JP2023166830A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッド部材の蓄熱性を高め、通紙時の温度落ち込みを抑制して、定着不良などの画像障害の発生を防止できる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】パッド部材の定着ニップ部と対向する部である定着ニップ対向部でパッド部材と当接するパッド当接部を有する中間部材と、パッド部材および中間部材を保持し、且つ中間部材のパッド当接部と対向する部であるパッド対向部で当接する中間部材当接部を有する保持部材とを有し、パッド部材は、定着ニップ対向部に凹部を有していて、パッド当接部は、定着ニップ対向部と当接し且つ少なくとも定着ニップ部の記録媒体の通過領域に対応する部分の凹部を覆っている。【選択図】図１２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、多種多様な用紙の印刷に対応したいという要望がある。この要望に応えるために、定着装置の定着ニップ部を加圧ローラと平面形状を有する長尺板状のパッド部材（摺動パッド）とにより形成した摺動定着技術があることが知られている。

このような摺動定着技術は、用紙の搬送経路を挟んで互いに対向して配置されたゴム製の弾性層を含んだ加圧ローラとパッド部材とが押圧することで定着ニップ部が形成されるものである。

また、加圧ローラの加圧力を受けるためには、パッド部材を保持する保持部材を設けることが一般的である。保持部材は、加圧力に耐えられるように金属で形成される。そのため、パッド部材は、蓄熱性向上という点を踏まえると、定着ベルトを介して加熱ローラより受け取る熱を可能な限り保持しておくことが望ましいため、一般的に熱伝導率が低いプラスチックで形成される。

一方で、パッド部材をプラスチェックで形成する場合は、パッド部材自体も加圧ローラの加圧力に耐えられるようにするため、パッド部材にリブ（格子）を設けて剛性を確保するようにする。このような構成にすると、パッド部材の保持部材側の部位は、複数の凹形状部を有したような構成となる。そして、この凹形状部が保持部材に接触するようになる。

そして、特許文献１には、定着装置は、ニップ部を形成する加圧ローラおよび加圧パッドと、加圧パッドから見て加圧ローラが位置する側とは反対側に配置された挟み込み部材とを備える定着装置が開示されている。また、この定着装置における加圧パッドは、長尺板状の部材からなり、加圧ローラ側に位置する第１主面と、挟み込み部材側に位置する第２主面とを含む。また、挟み込み部材は、押圧状態において加圧パッドに当接する宛がい部を含む。ニップ部に設けられた記録材の通過領域に対応する部分の第２主面には、加圧ローラの押圧方向と直交する方向において各々の全周が出っ張り部によって取り囲まれてなる複数の凹状部が設けられ、出っ張り部の頂面は、押圧状態において宛がい部に密着するものである。

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、パッド部材の出っ張り部が、保持部材であって且つ熱伝導率の高い挟み込み部材に密着した構成であるため、保持部材側に熱が逃げ易くなっている。

このことから、この方式では、パッド部材が保持できる熱量が低減することになる。熱量が低減すると、例えば、厚紙等を連続して通紙したときに、定着ニップ部においてトナー像を用紙に定着させるに十分な熱量が供給できず、結果的に定着不良などの画像障害が発生してしまう。そこで、これを防止するように、パッド部材と保持部材との間に熱量の低減を防ぐための部材を設けることが必要となる。

そして、特許文献２には、定着ベルトと、定着ベルトを介して加圧ローラに対向配置され、定着ベルトと加圧間に定着ニップを形成する定着パットと、定着パットを支持する加熱ローラとを有し、定着パットが加圧ローラに接離する方向に移動可能で、かつ、加圧ローラと加熱ローラとに挟まれて支持される定着装置において、定着パットの加熱ローラを接触する部分に当該加熱ローラよりも硬度を低い樹脂を設ける構成が開示されている。

しかしながら、特許文献２に開示されている構成では、当該樹脂が設けられているのは、定着パットの用紙幅方向の両端部であるため、用紙が通過する領域においては考慮されていない。このことから、当該構成では、定着パットの熱量が低減することを防止するには十分とはいえない。

そこで、本発明は、パッド部材の蓄熱性を高め、通紙時の温度落ち込みを抑制して、定着不良などの画像障害の発生を防止することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、回転可能な無端ベルトと、前記無端ベルトに対向して配置され、前記無端ベルトを加圧する加圧回転体と、前記無端ベルトを加熱する加熱回転体と、前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトを介して前記加圧回転体が押圧することで定着ニップ部を形成するパッド部材とを有する定着装置において、前記パッド部材の前記定着ニップ部と対向する部である定着ニップ対向部で前記パッド部材と当接するパッド当接部を有する中間部材と、前記パッド部材および前記中間部材を保持し、且つ前記中間部材の前記パッド当接部と対向する部であるパッド対向部で当接する中間部材当接部を有する保持部材とを有し、前記パッド部材は、前記定着ニップ対向部に凹部を有していて、前記パッド当接部は、前記定着ニップ対向部と当接し且つ少なくとも前記定着ニップ部の記録媒体の通過領域に対応する部分の前記凹部を覆っていることを特徴としている。

