特許 6019627 加熱部材、定着装置及びそれを用いた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6019627

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月2日

(54)【発明の名称】加熱部材、定着装置及びそれを用いた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20161020BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20161020BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 515

   H05B3/00 335

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-51875(P2012-51875)

(22)【出願日】2012年3月8日

(65)【公開番号】特開2013-186328(P2013-186328A)

(43)【公開日】2013年9月19日

【審査請求日】2015年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071526

【弁理士】

【氏名又は名称】平田 忠雄

(74)【代理人】

【識別番号】100124246

【弁理士】

【氏名又は名称】遠藤 和光

(72)【発明者】

【氏名】小室 仁

【審査官】 平田 佳規

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−００３３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００３１８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１７４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１２３４７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００− １５／０１

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ ２１／１６

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部空間を有し、記録媒体上の現像剤像と接触する定着部材又は前記定着部材と対向し前記記録媒体を加圧する加圧部材の外周面又は内周面と予め定められた位置で圧接して圧接部を形成する円筒状の本体と、
前記円筒状の本体の前記内部空間において前記本体と同心上の中心軸を中心に回転して前記圧接部との相対距離を変更可能に設けられて発熱する発熱体と
前記円筒状の本体の前記内部空間に収容される前記本体に比べて熱容量が大きい熱媒と、を有する加熱部材。

【請求項2】

前記発熱体が前記圧接部と接近したときは、前記圧接部における前記円筒状の本体の温度が前記定着部材よりも高くなる請求項１に記載の加熱部材。

【請求項3】

前記発熱体は、前記圧接部との相対距離を変更することで、前記本体の内周面のうち前
記圧接部に相当する部分に接する面積の割合を変更する請求項１又は２に記載の加熱部材。

【請求項4】

前記発熱体は、回転軸方向に配置された複数の発熱体から構成され、当該複数の発熱体
のそれぞれと前記圧接部との相対距離を変更可能に設けられる請求項１〜３のいずれかに記載の加熱部材。

【請求項5】

前記定着部材と、
前記加圧部材と、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱部材とを有する定着装置。

【請求項6】

潜像保持体と、
前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像を現像剤により現像して現像剤像を形成する現像手段と、
前記現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、
請求項５に記載の定着装置と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、加熱部材、定着装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の定着装置として、定着部材の内部発熱源に加えて、定着部材に外部から熱供給を行う加熱部材と、定着部材の表面温度を均一化する温度均一化部材とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

この定着装置は、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に用いられるものであって、定着部材として定着ロールに比べて熱容量の小さい定着ベルトと、定着ベルトと従動して回転する加圧部材としての加圧ロールと、定着ベルト内に配置されて加圧ロール側に定着ベルトから圧力を付与する圧力付与部材と、定着ベルトの内部に設けられて定着ベルトに熱供給を行う発熱源と、定着ベルトの外部に圧接して設けられて定着ベルトに対して外部から熱供給を行う加熱部材と、定着ベルトの外部に圧接して設けられて定着ベルトの熱伝導度よりも大きい熱伝導度を有する材を用いることで定着ベルトの表面温度を均一化する温度均一化部材とを有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−９７１５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、定着部材に対する外部加熱及び定着部材表面の温度分布のばらつきを抑制する機能を両立する加熱部材、定着装置及びそれを用いた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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明によれば、以下の加熱部材、定着装置及びそれを用いた画像形成装置を提供する。

【0007】

［１］内部空間を有し、記録媒体上の現像剤像と接触する定着部材又は前記定着部材と対向し前記記録媒体を加圧する加圧部材の外周面又は内周面と予め定められた位置で圧接して圧接部を形成する円筒状の本体と、
前記円筒状の本体の前記内部空間において前記本体と同心上の中心軸を中心に回転して前記圧接部との相対距離を変更可能に設けられて発熱する発熱体と
前記円筒状の本体の前記内部空間に収容される前記本体に比べて熱容量が大きい熱媒と、を有する加熱部材。

【0008】

［２］前記発熱体が前記圧接部と接近したときは、前記圧接部における前記円筒状の本体の温度が前記定着部材よりも高くなる［１］に記載の加熱部材。
［３］前記発熱体は、前記圧接部との相対距離を変更することで、前記本体の内周面のうち前記圧接部に相当する部分に接する面積の割合を変更する前記［１］又は［２］に記載の加熱部材。

【0009】

［４］前記発熱体は、回転軸方向に配置された複数の発熱体から構成され、当該複数の発
熱体のそれぞれと前記圧接部との相対距離を変更可能に設けられる前記［１］〜［３］のいずれかに記載の加熱部材。

