(57)【要約】【課題】未定着画像を記録シート上に熱定着させる定着装置において、熱容量を増加させることなく、ニップ圧を増加させる。【解決手段】加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６に巻き掛けられて周回移動する加圧ベルト４２に、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４に巻き掛けられて周回移動する押圧ベルト４１が押し付けられている。押圧ベルト４１は、相互に対向する周回移動域のベルト部分が外側に突出する湾曲状態で走行する剛性を有しており、加圧ベルト４２は、押圧ベルト４１によって、相互に対向する周回移動域におけるベルト部分の内周面同士が圧接され、両者の間に、記録シートが通過する定着ニップ部が形成されている。【選択図】図２
2010060616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録シート上に転写された未定着画像を加熱および加圧することによって該記録シートに熱定着させる定着装置であって、
一対の加圧ベルト周回用ローラに巻き掛けられて周回移動する加圧ベルトと、
前記一対の加圧ベルト周回用ローラの間における前記加圧ベルトの相互に対向する周回移動域のそれぞれを走行する一方のベルト部分の表面に、該ベルト部分の表面と同方向に移動しつつ圧接される表面部分を有する押圧部材と、を備え、
前記加圧ベルトの相互に対向する周回移動域をそれぞれ走行する各ベルト部分の内周面の一部同士が、前記押圧部材によって、直接または間接的に圧接されて、該押圧部材と前記加圧ベルトとの間に前記記録シートが通過する定着ニップ部が形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記各ベルト部分の内周面の一部同士が直接または間接的に圧接される位置が、前記一対の加圧ベルト周回用ローラ間の中央位置よりも記録シートの通過方向の下流側になってい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】
前記各ベルト部分の内周面の一部同士が直接または間接的に圧接される位置が、前記一対の加圧ベルト周回用ローラ間の中央位置よりも記録シートの通過方向の上流側になっていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧部材は、一対の押圧ベルト周回用ローラに巻き掛けられて周回移動する押圧ベルトであり、
該押圧ベルトは、前記一対の押圧ベルト周回用ローラ間におけるそれぞれの周回移動域を走行するベルト部分が外側に突出した湾曲状態になる剛性を有し、
該ベルト部分の一方の表面と前記加圧ベルトの表面とが相互に圧接されることによって前記定着ニップ部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧部材は、押圧ローラであり、該押圧ローラの外周面と前記加圧ベルトの表面とが相互に圧接されることによって前記定着ニップ部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧ベルトの前記各ベルト部分の内周面の一部同士が、摩耗防止部材を介して圧接されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧ベルトの周回移動域内における前記一対の押圧ベルト周回用ローラの間に、記録シートの未定着画像を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項８】
前記押圧ローラの軸心部に、前記記録シートの未定着画像を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項９】
記録シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、
前記定着部として、請求項１〜８のいずれか一項に記載の定着装置を備え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、記録シート上に形成された未定着画像を記録シートに熱定着させる定着装置およびこれを備える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、これらの複合機等の画像形成装置では、画像データに対応したトナー画像を記録シートに転写して、転写されたトナー画像を定着装置によって記録シートに定着させる構成になっている。定着装置では、通常、未定着のトナー画像が転写された記録シートが定着ニップ部を通過する間に、そのトナー画像を加熱して溶融状態とし、溶融状態のトナー画像を記録シートに加圧することによって記録シートに熱定着させている。定着装置における定着ニップ部は、加熱ローラと加圧ローラとの組み合わせ、一対のベルトの組み合わせ、ベルトとローラとの組み合わせ等によって形成されている。
【０００３】
定着装置では、トナー画像を熱定着させるために必要とされる高温を発生させるために、電力消費が大きくなっていることから、消費電力を低減して省エネルギー化を促進することが要望されている。このために、定着装置を構成する各部品の熱容量を小さくして、トナー画像を熱定着できる温度にまで短時間で定着ニップ部の温度を上昇させることにより、ウォーミングアップ時間を短縮して消費電力を低減することが行われている。通常、ベルト定着方式の定着装置では、ローラ定着方式の定着装置よりも熱容量を小さくすることができ、消費電力を低減することができる。
【０００４】
図１０は、一対のベルトを用いたベルト定着方式の従来の定着装置の構成を説明するための模式図である。この定着装置は、上下に対向して配置された第１ベルト８１および第２ベルト８２を備えており、両者の間に記録シートＳが通過する定着ニップ部が形成されている。上側に配置された第１ベルト８１は、記録シートＳの搬送方向上流側に配置された第１上流側ローラ８３と、記録シートＳの搬送方向下流側に配置された第１下流側ローラ８４とに巻き掛けられており、図１０に矢印Ｍで示す方向に周回移動される。下側に配置された第２ベルト８２は、記録シートＳの搬送方向上流側に配置された第２上流側ローラ８５と、記録シートＳの搬送方向下流側に配置された第２下流側ローラ８６とに巻き掛けられており、図１０に矢印Ｍで示す方向に周回移動される。第１下流側ローラ８４および第２下流側ローラ８６はそれぞれ中空になっており、それぞれの軸心部に棒状のヒータランプ８７が配置されている。
【０００５】