本発明によれば、パッド部材の蓄熱性を高め、通紙時の温度落ち込みを抑制して、定着不良などの画像障害の発生を防止できる定着装置および画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る実施形態における画像形成装置の説明図。 本発明に係る実施形態における定着装置の説明図。 本発明に係る実施形態における保持部材に摺動パッドおよび中間部材が取り付けられた状態を示した斜視図。 本発明に係る実施形態における保持部材の説明図。 本発明に係る実施形態における保持部材に摺動パッドおよび中間部材が取り付けられたときの保持部材の用紙幅方向の端部を示した図。 本発明に係る実施形態における摺動パッドの説明図。 本発明に係る実施形態における摺動パッドの複数のパッド凹部の用紙幅方向について説明するための図。 本発明に係る実施形態における摺動パッドの複数のパッド凹部の深さについて説明するための図。 定着ニップ対向部に複数の凹部の設けられていない摺動パッドと保持部材とを全面で接触させた構成の断面図。 摺動パッドの定着ニップ対向部における定着ニップ部の用紙が通過する領域に対応する領域を説明するための図。 本発明に係る実施形態における中間部材の斜視図。 本発明に係る実施形態における中間部材を摺動パッドに取り付けたときの斜視図。 本発明に係る実施形態の摺動パッドにおける熱の移動の状態を示した図。 従来技術に係る形態の摺動パッドにおける熱の移動の状態を示した図。 摺動パッドの蓄熱性を向上させるための説明図。 本発明に係る実施形態の変形例１を示した図。 本発明に係る実施形態の変形例２を示した図。

本発明に係る実施形態を、図面を用いて以下に説明する。

＜本実施形における画像形成装置について＞
まず、本発明を適用する画像形成装置としての実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略を示す図である。図１において画像形成装置１００は、カラーレーザプリンタである。なお、画像形成装置１００は、他のタイプのプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。そして、画像形成装置１００は、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。

画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成することが可能な第１の像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを平行に配設している。なお、この平行に配設することをタンデム構造、言い換えると「タンデム方式」という。画像形成装置１００は、この「タンデム方式」を採用している。

画像形成装置１００は、本体９９内に、４つの画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫを備える。また、画像形成装置１００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの下方に対向して配設され、転写ベルト１１を備えた中間転写装置である中間転写ユニットとしての転写ベルトユニット１０とを備える。さらに、画像形成装置１００は、図１の転写ベルト１１の下側において転写ベルト１１に対向して配設された二次転写装置５と、静電潜像形成手段としての光書込み装置に用いられる露光手段に相当する光走査装置８とを備えている。そして、これら装置のうちで、光走査装置８は、画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫの上方に対向して配設されている。また、画像形成装置１００は、用紙（転写紙）Ｓを多数枚積載可能な給紙カセットとしてのシート給送装置６１を有する。

本体９９内には、転写ベルト１１と二次転写装置５とを有する。そして、画像形成装置１００は、シート給送装置６１から、転写ベルト１１と二次転写装置５との間の二次転写部５７に向けて用紙Ｓがされるようになっている。

また、本体９９は、シート給送装置６１から搬送されてきた用紙Ｓを、画像形成ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで二次転写部５７に向けて繰り出すレジストローラ対４を有する。さらに、本体９９は、用紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知するセンサ（図示しない）を有している。

また、画像形成装置１００は、本体９９内に、トナー像を転写された用紙Ｓに同トナー像を定着させるためのベルト定着方式の定着ユニットとしての定着装置６と、二次転写部５７を経由した用紙Ｓについて定着装置６に搬送するベルト搬送装置８７とを有する。

そして、画像形成装置１００は、さらに、定着済みの用紙Ｓを本体９９の外部に排出する排出ローラである排紙ローラ対としての排紙ローラ７と、当該排紙ローラ７により本体９９の外部に排出された用紙Ｓを積載する排紙部としての排紙トレイ１７とを有する。

また、本体９９の上部に配設されてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色の画像形成用トナー、すなわちトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫを有している。そして、画像形成装置１００は、光走査装置８を締結固定した光走査装置支持フレーム７７と、当該フレームを位置決め固定した板状の側板７８とを有する。また、画像形成装置１００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫのそれぞれに対応して設けられており、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを回転駆動する駆動装置（図示しない）と、画像形成装置１００の動作全般を制御するＣＰＵ、メモリ等を含む制御手段６４とを有している。

次に、本発明の特徴部ついて説明する。

＜本実施形における定着装置について＞
まず、本発明の実施形態に係る定着装置の概略について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る定着装置を示す。定着装置６は、入口ガイド９０と、加熱ローラ９１と、加熱ローラ９１に巻き掛けた無端状の定着ベルト９２と、加熱ローラ９１と共に定着ベルト９２を巻き掛けられた長尺状の摺動パッド９３と、定着ベルト９２にテンション（張力）を付与する補助ローラ９５と、入口ローラ９８とを有する。なお、定着ベルト９２は、回転可能な無端ベルトの一例である、加熱ローラ９１は、無端ベルトを加熱する加熱回転体の一例である。また、摺動パッド９３は、パッド部材の一例である。

そして、定着装置６は、定着ベルト９２を介して摺動パッド９３に対向する位置に設けられていて、加圧部材としての加圧回転体である加圧ローラ９４を有している。この加圧ローラ９４が、摺動パッド９３に定着ベルト９２を介して圧接することで、定着ニップ部を形成する。本実施形態においては、当該定着ニップ部のニップ幅は、３０ｍｍに設定されている。そして、用紙は、定着ニップ部に、入口ガイド９０によって搬送をガイドされることで入るようになっている。

＜本実施形における加熱ローラについて＞
次に、定着装置６の加熱ローラ９１について説明する。加熱ローラ９１は、熱源としての加熱手段であるヒータランプ８１を内部に有している。このヒータランプ８１は、ハロゲンヒータやカーボンヒータ等が代表例として挙げられる。なお、本実施形態においては、ヒータランプ８１を５本使用しているが、これに限られない。

そして、ヒータランプ８１によって加熱された加熱ローラ９１が、定着ベルト９２を加熱する。なお、加熱ローラ９１は、本実施形態では、内部のヒータランプ８１によって加熱される構成だが、例えば、加熱ローラ９１を整磁合金製回転体に構成して、外部誘導加熱部を設けて加熱するいわゆる「ＩＨヒータ方式」にしてもよい。

