(57)【要約】【課題】  定着ベルトの滑りを防止するとともに、用紙進行方向での圧力ムラに起因する画像欠陥の発生を防止する。【解決手段】  加熱部材（３０）によりトナー溶融に必要な温度まで加熱される定着ベルト（２０）と、定着ベルトの内側に配置され、定着ベルトを加圧ローラ（５０）に押圧して定着ニップを形成する押圧部材（４０）とを備え、押圧部材は、転写材搬送領域では定着ベルトに接触し、定着ベルト幅内の転写材搬送領域外では軸方向に沿う両側凸部が定着ベルトを介して加圧ローラに当接し、両側凸部間では定着ベルトに非接触である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材によりトナー溶融に必要な温度まで加熱される定着ベルトと、定着ベルトの内側に配置され、定着ベルトを加圧ローラに押圧して定着ニップを形成する押圧部材とを備え、
前記押圧部材は、転写材搬送領域では定着ベルトに接触し、定着ベルト幅内の転写材搬送領域外では軸方向に沿う両側凸部が定着ベルトを介して加圧ローラに当接し、両側凸部間では定着ベルトに非接触であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材は、軸方向に延びるたわみ防止部材に固定されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、軸方向所定間隔ごとに設けた軸に直交する板状部材がたわみ防止部材に嵌合していることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はベルト式の定着装置およびこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱パネルと加圧パッド間、或いは加熱ローラとニップ形成部との間に張力をかけて定着ベルトを掛け渡し、定着ベルトを挟んで加圧パッドやニップ形成部と加圧ローラとを対向させて両者間に加圧力を付与するようにした定着装置が知られている（特許文献１、特許文献２）。また、無張架の定着ベルトの押圧部材の表面に凹凸を形成して押圧部材と定着ベルトとの摩擦力を低減するものも知られている（特許文献３）。
【特許文献１】特開２００３−２８７９６９
【特許文献２】特開２００５−３２６７０２
【特許文献３】特開２００６−４７７６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１、特許文献２の定着装置のように、押圧部材が加圧ローラ面に沿う滑らかな形状をしていると、加圧ローラ表面と定着ベルト表面、もしくは通紙時には加圧ローラ表面と用紙裏面の摩擦力が充分に確保できずに定着ベルトの滑りが発生していた。また、特許文献２のように押圧部材の表面に凹凸があると、用紙進行方向での圧力にムラが生じて画像欠陥を発生する原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は上記課題を解決しようとするもので、定着ベルトの滑りを防止するとともに、用紙進行方向での圧力ムラに起因する画像欠陥の発生を防止することを目的とする。
本発明は、加熱部材によりトナー溶融に必要な温度まで加熱される定着ベルトと、定着ベルトの内側に配置され、定着ベルトを加圧ローラに押圧して定着ニップを形成する押圧部材とを備え、前記押圧部材は、転写材搬送領域では定着ベルトに接触し、定着ベルト幅内の転写材搬送領域外では軸方向に沿う両側凸部が定着ベルトを介して加圧ローラに当接し、両側凸部間では定着ベルトに非接触であることを特徴とする。
かかる構成を有することにより、定着ベルトと加圧ローラとの摩擦力が増大し、押圧部材と定着ベルトとの摩擦力が減少するため定着ベルトの滑りを防止できるとともに、押圧部材の両側部は転写材搬送領域外であるため画像欠陥の発生を防止することができる。
また、本発明は、押圧部材が軸方向に延びるたわみ防止部材に固定されていることを特徴とする。
かかる構成により、押圧部材が軸方向にたわみ、ニップ部が軸方向に対して不均一になってしまうことを防ぐことができるとともに、押圧部材がベルト内面との摩擦でたわみ防止部材回りに回転してしまうことを防ぐことができる。
また、本発明は、前記押圧部材が、軸方向所定間隔ごとに設けた軸に直交する板状部材がたわみ防止部材に嵌合していることを特徴とする。
かかる構成により、押圧部材とたわみ防止部材との接触面積が小さくなり、押圧部材からたわみ防止部材への熱流出を少なくすることができる。