第１上流側ローラ８３および第２上流側ローラ８５は、第１ベルト８１および第２ベルト８２を介して相互に圧接されており、これにより、第１ベルト８１および第２ベルト８２の間に上流側ニップ部が形成されている。第１下流側ローラ８４および第２下流側ローラ８６も、第１ベルト８１および第２ベルト８２を介して相互に圧接されており、第１ベルト８１および第２ベルト８２との間に下流側ニップ部が形成されている。上流側ニップ部と下流側ニップ部との間において第１ベルト８１および第２ベルト８２のベルト部分同士は、相互に圧接させるための特別な部材が設けられることなく、同方向へ移動するフリーニップ部を形成している。
【０００６】
このようなベルト定着方式の定着装置では、第１ベルト８１および第２ベルトの間の定着ニップ部を記録シートＳが通過する間に、記録シートＳが加熱および加圧されて、記録シート上のトナー画像が熱定着される。フリーニップ部では、第１ベルト８１および第２ベルト８２を相互に圧接させるための特別な部材が設けられていないために熱容量が小さく、定着ニップ部を定着に必要とされる所定温度にまで上昇させるために要するウォーミグアップ時間を短縮することができる。
【０００７】
しかしながら、このような定着装置では、上流側ニップ部と下流側ニップ部との間のフリーニップ部が、第１ベルト８１および第２ベルト８２のそれぞれのベルトテンションによって圧接されるように付勢されているだけであるために、所望のニップ圧を得ることができないおそれがある。フリーニップ部が長くなると、フリーニップ部の中央部におけるニップ圧がさらに低下するために十分なニップ圧を得ることができないおそれがある。図１１は、図１０に示す定着装置の定着ニップ部におけるニップ圧の分布を示すグラフである。第１上流側ローラ８３および第２上流側ローラ８５の間の上流側ニップ部と、第１下流側ローラ８４および第２下流側ローラ８６の間の下流側ニップ部のそれぞれにおいて、高いニップ圧が得られているものの、上流側ニップ部および下流側ニップ部の間におけるフリーニップ部では、ニップ圧が低下しており、その中央部においては、ニップ圧はゼロに近くなっている。このために、フリーニップ部では十分なニップ圧を得ることができず、記録シートがフリーニップ部を通過する間にトナー画像に像ずれ等の画像ノイズが生じるおそれがある。
【０００８】
フリーニップ部におけるニップ圧を高めるためには、図１２に示すように、第１ベルト８１および第２ベルト８２の周回移動域内に、第１ベルト８１および第２ベルト８２における相互に対向するベルト部分同士を圧接する加圧パッド９１をそれぞれ設ければよい。しかし、この場合には、複数の加圧パッド９１が設けられることによって熱容量が増加し、ウォーミングアップ時間を短縮することができなくなるおそれがある。
【０００９】
図１３は、従来の定着装置のさらに他の例を示すものであり、この定着装置では、第１ベルト８１が巻き掛けられる第１上流側ローラ８３および第１下流側ローラ８４のそれぞれの軸心部に、ヒータランプ８７が配置されている。下側の第２ベルト８２が巻き掛けられる第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６の軸間距離は、第１ベルト８１が巻き掛けられる第１上流側ローラ８３および第１下流側ローラ８４の軸間距離よりも短くなっており、第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６のそれぞれと、第１上流側ローラ８３および第１下流側ローラ８４のそれぞれとは、第１ベルト８１および第２ベルト８２を介して相互に圧接された状態になっていない。第１ベルト８１および第２ベルト８２の相互に対向するベルト部分のニップ圧を増加させるために、第１ベルト８１の周回移動域内に一対の加圧ローラ９２が配置されるとともに、第２ベルト８２の周回移動域内に１つの加圧ローラ９３が配置されている。このような構成の定着装置でも、加圧ローラ９２および９３が設けられることによって熱容量が増加し、ベルト定着方式の利点であるウォーミングアップ時間を短縮することができなくなるおそれがある。
【００１０】
また、図１４に示すように、上側の第１ベルト８１に替えて加圧ローラ８９を設けて、下側の第２ベルト８２における上側の周回移動域のベルト部分を全域にわたって押圧するベルト定着方式の定着装置も知られている。図１４に示す定着装置では、第２ベルト８２が巻き掛けられる第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６は、第２ベルト８２を介して加圧ローラ８９の外周面に圧接されている。加圧ローラ８９は、円筒状の芯金８９ａの外周面上に弾性層８９ｂが積層されて構成されている。加圧ローラ８９における芯金８９ａの軸心部にはヒータランプ８７が設けられている。
【００１１】
このような構成の定着装置では、一対のベルトによって定着ニップを形成する定着装置よりも熱容量が大きくなるものの、定着ニップ部の全域にわたって高いニップ圧とすることができる。すなわち、図１５（ａ）に示すように、第２ベルト８２は、第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６に、ベルトテンション（引っ張り力）が加わった状態で巻き掛けられており、このような状態で、図１４に示すように、加圧ローラ８９が第２ベルト８２に押し付けられることによって、第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６が第２ベルト８１を介して加圧ローラ８９に押し付けられる。これにより、第２ベルト８２における上側のベルト部分が、加圧ローラ８９の外周面に沿って押し付けられ、第２ベルト８２と加圧ローラ８９の外周面との間のニップ圧を高めることができる。
【００１２】
しかしながら、第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６が加圧ローラ８９に第２ベルト８２を介して押し付けられているために、第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６が加圧ローラ８９の弾性層８９ｂ内に食い込むおそれがあり、その場合には、図１５（ｂ）に示すように、第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６の間の第２ベルト８２のベルト部分が加圧ローラ８９の外周面に密着せずに浮き上がるおそれがある。このような第２ベルト８２の浮き上がり現象は、加圧ローラ８９に対する第２上流側ローラ８５および第２下流側ローラ８６の押圧力を増加させることにより、また、第２ベルトを高速で周回移動させることによって、さらに増大するおそれがある。加圧ローラ８９に対して第２ベルト８２が浮き上がると、ニップ圧が低下することになり、図１０に示す定着装置よりも高いニップ圧ではあるが、十分なニップ圧を確保することができず、第２ベルト８２が加圧ローラ８９表面に密着していない状態で記録シートが定着ニップ内を通過することによって、画像ずれ等の画像ノイズが生じるおそれがある。
