(57)【要約】【課題】従来の定着装置においては、高速印刷のためにニップ幅を拡大することが困難であるという課題があった。【解決手段】定着装置３０は、定着ローラ３１と、この定着ローラ３１に対向して配置された加圧ローラ３２と、定着ローラ３１、支持体３７によって支持されたニップ形成部材３４、及び面状発熱体３５を支持する支持体３６によって張架され、定着ローラ３１の回転と共に回転する定着ベルト３３とを有している。このように構成したので、ニップ部３８は、ニップ形成部材部３８ｂと加圧ローラ３２の圧接により形成される部分から定着ローラ部３８ａと加圧ローラ３２の圧接により形成される部分までの範囲に広がって形成されている。このため、ニップ部３８を通過する用紙Ｐに対して、多くの熱を伝達することができるので、より高速に印刷することができるという効果がある。【選択図】図１
2011227377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルト内に配設された定着ローラと、
前記定着ベルト外に配設された加圧ローラと、
前記定着ベルト内に配設され、前記定着ローラと共に前記定着ベルトを挟み、前記加圧ローラを圧接してニップ部を形成し、前記ニップ部により記録媒体上に画像を定着するニップ形成部材と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置は、更に、
加熱部材を有しており、
前記加熱部材は、
前記定着ベルトの内面に接触するように設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１記載の定着装置は、更に、
加熱部材を有しており、
前記加熱部材は、
前記定着ベルトの内面に接触し、前記定着ベルトの内面を加熱する面状発熱体と、
前記面状発熱体を支持し、前記面状発熱体と共に前記定着ベルトの内面に接触する支持部材と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１記載の定着装置は、更に、
加熱部材を有しており、
前記加熱部材は、
前記定着ベルトの内面に接触し、前記定着ベルトの内面を加熱する加熱ローラを有することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１記載の定着装置は、更に、
前記定着ベルトの内面に接触するように設けられたローラと、
前記定着ベルトを介して前記ローラと対向して配設された磁場発生装置と、
を有することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
前記ニップ形成部材は、
弾性体により構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記弾性体は、
板ばね、弾力性を有するゴム部材、又は弾力性を有する樹脂部材を含むいずれか１つにより構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】
前記ニップ部は、
前記定着ローラが前記加圧ローラに圧接する第１の圧力により形成された第１のニップ部と、
前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力で前記ニップ形成部材が前記加圧ローラに圧接して形成された第２のニップ部と、
を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置と、
現像剤により現像剤像を形成して前記記録媒体に転写し、前記現像剤像が転写された前記記録媒体を前記定着装置に供給する画像形成部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像形成部は、
静電画像を担持する回転可能な像担持体と、
前記像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記現像剤の供給により可視像化された前記像担持体の表面の前記現像剤像を前記記録媒体に転写して前記記録媒体を前記定着装置に供給する転写手段と、
を有することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置におけるベルトを用いた定着装置及びこの定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、白黒又はカラー画像を形成する複写機、プリン夕、ファクシミリ装置等の画像形成装置において、定着部材として定着ベルトを使用した定着装置が使用されている。このような定着装置において、定着ベルトは、定着ローラと発熱体を支持する支持体によって張架され、その発熱体によって加熱されるように構成されている。定着装置は、発熱体で加熱された定着ベルトが回転することにより、定着ローラと加圧ローラとによって形成されたニップ部において、トナー像を加熱、加圧して用紙に定着するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２２８８８号公報
