JP6888302B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び定着装置を備える画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらのうちの少なくとも２つの機能を有する複合機などの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化、高速化についての市場要求が強くなってきている。

画像形成装置のなかでも定着装置は、消費電力量が多く、省エネルギー化の余地が大きいため、様々な提案がなされている。例えば、低熱容量でフィルム状に薄い無端状の定着ベルトを直接加熱する構成とし、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定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の定着装置では、無端状の定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラと、定着ベルトの内部（ループ内）に固定配置されたニップ形成部材とが、定着ベルトを介して圧接することによって定着ニップを形成している。

ところで、画像形成装置には、様々なサイズの記録材が用いられる。様々なサイズの記録材に対応するため、定着装置の熱源（ヒータ）の長さを記録材の最大サイズに合わせると、小サイズの記録材を定着する場合に、非通紙部である定着ベルト端部の温度が上昇する問題がある。

このような問題に対して、無端状の定着ベルトの内部に、定着ベルトの幅方向（長手方向）で配光分布が異なる複数のハロゲンヒータを設けると共に、定着ベルトの長手方向両端部であって、定着ベルトの回転方向におけるニップの上流側の位置に、端部ヒータを定着ベルトの内面又は外面に接して設ける構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献２に開示された定着装置は、異なるヒータを使用するため、ヒータの熱を定着ベルトに効率よく伝えることができず、定着ベルトの長手方向で温度むらが発生する問題がある。

本発明は、複数のサイズの記録材に対応すると共に、定着ベルトの長手方向の温度むらを抑制する定着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、
回転可能な無端状の定着部材と、
前記定着部材の外側に設けられ、前記定着部材に対向する対向回転体と、
前記定着部材の内側に設けられ、長手方向に異なる配光分布を有する複数の輻射型熱源と、
前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と前記対向回転体との間に定着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のそれぞれの端部に設けられ、前記定着部材の長手方向両端部をそれぞれ加熱する複数の接触伝熱型熱源と、
前記ニップ形成部材及び前記複数の接触伝熱型熱源の、前記定着部材に対向するそれぞれの面を覆い、前記定着部材の長手方向における温度勾配を緩くする熱移動補助部材と、を備える定着装置であって、
前記複数の接触伝熱型熱源の前記熱移動補助部材に対向する面は、前記ニップ形成部材の前記熱移動補助部材に対向する面よりも、突出していることを特徴とする。

本発明によると、複数のサイズの記録材に対応すると共に、定着ベルトの長手方向の温度むらを抑制する定着装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。 定着装置の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。 ニップ形成ユニットの基本構成を示す斜視図である。 ニップ形成ユニット及びハロゲンヒータの構成を示す斜視図である。 ハロゲンヒータ及び端部ヒータの発熱部の配置を示す模式図である。 ハロゲンヒータ及び端部ヒータの各発熱部の位置関係を示す模式図である。 ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第１実施形態について説明する説明図である。 ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第２実施形態について説明する説明図である。 ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第３実施形態について説明する説明図である。 ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第４実施形態について説明する説明図である。 ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第４実施形態の変形例について説明する説明図である。 定着ベルトの端部ヒータにより加熱された箇所の温度を検知する温度検知部を説明する説明図である。 抵抗発熱体の発熱パターンの変形例を示す模式図である。 従来の定着装置を説明する説明図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。この画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、そのプリンタ本体の中央には、中間転写ベルト３０の展張方向に沿って４つの作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが並設されている。各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容する以外は、同じ構成である。

具体的に、それぞれ画像ステーションを構成する各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ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などを備えている。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋ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のみに色用符号を付し、その他の作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍにおいては符号を省略している。

作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６とを備える。更に、転写装置３は二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３、テンションローラ３４、及びベルトクリーニング装置３５を備えている。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、プリンタ本体の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）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にもプリンタ本体の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）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に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を有する。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと各現像装置７との間には、周知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録材としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１などが設けられている。ここで、記録材には、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など）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシートなどが含まれる。また、周知のように、手差し給紙機構が設けられていてもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０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、二次転写ローラ３６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Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ（位置合わせローラ）１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐ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。更に、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１３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１４が設けられている。