＜本実施形における定着ベルトについて＞
次に、定着ベルト９２の構成について説明する。定着ベルト９２は、表面層（加圧ローラ９４と当接する層）９２１、中間層９２２および最下層９２３の三層構造からなる。ここで、表面層９２１の材質としてはＰＦＡが用いられ、層の厚さとしては１５０μｍである。また、中間層９２２の材質としてはシリコーンが用いられ、層の厚さとしては３５０μｍである。そして、最下層の材質としてはポリイミドが用いられ、層の厚さとしては１１０μｍである。

また、本実施形態においては、定着ベルト９２と摺動パッド９３との間は、潤滑性を高めるために、潤滑剤が塗布されている。この潤滑剤としては、シリコーンオイルが用いられている。また、潤滑剤の塗布は、塗布ローラで行っている。

＜本実施形における加圧ローラについて＞
次に、加圧ローラ９４の構成について説明する。上記したが、加圧ローラ９４は、定着ベルト９２を介して摺動パッド９３に対向する位置に設けられ、摺動パッド９３に定着ベルト９２を介して圧接することで定着ニップ部を形成する加圧部材である。なお、本実施形態においては、摺動パッド９３には、３０００Ｎの荷重がかかる。

ここで、本実施形態における加圧ローラ９４の径φは、８０ｍｍである。また、加圧ローラ９４は、芯金をゴム層で覆っている。ここで、ゴム層についてだが、ゴムの材質にはシリコーンゴムが使用され、厚みは１５ｍｍである。

＜本実施形における保持部材について＞
次に、本発明の実施形態に係る保持部材９６の構成について図３および図４を用いて説明する。ここで、図３は、保持部材９６に摺動パッド９３および中間部材９７が取り付けられている状態を示した斜視図である。

保持部材９６は、図３に示すように、荷重受け部９６３および取り付け部９６４からから構成される。まず、荷重受け部９６３の機能としてだが、摺動パッド９３は、加圧ローラ９４からの加圧力を受けるため、その荷重を受ける役割を担っている。また、その荷重に耐えるための剛性が必要であることから、荷重受け部９６３は、主に、鉄等の鋼材から形成される。

一方で、取り付け部９６４は、加圧力を受ける機能に加え、摺動パッド９３の位置決めとしての役割も担っている。また、本実施形態においては、加工性も加味して、主に、アルミで形成されている。

図４は、本実施形態における保持部材９６について説明するための図である。図４（ａ）は、図３においてＡ方向から見た図（用紙幅方向から保持部材９６を見た図）であり、図４（ｂ）は、図３においてＢ視点から保持部材９６を見たときの保持部材９６の斜視図（加圧ローラ９４側から保持部材９６を見た図）である。また、図５は、本実施形態における摺動パッド９３および中間部材９７の保持部材９６への取り付けた状態を示した図である。これらの図を用いて、摺動パッド９３および中間部材９７の保持部材９６への取り付け方、位置決めの行い方について説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、保持部材９６、摺動パッド９３および中間部材９７の３つの部材は、定着ベルト９２側から、摺動パッド９３、中間部材９７、そして保持部材９６の順になるような配置関係となっている。そして、保持部材９６は、荷重を受ける機能に加え、摺動パッド９３と中間部材９７とを固定し且つ保持する機能をもつ。

また、図４（ｂ）に示すように、保持部材９６の取り付け部９６４は、中間部材９７と当接する部である中間部材当接部９６１を有している。なお、図４（ｂ）では、中間部材当接部９６１の用紙幅方向の端部辺りの一部を示している。本実施形態において、中間部材当接部９６１は平面に形成されている。また、中間部材当接部９６１は、用紙の搬送方向の中央部あたりに、位置決め凹部９６２が設けられている。そして、後述するが、摺動パッド９３には位置決め用の凸部（位置決め部９３５）が設けられており、この位置決め部９３５が位置決め凹部９６２に嵌まるようになっている。これによって摺動パッド９３の保持部材９６に対しての位置が決まるようになっている。

また、これについても詳細は後述するが、中間部材９７には、この位置決め部９３５と係合する穴部９７４が設けられている。そして、摺動パッド９３の位置決め部９３５がこの穴部９７４と係合することで、中間部材９７の保持部材９６に対する位置が決まる。

図５は、保持部材９６に摺動パッド９３および中間部材９７が取り付けられている状態における保持部材９６の用紙幅方向の端部を示す図である。摺動パッド９３および中間部材９７の用紙幅方向の端部には、保持部材９６への取り付け用の穴であるねじ穴が設けられている。摺動パッド９３および中間部材９７は、この穴を介してねじ９６５が嵌められてねじ止めされることで、保持部材９６に固定され且つ保持される。

＜本実施形における摺動パッドについて＞
次に、摺動パッド９３について説明する。摺動パッド９３は、加圧ローラ９４と定着ベルト９２を介して当接することで定着ニップ部を形成することから、ニップ形成部材としての役割を担う。そして、上記したように摺動パッド９３は、保持部材９６に固定されている。ここで、摺動パッド９３は、蓄熱性を高めるため、プラスチックなどの熱伝導率が小さい材料で形成されている。

図６は、用紙幅方向から摺動パッド９３を見た図（図３においてＡ方向から摺動パッド９３を見た図）である。摺動パッド９３には、用紙の搬送方向上流側と下流側でそれぞれに湾曲部９３１，９３２が設けられている。また、下流側湾曲部９３２の方が上流側湾曲部９３１に比べて曲率を大きくし、定着ニップ部を通過した用紙に圧力を与え、定着ベルト９２から用紙を分離するように構成している。

