(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ユニットと、
前記加圧ユニットに外接して回転走行するベルトユニットと、
前記加圧ユニットと前記ベルトユニットの接触部位にニップを形成するニップ形成ユニットと、
前記ニップ形成ユニットと前記ベルトユニットを加熱する加熱ユニットと、
前記ニップ形成ユニットを一定の加圧力で前記加圧ユニット側に加圧する支持ユニットであって、前記ベルトユニットの走行方向に対して斜角をなすように形成された複数の熱透過部を備えた支持ユニットと、を含み、
前記ニップ形成ユニットは、前記加熱ユニットからの輻射熱を集熱可能な構造を有するボディ部と、前記ボディ部に連結され、前記ベルトユニットに接触するニップ部と、を含むことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加圧ユニットは、軸回転可能なローラ部材を含み、
前記ベルトユニットは、回転する前記ローラ部材から動力が伝達されて回転走行するベルト部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記支持ユニットは、前記ニップ形成ユニットの前記走行方向の両端に対応する一対の支持部材と、前記支持部材どうしを連結する補強部材と、を含み、
前記補強部材は、前記複数の熱透過部が形成されるように、前記走行方向と垂直な方向に沿って一定間隔に配列されており、各々が前記走行方向に対して斜角をなす複数の補強リブを含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記補強部材はアーチ型であり、前記支持部材と前記補強部材は一体に形成され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】
前記熱透過部の前記走行方向と垂直な方向の幅をｗとし、前記熱透過部の前記走行方向に沿った長さをｈとし、前記補強リブの前記走行方向と垂直な方向の幅をｔとし、前記走行方向に対して前記補強リブがなす斜角度をθとしたとき、前記支持ユニットは、次の数式（１）が満足されるように構成されることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【数１】
0005441379.tif 000004
【請求項６】
前記支持ユニットの熱透過部は、前記走行方向に沿って少なくとも２列に配置されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記ボディ部は、前記支持ユニットの前記熱透過部に対応する部分が開放された構造を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
前記ボディ部は、ニップ形成ユニットの剛性補強のためのアーチ型の補強部を備え、
前記補強部には前記支持ユニットの前記熱透過部に対応する複数の第２熱透過部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項９】
前記第２熱透過部は、前記走行方向に沿って少なくとも２列に配置されることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記支持ユニットは、前記ニップ形成ユニットの前記走行方向の両端に対応する一対の支持部材を含み、
当該定着装置は、前記ニップ部と前記支持部材の間に介在され、前記ニップ形成ユニットから前記支持ユニットへの熱伝達を抑制する断熱部材を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記断熱部材の前記ベルトユニットとの接触面は、前記ベルトユニットに対応する曲面形状を有することを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
軸回転可能な加圧ローラと、
回転する前記加圧ローラから動力が伝達されて回転走行する定着ベルトと、
前記加圧ローラと前記定着ベルトの接触部位にニップを形成するニップ形成部材であって、前記定着ベルトに内接するニップ部を備えたニップ形成部材と、
前記定着ベルトの内側に位置し、前記ニップ形成部材と前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、
前記定着ベルトの内側に位置し、前記ニップ部の、前記定着ベルトの走行方向の両端を支持しつつ、前記ニップ部を前記加圧ローラ側に加圧する一対の支持部材と、
前記支持部材の剛性補強のために前記支持部材どうしを連結するアーチ型の補強部材であって、前記加熱部材からの輻射熱が前記走行方向と垂直な方向に沿って均等に伝達されるように、前記走行方向に対して斜角をなすように形成された複数の熱透過部を備えた補強部材と、を含み、
前記ニップ形成部材は、前記加熱部材からの輻射熱を集熱して前記ニップ部に伝達するボディ部を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
前記補強部材は、前記複数の熱透過部が形成されるように、前記走行方向と垂直な方向に沿って一定間隔に配列されており、前記走行方向に対して斜角をなす複数の補強リブを含むことを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記熱透過部の前記走行方向と垂直な方向の幅をｗとし、前記熱透過部の前記走行方向に沿った長さをｈとし、前記補強リブの前記走行方向と垂直な方向の幅をｔとし、前記走行方向に対して前記補強リブがなす斜角をθとしたとき、前記補強部材は次の数式（１）が満足されるように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
