(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、
前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、
前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、
を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、
前記固定部材は、搬送方向において前記ニップ部より広い幅で前記定着ベルトと摺動接触するとともに、当該定着装置のフレームに前記ニップ部形成のための加圧方向に移動可能に配置され、
前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した、前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱回転体は、当該定着装置のフレームに固設され、
前記ニップ部形成のために前記加圧回転体を前記加熱回転体側に押圧する加圧機構部を備え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】
前記加圧回転体は、当該定着装置のフレームに固設され、
前記固定部材は、当該定着装置のフレームに前記ニップ部形成のための加圧方向に移動可能に配置され、
前記ニップ部形成のために前記加熱回転体を前記加圧回転体側に押圧する加圧機構部を備え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】
前記加圧回転体を駆動回転させるとともに前記定着ベルトを前記加圧回転体の回転に従動回転させ、
前記加熱回転体を別途駆動回転させる回転機構部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、
前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、
前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、
を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、
前記固定部材は、搬送方向において前記ニップ部より広い幅で前記定着ベルトと摺動接触し、
前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した、前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与されるとともに、
前記加圧回転体を駆動回転させるとともに前記定着ベルトを前記加圧回転体の回転に従動回転させ、
前記加熱回転体を前記定着ベルトの回転に従動回転させ、該加熱回転体の回転速度が前記定着ベルトの回転速度よりも低下したときには前記加熱回転体を駆動回転させる回転機構部を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、
前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、
前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、
を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、
前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した、前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与されるとともに、
前記加熱回転体と前記固定部材とは、前記固定部材に設けられた回転体を介して接触していることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、
前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、
前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、
前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、
を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、
前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した、前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与されるとともに、
前記ニップ部入口及び／又は出口では、前記定着ベルトと前記固定部材とは、前記固定部材に設けられた回転体を介して接触していることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
前記熱源は、中空パイプ形状である加熱回転体の内部に配置される赤外線ヒータであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
前記熱源は、前記加熱回転体の内部又は外部に設けられる誘導加熱装置であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか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、定着装置および画像形成装置に関する。さらに詳述すると、高速印刷が可能な電子写真方式のカラー画像形成装置に好適な定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、レーザープリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置で現像し、そのトナー像を記録媒体（用紙、被定着材、記録材ともいう）上に転写し、定着装置によって定着して画像形成を行っている。
