(57)【要約】【課題】厚紙を通紙しても加圧ベルトがスリップしない定着装置を提供する。【解決手段】熱源２４を有する定着ローラ２２と、定着ローラ２２に圧接されるループ状の加圧ベルト２３との間に記録紙Ｓを通紙して加圧加熱する定着装置６において、加圧ベルト２３中央の記録紙Ｓが通紙され得る通紙領域を定着ローラ２２に向かって押圧する押圧部材２８と、弾性を有し、加圧ベルト２３両側の記録紙Ｓが通紙されない非通紙領域を、少なくとも非通紙時において押圧部材２８よりも高い圧力で、定着ローラ２２に向かって押圧する弾性加圧部材３６とを加圧ベルト２３に内包して設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を有する定着ローラと、前記定着ローラに圧接されるループ状の加圧ベルトとの間に記録紙を通紙して加圧加熱する定着装置において、
前記加圧ベルトに内包され、前記加圧ベルト中央の前記記録紙が通紙され得る通紙領域を前記定着ローラに向かって押圧する押圧部材と、
前記加圧ベルトに内包され、弾性を有し、前記加圧ベルト両側の前記記録紙が通紙されない非通紙領域を、少なくとも非通紙時において前記押圧部材よりも高い圧力で、前記定着ローラに向かって押圧する弾性加圧部材とを有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記弾性加圧部材は、前記記録紙の種類に応じて前記定着ローラに対する圧接力を変化させる調圧機構を有す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】
前記定着ローラ、前記押圧部材および前記弾性加圧部材は、通紙方向の両側で対称になるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記記録紙は、前記通紙領域の中央に通紙されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラは、前記非通紙領域に弾性体からなる弾性層を有し、前記非通紙領域の外径が前記通紙領域の外径より大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラは、中央部から前記非通紙領域に向かって連続的に拡径していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記加圧ベルトは、両側の周長が中央部の周長より長いことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記定着ローラは、前記熱源を複数有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１から８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。
【背景技術】
【０００２】
熱源を有する定着ローラに加圧ベルトを圧接して形成したニップにトナー画像が転写された記録紙を通紙してトナーを加圧しながら加熱することでトナーを記録紙に定着させる定着装置が知られている。このような定着装置では、加圧ベルトの内部に配設され、加圧ベルトを定着ローラに押圧する押圧部材の形状によってニップ形状を自由に設計できる利点がある。
【０００３】
このような定着装置では、加圧ベルトを定着ローラとの間の摩擦力によって定着ローラに随伴して回動させるようになっている。しかしながら、押圧部材などとの摩擦による摺動抵抗は、加圧ベルトを定着ローラに対してスリップさせる原因になる場合がある。
【０００４】
加圧ベルトのスリップは、記録紙のスリップを引き起こして画像に乱れを生じさせたり、記録紙のしわや紙詰まりなどのトラブルの原因になるという問題がある。
【０００５】
特許文献１には、加圧ベルトの非通紙領域を回転ローラで定着ローラに対して押圧することで、加圧ベルトに作用する摺動抵抗を低減する発明が記載されている。しかしながら、回転ローラを使用すると、非通紙領域における加圧ベルトと定着との接触面積が小さくなり、厚みの大きい記録紙を定着する場合など、加圧ベルトの定着ローラに対する圧接力が弱くなったときに、加圧ベルトのスリップが発生しやすい。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９８６９５号公報