また、本発明は、上記記載の定着装置を備えた画像形成装置であることを特徴とする。
上記記載の定着装置を備えたことにより、画像形成装置として画像欠陥のない高画質を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する図である。
【０００６】
画像形成部は、像担持体である感光体１、感光体を一様に帯電する帯電ローラ２、一様帯電した感光体に対して画像信号により変調されたレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光機３等からなっている。現像部は、現像ロータリー４内に配置されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像機５からなり、ロータリーの回転により各色現像機が順次感光体１に当接して感光体上の静電潜像を現像する。
【０００７】
感光体上のトナー像は、１次転写位置において感光体に当接する中間転写ベルト６に転写される。中間転写ベルト６は、駆動ローラ７、従動ローラ８間に渡って張架されている。１次転写位置において転写された中間転写ベルト６上のトナー像は、駆動ローラ７と対向して２次転写ローラ９が配置された２次転写部１０において、用紙上に記録（２次転写）される。用紙は、給紙カセット１１、搬送経路１２を通って２次転写部に搬送され、２次転写後、定着部１３に搬送されて定着トナー像が定着される。両面印字の場合には、用紙は定着後に反転して両面印字時搬送経路１４を経由して再度２次転写部１０へ搬送されて裏面への記録が行われる。
【０００８】
次に、図１における定着部の詳細について図２、図３により説明する。
図２は定着部を説明する図で、図２（ａ）は通紙領域内の断面図、図２（ｂ）は通紙領域外の断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）または図２（ｂ）の中心線に沿う断面図である。
定着ベルト２０は加熱部材である発熱体３０と押圧部材４０との間にテンション力がかかった状態で掛け渡され、発熱体によりトナー溶融に必要な温度まで加熱昇温される。そして、外部の制御装置（図示せず）によりベルト表面温度が一定の温度に保つように発熱体の発熱量が制御され、この時の定着ベルトの表面温度は150 〜180 ℃程度に制御されている。定着ベルト２０は径φ30〜 50mm （周長95〜160mm ）で、厚さ30〜50μｍのＰＩ（ポリイミド）などの耐熱性樹脂フィルム、もしくは厚さ20〜40μｍのＳＵＳやＮｉ、Ｆｅなどの金属製基材の表層にＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂が設けられている。また、基材とフッ素樹脂層の間に弾性層として厚さ150 〜 300μｍ程度のシリコンゴム層を有することもある。
【０００９】
押圧部材４０は定着ベルト２０の内側に配置され、定着ベルトを横方向に張り出す曲面状の翼部分４０ａ、４０ｂと、少なくとも転写材が搬送される通紙領域内において定着ベルトに全面接触する加圧ローラ面に倣った凹形状の当接部４０ｅ（図２（ａ））、定着ベルト幅内の転写材が搬送されない通紙領域外において加圧ローラ５０に向かって凹形状の中間部分４０ｃ（図２（ｂ））、軸方向所定間隔毎に設けられた板状部材４０ｄからなっている。押圧部材４０としては、ＰＰＳ（ポリフェニルスルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩなどの耐熱性樹脂から形成されており、表面には定着ベルト内面との摩擦力を低減するためにＰＴＦＥやＰＦＡなどのフッ素樹脂層を有することもある。
【００１０】
通紙領域内（図２（ａ））では、押圧部材４０の翼部分４０ａ、４０ｂ間の当接部４０ｅが定着ベルト２０に全面接触して加圧ローラ４０に対して押圧し定着ニップを形成している。当接部４０ｅの軸方向に沿った両側端Ｓ１、Ｓ２は定着ニップの入口部、出口部を形成し、図２において定着ベルトが時計方向に回動している場合、当接部Ｓ１が入口部、当接部Ｓ２が出口部で、Ｓ１とＳ２間が定着ニップ幅となる。このような構成であるため、押圧部材４０の形状によりニップ幅を設定することが可能で、本実施例ではニップ幅を８〜12mm程度としている。
【００１１】
定着ベルト幅内の通紙領域外（図２（ｂ））では、翼部分４０ａ、４０ｂと中間部分４０ｃとの接続部（Ｓ１、Ｓ２に対応する位置）は凸部形状であり、凸部先端は定着ベルトを介して加圧ローラ５０に食い込む形で当接し、中間部分４０ｃは定着ベルトと非接触である。なお、凸部先端の曲率半径Ｒは0.5 〜2.0mm であり、押圧部材の凸部の先端に曲率を持たせることで、定着ベルトの摺動によるベルト磨耗が低減される。
