ、摩擦力が作用する。また、押圧パッド２５も定着ベルト２１の内周面に押し付けられ、これらの間に摩擦力が作用する。したがって、上記定着ベルト２１と加熱部材２４との間の摩擦力及び定着ベルト２１と押圧パッド２５との間の摩擦力の合計は、加圧ロール２２が定着ベルト２１の外周面に押圧されて定着ベルト２１の駆動力として作用する摩擦力、又は定着ベルト２１と加圧ロール２２との間に記録シートが挟み込まれた状態で加圧ロール２２から定着ベルト２１に伝達される力より小さくなっている。

図６は、上記加熱部材２４の断面構成を示す拡大断面図である。
この加熱部材２４は、定着ベルト２１の内周面と接触する面がステンレススチールで形成され、弾性付与層２４ａとなっている。曲率を有する加熱部材２４の上記弾性付与層２４ａの内側つまり上記弾性付与層２４ａの定着ベルト２１と接触する面の反対側の面には耐熱性樹脂からなる絶縁層２４ｂが形成され、その上にステンレススチールからなる発熱層２４ｃが形成されている。そして、発熱層２４ｃは、耐熱性樹脂からなる被覆層２４ｄによって被覆されている。

上記弾性付与層２４ａは、例えば厚さを５０μｍとすることができ、主にこの弾性付与層２４ａによって加熱部材２４の曲げ剛性を維持するとともに、曲げ変形が生じたときの弾性反発力を生じさせるものである。したがって、この弾性付与層２４ａの厚さを調整することによって弾性反発力の調整つまり定着ベルト２１との接触圧の調整が可能となる。
上記絶縁層２４ｂは、厚さが２５μｍ程度の耐熱性樹脂、例えばポリイミドで形成することができ、上記弾性付与層２４ａとこの絶縁層２４ｂの上に積層される発熱層２４ｃとの間を電気的に絶縁するものである。

上記発熱層２４ｃは、例えば厚さが３０μｍのステンレススチールからなるものを採用することができ、通電により発熱するものである。この発熱層２４ｃは、図７に示すように加熱部材２４を展開した面の周辺部を除いて形成されており、定着ベルト２１の周面の幅方向には、記録シート上にトナー像が形成されている範囲と対向し得るように設けられる。そして、複数の範囲に分割して通電することが可能となっている。これらの分割された範囲には、定着装置７に送り込まれる記録シートのサイズに応じて通電され、多くの熱が記録シートに奪われる通紙領域には多くの発熱が生じ、非通紙領域では発熱量を抑えて過加熱を防ぐものとなっている。

発熱層２４ｃの複数に分割されたそれぞれの範囲は、エッチング等の方法によってパターン化された細い通電発熱路が形成されており、通電により発熱が生じ易いパターンとなっている。これらの発熱領域には、加熱部材２４の周辺部に設けられた通電路２４ｅを介して給電されるものとなっており、加熱部材２４の周方向における両端部つまり固定支持される端部及び自由端となる端縁付近で定着ベルト２１と非接触となる領域に上記通電路２４ｅを設けるのが望ましい。
なお、被覆層２４ｄは上記発熱層２４ｃを被覆し、保護するものである。

以上に説明した画像形成装置では、画像形成ユニット１０で形成された各色のトナー像が中間転写ベルト１１上で重ね合わされ、二次転写ロール１２が中間転写ベルト１１と対向する位置で記録シート上に一括転写される。この記録シートＰは上記定着装置７に送り込まれ、保持するトナー像Ｔが定着ベルト２１と接触するように該定着ベルト２１と重ね合わされて、加圧ロール２２と押圧部材２３との間を通過する。定着ベルト２１は通電されて発熱する加熱部材２４と接触し、加熱された状態で記録シートと接触する。そして、加圧ロール２２と押圧部材２３との間で加圧されてトナー像が記録シート上に定着される。このとき、加熱部材２４及び定着ベルト２１は厚さが薄く熱容量が小さくなっているので、急速に加熱することができ、待機時の電力使用量を低減し、しかも急速に定着可能状態とすることができるものとなっている。

