(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する無端状の定着部材と、
前記定着部材に対向して配置された対向部材と、
前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と前記対向部材との間に記録媒体を挟持して搬送するニップを形成するためのニップ形成部材と、
前記定着部材を前記ニップとは異なる位置で加熱する第１の加熱源と、
前記ニップの部位で前記定着部材を加熱する面状の第２の加熱源と、
を備え、
前記ニップ形成部材は、第１のニップ形成部材と、第１のニップ形成部材の前記ニップ側に位置する第２のニップ形成部材とを積層した構成を有し、
第２の加熱源は、第１のニップ形成部材と第２のニップ形成部材との間であって、前記定着部材の軸方向における第１の加熱源の加熱領域に対応する部分の両端部の外側を加熱する位置に配置され、
前記ニップの第１の加熱源による加熱領域に対応する部分における前記定着部材から前記ニップ形成部材側への伝熱性が、第２の加熱源による加熱領域に対応する部分における前記ニップ形成部材から前記定着部材側への伝熱性よりも小さくなるように構成されている定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
第２のニップ形成部材は、第１の加熱源による加熱領域に対応する部分の熱伝導率が、第２の加熱源による加熱領域に対応する部分の熱伝導率よりも小さい定着装置。
【請求項３】
請求項１に記載の定着装置において、
第２のニップ形成部材が金属材料で形成され、第２のニップ形成部材の前記定着部材と接触する面側には第２のニップ形成部材よりも熱伝導率の小さい第３のニップ形成部材が設けられ、第３のニップ形成部材は第２の加熱源による加熱領域に対応する部分の厚みよりも第１の加熱源による加熱領域に対応する部分の厚みが大きい定着装置。
【請求項４】
請求項１に記載の定着装置において、
第２のニップ形成部材が金属材料で形成され、第２のニップ形成部材の前記定着部材と接触する面側には第２のニップ形成部材よりも熱伝導率の小さい第３のニップ形成部材が設けられ、第３のニップ形成部材は第２の加熱源による加熱領域に対応する部分の表面粗さよりも第１の加熱源による加熱領域に対応する部分の表面粗さが大きい定着装置。
【請求項５】
請求項４に記載の定着装置において、
第３のニップ形成部材は摺動材で形成されている定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置において、
第２の加熱源の第２のニップ形成部材に対する接触面積は、第１のニップ形成部材に対する接触面積よりも大きい定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置において、
第１のニップ形成部材は第２のニップ形成部材よりも熱伝導率が小さい定着装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着装置において、
第２の加熱源が第１のニップ形成部材の凹部に収容され、第２の加熱源は第２のニップ形成部材と重なる側の面が第１のニップ形成部材よりも第２のニップ形成部材側へ突出している定着装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載の定着装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタ等の画像形成装置では様々なサイズの用紙が用いられている。幅広い用紙対応性が求められる中で、従来、加熱領域が異なる複数のハロゲンヒータへの通電を制御して加熱範囲を調整する定着方式が低コストの方式として広く採用されている。
全体に対する使用頻度はごく少ないが、Ａ３ノビや１３インチといったＡ３サイズよりも大きい大サイズ（特殊サイズ）の用紙対応性も要求されている。
【０００３】
用紙対応性と同時に、昨今の省エネルギー化の要求の高まりにより、定着装置の加熱源を定着動作に直ぐに移行できるレベルの温度に維持して予熱状態にすることは消費電力の増大を招くため、殆ど行われなくなっている。
その弊害として、ユーザーが使いたい時に直ぐに使えず、いわゆる省エネモードからの復帰時間の増大につながり、利便性を損ねている。
このため、近年では復帰時間を短縮する様々な技術が提案されており、方向性としては定着部材の低熱容量化、すなわち薄肉化が基本技術となっている。
【０００４】
特許文献１には、定着温度への立ち上がりが早い薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材の内部にニップ形成部材を設け、ベルト部材と加圧ローラとの間に、ニップ形成部材と加圧ローラとの当接圧によってニップを形成する定着装置が開示されている。
円筒状のベルト部材の内部におけるニップと異なる部位には、配光分布が異なる複数のハロゲンヒータが設けられている。
ベルト部材の軸方向の両端部には、ベルト部材の回転方向におけるニップの上流側の位置に、ハロゲンヒータと共に使用することでＡ３ノビ等の大サイズの用紙に対応可能な端部熱源（面状ヒータ）が設けられている。端部熱源は、ベルト部材の内面又は外面に接触するように設けられている。
ハロゲンヒータとは別個に端部熱源を設ける構成とすることにより、サイズの大きい用紙に対応したハロゲンヒータの長さを大きくして加熱範囲を広げることなく、また、Ａ３ノビ等の大サイズの用紙専用のハロゲンヒータを追加することなく、簡単な構成で大サイズの用紙にも対応可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の如く、ハロゲンヒータと面状ヒータとを使い分ける構成とすれば、小型化を阻害することなく用紙対応性を向上させることができるとともに、省エネルギー化を実現できる。
