(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する加熱ローラと、
前記加熱ローラと共に前記定着ベルトが張架される定着ローラと、
前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接する加圧ローラと、
前記定着ローラの軸方向への移動を抑制する寄り止め部材とを備え、
前記定着ローラの硬度の高い方の端部を前記寄り止め部材に当接させ、前記定着ローラの硬度の低い方の端部を前記寄り止め部材に当接させない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、トナーを定着させる定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置およびそれらの複合機など、良好な画質品位を有する画像を、容易に形成することができる電子写真方式の画像形成装置が広く普及している。一般に、電子写真方式の画像形成装置は、記録紙に形成されたトナー画像を加熱溶融して記録紙に定着させる定着装置を備える。
【０００３】
画像形成装置の定着装置として、定着ベルト方式を採用したものがよく知られている。定着ベルト方式は、無端状の定着ベルトを、ハロゲンヒータ等を内蔵した加熱ローラと定着ローラとに張架し、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラと、定着ベルトとによって形成されるニップ部に、記録紙を挟持して定着させる方式である。加熱ローラおよび定着ローラに張架された定着ベルトは、幅方向に横ずれしながら進行し、細かな蛇行を繰り返す。加熱ローラの両端には定着ベルトを寄り止めるためのベルト寄り止め部材が備えられているが、蛇行が大きくなり、定着ベルトが一方に片寄り過ぎると、ベルト寄り止め部材に定着ベルトの端面が面接触して、定着ベルトの端面が破損してしまうなどの問題があった。
【０００４】
そこで、従来は、特許文献１に開示されるように、定着ベルトの側端縁の破損を回避し易くすることができる方法が採用されていた。図４に示す特許文献１記載の定着装置は、加熱ローラ４３０と定着ローラ４４０に張架された定着ベルト４５０を用い、加熱ローラ４３０の両端に設けられた一対のベルト寄り止め部材４７０を備える。そして、ベルト寄り止め部材４７０は、加熱ローラ４３０の外周面より突出した寄り止めフランジ４７２を有し、この寄り止めフランジ４７２は、定着ベルト４５０の側縁部と対向する壁面が、側縁部から離れる方向に湾曲した環状曲面４７３とされる。ベルト寄り止め部材４７０は、環状曲面４７３を有することで、定着ベルト４５０の端面と、いわゆる線接触となっているため、従来の寄り止め部材のように面接触することがなく、定着ベルト４５０の端面が破損を回避し易くなることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２８０４０（平成２３年２月１０日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、加熱ローラ４３０の両端に寄り止め部材が設けられているが、定着ローラ４４０の両端には寄り止め部材が備えられておらず、定着ローラ４４０は軸方向に自由に移動するため、定着ローラ４４０が、幅方向の定着ベルトと同じ側に移動した場合、定着ベルトの寄りと定着ローラの寄りの力が合わさり、寄り止め部材にあたった定着ベルトが破損するおそれがあるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、定着ベルトが破損しにくい定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る定着装置は、無端状の定着ベルトと、定着ベルトを加熱する加熱ローラと、加熱ローラと共に定着ベルトが張架される定着ローラと、定着ベルトを介して定着ローラに圧接する加圧ローラと、定着ローラの軸方向への移動を抑制する寄り止め部材とを備え、定着ローラの硬度の高い方の端部を寄り止め部材に当接させ、定着ローラの硬度の低い方の端部を寄り止め部材に当接させない。
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定着ベルトが破損しにくい定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る定着装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置の構成をローラの軸方向のギア側から見た断面図である。