また、上記定着装置７では、定着ベルト２１は一部が加圧ロール２２と押圧パッド２５との間に挟み込まれて押圧部を形成し、この押圧部の下流側から周回移動方向へ押圧部の上流側まで、この定着ベルトの剛性によって湾曲した形状となり、これらの範囲で柔軟な変形が可能となっている。一方、加熱部材２４は、断面形状が渦巻き状となるように曲げ加工され、曲率半径が小さい側の端部が押圧部材２３に固定支持されるとともに、図３及び図４に示すように定着ベルト２１の周面の位置より外側に張り出すように支持されている。そして、周回移動するように駆動される定着ベルト２１の内周面に接触し、定着ベルト２１の内周面に沿った形状に拘束されている。このように定着ベルト２１の内側で弾性的に変形した状態で拘束された加熱部材２４は、弾性反発力で定着ベルト２１の内周面に押し付けられる。したがって、湾曲した形状となって周回移動する定着ベルトの広い範囲で加熱部材２４を接触させることが可能となる。そして、加熱部材２４の曲率半径が自由端側で拡大されているので、自由端付近でも加熱部材２４を定着ベルト２１の内周面に押し付ける力が作用し、固定端側から自由端側へ広い範囲で接触圧の差が小さくなっている。また、湾曲して柔軟に変形が可能となった定着ベルト２１と柔軟に変形が可能な加熱部材２４とが接触することによって、双方の形状がなじみやすく、接触圧の差が大きくなるのが抑制される。

従来の定着ベルトを用いた定着装置において、定着ベルトの内側に配置した加熱部材を一方向の力で定着ベルトに押し付けると、図１３に示すように加熱部材５４を押し付けることができる範囲が限定される。つまり、円形に近い断面形状で周回移動する定着ベルト５１の内側に、矢印Ｃで示す方向の力で加熱部材５４を押し付けると、加熱部材５４を押し付ける方向Ｃと接線Ｓ₁，Ｓ₂が平行となる２つの点Ｐ₁，Ｐ₂間で加熱部材５４は定着ベルト５１に押圧されることになる。そして、この範囲を越えて接触圧を付与することができない。これに対して、例えば図２及び図３に示すように加熱部材２４を湾曲する定着ベルト２１の内側で拘束し、加熱部材２３の弾性反発力で定着ベルト２１に押し付けることにより上記範囲を越えて接触圧を付与することができる。そして、定着ベルト２１が加圧ロール２２と押圧部材２３とに挟み込まれた押圧部の下流側から上流側まで断面が円形に近い状態で周回駆動されるときに、押圧部の下流側から上流側までの広い範囲で加熱部材２４を定着ベルト２１に接触させることができる。例えば、定着ベルト２１の断面形状を円形としたときの中心角が約２７０°となる範囲に接触させることも可能となる。

このように加熱部材２４が、広い範囲で定着ベルト２１に接触することにより、トナー像を保持する記録シートＰの搬送速度を同じとして比較すると、接触範囲を大きくすることによって加熱部材２４の温度を低く設定しても良好なトナー像の定着が可能となり、消費電力量を低減することができる。また、加熱部材２４の設定温度を同じとして比較すると、上記のように接触範囲を大きくすることによって記録シートの搬送速度を大きくしても良好な定着が可能となる。

上記定着装置７において加熱部材２４は、定着ベルト２１によって拘束されていないときの断面形状が中心点からの距離ｒが角度に比例して拡大する渦巻き状となっているが、拘束されていないときの断面形状は、これに限定されるものではなく、定着ベルトと周方向の広い範囲で接触することが可能な形状であれば、その他の形状とすることもできる。望ましくは、定着ベルトの周方向における固定端側から自由端側に向かって徐々に曲率半径が拡大するものであるが、定着ベルトと接触する範囲の一部が直線となるものであっても良い。

