(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性の無端ベルトからなる定着ベルトと、前記定着ベルトの内部に設けられて該定着ベルトを保持するパイプ状の保持部材と、前記定着ベルトを介して加圧部材に対向設置されて前記定着ベルトと前記加圧部材間に定着ニップを形成するニップ形成部材とを具備し、前記保持部材は、前記定着ニップに対向した部分に前記ニップ形成部材を収容する凹部が形成された略円筒形に形成され、前記定着ベルトは、前記定着ニップに定着対象の記録媒体を搬送するために前記加圧部材の回転力により連れ回されるベルトであり、前記定着ベルトは、前記ニップ形成部材の前記定着ニップ側の面に接触すると共に、前記定着ベルトの回転軸方向から見て、前記保持部材の前記定着ニップとは反対側の外周面に接触するように配置され、前記定着ベルトにおける前記定着ニップに対する記録媒体搬送方向上流側および下流側に、前記保持部材と前記加圧部材とに接触せず、かつ前記定着ニップよりも前記加圧部材側に膨出する弛み部分が形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルトは、前記ニップ形成部材の前記定着ニップ側の面に、直接または摺動シートを介して接触していることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記ニップ形成部材における前記加圧部材に対向した部分が、断面円形の前記加圧部材の曲率に合った曲率を有することを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記ニップ形成部材の曲率半径が２５ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ベルトの基材がステンレスまたはニッケルで形成され、かつ該基材厚みが２５μｍ〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ニップにおける前記ニップ形成部材の曲率中心と前記加圧部材の中心とが記録媒体搬送方向に対し略鉛直方向でほぼ同じ位置に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ニップに対する記録媒体搬送方向上流側および下流側における前記定着ベルトの前記弛み部分が略同一形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ベルトを加熱する加熱部材をさらに具備し、前記加熱部材が、前記保持部材の内部に設置され、該保持部材を介して前記定着ベルトを加熱することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着ベルトを加熱する加熱部材をさらに具備し、前記加熱部材が、前記定着ベルトの外部に設置され、前記保持部材を介して前記定着ベルトを加熱することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着ベルトを加熱する加熱部材をさらに具備し、前記加熱部材が、前記定着ベルトの外部に設置され、前記定着ベルトの外周部を直接的に加熱することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項１１】
記録媒体に対して画像を形成する画像形成部と、該画像形成部にて画像が形成された記録媒体に対して定着処理を行う定着部とを備えた画像形成装置において、前記定着部として請求項１〜１０のいずれか１項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、定着ベルトと加圧部材間のニップ部において記録媒体を加熱加圧することによって記録媒体上の形成画像に対する定着を行う定着装置、および該定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を利用した画像形成装置は広く知られている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光体ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー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媒体に転写してトナー像を担持させる。その後、記録紙などの記録媒体上の未定着のトナー像を定着装置によって加圧／加熱し、記録媒体上のトナー像を定着するものである。
【０００３】
定着装置には、対向するローラまたはベルトあるいはそれらの組み合わせにより構成された定着回転体が設けられており、記録媒体をニップ部にて挟み込み、加圧／加熱して、トナー像を記録媒体上に定着する。
【０００４】
この種の定着装置には、従来より各種方式のものがある。その一例として、特許文献１，２に記載されているベルト定着方式の定着装置がある。
【０００５】
ベルト定着方式の定着装置は、基本的に、熱源である加熱ヒータを内蔵するパイプ状の熱伝達部材と、熱伝達部材により加熱される無端状の定着ベルトと、定着ベルトに当接して定着ニップを形成する加圧ローラとからなり、定着ニップに搬送されたトナー転写済みの記録媒体を、定着ベルトと加圧ローラにて加熱および加圧することによって定着する構成になっている（特許文献１参照）。
【０００６】
この種の定着装置において、装置を小型化することにより定着ニップのニップ幅が狭くなり、記録媒体に付与する熱が不足するという課題がある。
