JP7409082B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置で使用される定着装置の一つの型式として、低熱容量で薄肉の定着ベルトを、基材上に抵抗発熱体を設けた細長い板状のヒータで加熱する型式がある。ヒータは、裏面が覆われるようにホルダに支持され、定着ベルトの内側に配置される。定着ベルトはヒータの表面に内周面を摺動させながら回転する。定着ベルトの外側には、定着ベルトを介してヒータの表面に圧接して定着ニップを形成する加圧体が配される。加圧体は多くの場合、回転機能を有しており、定着ベルトをヒータの表面に摺動させながら回転させる。現像剤像が転写された記録材を定着ニップに通過させることで、記録材に現像剤像を定着させる。

また、ホルダには、定着ベルトの内周面をガイドして定着ベルトの回転安定性を高めるために、複数のガイドリブが設けられている。複数のガイドリブは、長手方向に互いに間隔を空けて配置される。定着ベルトの内周面は、複数のガイドリブを摺動しながら回転することで安定して回転する。通常、複数のガイドリブは、ヒータの支持面に対して、定着ベルトの回転方向上流側および回転方向下流側の両側に設けられている。

このような型式では、低熱容量で薄肉の定着ベルトを使用することで、クイックスタート性と省エネ性を得ている。しかしながら、その反面、このような定着ベルトは、奪熱による局所的な温度低下を生じやすい。そのため、定着装置の立ち上げ時、温まっていないガイドリブと接触する部分の定着ベルトの温度低下が顕著であり、複数のガイドリブの並ぶ方向であるホルダの長手方向に沿った温度ムラを生じやすい。このような温度ムラは、定着不良や画像光沢ムラの原因となる。

特許文献１には、このようなガイドリブに接触することによる定着ベルトの温度ムラを抑制するために、ガイドリブと対応する抵抗発熱体の領域の発熱量を当該領域以外の抵抗発熱体の発熱量よりも高くする加熱装置が開示されている。具体的には、加熱装置における抵抗発熱体としての発熱部材の線幅を、ガイドリブと対応する領域において幅狭にする、あるいは発熱部材の厚みを薄くしている。

特開２０１９－１６４１８１号公報

特許文献１に開示された加熱装置は、発熱部材におけるガイドリブと対応する領域において、線幅や厚みを変えるなどの加工を施している。しかしながら、ガイドリブが設けられるホルダと発熱部材とは材質が異なるため線膨張率に差があり、線膨張率の差を起因とした以下の課題１）２）を有している。

課題１）温度が上昇するに従って、線膨張率の差によってホルダと発熱部材との間で長手方向の位置ずれが発生し、発熱部材の加工を施した部分とホルダ側のガイドリブとの長手方向の位置が対応しなくなる。特に、立ち上げ時、短時間で昇温される発熱部材と、発熱部材に比べて温まり難いホルダとの間には温度差があり、線膨張率の差による違いは顕著であると考えられる。

課題２）ホルダに設けるガイドリブの長手方向の位置や配置個数、サイズなどは、定着ベルトの内周面との摺動性や定着ベルトの回転安定性を考慮して設計したいものである。しかしながら、発熱部材に加工を施す構成では、ガイドリブの長手方向の位置や配置個数、サイズなどを変更すると、発熱部材における加工を施す位置も変える必要がある。そのため、これが制約となってガイドリブの設計変更を容易に行うことができない。

さらに、発熱部材におけるガイドリブと対応する領域の線幅や厚みを変える構成は、線幅および厚みが均一な発熱部材を有する構成に比べて構成が複雑化する。

本発明の一態様は、ガイドリブの設計変更も容易に行え、より簡単な構成で、立ち上げ時のガイドリブによる奪熱を起因とする定着ベルトの温度ムラを抑制し得る定着装置を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る定着装置においては、基材上に抵抗発熱体を備え、長手方向に延びる板状のヒータと、前記ヒータを支持し、前記ヒータの裏面を覆うホルダと、前記ヒータの表面に内周面を摺動させながら回転する定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記ヒータの表面に圧接して定着ニップを形成する加圧体と、を備え、前記ホルダは、前記ヒータの裏面に対向し、前記ヒータを支持する支持面と、前記定着ベルトの内周面をガイドする複数のガイドリブであって、前記定着ベルトの回転方向において前記支持面よりも上流に配置されると共に、前記長手方向に互いに間隔を空けて配置される複数のガイドリブと、を有し、前記支持面には、前記長手方向において前記複数のガイドリブに対応する位置に断熱材を収容する複数の凹部が設けられている。

上記構成によれば、ホルダの支持面に、長手方向において複数のガイドリブに対応する位置に断熱材を収容する複数の凹部が設けられている。これにより、長手方向において複数のガイドリブに対応する箇所のホルダの断熱効果を、その他の部分よりも高めることができる。したがって、定着装置の立ち上げ時に、ガイドリブと接触する部分の定着ベルトの温度が、ガイドリブによる奪熱にてその他の部分よりも低下することを抑制することができる。その結果、定着装置の立ち上げ時に、ガイドリブとの接触を起因とする定着ベルトの温度ムラの発生を抑制することができる。

しかも、ガイドリブが設けられているホルダ自体に凹部を形成しているので、抵抗発熱体に相当する発熱部材を加工する特許文献１の構成のように、ホルダとヒータとの線膨張率の違いによる影響を受けることがない。これにより、線膨張率の差を起因とした上記課題１）２）を解消することができる。

さらに、上記構成では、ヒータの抵抗発熱体に対する線幅や厚みを変えるなどの加工は行われないので、構成を簡単にできる。

それゆえ、ガイドリブの設計変更も容易に行え、より簡単な構成で、立ち上げ時のガイドリブによる奪熱を起因とする定着ベルトの温度ムラを抑制し得る定着装置を提供することができる。

