(57)【要約】【課題】加熱ローラを大径化することなく，より大きいニップ幅を得ることのできる定着装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】本発明の定着部１４は，加熱ローラ３１と加圧ベルト３２とを有する。さらに，加圧ベルト３２の裏面に接触して配置され，加圧ベルト３２を，加熱ローラ３１へ向けて圧接する押圧部材３４を有し，押圧部材３４は，剛体パッド４１と，剛体パッド４１よりもシートの搬送方向に上流側に位置するとともに，剛体パッド４１よりも加熱ローラ３１へ向かって出っ張って設けられ，剛体パッド４１より軟らかい弾性体パッド４２とを有し，弾性体パッド４２のうち加熱ローラ３１に対向する面と，押圧部材３４が加熱ローラ３１へ向けて圧接される方向とのなす角が，９５°以上１０５°以下の範囲内である。【選択図】図２
2010066475.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ともに回転するとともに少なくとも一方がベルト状である一対の定着部材を有し，トナー像を担持しているシートを前記一対の定着部材の間に通過させることにより，トナー像をシート上に定着する定着装置において，
前記ベルト状の定着部材の裏面に接触して配置され，前記ベルト状の定着部材を，他方の定着部材へ向けて圧接する圧接部材を有し，
前記圧接部材は，
第１圧接部材と，
前記第１圧接部材よりもシートの搬送方向に上流側に位置するとともに，前記第１圧接部材よりも前記他方の定着部材へ向かって出っ張って設けられ，前記第１圧接部材より軟らかい第２圧接部材とを有し，
前記第２圧接部材のうち前記他方の定着部材に対向する面を，シートの搬送方向に下流側に延長した面と，前記圧接部材が前記他方の定着部材へ向けて圧接される方向とのなす角が，９５°以上１０５°以下の範囲内であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において，
前記第１圧接部材は，前記他方の定着部材に対向する面に平面部分を有し，
前記平面部分と前記第２圧接部材のうち前記他方の定着部材に対向する面とのなす角が，１０°以上２０°以下の範囲内であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
画像形成部と，ともに回転するとともに少なくとも一方がベルト状である一対の定着部材を有するとともに，前記画像形成部によって付与されたトナー像を担持しているシートを前記一対の定着部材の間に通過させることにより，トナー像をシート上に定着するものである定着装置とを有する画像形成装置において，
前記定着装置は，
前記ベルト状の定着部材の裏面に接触して配置され，前記ベルト状の定着部材を，他方の定着部材へ向けて圧接する圧接部材を有し，
前記圧接部材は，
第１圧接部材と，
前記第１圧接部材よりもシートの搬送方向に上流側に位置するとともに，前記第１圧接部材よりも前記他方の定着部材へ向かって出っ張って設けられ，前記第１圧接部材より軟らかい第２圧接部材とを有し，
前記第２圧接部材のうち前記他方の定着部材に対向する面を，シートの搬送方向に下流側に延長した面と，前記圧接部材が前記他方の定着部材へ向けて圧接される方向とのなす角が，９５°以上１０５°以下の範囲内である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，回転する一対の定着部材を有し，それらのニップ間にトナー像を担持するシートを通過させることにより，トナー像をシート上に定着する定着装置，およびその定着装置を有する画像形成装置に関する。さらに詳細には，一対の定着部材の一方が筒状のベルト部材を有している定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，電子写真方式の画像形成装置は，トナー像をシート上に定着するための定着装置を有している。定着装置としては，例えば，加熱ローラとこれに対して圧接される無端ベルト状の定着ベルトとを有するものがある（例えば，特許文献１参照）。本文献の装置では，定着ベルトの内部に配置された圧接部材を加熱ローラへ向けて押圧することにより，定着ニップを形成するとされている。特に，圧接部材として，剛体部材に保持されたゴム材料のパッド部材を用いたものが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−５５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記した従来の定着装置では，ニップの大きさは加熱ローラの径によって制約される。すなわち，ニップをより大きくするためには，加熱ローラをより大径にすることが必要であった。加熱ローラの大径化は，熱容量を大きくするためウォームアップに要する時間が長くなる，装置サイズや消費エネルギーを大きくする原因となる等の問題点があった。
