(57)【要約】【課題】ニップ幅が長く、かつ密着性の高いニップ部を形成することができ、定着して得られた画像に光沢むらが発生することを防止できる定着装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の支持部材に架け渡されて、回転する無端状の定着ベルト４３と、定着ベルト４３の外周面に当接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４２とを備える定着装置であって、複数の支持部材は、定着ベルト４３を介して加圧ローラ４２と対向する定着ローラ４１と、定着ローラ４１より用紙搬送方向Ｐ下流側に、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２と離反して設けられる用紙の分離部材４４とを有する。ニップ部Ｎは、定着ローラ４１と当接する第１ニップ領域Ｎ１と、第１ニップ領域Ｎ１の用紙搬送方向Ｐ下流側に続く第２ニップ領域Ｎ２とを含む。さらに、この定着装置４０は、第１ニップ領域Ｎ１の幅が、第２ニップ領域Ｎ２の幅と同等以上となるように構成されている。【選択図】図２
2008216294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の支持部材に架け渡されて、回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に当接してニップ部を形成する加圧ローラとを備え、
前記複数の支持部材は、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラと対向する定着ローラと、
前記定着ローラより用紙搬送方向下流側に、前記定着ローラ及び前記加圧ローラと離反して設けられる用紙の分離部材とを有し、
前記ニップ部は、前記定着ローラと当接する第１ニップ領域Ｎ１と、前記第１ニップ領域Ｎ１の用紙搬送方向下流側に続く第２ニップ領域Ｎ２とを含み、
前記第１ニップ領域Ｎ１の幅が、前記第２ニップ領域Ｎ２の幅と同等以上であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記分離部材と接する部分の前記定着ベルトの曲率半径が、前記定着ローラの半径より小さい請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ローラが、前記定着ベルトを加熱する加熱ローラである請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記複数の支持部材は、弾性体ローラとしての前記定着ローラと、加熱ローラとを含み、
前記定着ベルトは、前記定着ローラ、前記加熱ローラ及び前記分離部材に架け渡され、
前記加熱ローラは、前記定着ベルトを加熱する請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第１ニップ領域Ｎ１の幅が、前記第２ニップ領域Ｎ２の幅の２倍以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記分離部材が、前記定着ベルトと摺接する摺接面を持つ固定のガイド部材である請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記分離部材が、前記定着ベルトの回転に伴って従動回転する従動ローラである請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記ニップ部の始端の前記定着ベルトの第１温度と、前記分離部材による用紙の離接位置の前記定着ベルトの第２温度との差が、１０℃未満である請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記定着ベルトが、熱容量の大きな部材である請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着ベルトが、ニッケル層を含む部材、又は表面にシリコーンゴム層を有する部材からなるベルトである請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記分離部材が、断熱性を有する断熱材からなる部材、又は断熱性を有する断熱材で被覆された部材である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記加圧ローラが、前記定着ベルトを駆動する駆動ローラである請求項１〜１１のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１３】
電子写真方式を利用した画像形成装置であって、
請求項１〜１２のいずれか１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、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等の電子写真方式を利用した画像形成装置に適用され、用紙に転写された未定着トナー像を用紙に定着させるための定着装置、及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、及びこれらの複合機等の電子写真方式を利用した画像形成装置には、用紙に転写された未定着トナー像を用紙に定着させる定着処理を施す定着装置が備えられている。定着装置は、一般的に、用紙を加熱する定着ローラと、周面がこの定着ローラの周面に当接状態で対向配置された加圧ローラとを備えて構成され、これら両ローラ間のニップ部に、未定着トナー像が転写された用紙を通過させることによって定着処理を施す。
【０００３】
このような定着装置は、ニップ幅が短いので、未定着トナーを溶融して用紙に定着させる定着処理に必要な熱量を与えるために、高い定着温度で定着させる必要がある。しかしながら、高い定着温度で定着処理を施すと、ニップ部の終端において、定着ローラにトナーが付着する、いわゆる高温オフセット現象が発生する。このことは、高い定着温度でトナーを溶融すると、特にカラートナーのような低融点のトナーは、粘度が大きく低下してトナー同士の接着力（トナー間の凝集力）が大きく低下するので、定着ローラとトナーとの接着力がトナー間の凝集力を上回ることによる。
【０００４】
