JP5812963B2

JP5812963B2 - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP5812963B2
Application number: JP2012218991A
Authority: JP
Inventors: 照夫添田
Original assignee: 株式会社沖データ
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2012-10-01
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2032-10-01
Also published as: US20140093290A1; US9086665B2; JP2014071393A

Description

本発明は、定着装置及びこれを使用する画像形成装置に関し、特に定着ベルトを用いた装置に関する。

従来、定着装置では、発熱部材と、この発熱部材と接すると共に曲面にて定着ベルトと接する熱伝達部材とを有し、熱伝達部材が発熱部材の熱を定着ベルトに伝えることで定着ベルトを加熱し、この加熱された定着ベルトが、搬送される印刷媒体上の現像剤を印刷媒体に押し付けることにより、現像剤を溶解して定着を行うものがあった。
（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２５７４５５号公報（第５−６頁、図１、図３）

しかしながら、上記した構成の従来の定着装置では、ベルト幅方向の端部において、発熱体からベルトに伝わる熱量が低下するため、ベルト幅方向での温度ムラが生じていた。

本発明による定着装置は、記録媒体に転写された現像剤像を定着する定着装置であって、
抵抗発熱体により発熱する発熱部材と、前記発熱部材と接する加圧部材と、前記定着を行う定着ベルトとを有し、
前記加圧部材は、前記発熱部材を介して前記定着ベルトと対向する位置に配置され、長手方向の端部近傍に前記発熱部材から伝わる熱量を抑制するための温度調整部を設け、
前記温度調整部は、溝を形成することで前記発熱部材と非接触となる領域を有し、
前記溝の底部の厚みが、前記加圧部材の前記温度調整部以外の厚みと略同じであることを特徴とする。

本発明の定着装置によれば、発熱部材から定着ベルトに伝わる熱量が、定着ベルトの幅方向の端部おいて低下するのを抑制することが可能となる。

本発明による定着装置を採用する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を概略的に示す概略構成図である。本発明による定着装置の要部構成図である。発熱部材の外観斜視図である。発熱部材の分解斜視図である。本発明による実施の形態１の加圧プレートの外観斜視図である。本発明による実施の形態１の定着装置の加熱ユニット近傍の長手方向（Ｙ軸方向）における部分断面図であり、長手方向両端部と中央部における発熱部材周辺の熱の伝わり方の説明に供する図である。本発明による実施の形態２の加圧プレートの外観斜視図である。参考例としての加圧プレートの外観斜視図である。参考例の定着装置の加熱ユニット近傍の長手方向（Ｙ軸方向）における部分断面図であり、長手方向両端部と中央部における発熱部材周辺の熱の伝わり方の説明に供する図である。

実施の形態１．
図１は、本発明による定着装置を採用する実施の形態１の画像形成装置の要部構成を概略的に示す概略構成図である。

同図に示す画像形成装置１００は、例えばカラー電子写真プリンタとしての構成を備え、装置内部には、記録媒体としての記録用紙１０１を収納する給紙カセット１０４が装着され、記録用紙１０１を給紙カセット１０４から取り出す給紙ローラ１０５、記録用紙１０１を所定のタイミングで画像形成部に給紙するレジストローラ１０６が配置される。また、画像形成装置１００内には、画像形成部として、ブラック（Ｋ）の現像剤としてのトナーの画像を形成する現像装置１１０Ｋ、イエロー（Ｙ）のトナー画像を形成する現像装置１１０Ｙ、マゼンダ（Ｍ）のトナー画像を形成する現像装置１１０Ｍ、シアン（Ｃ）のトナー画像を形成する現像装置１１０Ｃ（これらの現像装置を特に区別する必要がない場合には単に１１０とする場合がある）が、記録用紙１０１の搬送経路に沿って、上流側から順に配置されている。これらの現像装置１１０は、所定色のトナーを使用する外は同じ構成を有する。

例えばブラック（Ｋ）のトナーを使用する現像装置１１０Ｋに示すように、各現像装置１１０は、静電潜像担持体としての感光体ドラム１１１と、その周りに回転方向（矢印方向）上流側から順に配置された、感光体ドラム１１１の表面に電荷を供給して帯電させる帯電装置１１２、帯電された感光体ドラム１１１の表面に画像データをもとに選択的に光を照射して静電潜像を形成する露光装置１１３、感光体ドラム１１１に形成された静電潜像を前記トナーにより現像してトナー画像を形成する現像剤供給装置１１４、及び感光体ドラム１１１の表面に残留したトナーを除去すべく、感光体ドラム１１１に接触して配置されるクリーニング装置１１５等を備える。

