特許 7434940 定着装置、および画像形成装置

(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】

(24)【登録日】2024-02-13

(45)【発行日】2024-02-21

(54)【発明の名称】定着装置、および画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240214BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 510

G03G15/20 535

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020012555

(22)【出願日】2020-01-29

(65)【公開番号】P2021117441

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-11-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100090527

【弁理士】

【氏名又は名称】舘野 千惠子

(72)【発明者】

【氏名】山中 健太郎

【審査官】稲荷 宗良

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１１１２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１６９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１６９４６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能な無端状の定着部材と、
前記定着部材の外周面に当接する対向部材と、
前記定着部材を加熱するための発熱体と、
前記定着部材の内周側から前記対向部材に当接してニップ部を形成して、金属材料からなるニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を面圧分散部材を介して支持する支持部材と、
前記ニップ形成部材と前記支持部材の間に配設され、前記ニップ形成部材に比べて高剛性の材質からなる面圧分散部材と、を備え、
前記面圧分散部材と前記ニップ形成部材の接触面の面積が、前記面圧分散部材と前記支持部材の接触面の面積よりも大きい、
ことを特徴とする定着装置。

【請求項2】

回転可能な無端状の定着部材と、
前記定着部材の外周面に当接する対向部材と、
前記定着部材を加熱するための発熱体と、
前記定着部材の内周側から前記対向部材に当接してニップ部を形成して、金属材料からなるニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を面圧分散部材を介して切断面で支持する支持部材と、
前記ニップ形成部材と前記支持部材の間に配設され、前記ニップ形成部材に比べて高剛性の材質からなる面圧分散部材と、を備え、
前記面圧分散部材と前記ニップ形成部材の接触面の面積が、前記面圧分散部材と前記支持部材の接触する切断面の面積よりも大きい、
ことを特徴とする定着装置。

【請求項3】

回転可能な無端状の定着部材と、
前記定着部材の外周面に当接する対向部材と、
前記定着部材を加熱するための発熱体と、
前記定着部材の内周側から前記対向部材に当接してニップ部を形成して、金属材料からなるニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を面圧分散部材を介して長手方向において複数の切断面で支持する支持部材と、
前記ニップ形成部材と前記支持部材の間に配設され、前記ニップ形成部材に比べて高剛性の材質からなる面圧分散部材と、を備え、
前記面圧分散部材と前記ニップ形成部材の接触面の面積が、前記面圧分散部材と前記支持部材の接触する切断面の総面積よりも大きい、
ことを特徴とする定着装置。

【請求項4】

前記ニップ形成部材の金属材料がアルミである、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項5】

前記ニップ形成部材の金属材料が銅である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項6】

前記面圧分散部材は、前記ニップ形成部材に比べて高剛性の形状からなる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項7】

前記面圧分散部材は、前記ニップ形成部材に対して熱伝導率が低い材質からなる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項8】

前記支持部材の切断面が、断続した凸部で構成される、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項9】

前記支持部材の複数の切断面又は断続した凸部に対応した複数の面圧分散部材で構成される、
ことを特徴とする請求項３又は請求項８に記載の定着装置。

【請求項10】

前記ニップ形成部材と前記面圧分散部材の間に熱伝導率の小さい断熱部材を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項11】

請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。

【請求項12】

回転可能な無端状の定着部材と、
前記定着部材の外周面に当接する対向部材と、
前記定着部材を加熱するための発熱体と、
前記定着部材の内周側から前記対向部材に当接してニップ部を形成する発熱体を有するニップ形成部材と、
前記ニップ形成部材を面圧分散部材を介して複数の切断面で支持する支持部材と、
前記ニップ形成部材と前記支持部材の間に配設され、前記ニップ形成部材に比べて高剛性の材質からなる面圧分散部材と、を備え、
前記面圧分散部材と前記ニップ形成部材の接触面の面積が、前記面圧分散部材と前記支持部材の接触面の面積よりも大きい、
ことを特徴とする定着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定着装置、および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式の定着装置では、通紙時の軸方向の温度ムラを抑制するために熱容量と均熱性を両立した金属の薄板材料から形成されたニップ形成部材を、支持部材への熱の移動を少なくする目的で接触面を小さくし、また対向部材から押圧による撓みよってニップの中央部が狭くなるのを回避するため、一定量の連続した弧状の凸形状を切断面に設けた支持部材で支持する。