【0010】

［５］前記定着部材と、
前記加圧部材と、
前記［１］〜［４］のいずれかに記載の加熱部材とを有する定着装置。

【0011】

［６］潜像保持体と、
前記潜像保持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像を現像剤により現像して現像剤像を形成する現像手段と、
前記現像剤像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記［５］に記載の定着装置とを有する画像形成装置。

【発明の効果】

【0012】

請求項１、２、４又は５に係る発明によれば、定着部材に対する外部加熱及び定着部材表面の温度分布のばらつきを抑制する機能を両立することができる。

【0013】

請求項３に係る発明によれば、本体の内周面のうち圧接部に相当する部分に接する発熱体と熱媒との面積の割合を変更することができる。

【0014】

請求項４に係る発明によれば、複数の発熱体のそれぞれと圧接部の当該複数の発熱体に相当する部分との相対距離を変更可能に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す説明図である。

【図2】図２は、図１に示す画像形成装置に用いられる定着装置の断面図である。

【図3】図３は、定着装置に用いられる加熱部材の構成の一例を示す斜視図である。

【図4】図４（ａ）〜（ｃ）は、加熱部材の構成の一例を示す断面図である。

【図5】図５は、定着装置におけるエンドレスベルトが支持される構成を示す説明図である。

【図6】図６は、第２の実施の形態に係る加熱部材の構成の一例を示す断面図である。

【図7】図７は、第３の実施の形態に係る加熱部材の構成の一例を示す断面図である。

【図8】図８は、第４の実施の形態に係る加熱部材の構成の一例を示す斜視図である。

【図9】図９（ａ）及び（ｂ）は、定着装置の動作の一例を示すグラフ図である。

【図10】図１０（ａ）〜（ｃ）は、定着装置の動作の一例を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について詳細に説明する。

【0017】

（第１の実施の形態）
（画像形成装置の構成）
図１は、第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す説明図である。

【0018】

図１には、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置１００が示されている。図１に示された画像形成装置１００は、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０と、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０と、を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。

【0019】

本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２と、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図１中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４と、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６と、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７と、等の電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、ほぼ直線状に配置されている。

【0020】

中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミド又はポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は、１０^６Ωｃｍ〜１０^１４Ωｃｍとなるように形成されており、その厚さは、例えば、０．１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって、図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモーター（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回動させる駆動ロール３１と、各感光体ドラム１１の配列方向に沿ってほぼ直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２と、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えるとともに中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３と、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５と、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４と、を有している。

【0021】

一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６により構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、例えば、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したアクリロニトリル ブタジエンゴム（ＮＢＲ）とスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０^７Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６には、トナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。

【0022】

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５と、によって構成される。バックアップロール２５は、ＥＰＤＭゴムからなる内層部とカーボンを分散したＥＰＤＭ及びＮＢＲのブレンドゴムからなるチューブ状の表面層とから構成されている。そして、その表面抵抗率が１０^７Ω／□〜１０^１０Ω／□となるように形成され、硬度は、例えば、７０°（アスカーＣ）に設定されている。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。

【0023】

一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層と、で構成されている。シャフトは、例えば、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムから形成され、体積抵抗率が１０^７Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は、中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。

【0024】

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。

【0025】

この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。

【0026】

さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０と、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１と、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２と、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３と、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５と、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６と、を備えている。

【0027】

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。
図１に示すような画像形成装置では、画像読取装置（ＩＩＴ）（図示せず）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）（図示せず）等から出力される画像データは、画像処理装置（ＩＰＳ）（図示せず）により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって作像作業が実行される。ＩＰＳでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

【0028】

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。

【0029】

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により、中間転写ベルト１５の基材に対し、トナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。

【0030】

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

【0031】

二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

【0032】

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱及び圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。

【0033】

一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４及び中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。

【0034】

次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置６０について説明する。

【0035】

（定着装置の構成）
図２は、図１に示す画像形成装置に用いられる定着装置の断面図である。

【0036】

定着装置６０は、定着部材の一例としての定着ロール６１と、加圧部材の一例としてのエンドレスベルト６２と、エンドレスベルト６２を介して定着ロール６１から押圧される圧力部材の一例としての圧力パッド６４と、定着ロール６１を加熱する加熱部材９０とにより主要部が構成されている。