また、画像形成装置１００内には、ベルト式の転写装置１２０として、記録用紙１０１を搬送し、且つ搬送する記録用紙１０１に各現像装置で形成したトナー画像を順次転写するエンドレス転写ベルト１２１、図示せぬ駆動部より回転されてエンドレス転写ベルト１２１を矢印方向に駆動するドライブローラ１２２、ドライブローラ１２２と対を成してエンドレス転写ベルト１２１を張架するテンションローラ１２３を備える。

そして、前記記録用紙１０１上に形成されたトナー画像を、熱及び圧力を加えることによって定着させる定着装置１０、定着装置１０を通過した記録用紙１０１を搬送し、画像が定着された記録用紙１０１を貯留する排紙積載部１３０に排出する搬送用ローラ１３１，１３２が配置される。定着装置１０については、後で詳しく説明する。

尚、図１中のＸ、Ｙ、Ｚの各軸は、記録用紙１０１が画像形成部を通過する際の搬送方向にＸ軸をとり、感光体ドラム１１１の回転軸方向にＹ軸をとり、これら両軸と直交する方向にＺ軸をとっている。また、後述する他の図においてＸ、Ｙ、Ｚの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のＸ、Ｙ、Ｚ軸は、各図の描写部分が、図１に示す画像形成装置１００を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Ｚ軸が略鉛直方向となるように配置されるものとする。

以上の構成において、画像形成装置の印刷動作の概略について、図１を参照しながら説明する。尚、同図中の点線矢印は、搬送される記録用紙１０１の搬送方向を示す。

画像形成装置１００は電源が投入され、操作者が画像形成を開始する周知の操作を行うと、給紙カセット１０４に収納された記録用紙１０１は、給紙ローラ１０５によって給紙カセット１０４から取り出され、レジストローラ１０６により斜行が矯正された後、所定のタイミングで、４つの現像装置１１０と転写装置１２０からなる画像形成部に搬送される。

このとき、感光体ドラム１１１が矢印方向に回転するのに伴い、各現像装置１１０の感光体ドラム１１１の表面は、図示しない電源装置により電圧が印加された帯電装置１１２により帯電される。続いて、帯電された感光体ドラム１１１表面が露光装置１１３の付近に到達すると、露光装置１１３によって露光され、感光体ドラム１１１表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像剤供給装置１１４により現像され、感光体ドラム１１１の表面に各色に対応したトナー画像が形成される。

画像形成部に搬送された記録用紙１０１は、エンドレス転写ベルト１２１に吸着して矢印方向に搬送され、各現像装置１１０の矢印方向に回転する感光体ドラム１１１とエンドレス転写ベルト１２１とで順次挟持される過程で、所定のタイミングで形成されたブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のトナー画像が順次重ねて転写され、記録用紙１０１上に各色のトナーによるカラー画像が形成される。感光体ドラム１１１は、転写後に感光体ドラム１１１上に残留している残トナーがクリーニング装置１１５によって掻き取られてクリーニングされた後、次の帯電に供される。

続いて、表面に各色のトナーによるカラー画像が形成された記録用紙１０１は、定着装置１０に搬送される。記録用紙１０１上のトナー画像は、定着装置１０によって加圧及び加熱されて溶融し、記録用紙１０１上に固定される。更に、記録用紙１０１は、搬送用ローラ１３１，１３２により排紙積載部１３０に排出され、印刷の動作が終了する。

図２は、本発明による定着装置１０の要部構成図である。

図２に示すように、定着装置１０は、無端状の定着ベルト１５と加圧ローラ２２等によって形成されるニップ領域２３に、トナー像１５０が転写された記録用紙１０１を搬送し、通過させることによって定着を行う。このため、定着ベルト１５の内側には、定着ローラ１８、支持部材１７、加熱ユニット３０、ベルトガイド２１、押圧ガイド部材１９、加圧スプリング１６，２０、及び温度センサ２４がそれぞれ配設されている。

定着ローラ１８は、ローラ状の芯金部１８ａとその外周面に配設された弾性層１８ｂとを有し、回転軸がＹ軸方向（長手方向）に配設された芯金部１８ａの長手方向両端部が、定着装置１０本体に備えられた図示しない回転軸受によって回転自在に支持されている。定着ローラ１８は、芯金部１８ａの片側端部に図示せぬ駆動系が実装され、図示しない駆動源から動力が付与されることで矢印Ａ方向へ回転し、その内壁面が定着ローラ１８の外周面に接して張架される定着ベルト１５を矢印Ｂ方向に移送する。

加熱ユニット３０は、断面円弧状に形成されて定着ベルト１５の内壁面に幅方向略全域に亘って当接してガイドする湾曲ガイド面と、Ｙ軸方向に配置されてその両端部が定着装置１０本体に回動自在に保持される回動支点１４ａとを有する熱伝達部材１４と、湾曲ガイド面とは反対側の平面部で、熱伝達グリス１３を介して熱伝達部材１４に接して配置される発熱部材１２、発熱部材１２に接してこれを加圧する加圧プレート１１等を有する。