【０００３】
この定着装置としては様々な方式のものが提案されており、例えば、ローラ定着方式の定着装置が知られている。ローラ定着方式は、例えば、図９に示すように、定着ローラ９１と、加圧ローラ９２からなり、それぞれ金属パイプ９３，９４の表層にゴム層９５，９６を設け、内側にハロゲンヒータ９７，９８を備えている。このようなローラ定着方式の定着装置では、ゴム層が熱抵抗となるため、表面を一定温度に制御すると、金属パイプとゴム層の界面温度が高くなり、ゴムの耐熱温度を超えてしまう。そのため、ゴム層は薄くする必要がある（０．５〜２ｍｍ程度）。しかしながら、薄いゴム層の定着ローラと加圧ローラから得られるニップ幅は小さく、幅広いニップが必要な高速機には、ローラ定着方式では対応することができなかった。
【０００４】
また、例えば、特許文献１には、図１０に示すような、加熱回転体７８と、定着部材（回転体）７４と、加熱回転体７８と定着部材７４によって張られた定着ベルト７７と、定着ベルト７７を介して定着部材７４に加圧接触する加圧回転体７２とから構成されるベルト定着方式の定着装置が開示されている。この定着装置は、定着部材７４と加圧回転体７２とが加圧され、加熱回転体７８は、定着ベルト７７と密着しながら従動回転するものである。
【０００５】
特許文献１に記載のベルト定着方式の定着装置によれば、ローラ定着方式によるものと比較して、定着ローラのゴム層を厚くすることができ、幅広いニップを得ることができる。しかしながら、例えば、５０ｐｐｍ以上の高速機では幅広いニップ幅を得るためにローラ径が直径５０ｍｍ以上であることが必要となる。このような大径ローラは曲率が小さい（曲がり具合が緩い）ので、ニップ出口部での用紙はローラに巻きついてしまう（自然分離できない）。そのため、ニップ出口部のベルト表面に接触する分離爪８３による強制分離が必要であるが、ベルト表面に接触した分離爪８３による磨耗傷が画像に転写される不具合が生じてしまうという問題がある。
【０００６】
また、特許文献２には、ベルト定着方式において、定着部材を固定部材とし、固定部材には補助コロを追加する構成とした定着装置が開示されている。この定着装置は、定着部材（固定部材）と加圧回転体とが加圧され、加熱回転体は、定着ベルトと密着しながら従動回転するものである。
【０００７】
特許文献２に記載の定着装置によれば、定着部材を固定部材として省スペースで幅広いニップ幅を得ることが容易となる。この際、定着ベルトと固定部材とが摺動するおそれがあるが、補助コロを追加することにより、摺動低減を実現している。また、固定部材の形状によって、ニップ出口部曲率を大きくし（曲がり具合がきつい）、用紙分離性を改善している（自然分離が可能）。しかしながら、固定部材が小さいため、高圧力に耐えられない。すなわち、撓んでしまい、均一なニップを確保できないという課題があった。
【０００８】
また、特許文献３には、ベルト定着方式において、定着部材を固定部材と回転体とした定着装置が開示されている。この定着装置は、定着部材（固定部材と回転体）と加圧回転体とが加圧され、加熱回転体は、定着ベルトと密着しながら従動回転するものである。
【０００９】
特許文献３に記載の定着装置によれば、定着部材を固定部材と回転体とし、省スペースで幅広いニップ幅を得ることが容易となる。この際、定着ベルトと固定部材が摺動する欠点があるが、回転部材により、摺動低減を実現している。また、定着部材の回転体が小径なので、ニップ出口部の曲率を大きくし、用紙分離性を改善している（自然分離が可能）。しかしながら、上記特許文献２と同様に、固定部材が小さいため、高圧力に耐えられないという課題があった。
【００１０】
また、特許文献４には、固定した円筒形の加熱部材と、加熱部材と定着ベルトと、定着ベルトを介して加熱部材に加圧接触する加圧回転体とから構成される定着装置が開示されている。この定着装置は、加熱部材と加圧回転体とが加圧され、加熱部材は固定され、定着ベルトは加熱部材と接触、又は微小なクリアランスを保ちながら摺動回転するものである。
【００１１】
特許文献４に記載の定着装置によれば、特許文献１〜３に開示されたベルト定着方式の定着装置に比べ、ウォームアップタイムやファーストプリントタイムを短縮することができる。しかしながら、特許文献４に記載の技術では、定着ベルトと加熱部材とが摺動している。ここで、加熱部材から定着ベルトへの熱伝達性能を上げるためには、加熱部材と定着ベルトとのクリアランスを０に近づけ、接触面積を増やす必要があるが、摺動抵抗は増加してしまう。また、定着ベルトの走行性を保つためには、加熱部材と定着ベルトとのクリアランスを広げ、摺動抵抗を減らす必要があるが、熱伝達性能は低下してしまう。また、クリアランスが生じる部分は、対流や輻射による熱伝達となるため、加熱部材側が定着ベルト側より高温となり、加熱部材の熱膨張や熱変形、熱劣化が問題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、画像形成装置はカラー化、高画質化、高速化が進んでいる。カラー画像を高画質で定着するためには、記録紙がニップと接触している時間（以下、ニップ時間）は、４０〜６０ｍｓｅｃ必要であり、ニップ部での圧力が７Ｎ/ｃｍ２以上必要である。特に、５０ＰＰＭ（Ａ４サイズ）以上の高速機では、記録紙の搬送速度が速いため、上記ニップ時間を確保するために、ニップ幅は１０ｍｍ以上と広く必要で、かつ７Ｎ/ｃｍ２以上の面圧を必要とする。また、高速機で利用の多いコート紙（樹脂コートされた紙）は、ニップ通過中に水蒸気によるトナー画像乱れが生じやすいため、さらなる高面圧（１２Ｎ/ｃｍ２以上）を必要とする。
