JP7153188B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。

複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置においては、用紙などの記録媒体に形成された未定着画像を定着するため、互いに接触するローラやベルトなどの部材の間（ニップ部）に記録媒体を搬送して加熱する定着装置が搭載されている。

未定着画像が形成された記録媒体が定着装置のニップ部に搬送されると、記録媒体がニップ部を通過する際に記録媒体に熱が与えられることで、未定着画像が記録媒体に定着される。一方、記録媒体が通過しない非通過領域では、熱があまり消費されないため、記録媒体が通過する通過領域に比べて温度が高くなる傾向にある。このため、定着処理が連続して行われた場合は、非通過領域における温度が過度に上昇するといった問題がある。

斯かる問題を解決するため、特許文献１（特開２０１５－６４５６０号公報）には、ニップ部を形成するニップ形成部材の熱伝導率を記録媒体の幅方向に渡って異ならせた定着装置が提案されている。

図７に示すように、この定着装置では、ニップ形成部材が、第１熱伝導層１００と、第２熱伝導層２００と、これらの間に設けられた中間層３００と、を積層して構成されている。そして、中間層３００に、最小幅サイズＷ１の記録媒体Ｐ１を搬送した際に温度上昇が生じ得る箇所（非通過領域）Ｕに対応して、中間層３００の基材４００よりも熱伝導率の高い熱伝導部材５００を配置し、熱伝導部材５００によって非通過領域におけるニップ部の熱を吸収することで、その温度上昇を抑制するようにしている。

上記のように、最小の幅サイズＷ１の記録媒体Ｐ１を搬送する場合は、熱伝導部材５００によって非通過領域におけるニップ部の熱を吸収することで、非通過領域の温度上昇を抑制することが可能である。しかしながら、最小の幅サイズＷ１よりも大きい幅サイズＷ２の記録媒体Ｐ２を搬送する場合は、熱伝導部材５００が配置されている領域Ｕが記録媒体通過領域となるため、記録媒体Ｐ２に付与されるべき熱の一部が熱伝導部材５００によって吸収されることになる。これにより、記録媒体通過領域におけるニップ部の温度が所定の温度より低下すると、コールドオフセットなどの定着不良が発生する虞があった。

また、このような記録媒体通過領域における温度低下を抑制する方法としては、ヒータの発熱量を上げる方法が考えられる。しかしながら、この方法では熱エネルギーの消費量が多くなるため、エネルギー効率の観点からは好ましい方法ではなかった。

上記課題を解決するため、本発明は、筒状の定着部材と、前記定着部材の外周側に対向するように配置された対向部材と、前記定着部材を加熱する加熱部材と、前記定着部材の内周側に配置され前記対向部材との間で前記定着部材を挟んで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、前記ニップ部側から順に積層された、第１熱伝導層と、中間層と、第２熱伝導層と、を有し、前記中間層には、空気層と、前記空気層よりも熱伝導率が大きく前記第１熱伝導層及び前記第２熱伝導層よりも熱伝導率の小さい基材層とが、前記ニップ部を通過する記録媒体の幅方向に渡って交互に配置され、前記中間層に、記録媒体の幅方向に渡って凹凸部を有する基材が設けられ、前記基材層は、前記基材の凸部で構成され、前記空気層は、前記基材の凹部で構成され、複数の前記基材層が、一部材の前記基材によって一体に構成されていることを特徴とする。

本発明では、ニップ形成部材の中間層が空気層と基材層とを有することで、中間層に基材と熱伝導部材とが配置された従来例に比べて、ニップ形成部材の熱伝導率が低くなる。これにより、定着部材からニップ形成部材への熱伝達が抑制されるので、記録媒体が通過する通過領域における定着部材の温度低下を抑制でき、コールドオフセットなどの定着不良の発生を回避しやすくなる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成図である。 ニップ形成部材の断面図である。 ニップ形成部材の分解斜視図である。 ニップ形成部材の他の例を示す断面図である。 本発明を端部搬送基準方式の画像形成装置に適用した例を示す図である。 従来のニップ形成部材の断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。まず、図１を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。