また、複数色のトナーを用いて印刷するカラー印刷の場合、複数色のトナーが重なりトナー像が厚くなるので、定着ローラに接触する側のトナー像の温度と用紙に接触している側のトナー像の温度とで大きな温度差が発生してしまい、トナー像を均一に溶融させることができない。
【０００５】
そこで、比較的低い定着温度を長い時間をかけてトナーに必要な熱量を与えるために、長いニップ幅を確保した定着装置が提案されている。例えば、加圧ローラ及び定着ローラの表面に弾性層を設け、加圧ローラと定着ローラと圧接によって弾性層を変形させることで、長いニップ幅を確保し、さらに、この変形したニップ部の形状に基づいて、定着ローラから用紙を分離する定着装置が挙げられる。このような定着装置は、弾性層を厚くするほど、長いニップ幅が確保できるが、定着ローラに厚い弾性層を設けた場合、弾性層の熱伝導性の低さに起因して、定着ローラ表面がトナーの定着可能温度に達するまでの待ち時間、いわゆるウォームアップ時間が長くなる。さらに、連続通紙時の温度追従性が低下し、トナー像への熱供給むらが発生し、定着された画像に光沢むらが発生する。
【０００６】
上記問題を解決するために、ベルトを用いてトナー像を用紙に定着させる技術が提案されている。例えば、定着ローラと従動ローラとに架け渡されて、回転する無端状の定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラと対向する加圧ローラとを備え、用紙が定着ベルトに接触した状態で搬送されるように構成されている定着装置が知られている（特許文献１参照）。さらに、このような用紙が定着ベルトに接触状態で搬送されるように構成されている定着装置において、定着ベルトを導電性部材を基体として構成し、定着ローラに転写手段における印加電圧とは逆極性の電圧を印加する定着装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
また、図７に示すような定着装置１０１が提案されている。図７は、従来の定着装置１０１の構成を示す概略断面図である。図７（ａ）は、定着装置１０１の全体構成を示し、図７（ｂ）は、定着装置１０１の従動ローラ１０２周辺を拡大して示す。定着装置１０１は、定着ローラ１０３と従動ローラ１０２とに架け渡されて、回転する無端状の定着ベルト１０４と、定着ベルト１０４を介して定着ローラ１０３と対向する加圧ローラ１０５とを備え、定着ローラ１０３の用紙搬送方向Ｐ下流側で、従動ローラ１０２を定着ベルト１０４を介して加圧ローラ１０５に押圧することで定着ベルト１０４を加圧ローラ１０５に巻きつけるように構成されている（特許文献３及び特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平４−２８４４８２号公報
【特許文献２】特開平９−１９００９９号公報
【特許文献３】特開２０００−８９５９３号公報
【特許文献４】特開２００３−３３７４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１によれば、ニップ部として、定着ローラと加圧ローラとの圧接による第１ニップ領域と、それに続き、定着ベルトと用紙との接触搬送による第２ニップ領域とが形成され、ニップ幅の長いニップ部が形成されることが提案されている。しかしながら、第２ニップ領域は、用紙と定着ベルトとが接触しているだけで、用紙と定着ベルトとを密着させる力が全くかかっておらず、定着ベルトと用紙との密着性は非常に低い。このように定着ベルトと用紙との密着性が低いと、定着ベルトからの用紙への熱供給むらが発生し、定着して得られた画像に光沢むらが発生する。
【０００９】
特許文献２によれば、第２ニップ領域で、用紙と定着ベルトとの間に静電気力が働くので、用紙と定着ベルトとの密着性が高めることができる旨が記載されている。しかしながら、静電気力は物理的な押圧力より弱く、定着ベルトからの用紙への熱供給むらの発生を抑制できるほど、定着ベルトと用紙との密着性を高めることができない。
【００１０】
また、特許文献３及び特許文献４に記載の定着装置１０１は、図７（ａ）に示すように、ニップ部Ｎとして、定着ローラ１０３が当接されている第１ニップ領域Ｎ１と、それに続く第２ニップ領域Ｎ２とが形成される。この第２ニップ領域Ｎ２は、第１ニップ領域Ｎ１の終端から、従動ローラ１０２と加圧ローラ１０５との圧接箇所まで続く領域である。また、第２ニップ領域Ｎ２は、加圧ローラ１０５が定着ベルト１０４を介して従動ローラ１０２を押圧することによって形成されている。これらのことから、上記定着装置１０１によれば、ニップ幅が長く、押圧力のかかったニップ部を形成できることが開示されている。しかしながら、実際には、図７（ｂ）に示すように、定着ベルト１０４が、第２ニップ領域Ｎ２内で、定着ベルト１０４が加圧ローラ１０５から離れるようなたわみ１０６、いわゆる圧抜けが発生し、用紙Ｐと定着ベルト１０４との密着性が低くなる領域ができる。
【００１１】
そこで、本発明は、ニップ幅が長く、かつ密着性の高いニップ部を形成することができ、定着して得られた画像に光沢むらが発生することを防止できる定着装置、及びこの定着装置を備え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】
【００１２】
本発明の定着装置は、複数の支持部材に架け渡されて、回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に当接してニップ部を形成する加圧ローラとを備え、前記複数の支持部材は、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラと対向する定着ローラと、前記定着ローラより用紙搬送方向下流側に、前記定着ローラ及び前記加圧ローラと離反して設けられる用紙の分離部材とを有し、前記ニップ部は、前記定着ローラと当接する第１ニップ領域Ｎ１と、前記第１ニップ領域Ｎ１の用紙搬送方向下流側に続く第２ニップ領域Ｎ２とを含み、前記第１ニップ領域Ｎ１の幅が、前記第２ニップ領域Ｎ２の幅と同等以上であることを特徴とする定着装置である。
【００１３】
