(57)【要約】【課題】定着ベルトに張力を与えて定着ベルトの弛みを防止し、且つ、組み立て時に定着ベルトを下ベルトユニットに容易に挿着できる定着装置。【解決手段】加熱手段により加熱されると共に回転する定着ローラと、前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面を前記定着ローラの方向に向けて押圧する押圧手段と、前記押圧手段を保持すると共に、前記定着ベルトが巻回された保持部材と、を備え、前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、剛体からなる押圧部材で前記定着ベルトの内周面を押圧して、前記定着ベルトに張力を与える張力付与手段を前記保持部材に設けたこと。【選択図】図３
2008064838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により加熱されると共に回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面を前記定着ローラの方向に向けて押圧する押圧手段と、
前記押圧手段を保持すると共に、前記定着ベルトが巻回された保持部材と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
剛体からなる押圧部材で前記定着ベルトの内周面を押圧して、前記定着ベルトに張力を与える張力付与手段を前記保持部材に設けたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材は、前記定着ベルトの回転方向において前記ニップ部から９０°以上離れた位置で前記定着ベルトの内周面を押圧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】
前記押圧部材が前記定着ベルトに当接する部分は、前記定着ベルトの回転方向に円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルトの内周面側に位置し、少なくとも前記押圧手段を有する下ベルトユニットの外径と、前記定着ベルトの内径との差は、前記定着ベルトの内径の３％以上、６％以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置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、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に関し、特に定着ローラと無端状の定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を加熱・加圧して定着する定着装置、及び該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、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体ドラムに形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材上に転写し、この後、記録材上のトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。
【０００４】
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵した定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。
【０００５】
ところで、このような定着装置において、高速化を図るためにはトナーと記録材に充分な熱量を供給する必要があり、このためにはニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くするためには、加圧ローラが定着ローラを加圧する荷重や、加圧ローラ内のシリコーンゴム等から形成された弾性層の厚みや、二つのローラの径等を増大させることが考えられる。
【０００６】
しかし、加圧ローラの荷重や弾性層の厚みを増大させると、軸方向のニップ幅が不均一になることがあり、定着ムラや記録材のしわが発生する虞がある。また、ローラの径を増大させると、定着装置が大型化するばかりでなく、ウォーミングアップタイムが長くなるという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するために、シリコーンゴムから形成された弾性層を有し中央にハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵して回転する定着ローラ（加熱ロール）と、定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周面に配置された押圧パッド（パッド部材）と、を備え、押圧パッドにより定着ベルトを定着ローラの方向に押圧する方式の定着装置、所謂ＦＢＮＦ（Ｆｒｅｅ  Ｂｅｌｔ  Ｎｉｐ  Ｆｕｓｅｒ）方式の定着装置が特許公報に開示されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この定着装置によれば、押圧パッドにより定着ローラに押圧された定着ベルトが弾性変形し、定着ローラと定着ベルトとの間に幅広のニップ部が形成される。従って、高速化に対応でき、定着装置が大型化することもない。更に、定着ベルトの熱容量が小さいので、ウォーミングアップタイムが短縮し、省エネになる。
【０００９】
そして、この定着装置においては、定着ベルトの内面に潤滑剤を供給するフェルト部材を備え、このフェルト部材が定着ベルトに張力を与える機能も有している。
【００１０】
また、同様の定着装置において、幅の狭い記録紙を通紙すると、ニップ部において通紙部分と非通紙部分とに速度差が生じ、定着ベルト（定着フィルム）にねじれが発生するので、記録紙に皺が発生するという問題を解決するために、定着ベルトの内周長−定着ベルト支持部材の外周長≦３ｍｍと規定した特許公報に開示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３６１５８０号公報
【特許文献２】特開平１１−２９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のＦＢＮＦ方式の定着装置においては、定着ベルトの内周面側に位置し、少なくとも前記押圧パッドや、定着ベルトの内面に潤滑剤を供給する前記フェルト部材のような潤滑剤供給部材を有する下ベルトユニットが設けられている。そして、定着装置の組み立て時には、定着ベルトを下ベルトユニットに挿着する。