本実施形態に係るプリンタの基本的動作は次のようである。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにおける各感光体５が図の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からレーザー光がそれぞれ照射されて、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に露光す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。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、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、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０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。各感光体５の表面は、その後、除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐ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Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られ、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０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、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、そのニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーはプリンタ本体内に置かれた廃トナー収容器へと搬送され、回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４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、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの何れか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可能である。

図２は、定着装置２０の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。定着装置２０は、薄肉で可撓性を有し回転可能な無端状で筒状の定着部材である定着ベルト２１と、この定着ベルト２１の外周側から当接する対向回転体である加圧ローラ２２とを有している。定着ベルト２１は、その内部（ループ内）に配された複数の熱源としてのハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂ（以下、第１ハロゲンヒータ２３Ａ、第２ハロゲンヒータ２３Ｂともいう）の輻射熱によって加熱される。なお、ハロゲンヒータは、主たる熱源としての輻射型熱源を代表するものである。

更に、定着ベルト２１の内側（内部）には、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２とで定着ニップＮを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持するステー部材２５（支持部材）とが配されている。定着ベルト２１の幅方向（長手方向）に亘って配されたニップ形成部材２４が、ステー部材２５によって固定支持されることで、加圧ローラ２２からの圧力によってニップ形成部材２４に撓みが生じることを防止し、加圧ローラ２２の軸方向（長手方向）に亘って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ニップ形成部材２４は、機械的強度が高く耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定した定着ニップの状態を確保し、出力画質の安定化を図っている。また、ステー部材２５やハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂは、その長手方向両端を、定着装置２０の側板あるいは別途設けられたホルダに固定保持されている。ニップ形成部材２４の長手方向両端部には、主たる熱源（定着熱源）とは別の端部熱源としての端部ヒータ２６が一体に取り付けられている。端部ヒータとしては、一般的に、セラミックセータのような抵抗発熱体である接触伝熱型熱源が用いられる。

定着ベルトの長手方向における温度勾配を緩くする均熱部材とも称される熱移動補助部材２７が、ニップ形成部材２４及び端部ヒータ２６の、定着ベルト２１の内周面に対向する各面を覆うように配されている。熱移動補助部材２７は、短時間で熱移動が可能となる熱伝導率の高い材料、例えば銅、アルミニウム、銀などで形成されている。これにより、小サイズ紙の通紙時や端部ヒータ２６点灯時に定着ベルト２１の端部領域に熱が留まることを防止して、熱移動補助部材２７の長手方向に熱を積極的に移動させて、定着ベルト２１の長手方向の温度不均一を解消させる。

図２の描写では、熱移動補助部材２７の定着ベルト２１の内周面に対向する面が、定着ベルト２１に直接接触する面であり、ニップ形成面となっており、平坦状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。ニップ形成面が凹形状であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。

周知のように、定着ベルト２１の外周側の適切な位置、例えば定着ニップのベルト回転方向上流側には、ベルト温度を検知する温度センサ２９が設けられており、定着装置２０の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト２１から用紙Ｐを分離する分離部材４１が配されている。更に、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する解除可能な加圧手段も設けられている。

低熱容量化を図るため、フィルムのように薄肉で小径化した無端状の定着ベルト２１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、ＰＦＡ（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）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）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。基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを１００μｍ程度にすれば、未定着トナーを押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。低熱容量化の観点から、定着ベルト２１は、全体として厚さ１ｍｍ以下に、直径２０〜４０ｍｍに設定されている。そして、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は、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定されている。更に、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、更に望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよく、直径は３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

断面Ｔ字状のステー部材２５は、定着ニップＮ側と反対側が起立した起立部２５ａを有しており、主たる熱源としてのハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂが起立部２５ａによって隔てられるように配置されている。ハロゲンヒータ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部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部を有するものである。ハロゲンヒータ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２９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、ステー部材２５とハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの間には反射部材２８Ａ，２８Ｂが配されている。これにより、ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの定着ベルト２１に対する加熱効率を上げると共に、ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂからの輻射熱によりステー部材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できる。反射部材２８Ａ，２８Ｂを備える代わりに、ステー部材２５表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。