しかしながら、定着部材の薄肉化により、定着部材の軸方向の単位時間あたりの熱移動量も減少してしまう。通紙中、定着部材の非通紙部は用紙により熱が奪われないため過剰に温度上昇するが、通紙部、非通紙部間での熱の移動量が減少してしまうので定着部材の軸方向温度を均一に保つことができない。
このため、定着部材の温度ムラによって異常画像が発生する懸念があった。
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、用紙対応性の向上と省エネルギー化を両立でき、定着部材の温度ムラによる異常画像の発生も抑制できる定着装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材に対向して配置された対向部材と、前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と前記対向部材との間に記録媒体を挟持して搬送するニップを形成するためのニップ形成部材と、前記定着部材を前記ニップとは異なる位置で加熱する第１の加熱源と、前記ニップの部位で前記定着部材を加熱する面状の第２の加熱源と、を備え、前記ニップ形成部材は、第１のニップ形成部材と、第１のニップ形成部材の前記ニップ側に位置する第２のニップ形成部材とを積層した構成を有し、第２の加熱源は、第１のニップ形成部材と第２のニップ形成部材との間であって、前記定着部材の軸方向における第１の加熱源の加熱領域に対応する部分の両端部の外側を加熱する位置に配置され、前記ニップの第１の加熱源による加熱領域に対応する部分における前記定着部材から前記ニップ形成部材側への伝熱性が、第２の加熱源による加熱領域に対応する部分における前記ニップ形成部材から前記定着部材側への伝熱性よりも小さくなるように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、用紙対応性の向上と省エネルギー化を両立でき、定着部材の温度ムラによる異常画像の発生も抑制できる定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの概要構成図である。
【図２】ニップ部位の概要断面図である。
【図３】ニップ幅を示すニップ部位の概要断面図である。
【図４】定着ベルトの支持構成を示す要部斜視図である。
【図５】ニップ形成ユニットの分解斜視図である。
【図６】ハロゲンヒータと面状ヒータによる加熱領域を示す図である。
【図７】ニップでの伝熱特性を説明するための断面図である。
【図８】面状ヒータを示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】ニップの断面図で、（ａ）は用紙搬送方向に平行な方向での断面図、（ｂ）は用紙搬送方向と直交する方向での断面図である。
【図１０】用紙搬送方向と直交する方向でのニップの断面図である。
【図１１】第２の実施形態における用紙搬送方向と直交する方向でのニップの断面図である。
【図１２】ニップの部位の図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は均熱部材と低熱伝導率部材との一体構成の部分断面図である。
【図１３】第５の実施形態におけるニップの断面図で、（ａ）は用紙搬送方向に平行な方向での断面図、（ｂ）は用紙搬送方向と直交する方向での断面図である。
【図１４】各実施形態に用いられる面状ヒータと定着ベルトとの位置関係を説明する図である。
【図１５】各実施形態の変形例に用いられるニップ形成ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１乃至図１０に第１の実施形態を示す。
まず、図１に基づいて、本実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を説明する。
画像形成装置１００は、複数の色画像を形成する作像部が中間転写ベルトの移動方向に沿って並置されたタンデム方式のカラープリンタである。
【００１１】
画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に分解された色にそれぞれ対応する像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋを有している。
【００１２】
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋに形成された可視像としてのトナー像は、各感光体ドラムに対向しながら矢印Ａ１方向に移動可能な中間転写体としての中間転写ベルト１１に重ね合わせて１次転写される。
その後、記録媒体としての用紙Ｓに対して２次転写工程により一括転写される。
各感光体ドラム２０の周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されている。
【００１３】
ブラック画像の形成を行う感光体ドラム２０Ｂｋを代表して、画像形成処理するための装置を説明する。
感光体ドラム２０Ｂｋの周囲には、感光体ドラム２０Ｂｋの回転方向に沿って、画像形成処理を行う帯電装置３０Ｂｋ、現像装置４０Ｂｋ、１次転写ローラ１２Ｂｋ及びクリーニング装置５０Ｂｋが順に配置されている。
帯電装置３０Ｂｋによる帯電後、感光体ドラム２０Ｂｋの表面に光書込装置８により画像情報に基づく光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。
静電潜像は現像装置４０Ｂｋによりトナー像として可視化される。
【００１４】
各感光体ドラム２０に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、中間転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写される。
上記１次転写は、中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラムに対向して配設された１次転写ローラ１２による電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、中間転写ベルト１１の移動方向の上流側からこの色順で並んでいる。