【0037】

定着ロール６１は、金属製のコア（円筒状芯金）６１１の周囲に耐熱性弾性体層６１２、及び離型層６１３を積層して構成された円筒状ロールであり、回転自在に支持されて所定の表面速度（例えば、１９４ｍｍ／ｓｅｃ）で回転する。本実施の形態の定着ロール６１は、外径が軸方向で一様な所謂ストレートロールで形成されている。

【0038】

定着ロール６１の内部には、発熱源として、例えば、定格６００Ｗのハロゲンヒータ６６が配設されている。一方、定着ロール６１の表面には温度センサ６９が接触して配置されている。画像形成装置の制御部４０は、この温度センサ６９による温度計測値に基づいてハロゲンヒータ６６の点灯を制御し、定着ロール６１の表面温度が所定の設定温度（例えば、１７５℃）を維持するように調整している。

【0039】

エンドレスベルト６２は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が円筒形状に形成された継ぎ目がない無端ベルトである。エンドレスベルト６２は、エンドレスベルト６２の内部に配置された圧力パッド６４とベルトガイド部材６３と、さらにはエンドレスベルト６２の両端部に配置されたエッジガイド部材８０（後述する図３参照）と、によって回動自在に支持されている。そして、ニップ部Ｎにおいて定着ロール６１に対して圧接されるように配置され、定着ロール６１に従動して回動（例えば、１９４ｍｍ／ｓｅｃ）する。また、エンドレスベルト６２の内周面と圧力パッド６４との摺動抵抗を小さくするために、圧力パッド６４のエンドレスベルト６２との接触面に摺動シート６８が配設される。

【0040】

加熱部材９０は、定着ロール６１の外周面（圧接部分Ｈ）に図示しない加圧機構によって圧接されている。この加熱部材９０は、本体として金属等の熱伝導性の高い材料でできたパイプ９１と、パイプ９１の内部に設けられた抵抗発熱体９３と、パイプ９１の内部に封入された液状の熱媒９２とを有し、抵抗発熱体９３がパイプ９１中を移動可能な構造となっている。

【0041】

（加熱部材の構成）
図３は、定着装置６０に用いられる加熱部材９０の構成の一例を示す斜視図である。また、図４（ａ）〜（ｃ）は、加熱部材９０の構成の一例を示す断面図である。

【0042】

加熱部材９０は、金属製のパイプ９１の内部に、液体等の熱媒９２と、抵抗発熱体９３とが配置されており、熱媒９２と抵抗発熱体９３は、隔壁により隔てられている。また、熱媒９２と抵抗発熱体９３は、中心軸９４を中心にパイプ９１に対し回転可能となっている。

【0043】

この加熱部材９０は、図４（ａ）に示すように、抵抗発熱体９３が圧接部分Ｈに近接するように配置されることで、圧接している定着ロール６１に対し外部加熱部材として機能する。

【0044】

また、加熱部材９０は、図４（ｃ）に示すように、抵抗発熱体９３が図４（ａ）に示す状態と１８０度反対方向に配置されることで、温度のばらつきを抑制する温度ばらつき抑制部材として機能する。この場合、抵抗発熱体９３の発熱を止めることにより、より低温の温度ばらつき抑制効果を達成するための温度ばらつき抑制部材として機能する。

【0045】

また、加熱部材９０は、図４（ｂ）に示すように図４（ａ）と図４（ｃ）の中間の状態において、温度ばらつき抑制部材及び加熱補助部材として機能する。

【0046】

ここで、図５は、定着装置におけるエンドレスベルト６２が支持される構成を示す説明図である。図５は、用紙Ｐの搬送方向下流側から見た定着装置６０の一方の端部領域を示している。

【0047】

図５に示すように、エンドレスベルト６２の内部に配置されたホルダ６５の両端部にエッジガイド部材８０が配設されている。エッジガイド部材８０は、ニップ部Ｎとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がＣ形状のベルト走行ガイド部８０１と、このベルト走行ガイド部８０１の外側に設けられ、エンドレスベルト６２の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部８０２と、さらにフランジ部８０２の外側に設けられ、エッジガイド部材８０を定着装置６０本体に位置決めして固定するための保持部８０３と、で構成されている。

【0048】

（各部材の詳細）
次に、定着装置６０を構成する各部材について詳細に述べる。

【0049】

まず定着ロール６１では、コア（基材）６１１は、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の熱伝導率の高い金属で形成された円筒体で構成されている。コア６１１の外径および肉厚は、本実施の形態の定着装置６０では、圧力パッド６４の押圧力が小さいため、図７に示したロール定着装置の場合より、小径化、薄肉化を図ることができ、通常、外径１５ｍｍ〜５０ｍｍ、肉厚はその材料によって異なるが、アルミの場合で１ｍｍ〜３ｍｍ、ＳＵＳや鉄の場合は０．４ｍｍ〜１．５ｍｍ程度である。