【数２】
0005441379.tif 000005
【請求項１５】
前記ボディ部は、剛性補強のためのアーチ型の補強部を含み、
前記補強部には、前記複数の熱透過部に対応する複数の第２熱透過部が形成されることを特徴とする請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記支持部材、及び前記補強部材は、一体に形成されることを特徴とする請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記ニップ部、前記ボディ部、及び前記補強部は、一体に形成されることを特徴とする請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記支持部材と前記ニップ部の間に介在され、前記ニップ部から前記支持部材への熱伝達を抑制する断熱部材を更に含み、
前記断熱部材の前記定着ベルトとの接触面は、前記定着ベルトに対応する曲面形状を有することを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１９】
静電潜像が形成される感光媒体と、
前記感光媒体の静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置と、
前記感光媒体の現像画像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記記録媒体に転写された現像画像を前記記録媒体に定着させる請求項１〜１８のいずれか１つに記載された定着装置と、を含む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】
本発明は画像形成装置に関し、より詳細には、現像画像を記録媒体に定着させるための改良された構造を有するベルト型定着装置、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真プロセスを用いるプリンタ、コピー機、複合機などのような画像形成装置は、転写装置によって記録媒体に転写された現像画像を加熱・加圧して半永久的に固着させる定着装置を備える。このような定着装置としては、ローラ型の定着装置とベルト型の定着装置が知られている。
【０００３】
定着装置において要求される主要な技術的性能としては、昇温性能や定着性能などが挙げられる。高速昇温のためには、加熱部の熱容量を小さくしなければならない。トナーの定着性に影響する主要因子としては、温度、加圧力、ニップ（ｎｉｐ）幅などがある。トナーの定着性は、定着温度がコールド・オフセット（ｃｏｌｄ  ｏｆｆｓｅｔ）とホット・オフセット（ｈｏｔ  ｏｆｆｓｅｔ）のどちらも発生しない範囲内で高ければ高いほど、そして、加圧力とニップ幅が大きければ大きいほど高くなる。
【０００４】
図１は、一般的なローラ型の定着装置を概略的に示す。図示されているように、一般的なローラ型の定着装置は互いに密着して回転する加圧ローラ１０及び加熱ローラ２０と、加熱ローラ２０の内部に設けられた加熱部材３０などを備える。このような定着装置は、加熱部材３０の熱容量が大きく、また、加熱部材３０が加熱ローラ２０の全体を加熱するため昇温時間が長くなるという短所がある。このほか、加圧ローラ１０と加熱ローラ２０の接触部分にニップ（Ｎ）が形成されるためニップ幅が狭くなるという短所がある。
【０００５】
図２は、昇温速度を改善するために提案された従来のベルト型の定着装置を概略的に示す。この定着装置は、軸回転可能な加圧ローラ１０、回転する加圧ローラ１０から伝達された動力により回転走行する定着ベルト４０、回転走行する定着ベルト４０をガイドするように定着ベルト４０の内部に設けられたガイド部材５０、及び定着ベルト４０のニップ部（Ｎ）を加熱するためにガイド部材５０に設けられた加熱部材６０などを備える。
【０００６】
このようなベルト型の定着装置は、熱容量が小さい加熱部材６０によりニップ部（Ｎ）のみを加熱する局部加熱方式であるため、図１のようなローラ型の定着装置に比べて昇温待機時間を短縮することができるとともに、ニップ部（Ｎ）幅を広げることができるという長所がある。しかし、加熱部材６０がニップ部（Ｎ）に設けられており、加圧ローラ１０によって加圧される構造を有しているため、加圧ローラ１０による加圧力が加熱部材６０の耐久強度以下に制限されるという短所がある。そのため、ニップ部（Ｎ）への加圧力を大きくすることができず、加圧力不足による定着不良が発生し得る。また、定着性を向上させるためにニップ部（Ｎ）への加圧力を大きくすると、加圧及び熱変形による加熱部材６０の破損が生じ得る。
【特許文献１】特開平１０−２８４２１８号公報
【特許文献２】特開２００６−０７８９６５号公報
