(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、
前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に連続して形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、
前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、
前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、
前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、
しかも、
前記分離領域は、断面形状として前記加熱領域の半径よりも小さい半径の円弧形状であるとともに、
前記定着ベルトの内周半径は１５ｍｍであり、前記加熱領域の外周半径は１４．５ｍｍであり、前記分離領域の外周半径は１３ｍｍであり、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に３．４ｍｍ離隔し、前記分離領域の円弧中心は前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側に２．７ｍｍかつニップ部側に２ｍｍ離隔することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、
前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に連続して形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、
前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、
前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、
前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、
しかも、
前記ニップ形成部材を組み付けた前記支持部材の、前記加圧部材が前記ニップ形成部材に押圧されることにより形成される前記ニップ部を含む外周長をＬ１、前記定着ベルトの内周長をＬ２とするとともに、前記支持部材の外面と前記定着ベルトの内面との少なくとも一方は塗膜でコートされ、前記支持部材と前記定着ベルトとの間にグリスが塗布されているときに、
０．５ｍｍ≦Ｌ２−Ｌ１≦０．９ｍｍ
であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
前記加熱手段は前記支持部材の長手方向に沿って内部に設けられる線状発熱体であるとともに、前記加熱領域は前記加熱手段からの熱が輻射される輻射領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持部材は、内面が黒色塗装されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記加熱手段は前記支持部材の長手方向に沿って内周面に接して設けられる面状発熱体であるとともに、前記加熱領域は前記加熱手段からの熱が伝導される接触領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱手段は前記支持部材の外部または内部に設けられて前記支持部材に対して誘導加熱を行う誘導コイルであるとともに、前記加熱領域は前記加熱手段に対向して誘導加熱される対向領域であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項７】
回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、
前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に連続して形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、
前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、
前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、
前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、
しかも、
前記支持部材は、前記加熱領域と前記ニップ形成部材の間に、断面形状として前記加熱領域の円弧中心からの距離が前記加熱領域の半径より小さい導入領域を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
前記中間領域は、断面形状として前記加熱領域と同一半径および同一中心の円弧形状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記中間領域は、断面形状として前記加熱領域の円弧中心からの距離が前記加熱領域の半径より小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１０】
回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、
前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、
前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、
前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、
前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、
しかも、
前記支持部材は、前記中間領域と前記分離領域との間に、平坦な逃げ領域を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
前記定着ベルトの内面と前記支持部材の外面との少なくとも一方が塗膜でコートされていることを特徴とする請求項１，３〜１０のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記支持部材と前記定着ベルトとの間にグリスが塗布されていることを特徴とする請求項１，３〜１１のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の定着装置を搭載し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、無端状の定着ベルトを内周側から支持する筒状の支持部材を有する定着装置およびこの定着装置を備える電子写真方式や静電記録方式などを利用したファクシミリ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタなど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開発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としては、まず、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などによって現像して可視像化する。そして、現像された画像を転写装置により転写紙などの記録媒体に転写して画像を担持させ、圧力や熱などを用いる定着装置によって記録媒体上のトナー像を定着するものとしている。
