(57)【要約】【課題】近年の定着部材の低熱容量化に伴って生じている端部温度上昇の問題に照らして、定着部材の回転軸方向における熱移動を容易にして、端部放熱を促進して、通紙範囲外領域の温度上昇を抑制する。【解決手段】無端状のベルトと、前記ベルトの外周面に当接する加圧部材と、前記ベルトの内側に配置され、前記ベルトを介して前記加圧部材とで定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ベルトを加熱する熱源とを有する定着装置において、前記ニップ形成部材の前記ベルトに対向するニップ面が、前記ベルトの幅方向の端部域への熱移動を促進するように、熱伝導率の異なる複数の領域に分かれている。【選択図】図７
2014186211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトと、前記ベルトの外周面に当接する加圧部材と、前記ベルトの内側に配置され、前記ベルトを介して前記加圧部材とで定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ベルトを加熱する熱源とを有する定着装置において、前記ニップ形成部材の前記ベルトに対向するニップ面が、前記ベルトの幅方向の端部域への熱移動を促進するように、熱伝導率の異なる複数の領域に分かれていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ニップ面を形成する領域は、前記ベルトの幅方向で複数の異なる幅を有し、前記ベルトの中央域よりも端部域の方が熱コンダクタンスが大きいことを特徴と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３】
前記ニップ面を形成する領域は、前記ベルトの幅方向で複数の異なる厚さを有し、前記ベルトの中央域よりも端部域の方が熱コンダクタンスが大きい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】
前記ニップ面の中央域を構成する材料が前記ニップ面の端部域を構成する材料よりも低い熱伝導率であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ニップ形成部材と前記ベルトの間に摺擦シートを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体に画像を定着する定着装置、及び定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置においては、電子写真記録、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、画像転写方式若しくは直接方式で未定着トナー画像が用紙等の記録媒体に形成される。そして記録媒体上に転写されて担持されている未定着トナー画像を加熱定着することにより複写物や記録物を得ることができる。定着に際しては、未定着画像を担持している記録媒体を、定着部材と加圧部材によって挟持搬送しながら未定着画像を加熱することにより、未定着画像のトナーが溶融軟化して記録媒体へ浸透することで、トナーが記録媒体に定着される。
【０００３】
近年、画像形成装置に対して、省エネ化、高速化についての市場要求が強くなってきている。なかでも未定着トナー画像を定着させるための定着装置については、エネルギー消費が大きいので、省エネ化の観点から多くの提案がなされている。そのような定着装置として、熱ローラ方式、ベルト方式、セラミックヒータを用いたフィルム加熱方式（サーフ定着）、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。
【０００４】
ベルト方式の定着装置では、近年、更なる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望まれている（課題１）。ウォームアップ時間とは、電源投入時等、常温状態から印刷可能な所定温度（リロード温度）までに要する時間であり、ファーストプリント時間とは、印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでの時間である。また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間当たりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷の始めに熱量が不足すること（所謂、温度落ち込み）が問題となっている（課題２）。
【０００５】
前記課題１の問題を解決する方法として、非常に薄いフィルムを定着部材とするサーフ定着が提案されている。この方式は、ベルト方式に比べ、低熱容量化、小型化が可能であるが、耐久性に難があり、ニップ部のみを局所加熱するため、その他の部分では加熱されておらず、ニップ部の入口においてベルトが最も冷えた状態にあり、定着不良が発生し易いという問題がある。特に、高速機においては、ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある（課題３）。