この構成によれば、加圧ローラを定着ベルトの外周面に当接することによって形成されるニップ部としては、定着ローラと当接する第１ニップ領域Ｎ１と、その第１ニップ領域Ｎ１の用紙搬送方向下流側に続く第２ニップ領域Ｎ２とを含む。第１ニップ領域Ｎ１は、定着ローラと加圧ローラとが定着ベルトを介して圧接する領域であるので、ベルトを用いない従来の定着装置のニップ部に相当するものである。本発明におけるニップ部は、この第１ニップ領域Ｎ１だけではなく、第２ニップ領域Ｎ２も含むので、定着ローラに弾性層を設けることなく、ニップ幅の長いニップ部を形成できる。
【００１４】
第２ニップ領Ｎ２域は、用紙の分離部材によって定着ローラから定着ベルトを離反させることによって、定着ベルト外周面が加圧ローラに当接されるようになった領域である。よって、第２ニップ領域Ｎ２は、用紙の分離部材によって、定着ベルトが加圧ローラに押し付けられている。また、用紙の分離部材は、定着ローラ及び加圧ローラと離反して設けられているので、用紙の分離部材が定着ベルトを介して加圧ローラに押圧せずに第２ニップ領域が形成されている。したがって、第２ニップ領域Ｎ２内での定着ベルトのたわみ、いわゆる圧抜けの発生を抑制できる。
【００１５】
また、第１ニップ領域Ｎ１の幅は、第２ニップ領域Ｎ２の幅と同等以上であるので、第１ニップ領域Ｎ１でのトナー温度を保ちながら、第２ニップ領域Ｎ２を通過させて用紙を搬送できる。したがって、この第２ニップ領域Ｎ２は、トナーの定着ベルトへの接着力により、トナーが定着ベルトに密着するのを補助し、用紙と定着ベルトとの密着性を高めることができる。さらに、第２ニップ領域Ｎ２でのトナー温度低下を抑えることができるので、適切なトナー温度で用紙を定着ベルトから分離できる。
【００１６】
以上より、本発明の定着装置は、ニップ幅が長く、かつ密着性の高いニップ部を形成することができ、定着処理を施して得られた画像に光沢むらが発生することを防止できる。
【００１７】
また、前記定着装置において、前記分離部材と接する部分の前記定着ベルトの曲率半径が、前記定着ローラの半径より小さいことが好ましい。この構成によれば、定着ベルトが分離部材と接する部分で定着ベルトの走行する方向が大きく変わるので、用紙と定着ベルトとの密着性が高くても、用紙の腰や自重によって用紙を定着ベルトから容易に剥離できる。
【００１８】
前記定着ローラが、前記定着ベルトを加熱する加熱ローラであることが好ましい。この構成によれば、定着ローラと当接する第１ニップ領域Ｎ１を、定着ローラが直接加熱するので、熱効率が高い。また、定着ローラが加熱ローラを兼ねるので、定着ローラ以外に別途、加熱ローラを設けなくてよいので省スペース化が図れる。
【００１９】
前記複数の支持部材は、弾性体ローラとしての前記定着ローラと、加熱ローラとを含み、前記定着ベルトは、前記定着ローラ、前記加熱ローラ及び前記分離部材に架け渡され、前記加熱ローラは、前記定着ベルトを加熱することが好ましい。この構成によれば、定着ローラとは別に加熱ローラを設けるので、定着ローラは、定着処理に適切な弾性ローラを用いることができる。
【００２０】
前記第１ニップ領域Ｎ１の幅が、前記第２ニップ領域Ｎ２の幅の２倍以下であることが好ましい。この構成によれば、第１ニップ領域Ｎ１でトナーを溶融させ、第２ニップ領域Ｎ２でトナーが定着ベルトに密着するのを補助する効果を充分に発揮でき、第２ニップ領域Ｎ２での密着性がより高いニップ部を形成できる。
【００２１】
前記定着装置において、前記分離部材が、前記定着ベルトと摺接する摺接面を持つ固定のガイド部材であることが好ましい。このような分離部材は、第２ニップ領域Ｎ２の終端近傍まで近づけることができるので、第２ニップ領域Ｎ２を好適なニップ幅に容易に設定することができ、さらに、省スペース化が図れる。また、分離部材と接する部分の定着ベルトの曲率半径が小さくなるよう設定でき、分離性及び搬送性の安定化、剥離速度増加によるオフセット現象及び画像乱れの発生の抑制に寄与できる。
【００２２】
前記分離部材が、前記定着ベルトの回転に伴って従動回転する従動ローラであることが好ましい。このような分離部材は、摺動負荷が低減され、定着ベルト及び分離部材の損傷を抑制できる。
【００２３】
前記ニップ部の始端の前記定着ベルトの第１温度と、前記分離部材による用紙の離接位置の前記定着ベルトの第２温度との差が、１０℃未満であることが好ましい。このように、第１温度と第２温度との温度差が小さいと、第２ニップ領域Ｎ２でトナーの定着ベルトへの接着力を維持できるので、用紙と定着ベルトとの密着性を確保できる。さらに、定着ベルトの温度低下が少ないので、トナー温度の低下も少なく、適切なトナー温度で用紙を定着ベルトから分離できる。
【００２４】
前記定着ベルトが、熱容量の大きな部材であることが、定着ベルトの温度低下が少なくなるので好ましい。特に、定着ベルトが、ニッケル層を含む部材、又は表面にシリコーンゴム層を有する部材からなるベルトであることが好ましい。
【００２５】
前記分離部材が、断熱性を有する断熱材からなる部材、又は断熱性を有する断熱材で被覆された部材であることが好ましい。この構成によれば、分離部材が接触することによる定着ベルトの温度低下を抑制できる。
【００２６】
前記加圧ローラが、前記定着ベルトを駆動する駆動ローラであることが好ましい。この構成によれば、第２ニップ領域Ｎ２で、定着ベルトが加圧ベルトの回転方向に倣う力が加わり、この力が用紙と定着ベルトとを密着させる力となるので、第２ニップ領域Ｎ２での用紙と定着ベルトとの密着性を高めることができる。
【００２７】
本発明の画像形成装置は、電子写真方式を利用した画像形成装置であって、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。この構成によれば、画像形成装置は、本発明の定着装置の効果を享受したものであり、光沢むらが発生しにくく、高品質な画像を用紙に形成することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の定着装置は、ニップ幅が長く、かつ密着性の高いニップ部を形成することができ、定着して得られた画像に光沢むらが発生することを防止できる。したがって、本発明の定着装置を備えた場合、光沢むらの発生が少なく、高品質な画像を形成することができる画像形成装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置に係る最良の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。画像形成装置として、タンデム式の画像形成装置を例に挙げて説明するが、電子写真方式を利用した画像形成装置であればよく、タンデム式の画像形成装置に限定されない。また、画像形成装置の種類として、カラープリンタを例に挙げて説明するが、例えば、複写機、ファクシミリ装置、及び複合機等であってもよい。また、像担持体として、ドラム状の感光体である感光体ドラムを例に挙げて説明するが、これに限定するものではなく、ベルト状の感光体、及びシート状の感光体等に対しても適用できる。
