JP6136147B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱と圧力により記録媒体にトナーを定着させる定着装置および該定着装置を備える電子写真方式、静電記録方式等を利用したＦＡＸ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙（記録媒体、用紙ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。

この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え、トナー像を記録紙上に定着することを行っている。

定着装置の一例を挙げると、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１）。このような定着ベルトを用いた装置は、図４に示すように、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト）２０４、定着ベルト２０４を張架・支持する複数のローラ部材２０２，２０３、複数のローラ部材２０２，２０３のうち１つのローラ部材２０２に内設されたヒータ２０１、加圧ローラ（加圧部材）２０５、等で構成されている。ヒータ２０１は、ローラ部材２０２を介して定着ベルト２０４を加熱する。そして、定着ベルト２０４と加圧ローラ２０５との間に形成された定着ニップ部（ニップ部）Ｎに向けて搬送された記録媒体Ｐ上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式）。

また、回転体である定着部材の内面に摺接する固定部材を有している定着装置がある。例えば、特許文献２では、図５に示すように、発熱体としてのセラミックヒータ２１１と、加圧部材としての加圧ローラ２１２との間に耐熱性フィルム（定着フィルム）２１３を挟ませて定着ニップ部Ｎを形成させ、定着ニップ部Ｎのフィルム２１３と加圧ローラ２１２との間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録媒体を導入して、フィルム２１３と一緒に挟持搬送させることで、ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータ２１１の熱がフィルム２１３を介して記録媒体に与えられ、また定着ニップ部Ｎの加圧力にて未定着トナー画像を記録媒体に熱圧定着させるフィルム加熱方式の定着装置が開示されている。

このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。

また、特許文献３，４では、表面が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルト（加圧ベルト）と、エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置されて、エンドレスベルトを加熱定着ロールに圧接させ、エンドレスベルトと加熱定着ロールとの間に記録紙が通過させられるベルトニップを設けると共に、加熱定着ロールの表面を弾性変形させる加圧パッドとを具備してなる加圧ベルト方式の画像定着装置が提案されている。この定着方式によれば、下の加圧部材をベルトにし、用紙とロールの接触面積を広げることで熱伝導効率を大幅に向上させ、エネルギー消費を抑制すると同時に小型化を実現することが可能となっている。

しかしながら、上述した特許文献１記載の定着装置は、定着ローラを用いた装置に比べて装置の高速化に適しているものの、ウォームアップ時間（プリント可能な温度に達するまでに要する時間）やファーストプリント時間（プリント要求を受けた後にプリント準備を経てプリント動作をおこない排紙が完了するまでの時間）の短縮化に限界があった。

これに対して、特許文献２記載の定着装置は、低熱容量化によりウォームアップ時間やファーストプリント時間の短縮化が可能になるとともに、装置の小型化も可能になる。しかし、特許文献２記載の定着装置では、耐久性の問題と、ベルト温度安定性の問題があった。

すなわち、熱源であるセラミックヒータとベルト内面の摺動による耐磨耗性が不十分であり、長時間運転すると連続摩擦を繰り返す面が荒れて摩擦抵抗が増大し、ベルトの走行が不安定になる、もしくは定着装置の駆動トルクが増大する等の現象が生じ、その結果、画像を形成する転写紙のスリップが生じ画像のずれが生じる、または駆動ギヤに係る応力が増大し、ギヤの破損を引き起こすという不具合が発生した（課題１）。

また、フィルム加熱方式の定着装置では、ベルトをニップ部で局所的に加熱しているため回転するベルトがニップ入り口に戻ってくる際に、ベルト温度は最も冷えた状態になり、（特に高速回転を行うと）定着不良が出やすいという問題があった（課題２）。

一方、特許文献３では、圧力パッドの表層に低摩擦シート（シート状摺動材）としてＰＴＦＥを含浸させたガラス繊維シート（ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス）を用い、ベルト内面と固定部材の摺動性の問題を改善する手段が開示されている。しかし、このような加圧ベルト方式の定着装置（特許文献３，４）では、定着ローラの熱容量が大きく、昇温が遅いため、ウォームアップにかかる時間が長いという問題があった。（課題３）。