また、摺動パッド９３は、定着ニップ部と対向する部位である定着ニップ対向部９３３を有しており、この部位が後述する中間部材９７の摺動パッド当接部９７１と当接する。なお、上記した「定着ニップ部と対向する部位」とは、ここでは「定着ニップ部とは反対側の部位」をいうものとする。そして、定着ニップ対向部９３３には、位置決め部９３５が設けられている。この位置決め部９３５は、先ほど説明した保持部材９６の位置決め凹部９６２と係合することで、摺動パッド９３の保持部材９６に対する位置を決めている。

また、定着ニップ対向部９３３は、リブ（格子）９３９が設けられ、これにより複数の凹部であるパッド凹部大９３６，パッド凹部小９３７および上流パッド凹部９３８が形成される構成となっている。これについて詳細を以下に説明する。なお、本明細書内では、便宜上、パッド凹部大９３６，パッド凹部小９３７および上流パッド凹部９３８をまとめて、単に、パッド凹部とよぶこともある。

図７は、本実施形態における摺動パッドの複数のパッド凹部の用紙幅方向について説明するための図である。また、図７（ａ）は、摺動パッド９３の斜視図である。そして、図７（ｂ）は、図７（ａ）において摺動パッド９３の領域Ｃ（破線の領域）について、定着ニップ対向部９３３を保持部材９６側から見た図である。さらに、図７（ｃ）は、パッド凹部の用紙幅方向における幅について説明するために、図７（ｂ）の一部を拡大した図である。まずは、図７（ｂ）を用いてパッド凹部の用紙幅方向について説明する。

図７（ｂ）を参照すると、大きさが異なるパッド凹部大９３６とパッド凹部小９３７とが設けられているものの、用紙幅方向において、これらが規則的に並んでいることがわかる。また、摺動パッド９３の用紙搬送方向の上流側のパッド凹部である上流パッド凹部９３８についても、用紙幅方向において規則的に並んでいることがわかる。ここで、図７（ｃ）を用いて、より詳しく説明する。例えば、１列目において、一つのパッド凹部大９３６と一つのパッド凹部小９３７を一つのパッド凹部のセット（黒く塗った部分）とし、用紙幅方向における幅を幅Ｗ１とする。すると、幅Ｗ１と別のパッド凹部セットの幅である幅Ｗ２とは略同じ大きさの幅である。また、２列目においても、一つのパッド凹部大９３６と一つのパッド凹部小９３７を一つのパッド凹部のセット（黒く塗った部分）とし、用紙幅方向における幅を幅Ｗ３とする。すると、幅Ｗ３と別のパッド凹部セットの幅である幅Ｗ４とは略同じである。つまり、用紙幅方向においてのパッド凹部の幅の大きさは略同じ（略均等）になっているといえる。すなわち、本実施形態におけるそれぞれのパッド凹部の用紙幅方向における幅は、互いに略同じになっている。このような構成にすることで、摺動パッド９３が受ける加圧ローラ９４からの加圧力を均等に分散させることができる。

また、パッド凹部の深さ（定着ニップ対向部９３３と直交する方向において、当該対向部から摺動パッド９３の底部までの長さ）であるパッド凹部深さ９４０については、次のような観点を踏まえて決められている。まず、摺動パッド９３の厚み方向（定着ニップ対向部９３３と直交する方向）においては、摺動パッド９３の用紙幅方向ほど、加圧ローラ９４からの加圧力の影響はない。一方で、パッド凹部には、必要とする熱を蓄えるための空間を確保する必要がある。また、摺動パッド９３の成型性を考慮したり、加圧力に耐えられる厚み（肉厚）を確保する必要がある。これらを踏まえて、パッド凹部の深さを決めている。

図８は、摺動パッドの複数のパッド凹部の深さについて説明するための図である。本実施形態においては、それぞれのパッド凹部の深さは、場所によって異なっている。なお、定着ニップ部に対応するところに設けられた複数のパッド凹部深さ９４０は、互いに同じ深さとなっている。

その他についてだが、本実施形態では、複数のパッド凹部を構成しているリブ９３９は、横に（用紙幅方向に沿うように）したり、斜めにしているが、これに限られない。例えば、斜めの構成を縦に（用紙の搬送方向に沿うように）して、四角形状のようなパッド凹部を定着ニップ対向部９３３上に並べるような構成にしてもよい。また、本実施形態では、摺動パッド９３を製造し易くする観点から、上記した幅Ｗ１とＷ３とも略等しく、幅Ｗ２とＷ４とも略等しくしている。

ここで、定着ニップ対向部９３３に、複数のパッド凹部を設けている理由について説明する。

まず、ニップ形成部材として、パッド部材の代わりに、ローラ部材を使用することも考えられる。しかしながら、ローラ部材にすると、加圧ローラもローラ部材であることから、定着ニップ部は円弧のような形状になり、これを通過する用紙は、しわやカール等が発生してしまう可能性がある。そこで、これを防ぐためには、ニップ形成部材として安定した定着ニップ部を形成できるパッド部材を使用することが望ましい。そこで、本発明では、パッド部材を採用している。

また、本発明では、摺動パッド９３は、プラスチック等の熱伝導率が小さい材料で形成されている。なぜならば、摺動パッド９３は、通過する用紙への加熱を行う観点から、蓄熱性を高める必要がある。このとき摺動パッド９３を金属の材料で形成させた場合には、金属は一般的に熱伝導率が大きいため、保持部材９６との接触により熱が保持部材９６へ逃げてしまう。そこで、本発明では、一般的に熱伝導率が小さい材料であるプラスチック等で摺動パッド９３を形成している。

