(57)【要約】【課題】表面に金属層を有する加熱ロールを採用しつつ加圧ベルトを十分なニップ幅にわたって加熱ロールに押し当てることができる定着装置等を提供する。【解決手段】表面に金属層を有し、回転する筒状の加熱ロール１１１と、その加熱ロール１１１の内部に配置された熱源１１２とを有する加熱部材１１、および、弛みを持つように支持され加熱ロール１１１に接して循環する無端の加圧ベルト１２１と、その加圧ベルトを加熱ロール１１１に押し当てる、加圧ベルト１２１の循環移動方向に並んだ複数の弾性部材１２３，１２４とを有する加圧部材１２を備え、トナー像を保持して搬送されてきた用紙を加熱ロール１１１と加圧ベルト１２１との間に挟んで搬送しながら加熱および加圧することにより、用紙上のトナー像をその用紙上に定着する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に金属層を有し、回転する筒状の加熱ロールと、該加熱ロールの内部に配置された熱源とを有する加熱部材と、
弛みを持つように支持され前記加熱ロールの金属層に接して循環する無端の加圧ベルトと、該加圧ベルトを前記加熱ロールに押し当てる、該加圧ベルトの循環移動方向に並んだ複数の弾性部材とを有する加圧部材とを備え、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を前記加熱ロールと前記加圧ベルトとの間に挟んで搬送しながら加熱および加圧することにより、該用紙上のトナー像を該用紙上に定着することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記複数の弾性部材が、前記用紙の搬送方向下流側ほど硬質な弾性部材であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記複数の弾性部材が、前記用紙の搬送方向下流側ほど、無加圧の状態における前記筒体への食い込み量が大きい弾性部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
前記複数の弾性部材が、前記加熱ロールの外面に沿うように互いに斜めに配置されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の定着装置。
【請求項５】
用紙を搬送して該用紙上にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
請求項１から４のうちいずれか１項記載の定着装置と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、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、アルミニウムや鉄等から成る円筒状芯金とその芯金を被覆するシリコーンゴムからなる弾性層を有する定着ロールと、定着ベルトと、その定着ベルトを定着ロールに押し当てる複数の押圧部材とを備えた定着装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２にも、パイプ状の芯金と弾性層とを有する加熱ローラと、加圧ベルトと、その加圧ベルトを加熱ローラに押し当てる２つの弾性層を有する加圧パッドとを備えた定着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７１２８１号公報
【特許文献２】特開２００９−１０３９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、弾性層の被覆のない金属材料からなる硬質の加熱ロールを採用しつつ加圧ベルトを十分なニップ幅にわたって加熱ロールに押し当てることができる定着装置、およびその定着装置を用いた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】
【０００６】
請求項１は、
表面に金属層を有し、回転する筒状の加熱ロールと、該加熱ロールの内部に配置された熱源とを有する加熱部材と、
弛みを持つように支持され前記加熱ロールの金属層に接して循環する無端の加圧ベルトと、該加圧ベルトを前記加熱ロールに押し当てる、該加圧ベルトの循環移動方向に並んだ複数の弾性部材とを有する加圧部材とを備え、
