(57)【要約】【課題】定着ベルトを加熱するため、定着ベルトの幅方向に、複数に分割された発熱部を有するヒータを配置させるものがあるが、発熱部と、その継ぎ目部分とで温度段差が生じ、定着された画像に光沢ムラが生じるという問題があった。【解決手段】定着ベルト３２と、定着ベルト３２の内側に配置され、その内周面に接して定着ベルト３２に熱を供給する熱供給部（３８，３９，４０，４１）と、定着ベルト３２と共に記録用紙１９を挟持して搬送する加圧ローラ３３とを備え、熱供給部は、定着ベルトの幅方向に複数配置された発熱部を有するヒータ４０と、ヒータ４０と定着ベルトとの間にあって定着ベルトの幅方向に延在するように配置された熱拡散部材４１とを備え、熱拡散部材４１は、板厚をｔ［ｍｍ］、熱拡散率をＤ［ｍｍ２／ｓ］としたとき、式  ｔ×Ｄ≧６．７  を満たす。【選択図】図５
2020003611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状ベルトと、
前記無端状ベルトの内側に配置され、前記無端状ベルトの内周面に接して該無端状ベルトに熱を供給する熱供給部と、
前記無端状ベルトの外周面に接してニップ部を形成し、前記無端状ベルトと共に記録媒体を挟持して搬送する加圧部材と
を備え、
前記熱供給部は、
前記無端状ベルトの幅方向に複数配置された発熱部を有するヒータと、
前記ヒータと前記無端状ベルトとの間にあって前記幅方向に延在し、一方の面が前記無端状ベルトの前記内周面に接し、他方の面が前記複数の発熱部とそれぞれ接するように配置された熱拡散部材と
を備え、
前記熱拡散部材は、
前記一方の面と前記他方の面間の板厚をｔ［ｍｍ］、熱拡散率をＤ［ｍｍ２／ｓ］としたとき、式
ｔ×Ｄ≧６．７
を満たすことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱拡散部材は、前記一方の面に被覆したガラス材料からなる被覆層を備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記熱拡散部材は、ＳＵＳ材と前記被覆層で形成され、板厚ｔ［ｍｍ］が
０．５ｍｍ≦ｔ
を満たすことを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱拡散部材は、ＳＵＳ材と前記被覆層で形成され、式
６．７≦ｔ×Ｄ≦１２．０
を満たすことを特徴とする請求項２又は３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記熱拡散部材は、ＳＵＳ材と前記被覆層で形成され、式
６．７≦ｔ×Ｄ≦１０．７
を満たすことを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記熱供給部は、保持部材と保熱板とを備え、
前記保熱板が、前記ヒータの、前記熱拡散部材とは反対側に配置され、
前記保持部材と前記熱拡散部材とが、前記ヒータと前記保熱板とを挟む構成であることを特徴とする請求項１から５までの何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記熱拡散部材は、前記搬送方向における両端部が互いに対向するようにコ字状に形成され、前記保持部材には、前記両端部が嵌入することによって、前記保持部材に対する前記熱拡散部材の変位を規制する一対の規制溝が形成されていることを特徴とする請求項６記載の定着装置。
【請求項８】
請求項１から７までの何れかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に定着ベルトを備えた熱方式の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の装置として、定着ベルトを加熱するため、定着ベルトの幅方向に、複数に分割された発熱部を有するヒータを配置し、印刷媒体のサイズによってかわる印刷画像領域に応じて対応する発熱部を発熱させるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−６５９１５号公報（第７頁、図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ヒータにおける各々の発熱部と、その継ぎ目部分とで温度段差が生じ、ベルト表面（現像剤接触面）でも温度のばらつきが緩和されず、定着された画像に光沢ムラが生じるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、無端状ベルトと、前記無端状ベルトの内側に配置され、前記無端状ベルトの内周面に接して該無端状ベルトに熱を供給する熱供給部と、前記無端状ベルトの外周面に接してニップ部を形成し、前記無端状ベルトと共に記録媒体を挟持して搬送する加圧部材とを備え、
前記熱供給部は、前記無端状ベルトの幅方向に複数配置された発熱部を有するヒータと、前記ヒータと前記無端状ベルトとの間にあって前記幅方向に延在し、一方の面が前記無端状ベルトの前記内周面に接し、他方の面が前記複数の発熱部とそれぞれ接するように配置された熱拡散部材とを備え、
前記熱拡散部材は、前記一方の面と前記他方の面間の板厚をｔ［ｍｍ］、熱拡散率をＤ［ｍｍ２／ｓ］としたとき、式  ｔ×Ｄ≧６．７  を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、定着装置のヒータが分割配置された発熱部によって構成されている場合でも、無端状ベルトの表面温度段差を抑制し、印刷画像の光沢ムラを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に基づく定着装置を備えた実施の形態１の画像形成装置の要部構成図である。