本発明の一態様に係る定着装置は、さらに、前記長手方向において、前記凹部のそれぞれは前記ガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置され、前記凹部の前記長手方向における幅は、前記ガイドリブの前記長手方向における幅と等しい構成とすることもできる。

上記構成によれば、各ガイドリブと各ガイドリブに対応する凹部との長手方向における幅を等しくすることで、ホルダにおけるガイドリブ以外の箇所での温度上昇を抑えて、定着ベルトの温度ムラをより確実に抑制することができる。

本発明の一態様に係る定着装置は、さらに、前記定着ニップは、小サイズの記録材および大サイズの記録材の両方が通過する第１領域と、該第１領域と前記長手方向において隣接する、前記小サイズの記録材は通過せず前記大サイズの記録材が通過する第２領域と、を有し、前記長手方向において、前記凹部のそれぞれは前記ガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置され、前記第２領域に位置する前記凹部は、前記第１領域に位置する前記凹部よりも容積の小さい凹部を含む構成とすることもできる。

上記構成によれば、小サイズの記録材が通過しない第２領域に位置する凹部は、小サイズの記録材と大サイズの記録材の両方が通過する第１領域に位置する凹部よりも容積の小さいものを含んでいる。つまり、第２領域におけるホルダの断熱効果が第１領域よりも弱められている。これにより、記録材が大サイズである場合にしか奪熱されず、温度が上がりすぎる傾向にある第２領域の昇温を抑制することができる。

この場合、さらに、前記長手方向の最端部に位置する前記ガイドリブに対応する前記凹部は、前記第２領域に位置する他の前記凹部よりも容積が大きい構成としてもよい。このような構成とすることで、温度が上がりすぎる傾向にある第２領域であっても、定着ベルトの端部に最も近く放熱しやすい箇所においてはホルダの断熱効果を高めることができる。これにより、第２領域の昇温を抑制しつつ、定着ベルトの端部の放熱による温度低下をも抑制することができる。

本発明の一態様に係る定着装置は、さらに、前記長手方向において隣り合う前記凹部の間に位置する溝であって、前記長手方向における長さが前記凹部よりも長く、且つ、前記短手方向における長さが前記凹部よりも短い溝を有する構成とすることもできる。

上記構成によれば、凹部にてガイドリブによる温度の落ち込みを抑制すると共に、溝によってホルダの断熱効果を全体的に高めることができる。これにより、ガイドリブによる温度の落ち込みを抑制するだけでなく、ヒータ全体の加熱効率を上げることができる。

この場合、さらに、前記溝は、隣り合う前記凹部を連結する構成としてもよい。このような構成とすることで、より効果的に溝によってホルダの断熱効果を全体的に高めることができる。

本発明の一態様に係る定着装置は、さらに、前記定着ニップは、小サイズの記録材および大サイズの記録材の両方が通過する第１領域と、該第１領域と前記長手方向において隣接する、前記小サイズの記録材は通過せず前記大サイズの記録材が通過する第２領域と、を有し、前記第１領域において、前記凹部のそれぞれは前記長手方向において前記ガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置され、前記第２領域においては、前記ガイドリブに対応する位置に前記凹部が設けられていない部分が存在する構成とすることもできる。

上記構成によれば、小サイズの記録材と大サイズの記録材の両方が通過する第１領域においては、凹部のそれぞれは長手方向においてガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置されている。これに対し、小サイズの記録材が通過しない第２領域においては、ガイドリブに対応する位置に前記凹部が設けられていない部分が存在している。つまり、第２領域におけるホルダの断熱効果が第１領域よりも弱められている。これにより、記録材が大サイズである場合にしか奪熱されず、温度が上がりすぎる傾向にある第２領域の昇温を抑制することができる。

本発明の一態様に係る定着装置は、さらに、前記基材は、金属製である構成とすることもできる。

本発明の一態様に係る定着装置は、さらに、前記加圧体は、前記長手方向に延びた芯金と、前記芯金上に設けられた弾性層とを有する加圧ローラである構成とすることもできる。

前記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像形成装置は、本発明の一態様に係る定着装置を備え、画像形成部にて記録材に転写された現像剤像を、前記定着装置の前記定着ニップに通過させて前記記録材に定着させる。

本発明の一態様によれば、ガイドリブの設計変更も容易に行え、より簡単な構成で、立ち上げ時のガイドリブによる奪熱を起因とする定着ベルトの温度ムラを抑制し得る定着装置を提供することができる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 図１に示す画像形成装置に搭載された定着装置の斜視図である。 図２に示す定着装置の断面図である。 図２に示す定着装置における定着ベルトの内側に配置されるヒータ部の斜視図である。 図４に示すヒータ部の分解図である。 図４に示すヒータ部のホルダの底面図である。 図１に示す定着装置の要部の断面模式図である。 本発明の別の実施形態の画像形成装置に搭載された定着装置における、ホルダの底面図である。 本発明のさらに別の実施形態の画像形成装置に搭載された定着装置における、ホルダの底面図である。 本発明のさらに別の実施形態の画像形成装置に搭載された定着装置における、ホルダの底面図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の定着装置に適応可能な凹部の短手方向の断面形状を示す説明図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の定着装置に適応可能な凹部の長手方向の断面形状を示す説明図である。

以下、本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔実施形態１〕
１．画像形成装置の全体構成
電子写真方式の画像形成装置１００の構成を、図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、後述する画像形成部を１組のみ有するモノクロ式プリンタであるが、本発明は、モノクロ式プリンタに適用範囲が限定されるものではなく、カラープリンタにも適用されるものである。

図１に示すように、画像形成装置１００は、感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、ピックアップローラ７１、複数の搬送ローラ対７２，７３，７４，７５、定着装置８、給紙トレイ９および排紙トレイ１０を備えている。

