JP5620901B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、定着装置及び画像形成装置に関し、例えば、電子写真式のプリンタに適用し得る。

従来、白黒画像（モノクロ画像）またはカラー画像を形成する電子写真式の画像形成装置（例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等）では、媒体（例えば、印刷用紙）に形成した現像剤像（トナー像）を定着させるために、熱及び圧力をかける定着器が用いられる。そして、従来の画像形成装置で用いられる定着器として、特許文献１の記載技術がある。

特許文献１の記載技術では、複数のローラ間に張設された定着ベルトを用いて、媒体搬送路上を流れる媒体に対してトナー像を定着させる処理を行っている。そして、特許文献１の記載技術では、ローラの外周に張設された定着ベルトの端部が、当該ローラの軸方向に偏ってしまうことを規制するための規制部材を備えている。

特開２００６−７８６１２号公報

しかしながら、特許文献１の記載技術のように、定着ベルトの位置の偏りを規制する規制部材を設けると、その分構成が複雑になり、製造コストや保守コストが多くなる等の問題があった。

そのため、定着ベルトを用いて媒体に形成された現像剤像を定着させる際に、容易に定着ベルトの回転動作を安定化させることができる定着器及び画像形成装置が望まれている。

第１の本発明は、媒体に現像剤を定着させる定着装置において、（１）無端状のベルト部材と、（２）前記ベルト部材を張架する張架部材と、（３）前記ベルト部材の内周面側に配設された第１のローラと、（４）前記ベルト部材を介して前記第１のローラを押圧することで、前記ベルト部材と前記第１のローラとの間にニップ部を形成する第２のローラと、（５）前記張架部材に張架された前記ベルト部材の復元力よりも大きい付勢力で、前記ベルト部材に張力を与える方向に前記張架部材を付勢する付勢部材とを有し、（６）前記第１のローラは、前記第１のローラの軸方向において、端部側のローラ径よりも中央側のローラ径が大きいクラウン形状に形成されており、（７）前記張架部材は、前記ベルト部材の内周面側で前記ニップ部と対向する位置に配置されており、前記第１のローラの軸方向において、略直線状に形成された前記ベルト部材の内周面が摺動する第１の面部を有し、（８）前記第２のローラは、前記第１のローラの軸方向において、略直線状に形成された前記ベルト部材の外周面に従動する第２の面部を有し、（９）前記ベルト部材は、前記ベルト部材が装置から取り外された状態にあるとき、厚さが均等になるように形成されており、（１０）前記ベルト部材の内周面側には、幅方向で中央部が端部側よりも突出した形状の凸部が形成されていることを特徴とする。
第２の本発明は、媒体に現像剤を定着させる定着装置において、（１）無端状のベルト部材と、（２）前記ベルト部材を張架する張架部材と、（３）前記ベルト部材の内周面側に配設された第１のローラと、（４）前記ベルト部材と共に前記媒体を挟持し、前記媒体を前記ベルト部材に押圧する押圧手段とを有し、（５）前記ベルト部材の内周面側には、幅方向で中央部が端部側よりも突出した形状の凸部が形成されており（６）前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側及び又は下流側の端部の形状調整により、前記ベルト部材が前記張架部材の表面を摺動する距離が、前記ベルト部材の中央部と端部側とで異なる距離に調整されており、（７）前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側の端部の形状が、上流側に向かって凸形状であることを特徴とする。
第３の本発明は、媒体に現像剤を定着させる定着装置において、（１）無端状のベルト部材と、（２）前記ベルト部材を張架する張架部材と、（３）前記ベルト部材の内周面側に配設された第１のローラと、（４）前記ベルト部材と共に前記媒体を挟持し、前記媒体を前記ベルト部材に押圧する押圧手段とを有し、（５）前記ベルト部材の内周面側には、幅方向で中央部が端部側よりも突出した形状の凸部が形成されており、（６）前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側及び又は下流側の端部の形状調整により、前記ベルト部材が前記張架部材の表面を摺動する距離が、前記ベルト部材の中央部と端部側とで異なる距離に調整されており、（７）前記張架部材の前記ベルト部材回転方向下流側の形状が上流側に向かって凸形状であることを特徴とする。

第４の本発明は、媒体に形成された現像剤像を前記媒体に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、前記定着装置として第１〜第３のいずれかの本発明の定着装置を適用したことを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、定着ベルトを用いて媒体に形成された現像剤像を定着させる際に、容易に定着ベルトの回転動作を安定化させることができる。

第１の実施形態の定着ベルトの断面図である。 第１の実施形態の画像形成装置の概略断面図である。 第１の実施形態の定着装置の概略断面図である。 第１の実施形態の定着ローラの断面図である。 第１の実施形態の定着パッドの断面図である。 第１の実施形態の定着ベルトを定着装置から取り外した状態で示す側面図である。 第２の実施形態の定着装置の概略断面図である。 第２の実施形態の張架部材の一部（定着ベルトの回転方向における上流側の端部）を拡大して示す平面図である。 第２の実施形態の張架部材の一部（定着ベルトの回転方向における下流側の端部）を拡大して示す平面図である。 第１の実施形態の加圧ローラの断面図である。 図３のＦ−Ｆ線での断面図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による定着装置及び画像形成装置の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図２は、画像形成装置１００の全体構成を示す概略断面図である。