図１に示す画像形成装置１は、電子写真方式のカラーレーザプリンタである。なお、本発明は、プリンタのほか、複写機、ファクシミリ、あるいは、これらのいずれか２つ又は３つの機能を備える複合機であってもよい。また、カラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置であってもよい。

図１に示すように、画像形成装置１には、画像を形成する画像形成部２と、記録媒体としての用紙Ｐを供給する記録媒体供給部３と、供給された用紙Ｐに画像を転写する転写部４と、用紙Ｐに転写された画像を定着する定着装置５と、画像が定着された用紙Ｐを装置外に排出する排出部６と、が設けられている。

画像形成部２には、画像形成装置本体に対して着脱可能な４つの作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋが設けられている。各作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ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、同様に構成されている。具体的に、各作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、ドラム状の感光体８と、感光体８の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ９と、感光体８の表面にトナー（現像剤）を供給して潜像を可視画像化する現像手段としての現像ローラ１０と、感光体８の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード１１と、を備えている。なお、図１では、イエローの画像を形成する作像ユニット７Ｙが備える、感光体８、帯電ローラ９、現像ローラ１０及びクリーニングブレード１１のみに符号を付しており、その他の作像ユニット７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにおいては符号を省略している。また、画像形成部２には、各作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの感光体８の表面を露光して潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置１２が設けられている。

記録媒体供給部３には、用紙Ｐを収容する給紙トレイ１３と、給紙トレイ１３から用紙Ｐを１枚ずつ送り出す給紙ローラ１４と、が設けられている。給紙トレイ１３に収容される用紙Ｐとしては、普通紙のほか、厚紙、薄紙、はがき、封筒、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等が含まれる。また、記録媒体供給部３は、用紙Ｐ以外の記録媒体として、ＯＨＰシートやＯＨＰフィルム等を供給するものであってもよい。

転写部４には、複数のローラによって張架された中間転写体としての無端状の中間転写ベルト１５と、各感光体８上の画像を中間転写ベルト１５へ転写する一次転写部材としての４つの一次転写ローラ１６と、中間転写ベルト１５上に転写された画像を用紙Ｐへ転写する二次転写部材としての二次転写ローラ１７と、が設けられている。各一次転写ローラ１６は、それぞれ、中間転写ベルト１５を介して感光体８に接触している。これにより、中間転写ベルト１５と各感光体８とが互いに接触し、これらの間に一次転写ニップが形成されている。一方、二次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１５を介して中間転写ベルト１５を張架するローラの１つに接触している。これにより、二次転写ローラ１７と中間転写ベルト１５との間には二次転写ニップが形成されている。

定着装置５は、無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に接触する加圧ローラ２２と、を備えている。なお、定着装置５の詳しい構成については、後述する。

排出部６には、一対の排紙ローラ１８が設けられている。

続いて、図１を参照して画像形成装置の印刷動作について説明する。

印刷動作開始の指示があると、各作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにおいて、感光体８が回転を開始し、帯電ローラ９によって感光体８の表面が均一な高電位に帯電される。次いで、原稿読取装置によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に基づいて、露光装置１２が各感光体８の表面を露光することで、露光された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。そして、この静電潜像に対して現像ローラ１０からトナーが供給され、各感光体８上にトナー画像が形成される。

各感光体８上に形成されたトナー画像は、各感光体８の回転に伴って一次転写ニップ（一次転写ローラ１６の位置）に達すると、回転駆動する中間転写ベルト１５に順次重なり合うように転写される。そして、中間転写ベルト１５上に転写されたトナー画像は、中間転写ベルト１５の回転に伴って二次転写ニップ（二次転写ローラ１７の位置）へ搬送され、二次転写ニップにおいて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

この用紙Ｐは、記録媒体供給部３から供給されたものである。記録媒体供給部３では、印刷動作開始の指示があった後、給紙ローラ１４が回転することで、給紙トレイ１３から用紙Ｐが１枚ずつ送り出される。そして、送り出された用紙Ｐは、タイミングローラ１９によって一旦停止された後、中間転写ベルト１５上のトナー画像が二次転写ニップに至るタイミングに合わせて二次転写ニップへ搬送される。かくして、用紙Ｐ上にフルカラーのトナー画像が担持される。また、トナー画像が転写された後、各感光体８上に残留するトナーは各クリーニングブレード１１によって除去される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置５へと搬送される。そして、用紙Ｐは、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に搬送され、これらの間で加熱及び加圧されることで用紙Ｐにトナー画像が定着される。その後、用紙Ｐは、排出部６に搬送され、排紙ローラ１８によって装置外に排出されて、一連の印刷動作が完了する。