【００１２】
ここで、下ベルトユニットの外径と定着ベルトの内径との差が小さい場合には、定着ベルトを下ベルトユニットに挿着するのが困難であり、定着ベルトの端部を損傷させる虞がある。一方、下ベルトユニットの外径と定着ベルトの内径との差が大きい場合には、定着ベルトの挿入は容易であるが、組立後にニップ部の下流側にて定着ベルトが弛み、記録材の分離性が低下する。
【００１３】
この点に関し、特許文献１においては、フェルト部材が定着ベルトに張力を与える機能も有しているので、組立後にニップ部の下流側にて定着ベルトが弛むことがない。
【００１４】
しかし、特許文献１における定着装置の組み立て時に定着ベルトを下ベルトユニットに挿着する作業は、フェルト部材が弾性を有する部材であり、且つ、定着ベルトも柔軟性のある部材であるために、非常に面倒な作業である。
【００１５】
即ち、図４に示す如く、定着ベルト２０２を下ベルトユニット２０９に挿着する際に、例えば指先でフェルト部材２０６の中央部を押圧しても、その中央部のみが圧縮されだけであって、フェルト部材２０６の端部は圧縮されない。このために、フェルト部材２０６の端部を指先で押圧した状態で、定着ベルト２０２を下ベルトユニット２０９に少し挿入し、続いて、指先を少し中央部側にずらしてフェルト部材２０６を押圧し、定着ベルト２０２を少し奥まで挿入するといった動作を繰り返すことになり、定着ベルト２０２の挿入作業が非常に面倒で工数がかかる。
【００１６】
また、特許文献２においては、定着ベルトの内周長と定着ベルト支持部材の外周長との差を規定しているが、前述の如く目的が相違する上に、定着ベルトの弛みを防止する構成は記載されていない。
【００１７】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、定着装置の使用時に定着ベルトに張力を与えて定着ベルトの弛みを防止し、且つ、組み立て時に定着ベルトを下ベルトユニットに容易に挿着できる定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．加熱手段により加熱されると共に回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面を前記定着ローラの方向に向けて押圧する押圧手段と、
前記押圧手段を保持すると共に、前記定着ベルトが巻回された保持部材と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
剛体からなる押圧部材で前記定着ベルトの内周面を押圧して、前記定着ベルトに張力を与える張力付与手段を前記保持部材に設けたことを特徴とする定着装置。
２．前記押圧部材は、前記定着ベルトの回転方向において前記ニップ部から９０°以上離れた位置で前記定着ベルトの内周面を押圧することを特徴とする１に記載の定着装置。
３．前記押圧部材が前記定着ベルトに当接する部分は、前記定着ベルトの回転方向に円弧状に形成されていることを特徴とする１又は２に記載の定着装置。
４．前記定着ベルトの内周面側に位置し、少なくとも前記押圧手段を有する下ベルトユニットの外径と、前記定着ベルトの内径との差は、前記定着ベルトの内径の３％以上、６％以下であることを特徴とする１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
５．１〜４の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、張力付与手段により定着ベルトに張力を与えて定着ベルトの弛みを防止するので、記録材の分離性が低下することがなく、且つ、組み立て時に張力付与手段の押圧部材を押圧すれば、定着ベルトを下ベルトユニットに容易に挿着することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。
【００２１】
先ず、画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。
【００２２】
本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００２３】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９等からなる。
【００２４】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００２５】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。
【００２６】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２７】
なお、現像手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００２８】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２９】
定着装置１００は、加熱された定着ローラ１０１と定着ベルト１０２との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００３０】
かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置１００において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００３１】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３２】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写体を用いても用いなくてもよい。
【００３３】
次に、本発明に係わる定着装置１００の主要構成について、図２に示す断面図に基づいて説明する。
【００３４】
定着ローラ１０１は、中央に加熱手段としてのハロゲンランプＨを内蔵し、アルミニュウムや鉄等から形成された円筒状芯金１０１Ａと、円筒状芯金１０１Ａを被覆し耐熱性の高いシリコーンゴムから成る弾性層１０１Ｂと、更に弾性層１０１Ｂを被覆しＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から成る離型層１０１Ｃと、により構成されている。
【００３５】