【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、従来の定着装置においては、定着ベルト内に配設された定着ローラと、定着ベルト外に配設された加圧ローラとでニップ部を形成しているので、高速印刷のためにニップ幅を拡大することが困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の定着装置は、無端状の定着ベルトと、前記定着ベルト内に配設された定着ローラと、前記定着ベルト外に配設された加圧ローラと、前記定着ベルト内に配設され、前記定着ローラと共に前記定着ベルトを挟み、前記加圧ローラを圧接してニップ部を形成し、前記ニップ部により記録媒体上に画像を定着するニップ形成部材とを有している。
【０００６】
前記ニップ部は、前記定着ローラが前記加圧ローラに圧接する第１の圧力により形成された第１のニップ部と、前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力で前記ニップ形成部材が前記加圧ローラに圧接して形成された第２のニップ部とを有している。
【０００７】
本発明の画像形成装置は、前記発明の定着装置と、現像剤により現像剤像を形成して記録媒体に転写し、前記現像剤像が転写された前記記録媒体を前記発明の定着装置に供給する画像形成部とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の定着装置によれば、次の（１）及び（２）のような効果がある。
（１）  定着ローラと共に定着ベルトを挟み、加圧ローラを圧接してニップ部を形成するニップ形成部材を定着ベルト内に設けたので、定着ローラ単体におけるニップ部よりも広い範囲のニップ部が形成される。このため、ニップ部を通過する記録媒体に対して、より多くの熱を伝達することができる。従って、より定着温度を下げる、或いは、より高速に印刷することができる。
【０００９】
（２）  ニップ部を、例えば、前記定着ローラが前記加圧ローラに圧接する第１の圧力により形成された第１のニップ部と、前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力で前記ニップ形成部材が前記加圧ローラに圧接して形成された第２のニップ部とを含むように構成した場合、第１のニップ部において、現像剤が十分加熱された状態で、相対的に高い圧力で加圧されるので、効率的、効果的に現像剤を定着させることができる。
【００１０】
本発明の画像形成装置によれば、前記本発明の定着装置を備えるように構成したので、次の（３）及び（４）のような効果がある。
【００１１】
（３）  定着温度を下げることができるので省電力効果がある。
（４）  定着温度を上げることなく印刷速度を高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本発明の実施例１における図２中の定着装置の概略を示す構成図である。
【図２】図２は本発明の実施例1における画像形成装置の概略を示す構成図である。
【図３】図３は図１中の面状発熱体及び支持体を示す斜視図である。
【図４】図４は図３中の面状発熱体を示す分解斜視図である。
【図５】図５は図４の面状発熱体の上面を示す平面図である。
【図６】図６は図１中のニップ形成部材及び支持体を示す側面図である。
【図７】図７は図１中のニップ形成部材及び支持体を示す斜視図である。
【図８】図８は図１中の面状発熱体、ニップ形成部材等の配置関係を示す斜視図である。
【図９】図９は図１中の定着ベルトの中に各部材が納まっている状態を示す斜視図である。
【図１０】図１０は図１中の定着ローラを示す断面図である。
【図１１】図１１は図１中の定着ベルトを示す断面図である。
【図１２】図１２は図１の定着装置におけるニップ部の圧力分布を示すグラフである。
【図１３】図１３は図６のニップ形成部材及び支持体の比較例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は図１の定着装置に図１３のニップ形成部材を用いたときのニップ部の圧力分布を示すグラフである。
【図１５】図１５は図９における長手方向の圧力分布を示すグラフである。
【図１６】図１６は図１の定着装置の変形例１を示す概略の構成図である。
【図１７】図１７は図１の定着装置の変形例２を示す概略の構成図である。
【図１８】図１８は本発明の実施例２における定着装置の概略を示す構成図である。
【図１９】図１９は図１８中のニップ形成部材を示す分解斜視図である。
【図２０】図２０は図１８中のニップ形成部材を定着装置に装着したときの状態を示す斜視図である。
【図２１】図２１は図１８中の面状発熱体、ニップ形成部材等の配置関係を示す斜視図である。
【図２２】図２２は図１８中の定着ベルトの中に各部材が納まっている状態を示す斜視図である。
【図２３】図２３は図１８の定着装置におけるニップ部の圧力分布を示すグラフである。
【図２４】図２４は図１８の定着装置の変形例１を示す概略の構成図である。
【図２５】図２５は図１８の定着装置の変形例２を示す概略の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【実施例１】
【００１４】
（実施例１の構成）