【特許文献３】特開平１１−０７４０６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、高速昇温及び十分なニップ幅の確保に加えて、ベルトユニットの幅方向に沿った均等な加熱が可能な定着装置を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記のような定着装置により、高速昇温及び十分なニップ幅の確保に加えて、ベルトユニットの幅方向に沿った均等な加熱が可能となるため、高速印刷に対応できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の一実施形態に係る定着装置は、加圧ユニットと、前記加圧ユニットに外接して回転走行するベルトユニットと、前記加圧ユニットと前記ベルトユニットの接触部位にニップを形成するニップ形成ユニットと、前記ニップ形成ユニットと前記ベルトユニットを加熱する加熱ユニットと、前記ニップ形成ユニットを一定の加圧力で前記加圧ユニット側に加圧する支持ユニットであって、前記ベルトユニットの走行方向に対して斜角をなすように形成された複数の熱透過部を備えた支持ユニットと、を含み、前記ニップ形成ユニットは、前記加熱ユニットからの輻射熱を集熱可能な構造を有するボディ部と、前記ボディ部に連結され、前記ベルトユニットに接触するニップ部と、を含む。
【００１０】
ここで、前記加圧ユニットは、軸回転可能なローラ部材で構成されることができ、前記ベルトユニットは、回転する前記ローラ部材から動力が伝達されて回転走行するベルト部材で構成されることができる。
【００１１】
また、前記支持ユニットが、前記ニップ形成ユニットの前記走行方向の両端に対応する一対の支持部材と、前記支持部材どうしを連結する補強部材と、を含むことができる。前記補強部材は、前記複数の熱透過部が形成されるように、前記走行方向と垂直な方向に沿って一定間隔に配列されており、各々が前記走行方向に対して斜角をなす複数の補強リブを含むことができる。このとき、前記補強部材は、アーチ型に形成されることができ、前記支持部材と前記補強部材は、一体に形成されることができる。
【００１２】
また、本発明の定着装置は、前記熱透過部の前記走行方向と垂直な方向の幅をｗとし、前記熱透過部の前記走行方向に沿った長さをｈとし、前記補強リブの前記走行方向と垂直な方向の幅をｔとし、前記走行方向と前記補強リブとがなす斜角をθとしたとき、前記支持ユニットは、次の数式（１）が満足されるように構成されることが好ましい。
【００１３】
【数１】
0005441379.tif 000002
【００１４】
また、本発明の定着装置において、前記支持ユニットの熱透過部は、前記走行方向に沿って少なくとも２列に配置されることができる。
【００１５】
また、本発明の定着装置において、前記ボディ部は、前記支持ユニットの熱透過部に対応する部分が開放された構造を有することができる。また、前記ボディ部は、ニップ形成ユニットの剛性補強のためのアーチ型の補強部を備えることができる。このとき、前記補強部には、前記支持ユニットの熱透過部に対応する複数の第２熱透過部が形成されることができる。前記第２熱透過部は、前記走行方向に沿って少なくとも２列に配置されることができる。
【００１６】
また、本発明の定着装置は、前記ニップ形成ユニットのニップ部と前記支持ユニットの支持部材の間に介在され、前記ニップ形成ユニットから前記支持ユニットへの熱伝達を抑制する断熱部材を更に含むことができ、前記断熱部材の前記ベルトユニットとの接触面は、前記ベルトユニットに対応する曲面形状を有することが好ましい。
【００１７】
本発明の他の実施形態に係る定着装置は、軸回転可能な加圧ローラと、回転する前記加圧ローラから動力が伝達されて回転走行する定着ベルトと、前記加圧ローラと前記定着ベルトの接触部位にニップを形成するニップ形成部材であって、前記定着ベルトに内接するニップ部を備えたニップ形成部材と、前記定着ベルトの内側に位置し、前記ニップ形成部材と前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、前記定着ベルトの内側に位置し、前記ニップ形成部材の、前記定着ベルトの走行方向の両端を支持しつつ、前記ニップ部を前記加圧ローラ側に加圧する一対の支持部材と、前記支持部材の剛性補強のために支持部材どうしを連結するアーチ型の補強部材であって、前記加熱部材からの輻射熱が前記走行方向と垂直な方向に沿って均等に伝達されるように、前記走行方向に対して斜角をなすように形成された複数の熱透過部を備えた補強部材と、を含み、前記ニップ形成部材は、前記加熱部材からの輻射熱を集熱して前記ニップ部に伝達するボディ部を備える。
【００１８】
一方、本発明の他の目的を達成するための画像形成装置は、静電潜像が形成される感光媒体と、前記感光媒体の静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像装置と、前記感光媒体の現像画像を記録媒体に転写する転写装置と、前記記録媒体に転写された現像画像を前記記録媒体に定着させる前述のような定着装置と、を含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の定着装置及び画像形成装置によると、加熱ユニットからの輻射熱がベルトユニットを直接加熱するとともにニップ形成ユニットに集熱されてニップを加熱するので、加熱ユニットの発熱量が少なくても加熱ユニットからの輻射熱を効率良く利用することができる。そのため、高速昇温及び熱的安定性が実現し、高速印刷が可能となる。
【００２０】
また、本発明によると、支持ユニットが、ニップ形成ユニットのニップ部をベルトユニットの幅方向に沿って均等に支持しつつニップ部を加圧ユニット側に加圧するので、安定したニップ幅を確保することができ、定着性を向上させることができる。
【００２１】