【００１３】
このために、図１６に示すように、第２ベルト８２の周回移動域内に、第２ベルト８２を加圧ローラ８９に押圧する加圧パッド９５を配置することも行われている。これにより、加圧ローラ８９の表面と第２ベルト８２の外周面との間の定着ニップ部において第２ベルト８２の浮き上がりを防止することができ、ニップ圧を高めることができる。
特許文献１にも、図１６に示す定着装置と同様に、加熱ローラにエンドレスベルト（第２ベルト）を押し付ける加圧パッドがエンドレスベルトの周回移動域内に設けられた定着装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００７−７９０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
図１６に示された定着装置、あるいは特許文献１に開示された定着装置では、定着ニップにおけるニップ圧を高めるために加圧パッド、加圧ローラ等が設けられていることによって熱容量が増加しており、ベルトを用いて定着ニップを形成することによって熱容量を小さくするという利点が損なわれ、ウォーミングアップ時間が長くなって、十分な省エネルギー効果が得られないおそれがある。
【００１５】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱容量を増大させることなく、所望のニップ圧を得ることができる定着装置およびこれを備える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】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、記録シート上に転写された未定着画像を加熱および加圧することによって該記録シートに熱定着させる定着装置であって、一対の加圧ベルト周回用ローラに巻き掛けられて周回移動する加圧ベルトと、前記一対の加圧ベルト周回用ローラの間における前記加圧ベルトの相互に対向する周回移動域のそれぞれを走行する一方のベルト部分の表面に、該ベルト部分の表面と同方向に移動しつつ圧接される表面部分を有する押圧部材と、を備え、前記加圧ベルトの相互に対向する周回移動域をそれぞれ走行する各ベルト部分の内周面の一部同士が、前記押圧部材によって、直接または間接的に圧接されて、該押圧部材と前記加圧ベルトとの間に前記記録シートが通過する定着ニップ部が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る画像形成装置は、シート上に形成された未定着画像を定着部により熱定着する画像形成装置であって、前記定着部として、前記定着装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の定着装置では、一対の加圧ベルト周回用ローラの間における加圧ベルトの相互に対向する周回移動域の一方を通過するベルト部分が、押圧部材によって、他方の周回移動域を通過するベルト部分に直接または間接的に圧接されていることから、他方のベルト部分には、押圧部材による押圧力に対する反力が発生し、その反力によって、他方のベルト部分が、一方のベルト部分を押圧部材に押し付けられる。これにより、表面部分同士が相互に圧接された押圧部材の表面と一方のベルト部分の表面との間に形成される定着ニップ部のニップ圧を高めることができる。従って、加圧ベルトの周回移動域内に定着ニップ部のニップ圧を高めるための特別な部材を設ける必要がなく、定着ニップ部のニップ圧を高めることができる。これにより、記録シート上の未定着画像に画像ずれ等の画像ノイズが発生することを抑制することができる。しかも、ニップ圧を高めるための特別な部材が設けられていないことによって、定着ニップ部を加熱する際の熱損失を低減することができ、定着ニップ部を熱定着に必要な所定温度にまで上昇させるためのウォームアップ時間を短縮することができる。
【００１９】
好ましくは、前記各ベルト部分の内周面の一部同士が直接または間接的に圧接される位置が、前記一対の加圧ベルト周回用ローラ間の中央位置よりも記録シートの通過方向の下流側になっていることを特徴とする。
好ましくは、前記各ベルト部分の内周面の一部同士が直接または間接的に圧接される位置が、前記一対の加圧ベルト周回用ローラ間の中央位置よりも記録シートの通過方向の上流側になっていることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、前記押圧部材は、一対の押圧ベルト周回用ローラに巻き掛けられて周回移動する押圧ベルトであり、該押圧ベルトは、前記一対の押圧ベルト周回用ローラ間におけるそれぞれの周回移動域を走行するベルト部分が外側に突出した湾曲状態になる剛性を有し、該ベルト部分の一方の表面と前記加圧ベルトの表面とが相互に圧接されることによって前記定着ニップ部が形成されていることを特徴とする。
【００２１】
好ましくは、前記押圧部材は、押圧ローラであり、該押圧ローラの外周面と前記加圧ベルトの表面とが相互に圧接されることによって前記定着ニップ部が形成されていることを特徴とする。
好ましくは、前記加圧ベルトの前記各ベルト部分の内周面の一部同士が、摩耗防止部材を介して圧接されていることを特徴とする。
【００２２】
好ましくは、前記押圧ベルトの周回移動域内における前記一対の押圧ベルト周回用ローラの間に、記録シートの未定着画像を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする。
好ましくは、前記押圧ローラの軸心部に、前記記録シートの未定着画像を加熱する加熱手段が設けられていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る定着装置を定着部として備えるタンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）の全体構成を示す模式図である。同図に示すように、プリンタ１は、周知の電子写真方式により記録シート上に画像を形成するものであり、記録シートＳを繰り出すシート供給部３０と、シート供給部３０から繰り出される記録シートＳを搬送するベルト搬送部２０と、画像データに対応した各色のトナー画像を形成して搬送される記録シートＳに転写する画像プロセス部１０と、記録シートＳに転写されたトナー画像を記録シートＳに定着させる定着部４０と、画像プロセス部１０とベルト搬送部２０とシート供給部３０と定着部４０とをそれぞれ制御する主制御部５０とを備えている。