【図３】本実施形態における定着ローラと加圧ローラを、定着ローラ側から見た図である。
【図４】従来技術に係る定着ローラと定着ベルトの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る定着装置について図面を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る定着装置１の構成を模式的に示す図である。定着装置１は、定着ローラ２と、加圧ローラ４と、無端状の定着ベルト５と、定着ベルト５を懸架し加熱するための加熱ローラ６と、駆動用のギア７と、加圧ホルダー９とを備える。ここで、図１の手前方向が、用紙の排紙方向である。また、矢印Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ、定着ベルト５の蛇行方向、定着ベルト５の回転方向、加圧ローラ４の回転方向、ギア４ａの回転方向、駆動用のギア７の回転方向を表す。
【００１４】
定着ローラ２は、略円筒形で、中心軸から外周に向かって芯金および弾性層が形成される２層構造である。芯金には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅などの金属あるいは、それらの合金などが用いられ、弾性層には、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が用いられる。
【００１５】
本実施形態において、定着ローラ２の外径は３０ｍｍである。また芯金には、外径２０ｍｍのステンレス鋼が用いられ、弾性層には、厚さ５ｍｍのシリコンスポンジゴムが用いられる。
【００１６】
定着ローラ２は、略円筒形の軸を中心として回転可能に設けられ、加圧ローラ４の回転に従動して回転する。定着ローラ２は、定着ベルト５を介して加圧ローラ４に接することによって、定着ローラ２と加圧ローラ４との圧接部である定着ニップ部８が形成される。
【００１７】
また、定着ローラ２の軸には、寄り止め部材３が設置される。寄り止め部材３は、筒体部および円環状のフランジ部を有する形状で、フランジ部は定着ローラ２の端面に当接することで、定着ローラ２が軸方向へ移動することを規制している。ここで定着ローラの寄り止めとして、定着ローラの軸受けベアリングを、定着ローラの寄り止め部材としても良い。定着ローラ２は、弾性層に用いられるシリコンスポンジゴムの硬度が高い方の端部を、ギア４ａ側とは逆側に備えられた寄り止め部材３に当接された状態で設置される。具体的には、予め、定着ローラ２の硬度を測定し、軸上において硬度の高い方の端部をマーキングしておき、マーキングされた定着ローラ２の端部をギア４ａ側とは逆側に備えられた寄り止め部材３に当接させる。
【００１８】
本実施形態に係る定着装置は、定着ローラの両端部のうち硬度の高い端部が、駆動用のギアとは逆側に配置された寄り止め部材に当接されているものである。そうすることで、定着ローラの移動を抑制することができ、ベルトの寄り力を抑え、定着ベルトの破損を効果的に防ぐことができる。ベルトの寄り力を抑えられる理由については、図３と共に後述する。
【００１９】
加圧ローラ４は、略円筒形の中心軸を中心として回転可能に設けられる。加圧ローラ４は、略円筒形で、中心軸から外周に向かって芯金、弾性層および離型層が形成される３層構造である。芯金には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム銅などの金属あるいは、それらの合金などが用いられる。弾性層にはシリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が用いられる。より具体的には、離型層にはＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が用いられる。本実施形態において、加圧ローラ４の外径はおよそ３０ｍｍである。芯金には、外径２８ｍｍ、肉厚１ｍｍの鉄（ＳＴＫＭ）が用いられる。弾性層には、厚さ１ｍｍのシリコンソリッドゴムが用いられる。離型層には、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００２０】
加圧ローラ４の内部には加圧ローラ４を加熱するヒータランプ（図示せず）が配置される。制御回路（図示せず）が電源回路（図示せず）からヒータランプに電力を供給させることによって、ヒータランプから赤外線が放射される。加圧ローラ４は、加圧ローラ４の内周面がヒータランプから放射される赤外線を吸収することによって、加圧ローラ４全体が加熱される。本実施形態では、定格電力３００Ｗのヒータランプが使用される。
