(57)【要約】【課題】定着ベルトが局所的に加熱される場合において、定着ベルトの捩れを抑制することができる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置５０では、定着ベルト５１とニップ形成部材５３との接触部５６に生じる摩擦力は、接触部５６の中央部と両端部と、で異なる。このため、加熱装置５４によって定着ベルト５１の中央部が局所的に加熱されたことに起因して、加圧ローラ５２の加熱された位置と加熱されない位置とで定着ベルト５１の回転速度に差が生じた場合であっても、接触部５６の中央部と両端部との内、摩擦力の大きい側で定着ベルト５１に回転力が伝達され、摩擦力の小さい側で定着ベルト５１を滑らせることができる。よって、定着ベルト５１が局所的に加熱される場合において、定着ベルト５１の捩れを抑制することができる。【選択図】図４
2017122796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線回りに回転可能な加圧ローラと、
前記加圧ローラに接触し、前記加圧ローラの回転に従動して回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面側に配置され、前記加圧ローラと協働して前記定着ベルトを挟持するニップ形成部材と、
前記中心軸線に沿った方向での前記定着ベルトの全体を加熱可能、且つ、前記定着ベルトの中央部のみを加熱可能な加熱装置と、を備える定着装置であって、
前記定着ベルトは、樹脂からなる基材を有し、
前記定着ベルトと前記ニップ形成部材との接触部に生じる摩擦力は、前記中心軸線に沿った方向での前記接触部の中央部と、前記中心軸線に沿った方向での前記接触部の両端部と、で異なる、定着装置。
【請求項２】
前記基材は、主原料としてポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエーテルエーテルケトンの何れかを含む樹脂からなる、請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記基材は、連続使用温度２００℃以上の樹脂からなる、請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱装置は、前記中心軸線に沿った方向での前記定着ベルトの互いに異なる領域を加熱可能な複数の加熱部を有する、請求項１〜３の何れか一項記載の定着装置。
【請求項５】
前記接触部における摩擦係数は、前記中心軸線に沿った方向での前記接触部の中央部と、前記中心軸線に沿った方向での前記接触部の両端部と、で異なる、請求項１〜４の何れか一項記載の定着装置。
【請求項６】
前記ニップ形成部材における、前記定着ベルトに接触する摺動面の表面粗さは、前記中心軸線に沿った方向での前記摺動面の中央部と、前記中心軸線に沿った方向での前記摺動面の両端部と、で異なる、請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
前記ニップ形成部材における、前記定着ベルトに接触する摺動面は、摩擦係数の互いに異なる第１摺動面及び第２摺動面を有し、
前記ニップ形成部材に対する前記定着ベルトの摺動方向に沿った前記第１摺動面及び前記第２摺動面のそれぞれの長さの比は、前記中心軸線に沿った方向での前記摺動面の中央部と、前記中心軸線に沿った方向での前記摺動面の両端部と、で異なる、請求項５記載の定着装置。
【請求項８】
前記ニップ形成部材の前記定着ベルトに接触する摺動面における、前記ニップ形成部材に対する前記定着ベルトの摺動方向に沿った長さは、前記中心軸線に沿った方向での前記摺動面の中央部と、前記中心軸線に沿った方向での前記摺動面の両端部と、で異なる、請求項１〜４の何れか一項記載の定着装置。
【請求項９】
前記中心軸線に沿った方向での前記加圧ローラの中央部と、前記中心軸線に沿った方向での前記加圧ローラの両端部と、の内、前記加圧ローラの中央部が局所的に加熱された場合において、
前記加圧ローラの中央部と、前記加圧ローラの両端部と、の内、前記加圧ローラの外径が大きい側での前記接触部に生じる前記摩擦力が、前記加圧ローラの前記外径が小さい側での前記接触部に生じる前記摩擦力より大きい、請求項１〜８の何れか一項記載の定着装置。
【請求項１０】
前記中心軸線に沿った方向での前記加圧ローラの中央部と、前記中心軸線に沿った方向での前記加圧ローラの両端部と、の内、前記加圧ローラの中央部が局所的に加熱された場合において、
前記加圧ローラの中央部と、前記加圧ローラの両端部と、の内、前記加圧ローラの外径が小さい側での前記接触部に生じる前記摩擦力が、前記加圧ローラの前記外径が大きい側での前記接触部に生じる前記摩擦力より大きい、請求項１〜８の何れか一項記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用紙に画像を形成する画像形成装置に用いられる定着装置として、中心軸線回りに回転可能な加圧ローラと、加圧ローラに接触し、加圧ローラの回転に従動して回転可能な無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周面側に配置され、加圧ローラと協働して定着ベルトを挟持するニップ形成部材と、定着ベルトを加熱する加熱装置と、を備える装置が知られている。