図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例1における画像形成装置１０の概略を示す構成図であり、同図（ａ）は、全体の構成図、及び同図（ｂ）は、画像形成ユニット２０及び転写ローラ１１を示す部分拡大図である。
【００１５】
画像形成装置１０は、例えば、電子写真方式のページプリンタにより構成され、記録媒体（例えば、用紙）Ｐを所定のタイミングで搬送する搬送ベルト１２を有している。搬送ベルト１２の上部には、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色で現像する複数の画像形成ユニット２０（＝２０Ｋ、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ）が配置されている。
【００１６】
複数の画像形成ユニット２０の下部には、搬送ベルト１２を挟んで転写手段である複数の転写ローラ１１（＝１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ）が配置されている。複数の転写ローラ１１は、画像形成ユニット２０との間で電界を形成することにより、画像形成ユニット２０が形成した現像剤像を用紙Ｐに転写する機能を有している。これらの複数の画像形成ユニット２０と、搬送ベルト１２と、複数の転写ローラ１１により画像形成部が構成されている。画像形成ユニット２０Ｃにおける用紙Ｐの搬送方向下流には、定着装置３０が設けられている。
【００１７】
画像形成ユニット２０は、像担持体（例えば、感光体ドラム）２１と、帯電部材（例えば、帯電ローラ）２２と、潜像形成手段（例えば、記録ヘッド）２３と、現像手段（例えば、現像部）２４とを有している。
【００１８】
感光体ドラム２１は、静電潜像を担持し、図示しない現像剤（例えば、トナー）の供給を受けて、可視化された現像剤像を担持する機能を有している。帯電ローラ２２は、感光体ドラム２１の表面を帯電し、記録ヘッド２３は、帯電した感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成するように構成されている。現像部２４は、トナーを感光体ドラム２１に供給して感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像を可視像化する機能を有している。
【００１９】
図１は、本発明の実施例１における図２中の定着装置３０の概略を示す構成図である。
【００２０】
定着装置３０は、トナー１３が転写された用紙Ｐを加熱、加圧して定着する機能を有しており、回転自在に配置された定着ローラ３１と、この定着ローラ３１に対向して回転自在に配置された加圧ローラ３２と、定着ローラ３１の回転と共に回転する定着ベルト３３とを有している。定着ベルト３３は、定着ローラ３１と、支持体３７によって支持されたニップ形成部材３４と、加熱部材とによって張架されるように構成されている。
【００２１】
前加熱部材は、例えば、面状発熱体３５と、その支持体３６とから構成されている。面状発熱体３５は、支持体３６と共に定着ベルト３３の内面に押圧されるように配置されている。この場合、定着ベルト３３に対する支持体３６の押圧加重は、支持体３６と定着ベルト３３との摺動性を悪化させないため、最大でも２Ｋｇ・ｆ程度であるように設定されている。
【００２２】
加圧ローラ３２は、定着ベルト３３を介して定着ローラ３１とニップ形成部材３４に圧接されるように配置され、長さｍのニップ部３８を形成している。ニップ部３８は、定着ローラ３１が加圧ローラ３２に圧接する第１の圧力により形成された第１のニップ部と、前記第１の圧力よりも小さな第２の圧力でニップ形成部材３４が加圧ローラ３２に圧接して形成された第２のニップ部とを有している。図示しない温度検知手段は、定着ベルト３３の外面、又は内面に当接しているか、或いは、微小なギャップを設けた非接触のものであってもよい。
【００２３】
トナー１３に用いる結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ビニルナフタレン共重合体、スチレン/アクリル酸メチル共重合体、ポリエステル系重合体、ポリウレタン系重合体、エポキシ系重合体、脂肪族、又は、脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂等を用いることができ、これらを単独、或いは、混合して用いることができる。又、トナー１３に対し、定着時のオフセットを防止する目的でワックスを含有させる場合があるが、この場合のワックスとしては、ポリエチレンワックス、プロピレンワックス、カルナウバワックス、各種エステル系等のワックス類を用いることができる。
【００２４】
図３（ａ）、（ｂ）は、図１中の面状発熱体３５及び支持体３６を示す斜視図である。
【００２５】
図３（ａ）は、面上発熱体３５と支持体３６とを一体化する前の分解斜視図であり、図３（ｂ）は、面状発熱体３５と支持体３６とが一体化した状態の斜視図である。図３（ａ）において、面状発熱体３５の斜線部が発熱領域３５ａである。
【００２６】