【００３０】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係る定着装置が適用された画像形成装置の一例であるカラープリンタについて図１に基づき説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る定着装置４０を備えるカラープリンタ１の全体構成を示した概略断面図である。
【００３１】
このカラープリンタ１は、図１に示すように、箱型の機器本体１ａを有している。この機器本体１ａ内には、用紙Ｐを給紙する給紙部２と、この給紙部２から給紙された用紙Ｐを搬送しながら当該用紙Ｐに画像データ等に基づくトナー像を転写する画像形成部３と、この画像形成部３で用紙Ｐ上に転写された未定着トナー像を用紙Ｐに定着する定着処理を施す定着部４とが設けられている。さらに、前記機器本体１ａの上面には、前記定着部４で定着処理の施された用紙Ｐが排紙される排紙部５が設けられている。
【００３２】
前記給紙部２は、給紙カセット２１、ピックアップローラ２２、給紙ローラ２３，２４，２５、及びレジストローラ２６を備えている。給紙カセット２１は、機器本体１ａから挿脱可能に設けられ、各サイズの用紙Ｐを貯留する。ピックアップローラ２２は、給紙カセット２１の図１に示す右上方位置に設けられ、給紙カセット２１に貯留されている用紙Ｐを１枚ずつ取り出す。給紙ローラ２３，２４，２５は、ピックアップローラ２２によって取り出された用紙Ｐを用紙搬送路に送り出す。レジストローラ２６は、給紙ローラ２３，２４，２５によって用紙搬送路に送り出された用紙Ｐを一時待機させた後、所定のタイミングで画像形成部３に供給する。
【００３３】
また、給紙部２は、機器本体１ａの図１に示す右側面に取り付けられる不図示の手差しトレイとピックアップローラ２７とをさらに備えている。このピックアップローラ２７は、手差しトレイに載置された用紙Ｐを取り出す。ピックアップローラ２７によって取り出された用紙Ｐは、給紙ローラ２３，２５によって用紙搬送路に送り出され、レジストローラ２６によって、所定のタイミングで画像形成部３に供給される。
【００３４】
前記画像形成部３は、画像形成ユニット７と、この画像形成ユニット７によってその表面（接触面）にコンピュータ等から電送された画像データに基づくトナー像が１次転写される中間転写ベルト１１と、この中間転写ベルト１１上のトナー像を給紙カセット２１から送り込まれた用紙Ｐに２次転写させるための２次転写ローラ１２とを備えている。
【００３５】
前記画像形成ユニット７は、上流側（図１では左側）から下流側に向けて順次配設されたブラック用ユニット７Ｋと、イエロー用ユニット７Ｙと、シアン用ユニット７Ｃと、マゼンタ用ユニット７Ｍとを備えている。各ユニット７Ｋ，７Ｙ，７Ｃ及び７Ｍは、それぞれの中央位置に像担持体としての感光体ドラム７１が矢符（反時計回り）方向に回転可能に配置されている。そして、各感光体ドラム７１の周囲には、帯電器７５、露光装置７６、現像装置７２、クリーニング装置７３及び除電器７４等が、回転方向上流側から順に各々配置されている。
【００３６】
帯電器７５は、矢符方向に回転されている感光体ドラム７１の周面を均一に帯電させる。帯電器７５としては、例えば、スコロトロン帯電器等が挙げられる。露光装置７６は、いわゆるレーザ走査ユニットであり、帯電器７５によって均一に帯電された感光体ドラム７１の周面に、画像読取装置等から入力された画像データに基づくレーザ光を照射し、感光体ドラム７１上に画像データに基づく静電潜像を形成する。現像装置７２は、静電潜像が形成された感光体ドラム７１の周面にトナーを供給することで、画像データに基づくトナー像を転写させる。そして、このトナー像が中間転写ベルト１１に１次転写される。クリーニング装置７３は、中間転写ベルト１１へのトナー像の１次転写が終了した後、感光体ドラム７１の周面に残留しているトナーを清掃する。除電器７４は、１次転写が終了した後、感光体ドラム７１の周面を除電する。クリーニング装置７３及び除電器７４によって清浄化処理された感光体ドラム７１の周面は、新たな帯電処理のために帯電器７５へ向かい、新たな１次転写が行われる。
【００３７】
中間転写ベルト１１は、無端状のベルト状回転体であって、表面（接触面）側が各感光体ドラム７１の周面にそれぞれ当接するように駆動ローラ１３、従動ローラ１４、バックアップローラ１５、一次転写ローラ１６及びテンションローラ１７等の複数のローラに架け渡されている。また、中間転写ベルト１１は、各感光体ドラム７１と対向配置された一次転写ローラ１６によって感光体ドラム７１に押圧された状態で、前記複数のローラによって無端回転するように構成されている。駆動ローラ１３は、ステッピングモータ等の駆動源１８によって回転駆動し、中間転写ベルト１１を無端回転させるための駆動力を与える。従動ローラ１４、バックアップローラ１５、一次転写ローラ１６及びテンションローラ１７は、回転自在に設けられ、駆動ローラ１３による中間転写ベルト１１の無端回転に伴って従動回転する。これらのローラ１４，１５，１６，１７は、駆動ローラ１３の主動回転に応じて中間転写ベルト１１を介して従動回転するとともに、中間転写ベルト１１を支持する。テンションローラ１７は、中間転写ベルト１１が弛まないように中間転写ベルトに対してテンション（張力）を与える。
【００３８】
１次転写ローラ１６は、１次転写バイアス（トナーの帯電極性とは逆極性）を中間転写ベルト１１に印加する。そうすることによって、各感光体ドラム７１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム７１と１次転写ローラ１６との間で、駆動ローラ１３の駆動により矢符（時計回り）方向に周回する中間転写ベルト１１に重ね塗り状態で順次転写（１次転写）される。