例えば特許文献１には、加熱装置による消費エネルギーを低減する観点から、定着ベルトの内の用紙の大きさに対応した位置のみを局所的に加熱する加熱装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０６４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、定着ベルトが加熱されると、定着ベルトに接触する加圧ローラも加熱される。加熱された加圧ローラは、熱膨張して、その外径が変化する。ここで、定着ベルトの内の用紙の大きさに対応した位置のみが局所的に加熱される場合には、加圧ローラの加熱される位置も用紙の大きさによって異なることとなる。そして、加圧ローラの加熱された位置と加熱されない位置とでは、熱膨張の程度が異なるため、その外径が相対的に変化する。
【０００５】
このような状況において、加圧ローラとニップ形成部材とによって挟持された定着ベルトは、加圧ローラの回転に従動して回転する場合、加圧ローラの加熱された位置と加熱されない位置とで回転速度に差を生じる。その結果、定着ベルトに捩れが生じる虞がある。特に、定着ベルトの基材が、金属に比較して剪断力に対する耐性の低い樹脂からなる場合には、定着ベルトの捩じれを抑制することが望まれる。
【０００６】
そこで、本発明は、定着ベルトが局所的に加熱される場合において、定着ベルトの捩れを抑制することができる定着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】
【０００７】
本発明に係る定着装置は、中心軸線回りに回転可能な加圧ローラと、加圧ローラに接触し、加圧ローラの回転に従動して回転可能な無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周面側に配置され、加圧ローラと協働して定着ベルトを挟持するニップ形成部材と、中心軸線に沿った方向での定着ベルトの全体を加熱可能、且つ、定着ベルトの中央部のみを加熱可能な加熱装置と、を備える定着装置であって、定着ベルトは、樹脂からなる基材を有し、定着ベルトとニップ形成部材との接触部に生じる摩擦力は、中心軸線に沿った方向での接触部の中央部と、中心軸線に沿った方向での接触部の両端部と、で異なる。
【０００８】
本発明に係る定着装置では、定着ベルトとニップ形成部材との接触部に生じる摩擦力は、中心軸線に沿った方向での接触部の中央部と、中心軸線に沿った方向での接触部の両端部と、で異なる。このため、加熱装置によって定着ベルトの中央部が局所的に加熱されたことに起因して、加圧ローラの加熱された位置と加熱されない位置とで定着ベルトの回転速度に差が生じた場合であっても、接触部の中央部と両端部との内、摩擦力の大きい側で定着ベルトに回転力が伝達され、摩擦力の小さい側で定着ベルトを滑らせることができる。よって、定着ベルトが局所的に加熱される場合において、定着ベルトの捩れを抑制することができる。
【０００９】
また、基材は、主原料としてポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエーテルエーテルケトンの何れかを含む樹脂からなっていてもよい。この場合、定着ベルトにおいて、ニップ形成部材の形状に対する追従性を向上することができると共に、繰り返し応力に対する耐性を向上することができる。
【００１０】
また、基材は、連続使用温度２００℃以上の樹脂からなっていてもよい。この場合、加熱装置によって加熱される環境下でも、樹脂からなる基材を有する定着ベルトを用いることが可能となる。よって、定着ベルトにおいて、ニップ形成部材の形状に対する追従性を向上することができると共に、繰り返し応力に対する耐性を向上することができる。
【００１１】
また、加熱装置は、中心軸線に沿った方向での定着ベルトの互いに異なる領域を加熱可能な複数の加熱部を有してもよい。この場合、効率良く、定着ベルトの内の用紙の大きさに対応した位置のみを局所的に加熱することができる。
【００１２】
また、接触部における摩擦係数は、中心軸線に沿った方向での接触部の中央部と、中心軸線に沿った方向での接触部の両端部と、で異なってもよい。この場合、容易に、接触部に生じる摩擦力を、接触部の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００１３】
また、ニップ形成部材における、定着ベルトに接触する摺動面の表面粗さは、中心軸線に沿った方向での摺動面の中央部と、中心軸線に沿った方向での摺動面の両端部と、で異なってもよい。この場合、容易に、接触部に生じる摩擦力を、接触部の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００１４】
また、ニップ形成部材における、定着ベルトに接触する摺動面は、摩擦係数の互いに異なる第１摺動面及び第２摺動面を有し、ニップ形成部材に対する定着ベルトの摺動方向に沿った第１摺動面及び第２摺動面のそれぞれの長さの比は、中心軸線に沿った方向での摺動面の中央部と、中心軸線に沿った方向での摺動面の両端部と、で異なってもよい。この場合、容易に、接触部に生じる摩擦力を、接触部の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００１５】