【０００３】
この定着装置では、対向するベルトやローラの組み合わせにより構成された定着ベルトおよび加圧ローラが、互いに当接してニップ部を形成するように配置されている。このニップ部に記録媒体を挟み込み、熱および圧力を加え、トナー像を記録媒体上に定着するようにしている。
【０００４】
この種の定着装置としては、回転する筒状の耐熱性の定着フィルムを備えるとともに、定着フィルムの内側にセラミックヒータを設け、定着フィルムの外側に加圧ローラを設けたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このフィルム加熱方式の定着装置では、加圧ローラをセラミックヒータ側に加圧して、加圧ローラとセラミックヒータとで定着フィルムを挟んで定着ニップ部を形成している。そして、定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に、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、定着フィルムと加圧ローラとの間で挟持しつつ搬送させる。これにより、定着ニップ部においてセラミックヒータの熱が定着フィルムを介して記録媒体に伝導され、また、加圧ローラによる加圧力も加わって未定着トナー画像が記録媒体面に熱圧定着される。
【０００５】
しかし、このフィルム加熱方式の定着装置では、定着ニップ部でのみ定着ベルトを加熱するので、定着ニップ部の直前まで常温である定着ベルトを定着ニップ部で急激に加熱しなければならないこと、および定着ニップ部だけでは加熱距離が非常に短いことから、セラミックヒータを非常に高温にしてから定着作業を開始しなければならなかった。これにより、ウォームアップ時間やファーストプリント時間を長く要してしまった。
【０００６】
これを解決するために、無端状の定着ベルトの内周側に配置される金属製パイプ状の支持部材と、支持部材の内周側に配置され該支持部材を加熱するセラミックヒータなどの発熱体とを備えた定着装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
この定着装置によれば、上述したフィルム加熱方式の定着装置のように定着ニップ部の定着ベルトのみを加熱する場合と異なり、定着ベルト全体を加熱することが可能になるので、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ができるようになる。また、この種の定着装置で用いられる金属性の支持部材では、外周面に塗膜を形成して定着ベルトの摺動性を高めることが一般に行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した金属性の支持部材を備えた定着装置では、定着ベルトの周長が支持部材の周長よりも長い場合に、回転中に定着ベルトが支持部材から大きく離隔してしまう可能性がある。定着ベルトが支持部材から大きく離隔した箇所では支持部材から定着ベルトに熱伝達され難くなるので、支持部材が過熱の状態となり焼けが発生して定着ベルトの回転トルクが上昇してしまう可能性があった。支持部材の外周面に塗膜を形成している場合には、過熱により塗膜の耐久性が低下する虞があった。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、定着ベルトの浮き上がりによる支持部材の過熱を防止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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に連続して形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、しかも、前記分離領域は、断面形状として前記加熱領域の半径よりも小さい半径の円弧形状であるとともに、前記定着ベルトの内周半径は１５ｍｍであり、前記加熱領域の外周半径は１４．５ｍｍであり、前記分離領域の外周半径は１３ｍｍであり、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に３．４ｍｍ離隔し、前記分離領域の円弧中心は前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側に２．７ｍｍかつニップ部側に２ｍｍ離隔することを特徴とするものである。
【００１１】
この構成により、加熱領域の円弧中心はニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置するので、回転時においては定着ベルトは記録媒体搬送方向下流側、すなわち加熱領域と反対側に引っ張られることから、加熱領域における支持部材と定着ベルトとの密着性が高まるとともに、定着ベルトが支持部材から離れ難くなる。
【００１２】
また、加熱領域は断面形状として定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるので、加熱領域では定着ベルトに変形力が殆ど作用することなく支持部材に密着するようになり、支持部材と定着ベルトとの密着性が高まる。
【００１３】
さらに、加熱領域と分離領域との間の最大外径が支持部材の最大外径であるとともに定着ベルトの内径より大きいので、回転時も停止時も定着ベルトは加熱領域と分離領域との間で引っ張られるようになり、加熱領域における支持部材と定着ベルトとの密着性が高まるとともに、定着ベルトが支持部材から離れ難くなる。しかも、定着ベルトの停止時であっても加熱領域において支持部材と定着ベルトとの密着性が高まるので、停止していた定着装置を起動して定着ベルトを静止加熱する際に、支持部材を過熱することなく定着ベルトを効率的に加熱できる。
【００１４】
このように、加熱領域における支持部材と定着ベルトとの密着性がより高まるとともに定着ベルトが支持部材から離れ難くなるので、支持部材から定着ベルトへの熱伝導率が高くなり、従来のように加熱された支持部材から定着ベルトが浮き上がって支持部材が過熱することを防止できるようになる。また、支持部材と定着ベルトとの密着性がより高まることにより、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、省エネ性も向上する。
【００１６】
これにより、加熱領域の外周半径１４．５ｍｍは定着ベルトの内周半径１５ｍｍと略同一であるので、加熱領域では定着ベルトに変形力が殆ど作用することなく支持部材に密着するようになり、支持部材と定着ベルトとの密着性が高まる。
【００１８】
これにより、分離領域は断面形状として加熱領域の半径よりも小さい半径の円弧形状であるので、加熱領域の半径と同等である場合に比べて定着ベルトが記録媒体から急激に引き離される。よって、ニップ部を通過した後の記録媒体で、定着ベルトからの分離性が向上される。