【００３９】
２次転写ローラ１２は、トナー像と逆極性の２次転写バイアスを用紙Ｐに印加する。そうすることによって、中間転写ベルト１１上に１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ１２とバックアップローラ１５との間で用紙Ｐに転写され、これによって、用紙Ｐにカラーの転写画像（未定着トナー像）が転写される。
【００４０】
前記定着部４は、画像形成部３で用紙Ｐに形成された未転写トナー像を用紙Ｐに定着させる定着処理を施すものであり、定着装置４０を備えて構成される。この定着装置４０は、通電発熱体により加熱される定着ローラ４１等の複数の支持部材に架け渡されて回転する無端状の定着ベルト４３と、定着ベルト４３の外周面に当接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４２とを備えている。この定着装置４０の構成については、後に詳説する。そして、前記画像形成部３で２次転写ローラ１２により未転写トナー像が転写された用紙Ｐは、定着ベルト４３と加圧ローラ４２との間に形成されたニップ部Ｎへ向けて送り込まれ、ニップ部Ｎを通過することによって、定着ローラ４１からの熱による定着処理によって未転写トナー像が用紙Ｐに定着される。そして、定着処理の施された用紙Ｐは、排紙部５へ排紙されるようになっている。また、本実施形態のカラープリンタ１では、定着部４と排紙部５との間に適所に搬送ローラ６が配設されている。
【００４１】
排紙部５は、カラープリンタ１の機器本体１ａの頂部が凹没されることによって形成され、この凹没した凹部の底部に排紙された用紙Ｐを受ける排紙トレイ５１が形成されている。
【００４２】
次に、本発明の第１実施形態に係る定着装置４０の構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態に係る定着装置４０の構成を示す概略断面図であり、図１に示したカラープリンタ１に備えた定着装置４０の構成を拡大して示したものである。
【００４３】
定着装置４０は、加圧ローラ４２と、定着ベルト４３と、定着ベルト４３の外周面温度を検出するサーミスタ４６と、用紙Ｐをニップ部Ｎへ案内する前方ガイド板４７と、ニップ部Ｎからの用紙Ｐを外部に案内する後方ガイド板４８とを備える。
【００４４】
前記定着ベルト４３は、無端状のベルトであって、定着ローラ４１、用紙の分離部材４４、及びテンションローラ４５の複数の支持部材に架け渡された状態で、複数の支持部材及び加圧ローラ４３等によって無端回転するように構成されている。加圧ローラ４２を定着ベルト４３の外周面に当接することによって形成されるニップ部Ｎとしては、定着ローラ４１と当接する第１ニップ領域Ｎ１と、その第１ニップ領域Ｎ１の用紙搬送方向Ｐ下流側に続く第２ニップ領域Ｎ２とを含む。第１ニップ領域Ｎ１は、定着ローラ４１と加圧ローラ４２とが定着ベルト４３を介して圧接する領域であるので、ベルトを用いない従来の定着装置のニップ部に相当するものである。本発明におけるニップ部は、この第１ニップ領域Ｎ１だけではなく、第２ニップ領域Ｎ２も含むので、定着ローラ４１に弾性層を設けることなく、ニップ幅の長いニップ部を形成できる。
【００４５】
また、定着ベルト４３は、熱容量の大きな部材であることが、定着ベルト４３の温度低下を少なくする点で好ましい。定着ベルト４３としては、特に限定されないが、ニッケル層又はステンレス層を含む部材、又は表面にシリコーンゴム層を有する部材からなることが好ましい。定着ベルト４３の好ましい具体例として、例えば、芯材としてのニッケルベルトと、このニッケルベルトから外周面に向かって順に積層された、弾性層としてのシリコーンゴム層と、離型層としてのフッ素樹脂層とを備えて構成されるものが挙げられる。前記フッ素樹脂層としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられ、ＰＦＡが好ましく用いられる。前記フッ素樹脂層は、シリコーンゴム層の上にＰＦＡ等を用いてフッ素加工してもよいが、ＰＦＡチューブをニッケルベルト及びシリコーンゴム層に被せるようにしてもよい。
【００４６】
前記ニッケルベルトの厚みは、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、３０〜４０μｍが好ましく、例えば、３５μｍに設定される。前記シリコーンゴム層の厚みは、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、４００〜８００μｍが好ましく、例えば、５００μｍに設定されている。前記フッ素樹脂層の厚みは、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、３０〜７０μｍが好ましく、例えば、５０μｍに設定されている。
【００４７】
前記定着ローラ４１は、定着ベルト４３を介して加圧ローラ４２に対向して配置される。定着ローラ４２は、特に限定されないが、例えば、離型層としてのＰＦＡ等のフッ素樹脂層を備えた金属ローラ８１と、金属ローラ８１に内装された熱源としてのハロゲンランプ８２とを備えて構成される。定着ローラ４１は、弾性層を備えてもよいが、備えなくてもよい。本実施形態のように弾性体を備えないと、定着ベルト４３表面がトナーの定着可能温度に達するまでの待ち時間、いわゆるウォームアップ時間が短くなり、さらに、連続通紙時の温度追従性が良好となる。
【００４８】
金属ローラ８１の材質は、特に限定されるものではなく、任意の金属が使用可能であるが、鉄が好ましく用いられる。金属ローラ８１の厚みは、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、０．３ｍｍ〜０．７ｍｍが好ましく、例えば、０．５ｍｍに設定されている。
【００４９】
ハロゲンランプ８２は、サーミスタ４６の検出温度によって制御された図略の電源からの電力が供給されることによって発熱する通電発熱体である。ハロゲンランプ８２は、用紙Ｐ上のトナー像に対して定着処理を施すことができるほど定着ベルト４３を加熱できればよく、例えば、１０００Ｗのハロゲンランプが用いられる。
【００５０】
