JP7252515B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置、および、定着装置を備えた画像形成装置に関する。

中空筒状のベルト部材を備えた定着装置には、ベルト部材にその内側から当接し、ベルト部材を介して対向部材との間に定着ニップを形成するためのニップ形成部材や、ニップ形成部材にその背面側から当接し、ニップ形成部材を支持するステーなどの支持部材が設けられる。

上記のニップ形成部材は、定着装置内で所定の位置に配置されることで、対向部材との間に適切な範囲で定着ニップを形成することが求められる。

例えば特許文献１（特開２０１１－８０６２号公報）の定着装置２００は、図１４に示すように、定着ローラ２０１、加圧ベルト２０２、加圧ベルト２０２の内側に設けられるスプリング２０３、ソフトパッド２０４、ソフトパッド２０４をその背面側から支持する強度保持部材２０５、および、ソフトパッド２０４を押圧するためのハードパッド２０６などを有する。スプリング２０３の付勢力によって、ハードパッド２０６を介してソフトパッド２０４が加圧ベルト２０２を定着ローラ２０１の側へ押圧し、定着ローラ２０１との間に定着ニップＮを形成する。ハードパッド２０６は、断面Ｌ字状をなし、押圧部２０６ａはその先端部が加圧ベルト２０２を定着ローラ２０１の側へ押圧すると共に、その上流側（図の下側）の側面部がソフトパッド２０４の下流側の側面部に当接している。これにより、加圧ベルト２０２が矢印Ｘ方向へ回転し、ソフトパッド２０４が図の上方向への力を受けた場合でも、ソフトパッド２０４の図の上方向への移動を規制し、ソフトパッド２０４をハードパッド２０６などに対して位置決めすることができる。

特許文献１の構成では、図１４のように加圧ベルト２０２が矢印Ｘ方向へ回転する場合には、ソフトパッド２０４をハードパッド２０６に対して位置決めできるが、加圧ベルト２０２が逆方向へ回転した場合に、ハードパッド２０６単体ではソフトパッド２０４の移動を規制できず、ソフトパッド２０４の位置決めが十分ではなかった。このように、ニップ形成部材を定着装置内の所定の位置に高精度に位置決めする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、無端状のベルト部材と、前記ベルト部材に対向する対向部材と、前記ベルト部材の内側に設けられ、当該ベルト部材を介して前記対向部材に当接して前記対向部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、前記ベルト部材あるいは前記対向部材を加熱する加熱部材と、前記ベルト部材の内側に設けられ、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、前記ニップ形成部材と前記支持部材との間に設けられ、前記ニップ形成部材を装置内の所定の位置に位置決めするための位置決め部材とを備えた定着装置であって、前記ニップ形成部材は、前記位置決め部材の側へ突出した凸部を自身の長手方向に複数有し、前記位置決め部材は、前記凸部が挿入され、前記ニップ形成部材の前記位置決め部材に対する記録媒体搬送方向およびその逆方向への移動を規制する挿入孔を、前記ニップ形成部材の長手方向に複数有し、前記挿入孔のうち、前記ニップ形成部材の長手方向端部側に対応する位置に設けられた挿入孔には、前記長手方向に並設された複数の凸部が挿入されることを特徴とする。

本発明によれば、定着装置内において、ニップ形成部材を記録媒体搬送方向に対して高精度に位置決めすることができる。

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構成図である。 ニップ形成部材の側面図である。 基材の斜視図である。 本発明の第一実施形態の位置決め部材およびステーに基材を取り付ける様子を示す斜視図である。 本発明の第二実施形態の位置決め部材およびステーに基材を取り付ける様子を示す斜視図である。 上記位置決め部材周辺の構成を示す正面図である。 本発明の第三実施形態の位置決め部材およびステーに基材を取り付ける様子を示す斜視図である。 上記位置決め部材周辺の構成を示す正面図である。 本発明の第四実施形態の位置決め部材周辺の構成を示す正面図である。 上記と異なる実施形態のニップ形成部材の斜視展開図である。 本発明の第五実施形態の位置決め部材およびステーに図１１のニップ形成部材を取り付ける様子を示す斜視図である。 図２と異なる構成の定着装置を示す側面図である。 従来の定着装置を示す概略構成図である。 第四実施形態に対して、位置決め部材と基材の位置関係が変化した変形例を示す正面図である。 本発明の第五実施形態に係る基材と位置決め部材を背面側から見た斜視図である。 本実施形態の第五実施形態に係る定着装置の側面断面図である。