支持体３６は、アルミニウム、銅等の熱伝導性、加工性の高い金属、又は、これらを主成分とする合金、或いは、耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等で構成されている。支持体３６と面状発熱体３５とは、定着ベルト３３を押圧することで一体化し、定着ベルト３３の回転駆動に対して定着ベルト３３が摺動するように構成されている。面状発熱体３５は、定着ベルト３３の内面と接触する面は平面、或いは円弧状であり、セラミックヒータ、ステンレスヒータ等が用いられる。
【００２７】
図４は、図３中の面状発熱体３５を示す分解斜視図である。
図４において、例えば、ＳＵＳ４３０のステンレス鋼等の基板３５ａ上に電気絶縁層３５ｂとして薄くガラス膜が形成されている。その上にニッケル−クロム合金、或いは、銀−パラジウム合金の粉末をペースト状にスクリーン印刷することにより抵抗発熱体３５ｃが形成されている。
【００２８】
面状発熱体３５の端部は、銀等の化学的に安定で電気抵抗の低い金属や、タングステン等の高融点金属によって電極３５ｄが形成されている。抵抗発熱体３５ｃ及び電極３５ｄの上にガラス、或いは、ポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という。）、パーフルオロアルコキシアルカン（以下、ＰＦＡという。）、パーフルオロエチレン−プロペンコポリマ（以下、ＦＥＰという。）等の代表的なフッ素系樹脂による保護層３５ｅが形成されている。この場合、定着ベルト３３の内面に接触する面は、抵抗発熱体３５ｃ側、又は反対側の面のどちらであってもよいように構成されている。
【００２９】
図５は、図４の面状発熱体３５の上面を示す平面図である。
面状発熱体３５の左端には、基板３５ａの上に、電極３５ｄが形成され、中央部には、抵抗発熱体３５ｃが形成されている。
【００３０】
図６は、図１中のニップ形成部材３４及び支持体３７を示す側面図である。
支持体３７は、側面の形状がＬ字状である板金で構成されている。ニップ形成部材３４は、支持体３７の形成するＬ字状の形状に沿うように折り曲げられて一体化しており、ねじ留め、接着、溶接等により支持、及び固定されている。Ｌ字状に折り曲げられたニップ形成部材３４の先の部分は、支持体３７のＬ字形状の短軸を包み込むように折り曲げられて定着ベルト３３との摺動面を形成している。
【００３１】
ニップ形成部材３４は、鉄、ステンレス、鋼、アルミニウム、或いは、それらを含有する合金類で構成されており、定着ベルト３３との摺動面にはフッ素系、シリコン系等の摩擦係数の低いコーティングを施してもよい。
【００３２】
ニップ形成部材３４は、ばね性を利用するために厚さが０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に構成されており、必要な加重、変形量によって長さ、厚さが決定される。支持体３７は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の板金類、或いは、ポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳという。）、液晶ポリマ（以下、ＬＣＰという。）、ポリエーテルエーテルケトン（以下、ＰＥＥＫという。）等の耐熱樹脂であってもよい。
【００３３】
図７（ａ）、（ｂ）は、図１中のニップ形成部材３４及び支持体３７を示す斜視図である。
【００３４】
図７（ａ）は、支持体３７とニップ形成部材３４とが一体化する前の分解斜視図であり、図７（ｂ）は、一体化している場合の斜視図である。
【００３５】
支持体３７は、側面の形状がＬ字状である板金で構成されている。ニップ形成部材３４は、支持体３７の形成するＬ字状の形状に沿うように折り曲げられている。更に、そのＬ字状に折り曲げられた先の部分は、支持体３７のＬ字形状の短軸を包み込むように折り曲げられている。
【００３６】
図８は、図１中の面状発熱体３５、支持体３６、支持体３７及びニップ形成部材３４の配置関係を表す斜視図である。
【００３７】
ニップ形成部材３４は、この支持体３７と嵌合して一体化しており、そのやや上部に面状発熱体３５とその支持体３６とが定着ベルト３３を押圧することで一体化するように配置されている。
【００３８】
図９は、図１中の定着ベルト３３の中に各部材が納まっている状態を表す斜視図である。
【００３９】
図９には、定着ベルト３３の内側に、定着ローラ３１と、面状発熱体３５と、ニップ形成部材３４の支持体３７とが図示されている。面状発熱体３５の支持体３６とニップ形成部材３４も、定着ベルト３３の内側に配置されているが、定着ベルト３３に覆われているため図示されていない。
【００４０】
図１０（ａ）、（ｂ）は、図１中の定着ローラ３１を示す断面図である。
定着ローラ３１は、図１０（ａ）に示すように、芯金３１ａと、弾性層３１ｂとから構成されている。定着ローラ３１は、図１０（ｂ）に示すように、離型層３１ｃを弾性層３１ｂの上に形成して構成してもよい。
【００４１】
芯金３１ａは、一定の剛性を保つためにアルミニウム、鉄、ステンレス等の金属製パイプ、又はシャフトにより構成されている。弾性層３１ｂは、通常シリコンゴム、又は、スポンジ状シリコンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高いゴム材料で構成されている。なお、加圧ローラ３２についてもこの断面構成は、定着ローラ３１の構成と同様である。