図３は、発熱部材１２の外観斜視図であり、図４はその分解斜視図である。これらの図に示すように発熱部材１２は、その長手方向がＹ軸方向に沿って配置される平面状の基材１２ｇ上に、電流が流れることで発熱する抵抗発熱体としての抵抗線１２ｄを配置する。保護層１２ｃ、１２ｆは、この抵抗線１２ｄの上下に配置され、抵抗線１２ｄに流れる電流が、基材１２ｇ或いは他部材にリークするのを防止する。また抵抗線１２ｄは、配線１２ｅによりコンタクト部１２ａ，１２ｂに電気的に接続され、このコンタクト部１２ａ，１２ｂを介して図示しない外部制御装置によって電流が供給される。

熱伝達グリス１３は、発熱部材１２と熱伝達部材１４の間に塗布され、発熱部材１２と熱伝達部材１４の接合部間に存在する微小な空隙を埋めることで、両者の熱伝達効率を高める働きをする。

図５は、本発明による実施の形態１の加圧プレート１１の外観斜視図である。加圧プレート１１は、同図に示すようにその長手方向（Ｙ軸方向）の、両端部に温度調整部１１ｂ、１１ｂを有し、プレス加工により作製された板金部材である。ここでは、温度調整部１１ｂ、１１ｂが、発熱部材接触面１１ａに対し凹形状となっている。また、発熱部材接触面１１ａと表裏の関係にある加圧平面１１ｄは、後述する加圧スプリング１６により押圧される。

図２に示すように、定着ベルト１５の内側には、内部を上下に隔てるように断面略Ｌ字状に形成された支持部材１７が定着装置１０本体に固定されて配置されている。この支持部材１７と加熱ユニット３０の加圧プレート１１の加圧平面１１ｄ間には、圧縮された状態の加圧スプリング１６が架けられている。これにより、加圧プレート１１を介して、発熱部材１２と熱伝達部材１４の平面部とが圧接され、更に回動支点１４ａを中心に変位する熱伝達部材１４の湾曲ガイド面が、定着ベルト１５の内側に圧接し、後述する他の部材と共に定着ベルト１５を張架する。尚、加圧プレート１１と加圧スプリング１６とが加圧部材に相当する。

ベルトガイド２１は、支持部材１７に固定され、内側から４箇所で定着ベルト１５に当接してこれを略円弧状にガイドすると共に、このガイド領域の略中央部で内側から定着ベルト１５に当接或いは近接して定着ベルト１５の温度を検出する温度センサ２４を保持する。温度センサ２４は、図示せぬ制御部に定着ベルト１５の温度情報を送ることで、定着装置１０が常に良好な定着を行えるようにしている。

加圧ローラ２２は、ローラ状の芯金部２２ａとその外周面に配設された弾性層２２ｂとを有し、回転軸がＹ軸方向（長手方向）に配設された芯金部２２ａの長手方向両端部が、定着装置１０本体に備えられた図示しない回転軸受によって回転自在に支持されると共に、図示しない加圧機構によって、矢印Ｆ方向（Ｚ軸プラス方向）、即ち定着ローラ１８及び後述する押圧ガイド部材１９に向かう方向に付勢されている。

押圧ガイド部材１９は、定着ローラ１８に隣接して、加圧ローラ２２に対して接離可能な矢印Ｄ、Ｅ方向にスライド可能に定着装置１０本体に保持され、支持部材１７との間に圧縮した状態で架けられた加圧スプリング２０によって矢印Ｄ方向に付勢され、定着ローラ１８から離間する定着ベルト１５を内側から押圧する。このように定着ベルト１５を内側から押圧する押圧ガイド部材１９の押圧面は、図２に示すように定着ローラ１８側の一部が加圧ローラ２２の周面に沿った形状となっている。尚、押圧ガイド部材１９と加圧スプリング２０とが押圧ガイド手段に相当する。

従って、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂと、定着ローラ１８の弾性層１８ｂ及び押圧ガイド部材１９の押圧面の一部が、定着ベルト１５を介して圧接するニップ領域２３を形成している。

定着ベルト１５は、内面にポリイミドの基材と、この基材の外周層となるシリコーンゴムによる弾性層、更に表層となるＰＦＡチューブを有し、図示しないフランジ部材によって長手方向（Ｙ軸方向）の位置が規制され、前記したように定着ローラ１８、加熱ユニット３０、ベルトガイド２１、及び押圧ガイド部材１９によって、張架された状態で矢印Ｂ方向に回転駆動される。加圧ローラ２２は、定着ベルト１５の矢印Ｂ方向への移動に伴って矢印Ｃ方向に回転する。尚、ここでいう定着ベルト１５の長手方向とは、これを駆動する定着ローラ１８の回転軸方向と同方向である。