【０００６】
以上のような課題１〜３を解決するために、本出願人は特許文献１において提案を行っている。これは、無端ベルトを用いる構成にて、そのベルト全体を温めることを可能とし、加熱待機時からのファーストプリント時間を短縮することができ、且つ高速回転時の熱量不足を解消して、高生産性の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得るものである。
【０００７】
図１３に、特許文献１で提案された定着装置を概略的に示す。無端状の定着ベルト２１の内部にパイプ状の金属熱伝導体２２を、定着ベルト２１の移動をガイドすることが可能なように固定して、金属熱伝導体２２内のハロゲンヒータ２３により金属熱伝導体２２を介して定着ベルト２１を加熱する。更に、定着ベルト２１を介して金属熱伝導体２２に接してニップ部Ｎを形成する加圧部材たる加圧ローラ２４を備え、加圧ローラ２４の回転に連れ回りするようにして定着ベルト２１を周方向に移動させる。このような構成により、定着装置を構成する無端ベルト全体を温めることができ、加熱待機時からのファーストプリント時間を短縮し、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。
【０００８】
しかしながら、更なる省エネ化、及びファーストプリント時間向上のためには熱効率を更に向上させる必要があり、金属熱伝導体を介さずに無端ベルトを直接加熱する構成を更に出願人は特許文献２、特許文献３等において提案した。例えば図１４に示すように、無端状の定着ベルト２１の内側からパイプ状の金属熱伝導体を取り除き、代わりに、加圧ローラ２４に対向する位置に板状のニップ形成部材１２６を設けている。この構成では、ニップ形成部材１２６を配設した箇所以外で定着ベルト２１をヒータ２３によって直接加熱することができるので、伝熱効率が大幅に向上し消費電力を低減することができ、加熱待機時からのファーストプリント時間を更に短縮することが可能である。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも期待できる。この定着装置においては、ニップ形成部材１２６をステンレス等の支持部材１２７により支持し、加圧ローラ２４の加圧力に対するニップ形成部材１２６の強度を高めている。ただ、図１４に示す態様のように、支持部材１２７がニップ形成部材１２６よりもかなりコンパクトに構成されていると、加圧ローラ２４の加圧によってニップ形成部材１２５に撓みが生じ、ニップ部Ｎの面圧分布やニップ幅がばらつく虞がある。そのため、ニップ形成部材に対して、記録媒体搬送方向にもニップ形成部材の長手方向に対しても十分な大きさ、或いは強度を有した支持部材であることが必要である。
【０００９】
一方、定着部材たる定着ベルトを加熱するヒータは、通紙可能最大記録媒体の幅を加熱可能なように、ベルト幅方向に配置されている。そのため、ヒータの加熱幅よりも幅の狭い記録媒体を通紙する際、ベルト幅方向において、通紙範囲外に当たる領域の温度上昇が著しく（端部温度上昇）、連続通紙すると定着ベルトや加圧部材等、定着を構成する部材の耐熱温度以上にまで達してしまう虞がある。それで、部材を保護するために通紙範囲外の温度を抑制しなければならず、通紙の生産性を落とさなければならない（ＣＰＭダウンする）という問題がある。特に、近年のウォームアップタイム短縮化、消費電力低減化の要求の高まりから定着ベルトの低熱容量化が進み、定着ベルトの温度が変動し易くなってきており、こういった傾向の問題が顕著に現れるようになった要因となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、近年の定着部材の低熱容量化に伴って生じている端部温度上昇の問題に照らして、定着部材の回転軸方向における熱移動を容易にして、端部放熱を促進して、通紙範囲外領域の温度上昇を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、無端状のベルトと、前記ベルトの外周面に当接する加圧部材と、前記ベルトの内側に配置され、前記ベルトを介して前記加圧部材とで定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ベルトを加熱する熱源とを有する定着装置において、前記ニップ形成部材の前記ベルトに対向するニップ面が、前記ベルトの幅方向の端部域への熱移動を促進するように、熱伝導率の異なる複数の領域に分かれていることによって、解決される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ニップ形成部材のニップ面のベルト幅方向での熱コンダクタンスに大小関係をもたせるので、端部放熱を利用して通紙範囲外領域の温度上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置全体を示す正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置の断面図である。