感光体１は、アルミニウム等の導電性の金属からなる素管と、素管の外周面に設けられた感光層とを有する。感光体１は、有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo Conductor）であり、画像形成電位の極性が正極性となる正帯電性の感光層を有する感光ドラムである。感光体１は、回転しながら帯電装置２により感光層が帯電され、露光装置３からのレーザ光により露光され、表面に静電潜像が形成される。なお、感光体１は、金属製の環状ベルトの外周面に感光層が設けられた感光ベルトであってもよい。

帯電装置２は、感光体１の表面を帯電させる装置であり、例えば感光体１に接触して帯電させる帯電ローラや、非接触で感光体１を帯電するスコロトロン帯電器などである。露光装置３は、感光体１の帯電された表面を露光する装置である。露光装置３は、例えば感光体１の回転軸の方向に沿って一列状に並んだ複数の発光素子を有しており、印刷データに応じて発光することにより、感光体１の表面に静電潜像を形成する。

現像装置４は、感光体１の表面に形成された静電潜像に現像剤を供給する装置であり、例えば現像ローラと現像剤を収容した現像容器とを備える。転写装置５は、感光体１の表面に形成された現像剤像を記録材１５に転写する装置であり、例えば転写ローラである。なお、記録材としては、記録紙、ＯＨＰ、封筒、厚紙などがある。クリーニング装置６は、感光体１に残留する現像剤や感光体１に付着した紙粉等を感光体１から除去する装置であり、例えばクリーニングローラである。

上述した感光体１、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５およびクリーニング装置６にて、印刷データに応じた現像剤像を形成して記録材に転写させる画像形成部が構成される。

定着装置８は、記録材１５に転写された現像剤像を記録材１５に熱と圧力で定着させる装置である。定着装置８の詳細については後述する。給紙トレイ９は、印刷前の記録材１５が載置されるトレイであり、排紙トレイ１０は、印刷後の記録材１５が排出され載置されるトレイである。

ピックアップローラ７１は、給紙トレイ９から記録材１５を一枚ずつ給紙するローラである。複数の搬送ローラ対７２，７３，７４，７５はそれぞれ、ピックアップローラ７１にて給紙された記録材１５を搬送経路１６に沿って排紙トレイ１０へと搬送するローラ対である。搬送経路１６は、感光体１と転写装置５との間、および定着装置８の後述する定着ニップＮ（図３参照）を通っている。

また、図示してはいないが、画像形成装置１００は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などから構成される制御部を備えている。該制御部により、画像形成装置１００における上述した各部分の動作が制御される。

２．画像形成装置の動作説明
上記のように構成された画像形成装置１００による一連の画像形成処理について、図１を参照して簡単に説明する。画像形成装置１００は、印刷データをパソコン等の情報端末装置や原稿を読み取る画像読取装置などから受信すると、印刷処理を開始する。これにより、感光体１の表面は、その回転に伴って帯電装置２によって一様に正帯電される。そして、露光装置３から感光体１に向けてレーザ光がそれぞれ照射される。これにより、感光体１の表面に、印刷データに応じた所定の静電潜像が形成される。すなわち一様に正帯電された感光体１の表面のうち、レーザ光が照射された部分は電位が下がる。

次いで、現像装置４の現像ローラの回転により、現像ローラ上に担持されかつ正帯電されている現像剤が、感光体１の表面上に形成される静電潜像に供給される。これにより、感光体１の静電潜像は現像され、感光体１の表面に反転現像による現像剤像が担持される。

また、上記した現像剤像を形成するための処理と並行して、記録材１５を搬送する処理が行われる。すなわち、ピックアップローラ７１の回動により、給紙トレイ９から記録材１５が一枚ずつ搬送経路１６へと送り出される。搬送経路１６に送り出された記録材１５は、搬送ローラ対７２，７３により、感光体１と転写装置５とが接触する転写位置に運ばれる。

そして、転写位置を通るときに、転写装置５に印加される転写バイアスによって、感光体１の表面上に担持された現像剤像が記録材１５の表面に転写される。転写された現像剤像は、転写位置よりも搬送経路１６の下流側に位置する定着装置８の定着ニップＮ（図３参照）を通過するときに記録材１５に熱定着される。その後、記録材１５は搬送ローラ対７４，７５により排紙トレイ１０上に排出される。

３．定着装置の構成
次に、定着装置８の構成について図２～図７に基づいて説明する。

図２は図１に示す画像形成装置１００に搭載された定着装置８の斜視図であり、図３は定着装置８の断面図である。図４は定着装置８における定着ベルト８１の内側に配置されるヒータ部８６の斜視図である。図５はヒータ部８６の分解図である。図６はヒータ部８６のホルダ８３の底面図である。図７は、定着装置８の要部の断面模式図である。

図２、図３に示すように、定着装置８は、定着ベルト８１、ヒータ８２、ホルダ８３、加圧ローラ８４およびステー８５を備えている。定着ベルト８１は、薄肉で低熱容量の円筒状の部材である。定着ベルト８１は、耐熱性、離形性、強度、および耐久性などを有する単層あるいは複合層フィルムからなる。

ヒータ８２は、定着の熱源であり、図４、図５にも示すように、長手方向に延びる板状をなす。ヒータ８２は、細長い板状をなす基材８２Ａと、その上に長手方向に沿って設けられた抵抗発熱体８２Ｂとを備えている。なお、長手方向とは、加圧ローラ８４の回転軸と平行な方向であり、且つ、後述する定着ニップＮにおける用紙の搬送方向と直交する方向である。言い換えると、長手方向は、定着ニップＮを通過する用紙の幅方向である。また、図示してはいないが、基材８２Ａ上には、抵抗発熱体８２Ｂに給電する配線および端子なども設けられている。本実施形態では、基材８２Ａとして金属製の基材、より具体的にはスチール製の基材が用いられている。つまり、本実施形態のヒータ８２はスチールヒータである。なお、ヒータ８２は、基材８２Ａにセラミックを用いたセラミックヒータなどであってもよい。