トナー像を保持して搬送されてきた用紙を前記加熱ロールと前記加圧ベルトとの間に挟んで搬送しながら加熱および加圧することにより、該用紙上のトナー像を該用紙上に定着することを特徴とする定着装置である。
【０００７】
請求項２は、
前記複数の弾性部材が、前記用紙の搬送方向下流側ほど硬質な弾性部材であることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
【０００８】
請求項３は、
前記複数の弾性部材が、前記用紙の搬送方向下流側ほど、無加圧の状態における前記筒体への食い込み量が大きい弾性部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置である。
【０００９】
請求項４は、
前記複数の弾性部材が、前記加熱ロールの外面に沿うように互いに斜めに配置されていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の定着装置である。
【００１０】
請求項５は、
用紙を搬送して該用紙上にトナー像を形成するトナー像形成装置と、
請求項１から４のうちいずれか１項記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の定着装置および請求項５の画像形成装置によれば、加圧ベルトを十分なニップ幅にわたって加熱ロールに押し当てることができる。
【００１２】
請求項２および請求項３の定着装置によれば、加圧ベルトを加熱ロールに押し当てたときに有効な圧力分布を得ることができる。
【００１３】
請求項４の定着装置によれば、小径の加熱ロールに対しても十分なニップ幅を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の画像形成装置の実施形態であるプリンタの概要を示した図である。
【図２】図１のプリンタを構成する定着装置の断面構造を示した図である。
【図３】加熱ロールが加圧ベルトから受けるニップ幅方向の圧力分布を示した模式図である。
【図４】第２実施形態の定着装置の断面構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明の画像形成装置の実施形態であるプリンタの概要を示した図である。
【００１７】
このプリンタ１には、制御部２が備えられており、以下に説明する各部の動作はこの制御部２による制御の下で実行される。
【００１８】
このプリンタ１には、画像形成エンジン３が備えられている。この画像形成エンジン３には、矢印Ａで示す向きに回転する感光体ドラム３１が備えられている。この感光体ドラム３１には、その表面に静電潜像が形成され、現像によりトナー像が形成される。この感光体ドラム３１の回りには、帯電器３２、露光器３３、現像器３４、転写器３５、およびクリーナ３６が配置されている。
【００１９】
帯電器３２は、感光体ドラム３１の表面を一様に帯電する。
【００２０】
露光器３３は、外部からこのプリンタ１に入力されてきた画像信号に基づいて変調された露光光Ｌｂで感光体ドラム３１上に静電潜像を書き込む。
【００２１】
現像器３４は、感光体ドラム３１上の静電潜像をトナーで現像して感光体ドラム３１上にトナー像を形成する。
【００２２】
転写器３５は、感光体ドラム３１上のトナー像を、後述するようにして搬送されてきた用紙Ｐ上に転写する。
【００２３】
クリーナ３６は、転写後の感光体ドラム３１上に残存するトナー等を感光体ドラム３１上から除去する。
【００２４】
このプリンタ１の下部には、用紙Ｐを積み重ねた状態に収容する用紙トレイ４が備えられている。この用紙トレイ４は引出し式となっており、プリンタ１の外部に引き出されて用紙Ｐの補充や交換が行なわれる。
【００２５】
この用紙トレイ４に収容されている用紙Ｐは、その１枚がピックアップロール５により取り出され、搬送ロール６により、矢印Ｂの向きに、タイミング調整ロール７にまで搬送される。そしてこのタイミングロール７は、感光体ドラム３１上のトナー像が転写器３５に対面するタイミングに合わせてその転写器３５の配置位置にまで搬送されるように、用紙Ｐを送り出す。
【００２６】
用紙Ｐは、感光体ドラム３１と転写器３５とに挟まれた経路を通過して搬送され、その間に、転写器３５の作用により、感光体ドラム３１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。