【図３】反射面についての説明図である。
【図４】定着ベルトの端部構成を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は定着ベルトの回転軸方向から見た側面図である。
【図５】支持部材（ステー）の変形例を示す図である。
【図６】他の実施形態に係る定着装置の概略構成図である。
【図７】本発明の基本的な形態を示すニップ形成部材のニップ面を示す図であり、ニップ形成部材の厚みと定着部材の温度分布も併記して示す。
【図８】ニップ面の各材料による領域部分に三種類の幅をもたせた態様を示す図である。
【図９】ニップ形成部材の厚みに違いをもたせた態様を示す図である。
【図１０】三種類の厚みをもたせた態様を示す図である。
【図１１】ニップ面の中央域を低めの熱伝導率とし、端部域を高めの熱伝導率とする場合の態様を示す図である。
【図１２】本発明と従来技術で比較した評価結果のグラフである。
【図１３】定着ベルトをガイドする金属熱伝導体を有する従来技術に係る定着装置の基本構成を示す概略断面図である。
【図１４】金属熱伝導体を備えない従来技術に係る定着装置の基本構成を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
先ず、本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の全体構成及び動作を図１により説明する。画像形成装置１は、タンデム型カラーレーザープリンタである。当然のことではあるが、本発明に係る画像形成装置は、この方式に限られるものではなく、また複写機やファクシミリ等も対象に含まれる。
【００１５】
図１において、プリンタの装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同じ構成となっているので、ブラックの作像部４Ｋに関してのみ構成説明する。その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃでは符号表示を省略する。
【００１６】
作像部４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８等を備えている。
【００１７】
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１８】
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２とを備えている。更に、クリーニングバックアップローラ３３や、テンションローラ３４や、ベルトクリーニング装置３５も備えている。
【００１９】
中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。
【００２０】
４つの一次転写ローラ３１は夫々、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、不図示の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。
【００２１】
二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様、二次転写ローラ３６にも不図示の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。
【００２２】
ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から延在する不図示の廃トナー移送ホースは、不図示の廃トナー収容器の入り口部に接続されている。
【００２３】
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと各現像装置７との間には、不図示の補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。
【００２４】
一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けられている。ここで、記録媒体の概念には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けられていてもよい。
【００２５】
プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラと称されるタイミング合わせローラ１２が配設されている。
【００２６】
また、二次転写ローラ３６よりも用紙搬送方向下流側には、定着装置２０が配設されている。更に、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けられている。