【0050】

耐熱性弾性体層６１２は、耐熱性の高い弾性体で構成され、特に、ゴム硬度が１５°〜４５°（ＪＩＳ−Ａ）程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いるのが好ましい。具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。なかでも、表面張力が小さく、弾性に優れる点でシリコーンゴムが好ましい。本実施の形態の定着装置６０では、ゴム硬度が３５°（ＪＩＳ−Ａ）のＨＴＶシリコーンゴムを６００μｍの厚さでコア６１１に被覆している。耐熱性弾性体層６１２の厚さは、通常、３ｍｍ以下、好ましくは、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内である。耐熱性弾性体層６１２のコア６１１の表面に形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、公知のコーティング法、成型などが採用できる。

【0051】

離型層６１３の材質としては、トナー像に対し適度な離型性を示すものであれば特に制限はなく、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等が挙げられる。

【0052】

離型層６１３の厚さは、通常、１０μｍ〜５０μｍ、好ましくは１５μｍ〜３０μｍの範囲内である。離型層６１３を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、上述したコーティング法などが挙げられる。また、押出し成型によって形成されたチューブを被覆する方法が挙げられる。本実施の形態の定着装置６０では、厚さ３０μｍのＰＦＡを被覆している。

【0053】

エンドレスベルト６２は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が直径１５〜４０ｍｍの円筒形状に形成された継ぎ目がない無端ベルトであり、ベース層と、このベース層の定着ロール６１側の面または両面に被覆された離型層とから構成されている。ベース層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のポリマーにより形成され、その厚みは、３０〜２００μｍ、好ましくは４０〜１２５μｍ、より好ましくは５０〜１００μｍ程度である。ベース層の表面に被覆される離型層としては、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰや、それらの複合材料、又それらの樹脂にカーボンやアルミナ、硫酸バリウムのようなフィラーを配合したもので形成され、その厚みは５〜１００μｍ、好ましくは１０〜４０μｍ程度である。

【0054】

圧力パッド６４は、エンドレスベルト６２の内部に配置され、上述したように、プレニップ部材６４ａと剥離ニップ部材６４ｂとで構成され、バネや弾性体によって定着ロール６１を、例えば、４０ｋｇｆの荷重で押圧するようにホルダ６５に支持されている。プレニップ部材６４ａには、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体や板バネ等を用いることができ、定着ロール６１側の面は、ほぼ定着ロール６１の外周面に倣う凹状曲面で形成されている。本実施の形態の定着装置６０では、幅１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ３２０ｍｍのシリコーンゴムを用いている。圧力パッド６４の硬さは、特に制限はなく、通常、ＪＩＳ Ａ硬度が１０°〜４０°の範囲である。

【0055】

剥離ニップ部材６４ｂは、ＰＰＳ、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂、又は鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属で形成されている。剥離ニップ部材６４ｂの形状としては、ニップ部Ｎにおける外面形状が一定の曲率半径を有する凸状曲面に形成されている。そして、本実施の形態の定着装置６０では、エンドレスベルト６２は、圧力パッド６４により定着ロール６１に約４０°の巻き付き角度でラップされ、約８ｍｍ幅のニップ部Ｎを形成している。

【0056】

摺動シート６８は、低摩擦シートであり、硬質でかつ可撓性を有する低摩擦材料であることが要求される。摺動シート６８の具体的な例としては、１）耐熱性の不織布をシート材として用いる方法、２）ガラスクロス等の織布にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂を含浸コートしたものをシート材として用いる方法、３）フッ素樹脂クロス等の織布をシート材として用いる方法、４）ポリイミド等の耐熱樹脂の表面に、プレス型押しで連続した凹凸形状を設け、これをシート材として用いる方法等を挙げることができる。

【0057】

さらに、ホルダ６５には、定着装置６０の長手方向に亘って潤滑剤塗布部材６７が配設されている。潤滑剤塗布部材６７は、エンドレスベルト６２内周面に対して接触するように配置され、潤滑剤を適量供給する。これにより、エンドレスベルト６２と摺動シート６８との摺動部に潤滑剤を供給し、摺動シート６８を介したエンドレスベルト６２と圧力パッド６４との摺動抵抗をさらに低減して、エンドレスベルト６２の円滑な回動を図っている。また、エンドレスベルト６２の内周面や摺動シート６８表面の摩耗を抑制する効果も有している。