【００４２】
図１１（ａ）、（ｂ）は、図１中の定着ベルト３３を示す断面図である。
図１１（ａ）に示すように、定着ベルト３３は、基体３３ａと、基体３３ａ上に形成された弾性層３３ｂと、弾性層３３ｂの上に形成された離型層３３ｃとから構成されている。図１１（ｂ）に示すように、基体３３ａの上に、離型層３３ｃを設けてもよい。
【００４３】
基体３３ａは、例えば、ニッケル、ポリイミド、ステンレス等から構成されており、強度と可擦性を両立するために厚さが好ましくは３０〜１５０μｍ位が適当である。弾性層３３ｂは、例えば、低硬度と高熱伝導性を両立するために厚さが好ましくは５０〜３００μｍのシリコンゴム、又は、磨耗による減肉と高熱伝導性を両立するために厚さが好ましくは１０〜５０μｍのフッ素樹脂を薄く形成して構成されている。
【００４４】
定着ベルト３３は、定着ローラ３１、及び支持体３６に対して、離型層３３ｃを外側にして張架される。離型層３３ｃは、離型層３１ｃと同様に耐熱性が高く、又、成型後の表面白由エネルギーが低い樹脂、例えば、厚さが好ましくは１０〜５０μｍのＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の代表的なフッ素系樹脂で構成されている。
【００４５】
（実施例１における画像形成装置全体の動作）
図２を用いて画像形成装置１０全体の動作について説明する。
【００４６】
図示しない給紙カセットにセットされた用紙Ｐは、図示しないピックアップローラによって繰り出され、画像形成ユニット２０に搬送される。複数の画像形成ユニット２０内の感光体ドラム２１は、帯電ローラ２２により表面を一様に帯電させられる。図示しない上位装置からの印刷ジョブは、図示しない制御部を介して複数の画像形成ユニット２０内の記録ヘッド２３に送られ、印刷パターンに応じた静電潜像が感光体ドラム２１上に形成される。
【００４７】
現像部２４は、図示しない現像ローラを有している。現像ローラは、感光体ドラム２１に当接しており、トナー１４を感光体ドラム２１上の静電潜像に付着させる。その後、感光体ドラム２１上のトナー１４は、感光体ドラム２１と転写ローラ１１との電界により用紙Ｐ上に転写され、用紙Ｐ上のトナー１４が定着装置３０により定着させられる。用紙Ｐは、図示しない搬送ローラ等により装置の外部に排出される。
【００４８】
（実施例１における定着装置の動作）
図１において、定着ベルト３３は、支持体３６、面状発熱体３５、及びニップ形成部材３４に対して、摺動しながら加圧ローラ３２によって矢印の方向に回転駆動される。面状発熱体３５に電力が供給されることで、定着ベルト３３との接触部が加熱され、更に、定着ベルト３３が加熱される。図示しない温度検知手段によって定着ベルト３３の表面温度を検知し、これを基に図示しない制御部によって面状発熱体３５への供給電力が制御され、定着ベルト３３の表面が適正温度に維持される。加圧ローラ３２は、定着ベルト３３を挟んで定着ローラ３１とニップ形成部材３４とに押圧されてニップ部３８を形成し、トナー１３が転写された用紙Ｐは、ニップ部３８を通過して搬送され、定着ベルト３３及び加圧ローラ３２による加熱及び加圧により、用紙Ｐ上のトナー１３が用紙Ｐに定着する。
【００４９】
（実施例１の効果）
本実施例１の定着装置及び画像形成装置によれば、次の（１）〜（４）のような効果がある。
【００５０】
（１）  図１２は、図１の定着装置３０におけるニップ部３８の圧力分布を示すグラフである。
【００５１】
図１２において、横軸は、通紙方向Ｙ、縦軸は、圧力Ｐｒである。通紙方向Ｙは図９に示した通紙方向Ｙと同一である。ニップ部３８は、圧力分布の観点から、定着ローラ３１が加圧ローラ３２に圧接する第１の圧力により形成された第１のニップ部（例えば、定着ローラ部）３８ａと、第１の圧力よりも小さな第２の圧力でニップ形成部材３４が加圧ローラ３２に圧接して形成された第２のニップ部（例えば、ニップ形成部材部）３８ｂと、その間の圧力抜け部３８ｃの３つの領域から構成されている。
【００５２】
このように、本実施例１におけるニップ部３８の圧力分布は、定着ローラ３１単体における圧力分布よりもかなり広く構成されている。したがって、ニップ部３８を通過する用紙Ｐに対して、より多くの熱を伝達することができるため、より定着温度を下げる、或いは、より高速に印刷することができるという効果がある。
【００５３】
（２）  本実施例１では、定着ローラ部３８ａにおける第１の圧力をニップ形成部材部３８ｂにおける第２の圧力よりも大きくなるように構成している。このため、用紙Ｐ上のトナー１３に対し、ニップ部３８の入口付近よりも出口付近での圧力が高くなるので、効率的、効果的にトナー１３を定着させることができるという効果がある。以下に、この効果の理由について、説明する。
【００５４】
トナー１３は、樹脂製であり、温度が高いほど柔らかくなる性質を有している。ニップ部３８における通紙方向Ｙの入口付近であるニップ形成部材部３８ｂにおいては、ニップ部３８を通過中の用紙Ｐ上のトナー１３は、まだ十分加熱されていないので温度が低い状態にある。ニップ部３８の用紙Ｐの出口付近である定着ローラ部３８ａにおいては、トナー１３は、十分加熱されており、ここで、用紙Ｐ及びトナー１３を相対的に高い圧力で加圧することにより効果的にトナー１３を変形させ定着させることができる。