各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションに備えられている。
【００１５】
画像形成装置１００は、色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０の上方に対向して配設され、中間転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋを備えた中間転写ベルトユニット１０とを有している。
また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１に従動して連れ回りする２次転写手段としての２次転写ローラ５を有している。
また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３を有している。
光書込装置８は、４つの画像ステーションの下方にこれらに対向して配設されている。
【００１６】
光書込装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、折り返しミラー及び偏向手段としての回転多面鏡などを装備している。
光書込装置８は、各感光体ドラム２０に対して、色毎に対応した書き込み光Ｌｂを出射して各感光体ドラム２０に静電潜像を形成する。
図１では、便宜上、ブラック画像の画像ステーションのみを対象として書き込み光に符号Ｌｂを付けているが、その他の画像ステーションにおいても同様である。
【００１７】
画像形成装置１００の下部には、各感光体ドラム２０と中間転写ベルト１１との間に向けて搬送される用紙Ｓを積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１が設けられている。
シート給送装置６１から搬送されてきた用紙Ｓは、レジストローラ対４により、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、中間転写ベルト１１と２次転写ローラ５との間の２次転写部に向けて繰り出される。
用紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことは、センサによって検知される。
【００１８】
トナー像が転写された用紙Ｓは定着装置１５０に送られ、ここで熱と圧力を加えられてトナー像を定着される。
定着済みの用紙Ｓは排紙ローラ対７により排紙トレイとしての画像形成装置本体の上面に排出される。
画像形成装置本体の上面の下方には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｂｋが備えられている。
【００１９】
中間転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋの他に、中間転写ベルト１１が掛け回されている駆動ローラ７２及び従動ローラ７３を有している。
従動ローラ７３は、中間転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、従動ローラ７３には、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。
中間転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、中間転写ベルトクリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。
シート給送装置６１は、最上位の用紙Ｓの上面に当接する給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の用紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。
【００２０】
転写装置７１に装備されている中間転写ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト１１に対向、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とを有している。
中間転写ベルトクリーニング装置１３は、中間転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去する。
中間転写ベルトクリーニング装置１３はまた、中間転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための排出手段を有している。
【００２１】
以下に定着装置１５０の構成を詳細に説明する。
図２に示すように、定着装置１５０は、薄肉で可撓性を有する無端状の定着部材としての定着ベルト１４と、定着ベルト１４の外部において定着ベルト１４に対向して配置された対向部材としての加圧ローラ１６とを有している。定着ベルト１４は筒状（円筒状）に形成されている。
定着ベルト１４の内部には、定着ベルト１４と加圧ローラ１６との間に用紙Ｓを挟持して搬送するニップＮを形成するためのニップ形成ユニット１８が設けられている。
ニップ形成ユニット１８は、加圧ローラ１６に対向して定着ベルト１４の内側に配置されたニップ形成部材２２と、ニップ形成部材２２を加圧ローラ１６からの加圧力に対抗して保持するステー部材２６とを有している。
【００２２】
ニップ形成部材２２は、第１のニップ形成部材としてのベース部材２３と、ベース部材２３のニップ側に位置する第２のニップ形成部材としての均熱部材２５とをニップにおける定着ベルト１４の厚み方向に積層した構成を有している。
ベース部材２３と均熱部材２５との間には第２の加熱源としての面状ヒータ２４が設けられている。
ベース部材２３、均熱部材２５及びステー部材２６は、いずれも定着ベルト１４の軸方向（以下、「長手方向」ともいう）に延びる長さを有している（図５参照）。
【００２３】