【００２７】
続いて、本例に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が不図示の駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光が夫々照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２８】
また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。
【００２９】
その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、この一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わされ転写される。かくして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写されなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。その後、不図示の除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。
【００３０】
画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。
【００３１】
その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、この二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写されなかった中間転写ベルト３０上の残トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは不図示の廃トナー収容器へと搬送され回収される。
【００３２】
その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。
【００３３】
以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して２色又は３色の画像を形成したりすることも当然可能である。
【００３４】
次に、図２に基づき、本実施形態に係る定着装置を説明する。定着装置２０は、可撓性の無端ベルトである定着ベルト２１（定着部材）と、ベルトの外周面に当接する加圧部材たる加圧ローラ２４と、熱源であるハロゲンヒータ２３とを有し、ハロゲンヒータにより定着ベルト２１が内周側から直接加熱される。ハロゲンヒータ２３は、その両端部（紙面に垂直な方向での両端）が定着装置２０の側板（図示せず）に固定されている。ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた制御部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、定着ベルト２１の外周に配置された温度センサ４１によるベルト表面温度の検知結果に基づいて行われる。なお熱源は、図示したハロゲンヒータでもよいが、ＩＨであってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータ等であってもよく、定着ベルト２１の外に配置される構成もあり得る。
【００３５】
定着ベルト２１は、ニッケルやＳＵＳ等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料を基材として用いた薄肉で可撓性を有する無端状のベルト若しくはフィルムで構成されている。ベルトの外周表面はＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。定着ベルト２１の基材と離型層の間にはシリコーンゴム等で形成された弾性層があってもよい。弾性層がない場合は熱容量が小さくなり、定着性が向上するが、未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写して画像のベタ部にユズ肌状の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残る不具合を生じる可能性がある。これを改善するために、弾性層を１００μｍ以上設けるのがよい。弾性層の変形により、微小な凹凸が吸収される。定着ベルト２１の低熱容量化の観点から、定着ベルト２１は薄くかつ小径化されており、全体として厚さ１ｍｍ以下に、直径２０〜４０ｍｍに設定されている。そして、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さは、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定されている。更に低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよく、直径は３０ｍｍ以下とするのが望ましい。