【００５５】
定着ベルト３３は、ニップ形成部材３４の摺動面と摺動して駆動されるので、ニップ形成部材部３８ｂにおける第２の圧力を高くすると、摺動による摩擦係数が高くなり、駆動トルクを増大させなければならない。この駆動トルクの増大を防ぐため、ニップ形成部材部３８ｂにおける第２の圧力は、相対的に低くなるよう構成されている。
【００５６】
（３）  本実施例１では、ニップ形成部材３４を、ばね性を有する金属製で構成したので、圧力分布の経時変化を防止し、図１２に示すような圧力分布をほぼ維持できるという効果がある。以下に、圧力分布の経時変化について、詳しく説明する。
【００５７】
図１３は、図６のニップ形成部材３４及び支持体３７の比較例を示す斜視図である。
【００５８】
ニップ形成部材３４は、図６に示した構成の他に、樹脂やゴム部材で構成することができる。しかし、例えば、図１３に示すようなニップ形成部材３４Ａを樹脂部材で構成した場合、熱による経時的な変形によって寸法精度を維持しにくいという問題がある。
【００５９】
更に、例えば、このニップ形成部材３４Ａをゴム部材で構成すると、低硬度のゴム材を使用することで上記のような樹脂の熱変形の問題を解決しうるが、耐熱性、低クリープ特性等は低硬度であることと一般的には相反するので、経時的な硬度変化により圧力分布を一定に維持しにくいという問題がある。
【００６０】
図１４は、図１の定着装置３０に図１３のニップ形成部材３４Ａを用いたときのニップ部３８の圧力分布を示すグラフである。
【００６１】
図１４において、横軸は、通紙方向Ｙ、縦軸は、圧力Ｐｒである。図１４は、図１３示すようなニップ形成部３４Ａがシリコンゴムで構成されている場合において、通算１０，０００枚の連続印刷前と後の圧力分布を比較したグラフである。ここで実線が連続印刷前、破線が連続印刷後の圧力分布を示しており、連続印刷によって、ニップ形成部材部３８ｂの圧力分布が変化していることが分かる。
【００６２】
図１５は、図１４における条件と同一の条件において、図９における長手方向Ｘの圧力分布を示すグラフである。
【００６３】
図１５において、横軸は、長手方向Ｘ、縦軸は、圧力Ｐｒである。実線が連続印刷前、破線が連続印刷後の圧力分布を示しており、連続印刷によって、ニップ形成部３８の長手方向Ｘの圧力分布が変化していることが分かる。即ち、図１４及び図１５から、ニップ形成部材３４Ａが、シリコンゴム等の弾性体で構成されている場合においては、連続印刷によって通紙方向Ｙ、長手方向Ｘ共に圧力分布が変化してしまうことが分かる。
【００６４】
前記の通算１０，０００枚の連続印刷は、図示しない温度センサによってニップ出口部を測定し、表面温度が１４０℃になるように図示しない制御部によって温度制御されている。なお、詳細な実験条件は、以下の通りである。
・  定着ベルト３３    内径：４５ｍｍ、
基体３３ａ：ポリイミド（厚さ８０μｍ）
弾性層３３ｂ：シリコンゴム（厚さ１５０μｍ）
離型層３３ｃ：ＰＦＡ（厚さ３０μｍ）
・  定着ローラ３１：φ２５ｍｍ、
弾性層３１ｂ：シリコンスポンジ（厚さ１．２ｍｍ）、
ＡＳＫＥＲＣ硬度７７度、  加圧力：２０ｋｇ・ｆ
・  ニップ形成部材３４：板ばね、ＳＵＳ３０４、板厚０．５ｍｍ、
加圧力：７ｋｇ・ｆ
・  加圧ローラ３２：φ３６ｍｍ、
弾性層３１ｂ：シリコンゴム（厚さ１．２ｍｍ）、ＡＳＫＥＲＣ硬度８２度    離型層３１ｃ：ＰＦＡ（厚さ３０μｍ）
・  面状発熱体３５：ステンレスヒータ、幅２０ｍｍ、８５０Ｗ、
押圧荷重：１．０ｋｇ・ｆ
・  トナー１３：ポリスチレントナー、イエロー、マゼンタ、シアン、
ワックス含有、量：１５重量部
・  用紙Ｐ：６４ｇ／ｍ２、サイズ：Ａ４、送り向き：縦
・  転写トナー量：１．５ｇ±０．１ｇ／枚
・  通紙速度：２４０ｍｍ／ｓ
【００６５】
（４）  本実施例１の画像形成装置１０によれば、前記本実施例１の定着装置を備えるように構成した。この結果、定着温度を下げることができるので省電力効果がある。更に、定着温度を上げることなく印刷速度を高速化できる。
【００６６】
（実施例１の変形例）
図１６は、図１の定着装置３０の変形例１を示す概略の構成図であり、実施例１を示す図１の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６７】
図１６に示す定着装置３０Ａは、図１に示す定着装置３０の構成とほぼ同様であるが、加熱ローラ４１を有しており、熱源が面状発熱体３５ではなく、加熱ローラ４１内に加熱源４２を備える構成になっている。加熱ローラ４１は、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅等の中空パイプで構成されており、加熱源４２は、例えば、ハロゲンランプによって構成されている。
【００６８】
図１７は、図１の定着装置３０の変形例２を示す概略の構成図であり、実施例１を示す図１の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００６９】