均熱部材２５は、面状ヒータ２４の熱が局所的に留まることを防止し、積極的に定着ベルト１４の長手方向に熱を移動させて長手方向の温度不均一性を低減するために設けられている。
このため、均熱部材２５は短時間で熱移動が可能な材料であることが望ましく、熱伝導率の高い銅やアルミニウム、銀といった部材であることが望ましい。コスト、入手性、熱伝導率特性、加工性を総合的に考慮すると、銅を用いることが最も望ましい。
本実施形態では均熱部材２５は厚みが０．５ｍｍ程度の銅板を凹状に折り曲げて形成されている。均熱部材２５の厚みは図２等では誇張表示している。
【００２４】
均熱部材２５は、摺動シートとしての低摩擦シートを介して定着ベルト１４の内面と摺動する。摺動シートにフッ素グリースやシリコーンオイルなどの潤滑剤を塗布することで、摺動トルクを低減することができる。
均熱部材２５が定着ベルト１４の内面に直に接触する構成としてもよい。
ステー部材２６はニップ側と反対側が開口されたボックス形状を有し、その内部には第１の加熱源としての２本のハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂが配置されている。
定着ベルト１４は、ステー部材２６の開口側、換言すればニップと異なる位置において、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂにより内面側から輻射熱で直接加熱される。
【００２５】
ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂによる加熱効率を上げるために、ステー部材２６の内面には、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂから放射される光を定着ベルト１４へ反射する板状の反射部材３１が設けられている。
反射部材３１は、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂからの輻射熱などによりステー部材２６が加熱されてしまうことによる無駄なエネルギー消費を抑制するために設けられている。
反射部材３１を設ける代わりに、ステー部材２６の内面に断熱もしくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
加圧ローラ１６は、図３に示すように、中空の金属ローラ１６ａにシリコーンのゴム層１６ｂを設けた構成を有している（他の図では省略）。
離型性を得るためにゴム層１６ｂの表面には、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなる層厚が５〜５０μｍの離型層が設けてある。
加圧ローラ１６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を介して駆動力が伝達され、回転する。
また、加圧ローラ１６はスプリングなどにより定着ベルト１４側に押し付けられており、加圧ローラ１６のゴム層１６ｂが押し潰されて変形することにより、用紙搬送方向に所定のニップ幅Ｎｗが形成される。
【００２７】
加圧ローラ１６は中実のローラであっても良いが、中空のほうが熱容量は少なくて良い。加圧ローラ１６は内部にハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
ゴム層１６ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ内部にヒータが無い場合は、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１４の熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
【００２８】
定着ベルト１４は、層厚が３０〜５０μｍのニッケルやＳＵＳなどの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト、もしくはフィルムである。
ベルトの表層はＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性を持たせている。
ベルトの基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層との間には、他にシリコーンゴムの層などで形成する弾性層があってもよい。
シリコーンゴム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するときにベルト表面の微妙な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に含む定着ムラ（光沢ムラ）が残るという不具合が生じる。
【００２９】
これを改善するにはシリコーンゴム層を１００μｍ以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微妙な凹凸が吸収され定着ムラが改善する。
定着ベルト１４は、加圧ローラ１６の回転により接触摩擦で連れ回り回転する。
定着ベルト１４はニップ部で挟み込まれて回転するが、ニップ部以外では両端部を円筒状のまま保持されており、定着ベルト１４の断面形状は安定的に円形状に維持される。
図２に示すように、ニップＮの用紙搬送方向下流側には、定着ベルト１４から用紙Ｓを分離する分離部材３２が設けられている。
【００３０】
本実施形態では、図２及び図３に示すように、ニップＮの形状を平坦状にしているが、加圧ローラ１６側から見て定着ベルト１４側に凸となる形状やその他の形状であっても良い。
ニップの形状は定着ベルト１４側が凹む凹形状の方が、用紙先端の排出方向が加圧ローラ１６寄りになり、分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。ニップ形状がストレートであると封筒の通紙性がよいなど、適宜調整される。
ベース部材２３の加圧ローラ１６に対向する面を凹状とし、均熱部材２５をこれに沿わせるようにしてもよい。
【００３１】
