(57)【要約】【課題】本発明の課題は、部品点数が少なく低コスト、小型化に適したベルトニップ方式の画像定着装置を提供することである。【解決手段】表面に弾性体層を有するヒートローラ１と、該ヒートローラの回動により従動回転する無端ベルト３と、該無端ベルトを前記ヒートローラに押圧する圧力パッド５とを有し、トナー像を担持された記録体９を前記ヒートローラと前記無端ベルトとの圧接部に形成される定着ニップ部を通過させることにより、前記トナー像を前記記録体に定着する画像定着装置において、前記圧力パッドは、前記ヒートローラの表面に沿って湾曲する中央部５１と、前記記録体の入口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした入口側凸状部５２と、前記記録体出口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした出口側凸状部５３とを備えている。【選択図】図２
2008064934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に弾性体層を有するヒートローラと、該ヒートローラの回動により従動回転する無端ベルトと、該無端ベルトを前記ヒートローラに押圧する圧力パッドとを有し、トナー像を担持された記録体を前記ヒートローラと前記無端ベルトとの圧接部に形成される定着ニップ部を通過させることにより、前記トナー像を前記記録体に定着する画像定着装置において、前記圧力パッドは、前記ヒートローラの表面に沿って湾曲する中央部と、前記記録体の入口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした入口側凸状部と、前記記録体出口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした出口側凸状部とを備えたことを特徴とする画像定着装置。
【請求項２】
請求項１において、前記入口側凸状部及び出口側凸状部は、それぞれ凸状部材の先端に曲率Ｒ１及びＲ２の曲面を有することを特徴とする画像定着装置。
【請求項３】
請求項２において、前記出口側凸状部の曲率Ｒ２を入口側凸状部の曲率Ｒ１より小さくしたことを特徴とする画像定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３項のいずれか１項において、前記圧力パッドの中央部は曲率Ｒ３の湾曲面を有し、該曲率Ｒ３を前記ヒートローラの外表面の曲率Ｒより大きくしたことを特徴とする画像定着装置。
【請求項５】
請求項１において、前記圧力パッドの前記入口側凸状部の端部は、前記ヒートローラの中心と前記圧力パッドの中心を結ぶ線に対して３０度以上の角度の傾斜を有することを特徴とする画像定着装置。
【請求項６】
請求項１において、前記圧力パッドの前記出口側凸状部の端部は、前記ヒートローラの中心と前記圧力パッドの中心を結ぶ線に対して２０度以上の角度の傾斜を有することを特徴とする画像定着装置。
【請求項７】
感光体表面を一様に帯電する帯電部と、帯電した感光体表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光部と、感光体表面に静電潜像に対応したトナー像を形成する現像部と、トナー像を記録体に転写する転写部と、記録体に担持されたトナー像を定着する定着部とよりなる画像形成装置において、前記定着部は、表面に弾性体層を有するヒートローラと、該ヒートローラの回動により従動回転する無端ベルトと、該無端ベルトを前記ヒートローラに押圧する圧力パッドとを有し、トナー像を担持された記録体を前記ヒートローラと前記無端ベルトとの圧接部に形成される定着ニップ部を通過させることにより、前記トナー像を前記記録体に定着するように構成され、前記圧力パッドは、前記ヒートローラの表面に沿って湾曲する中央部と、前記記録体の入口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした入口側凸状部と、前記記録体出口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした出口側凸状部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】
本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に係り、特に記録上に担持されたトナー像を接触加熱によって定着する画像定着装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置において、記録体であるシート上に担持されたトナー像をシートに定着する一般的な方法として、加熱された一対のローラを圧接し、その圧接領域にシートを通過させることによってトナー像を定着する加熱加圧ローラ型定着法が知られている。
【０００３】
この加熱加圧ローラ型定着法よりも、小型で且つ定着効率の良好な方法として、特許文献１に開示されているベルトニップ定着法が提案されている。このベルトニップ定着法を用いた装置は、加熱ローラに無端ベルトを接触させ、圧力パッドによって無端ベルトを加熱ローラに押圧するように構成されている。
【０００４】