【0058】

本発明における潤滑剤としては、ベルトとの濡れ性が良いことが好ましい。このような観点から、本発明においては、基油としてフルオロシリコーン油、パーフルオロポリエーテル油等のフッ素オイルを用いることが好ましい。

【0059】

加熱部材９０のパイプ９１は、アルミやＳＵＳ、鉄などの金属を用いることが、その熱伝導性、剛性、加工性の観点から好ましい。抵抗発熱体９３は、種種の公知の加熱体が使うことができるが、セラミックヒータ等の抵抗発熱体が好ましい。

【0060】

加熱部材９０のパイプ９１の表面は、トナーや異物の付着がしないように、離型性の高い、例えばＰＦＡなどのフッ素樹脂の被覆層や、フッ素樹脂含有無電解ニッケルメッキのようなメッキ層を設けることが好ましい。

【0061】

また、熱媒９２として封入する液体は、パイプ９１に比べて熱容量が大きく安定したものが必要であり、例えば、水やグリセリン、耐熱性のオイル（シリコーンオイルや弗素オイルなど）又は、常温溶融塩であるイオン性液体を用いることができる。特に、イオン性液体は、幅広い温度域において液状で比較的低粘度である上、蒸気圧がほぼ０であり、高温でも揮発しない上、高い比熱容量をもつため熱媒として適している。また、これらの液体に熱伝導を高めるために、無機フィラーや、カーボンナノ粒子などを分散させてもよい。

【0062】

なお、ここでは、定着ロール６１に対し、本発明の加熱部材９０を適用したが、エンドレスベルト６２に対して適用しても構わない。

【0063】

また、ここでは、定着回転体としてロール形状（定着ロール６１）、加圧回転体としてベルトを用いたいわゆるフリーベルト定着方式（エンドレスベルト６２）に対して適用し説明したが、定着回転体側にもベルトを用いたベルト−ベルト定着方式や、定着側がベルト、加圧側がロールの構成となっているベルト−ロール方式についても、本発明を適用することができる。

【0064】

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、図１に示した画像形成装置に搭載する定着装置であって、異なる加熱部材を用いた定着装置について説明する。なお、第１の実施の形態と同様な構成については同様な符号を用い、その詳細な説明を省略する。

【0065】

図６は、第２の実施の形態に係る加熱部材の構成の一例を示す断面図である。

【0066】

加熱部材９０Ａは、金属製のパイプ９１の内部に、熱媒９２と抵抗発熱体の９３Ａが配置されており、熱媒９２中を抵抗発熱体９３Ａがその端部を中心に回転可能となっている。図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、抵抗発熱体９３Ａの端部を中心に回転することで、上記図４（ａ）〜（ｃ）に示した例と同等の効果を発揮する。

【0067】

つまり、この加熱部材９０Ａは、図６（ａ）に示すように、抵抗発熱体９３Ａが圧接部分Ｈに近接するように配置されることで、圧接している定着ロール６１に対し外部加熱部材として機能する。

【0068】

また、加熱部材９０Ａは、図６（ｃ）に示すように、抵抗発熱体９３Ａが図６（ａ）に示す状態から６０度回転した位置に配置されることで、温度ばらつき抑制ばらつき抑制部材として機能する。この場合、抵抗発熱体９３Ａの発熱を止めることにより、より低温の温度ばらつき抑制効果を達成するための温度ばらつき抑制部材として機能する。

【0069】

また、加熱部材９０Ａは、図６（ｂ）に示すように図６（ａ）と図６（ｃ）の中間の状態において、温度ばらつき抑制部材及び加熱補助部材として機能する。

【0070】

（第３の実施の形態）
図７は、第３の実施の形態に係る加熱部材の構成の一例を示す断面図である。

【0071】

加熱部材９０Ｂは、金属製のパイプ９１の内部に、熱媒９２と抵抗発熱体の９３Ｂが配置されており、熱媒９２中を抵抗発熱体９３Ｂが図７中の上下方向に移動可能となっている。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、抵抗発熱体９３Ｂが移動することで、上記図４（ａ）〜（ｃ）に示した例と同等の効果を発揮する。

【0072】

つまり、この加熱部材９０Ｂは、図７（ａ）に示すように、抵抗発熱体９３Ｂが圧接部分Ｈに近接するように配置されることで、圧接している定着ロール６１に対し外部加熱部材として機能する。