また、ニップ形成部材の定着ベルトに接触する摺動面における、ニップ形成部材に対する定着ベルトの摺動方向に沿った長さは、中心軸線に沿った方向での摺動面の中央部と、中心軸線に沿った方向での摺動面の両端部と、で異なってもよい。この場合、容易に、接触部に生じる摩擦力を、接触部の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００１６】
また、中心軸線に沿った方向での加圧ローラの中央部と、中心軸線に沿った方向での加圧ローラの両端部と、の内、加圧ローラの中央部が局所的に加熱された場合において、加圧ローラの中央部と、加圧ローラの両端部と、の内、加圧ローラの外径が大きい側での接触部に生じる摩擦力が、加圧ローラの外径が小さい側での接触部に生じる摩擦力より大きくてもよい。この場合、接触部に付与される荷重の大きい位置において接触部に生じる摩擦力を大きくすればよいため、容易に、接触部に生じる摩擦力を、接触部の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００１７】
また、中心軸線に沿った方向での加圧ローラの中央部と、中心軸線に沿った方向での加圧ローラの両端部と、の内、加圧ローラの中央部が局所的に加熱された場合において、加圧ローラの中央部と、加圧ローラの両端部と、の内、加圧ローラの外径が小さい側での接触部に生じる摩擦力が、加圧ローラの外径が大きい側での接触部に生じる摩擦力より大きくてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、定着ベルトが局所的に加熱される場合において、定着ベルトの捩れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置を示す図である。
【図２】定着装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】定着ベルトの断面の構成を示す図である。
【図４】ニップ形成部材の摺動面を示す図である。
【図５】ニップ形成部材の摺動面を示す図である。
【図６】加熱装置の構成を模式的に示す図である。
【図７】加熱された状態における加圧ローラの外径を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
［画像形成装置の全体構成］
はじめに、画像形成装置１の基本的な構成について説明する。画像形成装置１は、マゼンタ、イエロー、シアン、ブラックの各色を用いてカラー画像を形成する装置である。図１に示されるように、画像形成装置１は、用紙（転写材）Ｐを搬送する記録媒体搬送ユニット１０と、静電潜像を現像する現像ユニット２０と、トナー像を用紙Ｐに二次転写する転写ユニット３０と、周面に画像が形成される静電潜像担持体である感光体ドラム４０と、トナー像を用紙Ｐに定着させる定着装置５０と、を備えている。
【００２２】
記録媒体搬送ユニット１０は、画像が形成される記録媒体としての用紙Ｐを収容すると共に、用紙Ｐを搬送経路Ｒ１上に搬送する。用紙Ｐは、カセットＴに積層されて収容される。記録媒体搬送ユニット１０は、用紙Ｐに転写されるトナー像が二次転写領域Ｒ２に到達するタイミングで、搬送経路Ｒ１を介して用紙Ｐを二次転写領域Ｒ２に到達させる。
【００２３】
現像ユニット２０は、色ごとに４個設けられている。現像ユニット２０は、トナーを感光体ドラム４０に担持させる現像ローラ２１を備えている。現像ユニット２０は、トナーとキャリアとが混合撹拌されて十分に帯電された後、トナーとキャリアとの混合によって生成される現像剤を現像ローラ２１に担持させる。そして、現像ローラ２１の回転により現像剤が感光体ドラム４０と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ２１に担持された現像剤のうちのトナーが感光体ドラム４０の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像が現像される。
【００２４】
現像ユニット２０では、新たな現像剤を内部に補給しつつ、現像剤を撹拌、搬送する。現像ユニット２０は、過剰となった現像剤の一部である劣化現像剤を外部に移送するトリクル現像方式を採用している。トリクル現像方式では、劣化した現像剤を排出し、排出した量分のフレッシュな現像剤を補給する。現像ユニット２０内において、劣化現像剤は、劣化現像剤排出口及び劣化現像剤受入口を落下して、廃トナー回収装置内に収容される。
【００２５】
転写ユニット３０は、現像ユニット２０で形成されたトナー像を用紙Ｐに二次転写するための二次転写領域Ｒ２に搬送する。転写ユニット３０は、転写ベルト３１と、転写ベルト３１を懸架する懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及び３１ｄと、感光体ドラム４０と共に転写ベルト３１を挟持する一次転写ローラ３２と、懸架ローラ３１ｄと共に転写ベルト３１を挟持する二次転写ローラ３３と、を備えている。
【００２６】
転写ベルト３１は、懸架ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及び３１ｄにより循環移動する無端状のベルトである。一次転写ローラ３２は、転写ベルト３１の内周側から感光体ドラム４０を押圧するように設けられる。二次転写ローラ３３は、転写ベルト３１の外周側から懸架ローラ３１ｄを押圧するように設けられる。