加圧ローラ２２は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層とによって構成されている。バネなどの加圧手段により加圧ローラ２２が定着ベルト２１に押し付けられ定着ベルト２１と圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層が押し潰されることで、所定幅の定着ニップＮが形成される。加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられたモータなどの駆動源によって回転駆動する。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップ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。定着ベルト２１は。定着ニップＮで挟み込まれて回転し、定着ニップＮ以外では両端部に配された側板フランジにガイドされ、走行する。

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などの熱源を配設してもよい。弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラの内部に熱源が無い場合は、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。

図３は、ニップ形成ユニットの基本構成を示す斜視図である。図３に示すように、ニップ形成ユニットは、ニップ形成部材２４、ステー部材２５、熱移動補助部材２７、端部ヒータ２６ａ，２６ｂによって構成される。ニップ形成ユニットでは、ニップ形成部材２４の、定着ニップＮ側と反対側の面が、ステー部材２５の定着ニップＮ側の平面と一体化される。この際、それぞれの面にボスとピンのような凹凸形状を形成させて、これらを形状拘束的に嵌め合わせるようにしてもよい。熱移動補助部材２７は、略直方体状のニップ形成部材２４の、定着ベルト２１の内周面に対向する面を覆うように嵌め合わされて一体化される。熱移動補助部材２７とニップ形成部材２４の一体構成は、爪などを設けて噛み合わせればよいが、接着などを用いてもよい。ニップ形成部材２４の長手方向の両端部には、段差部としての凹部２４ａ，２４ｂが形成され、これらの箇所には端部ヒータ２６ａ，２６ｂが収容され、固定されている。なお、端部ヒータ２６ａ，２６ｂは、凹部に設けられる態様に限定されず、平坦部や凸部に設けられてもよい。これら端部ヒータ２６ａ，２６ｂとハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの位置関係については、後述する。

熱移動補助部材２７の定着ベルト２１の内周面に対向する面は、ベルト摺接面２７ａとして構成されるが、機械的強度上、実質的にニップ形成面となるのはニップ形成部材２４の加圧ローラ２２に対向するニップ形成面２４ｃである。

このように、本実施形態では、端部ヒータ２６ａ，２６ｂを、定着ニップを形成するために必要なニップ形成部材２４に一体に設ける構成としたので、端部ヒータ２６ａ，２６ｂを定着ベルト２１の内側に省スペースで配置できる。また、端部ヒータ２６ａ，２６ｂによる定着ベルト２１の加熱部位は、ニップ領域内ある。そのため、特許文献２のように定着ニップＮとは異なる部位で加熱することによる未定着残留トナーの再溶融の問題（品質低下）を生じない。

ところで、従来の定着装置は、図１４に示すように、定着ベルト２１の長手方向中央部を加熱するハロゲンヒータ２３Ａと、定着ベルト２１の長手方向両端部を加熱するハロゲンヒータ２３Ｂとは、並列に配置されている。そのため、一方のハロゲンヒータの輻射熱が他方のハロゲンヒータを加熱してしまう。また、２本のハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂは、反射部材３８に囲まれているため、反射部材３８での反射による輻射が減衰してしまう。更に、双方向矢印で示すように、ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂからの輻射が定着ベルト２１に直接当たる角度が狭められてしまう。そのため、加熱効率が低下する問題が生じる。
本実施形態の定着装置は、このような問題を解決する。

図４は、ニップ形成ユニット及びハロゲンヒータの構成を示す斜視図である。図４に示すように、ステー部材２５は、断面が略Ｌ型の、第１部材２５Ａと第２部材２５Ｂとからなり、断面が略Ｔ型に構成されている。そのため、剛性が高く、ニップ形成部材２４が加圧ローラ２２からの応力によって撓むことを防止できる。また、ステー部材２５（第１部材２５Ａ及び第２部材２５Ｂ）は、ニップ形成部材２４の長手方向に直線的に延在し、ニップ形成部材２４に固定されている。したがって、定着ニップＮの長手方向全域に亘り、良好なニップ形成面を保つことができる。