次に、図２に基づき、定着装置５の構成について説明する。

図２に示すように、定着装置５は、定着ベルト２１と、加圧ローラ２２と、ハロゲンヒータ２３と、ニップ形成部材２４と、ステー２５と、反射部材２６と、分離部材２７と、温度センサ２８と、を備えている。

定着ベルト２１は、用紙Ｐに未定着画像Ｔを定着させる筒状の定着部材であり、用紙Ｐの未定着画像担持面側に配置される。本実施形態では、定着ベルト２１が、複数のローラによって張架されておらず、非回転状態では基本的に周方向の張力が付与されない状態、いわゆるフリーベルト方式で支持されている。また、本実施形態では、定着ベルト２１が、ニッケルやＳＵＳ等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と、を有する無端状のベルト（フィルムも含む。）で構成されている。さらに、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、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。

加圧ローラ２２は、定着ベルト２１の外周側に対向するように配置された対向部材である。本実施形態では、加圧ローラ２２が、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やフッ素ゴムなどから成る弾性層２２ｂ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２２ｃと、で構成されている。弾性層２２ｂの厚さを１００μｍ以上にすることで、弾性層２２ｂの弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、画像の光沢ムラの発生を回避することが可能である。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実ローラとしているが、中空ローラであってもよい。中空ローラの場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータなどの加熱部材を配置することも可能である。また、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂは、ソリッドゴムでもよいが、内部に加熱部材が配置されていない場合は、弾性層２２ｂにスポンジゴムを用いて加圧ローラ２２の断熱性を高めることが望ましい。これにより、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ２２に奪われにくくなり、定着ベルト２１の熱効率が向上する。

また、加圧ローラ２２は、画像形成装置本体に設けられた駆動源によって図２中の矢印Ａで示す方向に回転駆動するように構成されている。一方、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２が回転駆動することにより、これに伴って図２中の矢印Ｂ方向に従動回転する。定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間（ニップ部Ｎ）に未定着画像Ｔが転写された用紙Ｐが搬送されると、回転する定着ベルト２１と加圧ローラ２２とによって用紙Ｐが搬送されニップ部Ｎを通過する。このとき、用紙Ｐに対して熱と圧力が付与されることで、未定着画像Ｔが用紙Ｐに定着される。

また、加圧ローラ２２と定着ベルト２１は、互いに接近離間するように構成されている。万が一、ニップ部Ｎに用紙が詰まった場合は、加圧ローラ２２と定着ベルト２１を互いに離間させ、ニップ部Ｎを開放することで、詰まった用紙のジャム処理などのメンテナンス作業を行うことが可能である。加圧ローラ２２と定着ベルト２１とは、いずれか一方に対して他方を動かして接近離間させるように構成されていてもよいし、両方を動かすことで接近離間させる構成であってもよい。

ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側に配置され、赤外線光を放射することで、定着ベルト２１を輻射熱により内周側から加熱する加熱部材である。加熱部材としては、ハロゲンヒータ２３以外に、カーボンヒータやセラミックヒータ、あるいは電磁誘導加熱方式のものなどを用いることが可能である。本実施形態では、定着ベルト２１内にハロゲンヒータ２３が１本だけ配置されているが、用紙の幅サイズに応じて異なる発熱領域を有する複数のハロゲンヒータ２３を用いてもよい。

また、本実施形態では、ハロゲンヒータ２３が、定着ベルト２１の内周面に対してニップ部Ｎとは反対側で直接対向している。このため、定着ベルト２１は、ハロゲンヒータ２３から直接照射される赤外線光によって加熱される。このように、ハロゲンヒータ２３から発せられる赤外線光を定着ベルト２１に直接照射する方式（直接加熱方式）を採用することで、定着ベルト２１を効率良く加熱することができ、省エネ性の向上とファーストプリントタイムの短縮化を図ることが可能である。