【００２４】
主制御部５０は、ネットワーク（例えばＬＡＮ）に接続されて、外部の端末装置（不図示）からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色のトナーによる画像形成の実行を画像プロセス部１０等に指示する。
シート供給部３０は、記録用紙等の記録シートＳを収容する給紙カセット３１を備えており、プリントジョブ実行時には給紙カセット３１から記録シートＳを１枚ずつ繰り出して、搬送路３５を介して、シート供給部３０の上方に設けられたベルト搬送部２０に搬送する。ベルト搬送部２０は、矢印Ｘ方向に周回移動する搬送ベルト２１を備えており、搬送ベルト２１の上側の周回移動域が水平状態になっている。シート供給部３０から繰り出される記録シートＳは、上側の水平な周回移動域に沿って搬送ベルト２１に密着した状態で、搬送される。
【００２５】
画像プロセス部１０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のそれぞれに対応するトナー画像を形成する作像部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えており、搬送ベルト２１の上側の水平な周回移動域に沿ってその順番で配置されている。作像部１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙを備えており、公知の帯電、露光、現像の各工程を経て感光体ドラム１１Ｙ上にＹ色のトナー像を作像する。作像部１０Ｙには、感光体ドラム１１Ｙの外周面を帯電する帯電器１２Ｙと、帯電された感光体ドラム１１Ｙの外周面を露光して静電潜像を形成する露光部１３Ｙと、感光体ドラム１１Ｙの外周面の静電潜像をＹ色のトナーによって現像する現像器１４Ｙと、感光体ドラム１１Ｙの外周面のトナー像を、搬送ベルト２１にて搬送される記録シートＳ上に転写する転写ローラ１５Ｙと、感光体ドラム１１Ｙの表面を清掃するためのクリーナ１６Ｙとが設けられている。転写ローラ１５Ｙは、搬送ベルト２１を介して感光体ドラム１１Ｙに対向する転写位置に設けられており、その転写位置において転写ローラ１５Ｙと感光体ドラム１１Ｙとの間に生じる電界による静電力の作用を受けて、感光体ドラム１１Ｙ上のトナー画像が記録シートＳ上に転写される。
【００２６】
他の作像部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの構成も、作像部１０Ｙの構成と同様であり、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれの色のトナー画像が感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に作像されて、搬送ベルト２１によって各作像部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに対向した転写位置に順番に搬送される記録シートＳ上に転写される。なお、カラー画像のプリントジョブの実行が指示された場合には、各作像部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにて形成されたトナー画像が、搬送ベルト２１に密着して搬送される１枚の記録シートＳ上における同じ位置に転写され、これにより、記録シートＳ上にカラーのトナー画像が形成される。トナー画像が転写された記録シートＳは、搬送ベルト２１の周回移動にともなって搬送ベルト２１から分離されて定着部４０に搬送される。
【００２７】
定着部４０は、上下に対向して配置された押圧ベルト４１および加圧ベルト４２を備えており、搬送ベルト２１から分離して搬送される記録シートＳを加熱および加圧して、記録シートＳ上のトナー像を熱定着させる。定着後の用紙Ｓは、排出トレイ６１上に排出される。
図２は、定着部４０の概略構成を示す模式図、図３は、その定着部４０の構成を説明するためのモデル図である。図２および図３に示すように、上側に配置された押圧ベルト４１は、剛性を有する帯材を所定の内径の円形状に無端化したものであって、記録シートＳの搬送方向上流側に配置された押圧ベルト周回用上流側ローラ４３と、記録シートＳの搬送方向下流側に配置された押圧ベルト周回用下流側ローラ４４とに、所定の引っ張り力（ベルトテンション）が加えられた状態で周回移動可能に巻き掛けられており、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の間における相互に対向する周回移動域を通過するベルト部分のそれぞれが、外側に突出する湾曲状態を維持して走行するようになっている。この押圧ベルト４１は、トナー画像が転写された記録シートＳのトナー画像が転写された面に対向するように、加圧ベルト４２の上側に配置されている。押圧ベルト４１は、例えば、押圧ベルト周回用下流側ローラ４４が駆動モータによって回転駆動されることにより、図２に矢印Ｍで示す方向に周回移動される。
【００２８】
下側に配置された加圧ベルト４２は、押圧ベルト４１よりも低い剛性であって押圧ベルト４１が押し付けられることによって撓む可撓性を有する帯材を無端化したものであり、記録シートＳの搬送方向上流側に配置された加圧ベルト周回用上流側ローラ４５と、この加圧ベルト周回用上流側ローラ４５に平行な状態で記録シートＳの搬送方向下流側に配置された加圧ベルト周回用下流側ローラ４６とに、所定の引っ張り力（ベルトテンション）が加えられた状態で巻き掛けられて、押圧ベルト４１に対向する上側の周回移動域を通過するベルト部分が矢印Ｍで示す方向に走行するようになっている。
【００２９】
押圧ベルト４１の周回移動域の内部における押圧ベルト周回用上流側ローラ４３と押圧ベルト周回用下流側ローラ４４との間には、記録シートＳ上の未定着のトナーを加熱するための加熱手段として、一対の棒状のヒータランプ４７および４８が、それぞれ押圧ベルト４１の幅方向に沿った状態で所定の間隔をあけて配置されている。ヒータランプ４７および４８としては、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、キセノンランプヒータ等が用いられる。なお、加熱手段としては、一対のヒータランプ４７および４８に限らず、１本または３本以上のヒータランプを設けてもよい。また、ヒータランプに限らず、ニクロム線等を用いた電熱線ヒータを用いてもよい。さらには、電磁誘導方式の加熱手段によって加熱するようにしてもよい。