【００２７】
感光体ドラム４０は、色ごとに４個設けられている。感光体ドラム４０は、転写ベルト３１の移動方向に沿って設けられている。感光体ドラム４０の周上には、現像ユニット２０と、帯電ローラ４１と、露光ユニット４２と、クリーニングユニット４３と、が設けられている。
【００２８】
帯電ローラ４１は、感光体ドラム４０の表面を所定の電位に均一に帯電させる。露光ユニット４２は、帯電ローラ４１によって帯電した感光体ドラム４０の表面を、用紙Ｐに形成する画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム４０の表面のうち露光ユニット４２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。４個の現像ユニット２０は、それぞれの現像ユニット２０に対向して設けられたトナータンク２２から供給されたトナーによって感光体ドラム４０に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。トナータンク２２内には、それぞれ、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックのトナーが充填されている。
【００２９】
クリーニングユニット４３は、感光体ドラム４０上に形成されたトナー像が転写ベルト３１に一次転写された後に感光体ドラム４０上に残存するトナーを回収する。また、クリーニングユニット４３の近傍にはスクリューが設けられており、クリーニングユニット４３によって得られた廃トナーがスクリューによって搬送される。スクリューによって搬送される廃トナーは、廃トナーノズル内の搬送経路に沿って、廃トナーノズルの端部に形成された廃トナー回収容器接続口を通じて廃トナー回収装置内に収容される。
【００３０】
定着装置５０は、転写ベルト３１から用紙Ｐへ二次転写されたトナー像を用紙Ｐに付着させ、定着させる。定着装置５０は、用紙Ｐを加熱する定着ベルト５１と、定着ベルト５１を押圧する加圧ローラ５２と、を備えている。定着ベルト５１及び加圧ローラ５２は円筒状に形成されている。定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間には接触領域である定着ニップ部Ｎが設けられ、定着ニップ部Ｎに用紙Ｐを通過させることにより、トナー像を用紙Ｐに溶融定着させる。定着装置５０の構成について、詳しくは後述する。
【００３１】
画像形成装置１には、定着装置５０によりトナー像が定着された用紙Ｐを装置外部へ排出するための排出ローラ６１及び６２が設けられている。
【００３２】
画像形成装置１は、上述した、記録媒体搬送ユニット１０、現像ユニット２０、転写ユニット３０、感光体ドラム４０、定着装置５０等の動作を制御する制御部９０を備えている。制御部９０は、いわゆるマイクロコンピュータにより構成され、各ユニットの動作を規定するプログラムがメモリに保存され、当該プログラムを実行することにより所望の制御が実行される。
【００３３】
［定着装置の構成］
図２に示されるように、定着装置５０は、定着ベルト５１、加圧ローラ５２、ニップ形成部材５３、加熱装置５４及び反射板５５を有する。なお、以下の説明において、各部材の「中央部」とは、加圧ローラ５２の中心軸線Ｌに沿った方向での各部材の中央付近の幅をもった領域をいう。また、各部材の「両端部」とは、加圧ローラ５２の中心軸線Ｌに沿った方向での各部材の両端付近の幅をもった領域をいう。
【００３４】
加圧ローラ５２は、中心軸線Ｌ回りに回転可能なローラである。加圧ローラ５２は、芯金５２ａ及び弾性層５２ｂを含む。芯金５２ａは、例えば金属製のシャフトである。芯金５２ａは、両端部に取り付けられたボールベアリングを介して支持フレームに回転可能に支持されている（不図示）。弾性層５２ｂは、芯金５２ａの外周面を覆っている。弾性層５２ｂは、例えば耐熱性を有するシリコーンゴムからなる。芯金５２ａの一端部は、図示しない駆動部と連結されており、駆動部から付与された駆動力によって回転する。これとは別に、加圧ローラ５２は、図示しない加圧機構によって定着ベルト５１側に加圧される。
【００３５】
加圧ローラ５２は、その中央部の外径と両端部の外径とが同等であってもよく、両端部の外径に比較して中央部の外径が小さくくびれた形状であってもよく、両端部の外径に比較して中央部の外径が大きく膨らんだ形状であってもよい（詳しくは後述）。
【００３６】
定着ベルト５１は、可撓性を有する無端状のベルト（スリーブ状又は円筒状のベルト）である。定着ベルト５１は、その外周面において加圧ローラ５２の外周面に接触している。定着ベルト５１は、加圧ローラ５２が回転すると、加圧ローラ５２の回転に従動して回転可能である。
【００３７】
図３に示されるように、定着ベルト５１は、少なくとも基層（基材）５１ａを有する。また、定着ベルト５１は、例えば中間層５１ｂ及び表層５１ｃを更に有する。定着ベルト５１は、基層５１ａ、中間層５１ｂ及び表層５１ｃが内周側からこの順に積層して形成されている。
【００３８】
