(57)【要約】【課題】定着ベルト内に懸架した定着ローラと定着部材とによってニップを形成し、定着ローラと定着部材を接触させることにより、押圧されない部分のニップ間隔を極小にし、安定したニップ圧力を確保して、定着ベルトと加圧ローラとの周速差に起因する画像ズレなどの異常画像を防止し、立上り時間が短い定着装置を提供する。【解決手段】無端状のベルト２と、このベルト２に内側から接触する定着ローラ３と、この定着ローラ３の上流側に設けた定着部材４と、ベルト２の外側でベルト２を介して定着ローラ３および定着部材４と圧接してニップを形成する加圧ローラ６と、ベルト２を加熱する加熱手段７とを有した定着装置１において、定着ローラ３と定着部材４とが接触して設けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトと、このベルトに内側から接触する定着ローラと、この定着ローラの上流側に設けた定着部材と、前記ベルトの外側で前記ベルトを介して前記定着ローラおよび定着部材と圧接してニップを形成する加圧ローラと、前記ベルトを加熱する加熱手段とを有した定着装置において、
前記定着ローラと前記定着部材とが接触して設けられていることを特徴とした定着装置。
【請求項２】
定着ローラと定着部材の表面、または定着ローラと加圧ローラの表面のいずれか一方、もしくは両方の表面は、弾性を有している請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
加熱手段は、誘導コイルを用いた誘導加熱手段である請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
定着部材の前記定着ローラに接触する部分は、剛体で形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
定着部材の前記定着ローラに接触する部分の表層には、低摩擦部材が設けられている請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
低摩擦部材は、フッ素系樹脂もしくはグラファイトまたは２硫化モリブデンである請求項５記載の定着装置。
【請求項７】
低摩擦部材は、コロである請求項５記載の定着装置。
【請求項８】
少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックスを含有したトナーが用いられている請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から立上り時間の短い定着装置として、ベルトを用いたベルト定着方式が知られている。この定着装置は、少なくとも２本以上のローラに定着ベルトが張架され、対向して配置された加圧ローラと定着ベルトでニップを形成する構成を有している。定着ベルトとローラとの間に形成されるニップに、トナー像を担持した用紙を通過させることによって、ニップで熱と圧力によりトナーが溶融し、用紙にトナー像の定着が行なわれる。
【０００３】
定着ローラと、加熱ローラと、この加熱ローラおよび前記定着ローラに張架された無端状定着ベルトと、この定着ベルトを介して定着ローラに対向して設けられた加圧ローラとを有し、加圧ローラと定着ベルトとの間を搬送される被定着材上のトナー像を定着するベルト定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このベルト定着装置によれば、熱容量の小さなベルトを予め加熱してからニップ部でトナーを定着しているので、立上り時間が短く、また広いニップ幅により低温での定着が可能であるとされている。また、このベルト定着装置では、ベルトを加熱するための加熱手段として、内部にハロゲンヒータを備えた加熱ローラにベルトをある角度巻きつかせることにより、ベルトを加熱している。さらに、定着ベルトを加圧ローラに巻きつかせるような形で、定着ベルトと加圧ローラとが接触してニップを形成しているので、安定した搬送性と定着性を得られるとされている。
【０００４】
また、第１ローラと第２ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、この定着ベルトの外側に当接する第３ローラとを設け、定着ベルトの第３ローラへの巻き始め位置で定着ベルトを第３ローラに押圧する押圧部材を設け、この押圧部材が表面に弾性を有した定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