【００３０】
図３に示すように、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４は、相互に等しい半径ｒ１をそれぞれ有しており、それぞれの中心が同じＹ軸座標（垂直方向）位置になるようにＸ軸方向（水平方向）に並んだ状態で、所定の軸間距離Ｄ１をあけて配置されている。押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４に巻き掛けられている押圧ベルト４１は、楕円形状を維持して周回移動することから、押圧ベルト４１の周方向長さＢ１は、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の共通接線Ｌ１の長さである軸間距離Ｄ１の２倍の長さと、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３の周方向長さの１／２の長さと、押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の周方向長さの１／２の長さとの合計の長さよりも長く、Ｂ１＞２Ｄ１＋２πｒ１／２＋２πｒ１／２、すなわち、Ｂ１＞２Ｄ１＋２πｒ１の関係になっている。
【００３１】
加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６は、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の半径ｒ１よりも小さく、相互に等しい半径ｒ２をそれぞれ有しており、同じＹ座標位置になるようにＸ軸方向に並んだ状態であって、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３と押圧ベルト周回用下流側ローラ４４との軸間距離Ｄ１よりも長い軸間距離Ｄ２をあけて配置されている。
【００３２】
加圧ベルト周回用上流側ローラ４５は、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３よりも記録シートＳ搬送方向上流側であって、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５の中心位置と押圧ベルト周回用上流側ローラ４３の中心位置とを結ぶ線分が、Ｘ軸（水平）方向に対して４５°の傾斜角度になるように配置されている。加圧ベルト周回用上流側ローラ４５は、押圧ベルト４１と加圧ベルト４２との間の上流側ニップ部において、Ｘ軸方向に対して４５°の傾斜方向に沿った所定のニップ圧Ｐ１が得られるように、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３に、加圧ベルト４２および押圧ベルト４１を介して押し付けられている。
【００３３】
加圧ベルト周回用下流側ローラ４６も、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３よりも記録シートＳ搬送方向下流側であって、押圧ベルト４１と加圧ベルト４２との間の下流側ニップ部においてＸ軸方向に対して４５°の傾斜角度になるように配置されている。加圧ベルト周回用下流側ローラ４６も、押圧ベルト４１と加圧ベルト４２との間の下流側ニップ部においてＸ軸方向に対して４５°の傾斜方向に沿った所定のニップ圧Ｐ１が得られるように、押圧ベルト周回用下流側ローラ４４に、加圧ベルト４２および押圧ベルト４１を介して押し付けられている。これにより、加圧ベルト４２および押圧ベルト４１との間の下流側ニップ部には、水平方向に対して４５°の傾斜方向に沿った所定のニップ圧Ｐ１が形成されている。
【００３４】
押圧ベルト４１および加圧ベルト４２は、相互に対向した外周面同士が圧接されており、押圧ベルト４１の外側に突出した湾曲状態の外周面が加圧ベルト４２の外周面を押圧している。これにより、押圧ベルト４１にて押圧された加圧ベルト４２の周回移動域では、加圧ベルト４２のベルト部分が、押圧ベルト４１における外側に突出したベルト部分に沿って凹状に湾曲した状態になり、圧接された押圧ベルト４１に追従して、相互に圧接された部分同士が同方向（図２に矢印Ｍで示す方向）に周回移動する。その結果、相互に圧接された押圧ベルト４１と加圧ベルト４２とによって、凹状に湾曲した形状の定着ニップ部が形成されている。
【００３５】
さらに、押圧ベルト４１は、上流側ニップ部から下流側ニップ部までの周回移動域におけるほぼ中央部において、加圧ベルト４２の内周面同士が長さｎ（定着ニップ部の長さの１／３程度）にわたって相互に直接圧接された状態になるように、加圧ベルト４２の上側の周回移動域におけるベルト部分を押圧している。加圧ベルト４２の内周面同士が相互に圧接されている部分では、押圧ベルト４１の遠方側に位置する加圧ベルト４２の下側のベルト部分の反力によって、加圧ベルト４２の上側のベルト部分が押圧ベルト４１を押圧しているために、外側に突出した湾曲状態で周回移動する押圧ベルト４１との圧接力が増加し、押圧ベルト４１および加圧ベルト４２の相互に圧接されたベルト部分同士の間の中間ニップ部において高いニップ圧が形成された状態になっている。
【００３６】
押圧ベルト４１は、例えば、押圧ベルト周回用下流側ローラ４４が回転駆動される構成に限らず、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の両方を回転駆動させて押圧ベルト４１を周回移動させ、これに加圧ベルト４２を追従させる構成としてもよい。さらには、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６のいずれか一方または両方を回転駆動させる構成、この構成とともに押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４のいずれか一方または両方を回転駆動させる構成としてもよい。
【００３７】
