(57)【要約】【課題】定着ベルトの内周面側に位置して定着ベルトを案内する案内部材にリブを設けた際に、定着ベルトに温度ムラが生じて光沢ムラが生ずることがなく、しかも定着ベルトに皺が発生することがない定着装置。【解決手段】加熱手段を有して回転する定着ローラと、前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを内周面側から押圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させることにより自らが変形し、前記定着ローラと前記定着ベルトの間にニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面側に位置して前記定着ベルトを案内する案内部材と、を備えた定着装置において、前記案内部材における前記定着ベルトの側の面に、該定着ベルトの回転方向上流側から下流側に向けて該案内部材の幅方向端部の方向に傾斜した複数のリブを設けたこと。【選択図】図３
2010128143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から押圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させることにより自らが変形し、前記定着ローラと前記定着ベルトの間にニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周面側に位置して前記定着ベルトを案内する案内部材と、
を備えた定着装置において、
前記案内部材における前記定着ベルトの側の面に、該定着ベルトの回転方向上流側から下流側に向けて該案内部材の幅方向端部の方向に傾斜した複数のリブを設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
隣り合う２本の前記リブは、前記定着ベルトの回転方向と平行に形成した所定の直線上に位置する部分を共に有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
複数の前記リブは、案内部材の幅方向中央部を対称軸として線対称に配置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。
【請求項４】
前記定着ベルトと前記加圧部材との間に低摩擦の摺動シートが配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記リブの頂部の縁部は円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ベルトを有するＦＢＮ方式の定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体ドラムに形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材上に転写し、この後、記録材上のトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。
【０００４】
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵した定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。
【０００５】
ところで、このような定着装置において、高速化を図るためにはトナーと記録材に充分な熱量を供給する必要があり、このためにはニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くするためには、加圧ローラが定着ローラを加圧する荷重や、加圧ローラ内のシリコーンゴム等から成る弾性層の厚みや、二つのローラの径等を増大させることが考えられる。
【０００６】
しかし、加圧ローラの荷重や弾性層の厚みを増大させると、定着ベルトの中心軸方向のニップ幅が不均一になることがあり、光沢ムラや記録材に皺が発生する虞がある。また、ローラの径を増大させると、定着装置が大型化するばかりでなく、ウォーミングアップタイムが長くなるという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するために、ハロゲンランプを内蔵すると共に弾性層を有して回転する定着ローラ（定着ロール）と、定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルト（エンドレスベルト）と、定着ベルトの内周面側に配置されシリコーンゴム等から成る加圧パッド（圧力パッド）とを備え、加圧パッドが定着ベルトを押圧することにより定着ローラと定着ベルトとの間に形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら加熱・加圧する、所謂ＦＢＮ（Ｆｒｅｅ  Ｂｅｌｔ  Ｎｉｐ）方式の定着装置が特許公報に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この定着装置によれば、加圧パッドにより定着ローラに押圧された定着ベルトが加圧パッド側に弾性変形し、定着ローラと定着ベルトとの間に幅広のニップ部が形成される。従って、小型な形状であるにも拘わらず高速化に対応でき、定着ベルトの熱容量が小さいので、ウォーミングアップタイムが短縮し、省エネになる。
【０００９】
また、回転する定着ベルトの内周面が回転しない加圧パッドに摺接するようにすると、摩擦抵抗によって定着ベルトの駆動トルクが増大し、消費電力の増大や定着ベルトの摩耗が懸念される。そこで、定着ベルトと加圧パッドとの間に低摩擦の材料から形成された摺動シート（低摩擦シート）を配置し、更に、潤滑剤塗布部材により定着ベルトの内周面にシリコーンオイル等の潤滑剤を供給して、摩擦抵抗を低減させている。
【００１０】