【特許文献２】特開平８ー２２２１０号公報
【特許文献３】特開平１０−２２８１９９号公報
【特許文献４】特開平１０−３１９７７２号公報
【特許文献５】特開２００５−１４８５４４号公報
【特許文献６】特開２００６−５８５２号公報
【特許文献７】特開２００６−９１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記問題点に鑑みて、本発明は、厚紙を通紙しても加圧ベルトがスリップしない定着装置および画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明による定着装置は、熱源を有する定着ローラと、前記定着ローラに圧接される加圧ベルトとの間に記録紙を通紙して加圧加熱する定着装置において、前記加圧ベルトに内包され、前記加圧ベルト中央の前記記録紙が通紙され得る通紙領域を前記定着ローラに向かって押圧する押圧部材と、前記加圧ベルトに内包され、弾性を有し、前記加圧ベルト両側の前記記録紙が通紙されない非通紙領域を、少なくとも非通紙時において前記押圧部材よりも高い圧力で、前記定着ローラに向かって押圧する弾性加圧部材とを有するものとする。
【０００９】
この構成によれば、押圧部材と独立した弾性加圧部材によって、非通紙領域において、回転方向にある程度の長さを有するように、広い面積で加圧ベルトを定着ローラに対して押圧できる。これにより、厚紙を通紙したときにも弾性加圧部材の弾性力によって加圧ベルトの非通紙領域を定着ローラに強く圧接して、加圧ベルトが定着ローラに対してスリップしないようにできる。
【００１０】
また、本発明の定着装置において、前記弾性加圧部材は、前記記録紙の種類に応じて前記定着ローラに対する圧接力を変化させる調圧機構を備えてもよい。
【００１１】
この構成によれば、記録紙の種類によって非通紙領域における加圧ベルトの定着ローラに対する圧接力が変わらないようにして、加圧ベルトがスリップしないようにできる。
【００１２】
また、本発明の定着装置において、前記定着ローラ、前記押圧部材および前記弾性加圧部材は、通紙方向の両側で対称になるように形成されていてもよく、前記記録紙を、前記通紙領域の中央に通紙するとよい。
【００１３】
この構成によれば、両側の弾性加圧部材による圧接力が常に等しくなり、バランスがよい。
【００１４】
また、本発明の定着装置において、前記定着ローラは、前記非通紙領域に弾性体からなる弾性層を有し、前記非通紙領域の外径が前記通紙領域の外径より大きくてもよい。
【００１５】
この構成によれば、定着ローラの弾性層によっても、非通紙部における加圧ベルトと定着ローラとの圧接力を高め、加圧ベルトのスリップを防止できる。
【００１６】
また、本発明の定着装置において、前記定着ローラは、中央部から前記非通紙領域に向かって連続的に拡径していてもよい。
【００１７】
この構成によっても、非通紙部における加圧ベルトと定着ローラとの圧接力を高めることができる。
【００１８】
また、本発明の定着装置において、前記加圧ベルトは、両側の周長が中央部の周長より長くてもよい。
【００１９】
この構成によれば、弾性加圧部材が押圧部材よりも突出して加圧ベルトの両側を定着ローラに向かって押圧するので、前記加圧ベルトの両側の周長を予め長くしておくことで、弾性加圧部材によって加圧ベルトに無理な変形を与えないようにできる。
【００２０】
また、本発明の定着装置において、前記定着ローラが前記熱源を複数有すれば、前記記録紙のサイズに応じて定着ローラを加熱する範囲を変えられる。
【００２１】
また、本発明による画像形成装置は、前記定着装置のいずれかにを備えるものとすることで、厚紙を通紙したときにも弾性加圧部材の弾性力によって加圧ベルトの非通紙領域を定着ローラに強く圧接して、加圧ベルトが定着ローラに対してスリップしないようにし、画像の乱れや通紙トラブルなどを発生させずに画像を形成できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、押圧部材と独立した弾性加圧部材によって、非通紙領域において、広い面積で加圧ベルトを定着ローラに対して押圧できる。これにより、厚紙を通紙したときにも弾性加圧部材の弾性力によって加圧ベルトの非通紙領域を定着ローラに強く圧接して、加圧ベルトが定着ローラに対してスリップしないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