【0003】

例えば、特許文献１では、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材を加熱する熱源と、前記定着部材に対向する加圧部材と、前記定着部材と前記加圧部材との間にニップを形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、を有する定着装置において、前記支持部材と当接する前記ニップ形成部材の裏面が長手方向において非直線形状を有する構成が開示されている。

【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、特許文献１のようにニップ形成部材の支持部材に凸形状を設ける場合、ニップ形成部材が薄板形状であると荷重集中によりニップ形成部材が変形するという問題があった。

【0005】

本発明は、ニップ形成部材への荷重集中を改善することが可能な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】

【0006】

本発明にかかる定着装置は、回転可能な無端状の定着部材と、前記定着部材の外周面に当接する対向部材と、前記定着部材を加熱するための発熱体と、前記定着部材の内周側から前記対向部材に当接してニップ部を形成して、金属材料からなるニップ形成部材と、前記ニップ形成部材を面圧分散部材を介して支持する支持部材と、前記ニップ形成部材と前記支持部材の間に配設され、前記ニップ形成部材に比べて高剛性の材質からなる面圧分散部材と、を備え、前記面圧分散部材と前記ニップ形成部材の接触面の面積が、前記面圧分散部材と前記支持部材の接触面の面積よりも大きい、 ことを特徴とする定着装置として構成される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ニップ形成部材への荷重集中を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施の形態における画像形成装置の例を示す図である。

【図2】従来の定着装置を示す断面図である。

【図3】従来のニップ形成部材と支持部材の斜視図である。

【図4】本実施の形態における定着装置を示す断面図である。

【図5】本実施の形態におけるニップ形成部材と支持部材の斜視図である。

【図6】従来の面圧分散部材の例を示す図である。

【図7】本実施の形態における面圧分散部材の例を示す図である。

【図8】本実施の形態における面圧分散部材の他の例を示す図である。

【図9】面圧分散部材がニップ形成部材と比べて剛性を高めることのできる形状の一例を示す図である。

【図10】切断面が断続した凸部で形成される支持部材と、凸部に応じて配設された複数の面圧分散部材の一例を示す図である。

【図11】ニップ形成部材と面圧分散部材の間に熱伝導率の小さい断熱部材を備える定着装置の一例を示す図である。

【図12】ニップ形成部材と面圧分散部材の間に熱伝導率の小さい断熱部材を備える定着装置の一例を示す図である。

【図13】図１０に示した支持部材の切断面の高さを均一にし、図１０に示した複数の面圧分散部材のうち、面圧分散部材の厚みを異ならせた構成例を示す図である。

【図14】同一高さの支持面を有する支持部材とニップ形成部材の間に同じ厚みの面圧低減部材を挟みつつ、高精度な中央凸形状を作り出す例を示す図である。

【図15】ニップ形成部材に発熱部を設けた定着装置の概略を示す断面図である。

【図16】図１５に示した発熱部の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態では、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される定着装置およびこれを備えた画像形成装置において、通紙時の軸方向の温度ムラを抑制するために低熱容量と均熱性を両立した金属の薄板材料から形成されたニップ形成部材を、熱の移動を少なくする目的で接触面を小さくし、また対向部材から押圧による撓みよってニップの中央部が狭くなるのを回避するため、一定量の連続した弧状の凸形状を切断面に設けた支持部材で支持する。例えば、アルミや銅からなるニップ形成部材と比較して剛性に優れた部材や形状からなり、ニップ形成部材との接触面が支持部材の前記切断面の面積よりも大きい面圧分散部材をニップ形成部材と支持部材の間に備える。これにより、対向部材の押圧に対して、支持部材からの集中した荷重を、面圧分散部材が荷重をニップ形成部材との接触面全体に分散した荷重としてニップ形成部材に伝えることができ、ニップ形成部材の塑性変形を防止することが可能となる。上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。