さらに、無端状の定着ベルトと、記録材の搬送方向に沿って定着ベルト内に配置されて定着ベルトを支持する少なくとも２本の内方ローラと、定着ベルトに相対的に圧接してニップ部を形成する加圧ローラと、定着ベルトを加熱する加熱源と、２本の内方ローラのうち記録材の搬送方向に沿って下流側に配置される内方ローラに回転駆動力を伝達して前記定着ベルトを走行させるベルト駆動機構と、を有する定着装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
また、第１のローラと第１のローラより小径の第２および第３のローラと、第２および第３のローラより張架された無端ベルトとを備え、記録媒体および無端ベルトを介して第２および第３のローラと第１のローラとを圧接することにより第２および第３のローラ間の部分に記録媒体を狭持する曲面状の狭持領域が形成され、狭持領域において記録媒体に未定着のトナー像が定着される定着装置において、第２と第３のローラの半径をｒ、第２および第３のローラの軸間ピッチをｔとすると、第２および第３のローラの軸間ピッチｔとが、２ｒ＜ｔ＜３ｒとなる関係を満たすようにした定着装置が知られている（例えば、特許文献４参照。）。
【０００７】
さらに、少なくとも一方の内部に加熱源を備えた２つのローラの間に定着ベルトを張るとともに、前記２つのローラを前記定着ベルトを介して加圧ローラに接触させ、前記定着ベルトを張る２つのローラの関係として、ローラ間のギャップを１０ｍｍ以下にするか、或いは、２つのローラの直径比率を２以上にするかの少なくとも一方の構成を採用したベルト定着装置が知られている（例えば、特許文献５参照。）。
【０００８】
また、定着ローラと、熱源として面状抵抗発熱体を有した加熱部材と、定着ローラと加熱部材との間に張架された無端状の定着ベルトと、定着ローラに圧接する加圧ローラを有し、加熱部材が、湾曲した薄肉の板状に形成され、定着ベルトと記録材とを少なくとも所定の角度に維持するように配置された定着装置が知られている（例えば、特許文献６参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−３０７４９６号公報
【特許文献２】
特開平９−１６０４０５号公報
【特許文献３】
特開２０００−１７２１０３号公報
【特許文献４】
特開２００１−８３８２０号公報
【特許文献５】
特開２００１−３４３８４９号公報
【特許文献６】
特開２００２−３１１７３５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したベルト定着方式の各定着装置においては、以下のような不具合が生じる可能性がある。
【００１１】
すなわち、特許文献１のベルト定着装置では、定着ベルトと加圧ローラとの間にニップを形成するために、加熱ローラがニップ手前に位置しているので、ニップ手前において定着ベルトと記録材とが近接することになる。このため、定着ベルトおよび記録材の波打ちやたるみなどによって、平面性が損なわれた場合には、記録材上の未定着トナーがニップ手前において定着ベルトと接触してしまう。この結果、画像ズレなどの異常画像が発生する不具合がある。
【００１２】
このような不具合を避けるために前記した特許文献２の構成では、ニップ入口に弾性部材である押圧部材を当接させることにより、定着ベルトの波打ちやたるみなどを防止して、画質の安定化を図っている。しかし、補助押圧部材として弾性を有する部材を用いた場合には、この弾性部材が摺動性や耐摩耗性が必ずしも優れていないため、定着ベルトの搬送性や押圧部材の耐久性に問題が生じた。さらに、ローラ対によるニップが複数ある構成においては、スリップやローラの歪みによる周速差が発生し、定着ベルトと加圧ローラとの上下の周速差による異常画像が発生しやすい。すなわち、この異常画像は、最初の第１のニップで溶融したトナーが定着ベルト面にオフセットし、定着ベルトと加圧ローラとの周速差により定着ベルトの浮きが発生し、後続する第２のニップにおいてずれた位置でトナーが用紙に再び付着することによって発生している。
【００１３】
そこで、前記した特許文献３の構成では、排紙側のニップを形成するローラに回転駆動力を伝達し、このローラが定着ベルトを牽引するように走行させることにより、ニップ部の定着ベルトのたるみや浮きの発生を抑えて、異常画像の発生を防いでいる。しかし、この構成では、牽引するための荷重を大きくしなければならず、定着ベルトの寄りなどの問題が発生する。また、ローラのたわみの発生を抑えるために、ローラ芯金の肉厚を増やす必要がある。このため、ローラの熱容量が増大して、ローラの加熱に時間を要するので、定着装置として短時間での温度立ち上げに適さない。さらに、ベルトに大きい荷重をかけているので、ベルトの柔軟性が低下し、搬送性能が劣化する。