先ず、図１に、本発明の第１実施形態の画像形成装置１を示す。画像形成装置１は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーによって異なる現像色の画像を形成する４つのイメージングユニット２と、中間転写ベルト３と、各現像色のイメージングユニット２が形成したトナー画像を静電力で中間転写ベルト３にそれぞれ転写する１次転写ローラ４と、転写ベルト３に転写されたトナー画像を記録紙Ｓに静電力で２次転写する２次転写ローラ５と、記録紙Ｓを加熱してトナー画像を定着させる定着装置６とを有している。
【００２４】
各現像色のイメージングユニット２は、それぞれ、回転するドラム状の感光体７と、感光体７を帯電させる帯電器８と、帯電した感光体７を露光して静電潜像を形成する露光器９と、静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する現像装置１０と、感光体８の表面のトナーを掻き落とすクリーナ１１とを有している。
【００２５】
各露光器９は、画像形成制御装置１２から画像信号が入力される１つの露光制御装置１３によって、中間転写ベルト３に各色のトナー画像を重ねて転写できるタイミングで、それぞれ、各色の静電潜像を形成するように制御される。
【００２６】
中間転写ベルト３は、回転駆動される駆動ローラ１４と、回転自由な従動ローラ１５と、中間転写ベルト３に張力を与えるテンションローラ１６とに掛け渡されて、駆動ローラ１４によって矢印Ｘ方向に回動させられる。また、中間転写ベルト３に残留するトナーを掻き落とすクリーニング装置１７が、駆動ローラ１４に対向して設けられている。
【００２７】
記録紙Ｓは、給紙部１８に収容され、供給ローラ１９で１枚ずつ送り出され、搬送ローラ２０で２次転写ローラ５に供給され、定着装置６を通って排紙部２１に排出されるようになっている。
【００２８】
図２および３に、画像形成装置１の定着装置６の詳細を示す。図２は、定着装置６の記録紙Ｓが通過する通紙領域における断面を示し、図３は、定着装置６の両端の記録紙Ｓが通紙されない非通紙領域における断面を示す。定着装置６は、定着ローラ２２と定着ローラ２２に圧接される加圧ベルト２３とを有する。
【００２９】
定着ローラ２２は、加熱ヒータ（熱源）２４を内包する円筒状の芯金２５の表面に、シリコンゴムからなり弾性を有する樹脂層２６を形成してなり、メインフレーム２７に回転可能に支持され、不図示のモータにより矢印で示す方向に回転駆動される。
【００３０】
加圧ベルト２３は、ポリイミド樹脂などからなり、ループ状に形成された無端ベルトであり、図２に示すように、通紙領域において、アルミ製の押圧部材２８、弾性を有する樹脂製の予圧部材２９、およびガイド部材３０，３１を内包している。押圧部材２８、予圧部材２９およびガイド部材３０，３１は支持部材３２に保持されており、支持部材３２は、メインフレーム２７に揺動可能に支持されたサブフレーム３３に保持されている。
【００３１】
サブフレーム３３は、圧接ばね３４によって定着ローラ２２に向かって押圧部材２８を押圧するように揺動付勢されている。この圧接ばね３４の付勢力により、押圧部材２８は、加圧ベルト２３を、定着ローラ２２の樹脂層２６に食い込ませるように圧接する。
【００３２】
押圧部材２８は、先端部の形状によって加圧ベルト２３と定着ローラ２２とを圧接するニップの形状を決定し、ニップ後端で加圧ベルト２３を折り曲げるようにして定着ローラ２２から脱離させることで、記録紙Ｓを定着ローラ２２および加圧ベルト２３から剥離させる。
【００３３】
予圧部材２９は、先端面が定着ローラ２２の表面形状に沿って湾曲しており、押圧部材２８の上流側で、加圧ベルト２３を定着ローラ２２に沿うように案内する。
【００３４】
ガイド部材３０，３１は、定着ローラ２２の回転に随伴して回動する加圧ベルト２３をスムーズに回動できるように案内する。
【００３５】
また、定着装置６は、定着ローラ２２の表面温度を測定する温度センサ３５を有し、定着ローラ２２の表面温度が所定温度になるように、加熱ヒータ２４の発熱を制御するようになっている。