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。

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。

定着装置６は、加熱部材によって加熱される、ベルト部材あるいは定着部材としての定着ベルト２１、その定着ベルト２１を加圧可能な、対向部材としての加圧ローラ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部材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。

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（以下、定着ニップＮと呼ぶ）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、定着部材と対向部材は、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やステー２５の長手方向とも呼ぶ）にわたって長手状に配設され、ステー２５によって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。

上記のステー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、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を定着ニップ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、定着ニップ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、定着ニップ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の定着ニップ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、定着ニップ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（図３の紙面に直交する方向）に延在している。基材４１と均熱部材４２とは適宜の方法で組み付けられ、例えば爪による物理的な嵌合や別個の固定部材を用いて固定等されている。

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を耐熱性と成形性に優れた液晶ポリマー（ＬＣＰ）で形成しており、熱伝導率は例えば０．５４Ｗ／ｍ・Ｋに設定される。

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、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）等の熱伝導率が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。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３の上側および下側）で、短手方向に略垂直な方向（図３の右方向で、定着ニップＮと反対の方向）へ曲げ加工することにより成形される。

基材４１は、ステー２５の側へ突出する凸部４１ａを有する。凸部４１ａは、ステー２５にニップ形成部材２４を位置決めするための部分である。図４に示すように、凸部４１ａは基材４１の長手方向に複数設けられ、長手方向端部側に凸部４１ａ１と、長手方向中央側に凸部４１ａ２とが設けられる。基材４１は略左右対称の形状をしている。なお、長手方向中央側とは、ニップ形成部材２４を長手方向で３分割した際の真ん中の領域であり、基材４１の長手方向のちょうど中央の位置は凸部４１ａ２の位置を通る。また長手方向端部側とはその両側の領域のことである。以下、このニップ形成部材２４の長手方向を単に長手方向とも呼ぶ。

各凸部４１ａは、長手方向の両側が曲面状をなし、角部を設けない形状をしている。ただし以下の図では、簡略化のため、凸部４１ａを略直方体状に記載している。また、図４では長手方向端部側にそれぞれ２つ、中央側に１つの凸部４１ａが設けられる場合を示したが、その数はこれに限らない。

図５に示すように、ステー２５と基材４１との間には、ニップ形成部材をステー２５に対して位置決めするための位置決め部材４５が設けられる。位置決め部材４５はその背面がステー２５に当接した状態でステー２５に取り付けられる（図２参照）。位置決め部材４５をステー２５に取り付ける方法としては、適宜の方法を採用することができ、本実施形態では、位置決め部材４５がネジによってステー２５に固定されている。

図５に示すように、位置決め部材４５は長手の板状部材に曲げ部分が設けられた形状をしている。具体的には、位置決め部材４５の長手方向中央側に基材４１の側へ突出した折り曲げ部分である突出部４５ｂが設けられる。本実施形態では、位置決め部材４５は金属材によって形成されている。

位置決め部材４５は、その長手方向端部側に挿入孔４５ａ１を有し、長手方向中央側で突出部４５ｂの部分に挿入孔４５ａ２を有する。挿入孔４５ａ１、４５ａ２は長手方向に延在し、位置決め部材４５の厚み方向に貫通した孔部である。