定着ローラ４２は、このハロゲンランプ８２からの輻射熱によって加熱された金属ローラ８１からの伝熱によって、定着ベルト４３を加熱する加熱ローラである。定着ローラ４１が加熱ローラであると、定着ローラ４１と当接する第１ニップ領域Ｎ１を、定着ローラ４１が直接加熱するので、熱効率が高い。また、定着ローラ４１が加熱ローラを兼ねるので、定着ローラ４１以外に別途、加熱ローラを設けなくてよいので省スペース化が図れる。
【００５１】
また、定着ローラ４１の外径は、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、３０〜５０ｍｍであることが好ましく、例えば、４０ｍｍに設定されている。
【００５２】
前分離部材４４は、定着ローラ４１より用紙搬送方向Ｐの下流側に、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２と離反して設けられる。また、前記分離部材４４は、定着ベルト４３との摺接面が第１ニップ領域Ｎ１の始端と終端とを結ぶ接線よりも加圧ローラ４２寄りになるように配置される。この分離部材４４は、定着ベルト４３を定着ローラ４１から離反させ、定着ベルト４３の外周面に加圧ローラ４２が当接された部分が形成される。この部分が第２ニップ領域に相当する。つまり、第２ニップ領域Ｎ２は、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２と離反して設けられる分離部材４４を、第１ニップ領域Ｎ１の始端と終端とを結ぶ接線よりも加圧ローラ４２寄りに配置することで形成される領域である。したがって、分離部材４４によって、定着ベルト４３が加圧ローラ４２に押し付けられるので、第２ニップ領域Ｎ２内での定着ベルト４３のたわみ、いわゆる圧抜けの発生を抑制できる。
【００５３】
また、分離部材４４による用紙Ｐの離接位置と、ニップ部Ｎの終端との距離Ｄは、短いほうが好ましい。そうすることによって、第２ニップ領域Ｎ２内での定着ベルト４３のたわみ、いわゆる圧抜けの発生をより抑制できる。
【００５４】
分離部材４４は、定着ベルト４３と摺接する摺接面を持つ固定のガイド部材である。この分離部材４４は、第２ニップ領域Ｎ２の終端近傍まで近づけることができるので、上記距離Ｄを用紙に短くできる。第２ニップ領域Ｎ２を好適なニップ幅に容易に設定することもでき、さらに、省スペース化が図れる。また、分離部材４４と接する部分の定着ベルト４３の曲率半径が小さくなるよう設定でき、分離性及び搬送性の安定化、剥離速度増加によるオフセット現象及び画像乱れの発生の抑制に寄与できる。
【００５５】
分離部材４４の材質は、特に限定されないが、断熱性を有する断熱材からなる部材、又は断熱性を有する断熱材で被覆された部材であることが好ましい。分離部材４４が接触することによる定着ベルト４３の温度低下を抑制できる。分離部材４４の好ましい具体例としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）を、アラミド樹脂からなるノーメックスフェルトとフッ素含浸ガラスクロスとを貼り合わせたシートで被覆したものが挙げられる。
【００５６】
また、分離部材４４と接する部分の定着ベルト４３の曲率半径が、定着ローラ４１の半径（外径）より小さい。そうすると、定着ベルト４３が分離部材４４と接する部分で定着ベルト４３の走行する方向が大きく変わるので、用紙Ｐと定着ベルト４３との密着性が高くても、用紙Ｐの腰や自重によって用紙Ｐを定着ベルト４３から容易に剥離できる。
【００５７】
テンションローラ４５は、定着ベルト４３が弛まないように定着ベルト４３に対してテンションを与える。このテンションローラ４５によって、第２ニップ領域Ｎ２内での定着ベルト４３のたわみ、いわゆる圧抜けの発生をより抑制できる。また、テンションローラ４５は、回転自在に設けられ、定着ベルト４３の無端回転に伴って従動回転することが好ましい。このようなテンションローラ４５は、摺動負荷が低減され、定着ベルト４３の損傷を抑制できる。テンションローラ４５の外径は、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、１０〜１５ｍｍであることが好ましく、例えば、１２ｍｍに設定されている。テンションローラ４５の材質は、特に限定されることがないが、例えば、ＳＵＳの表面にセラミックコートされているものが挙げられる。
【００５８】
サーミスタ４６は、定着ベルト４３の定着ローラ４１と接触している部分の外周面に接触して、定着ベルト４３の外周面温度を検出する温度センサである。サーミスタ４６は、特に限定されないが、例えば、金属酸化物を主原料とし、高温にて焼結されるセラミック半導体であり、温度が上がると抵抗値の下がる負の温度係数を有するものである。上記ハロゲンランプ８２は、このサーミスタ４６で検出された定着ベルト４３の外周面温度に係る信号に基づいて図略の制御部で、供給される電力が調整され定着ベルト４３の外周面温度が所定の温度に維持されるように制御されている。
【００５９】
前記加圧ローラ４２は、定着ベルト４３の外周面に押圧当接してニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ４２の好ましい具体例としては、例えば、芯材としての金属ローラ８３と、この金属ローラ８３の外周面に向かって順に積層された、弾性層としてのシリコーンゴム層８４と、離型層としてのフッ素樹脂層と、金属ローラ８３に内装されたハロゲンランプ８５を備えて構成されるものが挙げられる。金属ローラ８３の材質は、特に限定されるものではなく、任意の金属が使用可能であるが、アルミニウムが好ましく用いられる。前記フッ素樹脂層としては、例えば、ＰＦＡ及びＰＴＦＥ等が挙げられ、ＰＦＡが好ましく用いられる。フッ素樹脂層は、シリコーンゴム層８４の上にＰＦＡ等を用いてフッ素加工してもよいが、ＰＦＡチューブをシリコーンゴム層８４上に被せるようにしてもよい。加圧ローラ４２の外径は、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、２０〜４０ｍｍが好ましく、例えば、３０ｍｍに設定される。前記シリコーンゴム層８４の厚みは、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、２〜４ｍｍが好ましく、例えば、３ｍｍに設定されている。前記フッ素樹脂層の厚みは、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、３０〜７０μｍが好ましく、例えば、５０μｍに設定されている。