画像形成装置１００は、ＬＥＤヘッド１２３、用紙搬送部１２４、トナー像形成部１２５、定着装置１２６、給紙カセット１２７、及び排紙トレイ１２８を有している。

給紙カセット１２７は、複数の媒体Ｓ（印刷用紙）を収容して１枚ずつ媒体Ｓを繰り出すものである。排紙トレイ１２８は、画像形成装置１００で画像形成（定着処理を含む）が完了した媒体Ｓを載置するためのトレイである。用紙搬送部１２４は、複数の搬送ローラ及び搬送ベルトにより、給紙カセット１２７から繰り出された媒体Ｓを装置内部で搬送して、排紙トレイ１２８に排紙する手段である。すなわち、画像形成装置１００では、用紙搬送部１２４により、媒体搬送路が形成されており、媒体搬送路の最上流が給紙カセット１２７で、最下流が排紙トレイ１２８となっている。ＬＥＤヘッド１２３は、記録光露光部材として機能するものである。トナー像形成部１２５は、ＬＥＤヘッド１２３による記録光に応じたトナー像を、媒体Ｓ上に形成する現像装置として機能するものである。定着装置１２６は、トナー像形成部１２５により媒体Ｓ上に形成されたトナー像を媒体Ｓに定着させるものである。なお、画像形成装置１００を構成する各構成要素の動作は、図示しない印刷制御部によって制御される。

そして、用紙搬送部１２４により媒体搬送路上では、上流から順に、トナー像形成部１２５、定着装置１２６と配置されている。ＬＥＤヘッド１２３はトナー像形成部１２５に隣接して配置されている。そして、画像形成装置１００では、図示しない印刷制御部から印刷指示に応じて、用紙搬送部１２４によって、画像形成のタイミングに合わせて媒体Ｓがトナー像形成部１２５へ搬送される。ＬＥＤヘッド１２３は、図示しない印刷制御部からの印刷情報に応じた記録光をトナー像形成部１２５へ照射し、トナー像形成部１２５は照射された記録光に応じたトナー像を、媒体搬送路上を流れる媒体Ｓ上に形成する。その後、トナー像形成部１２５によりトナー像が形成された媒体Ｓは、用紙搬送部１２４によって定着装置１２６へ搬送される。そして、定着装置１２６に搬送された媒体Ｓでは、定着装置１２６による熱と圧力によってトナー像が定着し、排紙トレイ１２８上に排紙されることになる。

次に、定着装置１２６の構成について図３を用いて説明する。図３は定着装置１２６の概略断面図である。

定着装置１２６は、媒体Ｓに熱を供給しさらに定着装置１２６内で搬送するためのベルト部材としての無端状の定着ベルト２と、定着ベルト２の外側に配設され加圧するための第２のローラとしての加圧ローラ５が配設されている。また、定着ベルト２の内側には、定着ベルト２を介して加圧ローラ５と第１のニップ部Ｎ１を形成する加圧部材としての定着パッド９が配設されている。さらに、定着ベルト２の内側には、定着ベルト２を介して加圧ローラ５と第２のニップ部Ｎ２を形成する第１のローラとしての定着ローラ１が配設されている。そして、定着ベルト２は、図３の矢印Ａの方向に回転動作（搬送動作）する。

定着装置１２６では、この第１のニップ部Ｎ１と第２のニップ部Ｎ２により、媒体Ｓを定着ベルト２に押圧する押圧手段が形成されている。なお、定着装置１２６において、押圧手段を構成するニップ部の数は限定されないものである。

さらにまた、定着ベルト２の内側には、定着ベルト２を張架し加熱する張架部材３が配設されている。また、定着ベルト２の内側に配置された張架部材３のさらに内側には、張架部材３を加熱する加熱部材としての熱源の面状ヒータ４と、面状ヒータ４を加圧する加圧部材８とが配置されている。さらに、定着ベルト２の内側には、定着ベルト２の回転方向（矢印Ａの方向）で張架部材３の下流側で、且つ、定着パッド９の上流側には、定着ベルト２の回転をガイドするためのガイド部材１４が配設されている。

この実施形態では、定着装置１２６内で媒体Ｓに加える熱を発生させるための加熱手段を構成する加熱部材として面状ヒータ４を用いているが、複数の加熱部材を用いて加熱手段を構成するようにしても良い。例えば、加圧ローラ５の内部にローラ表面の温度上昇を加速させるための第２の加熱手段（例えば、ハロゲンヒータ等）を配置するようにしても良い。

定着ベルト２の温度は、温度検知手段１９により検出され、図示しない印刷制御部により、所定の温度に保たれている。温度検知手段１９は定着ベルト２の外面または内面に当接、あるいは微小なギャップを設けた非接触のものであってもよい。

定着パッド９は、レバー１７に支持（保持）されている。そして、レバー１７は、支点１７ａを回転支点として、フレーム１００ａ（画像形成装置１００本体を構成するフレーム１００ａ）に回転自在に支持されている。また、定着ベルト２の内側の空間には、フレーム１００ａに支持（保持）されているホルダ１８が配置されている。そして、定着パッド９は、ホルダ１８により一端が支持されたばね１０により、加圧ローラ５へ圧接する矢印Ｄの方向に押し付けられている。言い換えると、レバー１７を、支点１７ａを支点として回転するように構成することにより、レバー１７が保持している定着パッド９が動作する方向を規制し、定着パッド９が正確に加圧ローラ５へ圧接して第１のニップ部Ｎ１を形成するようにしている。