【００３６】
加圧ローラ２４では、芯金２４ａ上にシリコーンゴム等の弾性層２４ｂがあり、更に離型性を得るために表面に離型層（ＰＦＡ又はＰＴＦＥ層）２４Ｃが設けられている。加圧ローラ２４は、画像形成装置に設けられたモータ等の駆動源からギヤを介して駆動力が伝達され、回転する。また、加圧ローラ２４は不図示のスプリング等により定着ベルト２１側に押し付けられ、弾性層２４ｂが押し潰されて変形することで、所定のニップ幅を確保している。加圧ローラ２４は図示のように中実のローラでもよいが、中空のローラであってもよく、中空のローラの場合、加圧ローラ２４内にハロゲンヒータ等の熱源を有していてもよい。弾性層２４ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２４内に熱源が無い場合は、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、定着ベルトの熱が奪われ難くなるので、より望ましい。加圧ローラ２４の直径を２０〜４０ｍｍ以下に設定し、定着ベルト２１の直径と同等程度になるように構成している。ただ、このような構成に限定されるものではない。
【００３７】
定着ベルト２１の内周側には、定着ベルト２１を介して対向する加圧ローラ２４と定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２６が配置され、定着ベルト内面と不図示の低摩擦シートを介して間接的に摺擦するようになっている。定着ベルト２１が回転する際、摺擦シートたる低摩擦シートに定着ベルト２１が摺擦することで、定着ベルト２１に生じる駆動トルクが低減され、定着ベルト２１への摩擦力による負荷が軽減される。低摩擦シートの材料として、ＰＴＦＥ繊維を編み上げたものを例示することができる。この場合、繊維の凹凸により定着ベルト２１との接触面積を減らすことができ、摩擦抵抗を一段と低減させることが可能である。また、繊維状であるため、例えばシリコーンオイルやシリコーングリスやフッ素グリスといった潤滑剤を長期にわたって保持することができ、経時的にも、この潤滑剤効果による摩擦抵抗低減を維持できる。
【００３８】
ニップ形成部材２６は、定着ベルト２１の幅方向又は加圧ローラ２４の軸方向に渡って長尺に配設され、その厚さが１〜１０ｍｍ程度として断面積を大きくし、長手方向の熱輸送量を増やしている。このニップ形成部材２６は複数の材料で構成されており、そのうちの一つの材料は、トナー定着温度域でも加圧ローラ２４からの圧力に耐え得るために耐熱温度２００℃以上の耐熱性樹脂である。具体的には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が挙げられる。
【００３９】
そして、ニップ形成部材２６を構成する他の材料は、耐熱性で熱伝導率の高い次のような材料（良熱伝導体）である：
材料                熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）
カーボンナノチューブ    ３０００〜５５００
グラファイトシート        ７００〜１７５０
銀                    ４２０
銅                    ３９８
アルミニウム            ２３６
【００４０】
その結果、定着ベルト２１と摺擦する面に相当するニップ形成部材２６のニップ面は、耐熱性樹脂による領域部分と、良熱伝導体による領域部分が現れることになる。均熱効果を優先させたい場合、ニップ面に樹脂領域部分を備えず、複数の良熱伝導体の領域部分だけで構成することも考えられる。また表面粗さＲａを定着ベルト２１の内周面粗さ以下、例えば６．３以下としてベルトとの密着性を高めてもよい。表面凹凸による空間が発生すると空気断熱によって伝熱性が大きく損なわれることになるからである。また、ニップ形成部材２６のニップ面にフッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ）を５〜５０μｍ程度被覆して摺擦性を高めてもよい。但し、フッ素樹脂の熱伝導率は上記良熱伝導体の熱伝導率より劣るので、適宜フッ素樹脂の厚さ、有無を決定する。ニップ形成部材２６のニップ面に関する更に具体的な構成については後述する。
【００４１】
定着ベルト２１の内部には更に、ニップ形成部材２６を固定支持するための支持部材２７（ステー）が設けられ、加圧ローラ２４により圧力を受けるニップ形成部材２６の撓みを防止し、軸方向で均一なニップ幅が得られるようになっている。支持部材２７は両端部（紙面に垂直な方向での両端）で、後述する保持部材／スリップリングに保持固定されることで、位置決めされている。ニップ形成部材２６の撓み防止のために、支持部材２７はステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成されるのが望ましいが、樹脂製とすることも可能である。