以上の構成において、定着装置１０の定着動作について図２を参照しながら更に説明する。

定着装置１０の発熱部材１２は、定着時に記録用紙１０１上に形成されたトナー像１５０を熱圧着するのに十分な熱量を供給するように、図示しない制御装置から供給される電流が抵抗線１２ｄ（図４）を流れることによって発熱する。定着装置１０の定着ローラ１８は、発熱部材１２の発熱と同時に、図示しない駆動系から動力を受けて矢印Ａ方向への回転を開始し、これに伴って定着ベルト１５が矢印Ｂ方向への移動を開始し、加圧ローラ２２が矢印Ｃ方向への回転を開始する。

定着装置１０に実装された発熱部材１２は、ここでは長手方向に温度勾配をつけていない断面積が均一な抵抗線１２ｄ（図４）による発熱を行っている。このような発熱部材１２を用いた一般的な定着装置では、装置の構成上、長手方向の両端部にニップ（ＮＩＰ）を構成する各部材の支持部材があり、これら両端部の支持部材に発熱部材１２から発生した熱が伝わるため、両端部の温度が下がる傾向がある。

ここで参考例として、図５に示す、温度調整部１１ｂを備えた本発明による加圧プレート１１の代わりに、図８に示す、温度調整部１１ｂを備えない加圧プレート３１１を採用した定着装置３１０における熱の伝わり方について、図９を参照しながら説明する。尚、この参考例における定着装置３１０は、図２の本願実施の形態の定着装置１０において、図５に示す加圧プレート１１の代わりに図８に示す加圧プレート３１１を採用するものである。

図９は、参考例としての定着装置３１０の、加熱ユニット３３０近傍の長手方向（Ｙ軸方向）における部分断面図であり、長手方向両端部と中央部における発熱部材１２周辺の熱の伝わり方を示したものである。

発熱部材１２から発生した熱は、加熱ユニット３３０の長手方向の中央部３３０ａにおいては、加圧プレート３１１に伝わる経路Ｌ２と、熱伝達グリス１３と熱伝達部材１４を介して定着ベルト１５へ伝わる経路Ｍ２があり、経路Ｍ２を通り定着ベルト１５へ伝わる熱量をＱｂ´、経路Ｌ２を通って加圧プレート３１１に伝わる熱量をＱａ´とした時に、定着ベルト１５の長手方向中央部１５ａにおける温度は経路Ｍ２から伝わる熱量Ｑｂ´により決定される。

加熱ユニット３３０の両端部３３０ｂ周辺においては、加圧プレート３１１に伝わる経路Ｒ２、熱伝達グリス１３と熱伝達部材１４を介して定着ベルト１５へ伝わる経路Ｓ２、更に両端部を支持している部材に伝わる経路Ｔ２があり、経路Ｓ２を伝わる熱量をＱｄ´、経路Ｒ２を伝わる熱量をＱｃ´、経路Ｔ２を伝わる熱量をΔＱｅ´とすると、定着ベルト１５の長手方向両端部１５ｂにおける温度は、経路Ｓ２から伝わる熱量Ｑｄ´によって決定される。

発熱部材１２は、ここでは長手方向に対して均一な熱量を発生するため、中央部３３０ａと両端部３３０ｂの発熱量を同等とした時に、両端部３３０ｂではΔＱｅ´だけ余分に熱量の流出がある。従ってこの余分の熱量流出に伴い、定着ベルト１５の両端部１５ｂに伝えられる熱量Ｑｄ´は低減し、結果として定着ベルト１５の長手方向両端部１５ｂの温度は、定着ベルト１５の中央部１５ａと比較して低くなる。

次に、図５に示すように、温度調整部１１ｂ，１１ｂを有する加圧プレート１１を備えた本発明による定着装置１０における熱の伝わり方について、図６を参照しながら説明する。

図６は、本発明による定着装置１０の加熱ユニット３０近傍の長手方向（Ｙ軸方向）における部分断面図であり、長手方向両端部と中央部における発熱部材１２周辺の熱の伝わり方を示したものである。

発熱部材１２から発生した熱は、加熱ユニット３０の長手方向の中央部３０ａにおいては、加圧プレート１１に伝わる経路Ｌ１と、熱伝達グリス１３と熱伝達部材１４を介し、定着ベルト１５へ伝わる経路Ｍ１があり、経路Ｍ１を通り定着ベルト１５に伝わる熱量をＱｂ、経路Ｌ１を通って加圧プレート１１に伝わる熱量をＱａとした時に、定着ベルト１５の長手方向中央部１５ａにおける温度は経路Ｍ１から伝わる熱量Ｑｂによって決定される。