このようなヒータ８２は、ホルダ８３に支持されている。ホルダ８３は、ヒータ８２を支持すると共に、定着ベルト８１の回転保持を行う部材であり、耐熱性および絶縁性を有する樹脂材料からなる。本実施形態では、ホルダ８３は、浅い樋形状をなし、底面にヒータ８２を支持する支持面８３Ａを有する。支持面８３Ａは、ヒータ８２の裏面、つまり基材８２Ａの抵抗発熱体８２Ｂとは反対側の面に対向してヒータ８２を支持する。ヒータ８２は、抵抗発熱体８２Ｂが設けられた表面を外周に向けて配置される。

ホルダ８３における支持面８３Ａの短手方向の両側には、定着ベルト８１の回転を案内する、複数の上流ガイドリブ８３Ｂと、複数の下流ガイドリブ８３Ｃが長手方向に沿って設けられている。なお、短手方向とは、長手方向およびヒータ８２の厚み方向と直交する方向である。短手方向は、定着ニップＮにおける用紙の搬送方向とも言える。複数の上流ガイドリブ８３Ｂのそれぞれの上流ガイドリブ８３Ｂは長手方向に互いに間隔を空けて配置されている。同様に、複数の下流ガイドリブ８３Ｃのそれぞれの下流ガイドリブ８３Ｃは長手方向に互いに間隔を空けて配置されている。複数の上流ガイドリブ８３Ｂは、支持面８３Ａに対して定着ベルト８１の回転方向上流側に位置している。より詳しくは、複数の上流ガイドリブ８３Ｂは、定着ニップＮにおける用紙の搬送方向において、支持面８３Ａよりも上流に位置する。また、複数の下流ガイドリブ８３Ｃは、支持面８３Ａに対して定着ベルト８１の回転方向下流側、即ち、定着ニップＮにおける用紙の搬送方向下流側に位置している。

複数の上流ガイドリブ８３Ｂおよび複数の下流ガイドリブ８３Ｃは、外側の断面形状が略半円弧をなし、この外側部分を定着ベルト８１の内周面が摺動する。複数の上流ガイドリブ８３Ｂおよび複数の下流ガイドリブ８３Ｃが設けられることで、ホルダ８３と定着ベルト８１の内周面との接触面積を減らして摩擦を低減し、定着ベルト８１の回転安定性を高めることができる。

さらに、ホルダ８３には、複数の上流ガイドリブ８３Ｂによる奪熱にて定着ベルト８１に温度ムラが生じることを抑制するために、複数の凹部８３Ｄが設けられている。これについては後述する。

ステー８５は、ホルダ８３の剛性を高めるための部材であり、ホルダ８３の支持面８３Ａとは反対側に面に配置されている。ホルダ８３自体の剛性が高い場合には、ステー８５を省略することもできる。本実施形態では、ステー８５は、ホルダ８３に取り付けられることでホルダ８３と一体に扱われる。以下、ホルダ８３と、該ホルダ８３に支持されたヒータ８２、ホルダ８３に取り付けられたおよびステー８５を纏めて、ヒータ部８６と称する。

このようなヒータ部８６は、定着ベルト８１の内側に配置されている。換言すると、定着ベルト８１が、ヒータ部８６に、周長に余裕を持って外嵌されている。定着ベルト８１は、ホルダ８３に設けられた複数のガイドリブ８３Ｂ，８３Ｃおよびヒータ８２の表面に内周面を摺動させながら回転する。

加圧ローラ８４は、加圧体としての一例であり、定着ベルト８１を介してヒータ８２の表面に圧接して定着ニップＮを形成する。より詳しくは、加圧ローラ８４の両端は、一対のサイドフレームに軸受を介してそれぞれ支持されている。さらに、ステー８５の長手方向の両端は、バネによって加圧ローラ８４に向けてそれぞれ付勢されている。これにより、ステー８５を介してヒータ８２が長手方向においてほぼ一様に加圧ローラ８４に向けて押圧され、定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間に定着ニップＮが形成される。

加圧ローラ８４は、芯金部８４Ａの周囲にゴム材などからなる弾性層８４Ｂを有する。加圧ローラ８４は画像形成装置１００が有するモータによって回転駆動され、加圧ローラ８４の回転に伴って定着ベルト８１が従動回転する。

なお、加圧体は、加圧ローラ８４に限られるものではなく、例えば、加圧ベルトとニップ形成部材とで構成されていてもよい。つまり、加圧ベルトで囲まれる空間内に、ニップ形成部材として、弾性パッドや樹脂製あるいは金属製の加圧板などを配置する。ニップ形成部材が、定着ベルト８１および加圧ベルトを介してヒータ８２の表面に圧接して定着ニップＮを形成する。

４．定着装置の動作
加圧ローラ８４が回転駆動され、それに伴って定着ベルト８１が従動回転する。ヒータ８２に通電がなされ、該ヒータ８２が昇温して所定の温度に立ち上がり温調される。このような状態において、定着ニップＮの定着ベルト８１と加圧ローラ８４との間に未定着の現像剤像を担持した記録材１５が導入される。定着ニップＮにおいて記録材１５の現像剤像担持面側が定着ベルト８１の外面に密着して定着ベルト８１と一緒に定着ニップＮを挟持搬送される。

この挟持搬送過程において、ヒータ８２の熱が定着ベルト８１を介して記録材１５に付与され、記録材１５上の現像剤像が記録材１５上に加熱および加圧されて溶融定着される。定着ニップＮを通過した記録材１５は定着装置８から排出される。