【００１３】
また、高画質化のためには、ニップ部出口では記録紙が自然分離する必要があり、ニップ部の形状や、ニップ出口部のローラ曲率、ガイド部材を工夫している。なお、分離爪などをローラに当接させて記録紙を強制分離する方法もあるが、ローラの磨耗傷が画像に転写されてしまい、画像を劣化させてしまうおそれがある。
【００１４】
このような高速画像形成装置においては、ニップ幅を確保しやすい、上記特許文献１のようなベルト定着装置が多く採用されている。しかしながら、１０ｍｍ以上の広いニップ幅、および高面圧を得るためには、定着ローラと加圧ローラの間に高い加圧力が必要であり、この加圧力にたわまず、軸方向に均一なニップ幅を得るためには、強度が高い直径５０ｍｍ以上の大径のローラが必要となる。
【００１５】
大径ローラのベルト定着装置は、装置自体が大型化し、部品コストも増加するという問題がある。また、ニップ出口のローラ曲率が小さくなり、記録紙が自然分離しにくくなるため、例えば、溶融したトナーの粘着力によって定着ベルトに記録紙が巻きついてしまう等の不具合が発生する。また、分離爪による強制分離とすると、画像が劣化するおそれがある。
【００１６】
また、定着部材を固定部材とした上記特許文献２，３のような定着装置では、定着部材を固定部材とすることで、定着ベルトと固定部材が摺動するため、摺動抵抗により定着ベルト走行性が悪化したり、各々の部材の磨耗劣化などの問題が生じることとなる、これに対し、特許文献２，３では、固定部材にコロを設けて摺動抵抗を低減させたり、各々の部材の材質やグリスなどを工夫して解決を図っているが、固定部材は大径ローラと比較して小さいので、強度不足となってしまう。そのため、高面圧が得られず、画質向上をはかりづらいという問題があった。
【００１７】
また、特許文献４の定着装置では、加熱部材を大径化し、補強部材を大きくすることで高面圧に対応することが可能であり、ニップ部の形状によって、幅広いニップを得ることができるが、加熱部材を大径化すると、特許文献１のベルト定着装置と同様に、ニップ出口のローラ曲率が小さくなるので、記録紙が自然分離しにくく、溶融したトナーの粘着力によって定着ベルトに記録紙が巻きついてしまう問題があった。また、熱伝達性能とベルト走行性を両立するのが難しく、高速の画像形成装置に採用するのは困難であった。
【００１８】
そこで本発明は、ニップ部の圧力を固定部材だけではなく加熱回転体も利用して受けることで、固定部材を大きくすることなく、幅広、高面圧なニップを得ることを可能とし、定着ベルト周長を短くすることで小型化が可能な定着装置および画像形成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】
【００１９】
かかる目的を達成するため、請求項１に記載の定着装置は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、加熱回転体と固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、定着ベルトを介して固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、固定部材は、搬送方向においてニップ部より広い幅で定着ベルトと摺動接触するとともに、当該定着装置のフレームにニップ部形成のための加圧方向に移動可能に配置され、ニップ部の圧力は、定着ベルト及び固定部材を介した、加熱回転体と加圧回転体との間の加圧力により付与されるものである。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、加熱回転体は、当該定着装置のフレームに固設され、ニップ部形成のために加圧回転体を加熱回転体側に押圧する加圧機構部を備えるものである。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、加圧回転体は、当該定着装置のフレームに固設され、ニップ部形成のために加熱回転体を加圧回転体側に押圧する加圧機構部を備えるものである。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置において、加圧回転体を駆動回転させるとともに定着ベルトを加圧回転体の回転に従動回転させ、加熱回転体を別途駆動回転させる回転機構部を備えるものである。
【００２３】
また、請求項５に記載の定着装置は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、加熱回転体と固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、定着ベルトを介して固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、をニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、固定部材は、搬送方向においてニップ部より広い幅で定着ベルトと摺動接触し、ニップ部の圧力は、定着ベルト及び固定部材を介した、加熱回転体と加圧回転体との間の加圧力により付与されるとともに、加圧回転体を駆動回転させるとともに定着ベルトを加圧回転体の回転に従動回転させ、加熱回転体を定着ベルトの回転に従動回転させ、該加熱回転体の回転速度が定着ベルトの回転速度よりも低下したときには加熱回転体を駆動回転させる回転機構部を備えるものである。
【００２４】