以上のような課題１〜３に対して、特許文献５では、無端状の定着ベルトの内周側に配置される略パイプ状の対向部材（金属熱伝導体、支持部材）と、対向部材の内周側に配置され該対向部材を加熱するセラミックヒータ等の抵抗発熱体とを設けることにより、定着ベルト全体を温めることを可能にし、ウォームアップ時間やファーストプリント時間を短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することのできる定着装置が提案されている。

しかしながら、特許文献５記載の定着装置では、定着ベルト側に加圧部材である加圧ローラを押圧して形成するニップ部を金属熱伝導体で支持する構成であるため、ニップ部におけるニップ幅、圧力などが不安定なものとなっていた。

そこで、特許文献６では、定着ベルトと加圧ローラとによるニップ部やパイプ状の加熱部材の状態、形状、位置などを保持して安定させるため、ニップ部が形成される部位に対応させてニップ形成部材（当接部材、固定部材）及び補強部材などを設ける構成が提案されている。

ニップ形成部材は、定着ベルトを介して加圧ローラと圧接し、かつ周方向へ回転移動する定着ベルトと摺動接触する。このため、ニップ形成部材の表面は低摩擦性を有する必要がある。また、同時に高画質化するためには記録媒体表面の微小な凹凸に対して追従する必要があり、ゴムのような弾性機能も求められる。しかしながら、一般的にゴムは高摩擦体であるため、そのままでの使用は難しい。

そこで、ニップ形成部材の表面に摺動シート（低摩擦シート）を設けることにより、ゴムの弾性と低摩擦を両立することができるが、摺動シートは定着ベルトの回転移動によって回転方向下流側においてせん断力を受け続けるため、摺動シートをニップ形成部材のニップ部側の面に強固に固定する必要がある。

摺動シートをニップ形成部材に固定する技術として、ニップ形成部材のニップ部の反対側の面に、巻きつけた摺動シートを締結するためのネジ穴を設けてネジにより固定したり、特許文献７に示すように、ニップ形成部材を凸部と凹部の嵌合形状として、その間に摺動シートを挟みこんで固定したりする方法が開示されているが、いずれもニップ形成部材の部品点数の増加に繋がり、ニップ形成部材の製造コスト増に繋がっていた。

そこで本発明は、摺動シートをニップ形成部材以外の部材に設けた保持手段により保持して、ニップ形成部材に固定することにより、ニップ形成部材から摺動シートを固定するための構成を排除して、ニップ形成部材の構成を簡略化し、低コスト化を図ることができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周側に該定着ベルトと圧接可能に配置される加圧ローラと、前記定着ベルトの内周側に配置され、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラと圧接してニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内径部に固設され、前記ニップ形成部材を前記ニップ部とは反対側から支持する補強部材と、前記定着ベルトの内周側において前記ニップ部に対し前記ニップ形成部材および前記補強部材を挟んだ位置に設けられて、前記定着ベルトを加熱する熱源と、を備え、未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部に案内し、前記未定着画像を前記定着ベルトに接触させて通紙させる定着装置において、前記ニップ形成部材と前記定着ベルトの内周面との間に摺動シートを有し、該摺動シートは、前記補強部材の前記定着ベルトの回転方向におけるニップ部の上流側と下流側の両側に設けられた保持手段により前記ニップ形成部材のニップ部側の面に密着した状態で保持され、前記ニップ形成部材は、前記補強部材と、該補強部材に固定された前記摺動シートの間に形成される空間に配置されるとともに、前記ニップ形成部材は、前記ニップ部と反対側の面でのみ前記補強部材と当接するものである。