基層５１ａは、樹脂からなる。具体的に、基層５１ａは、主原料としてポリイミド（ＰＩ）を含む。なお、基層５１ａは、主原料としてポリイミド以外の樹脂を含んでいてもよく、例えば、主原料としてポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を含んでいてもよい。基層５１ａは、５０μｍ以上１５０μｍ以下の厚さであることが好ましく、特に１００μｍ程度の厚さであることが好ましい。基層５１ａは、５０μｍ未満の厚さである場合には、強度が不足することにより寿命が短くなり得る。一方、基層５１ａは、１５０μｍを超える厚さである場合には、剛性が過大となることによりニップ形成部材５３への追従性が低下し得る。また、基層５１ａは、１．５Ｗ／ｍＫ以下の熱伝導率を有することが好ましい。基層５１ａは、１．５Ｗ／ｍＫを超える熱伝導率を有する場合には、剛性が過大となることによりニップ形成部材５３への追従性が低下し得る。なお、基層５１ａは、ポリイミドからなる場合には、純粋なポリイミドの熱伝導率である０．３Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有していてよい。
【００３９】
中間層５１ｂは、例えばシリコーンゴムからなる。中間層５１ｂは、１００μｍ以上５００μｍ以下の厚さであることが好ましく、特に３００μｍ程度の厚さであることが好ましい。
【００４０】
表層５１ｃは、例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂からなる。表層５１ｃは、１０μｍ以上６０μｍ以下の厚さであることが好ましく、特に２０μｍ程度の厚さであることが好ましい。
【００４１】
図３に示されるように、ニップ形成部材５３は、定着ベルト５１の内周面側に配置されている。ニップ形成部材５３は、加圧ローラ５２と協働して定着ベルト５１を挟持する。ニップ形成部材５３は、加圧ローラ５２の中心軸線Ｌ方向に延在する長尺状の部材である。ニップ形成部材５３は、加圧ローラ５２の中心軸線Ｌ方向において、加圧ローラ５２及び定着ベルト５１と同程度の長さを有する。ニップ形成部材５３は、定着ベルト５１の内周面に対向する面である摺動面５３ａにおいて、定着ベルト５１に接触している。ニップ形成部材５３は、摺動面５３ａにおいて、定着ベルト５１を介して加圧ローラ５２からの押圧力を受ける。
【００４２】
定着ベルト５１の内周面とニップ形成部材５３の摺動面５３ａとの接触部５６に生じる摩擦力は、接触部５６の中央部と両端部とで異なる。なお、摩擦力とは、動摩擦力であってもよく、静止摩擦力であってもよい。
【００４３】
図４に示されるように、接触部５６の両端部で定着ベルトに回転力を伝達し、且つ、中央部で定着ベルトを滑らせることができるようにするため、接触部５６の中央部に比較して両端部の方が、接触部５６における摩擦力が大きくてもよい。
【００４４】
例えば、図４の（ａ）（ｂ）に示されるように、接触部５６の中央部に比較して両端部の方が、接触部５６の摩擦係数が大きいことによって、接触部５６の中央部に比較して両端部の方が、接触部５６に生じる摩擦力が大きくてもよい。なお、上記の摩擦係数とは、動摩擦係数であってもよく、静止摩擦係数であってもよい。
【００４５】
図４の（ａ）には、摺動面５３ａの中央部に比較して両端部の方が表面粗さの大きいニップ形成部材５３が示されている。摺動面５３ａの表面粗さは、例えば摺動面５３ａの一端部から中央部に向かって連続的に小さくなり、且つ、中央部から他端部に向かって連続的に大きくなる。
【００４６】
図４の（ｂ）には、摺動面５３ａに摩擦係数の互いに異なる第１摺動面５７ａ及び第２摺動面５７ｂを有するニップ形成部材５３が示されている。ここでは、第２摺動面５７ｂは、第１摺動面５７ａ上に設けられて第１摺動面５７ａの摩擦係数を低減するコーティングである。ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った第１摺動面５７ａ及び第２摺動面５７ｂのそれぞれの長さの比は、摺動面５３ａの中央部と両端部とで異なっている。具体的に、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った第１摺動面５７ａに対する第２摺動面５７ｂの長さの比は、摺動面５３ａの一端部から中央部に向かって連続的に大きくなり、且つ、中央部から他端部に向かって連続的に小さくなる。
【００４７】
また、図４の（ｃ）に示されるように、ニップ形成部材５３の定着ベルト５１に接触する摺動面５３ａにおける、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った長さは、摺動面５３ａの中央部と両端部とで異なってもよい。図４の（ｃ）において、摺動面５３ａにおける、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った長さは、摺動面５３ａの一端部から中央部に向かって連続的に短くなり、且つ、中央部から他端部に向かって連続的に長くなる。
【００４８】
或いは、図４の構成とは逆に、図５に示されるように、接触部５６の中央部で定着ベルトに回転力を伝達し、且つ、両端部で定着ベルトを滑らせることができるようにするため、接触部５６の両端部に比較して中央部の方が、接触部５６に生じる摩擦力が大きくてもよい。
【００４９】
例えば、図５の（ａ）（ｂ）に示されるように、接触部５６の両端部に比較して中央部の方が、接触部５６の摩擦係数が大きいことによって、接触部５６の両端部に比較して中央部の方が、接触部５６に生じる摩擦力が大きくてもよい。なお、上記の摩擦係数とは、動摩擦係数であってもよく、静止摩擦係数であってもよい。