押圧ベルト４１は、例えば、弾性率（ヤング率）の大きいＳＵＳ、Ｎｉ等の材料を所定の厚さとすることによって所望の剛性とされた帯材を、所定の内径を有する円形状に無端化した基材を備えており、基材の表面（外周面）に、シリコーンゴム等によって構成された弾性層と、ＰＦＡチューブ、ＰＦＡコート等によって構成された離型層とを順番に積層することによって構成されている。このように、押圧ベルト４１は、基材が所望の剛性を有していることによって、加圧ベルト４２の内周面同士が直接または間接的に相互に圧接されるように加圧ベルトを押圧することができる。基材の厚さは、基材のヤング率等に基づいて所望の剛性が得られるように適宜設定されるが、例えば、１００〜２００μｍ程度とされる。弾性層の厚さは２００μｍ程度、離型層の厚さは３０μｍ程度とされる。
【００３８】
加圧ベルト４２は、剛性を有する押圧ベルト４１によって、周回移動するベルト部分同士が相互に圧接されるように、押圧ベルト４１よりも低い所望の剛性を有しているが、相互に圧接されるベルト部分の内周面同士が相反する方向に走行して摺動することから、耐摩耗性に優れた材料を用いることが好ましい。例えば、フッ素樹脂、耐熱性に優れたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＩ（ポリイミド）等の樹脂製の帯材を無端化した基材と、基材の表面（外周面）に積層された離型層とを備えた構成になっている。基材としては、Ｎｉ、ＳＵＳ等の金属によって構成された帯材としてもよい。あるいは、ＰＰＳ等よりも耐摩耗性、耐熱性に劣る樹脂によって構成された帯材を無端化して、その内周面（裏面）を、上記のような耐摩耗性、耐熱性に優れたＰＰＳ等の樹脂、Ｎｉ等の金属でコーティングしてもよい。離型層は、トナーとの離型性に優れた材料によって構成されており、例えば、フッ素樹脂によって構成される。基材の厚さは、所望の剛性を有するように、基材のヤング率等に基づいて適宜設定されるが、例えば３０〜２００μｍ程度とされる。離型層の厚さは３０μｍ程度とされる。なお、加圧ベルト４２としては、このような２層構造に限定されるものではなく、基材と離型層との間に1または複数の層が設けられていてもよい。また、加圧ベルト４２は、内周面同士が摺動することによって経時的に摩耗するおそれがあるために、交換できるように構成してもよい。
【００３９】
このような構成の定着部４０では、トナー画像が転写された記録シートＳが搬送ベルト２１から分離されて搬送されると、記録シートＳは、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３と加圧ベルト周回用上流側ローラ４５とによって所定のニップ圧Ｐ１になった押圧ベルト４１と加圧ベルト４２との間の上流側ニップ部に進入し、押圧ベルト４１の外側に突出した湾曲状態で走行するベルト部分と凹状に湾曲した状態で走行する加圧ベルト４２のベルト部分との間の中間ニップ部を通過して、押圧ベルト周回用下流側ローラ４４と加圧ベルト周回用下流側ローラ４６とによって所定のニップ圧Ｐ１になった押圧ベルト４１と加圧ベルト４２との間の下流側ニップ部から排出される。記録シートＳ上のトナー像は、上流側ニップ部、中間ニップ部および下流側ニップ部を通過する間に、ヒータランプ４７および４８によって加熱されて溶融されるとともに、記録シートＳに加圧されて定着される。トナー画像が定着された記録シートＳは、高ニップ圧Ｐ１の下流側ニップ部を通過する際に、押圧ベルト４１に対して確実に分離されて、排紙トレイ６１上に排出される。
【００４０】
中間ニップ部では、加圧ベルト４２の内周面同士が相互に直接圧接された状態になっているために、加圧ベルト４２が、押圧ベルト４１における下側の周回移動域のベルト部分に大きな圧力で圧接されている。これにより、中間ニップ部におけるニップ圧が増大しており、記録シートＳが中間ニップ部を通過する間に記録シートＳ上のトナー画像に画像ずれが生じることが抑制される。また、中間ニップ部を通過する間に記録シートＳが振動することも抑制され、中間ニップ部において記録シートＳにしわが発生することが抑制される。さらには、剛性を有する押圧ベルト４１の湾曲部分を利用して、加圧ベルト４２の両ローラ４５および４６間の両ベルト部分の反力により中間ニップ部におけるニップ圧を増大させる構成であるので、加圧パッド等の特別な部品を用いる必要がなく、定着部４０において熱容量が増加することを抑制することができる。その結果、定着ニップ部を所定温度にまで上昇させるためのウォーミング時間を短縮させることができ、省エネルギー化を促進することができる。
【００４１】
また、中間ニップ部では、加圧ベルト４２の内周面同士が相互に圧接されて相反する方向に摺動していることにより、その摺動部分が発熱する。これにより、記録シートＳを加熱するための熱量を増加させることができ、ヒータの発熱量を抑制することができるとともに、記録シートＳに定着されるトナー画像に光沢を付与することができる。
本実施形態の定着装置４０において、例えば、押圧ベルト４１を、ヤング率が２１００００ＭＰａのＮｉを基材として、厚さ０.２ｍｍ、幅３００ｍｍに構成し、内径３６ｍｍの円形状に無端化した場合におけるニップ圧を測定した。押圧ベルト４１が巻き掛けられる押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の直径ｒ１をそれぞれ１５ｍｍとした。また、加圧ベルト４２を、ヤング率が１００００ＭＰａのフッ素樹脂を基材として、厚さ０.２ｍｍ、幅３００ｍｍに構成し、内径３６ｍｍの円形状に無端化した。加圧ベルト４２が巻き掛けられる加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６の直径ｒ２をそれぞれ６ｍｍとし、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４と、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６とを、それぞれ、図３に示す位置に配置して、上流側ニップ部および下流側ニップ部におけるそれぞれのニップ圧を３００Ｎとした。この場合、押圧ベルト４１と加圧ベルト４２とが相互に圧接された中間ニップ部における中央部分（長さｎで示す部分）では、１２７．３Ｎのニップ圧が得られた。
【００４２】
この場合の上流側ニップ部から下流側ニップまでの定着ニップ部全体のニップ圧の分布を図４に示す。図４における破線は、図１０に示す定着装置におけるニップ圧の分布に相当するものであり、図１１のグラフに対応している。本実施形態の定着装置４０では、定着ニップ部の全体において１００Ｎ以上のニップ圧を確保することができた。