５．ホルダの凹部
上述したように、ホルダ８３に設けられた複数のガイドリブ８３Ｂ，８３Ｃにより、ホルダ８３と定着ベルト８１の内周面との接触面積を減らして摩擦を低減して、定着ベルト８１の回転安定性を高めることができる。しかしながら、定着装置８の立ち上げ時、温まっていない状態の複数のガイドリブ８３Ｂ，８３Ｃに定着ベルト８１が接触すると奪熱により接触した部分で温度低下が起こる。

複数の下流ガイドリブ８３Ｃに定着ベルト８１が接触するのは、定着ニップＮの出口側であるため奪熱による定着ニップＮへの影響は殆どない。一方、定着ニップＮの入口側で接触する複数の上流ガイドリブ８３Ｂによる奪熱が定着ニップＮに与える影響は大きく、定着ニップＮにおいて長手方向の温度ムラが生じる。

このような温度ムラを抑制するために、ホルダ８３における支持面８３Ａには、図６、図７に示すように、長手方向において複数の上流ガイドリブ８３Ｂに対応する位置に、断熱材を収容する複数の凹部８３Ｄが設けられている。本実施形態では、複数の凹部８３Ｄには、断熱材として空気が収容されている。また、複数の凹部８３Ｄは、短手方向に沿って延びており、短手方向において、支持面８３Ａの一端から他端まで形成されている。なお、断熱材はホルダ８３よりも熱伝導率の低い材質のものであればよく、例えば、耐熱性のグラスウールやロックウール、アルカリアースシリケートウール（ＡＥＳ）、リフラクトリーセラミックファイバー（ＲＣＦ）、アルミナファイバー等の人造鉱物繊維で構成されていてもよい。

このような複数の凹部８３Ｄを設けることで、ホルダ８３における複数の上流ガイドリブ８３Ｂに対応する部分の断熱効果を、その他の部分よりも高めることができる。

これにより、定着装置８の立ち上げ時に、複数の上流ガイドリブ８３Ｂと接触する部分の定着ベルト８１の温度が、複数の上流ガイドリブ８３Ｂによる奪熱にてその他の部分よりも低下することを抑制することができる。その結果、定着装置８の立ち上げ時に、複数の上流ガイドリブ８３Ｂとの接触を起因とする定着ベルト８１の温度ムラの発生を抑制することができる。

しかも、複数の上流ガイドリブ８３Ｂが設けられているホルダ８３自体に凹部８３Ｄを形成しているので、抵抗発熱体に相当する発熱部材を加工する特許文献１の構成のように、ホルダとヒータとの線膨張率の違いによる影響を受けることがない。これにより、線膨張率の差を起因とした前述の課題１）２）を全て解消することができる。

さらに、上記構成では、ヒータ８２の抵抗発熱体８２Ｂに対する線幅や厚みを変えるなどの加工は行われないので、構成を簡単にできる。

また、本実施形態では、複数の凹部８３Ｄのそれぞれは、支持面８３Ａに形成された凹部にて構成しており、空気を断熱材として用いた簡単な構成にて複数の凹部８３Ｄを実現している。

しかも、図６に示すように、長手方向において、複数の凹部８３Ｄのそれぞれは、複数の上流ガイドリブ８３Ｂのそれぞれと同じ位置に配置され、凹部の長手方向における幅は、上流ガイドリブ８３Ｂの長手方向における幅と等しく設定されている。各上流ガイドリブ８３Ｂと各凹部８３Ｄとの長手方向における幅を等しくすることで、ホルダ８３における各上流ガイドリブ８３Ｂ以外の箇所での温度上昇を抑えて、定着ベルト８１の温度ムラをより確実に抑制することができる。

なお、本実施形態では、複数の上流ガイドリブ８３Ｂと、複数の下流ガイドリブ８３Ｃとが、長手方向の同位置に設けられている。そのため、複数の凹部８３Ｄは、複数の下流ガイドリブ８３Ｃにも対応している。しかしながら、複数の凹部８３Ｄは、少なくとも定着ニップＮの入口側となる複数の上流ガイドリブ８３Ｂに対応して設けられていればよい。例えば、複数の凹部８３Ｄは、短手方向において、支持面８３Ａの上流ガイドリブ８３Ｂに近い側の端部から支持面８３Ａの中央まで形成された凹部であってもよい。また、複数の凹部８３Ｄは、長手方向および短手方向の両方向と交差する方向に延びていてもよい。これについては、実施形態３で説明する。また、凹部８３Ｄの形状は、短手方向において上流ガイドリブ８３Ｂから離れるにつれて長手方向の幅が狭くなる先細り形状であってもよい。また、複数の凹部８３Ｄは、それぞれ形状が異なっていてもよい。

（変形例）
本実施形態の変形例について説明する。例えば、複数の凹部８３Ｄは、複数の上流ガイドリブ８３Ｂに対応する位置であれば、短手方向において、支持面８３Ａの中央から下流ガイドリブ８３Ｃに近い側の端部にまで形成されていてもよい。ヒータ８２においては、基材８２Ａに設ける抵抗発熱体８２Ｂの形状や位置によって、定着ニップＮの上流側よりも下流側における温度ムラの影響が大きい場合もある。そのような場合、複数の上流ガイドリブ８３Ｂに対応する位置に設ける凹部８３Ｄを、定着ニップＮの下流側に設けることが好ましい。

同様の理由で、凹部８３Ｄの形状は、短手方向において上流ガイドリブ８３Ｂから離れるにつれて長手方向の幅が太くなる形状であってもよい。

また、凹部８３Ｄの形状は、短手方向に沿って連続して延びている必要はなく、短手方向に沿って格子状に設けられていてもよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図８は、本実施形態の画像形成装置に搭載された定着装置８-１における、ホルダ８３－１の底面図である。前述した定着装置８と定着装置８－１との違いは、ホルダ８３とホルダ８３－１との違いである。より詳細には、支持面８３Ａにおける凹部８３Ｄの設け方が異なる。それ以外の構成は、定着装置８と同じである。