本発明によれば、ニップ形成部材から摺動シートを固定するための構成を排除することができ、ニップ形成部材の構成を簡略化して、低コスト化を図ることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す断面図である。 本発明に係る定着装置の一実施形態の構成を示す断面図である。 ニップ形成部材をニップ部と反対側の面から見た斜視図である。 従来のベルト定着方式の定着装置を示す概略構成図である。 従来のフィルム加熱方式の定着装置を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る構成を図１から図３に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム型カラープリンタの全体構成を説明する概略構成図である。図１を参照して、この画像形成装置の内部構成の概要及び動作について説明する。

画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。

ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが並設されている。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されている。

また、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。

そして、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。

感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、現像部７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程）。

このとき、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。

最後に、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。

ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。

中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。

そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。

こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。

この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。

こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。

詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。
そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。

こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。

そして、この位置で、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。

排紙ローラ対９９によって装置外に排出された記録媒体Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

（定着装置）
次に、画像形成装置１が備える定着装置２０の構成及び動作について説明する。図２は、定着装置２０の一例を示す概略断面図である。

本実施形態に係る定着装置（定着装置２０）は、回転可能な無端状の定着部材（定着ベルト２１）と、該定着部材を加熱する熱源（ヒータ２５）と、定着部材の外周側に該定着部材と圧接可能に配置される加圧部材（加圧ローラ３１）と、定着部材の内周側に配置され、定着部材を介して加圧部材と圧接してニップ部（ニップ部Ｎ）を形成するニップ形成部材（ニップ形成部材２６）と、定着部材の内径部に固設され、ニップ形成部材をニップ部とは反対側から支持する補強部材（補強部材２３）と、を備えた定着装置において、ニップ形成部材と定着部材の内周面との間に摺動シート（摺動シート２２）を有し、該摺動シートは、ニップ形成部材とは異なる部材に設けられた保持手段（保持手段２７）によりニップ形成部材のニップ部側の面に密着した状態で保持されるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

図２に示すように、定着装置２０は、無端状のベルト状部材である定着ベルト２１、ニップ形成部材（ベース部材）２６、補強部材（加圧ステー）２３、ヒータ（熱源）２５、加圧回転体としての加圧ローラ３１、等で構成される。

ここで、定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２中の矢印方向（反時計方向）に回転（走行）する。定着ベルト２１は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが、例えば、１ｍｍ以下に設定されている。定着ベルト２１の基材層は、層厚が、例えば、３０〜１００μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。

定着ベルト２１の弾性層は、層厚が、例えば、１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わり柚子肌画像の発生が抑止される。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が、例えば、１０〜５０μｍであって、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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。この離型層を設けることで、トナー像Ｔに対する離型性（剥離性）が確保される。また、定着ベルト２１の直径は、例えば、１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。

また、ニップ部Ｎの位置で定着ベルト２１の外周面に当接する加圧回転体としての加圧ローラ３１は、直径が３０〜４０ｍｍ程度であって、中空構造の芯金３２上に弾性層３３を形成したものである。

加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成される。また、離型性を得るために表面に薄肉の離型層（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ層）を設けることもできる。

加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギヤに噛合するギヤが設置されていて、加圧ローラ３１は図２中の矢印方向（時計方向）に回転駆動される。また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の不図示の側板に軸受を介して回転自在に支持されている。なお、加圧ローラ３１の内部には、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。

また、加圧ローラ３１は、接離機構により定着ベルト２１側に押し付けられることによって、ニップ部Ｎにおいて所定のニップ幅を形成する。加圧ローラ３１は、中実のローラであってもよいが、中空の方が熱容量は少なくてよい。

なお、加圧ローラ３１の弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部Ｎに作用する加圧力を減ずることができるために、ニップ形成部材２６に生じる撓みを軽減することができる。また、加圧ローラ３１の断熱性が高められて、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるために、定着ベルト２１の加熱効率が向上する。

定着ベルト２１の内側には、補強部材２３に保持されたニップ形成部材２６が設けられる。ニップ部Ｎにおいては、加圧ローラ３１から駆動力を受け、定着ベルト２１が回転するのに対し、定着ベルト２１の内部のヒータ２５、補強部材２３、ニップ形成部材２６は固設されているので、定着ベルト２１とニップ形成部材２６は摺動接触することになる。