【００２０】
これにより、加熱領域の外周半径１４．５ｍｍは定着ベルトの内周半径１５ｍｍと略同一であるので、加熱領域では定着ベルトに変形力が殆ど作用することなく支持部材に密着するようになり、支持部材と定着ベルトとの密着性が高まる。また、加熱領域と分離領域との間の最大外径（図５中、一点鎖線で示す）が約３０．８６ｍｍとなり支持部材の最大外径になるとともに、定着ベルトの内径３０ｍｍより大きいので、定着ベルトは加熱領域と分離領域との間で引っ張られるようになり、加熱領域における支持部材と定着ベルトとの密着性が高まるとともに、定着ベルトが支持部材から離れ難くなる。
【００２１】
しかも、分離領域の外周半径は１３ｍｍで加熱領域の外周半径１４．５ｍｍよりも小さいので、加熱領域の半径と同等である場合に比べて定着ベルトが記録媒体から急激に引き離される。よって、ニップ部を通過した後の記録媒体で、定着ベルトからの分離性が向上される。
【００２２】
本発明に係る定着装置は、回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に連続して形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、しかも、前記ニップ形成部材を組み付けた前記支持部材の、前記加圧部材が前記ニップ形成部材に押圧されることにより形成される前記ニップ部を含む外周長をＬ１、前記定着ベルトの内周長をＬ２とするとともに、前記支持部材の外面と前記定着ベルトの内面との少なくとも一方は塗膜でコートされ、前記支持部材と前記定着ベルトとの間にグリスが塗布されているときに、
０．５ｍｍ≦Ｌ２−Ｌ１≦０．９ｍｍ
であることが好ましい。
【００２３】
ここで、定着ベルトの内周長と支持部材の外周長との周長差が０．９ｍｍを超える場合は、定着ベルトは支持部材に対して緩く巻かれるので、定着ベルトが浮き上がって支持部材の一部に過熱部分が生じて塗膜の耐久性が劣化することがある。また、定着ベルトの内周長と支持部材の外周長との周長差が０．５ｍｍ未満の場合は、定着ベルトは支持部材に対してきつく巻かれるので、定着ベルトと支持部材との摩擦力が大きくなって定着ベルトが回転し難くなり、加圧部材および記録媒体が定着ベルトに対してスリップしやすくなる。
【００２４】
このため、定着ベルトの内周長と支持部材の外周長との周長差としては、０．５〜０．９ｍｍ、より好ましくは０．６〜０．８ｍｍ、最も好ましくは０．７ｍｍとする。これらの範囲であれば、支持部材の過熱を防止しつつ、記録媒体のスリップを抑制することができる。
【００２５】
本発明に係る定着装置は、前記加熱手段は前記支持部材の長手方向に沿って内部に設けられる線状発熱体であるとともに、前記加熱領域は前記加熱手段からの熱が輻射される輻射領域であることが好ましい。これにより、線状発熱体は組み付け構造が簡易であるので、定着装置の構成が簡易になる。
【００２６】
本発明に係る定着装置は、前記支持部材は、内面が黒色塗装されていることが好ましい。これにより、支持部材での輻射率が向上するので、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、省エネ性も向上する。
【００２７】
本発明に係る定着装置は、前記加熱手段は前記支持部材の長手方向に沿って内周面に接して設けられる面状発熱体であるとともに、前記加熱領域は前記加熱手段からの熱が伝導される接触領域であることが好ましい。これにより、面状発熱体は支持部材を効率よく加熱することができるので、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、省エネ性も向上する。
【００２８】
本発明に係る定着装置は、前記加熱手段は前記支持部材の外部または内部に設けられて前記支持部材に対して誘導加熱を行う誘導コイルであるとともに、前記加熱領域は前記加熱手段に対向して誘導加熱される対向領域であることが好ましい。これにより、誘導加熱では支持部材以外は直接加熱されないので、線状発熱体のように支持部材以外に例えば補強部材まで加熱されることはなく、支持部材が効率的に加熱される。
【００２９】
本発明に係る定着装置は、回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に連続して形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、しかも、前記支持部材は、前記加熱領域と前記ニップ形成部材の間に、断面形状として前記加熱領域の円弧中心からの距離が前記加熱領域の半径より小さい導入領域を備えることが好ましい。
【００３０】
ここで、加熱領域とニップ形成部材との間に導入領域が設けられていない場合は、定着ベルトは加熱領域からニップ形成部材に移動する際に曲率が変わるので加熱領域の最後部で浮き上がってしまうことがある。そこで、加熱領域とニップ形成部材の間に、加熱領域の円弧中心からの距離が加熱領域の半径より小さい導入領域が設けられることにより、導入領域において定着ベルトが支持部材の外周面から浮き上がってしまうことが防止される。
【００３１】
本発明に係る定着装置は、前記中間領域は、断面形状として前記加熱領域と同一半径および同一中心の円弧形状であることが好ましい。これにより、加熱領域と中間領域とを同じ曲率で形成することができるので、支持部材の加工が容易に行われる。
【００３２】
本発明に係る定着装置は、前記中間領域は、断面形状として前記加熱領域の円弧中心からの距離が前記加熱領域の半径より小さいことが好ましい。
【００３３】
これにより、中間領域では支持部材と定着ベルトとが非接触になるので、これらの間の摩擦抵抗が減少して定着ベルトと記録媒体との間の摩擦抵抗より更に小さくなり、定着ベルトに対する記録媒体のスリップが抑制される。また、支持部材を形成するための材料を短くすることができるので、材料コストが低減される。
【００３４】
本発明に係る定着装置は、回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの径方向外側に設けられるとともに前記定着ベルトを径方向内側に押圧する加圧部材と、前記定着ベルトの径方向内側に設けられるとともに前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材と互いに押圧し、前記定着ベルトおよび前記加圧部材の間にトナー像を担持した記録媒体を挟み込むニップ部の一部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に設けられるとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する管状の支持部材と、前記支持部材を加熱して前記定着ベルトに伝熱させる加熱手段とを備えた定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向上流側に形成されるとともに前記加熱手段により加熱される加熱領域と、前記ニップ部の前記定着ベルトの回転方向下流側に形成されるとともに前記記録媒体が前記定着ベルトから分離される分離領域と、前記分離領域の前記回転方向下流側に形成されるとともに前記加熱領域に連続する中間領域とを備え、前記加熱領域は、断面形状として前記定着ベルトの半径と略同一半径の円弧形状であるとともに、前記加熱領域の円弧中心は前記ニップ形成部材の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置し、前記分離領域は断面形状として円弧形状であるとともに、前記分離領域の円弧中心は、前記加熱領域の円弧中心に対して記録媒体搬送方向下流側かつ前記ニップ部側に位置し、前記加熱領域と前記分離領域との間の最大外径が前記支持部材の最大外径であるとともに前記定着ベルトの内径より大きく、しかも、前記支持部材は、前記中間領域と前記分離領域との間に、平坦な逃げ領域を備えることが好ましい。これにより、逃げ領域においては支持部材と定着ベルトとが非接触となるので、これらの間の摩擦抵抗が減少して定着ベルトと記録媒体との間の摩擦抵抗より更に小さくなり、定着ベルトに対する記録媒体のスリップが抑制される。また、支持部材を形成するための材料を短くすることができるので、材料コストが低減される。