また、本発明によると、ニップ形成ユニットから支持ユニットへの熱伝達を遮断する断熱部材を備えることで、ニップ部からの熱伝達によるベルトユニットの昇温速度を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明によると、支持ユニットが補強部材を備えているので、ニップ形成ユニットを、ベルトユニットの幅方向に沿って均等に加圧することができる。ここで、前記補強部材には、ベルトユニットの回転方向に対して斜角をなす複数の熱透過部が形成されているので、加熱ユニットからの輻射熱をベルトユニットの幅方向に沿って均等に伝達することができる。そのため、加熱ユニットにより加熱されるベルトユニットの幅方向の温度のばらつきを低減し、定着性を向上させることができる。すなわち、ベルトユニットが一回転するときに加熱ユニットによって加熱される時間が、ベルトユニットの幅方向に沿って均一であるため、ベルトユニットの表面上の温度のばらつきが減少し、これにより記録媒体に現像画像を均一に定着させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付の図面に参照して本発明の好適な実施形態について詳述する。
【００２４】
本発明について説明するに当たり、関連する公知の構成または機能に関する詳細な説明が却って本発明の技術的範囲を不明確にすると判断される場合に適宜説明を省略する。
【００２５】
図３〜図５に示すように、本発明の一実施形態に係る定着装置は、一方向に延伸する加圧ユニット１００、前記加圧ユニット１００の延伸方向の長さに対応する幅を有し、加圧ユニット１００に外接した状態で回転走行するベルトユニット２００、前記ベルトユニット２００の幅方向に沿って延伸し、前記加圧ユニット１００と前記ベルトユニット２００の接触部位にニップ（Ｎ）が形成されるように前記ベルトユニット２００に内接した状態に設置されるニップ形成ユニット３００、前記ベルトユニット２００の幅方向に沿って延伸し、前記ニップ形成ユニット３００と前記ベルトユニット２００を加熱するために前記ベルトユニット２００の内側に配置される加熱ユニット４００、及び前記ベルトユニット２００の幅方向に沿って延伸し、前記ニップ形成ユニット３００を支持しつつ前記加圧ユニット１００側に加圧することで、ベルトユニット２００の幅方向に沿って均一なニップ（Ｎ）を形成する支持ユニット５００などを備える。
【００２６】
前記加圧ユニット１００は、前記ベルトユニット２００とともにニップ（Ｎ）を形成し、記録媒体（Ｐ）をベルトユニット２００に圧接させる。図中の例では、加圧ユニット１００として、一方向に延伸する円筒状のローラ部材が示されているが、このようなローラ部材は加圧ユニット１００の一例に過ぎず、加圧ユニット１００として、ローラ部材のほかベルト部材やパッド部材などを使用することができる。しかし、記録媒体（Ｐ）搬送時のスリップの発生などを考慮すると、本実施形態のようなローラ部材からなる加圧ユニット１００が、記録媒体搬送時のスリップをほとんど発生させないため好ましい。一方、前記加圧ユニット１００の回転軸１００ａと定着装置フレーム（図示せず）の間には、加圧ユニット１００をベルトユニット２００側に付勢する弾性部材が備えられるが、図面においては省略している。
【００２７】
前記ベルトユニット２００は、軸回転する前記加圧ユニット１００から動力が伝達されて回転走行するベルト部材（以下、「定着ベルト」ともいう）を含む。前記ベルトユニット２００は、前記加圧ユニット１００の延伸方向の長さに対応する幅を有し、耐熱性の材質からなる。より詳細には、モノ画像形成装置の場合、前記ベルトユニット２００は金属または耐熱性ポリマーからなる単層構造を有し得る。ここで、例えば、前記金属はＳＵＳやニッケルなどであり、耐熱性ポリマーはポリイミドなどであり得る。また、前記ベルトユニット２００は、多層構造を有し得る。例えば、ベルトユニット２００は、その内周面にテフロン樹脂をコーティングした耐磨耗層が形成され、外周面にカラー印刷に対応するためのシリコンやゴムなどの弾性層が形成され多層構造を有し得る。また、ベルトユニット２００の走行を円滑にするために内面に潤滑材を塗布することもできる。
【００２８】
また、前記ベルトユニット２００には、円滑な回転走行のために一定のテンションが加えられ、加圧ユニット１００とベルトユニット２００の間には記録媒体（Ｐ）に転写された現像画像の定着に必要な一定の加圧力が加えられる。前記加圧力は、後述される支持ユニット５００によって、ベルトユニット２００の幅方向に沿って均等に作用する。本実施形態においては、ベルトユニット２００を軸回転する加圧ユニット１００に従動させる構成を例示しているが、ベルトユニット２００を駆動するための別途の駆動装置が設けられてもよい。また、ベルトユニット２００を回転駆動し、前記加圧ユニット１００を軸回転する前記ベルトユニット２００に従動させる構成も可能である。
【００２９】
前記ニップ形成ユニット３００は、前記加熱ユニット４００からの輻射熱を集熱することができるように形成されたボディ部３１０、及び加圧ユニット１００とベルトユニット２００の接触部位にニップ（Ｎ）を形成することができるように設置されたニップ部３２０を含む。また、前記ボディ部３１０は、ニップ形成ユニット３００の剛性補強のためのアーチ型の補強部３３０を備える。前記補強部３３０によってニップ形成ユニット３００が補強されるので、ベルトユニット２００の幅方向に沿って均一なニップ（Ｎ）が形成される。
【００３０】