【００５０】
図５の（ａ）には、摺動面５３ａの両端部に比較して中央部の方が表面粗さの大きいニップ形成部材５３が示されている。摺動面５３ａの表面粗さは、例えば摺動面５３ａの一端部から中央部に向かって連続的に大きくなり、且つ、中央部から他端部に向かって連続的に小さくなる。
【００５１】
図５の（ｂ）には、摺動面５３ａに摩擦係数の互いに異なる第１摺動面５７ａ及び第２摺動面５７ｂを有するニップ形成部材５３が示されている。ここでは、第２摺動面５７ｂは、第１摺動面５７ａ上に設けられて第１摺動面５７ａの摩擦係数を低減するコーティングである。ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った第１摺動面５７ａ及び第２摺動面５７ｂのそれぞれの長さの比は、摺動面５３ａの中央部と両端部とで異なっている。具体的に、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った第１摺動面５７ａに対する第２摺動面５７ｂの長さの比は、摺動面５３ａの一端部から中央部に向かって連続的に小さくなり、且つ、中央部から他端部に向かって連続的に大きくなる。
【００５２】
また、図５の（ｃ）に示されるように、ニップ形成部材５３の定着ベルト５１に接触する摺動面５３ａにおける、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った長さは、摺動面５３ａの中央部と両端部とで異なってもよい。図５の（ｃ）において、摺動面５３ａにおける、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った長さは、摺動面５３ａの一端部から中央部に向かって連続的に長くなり、且つ、中央部から他端部に向かって連続的に短くなる。
【００５３】
加熱装置５４は、定着ベルト５１を加熱する。加熱装置５４は、例えばハロゲンランプである。加熱装置５４は、図６に示されるように、例えばタングステンによって構成されたフィラメント５８、及び、フィラメント５８を収容するガラス管５９を有している。フィラメント５８が通電されると、特に当該フィラメント５８の内の例えば螺旋状に形成された主発熱部５８ａが主に発熱し、定着ベルト５１が加熱される。
【００５４】
加熱装置５４は、定着ベルト５１の全体を加熱可能、且つ、定着ベルト５１の中央部のみを加熱可能である。加熱装置５４は、定着ベルト５１の互いに異なる領域を加熱可能な複数の加熱部を有する。以下では、一例として、定着ベルト５１の中央部を加熱する加熱部である第１加熱部５４ａと、定着ベルト５１の両端部を加熱する加熱部である第２加熱部５４ｂと、を有する加熱装置５４について説明する。第１加熱部５４ａ及び第２加熱部５４ｂのそれぞれは、フィラメント５８及びガラス管５９を有している。第１加熱部５４ａでは、フィラメント５８のうちの主発熱部５８ａが当該フィラメント５８の中央部に設けられている。第２加熱部５４ｂでは、フィラメント５８のうちの主発熱部５８ａが当該フィラメント５８の両端部に設けられている。
【００５５】
反射板５５は、加熱装置５４から反射板５５の方向に輻射された熱を定着ベルト５１側に反射させて、定着ベルト５１の加熱効率を高める。なお、図中に示される反射板５５の形状は一例であって、これに限定されない。
【００５６】
［定着装置の動作］
次に、定着装置５０の動作について説明する。定着装置５０では、加熱装置５４によって定着ベルト５１が加熱された状態で、定着ベルト５１と加圧ローラ５２との間に設けられた定着ニップ部Ｎを用紙Ｐが通過する。
【００５７】
ここで、例えば加圧ローラ５２の中心軸線Ｌに沿った方向での長さと同程度の幅の用紙Ｐ（大サイズの用紙Ｐ）に対しては、第１加熱部５４ａ及び第２加熱部５４ｂの両方に通電される。これにより、第１加熱部５４ａのフィラメント５８の中央部に形成された主発熱部５８ａと、第２加熱部５４ｂのフィラメント５８の両端部に形成された主発熱部５８ａと、の両方が主に発熱し、その結果、定着ベルト５１の中央部及び両端部の両方（定着ベルトの全体）が加熱される。
【００５８】
一方、例えば加圧ローラ５２の中心軸線Ｌに沿った方向での長さに比較して幅の狭い用紙Ｐ（小サイズの用紙Ｐ）に対しては、第１加熱部５４ａのみに通電される。これにより、第１加熱部５４ａのフィラメント５８の中央部に形成された主発熱部５８ａのみが主に発熱し、その結果、定着ベルト５１の中央部のみが加熱される。
【００５９】
定着ベルト５１が加熱されると、定着ベルト５１に接触する加圧ローラ５２も、定着ベルト５１が加熱された位置に対応する位置が加熱される。そして、加圧ローラ５２は、加熱された位置において、熱膨張によって、その外径が変化する。しかし、上述したように、加圧ローラ５２の加熱された位置と加熱されない位置とでは、熱膨張の程度が異なるため、その外径が相対的に変化する。
【００６０】
しかし、定着装置５０によれば、定着ベルト５１とニップ形成部材５３との接触部５６に生じる摩擦力は、接触部５６の中央部と両端部とで異なる。このため、加熱装置５４によって定着ベルト５１が局所的に加熱されたことに起因して、加圧ローラ５２の加熱された位置と加熱されない位置とで定着ベルト５１の回転速度に差が生じた場合であっても、接触部５６の中央部と両端部との内、摩擦力の大きい側で定着ベルト５１に回転力が伝達され、摩擦力の小さい側で定着ベルト５１を滑らせることができる。