なお、特許文献１の定着装置においては、定着ベルトの内周面側に定着ベルトを案内する案内部材（下流側ベルトガイド部材）を設け、案内部材に定着ベルトの回転方向上流側から下流側に向けて案内部材の幅方向中央部の方向に傾斜した複数の溝を形成している。これは、定着ベルトの内周面に供給された潤滑剤が定着ベルトの両端部に移動することを抑制し、外部へ漏洩することを防止することを目的としている。
【特許文献１】特開２００６−７８９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＦＢＮ方式の定着装置においては、案内部材に複数のリブを形成し、定着ベルトと案内部材との摩擦抵抗を低減させることは、従来より行われている。また、このリブは、定着ベルトの回転方向と平行に形成されるのが一般的である。
【００１２】
ところが、定着ベルトが回転するときに定着ベルトはリブの頂部に摺接し、隣り合うリブの間の溝には摺接しない。このために、定着ベルトの幅方向に常にリブに摺接する部分と全くリブに摺接しない部分とが生じ、摩擦抵抗によって定着ベルトに温度ムラが生じるので、定着画像に光沢ムラが発生する虞がある。
【００１３】
この問題を解決するためには、定着ベルトの全ての面が回転中にリブに摺接する必要がある。
【００１４】
なお、特許文献１の定着装置においては、前述の如く潤滑剤の漏洩防止のために案内部材に傾斜した溝を形成しているので、隣り合う溝の間の凸部即ちリブも傾斜して形成されており、定着ベルトの全ての面がリブに摺接するようにすることは可能である。しかし、このリブは定着ベルトの回転方向上流側から下流側に向けて案内部材の幅方向中央部の方向に傾斜しているので、定着ベルトの内周面に中央部へ寄る力が作用し、定着ベルトに皺が発生し、定着画像の画質が不均一になり易い。定着ベルトに皺が発生しないようにするには、定着ベルトの厚みを増すことが考えられるが、厚みを増すと、定着ベルトが変形し難くなるため記録材の分離性が低下すると共に、熱容量が増大し、ウォーミングアップタイムが短縮し、省エネになるというＦＢＮ方式の利点がなくなる。
【００１５】
また、潤滑剤の漏洩防止の問題に関しては、フランジ状の部材を定着ベルトの端部の位置に配置する等の簡易な方法で解決することができるので、皺の発生の問題を無視して案内部材に特許文献１の如き形状の溝を設ける必要はない。
【００１６】
加えて、特許文献１においては、定着ベルトに皺が発生する問題については一切考慮されていない。
【００１７】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、定着ベルトの内周面側に位置して定着ベルトを案内する案内部材にリブを設けた際に、定着ベルトに温度ムラが生じて光沢ムラが生ずることがなく、しかも定着ベルトに皺が発生することがない定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
１．加熱手段を有して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から押圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させることにより自らが変形し、前記定着ローラと前記定着ベルトの間にニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周面側に位置して前記定着ベルトを案内する案内部材と、
を備えた定着装置において、
前記案内部材における前記定着ベルトの側の面に、該定着ベルトの回転方向上流側から下流側に向けて該案内部材の幅方向端部の方向に傾斜した複数のリブを設けたことを特徴とする定着装置。
【００１９】
２．隣り合う２本の前記リブは、前記定着ベルトの回転方向と平行に形成した所定の直線上に位置する部分を共に有することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００２０】
３．複数の前記リブは、案内部材の幅方向中央部を対称軸として線対称に配置されていることを特徴とする前記１又は２に記載の定着装置。
【００２１】
４．前記定着ベルトと前記加圧部材との間に低摩擦の摺動シートが配置されていることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【００２２】
５．前記リブの頂部の縁部は円弧状に形成されていることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【００２３】
６．前記１〜５の何れか１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。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置によれば、定着ベルトの内周面側に位置して定着ベルトを案内する案内部材にリブを設けた際に、定着ベルトに温度ムラが生じて光沢ムラが生ずることがなく、しかも定着ベルトに皺が発生することがないという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施の形態に基づいて、本発明を説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００２６】
先ず、本発明に係わる画像形成装置について図１の構成図を参照して説明する。
【００２７】
本画像形成装置は画像読取装置ＹＳ、画像形成装置ＧＨ等で構成される。画像形成部ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、中間転写体６、２次転写手段７Ａ、定着装置１００、給紙手段２０等で構成される。
【００２８】