前記補強部３３０には、図６Ｂに示すように、補強部３３０の内部に配置された加熱ユニット４００からの輻射熱がベルトユニット２００へ直接伝達されるようにするための複数の第２熱透過部３３０ａが形成される。前記複数の第２熱透過部３３０ａは、加熱ユニット４００からの輻射熱がベルトユニット２００の幅方向に沿って均等に伝達されるように、ベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなすように形成される。このような第２熱透過部３３０ａを形成するために、補強部３３０は、ベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなすように配置された複数の補強リブ３３０ｂを備えている。このような第２熱透過部３３０ａは、後述される支持ユニット５００に備えられる第１熱透過部と同様の構造及び作用を有するため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３１】
前記ボディ部３１０は、加熱ユニット４００から放射される輻射熱を集熱することができるように構成され、集熱した熱エネルギーを前記ニップ部３２０に伝達する。また、前記ボディ部３１０には１つ以上のスリットが形成されており、加熱ユニット４００からの輻射熱がニップ部３２０に直接伝達されるようになっている。このようなニップ形成ユニット３００は、熱伝導性に優れたアルミニウム、銅などの金属材質またはその合金から形成される。
【００３２】
一方、図３の実施形態においては、設置上の便宜のためにニップ部３２０とボディ部３１０を別々に構成しており、これらを結合したものをニップ形成ユニット３００として例示しているが、部材間の接触熱抵抗を減少させるために、ボディ部３１０とニップ部３２０とを一体に形成することもできる。また、図示していないが、前記ニップ部３２０の加圧ユニット１００に対向する面を、加圧ユニット１００の外周面に対応する曲面状に形成することで、記録媒体（Ｐ）との密着性を高め、定着性をさらに向上させることも可能である。
【００３３】
前記加熱ユニット４００は、前記ベルトユニット２００の内部の略中央部に位置するように設置される。すなわち、加熱ユニット４００は、ベルトユニット２００の内面の少なくとも一部と、ニップ形成ユニット３００の少なくとも一部に、輻射熱が直接伝達されるように配置される。前記加熱ユニット４００は、外部から電源が印加されると熱を発生し、ニップ形成ユニット３００を加熱すると同時にベルトユニット２００を加熱する。このような加熱ユニット４００としては、ランプヒータ、電熱線または抵抗パターンが備えられた面状発熱体などが用いられ、好ましくは円筒状のハロゲンランプが用いられる。一方、定着装置は、前記加熱ユニット４００又はベルトユニット２００の温度を検知するための温度センサと、温度センサによって検知した加熱ユニット４００又はベルトユニット２００の温度を制御するための温度制御部などを備えることができるが、本図面においてはこれらを省略している。
【００３４】
前記支持ユニット５００は、前記ニップ形成ユニット３００のニップ部３２０を支持・加圧するために必要な所定の剛性を有する構造物である。前記支持ユニット５００は、ステンレスやバネ鋼のような強度の優れた金属材質から形成される。前記支持ユニット５００の機能は、ニップ形成ユニット３００（特にニップ部３２０）の両側面を支持すると同時にニップ形成ユニット３００を加圧ユニット１００に向かう方向に加圧することで、ベルトユニット２００の幅方向に沿って均等なニップが形成されるようにすることである。
【００３５】
より詳細には、前記支持ユニット５００は、定着装置のフレーム（図示せず）にバネ（図示せず）を介して取り付けられており、前記バネによって支持ユニット５００に加圧ユニット１００に向かう方向の集中荷重が加えられる。ここで、支持ユニット５００は所定の剛性を有するため、ニップ形成ユニット３００をその幅方向に沿って均等に加圧し、均一なニップ幅を維持する。これにより、定着装置は良好な定着性を確保することができる。
【００３６】
一方、前記支持ユニット５００の剛性が低い場合には、撓みが発生してしまいニップ形成ユニット３００を均等に加圧することができない。つまり、支持ユニット５００に作用する集中荷重による曲げ変形（ｂｅｎｄｉｎｇ  ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）を抑制できるように、支持ユニット５００には一定の曲げ強度（ｂｅｎｄｉｎｇ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が要求される。そのため、支持ユニット５００は、一定の断面慣性モーメント（ｍｏｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｅｒｔｉａ  ｏｆ  ｃｒｏｓｓ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ａｒｅａ）を備えていなければならない。
【００３７】
前記のような点に鑑みて、本発明の一実施形態において、前記支持ユニット５００は、図６Ａに示すように、ニップ形成ユニット３００の両側部に対応するように配置される一対の支持部材５１０，５２０と、前記支持部材５１０，５２０どうしを連結して剛性を補強する補強部材５３０を備えている。
【００３８】
前記補強部材５３０は、例えば、アーチ状に形成され、このような補強部材５３０によって支持ユニット５００の剛性が増大するので撓みが発生しなくなる。その結果、ニップ形成ユニット３００には、その延伸方向に沿って均等な力が作用するので、ベルトユニット２００と加圧ユニット１００の間には、ベルトユニット２００の幅方向に沿って均一なニップ（Ｎ）が形成される。
【００３９】