起立部２５ａの短手方向両側には、それぞれ第１ハロゲンヒータ２３Ａ、第２ハロゲンヒータ２３Ｂが配置されている。すなわち、第１、第２ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの発熱部は、それぞれ長手方向に異なる分布（図中の斜線部）を有し、支持部材である起立部２５ａにより相互に隔てられている。そのため、ヒータ点灯時に互いのガラス管を加熱しないので、加熱効率が下がらない。また、第１、第２ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂは、ステー部材２５に囲まれていない（各ハロゲンヒータ２３の中心はステー部材２５が囲む空間の外側にある）ため、照射角α、β（図２参照）が鈍角となり、加熱効率を向上できる。

なお、ステー部材２５の断面形状は、略Ｔ型に限定されない。第１、第２ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂを、起立部２５ａを挟み相互に仕切るような配置であればよく、第１部材２５Ａ及び第２部材２５Ｂをハロゲンヒータの長手方向に曲線的に延在してもよい。また、第１部材２５Ａ及び第２部材２５Ｂをニップ形成部材２４のニップ形成面に対し、斜め方向に起立させてもよい。

続いて、Ａ３ノビなどの特殊サイズの記録材に対応できる熱源の配置構成について説明する。図５は、ハロゲンヒータ及び端部ヒータの発熱部の配置を示す模式図である。図５に示すように、長手方向における中央部の配光分布が密である第１ハロゲンヒータ２３Ａと、長手方向における両端部の配光分布が密である第２ハロゲンヒータ２３Ｂが、配置されている。すなわち、第１ハロゲンヒータ２３Ａは、定着ベルト２１の中央範囲を加熱し、第２ハロゲンヒータ２３Ｂは、定着ベルト２１の側部範囲を加熱する。

第１ハロゲンヒータ２３Ａの発熱部４０Ａは、例えばＡ４タテサイズなどの小サイズの記録材に対応し、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの発熱部４０Ｂは、第１ハロゲンヒータ２３ＡでカバーできないＡ３タテサイズなどの使用可能な最大定形サイズの記録材の側部範囲をカバーする。すなわち、両ハロゲンヒータの発熱部４０Ａ，４０Ｂからなる発熱範囲Ｗ１は、最大定形サイズの紙幅に対応し、最大定形サイズより大きいノビサイズの紙幅をカバーしていない。

一方、端部ヒータ２６ａ，２６ｂは、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの長手方向両端部に対応する位置にあり、最大定形サイズより大きいノビサイズ紙幅の両端部を加熱する発熱部４２ａ，４２ｂを有する。なお、ここでは、説明の都合上、定着ベルト２１の長手方向の長手方向発熱領域４２ａ，４２ｂを端部ヒータ２６ａ，２６ｂの発熱部をとしているが、実際には、長手方向発熱領域４２ａ，４２ｂと定着ベルト２１幅方向の幅方向発熱領域４３ａ，４３ｂとにより区画される領域（後述する抵抗発熱体５１のパターン（発熱パターン３７）が形成された領域）が、端部ヒータ２６ａ，２６ｂの発熱部となる。また、端部ヒータ２６ａ，２６ｂの発熱部４２ａ，４２ｂの一部は、ハロゲンヒータ２３Ｂの発熱部４０Ｂと重なる。これにより、定着装置２０は、最大定形サイズより大きいノビサイズ紙幅の両端にも対応できる。すなわち、両ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂの発熱部４０Ａ，４０Ｂと、両端部ヒータ２６ａ，２６ｂの発熱部４２ａ，４２ｂとからなる発熱範囲Ｗ２は、最大定形サイズより大きいノビサイズに対応する。

ここで、ハロゲンヒータ及び端部ヒータの実際に出力する熱量（加熱出力）について説明する。図６は、第２ハロゲンヒータ２３Ｂ及び端部ヒータ２６ｂの各発熱部の位置関係と各ヒータの加熱出力の様子を示す模式図である。図６の上部は、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの発熱部の右側端部の状態を、図６の下部は、端部ヒータ２６ｂの発熱部の左側の状態を示している。

一般に、ハロゲンヒータは、発熱部（フィラメントを螺旋状に巻いた部分）の長手方向端部において加熱出力が低下する。これは、フィラメントの巻き密度によっても変わり、巻く密度が疎であるとより低下しやすい。図６の上部に示すように、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの発熱部４０Ｂは、所定の加熱出力を１００（％）出力する部分から、熱量のダレが生じて加熱出力が５０％になる部分までと例えば定義できる。