また、請求項６に記載の定着装置は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、加熱回転体と固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、定着ベルトを介して固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、をニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、ニップ部の圧力は、定着ベルト及び固定部材を介した、加熱回転体と加圧回転体との間の加圧力により付与されるとともに、加熱回転体と固定部材とは、固定部材に設けられた回転体を介して接触しているものである。
【００２５】
また、請求項７に記載の定着装置は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、加熱回転体と固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、定着ベルトを介して固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、をニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、ニップ部の圧力は、定着ベルト及び固定部材を介した、加熱回転体と加圧回転体との間の加圧力により付与されるとともに、ニップ部入口及び／又は出口では、定着ベルトと固定部材とは、固定部材に設けられた回転体を介して接触しているものである。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置において、熱源は、中空パイプ形状である加熱回転体の内部に配置される赤外線ヒータである。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置において、熱源は、加熱回転体の内部又は外部に設けられる誘導加熱装置である。
【００２８】
また、請求項１０に記載の画像形成装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の定着装置を備えるものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、固定部材を大きくすることなく、幅広、高面圧なニップを得ることを可能とし、定着ベルト周長を短くすることで定着装置の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】定着装置の側面図の一例である。
【図４】定着装置の側面図の他の例である。
【図５】加熱ローラおよび加圧ローラの回転機構部の模式図である。
【図６】熱源として誘導加熱手段を用いた定着装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】コロを有する固定部材の模式図である。
【図８】突起形状を有する固定部材の模式図である。
【図９】従来のローラ定着方式の定着装置の概略構成図である。
【図１０】従来のベルト定着方式の定着装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明に係る構成を図１から図８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
（画像形成装置）
図１に、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の位置実施形態であるカラー複写機の全体概略構成を示す。図中符号１００は、複写機本体である。複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を、図示例では駆動ローラ１４と第１の従動ローラ１５と第２の従動ローラ１６に掛け回して図中時計まわりに回転搬送可能に設ける。もちろん、別途中間転写体１０の片寄りを調整するローラに掛け回すなど、４つ以上のローラに掛け回すようにしてもよい。なお、中間転写体１０は、図示例ではほぼ水平に張り渡すが、水平ではなく、斜めに傾斜して張り渡すようにしてもよい。
【００３３】
この図示例では、図示省略するが、第２の従動ローラ１６に近接し、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置を設ける。
【００３４】
また、駆動ローラ１４と第２の従動ローラ１６間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの４つの単色作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を設ける。タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。
【００３５】
一方、中間転写体１０の張り渡し領域の下方には、ローラを用いた２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、第１の従動ローラ１５に押し当てて中間転写体１０上の画像を記録媒体Ｐに転写する。２次転写装置２２の横には、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである搬送ベルト２４を掛け渡して設ける。搬送ベルト２４の横には、記録媒体Ｐ上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。
【００３６】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後の記録媒体Ｐを搬送する媒体搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、この媒体搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
【００３７】