【００３５】
本発明に係る定着装置は、前記定着ベルトの内面と前記支持部材の外面との少なくとも一方が塗膜でコートされていることが好ましい。これにより、支持部材と定着ベルトとの間の摺動部分の摩擦抵抗が低減して定着ベルトと記録媒体との間の摩擦抵抗より確実に小さくなるので、定着ベルトに対する記録媒体のスリップが抑制される。
【００３６】
本発明に係る定着装置は、前記支持部材と前記定着ベルトとの間にグリスが塗布されていることが好ましい。これにより、支持部材と定着ベルトとの間の摺動部分にグリスが塗布されるようになり、これらの間の摩擦抵抗が低減して定着ベルトと記録媒体との間の摩擦抵抗より確実に小さくなるので、定着ベルトに対する記録媒体のスリップが抑制される。
【００３７】
一方、本発明に係る画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とするものである。これにより、記録媒体のベルトスリップや支持部材の過熱が無く、しかも省エネ性の高い画像形成装置を得られる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、加熱領域における支持部材と定着ベルトとの密着性が高まるとともに、定着ベルトが引っ張られて加熱領域に押し当てられて離れ難くなるので、定着ベルトの浮き上がりによる支持部材の過熱を防止できる定着装置および画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置を示す概略の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置の中央縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着装置の支持部材、外保持部材および内保持部材を分解した状態を示す中央縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る定着装置の支持部材を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る定着装置の支持部材の寸法を示す概略の正面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る定着装置のニップ形成部材を取り外した状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る定着装置のニップ形成部材の裏側を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る定着装置の補強部材を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る定着装置のフランジを示す斜視図である。
【図１０】面状発熱体からなる加熱手段を示す断面図である。
【図１１】図５に示す支持部材と直径３０ｍｍの定着ベルトを利用した場合の周長差と摩擦力および温度との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態に係る定着装置の支持部材とフランジと側板とを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、図１を参照して本発明の実施の形態に係る画像形成装置１について説明する。
図１に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。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が着脱自在に設置されている。このため、これらの４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋは、ユーザなどによって交換自在になっている。
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。その中間転写ユニット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。
【００４１】
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、不図示の除電部などが配設されている。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）が行われて、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。
【００４２】
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（帯電工程である。）。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Ｌ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（露光工程である。）。
【００４３】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置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（現像工程である。）。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および第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（第１転写工程である。）。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。
【００４４】
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（クリーニング工程である。）。
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上で行われる一連の作像プロセスが終了する。
【００４５】