【図２】画像形成ユニットの要部構成図である。
【図３】本発明による定着装置の内部構成を示す外観斜視図である。
【図４】（ａ）は、定着装置を用紙搬送方向の上流側からみた正面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【図５】図４（ｂ）の点線円の囲み部分の部分拡大図である。
【図６】図３に示す定着装置の定着ベルトユニットを、図３とは異なる方向からみた分解斜視図である。
【図７】ヒータ（図６参照）の内部構成を示す平面図である。
【図８】定着ベルトの断面を概略的に示す断面図である。
【図９】（ａ）は、加圧ローラの概略的な外観図であり、（ｂ）は、（ａ）のＥ−Ｅ断面を概略的に示す断面図である。
【図１０】熱拡散部材を除いた状態で、ヒータのメイン発熱部及び左右の端部発熱部を発熱させた場合の、ヒータの表面温度、及び定着ベルトの対応する箇所の表面温度分布を示す温度分布図である。
【図１１】熱拡散部材を備えた状態で、ヒータのメイン発熱部及び左右の端部発熱部を発熱させた場合の、ヒータの表面温度、熱拡散部材の対応する箇所の表面温度分布、及び定着ベルトの対応する箇所の表面温度分布を示す温度分布図である。
【図１２】熱拡散試験の試験試料として用意した熱拡散部材の構成を示す図であり、（ａ）はその外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。
【図１３】表１に示したＮｏ．１〜Ｎｏ．１０の試料の測定結果を、縦軸に温度段差ΔＴをとり、横軸に（ｔ×Ｄ）をとったグラフにプロットし、グラフ化した図である。
【図１４】表１に示すＳＵＳ材料の試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６において、板厚ｔと熱拡散率Ｄとの積（ｔ×Ｄ）とグロス差の数値の関係をグラフ化した図である。
【図１５】表１に示すＳＵＳ材料の試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６において、板厚ｔと熱拡散率Ｄとの積（ｔ×Ｄ）とＷＵの数値の関係をグラフ化した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本発明に基づく定着装置１７を備えた実施の形態１の画像形成装置１の要部構成図であり、図２は、画像形成ユニット３の要部構成図である。
【０００９】
図１において、画像形成装置１の筐体２内には、記録媒体としての記録用紙１９を収納する給紙カセット１２が装着され、記録用紙１９を給紙カセット１２から取り出すホッピングローラ１３、記録用紙１９の斜行を矯正して画像形成部まで搬送するレジストローラ対１４が配置されている。また筐体２内には、画像形成部として、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー画像を形成する画像形成ユニット３〜６が、矢印Ａ方向に搬送される記録用紙１９の搬送路にそって、上流側から順に配置されている。
【００１０】
これらの画像形成ユニット３〜６は、それぞれが所定色のトナーを使用する以外は同じ構成を有する。従って、ここでは、図２を参照しながら、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット３を例にして、その構成について説明する。
【００１１】
画像形成ユニット３は、像担持体としての感光体ドラム２１、帯電装置としての帯電ローラ２２、現像剤担持体としての現像ローラ２４、トナーを収容する現像剤収容部としてのトナーカートリッジ２５、及びクリーニングブレード２６等を備える。
【００１２】
画像形成ユニット３〜６の各上部には、図２に示すように感光体ドラム２１に対応して露光装置としてのＬＥＤヘッド２３が配置され、各画像形成ユニット３〜６の下部には、転写ユニット７（図１）が配置されている。
【００１３】
転写ユニット７は、駆動ローラ８、駆動ローラ８と所定の距離を置いて配設された従動ローラ９、駆動ローラ８と従動ローラ９とによって張設され、且つ駆動されて矢印Ａ方向に走行する転写ベルト１０、転写ベルト１０を介して画像形成ユニット３〜６の各感光体ドラム２１と対向させて配設された転写部材としての転写ローラ１１、及びエッジ（先端）を転写ベルト１０に当接させて配設されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード１８を備える。
【００１４】
尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、記録用紙１９が画像形成ユニット３〜６を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、各感光体ドラム２１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸＹＺ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Ｚ軸が略鉛直方向となるように配置されるものとする。
【００１５】
このクリーニングブレード１８は、感光体ドラム２１（図２）から、転写ベルト１０に付着したトナーを掻き取るために配設される。用紙搬送方向において、転写ユニット７の後段には定着装置１７が配置されている。定着装置１７は、後述するように、定着ベルトユニット３１と加圧部材としての加圧ローラ３３とを備える。搬送ローラ対１５は、定着装置１７によってトナー画像が定着された記録用紙１９を排出ローラ対（図示せず）に搬送し、筐体２外に配設されたスタッカ１６上に排出する。尚、定着装置１７については、後で詳細に説明する。