加熱ユニット３０の両端部３０ｂ周辺においては、加圧プレート１１の温度調整部１１ｂに伝わる経路Ｒ１、熱伝達グリス１３と熱伝達部材１４を介して定着ベルト１５へ伝わる経路Ｓ１、さらに両端部を支持している部材に伝わる経路Ｔ１があり、経路Ｍ１を伝わる熱量をＱｂ、経路Ｌ１を伝わる熱量をＱａ、経路Ｓ１を伝わる熱量をＱｄ、経路Ｒ１を伝わる熱量をＱｃ、経路Ｔ１を伝わる熱量をΔＱｅとすると、定着ベルト１５の長手方向両端部１５ｂの温度は、経路Ｓ１から伝わる熱量Ｑｄにより決定される。

発熱部材１２は、長手方向（Ｙ軸方向）に対して均一な熱量を発生するため、熱量をＱとした時に、長手方向中央部と、両端部の熱量の関係は、以下の式にて表される。
・長手方向中央部では、
Ｑ＝Ｑａ＋Ｑｂ
・長手方向両端部では、
Ｑ＝Ｑｃ＋Ｑｄ＋ΔＱｅ
となる。
尚、発熱部材１２の構成を示す図３、図４では、抵抗線１２ｄが端部まで均一に配線されていないように見えるが、便宜上であって、実際には、加圧プレート１１の温度調整部１１ｂに対向する両端部まで、均一の熱量を発生するように配線されているものである。

長手方向の両端部３０ｂにおいて、発熱部材１２から、凹形状の温度調整部１１ｂ周辺での加圧プレート１１への熱伝達効率は、両部材間に空隙があることから、両部材が接している長手方向中央部３０ａと比較して大幅に低下している。従って、発熱部材１２から加圧プレート１１へ伝わる熱量は、中央部３０ａで伝わる熱量Ｑａに比べて両端部３０ｂで伝わる熱量Ｑｃが小さくなり、その差分だけ両端部３０ｂでは熱量Ｑｄ及び△Ｑｅが増加することとなる。

以上のように、本実施の形態の定着装置１０では、前記した参考例の定着装置３１０に比べ、定着ベルト１５の両端部１５ｂに伝えられる熱量Ｑｄが増加するため、ベルト両端部１５ｂでの温度低下を防いで所望のレベルに保ち、長手方向の温度分布を良好な状態とすることが可能となる。

更に、温度調整部１１ｂを設けた加圧プレート１１が、現像剤像の定着を行う定着ベルト１５に直接接触していないことから、温度調整部１１ｂにて生ずる温度勾配が、定着ベルト１５に転写されにくく、温度調整部１１ｂ周辺における定着ベルト１５の温度分布も安定したものとなる。

以上のように、定着ベルト１５は、図２に示すように、矢印Ｂ方向に搬送されて加熱ユニット３０を通過する過程で、長手方向全域における温度分布が良好な状態で加熱された後に、ニップ領域２３へ搬送され、このニップ領域２３にて、このニップ領域２３を通過する記録用紙１０１上に形成されたトナー像１５０の熱圧着を行う。

尚、長手方向の両端部３０ｂにおいて、加圧プレート１１への熱伝達効率を低下させる空隙を得るため、発熱部材１２にではなく、加圧プレート１１に凹形状の温度調整部１１ｂを設けたが、その理由は以下の通りである。
・発熱部材１２が対称形状でないと、熱膨張に対するバランスがくずれ、熱変形が増大して熱の伝達性が低下する。
・発熱部材１２では、抵抗線１２ｄ、配線１２ｅ等のパターンをスクリーン印刷で作製するため、凹凸を設けることが難しい。

また、図６に示すように、加圧プレート１１の凹形状の温度調整部１１ｂでは、空隙を形成する底部の厚さが、加圧プレート１１の他の部分の厚さと略等しく形成されているが、その理由は以下の通りである。
即ち、孔ではなく打ち出し形状とし、凹部の厚さを中央部と同様にすることで、加圧プレート１１における端部と中央部の熱容量が同じままとなる。これにより、立ち上がり時などの短い時間間隔では、加圧プレート１１の端部が発熱部材１２と接触していないために端部の温度が上昇するが、長い時間が経って定常状態となった場合には、長手方向の熱容量が同じため、長時間の連続印刷時に発生しやすい端部温度上昇（定着部材としての記録用紙が走行しない最端部では、記録用紙に熱を奪われないため、長時間連続印刷を行うと端部の温度が上昇しすぎ、定着不良を起こす）を抑え、良好な定着が可能となる。

ここで、定着装置１０の具体的な構成例について説明する。
図５、図６に示す加圧プレート１１は、長さ３５０［ｍｍ］、幅１０［ｍｍ］、厚さ２．０［ｍｍ］のＡ５０５２製であり、長手方向中央部３０ａの中心から両端側に１２０［ｍｍ］離れた位置から各端部方向に、幅６．５［ｍｍ］、長さ３０［ｍｍ］、深さ０．５［ｍｍ］の温度調整部１１ｂが形成されている。