ニップ形成部材２４は、加圧ローラ２２との間で定着ベルト２１を挟んでニップ部Ｎを形成するものである。ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内周側でベルト幅方向に渡って長手状に配置されている。加圧ローラ２２がバネなどの加圧手段によってニップ形成部材２４側に加圧されることで、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２とニップ形成部材２４とが圧接する。これにより、加圧ローラ２２と定着ベルト２１との間にニップ部Ｎが形成される。

ニップ形成部材２４は、熱による変形を防止するため、耐熱温度２００℃以上の材料で構成されていることが好ましい。例えば、ニップ形成部材２４の材料として、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

また、ニップ形成部材２４のニップ部Ｎ側の面に、低摩擦材料で構成された摺動シートを設けてもよい。その場合、摺動シートに対し定着ベルト２１が摺動することで、定着ベルト２１への摩擦負荷が軽減される。また、摺動シートを設けず、ニップ形成部材２４自体を低摩擦材料で構成してもよい。

ステー２５は、加圧ローラ２２の加圧力に抗してニップ形成部材２４を支持する支持部材である。ステー２５は、ニップ形成部材２４と同様、定着ベルト２１の内周側でベルト幅方向に渡って長手状に配置されている。ステー２５によってニップ形成部材２４が支持されていることで、加圧ローラ２２の加圧力によるニップ形成部材２４の撓みが抑制され、長手方向に渡って均一な幅のニップ部Ｎが得られる。ステー２５は、その剛性を確保するため、ＳＵＳやＳＥＣＣなどの鉄系金属材料によって形成されることが好ましい。

反射部材２６は、定着ベルト２１の内周側でハロゲンヒータ２３と対向するように配置されており、ハロゲンヒータ２３から発せられる赤外線光（輻射熱）を定着ベルト２１へ反射するものである。赤外線光に対する反射部材２６の反射率は、９０％以上であることが望ましい。このような反射部材２６を設けることで、定着ベルト２１は、ハロゲンヒータ２３から直接照射される赤外線光に加えて、反射部材２６によって反射される赤外線光も照射されるため、より効果的に加熱される。また、反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３とステー２５との間に介在していることで、ハロゲンヒータ２３からステー２５への赤外線光の照射を遮断する機能も兼ねる。これにより、ステー２５が加熱されることによる無駄な熱エネルギーの消費が抑制される。また、本実施形態のように、ステー２５と反射部材２６との間に空気層（隙間）が介在していることで、この空気層の断熱効果によってステー２５への熱伝達がより一層抑制される。

また、ステー２５の内面（ハロゲンヒータ２３側の面）に鏡面処理を施すことにより、ステー２５に反射部材２６としての機能を持たせてもよい。その場合、ステー２５とは別体の反射部材２６を省略することが可能である。

分離部材２７は、定着ベルト２１から用紙を分離するものである。分離部材２７は、ニップ部Ｎよりも用紙搬送方向下流側で定着ベルト２１に対して近接するように（非接触に）配置されている。用紙Ｐがニップ部Ｎを通過すると、用紙Ｐの先端部が分離部材２７に接触することで、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。

温度センサ２８は、定着ベルト２１の外周側に配置され、定着ベルト２１の温度を検知するものである。温度センサ２８の検知結果に基づいてハロゲンヒータ２３の出力制御が行われることで、定着ベルト２１の温度が所望の温度（定着温度）に維持される。温度センサ２８は、接触型又は非接触型のいずれでもよい。温度センサ２８としては、例えばサーモパイル、サーモスタット、サーミスタ、ＮＣセンサなど、公知の温度センサを適用可能である。

以下、図３及び図４に基づき、ニップ形成部材２４の構成についてさらに詳しく説明する。

図３は、ニップ形成部材２４の断面図、図４は、ニップ形成部材２４の分解斜視図である。また、図３では、ニップ形成部材２４の断面形状を示すほか、ニップ形成部材２４と、ハロゲンヒータ２３の発熱長Ｌと、各種用紙Ｐ１～Ｐ４の通紙領域（記録媒体通過領域）Ｗ１～Ｗ４との位置関係も示している。