【００１６】
以上の構成において、画像形成装置１による印刷動作の概要について説明する。
【００１７】
給紙カセット１２の前端に配設されたホッピングローラ１３が回転されると、給紙カセット１２内の記録用紙１９が１枚ずつ矢印方向（点線）に給紙され、レジストローラ対１４に送られる。このレジストローラ対１４は、給紙された記録用紙１９を一時的に停止させることによって記録用紙１９の斜行を矯正し、矢印Ｂ方向に回転する、画像形成ユニット３の感光体ドラム２１（図２）と矢印Ａ方向に走行する転写ベルト１０との間に送り込む。
【００１８】
一方、各画像形成ユニット３，４，５，６においては、感光体ドラム２１（図２）の表面が、帯電ローラ２２によって一様に帯電され、更にＬＥＤヘッド２３の発光素子によって、その表面が選択的に露光されることにより潜像としての静電潜像が形成される。図２において、トナーカートリッジ２５に収容されたトナーは、トナー給紙ローラ（図示せず）によって現像ローラ２４に供給され、現像ローラ２４の表面上において現像ブレード（図示せず）によって薄層化された後、静電潜像に付着される。これにより、感光体ドラム２１上に現像剤像としてのトナー画像が形成される。
【００１９】
レジストローラ対１４から送られた記録用紙１９は、転写ベルト１０の走行に伴って、画像形成ユニット３〜６の各感光体ドラム２１と転写ローラ１１との間を搬送される。このとき、各転写ローラ１１にトナー画像と逆の極性の電圧が印加され、画像形成ユニット３〜６の各感光体ドラム２１上の各色のトナー画像が、静電気力によって順次重ねて記録用紙１９に転写され、記録用紙１９にカラーのトナー画像が形成される。  
【００２０】
その後記録用紙１９は、定着装置１７に送られ、カラーのトナー画像が、定着ベルトユニット３１によって加熱され、加圧ローラ３３によって加圧されることにより記録用紙１９に定着された後、搬送ローラ対１５によって更に搬送され、図示しない排出ローラ対によって筐体２外のスタッカ１６上に排出される。
【００２１】
ところで、感光体ドラム２１のトナー画像が記録用紙１９に転写された後も、感光体ドラム２１の表面にはトナーが付着、即ち残留するが、感光体ドラム２１の表面に残留したこの残トナーは、感光体ドラム２１の回転に伴って、クリーニングブレード２６（図２）によって掻き取られ、除去される。
【００２２】
次に定着装置１７の構成について説明する。図３は、本発明による定着装置１７の内部構成を示す外観斜視図であり、図４（ａ）は、その定着装置１７を用紙搬送方向（矢印Ａ方向）の上流側からみた正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。図５は、図４（ｂ）の点線円の囲み部分１００の部分拡大図であり、図６は、図３に示す定着装置１７の定着ベルトユニット３１を、図３とは異なる方向からみた分解斜視図である。また、用紙搬送方向（矢印Ａ方向）からみて、定着装置１７の左右、上下、前後を特定する場合がある。
【００２３】
定着装置１７は、その長手方向（Ｙ軸方向であり、左右幅方向と称す場合もある）に延在する下フレーム３４、下フレーム３４の左右端部から直角に且つ互いに対向するように配置された左サイドフレーム３５Ｌ及び右サイドフレーム３５Ｒを備え、これらの各フレームは一体的に構成されている。
【００２４】
加圧ローラ３３は、その回転軸となる金属シャフト３３ｄの両端部分が左サイドフレーム３５Ｌ及び右サイドフレーム３５Ｒによって回転自在に保持され、定着装置１７の長手方向に沿って配置されている。金属シャフト３３ｄの右側端部に位置する右径小部６２Ｒ（図９参照）は、右サイドフレーム３５Ｒの外側まで延在し、受動ギア５２が一体的に取り付けられている。右サイドフレーム３５Ｒの外側には、この受動ギア５２に歯合する駆動ギア列５１が配置され、図示しない駆動源からの回転力を受けて受動ギア５２に伝達し、必要に応じて加圧ローラ３３を矢印Ｃ方向に回転する。
【００２５】
定着ベルトユニット３１は、図６に示すように、その長手方向（Ｙ軸方向）に延在するステー３７、ステー３７の左右端部にねじ止め固定されて互いに対向するように配置された左レバー３６Ｌ及び右レバー３６Ｒ、ステー３７と左右のレバー３６間に配置される左規制板４３Ｌ（図３）及び右規制板４３Ｒ、及び無端状の無端状ベルトとしての定着ベルト３２を備える。ステー３７には、その下部に嵌着されてステー３７と平行に延在し、同じく平行に延在する、保熱板３９、ヒータ４０、及び熱拡散部材４１を順に重ねた状態で保持する保持部材３８が配置されている。
【００２６】
尚、保持部材３８、保熱板３９、ヒータ４０、及び熱拡散部材４１が熱供給部に相当し、保熱板３９、ヒータ４０、及び熱拡散部材４１は、それぞれが延在する方向を長手方向と称し、各平板部に沿って長手方向と直交する方向を短手方向と称す場合がある。
【００２７】
図５、６に示すように、熱拡散部材４１は、短手方向の両端部が互いに対向するようにコ字状に曲げられた金属板で形成され、保持部材３８には、熱拡散部材４１の曲げられた両端部がそれぞれ嵌入可能な、前側規制溝３８ａと後側規制溝３８ｂが長手方向に沿って形成されている。
【００２８】
熱拡散部材４１は、保持部材３８とで、保熱板３９及びヒータ４０を挟み込んで、その曲げられた両端部が前側規制溝３８ａ及び後側規制溝３８ｂにはめ込まれ、後述するように、装着された定着ベルト３２の内側に接触した状態とされる（図５参照）。このとき、保熱板３９とヒータ４０は、保持部材３８と熱拡散部材４１の間に挟みこまれ、上下方向にはフリーな状態にある。
【００２９】