図１７に示す定着装置３０Ｂは、図１に示す定着装置３０の構成とほぼ同様であるが、ローラ４１Ｂを有しており、定着ベルト３３を挟んで、ローラ４１Ｂに対向する位置に磁場発生装置４３を備える構成になっている。磁場発生装置４３は、図示しない励磁コイルを有しており電磁誘導により定着ベルト３３及びローラ４１Ｂを加熱するように構成されている。
【００７０】
定着装置３０Ｂが図１７に示すように、磁場発生装置４３を有する構成の場合、定着ベルト３３の基体３３ａは、ニッケル、ステンレス、或いは銀、アルミニウムなどの導電性フィラーを混錬したポリイミドなどが用いられる。
【実施例２】
【００７１】
（実施例２の構成）
図１８は、本発明の実施例２における定着装置３０Ｃの概略を示す構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００７２】
本実施例２における定着装置３０Ｃの構成は、実施例１を示す図１の構成とほぼ同様である。本実施例２における定着装置３０Ｃは、ニップ形成部材３４Ｃ及び支持体３７Ｃの構成が、実施例１におけるニップ形成部材３４及び支持体３７の構成と異なっている。
【００７３】
図１９（ａ）、（ｂ）は、図１８中のニップ形成部材３４Ｃを示す分解斜視図である。
【００７４】
図１９（ｂ）において、ニップ形成部材３４Ｃの両端部は、支持用部材５２と支持用部材５３に嵌め合わされた状態で支持され、両端の回転が自由になっている。これらの支持用部材５２と支持用部材５３とは、固定用部材５１と支持部材３７Ｃに一体化しており、ねじ留め、接着、溶接等により支持され、固定されている。固定用部材５１は、支持用部材５２と支持用部材５３とが定着ベルト３３の回転方向の力を受けたときの変形を抑えるための部材である。
【００７５】
ベルトガイド５４は、ニップ部３８への定着ベルト３３の進入をスムーズに行うための部材である。ニップ形成部材３４Ｃは、鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、或いはそれらを含有する合金類で構成されており、定着ベルト３３との摺動面にはフッ素系、シリコン系等の摩擦係数の低いコーティングを施してもよい。ニップ形成部材３４Ｃは、ばね性を利用するために厚さが０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であり、必要な加重、変形量によって長さ、厚さが決定され、必要な圧力分布に応じて複数使用することもできる。
【００７６】
支持体３７Ｃ、固定用部材５１は、鉄、ステンレス、アルミニウム等の板金類、或いはＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂であってもよい。支持用部材５２、５３は鉄、ステンレス、銅、アルミニウム、或いはそれらを含有する合金類で構成されており、ばね性を利用するために厚さが０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００７７】
ベルトガイド５４は、定着ベルト３３の熱をなるべく奪わないように、ＰＰＳ、ＬＣＰ、ＰＥＥＫ等の耐熱樹脂を用いることができる。熱による変形を避けるために鉄、ステンレス、鋼、アルミニウム、或いはそれらを含有する合金類等金属を用いることもできる。定着ベルト３３との摺動面にはフッ素系、シリコン系等の摩擦係数の低いコーティングを施してもよい。
【００７８】
図２０（ａ）、（ｂ）は、図１８中のニップ形成部材３４Ｃを定着装置３０Ｃに装着したときの状態を示す斜視図である。
【００７９】
図２０（ａ）は、支持用部材５２、支持用部材５３、及びニップ形成部材３４Ｃが一体化する前の分解斜視図であり、図２０（ｂ）は、ニップ形成部材３４Ｃが支持体３７Ｃ、固定用部材５１と一体化している場合の斜視図である。
【００８０】
ニップ形成部材３４Ｃの両端部は、支持用部材５２と支持用部材５３に嵌め合わされた状態で支持されている。これらの支持用部材５２と支持用部材５３とは、固定用部材５１と支持部材３７Ｃに一体化しており、ねじ留め、接着、溶接等により支持され、固定されている。略Ｌ字状の支持部材２７Ｃの下部には、ベルトガイド５４が配置されている。
【００８１】
図２１は、図１８中の面状発熱体３５、支持体３６、支持体３７Ｃ、支持用部材５２、支持用部材５３、及びニップ形成部材３４Ｃの配置関係を示す斜視図である。
【００８２】
ニップ形成部材３４Ｃは、支持用部材５２と支持用部材５３に嵌め合わされた状態で支持されている。支持用部材５２と支持用部材５３とは、固定用部材５１と支持部材３７Ｃに一体化しており、ねじ留め、接着、溶接等により支持され、固定されている。固定用部材５１は、支持部材３７Ｃの背面にあるため図示されていない。
【００８３】
ベルトガイド５４は、支持部材３７Ｃの下部に装着され、定着ベルト３３の摺動に沿うように支持部材５３の下方に湾曲して設けられている。その上部に面状発熱体３５とその支持体３６とが定着ベルト３３を押圧することで一体化するように配置されている。
【００８４】
図２２は、図１８中の定着ベルト３３の中に各部材が納まっている状態を示す斜視図である。