また、定着ベルト２１の内周面とニップ形成部材２６のニップ部側の面との間には、ＰＴＦＥ樹脂製の多孔質シートからなる摺動シート２２が配され、この摺動シート２２を介して、ニップ形成部材２６は定着ベルト２１と摺動するようになっている。摺動シート２２を設けることにより、摺動負荷を軽減することができ、長寿命化を図ることができる。

ニップ形成部材２６は、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の耐熱樹脂材料等で構成される。その幅方向両端部は、例えば、定着装置２０の図示しない側板に固定支持される。図２においては、ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２６の断面形状を平面状に形成しているが、ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２６の形状を凹状に形成したり、また、平面から凹形状に連続的に変化するように形成したりすることも好ましい。

ニップ形成部材２６を平面上とし、ニップ部Ｎの形状が記録媒体Ｐの画像面に対してほぼ平行となる場合には、記録媒体Ｐにシワが発生するのを防止する効果がある。また、凹状の断面形状に近づけることによって、定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの密着性が高くなり、定着性が向上する。さらに、ニップ部Ｎの出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、ニップ部Ｎから送出された記録媒体Ｐを定着ベルト２１から容易に分離することができる。

補強部材２３は、ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２６を補強、支持するためのもので、定着ベルト２１の内周面側に固設されている。また、補強部材２３は、幅方向の長さがニップ形成部材２６と同等になるように形成されていて、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。

補強部材２３がニップ形成部材２６および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に当接することで、ニップ部Ｎにおいてニップ形成部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合を抑止している。なお、補強部材２３は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄合金等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。

また、ヒータ２５がハロゲンヒータなど輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、補強部材２３のヒータ２５に対向する面の一部または全部に反射部材（リフレクタ）２４を設けることが好ましい。また、断熱部材を設けたり、ＢＡ（ブライトアニール）処理や鏡面研磨処理を施したりすることもできる。ヒータ２５から補強部材２３に向かう輻射熱（補強部材２３を加熱する熱）が断熱もしくは反射されて定着ベルト２１の加熱に用いられることになるために、加熱効率がさらに向上することになる。

ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーミスタ等の温度センサ（図示せず）によるベルト表面温度の検知結果に基づいておこなわれる。また、このようなヒータ２５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することができる。なお、図２において、ヒータ２５の例としてハロゲンヒータを用いたが、熱源の種類はハロゲンヒータに限定されるものではなく、例えば誘導加熱方式の熱源、抵抗発熱体、カーボンヒータ等を有する定着装置であっても良い。

また、図２では、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成したが、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成することもできる。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるために、ニップ部Ｎから送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離され易くなる。

さらに、定着装置２０には、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接離する接離機構（図示せず）が設けられており、通常の定着工程時には、加圧ローラ３１は定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部Ｎを形成し、通常の定着工程時以外のとき（ジャム処理時や待機時等）には、加圧ローラ３１は定着ベルト２１から離脱する（又は、定着ベルト２１を減圧する）。

以下、上述のように構成された定着装置２０の、通常時の動作について簡単に説明する。画像形成装置本体１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。

これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、図１における２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が担持（転写）される。

未定着画像（トナー像Ｔ）が担持された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部Ｎに送入される。そして、ヒータ２５によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強されたニップ形成部材２６と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面のトナー像Ｔが定着される。その後、ニップ部Ｎから送出された記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９へ搬送される。以上説明した定着装置２０により、ウォームアップタイムを短くすることができる。

また、定着ベルト２１内に定着ベルト２１の内周面を保持して形状を維持する形状維持部材としてのパイプ状金属体からなる伝熱部材（保持部材）（図示せず）を設けても良い。伝熱部材は、定着ベルト２１の回転方向におけるニップ形成部材２６を除く位置に設けられる。

伝熱部材は、例えば、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材である。伝熱部材の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属熱伝導体（熱伝導性を有する金属）を用いることができる。伝熱部材の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。