基材４１の２つの凸部４１ａ１が挿入孔４５ａ１に、凸部４１ａ２が挿入孔４５ａ２にそれぞれ挿入される。これにより、基材４１を含むニップ形成部材が、位置決め部材４５を介してステー２５に位置決めされる。なお、図５では長手方向の一方側の挿入孔４５ａ１のみを図示しているが、長手方向の他方側（図の右上側）にも他の挿入孔４５ａ１が設けられており、基材４１の長手方向他方側に並設された２つの凸部４１ａ１（図４参照）が挿入される。また、実際には基材４１と均熱部材４２（図２参照）とが組み立てられた状態で、基材４１の各凸部４１ａ１、４１ａ２が挿入孔４５ａ１、４５ａ２に挿入されるが、図５では均熱部材４２の記載を省略している。

凸部４１ａ１、４１ａ２が挿入孔４５ａ１、４５ａ２に挿入されることで、基材４１の位置決め部材４５に対する短手方向両側（図５の左右方向で図２の上下方向）への移動が規制される。これにより、図２に示すように、定着ベルト２１が矢印Ｂ２方向あるいはその逆方向へ回転し、ニップ形成部材２４に図の上下のいずれの方向への力が加わった場合でも、凸部４１ａ１、４１ａ２が挿入孔４５ａ１、４５ａ２を形成する壁面部に当接してニップ形成部材２４の移動が規制され、ニップ形成部材２４の位置決め部材４５およびステー２５に対する位置精度を確保することができる。

また本実施形態では、凸部４１ａ１、４１ａ２が挿入孔４５ａ１、４５ａ２に挿入されることで、基材４１の位置決め部材４５に対する長手方向両側への移動も規制される。さらに、凸部４１ａ２の高さをステー２５の表面に当接する高さとすることで（図７参照）、ニップ形成部材の厚み方向の位置決めも行うことができる。

このように、基材４１の凸部４１ａ１、４１ａ２を挿入するための挿入孔を有する部材として、ステー２５とは別部材の位置決め部材４５を設けることで、ステー２５に挿入孔を設けずに上記のような位置決めをすることができる。

ところで、図２に示すように、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱は反射部材２６によって反射されるが、一部の熱は反射部材２６に吸収される。この際、反射部材２６からステー２５へ熱の一部が伝達されることで、反射部材２６が高温になることを防止できる。そして本実施形態では、上記のようにステー２５に挿入孔を設けない構成とすることができるため、ステー２５の体積を大きくしその熱容量を大きくすることができる。従って、反射部材２６からステー２５へ伝達できる熱量をより大きく設けることができ、反射部材２６が高温になって破損することを防止できる。

また、基材４１に設けた凸部を位置決め部材４５に設けた挿入孔に挿入するという簡易な構成により、ニップ形成部材の長手方向および短手方向のそれぞれ両側の位置決めをすることができ、例えば各方向に位置決めのリブを設けたり、ニップ形成部材２４や基材４１の各面を把持して移動を規制するような構成と比較すると、位置決めのための構成を簡素化することができる。従って、位置決め部材４５自体の形状が複雑化および大型化せず、その熱容量を小さく抑えることができる。従って、ニップ形成部材２４から位置決め部材４５への伝熱量を小さくすることができる。

また、ニップ形成部材２４をステー２５や位置決め部材４５に接触させ、これらの部材に対して位置決めするための部分を基材４１の凸部４１ａ１、４１ａ２に限定することで、ニップ形成部材２４のステー２５や位置決め部材４５に対する接触面積を減らすことができ、ニップ形成部材２４からステー２５や位置決め部材４５への熱の損失を減らすことができる。従って、定着ベルトの昇温性を確保することができる。

さらに、位置決め部材４５の長手方向中央側に突出部４５ｂを設けることで、この部分で位置決め部材４５とステー２５とを非接触にすることができる。位置決め部材４５はニップ形成部材２４に接触する部材であるため、定着ニップＮ側の熱が、ニップ形成部材２４を介して位置決め部材４５に伝達される。この際、突出部４５ｂを設けて位置決め部材４５とステー２５との接触部分を減らすことで、長手方向中央側における位置決め部材４５からステー２５への伝熱量を減らすことができる。従って、定着ニップＮにおいて、定着ベルトの幅方向中央側での熱損失を減らすことができ、定着ベルトの加熱の効率性を向上させることができる。ただし、必ずしも突出部４５ｂを設ける必要はなく、挿入孔４５ａ２が設けられる部分を平坦状とすることもできる。