前記のような補強部材５３０を備えた支持ユニット５００は、支持ユニットの剛性を増大させる上では効果的であるが、補強部材５３０が加熱ユニット４００とベルトユニット２００の間に介在するため、加熱ユニット４００からの輻射熱のベルトユニット２００への伝達が抑制されるおそれがある。これを防止するために、本発明の一実施形態に係る定着装置では、前記補強部材５３０に複数の熱透過部５３０ａを形成し、加熱ユニット４００からの輻射熱がベルトユニット２００に均等に伝達されるようにしている。
【００４０】
本実施形態においては、前記複数の熱透過部５３０ａが、ベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなすように形成されている。つまり、前記補強部材５３０は、図６Ａに示すように、補強部材５３０の延伸方向に沿って一定間隔に配置されており、ベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなす複数の補強リブ５３０ｂを備えている。
【００４１】
仮に、前記補強部材５３０の熱透過部５３０ａを、それがベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなすのではなく、例えば図７に示すように、ベルトユニット２００の走行方向と平行をなすように形成した場合、ベルトユニット２００は均一に加熱されないことになる。すなわち、ベルトユニット２００の走行方向と平行をなすように熱透過部５３０ａ´を形成した場合、ベルトユニット２００の走行方向と平行をなす補強リブ５３０ｂ´に対応する部分は輻射熱が伝達されないことになる。その結果、ベルトユニット２００の幅方向において温度のばらつきが生じるため、記録媒体（Ｐ）への現像画像の定着度にもばらつきが生じる。図７に示す記録媒体（Ｐ）に現像画像が定着された状態を観察すると、熱透過部５３０ａ´に対応する部分と補強リブ５３０ｂ´に対応する部分の定着度が異なることが分る（図中の色付きの部分と白抜きの部分を参照）。
【００４２】
一方、本実施形態のようにベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなす熱透過部５３０ａを形成すれば、図８Ａに示すように、ベルトユニット２００の幅方向に沿って加熱ユニット４００からの輻射熱を均等に伝達させることが可能となる。勿論、補強リブ５３０ｂが全く存在しない場合に比べて、ベルトユニット２００が１回転するときの温度上昇は小さいが、少なくともベルトユニット２００の幅方向における温度のばらつきはなくなる。従って、ベルトユニット２００の温度のばらつきによって発生する定着不良を解消することができる。すなわち、本発明は、均一なニップ幅を確保するための補強部材５３０に、ベルトユニット２００の回転方向に対して斜角をなす熱透過部５３０ａを形成することにより、前記補強部材５３０が原因で発生し得る定着不良を解消するものである。
【００４３】
ベルトユニット２００を均等に加熱することができる最も好適な熱透過部５３０ａの構造を、図８Ａを参照して説明する。図８Ａは、ベルトユニット２００の走行方向に沿って補強部材５３０を展開した状態を部分的に拡大して示すものである。
【００４４】
同図には、補強部材５３０に設けられた全ての熱透過部５３０ａのうち、互いに隣接するｎ番目とｎ＋１番目の補強部材５３０が中心に表されている。ｎ番目の熱透過部５３０ａはＡｎ，Ｂｎ，Ｃｎ，Ｄｎの４点に囲まれた領域で表され、ｎ＋１番目の熱透過部５３０ａはＡｎ＋１，Ｂｎ＋１，Ｃｎ＋１，Ｄｎ＋１の４点に囲まれた領域で表される。複数の補強リブ５３０ｂは相互に平行をなすように配列されており、展開された状態における熱透過部５３０ａの形態は平行四辺形である。より具体的に、このような状態の熱透過部５３０ａは、底辺がｗ、高さがｈの平行四辺形である。また、補強リブ５３０ｂの厚さはｔであり、補強リブ５３０ｂが、加熱ユニット４００からの輻射熱を遮断するベルトユニット２００の走行方向の長さはｄである。前記のｔ、ｄは、補強リブ５３０ｂとベルトユニット２００の走行方向とがなす角度がθである場合、次のような関係を有する。
【００４５】
ｔａｎθ＝ｔ／ｄ
ここで、ｎ番目の熱透過部の角Ｄｎと、ｎ＋１番目の熱透過部の角Ａｎ＋１がベルトユニット２００の走行方向において同一線上に位置する場合に、ベルトユニット２００の一地点が１回転するときに熱透過部に対向する時間は一定である。このような条件をθ、ｗ、ｔで表すと次の数式（１）の通りである。
【００４６】
【数２】
0005441379.tif 000003
【００４７】
ここで、熱透過部５３０ａの幅ｗは０より大きい。上記の条件が満足される場合、ベルトユニット２００が一回転するときに熱透過部５３０ａを介して輻射熱を受ける長さ（以下、「開口長さ」ともいう）は（ｈ−ｄ）であり、これはベルトユニット２００のあらゆる地点において同一である。すなわち、ベルトユニット２００が一回転するときに、その内面上の各地点が加熱ユニット４００に露出される時間は、各地点が開口長さ（ｈ−ｄ）を通過する時間であるが、その時間はベルトユニット２００の内面の全領域において均一である。そのため、ニップに進入する前にベルトユニット２００の内表面が受ける輻射熱はベルトユニット２００の幅方向に沿って均等であり、ベルトユニット２００の幅方向の温度は均一になる。
【００４８】
最も好適な実施例においては上記の条件が満足される。ただし、ベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなす熱透過部５３０ａが配置されていれば、ｗ、ｈ、θの条件に応じて多少の相違はあるものの、ベルトユニット２００の幅方向の全域に輻射熱が伝達されることが、図８Ｂ〜図８Ｆを通じて確認される。