【００３６】
片面にトナーＴで画像が形成された記録紙Ｓは、図示するように、トナーＴが定着ローラ２２に接触するように、定着ローラ２２と加圧ベルト２３との間に通紙され、加圧されながら加熱されることによって、記録紙ＳにトナーＴが溶着する。
【００３７】
非通紙領域では、図３に示すように、加圧ベルト２３は、シリコンゴム等からなり弾性力を有する弾性加圧部材３６によって、定着ローラ２２に押圧されている。弾性加圧部材３６は、さらに、加圧ばね３７によって支持部材３２から定着ローラ２２に向かって突出するように付勢されている。弾性加圧部材３６は、弾性変形することによって、例えば、外径２６ｍｍの定着ローラ２２に対して約９ｍｍ程度の幅をもって加圧ベルト２３を押圧する。
【００３８】
図４に、押圧部材２８、予圧部材２９および加圧弾性体３６を示す。加圧弾性体３６は、押圧部材２８および予圧部材２９よりも突出し、定着ローラ２２に押圧されたときに、圧縮されて加圧ベルト２３を定着ローラ２２に圧接する弾性力を発揮する。
【００３９】
図５に、記録紙を通紙していないときの、定着装置６の長手方向の断面を示す。通紙領域において、押圧部材２８は、圧接ばね３４の付勢力によって、加圧ベルト２３を定着ローラ２２に押圧している。また、非通紙領域において、弾性加圧部材３６は、圧接ばね３４の付勢力に加えて、自身の弾性力および加圧ばね３７の弾性力によって、通紙領域の押圧部材２８よりも高い圧力で加圧ベルト２３を定着ローラ２２に押圧している。
【００４０】
図６に、厚みの大きな記録紙Ｓを通紙しているときの、定着装置６の長手方向の断面を示す。押圧部材２８および支持部材３２は、記録紙Ｓの厚み分だけ定着ローラ２２から後退している。しかしながら、圧接ばね３４は、記録紙Ｓの厚みに較べてその伸縮ストロークが十分に長く、記録紙Ｓの厚みによっては、付勢力が殆ど変化しない。
【００４１】
また、このとき、支持部材３２は後退しているが、弾性加圧部材３６は、弾性加圧部材３６および圧接ばね３７の伸長によって定着ローラ２２に向かって突出している。これによって、弾性加圧部材３６は、非通紙時に較べると押圧力は弱くなるが、加圧ベルト２３の非通紙領域を記録紙Ｓの厚み分だけ後退させることなく、通紙時にも加圧ベルト２３をある程度の幅に亘って押圧し続けることで、加圧ベルト２３と定着ローラ２２との間の摩擦力を確保して、加圧ベルト２３を定着ローラ２２に対してスリップさせない。
【００４２】
本実施形態の定着装置６において、図７に示すように、予圧部材２９と加圧弾性体３６とを一体に形成してもよい。
【００４３】
図８に、本発明の第２実施形態の定着装置６を示す。以降の説明において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態の定着ローラ２２は、芯金２５の通紙領域の表面にのみ弾性層２６が形成され、非通紙領域には、発泡樹脂からなるスポンジ層３８が弾性層２６より厚く形成され、スポンジ層３８の表面が保護フィルム３９で覆われている。
【００４４】
スポンジ層３８は、例えば、アスカーＣ硬度計３００ｇ荷重で２５°から３０°の硬度を有し、保護フィルム３９は、例えば、ＰＩフィルム（７０μｍ）／Ｓｉゴム（２００μｍ）／ＰＦＡチューブ（３０μｍ）の３層のフィルムが用いられる。
【００４５】
スポンジ層３８は、弾性層２６よりも弾性係数が小さいが、径が大きいため、図９に示すように、押圧部材２８に押圧された弾性層２６と同程度まで圧縮することで、弾性層２６よりも大きな反発力を発揮することができる。
【００４６】
このため、厚みの大きな記録紙Ｓを通紙したときにも、スポンジ層３８の弾性力によって、非通紙領域における加圧ベルト２３と定着ローラ２２との圧接力を大きく保ち、加圧ベルト２３のスリップを防止することができる。
【００４７】
図１０に、本発明の第３実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着ローラ２２の弾性層２６は、中央部が薄く、両端に近づくほど厚くなるように形成されている。つまり、定着ローラ２２は、通紙領域の中央部から非通紙領域に向かって次第に拡径する、いわゆる、逆クラウン形状に形成されている。また、定着ローラ２２は、長さの異なる２本の加熱ヒータ２４ａ，２４ｂを有している。
【００４８】