ヒータ４０と保熱板３９及びヒータ４０と熱拡散部材４１の間には、ヒータ４０の熱を効率よく伝えるために熱伝導グリスが塗布されている。保持部材３８の前後の規制溝３８ａ，３８ｂと、これらに嵌入する熱拡散部材４１の曲げられた両端部間には、上下方向に移動可能なガタを持たせている。熱拡散部材４１は、ステンレスやアルミ合金、鉄などの金属板であり、後述するように、定着ベルト３２との摺動面には低摩擦で耐摩耗性の高いガラスコーティングや硬質クロムメッキなどのコーティングが施されている。
【００３０】
定着ベルト３２は、左右のレバー３６Ｌ，３６Ｒがステー３７にねじ止めされる前に、ステー３７及び熱拡散部材４１が嵌入した保持部材３８を内側に収容するように装着され、その両端部の内側が、ステー３７の両端部に形成された左円弧状ガイド４２Ｌ（図示せず）及び右円弧状ガイド４２Ｒ（図６）に当接してガイドされながら摺動可能に保持され、左右の規制板４３Ｌ，４３Ｒを介在して左右のレバー３６Ｌ，３６Ｒがステー３７にねじ止めされた段階で、左右の規制板４３Ｌ，４３Ｒによって左右への移動も規制される。
【００３１】
尚、定着ベルトユニット３１の構成として、保熱板３９がない場合もある。また、保熱板３９とヒータ４０との間は熱伝導グリスを塗布しない場合もある。更にここでは、熱拡散部材４１と定着ベルト３２の摺動部には摺動性と摩耗防止のために摺動グリスが塗布されている。
【００３２】
以上のように構成された定着ベルトユニット３１は、対向配置された左右のサイドフレーム３５Ｌ，３５Ｒによって、回動自在に保持される。即ち、定着ベルトユニット３１の左レバー３６Ｌが、回動支点４４Ｌによって左サイドフレーム３５Ｌに回動自在に保持され、定着ベルトユニット３１の右レバー３６Ｒが、回動支点４４Ｒによって右サイドフレーム３５Ｒに回動自在に保持されている。
【００３３】
これにより、定着ベルトユニット３１全体が、回動支点４４Ｌ及び４４Ｒを含む長手方向に沿った回動軸回りに回動自在とされ、更に左サイドフレーム３５Ｌと左レバー３６Ｌ間に圧縮した状態で架けられた左スプリング４５Ｌ、及び右サイドフレーム３５Ｒと右レバー３６Ｒ間に圧縮した状態で架けられた右スプリング４５Ｒによって、図５に示すように、定着ベルト３２が加圧ローラ３３に圧接してニップ部が形成されるように付勢されている。
【００３４】
以上のように構成された定着装置１７は、図示しない駆動源からの回転力を受けて加圧ローラ３３が矢印Ｃ方向に回転すると、加圧ローラ３３に圧接してニップ部を形成する定着ベルト３２が共回りし、矢印Ａ方向に沿って搬送される記録用紙１９をニップ部で加熱及び加圧しながら同方向に搬送する。
【００３５】
次に、記録用紙１９を加熱するための定着ベルトユニット３１の構成について更に説明する。
【００３６】
図７は、ヒータ４０（図６参照）の内部構成を示す平面図である。同図に示すように、ヒータ４０は、複数の発熱部がその長手方向に沿って分割配置された構成を有し、ここでは、メイン発熱部５５、メイン発熱部５５の左右両側に隣接配置された左中間発熱部５６Ｌ及び右中間発熱部５６Ｒ、左中間発熱部５６Ｌに隣接して配置された左端部発熱部５７Ｌ、そして右中間発熱部５６Ｒに隣接して配置された右端部発熱部５７Ｒを備える。尚、メイン発熱部５５、左中間発熱部５６Ｌ、右中間発熱部５６Ｒ、左端部発熱部５７Ｌ、及び右端部発熱部５７Ｒが発熱部に相当し、特に区別する必要がない場合には、単に発熱部、５５，５６，５７と称す場合がある。
【００３７】
各発熱部５５，５６，５７は、共通する基板４０ａ上に、それぞれが電気的に独立する発熱抵抗体４０ｂを配線した構成を有し、接続端子部４０ｃ及び接続端子部４０ｃと接続する導電配線部（点線部）を介して、外部の駆動部に電気的に接続され、それぞれの発熱抵抗体４０ｂに個別に駆動電流が流されることによって、個別に発熱するように構成されている。
【００３８】
これらの分割配置された発熱部５５，５６，５７は、印刷する記録用紙１９の用紙幅及び配置方向に応じて発熱域が制御される。例えばハガキのように幅狭用紙に印刷する場合には、中央のメイン発熱部５５のみを発熱させ、Ａ４横（Ａ３縦）置きの場合のように、幅広、或は幅広に配置された用紙に印刷する場合には、全ての発熱部５５，５６，５７を発熱させるなど、使用する用紙に応じて発熱部分を選択することで、無駄な工ネルギーの消費を抑制する。
【００３９】
ここで、定着ベルト３２及び加圧ローラ３３の構成について詳細に説明する。
【００４０】
図８は、定着ベルト３２の断面を概略的に示す断面図である。同図に示すように、定着ベルト３２は、トナー画像と接触する離型性を有する表面層３２ａ、定着ニップを形成する弾性層３２ｂ、そしてベルトの耐久性及び機械的強度を発現させる基材層３２ｃの少なくとも３層で形成されている。
【００４１】
定着ベルト３２の表面層３２ａの厚さは、一般的に弾性層３２ｂの変形に対して追従できるように薄膜であることが望まれるが、薄膜過ぎると加圧ローラ３３との摺擦や記録媒体との摺擦によって表面にシワが発生してしまうため、１５μｍ〜５０μｍが好ましい。また表面層は、定着温度に耐えうる耐熱性の他に、定着したトナーが貼り付きにくくなるように離型性が高いことが望まれ、一般的にフッ素置換された材料が使用される。ここでは表面層３２ａとして、ＰＦＡ材料を選択して３０μｍの膜厚を形成した。
【００４２】
定着ベルト３２の弾性層３２ｂは、定着ニップを形成するため、適切なゴム硬度と膜厚が必要であり、またベルト内面に設置された熱源からの熱量損失を抑制し、効率よく定着ベルト最外周面（トナー接触面）に伝達させる必要がある。弾性層３２ｂが厚いと、均一な定着ニップが形成されやすいが、一方で熱容量が大きくなって熱損失が大きくなるため、この点では好ましくない。これらを踏まえ、弾性層３２ｂの一般的な膜厚は、５０μｍ〜５００μｍである。また弾性層３２ｂのゴム硬度は、定着ニップの均一性を高めるため、２０度〜６０度であることが好ましい。