また本実施形態では、長手方向端部側の挿入孔４５ａ２を複数の凸部４１ａ１が挿入できる長手状の孔部とし、その大きさを長手方向中央側の挿入孔４５ａ１よりも大きくしている。これにより、位置決め部材４５の熱容量を長手方向端部側で中央側よりも小さくし、長手方向端部側でニップ形成部材２４から位置決め部材４５へ流出する熱量を減らすことができる。これにより、長手方向端部側での熱の損失を小さくすることができる。特に本実施形態のように、加熱部材としてハロゲンヒータを用いる構成では、長手方向端部側で温度ダレが生じるが、上記構成により長手方向端部側の昇温性を確保し、定着ベルトの幅方向の通紙領域における温度ムラを解消することができる。

次に、位置決め部材の変形例について説明する。

図６に示すように、第二実施形態の位置決め部材４５は、長手方向中央側の突出部４５ｂ２に加えて、長手方向端部側に突出部４５ｂ１を有する。挿入孔４５ａ１は突出部４５ｂ１に、挿入孔４５ａ２は突出部４５ｂ２にそれぞれ設けられる。

図７に示すように、それぞれの凸部４１ａ１、４１ａ２が挿入孔４５ａ１、４５ａ２に挿入された状態で、突出部４５ｂ１、４５ｂ２と基材４１の下面４１ｂとの間には間隙が設けられる。つまり、基材４１は凸部４１ａ１、４１ａ２の部分以外の部分で位置決め部材４５に対して非接触になっている。これにより、基材４１と位置決め部材４５との接触面積を減らし、基材４１から位置決め部材４５へ流出する熱量を減らすことができる。従って、定着装置における定着ベルトの加熱の効率性を向上させることができる。

また突出部４５ｂ１、４５ｂ２の位置にそれぞれ凸部４１ａ１、４１ａ２を挿入するための挿入孔４５ａ１、４５ａ２を設けることで、凸部４１ａ１、４１ａ２をより根元側まで挿入孔４５ａ１、４５ａ２に対して挿入することができる。凸部４１ａ１、４１ａ２は根元側の方がその寸法精度が高いため、上記構成により、基材４１の位置決め部材４５やステー２５に対する位置決め精度を高めることができる。なお、図６で示した凸部４１ａ２についても同様のことが言える。

なお凸部４１ａ２がステー２５に当接して基材４１が図の上下方向に位置決めされる。凸部４１ａ１は脱圧状態（加圧ローラが定着ベルト側へ加圧されていない状態）ではステー２５に対して非接触になる。このように、位置決め部材４５に突出部４５ｂ１を設けて位置決め部材４５のその他の部分やステー２５から一段浮かせた形状とし、突出部４５ｂ１に挿入孔４５ａ１を設けることで、凸部４１ａ１をステー２５に対して非接触の状態で、凸部４１ａ１を挿入孔４５ａ１に対して安定して挿入することができる。従って、基材４１の位置決め部材４５やステー２５に対する接触面積を減らすことができ、基材４１からの熱の流出を抑制することができる。

また、位置決め部材を複数の部材に分割することもできる。例えば図８に示す第三実施形態のように、位置決め部材が、長手方向一方側に設けられ、挿入孔４５ａ１を有する第１の位置決め部材４５１と、長手方向中央側から長手方向他方側にわたって設けられ、挿入孔４５ａ２および他方側の挿入孔４５ａ１（図示省略）を有する第２の位置決め部材４５２とに分かれる。言い換えると、本実施形態では、位置決め部材が基材４１の長手方向端部側から中央側にわたって延在せず、位置決め部材４５１と位置決め部材４５２との間に長手方向の隙間が設けられる。なお、位置決め部材４５１、４５２は適宜の手段でステー２５に取り付けられ、本実施形態ではネジによってそれぞれステー２５に固定されている。