【００２７】
トナー像の転写を受けた用紙Ｐはさらに矢印Ｃで示す向きに搬送されて、定着装置１０に到達する。この定着装置１０は、本発明の定着装置の一実施形態に相当し、加熱部材１１と加圧部材１２とを備えている。用紙Ｐは、加熱部材１１と加圧部材１２とに挟まれて搬送され、その間に加熱および加圧を受け、用紙Ｐ上のトナー像が用紙Ｐ上に定着される。この定着装置１０を通過した用紙Ｐは、排紙ロール８により、矢印Ｄで示す向きに、排紙トレイ９上に排出される。この排紙トレイ９上に排出された用紙Ｐには、定着トナー像からなる画像がプリントされている。
【００２８】
図２は、図１のプリンタを構成する定着装置の断面構造を示した図である。
【００２９】
ここには、各部材について、他の部材との干渉を無視し無加圧の状態における状態が描かれている。
【００３０】
この定着装置１０は、加熱部材１１と加圧部材１２とを有する。
【００３１】
加熱部材１１は加熱ロール１１１と、その加熱ロール１１１の内部に配置された熱源１１２とを有する。加熱ロール１１１は、アルミニウムや鉄などの金属材料からなり、その表面にその金属材料よりも軟質な弾性層の被覆のない構成の、円筒形状を有するロールである。この加熱ロール１１１はこのような単純な構成であり、弾性層の被覆のある加熱ロールと比べ低コストと小さな熱容量を実現している。この加熱ロール１１１は、矢印Ｅで示す向きに回転する。この加熱ロール１１１は、以下に説明する加圧部材１２による押当てを受けるため、この加熱部材１１には、その加熱ロール１１１の内側の、加圧部材１２と対面した位置に、補強用の裏当て部材１１３を備えている。
【００３２】
加圧部材１２には、無端の加圧ベルト１２１が備えられている。この加圧ベルト１２１は、加圧部材１２を構成する他の要素や加熱ロール１１１と重なった単純な円形に示されているが、これは、上述の通り、元々の形状を表現したものであり、実際には加圧部材１２の他の要素や加熱ロール１１１と干渉して変形する。この加圧ベルト１２１は、他の要素と干渉はするものの全体として弛みを持つように支持されており、加熱部材１１に接して加熱部材１１の加熱ロール１１１の矢印Ｅの向きへの回転に応じて従動し、矢印Ｆで示す向きに循環移動する。
【００３３】
また、この加圧部材１２には、パッド保持部材１２２に保持された入口パッド１２３と出口パッド１２４を備えている。これら入口パッド１２３と出口パッド１２４は、双方が弾性部材からなり、加圧ベルト１２１の循環移動方向（矢印Ｆ方向）に並んでいる。これら入口パッド１２３と出口パッド１２４は、本発明にいう複数の弾性部材の一例に相当する。
【００３４】
また、これら入口パッド１２３と出口パッド１２４の双方を覆うように摺動シート１２５が配置されている。この摺動シート１２５は、その循環移動方向（矢印Ｆ方向）の上流側でパッド保持部材１２２に支持されて、入口パッド１２３および出口パッド１２４と加圧ベルト１２１とに挟まれた領域に広がっており、加圧ベルト１２１はその内面が摺動シート１２５に摺動しながら循環移動する。
【００３５】
また、この加圧部材１２１の加圧ベルト１２１の内側にはパッド保持部材１２２を支持する支持部材１２６が備えられている。入口パッド１２３および出口パッド１２４は、支持部材１２６により、パッド保持部材１２２を介して加熱ロール１１１側に押されている。
【００３６】
この定着装置１０は、トナー像を保持して矢印Ｚで示す向きに搬送されてきた用紙を、加熱部材１１を構成する加熱ロール１１１と加圧部材１２を構成する加圧ベルト１２１との間に挟んで搬送しながら加熱および加圧する。これにより、用紙上のトナー像がその用紙上に定着されて、その用紙上に定着されたトナー像からなる画像がプリントされる。
【００３７】
ここで、本実施形態の定着装置１０では、入口パッド１２３と出口パッド１２４は、いずれもが断面矩形の単純な形状を有しており、したがってそれら入口パッド１２３および出口パッド１２４の製造が容易であって低コスト化が図られている。また、本実施形態では、これら入口パッド１２３および出口パッド１２４は加熱ロール１１１の表面の円弧形状に沿うように互いに斜めに配置されている。これにより、弾性層の被覆がなく、かつ小径の加熱ロール１１１であっても、ニップ幅（用紙搬方向（矢印Ｚ方向）の、加熱ロール１１１と加圧ベルト１２１との接触幅）を広げている。さらに、本実施形態では、入口パッド１２３も出口パッド１２４も弾性部材ではあるが、入口パッド１２３よりも出口パッド１２４の方が硬質の弾性体で形成されている。