比較のために、図５に示すように、押圧ベルト４１に替えて、剛性の低い押圧ベルト４１’を使用した定着装置のニップ圧を測定した。押圧ベルト４１’は、低剛性のフッ素樹脂を基材として、ベルトテンションを加えることにより、相互に対向する周回移動域におけるベルト部分が外側に突出しない平坦になるように張架されている。この場合、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５と加圧ベルト周回用下流側ローラ４６とは、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３と押圧ベルト周回用下流側ローラ４４に対して、それぞれ、図３に示す場合と同様の配置とし、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３と加圧ベルト周回用上流側ローラ４５とによる上流側ニップ圧と、押圧ベルト周回用下流側ローラ４４と加圧ベルト周回用下流側ローラ４６とによる下流側ニップ圧とのそれぞれも、図３に示す場合と同様に、３００Ｎとした。図５に示す定着装置では、定着ニップ部のほぼ中央部における長さｎ（図３におけるｎの長さと同じ長さ）の部分でのニップ圧は、３．０Ｎ以下であった。
【００４３】
図６は、本発明の実施形態の他の例を示す定着装置４０の断面構成を示す模式図である。この定着装置４０では、加圧ベルト４２を押圧する押圧部材として押圧ローラ７１が用いられている。押圧ローラ７１は、例えば、加圧ベルト４２が巻き掛けられた加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６が、加圧ベルト４２を介して圧接されるような直径を有しており、加圧ベルト４２における上側の周回移動域のベルト部分の表面全体を押圧して、加圧ベルト４２における上側および下側の周回移動域を走行するベルト部分の内周面同士を、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６の中間部分において相互に直接圧接させている。押圧ローラ７１としては、中空の芯金７１ａの外周面に弾性層７１ｂが積層された構成になっており、軸心部に加熱手段としてヒータランプ４７が配置されている。その他の構成は、図３に示す定着装置４０の構成と同様になっている。
【００４４】
このような構成の定着装置４０でも、押圧ローラ７１と加圧ベルト４２との間の所定のニップ圧の上流側ニップ部と、押圧ローラ７１と加圧ベルト４２との間の所定のニップ圧の下流側ニップ部と、それらの間の中間ニップ部とがそれぞれ形成されており、この中間ニップ部において、加圧ベルト４２の上下の各周回移動域におけるベルト部分同士が相互に圧接されていることによって高ニップ圧になっている。その結果、上流側ニップ部、中間ニップ部および下流側ニップ部を順次通過する記録シートＳには、画像ずれが生じることなく、また、記録シートＳにしわが発生することなく、トナー画像を定着することができる。さらに、中間ニップ部におけるニップ圧を増大させるために、押圧ローラ７１のみを使用しており、定着装置４０において熱容量が増加することを抑制することができる。
【００４５】
図７は、本発明の実施形態の他の例を示す定着装置４０の断面模式図である。この定着装置４０は、図２に示す定着装置４０と同様に、押圧ベルト４１によって加圧ベルト４２の上側の周回移動域におけるベルト部分を押圧して、加圧ベルト４２における相互に対向する周回移動域のベルト部分同士が相互に圧接されているが、加圧ベルト４２のベルト部分同士が相互に圧接される位置が、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６の中央の位置よりも、加圧ベルト周回用下流側ローラ４６に近接している。このために、加圧ベルト４２に巻き掛けられた加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６のそれぞれの位置は、図２に示す加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６のそれぞれの位置よりも、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の外周面に沿って、記録シートＳの搬送方向下流側にずれている。その他の構成は、図２に示す定着装置４０の構成と同様である。
【００４６】
このような構成により、中間ニップ部を通過する記録シートＳは、中間ニップ部では、加圧ベルト周回用下流側ローラ４６に近接した位置において高ニップ圧で加圧されることによりトナー画像が定着される。この場合、中間ニップ部における高ニップ圧になる位置が下流側ニップ部に近接していることにより、高ニップ圧になった下流側ニップ部に近接した中間ニップ部においてニップ圧が低下することが抑制され、記録シートＳにおけるトナー画像の像ずれ等を確実に抑制することができ、トナー画像の定着性を向上させることができる。
【００４７】
なお、図６に示すように、加圧ベルト４２を押圧ローラ７１によって押圧する構成の場合には、加圧ベルト周回用下流側ローラ４６の直径を加圧ベルト周回用上流側ローラ４５の直径よりも小さくすることにより、加圧ベルト４２における内周面部分同士が相互に圧接される位置を、加圧ベルト周回用下流側ローラ４６に近接させることができる。
図８は、本発明の実施形態のさらに他の例の定着装置４０を示す模式図である。この定着装置４０では、図７に示す定着装置４０とは異なり、加圧ベルト４２における内周面同士が相互に圧接される位置が、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５に近接した位置になっており、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６のそれぞれの位置が、図２に示す加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６のそれぞれの位置よりも、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４の外周面に沿って、記録シートＳの搬送方向上流側にずれている。その他の構成は、図２に示す定着装置４０の構成と同様である。
【００４８】
このように、中間ニップ部における高ニップ圧になっている位置が上流側ニップ部に近接していることにより、高ニップ圧の位置から下流側ニップ部までの距離が長くなり、この部分では、高ニップ圧の位置で溶融された記録シートのトナー画像は時間をかけて緩やかに冷却される。これにより、トナー画像に光沢が付与され、高画質のトナー画像とすることができる。
【００４９】