一方で、摺動パッド９３をプラスチック等で形成すると、金属で形成するときに比べて精度が出なかったり、反りが生じたりする。これを解消するためには、摺動パッド９３の厚み（肉厚）を均一にする必要がある。しかしながら、その場合は、加圧ローラからの加圧力に耐えきれなくなる。そこで、耐久性を上げるために、摺動パッド９３にリブ等を設けて剛性を確保して耐久性を向上させる対策を施している。その結果、本発明では、摺動パッド９３の保持部材９６に取り付けられる側の部位である定着ニップ対向部９３３には、複数のパッド凹部が設けられることになる。

ここで、摺動パッド９３を上記のような構成にすると、次のような課題が生じる。定着ベルト９２を介して加熱ローラ９１より供給された熱は、摺動パッド９３を介して保持部材９６に伝熱されるが、それ以外に、摺動パッド９３のパッド凹部の表面からも空間（空気）を介して保持部材９６に伝熱（放熱）されてしまう。ここで、当該伝熱される熱量は、摺動パッド９３と保持部材９６との接触する面積（接触面積）と、それぞれの熱伝導率の関係から、図９に示すような定着ニップ対向部に複数のパッド凹部の設けられていない摺動パッド１９３と保持部材９６とを全面で接触させた構成に比べて多くなる。そのため、摺動パッド９３の蓄熱性が低下する。

そして、図１０に示すように、特に、摺動パッド９３の定着ニップ対向部における定着ニップ部の用紙が通過する領域に対応する領域９３４については、用紙が通過することで熱が用紙に奪われるため、十分な熱量を確保する必要がある。仮に、摺動パッド９３の蓄熱性が低減すると、必要とする熱量を用紙に与えることができなくなり、定着不良等を起こす可能性がある。なお、図１０は、定着ニップ対向部９３３を保持部材９６側から見た平面図になるが、この図では、複数のパッド凹部は、省略して図示している。

そこで、これを防止するために、本発明に係る実施形態は、次に述べる中間部材９７を設けている。

＜本実施形における中間部材について＞
ここで、中間部材９７について説明する。図１１は、中間部材９７の斜視図である。中間部材９７は、摺動パッド９３の定着ニップ対向部９３３に当接する部位である摺動パッド当接部９７１（パッド当接部の一例）と、摺動パッド当接部９７１と対向し（摺動パッド当接部９７１とは反対側に位置し）、保持部材９６の中間部材当接部９６１に当接する部位である摺動パッド対向部９７２とを有する。ここで、摺動パッド対向部９７２は、保持部材９６の保持が安定する観点、加工性の観点を踏まえて、単一の平面に形成している。

そして、摺動パッド当接部９７１は、本実施形態では、加工性のよさに加えて、摺動パッド９３との当接が可能であること、望ましくは密着できることを踏まえ、単一の平面に形成している。これにより摺動パッド当接部９７１は、摺動パッド９３の定着ニップ対向部９３３の複数のパッド凹部と当接あるいは密着し、これによりパッド凹部に蓄えられた熱が保持部材９６側に逃げにくくなり、摺動パッド９３の蓄熱性が向上することになる。

特に、図１０に示すように、少なくとも摺動パッド９３の定着ニップ対向部９３３における定着ニップ部の用紙が通過する領域に対応する領域９３４（図１０において破線で囲った領域）については、十分な熱量を確保する必要がある。上記したように当該領域９３４については、ここを通過する用紙によって熱が奪われるからである。そのため、この領域９３４については、その他の領域と比べて中間部材９７と摺動パッド９３とが十分に当接できるように構成することに留意する。

また、本実施例では、摺動パッド当接部９７１は、単一の平面の形状としているが、中間部材９７と摺動パッド９３とが十分に当接でき、摺動パッド９３のパッド凹部に熱が蓄積できるようであれば、このような形状に限られない。

中間部材９７は、ＬＣＰ（耐熱性ポリマー）といった熱伝導率の小さい材料で形成されている。そして、中間部材９７の熱伝導率は、保持部材９６よりも小さい。さらに、中間部材９７の熱伝導率は、摺動パッド９３よりも小さい。

そして、本実施形態において、中間部材９７の厚みは、１．５ｍｍとしている。なお、本発明は、これに限られない。

また、図１２を用いて中間部材９７を摺動パッド９３に取り付ける方法や位置を決める方法について説明する。中間部材９７には、穴部９７４が設けられている。これは、上記で説明したが、図１２に示すように摺動パッドの９３の位置決め部９３５が嵌まるようになっている。この穴部９７４と保持部材９６の位置決め凹部９６２とが係合することで、中間部材９７の摺動パッド９３に対する位置が決まる。また、この位置決めが、中間部材９７の保持部材９６に対する位置が決まることにもなる。これにより、保持部材９６が摺動パッド９３および中間部材９７を安定して保持することができる。

そして、中間部材９７は、熱カシメ９７３を行うことで摺動パッド９３に固定される。密着性が高まることで蓄熱性が向上することから、熱カシメ９７３は、領域９３４の部分を中心に行うようにする。なお、固定方法は、熱カシメに限らず、他の方法を採用してもよい。

＜従来技術に係る構成との比較について＞
ここで、図１３および図１４を用いて、本発明に係る実施形態と従来技術に係る形態の摺動パッドの蓄熱の違いを説明する。図１３は、本発明に係る実施形態の摺動パッドにおける熱の移動を示した図であり、図１４は、従来技術に係る形態の摺動パッドにおける熱の移動を示した図である。すなわち、図１３においては、中間部材９７が設けられているが、図１４においては、中間部材９７が設けられていない。なお、両者の違いは、中間部材９７が設けられているか否かであるとし、その他の構成については同じであることを前提とする。