一方、上記定着装置７において加熱部材２４は、定着ベルト２１の周回移動方向における上流側で固定支持され、下流側の端部が変位の拘束がない自由端となっているが、加熱部材２４の下流側の端部を固定支持し、上流側を自由端としてもよい。このときには、定着ベルト２１と加熱部材２４との間の摩擦により、加熱部材２４には定着ベルト２１の周面に沿って固定端側への圧縮力が作用する。この力によって加熱部材２４が座屈したり、固定端付近で大きな変形が生じたりしないように定着ベルト２１と加熱部材２４との間の摩擦力が小さくなっている。

また、加熱部材には、図８（ａ）に示すように、定着ベルト２１に対する押圧力を補助的に付与する帯状バネ部材２７を設けることもできる。この帯状バネ部材２７は、ステンレススチール等の弾性的に変形が可能な薄い金属で形成されており、加熱部材２４の定着ベルト２１の幅方向における両端部において、加熱部材２４の湾曲する内側に重ね合わされ、加熱部材２４が固定支持される端部で加熱部材２４とともに固定支持される。そして、定着ベルト２１の周方向へ加熱部材２４に密着するように配置されている。
上記帯状バネ部材２７は、例えば厚さを０．１〜０．２ｍｍ程度とすることができる。そして、図８（ｂ）に示すように加熱部材２４が定着ベルト２１の周方向に湾曲する形状にならって曲げ加工が施されたものである。
なお、帯状バネ部材２７が加熱部材２４と接触する領域は、加熱部材２４の端部の発熱層が存在しない領域とするのが望ましい。

上記帯状バネ部材２７を設けることにより、この帯状バネ部材２７が加熱部材２４とともに変形し、変形にともなう弾性反発力によって、加熱部材２４を定着ベルト２１の内周面に対して補助的に押圧するものとなる。この補助的な押圧力は、次に説明するように加熱部材２４の定着ベルト２１に対する押圧力が、定着ベルト２１の幅方向に不均等となるのを抑制するものである。
図９に示すように、加熱部材２４を定着ベルト２１に拘束されていない状態で加熱すると図中の破線で示す形状に変形する傾向がある。つまり、定着ベルト２１の周方向における一方の端部で固定支持され、周方向に湾曲した加熱部材２４は、加熱したときに定着ベルト２１の幅方向における中央部の自由端が両端部の自由端より大きく開こうとする傾向がある。このため、加熱部材２４を定着ベルト２１の内側に配置して定着ベルト２１に拘束された状態では、定着ベルト２１の幅方向における中央部で加熱部材２４の定着ベルトに対する押圧力が両端部より大きくなる。これに対して、上記帯状バネ部材２７を加熱部材２４の両端部に配置し、押圧力を補助的に付加して、定着ベルト２１に対する押圧力に差が生じるのを抑制しようとするものである。

図１０は、本発明の他の実施形態である定着装置を示す概略断面図である。
この定着装置３０は図２及び図３に示す定着装置７と同じ定着ベルト２１、加圧ロール２２、押圧部材２３及び加熱部材２４を有するものであり、これに加えて、加熱部材２４の自由端が定着ベルト２１の周回移動方向における下流側へ移動するのに抵抗を付与する抵抗部材３１を備えるものである。

上記抵抗部材３１は、押圧部材２３の支持部２６に一端が固定された板バネ３２と、この板バネ３２の他端部と加熱部材２４の先端部とを連結する線材３３とを有するものである。板バネ３２は湾曲するように弾性変形し、その弾性反発力が線材３３を介して加熱部材２４の先端部に伝達されるようになっている。この弾性反発力は、無端状となった定着ベルト２１の内側で形状が拘束された加熱部材２４に対し、定着ベルト２１の周回移動方向に沿って上流側に作用するものとなっている。
なお、上記板バネ３２は定着ベルト２１の周面の幅方向に連続し、線材２２は幅方向に所定の間隔で設けられて加熱部材２４に対して幅方向にほぼ等しく弾性反発力が作用するものとしている。