定着ローラ２２を逆クラウン形状に形成したことによっても、非通紙領域における加圧ベルト２３と定着ローラ２２との圧接力を大きく保ち、加圧ベルト２３のスリップを防止することができる。また、記録紙Ｓの幅に応じて、加熱ヒータ２４ａ，２４ｂを使い分けることで、定着ローラ２２のトナーＴの定着に必要な部分のみを加熱するようにできる。
【００４９】
図１１に、本発明の第４実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の加圧ベルト２３は、外側ほど周長が長くなるように形成されている。加圧ベルト２３は、外側の非通紙領域において、弾性加圧部材２８によって定着ローラ２２に向かって外側に引き延ばすように押圧される。このため、最初から非通紙領域の周長を通紙領域の周長より長くしておくことで、加圧ベルトの通紙領域と非通紙領域との間の押圧力の差によるストレスやしわの発生を抑制することができる。
【００５０】
図１２に、本発明の第５実施形態の定着装置６を示す。本実施形態の定着装置６は、支持部材３２に加圧ばね３７の後端を定着ローラ２２に向かって突出させるカム（調圧機構）４０を有している。カム４０は、通紙される記録紙Ｓの種類に応じて、加圧ばね３７の付勢力を調節し、弾性加圧部材３６による押圧力を増減させるものである。
【００５１】
カム４０は、記録紙Ｓの厚みが大きい場合には、加圧ばね３７を突出させて付勢力を増加させる。これによって、記録紙Ｓの厚み分だけ押圧部材２８が後退しても、弾性加圧部材３６が加圧ベルト２３の非通紙領域を定着ローラ２２に圧接する押圧力を低下させないようにすることができる。また、記録紙Ｓの用紙サイズ（面積）が大きい場合に、弾性加圧部材３６による押圧力が増大するようにすれば、加圧ベルト２３と定着ローラ２２との接触面積の低下を圧接力の増加で補い、定着ローラ２２が加圧ベルト２３を駆動するトルクが低下しないようにすることができる。
【００５２】
以上の各実施形態の定着装置６は、抵抗発熱体を用いた加熱ヒータ２４，２４ａ，２４ｂを用いているが、図１３に示すように、加熱コイル４１を用いて加熱ローラ２２を誘導加熱するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略図。
【図２】図１の画像形成装置の定着装置の通紙領域における断面図。
【図３】図２の定着装置の非通紙領域における断面図。
【図４】図２の定着装置の押圧部材および弾性加圧部材を示す斜視図。
【図５】図２の定着装置の非通紙時の軸方向断面図。
【図６】図２の定着装置の通紙時の軸方向断面図。
【図７】図２の定着装置の押圧部材および弾性加圧部材の代案を示す斜視図。
【図８】本発明の第２実施形態の定着装置の通紙時の軸方向断面図。
【図９】図８の定着装置の非通紙領域における断面図。
【図１０】本発明の第３実施形態の定着装置の通紙時の軸方向断面図。
【図１１】本発明の第４実施形態の定着装置の通紙時の軸方向断面図。
【図１２】本発明の第５実施形態の定着装置の非通紙領域における断面図。
【図１３】図２の定着装置の熱源の代案を示す非通紙領域における断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１  画像形成装置
６  定着装置
２２  加熱ローラ
２３  加圧ベルト
２４，２４ａ，２４ｂ  加熱ヒータ（熱源）
２５  芯金
２６  弾性層
２８  押圧部材
２９  予圧部材
３２  支持部材
３４  圧接ばね
３６  弾性加圧部材
３７  加圧ばね
３８  スポンジ層
３９  保護フィルム
４０  カム（調圧機構）
４１  加熱コイル（熱源）
【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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【図８】
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【図９】
2008250091.tif 000011
【図１０】
2008250091.tif 000012
【図１１】
2008250091.tif 000013
【図１２】
2008250091.tif 000014
【図１３】
2008250091.tif 000015