図１３についてだが、図１３（ａ）は、本発明に係る実施形態の断面図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における領域Ｄ（破線の領域）の拡大図である。そして、ここで、図１３（ｂ）において、パッド凹部の空間を内部空間９４２とする。また、領域Ｄについて内部空間が設けられている領域を領域αとし、そうでない領域を領域βとして区切る。また、摺動パッド９３から内部空間９４２に移動する熱の熱量をＱ１´、中間部材９７の領域βから領域αへ移動する熱の熱量をＱ２´、内部空間９４２から中間部材９７へ移動する熱の熱量をＱ２α´、摺動パッド９３から中間部材９７へ移動する熱の熱量をＱ２β´、保持部材９６の領域βから領域αへ移動する熱の熱量をＱ３´、中間部材９７の領域αから保持部材９６の領域αに移動する熱の熱量をＱ３α´、そして中間部材９７の領域βから保持部材９６の領域βに移動する熱の熱量をＱ３β´とする。

また、図１４について、図１４（ａ）は、従来技術に係る形態の断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における領域Ｅ（破線の領域）の拡大図である。そして、ここで、図１４（ｂ）において、パッド凹部の空間を内部空間９４２とする。また、領域Ｅについて内部空間が設けられている領域を領域αとし、そうでない領域を領域βとして区切る。また、摺動パッド９３から内部空間９４２に移動する熱の熱量をＱ１、内部空間９４２から保持部材９６の領域αに移動する熱の熱量をＱ３α、保持部材９６の領域βから領域αへ移動する熱の熱量をＱ３、そして摺動パッド９３の領域βから保持部材９６の領域βに移動する熱の熱量をＱ３βとする。

まず、同一材質内の熱の移動はないため、図１３（ｂ）における熱量Ｑ２´とＱ３´は０であり、図１４（ｂ）における熱量Ｑ３は０である。すなわち、Ｑ２´＝Ｑ３´＝Ｑ３＝０である。また、図１３（ｂ）における摺動パッド９３から内部空間９４２に移動する熱の熱量Ｑ１´と図１４（ｂ）における摺動パッド９３から内部空間９４２に移動する熱の熱量Ｑ１とは、同じ（Ｑ１´＝Ｑ１）である。また、領域βで移動する熱の熱量Ｑ３β´とＱ３βとの関係だが、ここでは同じ（Ｑ３β´＝Ｑ３β）であるとする。

ここで、図１３（ｂ）および図１４（ｂ）において、それぞれ領域αをとり、熱量の関係を説明する。まず、図１４（ｂ）における熱量Ｑ３αだが、保持部材９６は金属で形成されているため熱伝導率が大きいことから、図１３（ｂ）における熱量Ｑ２α´よりも多い。すなわち、Ｑ３α＞Ｑ２α´である。そして、図１３（ｂ）において、中間部材９７から保持部材９６へ移動する熱の熱量Ｑ３α´は、熱量Ｑ２α´よりも少ないため、Ｑ２α´＞Ｑ３α´となる。すなわち、Ｑ３α＞Ｑ３α´となる。また、上記したように熱量Ｑ１´＝Ｑ１であるため、内部空間９４２だけの熱量でみれば、Ｑ１´－Ｑ２α´＞Ｑ１－Ｑ３αとなることがわかる。

このことから、保持部材９６と摺動パッド９３の間に熱伝導率が小さく且つ両部材よりも熱伝導率の小さい中間部材９７を設けることで内部空間９４２に蓄えられる熱量は多くなることがわかる。そして、この空間に蓄えられる熱量が多いほど、摺動パッド９３の蓄熱性も向上する。

なお、熱量Ｑ１´とＱ２α´との差分（Ｑ１´－Ｑ２α´）が大きくなれば、内部空間９４２に蓄えられる熱量も多くなる。そのため、ここに蓄える熱量を増やしたい場合は、それを踏まえて摺動パッド９３の材質や空間の広さ等を設計すればよい。

＜摺動パッドの蓄熱性向上について＞
摺動パッド９３の蓄熱性を向上させるための構成について図１５を用いて説明する。図１５（ａ）は、本実施形態における摺動パッド９３の全体を示した斜視図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）において示した領域Ｆ（破線の領域）について保持部材９６側からみた平面図である。また、図１５（ｃ）は、図１５（ｂ）において複数のパッド凹部のうち一つの凹部である凹部Ｈ（図１５（ｂ）中の黒く塗った部分）の斜視図である。ここで、凹部Ｈを例にとり、パッド凹部の空間の広さと熱量の関係について説明する。

まず、凹部Ｈは、摺動パッド９３と中間部材９７とによって覆われた空間としてとらえることができる。そして、その空間は、図１５（ｃ）で示すような三角柱のようになっている。また、当該三角柱は、５つの面で形成されているといえる。ここで、上面９４３は、中間部材９７が摺動パッド９３を覆う面、側面９４４，９４５および９４６は、パッド凹部を形成するリブ９３９で形成される面であり、下面９４７は底部９４１に相当する。そして、この空間に蓄熱される熱量は、これらの５つの面の面積の合計、すなわち、当該三角柱の表面積として表すことができる。また、当該表面積の大きさが、摺動パッド９３と保持部材９６とが接触する面積の大きさよりも大きければ、摺動パッド９３に蓄熱される熱量が多いということがいえる。