ステー部材２６により、加圧ローラ１６から圧力を受けるニップ形成部材２２の撓みを防止し、長手方向で均一なニップ幅が得られるようにしている。
本実施形態では加圧ローラ１６を定着ベルト１４側へ押圧してニップを形成するようにしたが、ニップ形成ユニット１８を加圧ローラ１６側へ押圧してニップを形成するようにしてもよい。
ステー部材２６は、ニップ形成部材２２を支持するために、十分な撓み強度を備えている。材質としてはステンレスや鉄といった金属材料や、セラミックスなどの金属酸化物を用いる。
【００３２】
図４に示すように、定着ベルト１４は、軸方向における両端側を、側板３４から軸方向に突出する支持部材としてのフランジ３６により回転可能に支持されている。図４では定着ベルト１４の軸方向における一方側の支持構成を示しているが、他方側も同様の構成となっている。
定着ベルト１４の両端部をガイドするフランジ３６は、定着ベルト１４の内径とほぼ同等の外径を有し、定着ベルト１４の両端から内側に５〜１０ｍｍ入り込む長さを有している。
定着ベルト１４はフランジ３６によりガイドされることにより、走行中（回転中）においてもその断面形状を円形状に維持される。
【００３３】
フランジ３６のニップＮに対応する部分は、ニップ形成ユニット１８を所定の位置に配置するために開口されている。
ステー部材２６は、定着ベルト１４の軸方向全体に亘って延びる長さを有し、両側を側板３４に固定され、位置決めされた状態で支持されている。
【００３４】
図５に示すように、ステー部材２６の加圧ローラ１６側の側面２６ａには定着ベルト１４の長手方向に延びる２つの突条２６ｂ、２６ｃが形成されている。
ベース部材２３の加圧ローラ１６に対向する面２３ａには、長手方向の両端部に凹部２３ｂがそれぞれ形成され、各凹部２３ｂに面状ヒータ２４がそれぞれ収容されて接着等の手段により固定されている。
均熱部材２５は、ベース部材２３と面状ヒータ２４との一体構成における加圧ローラ１６に対向する面、すなわち面２３ａ側を覆うように嵌合されて接着等の手段により一体化され、一体化されたベース部材２３と均熱部材２５とは、突条２６ｂ、２６ｃ間に収容されて位置決めされ、接着等の手段により側面２６ａに固定される。この構成により、面２５ａはニップ形成面を構成する。
【００３５】
ベース部材２３で支持された均熱部材２５の加圧ローラ１６に対向する面２５ａは、定着ベルト１４に直接接触する面であり、実質的なニップ形成面となる。均熱部材２５はステー部材２６に支持されたベース部材２３に支持されているため、加圧ローラ１６の加圧力に対して剛性体となる。
【００３６】
図６は、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂと面状ヒータ２４の加熱範囲の位置関係を示している。
面状ヒータ２４は、定着ベルト１４の軸方向におけるハロゲンヒータ２８ｂの加熱領域の両端の外側を加熱する位置に配置されている。
近年、用紙対応性の向上が求められる中で、様々な厚さやサイズの用紙を通紙する必要性が生じている。
特にハガキや封筒といった用紙幅が１００ｍｍ前後の小サイズ紙から、市場で広く流通するＡ３サイズやＡ４横サイズといった３００ｍｍ前後のサイズの用紙、Ａ３ノビや１３インチといったＡ３サイズよりも大サイズの用紙対応性が要求されている。
【００３７】
Ａ３縦サイズ（Ａ３Ｔ）やＡ４横サイズ（Ａ４Ｙ）の幅と、Ａ３ノビ（ＡＮ；３２９ｍｍ）及び１３インチ（１３ＩＮ；３３０ｍｍ）との差は３２〜３３ｍｍである。
したがって、軸方向両側を加熱する方式であれば上記の半分１６〜１６．５ｍｍの幅だけ面状ヒータ２４で加熱できれば、Ａ３サイズから１３インチ等のサイズへ用紙対応幅が広がる。面状ヒータ２４は軸方向の長さが２０ｍｍ程度の小型なヒータで済む。
【００３８】
Ａ３ノビや１３インチ等の大サイズの用紙を通紙する場合には、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂ及び面状ヒータ２４に通電する。
Ａ３サイズ以下の用紙を通紙する場合には、ハロゲンヒータ２８ａ及び２８ｂ、あるいはハロゲンヒータ２８ａのみ通電し、面状ヒータ２４には通電しない。
【００３９】
用紙対応性の向上、省エネルギー化の要求に応えるには、定着ベルトのような被加熱部材を薄肉化する必要があるが、薄肉化により定着ベルト内の軸方向温度を均一に保つことができず、非通紙部の過剰な温度上昇を益々招き易くなってしまう。
このため、従来は、生産速度を落として加熱源の投入エネルギーを減少させて温度上昇を防止しなければならず、ユーザーの要求を満たすことができなかった。
さらに、Ａ３ノビ等の大サイズの用紙対応性については、ハロゲンヒータによる加熱方式では、例えば普及機の場合、直径３０ｍｍ程度の定着ローラ内部に小サイズの用紙に対応した複数のヒータを設けるため、ヒータ本数を容易に増やせない。
【００４０】
このため、Ａ３サイズよりも大サイズの用紙幅に合わせた発熱長のハロゲンヒータを使用せざるを得ない。用紙サイズの使用頻度から言えば３００ｍｍ幅程度の用紙が圧倒的に多い。大サイズに対応するためには３３０ｍｍ幅近辺まで加熱する必要があり、３００ｍｍ程度の頻繁に使う用紙を通紙する際には差分の消費エネルギーが無駄になる。
さらにはＡ３サイズの用紙を縦方向に、またはＡ４サイズの用紙を横方向に通紙するときの長手方向端部付近が温度上昇してしまい、これを冷やすために生産性を落としたり、またはファンを設けたりする必要があった。
反射板を設ける構成も知られているが、ヒータ端部が異常に温度上昇するといった不具合も発生していた。
【００４１】
従来、非通紙部での温度上昇発生時に冷却ファン等で定着部材を直接冷却するものもあるが効果は少ない。被加熱部材に温度により磁性が変化する整磁合金を用い、磁束を制御することにより発熱幅を制御する誘導加熱方式も知られているが、高コストである。
【００４２】
本実施形態の構成によれば、定着ベルト１４の長手方向の両端部近傍に面状ヒータ２４を追加するという簡単な構成の付加によって上記問題を解消することができる。