常温時における定着ベルト２１と伝熱部材とのギャップＡ（ニップ部を除く位置のギャップ）は、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい（０ｍｍ＜Ａ≦１ｍｍ）。

これにより、伝熱部材と定着ベルト２１とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト２１の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、伝熱部材と定着ベルト２１とが離れ過ぎて定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。

さらに、伝熱部材が定着ベルト２１に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化・破損を軽減することができる。

また、伝熱部材と定着ベルト２１との摺動抵抗を低下させるために、伝熱部材の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト２１の内周面にフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりすることもできる。伝熱部材の断面形状がほぼ円形になるように形成しても、伝熱部材の断面形状が多角形になるように形成しても良い。

伝熱部材は、その幅方向両端部が定着装置２０の図示しない側板に固定支持されている。そして、伝熱部材は、ハロゲンヒータやカーボンヒータなどにより構成されたヒータ２５の輻射熱（輻射光）により加熱されて定着ベルト２１を加熱する。すなわち、伝熱部材がヒータ２５（加熱手段）によって直接的に加熱されて、伝熱部材を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱されることになる。

（摺動シートの保持）
以下、摺動シート２２の保持および固定方法について詳説する。上述のように、ニップ部Ｎにおいては、定着ベルト２１とニップ形成部材２６は摺動接触するが、この摺動負荷を低減するために、ニップ形成部材２６と定着ベルト２１の内周面との間には摺動性の高いシート状の部材である摺動シート２２を介在させている。

摺動シート２２は常にニップ形成部材２６と定着ベルト２１間に保持されていなければならないので、摺動シート２２を設ける際には、上述のように、ニップ形成部材２６の表面に摺動シート２２を巻きつけて、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面で重ね合わせてネジにより締結することで固定していた。

ニップ形成部材２６は加圧ローラ３１から加圧されて補強部材２３に突き当たるが、ニップ形成部材２６の位置はニップ幅やニップ圧に直接影響する。摺動シート２２は、加圧状態によって厚みが変動しやすいため、摺動シート２２を介在して補強部材２３に当接させることはニップ形状のバラつきを大きくしてしまう。

これを解消するために、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面には複数の突起部（凸形状）が設けられ、摺動シート２２を巻きつけても突起部が露出するような形状となっている。この摺動シート２２が介在しない露出した突起部が補強部材２３に突き当たることで、ニップ位置の精度を維持できるようにしている。

しかしながら、ニップ形成部材２６を上記のような構成とすることで、いくつかのデメリットが生じうる。

第一に、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面に、巻きつけた摺動シート２２を締結するためのネジ穴を設ける必要があるという点である。ここで、ニップ形成部材２６は上述のようにＬＣＰやＰＰＳ等の耐熱樹脂材料が用いられるが、一般にネジ穴を開ける加工は２次加工となるため製造コストがかかることとなる。なお、ネジ穴を型成型時に成型する（１次加工）ことも考えられるが、難度が高く、製造コストがかかってしまう。また、ニップ形成部材２６は、ニップ形状に直接影響を与える重要な部材であるため、インサートネジ等の異物を含んだ成型方法も取ることもできない。

いずれの加工方法によっても、ニップ形成部材２６にネジ穴を設けて締結する必要があるが、樹脂材料であるためネジ穴の強度が確保しにくく、組み付け時に潰れてしまう可能性があり、組付性が低下していた。

また、上述のように、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面には、複数の突起部が設けられ、加圧時に補強部材２３に当接するように形成されている。ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面には、ネジ穴が設けられるため、各突起部を一体で成型することはできない。

ここで、複数の突起部の頂点を結んだ形状は、ニップ形状を均一にするため、加圧ローラ３１から加圧力を受けたときの補強部材２３の撓み分をキャンセル（吸収）するためのＲ形状となっている。

したがって、突起部のそれぞれの高さは微かに異なり、また、各突起部の両側の高さが異なる形状となっている。このように、突起部の形状が複雑であるため、高い加工精度が要求され、製造の難度は高く、また完成後の部品検査にも時間を要するため、低コスト化を図ることは難しい。