さて、このような２次転写装置２２、搬送ベルト２４、および定着装置２５の下方には、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体Ｐを収納する媒体収納カセット２８を備える。
【００３８】
ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、スキャナ２００の原稿台３０上に原稿Ｇをセットし、不図示の原稿押えで押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、スキャナ２００を駆動して原稿内容を読み取ることができる。すなわち、ハロゲンランプ等の光源３１で原稿Ｇを照射してその反射光をミラー３２で反射し、レンズ３３を透して集光してＣＣＤ３４に入れ、画像を電気信号に変換する。
【００３９】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、同時に不図示の駆動モータで駆動ローラ１４を回転駆動して従動ローラ１５・１６を従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の単色作像手段１８でその像担持体４０を回転して各像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次重ね１次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。
【００４０】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙コロ３５を回転し、媒体収納カセット２８から記録媒体Ｐを繰り出し、給紙路３６に入れてレジストローラ３７に突き当てて止める。
【００４１】
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ３７を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に記録媒体Ｐを送り込み、２次転写装置２２で中間転写体１０上の合成カラー画像を一括して２次転写して記録媒体Ｐ上にカラー画像を形成する。
【００４２】
画像転写後の記録媒体Ｐは、搬送ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排紙トレイ３８上にスタックする。
【００４３】
一方、画像転写後の中間転写体１０は、不図示のベルトクリーニング装置で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。
【００４４】
さて、上述したタンデム作像装置２０において、各単色作像手段１８は、詳しくは、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置４１、現像装置４２、１次転写装置４３、クリーニング装置４４、不図示の除電装置などを備えてなる。 
【００４５】
図示省略するが、これら単色作像手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。 
【００４６】
単色作像手段１８を構成する部分のうち、帯電装置４１は、図示例では帯電ローラを用い、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。 
【００４７】
現像装置４２は、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。 
【００４８】
１次転写装置４３は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、ブラシや非接触のチャージャであってもよい。 
【００４９】
クリーニング装置４４は、像担持体４０に接触してクリーニングブレードやクリーニングブラシなどのクリーニング部材を備え、そのクリーニング部材で像担持体４０上の残留トナーを除去する。 
【００５０】
不図示の除電装置は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。 
【００５１】
そして、像担持体４０の回転とともに、まず帯電装置４１で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ２００の読取り内容に応じ、上述した露光装置２１において、レーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌをポリゴンミラー４７で反射してさらにミラー４８で反射し、像担持体４０に照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。 
【００５２】
その後、現像装置４２によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置４３で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、クリーニング装置４４で残留トナーを除去して清掃し、除電装置で除電して再度の画像形成に備える。
【００５３】
（定着装置）
本発明に係る定着装置は、熱源（熱源８４）により加熱されるとともに回転する加熱回転体（加熱ローラ７８）と、加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材（固定部材７４）と、加熱回転体と固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルト（定着ベルト７７）と、定着ベルトを介して固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体（加圧ローラ７２）と、ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、ニップ部の圧力は、定着ベルト及び固定部材を介した、加熱回転体と加圧回転体との間の加圧力により付与されるものものである。なお、本明細書においては、「周方向」とは、加熱回転体の回転方向をいい、「軸方向」とは、加熱回転体の回転軸方向をいう。