【０００４】
本発明は，前記した従来の定着装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，加熱ローラを大径化することなく，より大きいニップ幅を得ることのできる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の定着装置は，ともに回転するとともに少なくとも一方がベルト状である一対の定着部材を有し，トナー像を担持しているシートを一対の定着部材の間に通過させることにより，トナー像をシート上に定着する定着装置であって，ベルト状の定着部材の裏面に接触して配置され，ベルト状の定着部材を，他方の定着部材へ向けて圧接する圧接部材を有し，圧接部材は，第１圧接部材と，第１圧接部材よりもシートの搬送方向に上流側に位置するとともに，第１圧接部材よりも他方の定着部材へ向かって出っ張って設けられ，第１圧接部材より軟らかい第２圧接部材とを有し，第２圧接部材のうち他方の定着部材に対向する面を，シートの搬送方向に下流側に延長した面と，圧接部材が他方の定着部材へ向けて圧接される方向とのなす角が，９５°以上１０５°以下の範囲内であるものである。
【０００６】
本発明の定着装置によれば，圧接部材によって，ベルト状の定着部材が他方の定着部材へ向けて圧接されるので，それらの間に定着ニップが形成される。ここで，圧接部材が，比較的硬い第１圧接部材と，それより軟らかい第２圧接部材とを有している。そして，第２圧接部材は，第１圧接部材よりもシートの搬送方向に上流側に位置する。従って，第２圧接部材によって大きいニップ幅を得つつ，第１圧接部材によって良好な分離性を得ることができる。ここで，他方の定着部材がローラ形状であれば，第２圧接部材が対向する他方の定着部材の面は，圧接部材が他方の定着部材へ向けて圧接される方向に対して，直角よりやや大きい角度をなす。本発明では，この第２圧接部材を９５°以上１０５°以下の範囲内で傾けて設けることにより，第２圧接部材と他方の定着部材との接触面積をより大きくすることができる。これにより，加熱ローラを大径化することなく，より大きいニップ幅を得ることができる。
【０００７】
さらに本発明では，第１圧接部材は，他方の定着部材に対向する面に平面部分を有し，平面部分と第２圧接部材のうち他方の定着部材に対向する面とのなす角が，１０°以上２０°以下の範囲内であることが望ましい。
このようなものであれば，第２圧接部材と他方の定着部材との間のニップを通過したシートは，第１圧接部材と他方の定着部材との間のニップにスムーズに導かれるとともに，そのニップからの出口において適切に分離される。
【０００８】
また本発明は，画像形成部と，ともに回転するとともに少なくとも一方がベルト状である一対の定着部材を有するとともに，画像形成部によって付与されたトナー像を担持しているシートを一対の定着部材の間に通過させることにより，トナー像をシート上に定着するものである定着装置とを有する画像形成装置であって，定着装置は，ベルト状の定着部材の裏面に接触して配置され，ベルト状の定着部材を，他方の定着部材へ向けて圧接する圧接部材を有し，圧接部材は，第１圧接部材と，第１圧接部材よりもシートの搬送方向に上流側に位置するとともに，第１圧接部材よりも他方の定着部材へ向かって出っ張って設けられ，第１圧接部材より軟らかい第２圧接部材とを有し，第２圧接部材のうち他方の定着部材に対向する面を，シートの搬送方向に下流側に延長した面と，圧接部材が他方の定着部材へ向けて圧接される方向とのなす角が，９５°以上１０５°以下の範囲内である画像形成装置にも及ぶ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の定着装置および画像形成装置によれば，加熱ローラを大径化することなく，より大きいニップ幅を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００１１】