なお、図６に示すように、加圧ベルト４２を押圧ローラ７１によって押圧する構成の場合には、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５の直径を加圧ベルト周回用下流側ローラ４６の直径よりも小さくすることにより、加圧ベルト４２における相互に圧接される内周面部分の位置を、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５に近接させることができる。
図９は、本発明の実施形態のさらに他の例の定着装置４０を示す模式図である。この例では、相互に対向した周回移動域の間に、加圧ベルト４２の内周面の摩耗を抑制するシート状の摩耗防止材４９が設けられており、相互に対向した周回移動域を相反する方向に走行するベルト部分同士が、この摩耗防止材４９を介して、間接的に圧接されている。その他の構成は、図２に示す定着装置４０の構成と同様になっている。摩耗防止材４９としては、加圧ベルト４２と異なる材質であって、加圧ベルト４２内周面と摺動する場合にも摩耗が抑制される耐摩耗性に優れたポリアセタール、ガラス繊維等のシートが使用される。摩耗防止材４９は、熱容量を小さくするために、布状の薄いシートが好ましく、特に０．５ｍｍ以下の厚さが好ましい。このような摩耗防止材４９を、加圧ベルト４２における相反する方向にベルト部分が走行する周回移動域の間に介在させることによって、加圧ベルト４２の内周面における摩耗を防止することができる。なお、摩耗防止材４９は、経時的に劣化した場合に交換できるように構成することが好ましい。
【００５０】
なお、上記の各実施形態では、加圧ベルト４２が巻き掛けられる加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６が、押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４のそれぞれ、または押圧ローラ７１を押圧する構成なっているが、このような構成に限定されるものではなく、加圧ベルト周回用上流側ローラ４５および加圧ベルト周回用下流側ローラ４６のそれぞれが押圧ベルト周回用上流側ローラ４３および押圧ベルト周回用下流側ローラ４４のそれぞれ、または押圧ローラ７１に対して離間した位置に配置されていてもよい。また、図２に示すように、押圧ベルトにより加圧ベルトの上側ベルト部分と下側ベルト部分の内周面同士が相互に圧接される構成であればよく、そのような構成になるように、押圧ベルトと加圧ベルトの長さ、材料、各ローラの径、各ローラによるテンションの大きさ等について、それぞれ、適正材料、適正値等が実験等に基づいて決められる。
【００５１】
また、本発明に係る定着装置が適用される画像形成装置は、タンデム型カラーデジタルプリンタに限るものではなく、カラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置のいずれでもよく、さらに、プリンタに限らず、複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）装置等にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、未定着画像を記録シート上に熱定着させる定着装置において、熱容量を増加させることなく、ニップ圧を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る定着装置が定着部として搭載されたプリンタの全体の構成を示す模式図である。
【図２】そのプリンタに配される定着装置の構成を示す模式図である。
【図３】その定着装置における具体的構成を説明するためのモデル図である。
【図４】図３に示す定着装置における定着ニップ部でのニップ圧の分布を示すグラフである。
【図５】比較例における定着装置の構成を示す模式図である。
【図６】図１に示すプリンタに設けられた定着装置の他の実施形態の構成を示す模式図である。
【図７】図１に示すプリンタに設けられた定着装置のさらに他の実施形態の構成を示す模式図である。
【図８】図１に示すプリンタに設けられた定着装置のさらに他の実施形態の構成を示す模式図である。
【図９】図１に示すプリンタに設けられた定着装置のさらに他の実施形態の構成を示す模式図である。
【図１０】従来の定着装置の一例の構成を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す定着装置における定着ニップ部でのニップ圧の分布を示すグラフである。
【図１２】従来の定着装置の他の例の構成を示す模式図である。
【図１３】従来の定着装置のさらに他の例の構成を示す模式図である。
【図１４】従来の定着装置のさらに他の例の構成を示す模式図である。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図１４に示す定着装置の説明図である。
【図１６】従来の定着装置のさらに他の例の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１        プリンタ
１０        画像プロセス部
２０        ベルト搬送部
３０        シート供給部
４０        定着装置
４１        押圧ベルト
４２        加圧ベルト
４３        押圧ベルト周回用上流側ローラ
４４        押圧ベルト周回用下流側ローラ
４５        加圧ベルト周回用上流側ローラ
４６        加圧ベルト周回用下流側ローラ
４７        ヒータランプ
４８        ヒータランプ
７１      押圧ローラ
【図１】
2010060616.tif 000003
【図２】
2010060616.tif 000004
【図３】
2010060616.tif 000005
【図４】
2010060616.tif 000006
【図５】
2010060616.tif 000007
【図６】
2010060616.tif 000008
【図７】
2010060616.tif 000009
【図８】
2010060616.tif 000010
【図９】
2010060616.tif 000011
【図１０】
2010060616.tif 000012
【図１１】
2010060616.tif 000013
【図１２】
2010060616.tif 000014
【図１３】
2010060616.tif 000015
【図１４】
2010060616.tif 000016
【図１５】
2010060616.tif 000017
【図１６】
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