そこで、摺動パッド９３の蓄熱性を向上させるためには、摺動パッド９３を中間部材９７で覆った摺動パッド９３に形成された凹部全て（図１５（ａ）の太い枠線で囲った領域Ｇ）の空間の総面積（表面積の合計）の大きさが、摺動パッド９３と保持部材９６とが接触する面積の大きさよりも大きくするように構成すればよい。このようにすることで、摺動パッド９３に蓄熱される熱量が多くなり、蓄熱性が向上するからである。なお、上記では、凹部Ｈを例に挙げてパッド凹部の空間の広さと熱量の関係について説明したが、その他のパッド凹部に関しても考え方は同じである。

＜本発明の変形例について＞
また、本発明には、摺動パッド９３あるいは摺動パッド９３と中間部材９７により形成された閉空間に、加熱器を配した構成をとってもよい。そこで、本発明に係る変形例について説明する。

図１６は、変形例１の構成を示した図である。変形例１は、摺動パッド２９３は、複数のパッド凹部の一部の空間を大きくとり、そこに加熱部材であるヒータランプ８２を設けた構成にしたものである。なお、本実施形態におけるヒータランプ８２は、加熱ローラ９１に使用しているヒータランプ８１と同じものを使用しているが、これに限られない。

また、ヒータランプ８２を点灯させる制御タイミングついて説明する。例えば、定着ベルト９２にサーミスタ等の温度センサを設け、定着ベルト９２の温度を検知する。そして、定着ベルト９２が、所定の温度になるようにヒータランプ８２の電源のＯＮ／ＯＦＦを行うようにする。これにより、摺動パッド２９３の蓄熱性をより向上させ、且つ加熱時間を短縮することができるという効果を奏することができる。

ここで、摺動パッド２９３は、プラスチック等の樹脂材料で形成されているため、ヒータランプ８２の熱による変形等の影響を防ぐ必要がある。そこで、摺動パッド２９３を耐熱性のある樹脂材料で形成するか、もしくはヒータランプ８２があるパッド凹部（空間）の周辺を金属で覆うような構成にするのが望ましい。

また、ヒータランプ８２の設けられた空間には、摺動パッド２９３に蓄えられるべき所望の熱量を上回り、それによっても摺動パッド２９３は変形等を起こす可能性がある。そのため、ある程度は、蓄積した熱を逃す必要がある。そこで、ヒータランプ８２の用紙幅方向の端部を開放し、そこから熱を逃すようにしておく。

さらに、本発明に係る別の変形例について説明する。図１７は、変形例２の構成を示した図である。変形例２は、ヒータランプ８２の代わりに、摺動パッド３９３の定着ニップ部を形成する面側に加熱部材であるセラミックヒータ８３を取り付けた構成である。

そして、変形例１と同様に、定着ベルト９２にサーミスタ等の温度センサを設け、定着ベルト９２の温度を検知する。そして、定着ベルト９２が、所定の温度になるようにセラミックヒータ８３の電源のＯＮ／ＯＦＦを行うようにする。これにより、摺動パッド３９３の蓄熱性をより向上させ、且つ加熱時間を短縮することができるという効果を奏することができる。

以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。

[第１態様]
第１態様は、回転可能な無端ベルト（例えば、定着ベルト９２）と、前記無端ベルトに対向して配置され、前記無端ベルトを加圧する加圧回転体（例えば、加圧ローラ９４）と、前記無端ベルトを加熱する加熱回転体（例えば、加熱ローラ９１）と、前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトを介して前記加圧回転体が押圧することで定着ニップ部を形成するパッド部材（例えば、摺動パッド９３）とを有する定着装置において、前記パッド部材の前記定着ニップ部と対向する部である定着ニップ対向部（例えば、定着ニップ対向部９３３）で前記パッド部材と当接するパッド当接部（例えば、摺動パッド当接部９７１）を有する中間部材（例えば、中間部材９７）と、前記パッド部材および前記中間部材を保持し、且つ前記中間部材の前記パッド当接部と対向する部であるパッド対向部（例えば、摺動パッド対向部９７２）で当接する中間部材当接部（例えば、中間部材当接部９６１）を有する保持部材（例えば、保持部材９６）とを有し、前記パッド部材は、前記定着ニップ対向部に凹部（例えば、パッド凹部大９３６、パッド凹部小９３７，上流パッド凹部９３８）を有していて、前記パッド当接部は、前記定着ニップ対向部と当接し且つ少なくとも前記定着ニップ部の記録媒体の通過領域に対応する部分（例えば、定着ニップ対向部における定着ニップ部の用紙が通過する領域に対応する領域９３４）の前記凹部を覆っていることを特徴とするものである。

第１態様によれば、パッド部材において、少なくとも定着ニップ部の記録媒体の通過領域に対応する部分の凹部の蓄熱性が向上する。そのため 、パッド部材の蓄熱性を高め、通紙時の温度落ち込みを抑制して、定着不良などの画像障害の発生を防止できる定着装置を提供できる。

[第２態様]
第２態様は、第１態様において、前記パッド当接部および前記パッド対向部は、単一の平面で形成されていることを特徴とするものである。

第２態様によれば、保持部材の保持が安定し、パッド部材との当接が十分にできる。

[第３態様]
第３態様は、第１態様または第２態様において、前記中間部材は、前記保持部材よりも熱伝導率が小さいことを特徴とするものである。

第３態様によれば、パッド部材に蓄熱される熱量が多くなり、蓄熱性が向上できる。

[第４態様]
第４態様は、第１態様乃至第３態様のいずれかにおいて、前記中間部材は、前記パッド部材よりも熱伝導率が小さいことを特徴とするものである。

第４態様によれば、パッド部材の蓄熱性をより向上させ、且つ加熱時間を短縮することができるという効果を奏することができる。

[第５態様]
第５態様は、第１態様乃至第４態様のいずれかにおいて、前記中間部材は、前記パッド部材に設けられた前記保持部材と位置決めする凸状の位置決め部（例えば、位置決め部９３５）と係合する位置決め穴部（例えば、穴部９７４）を有することを特徴とするものである。