本形態のカラープリンタ１は，図１にその概略構成を示すように，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色のプロセスユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが中間転写ベルト１１に沿って並べられた，いわゆるタンデム方式のものである。カラープリンタ１はさらに，給紙カセット１２，２次転写部１３，定着部１４，排紙ローラ１５等を有している。各プロセスユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは，画像形成用の一般的なユニットであり，それぞれ，感光体２１と，その周囲に配置された帯電装置２２，露光装置２３，現像装置２４，転写装置２５，クリーニング装置２６等を有している。
【００１２】
画像形成時には，感光体２１の表面は，帯電装置２２によって一様に帯電される。その後，露光装置２３によって画像データに基づいた静電潜像が形成される。さらに，その静電潜像に現像装置２４によって現像剤が供給されることにより，感光体２１上に現像剤像が形成される。各色のプロセスユニット１０の各感光体２１上に形成された各色の現像剤像は，順に中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わされる。転写後も感光体２１上に残る現像剤は，クリーニング装置２６によって除去される。
【００１３】
一方，給紙カセット１２から用紙が１枚ずつ給紙される。そして，中間転写ベルト１１上に重ね合わされた現像剤像が，２次転写部１３において用紙に転写される。現像剤像が転写された用紙は，定着部１４に導かれる。さらに，定着部１４において，加圧および加熱されることにより，現像剤像が用紙に定着される。画像が定着された用紙は，排紙ローラ１５によって外部に排紙される。
【００１４】
本形態の定着部１４は，図２に示すように，加熱ローラ３１と加圧ベルト３２とを有している。加熱ローラ３１の内部には，ハロゲンランプ等によるヒータ３３が配置されている。これにより，定着処理時には，加熱ローラ３１の表面は適切な温度に保持される。また，加圧ベルト３２は，柔軟な無端ベルト状の部材である。加圧ベルト３２の内部には，加圧ベルト３２を加熱ローラ３１へ向けて押圧する押圧部材３４が配置されている。この押圧部材３４によって，加熱ローラ３１と加圧ベルト３２との間に定着ニップが形成される。
【００１５】
定着処理時に用紙は，現像剤が担持されている面を加熱ローラ３１の方へ向けて，図中の下方から上向きに搬送されてくる。そして，加熱ローラ３１と加圧ベルト３２との間の定着ニップで，トナー像の定着を受けて，さらに図中の上方へ搬送されるようになっている。
【００１６】
加熱ローラ３１は，芯金３５とその外周側の中間層３６と，さらに外周側の表層３７とを有している。本形態では，加熱ローラ３１の外径は，２０〜５０ｍｍ程度が好ましい。芯金３５は，アルミ，鉄等の金属製のパイプ形状の部材である。芯金３５の厚さは，０．１〜５ｍｍ程度である。
【００１７】
加熱ローラ３１の中間層３６は，シリコーンゴム，フッ素ゴム等の弾性と耐熱性とをともに有する材料で形成されている。中間層３６の厚さは，０．０５〜５ｍｍの範囲内が好ましい。表層３７は，離型性に優れたフッ素系樹脂のチューブによって形成されるとよい。あるいは，チューブの代わりに，フッ素系樹脂のコーティングによってもよい。表層３７の厚さは，５〜１００μｍ程度が好ましい。
【００１８】
加圧ベルト３２は，内面側のベース層３８と外面側の表層３９とを有している。加圧ベルト３２は，円筒形にした場合の外径が２０〜１００ｍｍの範囲内となる大きさであることが望ましい。ベース層３８は，ポリイミド，ポリアミド，ポリイミドアミド等の耐熱性樹脂または，アルミニウム，ステンレス，ニッケル等の金属材料を用いて形成されている。そして表層３９は，フッ素系チューブ，または，フッ素系のコーティングによって離型性を付与したものである。表層３９は，さらに導電性を有するものであってもよい。表層３９の厚さは，５〜１００μｍ程度が望ましい。
【００１９】