【００６０】
ハロゲンランプ８５は、加圧ローラ４２が定着ベルト４３に接触することによる定着ベルト４３の温度低下を抑制し、さらに、このハロゲンランプ８５からの熱によって用紙Ｐ上のトナー像に対する定着処理を補助する。ハロゲンランプ８５としては、例えば、３００Ｗのものが用いられる。
【００６１】
また、加圧ローラ４２は、図略の駆動モータの駆動力が伝達されることにより、加圧ローラ４２が軸心回りに駆動回転するようになっている。この加圧ローラ４２は、駆動回転が加圧ローラ４２に押圧当接している定着ベルト４３に伝達され、これにより定着ベルト４３は加熱ローラ４２定着ローラ４１との間を周回する駆動ローラである。加圧ローラ４２が駆動ローラであるので、第２ニップ領域Ｎ２で、定着ベルトが加圧ベルトの回転方向に倣う力が加わり、この力が用紙と定着ベルトとを密着させる力となるので、第２ニップ領域Ｎ２での用紙と定着ベルトとの密着性を高めることができる。
【００６２】
前方ガイド板４７は、後端部がニップ部Ｎの始端近傍に配置され、用紙Ｐが定着ベルト４３の回転方向に沿って用紙Ｐの下面を支えるように、ニップ部Ｎへ案内する。また、後方ガイド板４８は、用紙Ｐが定着ベルト４３に寄って搬送されないようにする分離板であり、ニップ部Ｎからの用紙Ｐを外部に案内する。前方ガイド板４７及び後方ガイド板４８と、定着ベルト４３との距離は、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、例えば、０．５ｍｍに設定されている。また、前方ガイド板４７及び後方ガイド板４８の材質は、特に限定されないが、例えば、ＳＵＳの表面をＰＦＡテープで巻きつけたものが用いられる。
【００６３】
定着ベルト４３と加圧ローラ４２との間に形成されたニップ部Ｎは、定着ローラ４１と当接する第１ニップ領域Ｎ１と、第１ニップ領域Ｎ１の用紙搬送方向Ｐ下流側に続く第２ニップ領域Ｎ２とを含み、第１ニップ領域Ｎ１の幅が、第２ニップ領域Ｎ２の幅より長い。つまり、第１ニップ領域Ｎ１の幅が、第２ニップ領域Ｎ２の幅と同等以上である。このことから、第１ニップ領域Ｎ１でのトナー温度を保ちながら、第２ニップ領域Ｎ２を通過させて用紙Ｐを搬送できる。そうすると、第２ニップ領域Ｎ２は、分離部材４４によって定着ベルト４３が加圧ローラ４２に圧接して、用紙Ｐと定着ベルトとの密着性の高めるだけではなく、トナーの定着ベルト４３への接着力により、トナーが定着ベルト４３に密着するのを補助し、用紙Ｐと定着ベルト４３との密着性を高めることができる。このことは、トナーと定着ベルト４３との接着力と、トナー温度との関係に基づくと考えられる。
【００６４】
図３は、トナーと定着ベルトとの接着力と、トナー温度との関係を示した概略図である。縦軸は、トナーの定着ベルトへの接着力を示し、横軸は、トナー温度を示す。図３に示すように、トナー温度が低下しすぎると、トナーと定着ベルトとの接着力が著しく低下する一方、トナー温度が高すぎても、トナーと定着ベルトとの接着力が低下する。
【００６５】
本発明のような第１ニップ領域Ｎ１と第２ニップ領域Ｎ２との関係にあると、第２ニップ領域Ｎ２でのトナー温度低下を抑えることができる。よって、第１ニップ領域Ｎ１でのトナー温度がトナーと定着ベルトとの接着力の強いトナー温度Ｔ付近であると、第２ニップ領域Ｎ２でも、トナー温度がトナー温度Ｔ付近となり、高い密着性を確保できると考えられる。このようにトナーと定着ベルトとの接着力の強いトナー温度Ｔ付近で、定着処理を施し、さらに、定着ベルト４３から用紙を分離すると、光沢むらの非常に少ない高画質な画像が得られる。
【００６６】
さらに、第１ニップ領域Ｎ１の幅が、第２ニップ領域Ｎ２の幅の２倍以下であることが好ましい。このことから、第１ニップ領域Ｎ１でトナーを溶融させ、第２ニップ領域Ｎ２でトナーが定着ベルトに密着するのを補助する効果をより発揮でき、第２ニップ領域Ｎ２での密着性をより高くできる。
【００６７】
また、ニップ部Ｎの始端の定着ベルト４３の第１温度と、分離部材４４による用紙の離接位置の定着ベルト４３の第２温度との差が、１０℃未満であることが好ましい。このように、第１温度と第２温度との温度差が小さいと、第２ニップ領域Ｎ２でトナーの定着ベルトへの接着力を維持できるので、用紙と定着ベルトとの密着性を確保できる。さらに、定着ベルト４３の温度低下が少ないので、トナー温度の低下も少なく、適切なトナー温度で用紙を定着ベルトから分離できる。
【００６８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第１実施形態である定着装置４０の分離部材４４の構成のみを変えた定着装置９１について説明する。本発明の第１実施形態である定着装置４０と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けて説明は省略する。
【００６９】
図４は、本発明の第２実施形態に係る定着装置９１の構成を示す概略断面図である。本実施形態に係る定着装置９１に備えられる分離部材（分離ローラ）８６は、回転自在に設けられ、定着ベルト４３の無端回転に伴って従動回転する従動ローラである。このような分離ローラ８６であると、摺動負荷が低減され、定着ベルト４３及び分離部材４４の損傷を抑制できる。
【００７０】
分離ローラ８６は、定着ローラ４１より用紙搬送方向Ｐの下流側に、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２と離反して設けられる。また、分離ローラ８６は、少なくともその一部が第１ニップ領域Ｎ１の始端と終端とを結ぶ接線よりも加圧ローラ４２寄りになるように配置される。この分離ローラ８６は、定着ベルト４３を定着ローラ４１から離反させ、定着ベルト４３の外周面に加圧ローラ４２が当接された部分が形成される。この部分が第２ニップ領域に相当する。つまり、第２ニップ領域Ｎ２は、定着ローラ４１及び加圧ローラ４２と離反して設けられる分離ローラ８６を、第１ニップ領域Ｎ１の始端と終端とを結ぶ接線よりも加圧ローラ４２寄りに配置することで形成される領域である。したがって、分離ローラ８６によって、定着ベルト４３が加圧ローラ４２に押し付けられるので、第２ニップ領域Ｎ２内での定着ベルト４３のたわみ、いわゆる圧抜けの発生を抑制できる。