【００４９】
図８Ｂは、ｗ／ｈ＜ｔａｎθ＜（ｗ＋ｔ）／ｈの条件が満足されるときの開口長さの変化を、図８Ｃは、ｔａｎθ＝ｗ／ｈの条件が満足されるときの開口長さの変化を、図８Ｄは、ｔａｎθ＜ｗ／ｈの条件が満足されるときの開口長さの変化を、図８Ｅは、（ｗ＋ｔ）／ｈ＜ｔａｎθ＜（ｗ＋２ｔ）／ｈの条件が満足されるときの開口長さの変化を、そして、図８Ｆは、ｔａｎθ＝（ｗ＋２ｔ）／ｈの条件が満足されるときの開口長さの変化をそれぞれ示す。図８Ａ〜図８Ｆにおいて、太い矢印はベルトユニットの走行方向を示す。
【００５０】
前記図８Ａ〜図８Ｆに示すように、熱透過部５３０ａがなす平行四辺形の高さｈが大きければ大きいほど、そして、加熱ユニットからの輻射熱を遮断する長さｄが小さければ小さいほど、開口長さ（ｈ−ｄ）のばらつきは減少することが分かる。なお、ｄは、ｔが小さければ小さいほど、そして、θが大きければ大きいほど小さくなる。
【００５１】
一方、前述したニップ形成ユニット３００の補強部３３０に備えられる第２熱透過部３３０ａの構造も、前述した支持ユニット５００に設けられる補強部材５３０の熱透過部５３０ａの構造と同一であり、ニップ形成ユニット３００の第２熱透過部３３０ａは、前記支持ユニット５００の熱透過部５３０ａに対応する位置にそれぞれ形成される。
【００５２】
図９Ａ及び図９Ｂは、支持ユニット５００Ａ及びニップ形成ユニット３００Ａの変形例をそれぞれ示す。同図に示すように、支持ユニット５００Ａには熱透過部５３０ａＡがベルトユニット２００の走行方向に沿って２列に配置されており、ニップ形成ユニット３００Ａにも第２熱透過部３３０ａＡがベルトユニット２００の走行方向に沿って２列に配置されている。このように熱透過部がベルトユニット２００の走行方向に沿って２列に配置される点を除いた他の構成は、前述した支持ユニット５００及びニップ形成ユニット３００と同様である。そのため、ここでは詳細な説明を省略する。本発明に係る熱透過部は、本変形例のような２列のほか、３列または４列に配置されてもよい。
【００５３】
また図３及び図４を参照すると、本発明の定着装置は、ニップ形成ユニット３００のニップ部３２０と、支持ユニット５００の両側に位置する支持部材５１０，５２０との間に介在し、前記ニップ部３２０からの熱が支持部材５１０，５２０に伝達されることを防止するための断熱部材６００を備える。前記断熱部材６００は、熱伝導率の低いゴム、耐熱性樹脂、セラミック又はポリマーなどから形成することができる。このような断熱部材６００を設ければ、昇温開始後の初期段階におけるニップ部３２０から支持部材５１０，５２０への放熱が抑制されるので、昇温時間の増加を防止することができる。
【００５４】
このように断熱部材６００が設けられる場合、図３に示すように、ニップ形成ユニット３００のニップ部３２０に接触する断熱部材６００を、支持部材５１０，５２０が加圧する構造となる。ここで、断熱部材６００のベルトユニット２００との接触面を曲面状に形成することで、ベルトユニット２００が円滑に走行できるようになる。
【００５５】
図１０は、本発明の他の実施形態に係る定着装置を概略的に示す断面図であり、図１１Ａ及び図１１Ｂは、図１０から支持ユニット及びニップ形成ユニットを抜き出して示す図である。
【００５６】
図１０、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、本発明の他の実施形態に係る定着装置は、ニップ形成ユニット３００のボディ部３１０が補強部を備えておらず、その部分が完全に開放されている点が、前述の実施形態と異なる。このような定着装置は、前述した実施形態と比較して、ニップ形成ユニット３００の製造が容易であるという長所がある。その他の構成及び作用効果は前述した実施形態と同様であるので、ここでは具体的な説明を省略する。
【００５７】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明の他の実施形態に係る定着装置の支持ユニット５００Ａの変形例であって、その具体的な構成は図９Ａと同一である。すなわち、図１１Ａと比較して、複数の熱透過部５００ａＡがベルトユニットの走行方向に沿って２列に配置されている点で相違している。図示していないが、本実施形態においても、熱透過部５００ａＡは２列以上に配置されることができる。
【００５８】
以上のように構成された本発明に係る定着装置によれば、ベルトユニット２００の内部からニップ形成ユニット３００を加圧・支持する支持ユニット５００に剛性補強のための補強部材５３０を設けることで、ベルトユニット２００の幅方向に沿って均一なニップを確保することができ、また、補強部材５３０にベルトユニット２００の走行方向に対して斜角をなす複数の熱透過部５３０ａを形成することで、ベルトユニット２００を幅方向に沿って均等に加熱することができる。従って、加圧ユニット１００とベルトユニット２００の間に形成されるニップを通過した記録媒体（Ｐ）に転写された現像画像を、より効率良く熱圧着することができる。
【００５９】
図１３は、前述した各種実施形態のうちの一実施形態に係る定着装置が採用された画像形成装置を概略的に示す図である。同図に示すように、本発明に係る画像形成装置は、給紙装置１、所定の静電潜像が形成される感光媒体２、感光媒体２上の静電潜像を現像剤を用いて現像する現像装置３、現像装置によって現像された感光媒体２上の現像画像を記録媒体（Ｐ）に転写させる転写装置４、記録媒体（Ｐ）に転写された現像画像を定着させる定着装置５、及び排紙装置６等を備えている。