次に，押圧部材３４について説明する。押圧部材３４は，図２に示すように，剛体パッド４１と弾性体パッド４２とを有し，これらが保持フレーム４３に保持されている。剛体パッド４１と弾性体パッド４２とは，いずれもシートの幅方向（図中奥行き方向）に均一な部材である。あるいは，例えばシートの幅方向の中央と端部とで大きさが異なるものであってもよい。保持フレーム４３は，アルミ，鉄等の金属製の引き抜き材や押し出し材，あるいは板金等で形成されている。剛体パッド４１と弾性体パッド４２とについては後述する。
【００２０】
さらに，保持フレーム４３は，幅方向の両端部に置いて，アーム部材４４によって押圧されている。アーム部材４４は，回転軸４５を中心に回転可能に設けられ，図中上部に押圧力Ｐ０を受けて，押圧部材３４を図中左向きに押圧するものである。ここでは，押圧力Ｐ０によって押圧部材３４が押圧されている力を押圧力Ｐとする。なお，この押圧部材３４に熱源を配置してもよいし，加圧ベルト３２の架け渡しのために加圧ベルト３２の内側にローラなどの回転体を配置するようにしてもよい。
【００２１】
次に，押圧部材３４の剛体パッド４１と弾性体パッド４２とについて，図３に基づいて説明する。図３は，図２のうちの主要部分を抜き出して示すものである。剛体パッド４１は，図３に示すように，弾性体パッド４２を保持している部材であり，図中奥行き方向に少なくとも加熱ローラ３１の定着幅以上の幅を有する略棒状の部材である。加熱ローラ３１が定着幅以上の全幅を有するものであれば，剛体パッド４１は加熱ローラ３１の全幅より短いものであってもよい。剛体パッド４１は，加圧ベルト３２や弾性体パッド４２と比較して硬い材質で形成されている。本形態では例えば，ポリフェニレンサルファイド，ポリイミド，液晶ポリマー等の樹脂，アルミ，鉄，ステンレス等の金属，またはセラミックス等が適している。
【００２２】
また本形態では，剛体パッド４１が保持フレーム４３（図２参照）を介して押圧力Ｐを受ける背面４１ａは，押圧力Ｐにほぼ垂直な面であり，加熱ローラ３１の軸に平行な面である。また，剛体パッド４１のうち，加熱ローラ３１側に配置される面には，背面４１ａと平行な平面状の前面押圧部４１ｂと弾性体パッド４２が固定される溝部４１ｃとが形成されている。前面押圧部４１ｂは，加圧ベルト３２を間にはさんで加熱ローラ３１に押圧されている。
【００２３】
弾性体パッド４２は，図３中で奥行き方向に長い角柱状のものである。弾性体パッド４２の図中左上側の前面４２ａは，そのほぼ全体が，加圧ベルト３２を間にはさんで加熱ローラ３１に押圧されている。弾性体パッド４２によって加熱ローラ３１へ押圧している箇所は，剛体パッド４１の前面押圧部４１ｂによる押圧箇所より，図中で下部であり，用紙搬送方向について上流側である。この弾性体パッド４２は，例えば，シリコーンゴム，フッ素ゴム等の弾性と耐熱性とを備えた材料で形成されている。この弾性体パッド４２の硬度は，アスカーＣ硬度で１５〜３０程度が望ましい。また，弾性体パッド４２の厚さ（図中の左右方向の大きさ）は，０．１〜１０ｍｍ程度が望ましい。
【００２４】
なお，弾性体パッド４２は，組み付け性や生産性の向上のために，ステンレス，アルミ，鉄等の金属板と一体として形成してもよい。このように金属板と一体とした弾性体パッド４２を用いる場合には，金属板は剛体パッド４１の溝部４１ｃの内面に接する側に配置する。
【００２５】
次に，本形態の押圧部材３４における，剛体パッド４１の前面押圧部４１ｂや弾性体パッド４２の前面４２ａの押圧力Ｐに対する取付角度について説明する。本形態では，加圧ベルト３２を介して加熱ローラ３１に押圧されているのはこの２箇所のみであり，これらによって定着ニップが形成されている。そして，定着部１４としてのより高速化のためには，定着ニップを大きくすることが望まれる。
【００２６】
本形態では，弾性体パッド４２の前面４２ａと押圧力Ｐとのなす角度θを適切な範囲内の角度とすることによって，従来と同じ径の加熱ローラ３１に対して，より大きい定着ニップを得ることに成功した。すなわち，本形態では，角度θを直角より少し大きい角度，具体的には，以下の範囲内とする。
９５°≦θ≦１０５°
なお，図３中でθの範囲の右端を示す一点鎖線は，弾性体パッド４２の前面４２ａの搬送方向下流への延長線である。
【００２７】