このベルトニップ定着法は、圧力パッドにより押圧される無端ベルトと、加熱ローラとの間に形成されるニップ部を広くすることができるので、定着効率を向上できるという利点を有する反面、圧力パッドを加熱ローラに押圧するための多くの部品を必要とし、部品点数が増加するという問題がある。また、部品点数が増えると無端ベルトの大径化が必要となり、定着装置全体も大型化せざるを得ないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２６２９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決し、定着効率が良好で、小型且つ安価な画像定着装置及びそれ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】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明は、表面に弾性体層を有するヒートローラと、該ヒートローラの回動により従動回転する無端ベルトと、該無端ベルトを前記ヒートローラに押圧する圧力パッドとを有し、トナー像を担持された記録体を前記ヒートローラと前記無端ベルトとの圧接部に形成される定着ニップ部を通過させることにより、前記トナー像を前記記録体に定着する画像定着装置において、前記圧力パッドは、前記ヒートローラの表面に沿って湾曲する中央部と、前記記録体の入口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした入口側凸状部と、前記記録体出口側で前記ヒートローラの表面に対して凸状をした出口側凸状部とを備えたことに一つの特徴がある。
【０００８】
本発明の他の特徴は、前記入口側凸状部及び出口側凸状部が、それぞれ凸状部材の先端に曲率Ｒ１及びＲ２の曲面を有することにある。
【０００９】
本発明の他の特徴は、前記出口側凸状部の曲率Ｒ２を入口側凸状部の曲率Ｒ１より小さくしたことにある。
【００１０】
本発明の他の特徴は、前記圧力パッドの中央部は曲率Ｒ３の湾曲面を有し、該曲率Ｒ３を前記ヒートローラの外表面の曲率Ｒより大きくしたことにある。
【００１１】
本発明の他の特徴は、前記圧力パッドの前記入口側凸状部の端部が、前記ヒートローラの中心と前記圧力パッドの中心を結ぶ線に対して３０度以上の角度の傾斜を有することにある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、前記圧力パッドの前記出口側凸状部の端部が、前記ヒートローラの中心と前記圧力パッドの中心を結ぶ線に対して２０度以上の角度の傾斜を有することにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧力パッドの形状を工夫することにより、ニップ部に適正な圧力を付与しながら記録体をよりスムーズに搬送することが可能となり、この結果、加圧機構を従来より簡単にすることができる。このため、必要な部品点数を少なくすることが可能となり、小型且つ安価なベルトニップ方式の定着装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像定着装置の一実施例について図１及び図２を参照して説明する。
【００１５】
図１において、１はヒートローラを示し、外径２５ｍｍの円筒状部材１ａの表面にシリコーンゴム等の弾性体層１ｂが形成され、その内部にはヒータ２が配設されている。３は無端ベルトであり、加圧機構４によりヒートローラ１に圧接され、ヒートローラ１の回転により従動回転するように構成されている。
【００１６】
加圧機構４は、圧力パッド５、該圧力パッド５を固定するホルダ６、及びホルダ６を支持する支持部材７等より構成される。圧力パッド５はゴム硬度３０度（ＡＳＫＥＲＣ）のゴムより形成され、この圧力パッド５とヒートローラ１の間を、無端ベルト３が回動する。
【００１７】
圧力パッド５の表面には、ヒートローラ１の外周面と整合するように低摩擦部材５ａが形成されている。圧力パッド５の寸法は、図１の紙面と垂直方向の長さを３２０ｍｍ、図の縦方向の長さを１２ｍｍ、横方向の最も長い部分を６ｍｍ、最も短い部分を４ｍｍとした。
【００１８】
ホルダ６はＣ字形状をしており、上下の２点で圧力パッド５を支持固定している。これは部品点数を減らすと共に、圧力パッド５がヒートローラ１と、常に面で接触するようにするためである。ホルダ６はスプリング８ａ、８ｂにより支持部材７に支持されている。図面には示されていないが、ホルダ６の両端に穴を設けると共にコ字状をした支持部材７の側面に設けた凸部を穴にはめ込むことにより、ホルダ６を支持部材７に支持している。
【００１９】
記録体であるシート９は矢印の方向に搬送され、ヒートローラ１と無端ベルト３との間のニップ部でトナー像が加熱定着される。スプリング８ａ、８ｂのバネ定数は、圧力パッド５によりヒートローラ１にかかる荷重が４０ｋｇｆ／ｍｍ２程度になるような値に選定される。
【００２０】
図２は、本発明に係る画像定着装置の圧力パッド５の詳細を示す断面図である。図の下側が記録シート９の入口部、上側が出力部に相当する。
【００２１】
圧力パッド５は中央部５１、入口側部５２及び出口側部５３より構成され、前述のようにゴム硬度３０度のゴムにより形成される。このゴム硬度は、定着ニップの幅を十分に維持することが可能であって、且つ加圧機構４の荷重を十分に受け止めることができることを考慮して選定された値である。
【００２２】
圧力パッド５の中央部５１表面は、曲率Ｒ３の湾曲形状をしており、本実施例ではＲ３＝１５．６ｍｍに設定した。圧力パッド中央部５１の曲率Ｒ３は、ヒートローラ１の表面の曲率Ｒに比較して若干大きな値に選定されている。これは本発明者の実験によると、曲率Ｒ３と、曲率Ｒとを等しくすると、定着に必要な十分なニップ幅が得られず、定着効率を向上させることができないことが見出されたためである。
【００２３】
圧力パッド５の入口側部５２は、その端部が、ヒートローラ１の中心と圧力パッド５の中心を結ぶ線に対して角度αで立ち上がる凸部形状とされており、その先端表面に曲率Ｒ１の曲面が形成されている。
【００２４】
このような形状とすることにより、無端ベルト３をスムーズに搬送することができると共に、圧力パッド５の入口側部５２が、無端ベルト３の駆動によってニップ内に巻き込まれるのを防止する効果があることが確認された。特に、記録シート９として厚紙を使用した場合、圧力パッド入口側部５２が、定着ニップ方向に巻き込まれる現象があったが、上記のような形状とすることにより、その現象を防止することができた。上記角度αは、水平方向に対して３０度以上とすると特に良好な結果が得られた。