また、定着ローラ１は、フレーム１００ａに、図示しないベアリングを介して、回転軸１ａを中心として回転自在に保持されている。加圧ローラ５は、レバー１６に図示しないベアリングを介して、回転軸５ａを中心として回転自在に保持されている。そして、加圧ローラ５は、弾性体１６ｂ（たとえば、ばね等）により、レバー１６の支点１６ａを支点として、定着ローラ１に圧接する矢印Ｅの方向に押し付けられている。ここで、弾性体１６ｂの一方の端は、レバー１６に当接し、他方の端はフレーム１００ａに当接している。これにより、加圧ローラ５は、定着ベルト２を介して、定着パッド９と定着ローラ１に対向する位置で、それぞれに当接している。上述のように、加圧ローラ５が、定着ベルト２を介して定着パッド９に当接する当接範囲である第１のニップ部Ｎ１と、加圧ローラ５が定着ベルト２を介して定着ローラ１に当接する当接範囲である第２のニップ部Ｎ２が形成されている。

張架部材３は、ホルダ１８に、図示しないベアリングを介して、支点３ａを支点として図３の矢印Ｗの方向に回転自在に支持されている。そして、加圧部材８は張架部材３に保持されており、さらに、ホルダ１８に支持されたばね１５により、面状ヒータ２を介して矢印Ｂの方向押圧されている。すなわち、張架部材３は、ばね１５により、面状ヒータ２及び加圧部材８を介して矢印Ｂの方向に押圧される。上述のように、張架部材３は、定着ベルト２を矢印Ｂの方向に張架している。

次に、定着ベルト２の詳細構成について説明する。

図１（ａ）は、定着ベルト２を切断した場合の断面図について示している。図１（ａ）では、説明を簡易にするために、仮に定着ベルト２を定着装置１２６本体からとりはずして何の力も作用しない円形状の状態とした場合（図６に示すように、側面からみて円形状とした場合）に、定着ベルト２の側面により形成される円の中心を通る線の断面図（図６のＸ−Ｘ線での断面図）を示している。ただし、図１（ａ）では、定着ベルト２の内側、及び外側がテーパ形状に形成されていることを説明するために、後述するテーパ量及びクラウン量（この実施形態では１００μｍ）を誇張して図示（部分ごとに異なる寸尺を用いて図示）している。

定着ベルト２は、例えば、図１（ａ）に示すように、内側から基体層２２、弾性層２３、離型層２４の順に積層された構成となっており、定着ベルト幅方向の中央部２０ｂの位置における基体層２２の外径Ｄ２０ｂが、両側の端部２０ａの外径Ｄ２０ａよりも小さく、逆クラウン形状（凹形状）となっている。

また、定着ベルト２の厚さは全体にわたってほぼ均一となっているものとする。したがって、上述のＣ２０の量（長さ）は、張架部材３の当接面に対して形成された凸部が突出している量（クラウン量）ともいえる。なお、Ｃ２０の量は、１０μｍ〜２００μｍ（０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍ）の範囲とすることが望ましい。以上のように、定着ベルト２の内側の面（張架部材３と当接する面）には、張架部材３の当接面に対する凸部が形成されているものとする。

図１（ａ）では、定着ベルト２の幅方向の長さＬＢのちょうど半分（＝ＬＢ／２）となる中心を中央部２２ｂとして示している。また、基体層２２の内径は、幅方向に沿って、中央部２２ｂから端部２２ａに進むに連れて直線状に漸増するように設定されている。ここで、離型層１２における中央部２２ｂの直径Ｄ２２ｂと端部２２ａの直径Ｄ２２ａとの差（＝Ｄ２２ａ−Ｄ２２ｂ）をテーパ量Ｃ２０と表わすものとする。この実施形態では、例として、このテーパ量Ｃ２０が１００μｍとなるように、定着ベルト２における、中央部２２ｂの直径Ｄ２２ｂ、及び端部２２ａの直径Ｄ２２ａが設定されているものとする。

また、図１（ｂ）に示すように、定着ベルト２を構成する基体層２２の外径は、幅方向に沿って、中央部２２ｂから端部２２ａに進むに連れて一定の距離のｌＢの間では内径は変化せず、端部２２ａに進むに連れて直線状に漸増するように設定されていても良い。さらに、定着ベルト２を構成する基体層２２の内径は、例えば、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、中央部２２ｂから端部２２ａに向けて滑らかに連続する曲線状に漸増するように設定されていても良い。

基体層２２は、例えばポリイミドによって形成することができる。この実施形態では、例として、基体層２２の厚さ（図１では、ｔＢ２２）は８０μｍであるものとする。

基体層２２は、端部２０ａでも、中央部２０ｂでも同じ厚さ、つまり、全体にわたって均一に形成されていることが望ましい。また、基体層２２は、定着ベルト２の内側に位置しており、図４定着ローラ１の弾性層１２や、後述する定着パッド９の離型層９３、及び張架部材３の外周面に直接、接触することになる。この実施形態では、例として、基体層端部２０ａの内径（定着ベルト２の内径）は４５ｍｍに設定されているものとする。

弾性層２３は、例えば、シリコーンゴムによって形成することができる。この実施形態では、例として、弾性層２３の厚さ（図１では、ｔＢ２３）は１００μｍであるものとする。弾性層２３についても、端部２０ａ及び中央部２０ｂで同じ厚さ、つまり、全体にわたって均一に形成されていることが望ましい。