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、などで構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架および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。
【００４６】
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。
【００４７】
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上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００４８】
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など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、転写紙などの記録媒体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。
【００４９】
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。
【００５０】
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、定着スリーブ２１および加圧ローラ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被転写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１における一連の画像形成プロセスが完了する。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る定着装置２０の構成について説明する。
図２に示すように、定着装置２０は、回転可能で可撓性を有する無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１の径方向外側に設けられるとともに定着ベルト２１を径方向内側に押圧する加圧部材３１と、定着ベルト２１の径方向内側に設けられるとともに定着ベルト２１を挟んで加圧部材３１と互いに押圧するニップ形成部材２６と、定着ベルト２１および加圧部材３１の間にトナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐを挟み込むニップ部２７と、定着ベルト２１の内周側に設けられるとともに定着ベルト２１を回転可能に支持する管状の支持部材６０と、支持部材６０を加熱して定着ベルト２１に伝熱させる加熱手段２５と、支持部材６０を画像形成装置１に支持させる補強部材２３と、定着装置２０の長手方向の両端部に設けられたフランジ２８と、両端部に設けられたフランジ２８をそれぞれ支持する図１２に示す側板４２とを備えている。
【００５２】
定着ベルト２１は、内径３０ｍｍの筒状で、厚さ３０〜５０μｍの鉄製の基材２１ａと、その表面側に形成された離型層２１ｂと、基材２１ａの裏面側に形成された塗膜２１ｃとを備えている。基材２１ａを形成する材料としては、鉄に限られず、コバルト、ニッケル、ステンレス、あるいはこれらの合金などの伝熱性のよい金属材料、もしくはポリイミドなどの合成樹脂材料を用いることができる。
【００５３】
離型層２１ｂは、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに対して離型性を高めるために設けられている。離型層２１ｂは、厚さ１０〜５０μｍのＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）製としている。離型層２１ｂを形成する材料としては、ＰＦＡに限られず、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、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）などを用いることができる。離型層２１ｂを設けることで、トナー像Ｔに対する離型性が担保される。
【００５４】
塗膜２１ｃは、支持部材６０との摩擦抵抗を小さくするために設けられている。塗膜２１ｃは、テフロン（登録商標）のコーティングとしている。塗膜を形成する材料としては、テフロン（登録商標）に限られず、メッキ、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ガラスコートなどの表面コートを用いることができる。
【００５５】
支持部材６０は、図３〜図５に示すように、厚さ０．１〜１ｍｍの鉄製の断面略Ｃ字形状のパイプとされている。支持部材６０は、ニップ形成部材２６を収容してニップ部２７の一部を形成するニップ凹部６１と、ニップ凹部６１の定着ベルト２１の回転方向上流側に連続して設けられる導入領域６２と、この導入領域６２に連続して設けられる加熱領域６３と、ニップ凹部６１の定着ベルト２１の回転方向下流側に形成される分離領域６４と、この分離領域６４に連続して設けられる平坦な逃げ領域６５と、この逃げ領域６５の回転方向下流側に連続して形成されるとともに加熱領域６３に連続する中間領域６６とを備えている。支持部材６０はプレス成型により形成される。
【００５６】
加熱領域６３は、ニップ凹部６１の回転方向上流側から連続する半径１４．５ｍｍの断面円弧形状であって、加熱手段２５により加熱される領域としている。また、加熱領域６３の円弧中心６３ａは、ニップ形成部材２６の記録媒体搬送方向（図２中、白抜き矢印で示す）の中心線２６ｃに対して記録媒体搬送方向上流側に３．４ｍｍ離隔するようにしている。これにより、定着ベルト２１は記録媒体搬送方向下流側に引っ張られることから、定着ベルト２１が加熱領域６３から離れ難くなる。また、支持部材６０の内面、特に加熱領域６３は黒色塗装されている。これにより、加熱手段２５からの輻射熱の輻射率が向上する。
【００５７】
導入領域６２は、断面形状として加熱領域６３の円弧中心６３ａからの距離が加熱領域６３の半径１４．５ｍｍより小さくなるようにして形成されている。すなわち、導入領域６２は曲率の小さい平坦な形状であって、ニップ凹部６１と加熱領域６３とを連続するようにしている。これにより、ニップ部２７の近傍における定着ベルト２１の支持部材６０からの浮き上がりを抑制できる。
【００５８】
分離領域６４は、断面形状として加熱領域６３の半径１４．５ｍｍよりも小さい半径１３ｍｍの円弧形状であり、ニップ部２７を抜けた記録媒体Ｐから定着ベルト２１を急激に引き離すことで記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離される領域となっている。また、分離領域６４の円弧中心６４ａは、加熱領域６３の円弧中心６３ａに対して記録媒体搬送方向下流側に２．７ｍｍかつニップ部２７側に２ｍｍ離隔するようにしている。これにより、加熱領域６３と分離領域６４との各円弧中心６３ａ、６４ａを結ぶ最大外径１８が支持部材６０の最大外径となるとともに、この最大外径１８は３０．８６ｍｍとなって定着ベルト２１の内径３０ｍｍより大きくなる。これにより、定着ベルト２１は加熱領域６３と分離領域６４との間で引っ張られるようになり、定着ベルト２１が加熱領域６３から離れ難くなる。さらに、ニップ形成部材２６を組み付けた支持部材６０の外周長をＬ１、定着ベルト２１の内周長をＬ２とすると、周長差Ｌ２−Ｌ１が０．７ｍｍであるようにしている。