【００４３】
特許文献１の構成において、端部熱源からベルト部材への伝熱効率を高めようとすると、端部熱源とベルト部材間の摩擦力が大きくなりベルト部材の走行不良を来たす。
ベルト部材の走行不良を無くすべく、ベルト部材に対する端部熱源の接触圧を小さくすると接触が不安定になり易く、ベルト部材への伝熱不良となって加熱効率が悪くなる。
伝熱不良による端部熱源の過昇温やベルト破損などの不具合もあった。さらに、搬送される用紙に定着されなかった残留トナーが端部熱源の位置のベルト部材上で再溶融され、これが固着トナーとして残るといった不具合も発生していた。
【００４４】
本実施形態では、面状ヒータ２４を、ニップ形成面内においてベース部材２３と均熱部材２５との間に配置する構成とした。
これにより、面状ヒータ２４を定着ベルト１４の内側に余分なスペースを設けることなく配置できるとともに、特許文献１における上記諸々の問題も解消できる。
すなわち、面状ヒータ２４は定着ベルト１４に直接接触しないので、面状ヒータ２４と定着ベルト１４間の接触圧の問題は生じない。
【００４５】
定着ベルト１４の両端部近傍を加熱する面状ヒータ２４を使用する時は、端部の温度上昇に合わせて、その他の通常サイズ紙に対応したハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂを加熱制御する。
これにより、端部を加熱する面状ヒータ２４の発熱量が低い場合、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂに対応した加熱範囲のみ先に昇温してしまい、必要以上にエネルギーが消費されるのを防ぐことができる。
面状ヒータ２４を使用するサイズの用紙を搬送する場合の搬送速度を、それ以外のサイズの用紙の搬送速度よりも遅くする。このようにして使用頻度の低い大サイズ紙の生産性を落とすことで、両端部の面状ヒータ２４を簡略化（低コスト化）でき、効率的となる。
図６では、第１の加熱源がハロゲンヒータを２本有する構成を示したが、これに限定される趣旨ではなく、小サイズ紙対応のための３本以上のハロゲンヒータを有する構成でも構わない。
【００４６】
図７に基づいて本発明の趣旨を説明する。
図７は面状ヒータ２４の近傍を用紙搬送方向から見た断面図である。ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂによって加熱された定着ベルト１４はニップ部で用紙、トナーに熱を与えるだけでなく、矢印Ａで示すように、均熱部材２５へも伝熱し熱を奪われてしまう。
特に室温から昇温するような場合、均熱部材２５の温度が低いので定着ベルト１４から流れる熱量も多く、昇温時間（復帰時間）が遅くなってしまう。従って、定着ベルト１４から均熱部材２５側へは断熱した方が復帰時間は短く望ましい。
【００４７】
一方、面状ヒータ２４はニップの部位で定着ベルト１４を加熱すべく備えられているため、矢印Ｂで示すように、面状ヒータ２４から均熱部材２５側へは熱伝導性が高い方がより早く定着ベルト１４に伝熱できるので昇温時間を早くすることができる。
さらに、均熱部材２５による良好な熱伝達性によってニップの平面方向で均一な温度分布とすることができる。このため、面状ヒータ２４の部位での温度ムラが定着ベルト１４へ伝熱することなく、定着ベルト１４の表面の温度ムラによって生じる異常画像の発生を抑制することができる。
【００４８】
第１の加熱源と第２の加熱源のそれぞれの加熱領域の位置に合わせてニップの部位の熱伝導率を最適化することにより、復帰時間の短縮、省エネルギー性能の向上、異常画像の発生の防止が可能となる。
本実施形態では、これを実現すべく、ニップのハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂによる加熱領域に対応する部分における定着ベルト１４からニップ形成部材２２側への伝熱性が、面状ヒータ２４による加熱領域に対応する部分におけるニップ形成部材２２から定着ベルト１４側への伝熱性よりも小さくなるように構成されている。
【００４９】
ここで、第１のニップ形成部材であるベース部材２３と、第２のニップ形成部材である均熱部材２５とについて、伝熱性の観点から説明する。
ベース部材２３は、スプリング等の付勢手段による加圧ローラ１６からの荷重をステー部材２６へ伝達し、支持される部材である。
ベース部材２３は、液晶ポリマー、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＰＳ（ポニフェニレンサルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの耐熱性樹脂によって形成されている。ベース部材２３を樹脂で構成させるのは、定着ベルト１４からの熱を極力奪い難くし、低熱伝導性、低熱容量化を実現するためである。
【００５０】
ベース部材２３に金属等の高熱伝導性、高熱容量部材を使うと、定着ベルト１４からの熱を過剰に奪い、ウォームアップ時や復帰時に定着ベルト１４の温度が上昇し難くなり、復帰時間の遅延につながってしまう。
ベース部材２３は加圧ローラ１６からの付勢荷重を全て支持するものではなく、ステー部材２６によって全荷重を受けるので、圧縮変形しない程度の強度を備えていれば良い。
【００５１】
図８に示すように、面状ヒータ２４は、外形が１０ｍｍ×２０ｍｍ程度のセラミック基材３７に抵抗発熱体３８をパターニングし、薄膜のガラス層による絶縁層３９を積層した構成を有している。面状ヒータ２４の端部には電源及びスイッチ素子と接続する端子４５が設けられている。
抵抗発熱体３８はセラミック基材３７の外周辺部まで設けられていない。このため、面状ヒータ２４の外周辺部の発熱量は中央部よりも低い。
図９に示すように、面状ヒータ２４を支持するベース部材２３の凹部２３ｂの底面には空間部２３ｃが形成されており、空間部２３ｃの上面は幅１〜２ｍｍ程度のヒータ座面２３ｄとなっている。ヒータ座面２３ｄに発熱量の低い面状ヒータ２４の外周辺部が当接して支持されている。