【０００７】
このため、図８に示す従来例のように、加熱部材２０１を内蔵し、かつ用紙Ｐ搬送方向に長径が設定され、記録媒体Ｐの搬送方向とは直交する方向に短径が設定された状態で回動する定着ベルト２０２と、定着ベルト２０２の短径方向に位置し、該定着ベルト２０２に圧接して記録媒体Ｐが通過するニップ部Ｎを形成する加圧ローラ２０３と、定着ベルト２０２に内接して、該定着ベルト２０２を保持するベルトガイド部材２０４とを備えた構成の定着装置が提案されている（特許文献２参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記従来技術において、図８に示す定着装置では、定着ベルト２０２を小径化して低熱容量化した際に、狭くなってしまうニップ部Ｎの幅を、定着ベルト２０２における略楕円形状の長径を記録媒体搬送方向に設定し、かつ短径側を記録媒体用紙搬送方向に対し鉛直方向に設定することにより、定着ベルト２０２を小径化しながらニップ部Ｎの幅を拡大することが可能な構成とし、ウォームアップタイムの短縮と定着装置の高速化を同時に実現するようにしている。
【０００９】
しかし、図８に示す定着装置において、定着装置の高速化に対応するために必要なニップ幅を形成し、かつ必要な接触面圧力を確保するためには、定着ベルト２０２を略楕円形状に保持するためのベルトガイド部材２０４の強度を増強するために、ベルトガイド部材２０４を厚肉化にする必要がある。このため、定着ベルト２０２の内周面の接触する部材の熱容量が増大して昇温が遅くなり、ウォームアップタイムが長くなる問題がある。
【００１０】
また、円形の定着ベルト２０２を、前記のような楕円形状にするために、押し潰して変形させて定着ベルト２０２の内側よりベルトガイド部材２０４で保持すると共に、加圧ローラ２０３を定着ベルト２０２の短径方向に圧接してニップ部Ｎを形成し、かつベルトガイド部材２０４のニップ部Ｎに対応する領域を加熱部材２０１により加熱する構成にすると、ベルトガイド部材２０４の表面全体に定着ベルト２０２の内面が接触することになる。
【００１１】
このため、ベルトガイド部材２０４のニップ部Ｎ以外の領域において、温度が低い部分が生じて回転する定着ベルト２０２の熱を奪い、定着ベルト２０２がニップ部Ｎの入り口に戻ってくる際、ベルト温度は最も冷えた状態になる。このため、特に高速回転を行う場合には、定着不良が発生しやすいという問題がある。
【００１２】
本発明は、前記従来技術の課題を解決し、定着ベルトの温度低下を招くことなく記録媒体と定着ベルトとの接触面積を適切に確保することができる定着装置、および該定着装置を備える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】
【００１３】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可撓性の無端ベルトからなる定着ベルトと、前記定着ベルトの内部に設けられて該定着ベルトを保持するパイプ状の保持部材と、前記定着ベルトを介して加圧部材に対向設置されて前記定着ベルトと前記加圧部材間に定着ニップを形成するニップ形成部材とを具備し、前記保持部材は、前記定着ニップに対向した部分に前記ニップ形成部材を収容する凹部が形成された略円筒形に形成され、前記定着ベルトは、前記定着ニップに定着対象の記録媒体を搬送するために前記加圧部材の回転力により連れ回されるベルトであり、前記定着ベルトは、前記ニップ形成部材の前記定着ニップ側の面に接触すると共に、前記定着ベルトの回転軸方向から見て、前記保持部材の前記定着ニップとは反対側の外周面に接触するように配置され、前記定着ベルトにおける前記定着ニップに対する記録媒体搬送方向上流側および下流側に、前記保持部材と前記加圧部材とに接触せず、かつ前記定着ニップよりも前記加圧部材側に膨出する弛み部分が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る定着装置によれば、定着ベルトの温度低下を招くことなく記録媒体と定着ベルトとの接触面積を適切に確保することができる定着装置を提供することが可能になる。
【００１５】
また、本発明に係る定着装置を搭載した画像形成装置によれば、良好な定着処理による高品位な画像形成が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態を説明するための画像形成装置全体を正面から見た概略構成図
【図２】本発明の定着装置の実施形態における要部を示す正面断面図
【図３】本実施形態におけるニップ形成部材と加圧ローラの位置配置図
【図４】本実施形態における定着ベルトの基材厚みとプレニップおよびアフターニップの形状との関係について実験した結果についての説明図
【図５】本発明の定着装置における誘導加熱部の使用例を示す断面図
【図６】本発明の定着装置における他の誘導加熱部の使用例を示す断面図
【図７】図２に示す実施形態における保持部材における問題点の説明図
【図８】従来の定着装置を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施形態を説明するための画像形成装置全体の概略構成図である。本例では画像形成装置としてタンデム型カラープリンタを示す。
【００１９】
図１において、画像形成装置本体１の上方に設置されたボトル収容部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。