【0073】

また、加熱部材９０Ｂは、図７（ｃ）に示すように、抵抗発熱体９３Ｂが圧接部分から遠ざかった位置に配置されることで、温度ばらつき抑制部材として機能する。この場合、抵抗発熱体９３Ｂの発熱を止めることにより、より低温の温度ばらつき抑制効果を達成するための温度ばらつき抑制部材として機能する。

【0074】

また、加熱部材９０Ｂは、図７（ｂ）に示すように図７（ａ）と図７（ｃ）の中間の状態において、温度ばらつき抑制部材及び加熱補助部材として機能する。

【0075】

（第４の実施の形態）
図８は、第４の実施の形態に係る加熱部材の構成の一例を示す斜視図である。なお、第４の実施の形態は第１〜第３の実施の形態と組み合わせて実施することができるが、一例として第２の実施の形態と組み合わせた場合について説明する。

【0076】

加熱部材９０Ｃは、金属製のパイプ９１の内部に、熱媒９２と複数の抵抗発熱体９３ａ〜９３ｅが配置されており、熱媒９２中を抵抗発熱体９３ａ〜９３ｅがそれぞれその端部を中心に回転可能となっている。つまり、抵抗発熱体９３ａ〜９３ｅは、図６に示す抵抗発熱体９３Ａを回転軸方向において５等分したものである。なお、抵抗発熱体は、等分に分割する以外に、加熱部材９０Ｃを通過する用紙の幅の種類に合わせて分割することがより好ましい。

【0077】

この加熱部材９０Ｃは、図６（ａ）に示すように、抵抗発熱体９３ａ〜９３ｅのそれぞれが第２の実施の形態の抵抗発熱体９３Ａのように圧接部分Ｈに近接するように配置されることで、圧接部分Ｈに対応する定着ロール６１に対し外部加熱部材として機能する。

【0078】

また、加熱部材９０Ｃは、図６（ｃ）に示すように、抵抗発熱体９３ａ〜９３ｅのそれぞれが第２の実施の形態の抵抗発熱体９３Ａのように図６（ａ）に示す状態から６０度回転した位置に配置されることで、温度ばらつき抑制部材として機能する。

【0079】

また、加熱部材９０Ｃは、抵抗発熱体９３ａ〜９３ｅのそれぞれが第２の実施の形態の抵抗発熱体９３Ａのように図６（ｂ）に示すように図６（ａ）と図６（ｃ）の中間の状態に配置される場合において、温度ばらつき抑制部材及び加熱補助部材として機能する。

【0080】

以下、上記加熱部材９０Ｃを用いて定着ロール６１を加熱及び温度ばらつき抑制行う場合の動作例を説明する。

【0081】

図９（ａ）及び（ｂ）は、定着装置の動作の一例を示すグラフ図である。

【0082】

図９（ａ）に示すように、定着装置６０を通過する用紙Ｐの通紙幅がｌ_１からｌ_２のｄ_１である場合であって、温度センサ６９が計測する定着ロール６１の表面温度が低温オフセット温度Ｔ_Ｌ１より低い場合、抵抗発熱体９３ｂ〜９３ｄが加熱補助部材として機能する。なお、低温オフセット温度Ｔ_Ｌ１及び高温オフセット温度Ｔ_Ｈ１は、定着装置６０が通紙幅ｄ_１の用紙Ｐについて未定着トナー像を定着可能な下限温度及び上限温度である。

【0083】

上記動作の後、図９（ｂ）に示すように、定着ロール６１の表面温度は少なくともｌ_１からｌ_２の範囲が定着可能領域となり、抵抗発熱体９３ｂ〜９３ｄは温度ばらつき抑制部材及び加熱補助部材として機能し、ｌ_１からｌ_２の範囲の温度を一定に保つ。

【0084】

図１０（ａ）〜（ｃ）は、定着装置の動作の一例を示すグラフ図である。

【0085】

図１０（ａ）に示すように、定着装置６０全体をウォームアップした後、定着装置６０を複数枚、連続通過した用紙Ｐの通紙幅がｌ_１からｌ_２のｄ_１であった場合、温度センサ６９が計測する定着ロール６１の表面温度は、ｌ_１からｌ_２の範囲において低下し、それ以外の範囲において高温オフセット温度Ｔ_Ｈ１を超える。

【0086】

次に、図１０（ｂ）に示すように、通紙幅がｌ_３からｌ_４のｄ_２である用紙Ｐが通紙される場合、通紙幅ｄ_２の低温オフセット温度がＴ_Ｌ２であるとすると、ｌ_１からｌ_２の範囲は加熱する必要があり、それ以外の範囲は冷却する必要がある。従って、抵抗発熱体９３ａ及び９３ｅは加熱することなく温度ばらつき抑制部材として機能し、抵抗発熱体９３ｂ〜ｄは加熱されて加熱補助部材として機能する。