さらに、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面に設けられる複数の突起部が補強部材２３に突き当たるためには、摺動シート２２を固定するネジのネジ頭より高くする必要がある。

このため、少なくとも突起部の高さ分、ニップ形成部材２６は総厚が増すことになるが、定着ベルト２１の径が決まっていれば、その内部に配置される補強部材２３の加圧力方向の高さを犠牲にして配置することになる。補強部材２３の加圧力方向の高さは強度に対し最も寄与する寸法であるため、可能な限り補強部材２３の加圧力方向の高さは、高い方が加圧力のバラつきに対してニップ形状の安定性を高めることができるといえる。

これらの点に対して、本実施形態に係る定着装置２０では、摺動シート２２は、ニップ形成部材２６とは異なる部材に設けられた保持手段２７によりニップ形成部材２６に密着した状態で保持されるようにして、摺動シート２２の保持手段をニップ形成部材２６から分離している。

本実施形態では、図２に示すように、保持手段２７は、補強部材２３の定着ベルト２１の回転方向におけるニップ部Ｎの上流側と下流側の両側に設けられている。例えば、補強部材２３に設けられたネジ穴に締結部材（ネジ）を締結したものである。なお、保持手段２７を有するのは、補強部材２３に限られるものではなく、例えば、定着装置２０の側板に固定されたニップ形成部材２６以外の専用の保持部材を設けても良い。また、保持手段２７の保持方法は、ネジ穴と締結部材（ネジ）に限られるものではなく、摺動シート２２を固定可能なものであればよい。

これにより、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面に、摺動シート２２を固定するためのネジ穴を設ける必要がなくなるため、上述のような加工における問題が生じず、ニップ形成部材２６の成型が容易となる。これにより、加工コストを低減することができ、ネジ穴の潰れ等も生じないので、製品の歩留まりを向上して製造コストを大幅に削減することが可能となる。

また、図２に示すように、ニップ形成部材２６を補強部材２３と、補強部材２３に固定された摺動シート２２の間に形成される袋状の空間に配置することで、摺動シート２２をニップ形成部材２６と定着ベルト２１との間につねに介在させることができるとともに、定着ベルト２１の正回転時（図２の矢印方向）および逆回転時の何れの場合も、摺動シート２２とニップ形成部材２６とが密着するよう保持することができる。

また、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面には、摺動シート２２は密着しないので、ネジ穴に加えて、その分の領域（シート固定領域）を確保する必要がなくなる。また、ニップ形成部材２６が摺動シート２２を介することなく、直接、補強部材２３に接触、加圧されるため、ニップ形成部材２６の位置精度を向上させることができる。

図３は、ニップ形成部材２６をニップ部と反対側の面から見た斜視図を示している。本実施形態では、ニップ形成部材２６にネジ穴を設ける必要がなくなるため、図３に示すように、すべての突起部２６ａを繋ぎ部２６ｂと一体として、一体成型可能とし、分断されていない一繋ぎの突起部としてＲ形状を出せばよいので、この点からも、ニップ形成部材２６の成型を容易にすることができ、製造コストを抑えることができる。

加圧時において、この一繋ぎの突起部が補強部材２３に接触することで、加圧力による補強部材２３の撓み分をキャンセルし、かつ、局部的な圧抜けを防いで、軸方向において均一幅、均一圧のニップを得ることができる。

さらに、ニップ形成部材２６に摺動シート２２を固定させるためのネジがなくなるために、ネジ頭との高さの関係を考慮することなく、突起部２６ａの高さを低減することができ、ニップ形成部材２６の総厚を大幅に低減することができる。

この低減分を補強部材２３の強度向上のために補強部材２３の加圧力方向の高さを増す
ことも可能になるため、加圧力のバラつきに対してニップ幅、圧の変動を低減することができる。