離型層２４は、例えば、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキフッ素樹脂）によって弾性層２３をコーティングすることにより形成することができる。この実施形態では、例として、離型層２４の厚さ（図１では、ｔＢ２４）は、１５μｍであるものとする。離型層２４は、媒体Ｓへのトナー像の定着時に、トナー像を構成するトナーが、定着ベルト２側に付着するのを防止するためのものである。離型層２４についても、端部２０ａ及び中央部２０ｂで同じ厚さ、つまり、全体にわたって均一に形成されていることが望ましい。

したがって、この実施形態では、定着ベルト２の厚さは各層の厚さを合計すると１９５μｍとなる。すなわち、この実施形態は、定着ベルト２は、端部２０ａでも、中央部２０ｂでも同じ厚さ、つまり、全体にわたってほぼ均一の厚さに形成されているものとする。

次に、定着ローラ１の詳細構成について説明する。

定着ローラ１には、図示しないギアが付けられている。定着ローラ１は、このギアが用紙搬送部１２４から回転駆動されることで、定着ベルト２は定着ローラ１との摩擦力によって回転し、加圧ローラ５は定着ベルト２との摩擦力によって従動することで図３の矢印Ａの方向に回転駆動される。

図４は、定着ローラ１をその回転軸を含む平面で切断した場合の断面図（図３のＧ−Ｇ線での断面図）である。ただし、図４では、定着ローラ１の外側の層（弾性体層１２）がクラウン形状（凸形状）に形成されていることを説明するために、そのクラウン量（この実施形態では３５０μｍ）を誇張して図示（部分ごとに異なる寸尺を用いて図示）している。

この実施形態の定着ローラ１では、円筒形状の金属製芯金１１の外周に弾性体層１２が形成されている。金属製芯金１１は、例えば、鉄等を用いて形成することができる。弾性体層１２は、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いて形成することができる。

図４（ａ）に示すように、定着ローラ１の外周面（弾性体層１２の外周面）は、幅方向（回転軸Ａに沿った方向）の端部１２ａの直径Ｄ１０ａよりも、中央部１２ｂの直径Ｄ１０ｂの方が大きくなるようなクラウン形状（凸形状）に形成されている。図４（ａ）では、定着ローラ１の幅方向の長さＬＲのちょうど半分（＝ＬＲ／２）となる部分を中央部１２ｂとして図示している。また、弾性体層１２の外周の直径は、図４（ａ）に示すように、幅方向（回転軸Ａの方向）に沿って、中央部１２ｂから端部１２ａに進むに連れて一定の距離のｌＲの間では直径は変化せず、端部１２ａへ進むに連れて滑らかに連続する曲線状に設定されているものとする。

なお、この実施形態では、例として、定着ローラ１の外周の直径（直径Ｄ１０ｂ）は、２５ｍｍに設定されているものとする。

また、定着ローラ１の外周面（弾性体層１２の外周面）は、図４（ｂ）に示すように、回転軸方向において、中央部１２ｂから端部１２ａに進むに連れて滑らかに連続する曲線状に漸減するように設定されていてもよい。さらに、定着ローラ１の外周面（弾性体層１２の外周面）の直径は、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、回転軸方向において、中央部１２ｂから端部１２ａに進むに連れて直線状に漸減するように設定されていてもよい。

図４では、弾性体層１２における中央部１２ｂの直径Ｄ１０ｂと端部１２ａの直径Ｄ１０ａとの差（＝Ｄ１０ｂ−Ｄ１０ａ）をクラウン量Ｃ１０と図示している。

この実施形態では、例として、このクラウン量Ｃ１０が３５０μｍとなるように、定着ローラ１における、中央部１２ｂの直径Ｄ１０ｂ、及び端部１２ａの直径Ｄ１０ａが設定されているものとする。

ここで、定着ローラ１の外周面（弾性体層１２の外周面）の半径で考えると、中央部１２ｂの半径と端部１２ａの半径との差は、クラウン量Ｃ１０の半分（＝Ｃ１０／２）となり、これは、弾性体層１２における端部１２ａを基準としたときの、中央部１２ｂの突出高さに相当する。すなわち、定着ローラ１の外周面（弾性体層１２の外周面）において、端部１２ａと比較して中央部１２ｂが突出している幅は１７５μｍ（＝Ｃ１０／２）となる。

次に、定着パッド９の詳細構成について説明する。

図５は、定着パッド９の断面図（図３のＩ−Ｉ線での断面図）である。ただし、図５では、表層９３がクラウン形状に形成されていることを説明するために、そのクラウン量（この実施形態では２００μｍ）を誇張して図示（部分ごとに異なる寸尺を用いて図示）している。

定着パッド９は、基材９１に弾性体層９２が一体化されており、さらに弾性体層９２における定着ベルト２と対向する面には表層９３が設けられている。基材９１は、例えば、アルミニウム、鉄などの金属を材料として用いることができる。弾性体層９２は、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いて形成することができる。表層９３は、例えば、フッ素系材料やガラス繊維のシート等、表面摩擦抵抗が低い材料を用いて形成することが望ましい。

図５（ａ）に示すように、定着パッド９の弾性体層９２には、幅方向（短手方向）の端部９ａの基材９１から表層９３までの高さＨ９ａよりも、中央部９ｂの高さＨ９ｂの方が大きくなるようなクラウン形状（凸形状）に形成されている。図５（ａ）では、定着パッド９の幅方向の長さＬＰのちょうど半分（＝ＬＰ／２）となる部分を中央部９ｂと図示している。