【００１２】
押圧部材４０は軸方向に延びるたわみ防止部材であるφ10〜20mm程度の金属製たわみ防止シャフト６０に固定され、定着ベルト２０を介して加圧ローラ５０を荷重15〜40Kgf 程度で押圧し、定着ニップを形成している。軸方向所定間隔毎に設けられた板状部材４０ｄは、中央部に窪みが形成され、この窪みにたわみ防止シャフト６０の突起部６１が嵌合し、この嵌合により押圧部材４０はたわみ防止シャフト６０に固定される。この構造により、押圧部材がベルト内面との摩擦でシャフト回りに回転してしまうことを防ぐことができる。
【００１３】
本発明では、押圧部材４０が通紙領域内では定着ベルトに全面接触し、通紙領域外では押圧部材の凸部先端が定着ベルトを介して加圧ローラに食い込む形状になるため、加圧ローラと定着ベルトの摩擦力が増大する。その結果、定着ベルトの滑りを防止できるとともに、通紙領域外での凸部先端の食い込みのため画像欠陥を発生させることがなく高画質を得ることができる。また、押圧部材は軸方向所定間隔毎に設けられた板状部材でたわみ防止シャフトと接しているため、押圧部材とたわみ防止部材との接触面積が小さくなり、押圧部材からシャフトへの熱流出を少なくすることができる。
【００１４】
発熱体３０は、ハロゲンヒータを内包した加熱ローラやセラミック製もしくは金属製の基材の上に抵抗発熱体が形成された加熱部材からなっている。発熱体３０は定着ベルトの内側において、押圧部材４０と対向し、加圧ローラ５０と反対側に設けられ、発熱体３０と押圧部材４０との間にはテンション力として１〜３Kgf の荷重がかかっている。このテンション力により発熱体を定着部材に充分に押し付けることができ、発熱体の熱を定着ベルトに効率よく伝達することが可能になると同時に、ニップ内部でのベルトのたわみを防止することができる。
【００１５】
加圧ローラ５０は金属製パイプの表層に、１〜５mm程度の弾性層を有し、さらに表層にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が設けられている。駆動力は加圧ローラ５０に与えられ、定着ベルト２０は加圧ローラとの摩擦力により回転し、加圧ローラ表面と定着ベルト表面は等速で回転する。
【００１６】
なお、押圧部材４０、たわみ防止シャフト６０、加圧ローラ５０の軸方向長さ、ベルトの幅（長手方向長さ）は概ね同じで、Ａ３機では310 〜340mm 程度、Ａ４機では220 〜250mm 程度であり、本定着装置はＡ３機、Ａ４機のいずれにも適用可能である。
【００１７】
図３は発熱体としてハロゲンヒータを内包した加熱ローラ３１を用いた例を示し、図４は発熱体としてセラミック製もしくは金属製の基材の上に抵抗発熱体を形成した加熱部材３２を示しており、いずれも通紙領域内での断面図であり、それ以外の構成は図２の場合と同じである。
【００１８】
以上のような定着装置での印字について説明すると、トナーにより画像形成された用紙は、定着ベルト側を印字面として定着装置に搬送され、外部の駆動装置により駆動されている加圧ローラ５０と定着ベルト２０との間に挟まれて定着ニップ部を通過する。このとき、加圧ローラ表面、用紙、定着ベルト表面はすべて同じ速度で移動することにより、その移動速度はプリンタ等の画像形成装置の印字速度に依存している。
【００１９】
実験において、押圧部材が定着ベルト長手方向（軸方向）全域に渡って接触している場合、厚紙搬送時に厚紙裏面と加圧ローラの表面に滑りが発生し用紙搬送速度が低下した。一方、押圧部材を通紙領域外では軸方向両側凸部のみ定着ベルトを介して加圧ローラに当接させた場合、厚紙の滑りは発生せずに、加圧ローラ、定着ベルト、用紙が全て等速で移動していることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の画像形成装置の全体構成を説明する図である。
【図２】定着部を説明する図である。
【図３】他の実施例を示す図である。
【図４】他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
２０…定着ベルト、３０…発熱体、４０…押圧部材、５０…加圧ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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