【００５４】
図２に本実施形態に係る定着装置の概略構成図（正面図）を示す。また、図３に図２に示す定着装置の右側面図を示す。
【００５５】
定着装置２５は、フレームに回転可能に支持された加熱ローラ７８と、加熱ローラ７８の外周部と摺動接触し、図中の上下方向のみに移動可能なように固定された固定部材７４と、加熱ローラ７８と固定部材７４との外側に楕円状に掛け回された可撓性の定着ベルト７７と、加圧ローラ７２とにより構成されており、定着ベルト７７を介して固定部材７４に対して加圧ローラ７２を押し当てて定着ニップ部（定着ベルト７７と加圧ローラ７２との接触部をいう）が形成される。
【００５６】
定着ベルト７７は、固定部材７４に対して加圧ローラ７２によって密着し、また、定着ベルト７７には円形に戻ろうとする力（張力）が生じるため、加熱ローラ７８に密着する。
【００５７】
加圧ローラ７２には、図中の上方向の加圧力が与えられ、この加圧力は、定着ベルト７７、固定部材７４および加熱ローラ７８に伝わる。したがって、定着ニップ部、固定部材７４と定着ベルト７７との接触部、固定部材７４と加熱ローラ７８との接触部には圧力が生じることとなる。
【００５８】
定着ベルト７７の定着ニップ部の出口側には、定着ベルト７７から用紙Ｐを分離補助する分離板８３を先端部が定着ベルト７７と接触しないように設置されている。ここで、分離板８３は、搬送方向下流側に回転支点を有し、分離板先端近傍の位置決め部（軸方向で見て、用紙幅より外側にある）を定着ベルト７７にバネ部材等で付勢して、分離板先端部と定着ベルト７７とを微小なギャップとなるようにしている。よって、定着ニップ部の出口側で自然分離した用紙Ｐは、この分離板８３によってガイドされ、定着ベルト７７に巻きつくことはない。
【００５９】
加熱ローラ７８は、内部に熱源８４を備えている。熱源は、例えば、ハロゲンヒータ、赤外線ヒータ等であり、誘導加熱手段、熱抵抗等を用いても良い。
【００６０】
サーモパイル８５−１は、加熱ローラ７８に掛け回された定着ベルト７７の掛け回し終わり後の位置での表面温度を検知する。なお、サーモパイル８５−１は定着ベルト７７に非接触で配置され、図３に示すように、軸方向における用紙幅内に設けられる。
【００６１】
また、サーミスタ８５−２は、加熱ローラ７８に掛け回された定着ベルト７７の掛け回されている部分での表面温度を検知する。なお、サーミスタ８５−２は定着ベルト７７に接触させて配置され、図３に示すように、軸方向における用紙幅の外側に設けられる。
【００６２】
そして、定着ベルト停止中はサーミスタ８５−２の検知温度に基づき、定着ベルト走行中はサーモパイル８５−１の検知温度に基づき、不図示のコントローラにより、熱源８４をオンオフ制御し、加熱ローラ７８を所定温度に保持する。
【００６３】
加圧ローラ７２も同様に、内部にハロゲンヒータ等の熱源８６を備えており、同様に周面にサーミスタ８７が押し当てられている。そして、サーミスタ８７の検知温度に基づき不図示のコントローラで熱源８６をオンオフ制御し、加圧ローラ７２も同じく所定温度に保持する。
【００６４】
定着装置２５の入口側には入口ガイド８８が設けられ、用紙Ｐを定着ニップ部へと導くようにしている。
【００６５】
定着ベルト７７の表面に接触している部材は、サーミスタ８５−２、分離板８３の突き当て部であるが、いずれも用紙幅より外側に配置しているので、用紙幅内の定着ベルト７７に磨耗傷を生じさせることなく、磨耗傷が用紙Ｐのトナー画像に転写されることによる画像劣化が生じることはない。
【００６６】
本実施形態では、加圧ローラ７２として、鋼等の金属パイプに厚さ２ｍｍのシリコーンゴム層を設け、直径が５０ｍｍ、両端のジャーナル部６０を直径２０ｍｍに絞ったものを用いている。両端のジャーナル部６０には、ベアリング６１を設け、フレーム８１に回転可能に設けた加圧レバー８２とスプリング６２によって、ベアリング６１を加熱ローラ７８方向に加圧している（加圧機構部）。そして、図示しない駆動手段からの駆動が、加圧ローラ端部に設けたギヤ６３に入力され反時計まわりに回転する。このように構成された加圧ローラ７２が回転することにより、定着ニップ部の定着ベルト７７が従動回転する。
【００６７】
加熱ローラ７８としては、例えば、熱伝導率のよい、厚さ０．５ｍｍ〜３ｍｍのアルミニウム製のパイプ（中空パイプ形状）であって、直径５０ｍｍのものを用いる。加圧ローラ７８の表面は、定着ベルト７７との接触や、固定部材７４との摺動接触による摩耗を防止するため、アルマイト処理やフッ素樹脂処理等が施されている。また、内面には耐熱黒塗装が施され、熱源８４からの熱を吸収しやすくしている。
【００６８】
また、加熱ローラ７８の両端部は、フレーム８１にベアリング６４を介して回転可能に固定支持されている。このように構成された加熱ローラ７８は、定着ベルト７７の回転によって従動回転しながら、定着ベルト７７を加熱する。なお、加熱ローラ７８は、加圧ローラ７２からの圧接力を受けても、ほとんど撓むことのない剛性を有している。
【００６９】
固定部材７４は、その上面を加熱ローラ７８と摺動接触し、下面を定着ベルト７７と摺動接触している。図中の左右方向の寸法は、加熱ローラ７８の外径より小さく、かつ定着ニップ部より広い幅としている。また、図中の上下方向は、定着ベルト７７が加熱ローラ７８と固定部材７４の両方に緩く張られるような寸法としている。
【００７０】
固定部材７４の材質としては、耐熱性や摺動性に良好で、加熱ローラ７８からの熱移動が少ない耐熱樹脂を使用することが好ましい。例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＡＩ（ポリアミドイミド），ＰＩ（ポリイミド）等を用いることができる。