本実施形態のように、長手方向中央側と端部側とで位置決め部材４５１、４５２に分離してその間の部分を取り除くことで、位置決め部材の熱容量を減らすことができる。これにより、ニップ形成部材２４から位置決め部材側へ伝達される熱量を減らすことができ、定着装置における定着ベルトの加熱の効率性を向上させることができる。

また、このように位置決め部材が複数に分離される場合、各位置決め部材４５１，４５２の挿入孔に挿入される、基材４１の凸部は２つ以上であることが好ましい。つまり、２箇所で位置決めすることにより、基材４１が位置決め部材４５１，４５２やステー２５に対して短手方向へ相対的に傾くことを防止でき、ニップ形成部材を位置決め部材およびステーに対して精度良く位置決めすることができる。本実施形態では、それぞれの位置決め部材４５１、４５２に設けられた各挿入孔に基材４１の凸部がそれぞれ複数挿入され、ニップ形成部材２４が位置決め部材４５およびステー２５に対して精度良く位置決めされている。

また、図９に示すように、位置決め部材を複数に分割して位置決め部材４５１と位置決め部材４５２との間に長手方向の隙間を設けることで、それぞれの凸部４１ａ１、４１ａ２が挿入孔４５ａ１、４５ａ２に挿入された状態で、この隙間部分で位置決め部材がステー２５と非接触になり、位置決め部材４５１，４５２とステー２５との接触面積を減らすこともできる。従って、位置決め部材４５１，４５２からステー２５への伝熱量を減らすことができ、定着装置における定着ベルトの加熱の効率性を向上させることができる。

ただし、位置決め部材４５１、４５２は平坦な板状部材であってもよい。例えば、図５に示す挿入孔４５ａ１のように、平坦部分に挿入孔４５ａ１、４５ａ２が設けられ、突出部４５ｂ１、４５ｂ２が設けられていない構成であってもよい。

また図１５に示すように、凸部４１ａ１、４１ａ２が挿入孔４５ａ１、４５ａ２に対して、それぞれ根元側まで挿入される構成とすることもできる。凸部４１ａ１、４１ａ２は根元側の方がその寸法精度が高いため、上記構成により、基材４１の位置決め部材４５やステー２５に対する位置決め精度をより高めることができる。

また長手方向における熱伝達を考慮すると、位置決め部材４５１，４５２の熱容量が長手方向に対してその差ができるだけ小さいことが好ましい。従って、例えば位置決め部材４５１よりも長手に設けられた位置決め部材４５２の厚みを位置決め部材４５１よりも薄くする等して、その熱容量の差を小さくすることが好ましい。これにより、定着ベルトの長手方向の温度ムラを抑制することができる。

また、本発明の位置決め部材として、図５等のように位置決め部材４５を単一の部材で設け、ステー２５に固定する部分以外の部分をステー２５に非接触とすることもできる。例えば図１０に示す第四実施形態では、位置決め部材４５は、ステー２５の側へ突出した固定部４５ｃを有する。固定部４５ｃは、位置決め部材４５の長手方向で、突出部４５ｂ１と突出部４５ｂ２との間に設けられる。固定部４５ｃをステー２５に対して適宜の方法で固定することができるが、本実施形態ではネジによって固定されている。ただし図１０では突出部４５ｂ１、４５ｂ２の間に設けられた固定部４５ｃのみを示しているが、長手方向に複数の固定部があってもよい。

位置決め部材４５のステー２５に対する固定部以外の部分で位置決め部材４５をステー２５に非接触とすることで、位置決め部材４５からステー２５への伝熱量を減らすことができ、定着装置における定着ベルトの加熱の効率性を向上させることができる。

そして、基材４１の長手方向において、固定部４５ｃに対応する位置に温度センサ２７を設ける。この位置は、位置決め部材４５からステー２５へ熱が伝達され、定着ベルト２１の温度が低くなりやすい部分である。従って、この位置に温度センサ２７を設け、定着ベルト２１の温度制御の基準位置とすることで、定着ベルト２１をその長手方向にわたって目標の定着温度まで安定して昇温させることができる。従って、用紙への画像の定着不良を防止できる。ただし、温度センサ２７とステー２５との間には反射部材２６等が設けられる（図２参照）が、図１０ではその記載を省略している。