【００２１】
加圧ローラ４は、芯金の周囲に周着されたギア４ａを有する。ギア４ａは、駆動手段である駆動モータ（図示せず）によってＲ５方向へ回転駆動するギア７に噛合されることで、略円筒形の中心軸を中心にＲ４方向へ回転する。加圧ローラ４にはシリコンソリッドゴムが用いられるので、外形変化が少なく、駆動速度が安定するため、加圧ローラ４を回転駆動させる構成となっている。
【００２２】
定着ローラ２は、定着ニップ部８で定着ベルト５を介して、加圧ローラ４に圧接して従動回転することによって定着ベルト５を搬送する。定着ローラ２および定着ベルト５は、図１に矢印Ｒ２で示すように、加圧ローラ４の回転方向Ｒ３とは逆方向に回転する。
【００２３】
加圧ホルダー９は、加圧ローラ４の芯金に当接して、加圧ローラ４を定着ローラ２に圧接させるための部材である。加圧ホルダー９に関しては、以下、図２を参照して詳細に説明する。
【００２４】
定着ローラ２と加圧ローラ４とは、加圧ホルダー９により、所定の荷重、たとえば４００Ｎで互いに圧接される。ここで、加圧ホルダー９は、加圧ローラ４の芯金に当接して、加圧ローラ４を定着ローラ２に圧接させる。定着ローラ２と加圧ローラ４とが圧接されると、定着ニップ部８が形成される。本実施形態においては、定着ニップ部８の記録紙搬送方向の幅（以下「ニップ幅」という）は７ｍｍである。定着ニップ部８には、未定着トナー画像を担持した被定着部材である記録紙が給紙される。記録紙が定着ニップ部８を通過する際、定着ベルト５は、記録紙のトナー画像形成面に当接し、加圧ローラ４は、記録紙におけるトナー画像形成面とは裏面側の面に当接し、記録紙にはトナー画像が定着される。
【００２５】
定着ベルト５は、装着しない状態で、外径が５０ｍｍの円形状である。定着ベルト５は、基材、弾性層および離型層の３層構成であり、基材は中空円筒状で、ポリイミドなどの耐熱樹脂、または、ステンレスおよびニッケルなどの金属材料からなる。基材の表面には、耐熱性および弾性に優れた、たとえばシリコンゴムなどのエラストマー材料からなる弾性層が形成されている。弾性層の表面には、耐熱性および離型性に優れた、たとえばＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂である合成樹脂材料からなる離型層が形成されている。本実施形態においては、基材として厚さ５０μｍのポリイミドが用いられ、弾性層として厚さ１５０μｍのシリコンゴムが用いられ、離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが用いられる。
【００２６】
加熱ローラ６によって所定の温度に加熱された定着ベルト５は、定着ニップ部８を通過する未定着トナー画像が形成された記録紙を加熱する。定着ベルト５は、加熱ローラ６と定着ローラ２とによって懸架される。定着ベルト５は、加圧ローラ４の回転に従動し、矢印Ｒ２の方向に回転する。加圧ローラ４が矢印Ｒ１の方向に回転し、定着ベルト５が矢符Ｒ２の方向に回転することによって、記録紙が定着ニップ部８を通過する。
【００２７】
加熱ローラ６は略円筒形で、略円筒形の中心軸から外周に向かって赤外線吸収層、芯金および保護層が形成された３層構造からなる。赤外線吸収層は、耐熱性のカーボン含有塗料が芯金内側に塗装、焼成されることによって形成される。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金が用いられる。保護層としては、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が用いられる。保護層は、定着ベルト５と加熱ローラ６との接触によって、定着ベルト５のポリイミド層および加熱ローラ６が磨耗することを防ぐ。加熱ローラ６の外径は２８ｍｍであり、赤外線吸収層として厚さ１００μｍのカーボンブラック塗装が用いられ、芯金として外径２８ｍｍであって肉厚が１ｍｍである中空アルミニウムが用いられる。保護層としては、厚さ５０μｍのＰＴＦＥコートが用いられる。また、加熱ローラ６の両端部にはベルト寄り止め部材１０が設けられ、定着ベルト５が外れてしまうのを防ぐことができる。
【００２８】