図３、図４に示す発熱部材１０２は、長さ３５０［ｍｍ］、幅１０［ｍｍ］、厚さ０．６［ｍｍ］のＳＵＳ製の基材１２ｇ上に、下から順に、ガラス製の保護層１２ｆ、銀とパラジウム合金で線幅３［ｍｍ］の抵抗線１２ｄ、ガラス製の保護層１２ｃが積層されている。ここでの抵抗線１２ｄの出力は、１２００［Ｗ］である。図２、図６に示す熱伝達グリス１３は、シリコーンオイルに酸化亜鉛の粉末を混合し、熱伝達性を向上させている。

図２、図６に示す熱伝達部材１４は、その材料がアルミの押し出し材であるＡ６０６３であり、定着ベルト１５と圧接する曲面の曲率半径Ｒは２５［ｍｍ］であり、この曲面における定着ベルト１５の搬送方向に対する長さは３０［ｍｍ］である。

図２、図６に示す定着ベルト１５は、内径がφ４５［ｍｍ］、Ｙ軸方向の幅（長手方向）が３２０［ｍｍ］であり、内面に厚さ０．１［ｍｍ］のポリイミドの基材層を有し、その外周に厚さ０．２［ｍｍ］のシリコーンゴムの弾性層が形成され、更にその外周にＰＦＡのチューブ層を有する。図２に示す加圧スプリング１６は、ここでは、合計４［ｋｇｆ］の加圧力で加圧プレート１１をＺ軸のプラス方向に均等に加圧している。

図２に示す定着ローラ１８は、外径がφ２５［ｍｍ］で、弾性層１８ｂがシリコーンスポンジで形成され、その弾性層の厚さは２［ｍｍ］である。図２に示す押圧ガイド部材１９は、素材がアルミの押し出し材Ａ６０６３であり、定着ベルト１５との接触面にはシリコーンゴムによる約１［ｍｍ］の厚さの弾性層を有し、加圧スプリング２０によって、加圧ローラ２２に向かう方向に３．５［ｋｇｆ］の加圧力を付与されている。

図２に示す加圧ローラ２２は、外径がφ３５［ｍｍ］であり、その弾性層２２ｂが厚さ２［ｍｍ］のシリコーンゴムで形成され、更にその外周がＰＦＡチューブ層にて構成される。また、加圧ローラ２２の芯金部２２ａの両端は、図示しない付勢手段により矢印Ｆ方向（Ｚ軸プラス方向）、即ち定着ローラ１８及び押圧ガイド部材１９に向かう方向に２０［ｋｇｆ］の加圧力が付与されている。

上記した構成例の定着装置１０を用いて定着ベルト１５の中央部温度と端部温度の差、及び端部での定着率を測定する評価試験を行った。比較のため、図８に示すように温度調整部１１ｂを備えない加圧プレート３１１を採用した前記参考例の定着装置３１０も同様の評価試験を行った。参考例の定着装置３１０は、加圧プレート以外は定着装置１０と同構成である。

評価試験の測定条件は以下の通りである。
（１）定着ベルト１５の長手方向（Ｙ軸方向）中央部と、中央部から１５０ｍｍ離れた端部にサーミスタを取り付け、両部における定着ベルト１５の温度を測定する。
（２）定着ベルト１５全体が２５［℃］にある状態にて、発熱部材１２の抵抗線１２ｄに電流を投入すると同時に定着ローラ１８を回転駆動し、定着ベルト１５及び加圧ローラ２２を回転させる。
（３）定着ベルト１５の長手方向中央部の測定温度が、記録用紙１０１上のトナー像１５０を良好に定着可能とする１６０［℃］に最初に達した際の端部温度、及びその際にＡ４横送り３５［ｐｐｍ］の印刷速度にて印刷を行ったトナー像の定着率をそれぞれ測定する。

次に定着率の測定方法について説明する。
（４）はじめに、上記測定条件のもとで、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の各色のトナーを、画像形成装置の濃度設定１００％で記録用紙１０１上に転写し、定着する。
尚、各色のトナー像の転写・定着は、定着ベルト１５の長手方向中央部、両端部に対応する位置で、記録用紙の搬送方向先端部、中央部、後端部の９の測定箇所で行う。
（５）記録用紙１０１上に定着された各色のトナー像の濃度を測定し、その値をＮｂとする。
（６）各色のトナー像の上から所定の粘着テープを貼り付け、５００ｇの荷重をかけてトナー像と粘着テープを密着させた後に粘着テープを剥離し、再度各色のトナー像の濃度Ｎａを測定する。
（７）測定した濃度Ｎｂ、Ｎａを用い、下式によって定着率を求める。
定着率＝（Ｎａ／Ｎｂ）×１００［％］
尚、この定着率は、前記した９の測定箇所毎に測定した濃度Ｎｂ、Ｎａに基づいて算出する。