以上説明した定着装置２０によれば、摺動シート２２をニップ形成部材２６以外の保持手段２７で保持して、ニップ形成部材２６に固定することにより、ニップ形成部材２６から摺動シート２２を固定するための構成を排除することができ、ニップ形成部材２６の構成を簡略化して、低コスト化を図ることができる。

また、摺動シート２２を補強部材２３に保持、固定し、ニップ形成部材２６を補強部材２３と摺動シート２２との間に形成される空間に配置することにより、組み付け性を容易にするとともに、摺動シート２２をニップ形成部材２６のニップ面全域に亘って均一に配置することを可能としている。また、摺動シート２２を強固に保持、固定することができる。

また、ニップ形成部材２６のニップ部と反対側の面は、摺動シート２２が巻きつけられておらず、ニップ形成部材２６が直接補強部材２３に接触することで、寸法の積み上がりを減らすとともに、ニップの位置精度を高めることができる。

また、以上説明した構成による定着装置２０を備えた画像形成装置（図１）とすることにより、組み付けしやすく、低コストであり、且つニップ変動の少ない均一なニップを得られる定着装置を用いた画像形成装置を提供することができる。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれ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において種々変形実施可能である。

１ 画像形成装置本体
３ 露光部
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 作像部
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 感光体ドラム
１２ 給紙部
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 摺動シート
２３ 補強部材（加圧ステー）
２４ 反射部材
２５ ヒータ（熱源）
２６ ニップ形成部材
２７ 保持手段
３１ 加圧ローラ
３２ 芯金
３３ 弾性層
７５ 帯電部
７６ 現像部
７７ クリーニング部
７８ 中間転写ベルト
７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ 第１転写バイアスローラ
８０ 中間転写クリーニング部
８２ ２次転写バックアップローラ
８３ クリーニングバックアップローラ
８４ テンションローラ
８５ 中間転写ユニット
８９ ２次転写ローラ
９７ 給紙ローラ
９８ レジストローラ対
９９ 排紙ローラ対
１００ スタック部
１０１ ボトル収容部
１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ トナーボトル
Ｎ ニップ部
Ｐ 記録媒体
Ｔ トナー像

特開平１１−２９８２号公報 特開平４−４４０７５号公報 特開平８−２６２９０３号公報 特開平１０−２１３９８４号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特開２０１０−９６７８２号公報 特開２０１１−７００７０号公報

Claims (5)

1. 回転可能な無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周側に該定着ベルトと圧接可能に配置される加圧ローラと、
   前記定着ベルトの内周側に配置され、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラと圧接してニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの内径部に固設され、前記ニップ形成部材を前記ニップ部とは反対側から支持する補強部材と、
   前記定着ベルトの内周側において前記ニップ部に対し前記ニップ形成部材および前記補強部材を挟んだ位置に設けられて、前記定着ベルトを加熱する熱源と、を備え、
   未定着画像を担持した記録媒体を前記ニップ部に案内し、前記未定着画像を前記定着ベルトに接触させて通紙させる定着装置において、
   前記ニップ形成部材と前記定着ベルトの内周面との間に摺動シートを有し、
   該摺動シートは、前記補強部材の前記定着ベルトの回転方向におけるニップ部の上流側と下流側の両側に設けられた保持手段により前記ニップ形成部材のニップ部側の面に密着した状態で保持され、
   前記ニップ形成部材は、前記補強部材と、該補強部材に固定された前記摺動シートの間に形成される空間に配置されるとともに、
   前記ニップ形成部材は、前記ニップ部と反対側の面でのみ前記補強部材と当接することを特徴とする定着装置。
2. 前記保持手段は、前記摺動シートを前記定着ベルトと前記ニップ形成部材の間に保持し、前記定着ベルトの回転方向によらず、前記摺動シートと前記ニップ形成部材とが密着するよう保持す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ニップ部と反対側の面は、前記摺動シートを介さずに前記補強部材と当接することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記ニップ形成部材のニップ部と反対側の面は、前記補強部材に当接する複数の突起部を有しており、
   該突起部が繋ぎ部を介して一体として形成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の定着装置。
5. 請求項１から４までのいずれか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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