画像形成部ＧＨの上部には、自動原稿送り装置５０１と原稿画像走査露光装置５０２からなる画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置５０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置５０２の光学系により原稿の片面または両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００２９】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された画像信号は、不図示の画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。
【００３０】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写手段７Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ、一次転写手段７Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ、一次転写手段７Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ、一次転写手段７Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００３１】
なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００３２】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００３３】
定着装置１００は、ハロゲンランプを内蔵した定着ローラ１０１と定着ベルト１０２との間に形成されたニップ部で記録紙Ｐ（記録材）上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００３４】
画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に１次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次１次転写されて、カラー画像合成されたトナー像が形成される。
【００３５】
給紙トレイ２１内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２０の給紙ローラ２２により１枚分離されて給紙され、複数の給紙ローラ２３を経て、停止状態にあるレジストローラ２４へ給紙される。そこで一旦停止されて、その先端と中間転写体６上のトナー像との位置関係が正確に一致するタイミングで、レジストローラ２４が回転を開始することにより２次転写手段７Ａに給紙され、記録紙Ｐ上にカラー画像が２次転写される。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置１００において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００３６】
一方、２次転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、中間転写体クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３７】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００３８】
次に、本発明に係わる定着装置１００を図２の拡大断面図に基づいて説明する。この定着装置１００はＦＢＮ方式の定着装置である。
【００３９】
定着ローラ１０１は、中央にハロゲンランプ（加熱手段）Ｈを内蔵し、アルミニュウムや鉄等から成る円筒状芯金１０１Ａと、円筒状芯金１０１Ａを被覆し耐熱性の高いシリコーンゴムから成る弾性層１０１Ｂと、更に弾性層１０１Ｂを被覆しＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から成る離型層１０１Ｃと、により構成されている。
【００４０】
定着ベルト１０２は、ポリイミドから成る基体と、基体の外表面を被覆するＰＦＡ若しくはＰＴＦＥで成る離型層とにより構成されていて、無端状に形成されている。
【００４１】
加圧パッド１０３（加圧部材）は、例えば硬度ＪＩＳＡ約１０°のシリコーンゴムから成り、ステンレスから成るベース板金１０４、及び耐熱樹脂から成るベース部材１０５と共に、耐熱樹脂から成るホルダー１０８に保持されている。また、ベース部材１０５の裏面には圧縮バネ１０６が配置されている。
【００４２】
分離部材１０７は定着された記録紙Ｐの分離性を向上させるために、加圧パッド１０３に対して記録紙Ｐの搬送方向下流側に配置されている。分離部材１０７はＰＰＳ、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱樹脂若しくはアルミニュウム等の金属から成り、先端部が曲率の大きい円弧に形成されている。また、ホルダー１０８を保持する金属製のフレーム１１０が中央に配置されている。
【００４３】
摺動シート１１１は、ガラス繊維シートをフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）やテフロン（登録商標）でコーティングして形成され、定着ベルト１０２と加圧パッド１０３との間、及び定着ベルト１０２と分離部材１０７との間に配置され、一端がフレーム１１０に固定されている。
【００４４】
案内部材１０９は定着ベルト１０２の内周面側に位置してフレーム１１０に保持されていて、摺動シート１１１が配置されていない位置で定着ベルト１０２を案内する。
【００４５】
オイルパッド１１２はスポンジ等から成り、シリコーンオイル等から成る潤滑剤を含浸し、案内部材１０９に保持され、定着ベルト１０２の内周面に圧着している。
【００４６】