図３及び図４に示すように、ニップ形成部材２４は、ニップ部Ｎ側（図３及び図４にお ける下側）から順に積層された、第１熱伝導層３１と、中間層３３と、第２熱伝導層３ ２と、を有している。中間層３３には、樹脂製の基材４０が配置され、第１熱伝導層３ １及び第２熱伝導層３２には、中間層３３の基材４０に比べて熱伝導率の高い熱伝導部 材５１，５２が配置されている。このような熱伝導率の高い熱伝導部材５１，５２が第 １熱伝導層３１と第２熱伝導層３２とに配置されていることで、ニップ形成部材２４に おける長手方向（記録媒体幅方向）の熱伝達が行われやすくなり、非通紙領域における 定着ベルトの局部的な温度上昇の抑制を図れる。なお、第１熱伝導層３１と第２熱伝導 層３２に配置される各熱伝導部材５１，５２は、同じ熱伝導率の部材であってもよいし 、互いに異なる熱伝導率の部材であってもよい。

各熱伝導部材５１，５２は、ハロゲンヒータ２３の発熱長Ｌ全体に渡って均一な厚さの平板状に形成されている。一方、基材４０は、その長手方向（記録媒体の幅方向）に渡って凹凸部が形成され、長手方向に渡って厚さが異なっている。このような凹凸部が形成された基材４０と平板状の各熱伝導部材５１，５２とが積層されることで、基材４０の凹部に対応する箇所に空気層４１が構成される。よって、中間層３３には、基材４０の凹部により構成される空気層４１と、基材４０の凸部により構成される基材層４２とが、長手方向に渡って交互に配置されている。

本実施形態では、中間層３３が、その長手方向中央部に配置された第１空気層４１Ａと、第１空気層４１Ａから長手方向両端部側に向かって順に配置された、第１基材層４２Ａと、第２空気層４１Ｂと、第２基材層４２Ｂと、を有している。

図３に示すように、第１空気層４１Ａは、最小通紙領域Ｗ１（例えば、Ａ６縦サイズの用紙幅）に対応して配置されている。すなわち、第１空気層４１Ａは、最小通紙領域Ｗ１の一方の端部に対応する位置から他方の端部に対応する位置まで連続して配置されている。これに対して、第１基材層４２Ａは、第１空気層４１Ａが配置されている領域よりも幅方向外側の、最小幅の用紙Ｐ１が通過しない非通紙領域に対応して配置されている。具体的に、第１基材層４２Ａは、最小通紙領域Ｗ１の端部に対応する位置から、最小通紙領域Ｗ１よりも１つ大きい通紙領域Ｗ２の端部に対応する位置まで連続して配置されている。なお、上記「通紙領域の端部に対応する位置」には、用紙が位置ずれすることなく理想的に搬送される場合の正規の通紙領域の端部に対応する位置のほか、用紙が正規の通紙領域から僅かに位置ずれして搬送される場合の通紙領域の端部も含まれる。すなわち、第１空気層４１Ａの端部、及び、第１基材層４２Ａの端部は、用紙が理想的に搬送される際の通紙領域の端部、あるいは用紙が許容される程度に位置ずれして搬送される際の通紙領域の端部、のいずれかに対応して配置されている。

ところで、非通紙領域において定着ベルトの温度が局部的に高くなる現象は、ヒータ発熱長と通紙領域の差分である非通紙領域が大きいほど、定着ベルトに多くの熱が蓄積されるので、顕著となる傾向にある。従って、非通紙領域における温度上昇は、一般的に最小幅の用紙を通紙する場合に最も生じやすい。

斯かる事情を考慮し、本実施形態においては、定着ベルトの局部的な温度上昇が最も生じやすい、最小幅通紙時の非通紙領域に対応して、第１基材層４２Ａを配置している。第１基材層４２Ａ（及び第２基材層４２Ｂ）は、各空気層４１Ａ，４１Ｂに比べて熱伝導率が高い。このため、第１基材層４２Ａが配置されている領域では、各空気層４１Ａ，４１Ｂが配置されている領域に比べてニップ形成部材の厚さ方向（図３における上下方向）の熱伝達が行われやすくなる。その結果、最小幅通紙時の非通紙領域においては、定着ベルトからニップ形成部材への熱伝達が促進され、定着ベルトの局部的な温度上昇が抑制される。