【００２５】
一方、本実施例では、圧力パッド５の出口側部５３の端部も、水平線（ヒートローラ１の中心と圧力パッド５の中心を結んだ線）に対して角度βで立ち下がる凸部形状とされ、その先端表面に曲率Ｒ２の曲面が形成されている。
【００２６】
ここで、出力側凸状部５３の表面の曲率Ｒ２を、入口側凸状部５２の表面の曲率Ｒ１よりも小さくすると、ヒートローラ１にかかる圧力を出口側で局部的に高めることができ、この結果、記録シート９が通過した際、シート９が歪んでヒートローラ１に貼り付くのを防止する効果があることが判明した。
【００２７】
本発明者の実験によると、上記角度βを２０度未満にすると、圧力パッド５をヒートローラ１側に押圧した際、パッド５の端部が撓んでしまい、十分な荷重を付与することができないため、βは２０度以上にすることが望ましい。
【００２８】
上記のように構成された圧力パッド５を定着装置に取り付けて、これを単体で駆動した結果、無端ベルト３がヒートローラ１と同じ速度で駆動できることが確認された。このようにヒートローラ１と無端ベルト３が同一の速度で駆動することは、記録シート９を通紙した際に記録シート９の蛇行やしわの発生を防ぐために重要である。
【００２９】
次に、本発明に係る定着装置を用いた画像形成装置を、図３を参照して説明する。
図３において、１２は無端状の感光ベルトで、図示していないモータにより左回りに回転する。感光ベルト１２に沿って帯電器１６、露光装置２０、及びブラックＫ、イエローＹ、マゼンタＭ及びシアンＣの各現像機１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃが配設されている。
【００３０】
感光ベルト１２は、帯電器１６によりその表面が一様に帯電される。帯電した感光ベルト１２は、露光装置２０から照射されるレーザにより静電潜像が形成される。静電潜像が形成された感光ベルト１２は、現像ローラを有する現像機１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙ、１９Ｋを順次通過する。各現像機１９Ｃ、１９Ｍ、１９Ｙ、１９Ｋには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーが用意されており、露光された感光ベルト１２が通過するたび毎に、各色のトナー像が形成される。すなわち感光ベルト１２には、一回転に一色のトナー像が形成される。
【００３１】
トナー像が形成された感光ベルト１２は、第１転写位置Ｔ１において中間転写ベルト１１と接触する。中間転写ベルト１１は、感光ベルト１２の回転に従動して図の右回りに回転する。中間転写ベルト１１を従動方式としたのは、構成を簡単、安価にし、且つ感光ベルト１２との速度差をなくして画像のずれをなくすためである。
【００３２】
第１転写位置Ｔ１において、感光ベルト１２と中間転写ベルト１１の電位差により感光ベルト１２の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１の表面に転写される。第１転写位置Ｔ１を通過した感光ベルト１２は、その後残像を除去するための光照射により電位が一定以下にされ、静電潜像が消去される。また、感光体清掃手段により第１転写位置Ｔ１で転写されずに残留した表面の残トナーが清掃され、次のトナー像の形成が可能な状態になる。
【００３３】
上記工程を各現像機１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃにより必要数繰返すことにより、中間転写ベルト１１の表面には、印刷すべき画像、文字に対応したトナー像が形成される。中間転写ベルト１１のトナー像は、第２転写位置Ｔ２で転写ローラ１３によって記録用紙に転写される。
【００３４】
画像形成装置の下方には、用紙を溜めておく用紙保持装置２１が配置されている。この用紙保持装置２１の用紙は、用紙供給装置２２により転写ローラ１３に導かれる。第２転写位置Ｔ２において用紙に転写されたトナー像は、定着装置１０によって定着された後、用紙排出装置２３から排出される。
【００３５】
このように構成された画像形成装置は、定着装置が小型であるため、装置本体も小型にすることができる。また、定着部におけるしわの発生が少ないから、安定した高画質の画像を形成することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の基本的な概念を変更しない範囲で、種々の変形、変更を加えることは可能である。例えば、画像形成装置は、図３の構成に限定されることなく、定着部を有するあらゆる画像形成装置に本発明を、適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る画像定着装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る画像定着装置における圧力パッドの断面図である。
【図３】本発明定着装置を用いた画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：ヒートローラ、１ａ：円筒状部材、１ｂ：弾性体層、２：ヒータ、３：無端ベルト、
４：加圧機構、５：圧力パッド、５ａ：低摩擦部材、５１：中央部、５２：入口側部、
５３：出口側部、６：ホルダ、７：支持部材、８ａ，８ｂ：スプリング、９：記録体、
１０：定着装置、１１：中間転写ベルト、１２：感光ベルト、１３：転写ローラ、
１６：帯電器、１７：感光体清掃手段、１９Ｋ，１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ：現像機、
２０：露光装置、２１：用紙保持装置、２２：用紙供給装置、２３：用紙排出装置
【図１】
2008064934.tif 000003
【図２】
2008064934.tif 000004
【図３】
2008064934.tif 000005