また、定着パッド９において、表層９３の基材９１からの高さは、幅方向に沿って、中央部９ｂから端部９ａに進むにつれて滑らかに連続する曲線状に漸減するように設定されている。図５（ａ）では、定着パッド９の表層９２において、中央部１２ｂの基材９１からの高さＨ９ｂと端部９ａの高さＨ９ａとの差（＝Ｈ９ｂ−Ｈ９ａ）をクラウン量Ｃ９として図示している。

また、図５（ｂ）に示すように、定着パッド９において、表層９３の基材９１からの高さは、幅方向に沿って、中央部９ｂから端部９ａに進むに連れて一定の距離のｌＰの間では変化せず、端部９ａへ進むに連れて滑らかに連続する曲線状に漸減するように設定されていてもよい。さらに、図５（ｃ）、（ｄ）に示すよう、定着パッド９の弾性体層９２において、に表層９３の基材９１からの高さは、幅方向に沿って、中央部９ｂから端部９ａに進むに連れて直線状に漸減するように設定されていてもよい。

この実施形態では、例として、このクラウン量Ｃ９が２００μｍとなるように、定着パッド９における中央部９ｂの高さＨ９及び端部９ａの高さ９ａが設定されているものとする。

次に、加圧ローラ５の詳細構成について説明する。

図１０は、加圧ローラ５の断面図（図３のＨ−Ｈ線での断面図）である。

図１０に示すように、加圧ローラ５は、金属製芯金５ａの外周に、弾性体層５ｂとフッ素系樹脂からなる表面離型層５ｃを備えている。加圧ローラ５を構成する金属製芯金としては、例えば、アルミニウム、鉄等を材料として用いることができる。加圧ローラ５を構成する弾性体層は、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いて形成することができる。加圧ローラ５を構成する表面離型層は、例えば、フッ素系樹脂を用いて形成することができる。

次に、張架部材３の詳細構成について説明する。

図１１は、張架部材３により定着ベルト２が張架された状態の断面図（図３のＦ−Ｆ線での断面図）である。

図１１に示すように、張架部材３の定着ベルト２との当接面３ｂは、定着ローラ１の軸方向において、略直線状に形成される。定着ベルト２が元の状態に戻ろうとする反力よりもばね１５の付勢力が大きいため、張架部材３により張架された定着ベルト２の当接面２ａが規制され、定着ローラ１の軸方向において略直線状に変形した状態で張架される。

張架部材３は、例えば、アルミニウム、銅など熱伝導性、加工性の高い金属、またはこれらを主成分とする合金、あるいは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレスなどで構成することができる。また、張架部材３と面状ヒータ４の間には、熱伝導性を高めるためにグリース（例えば、シリコングリース、フルオロエーテルグリース等）が充填されていてもよい。また、張架部材３が定着ベルト２と接触する接触面には、摺動性を高めるためにフッ素系の樹脂層を形成していてもよい。

次に、面状ヒータ４の詳細構成について説明する。

面状ヒータ４は、電流を流すことで発熱する平面形状の発熱体であり、例えば、セラミックヒ一夕、ステンレスヒータなどを用いることができる。面状ヒータ４は、例えば、ＳＵＳ４３０などの基体上に電気絶縁層とし薄くガラス膜を介して銀（Ａｇ）等による抵抗発熱体を形成し、さらに端部に銀など化学的に安定で電気抵抗の低い金属や、タングステンなどの高融点金属によって電極を形成し、その上にガラス、あるいはフッ素系樹脂（例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）等）による保護層で保護したものを用いることができる。

次に、ガイド部材１４の詳細構成について説明する。

ガイド部材１４は、定着ベルト２の回転を安定化させるもので、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の高い耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料で構成することができる。

また、ガイド部材１４が定着ベルト２と接触する接触面には、摺動性を高めるために、例えば、フッ素系の樹脂（例えば、摺動性の高いグレードの耐熱性樹脂を用いることが望ましい）を形成していてもよい。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第１の実施形態の画像形成装置１００の動作を説明する。

画像形成装置１００における印刷動作時に、定着装置１２６では、定着ベルト２が、定着ローラ１によって図３の矢印Ａの方向に回転駆動される。そして、定着装置１２６では、電力が供給され発熱している状態の面状ヒータ４によって、張架部材３が加熱され、さらに定着ベルト２が加熱される。

画像形成装置１００では、温度検知手段１９によって定着ベルト２の表面温度が検知され、これをもとに図示しない印刷制御部によって面状ヒータ４への供給電力が制御され、定着ベルト２の表面が適正温度に維持される。なお、温度検知手段１９を設置する位置や、検知方式については限定されないものである。

そして、トナー像（トナーＳ１）が転写された媒体Ｓは、定着ベルト２に形成されたニップ部（第１のニップ部Ｎ１及び第２のニップ部Ｎ２）を通過して搬送される。これにより、媒体Ｓ上のトナーＳ１が、定着ベルト２及び加圧ローラ５による加熱及び加圧により媒体Ｓに定着する。

定着ベルト２は、定着ローラ１によって、図３の矢印Ａの方向に等速で回転駆動させられる。定着ベルト２の中央部２０ｂの内周長は、ｄ２０ｂ×πとなる。また、定着ベルト２の端部２０ａの内周長は、定着ベルト２の逆テーパ量がＣ２０であることから、（ｄ２０ｂ＋Ｃ２０）×πとなる。