【００５９】
中間領域６６は、断面形状として加熱領域６３と同一半径および同一中心６３ａの円弧形状となっている。これにより、加熱領域６３と中間領域６６とを同じ曲率で形成することができるので、支持部材６０の加工が容易に行われる。
【００６０】
逃げ領域６５は、分離領域６４の円弧中心６４ａから記録媒体搬送方向下流側に１１．５ｍｍ離れた平面で、中間領域６６と分離領域６４との間に形成されている。これにより、逃げ領域６５において支持部材６０と定着ベルト２１とが非接触になるので、摩擦抵抗が低減される。
【００６１】
図２に示すように、支持部材６０の外面は塗膜６０ａでコートされている。塗膜６０ａは、定着ベルト２１との摩擦抵抗を小さくするために設けられている。塗膜６０ａは、テフロン（登録商標）のコーティングとしている。塗膜６０ａを形成する材料としては、テフロン（登録商標）に限られず、メッキ、ＤＬＣ、ガラスコートなどの表面コートを用いることができる。また、支持部材６０と定着ベルト２１との間にはグリスが塗布されている。これにより、支持部材６０と定着ベルト２１との摩擦抵抗が小さくなる。
【００６２】
図３に示すように、ニップ凹部６１は、支持部材６０の内側に向けて平行に延びる一対の側壁６７と、各側壁６７の先端を結ぶ底壁６８と、底壁６８に形成された開口６９とを備えている。ニップ凹部６１には、ニップ凹部６１の外側、すなわち支持部材６０の内側に設けられた略コ字形状の外保持部材７０と、ニップ凹部６１の内側、すなわち支持部材６０の外側に設けられた略コ字形状の内保持部材７１とが装着されている。これら外保持部材７０と内保持部材７１とは、支持部材６０のニップ凹部６１の側壁６７および底壁６８を挟持してねじ止めされている。これら外保持部材７０と内保持部材７１との装着により、ニップ凹部６１の形状が維持される。また、外保持部材７０の長手方向の両端部には取付部７０ａが形成されている。取付部７０ａは、フランジ２８により支持部材６０に対して固定されている。
【００６３】
図２、図６、図７に示すように、ニップ形成部材２６は、内保持部材７１の内側に設けられている。ニップ形成部材２６は、ＬＣＰ（液晶ポリマー）や、ポリイミド樹脂、ＰＡＩ（ポリアミドイミド樹脂）などの耐熱性を有する樹脂部材であり、支持部材６０の長手方向に沿った略角棒状としている。このニップ形成部材２６は、加圧部材３１に対向する本体２６ａと、本体２６ａの背面で補強部材２３に当接して支持される支持突起２６ｂと、本体２６ａの周囲に設けられた膜部材２９とを備えている。
【００６４】
本体２６ａが加圧部材３１により押圧された際は、支持突起２６ｂが補強部材２３に当接して支持されることで、加圧部材３１により押し込まれることが防止される。このニップ形成部材２６の加圧部材３１側の面は平面状に形成されている。なお、加圧部材３１の表面に沿うような凹形状としても良い。
【００６５】
膜部材２９は、ＰＴＦＥ繊維の織物からなり、定着ベルト２１との摩擦抵抗を低減している。膜部材２９は、本体２６ａに巻かれ、支持突起２６ｂの近傍にねじ止めされた止着部材１９と本体２６ａとに挟まれて固定されている。ニップ形成部材２６は、フランジ２８により支持部材６０に対して固定されている。
【００６６】
図２および図８に示すように、補強部材２３は、支持部材６０の長手方向に沿った金属製の略角棒状で、高い剛性を有する本体２３ａと、ニップ形成部材２６の支持突起２６ｂに当接する受け突起２３ｂと、加熱手段２５に対向する反射板２２とを備えている。受け突起２３ｂは、ニップ形成部材２６の支持突起２６ｂに当接し、加圧部材３１により押圧されたニップ形成部材２６を背後から支持する。反射板２２は、加熱手段２５からの輻射熱を反射して、補強部材２３の本体２３ａに逃げてしまう熱量を低減している。補強部材２３は、フランジ２８により支持部材６０に対して固定されている。
【００６７】
加熱手段２５は、支持部材６０の長手方向に沿って内部に設けられる線状発熱体であり、本実施の形態ではハロゲンヒータとしている。加熱手段２５は、加熱領域６３の内側に設置されている。このため、加熱領域６３は、加熱手段２５からの熱が補強部材２３に遮られずに輻射される輻射領域となる。また、加熱領域６３の適宜位置には、定着ベルト２１の温度を検出する温度センサが設けられている。
【００６８】
図９に示すように、フランジ２８は、支持部材６０の両端部に固定されるとともに、ニップ形成部材２６、外保持部材７０、補強部材２３、加熱手段２５をそれぞれ保持して固定している。また、フランジ２８は、定着ベルト２１の軸方向への移動を規制している。
【００６９】
加圧部材３１は、外径が３０ｍｍのローラであって、金属製のパイプ状の中心軸３２と、その周囲に設けられた耐熱性のシリコーンゴムからなる弾性層３３と、表面に形成されたＰＦＡ製の離型層３４とを備えている。弾性層３３は、厚さ２〜３ｍｍとなっている。離型層３４は、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを被覆して形成されている。また、中心軸３２には必要に応じてハロゲンヒータなどの発熱体を内蔵してもよい。
【００７０】
また、加圧部材３１は、図示しない加圧機構によりニップ形成部材２６に向けて定着ベルト２１を介して押し当てられている。加圧部材３１が定着ベルト２１を介してニップ形成部材２６に押圧されることにより、ニップ部２７が形成される。加圧部材３１は、定着ベルト２１を押圧した状態で図示しない駆動機構により回転される（図２中、矢印方向）。この回転に伴って、定着ベルト２１が回転するとともに、ニップ部２７で記録媒体Ｐが加圧されつつ搬送される。
【００７１】
次に、作用について説明する。
ユーザが操作パネルあるいはコンピュータなどを操作して印刷要求を出す。この印刷要求により画像形成装置が出力信号を受けると、駆動機構によって加圧部材３１が回転され、定着ベルト２１も連れ回りする。
【００７２】
ここで、加熱領域６３の円弧中心６３ａはニップ形成部材２６の記録媒体搬送方向の中心線に対して記録媒体搬送方向上流側に位置するので、定着ベルト２１は記録媒体搬送方向下流側、すなわち加熱領域６３と反対側に引っ張られることから、加熱領域６３における支持部材６０と定着ベルト２１との密着性が高まるとともに、定着ベルト２１が支持部材６０から離れ難くなる。また、加熱領域６３は断面形状として定着ベルト２１の半径１５ｍｍと略同一の半径１４．５ｍｍの円弧形状であるので、加熱領域６３では定着ベルト２１に変形力が殆ど作用することなく支持部材６０に密着するようになり、支持部材６０と定着ベルト２１との密着性が高まる。さらに、加熱領域６３と分離領域６４との間の最大外径１８の３０．８６ｍｍが定着ベルト２１の内径３０ｍｍより大きいので、定着ベルト２１は加熱領域６３と分離領域６４との間で引っ張られるようになり、加熱領域６３における支持部材６０と定着ベルト２１との密着性が高まるとともに、定着ベルト２１が支持部材６０から離れ難くなる。これらの理由から、加熱領域６３において定着ベルト２１が支持部材６０に密着して摺動するようになる。