【0087】

上記動作の結果、ｌ_３からｌ_４の範囲の定着装置６０の表面温度は低温オフセット温度Ｔ_Ｌ２から高温オフセット温度Ｔ_Ｈ１の範囲に収まり、通紙幅ｄ_２の用紙Ｐの定着動作が可能となる。その後、通紙幅ｄ_２の用紙がさらに通紙される場合、抵抗発熱体９３ａ〜９３ｅは温度ばらつき抑制部材及び加熱補助部材として機能し、ｌ_３からｌ_４の範囲の温度を一定に保つ。

【0088】

（他の実施の形態）
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能である。例えば、定着ロール６１に代えてエンドレスベルトを用いた定着ベルトを用いてもよい。また、定着ベルトを用いた場合には、定着ベルトの内周面側から加熱部材９０により加熱及び温度ばらつき抑制を行なってもよい。また、エンドレスベルト６２、つまり加圧部材に対して加熱部材９０を圧接して用いてもよい。

【0089】

（実施例）
以下、実施例に基づき、本実施の形態をさらに具体的に説明する。なお、本実施の形態は実施例に限定されるものではない。まず、実施例の評価項目について説明する。

【0090】

（評価項目１）
ウォームアップ時間：２０℃環境下で、定着装置６０の表面温度が雰囲気温度と同じ状態から、定着装置に規定の電力を与え、定着回転体の温度検知装置が、定着開始温度（１７５℃）になるまでの時間を計測した。

【0091】

（評価項目２）
大サイズで厚紙の連続通紙枚数：評価項目１の評価後、一定時間後（本実施例では１８０ｓｅｃ後とした）に、Ａ３サイズのＮｃｏｌｏｒ１５７ｇｓｍ紙（富士ゼロックス社製）を連続通紙し、定着可能な枚数を評価した。

【0092】

（評価項目３）
小サイズ連続通紙枚数：同じく評価項目１の評価後、一定時間後（ここでは、１８０ｓｅｃ後とした）に、Ｂ５サイズのＣ２紙７０ｇｓｍ（富士ゼロックス社製）をＳＥＦ通紙（Ｂ５の短辺を定着回転体軸と平行に通紙）で連続通紙し、定着装置６０の非通紙部の温度が２２５℃になるまでの通紙可能枚数を評価した。

【0093】

（定着装置の仕様）
なお、評価に用いた定着装置の各構成部品の仕様は以下のとおりである。

【0094】

定着ロール６１は、外径２６ｍｍ、肉厚１．８ｍｍ、長さ３６０ｍｍである円筒状鉄製のコアの外周面に、厚さ６００μｍのシリコーンＨＴＶゴム（ゴム硬度３３度：ＪＩＳ−Ａ）の弾性層を設け、この弾性層の表面に、厚さ２５μｍのテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）のチューブを離型層として被覆し、表面を鏡面状態に仕上げた。

【0095】

定着ロール６１のコアの内部には、加熱源としてハロゲンランプ（６００ｗ）を配設した。定着ロール６１の表面温度は、加熱された定着ロール６１の表面に当接した状態で配置された感温素子である温度センサ６９及び温度コントローラー（制御部４０）とにより１７５℃に制御した。

【0096】

エンドレスベルト６２は、周長９４ｍｍ、厚さ８０μｍ、幅３４４ｍｍの熱硬化性ポリイミド樹脂を基材とし、この基材の外周面に、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が厚さ３０μｍでコーティングして離型層を形成した。

【0097】

エンドレスベルト６２を押圧する圧力パッド６４は、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ３４０ｍｍのシリコーンゴムのプレニップ部材６４ａ上に摺動シート６８を設け、摺動シート６８表面には、予め潤滑剤として粘度３００ｃＳｔのアミノ変性シリコーンオイル、（ＫＦ８００９Ａ：信越化学（株）製）を、０．３ｃｃ塗布した。摺動シート６８の大きさは、幅３４０ｍｍ、長さ６０ｍｍとし、ホルダ６５の上に配置されたベルト走行ガイドの表面には、ベルト回転方向のリブを設け、エンドレスベルト６２の内周面との接触面積を少なくした。圧力パッド６４は、エンドレスベルト６２を介して図示しない圧縮コイルスプリングにより定着ロール６１を３４．５ｋｇの荷重で押圧した。