【００２０】
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に設置された中間転写ベルト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。
【００２１】
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（図示せず）などが配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは回転し、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に対して、下記の作像プロセス（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。
【００２２】
以下に感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに対する作像プロセスについて説明する。
【００２３】
感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、図示しない駆動モータによって、図１において時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５（図１には感光体ドラム５Ｋに対応したもののみを示している）において感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。
【００２４】
帯電された後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、露光部３から発せられるレーザ光により照射・露光され、各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。潜像が形成された感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、現像装置７６により静電潜像がトナー現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。
【００２５】
感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト７８（図１には感光体ドラム５Ｋに対応したもののみを示している）および第１転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋにより、中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程）。このようにして中間転写ベルト７８上に重ねてトナー像が転写されることにより、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
【００２６】
前記転写の後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、クリーニング部７７（図１には感光体ドラム５Ｋに対応したもののみを示している）に達して、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面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）。この後、除電部により感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面の残留電位が除去される。
【００２７】
こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに対する一連の作像プロセスが終了する。
【００２８】
次に、中間転写ベルト７８上で行われる一連の転写プロセスについて説明する。
【００２９】
中間転写ユニット８５は、無端状の中間転写ベルト７８と、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋと、２次転写バックアップローラ８２と、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４と、中間転写クリーニング部８０などにより構成されている。
【００３０】
中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２とクリーニングバックアップローラ８３とテンションローラ８４とに張架・支持され、２次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって、図１における矢印方向に移動される。
【００３１】
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とで挟み込むようにして１次転写ニップを形成している。１次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
【００３２】
中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、中間転写ベルト７８と感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ間の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次転写が行われる。