【００８５】
図２２には、定着ベルト３３の内側に、定着ローラ３１と、面状発熱体３５と、ニップ形成部材３４Ｃと、その支持体５２、５３と、ベルトガイド５４と、その支持体３７Ｃとが図示されている。面状発熱体３５の支持体３６も定着ベルト３３の内側に配置されているが、定着ベルト３３に覆われているため、図示されていない。
【００８６】
（実施例２の動作）
図１８において、定着ベルト３３は、支持体３６、面状発熱体３５、及びニップ形成部材３４Ｃに対して摺動しながら加圧ローラ３２によって矢印の方向に回転駆動され、面状発熱体３５に電力が供給されることで、定着ベルト３３との接触部が加熱されるように構成されている。
【００８７】
図示しない温度検知手段によって定着ベルト３３の表面温度を検知し、これを基に図示しない制御部によって面状発熱体３５への供給電力が制御され、定着ベルト３３の表面を適正温度に維持する。加圧ローラ３２は、定着ベルト３３を挟んで定着ローラ３１とニップ形成部材３４Ｃに押圧され、ニップ部３８Ｃを形成し、トナー１３が転写された用紙Ｐは、定着ベルト３３と加圧ローラ３２とのニップ部３８Ｃを通して搬送され、用紙Ｐ上のトナー１３が定着ベルト３３及び加圧ローラ３２による加熱及び加圧により用紙Ｐに定着される。
【００８８】
（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１の定着装置３０及び画像形成装置１０の効果に加え、次のような効果がある。
【００８９】
図２３は、図１８の定着装置３０Ｃにおけるニップ部３８の圧力分布を示すグラフである。
【００９０】
本実施例２では、実施例１とは異なり、定着ローラ部３８ａとニップ形成部材部３８ｂとの間の距離が狭くなるように構成されている。図２３の圧力分布と図１２との圧力分布を比較しても図２３に示した圧力抜け部３８ｃの方が狭いことが分かる。
【００９１】
圧力抜け部３８ｃが狭いことで、ニップ形成部材部３８ｂにおいて用紙Ｐ上のトナー１３の定着が不十分である場合であっても、圧力抜け部３８ｃにおいて外乱を受ける可能性が低下する。このため印刷品質を安定させることができるという効果がある。
【００９２】
（実施例２の変形例）
図２４は、図１８の定着装置３０Ｃの変形例１を示す概略の構成図であり、実施例２を示す図１８の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００９３】
図２４に示す定着装置３０Ｄは、図１８に示す定着装置３０Ｃの構成とほぼ同様であるが、加熱ローラ４１を有しており、熱源が面状発熱体３５ではなく、加熱ローラ４１内に加熱源４２を備える構成になっている。加熱ローラ４１は、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅等の中空パイプで構成されており、加熱源４２は、例えば、ハロゲンランプによって構成されている。
【００９４】
図２５は、図１８の定着装置３０Ｃの変形例２を示す概略の構成図であり、実施例１を示す図１７の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
【００９５】
図２５に示す定着装置３０Ｅは、図１８に示す定着装置３０Ｃの構成とほぼ同様であるが、ローラ４１Ｂを有しており、定着ベルト３３を挟んで、ローラ４１Ｂに対向する位置に磁場発生装置４３を備える構成になっている。磁場発生装置４３は、図示しない励磁コイルを有しており電磁誘導により定着ベルト３３及びローラ４１Ｂを加熱するように構成されている。
【００９６】
このような構成の場合、定着ベルト３３基体３３ａは、ニッケル、ステンレス、或いは銀、アルミニウムなどの導電性フィラーを混錬したポリイミドなどが用いられる。
【００９７】
（実施例１、２の他の変形例）
本発明は、上記実施例や変形例に限定されず、その他の種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次のようなものがある。
【００９８】
実施例１、２では、画像形成装置１０としてページプリンタを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ファクシミリ装置、複写機、ＭＦＰ（MultiFunction  Printer/Product/Peripheral）等にも利用できる。
【符号の説明】
【００９９】
１０              画像形成装置
２０              画像形成ユニット
３０、３０Ｃ      定着装置
３１              定着ローラ
３２              加圧ローラ
３３              定着ベルト
３４、３４Ｃ      ニップ形成部材
３８、３８Ｃ      ニップ部
３８ａ            定着ローラ部
３８ｂ            ニップ形成部材部
３８ｃ            圧力抜け部        
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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