【0098】

定着ロール６１へのエンドレスベルト６２の巻き付け角度は約２５°であり、ニップ部の幅は、約６ｍｍとした。図示しないモーターから定着ロール６１に伝達された駆動力により、定着ロール６１及びエンドレスベルト６２は、速度１９４ｍｍ／ｓｅｃで回転させた。

【0099】

上記定着ロール６１に、本発明の加熱部材９０を圧接し、圧接部Ｈの圧接ニップ幅を３ｍｍとした。

【0100】

加熱部材９０は、ＳＵＳ製で外径１８ｍｍ、厚み０．８ｍｍのパイプ表面にフッ素樹脂を３０％含有する無電解ニッケルメッキを１０μｍコートし、そのパイプ内に、抵抗発熱体９３として、４００Ｗのセラミックヒータを配置し、熱媒９２として、グリセリン（沸点２９０．℃、熱伝導率３００ｍＷ／ｍ・Ｋ（２３０℃）を用いた。

【0101】

上記構成で、評価項目１から評価項目３の評価を行った。まず、加熱部材９０の位置を図４の（ａ）の位置とし、セラミックヒータに電力を供給し発熱させ、外部加熱機能を動作させることで、評価項目１についてウォームアップ時間が２４ｓｅｃとなり、評価項目２についてＡ３厚紙を１分辺り１５枚にて、１４５枚連続通紙可能であった。

【0102】

次に、加熱部材９０における抵抗発熱体９３の位置を図４の（ｃ）の位置とし、セラミックヒータへの電力を遮断し、熱媒体による温度ばらつき抑制機能を動作させた上で、評価項目３の小サイズ連続通紙を、Ｂ５、ＳＥＦで１分辺り２７枚で通紙したところ、１２０枚連続通紙可能であった。

【0103】

（比較例）
加熱部材９０を設けない定着装置６０の定着ロール６１内のハロゲンヒータ６６に４００ｗのハロゲンランプを追加して合計１０００ｗとすることで、実施例と同等の電力供給量として、実施例と同じ条件で評価項目１から評価項目３について評価した所、評価項目１としてウォームアップ時間は３５ｓｅｃであり、評価項目２として厚紙連続通紙は７５枚連続通紙可能であった。

【0104】

評価項目３としての小サイズ連続通紙は６５枚であり、連続通紙後に定着ロール６１の表面のうち非通紙部の表面温度が２２５℃を超えてしまい、一旦通紙を中断し、定着ロール６１の表面温度のばらつき抑制を行う為のインターバルが必要となった。

【0105】

つまり、評価項目２及び評価項目３について、いずれの枚数も実施例と比べ約半分程度であった。また、評価項目３について、小サイズ連続通紙を実施例と同じ枚数まで達成するには、通紙間隔を空けて、Ｂ５、ＳＥＦで１分辺り１２枚まで下げる必要があった。

【符号の説明】

【0106】

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 画像形成ユニット
１０ 一次転写部
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電器
１３ レーザ露光器
１４ 現像器
１５ 中間転写ベルト
１６ 一次転写ロール
１７ ドラムクリーナ
２０ 二次転写部
２２ 二次転写ロール
２５ バックアップロール
２６ 給電ロール
３１ 駆動ロール
３２ 支持ロール
３３ テンションロール
３４ クリーニングバックアップロール
３５ 中間転写ベルトクリーナ
４０ 制御部
４２ 基準センサ
４３ 画像濃度センサ
５０ 用紙トレイ
５１ ピックアップロール
５２ 搬送ロール
５３ 搬送シュート
５５ 搬送ベルト
５６ 定着入口ガイド
６０ 定着装置
６１ 定着ロール
６２ エンドレスベルト
６３ ベルトガイド部材
６４ 圧力パッド
６４ａ プレニップ部材
６４ｂ 剥離ニップ部材
６５ ホルダ
６６ ハロゲンヒータ
６７ 潤滑剤塗布部材
６８ 摺動シート
６８ａ 摺動シート固定部材
６９ 温度センサ
７０ 剥離補助部材
７１ 剥離バッフル
７２ バッフルホルダ
８０ エッジガイド部材
９０ 加熱部材
９０Ａ−９０Ｃ 加熱部材
９１ パイプ
９２ 熱媒
９３ 抵抗発熱体
９３Ａ、９３Ｂ 抵抗発熱体
９３ａ−９３ｅ 抵抗発熱体
９４ 中心軸
１００ 画像形成装置
６１１ コア
６１２ 耐熱性弾性体層
６１３ 離型層
８０１ ベルト走行ガイド部
８０２ フランジ部
８０３ 保持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】