定着ベルト２において、中央部２０ｂは端部２０ａに比べて、内周長がπＸＣ２０（＝（ｄ２０ｂ＋Ｃ２０）×π−ｄ２０ｂＸπ）短くなっているが、定着ベルト２は一体であるので、回転する角速度（単位時間あたりの回転数）は幅方向の全ての領域において均一となっている。したがって、定着ベルト２の内面では、両方の端部２０ａが、中央部２０ｂに比べて速く回ろうとする力が作用することになり、その力には、中央部２０ｂから両端部２０ａの方向へ引張る力の成分が含まれることになる。これにより、例えば、定着ベルト２が張架部材３の表面を摺動する場合に、定着ベルト２の当接面に作用する力の成分には、中央部２０ｂから両端部２０ａの方向へ引張る力の成分が含まれることになる。

定着ベルト２が、仮に長手方向（回転方向）で無端状に複数分割されていると仮定した場合、定着ベルト２全体は定着ローラ１によって同じ角速度で回転駆動されている（例えば、１分当たり同じ回転数で回転している）ので、定着ベルト２の中央部２０ｂは端部２０ａに比べて、内周長がπＸＣ２０（＝（ｄ２０ｂ＋Ｃ２０）×π−ｄ２０ｂＸπ）短いので、分割された定着ベルト２の一回転に要する時間は短くて良い。しかしながら実際は、定着ベルト２は一体であるので、定着ベルト２を１つの回転体と考えた場合に、回転する角速度は幅方向の全ての領域において均一であるため、定着ベルト２の内面で、張架部材３や定着ベルト２と接する部分の回転速度（移動速度）は、定着ベルトの両方の端部２０ａが、中央部２０ｂに比べて速く回る結果になる。これにより、例えば、定着ベルト２が張架部材３の表面を摺動する場合に、定着ベルト２の当接面に作用する力の成分には、中央部２０ｂから両端部２０ａの方向へ引張る力の成分が含まれることになる。

図１１に示すように、定着ベルト２において、頂部Ｐは、張架部材３によって押し当てられた状態で当接面２ａと当接面３ｂとが当接した状態となる。このとき、定着ベルト２が元の形状に戻ろうとする反力よりも付勢部材としてのばね１５の付勢方向（図３の矢印Ｂの方向）への付勢の方が大きいため、張架部材３によって定着ベルト２が張架された状態では、図１１の状態が維持される。

このとき、定着ベルト２は、張架部材３によって幅方向（図１１の矢印Ｑ、Ｒの方向）への力を受ける。また、図１に示すように、頂部Ｐは、定着ベルト２の幅方向における略中央に設けられており、定着ベルト２の一端から中央部にかけてのテーパ量が略同一（頂部Ｐに対して略対象形状）となっているため、矢印Ｑの方向と、矢印Ｒの方向の力とが略同一となり、定着ベルト２の幅方向への変形（例えば、蛇行した形状となること）を低減することができる。ここで、テーパ量が略同一とは、定着ベルト２の一端側の径ｄ２０ａが、他端側の径の９０％〜１１０％の範囲内にあれば良い。また、頂部Ｐの位置は、定着ベルト２の幅方向の略中央としているが、定着ベルト２の幅方向の端部から定着ベルト２の幅の５０％から６０％の距離に位置していれば同様の効果が得られる。

上述のような作用効果は、図１（ａ）〜（ｄ）において同様となるが、頂部Ｐが、定着ベルト２の幅方向における略中央に設けられており、頂部Ｐから定着ベルト２の端部にかけてテーパ形状としている図１（ａ）の場合、頂部Ｐ近傍の当接圧が一番大きくなる。これにより、定着ベルト２では、頂部Ｐが端部側に対して当接圧が大きくなって幅方向への変形（例えば、蛇行した形状となること）が起こりにくい状態となる。これにより、結果として、定着ベルト２の形状は幅方向で安定する。

ここで、頂部Ｐの位置は、定着ベルト２の幅方向の略中央としているが、定着ベルト２の端部から定着ベルト２の幅の５０％〜６０％の距離に位置していれば同様の効果が得られる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
第１の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

第１の実施形態では、定着ベルト２の内側の面（張架部材３と当接する面）に、張架部材３の当接面に対する凸部を形成（例えば、図１に示す各形状）している。これにより、定着ベルト２では、中央部２０ｂから両方の端部２０ａへ向けて幅方向に引っ張られる力が働くことになり、定着ベルト２を安定的に回転させることができる。

そして、第１の実施形態では、定着ベルト２が安定的に回転させることで、張架部材に対する接触も良好となり、定着ベルト２を安定的に加熱させることができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による定着装置及び画像形成装置の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態の画像形成装置１００Ａの全体構成も上述の図２により示すことができる。

第２の実施形態の画像形成装置１００Ａでは、定着装置１２６が定着装置１２６Ａに置き換わっているだけである。以下では、第２の実施形態の定着装置１２６Ａについて第１の実施形態との差異を中心に説明する。

図７は、定着装置１２６Ａの概略断面図であり、上述の図３と同一又は対応する部分には、同一又は対応する符号を付している。

第２の実施形態では、張架部材３が張架部材６３に置き換えられている点で第１の実施形態と異なっている。以下、張架部材６３について第１の実施形態と異なる点について説明する。