【００７１】
また、定着ベルト７７との対向面は、一部シリコーンゴムなどの耐熱弾性体７４−２とすることにより、定着ベルト７７と用紙Ｐとの密着性を上げ、高画質化を図ることができる。また、固定部材７４の摺動面には、フッ素樹脂をコーティングしたり、フッ素樹脂シートを介在させたりして、摺動抵抗を低減することが好ましい。
【００７２】
また、加熱ローラ７８との対向面は、周方向における２箇所の接触部７４−１で加熱ローラ７８と摺動接触している。加熱ローラ対向面は加熱ローラ７８との摺動抵抗が小さく、かつ熱移動しにくいような構成とすることが好ましい。例えば、図７に示すように、接触部７４−１をコロなどの回転体で構成することや、図８に示すように、加熱ローラ７８との接触面に、多数の半円状の突起形状７４−５で形成し接触面積を低減することにより、摺動抵抗を低減し、熱移動防止を図ることができる。
【００７３】
また、定着ベルト７７との対向面は、加圧ローラ７８の外形面と同方向の曲面で形成され、定着ニップを形成している。このような固定部材側に凸形状のニップ形状では用紙Ｐは加圧ローラ側に沿って排出されるため、用紙Ｐが定着ベルト７７に巻きつきにくくなる。なお、ニップ形状は、これに限られるものではなく、例えば、定着ベルト７７との対向面をフラットにして、フラットなニップ形状としても良い。フラットな定着ニップ形状は、用紙Ｐの搬送性が良好でシワなどの用紙搬送不良が生じにくい。
【００７４】
また、定着ベルト７７との対向面の左右にある定着ベルト進入部（入口部）７４−３および／または出口部７４−４は、加熱ローラ外形面と同方向の小さいＲ形状としている。定着ベルト７７は、この２箇所のＲ部分と接触するように張られている。直径５０ｍｍローラ対による定着ニップでは、出口部の曲率が小さく（Ｒ＝２５ｍｍ）、用紙が自然分離しにくい欠点があるが、本構成では出口部の曲率が大きく（Ｒ＝８ｍｍ）設定されており、用紙が自然分離しやすい特徴がある。
【００７５】
また、定着ベルト進入部７４−３や出口部７４−４は定着ベルト７７と摺動接触しているので、摺動抵抗が小さくなる構成とするのが好ましい。例えば、図７に示すように、その接触部をコロなどの回転体で構成することにより、摺動抵抗を低減できる。
【００７６】
定着ベルト７７は、例えば、耐熱性の高い、厚さが０．０５〜０．２ｍｍのポリイミド樹脂の表層と裏層に離型層をコーティングした、直径５８ｍｍのベルトである。ここで、表離型層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴムとフッ素樹脂の２層構造、シリコーンゴムとフッ素樹脂の混合体などの材質から構成され、用紙上のトナーの凹凸に追従するために弾性を持たせている。また、裏離型層は、固定部材７４との摺動抵抗を低減させるために、フッ素樹脂処理が施されている。さらに、フッ素グリスなどの潤滑材を塗布することも好ましい。なお、定着ベルト７７の基材としては、樹脂に限らず、例えば、ステンレス、ニッケル、銅などの金属を用いたり、ゴム等を用いたりすることも好ましい。
【００７７】
以上のように構成した定着ベルト７７は、大径の加熱ローラ７８に巻きついて加熱され、定着ニップ部で用紙を加熱加圧することで、用紙Ｐ上のトナー画像を定着させる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態に係る定着装置は、ニップ部の圧力を固定部材だけではなく加熱回転体も利用して受けているので、固定部材を大きくする（強度を増やす）ことなく、幅広、高面圧なニップを得ることができ、高速、高画質画像の対応が可能となる。また、固定部材が小さく、また加熱回転体と接触しているため、定着ベルト周長を短くすることができ、装置を小型化できる。また、固定部材の形状によって、ニップ出口の定着ベルト曲率を大きくすることができ、分離性能に優れ、自然分離が可能である。また、加熱回転体は回転しながら定着ベルトと接しているため、加熱回転体から定着ベルトへの熱伝達効率も優れたものとすることができる。
【００７９】
（第２の実施形態）
上記実施形態では、図３に示したように、加圧ローラ側に加圧機構部を備える構成について説明したが、図４に示すように、加熱ローラ側に加圧機構部を備えるように、すなわち、加圧ローラ７２をフレーム８１に固定し、加熱ローラ側から加圧するようにしても良い。また、固定部材７４を固定して、加熱ローラ側及び加圧ローラ側の両方向から加圧するようにしても良い。
【００８０】
（第３の実施形態）
また、上述のように加熱ローラ７８は定着ベルト７７によって従動回転しているため、各々の部材に速度差が生じることがなく、各々の部材の磨耗劣化を防止することができる。
【００８１】
しかしながら、加熱ローラ７８は、固定部材７４と摺動しながら回転するため、定着ベルト７７による加熱ローラ駆動力よりも固定部材７４との摺動抵抗が大きくなると、加熱ローラ７８が回転しないという問題が生じる。加熱ローラ７８が回転しないと、定着ベルト７７の加熱効率が悪化するばかりでなく、定着ベルト７７の回転抵抗となって定着ベルト７７が回転しなくなるというおそれもある。
【００８２】
そこで、図５に示すように、加圧ローラ７２と加熱ローラ７８とをギヤ６５，６６によりギヤ連結し、加熱ローラ７８とギヤ６５との間にワンウェイクラッチ６７を設けることが好ましい（回転機構部）。ここで、加熱ローラ７８は定着ベルト７７によって従動回転し、ギヤ６５は加熱ローラ７８より数％（１〜５％程度）遅い速度で回転している。
【００８３】