なお、図７では、ベース部材２３の凹部２３ｂがベース部材２３の軸方向端に開口せず、軸方向内方に四方を囲まれる状態で形成されている例を示している。
【００５２】
上記面状ヒータ２４の支持構成により、面状ヒータ２４と均熱部材２５との接触面積は面状ヒータ２４とベース部材２３との接触面積よりも大きく、面状ヒータ２４から均熱部材２５側、すなわち定着ベルト１４側への伝熱性が高められている。換言すれば、面状ヒータ２４からベース部材２３側への熱の流出を極力抑制した構成となっている。
面状ヒータ２４の均熱部材２５に対する接触面はセラミック基材３７側でも絶縁層３９側でも良いが、薄膜ガラス層で構成される絶縁層側と接触させると昇温速度が速く効率的である。
【００５３】
上述のように、面状ヒータ２４はその一方の面側に抵抗発熱体３８を有しており、抵抗発熱体３８を有する一方の面側が主に発熱して他方の面側にはあまり熱が届かないように構成されている。
本実施形態に用いられる面状ヒータ２４は、凹部２３ａと接する側に抵抗発熱体３８を有しており、その面側にそれぞれ端子４５が設けられている。
面状ヒータ２４は、図１４に示すように、定着ベルト１４と接しない側に抵抗発熱体３８を配置することにより、万が一絶縁層３９が破損しても供給される電力が定着ベルト１４に到達しないように構成されている。特に定着ベルト１４が上述のように金属で構成されている場合には、定着ベルト内の金属を通じて画像形成装置内の他の部品、一例として公知の定着ベルトに対する接触サーミスタに悪影響が及ぶ可能性が高まる。従って、定着ベルト１４と抵抗発熱体３８との沿面距離確保のために、上述した構成がより好適となる。
【００５４】
均熱部材２５は、ベース部材２３の定着ベルト１４との接触面側に配置した薄肉の熱伝導部材である。均熱部材２５としては、熱伝導率の高い銅板、アルミニウム板を用いるのが良い。本実施形態では均熱部材２５は凹状に曲げられた形状を有している。これにより定着ベルト１４へ金属製素材のエッジ（角）が当たり、過剰な摩耗を防止できる構成となっている。
均熱部材２５の厚みは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度が望ましく、剛性を持たせずに加圧ローラ１６からの荷重により容易に変形し、ベース部材２３の表面形状に倣い、密着する構成とする。
【００５５】
均熱部材２５の厚みは熱移動量にも影響し、厚みが大きい程平面方向の熱移動量が増大するため、前述の通紙部、非通紙部による定着ベルト１４の温度上昇の不均一性を解消しやすい。しかしながら、熱容量が増大するためにウォームアップ時間、復帰時間が遅くなる。
反対に均熱部材２５の厚みが小さい程、ウォームアップ時間、復帰時間が早くなるが温度均一性能は低下する。本発明者らの実験、検討によれば、均熱部材２５の厚みは０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の銅板を用いるのが望ましい。
【００５６】
図７に基づいて、定着ベルト１４が室温から加熱される時の熱フローを説明する。
印刷信号が入ると、ほぼ同時に定着ベルト１４の軸方向中央付近はハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂによって加熱される。加熱時には定着ベルト１４は回転しているために、円周方向、軸方向で加熱初期は温度ムラが生じており、時間と共に定着ベルト１４内での熱伝導により温度が均衡化する。
一方、印刷信号とほぼ同時に面状ヒータ２４にも通電されて面状ヒータ２４が発熱する。面状ヒータ２４が発熱すると、その熱がベース部材２３と均熱部材２５へ伝熱される。
この時、ベース部材２３の熱伝導率が高いとニップと反対側に熱が流出してしまうため、ニップ側の昇温速度が低下してしまう。
【００５７】
この問題を解消するために、本実施形態では、図１０に示すように、均熱部材２５は、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂによる加熱領域に対応する部分２５Ａの熱伝導率を、面状ヒータ２４による加熱領域に対応する部分２５Ｂの熱伝導率よりも小さくしている。
換言すれば、均熱部材２５は定着ベルト１４の長手方向において、両端部と中央側とで熱伝導率が異なる。この場合、均熱部材２５の両端部と中央側とを別部材で構成してもよく、同一材料の均熱部材２５に熱伝導率を変化させる処理を施してもよい。
熱伝導率の違いに加えて、本実施形態では上記のように、面状ヒータ２４と均熱部材２５との接触面積を、面状ヒータ２４とベース部材２３との接触面積よりも大きくしているので、ニップ側に効率良く熱を伝達させることができる。
【００５８】
これにより、面状ヒータ２４の部分においてはニップ側に効率良く伝熱でき、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂで加熱される領域に対応する部分においては、復帰時や通紙初期のような均熱部材２５が冷却されているような場合においても必要以上に吸熱することがない。
一方で、用紙を連続通紙する際に生じる端部温度上昇やニップ内の温度不均一性については、ある程度の時間経過と共に温度上昇が生じるものであるため、面状ヒータ２４の付近と同様の熱伝導率性は均熱部材２５の中央側では必要ない。
面状ヒータ２４による熱は均熱部材２５に伝熱され、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂの熱は定着ベルト１４から均熱部材２５に伝熱される。
ウォームアップ時、復帰直後においては用紙通過による熱授受の影響はない、又は少ないので、ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂで加熱される領域に対応する部分では均熱部材２５への伝熱を抑制した方が望ましく、面状ヒータ２４で加熱される領域では均熱部材２５への伝熱を促進した方が望ましい。
【００５９】