定着装置８では、ホルダ８３の長手方向の全域において、同サイズ、同形状の複数の凹部８３Ｄを複数の上流ガイドリブ８３Ｂのそれぞれと同じ位置に均等に配置していた（図６参照）。つまり、ホルダ８３の長手方向の全域において、断熱効果を決定する凹部８３Ｄの容積を等しくしていた。

これに対し、図８に示すように、定着装置８－１では、定着ニップＮの第１領域と、該第１領域に長手方向において隣接する第２領域とで、凹部８３Ｄの長さを変えることで容積を異ならせている。定着装置８－１では、第２領域のホルダ８３の断熱効果を第１領域よりも小さくしている。凹部８３Ｄの容積は、長さおよび深さのうちの少なくとも何れか一方を変えることで変化させることができ、長くするあるいは深くすることで容積を大きくできる。ここで、凹部８３Ｄの「長さ」とは短手方向の凹部８３Ｄの寸法である。また、凹部８３Ｄの長手方向の寸法については凹部８３Ｄの「幅」と称する。

第１領域とは、定着ニップＮにおける、小サイズの記録材１５および大サイズの記録材１５の両方が通過する領域であり、長手方向の中央を含む中央部に位置している。第２領域は、定着ニップＮにおける、小サイズの記録材１５は通過せず大サイズの記録材１５のみが通過する領域であり、長手方向の端部に位置している。

本実施形態の画像形成装置１００は、長手方向の中央を搬送基準として記録材１５を搬送する、いわゆるセンター基準の画像形成装置である。そのため、第２領域が第１領域の両側に配置されている。長手方向の一方の端部を搬送基準として記録材１５を搬送する、いわゆるサイド基準の画像形成装置の場合は、搬送基準となる端部から第１領域、第２領域の順に配置されることとなる。

第２領域は大サイズの記録材１５が通過する際にしか奪熱されないため、第１領域よりも温度が上がり過ぎる傾向にある。第２領域の温度が上がり過ぎると、ヒータ８２や加圧ローラ８４などの部品の劣化や破損の原因となる。また、第２領域の温度が大きく上昇している状態で大サイズの記録材１５を通紙すると、第２領域を通過した大サイズの記録材１５の端部で高温オフセットが発生する恐れもある。

そこで、定着装置８－１では、第２領域に位置する凹部８３Ｄが、第１領域に位置する凹部８３Ｄよりも容積の小さい凹部８３Ｄを含む構成としている。具体的には、第２領域に位置する凹部８３Ｄが、第１領域に位置する凹部８３Ｄよりも長さの短い凹部８３Ｄを含む構成としている。

このような構成とすることで、第２領域におけるホルダの断熱効果が第１領域よりも弱められ、記録材１５が大サイズである場合にしか奪熱されず、温度が上がり過ぎる傾向にある第２領域の昇温を抑制することができる。

また、本実施形態では、第２領域に位置する凹部８３Ｄの容積を、第１領域に位置する凹部８３Ｄの容積よりも小さくするにおいて、長手方向の最端部に位置する上流ガイドリブ８３Ｂ－１に対応する凹部３８Ｄについては対象から除いている。つまり、上流ガイドリブ８３Ｂ－１に対応する凹部３８Ｄの容積は、第２領域に位置する他の凹部８３Ｄの容積よりも大きく形成されている。これは、上流ガイドリブ８３Ｂ－１に対応する位置は、定着ベルト８１の端部に最も近く放熱しやすい箇所であるためであり、第２領域ではあってもホルダ８３の断熱効果を高める方が好ましい。

このような構成とすることで、温度が上がり過ぎる傾向にある第２領域であっても、定着ベルト８１の端部に最も近く放熱しやすい箇所においてはホルダ８３の断熱効果を高めることができる。これにより、第２領域の昇温を抑制しつつ、定着ベルト８１の端部の放熱による温度低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、第１領域および第２領域に位置する複数の凹部８３Ｄの容積に、段階的な変化を付けている。具体的には、図８に示すように、凹部８３Ｄの長さを段階的に変えている。複数の凹部８３Ｄのうち、長手方向の中央に位置する２つの凹部８３Ｄが最も長く、これら２つの凹部８３Ｄから長手方向の端部に向かうにつれて凹部８３Ｄの長さが段階的に短くなっている。

このような構成とすることで、凹部８３Ｄによるホルダ８３の断熱効果に、クラウン形状のような長手方向の中央部で大きく、端部に向かうにつれて小さくなる分布を持たせることができる。

加圧ローラ８４は、定着時に記録材１５にシワを生じさせないことを目的に、中央部に向けて径を増大させたクラウン形状に形成されることが多い。加圧ローラ８４がクラウン形状である場合、定着ニップＮのニップ幅は逆クラウン形状となり、長手方向の中央部で狭く長手方向の端部で広くなる。

定着ニップＮのニップ幅が逆クラウン形状となると、記録材１５が定着ニップＮを通過する時間は、長手方向の中央部で短くなり長手方向の端部で長くなる。そのため、通過時間の短い定着ニップＮの長手方向の中央部は、上流ガイドリブ８３Ｂによる影響を受けやすく、通過時間の長い定着ニップＮの端部は該影響を受け難い。したがって、ホルダ８３の断熱効果にクラウン形状の分布を持たせて、長手方向の端部側の断熱効果を弱めることで、第２領域の温度の上がり過ぎを抑制しつつ、上流ガイドリブ８３Ｂによる影響も受け難い構成とできる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態では、前述した複数の凹部８３Ｄが、長手方向および短手方向の両方向と交差する方向に延びている構成について説明する。

図９は、本実施形態の画像形成装置に搭載された定着装置８-２における、ホルダ８３－２の底面図である。前述した定着装置８と定着装置８－２との違いは、ホルダ８３とホルダ８３－２との違いである。より詳細には、支持面８３Ａに設けられた凹部８３Ｄの設け方が異なる。それ以外の構成は、定着装置８と同じである。