【００４２】
更に、均熱補助部材４２が支持部材２７に付設されていてもよい。均熱補助部材４２が定着ベルト２１に当接している状態を符号４２ａで、定着ベルト２１から離間している状態を符号４２ｂで示す。均熱補助部材４２は、支持部材２７の熱を定着ベルト２１へ伝達させるため、支持部材２７に一端を接した状態で取り付けられ、定着ベルト２１の内周面に接離可能に配置されている。内周面の側からの接触により、定着ベルト２１の表層の傷や異常画像の発生を回避できる。定着ベルト２１の摺動負荷が増大して部品破損しないように、均熱補助部材４２には軟性のシート材が用いられている。摺動負荷を更に抑えるために、均熱補助部材４２の表層をＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ等のフッ素樹脂で５〜５０μｍ程度に被覆してもよい。シリコーンオイル、シリコーングリス、フッ素系グリスといった潤滑剤を塗布してもよい。
【００４３】
更に、ハロゲンヒータ２３と支持部材２７の間に反射部材２９が備えられ、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱等により支持部材２７が加熱されるという無駄なエネルギー消費を抑制している。好ましくは高融点の金属材料等で形成される反射部材２９が支持部材２７に固定されている。反射部材２９の配設によりハロゲンヒータ２３から支持部材側へ放射された光が定着ベルト２１へ反射するので、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することができる。ここで反射部材２９を備える代わりに、支持部材２７の表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることが可能である。反射部材２９又は支持部材２７の反射面の反射率は、９０％以上であることが望ましい。
【００４４】
また、光の反射による定着ベルト２１の加熱効率を更に向上させるため、反射部材２９、或いは支持部材２７の反射面の向きが考慮されているのがよい。例えば、図３ａに示すように、反射面７０を、ハロゲンヒータ２３を中心とする同心円状に配設する場合、光がハロゲンヒータ２３に向かって反射されるため、その分、加熱効率が低下してしまう。これに対し、図３ｂに示すように、反射面７０の一部又は全部を、ハロゲンヒータ２３以外の方向で定着ベルト側へ光を反射する向きに配設する場合、ハロゲンヒータ２３へ反射される光量が少なくなるため、反射光による加熱効率を向上させることができる。
【００４５】
図４は、定着ベルトの端部の構成を示す図である。同図中、図４ａは斜視図、図４ｂは平面図、図４ｃは定着ベルトの回転軸方向から見た側面図である。なお、図４ａ〜図４ｃでは、片側端部の構成のみを図示するが、反対側の端部も同様の構成となっており、以下では、図４に基づき片側端部の構成についてのみ説明する。
【００４６】
図４ａ又は図４ｂに示すように、定着ベルト２１の端部にはベルト保持部材４３が挿入されており、このベルト保持部材４３によって定着ベルト２１の端部は回転可能に保持されている。図４ｃに示すように、ベルト保持部材４３は定着ニップ部の位置（ニップ形成部材２６を配設した位置）で開口したＣ字形に形成されている。また、支持部材２７の端部は、このベルト保持部材４３に固定され位置決めされている。
【００４７】
また、図４ａ又は図４ｂに示すように、定着ベルト２１の端面とそれに対向するベルト保持部材４３の対向面との間には、定着ベルト２１の端部を保護する保護部材としてのスリップリング４４が設けられている。これにより、定着ベルト２１に幅方向（軸方向）の寄りが生じた場合、定着ベルト２１の端部がベルト保持部材４０に直接当接するのを防止することができ、端部の摩耗や破損を防ぐことができる。また、スリップリング４４は、ベルト保持部材４０の外周に対し余裕を持って嵌められている。このため、定着ベルト２１の端部がスリップリング４４に接触する際、スリップリング４４は定着ベルト２１と連れ回り可能となっているが、スリップリング４４は連れ回りせず、静止する構成であっても構わない。スリップリング４４の材料としては、耐熱性に優れた所謂スーパーエンプラ、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡＩ等を適用することが好ましい。
【００４８】
なお、図示は省略するが、定着ベルト２１の幅方向両端部には、定着ベルト２１とハロゲンヒータ２３との間に、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材が配されている。これにより、特に連続通紙時の定着ベルトの非通紙領域における過剰な温度上昇を抑制することができ、定着ベルトの熱による劣化や損傷を防止することができる。
【００４９】