【００７３】
一方、加圧部材３１の回転と同期して、加熱手段２５が通電されて発熱する。加熱手段２５の熱は加熱領域６３に輻射されて、加熱領域６３が急激に加熱される。なお、加圧部材３１の回転と加熱手段２５による加熱は必ずしも同時に開始する必要はなく、適宜時間差を設けても良い。そして、温度センサにより定着ベルト２１の温度が検出され、ニップ部２７が定着に必要な温度まで昇温された後、温度を保持したまま記録媒体Ｐの通紙が開始される。ニップ部２７を通過した記録媒体Ｐでは、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔがニップ部２７の圧力と熱により定着される。
【００７４】
以上のように、本実施の形態に係る画像形成装置によれば、加熱領域６３における支持部材６０と定着ベルト２１との密着性がより高まるとともに定着ベルト２１が支持部材６０から離れ難くなるので、支持部材６０から定着ベルト２１への熱伝導率が高くなって、支持部材６０が過熱することを抑制して、塗膜６０ａ、２１ｃの劣化を防止できるようになる。また、支持部材６０と定着ベルト２１との密着性がより高まることにより、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、省エネ性を向上することができる。
【００７５】
そして、本実施の形態によれば、分離領域６４は断面形状として加熱領域６３の半径よりも小さい半径の円弧形状であるので、定着ベルト２１が記録媒体Ｐから急激に引き離される。よって、ニップ部２７を通過した後の記録媒体Ｐでの定着ベルト２１からの分離性を向上することができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、ニップ形成部材２６を組み付けた支持部材６０の外周長をＬ１、定着ベルト２１の内周長をＬ２とすると、周長差Ｌ２−Ｌ１が０．５〜０．９ｍｍであるようにしている。ここで、周長差が０．９ｍｍを超える場合は、定着ベルト２１は支持部材６０に対して緩く巻かれるので、定着ベルト２１が浮き上がって支持部材６０の一部に過熱部分が生じて塗膜の耐久性が劣化しやすくなる。また、周長差が０．５ｍｍ未満の場合は、定着ベルト２１は支持部材６０に対してきつく巻かれるので、定着ベルト２１と支持部材６０との摩擦力が大きくなって定着ベルト２１が回転し難くなり、加圧部材３１および記録媒体Ｐが定着ベルト２１に対してスリップしやすくなる。このため、本実施の形態のように周長差Ｌ２−Ｌ１が０．５〜０．９ｍｍであると、定着ベルト２１が支持部材６０から浮き上がることが無く支持部材６０の過熱を防止できるとともに、定着ベルト２１の支持部材６０への巻き付きがきつすぎずに記録媒体Ｐのスリップを抑制できるようになる。
【００７７】
また、本実施の形態によれば、定着ベルト２１は加熱領域６３と分離領域６４との間で引っ張られるので、定着ベルト２１の停止時であっても加熱領域６３において支持部材６０と定着ベルト２１との密着性が高まる。これにより、停止していた定着装置２０を起動して定着ベルト２１を静止加熱する際に、支持部材６０を過熱することなく定着ベルト２１を効率的に加熱できるようになる。
【００７８】
さらに、本実施の形態によれば、加熱手段２５は支持部材６０の長手方向に沿って内部に設けられる線状発熱体であるので、線状発熱体は組み付け構造が簡易であることから、定着装置２０の構成を簡素化することができる。しかも、支持部材６０の内面は黒色塗装されているので、支持部材６０での輻射率が向上して、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、省エネ性を向上することができる。
【００７９】
また、本実施の形態によれば、加熱領域６３とニップ形成部材２６の間に、断面形状として加熱領域６３の円弧中心６３ａからの距離が加熱領域６３の半径１４．５ｍｍより小さい導入領域６２が設けられているので、導入領域６２において定着ベルト２１が支持部材６０の外周面から浮き上がってしまうのを抑制することができ、支持部材６０が過熱することを防止できるようになる。
【００８０】
そして、本実施の形態によれば、中間領域６６は、断面形状として加熱領域６３と同一半径および同一中心６３ａの円弧形状であるので、加熱領域６３と中間領域６６とを同じ曲率で形成することができる。したがって、支持部材６０の加工を容易にすることができ、製造コストを低減することができる。
【００８１】
また、本実施の形態によれば、中間領域６６と分離領域６４との間に、平坦な逃げ領域６５が設けられているので、逃げ領域６５において支持部材６０と定着ベルト２１とが非接触となり、これらの間の摩擦抵抗が減少して定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの間の摩擦抵抗より更に小さくなり、定着ベルト２１に対する記録媒体Ｐのスリップを抑制することができる。また、支持部材６０を形成するための材料を短くすることができるので、材料コストを低減することができる。
【００８２】
さらに、本実施の形態によれば、定着ベルト２１の内面と支持部材６０の外面とがいずれも塗膜２１ｃ、６０ａでコートされているとともに、これらの間にグリスが塗布されているので、支持部材６０と定着ベルト２１との間の摺動部分の摩擦抵抗が低減して定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの間の摩擦抵抗より小さくなるので、定着ベルト２１に対する記録媒体Ｐのスリップを抑制することができる。
【００８３】
なお、本実施の形態に係る画像形成装置においては、本発明における定着装置２０のニップ形成部材２６を組み付けた支持部材６０の外周長をＬ１、定着ベルト２１の内周長をＬ２とすると、周長差Ｌ２−Ｌ１を０．７ｍｍとしたが、これに限定されるものではない。
【００８４】
すなわち、定着ベルト２１の内周長と支持部材６０の外周長との差が０．９ｍｍを超える場合は、定着ベルト２１は支持部材６０に対して緩く巻かれるので、定着ベルト２１が浮き上がって支持部材６０の一部に過熱部分が生じて塗膜の耐久性が劣化することがある。また、定着ベルト２１の内周長と支持部材６０の外周長との差が０．５ｍｍ未満の場合は、定着ベルト２１は支持部材６０に対してきつく巻かれるので、定着ベルト２１と支持部材６０との摩擦力が大きくなって定着ベルト２１が回転し難くなり、加圧部材３１および記録媒体Ｐが定着ベルト２１に対してスリップしやすくなる。
【００８５】
このため、定着ベルト２１の内周長と支持部材６０の外周長との周長差としては、０．５〜０．９ｍｍであればよく、より好ましくは０．６〜０．８ｍｍであり、最も好ましくは０．７ｍｍであり、これらの範囲であれば、支持部材６０の過熱を防止しつつ、記録媒体Ｐのスリップを抑制することができるようになる。なお、塗膜２１ｃ、６０ａやグリスの有無、あるいは、各部の形状や寸法により、周長差は０．５〜０．９ｍｍにも限られず、適宜設定することができる。
【００８６】