【００４３】
従って、ここでは弾性層３２ｂとして、ゴム硬度が２０度、膜厚が３００μｍであり、定着温度に耐えうる耐熱性を有するシリコーンゴムを選択した。尚、使用する弾性層の材料は、シリコーンゴムに限られるものではなく、定着温度に耐えうる材料であれば使用可能であり、他にはフッ素ゴム等が挙げられる。
【００４４】
定着ベルト３２の基材層３２ｃは、定着ベルト３２が、寿命まで破断することなく走行できるようにするために、機械的強度が高く、繰り返し屈曲及び座屈耐久性に優れた構成が必要である。そのためここでは、基材層３２ｃとして外径φ３０ｍｍ、膜厚３０μｍのＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）３０４スリーブを選択した。
【００４５】
基材層３２ｃとしての材料及び膜厚は、これに限定されるものではなく、定着温度に耐えうる耐熱性と座屈強度、ヤング率が所定の強度を有しているものであれば良い。例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）材等が挙げられ、必要に応じて摺動性や熱伝導性向上のためにＰＴＦＥや窒化ホウ素等のフィラーを添加する。更には導電性発現のため、カーボンブラックや亜鉛等の金属元素を含んだ導電性フィラーが添加された材料が使用される。
【００４６】
図９（ａ）は、加圧ローラ３３の概略的な外観図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＥ−Ｅ断面を概略的に示す断面図である。
【００４７】
同図に示すように、加圧ローラ３３は、記録用紙１９と接触する外周表面層３３ａ、弾性層３３ｃと外周表面層３３ａを接着する接着層３３ｂ、定着ニップを形成するゴム等で形成された弾性層３３ｃ、及び定着圧力でも変形しない圧力耐性を有する金属シャフト３３ｄの少なくとも４材料で形成される。金属シャフト３３ｄと弾性層３３ｃとの間には、必要に応じて接着層を設けてもよい。ここで使用した加圧ローラ３３の仕様は、外径がφ３０ｍｍ、逆クラウン−０．２ｍｍ、製品硬度が５０〜６５度の加圧ローラを使用した。尚、このとき弾性層３３ｃの膜厚は３ｍｍである。  
【００４８】
加圧ローラ３３の外周表面層３３ａは、記録媒体（主に紙）、定着ベルト３２と摺動する。この外周表面層３３ａは、定着ベルト３２の表面層３２ａと同様に、一般的に弾性層の変形に対して追従できるように薄膜であることが望まれるが、薄膜過ぎると定着ベルト３２との摺擦や記録媒体との摺擦によって表面にシワが発生してしまうため、その膜厚は、１５μｍ〜５０μｍが好ましい。また外周表面層３３ａは、定着温度に耐えうる耐熱性の他に、定着ベルト３２に残存したトナーや記録用紙１９由来の紙紛が貼り付きにくくなるように離型性が高いことが望まれ、一般的にフッ素置換された材料が使用される。ここでは外周表面層３３ａとして、ＰＦＡ材料を選択して３０μｍの膜厚を形成した。
【００４９】
加圧ローラ３３の接着層３３ｂは、外周表面層３３ａの、弾性層３３ｃから剥離やシワの発生を抑制するため、外周表面層３３ａを弾性層３３ｃに接着する目的で使用される。ここでは、接着力及び定着熱に対する耐熱性に優れた、導電剤が添加されたシリコーン接着剤を使用した。ここで導電性を有する接着剤を使用した理由は、印刷時において加圧ローラ３３に帯電した電荷が蓄積し、静電的に紙粉等が付着するのを抑制するためである。尚、ここでは導電性を有する接着剤を使用したが、非導電の接着剤を用いてもよい。
【００５０】
加圧ローラ３３の弾性層３３ｃは、定着ベルト３２の弾性層３２ｂと同様に、定着ニップを形成するため、適切なゴム硬度と膜厚が必要であり、また定着ベルト３２から現像剤（トナー）と印刷媒体（記録用紙等）に伝えた熱量を損失しないようするための蓄熱性にも留意しなければならない。弾性層３３ｃは、定着ベルト３２の場合と同様なソリッドゴムを使用してもよいが、ここでは、上記した理由により発泡セルを有するシリコーンスポンジを選択した。
【００５１】
また、定着ニップ部において加圧した場合でもニップ痕が残存しないよう、発泡セルのセル径は小さく、平均セル径で２０μｍ〜２５０μｍが好ましく、ここでは略１００μｍの平均セル径を有するシリコーンゴムを使用した。セル径は、シリコーンをカミソリ等で厚み方向に切断した断面をＣＣＤ顕微鏡で観察し、観察視野角内でのセル径を１０個測定し、その平均値とした。
【００５２】
また、ここでは、弾性層３３ｃとして、導電剤を添加した厚みが３ｍｍのシリコーンゴムを使用した。導電剤を添加した理由は、接着層３３ｂの場合と同様に、加圧ローラ３３に帯電した電荷が蓄積するのを効率よく抑制するためである。尚、ここでは導電性を発現する導電剤を添加したが、必ずしも導電剤を添加して導電性を発現させる必要はない。
【００５３】
加圧ローラ３３の金属シャフト３３ｄは、各層の基部となる径大部６１と径大部６１の中心から左右に延在する左径小部６２Ｌと右径小部６２Ｒとからなる。前記したように、左径小部６２Ｌは左サイドフレーム３５Ｌによって、右径小部６２Ｒは右サイドフレーム３５Ｒによってそれぞれ回転自在に保持され、右径小部６２Ｒには、受動ギア５２（図３）が取り付けられる。金属シャフト３３ｄは、定着圧力に耐えうる材料であれば良く、特にその径大部６１は、中実のシャフトであっても中空管であってもよい。ここでは、中実のＳＵＳ３０４シャフトを使用した。
【００５４】
以上のように構成された定着装置１７において、定着ベルトユニット３１のヒータ４０の発熱によるヒータ４０近傍の熱分布について説明する。