【００３３】
１次転写後、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２次転写バックアップローラ８２は、２次転写ローラ８９とで中間転写ベルト７８を挟み込むようにして２次転写ニップを形成している。２次転写ニップにおいて、中間転写ベルト７８上に形成されている４色のトナー像が、搬送されてくる記録媒体Ｐ上に転写される。転写後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０に達して、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。
【００３４】
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。
【００３５】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送される記録媒体Ｐは、画像形成装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７およびレジストローラ９８を経由して搬送されるものである。
【００３６】
すなわち、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る。そして、給紙ローラ９７が図１において反時計方向に回転駆動されると、最上位の記録媒体Ｐから順にレジストローラ９８に給送される。
【００３７】
レジストローラ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上のトナー像にタイミングを合わせて、レジストローラ９８が回転駆動されることにより、記録媒体Ｐが前記２次転写ニップに向けて搬送される。このようにして、記録媒体Ｐ上にトナー像が転写される。
【００３８】
２次転写ニップでカラー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置２０に搬送される。そして、記録媒体Ｐは、定着装置２０において定着ベルト２１と加圧ローラ３１による加熱および加圧を受けて、表面に転写されたトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。
【００３９】
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ９９を経て装置本体１外へと排出され、スタック部１００上に順次スタックされる。
【００４０】
図２は本発明の定着装置の実施形態における要部を示す正面断面図である。
【００４１】
図２において、定着装置２０内に、定着部材としての無端状のベルト状部材からなる定着ベルト２１と、定着ベルト２１内に設けられて定着ベルト２１を保持する保持部材の機能を備えると共に、定着ベルト２１に熱を伝える機能を果たすパイプ状の熱伝導部材２２と、補強部材２３と、加熱部材であるハロゲンヒータ２５と、定着ベルト２１に接して表面温度を検知する温度センサであるサーミスタ２８と、定着ベルト２１と接して定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ３１などにより構成されている。
【００４２】
熱伝導部材２２は、定着ニップＮに対向する位置に凹部２２ａが形成され、凹部２２ａに、ニップ形成部材２６と、熱伝導部材２２の凹部２２ａ底部とニップ形成部材２６の間に配された断熱材２７とが配設されている。
【００４３】
ニップ形成部材２６は、シリコーンゴム，フッ素ゴムなどの弾性体から構成されており、定着ベルト２１の内面に対して図示しない摺動シートを介して間接的に摺動するようになっている。なお、ニップ形成部材２６が定着ベルト２１の内面に直接摺動する構成であってもよい。
【００４４】
熱伝導部材２２の凹部２２ａの形状としては、この形状に限定されず、平坦形状やその他の形状であってもよい。ただし、凹形状にした方が、記録媒体Ｐ先端の排出方向が加圧ローラ３１よりになり、定着ベルト２１からの分離性が向上するため、ジャムの発生が抑制される。
【００４５】
加圧ローラ３１は、中空の金属ローラにシリコーンゴム層が設けられ、外表面に離型性を得るために離型層（ＰＦＡ樹脂層またはＰＴＦＥ樹脂層）が設けられている。
【００４６】
また、加圧ローラ３１は、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤ列などを介して駆動力が伝達され回転駆動される。さらに、加圧ローラ３１は、スプリングなどにより定着ベルト２１側に押し付けられており、加圧ローラ３１のゴム層が押し潰されて変形することにより，定着ニップＮにおいて所定のニップ幅が形成される。
【００４７】
加圧ローラ３１は、中実のローラから形成してもよいが、中空の方が熱容量が少なくて好ましい。また、加圧ローラ３１にハロゲンヒータなどの加熱源を設けるようにしてもよい。
【００４８】
加圧ローラ３１におけるシリコーンゴム層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ３１内部にヒータなどの加熱源がない場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が断熱性が高まり、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１に伝導し難くなるため望ましい。