定着装置８では、ホルダ８３の長手方向において、複数の上流ガイドリブ８３Ｂのそれぞれと同じ位置に配置された複数の凹部８３Ｄは、各々独立していた。

これに対し、図９に示すように、定着装置８－２では、長手方向において隣り合う凹部８３Ｄの間の位置に溝８３Ｅが設けられ、溝８３Ｅにて隣り合う凹部８３Ｄ同士が連結されている。この溝８３Ｅが、前述した「複数の凹部８３Ｄは、長手方向および短手方向の両方向と交差する方向に延びていてもよい」における、長手方向に延びている部分に相当する。

このような構成とすることで、凹部８３Ｄにて上流ガイドリブ８３Ｂによる温度の落ち込みを抑制すると共に、溝８３Ｅにてホルダ８３－２の断熱効果を全体的に高めることができる。これにより、上流ガイドリブ８３Ｂによる定着ベルト８１の温度の落ち込みを抑制するだけでなく、ヒータ８２全体の加熱効率を上げることができる。

なお、本実施形態では、複数の凹部８３Ｄを溝８３Ｅにて連結する構成を例示したが、ホルダ８３－２の断熱効果を全体的に高めるには、長手方向において隣り合う凹部８３Ｄの間の位置に溝８３Ｅが設けられていればよい。その場合、溝８３Ｅは、長手方向における長さが凹部８３Ｄよりも長く、且つ、短手方向における長さが凹部８３Ｄよりも短ければよい。但し、複数の凹部８３Ｄを溝８３Ｅにて連結する構成とすることで、溝８３Ｅ同士が連なって長手方向に延びる一本の溝が形成されるので、より効果的に、ホルダ８３－２の断熱効果を全体的に高めることができる。

また、このような構成においても、溝８３Ｅを含めて凹部８３Ｄの深さを変えることで、第２領域に位置する部分の容積を第１領域に位置する部分よりも小さくし、第２領域における温度の上がり過ぎを抑制してもよい。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１０は、本実施形態の画像形成装置に搭載された定着装置８-３における、ホルダ８３－３の底面図である。前述した定着装置８と定着装置８－３との違いは、ホルダ８３とホルダ８３－３との違いである。より詳細には、支持面８３Ａにおける凹部８３Ｄの設け方が異なる。それ以外の構成は、定着装置８と同じである。

定着装置８では、定着ニップＮの第２領域を含む、ホルダ８３の長手方向の全域において、凹部８３Ｄを複数の上流ガイドリブ８３Ｂのそれぞれと同じ位置に均等に配置していた（図６参照）。

これに対し、図１０に示すように、定着装置８－３では、第２領域において、上流ガイドリブ８３Ｂに対応する位置に凹部８３Ｄが設けられていない部分が存在する。図１０の構成では、第２領域においては、凹部８３Ｄが一切設けられていない。第１領域においては、定着装置８と同様に、凹部８３Ｄのそれぞれは長手方向において上流ガイドリブ８３Ｂのそれぞれと同じ位置に配置されている。

このような構成とすることで、第２領域におけるホルダ８３－３の断熱効果が第１領域よりも弱められ、記録材１５が大サイズである場合にしか奪熱されず、温度が上がり過ぎる傾向にある第２領域の昇温を抑制することができる。

また、このような構成とすることで、実施形態２の定着装置８－１程ではないが、長手方向の中央部で断熱効果が高く、長手方向の端部で断熱効果が小さいといったクラウン形状のような分布を持たせることができる。

また、本実施形態においても、第２領域ではあるが、長手方向の最端部に位置する上流ガイドリブ８３Ｂ－１に対応する凹部３８Ｄのみ設けても良い。これにより、第２領域の昇温を抑制しつつ、定着ベルト８１の端部の放熱による温度低下を抑制することができる。

〔実施形態５〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態では、図１１、図１２を用いて、前述した実施形態１－４の画像形成装置の定着装置８，８－１，８－２，８－３において適応可能な凹部８３Ｄの断面形状について説明する。

図１１は、実施形態１－４の画像形成装置の定着装置８，８－１，８－２，８－３において適応可能な凹部８３Ｄの短手方向の断面形状を示す説明図である。実施形態１－４においてヒータ８２は、短手方向に分割されていない抵抗発熱体８２Ｂを有していたが、図１１における参照符号１００１のように、短手方向において２分割された抵抗発熱体８２Ｂ－１，８２Ｂ－１を有する構成とすることもできる。

このような短手方向に複数の抵抗発熱体８２Ｂ－１を有するヒータ８２の場合、長さがある凹部８３Ｄについては、参照符号１００１に示すように、抵抗発熱体８２Ｂ－１の有る部分の深さを抵抗発熱体８２Ｂ－１が無い部分よりも深くすることが好ましい。これにより、深さを一律にした構成に比べて、抵抗発熱体８２Ｂ－１から発生した熱がホルダ８３，８３－１，８３－２，８３－３に奪われ難くなり、ヒータ８２の加熱効率を上げることができる。

図１１における参照符号１００２は、凹部８３Ｄの平面視の形状を同じとした場合に、深さを変えて凹部８３Ｄの容積を変える構成を示している。実線で示す凹部８３Ｄの底を、破線で示すように浅くすることで、容積を小さくして凹部８３Ｄによる断熱効果を弱めることができる。

図１２は、実施形態１－４の画像形成装置の定着装置８，８－１，８－２，８－３において適応可能な凹部８３Ｄの長手方向の断面形状を示す説明図である。実施形態１－４において、凹部８３Ｄの長手方向の断面形状を矩形としていたが、図１２に示すように、長手方向の中央が一番高くなる山形状にしてもよい。