【００１４】
また、前記した特許文献４の構成では、２本のサポートローラが定着ベルトを介して押圧ローラを押圧するように設けている。このため、押圧ローラに押圧される部分がローラであるため、形成されるニップ幅が小さく、トナーの定着効率が低い。そこで、押圧ニップ幅を大きくするためにサポートローラの径を大きくすると、それぞれのローラによる押圧ニップ同士の間隔が大きくなる。このため、定着ベルトの浮きやたわみが起こり、異常画像が発生してしまう。さらに、定着装置自体も大型化してしまう。
【００１５】
さらに、前記した特許文献５の構成も、特許文献４の構成と、同様な構成となっており、装置を小型化するために、２本のローラの間隔を小さくするように配置している。この構成によれば、ベルトにテンションをかけてニップ部のベルト浮きを無くすためには、ベルト内のローラを互いに逆方向に引っ張るような構成が必要であり、ローラ同士が接触するように配置することは困難である。他方、装置をさらに小型化するため、ローラ同士を接触させた構成とした場合には、２本のローラが互いに逆方向に回転した状態で接触して摺擦することになる。このため、回転負荷が巨大となるので、ローラがスムーズに回転しないか、もしくはローラを回転させるためには大きな駆動力が必要となってしまう。
【００１６】
また、前記した特許文献６の構成においては、薄肉の板状の加熱部材と定着ローラとの間のニップ間隔を狭くするために加熱部材と定着ローラとを接触するようにすると、加熱部材が板状のため構造上の剛性が弱いので、加熱部材が押圧ローラに巻き込まれて破損するおそれがある。
【００１７】
そこでこの発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、定着ベルト内に懸架した定着ローラと定着部材とによってニップを形成し、定着ローラと定着部材を接触させることにより、押圧されない部分のニップ間隔を極小にし、安定したニップ圧力を確保して、定着ベルトと加圧ローラとの周速差に起因する画像ズレなどの異常画像を防止し、立上り時間が短い定着装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、無端状のベルトと、このベルトに内側から接触する定着ローラと、この定着ローラの上流側に設けた定着部材と、前記ベルトの外側で前記ベルトを介して前記定着ローラおよび定着部材と圧接してニップを形成する加圧ローラと、前記ベルトを加熱する加熱手段とを有した定着装置において、前記定着ローラと前記定着部材とが接触して設けられていることを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、定着ローラと定着部材の表面、または定着ローラと加圧ローラの表面のいずれか一方、もしくは両方の表面は、弾性を有している。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、加熱手段は、誘導コイルを用いた誘導加熱手段である。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、定着部材の前記定着ローラに接触する部分は、剛体で形成されている。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、定着部材の前記定着ローラに接触する部分の表層には、低摩擦部材が設けられている。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、低摩擦部材は、フッ素系樹脂もしくはグラファイトまたは２硫化モリブデンである。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項５において、低摩擦部材は、コロである。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかにおいて、少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックスを含有したトナーが用いられている。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置を有する画像形成装置である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明の第１実施形態を図面により説明する。図１は、この第１実施形態の定着装置の全体構成を示す概略図である。
【００２８】