尚、定着率が７０％を下回った場合、ユーザーが定着後のトナー像を指で触れると、トナー像の一部が記録用紙から剥離し、ユーザーの指に付着する。このため、良好な定着を行う際は定着率を７０％以上とすることが必要となる。また、本評価にてベルト中央部の温度に設定している１６０［℃］時における定着率は９６〜１００［％］である。ここでの定着率９６〜１００［％］は、前記した９の測定箇所のうち、該当する箇所（複数）で求めた定着率のばらつきの範囲を示している。表中の定着率も同様のばらつきの範囲を示している。

表１は、上記評価試験の結果を示す表である。

表１

表１の試験結果によれば、比較例としての定着装置３１０では、定着ベルト１５の中央部の温度に対してベルト端部の温度が５［℃］低かったのに対し、本実施の形態の定着装置１０では２［°Ｃ］高く、比較例の定着装置３１０に対して両端部の温度が７［℃］上昇している。このため、比較例としての定着装置３１０では、端部での定着率が８６〜９３［％］であったのに対して、定着装置１０では９６〜１００［％］に増加している。このように、比較例としての定着装置３１０に対し、本実施の形態の定着装置１０では、定着ベルト１５の端部での温度が上昇しているため、端部での定着率が良くなっている。

表２は、図４に示す抵抗線１２ｄの代わりに、両端部の発熱が中央部の発熱に対して５％低下する抵抗線１２Ｎを採用した、本実施の形態の定着装置１０Ｎと比較例としての定着装置３１０Ｎを用いて同様の評価試験を行った結果を示す表である。定着装置１０Ｎ及び定着装置３１０Ｎは、抵抗線以外は定着装置１０及び定着装置３１０と同一である。

表２

この場合、表２の試験結果によれば、定着ベルト１５の中央部では、定着装置１０Ｎ及び定着装置３１０Ｎの両方とも１６０［℃］であるので、ここでの定着率は共に９６〜１００［％］である。しかしながら、比較例としての定着装置３１０では、端部の定着率が７１〜７９［％］となり、良否の評価基準としている７０［％］を上回っているものの、ばらつきの下限は７０［％］に近く、マージンが非常に小さい。これに対して、本実施の形態の定着装置１０Ｎでは、端部の定着率が８６〜９１［％］となり、評価基準としている７０［％］を大幅に上回っている。このように本実施の形態の定着装置１０Ｎによれば、長手方向両端部の発熱量が中央部と比較して５％低い抵抗線１２Ｎが実装された場合においても、安定した定着が行われる。

以上のように、加圧プレート１１に温度調整部を設けた本実施の形態の定着装置１０によれば、定着ベルト１５における長手方向の温度むらを低減し、記録用紙の、搬送方向と直交する方向全域において良好な定着を行うことが可能となる。

実施の形態２．
図７は、本発明に基づく実施の形態２の定着装置に採用される加圧プレート２１１の構成を示す外観斜視図である。本実施の形態の定着装置は、この加圧プレート２１１を前記した実施の形態１の図５に示す加圧プレート１１に代えて採用している以外は、図２に示す実施の形態１の定着装置１０と全く同じである。従って、この定着装置が、前記した実施の形態１の定着装置１０と共通する部分には同符号を付して、或いは図面を省いて説明を省略し、異なる点を重点的に説明する。尚、本実施の形態の定着装置の要部構成は、加圧プレート２１１以外において図２に示す実施の形態１の定着装置１０の要部構成と共通するため、必要に応じて図２を参照する。

図７に示すように、本実施の形態の加圧プレート２１１は、その長手方向（Ｙ軸方向）の、両端部に温度調整部２１１ｂ、２１１ｂを有し、プレス加工により作製された板金部材であるが、温度調整部２１１ｂ、２１１ｂが貫通した孔形状となっている。それ以外は、図５に示す実施の形態１の加圧プレート１１と同じである。この場合、温度調整部２１１ｂ、２１１ｂの領域の熱容量が、中央部に比較して少なく、発熱部材１２（図６参照）から発生して加圧プレート２１１に伝わる熱量が、温度調整部２１１ｂ、２１１ｂを設けた両端部では減少するため、結果として定着ベルト１５の両端部に伝わる熱量が増加する。その他の動作は実施の形態１の場合と同様である。

本実施の形態の加圧プレート２１１では、温度調整部２１１ｂの熱容量が、前記した実施の形態１の加圧プレート１１の温度調整部１１ｂより小さいため、加圧プレート２１１を採用する発熱部材では、実施の形態１の発熱部材１２の場合より、定着ベルト１５の両端部に伝わる熱量が増加する。