図３、図４に示されるように、上流ガイドリブ８３Ｂは、長手方向の中央が最も高く突出し、且つ、長手方向の中央が最も厚肉に形成されている。つまり、上流ガイドリブ８３Ｂによる定着ベルト８１の温度の落ち込みは、上流ガイドリブ８３Ｂの長手方向の中央と接触する部分にて最も大きくなる。

上記構成によれば、凹部８３Ｄの長手方向の断面形を山形状としているので、上流ガイドリブ８３Ｂの長手方向の中央に対応する、凹部８３Ｄの長手方向の中央の断熱効果を最も高めることができる。これにより、長手方向の断面形状が矩形の凹部８３Ｄよりも、定着ベルト８１の温度をより均一にすることができる。

本発明は前述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 感光体（画像形成部）
２ 帯電装置（画像形成部）
３ 露光装置（画像形成部）
４ 現像装置（画像形成部）
５ 転写装置（画像形成部）
６ クリーニング装置（画像形成部）
８，８－１，８－２，８－３ 定着装置
９ 給紙トレイ
１０ 排紙トレイ
１５ 記録材
１６ 搬送経路
７１ ピックアップローラ
７２，７３，７４，７５ 搬送ローラ対
８１ 定着ベルト
８２ ヒータ
８２Ａ 基材
８２Ｂ 抵抗発熱体
８３，８３－１，８３－２，８３－３ ホルダ
８３Ａ 支持面
８３Ｂ 上流ガイドリブ（ガイドリブ）
８３Ｃ 下流ガイドリブ
８３Ｄ 凹部
８４ 加圧ローラ（加圧体）
８５ ステー
８６ ヒータ部
１００ 画像形成装置

Claims (10)

1. 基材上に抵抗発熱体を備え、長手方向に延びる板状のヒータと、
   前記ヒータを支持し、前記ヒータの裏面を覆うホルダと、
   前記ヒータの表面に内周面を摺動させながら回転する定着ベルトと、
   前記定着ベルトを介して前記ヒータの表面に圧接して定着ニップを形成する加圧体と、
   を備え、
   前記ホルダは、
   前記ヒータの裏面に対向し、前記ヒータを支持する支持面と、
   前記定着ベルトの内周面をガイドする複数のガイドリブであって、前記定着ベルトの回転方向において前記支持面よりも上流に配置されると共に、前記長手方向に互いに間隔を空けて配置される複数のガイドリブと、を有し、
   前記支持面には、前記長手方向において前記複数のガイドリブに対応する位置に断熱材を収容する複数の凹部が設けられ、
   前記定着ニップは、小サイズの記録材および大サイズの記録材の両方が通過する第１領域と、該第１領域と前記長手方向において隣接する、前記小サイズの記録材は通過せず前記大サイズの記録材が通過する第２領域と、を有し、
   前記長手方向において、前記凹部のそれぞれは前記ガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置され、前記第２領域に位置する前記凹部は、前記第１領域に位置する前記凹部よりも容積の小さい凹部を含むことを特徴とする定着装置。
2. 前記長手方向において、前記凹部のそれぞれは前記ガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置され、
   前記凹部の前記長手方向における幅は、前記ガイドリブの前記長手方向における幅と等しいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記長手方向の最端部に位置する前記ガイドリブに対応する前記凹部は、前記第２領域に位置する他の前記凹部よりも容積が大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記長手方向において隣り合う前記凹部の間に位置する溝であって、前記長手方向における長さが前記凹部よりも長く、且つ、前記長手方向に直交する短手方向における長さが前記凹部よりも短い溝を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記溝は、隣り合う前記凹部を連結することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記定着ニップは、小サイズの記録材および大サイズの記録材の両方が通過する第１領域と、該第１領域と前記長手方向において隣接する、前記小サイズの記録材は通過せず前記大サイズの記録材が通過する第２領域と、を有し、
   前記第１領域において、前記凹部のそれぞれは前記長手方向において前記ガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置され、
   前記第２領域においては、前記ガイドリブに対応する位置に前記凹部が設けられていない部分が存在することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
7. 前記基材は、金属製であることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の定着装置。
8. 前記加圧体は、前記長手方向に延びた芯金と、前記芯金上に設けられた弾性層とを有する加圧ローラであることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の定着装置。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の定着装置を備え、画像形成部にて記録材に転写された現像剤像を、前記定着装置の前記定着ニップに通過させて前記記録材に定着させることを特徴とする画像形成装置。
10. 基材上に抵抗発熱体を備え、長手方向に延びる板状のヒータと、
    前記ヒータを支持し、前記ヒータの裏面を覆うホルダと、
    前記ヒータの表面に内周面を摺動させながら回転する定着ベルトと、
    前記定着ベルトを介して前記ヒータの表面に圧接して定着ニップを形成する加圧体と、
    を備え、
    前記ホルダは、
    前記ヒータの裏面に対向し、前記ヒータを支持する支持面と、
    前記定着ベルトの内周面をガイドする複数のガイドリブであって、前記定着ベルトの回転方向において前記支持面よりも上流に配置されると共に、前記長手方向に互いに間隔を空けて配置される複数のガイドリブと、を有し、
    前記支持面には、前記長手方向において前記複数のガイドリブに対応する位置に断熱材を収容する複数の凹部が設けられ、
    前記定着ニップは、小サイズの記録材および大サイズの記録材の両方が通過する第１領域と、該第１領域と前記長手方向において隣接する、前記小サイズの記録材は通過せず前記大サイズの記録材が通過する第２領域と、を有し、
    前記第１領域において、前記凹部のそれぞれは前記長手方向において前記ガイドリブのそれぞれと同じ位置に配置され、
    前記第２領域においては、前記ガイドリブに対応する位置に前記凹部が設けられていない部分が存在することを特徴とする定着装置。

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