定着ベルト１０２は、約１００μｍの厚みのポリイミドにより形成された基体と、基体の外表面を被覆する約２５μｍの厚みのＰＦＡ若しくはＰＴＦＥで形成された離型層とにより構成されていて、無端状に形成されている。
【００３６】
押圧パッド１０３は、硬度ＪＩＳＡ約１０°のシリコーンゴムから形成され、ステンレスから形成されたベース板金１０４、及び耐熱樹脂から形成されたベース部材１０５と共に、耐熱樹脂から形成された保持部材としてのホルダー１０８に保持されている。また、ベース部材１０５の裏面には圧縮バネ１０６が配置されており、圧縮バネ１０６の付勢力によって押圧パッド１０３は定着ベルト１０２の内周面を定着ローラ１０１の方向に向けて押圧する。
【００３７】
ここで、押圧パッド１０３、ベース板金１０４、ベース部材１０５及び圧縮バネ１０６を含めて押圧手段と称す。
【００３８】
また、定着された記録紙Ｐの分離性を向上させるための分離部材１０７は耐熱樹脂若しくはアルミニュウム等の金属から形成され、ホルダー１０８及び耐熱樹脂から形成された保持部材としてのホルダー１０９に保持されている。
【００３９】
そして、ホルダー１０８，１０９は中央に配置された金属製のフレーム１１０によって保持されている。
【００４０】
摺動部材１１１は、テフロン（登録商標）コーティングのガラス繊維シートやＰＴＦＥシートから形成され、定着ベルト１０２の内周面と押圧パッド１０３との間、及び定着ベルト１０２の内周面と分離部材１０７との間に配置され、一端がフレーム１１０に固定されている。
【００４１】
オイルパッド１１２はスポンジ等から形成されてシリコーンオイル等からなる潤滑剤を含有し、ホルダー１０９に保持され、定着ベルト１０２の内周面に圧着している。
【００４２】
なお、定着ベルト１０２は、ホルダー１０８には摺動部材１１１を介して巻回され、ホルダー１０９には直接巻回されていて、回転時にホルダー１０８，１０９によって案内される。
【００４３】
押圧部材１１６は樹脂若しくは金属からなる剛体の部材であって、内側に配置された圧縮バネ１１７によって付勢され、定着ベルト１０２の内周面を押圧して定着ベルト１０２に張力を与える。また、押圧部材１１６における定着ベルト１０２に当接する部分は、定着ベルト１０２の回転方向に円弧状に形成されていて、定着ベルト１０２の僅かな部分に押圧力が集中しないようになっている。なお、本実施の形態においては、押圧部材１１６及び圧縮バネ１１７が張力付与手段に該当する。
【００４４】
また、本実施の形態においては、定着装置１０２の内側に位置し、前記張力付与手段を除いたホルダー１０８，１０９、摺動部材１１１及び押圧パッド１０３等の押圧手段等から成るユニットが下ベルトユニットに該当する。
【００４５】
このように構成された定着装置１００において、ハロゲンランプＨにより加熱され、不図示の駆動手段によって駆動された定着ローラ１０１が時計方向に回転する。また、押圧パッド１０３が圧縮バネ１０６によりベース板金１０４及びベース部材１０５を介して押圧され、押圧パッド１０３は摺動部材１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１に押圧する。更に、分離部材１０７が摺動部材１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１を押圧する。
【００４６】
従って、定着ベルト１０２は、定着ローラ１０１の回転によって反時計方向に回転し、押圧パッド１０３により定着ローラ１０１に押圧されて弾性変形するので、定着ベルト１０２と定着ローラ１０１との間に幅広のニップ部Ｎが形成される。そして、搬送された記録紙Ｐ上の未定着トナーはニップ部Ｎで加熱・加圧されて定着される。
【００４７】
また、定着ベルト１０２の内周面は回転時に摺動部材１１１に摺動するが、摺動部材１１１は摩擦係数が小さいので、両者の間の摺動抵抗は小さい。更に、オイルパッド１１２から潤滑剤としてのシリコーンオイルが定着ベルト１０２の内周面に供給されるので、更に摺動抵抗は小さくなる。
【００４８】
加えて、定着ベルト１０２は押圧部材１１６によって張力が与えられるので、定着ベルト１０２は弛むことがない。従って、記録紙Ｐの分離性が低下することがない。
【００４９】
また、定着ベルト１０２は押圧部材１１６によって押圧されて膨らむので、記録紙Ｐの分離性が悪化しないように、押圧部材１１６は定着ベルト１０２の回転方向においてニップ部Ｎの位置から９０°以上離れた位置で定着ベルト１０２の内周面を押圧することが望ましい。
【００５０】
その上、定着装置１００の組み立て時に定着ベルト１０２を下ベルトユニットに挿入する作業は容易である。
【００５１】
即ち、図３に示す如く、定着ベルト１０２を下ベルトユニット１２０の長手方向端部から挿着する際に、押圧部材１１６の長手方向の略中央部を押圧すれば、押圧部材１１６は剛体であるので中央部から端部まで凹み、押圧部材１１６が障害になることなく、定着ベルト１０２をホルダー１０９に容易に挿着することができる。
【００５２】
なお、ホルダー１０９等から成る下ベルトユニットの外径と定着ベルトの内径との差は、定着ベルト１０２の内径の３％以上、６％以下とすることが望ましい。即ち、３％未満であると、定着ベルト１０２を下ベルトユニットに挿入するときに、挿入し難いという問題が生じ、６％を超えると、定着ベルト１０２の周長が長すぎて、定着ベルト１０２は熱容量が小さいので熱量がより多く奪われるという問題が生ずるからである。
【００５３】
更に、張力付与手段によって定着ベルト１０２に張力が付与されたときに、定着ベルト１０２の回転トルクは０．１Ｎ・ｍ以下であることが望ましい。これは、回転トルクが大きいと、定着ベルト１０２の回転不良が生じ、画像ズレ等が発生する虞があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】定着装置の断面図である。
【図３】定着ベルトを下ベルトユニットに挿入する図である。
【図４】従来技術における定着ベルトを下ベルトユニットに挿入する図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  定着装置
１０１  定着ローラ
１０２  定着ベルト
１０３  押圧パッド
１０８，１０９  ホルダー
１１０  フレーム
１１１  摺動部材
１１２  オイルパッド
１１６  押圧部材
１１７  圧縮バネ
【図１】
2008064838.tif 000003
【図２】
2008064838.tif 000004
【図３】
2008064838.tif 000005
【図４】
2008064838.tif 000006