【００５５】
図１０は、熱拡散部材４１を除いた状態で、ヒータ４０のメイン発熱部５５及び左右の端部発熱部５７Ｌ，５７Ｒを発熱させた場合の、ヒータ４０の表面温度、及び定着ベルト３２の対応する箇所の表面温度分布を示す温度分布図であり、図１１は、熱拡散部材４１を備えた状態で、ヒータ４０のメイン発熱部５５及び左右の端部発熱部５７Ｌ，５７Ｒを発熱させた場合の、ヒータ４０の表面温度、熱拡散部材４１の対応する箇所の表面温度分布、及び定着ベルト３２の対応する箇所の表面温度分布を示す温度分布図である。尚、ここでは簡単のため、ヒータ４０の左右の中間発熱部５６Ｌ，５６Ｒを省いた構成としている。
【００５６】
図１０、図１１は、各発熱部５５，５７Ｌ，５７Ｒにかかる幅広の記録用紙を定着する際の各部での温度分布を示すものである。これらの図から明らかなように、各発熱部間の継ぎ目では、ヒータ４０の表面温度が低下して温度段差ΔＴＨが生じている。これに伴って定着ベルト３２の表面温度も低下し、図１０に示すように熱拡散部材４１を除いた状態では温度段差ΔＴＢ１が生じ、図１１に示すように熱拡散部材４１を備えた状態では温度段差ΔＴＢ２が生じる。この温度段差が大きいと、印刷画像に光沢ムラを発生させる要因となる。
【００５７】
これらの図から明らかなように、熱拡散部材４１を備えた状態での温度段差ΔＴＢ２は、熱拡散部材４１を除いた状態での温度段差ΔＴＢ１に比べて段差が抑制され、熱拡散部材４１を備えることによって、定着ベルト３２の、各発熱部間の継ぎ目に対応する部分でも、発熱部に対応する他の領域に対して、表面温度の低下が改善されることがわかる。
【００５８】
次に、諸元の異なる複数の熱拡散部材４１´を試験試料として用意し、本発明の定着装置１７に採用される熱拡散部材４１の条件を判定するために行った熱拡散試験について説明する。尚、ここで用意する熱拡散部材４１´は、基本的形状が熱拡散部材４１と同じであるが、後述するように、材料、熱拡散率Ｄ、板厚ｔ等が特定されていない。
【００５９】
先ず、熱拡散部材４１の構成について説明する。熱拡散部材４１は、ヒータ４０の熱を効率よく定着ベルト３２に伝えるために金属板を選択した。金属板表面には、定着ベルト３２の基材層３２ｃ（図８）であるＳＵＳとの摩擦によって変形しないように、耐擦傷性の高いガラス材料を被覆した。
【００６０】
ここでは、定着ベルト３２の基材層３２ｃにＳＵＳを使用したため、熱拡散部材４１の表面をガラス材料で被覆したが、ガラス材料に限られるものではなく、定着ベルト３２の内周面との摺動性があればよく、ポリイミドやフッ素樹脂等のコーティング材料を用いてもよい。更に、定着ベルト材料に摺動性が付与されていれば、熱拡散部材表面にはコーティングを施さなくてもよい。しかしながら、熱拡散部材４１にアルミニウムを選択した場合には、その軟質性から変形しやすく、摩耗しやすいため、表面への被覆が必要となる。
【００６１】
図１２は、熱拡散試験の試験試料として用意した熱拡散部材４１´の構成を示す図であり、同図（ａ）はその外観斜視図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。同図に示すように熱拡散部材４１´は、金属からなる基材板４１´ａと、基材板４１´ａの、ベルト対向面を被覆するガラス材料からなる被覆層４１´ｂとを有し、基材板４１´ａの厚みをｔ１とし、被覆層４１´ｂの厚みをｔ２とし、これらの合計の板厚をｔとする。
【００６２】
尚、試験材料としての熱拡散部材４１´は、後述する条件を満たすものが本願の熱拡散部材４１に相当するもので、定着ベルトユニット３１に装着可能な形状を備えるものである。
【００６３】
表１は、熱拡散試験の試験試料として用意したＮｏ．１〜Ｎｏ．１１の１１種類の熱拡散部材４１´の諸元と判定結果を列記したものである。
【００６４】
【表１】
2020003611.tif 000003
【００６５】
同表において、基材は、基材板４１´ａの種類（ＳＵＳ板、亜鉛板、アルミ板）を示し、板厚ｔは、図１２（ｂ）に示すように、基材板４１´ａの厚みｔ１と被覆層４１´ｂの厚みｔ２の合計値であり、温度Ｔ１は、ヒータ４０の発熱部５５，５６，５７に対応する熱拡散部材４１´の表面（ベルト接触面）の温度であり、温度Ｔ２は、ヒータ４０の各発熱部間の継ぎ目に対応する熱拡散部材４１´の表面（ベルト接触面）の温度であり、ΔＴは、温度Ｔ１と温度Ｔ２との温度段差（図１１参照）である。
【００６６】
表１における温度Ｔ１とＴ２は、次のようにして測定した。
表１に示すように、基材板４１´ａの材料とその板厚ｔの異なる番号Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１までの１１種類の熱拡散部材４１´を試験試料として作成し、各試料の試験に際して、発熱部５５，５６，５７（図７）に対応する熱拡散部材４１´の表面温度Ｔ１が２００°Ｃになるように制御した時の、ヒータ４０の各発熱部間の継ぎ目に対応する熱拡散部材４１´の表面温度Ｔ２を測定した。また、定着ベルト３２の表面温度（図１１参照）が定着温度１６５℃に達するまでの立ち上り時間ＷＵを計測した。
【００６７】
次に、各部材（ＳＵＳ板、亜鉛板、アルミ板、ガラス材料）の熱拡散率Ｄの測定について説明する。金属固有の厚み方向における熱拡散率の測定は、板厚０．６ｍｍのガラス被覆無しの熱拡散部材片を用意し、以下の条件で測定した。測定は各３回実施し、その平均値を表２に記載した。
測定装置：  ＮＥＴＺＳＣＨ製キセノンフラッシュアナライザー
ＬＦＡ４６７ＨｙｐｅｒＦｌａｓｈ．
検出器：ＩｎＳｂ
表面処理：試料両面をグラファイトスプレーにて黒化処理（照射側、検出器側）