【００３８】
図３は、加熱ロールが加圧ベルトから受けるニップ幅方向の圧力分布を示した模式図である。
【００３９】
入口パッド１２３よりも出口パッド１２４の方が硬質の弾性体で形成されていることから、ニップ幅内の入口側よりも出口側の方が強い圧力となる。これにより、入口側の圧力が低いため加熱ロール１１１と加圧ベルト１２１との間に用紙が導入され易く、出口側では高い圧力をかけて十分な定着が行なわれる。
【００４０】
尚、この図２に示す定着装置１０の場合、加熱部材１１を押圧するパッドとして、入口パッド１２３と出口パッド１２４の２つが配置されているが、３つ以上のパッドを備え、それら３つ以上のパッドを加熱ロール１１１の表面に沿うように順次斜めに配置することでニップ幅をさらに広げてもよい。またその場合、それら３つ以上のパッドを用紙搬送方向（矢印Ｚ方向）下流側ほど硬質な弾性体で形成することが好ましい。
【００４１】
図４は、第２実施形態の定着装置の断面構造を示した図である。この図４においては、前述の図２に示す定着装置の各要素に対応する要素には、図２において付した符号と同一の符号を付して示し、相違点のみ説明する。
【００４２】
この図４に示す第２実施形態の定着装置１０’では、図２に示す出口パッド１２４に代わる出口パッド１２４’が備えられている。
【００４３】
この出口パッド１２４’は、入口パッド１２３と同じ材質、同じ硬さの弾性体で形成されている。ただし、この図４に示すように、無加圧の状態における加熱ロール１１１への食い込み量が入口パッド１２３と比べ大きい。これにより、入口パッド１２３および出口パッド１２４’が加熱ロール１１１に向けて押し当てられたときに入口パッド１２３よりも出口パッド１２４’の方が強く押し潰されることになり、入口パッド１２３と出口パッド１２４が同じ種類の材質であっても、図３に示す圧力分布を形成することができる。
【００４４】
尚、この出口パッド１２４’は、入口パッド１２３と比べ厚み寸法を大きくすることで加熱ロール１１１への食い込み量を大きくしているが、厚み寸法自体は入口パッド１２３と同一とし、出口パッド１２４’をこの図４に示す固定位置よりも加熱ロール１１１に近寄った位置に固定することで、加熱ロール１１１への食い込み量を大きくしてもよい。
【００４５】
また、ここでは、入口パッド１２３と出口パッド１２４’の断面寸法を異ならせているが、いずれも同一の長方形であって同一の断面寸法とし、その長方形の長辺を加熱ロール１１１に向けるか短辺を加熱ロール１１１に向けるかにより、入口パッドと出口パッドの加熱ロール１１１への食い込み量を変えてもよい。
【００４６】
尚、この図４には入口パッド１２３と出口パッド１２４’との２つのパッドが示されているが、３つ以上のパッドを備え、用紙搬送方向（矢印Ｚ方向）下流側ほど加熱ロール１１１への食い込み量を上げるようにしてもよい。
【００４７】
また、図２に示す定着装置の場合も図４に示す定着装置の場合も、入口パッド１２３と出口パッド１２４，１２４’を加熱ロール１１１に沿うように互いに斜めに配置しているが、加熱ロール１１１の径寸法によっては、それら入口パッドと出口パッドを平らに配置してもよい。
【００４８】
以上の実施形態によれば、弾性層の被覆のない金属ロールからなる加熱ロール１１１を備えた構成においても、十分な定着が行なわれる定着装置が実現できる。
【符号の説明】
【００４９】
１    プリンタ
２    制御部
３    画像形成エンジン
４    用紙トレイ
１０，１０’    定着装置
１１    加熱部材
１２    加圧部材
１１１    加熱ロール
１１２    熱源
１１３    裏当て部材
１２１    加圧ベルト
１２２    パッド保持部材
１２３    入口パッド
１２４，１２４’    出口パッド
１２５    摺動シート
１２６    支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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