【0010】

図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、そ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様の構成となっている。

【0011】

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，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などを備える。 なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

【0012】

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。

【0013】

また、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、中間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、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備える。

【0014】

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。

【0015】

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、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、図示しない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。

【0016】

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、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない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。

【0017】

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から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

【0018】

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する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と上記各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、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。

【0019】

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等が設けてある。 なお、記録媒体には、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てあってもよい。

【0020】

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の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１２が配設されている。

【0021】

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。 さらに、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が設けてある。

【0022】

続いて、図１を参照して、本実施形態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が図示しない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からレーザー光がそれぞれ照射されて、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。

【0023】

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。 また、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とによって、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。

【0024】

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、上記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上に順次重ね合わせて転写される。 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に転写しき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。 そして、各感光体５の表面が図示しない除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

【0025】

プリンタの下部では、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によって搬送が一旦停止される。

【0026】

その後、所定のタイミングでレジストローラ１２の回転駆動を開始し、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するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送する。 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。 そして、この転写電界によって、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に転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、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図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

【0027】

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上のトナー画像が当該用紙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。

【0028】

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可能である。

【0029】

図２は、従来の定着装置を示す断面図であり、図３は、従来のニップ形成部材と支持部材の斜視図である。以下、図２に基づき、定着装置２０の構成について説明する。

【0030】

図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に当接する対向部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１の内周側から加圧ローラ２２に当接してニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材２５と、ハロゲンヒータ２３からの熱を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と、ハロゲンヒータ２３からの熱を必要に応じて部分的にもしくは通紙条件により遮蔽する遮蔽部材２７を設けても良い。また、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２８等を備える。

【0031】

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。 詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。 また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

【0032】

また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着トナーを押しつぶ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されて画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。 これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。 厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。

【0033】

本実施形態では、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。 具体的には、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を、２０～５０μｍ、１００～３００μｍ、１０～５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。 また、定着ベルト２１の直径は、２０～４０ｍｍに設定している。 さら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い。 また、定着ベルト２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

【0034】

上記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。 加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側へ加圧され定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。 この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。 なお、定着部材と対向部材は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

【0035】

また、加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられた図示しないモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。 加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

【0036】

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。 その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。 また、弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、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２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

【0037】

上記ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１の内周側で、かつ、ニップ部Ｎの用紙搬送方向の上流側に配設されている。ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に設けられた電源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、上記温度センサ２８による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。 このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。 なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサ２８の代わりに、加圧ローラ２２の温度を検知する温度センサ（図示省略）を設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト２１の温度を予測するようにしてもよい。

【0038】

本実施形態では、ハロゲンヒータ２３は２本設けられているが、プリンタで使用する用紙のサイズ等に応じて、ハロゲンヒータ２３の本数を１本又は３本以上としてもよい。 また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、抵抗発熱体、又はカーボンヒータ等を用いることも可能である。

【0039】

上記ニップ形成部材２４は、ベルト内面と直接摺動するようになっている。加圧ローラ２２の加圧力を受けることで、ニップ部Ｎの形状が決まる。 本実施形態では、ニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状としてもよい。

【0040】

上記支持部材２５は、図３に示すようにニップ形成部材２４を切断面で支えることにより、ニップ形成部材２４と支持部材２５は線接触となるため、支持部材２５に熱が流れにくくなる。また、支持部材２５の切断面に弧状の凸形状を設けることで荷重がかかったときにステーの撓みをキャンセルして中央部ニップの減少を防ぐ効果を付与することができる。