加熱光：キセノンフラッシュ光
パルス幅：５０−１２００μｓ・・・改良有限パルス幅補正を使用
チャージ電圧：１７０−２６０Ｖ
測定雰囲気：ヘリウム雰囲気、２００°Ｃ
【００６８】
またガラス被覆材料の熱拡散率の値は、ＳＵＳ板＋ガラス材料の２層の測定結果から、既知層としてのＳＵＳ板の熱拡散率を引いて求め、ガラス材料５０μｍの熱拡散率は０．１５ｍｍ２／ｓであった。
【００６９】
【表２】
2020003611.tif 000004
【００７０】
表１に示す試験試料としての各熱拡散部材４１´は、全て層厚５０μｍ（ｔ２）のガラス材料を被覆している。従って、表１に示す試験試料としての各熱拡散部材４１´の熱拡散率Ｄは、各金属単層の熱拡散率（表２参照）に対してガラス被覆層の熱拡散率０．１５を加算した値としている。
【００７１】
表１におけるグロス差は、図１に示す画像形成装置１と基本的な構成が同じ試験用印刷装置に、各熱拡散部材４１´を採用した定着装置１７を装着し、それぞれ２００％ｒｅｄを印刷したときの、ヒータ発熱部に対応する印刷箇所と、各発熱部間の継ぎ目部に対応する印刷箇所のグロス差（光沢度）であり、基本的に温度段差ΔＴが大きくなるほど大きくなる傾向を持つ。
【００７２】
各試験試料を〇、△、×で判定した。各判定の基準は以下の通りである。
〇：ＷＵ≦１０ｓ、グロス差≦１．５、
定着可能になるまでの時間が短く（他の補正動作時間内）、目視で印刷画像の光沢ムラが分からないグロス差であり、良好であることを示す
〇＋△：ＷＵ＞１０ｓ、グロス差≦１．５、
定着可能になるまでの時間が他の補正動作よりも長いが、目視で印刷画像の光沢ムラが分からないグロス差であり、やや良好であることを示す。
ｘ：ＷＵ＞１０ｓ、グロス差＞１．５、又は
ＷＵ≦１０ｓであるがグロス差＞１．５、
グロス差が１．５よりも大きく、ヒータ発熱部の継ぎ目における温度段差によって印刷画像不良を引き起こしていることを示す。
【００７３】
表１に示す試験結果から、温度段差ΔＴが１０℃以下となると画像のグロス差が１．５以下となり、画像不良を抑制できることが分かった。
【００７４】
図１３は、表１に示したＮｏ．１〜Ｎｏ．１１の試料の測定結果を、縦軸に温度段差ΔＴをとり、横軸に（ｔ×Ｄ）をとったグラフにプロットし、グラフ化した図である。同図を参照しながら更に説明する。
【００７５】
その結果、温度段差ΔＴは、板厚ｔと熱拡散部材４１´の熱拡散率Ｄとの積（ｔ×Ｄ）と関連性があることがわかった。これらのプロット位置は、縦軸（ｙ）、横軸（ｘ）としたときの近似曲線
ｙ＝１１１．２５×ｘ−１．２４４     
に沿ったものとなり、そのＲ２値は、
Ｒ２＝０．９８２５
であった。
【００７６】
即ち、図１３から明らかなように、熱拡散部材４１´の板厚ｔを厚くするほど、また熱拡散率Ｄの大きな材料を基材板４１´ａとして使用するほど、温度段差△Ｔを低減することができ、温度段差ΔＴを１０℃以下とするためには、
（ｔ×Ｄ）≧６．７        ・・・（１）
とする設計が必要であると判断できる。
【００７７】
また、表１から明らかなように、基材板４１´ａとしてＳＵＳを使用した場合、板厚ｔを厚くするほど温度段差ΔＴは小さくなりグロス差は低減したが、一方で定着ベルト３２の表面温度（図１１参照）が定着温度１６５℃に達するまでの立ち上り時間ＷＵが大きくなってしまった。
【００７８】
上記した表１及び図１３のグラフに示す試験結果について考察する。 
【００７９】
ヒータ４０の熱が、熱拡散部材４１´を介して定着ベルト３２を加熱するときに、熱拡散部材４１´のヒータ面側では、温度段差が大きかったものが、厚み方向に熱が拡散する間に平面方向へも熱拡散したため、熱拡散部材４１´のベルト接触面で温度段差ΔＴが軽減したと推定される。一方、立ち上がり時間ＷＵは、熱が、熱拡散部材４１´のベルト接触面まで伝達する時間に関係すると推定される。
【００８０】
従って、表１において、例えば試験試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の試験結果に示すように、ＳＵＳを採用した熱拡散部材４１´では、板厚ｔが大きいほど、ヒータ面からベルト面までの伝熱が遅くなって立ち上がり時間ＷＵが大きくなり、平面方向への熱拡散が十分となって温度段差ΔＴが小さくなると考えられる。
【００８１】
汎用的なＳＵＳ材料を使用する場合、ＷＵ時間を１０ｓ以下に抑えて定着のクイック性を確保し、グロスムラを抑えるためには、板厚を０．５〜０．６ｍｍにすることが必要である。一方、ＳＵＳよりも熱拡散率の大きな材料（亜鉛板やアルミ板）を採用した場合には、評価した板厚範囲において、板厚ｔが、立ち上がり時間ＷＵやグロス差に大きな影響を与えないことが分かった。
【００８２】
しかしながら、熱拡散部材４１として採用する材料としては、耐腐食性（錆等）や耐変形（反り）等の問題もあり、亜鉛板やアルミ板をそのまま使用することは困難であると考えられる。そのため、定着時の、高温、高圧（ニップによる）下においても、変形を抑制する剛性を有するＳＵＳ板が好ましい。
【００８３】
以上の結果から、記録用紙１９の搬送方向（矢印Ａ方向）と直交する方向であって、搬送される記録用紙１９の記録面と平行な面に沿って複数配置され発熱部５５，５６，５７を有するヒータ４０を使用して定着ニップ部を加熱する定着装置１７において、ヒータ４０と定着ベルト３２の間に熱拡散部材４１を設け、熱拡散部材４１の熱拡散率Ｄ［ｍｍ２／ｓ］と板厚ｔ［ｍｍ］の最適化を行うことで、前記した温度段差ΔＴの低減が可能であり、結果として印刷画像の光沢ムラを低減することができる。
【００８４】