このような定着装置３０では、定着ベルト２１が周回駆動されることによって、加熱部材２４には定着ベルト２１の移動方向のおける下流側への摩擦力が作用する。この摩擦力は、定着ベルト２１の内側で湾曲する形状となった加熱部材２４に対して巻き締めるように作用し、定着ベルト２１と加熱部材２４との間の接触圧が低減する。これに対し、上記抵抗部材３１が加熱部材２４の先端部に対して定着ベルト２１の周回移動方向の上流側に力を付与する。これによって、接触圧の減少が抑えられ、定着ベルト２１の安定した加熱が維持されるものである。

図１１は、本発明の他の実施形態である定着装置を示す概略断面図である。
この定着装置４０は、図２及び図３に示す定着装置７と同じ定着ベルト２１、加圧ロール２２及び押圧部材２３を備えているが、この定着装置４０で用いられる加熱部材４１は通電による発熱層を備えておらず、電磁誘導加熱による発熱層を備えている。また、定着ベルト２１の外周面と対向する位置に励磁コイル４２が設けられ、この励磁コイル４２に励磁回路（図示しない）から高周波電流が供給されるものとなっている。

上記電磁誘導加熱による発熱層は、例えば厚さが７０μｍの磁性を有するステンレススチールからなるものである。加熱部材４１は、このような発熱層のみを有するものであっても良いし、その他の材料からなる層が積層されたものであっても良い。
この加熱部材４１は、図２及び図３に示す定着装置で用いられる加熱部材２４と同様に柔軟に弾性的な変形が可能となっており、形状も同様に湾曲して周回駆動される定着ベルト２１の内側に配置され、弾性変形が生じた状態で定着ベルト２１の内周面と広い範囲で接触する形状となっている。

上記励磁コイル４２は、無端状となった定着ベルト２１の外側で外周面のあらかじめ定められた範囲に沿って閉じた形状となるように巻き回される。そして、定着ベルト２１のトナー像に接触する領域の全幅と対向するように設けられている。この励磁コイル４２は、定着ベルト２１の外周面と間隙をあけて対向するように配置されたコイル支持部材４３によって支持され、定着ベルト２１と対向する励磁コイル４２の背面側には、磁場遮蔽部材４４が設けられている。

このような定着装置４０では、励磁回路から励磁コイル４２に高周波電流が供給されることにより、加熱部材４１の発熱層に電磁誘導による渦電流が発生する。これにより、発熱層が発熱し、接触する定着ベルト２１を加熱する。
定着ベルト２１は、図２に示す定着装置７と同様に加圧ロール２２の回転駆動によって周回駆動され、定着ベルト２１の外周面と加圧ロール２２との間にトナー像が保持された記録シートを挟み込み、トナー像を加熱及び加圧するものである。

以上に説明した画像形成装置及び定着装置は、本発明の実施の形態であって、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。
例えば、画像形成装置のトナー像を形成する構成は、他の形態とすることができ、カラー画像を形成するものに限らず単色のトナー像を形成するものであっても良い。
また、定着装置の加圧ロールに使用される材料・寸法等、押圧部材に使用される押圧パッドの材料・形状・寸法等、押圧パッドを支持する支持部の材料・形態等、定着ベルトの材料・形態等は適宜に設計することができる。
さらに、上記実施の形態では、定着ベルトは加圧ロールと押圧部材との間に挟み込まれた押圧部の下流側から上流側まで該定着ベルトの剛性によって形状が保持され、位置を拘束する部材が備えられていないが、このような形態に限定されるものではない。つまり、図１２に示す定着装置４５のように、加圧ロール２２と押圧部材２３とが定着ベルト２１を挟み込む押圧部以外で、定着ベルト２１の周回移動する位置を規制する規制部材４７が設けられるものであっても良い。また、この規制部材４７は加熱部材４６が定着ベルトと接触する位置の下流側であっても良いし上流側であっても良い。規制部材４７は、ロール状の部材、パッド状の部材等を適宜に採用することができる。
また、加熱部材も、断面構成、定着ベルトに拘束されていないときの形状等は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜に設計することができる。