定着装置１は、図１に示すように、無端状の定着ベルト２と、この定着ベルト２を張架する定着ローラ３と定着部材である定着パッド４とテンションローラ５と、定着ベルト２を介して定着ローラ３と定着パッド４に対向して配置された加圧ローラ６とを有している。すなわち、定着ベルト２に内側から接触するように定着ローラ３が設けられ、この定着ローラ３の上流側に定着パッド４が設けられている。これらの定着ローラ３および定着パッド４よりも上方の位置には、加熱手段であるハロゲンヒータ７を内蔵したテンションローラ５が設けられている。定着ローラ３および定着パッド４は、図示しない加圧バネなどの付勢手段によって、定着ベルト２を介して加圧ローラ６に向けて加圧されている。したがって、定着ベルト２の外側で定着ベルト２を介して定着ローラ３および定着パッド４と加圧ローラ６が圧接して、ニップを形成するようにしている。なお、８は、ニップ入口に、トナー９ａの像が担持された用紙９を導くガイド部材である。
【００２９】
定着ベルト２は、耐熱性樹脂からなる基体を有している。この耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテル・エーテルケトン（ＰＥＥＫ）などが使用されている。基材の厚さは、熱伝導と強度とのバランスから３０〜１００μｍのものが望ましい。定着ベルト２の表面は、用紙９および用紙９上のトナー９ａに定着ベルト２が加圧接触されるので、離型性、耐熱性に優れた表面層が必要なことから、フッ素系樹脂などの表面離型層が被覆された構成になっている。この表面離型層の下には、画像の均一性を得るために、シリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱ゴムからなる弾性層が１００〜３００μｍの厚さで設けられている。
【００３０】
定着ローラ３は、直径がφ１０〜φ３０ｍｍのローラで、定着ベルト２を介して加圧ローラ６に加圧され、ニップを形成している。また、この定着ローラ３は、定着ベルト２の搬送性を向上させるために設けられている。
【００３１】
定着パッド４は、定着ローラ３のニップ上流側に配置され、同様に加圧ローラ６に加圧され、ニップを形成している。さらに、定着パッド４は、ニップ入口における定着ベルト２と記録媒体である用紙９とが成す角度を広く確保できるようなガイド形状に形成され、定着ベルト２がスムーズにニップに侵入できるようにしている。他方、定着パッド４の定着ローラ３側は、定着ベルト２と定着ローラ３とで囲んだ空間を充填する形状に形成され、定着ローラ３に接触されている。したがって、定着パッド４が定着ローラ３に接触するようにして、定着パッド４の加圧によるたわみなどを抑えながら、これらの定着パッド４と定着ローラ３とが成すニップの間隔を狭めるようにしている。このため、定着ローラ３と加圧ローラ６とによって形成されるニップと、定着パッド４と加圧ローラ６とによって形成されるニップとは、隙間が極小となり、連続的な単一のニップと同様となっている。
【００３２】
テンションローラ５は、Ａｌ（アルミニウム）またはＦｅ（鉄）製の薄肉金属製ローラとされている。すなわち、テンションローラ５は、外径がφ２０〜φ３０ｍｍで、肉厚が０．３〜１ｍｍに設定されている。テンションローラ５の図示しない支軸は、図示しない引張スプリングなどに張架され、テンションローラ５が図中の破線矢印で示す上方向に付勢されている。したがって、このように上方に付勢されたテンションローラ５によって、定着ベルト２に一定のテンションを付与し、定着ベルト２の緩みを防止している。テンションローラ５の内側には、ハロゲンヒータ７が熱源として設けられ、ハロゲンヒータ７は、図示しない温度制御素子で所定の一定温度になるように発熱が制御されている。したがって、このテンションローラ５は、ハロゲンヒータ７により所定温度に加熱され、定着ベルト２を定着などに必要な所定の温度に設定している。
【００３３】
加圧ローラ６は、直径がφ３０〜φ５０ｍｍのローラで、用紙９を搬送するための駆動源である図示しないモータに接続され、所定の回転速度で回転駆動されている。
【００３４】
次に、定着装置１の動作を説明する。すなわち、加圧ローラ６は、モータにより図中の矢印方向に回転駆動される。このように加圧ローラ６が回転駆動されると、定着ベルト２が従動して矢印方向に搬送移動され、定着ベルト２を介して定着ローラ３が従動回転する。そして、トナー９ａによる像を担持した用紙９がニップを通過すると、この通過の過程でニップの熱と圧力によりトナー９ａが溶融されて圧着され、用紙９にトナー９ａが像として定着される。
【００３５】