図８（ａ）は、張架部材６３における、定着ベルト２の回転方向上流側の端部（図８（ａ）の領域Ｘ１の部分）を、定着ベルト２側（図７のＹ１方向）から見た場合の形状について示している。ただし、図８（ａ）では、張架部材６３が定着ベルト２の回転方向上流側に向かって凸形状に形成されていることを説明するために、その凸量（この実施形態では、２ｍｍである）を誇張して図示（部分ごとに異なる寸尺を用いて図示）している。

図８（ａ）に示すように、張架部材６３における、定着ベルト２の回転方向上流側の端部の形状は、幅方向の端部６３ａより、中央部６３ｂの方が図８（ａ）のＣ６３Ａの寸法分突出している。したがって、張架部材６３の表面上では、定着ベルト２の端部６３ａより、中央部６３ｂの方が摺動距離がＣ６３Ａ分長くように設定された凸形状に形成されている。

図８（ａ）では、張架部材６３の幅方向（短手方向）の長さＬＴのちょうど半分（＝ＬＴ／２）となる中心を中央部６３ｂと図示している。また、図８（ａ）に示すように、張架部材６３における、定着ベルト２の回転方向上流側の端部の形状は、幅方向に沿って、中央部６３ｂから端部６３ａに進むに連れて直線状に摺動距離が漸減するように設定されている。

また、図８（ｂ）の示すように、張架部材６３における、定着ベルト２の回転方向上流側の端部の形状は、幅方向に沿って、中央部６３ｂから端部６３ａに進むに連れて一定の距離のｌＴの間では変化せず、端部６３ａへ進むに連れて直線状に漸減するように設定されていてもよい。また、図８（ａ）、（ｂ）では、定着ベルト２の回転方向上流側の端部の形状は、直線状の形状として図示しているが、滑らかに連続する曲線形状に設定するようにしてもよい。

また、張架部材６３では、定着ベルト２の回転方向下流側の端部の形状を図９（ａ）に示すような凹形状とすることで、定着ベルト２の張架部材３表面上における摺動距離を調整するようにしても良い。

図９（ａ）は、張架部材６３における、定着ベルト２の回転方向下流側の端部（図８（ａ）の領域Ｘ２の部分）を、定着ベルト２側（図７のＹ２方向）から見た場合の形状について示している。ただし、図９（ａ）では、張架部材６３が定着ベルト２の回転方向上流側に向かって凸形状（回転方向下流側に向かって凹形状）に形成されていることを説明するために、その凸量（この実施形態では、２ｍｍである）を誇張して図示（部分ごとに異なる寸尺を用いて図示）している。

図９（ａ）では、張架部材６３における、定着ベルト２の回転方向上流側の端部の形状は、幅方向に沿って、両方の端部６３ａから中央部６３ｂに進むに連れて直線状に摺動距離が短くなるように漸減するような凹形状に設定されている。

また、図９（ｂ）の示すように、張架部材６３における、定着ベルト２の回転方向下流側の端部の形状は、幅方向に沿って、中央部６３ｂから端部６３ａに進むに連れて一定の距離のｌＴの間では摺動距離は変化せず、端部６３ａへ進むに連れて直線状に漸増するように設定されていてもよい。また、図９（ａ）、（ｂ）では、定着ベルト２の回転方向上流側の端部の形状は、直線状の形状として図示しているが、滑らかに連続する曲線形状に設定するようにしてもよい。

この実施形態の張架部材６３では、定着ベルト２の回転方向上流側の端部、及び又は、回転方向下流側の端部の形状を上述のように調整することにより、幅方向に沿って中央部６３ｂと端部６３ａとの間の摺動距離を調整している。張架部材６３において、定着ベルト２の回転方向上流側の端部、及び、回転方向下流側の端部の両方の形状調整する場合には、上流側のＣ６３Ａと下流側のＣ６３Ｂの寸法を同じとしても良いし、異なるものとしても良い。

なお、この実施形態では、張架部材６３において、中央部６３ｂと端部６３ａとの間の摺動距離の差の合計値は、２ｍｍであるものとする。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第２の実施形態の画像形成装置１００Ａの動作について第１の実施形態との差異を説明する。以下では、張架部材６３において、定着ベルト２の回転方向上流側の端部のみで中央部６３ｂと端部６３ａとの間の摺動距離が調整されており、定着ベルト２の回転方向上流側の端部の形状は図８（ａ）のようになっているものとする。

定着ベルト２は張架部材３に当接して摺動することにより加熱される。そして、ここでは、定着ベルト２において、中央部６３ｂの方が端部６３ａよりもＣ６３Ａ分摺動距離が長くなっている。したがって、定着ベルト２では、中央部６３ｂから図９（ａ）に示す矢印ＦＬ、及びＦＲの方向に引張られる力が作用することになる。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、以下のような効果を奏することができる。

第２の実施形態では、張架部材６３の端部（定着ベルト２の回転方向の上流側及び又は下流側の端部）の形状調整により、中央部６３ｂと端部６３ａとの間の摺動距離を調整している。これにより、第２の実施形態では、定着ベルト２が、回転時に張架部材６３により幅方向の両端部側へ引張られるので、定着ベルト２を安定的に回転させることができる。

また、第２の実施形態では、定着ベルト２の摺動距離（張架部材３の当接面と摺動する距離）を幅方向で調整できるので、定着ベルト２の幅方向の温度分布（加熱の度合い）を調整することもできる。

（Ｃ）他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｃ−１）上記の各実施形態では、本発明の画像形成装置をプリンタとして用いる例について説明したが、本発明の画像形成装置の用途は限定されないものであり、印刷機、複写機、複合機、ファクシミリ等の他の種類の画像形成装置に適用するようにしてもよい。