以下、支持部材の構成について更に詳しく説明する。図２に示すように、支持部材２７は、基部２７ａと立ち上がり部２７ｂとを有する。基部２７ａは、ニップ形成部材２６と接触し用紙搬送方向（図の上下方向）に延在し、立ち上がり部２７ｂは、基部２７ａの用紙搬送方向上流側と下流側の各端部から加圧ローラ２４の当接方向（図の左側）に向かって延在する。各立ち上がり部２７ｂの先端は、定着ベルト２１の内周面に対して加圧ローラ２４の当接方向に近接するように配設されている。なお、本例のように、立ち上がり部２７ｂの先端に反射部材２９が取り付けられている場合は、反射部材２９が定着ベルト２１に接触しないように、距離ｄを設定しておく必要がある。
【００５０】
このように、立ち上がり部２７ｂの先端を定着ベルト２１の内周面に近接するように配設することで、立ち上がり部２７ｂを加圧ローラ２４の当接方向に長く配設することができる。即ち、立ち上がり部２７ｂが加圧ローラ２４の加圧方向に延在する横長の断面を有するので、断面係数が大きくなり、支持部材２７の機械的強度を向上させることができる。
【００５１】
また本例では、定着ベルト２１内で支持部材２７をできるだけ大きくするために、対照的にニップ形成部材２６をコンパクトに形成している。具体的には、ニップ形成部材２６の用紙搬送方向の幅を、支持部材２７の用紙搬送方向の幅よりも小さく形成している。更に図２において、ｈ１≦ｈ３、ｈ２≦ｈ３となるように構成している。ここで、ｈ１，ｈ２はニップ形成部材の用紙搬送方向上流側端部２６ａ及び下流側端部２６ｂにおける夫々の定着ニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する高さである。またｈ３は上流側端部２６ａ及び下流側端部２６ｂ以外のニップ形成部材の部分における定着ニップ部Ｎ又はその仮想延長線Ｅに対する最大高さである。このように構成することで、ニップ形成部材２６の上流側端部２６ａと下流側端部２６ｂは、支持部材２７の用紙搬送方向上流側及び下流側の各折り曲げ部と定着ベルト２１との間に介在せず、各折り曲げ部を定着ベルト２１の内周面に近づけて配設することができる。これにより、定着ベルト２１内の限られたスペース内で支持部材２７をできるだけ大きくすることができるようになり、支持部材２７の強度を確保することができるようになる。
【００５２】
また本例では、両立ち上がり部２７ｂの内側、又は両立ち上がり部２７ｂの内面延長線Ｌよりも内側に、ハロゲンヒータ２３を配設している。このようにハロゲンヒータ２３を配設することで、ハロゲンヒータ２３及び支持部材２７を定着ベルト２１内にコンパクトに収容することが可能である。
【００５３】
また、ハロゲンヒータ２３の一部（又は全部）を支持部材２７の内側に収容することで、ハロゲンヒータ２３から定着ベルト２１への光の照射範囲を所定の範囲に絞ることができる。一般に、定着ベルト２１の周方向において、ハロゲンヒータ２３に近い部分では加熱温度が高くなり、反対にハロゲンヒータ２３から遠い部分では加熱温度が低くなる。そのため、本例のように、ハロゲンヒータ２３を支持部材２７の内側に収容して、定着ベルト２１への光の照射範囲を比較的距離のばらつきの少ない範囲に絞ることで、加熱温度のばらつきを抑制することができ、画像品質を向上させることが可能となる。
【００５４】
図５ａ、図５ｂに支持部材の変形例を示す。図２の例での支持部材２７は、両立ち上がり部２７ｂが基部２７ａに対して略直交するように配設されているが、図５ａに示すように、両立ち上がり部２７ｂを基部２７ａに対し傾斜させて配設してもよい。また、図５ｂに示すように、立ち上がり部２７ｂを１つとしてもよい。なお、支持部材２７をこれら以外の形状に形成することも可能である。
【００５５】
図６に、定着装置の別例を示す。図２の例では熱源をハロゲンヒータ一本で構成するのに対し、本例では、様々な用紙幅対応のため、三本のハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃで構成する点が異なる。ハロゲンヒータ２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃは夫々、発熱領域を異ならせ、様々な用紙幅に対応できるようになっており、過度の熱量供給を抑制し、省エネ性の向上に繋げている。なお、図２の例と同じ部材については同じ符号を付し、ニップ形成部材２６における高さｈ１、ｈ２、ｈ３の関係も同じであり、説明を省略する。
【００５６】
ニップ形成部材２６のニップ面について更に詳しく説明する。図７に示すように、ニップ形成部材２６の厚さはｔで、定着ベルトと摺擦するニップ面は材料Ａによる領域部分と材料Ｂによる領域部分で構成される（熱伝導率：材料Ａ＞材料Ｂ）。中央域は用紙による脱熱のために端部域よりも温度上昇し難いので、良熱伝導率の材料Ａによる領域部分ａは、定着ベルトの幅方向に対応する長手方向の中央域の幅がＷ１で、端部域の幅がＷ２（Ｗ１＜Ｗ２）と設定できる。Ｗ１＜Ｗ２のため、ニップ面としては相対的に端部域のほうが中央域よりも熱コンダクタンスが大きく、ニップ面の長手方向熱移動については、良好な特性を得ることができ、中央→端部の方向の熱移動を促進させることが可能である。このため、通紙外範囲で定着ベルトの温度上昇した熱を効率よく端部側へ逃がすことが可能となる。熱コンダクタンスは、固体両側の温度差が１℃の時、一定面積・一定時間当たりに流れる熱量のことで、熱の伝わりやすさを示す（単位はＷ／ｍ２・Ｋ）。熱伝導率をλ、熱が伝わる方向の長さをＬとすると、熱コンダクタンスＣ＝λ／Ｌで表される。