ここで、定着パッド４と定着ローラ３とを接触させない構成の場合には、ニップ入口側の定着パッド４と加圧ローラ６とで形成したニップには、定着ベルト２とニップを成す際の加圧による摺擦抵抗と、定着ベルト２を鋭角に引くために発生する定着パッド４との摺擦抵抗と、テンションローラ５との摺擦抵抗と、テンションローラ５から供給されるテンション分の抵抗とが加わる。これに対して、ニップ出口側の定着ローラ３と加圧ローラ６とで形成したニップには、両者３，６が形成したニップでの摺擦抵抗のみが加わる。このため、ニップ入口側の定着ベルト２の張力は、非常に高くなるのに対して、定着パッド４を通過後の定着ベルト２の張力は低くなる。このように定着パッド４付近と定着ローラ３付近とでは、定着ベルト２の張力に高低差が生じているので、定着パッド４と定着ローラ３との間に位置する定着ベルト２の部分にたわみが生じる。
【００３６】
さらに、定着パッド４と定着ローラ３とには、それぞれに加圧力が直接かからないので、定着ベルト２はベルト自身の剛性で加圧ローラ６から浮き上がる。このため、トナー像９ａを担持した用紙９がニップを通過する際には、入口側の定着パッド４と成すニップでトナー９ａが定着ベルト２にオフセットし、定着パッド４と定着ローラ３の成すニップ間で浮いた状態になる。つまり定着ベルト２と加圧ローラ６との間で周速差が生じる。また、用紙９は加圧ローラ６に沿って搬送されているので、出口側の定着ローラ３と成すニップでオフセットしたトナー９ａによる像と用紙９とが周速差によりずれた状態で定着され、異常画像が発生する。
【００３７】
これに対して、第１実施形態の定着装置１によれば、定着パッド４と定着ローラ３とが接触するように配置しているので、定着ベルト２を介して加圧ローラ６に加圧されて定着パッド４と定着ローラ３とが形成する２つのニップの間隔を極小にできる。このため、ニップのほぼ全体を加圧可能にして、定着ベルト２の浮きを防止することができる。この結果、前記した異常画像の発生を防ぐことができる。
【００３８】
次に、この発明の第２実施形態を図面により説明する。図２は、この第２実施形態の定着装置の全体構成を示す概略図である。なお、前記した第１実施形態と同一の構成の部材には、同一の符号を付して、説明を簡略化することにする。
【００３９】
第２実施例の定着装置１０は、図２に示すように、定着ローラ１３が、Ｆｅ（鉄）製の芯金１３ａの外周に、耐熱弾性体として例えば発泡シリコーンゴムや液状シリコーンゴムで構成された弾性層１３ｂが設けられている。この弾性層１３ｂの厚さは３〜６ｍｍ程度に確保され、定着ローラ３の表面硬度がアスカーＣ（ＡｓｋｅｒＣ）で３０〜５０Ｈｓ程度となっている。
【００４０】
定着パッド１４は、Ｆｅ（鉄）やＳＵＳ（ステンレス材）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱樹脂で形成され、剛体とされている。ＰＰＳ樹脂は、優れた耐熱性、難燃性、剛性および電気絶縁性などのエンジニアリングプラスチックとして、好適な性質を有している。定着パッド４は、加圧ローラ６に押圧される部分を含んで定着ベルト２が接触する部分に発泡シリコン製の弾性層１４ａが設けられている。さらに、定着ベルト２が摺擦するため、この弾性層１４ａの表面には、図示しないフッ素系樹脂などが被覆され、摩擦抵抗を小さくするようにしている。
【００４１】
加圧ローラ１６は、Ｆｅ（鉄）製の芯金１６ａの外周に、耐熱弾性体として、例えば発泡シリコーンゴムや液状シリコーンゴムで形成された弾性層１６ｂを有している。弾性層１６ｂの厚さは、０．２〜５ｍｍ程度とされ、定着ローラ３の表面硬度は、アスカーＣで５０〜１００Ｈｓ程度となっている。
【００４２】
したがって、このように第２実施形態の定着装置１０によれば、定着ローラ１３、定着パッド１４、加圧ローラ１６のニップを形成する部位に弾性体を用いているので、定着ベルト２からの熱を断熱でき、定着ローラ１３および定着パッド４の見かけ上の熱容量を低減できる。すなわち、弾性層１３ｂ，１４ａによって、定着ベルト２からの熱が、それぞれ定着ローラ１３や定着パッド１４の内奥部にまで侵入しにくくなる。したがって、定着ベルト２の熱が定着ローラ１３や定着パッド１４を加温するために消費されことが少なくて済み、定着ベルト２が迅速に加温される。このため、定着装置１０が停止または待機状態から定着動作可能になるまでの立上がり時間を短縮できる。この結果、定着装置１０の即応性を向上できる。
【００４３】