【００４９】
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中の反時計方向に回転（走行）する。定着ベルト２１は、基材上に弾性層と離型層が順次積層されている構成であって、全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
【００５０】
定着ベルト２１の基材は、層厚が２５〜５０μｍであって、ニッケル，ステンレスなどの金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成されている。
【００５１】
また、定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム，発泡性シリコーンゴム，フッ素ゴムなどのゴム材料で形成されている。この弾性層を設けることにより、定着ニップＮにおける定着ベルト２１の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、ユズ肌画像の発生が抑止される。
【００５２】
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、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），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）などの樹脂材料で形成されている。この離型層を設けることにより、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保される。
【００５３】
また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。本例では、定着ベルト２１の直径は３０ｍｍに設定している。
【００５４】
定着ベルト２１は、定着ベルト２１の内面を補強部材２３によって補強され、定着ベルト２１は、直接または図示しない摺動シートを介してニップ形成部材２６と加圧ローラ３１間で圧接され、加圧ローラ３１との間にニップ部Ｎを形成する。図示しない加圧ローラ駆動源により加圧ローラ３１は回転駆動され、定着ベルト２１を連れ回す構成となっている。
【００５５】
ニップ形成部材２６における加圧ローラ３１と接する部分は、断面円形の加圧ローラ３１の曲率に対応した曲率に形成され、ニップ形成部材２６の曲率半径は２５ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内で設定される。
【００５６】
このため、定着ニップＮの形状は、加圧ローラ３１の曲率に沿った曲率半径が２５ｍｍ〜６０ｍｍの間に設定され、定着ベルト２１の内周面は、凹形状をなすニップ形成部材２６によって加圧ローラ３１に圧接されることにより、定着ベルト２１は定着ニップＮ内の記録媒体搬送方向の上流部と下流部においてニップ形成部材２６の凹形状に沿った形状を保持する。
【００５７】
さらに、定着ベルト２１は、定着ニップＮ側が異型（凹部２２ａ部分）の半円筒形状をなすパイプ状の熱伝導部材２２における定着ニップＮとは反対側の周側面である加熱接触部分Ａに接触することにより加熱され、回転駆動されると、図２に示すように、断面形状が略半月形状となり、定着ベルト２１は、定着ニップＮ外の記録媒体搬送方向の上流側と下流側が、熱伝導部材２２と加圧ローラ３１に接触しない水平方向において定着ニップＮよりも加圧ローラ３１側に膨出する弛み２１ａ，２１ｂを有する形状となる。
【００５８】
定着ベルト２１の基材の材料を本実施形態ではステンレスまたはニッケルとし、基材厚み２５μｍ〜５０μｍの範囲にすることで、定着ベルト２１に一定以上の剛性を持たせている。このことにより、加圧ローラ３１を回転駆動して定着ベルト２１が連れ回したとき、定着ベルト２１には、定着ニップＮの上流側と下流側に中空に浮き、かつ熱伝導部材２２と加圧ローラ３１とに接触せず、水平方向で定着ニップＮよりも加圧ローラ３１側に弛んだ領域（ニップ上流側の弛み２１ａがプレニップ、ニップ下流側の弛み２１ｂがアフターニップ）を一定範囲内で形成することができる。
【００５９】
本実施形態によれば、ニップ上流側の弛み、すなわち、プレニップ２１ａでの記録媒体が定着ニップＮに入る前の記録媒体加熱時間を適切な範囲にすることができると共に、ニップ下流側の弛みであるアフターニップ２１ｂでの記録媒体に対する補助加熱時間を適切な範囲に収めることができるため、定着処理における高速回転時の熱量不足を解消し、かつ熱量過多による高温オフセットが発生しない範囲でアフターニップ領域を制御することが可能となり、狭く小さなニップ幅でも定着性を向上させることができる。
【００６０】
より具体的には、定着ニップＮにおける記録媒体搬送方向上流部分と下流部分とにおいて、定着ベルト２１を、定着ニップラインよりも記録媒体側に膨出するように弛ませて記録媒体に近づけることにより、上流側の膨出部（プレニップ２１ａ）において圧力を加えずに記録媒体温度を上げ、また下流側の膨出部（アフターニップ２１ｂ）において圧力を加えずに熱を与えることができるため、定着ベルト２１や加圧ローラ３１を大型化することなく記録媒体と定着ベルト２１の接触面積を広げることにより、定着ベルト２１の熱容量，加圧ローラ３１の熱容量を増大させることなく、加熱待機時からのファーストプリントタイム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して、狭く小さなニップ幅でも定着性を向上させることができる。