弾性体パッド４２の前面４２ａは，前面押圧部４１ｂより用紙搬送方向について上流側に配置され，前面押圧部４１ｂより加熱ローラ３１側へやや突出した配置となっている。そのため，前面押圧部４１ｂと加熱ローラ３１との圧接の程度によって押圧力Ｐが設定されたときに，前面４２ａの突出部分が加熱ローラ３１に押圧される。さらに，角度θを上記の範囲内とすることにより，前面４２ａのうち加熱ローラ３１に圧接される範囲をかなり広く確保することができる。なお，前面４２ａの用紙搬送方向についての長さは，加圧ベルト３２の回転の障害とならない範囲で長くする方が好ましい。
【００２８】
また，図３に示すように，剛体パッド４１は，平面状の前面押圧部４１ｂのみが加熱ローラ３１に押圧されている。本形態では，前面押圧部４１ｂは平面であり，その図中上部がやや加熱ローラ３１側へ寄った斜面となっている。例えば，押圧力Ｐに垂直な面より，５°程度前傾して形成することが好ましい。つまり，弾性体パッド４２の前面４２ａと剛体パッド４１の前面押圧部４１ｂとのなす角度φは，（（θ−９０°）＋５°程度）であり，以下の範囲内とする。
１０°≦φ≦２０°
なお，図中でφの範囲の左端を示す一点鎖線は，剛体パッド４１の前面押圧部４１ｂの延長線である。
【００２９】
このように，前面押圧部４１ｂをやや前傾した平面とすることにより，適切な用紙分離性を得ることができ，かつ，加熱ローラ３１の耐久性の観点からも好ましい。すなわち，ニップ出口において，加熱ローラ３１の中間層３６がほどよく変形し，その復元力によって用紙を容易に分離できる。なお，上記のθおよびφは，取付時の角度であり，実際には取り付けられることによる各部の変形によって，図示のものとはやや異なる状態となる場合がある。
【００３０】
なお，前面押圧部４１ｂを平面ではなく曲面とすることは，以下の理由で好ましくない。もし，この前面押圧部４１ｂが，加熱ローラ３１側に凸となっていると，中間層３６の変形量が大きく加熱ローラ３１の耐久性にとって好ましくない。また逆に加熱ローラ３１側に凹となっていると，中間層３６の変形量が小さすぎて，用紙分離不良が発生するおそれがある。
【００３１】
次に，弾性体パッド４２の前面４２ａと押圧力Ｐとのなす角度θを変えて，ニップ幅の変化を調べた結果を図４に示す。ここでのニップ幅は，剛体パッド４１によるものと弾性体パッド４２によるものとを合わせた幅である。なお，ここでは加熱ローラ３１として，その外径が２６ｍｍφのものを使用した。この図の範囲内では，角度を大きくすればニップ幅が大きくなることが確認された。
【００３２】
以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置１によれば，押圧部材３４が，剛体パッド４１と弾性体パッド４２とを有し，加圧ベルト３２の内周側から加熱ローラ３１に向けて押圧されている。ここで，弾性体パッド４２のうち加熱ローラ３１に対向する面が平面であり，その面と押圧力の向きとのなす角度θが，９５°≦θ≦１０５°の範囲内である。これにより，弾性体パッド４２の前面４２ａのうち，ほとんどの部分を加熱ローラ３１に圧接させることができる。従って，加熱ローラを大径化することなく，より大きいニップ幅を得ることのできる画像形成装置となっている。
【００３３】
なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，加熱ローラ３１に押圧される側以外の剛体パッド４１や弾性体パッド４２の形状は図示のものに限らない。また，押圧部材３４を加熱ローラ３１に向けて押圧する構成は，上記のものに限らず，どのようなものでもよい。本発明は，モノクロ／カラーの複写機，プリンタ，ＦＡＸ，これらの複合機などの画像形成装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本形態の定着装置を示す概略構成図である。
【図３】押圧部材の配置を示す説明図である。
【図４】弾性体パッドの取付角度とニップ幅との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  画像形成装置
１４  定着部
３１  加熱ローラ
３２  加圧ベルト
３４  押圧部材
３６  中間層
４１  剛体パッド
４２  弾性体パッド
【図１】
2010066475.tif 000003
【図２】
2010066475.tif 000004
【図３】
2010066475.tif 000005
【図４】
2010066475.tif 000006