【００６１】
ところで、加圧ローラ５２が局所的に加熱されると、加熱されない位置に比較して加熱された位置において、加圧ローラ５２の外径が大きくなる。このため、加圧ローラ５２が加熱されない位置に比較して加熱された位置において、接触部５６に付与される荷重が大きくなり、その結果、接触部５６に生じる摩擦力が大きくなる。従って、局所的に加熱された状態における加圧ローラ５２の外径の形態に応じて、接触部５６の摩擦係数を設定してもよい。
【００６２】
例えば、図７には、（ａ）〜（ｃ）の３つの加圧ローラ５２が示されており、これらの加圧ローラ５２は、冷間時の外径が異なる。図７の（ａ）〜（ｃ）の左側には、加圧ローラ５２の中央部及び両端部の両方が加熱された場合の加圧ローラ５２の外径が模式的に示されている。また、図７の（ａ）〜（ｃ）の右側には、加圧ローラ５２の中央部のみが加熱された場合の加圧ローラ５２の外径が模式的に示されている。
【００６３】
図７の（ａ）に示される加圧ローラ５２の外径は、中央部及び両端部の両方が加熱された場合には中央部がくびれた形状であり、中央部のみが加熱された場合には中央部が膨らんだ形状となる。このような加圧ローラ５２では、例えば加圧ローラ５２の中央部のみが加熱された場合に、接触部５６の両端部に比較して中央部に付与される荷重が大きくなる。このとき、接触部５６の中央部と両端部とが同等の摩擦係数を有するニップ形成部材５３を用いることができる。この場合、接触部５６の両端部に比較して中央部に生じる摩擦力を大きくすることができる。
【００６４】
或いは、図７の（ａ）に示される加圧ローラ５２では、接触部５６の中央部に比較して両端部の摩擦係数を十分に大きくすることができる。この場合、加圧ローラ５２の中央部のみが加熱されたときに、接触部５６の両端部に比較して中央部に付与される荷重が大きくなるにも関わらず、接触部５６の中央部に比較して両端部に生じる摩擦力を大きくすることができる。具体的には、図４の（ａ）に示されるように、摺動面５３ａの中央部に比較して両端部の方が表面粗さの大きいニップ形成部材５３を用いてもよい。或いは、図４の（ｂ）に示されるように、摺動面５３ａに摩擦係数の互いに異なる第１摺動面５７ａ及び第２摺動面５７ｂを有するニップ形成部材５３を用いてもよい。特に、第２摺動面５７ｂは、摩擦係数を低減するコーティングであってもよい。
【００６５】
図７の（ｂ）に示される加圧ローラ５２の外径は、中央部及び両端部の両方が加熱された場合には中央部が大きくくびれた形状であり、中央部のみが加熱された場合であっても中央部がくびれた形状である。このような加圧ローラ５２では、例えば加圧ローラ５２の中央部のみが加熱された場合に、接触部５６の中央部に比較して両端部に付与される荷重が大きくなる。このとき、接触部５６の中央部と両端部とが同等の摩擦係数を有するニップ形成部材５３を用いることができる。この場合、接触部５６の中央部に比較して両端部に生じる摩擦力を大きくすることができる。
【００６６】
或いは、図７の（ｂ）に示される加圧ローラ５２では、接触部５６の両端部に比較して中央部の摩擦係数を十分に大きくすることができる。この場合、加圧ローラ５２の中央部のみが加熱されたときに、接触部５６の中央部に比較して両端部に付与される荷重が大きくなるにも関わらず、接触部５６の両端部に比較して中央部に生じる摩擦力を大きくすることができる。具体的には、図５の（ａ）に示されるように、摺動面５３ａの両端部に比較して中央部の方が表面粗さの大きいニップ形成部材５３を用いてもよい。或いは、図５の（ｂ）に示されるように、摺動面５３ａに摩擦係数の互いに異なる第１摺動面５７ａ及び第２摺動面５７ｂを有するニップ形成部材５３を用いてもよい。特に、第２摺動面５７ｂは、摩擦係数を低減するコーティングであってもよい。
【００６７】
図７の（ｃ）に示される加圧ローラ５２の外径は、中央部及び両端部の両方が加熱された場合にはくびれた形状でもなく且つ膨らんだ形状でもなく、中央部のみが加熱された場合には中央部が大きく膨らんだ形状となる。このような加圧ローラ５２では、例えば加圧ローラ５２の中央部のみが加熱された場合に、接触部５６の両端部に比較して中央部に付与される荷重が大きくなる。このとき、接触部５６の中央部と両端部とが同等の摩擦係数を有するニップ形成部材５３を用いることができる。この場合、接触部５６の両端部に比較して中央部に生じる摩擦力を大きくすることができる。
【００６８】
［作用及び効果］
以上説明したように、定着装置５０では、定着ベルト５１とニップ形成部材５３との接触部５６に生じる摩擦力は、接触部５６の中央部と両端部と、で異なる。このため、加熱装置５４によって定着ベルト５１の中央部が局所的に加熱されたことに起因して、加圧ローラ５２の加熱された位置と加熱されない位置とで定着ベルト５１の回転速度に差が生じた場合であっても、接触部５６の中央部と両端部との内、摩擦力の大きい側で定着ベルト５１に回転力が伝達され、摩擦力の小さい側で定着ベルト５１を滑らせることができる。よって、定着ベルト５１が局所的に加熱される場合において、定着ベルト５１の捩れを抑制することができる。
【００６９】
また、基層５１ａは、主原料としてポリイミド、ポリアミドイミド及びポリエーテルエーテルケトンの何れかを含む樹脂からなる。このため、定着ベルト５１において、ニップ形成部材５３の形状に対する追従性を向上することができると共に、繰り返し応力に対する耐性を向上することができる。