【００６１】
このとき、熱源であるハロゲンヒータ２５の輻射熱などにより、補強部材２３などの熱伝導部材２２内の部材が加熱されてしまう場合は、それらの部材表面に断熱もしくは鏡面処理を行い、加熱されることを防止することによって、無駄な熱エネルギー消費を抑制することができる。なお、熱伝導部材２２を昇温させる熱源は、図示したハロゲンヒータ２５でもよいが、後述するようなＩＨ（誘導加熱）方式にしてもよい。さらに、抵抗発熱体やカーボンヒータなども使用することができる。
【００６２】
図３に本実施形態におけるニップ形成部材２６と加圧ローラ３１の位置配置図を示す。
【００６３】
図３に示すように、ニップ形成部材２６において、加圧ローラ３１の曲率に沿った曲率半径２５ｍｍ〜６０ｍｍの間に設定された凹形状２６ａの曲率中心２６ｂを通る中心線Ｌ１と、加圧ローラ３１の中心３１ａを通る中心線Ｌ２とが、用紙搬送方向に対し略鉛直方向において略同じ位置に配置させることにより、定着ニップＮの上流側と下流側とにおける定着ベルト２１が、金属パイプ２２と加圧ローラ３１とに接触せず、かつ水平方向で定着ニップＮよりも加圧ローラ３１側に膨出する弛み（プレニップ２１ａとアフターニップ２１ｂ）が、略同一形状になって形成されることになる。
【００６４】
ここで、定着ベルト２１の基材は、層厚が２５〜５０μｍであって、ニッケル，ステンレスなどの金属材料からなる剛性の高い構成とすることにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ３１の回転駆動により連れ回されたときにも、ニップ形成部材２６と熱伝導部材２２の加熱接触部分Ａとに略均等に回転／保持されることになることから、プレニップ２１ａとアフターニップ２１ｂの形状がさらに安定する。
【００６５】
図４を参照して本実施形態の定着装置における定着ベルトの基材厚みとプレニップとアフターニップの形状との関係について実験した結果について説明する。
【００６６】
図４（ａ）に示すように、定着ベルト２１の基材厚みが２５μｍ以下の場合は、定着ベルト２１の剛性が不足し、プレニップ２１ａを維持できなくなり、定着ベルト２１は、定着ニップＮの上流部で熱伝導部材２２に沿ってしまって、同ニップ下流部のアフターニップ２１ｂが大きくなってしまう。これにより、アフターニップ２１ｂでの用紙接触時間が長くなり過ぎ、よって、高温オフセットや定着ベルトへの記録媒体である用紙の巻付きなどの不具合を発生する。
【００６７】
一方、図４（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の基材厚みが５０μｍ以上になる場合は、プレニップ２１ａとアフターニップ２１ｂが定着ニップの上流部と下流部で略同一形状に維持されやすいが、熱伝導部材２２の加熱接触部Ａへの接触力が増大し、定着ベルト２１の回転抵抗力が増えることによって、加圧ローラ３１の定着駆動トルクの増大、あるいは定着ベルト２１のスリップ、さらには熱伝導部材２２の変形が発生した。
【００６８】
本実施形態では、上記のように、プレニップ２１ａでの記録媒体が定着ニップに入る前の記録媒体加熱時間を適切な範囲とすると共に、アフターニップ２１ｂでの記録媒体に対する補助加熱時間を適切な範囲に収めることができるため、定着処理の高速回転時の熱量不足を解消し、熱量過多である高温オフセットが発生しない範囲でアフターニップ領域を調整することが可能であり、小さなニップ幅でも定着性を向上させることができる。
【００６９】
また、図５に示すように、加熱部材としてハロゲンヒータやカーボンヒータなどの前記ヒータ２５に代えて、定着ベルト２１の外側に対向させて、誘導加熱（Induction Heating：ＩＨ）の電磁誘導を利用して加熱する誘導加熱部４０を設置して、定着ベルト２１を加熱する構成にすることも考えられる。
【００７０】
誘導加熱部４０は、励磁コイル，コア，コイルガイドなどにより構成される。励磁コイルは、定着ベルト２１の一部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を幅方向に延設したものである。コイルガイドは、耐熱性の高い樹脂材料などからなり、励磁コイルやコアを保持する。コアは、フェライトなどの強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度）からなる半円筒状部材であって、熱伝導部材２２に向けて効率のよい磁束を形成するためにセンターコアやサイドコアが設けられている。コアは、幅方向に延設された励磁コイルに対向するように設置されている。
【００７１】
このように構成された誘導加熱部４０は、次のように動作する。
【００７２】
定着ベルト２１が図５における矢印方向に回転駆動されると、定着ベルト２１は誘導加熱部４０との対向位置で加熱される。具体的には、励磁コイルに高周波の交番電流を流すことによって熱伝導部材２２の周囲に、磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、熱伝導部材２２の表面に渦電流が生じて、熱伝導部材２２自体の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、熱伝導部材２２が電磁誘導加熱され、さらに加熱された熱伝導部材２２によって定着ベルト２１が加熱されることになる。