【0041】

上記反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３と対向するように支持部材２５に固定支持されている。 この反射部材２６によって、ハロゲンヒータ２３から放射された熱（又は光）を定着ベルト２１へ反射することで、熱が支持部材２５等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト２１を効率良く加熱すると共に省エネルギー化を図っている。 反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。 特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い（反射率の高い）銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることが可能である。

【0042】

上記遮蔽部材２７は、厚さ０．１ｍｍ～１．０ｍｍの金属板を、定着ベルト２１の内周面に沿った円弧状の断面形状に形成して構成されている。 また、遮蔽部材２７は、必要に応じて定着ベルト２１の周方向に移動可能となっている。 本実施形態では、定着ベルト２１の周方向領域において、ハロゲンヒータ２３が定着ベルト２１に直接対向して加熱する直接加熱領域と、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１との間に遮蔽部材２７以外の他部材（反射部材２６、支持部材２５、ニップ形成部材２４等）が介在する非直接加熱領域とがあるが、熱遮蔽する必要がある場合は、遮蔽部材２７を直接加熱領域側の遮蔽位置に配設する。 一方、熱遮蔽の必要がない場合は、遮蔽部材２７を非直接加熱領域側の退避位置へ移動させ、遮蔽部材２７を反射部材２６や支持部材２５の裏側へ退避させることが可能となっている。 また、遮蔽部材２７は耐熱性を要するため、その素材には、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料、又はセラミックを用いることが好ましい。

【0043】

図４は、請求項１の一実施形態に係る定着装置を示す断面図であり、図５は、請求項１の一実施形態に係るニップ形成部材と支持部材の斜視図である。

【0044】

本実施形態の定着装置２０を図４、図５を用いて説明する。本実施形態における定着装置２０は無端状の定着部材２１と、定着部材の外周面に当接する対向部材２２と、定着部材２１を加熱する加熱源２３と、定着部材２１の内周側から対向部２２に当接してニップ部Nを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材２５と、ニップ形成部材２４と支持部材２５の間に独立して配設され、ニップ形成部材２４との接触面が支持部材２５の接触面の面積よりも大きい面圧分散部材２９を備える点が従来と異なる。

【0045】

通紙時の軸方向の温度ムラを抑制するため低熱容量と均熱性を両立した金属の薄板材料から形成されたニップ形成部材２４と支持部材２５の間に、ニップ形成部材２４との接触面が支持部材２５の接触面の面積よりも大きい面圧分散部材２９を配設することで、対向部材の押圧に対して、支持部材２５からの集中した荷重を、面圧分散部材２９が荷重をニップ形成部材２４との接触面全体に分散した荷重として伝えることができ、ニップ形成部材２４の塑性変形を防止することが可能となる。

【0046】

支持部材２５のニップ形成部材を支持する面を切断面２５aのような加工性に優れるため高精度な連続した凸形状を設けやすい切断面にすることで、対向部材から押圧による撓みよってニップの中央部が狭くなるのを回避する効果も得つつも、面圧分散部材２９によってニップ形成部材２４の塑性変形を防止することが可能である。また、複数の切断面２５aで支えることで、安定してニップ形成部材２４と面圧分散部材２９を支持することが可能となる。

【0047】

続いて、請求項４、５、６、８の一実施形態に係る定着装置について説明する。面圧分散部材２９について図６、図７を用いて説明する。図６に示す従来の構成では、金属材料からなるニップ形成部材２４を、鋼板などからなる支持部材２５で支持している。ニップ形成部材２４の金属材料は、均熱性を向上させるため熱伝導率が高い（大きい）ことが求められるため、加工性や生産量に優れる金属のなかでも熱伝導率の大きいアルミや銅とすることが望ましい。しかし、支持部材２５から、ニップ形成部材２４へ限られた接触面でｆ１、ｆ２といった集中した荷重がかかってしまうため、支持部材２５の鋼板よりも剛性に劣ったアルミや銅からなるニップ形成部材２４が塑性変形してしまう問題がある。