【００７０】
また、加熱装置５４は、定着ベルト５１の中央部を加熱する第１加熱部５４ａと、定着ベルト５１の両端部を加熱する第２加熱部５４ｂと、を有している。このため、効率良く、定着ベルト５１の内の用紙Ｐの大きさに対応した位置のみを局所的に加熱することができる。
【００７１】
また、接触部５６における摩擦係数は、接触部５６の中央部と両端部とで異なっている。このため、容易に、接触部５６に生じる摩擦力を、接触部５６の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００７２】
また、ニップ形成部材５３における、定着ベルト５１に接触する摺動面５３ａの表面粗さは、摺動面５３ａの中央部と両端部とで異なっている。このため、容易に、接触部５６に生じる摩擦力を、接触部５６の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００７３】
また、ニップ形成部材５３における、定着ベルト５１に接触する摺動面５３ａは、第１摺動面５７ａ、及び、第１摺動面５７ａ上に設けられて第１摺動面５７ａの摩擦係数を低減するコーティングである第２摺動面５７ｂを有し、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った第１摺動面５７ａ及び第２摺動面５７ｂのそれぞれの長さの比は、摺動面５３ａの中央部と両端部とで異なっている。このため、容易に、接触部５６に生じる摩擦力を、接触部５６の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００７４】
また、ニップ形成部材５３の定着ベルト５１に接触する摺動面５３ａにおける、ニップ形成部材５３に対する定着ベルト５１の摺動方向に沿った長さは、摺動面５３ａの中央部と両端部とで異なっている。このため、容易に、接触部５６に生じる摩擦力を、接触部５６の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００７５】
また、加圧ローラ５２の中央部と両端部との内、加圧ローラ５２の中央部が局所的に加熱された場合において、加圧ローラ５２の中央部と両端部との内、加圧ローラ５２の外径が大きい側での接触部５６に生じる摩擦力が、加圧ローラ５２の外径が小さい側での接触部５６に生じる摩擦力より大きい。このため、接触部５６に付与される荷重の大きい位置において接触部５６に生じる摩擦力を大きくすればよいため、容易に、接触部５６に生じる摩擦力を、接触部５６の中央部と両端部とで異なる状態とすることができる。
【００７６】
また、加圧ローラ５２の中央部と両端部との内、加圧ローラ５２の中央部が局所的に加熱された場合において、加圧ローラ５２の中央部と両端部との内、加圧ローラ５２の外径が小さい側での接触部５６に生じる摩擦力が、加圧ローラ５２の外径が大きい側での接触部５６に生じる摩擦力より大きい。このため、例えば加圧ローラ５２の中央部の外径が両端部の外径よりも大きい場合に、加圧ローラ５２の中央部の外径が両端部の外径よりも大きいにも関わらず定着ベルト５１の中央部を滑らせることができる。よって、用紙Ｐにしわが生じることを抑制することができる。
【００７７】
［変形例］
なお、本発明に係る定着装置５０は、上記実施形態に限定されない。例えば、図４及び図５において、ニップ形成部材５３の摺動面５３ａの各構成は、摺動面５３ａの中央部と両端部との間で連続的に変化することとしたが、摺動面５３ａの各構成は、摺動面５３ａの中央部と両端部との間で段階的に変化してもよい。
【００７８】
また、定着ベルト５１の基層５１ａは、連続使用温度２００℃以上の樹脂からなっていてもよい。ここで、「連続使用温度」とは、ＵＬ規格ＵＬ７４６Ｂに規定される物質の長期的物性評価（耐熱性）によって評価される温度である。定着ベルト５１の基層５１ａの連続使用温度が２００℃以上であることにより、加熱装置によって加熱される環境下でも、樹脂からなる基層５１ａを有する定着ベルト５１を用いることが可能となる。よって、定着ベルト５１において、ニップ形成部材５３の形状に対する追従性を向上することができると共に、繰り返し応力に対する耐性を向上することができる。また、定着ベルト５１の基層５１ａの連続使用温度は、高い温度である程良いが、一例として、ポリイミドの連続使用温度である２８０〜３００℃以下としてもよい。定着ベルト５１の基層５１ａの連続使用温度が２８０〜３００℃以下であることにより、定着ベルト５１の基層５１ａとして、通常用いられるあらゆる樹脂を適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１…画像形成装置、５０…定着装置、５１…定着ベルト、５１ａ…基層（基材）、５２…加圧ローラ、５３…ニップ形成部材、５３ａ…摺動面、５４…加熱装置、５４ａ…第１加熱部（加熱部）、５４ｂ…第２加熱部（加熱部）、５６…接触部、５７ａ…第１摺動面、５７ｂ…第２摺動面、Ｌ…中心軸線。
【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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