【００７１】
分離ローラ８６の外径は、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、４〜８ｍｍであることが好ましく、例えば、６ｍｍに設定されている。分離ローラ８６の材質は、特に限定されることがないが、例えば、ＳＵＳの表面にセラミックコートされているものが挙げられる。
【００７２】
［第３実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態は、定着ローラが、定着ベルトを加熱する加熱ローラである定着装置について説明したが、定着ローラと、加熱ローラとを別のローラで構成した定着装置、いわゆるメルトタイプの定着装置について説明する。本発明の第１実施形態及び第２実施形態である定着装置と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けて説明は省略する。
【００７３】
図５は、本発明の第３実施形態に係る定着装置９２の構成を示す概略断面図である。本実施形態に係る定着装置９２は、定着ローラ８８、分離ローラ８６、及び加熱ローラ８７に定着ベルト４３が架け渡されている。
【００７４】
前記定着ローラ８８は、定着ベルト４３を介して加圧ローラ４２に配向して配置される。定着ローラ８８は、特に限定されないが、弾性層を設けた弾性ローラであることが好ましい。定着ローラ８８の好ましい具体例としては、例えば、シリコーンスポンジからなる弾性ローラが挙げられる。このような弾性ローラを用いると、加圧ローラ４２に押圧されることにより、弾性層が変形してニップ幅を長くすることができる。また、定着ローラ８８が、加熱ローラではないので、弾性層があることによる、ウォームアップ時間の長時間化及び連続通紙時の温度追従性の低下等の不具合が発生しない。なお、定着ローラ８８の外径は、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、第１実施形態及び第２実施形態の定着ローラ４１より比較的細くてよく、２０〜４０ｍｍであることが好ましく、例えば、３０ｍｍに設定される。
【００７５】
前記加熱ローラ８７としては、第１実施形態及び第２実施形態の定着ローラ４１と同様の構成のローラを用いることができる。なお、加熱ローラ８７の外径は、特に限定されるものではなく、状況に応じて適宜設定されるが、ニップ幅の確保を考慮する必要がないので、第１実施形態及び第２実施形態の定着ローラ４１より比較的細くてよく、２０〜４０ｍｍであることが好ましく、例えば、３０ｍｍに設定される。
【００７６】
以上より、第３実施形態に係る定着装置９２は、定着ローラ８８とは別に加熱ローラ８７を設けるので、定着ローラ８８は、定着処理に適切な弾性ローラを用いることができる。
【００７７】
なお、第３実施形態に係る定着装置９２は、テンションローラを設けていないが、設けてもよい。また、テンションローラを設けない場合は、加熱ローラ８７が、定着ベルト４３が弛まないようにテンションを加える機能を有していてもよい。また、第３実施形態に係る定着装置９２は、サーミスタを設けていないが、設けていてもよい。
【００７８】
［第４実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態は、テンションローラを備えた定着装置について説明したが、分離部材の構成を変え、テンションローラを備えていない定着装置について説明する。本発明の第１実施形態及び第２実施形態である定着装置と対応する部分には同一の参照符を付し、重複を避けて説明は省略する。
【００７９】
図６は、本発明の第４実施形態に係る定着装置９３の構成を示す概略断面図である。
【００８０】
本実施形態に係る定着装置９３に備えられる分離部材８９は、定着ベルト４３が弛まないようにテンションを加える機能を有すること以外、第１実施形態の分離部材４４と同様である。このように、テンションを加える機能を有する分離部材８９を用いることによって、テンションローラを設けなくてよく、小型化が図れる。また、このような小型な定着装置は、装置全体の熱容量が小さくなるので、ウォームアップ時間をさらに短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る定着装置４０を備えるカラープリンタ１の全体構成を示した概略断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定着装置４０の構成を示す概略断面図である。
【図３】トナーと定着ベルトとの接着力と、トナー温度との関係を示したグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る定着装置９１の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る定着装置９２の構成を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る定着装置９２の構成を示す概略断面図である。
【図７】従来の定着装置１０１の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１    カラープリンタ                  ２    給紙部
３    画像形成部                      ４    定着部
５    排紙部                          ４０，９１，９２，９３  定着装置
４１，８８  定着ローラ                ４２  加圧ローラ
４３  定着ベルト                      ４４，８９  分離部材
４５  テンションローラ                ４６  サーミスタ
４７  前方ガイド板                    ４８  後方ガイド板
８１，８３  金属ローラ                ８２，８５  ハロゲンランプ
８４  シリコーンゴム層                ８６  分離ローラ
８７  加熱ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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