【0048】

図７に示す本実施例では、アルミや銅からなるニップ形成部材２４と比較して剛性が同等かそれよりも剛性強い部材や形状（加工硬化させた形状や、厚みの厚い形状）からなり、ニップ形成部材２４との接触面が支持部材２５の前記切断面の面積よりも大きい面圧分散部材２９をニップ形成部材２４と支持部材２５の間に備えることで、対向部材２２の押圧Fに対して、支持部材２５からの集中した荷重ｆ１、ｆ２を、面圧分散部材２９が荷重ｆ１、ｆ２をニップ形成部材５との接触面全体に分散した荷重ｆａとしてニップ形成部材２４に伝えることができ、ニップ形成部材２４の塑性変形を防止することが可能となる。また、面圧分散部材２９は、アルミや銅と比較して剛性に優れるだけでなく、アルミや銅、鋼板よりも熱伝導率の低い（小さい）材質とすることでニップ形成部材２４からの熱の移動を防止することも可能となるため、ステンレス材とすることが望ましい。また、プレス部品を使用した面圧分散部材の場合には、支持面及びニップ形成部材に接触する面が切断面ではない方が好ましい。プレス加工の切断面は粗く出来ているため、面全体での接触を確保し難く、結果として一部に圧力が集中してしまい、面圧分散効果が得られにくいからである。

【0049】

面圧分散部材２９を独立した部品とすることで、支持部材２５の加工しやすい切断面をそのまま利用することができるため、高精度の凸形状を保つことができる。また、支持部材２５と同一化することが難しい弾性部材や樹脂材料などを材質とすることが可能となる。その他にも、支持部材２５と同一化加工する際にかかる応力を避けることができるため、面圧分散部材２９を薄くして低熱容量化することでニップ形成部材２４への熱移動を減らすことが可能となる。また、図８に示すように、面圧分散部材２９に開口部８０を設けることで、低熱容量化することができるためニップ形成部材２４の熱移動を減らすことが可能となる。

【0050】

続いて、請求項７の一実施形態に係る定着装置について説明する。図９は、面圧分散部材２９がニップ形成部材２４と比べて剛性を高めることのできる形状の一例である。図９のように、面圧分散部材２９の表面を複数の凹凸形状９０を設けることで、面圧分散部材２９の強度を増して、面圧分散部材２９自体の変形が防止可能となる。

【0051】

続いて、請求項９、１０の一実施形態に係る定着装置について説明する。図１０は、切断面が断続した凸部１０００で形成される支持部材２５と、凸部１０００に応じて配設された複数の面圧分散部材の一例である。図１０のように支持部材２５を断続した凸形状として、それに応じて部分的に面圧分散部材２９を配置することで、接触面積を更に減らすことができ、ニップ形成部材２４の熱移動を減らすことが可能となる。

【0052】

続いて、請求項１１の一実施形態に係る定着装置について説明する。図１１、図１２は、ニップ形成部材２４と面圧分散部材２９の間に熱伝導率の小さい断熱部材３０を備える定着装置の一例である。図のようにニップ形成部材２４の変形を防止する面圧低減部材２９だけでなく、熱伝導率に優れた断熱部材３０など複数組み合わせることで、ニップ形成部材２４の熱移動を減らしつつ、ニップ形成部材２４の変形を防止し、補強することが可能となる。断熱部材３０の材質は、例えば、面圧分散部材２９と同じ材質、あるいはアルミや銅、鋼板よりも熱伝導率の低い（小さい）材質とすればよい。