以上の実施形態では、基材４１の短手方向に１つの凸部が設けられる場合を示したが、短手方向に凸部が複数配置され、位置決め部材４５に挿入孔が複列で配置される構成であってもよい。この一例として、以下、図１１および図１２を用いて本発明の第五実施形態の構成を説明する。

図１１に示すように、基材４１の短手方向に設けられた２つの凸部４１ａが、長手方向に複数設けられた２列配置の構成をしている。

図１２に示すように、位置決め部材４５には、長手方向に複数の挿入孔が設けられる。具体的には、長手方向一端側、中央側、端部側のそれぞれに長孔である挿入孔４５ａ３が設けられる。挿入孔４５ａ３には、短手方向２列の長手方向の複数の凸部４１ａが挿入される。また位置決め部材４５には、短手方向に２列の挿入孔４５ａ４が長手方向に複数設けられる。各挿入孔４５ａ４には単一の凸部４１ａが挿入される。さらに、位置決め部材４５には部分的に突出部４５ｂが設けられ、突出部４５ｂに挿入孔４５ａ５が設けられている。突出部４５ｂおよび挿入孔４５ａ５は、長手方向の２箇所に設けられる。

図１６は、基材４１と位置決め部材４５を背面側から見た斜視図である。
図１６に示すように、それぞれの挿入孔４５ａ３～４５ａ５に基材４１の凸部４１ａが挿入される。より詳細には、長手状の挿入孔４５ａ３には、長手方向および短手方向にそれぞれ２つ計４つの凸部４１ａが挿入され、各挿入孔４５ａ４には１つの凸部４１ａが挿入される。また、挿入孔４５ａ５には凸部４１ａ３が挿入される。特に、凸部４１ａ３が突出部４５ｂに設けられた挿入孔４５ａ５に挿入されることで、ニップ形成部材２４の位置決め部材４５やステー２５に対する長手方向および短手方向（用紙搬送方向あるいはその反対の方向）の位置決めがされる。

また凸部４１ａをステー２５に当接させることで、ニップ形成部材２４のステー２５に対する厚み方向の位置決めをすることができる。一例として、本実施形態では、凸部４１ａ３をステー２５に当接させることで、位置決めをしている。本実施形態においても、突出部４５ｂに凸部４１ａ３を設けることで、凸部４１ａ３をその根元まで挿入孔４５ａ５に対して挿入することができ、その位置決め精度を高めることができる。

以上のように本実施形態では、凸部４１ａを挿入孔４５ａに挿入することで（特に凸部４１ａ３を挿入孔４５ａ５に挿入することで）、ニップ形成部材２４の定着装置内での位置決めをすることができる。

ところで、本実施形態では、図１１および図１２に示すように、ニップ形成部材２４をステー２５に対して位置決めするための部材として位置決め部材４５を別部材で設け、この位置決め部材４５の位置決め部分である挿入孔４５ａ５とニップ形成部材２４側の位置決め部分である凸部４１ａ３を、長手方向の２箇所で、端部側よりも中央寄りに設けている。より詳細には、図１２に示すように、挿入孔４５ａ５同士は、自身の長さを含めて長手方向に距離Ｄの間隔で設けられ、長手方向の加圧ローラ２２の範囲内に設けられている。また距離Ｄは、加圧ローラ２２の軸方向の長さの半分以上の長さに設定される。挿入孔４５ａ５同士（あるいは凸部４１ａ３同士）の間隔が広すぎると、ニップ形成部材２４の中央側が支持されず変形してしまう虞がある。一方、挿入孔４５ａ５同士の間隔が狭すぎると、ニップ形成部材２４の端部側がステー２５によって支持されず、ニップ形成部材２４の平行度が安定しなくなってしまう虞がある。これらの事情を考慮して、本実施形態では、より好ましい構成として、挿入孔４５ａ５を上記配置にすることにより、ニップ形成部材２４を長手方向にわたってステー２５に安定して支持させ、上記のニップ形成部材２４の変形や平行度の悪化を抑制することができる。