また、端部ヒータ２６ｂも、図６の下部に示すように、発熱部４２ｂの長手方向端部において加熱出力が低下する。すわなち、端部において所定の加熱出力に対して１００％の出力がされず、加熱出力のダレが生じる。

このため、第２ハロゲンヒータ２３Ｂ及び端部ヒータ２６ｂの端部で加熱出力の落ち込み（ダレ）が生じると、特に最大定形サイズよりも大きいノビサイズの記録材の端部で、良好な定着が行われない虞がある。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの発熱部４０Ｂにおける加熱出力が低減し始める境界Ｂｈと、端部ヒータ２６ｂの発熱部４２ｂにおける加熱出力が低減し始める境界Ｂｃとを合致する。実際の装置では、第２ハロゲンヒータ２３Ｂと端部ヒータ２６ｂは、空間上離れて配置されているので、投影する状態で、長手方向において互いの境界Ｂｈ，Ｂｃが合致することである。なお、もう一方の端部ヒータ２６ａも同様である。

これにより、ハロゲンヒータ２３Ｂと両端部ヒータ２６ａ，２６ｂの重なる領域において、加熱出力が低下せず、所定の加熱出力の１００％を維持できる。したがって、特に最大定形サイズよりも大きいノビサイズの記録材の両端部においても、良好な定着が保証できる。

なお、本実施形態では、第２ハロゲンヒータ２３Ｂの境界Ｂｈと、端部ヒータ２６ｂの境界Ｂｃが合致することとしているが、この態様に限定されない。ニップ形成ユニットは、熱伝導率のよい熱移動補助部材２７を有するので、ある程度の加熱出力の落ち込みを均すことができる。そのため、両端部ヒータ２６ａ，２６ｂの加熱出力が低減し始める境界の配置に所定の許容範囲を設けてもよい。

ところで、金属材料からなる熱移動補助部材２７を定着ベルト２１の内周面と直接摺擦させると、熱移動補助部材２７と定着ベルト２１間の摩擦力が大きくなり、ユニットトルクが上昇し、定着ベルトの走行不良を招く問題がある。

本実施形態では、熱移動補助部材２７の、定着ベルト２１の内周面に対向するベルト摺接面２７ａに、ＰＦＡやＰＴＦＥのようなフッ素系の塗装やコーティングを施す。これにより、熱移動補助部材２７と定着ベルト２１との間の摩擦力を抑え、摺動性を良好に維持することが可能となる。

更に、熱移動補助部材２７と定着ベルト２１の間に、フッ素グリースやシリコーンオイルなどの潤滑剤を塗布することで、摺動トルクを長期に渡り低減することができる。

ところで、端部ヒータ２６ａ，２６ｂの定着ベルト２１の内周面に対向する面と、ニップ形成部材２４の定着ベルト２１の内周面に対向するニップ形成面２４ｃと、を同一の高さの面（面一）になるように設計しても、部品のばらつきにより、狙いの形状にならない虞がある。ニップ形成部材２４の定着ベルト２１の内周面に対向するニップ形成面２４ｃが、端部ヒータ２６ｂの定着ベルト２１の内周面に対向する面より突出してしまうと、端部ヒータ２６ａ，２６ｂが熱移動補助部材２７に接触しなくなる。そのため、端部ヒータ２６ａ，２６ｂからの熱が熱移動補助部材２７を介して、定着ベルト２１に伝わらず、定着ベルト２１の長手方向で温度むらが発生する問題が生じる。本発明は、このような問題を解決する。

続いて、ニップ形成部材と、端部ヒータと、熱移動補助部材の構成について説明する。

［第１実施形態］
図７は、ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第１実施形態について説明する説明図であり、（ａ）は同断面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図である。ここで、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線上で切断した断面を用紙搬送方向から見た図である。なお、説明の都合上、図７では一方の端（端部ヒータ２６ｂ）のみを示すが、端部ヒータ２６ａも同じ構成である。