１：感光体ドラム， ２：帯電装置， ３：露光装置， ４：現像装置， ５：一次転写ロール， ６：クリーニング装置， ７：定着装置， ８：記録シート収容部， ９：搬送路， １０：画像形成ユニット，
１１：中間転写ベルト， １２：二次転写ロール， １３：二次転写位置， １４：排紙保持部， １５：対向ロール， １６：調整ロール， １７，１８：支持ロール，
２１：定着ベルト， ２２：加圧ロール， ２２ａ：芯材， ２２ｂ：弾性層， ２２ｃ：表層， ２３：押圧部材， ２４：加熱部材， ２４ａ：弾性付与層， ２４ｂ：絶縁層， ２４ｃ：発熱層， ２４ｄ：被覆層， ２４ｅ：通電路， ２５：押圧パッド，
２６：押圧部材の支持部， ２７：帯状バネ部材，
３０：定着装置、 ３１：抵抗部材， ３２：板バネ， ３３：線材，
４０：定着装置、 ４１：加熱部材， ４２：励磁コイル， ４３：コイル支持部材，
４４：磁場遮蔽部材， ４５：定着装置， ４６：加熱部材， ４７：規制部材

Claims (9)

1. 加圧ロールと、
   無端状に形成され、周回駆動されるとともに外周面が前記加圧ロールとの接触部で、トナー像を保持しながら搬送される記録シートを挟みこむ定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内周面に接触して発熱し、該定着ベルトを加熱する薄板状の加熱部材と、
   前記定着ベルトの内周面に接触して、前記定着ベルトを前記加圧ロールとの間で挟み込む押圧部材と、を有し、
   前記加熱部材は、前記定着ベルトの周方向における一方の端部で固定支持され、前記定着ベルトと周方向に沿って接触し、弾性的に変形して該定着ベルトに形状が拘束され、自身の弾性反発力によって前記定着ベルトと前記加圧ロールとの前記接触部の搬送方向下流側から前記接触部の搬送方向の上流側まで、前記定着ベルトの周回方向に沿って該定着ベルトの周面を押圧しており、
   該加熱部材は、前記定着ベルトに形状が拘束されない状態では、該定着ベルトの周回移動方向に沿った断面において、該定着ベルトと接触する側の面が凸状となるように湾曲し、該定着ベルトとの接触範囲で、固定支持された一方の端部側から他端側に曲率半径が増大するものであって、前記定着ベルトの曲率半径より大きくなる部分を有するものであることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱部材の、固定支持された一方の端部側から他端側に曲率半径が増大する形状は、中心点からの距離ｒが角度θに比例して増大する渦巻き曲線の一部となっていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱部材は、前記定着ベルトが前記加圧ロールと前記押圧部材とに挟み込まれた押圧部の下流側から上流側に至るまでの、二つの接線が互いに平行となる２つの位置間の範囲を越えて前記定着ベルトに接触していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加熱部材は、前記定着ベルトの周回移動方向における上流側の端部が固定支持されていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の定着装置。
5. 前記加熱部材は、前記定着ベルトの周回移動方向における上流側の端部が固定支持され、
   該加熱部材の固定支持された端部の反対側の端部に、該加熱部材が定着ベルトの周回方向に移動するのに対して抵抗を付与する抵抗部材を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記定着ベルトの幅方向における前記加熱部材の両端部に該加熱部材を前記定着ベルトに押圧する力を補助的に付与する帯状バネ部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の定着装置。
7. 前記加熱部材は、該加熱部材の曲げに対する剛性を調整する金属層と、該金属層の前記定着ベルトと接触する側の反対側の面に積層された絶縁層と、該絶縁層に積層され、通電によって発熱する発熱層と、を有するものであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の定着装置。
8. 前記加熱部材は、複数に分割された発熱部と、複数の前記発熱部に給電する通電路とを有し、
   前記通電路は前記加熱部材と前記定着ベルトとの非接触部に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれかに記載の定着装置。
9. 無端状の周面に静電潜像が形成される像保持体と、
   前記静電潜像にトナーを転移して現像する現像装置と、
   前記像保持体上で形成されたトナー像を記録シートに転写する転写手段と、
   前記記録シート上に転写されたトナー像を定着する請求項１から請求項８までのいずれかに記載の定着装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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