また、弾性層１３ｂ，１４ａ，１６ｂによって、ニップにかけられる加圧を均一化でき、ニップの安定化を図れるので、トナー９ａの用紙９への定着性や、用紙９に定着したトナー９ａの光沢のバラツキなどを抑えることができる。すなわち、このように弾性体を介在させているので、弾性体の弾性変形によりニップの圧力分布が不均一となることを回避できる。この結果、画像品質を向上できる。他方、用紙９の紙質や厚さなどの差異も、同様に弾性体の変形によって吸収されるので、ニップの安定化を図れる。このため、画像品質を確保しながら、定着装置１０が対応できる用紙９の選択幅を広げることができる。
【００４４】
なお、第２実施形態では、定着ローラ１３、定着パッド１４、加圧ローラ１６の定着ベルト２に接触する表面に、それぞれ弾性体を設けた構成としたが、これに限ることなく、定着ローラ１３と定着パッド１４とが定着ベルト２を介して対向するそれぞれの表面、または定着ローラ１３と加圧ローラ１６とが定着ベルト２を介して対向するそれぞれの表面のうち、いずれかの一方に弾性体を設けた構成としてもよい。したがって、これらの構成の場合にも、前記と同様にして定着ローラ１３または定着パッド１４のいずれかの見かけ上の熱容量を低減でき、定着装置１０の立上がり時間の短縮化を図れる。
【００４５】
次に、この発明の第３実施形態を図面により説明する。図３は、この第３実施形態の定着装置の全体構成を示す概略図である。なお、前記した第２実施形態と同一の構成の部材には、同一の符号を付して、説明を簡略化することにする。
【００４６】
第３実施形態の定着装置２０は、第２実施形態の構成に加えて、定着ベルト２２の基材を、フェライト系のＳＵＳ（ステンレス材）などの金属部材で置き換え、誘導コイル２７の誘導加熱によって、定着ベルト２２を直接的に加熱するようにしている。すなわち、前記したニップ入口の近くで、定着ベルト２２の外側に所定の距離離間させて誘導コイル２７が設けられ、誘導コイル２７には所定の高周波交流電流が印加されるようになっている。したがって、誘導コイル２７が生成した磁束は、誘導コイル２７の対面した定着ベルト２２の部分を貫通する。このため、電磁誘導によって定着ベルト２２内に電流が生起され、この電流のジュール熱によって、定着ベルト２２が加熱される。
【００４７】
したがって、第１，第２実施形態のように、テンションローラ５の内部にハロゲンヒータ７を設けて、テンションローラ５を介して定着ベルト２を間接的に加熱するのに比べて、このように第３実施形態の定着装置２０によれば、定着ベルト２２の外側に誘導コイル２７を配置し、定着ベルト２を直接的に誘導加熱で加熱しているので、定着ベルト２を所定温度まで加熱に要する時間が短縮され、定着装置としての立ち上げ時間を短縮できる。
【００４８】
他方、定着装置２０では、テンションローラ２５内にハロゲンヒータ７などの熱源を内蔵させていないので、構成が簡素化される。すなわち、回転されるテンションローラ５内にハロゲンヒータ７を固定する構造や、ハロゲンヒータ７へ配線する手間が不要となる。また、テンションローラ２５自体も、ハロゲンヒータ７からの受熱や、定着ベルト２への熱伝達に配慮する必要がなくなるので、テンションローラ２５の設計の制約が緩和される。さらに、テンションローラ２５からの放熱で、定着ベルト２以外の他の部材が温度上昇することに配慮する必要もなくなる。これらの結果、定着装置２０の構成を簡素化でき、コストダウンを図ることができる。
【００４９】
次に、この発明の第４実施形態を図面により説明する。図４は、この第４実施形態の定着装置の全体構成を示す概略図である。なお、前記した第２実施形態と同一の構成の部材には、同一の符号を付して、説明を簡略化することにする。
【００５０】
第４実施形態の定着装置３０は、前記の第２実施形態の構成に加えて、定着ローラ１３に接触される定着パッド３４の接触部３７のみが、ＦｅやＳＵＳやＡｌなど金属や、ＰＰＳなどの耐熱樹脂で形成された剛体とされている。また、定着装置３０では、少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックスを含有したトナー９ｂが用いられている。
【００５１】
したがって、このように第４実施形態の定着装置３０によれば、定着パッド３４の定着ローラ１３との接触部３７が剛体であるので、定着ローラ１３の回転による定着パッド１４の変形や巻き込みを防止できる。すなわち、定着パッド３４の定着ローラ３に接触する部分の剛性強度を高めているので、定着パッド４が定着ローラ３に接触しても、定着ローラ１３の回転によって変形されたり、巻き込まれたりすることがなくなる。したがって、定着パッド４の破損を防止できるとともに、定着パッド４が形状を保つことができる。このため、定着パッド４と加圧ローラ１６とによって形成されるニップの形状や圧力も同様に維持できるので、画像品質の向上を図れる。