また本実施形態では、図１７に示すように、用紙搬送方向において、凸部４１ａ３および挿入孔４５ａ５を、基材４１およびステー２５の上流側に設けることにより、定着ベルト２１の矢印Ｂ２方向への回転（図２参照）によりニップ形成部材２４がこの方向の力を受けても、この方向へ傾くことを抑制するとともに、基材４１のステー２５に対する接触部分を最小限に留め、ステー２５への熱の流出を極力抑えることができる。

また、基材４１の凸部４１ａを短手方向に複列で設けることで、定着ベルトと加圧ローラとの圧接時に各凸部４１ａに加わる圧力を分散させることができ、強度的に有利である。一方で、前述のように、ニップ形成部材２４からステー２５や位置決め部材４５への伝熱量をできるだけ小さくするために、凸部４１ａの数は多くなりすぎないことが好ましい。これらを考慮して、基材４１の短手方向に対して凸部４１ａを３列以下で設けることが好ましい。

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１３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１３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および位置決め部材４５を適用することができる。これにより、ニップ形成部材２４をステー２５に精度良く位置決めすると共に、前述した各実施形態の効果を得ることができる。

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。

１ 画像形成装置
６ 定着装置
２１ 定着ベルト（ベルト部材）
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
２５ ステー（支持部材）
２７ 温度センサ（温度検知部材）
４１ 基材
４１ａ１、４１ａ２ 凸部
４２ 均熱部材（高熱伝導部材）
４２ａ 曲げ部
４５ 位置決め部材
４５ａ１、４５ａ２ 挿入孔
４５ｂ 突出部
４５ｃ 固定部
Ｎ 定着ニップ（ニップ部）
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１１－８０６２号公報

Claims (7)

1. 無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材に対向する対向部材と、
   前記ベルト部材の内側に設けられ、当該ベルト部材を介して前記対向部材に当接して前記対向部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、
   前記ベルト部材あるいは前記対向部材を加熱する加熱部材と、
   前記ベルト部材の内側に設けられ、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
   前記ニップ形成部材と前記支持部材との間に設けられ、前記ニップ形成部材を装置内の所定の位置に位置決めするための位置決め部材とを備えた定着装置であって、
   前記ニップ形成部材は、前記位置決め部材の側へ突出した凸部を自身の長手方向に複数有し、
   前記位置決め部材は、前記凸部が挿入され、前記ニップ形成部材の前記位置決め部材に対する記録媒体搬送方向およびその逆方向への移動を規制する挿入孔を、前記ニップ形成部材の長手方向に複数有し、
   前記挿入孔のうち、前記ニップ形成部材の長手方向端部側に対応する位置に設けられた挿入孔には、前記長手方向に並設された複数の凸部が挿入されることを特徴とする定着装置。
2. 前記位置決め部材は長手の板状部材であり、当該位置決め部材は、前記ニップ形成部材の長手方向中央側に対応する位置に、部分的に折り曲げられ、前記ニップ形成部材の側へ突出すると共に、前記支持部材との間に間隙を設ける突出部を有し、
   当該突出部に前記挿入孔が設けられる請求項１記載の定着装置。
3. 前記長手方向中央側の突出部は、前記ニップ形成部材の前記凸部を有する面との間に、当該凸部の突出方向の間隙を設ける請求項２記載の定着装置。
4. 前記位置決め部材が長手方向で複数に分割された部材からなる請求項１から３いずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記凸部は、前記ニップ形成部材の長手方向と垂直な方向に複数設けられる請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記位置決め部材は前記支持部材に固定して設けられ、
   前記加熱部材は前記ベルト部材を加熱し、
   前記ベルト部材の温度を検知する温度検知部材をさらに有し、
   前記温度検知部材は、前記長手方向において、前記位置決め部材が前記支持部材に固定される位置に対応して設けられる請求項１から５いずれか１項に記載の定着装置。
7. 請求項１から６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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