一方、第１空気層４１Ａ及び第２空気層４１Ｂが配置されている領域では、各基材層４２Ａ，４２Ｂが配置されている領域に比べて熱伝達が行われにくいので、ニップ形成部材２４による吸熱が抑制される。従って、中間層３３がこのような空気層４１Ａ，４１Ｂを有することで、各サイズの用紙Ｐ１～Ｐ４が給紙される際の通紙領域Ｗ１～Ｗ４における温度低下を抑制することが可能である。

また、本実施形態では、図７に示す従来例と比べて、中間層３３が空気層４１と基材層４２とで構成されていることで、通紙領域における温度低下をより高度に抑制することが可能である。すなわち、本実施形態に係る中間層３３は、従来の熱伝導部材５００よりも熱伝導率の低い基材層４２と、従来例の基材４００よりも熱伝導率の低い空気層４１と、で構成されているので、従来例よりも全体的に熱伝導率が低くなるように構成されている。特に、空気層４１は基材４００に比べて断熱効果が高いので、空気層４１が配置されている領域では、定着ベルトからニップ形成部材への熱伝達が抑制される。これにより、本実施形態においては、通紙領域（特に、空気層４１が配置されている領域）における温度低下を高度に抑制することができ、コールドオフセットなどの定着不良の発生を回避しやすくなる。

また、本実施形態によれば、中間層３３の熱伝導率が従来例に比べて全体的に低いことで、ハロゲンヒータの発熱量を全体的に下げても、通紙領域の温度低下を抑制し、定着ベルトの温度を適正な温度（定着温度）に維持することができるようになる。従って、熱エネルギーの消費を低減することができるようになり、省エネ効果が期待できる。

なお、本実施形態において、最小幅の用紙Ｐ１を通紙する際は、非通紙領域に従来例の熱伝導部材５００よりも熱伝導率の低い第１基材層４２Ａが配置されているので、非通紙領域における温度上昇を抑制するための熱伝達は従来例に比べて行われにくくなる。しかしながら、本実施形態においては、上述のようにハロゲンヒータの発熱量を全体的に下げることができるので、従来例よりも熱伝導率の低い第１基材層４２Ａが配置されていても、非通紙領域における熱の蓄積がされにくく、過度な温度上昇を回避することが可能である。

また、従来例では、基材４００と熱伝導部材５００の２種類の部材で中間層３００が構成されているが、本実施形態では、中間層３３が実質的に基材４０だけで構成されているので、部品点数を少なくすることができ、製造コストの点で有利となる。特に、図３及び図４に示すように、複数の基材層４２が一部材の基材４０によって一体に構成されている場合は、組立工数を削減し、組立作業性の向上を図れる。

また、本実施形態における複数の基材層４２のうち、中間層の長手方向両端部に設けられた第２基材層４２Ｂは、主にニップ形成部材２４の強度を確保するために設けられている。すなわち、第２基材層４２Ｂを構成するための基材４０の凸部が無いと、中間層３３の長手方向端部側で基材４０や各熱伝導部材５１，５２が支持されないので、ニップ部Ｎの圧力が低下したり、基材４０や各熱伝導部材５１，５２に変形が生じたりする虞がある。そのため、本実施形態では、第１基材層４２Ａを構成する凸部のほかに、第２基材層４２Ｂを構成する凸部を設け、これらの凸部（第１基材層４２Ａ及び第２基材層４２Ｂ）の先端部を第２熱伝導層３２の熱伝導部材５２に接触させることで、基材４０及び各熱伝導部材５１，５２を厚さ方向に支持し、ニップ部Ｎの圧力低下や基材４０及び各熱伝導層３１，３２の変形が生じないようにしている。

また、本実施形態とは反対に、図５に示す例のように、基材４０の各凸部を、基材４０の第１熱伝導層３１側の面に形成し、各凸部の先端面を、第１熱伝導層３１の熱伝導部材５１に接触させてもよい。この場合も、基材４０及び各熱伝導部材５１，５２が厚さ方向に支持されるので、ニップ部Ｎの圧力低下や基材４０及び各熱伝導層５１，５２の変形を回避することができる。ただし、ニップ圧の均一化の観点からすれば、図５に示す例よりも、図３に示すような第１熱伝導層３１を凹凸部の無い平坦な面で支持する構成の方が、長手方向に渡ってニップ圧をより高度に均一化できるので好ましい。