加熱ローラ６の内部には、加熱ローラ６を加熱するヒータランプ（図示せず）が配置される。制御回路（図示せず）が、電源回路（図示せず）からヒータランプに電力を供給（通電）させることによって、ヒータランプは赤外線を放射する。加熱ローラ６は、加熱ローラ６の内周面がヒータランプから放射される赤外線を吸収することによって、加熱ローラ６全体が加熱される。本実施形態では、定格電力９００Ｗのヒータランプが使用される。加熱ローラ６には、加熱ローラ６から見て定着ローラ２が配置される方向とは逆方向に、所定の荷重、たとえば５０Ｎが付与される。定着ベルト５にはテンションが与えられるので、加熱ローラ６は、定着ベルト５の回転に伴って回転する。
【００２９】
図２は、本実施形態に係る定着装置１の構成を、ローラの軸方向のギア４ａ側から見た断面図である。図２の左方向が、用紙の排紙方向である。
【００３０】
加圧ホルダー９は、加圧ローラ４の両端部に設置されており、加圧ローラ４の芯金を押すことで、加圧ローラ４を定着ローラ２に圧接させるための部材である。定着ローラ２に対して加圧ローラ４を圧接することで、定着に必要なニップ幅と圧力を得る。加圧ホルダー９は、定着装置１等に備えられたバネ等から力を加えられることによって、各ローラの軸に平行な軸９ａを支点として回転し、加圧ローラ４の芯金を定着ローラ２側へ押し込む。
【００３１】
ここで、図２に示すように、加圧ホルダー９の軸９ａを支点として回転した場合、加圧ローラ４は、加圧ホルダー９によって、矢印Ｒ６で示されるように、排紙方向寄りに押し込まれる位置に軸９ａは設置される。加圧ホルダー９は、加圧ローラ４の両端部に設置されているため、定着ローラ２の弾性層の両端部の硬度が異なれば、排紙方向に押し込まれる度合いが異なる。
【００３２】
そして、定着ローラ２の弾性層に用いられるシリコンスポンジゴムは、一般的に１つのゴム内で硬度が不均一で、アスカーＣ硬度計で測定すると、ゴム内で４０±３度の範囲でばらつきがある。特に、ゴムの両端部の硬度には高低差があり、本実施形態におけるシリコンスポンジゴムの両端部の硬度をアスカーＣ硬度計で測定すると、一方の端部のアスカーＣ硬度は３７度で、他方の端部のアスカーＣ硬度は４３度であった。
【００３３】
すなわち、定着ローラ２の弾性層の硬度が低い側の端部に当接する加圧ローラ４の端部は、もう一方の端部よりも、排紙方向に押し込まれる。
【００３４】
図３は、本実施形態における定着ローラ２と加圧ローラ４を、定着ローラ２側から見た図である。ここで、図３において、定着ローラ２の弾性層の硬度が高い側の端部は、左側である。図３に示すように、定着ローラ２の弾性層の硬度が低い側の端部に当接する加圧ローラ４の端部は、もう一方の端部よりも、排紙方向に移動するため、加圧ローラ４の回転軸が傾く。すると、定着ベルト５は、定着ニップ部８における摩擦力によって、傾いた加圧ローラ４の回転方向に合わせて、定着ローラ２の弾性層の硬度が高い側に蛇行する。さらに、蛇行した定着ベルト５に引きずられて、定着ローラ２が弾性層の硬度が高い側に向かって力を受ける。
【００３５】
本実施形態に係る定着装置は、定着ローラの両端部のうち硬度の高いほうの端部が、駆動用のギアとは逆側に配置された寄り止め部材に当接されているので、定着ローラの移動を抑制することができ、ベルトの寄り力を抑え、ベルト寄り止め部材１０にあたった時の定着ベルトの破損を効果的に防ぐことができる。
【００３６】
一方、従来の配置では、定着ベルトが移動する方向に定着ローラもつられて移動するため、定着ローラが移動する力と、定着ベルトが移動する力が合わさり、ベルト寄り止め部材１０にあたった定着ベルトが破損する場合がある。このように本実施形態に係る定着装置では、定着ローラの移動する力を予め無くすことで、ベルトの寄り力を弱め、定着ベルトの破損を効果的に防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の定着装置は、電子写真方式の画像形成装置に利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１            定着装置
２、４４０    定着ローラ
３          寄り止め部材
４            加圧ローラ
４ａ          ギア
５、４５０    定着ベルト
６、４３０    加熱ローラ
７            駆動用のギア
８            定着ニップ部
９            加圧ホルダー
９ａ          軸
１０、４７０  ベルト寄り止め部材
４７２        寄り止めフランジ
４７３        環状曲面
【図１】
0005451736.tif 000002
【図２】
0005451736.tif 000003
【図３】
0005451736.tif 000004
【図４】
0005451736.tif 000005