図７（ａ）に示すように、端部ヒータ２６ｂは、基材５０と、基材５０の上に、例えば略Ｕ字状に形成された抵抗発熱体５１と、抵抗発熱体５１に電力を供給する電極部である複数の電極５２と、を有する抵抗発熱部材である。例えば、端部ヒータとしては、セラミック等の基材上に抵抗発熱体（発熱体）を配置したセラミックヒータが用いられる。

図７（ｂ）に示すように、電極５２は、端部ヒータ２６ｂの長手方向発熱領域４２ｂの長手方向外側に配置され、抵抗発熱体５１の両端部に接続されている。電極５２に電力が供給されると抵抗発熱体５１が発熱し、抵抗発熱体５１が配置された長手方向発熱領域４２ｂが高温となる。電極５２を端部ヒータ２６ｂの長手方向発熱領域４２ｂの長手方向外側に配置することで、電極５２の過昇温を防止できる。なお、上述したように、定着ベルト２１の長手方向の長手方向発熱領域４２ａ，４２ｂと、定着ベルト２１幅方向の幅方向発熱領域４３ａ，４３ｂと、により区画される領域が、端部ヒータ２６ａ，２６ｂの発熱部となる。

幅方向発熱領域４３ｂは、熱移動補助部材２７の幅よりも小さい。抵抗発熱体５１へ給電するための電極の結合方法は、ろう付け、はんだ付けが一般的である。これらの結合方法は、耐熱性自体が低いため、高温はんだや銀が用いられてもよい。

熱移動補助部材２７は、端部ヒータ２６ｂの基材５０と接触範囲５５で接触し、端部ヒータ２６ｂの発熱部（長手方向発熱領域４２ｂと幅方向発熱領域４３ｂとで区画される領域）を覆うように設けられている。また、図７（ｃ）において、熱移動補助部材２７は、概念的に描かれており、熱移動補助部材２７は、ニップ出口部近傍のベルト回転方向上流側で加圧ローラ２２の方向に突出した形状としてもよい。これにより、ニップ出口部での用紙Ｐの離型性が改善される。

図７では簡略化して示されているが、端部ヒータ２６ｂは、ニップ形成部材２４のニップ形成部材２４の長手方向の端部に形成された凹部２４ｂ（図３参照）に設けられる。端部ヒータ２６ｂの定着ベルト２１の内周面に対向する面は、ニップ形成部材２４の定着ベルト２１の内周面に対向するニップ形成面２４ｃより、突出して設けられる。これにより、端部ヒータ２６ａ，２６ｂは、熱移動補助部材２７と、接触範囲５５において、確実に接触する。その結果、端部ヒータ２６ａ，２６ｂからの熱を、熱移動補助部材２７を介して定着ベルト２１に効率よく伝え、定着ベルト２１の長手方向の温度むらの発生を防止する。

［第２実施形態］
図８は、ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第２実施形態について説明する説明図であり、（ａ）は同断面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は同側面図である。ここで、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線上で切断した断面を用紙搬送方向から見た図である。なお、説明の都合上、図８では一方の端（端部ヒータ２６ｂ）のみを示すが、端部ヒータ２６ａも同じ構成である。

図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、端部ヒータ２６ｂは、一般にフラットな板状部材であるが、図８（ｃ）に示すように、熱移動補助部材２７の断面形状は、複雑な曲線で形作られる場合が多い。熱移動補助部材２７の端部ヒータ２６ｂと向かい合う側において、フラット面が狭い場合、端部ヒータ２６ｂと熱移動補助部材２７が接触する部分が減少してしまう。

そこで、本実施の形態では、図８（ａ），図８（ｃ）に示すように、熱移動補助部材２７と端部ヒータ２６ｂの間に中間部材５３を設けている。熱移動補助部材２７と向かい合う側の中間部材５３の形状は、熱移動補助部材２７と対応する（組み合う）形状であり、端部ヒータ２６ｂと向かい合う側の中間部材５３の形状は、端部ヒータ２６ｂと対応する（組み合う）形状である。中間部材５３は、端部ヒータ２６ｂの発熱部（長手方向発熱領域４２ｂと幅方向発熱領域４３ｂとで区画される領域）の大きさに対応して設けられることが望ましい。