【００５７】
なお、図７の例では二種類の材料を用いたニップ面として説明しているが、この限りではなく、長手方向熱移動量を任意に制御するために熱伝導率の異なる材料を更に加え、三種類以上の複数材料を組み合わせた構成としてもよい。また、各材料の領域の幅についても単純に二通りにするだけにとどまらず、所望の熱移動量に応じてより複雑な形状にすることができ、より高精度に通紙外の温度上昇を抑制することが可能となる。その一例を図８に示す。定着ベルト温度が高くなる範囲の熱コンダクタンスがその他の範囲に比べて大きくなるよう、材料Ａの幅が広くなっている。
【００５８】
ニップ形成部材２６のニップ面の別構成を図９に示す。ニップ形成部材２６の厚さは長手方向中央域がｔ１で、端部域がｔ２であって、定着ベルトと摺擦するニップ面は材料Ａによる領域部分と材料Ｂによる領域部分で構成される（熱伝導率：材料Ａ＞材料Ｂ）。良熱伝導率の材料Ａによる領域部分ａは、定着ベルトの幅方向に対応する長手方向の中央域の幅よりも端部域の幅の方が広くなっており、このことで相対的に端部域のほうが中央域よりも熱コンダクタンスが大きい。更に加えて、ｔ１＜ｔ２であるため、端部域のほうが中央域よりも一層熱コンダクタンスが大きくなり、ニップ面の長手方向熱移動について良好な特性を得ることができる。
【００５９】
材料の厚さについてもｔ１、ｔ２の二種類だけにとどまらず、熱移動量に応じてより複雑な形状にすることで、より高精度に通紙外の温度上昇を抑制することが可能となる。図１０に一例を示すが、定着ベルト温度が高くなる範囲の熱コンダクタンスがその他の範囲に比べて大きくなるよう、材料Ａの厚みが厚くなっている。
【００６０】
ニップ形成部材２６のニップ面の別構成を図１１に示す。ニップ形成部材２６は長手方向端部域が材料Ａで、長手方向中央域が材料Ｂで形成されている（熱伝導率：材料Ａ＞材料Ｂ）。このような構成により、相対的に端部域のほうが中央域よりも熱コンダクタンスが大きくなり、ニップ形成部材の長手方向熱移動については、中央→端部の方向に大きい。中央域は材料Ｂのみの単層であることだけにとどまらず、複数層であってもよい。また、材料Ａについても単層であることだけにとどまらず、複数層であってもよい。端部域を複数層とする場合、ニップ面に相当しない部分については、中央域への熱移動を抑制するために熱伝導率の低い材料を材料Ａの裏側（非ニップ面）に設置させてもよい。
【００６１】
図１２に、本発明の実施形態の構成を従来構成と比較した評価結果の一例を掲載する。従来構成では通紙外の領域において定着部材（定着ベルト）の表面温度が異常高温まで上昇することに対し、本発明では、通紙外の定着ベルトの表面温度の最大値を低減することが可能となった。このことにより、通紙外領域の温度上昇を回避するための生産性ダウン（ＣＰＭダウン）を実施する必要がなく、従来よりも生産性向上を図ることが可能となった。
【００６２】
以上、本発明を好適な実施形態に基づき説明したが、本発明は説明した構成に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
２０  定着装置
２１  定着ベルト
２３  ハロゲンヒータ（熱源）
２４  加圧ローラ
２６  ニップ形成部材
２７  支持部材
２９  反射部材
４２  均熱補助部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開２００７−３３４２０５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８６２７５号公報
【特許文献３】特開２００９−４２３０５号公報
【図１】
2014186211.tif 000003
【図２】
2014186211.tif 000004
【図３】
2014186211.tif 000005
【図４】
2014186211.tif 000006
【図５】
2014186211.tif 000007
【図６】
2014186211.tif 000008
【図７】
2014186211.tif 000009
【図８】
2014186211.tif 000010
【図９】
2014186211.tif 000011
【図１０】
2014186211.tif 000012
【図１１】
2014186211.tif 000013
【図１２】
2014186211.tif 000014
【図１３】
2014186211.tif 000015
【図１４】
2014186211.tif 000016