【００７３】
なお、熱伝導部材２２を効率的に電磁誘導加熱するためには、誘導加熱部４０を熱伝導部材２２の周方向全域に対向するように構成することが好ましい。また、熱伝導部材２２の材料としては、ニッケル，ステンレス，鉄，銅，コバルト，クロム，アルミニウム，金，白金，銀，スズ，パラジウム、これらのうち複数の金属からなる合金などを用いることができる。
【００７４】
また、前記誘導加熱部４０は熱伝導部材２２を介して定着ベルト２１を加熱する構成になっているが、図６に示すように、誘導加熱部４０により定着ベルト２１を直接的に加熱する構成することも考えられる。
【００７５】
すなわち、図６に示す定着ベルト２１は、図示しないが内層として導電層（図示せず）を具備しており、誘導加熱部４０の磁力線が定着ベルト２１内の導電層を横切る際に、導電層には、磁力線の交流磁界の変化を妨げる磁界を生成するように渦電流が生じる。この渦電流が導電層を流れることによって、導電層の抵抗値に比例したジュール熱が発生し、定着ベルト２１が加熱される構成になっている。
【００７６】
また、本実施形態において、定着ベルト２１の内周面に接触あるいは対向し、定着ベルト２１を保持すると共に加熱する熱伝導部材２２を、薄肉の金属板を曲げ加工してパイプ状に形成している。これにより、製造コストが比較的安価であって、定着ベルト２１の加熱効率が高くなり、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短く、装置を高速化した場合であっても定着不良などが生じることを抑止することができる。
【００７７】
前記熱伝導部材２２において、図２に示す実施形態の構成のように、曲げ加工後の側端部分２２ｂを開放したままであると、図７の説明図のように、スプリングバックが生じて側端部分２２ｂが開き傾向になり、定着ベルト２１との間に接触ムラや接触圧のムラを生じさせてしまう。
【００７８】
そこで、熱伝導部材２２の側端部分２２ｂについては、熱伝導部材２２の幅方向（軸方向）の少なくとも一部を接合状態にしてスプリングバックにより側端部分２２ａが開くことがないようにする必要がある。例えば、側端部分２２ｂに溶接を施して接合することが考えられる。
【００７９】
また、図２に示す熱伝導部材２２では、ニップ形成部材２６などを収納する凹部２２ａが形成されるが、凹部２２ａにおける熱伝導部材２２の角部２２ｃおよびその近傍が、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に接触すると、熱伝導部材２２に変形が生じ（特に加圧ローラ３１との圧接状態にて生じやすい）、定着ベルト２１と熱伝導部材２２との間に接触ムラを生じさせてしまう。
【００８０】
そこで、本例では、熱伝導部材２２を、その角部２２ｃを含めて定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１には接触しない構成にしている。具体的には、加圧ローラ３１に対して、ニップ部Ｎ近傍より離れて熱伝導部材２２の角部２２ｃが位置するように設定されている。
【００８１】
なお、本実施形態では、加圧部材として加圧ローラ３１を用いた定着装置に対して本発明を適用したが、加圧部材として加圧ベルトや加圧パッドを用いた定着装置に対しても本発明を適用することができる。そして、その場合にも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
また、本実施形態では、定着部材として複層構造の定着ベルト２１を用いたが、定着部材としてポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，フッ素樹脂、あるいは薄板状金属などからなる無端状の定着フィルムを用いることもできる。そして、その場合にも、本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、電子写真方式，静電記録方式などの画像形成において形成画像の定着処理を行う定着装置、および該定着装置を備える複写機，プリンタ，ファクシミリ装置、およびこれらの複合機などの画像形成装置における定着部に適用可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  画像形成装置本体
２０  定着装置
２１  定着ベルト（定着部材）
２１ａ  定着ニップ上流側の弛み（プレニップ）
２１ｂ  定着ニップした流側の弛み（アフターニップ）
２２  熱伝達部材（保持部材）
２５  ハロゲンヒータ（加熱部材）
２６  ニップ形成部材
３１  加圧ローラ（加圧部材）
４０  誘導加熱部
Ａ  加熱接触部分
Ｎ  定着ニップ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８５】
【特許文献１】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献２】特開２００６−２２０９５０号公報
【図１】
0005541608.tif 000002
【図２】
0005541608.tif 000003
【図３】
0005541608.tif 000004
【図４】
0005541608.tif 000005
【図５】
0005541608.tif 000006
【図６】
0005541608.tif 000007
【図７】
0005541608.tif 000008
【図８】
0005541608.tif 000009