したがって、ワンウェイクラッチ６７は、加熱ローラ回転速度＞加熱ローラギヤ回転速度の状態ではフリー状態であるが、加熱ローラ回転速度がスリップなどで低下すると、加熱ローラ回転速度＝加熱ローラギヤ回転速度でロックし、加熱ローラ７８は数％遅い回転数で駆動回転する。このように、定着ベルト７７と加熱ローラ７８との間にスリップが生じても、加熱ローラ７８が駆動されることで定着ベルト７７を回転させるので、定着ベルト７７がスリップで回転停止しないようにすることができる。
【００８４】
（第４の実施形態）
また、上述のように、定着ベルト７７は加圧ローラ７２によって従動回転している。しかしながら、定着ベルト７７は固定部材７４と摺動しながら回転するため、加圧ローラ７２による定着ベルト駆動力よりも固定部材７４との摺動抵抗が大きくなると、定着ベルト７７が回転しないという問題が発生する。特に、定着ニップ部において用紙搬送中は、加圧ローラ７２と定着ベルト７７間に用紙Ｐが存在するため、加圧ローラ７２による定着ベルト駆動力が低下してしまう。すなわち、定着ベルト７７が回転しないと、用紙Ｐを搬送することができなくなってしまう。
【００８５】
そこで、上述のように（図５）、加熱ローラ７８と加圧ローラ７２とをギヤ６５，６６によりギア連結して、加熱ローラ７８も回転駆動するようにすることが好ましい。
【００８６】
ここで、加熱ローラ７８の速度は、加圧ローラ７２による定着ベルト７７の駆動速度と略同じ（±１％）であるか、速くなるよう（０〜１０％の範囲）に設定される。
【００８７】
また、定着ベルト７７の内面は、上述のようにフッ素樹脂処理が施され、潤滑材が塗布されているため、加熱ローラ７８との接触面でスリップしやすい状態となっている。そのため、定着ベルト７７と異なる速度で加熱ローラ７８を回転させても、安定してスリップするためベルトの走行に問題はないが、定着ベルト７７を駆動することは可能である。ただし、加熱ローラ７８と定着ベルト７７との速度差による磨耗劣化には留意する必要が生じる。
【００８８】
ニップ部で用紙搬送中は、上述のように、加圧ローラ７２による定着ベルト駆動力が低下してしまうが、加熱ローラ７８による定着ベルト駆動力があるため、定着ベルト７７が回転しないという問題を解決できる。さらに、加熱ローラ７８が駆動回転しているため、上述のような定着ベルト７７と加熱ローラ７８とのスリップによって加熱ローラ７８が回転しないという問題も生じない。
【００８９】
なお、定着ベルト速度より加熱ローラ７８を遅く回転させることも可能であるが、加熱ローラ７８が定着ベルトの回転抵抗となってしまい、ニップ出口部での定着ベルトが弛み、用紙分離性が不安定となる可能性がある。よって、加熱ローラ７８は定着ベルトと等速（±１％）、又は速く（０〜１０％の範囲）回転させることが好ましい。
【００９０】
（第５の実施形態）
また、熱源として、図６に示すように誘導加熱手段８９を用いることとしても良い。誘導加熱手段８９は、定着ベルト外面側に非接触で配置され、定着ベルト７７の層内に設けた発熱層を加熱する。なお、誘導加熱手段８９を加熱ローラ内面側に配置して、加熱ローラ７８を加熱して間接的に定着ベルト７７を加熱するようにしても良い。
【００９１】
定着ベルト外面側に非接触で誘導加熱手段８９を用いることで、加熱ローラ７８の内部に熱源を備える必要がないこととなる。そこで、加熱ローラ７８の内面側に、例えば、図６に示すリブ６８を設けるようにすることで強度を増加させ、より高面圧に対応することが可能となる。
【００９２】
また、以上説明した構成による定着装置２５を備えた画像形成装置（図１）とすることにより、上述のように機能する画像形成装置を構成することができる。
【００９３】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１０  中間転写体
１４  駆動ローラ
１５  第１の従動ローラ
１６  第２の従動ローラ
１８  単色作像手段
２０  タンデム作像装置
２１  露光装置
２２  ２次転写装置
２３  ローラ
２４  搬送ベルト
２５  定着装置
２８  媒体収納カセット
３０  原稿台
３１  光源
３２  ミラー
３３  レンズ
３４  ＣＣＤ
３５  給紙コロ
３６  給紙路
３７  レジストローラ
３８  排紙トレイ
４０  像担持体
４１  帯電装置
４２  現像装置
４３  １次転写装置
４４  クリーニング装置
４７  ポリゴンミラー
４８  ミラー
６０  ジャーナル部
６１，６４  ベアリング
６２  スプリング
６３，６５，６６  ギヤ
６７  ワンウェイクラッチ
６８  リブ
７２  加圧ローラ
７４  固定部材
７７  定着ベルト
７８  加熱ローラ
８１  フレーム
８２  加圧レバー
８３  分離爪
８４，８６  熱源
８５−１  サーモパイル
８５−２，８７  サーミスタ
８８  入口ガイド
８９  誘導加熱手段
１００  複写機本体
２００  スキャナ
Ｇ  原稿
Ｌ  書込み光
Ｐ  記録媒体（用紙）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特開平４-５０８８３号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２３５４号公報
【特許文献３】特開２００４−１９８５５６号公報
【特許文献４】特開２００７−３３４２０５号公報
【図１】
0005640405.tif 000002
【図２】
0005640405.tif 000003
【図３】
0005640405.tif 000004
【図４】
0005640405.tif 000005
【図５】
0005640405.tif 000006
【図６】
0005640405.tif 000007
【図７】
0005640405.tif 000008
【図８】
0005640405.tif 000009
【図９】
0005640405.tif 000010
【図１０】
0005640405.tif 000011