また、本実施の形態に係る画像形成装置においては、本発明における定着装置２０の支持部材６０の中間領域６６は断面形状として加熱領域６３と同一半径および同一中心６３ａの円弧形状であるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば補強部材２３と干渉しなければ、断面形状として加熱領域６３の円弧中心６３ａからの距離が加熱領域６３の半径より小さいものとしてもよい。この場合、中間領域６６では支持部材６０と定着ベルト２１とが非接触になるので、これらの間の摩擦抵抗が減少して定着ベルト２１と記録媒体Ｐとの間の摩擦抵抗より更に小さくなり、定着ベルト２１に対する記録媒体Ｐのスリップを抑制することができる。また、支持部材６０を形成するための材料を短くすることができるので、材料コストを低減することができる。
【００８７】
また、本実施の形態に係る画像形成装置においては、本発明における定着装置２０の定着ベルト２１は直径３０ｍｍのものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、直径１５〜１２０ｍｍ、特に２５ｍｍとしてもよい。
【００８８】
さらに、本実施の形態に係る画像形成装置においては、本発明における定着装置２０の加熱手段２５をハロゲンヒータなどの線状発熱体としたが、これに限定されるものではなく、例えば、図２に想像線で示すように、加熱手段２５は支持部材６０の長手方向に沿って内周面に接して設けられる面状発熱体であるようにしてもよい。
【００８９】
面状発熱体は、例えば、図１０に示すように、定着ベルト２１の軸方向および周方向に対応して所定の幅及び長さをもち可撓性のある発熱シート５２ｓを備えている。この発熱シート５２ｓは、絶縁性を有する基層５２ａと、耐熱性樹脂中に導電性粒子が分散されてなる抵抗発熱層５２ｂと、この抵抗発熱層５２ｂに電力を供給する電極層５２ｃとを備えている。基層５２ａ上には、抵抗発熱層５２ｂと隣接する別の給電系統の電極層５２ｃとの間や発熱シート５２ｓの縁部分と外部との間を絶縁する絶縁層５２ｄが設けられている。また、この面状発熱体は、発熱シート５２ｓの端部で電極層５２ｃに接続され、給電線から供給される電力を電極層５２ｃに供給する電極端子を備えている。なお、面状発熱体としては、上述の構成に限られず、他の構成であってもよい。
【００９０】
面状発熱体を適用するとともに線状発熱体を省略することで、加熱領域６３は面状発熱体からなる加熱手段２５からの熱が伝導される接触領域となる。これによれば、面状発熱体は支持部材６０を効率よく加熱することができるので、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、省エネ性を向上させることができる。
【００９１】
あるいは、加熱手段２５は、支持部材６０の外部または内部に設けられて支持部材６０に対して誘導加熱を行う誘導コイルであるようにしてもよい。この場合、加熱領域６３は、加熱手段２５に対向して誘導加熱される対向領域となる。これによれば、誘導加熱では支持部材６０以外は直接加熱されないので、線状発熱体のように支持部材６０以外に例えば補強部材２３まで加熱されることはなく、支持部材６０を効率的に加熱することができる。
【００９２】
（実施例）
上述した実施の形態と同条件で、図５に示す寸法および形状の支持部材６０を用い、ニップ形成部材２６を組み付けた支持部材６０の外周長Ｌ１と定着ベルト２１の内周長Ｌ２との周長差Ｌ２−Ｌ１のみを異ならせて、各種の測定を行った。測定は、周長差と支持部材６０の表面温度との関係、ならびに周長差と支持部材６０および定着ベルト２１の摩擦力との関係について行った。
【００９３】
その結果を図１１に示す。図１１に示すように、周長差が０．９ｍｍを超える場合は、支持部材６０の表面温度が所定の温度限界値を超えた。すなわち、周長差が０．９ｍｍを超える場合は、定着ベルト２１は支持部材６０に対して緩く巻かれるので、定着ベルト２１が浮き上がって支持部材６０の一部に過熱部分が生じて温度限界を超えたものと推測された。これにより、周長差が０．９ｍｍを超える場合は、支持部材６０の過熱により塗膜６０ａの耐久性が劣化しやすくなることが判明した。
【００９４】
また、周長差が０．５ｍｍ未満の場合は、支持部材６０および定着ベルト２１の間の摩擦力が所定の限界値を超えた。すなわち、周長差が０．５ｍｍ未満の場合は、定着ベルト２１は支持部材６０に対してきつく巻かれるので、定着ベルト２１と支持部材６０との間の摩擦力が大きくなり加圧部材３１および記録媒体Ｐのスリップ限界値を超えたと推測された。これにより、周長差が０．５ｍｍ未満の場合は、定着ベルト２１が回転し難くなり、加圧部材３１および記録媒体Ｐが定着ベルト２１に対してスリップしやすくなることが判明した。
【００９５】
これらの結果を踏まえ、定着ベルト２１の内周長と支持部材６０の外周長との周長差としては、０．５〜０．９ｍｍ、より好ましくは０．６〜０．８ｍｍ、最も好ましくは０．７ｍｍであることが明らかとなった。これにより、支持部材６０の過熱を防止しつつ、記録媒体Ｐのスリップを抑制できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上説明したように、本発明に係る定着装置および画像形成装置は、加熱領域における支持部材と定着ベルトとの密着性が高まるとともに、定着ベルトが引っ張られて加熱領域に押し当てられて離れ難くなるので、定着ベルトの浮き上がりによる支持部材の過熱を防止できる定着装置および画像形成装置を提供することができるという効果を奏するものであり、無端状の定着ベルトを内周側から支持する筒状の支持部材を有する定着装置およびこの定着装置を備える電子写真方式や静電記録方式などを利用したファクシミリ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機などの画像形成装置全般に有用である。
【符号の説明】
【００９７】
１  画像形成装置
１８  加熱領域と分離領域との間の最大外径
２０  定着装置
２１  定着ベルト
２１ｃ  塗膜
２３  補強部材
２５  加熱手段
２６  ニップ形成部材
２７  ニップ部
３１  加圧部材
６０  支持部材
６０ａ  塗膜
６２  導入領域
６３  加熱領域
６３ａ  加熱領域の円弧中心
６４  分離領域
６４ａ  分離領域の円弧中心
６５  逃げ領域
６６  中間領域
Ｐ  記録媒体
Ｔ  トナー像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９８】
【特許文献１】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献２】特開２００７−３３４２０５号公報
【図１】
0005601162.tif 000002
【図２】
0005601162.tif 000003
【図３】
0005601162.tif 000004
【図４】
0005601162.tif 000005
【図５】
0005601162.tif 000006
【図６】
0005601162.tif 000007
【図７】
0005601162.tif 000008
【図８】
0005601162.tif 000009
【図９】
0005601162.tif 000010
【図１０】
0005601162.tif 000011
【図１１】
0005601162.tif 000012
【図１２】
0005601162.tif 000013