上述の実施形態では、各サイズの用紙Ｐ１～Ｐ４がそれぞれの幅方向中央位置Ｍ（図３参照）を揃えて搬送される、いわゆる中央搬送基準方式の画像形成装置を例に説明した。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、図６に示すような、各サイズの用紙がそれぞれの幅方向一端部Ｅを揃えて搬送される、いわゆる端部搬送基準方式の画像形成装置にも適用可能である。

図６に示す例では、各サイズの用紙の搬送基準位置（幅方向一端部Ｅ）に近い側から遠い側に向かって、上述の実施形態と同様の機能を有する、第１空気層４１Ａ、第１基材層４２Ａ、第２空気層４１Ｂ、第２基材層４２Ｂが順に配置されている。さらに、図６に示す例では、第１空気層４１Ａ側の端部を補強するため、第３基材層４２Ｃが配置されている。

この例においても、特に最小幅の用紙Ｐ１を通紙する際、第１基材層４２Ａが非通紙領域（温度上昇が顕著となり得る箇所）に対応して配置されていることで、非通紙領域における局部的な温度上昇を抑制することが可能である。また、各サイズの用紙Ｐ１～Ｐ４の通紙領域においては、断熱性の高い空気層４１Ａ，４１Ｂが配置されていることで、温度低下を抑制でき、コールドオフセットなどの定着不良を防止することが可能である。

なお、本発明における空気層４１及び基材層４２のぞれぞれの個数や配置は、上述の実施形態に限らず、用紙の幅や温度上昇しやすい領域などとの関係で適宜変更可能である。上述の実施形態では、第１空気層４１Ａが、最小通紙領域Ｗ１に対応して配置されているが、第１空気層４１Ａは、例えば最小通紙領域Ｗ１よりも１つ大きい通紙領域Ｗ２など、他の特定サイズの用紙幅に対応して配置されていてもよい。そのほか、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。

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
５ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２２ 加圧ローラ（対向部材）
２３ ハロゲンヒータ（加熱部材）
２４ ニップ形成部材
３１ 第１熱伝導層
３２ 第２熱伝導層
３３ 中間層
４０ 基材
４１ 空気層
４１Ａ 第１空気層
４１Ｂ 第２空気層
４２ 基材層
４２Ａ 第１基材層
４２Ｂ 第２基材層
４２Ｃ 第３基材層
５１ 熱伝導部材
５２ 熱伝導部材
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１５－６４５６０号公報

Claims (5)

1. 筒状の定着部材と、
   前記定着部材の外周側に対向するように配置された対向部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱部材と、
   前記定着部材の内周側に配置され前記対向部材との間で前記定着部材を挟んで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、前記ニップ部側から順に積層された、第１熱伝導層と、中間層と、第２熱伝導層と、を有し、
   前記中間層には、空気層と、前記空気層よりも熱伝導率が大きく前記第１熱伝導層及び前記第２熱伝導層よりも熱伝導率の小さい基材層とが、前記ニップ部を通過する記録媒体の幅方向に渡って交互に配置され、
   前記中間層に、記録媒体の幅方向に渡って凹凸部を有する基材が設けられ、
   前記基材層は、前記基材の凸部で構成され、
   前記空気層は、前記基材の凹部で構成され、
   複数の前記基材層が、一部材の前記基材によって一体に構成されている ことを特徴とする定着装置。
2. 特定サイズの記録媒体が前記ニップ部を通過する際の通過領域の一方の端部に対応する位置から他方の端部に対応する位置まで連続して前記空気層が配置され、前記通過領域の端部に対応する位置から幅方向外側の領域に前記基材層が配置されている請求項１に記載の定着装置。
3. 前記特定サイズの記録媒体は、最小の幅サイズの記録媒体である請求項２に記載の定着装置。
4. 前記基材の凸部は、前記第１熱伝導層又は前記第２熱伝導層に対して接触している請求項１から３のいずれか１項に記載の 定着装置。
5. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部によって形成された画像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、
   を備える画像形成装置において、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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