図１１及び図１２に第２の実施形態を示す。上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、既にした構成上及び機能上の説明は適宜省略する。
図１１に示すように、本実施形態では、均熱部材２５のニップ側表面に第３のニップ形成部材としての低熱伝導率部材２７を備えている。
第３のニップ形成部材は均熱部材２５に付随する構成で、均熱部材２５のニップ側に熱抵抗となる素材を別体として設ける。図１２（ｂ）に示すように、低熱伝導率部材２７を均熱部材２５の表面に膜状に一体に形成してもよい。
【００６０】
均熱部材２５は定着ベルト１４と直接接触するので、耐熱性、摺動性（低摩擦係数）、耐摩耗性が必要であり、フッ素系樹脂が望ましい。
低熱伝導率部材２７を摺動材としてのフッ素系樹脂で構成すると、銅、アルミニウム等の均熱部材２５の素材よりも熱伝導率が低く、熱抵抗素材を兼ねる。
図１１に示すように、低熱伝導率部材２７の厚さは長手方向の中央部が大きく、面状ヒータ２４の付近が小さく設定されている。これにより第１の実施形態と同様の伝熱特性を得ることができる。
摺動材としては、ポリアセタールやポリアミドを用いてもよい。
【００６１】
低熱伝導率部材２７の厚みを長手方向で一定とし、表面粗さを面状ヒータ２４の付近よりも中央側の方を粗くする構成としてもよい（第３の実施形態）。
ハロゲンヒータ２８ａ、２８ｂで加熱される領域に対応する部分では、低熱伝導率部材２７と定着ベルト１４との接触点が減るため、熱の伝達が阻害させることにより上記と同様の効果を得ることができる。
【００６２】
ベース部材２３の熱伝導率を均熱部材２５の熱伝導率よりも小さくし、図７の矢印Ａ方向の伝熱性を低下させてもよい（第４の実施形態）。
均熱部材２５と面状ヒータ２４との間に弾性体、望ましくは高熱伝導率の弾性体を介在させ、面状ヒータ２４の熱を効率的に均熱部材２５に伝熱させる構成としてもよい。
【００６３】
図１３に第５の実施形態を示す。
本実施形態では、ベース部材２３の加圧ローラ１６に対向する面２３ａに対して面状ヒータ２４が寸法ｃ分均熱部材２５側へ突出した構成としている。
換言すれば、面状ヒータ２４の均熱部材２５と重なる側の面がベース部材２３の加圧ローラ１６と対向する面２３ａよりも均熱部材２５へ突出している。
このようにすることで、均熱部材２５と面状ヒータ２４とを確実に接触させることができ、図７の矢印Ｂ方向の伝熱性を向上させることができる。
面状ヒータ２４とベース部材２３の面２３ａとが同一平面上となるようにすると、設計公差により面状ヒータ２４がベース部材２３の面２３ａよりもニップから離れる可能性がある。
【００６４】
面状ヒータ２４の表面がニップから離れると、均熱部材２５との接触面積を十分確保できないために伝熱不良が発生し、昇温時間の遅延だけでなく、面状ヒータ２４自体の温度が過度に上昇し、ベース部材２３の耐熱温度を越えて溶融する虞がある。
本実施形態では、製造上の誤差があっても面状ヒータ２４の熱を確実に均熱部材２５に伝熱できるように、面状ヒータ２４を突出させている。
【００６５】
図１５は、ニップ形成ユニットの変形例を示している。ニップ形成ユニット６３は、ニップ形成部材２２と、面状ヒータ２４と、ニップ形成部材２２を加圧ローラ１６からの加圧力に対抗して保持するステー部材６４とを有している。
ステー部材６４は、ニップ形成部材２２を受けるべくステー部材２６と同様に構成された受け部６４ａと、ほぼ三角形の断面形状を呈した脚部６４ｂとを一体的に有している。脚部６４ｂと定着ベルト１４との間には、輻射熱により定着ベルト１４をその内面側から直接加熱する第１の加熱源としてのハロゲンヒータ２８ａ，２８ｂが配置されている。
ハロゲンヒータ２８ａ，２８ｂによる加熱効率を上げるため、ハロゲンヒータ２８ａ，２８ｂから放射される光を定着ベルト１４へ反射する円弧形状の板材からなる反射部材６５が、脚部６４ｂとハロゲンヒータ２８ａ，２８ｂとの間に設けられている。
【００６６】
上述のニップ形成ユニット６３をニップ形成ユニット１８に代えて用いても、上述した各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、反射部材６５を設ける代わりに、脚部６４ｂの外面に断熱もしくは鏡面処理を行ってもよい。この場合は、反射部材６５を設ける場合に比して加熱効率が若干低下することとなる。
【００６７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６８】
１４  定着部材としての定着ベルト
１６  対向部材としての加圧ローラ
２２  ニップ形成部材
２３  第１のニップ形成部材としてのベース部材
２４  第２の熱源としての面状ヒータ
２５  第２のニップ形成部材としての均熱部材
２７  第３のニップ形成部材としての低熱伝導率部材
２８ａ、２８ｂ  第１の加熱源としてのハロゲンヒータ
１５０  定着装置
Ｓ  記録媒体としての用紙
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６９】
【特許文献１】特開２０１４−１７８３７０号公報
【図１】
0006607055.tif 000002
【図２】
0006607055.tif 000003
【図３】
0006607055.tif 000004
【図４】
0006607055.tif 000005
【図５】
0006607055.tif 000006
【図６】
0006607055.tif 000007
【図７】
0006607055.tif 000008
【図８】
0006607055.tif 000009
【図９】
0006607055.tif 000010
【図１０】
0006607055.tif 000011
【図１１】
0006607055.tif 000012
【図１２】
0006607055.tif 000013
【図１３】
0006607055.tif 000014
【図１４】
0006607055.tif 000015
【図１５】
0006607055.tif 000016