以上のように、本実施の形態の定着装置によれば、加圧プレート２１１に孔形状の温度調整部２１１ｂを設けたことで、長手方向における定着ベルトの温度制御幅を、前記した実施の形態１の定着装置に比べてさらに増加することが可能となる。

尚、上記した各実施の形態では、ニップ領域２３の拡大（高速印刷対応）のため押圧ガイド部材１９を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、押圧ガイド部材１９を省いた構成とすることも可能である。
また、上記した各実施の形態では、ニップ領域２３から離れた位置に加熱ユニット３０を配設しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、押圧ガイド部材１９に代えて、加圧スプリングで付勢されたこの加熱ユニット３０を配設し、定着ベルト１５への加熱と同時にニップ領域を形成するように構成することも可能である。
また、上記した各実施の形態では、定着ベルト１５の内側から加熱ユニット３０を圧接しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、定着ベルト１５の外側から加熱ユニット３０を圧接する構成とすることも可能である。
また、上記した各実施の形態では、ニップ領域２３を形成するため加圧ローラ２２を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ローラ以外の摺動部材を設ける構成とすることも可能である。
更に、上記した各実施の形態では、定着装置の駆動力が、定着ローラ１８から伝わるように構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、加圧ローラ２２から伝わるように構成してもよいなど、種々の態様を取り得るものである。

上記した実施の形態では、本発明を、カラー電子写真プリンタの定着装置を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子写真方式を利用して記録材上に画像を形成する複写機、ファクシミリ、ＭＦＰ等の画像形成装置の定着装置にも利用可能である。またカラープリンタに関して説明したが、モノクロプリンタであってもよい。

１０定着装置、１１加圧プレート、１１ａ発熱部材接触面、１１ｂ温度調整部、１１ｄ加圧平面、１２発熱部材、１２ａコンタクト部、１２ｂコンタクト部、１２ｃ保護層、１２ｄ抵抗線、１２ｅ配線、１２ｆ保護層、１２ｇ基材、１３熱伝達グリス、１４熱伝達部材、１４ａ回動支点、１５定着ベルト、１５ａ長手方向中央部、１５ｂ両端部、１６加圧スプリング、１７支持部材、１８定着ローラ、１８ａ芯金部、１８ｂ弾性層、１９押圧ガイド部材、２０加圧スプリング、２１ベルトガイド、２２加圧ローラ、２２ａ芯金部、２２ｂ弾性層、２３ニップ領域、２４温度センサ、３０加熱ユニット、３０ａ中央部、３０ｂ両端部、１００画像形成装置、１０１記録用紙、１０４給紙カセット、１０５給紙ローラ、１０６レジストローラ、１１０現像装置、１１１感光体ドラム、１１２帯電装置、１１３露光装置、１１４現像剤供給装置、１１５クリーニング装置、１２０転写装置、１２１エンドレス転写ベルト、１２２ドライブローラ、１２３テンションローラ、１３０排紙積載部、１３１搬送用ローラ、１３２搬送用ローラ、１５０トナー像、２１１加圧プレート、２１１ｂ温度調整部。

Claims

記録媒体に転写された現像剤像を定着する定着装置において、
抵抗発熱体により発熱する発熱部材と、
前記発熱部材と接する加圧部材と、
前記定着を行う定着ベルトと
を有し、
前記加圧部材は、前記発熱部材を介して前記定着ベルトと対向する位置に配置され、長手方向の端部近傍に前記発熱部材から伝わる熱量を抑制するための温度調整部を設け、
前記温度調整部は、溝を形成することで前記発熱部材と非接触となる領域を有し、
前記溝の底部の厚みが、前記加圧部材の前記温度調整部以外の厚みと略同じである
ことを特徴とする定着装置。
前記加圧部材は、
前記発熱部材に接して前記温度調整部を有する加圧プレートと、
前記加圧プレートを前記定着ベルトに向かう方向に付勢する加圧スプリングと
を有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
前記発熱部材と前記定着ベルトの間に、熱を伝達する熱伝達部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
前記定着ベルトは、無端状のベルトであって、前記発熱部材が前記定着ベルトの内側に配置されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置。
前記定着ベルトの内側に定着ローラとベルトガイドとを備え、前記加圧部材によって前記定着ベルトを張架することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置。
前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接し、ニップ部を形成する加圧ローラを備えたことを特徴とする請求項５記載の定着装置。
前記定着ベルトの内側に配置されて、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに圧接し、ニップ部を形成する押圧ガイド手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の定着装置。
前記定着ベルトの温度を検出する温度センサを備えたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の定着装置。
請求項１乃至８の何れかの定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。