中間部材５３は、例えば銅やアルミニウム又はこれらの合金の材料からなり、熱伝導率が熱移動補助部材２７と同じかそれよりも大きいことが望ましい。中間部材５３の熱伝導率が低いと、端部ヒータ２６ｂから熱移動補助部材２７への熱移動が悪くなる（熱損失が増える）ところ、中間部材５３の熱伝導率を高めることで、熱効率低下を防止できる。

また、熱移動補助部材２７と端部ヒータ２６ｂの間に、それぞれが接触する中間部材５３を配置することで、端部ヒータ２６ｂから定着ベルト２１を介して電極５２へ伝わる熱を低減し、この熱による電極５２の過昇温を防止できる。耐熱性の低い端部ヒータ２６ｂの電極５２を定着ベルト２１から遠ざけられる。

図８では簡略化して示されているが、端部ヒータ２６ｂは、ニップ形成部材２４のニップ形成部材２４の長手方向の端部に形成された凹部２４ｂ（図３参照）に設けられる。中間部材５３の定着ベルト２１の内周面に対向する面は、ニップ形成部材２４の定着ベルト２１の内周面に対向するニップ形成面２４ｃより、突出して設けられる。これにより、端部ヒータ２６ａ，２６ｂは、中間部材５３を介して熱移動補助部材２７と、接触範囲５５において、確実に接触する。その結果、端部ヒータ２６ａ，２６ｂからの熱を、中間部材５３及び熱移動補助部材２７を介して定着ベルト２１に効率よく伝え、定着ベルト２１の長手方向の温度むらの発生を防止する。

［第３実施形態］
図９は、ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第３実施形態について説明する説明図である。

本実施の形態は、ニップ形成部材の形状が異なる点で、上記第１実施形態と相違する。

本実施の形態のニップ形成部材２４は、図９に示すように、熱移動補助部材２７と所定の間隔をあけて設けられている。ニップ形成部材２４の熱移動補助部材２７に対向するニップ形成面２４ｃの形状は、熱移動補助部材２７のニップ形成部材２４に対向する面の形状に対応する形状とすることが望ましい。なお、熱移動補助部材２７のニップ形成部材２４に対向する面の形状を、ニップ形成部材２４の熱移動補助部材２７に対向するニップ形成面２４ｃの形状に対応する形状としてもよい。

これにより、端部ヒータ２６ａ，２６ｂから熱移動補助部材２７に伝えられた熱が、ニップ形成部材２４に移動することを防止する。その結果、端部ヒータ２６ａ，２６ｂからの熱を、熱移動補助部材２７を介して定着ベルト２１に効率よく伝え、定着ベルト２１の長手方向の温度むらの発生を防止する。

［第４実施形態］
図１０は、ニップ形成部材と端部ヒータと熱移動補助部材の構成の第４実施形態について説明する説明図である。

本実施の形態は、ニップ形成部材の形状が異なる点で、上記第１実施形態と相違する。

図１０に示すように、本実施の形態のニップ形成部材２４の熱移動補助部材２７に対向するニップ形成面２４ｃを、長手方向中央部が、長手方向両端部より突出した形状とする。なお、熱移動補助部材２７のニップ形成部材２４に対向する面を、長手方向中央部が、長手方向両端部より突出した形状としてもよい。ニップ形成部材２４は、熱移動補助部材２７と所定の間隔をあけて設けられている。

これにより、加圧ローラ２２からの圧力によってニップ形成部材２４に撓みが生じた際に、定着ニップＮの長手方向中央部の面圧低下を防止できる。

なお、図１１に示すように、熱移動補助部材２７のニップ形成部材２４に対向する面の形状を、ニップ形成部材２４の熱移動補助部材２７に対向するニップ形成面２４ｃの形状に対応する形状としてもよい。

これにより、端部ヒータ２６ａ，２６ｂから熱移動補助部材２７に伝えられた熱が、ニップ形成部材２４に移動することを防止する。その結果、端部ヒータ２６ａ，２６ｂからの熱を、熱移動補助部材２７を介して定着ベルト２１に効率よく伝え、定着ベルト２１の長手方向の温度むらの発生を防止する。