第５態様によれば、保持部材がパッド部材および中間部材を安定して保持することができる。

[第６態様]
第６態様は、第１態様乃至第５態様のいずれかにおいて、前記凹部の用紙搬送方向と直交する方向の幅は略同じであることを特徴とするものである。

第６態様によれば、加圧回転体からの加圧力を均等に分散させることができる。

[第７態様]
第７態様は、第１態様乃至第６態様のいずれかにおいて、前記中間部材が前記凹部を覆うことで前記中間部材と前記凹部とで形成される空間の面積は、前記パッド部材と前記保持部材とが接触する面積よりも大きいことを特徴とするものである。

第７態様によれば、パッド部材に蓄熱される熱量が多くなり、蓄熱性が向上できる。

[第８態様]
第８態様は、第１態様乃至第７態様のいずれかにおいて、前記パッド部材の前記凹部内に加熱部材（例えば、ヒータランプ８２）を設けたことを特徴とするものである。

第８態様によれば、パッド部材の蓄熱性をより向上させ、且つ加熱時間を短縮することができるという効果を奏することができる。

[第９態様]
第９態様は、第１態様乃至第７態様のいずれかにおいて、前記パッド部材の定着ニップ部に対向する位置に加熱部材（例えば、セラミックヒータ８３）を設けたことを特徴とするものである。

第９態様によれば、パッド部材の蓄熱性をより向上させ、且つ加熱時間を短縮することができるという効果を奏することができる。

[第１０態様]
第１０態様は、第１態様乃至第９態様のいずれかの定着装置を備えた画像形成装置であることを特徴とするものである。

第１０態様によれば、パッド部材において、少なくとも定着ニップ部の記録媒体の通過領域に対応する部分の凹部の蓄熱性が向上する。そのため 、パッド部材の蓄熱性を高め、通紙時の温度落ち込みを抑制して、定着不良などの画像障害の発生を防止できる画像形成装置を提供できる。

４ レジストローラ対
５ 二次転写装置
６ 定着装置
７ 排紙ローラ
８ 光走査装置
９ トナーボトル
１０ 転写ベルトユニット
１１ 転写ベルト
１７ 排紙トレイ
２０ 感光体ドラム
５７ 二次転写部
６０ 画像形成ユニット
６１ シート給送装置
６４ 制御手段
７７ 光走査装置支持フレーム
７８ 側板
８１、８２ ヒータランプ
８３ セラミックヒータ
８７ ベルト搬送装置
９０ 入口ガイド
９１ 加熱ローラ
９２ 定着ベルト
９３、１９３、２９３，３９３ 摺動パッド
９４ 加圧ローラ
９５ 補助ローラ
９６ 保持部材
９７ 中間部材
９８ 入口ローラ
９９ 本体
１００ 画像形成装置
９２１ 表面層
９２２ 中間層
９２３ 最下層
９３１ 上流側湾曲部
９３２ 下流側湾曲部
９３３ 定着ニップ対向部
９３４ 定着ニップ対向部における定着ニップ部の用紙が通過する領域に対応する領域
９３５ 位置決め部
９３６ パッド凹部大
９３７ パッド凹部小
９３８ 上流パッド凹部
９３９ リブ
９４０ パッド凹部深さ
９４１ 底部
９４２ 内部空間
９４３ 上面
９４４，９４５、９４６ 側面
９４７ 下面
９６１ 中間部材当接部
９６２ 位置決め凹部
９６３ 荷重受け部
９６４ 取り付け部
９６５ ねじ
９７１ 摺動パッド当接部
９７２ 摺動パッド対向部
９７３ 熱カシメ
９７４ 穴部

特開２０１９－１３２９９５号公報 特開２０１４－０５２５７９号公報

Claims (10)

1. 回転可能な無端ベルトと、
   前記無端ベルトに対向して配置され、前記無端ベルトを加圧する加圧回転体と、
   前記無端ベルトを加熱する加熱回転体と、
   前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトを介して前記加圧回転体が押圧することで定着ニップ部を形成するパッド部材とを有する定着装置において、
   前記パッド部材の前記定着ニップ部と対向する部である定着ニップ対向部で前記パッド部材と当接するパッド当接部を有する中間部材と、
   前記パッド部材および前記中間部材を保持し、且つ前記中間部材の前記パッド当接部と対向する部であるパッド対向部で当接する中間部材当接部を有する保持部材とを有し、
   前記パッド部材は、前記定着ニップ対向部に凹部を有していて、
   前記パッド当接部は、前記定着ニップ対向部と当接し且つ少なくとも前記定着ニップ部の記録媒体の通過領域に対応する部分の前記凹部を覆っていることを特徴とする定着装置。
2. 前記パッド当接部および前記パッド対向部は、単一の平面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間部材は、前記保持部材よりも熱伝導率が小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記中間部材は、前記パッド部材よりも熱伝導率が小さいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記中間部材は、前記パッド部材に設けられた前記保持部材と位置決めする凸状の位置決め部と係合する位置決め穴部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
6. 前記凹部の用紙搬送方向と直交する方向の幅は略同じであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
7. 前記中間部材が前記凹部を覆うことで前記中間部材と前記凹部とで形成される空間の面積は、前記パッド部材と前記保持部材とが接触する面積よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
8. 前記パッド部材の前記凹部内に加熱部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
9. 前記パッド部材の定着ニップ部に対向する位置に加熱部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。