このように構成された定着装置１００において、ハロゲンランプＨにより加熱され、不図示の駆動手段によって駆動された定着ローラ１０１が時計方向に回転する。また、加圧パッド１０３が圧縮バネ１０６によりベース板金１０４及びベース部材１０５を介して押圧され、加圧パッド１０３は摺動シート１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１に押圧すると共に自らが弾性変形する。更に、分離部材１０７が摺動シート１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１に押圧する。
【００４７】
従って、定着ベルト１０２は、定着ローラ１０１の回転によって反時計方向に回転し、摺動シート１１１及び案内部材１０９の上を摺動する。また、定着ベルト１０２は加圧パッド１０３により定着ローラ１０１に押圧されて加圧パッド１０３と共に弾性変形するので、定着ベルト１０２と定着ローラ１０１との間に幅広のニップ部Ｎが形成される。そして、搬送された記録紙Ｐ上の未定着トナーはニップ部Ｎで加熱・加圧されて定着される。
【００４８】
分離部材１０７は、摺動シート１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１を押圧し、定着ローラ１０１の弾性層１０１Ｂと離型層１０１Ｃとを曲率の大きい凹状に弾性変形させる。従って、ニップ部Ｎで定着された記録紙Ｐは分離爪等を用いずとも定着ローラ１０１から確実に剥離して分離する。
【００４９】
なお、定着ベルト１０２の内周面は回転時に摺動シート１１１に摺動するが、摺動シート１１１は摩擦係数が小さいので、両者の間の摩擦抵抗は小さい。更に、オイルパッド１１２から潤滑剤としてのシリコーンオイルが定着ベルト１０２の内周面と摺動シート１１１及び案内部材１０９の外表面に供給されるので、摩擦抵抗は一層小さくなる。
【００５０】
ここで、図３に示す如く、定着ベルト１０２が案内部材１０９の上を摺動するときの摩擦抵抗を更に減少させるために、案内部材１０９における定着ベルト１０２側の面に複数のリブ１０９Ａを形成する。図３（Ａ）は案内部材１０９の外表面の展開図、図３（Ｂ）は案内部材１０９の外表面の拡大断面図である。
【００５１】
図３（Ａ）において、Ｃは案内部材１０９の幅方向の中央部である。また、定着ベルト１０２は案内部材１０９に対して矢印方向から回転する。そして、各リブ１０９Ａは、定着ベルト１０２の回転方向上流側から下流側に向けて案内部材１０９の幅方向端部の方向に傾斜して形成されている。そして、各リブ１０９Ａは、案内部材１０９の幅方向中央部Ｃを対称軸として線対称に配置されている。また、隣り合う２本のリブ１０９Ａは、定着ベルト１０２の回転方向と平行に形成した所定の直線Ｌ上に位置する部分を共に有している。
【００５２】
これにより、定着ベルト１０２の各部は常に何れかのリブ１０９Ａに摺接するので、定着ベルト１０２に温度ムラが生じることがなく、従って定着画像に光沢ムラが発生することがない。また、定着ベルト１０２にはリブ１０９Ａによって幅方向外側に緊張する力が加わるので、定着ベルト１０２に皺が生ずることがなく、定着画像の画質が均一に保たれる。
【００５３】
なお、定着ベルト１０２がリブ１０９Ａに対して円滑に摺動するためには、リブ１０９Ａの頂部の縁部１０９Ａ１は円弧状に形成されていることが望ましい。
【００５４】
ここで、案内部材に各種のリブを設けた場合に光沢ムラと定着ベルトの皺の発生状況を確認する実験を行ったので記す。
（１）実験条件
定着装置：図２の如き形状
定着ローラ：外径４０ｍｍ
定着ベルト：内径３５ｍｍ
定着温度：１９０℃
ニップ圧：５０ｋｇｆ
ニップ幅：１０ｍｍ
（２）実験結果
表１に示す。
【００５５】
【表１】
2010128143.tif 000003
【００５６】
なお、表１の項目の意味は下記の通りである。
・リブの方向
平行：定着ベルトの回転方向と平行
外向き：定着ベルトの回転方向上流側から下流側に向けて定着ベルトの幅方向端部の方向に傾斜
内向き：定着ベルトの回転方向上流側から下流側に向けて定着ベルトの幅方向中央部の方向に傾斜
・隣り合うリブ
なし：定着ベルトの回転方向と平行に形成した所定の直線上に位置する部分を共に有しない。
【００５７】
あり：定着ベルトの回転方向と平行に形成した所定の直線上に位置する部分を共に有する。
（３）考察
光沢ムラの発生及び定着ベルトの皺の発生に関し、リブ方向外向きで隣り合うリブありが最も優れていることが実証された。
【００５８】
更に、リブ方向外向きで隣り合うリブありの場合に、定着ベルトの回転方向に対するリブの角度、リブの幅、及びリブのピッチを変化させて、光沢ムラの発生を確認する実験も行った。これを表２に示す。
【００５９】
【表２】
2010128143.tif 000004
【００６０】
この結果、何れの条件においても光沢ムラは発生せず、依って光沢ムラの発生状況は、リブの角度、リブの幅、及びリブのピッチに影響されないことが分かった。
【００６１】
なお、図３（Ｂ）に示したリブの断面形状は矩形状であるが、台形状であってもよい。
【００６２】
また、リブは必ずしも直線に傾斜してなくてもよく、曲線で傾斜していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】定着装置の拡大断面図である。
【図３】案内部材のリブを示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  定着装置
１０１  定着ローラ
１０２  定着ベルト
１０３  加圧パッド
１０９  案内部材
１０９Ａ  リブ
１０９Ａ１  縁部
１１１  摺動シート
Ｈ  ハロゲンランプ
Ｎ  ニップ部
Ｐ  記録紙
【図１】
2010128143.tif 000005
【図２】
2010128143.tif 000006
【図３】
2010128143.tif 000007