次に、定着ベルト２１の端部ヒータ２６により加熱された箇所の温度を検知する、図２で示した温度センサ２９とは別の温度検知部について説明する。定着ベルト２１の温度検知に接触方式のセンサ（例えば、サーミスタなど）を用いることは、安価で高精度という利点がある。しかし、接触位置に微細な摺接跡が発生したり、対応する位置の画像に微小な光沢ムラなどが発生したりする虞がある。そのため、特にカラー画像出力機においては、定型サイズの紙幅内には接触式センサを用いないことが主流になっている。

ところで、ノビサイズの記録材において、ノビ部は、最大定形サイズの紙端部直前まで作像する場合の耳部や、印刷位置合わせに使われるトンボと呼ばれる線画像、又は色確認のための小面積のベタパッチが作像される部分として使われる。そして、最終的には切断されることが多い。したがって、接触式の温度検知部によって接触跡が発生したとしても、微小な光沢ムラなどは異常画像として顕在化しないといえる。

そこで、本実施形態では、図１２に示すように、定着ベルト２１の端部ヒータ２６ａ，２６ｂにより加熱された箇所の温度を検知する温度検知部４５ａ，４５ｂ（４５ａは反対側端部に設けられるので、描写を省略する）を、定着ベルト２１の長手方向において、最大定形サイズの紙幅より外側で、最大定形サイズよりも大きいノビサイズの紙幅より内側に設ける。これにより、微小な光沢ムラなどの異常画像を顕在化することなく、安価で精度良く温度検知できる。

なお、上述の実施形態では、正面から見てＵ字型に形成された抵抗発熱体のパターン（発熱パターン）を例示したが、この態様に限定されない。例えば、図１３に示すように、基材５０の面上を複数回にわたり往復して抵抗発熱体５１を形成し、抵抗発熱体５１の形成される長さをより長くしてもよい。これにより、端部ヒータ２６の熱出力を上げることができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて説明した。本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。また、本発明の定着装置を備える画像形成装置としては複写機あるいはプリンタに限らず、ファクシミリや複数の機能を備える複合機であってもよい。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（対向回転体）
２３Ａ，２３Ｂ ハロゲンヒータ（熱源）
２４ ニップ形成部材
２６ａ，２６ｂ 端部ヒータ（端部熱源）
２７ 熱移動補助部材
Ｎ 定着ニップ

特開２０１０−３２６３１号公報 特開２０１４−１７８３７０号公報

Claims (6)

1. 回転可能な無端状の定着部材と、
   前記定着部材の外側に設けられ、前記定着部材に対向する対向回転体と、
   前記定着部材の内側に設けられ、長手方向に異なる配光分布を有する複数の輻射型熱源と、
   前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と前記対向回転体との間に定着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のそれぞれの端部に設けられ、前記定着部材の長手方向両端部をそれぞれ加熱する複数の接触伝熱型熱源と、
   前記ニップ形成部材及び前記複数の接触伝熱型熱源の、前記定着部材に対向するそれぞれの面を覆い、前記定着部材の長手方向における温度勾配を緩くする熱移動補助部材と、を備える定着装置であって、
   前記複数の接触伝熱型熱源の前記熱移動補助部材に対向する面は、前記ニップ形成部材の前記熱移動補助部材に対向する面よりも、突出していることを特徴とする定着装置。
2. 前記ニップ形成部材の前記熱移動補助部材に対向する面は、前記熱移動補助部材の前記ニップ形成部材に対向する面に対して、離間していることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ニップ形成部材の前記熱移動補助部材に対向する面の形状は、前記熱移動補助部材の前記ニップ形成部材に対向する面の形状に対応してい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. 前記ニップ形成部材の前記熱移動補助部材に対向する面であって、前記定着部材の長手方向中央部の面は、前記定着部材の長手方向両端部の面より、突出していることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の定着装置。
5. 前記接触伝熱型熱源と前記熱移動補助部材との間には、該接触伝熱型熱源の熱を該熱移動補助部材に伝える中間部材が設けられ、
   前記中間部材は、前記接触伝熱型熱源及び前記熱移動補助部材の形状に対応していることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の定着装置。
6. 請求項１〜５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。

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