具体的には、熱拡散部材４１の板厚ｔと熱拡散率Ｄとの積（ｔ×Ｄ）が上式（１）を満たすことにより、熱拡散部材４１の表面（ベルト接触面）における、ヒータ４０の発熱部に対応する箇所の温度と、発熱部継ぎ目に対応する箇所の温度との温度差（温度段差ΔＴ）が１０℃以下となり、印刷画像のグロス差（光沢差）を１．５以下に抑制することが可能となる。従って、表１に示す試験試料として用意した番号Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１の１１種類の熱拡散部材４１´では、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．１１の試料が本願の熱拡散部材４１に相当する。
【００８５】
図１４は、表１に示すＳＵＳ材料の試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６において、板厚ｔと熱拡散率Ｄとの積（ｔ×Ｄ）とグロス差の数値の関係をグラフ化した図であり、図１５は、同じくＳＵＳ材料の試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６において、（ｔ×Ｄ）とＷＵの数値の関係をグラフ化した図である。尚、図１４、図１５における網掛け部は、各条件での○判定の許容領域を示す。
これらの表及び図から明らかなように、
ＳＵＳ材料を使用して上記判定○を得るには、次式
６．７≦ｔ×Ｄ≦１０．７
を満たす必要があり、
同じく上記判定（○＋△）を得るには、次式
６．７≦ｔ×Ｄ≦１２．０
を満たす必要がある。
【００８６】
以上のように、本発明の定着装置１７を備えた画像形成装置によれば、複数の発熱部を配置したヒータ４０を使用した場合においても、熱拡散部材４１の表面（ベルト接触面）における、ヒータ４０の発熱部に対応する箇所の温度と、発熱部継ぎ目に対応する箇所の温度との温度差（温度段差ΔＴ）を抑制でき、結果として印刷画像の光沢ムラを低減することができる。
【００８７】
また、前記した特許請求の範囲、及び実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」といった言葉を使用したが、これらは便宜上であって、画像形成装置を配置する状態における絶対的な位置関係を限定するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
上記した実施の形態では、本発明を、カラープリンタとしての画像形成装置に採用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ等の画像処理装置にも利用可能である。またカラープリンタについて説明したが、モノクロプリンタであってもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１  画像形成装置、  ２  筐体、  ３  画像形成ユニット、  ４  画像形成ユニット、  ５  画像形成ユニット、  ６  画像形成ユニット、  ７  転写ユニット、  ８  駆動ローラ、  ９  従動ローラ、  １０  転写ベルト、  １１  転写ローラ、  １２  給紙カセット、  １３  ホッピングローラ、  １４  レジストローラ対、  １５  搬送ローラ対、  １６  スタッカ、  １７  定着装置、  １８  クリーニングブレード、  １９  記録用紙、  ２１  感光体ドラム、  ２２  帯電ローラ、  ２３  ＬＥＤヘッド、  ２４  現像ローラ、  ２５  トナーカートリッジ、  ２６  クリーニングブレード、  ３１  定着ベルトユニット、  ３２  定着ベルト、  ３２ａ  表面層、  ３２ｂ  弾性層、  ３２ｃ  基材層、  ３３  加圧ローラ、  ３３ａ  外周表面層、  ３３ｂ  接着層、  ３３ｃ  弾性層、  ３３ｄ  金属シャフト、  ３４  下フレーム、  ３５Ｌ  左サイドフレーム、  ３５Ｒ  右サイドフレーム、  ３６Ｌ  左レバー、  ３６Ｒ  右レバー、  ３７  ステー、  ３８  保持部材、  ３８ａ  前側規制溝、  ３８ｂ  後側規制溝、  ３９  保熱板、  ４０  ヒータ、  ４０ａ  基板、  ４０ｂ  発熱抵抗体、  ４０ｃ  接続端子部、  ４１  熱拡散部材、  ４１´  熱拡散部材、  ４１´ａ  基材板、  ４１´ｂ  被覆層、  ４２Ｌ  左円弧状ガイド、  ４２Ｒ  右円弧状ガイド、  ４３Ｌ  左規制板、  ４３Ｒ  右規制板、  ４４Ｌ  回動支点、  ４４Ｒ  回動支点、  ４５Ｌ  左スプリング、  ４５Ｒ  右スプリング、  ５１  駆動ギア列、  ５２  受動ギア、  ５５  メイン発熱部、  ５６Ｌ  左中間発熱部、  ５６Ｒ  右中間発熱部、  ５７Ｌ  左端部発熱部、  ５７Ｒ  右端部発熱部。
【図１】
2020003611.tif 000005
【図２】
2020003611.tif 000006
【図３】
2020003611.tif 000007
【図４】
2020003611.tif 000008
【図５】
2020003611.tif 000009
【図６】
2020003611.tif 000010
【図７】
2020003611.tif 000011
【図８】
2020003611.tif 000012
【図９】
2020003611.tif 000013
【図１０】
2020003611.tif 000014
【図１１】
2020003611.tif 000015
【図１２】
2020003611.tif 000016
【図１３】
2020003611.tif 000017
【図１４】
2020003611.tif 000018
【図１５】
2020003611.tif 000019