また、本発明の画像形成装置において、定着装置を各構成要素については限定されないものである。例えば、上記の各実施形態の画像形成装置では、媒体に対してＬＥＤヘッドを用いて生成したトナー像の転写を行っているが、トナー像の生成方法については、ＬＥＤヘッドを用いることに限定されないものである。また、例えば、上記の画像形成装置では、給紙カセットを用いて画像形成装置への媒体の供給を行っているが、媒体の供給方法についても限定されないものである。

１００…画像形成装置、１２３…ＬＥＤヘッド、１２４…用紙搬送部、１２５…トナー像形成部、１２６…定着装置、１２７…給紙カセット、１２８…排紙トレイ、Ｓ…印刷媒体、１…定着ローラ、２…定着ベルト、３…張架部材、４…面状ヒータ、５…加圧ローラ、８…加圧部材、９…定着パッド、１０…ばね、１５…ばね、１６…レバー、１６ａ…支点、１７…レバー、１７ａ…支点、１８…ホルダ、Ｎ１…第１のニップ部、Ｎ２…第２のニップ部、Ｓ…媒体、Ｓ１…トナー。

Claims (11)

1. 媒体に現像剤を定着させる定着装置において、
   無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材を張架する張架部材と、
   前記ベルト部材の内周面側に配設された第１のローラと、
   前記ベルト部材を介して前記第１のローラを押圧することで、前記ベルト部材と前記第１のローラとの間にニップ部を形成する第２のローラと、
   前記張架部材に張架された前記ベルト部材の復元力よりも大きい付勢力で、前記ベルト部材に張力を与える方向に前記張架部材を付勢する付勢部材とを有し、
   前記第１のローラは、前記第１のローラの軸方向において、端部側のローラ径よりも中央側のローラ径が大きいクラウン形状に形成されており、
   前記張架部材は、前記ベルト部材の内周面側で前記ニップ部と対向する位置に配置されており、前記第１のローラの軸方向において、略直線状に形成された前記ベルト部材の内周面が摺動する第１の面部を有し、
   前記第２のローラは、前記第１のローラの軸方向において、略直線状に形成された前記ベルト部材の外周面に従動する第２の面部を有し、
   前記ベルト部材は、前記ベルト部材が装置から取り外された状態にあるとき、厚さが均等になるように形成されており、
   前記ベルト部材の内周面側には、幅方向で中央部が端部側よりも突出した形状の凸部が形成されていること
   を特徴とする定着装置。
2. 前記ベルト部材は、前記ベルト部材の幅方向の端部から中央部に向かって傾斜部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルト部材は、前記張架部材と対向する面と反対面側に、前記ベルト部材の幅方向の端部から中央部に向かって傾斜となる凹部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記ベルト部材の搬送方向における前記第１のローラの上流側であって、前記ベルト部材の内周面側に配置された加圧部材を有し、
   前記加圧部材は、前記ベルト部材を介して前記第２のローラを押圧し、
   前記加圧部材は、前記第１のローラの軸方向において、中央部が端部側よりも前記ベルト部材の内周面に向かって突出した凸形状に形成された第３の面部を有すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記ベルト部材の幅方向の中央部と端部との内径差は、０．０１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側及び又は下流側の端部の形状調整により、前記ベルト部材が前記張架部材の表面を摺動する距離が、前記ベルト部材の中央部と端部側とで異なる距離に調整されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側の端部の形状が、上流側に向かって凸形状であることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記張架部材の前記ベルト部材回転方向下流側の形状が上流側に向かって凸形状であることを特徴とする請求項６又は７に記載の定着装置。
9. 媒体に現像剤を定着させる定着装置において、
   無端状のベルト部材と、
   前記ベルト部材を張架する張架部材と、
   前記ベルト部材の内周面側に配設された第１のローラと、
   前記ベルト部材と共に前記媒体を挟持し、前記媒体を前記ベルト部材に押圧する押圧手段とを有し、
   前記ベルト部材の内周面側には、幅方向で中央部が端部側よりも突出した形状の凸部が形成されており
   前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側及び又は下流側の端部の形状調整により、前記ベルト部材が前記張架部材の表面を摺動する距離が、前記ベルト部材の中央部と端部側とで異なる距離に調整されており、
   前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側の端部の形状が、上流側に向かって凸形状である
   ことを特徴とする定着装置。
10. 媒体に現像剤を定着させる定着装置において、
    無端状のベルト部材と、
    前記ベルト部材を張架する張架部材と、
    前記ベルト部材の内周面側に配設された第１のローラと、
    前記ベルト部材と共に前記媒体を挟持し、前記媒体を前記ベルト部材に押圧する押圧手段とを有し、
    前記ベルト部材の内周面側には、幅方向で中央部が端部側よりも突出した形状の凸部が形成されており、
    前記張架部材の前記ベルト部材回転方向上流側及び又は下流側の端部の形状調整により、前記ベルト部材が前記張架部材の表面を摺動する距離が、前記ベルト部材の中央部と端部側とで異なる距離に調整されており、
    前記張架部材の前記ベルト部材回転方向下流側の形状が上流側に向かって凸形状である
    ことを特徴とする定着装置。
11. 媒体に形成された現像剤像を前記媒体に定着させる定着装置を備える画像形成装置において、前記定着装置として請求項１〜１０のいずれかに記載の定着装置を適用したことを特徴とする画像形成装置。

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