【００６０】
前記給紙装置１、感光媒体２、現像装置３、転写装置４、排紙装置６の構成及び作用は公知技術から理解可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。前記定着装置５は、図３〜図１２を参照しながら説明したような特徴を有する。従って、本発明によれば、昨今の高速化の要求に応じたユーザの嗜好を十分に満足する画像形成装置を提供することができる。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施形態を図示しつつ説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。つまり、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、誰もが、特許請求の範囲において請求された本発明の要旨から逸脱することなく多様な変形例を実施可能であることは勿論であり、該変形例は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】一般的なローラ型定着装置の概略的な断面図である。
【図２】一般的なベルト型定着装置の概略的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の概略的な断面図である。
【図４】図３の定着装置からベルトユニットを除去した状態の正面斜視図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６Ａ】図３の定着装置に適用された支持ユニットの構造を説明するための図である。
【図６Ｂ】図３の定着装置に適用されたニップ形成ユニットの構造を説明するための図である。
【図７】本発明に係る斜線型の熱透過部を有する補強部材の作用を説明するために引用した図であって、四角形の熱透過部が形成された補強部材を有する支持ユニットを採用した定着装置の概略的な図である。
【図８Ａ】ベルトユニットが均一に加熱される支持ユニットの最適条件について説明するために示す図である。
【図８Ｂ】ベルトユニットが均一に加熱される支持ユニットの最適条件について説明するために示す図である。
【図８Ｃ】ベルトユニットが均一に加熱される支持ユニットの最適条件について説明するために示す図である。
【図８Ｄ】ベルトユニットが均一に加熱される支持ユニットの最適条件について説明するために示す図である。
【図８Ｅ】ベルトユニットが均一に加熱される支持ユニットの最適条件について説明するために示す図である。
【図８Ｆ】ベルトユニットが均一に加熱される支持ユニットの最適条件について説明するために示す図である。
【図９Ａ】支持ユニットの変形例を説明するための図である。
【図９Ｂ】ニップ形成ユニットの変形例を説明するための図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る定着装置の概略的な断面図である。
【図１１Ａ】図１０の定着装置に適用された支持ユニットの構造を説明するための図である。
【図１１Ｂ】図１０の定着装置に適用されたニップ形成ユニットの構造を説明するための図である。
【図１２Ａ】支持ユニットの変形例を説明するための図である。
【図１２Ｂ】ニップ形成ユニットの変形例を説明するための図である。
【図１３】本発明の定着装置を採用した画像形成装置を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１        給紙装置、
２        感光媒体、
３        現像装置、
４        転写装置、
５        定着装置、
６        排紙装置、
１００    加圧ユニット、
２００    ベルトユニット、
３００    ニップ形成ユニット、
３１０    ボディ部、
３２０    ニップ部、
３３０    補強部、
３３０ａ  第２熱透過部、
３３０ｂ  補強リブ、
４００    加熱ユニット、
５００    支持ユニット、
５３０ｂ  補強リブ。
【図１】
0005441379.tif 000006
【図２】
0005441379.tif 000007
【図３】
0005441379.tif 000008
【図４】
0005441379.tif 000009
【図５】
0005441379.tif 000010
【図６Ａ】
0005441379.tif 000011
【図６Ｂ】
0005441379.tif 000012
【図７】
0005441379.tif 000013
【図８Ａ】
0005441379.tif 000014
【図８Ｂ】
0005441379.tif 000015
【図８Ｃ】
0005441379.tif 000016
【図８Ｄ】
0005441379.tif 000017
【図８Ｅ】
0005441379.tif 000018
【図８Ｆ】
0005441379.tif 000019
【図９Ａ】
0005441379.tif 000020
【図９Ｂ】
0005441379.tif 000021
【図１０】
0005441379.tif 000022
【図１１Ａ】
0005441379.tif 000023
【図１１Ｂ】
0005441379.tif 000024
【図１２Ａ】
0005441379.tif 000025
【図１２Ｂ】
0005441379.tif 000026
【図１３】
0005441379.tif 000027