【0053】

続いて、加工容易化の支持部材で凸形状を作らずに、面圧分散部材の厚みを変えて凸形状を作ったさらなる例について説明する。図１３は、図１０に示した支持部材２５の切断面２５aの高さを均一にし、図１０に示した複数の面圧分散部材２９のうち、面圧分散部材２９のニップ形成部材２４方向の厚みを異ならせた構成例を示している。図１３では、幅方向の端部側に配置された部材２９１と、幅方向の中央部に配置された部材２９２とを有し、部材２９１よりも部材２９２の厚みが厚くなるように配置され、面圧分散部材２９を配置した時に、全体として上記中央部が上記端部よりも厚くなるようになっている。

【0054】

このような構成とすることにより、支持部材のニップ形成部材支持面２５ａは略同一高さに形成されているため、剪断加工が容易となり、さらに、２つのステー（支持部材２５の各板）の支持面を同一基準面（フラットな実用データム形体）に合わせて一体化（接着・溶接等）することで２つのステーの高さが高精度で揃った支持部材を作ることができる。同一高さの支持面を有する支持部材２５とニップ形成部材２４の間に、厚みの異なる面圧低減部材を挟むことで、高精度な中央凸形状を作り出すことができる。この際、十分な凸形状を得るためにはニップ形成部材は少なくとも加圧ローラよりも高剛性の部材を使うことが望ましい。

【0055】

また、別の実施形態として、同一高さの支持面を有する支持部材とニップ形成部材の間に同じ厚みの面圧低減部材を挟みつつ、高精度な中央凸形状を作り出す方法を図１４に示す。図１４では、図１３に示した複数の面圧分散部材２９１、２９２の厚みは全て同一であり、幅方向の端部側に配置された部材２９４は、幅方向の中央部に配置された部材２９５よりも剛性が弱い（部材２９５のほうが部材２９４よりも高剛性である）部材により構成されている。

【0056】

このように、支持面の高さはすべて同一で、面圧分散部材の厚みも同一であるが、面圧分散部材の剛性を中央部側を強く、端部側を弱くすることで、加圧時に中央部が凸形状を作り出すことができる。このようにすることにより、製品組立時（非加圧）にニップ形成部材を置く面は平面になるため、安定して組み立てできるメリットも生じる。さらに、図１３及び図１４の実施形態は併せて用いることで、より適切な製品の機能や製品の組立性の要求に幅広く対応することが可能となる。尚、図１３、図１４は断続した支持面の図であるが、必ずしも断続している必要はなく、例えば、図５に示した切断面２５aのような形状であってもよい。
＜変形例＞

【0057】

ニップ形成部材２４は、その一面に発熱部が設けられていても良い。発熱部が設けられたニップ形成部材の実施例を図１５、図１６に示す。図１５は、ニップ形成部材２４に発熱部を設けた定着装置の概略を示す断面図である。図１６は、図１５に示した発熱部の構成例を示す図である。図１５、１６に示すように、ニップ形成部材２４の内部には、発熱体１５０１と、発熱体１５０１を発熱させる回路１５０２とを有した発熱機構部１５００が設けられている。当該構成は、例えば、図７に示したように、ニップ形成部材２４と、面圧分散部材２９と、面圧分散部材２９を介して長手方向において複数の切断面２５ａで支持する支持部材２５とを備えた定着装置に用いることができる。
以上説明したように、ニップ形成部材と支持部材の間に面圧分散部材を設けることで、荷重集中を改善することができる。また、従来の構成の支持部材の凸形状を保ち、ニップ形成部材から他部品への熱移動を減らしつつ、ニップ形成部材の塑性変形を防止して、画像形成に適切なニップ部を形成することが可能となる。

【符号の説明】

【0058】

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着部材
２２ 対向部材
２３ 加熱源
２４ ニップ形成部材
２５ 支持部材
２９ 面圧分散部材
２５ａ 切断面
８０ 開口部
９０ 凹凸形状
３０ 断熱部材
２９１、２９２、２９４、２９５ 部材
１５００ 発熱機構部
１５０１ 発熱体
１５０２ 回路

【先行技術文献】

【特許文献】

【0059】

【文献】特開２０１９－１５９１７６号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】