【００５２】
また、定着装置３０は、トナー９ｂが少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックスを含有しているので、立ち上げ時間の短いオイルレストナーを用いていることになる。このため、定着装置３０の立ち上げ時間をさらに短縮できる。
【００５３】
次に、この発明の第５実施形態を図面により説明する。図５は、この第５実施形態の定着装置の全体構成を示す概略図である。なお、前記した第２実施形態と同一の構成の部材には、同一の符号を付して、説明を簡略化することにする。
【００５４】
前記した第４実施形態の定着装置３０では、定着パッド３４の定着ローラ１３との接触部３７がＦｅやＳＵＳやＡｌなどの金属や、ＰＰＳなどの耐熱樹脂で形成された剛体とされていたのに対して、この第５実施形態の定着装置４０では、図５に示すように、第２実施形態の構成に加えて、定着ローラ１３に接触する定着パッド４４の部分の表層に、低摩擦部材４７が設けられている。この低摩擦部材４７の材質としては、フッ素系樹脂やグラファイトシート、２硫化モリブデンシートが挙げられる。
【００５５】
したがって、このように第５実施形態の定着装置４０によれば、定着ローラ１３に接触される定着パッド４４の部分の表層に、フッ素系樹脂、グラファイトシート、２硫化モリブデンシートのうちのいずかで形成された低摩擦部材４７を設けているので、定着パッド４４と定着ローラ１３との間に生じる摩擦力が低減される。このため、定着ローラ１３の回転による定着パッド４４の変形や巻き込みを防止できるとともに、定着ローラ１３の回転をスムーズに行うことができる。他方、このように低摩擦部材として、フッ素系樹脂、グラファイトシート、２硫化モリブデンシートが定着パッド４４の表層に設置されているので、製作が容易であり、また定着パッド４４自体の材質や強度などが制約されずに済み、定着パッド４４の設計の自由度を充分に確保できる。
【００５６】
次に、この発明の第６実施形態を図面により説明する。図６は、この第６実施形態の定着装置の全体構成を示す概略図である。なお、前記した第２実施形態と同一の構成の部材には、同一の符号を付して、説明を簡略化することにする。
【００５７】
この第６実施形態の定着装置５０は、図６に示すように、第２実施形態の構成に加えて、定着パッド５４の定着ローラ１３との接触部分の表層に、低摩擦部材として複数個の耐熱樹脂製または金属製のコロ５７が設けられている。すなわち、これらのコロ５７は、前記の接触部に形成された凹部に半没状に収納され、各コロ５７の外周がそれぞれ定着ローラ３の外周に接触するようにしている。
【００５８】
したがって、このように第６実施形態の定着装置５０によれば、定着パッド５４と定着ローラ１３との間にコロ５７を介在させているので、回転される定着ローラ１３と固定された定着パッド５４との間に生じる摩擦力を大幅に低減することができる。すなわち、定着パッド５４と定着ローラ１３との接触を、面接触からコロ５７による線接触とさせることができるので、両者５４，１３が接触する面積を減少できるとともに、コロ５７が定着ローラ１３に追従して回転される。このため、定着ローラ１３の回転がスムーズにでき、定着ベルト１２および用紙９の搬送を安定的に行うことができる。この結果、画像品質を向上できる。
【００５９】
他方、このように摩擦力が大幅に低減されるので、この摩擦力が定着パッド５４および定着ローラ１３の加圧状態に影響を与えることが減少され、ニップの圧力状態を設計通りにできる。すなわち、付勢手段によって定着パッド５４と定着ローラ１３とが加圧ローラ６側に向けて加圧されているので、これらの加圧力の大きさと比較して、両者５４，１３間に作用する摩擦力の大きさの程度によっては、定着パッド５４および定着ローラ１３が設計通りの加圧状態とならないおそれがある。すなわち、この場合は、摩擦力が、定着パッド５４に対しては、下向き方向の加圧を強める力として作用する一方、定着ローラ１３に対しては、上向き方向の加圧を弱める力として作用するので、定着パッド５４と定着ローラ１３の加圧力の差を広げるように働いてしまう。これに対して、定着装置５０では、このような摩擦力が大幅に低減できるので、定着パッド５４および定着ローラ１３の加圧状態つまりニップの圧力状態を設計通りにできる。このため、トナー９ａの用紙９への定着性や、用紙９に定着したトナー９ａの光沢のバラツキなどをさらに抑制でき、画像品質の向上が図れる。
【００６０】
なお、上述した各実施形態では、帯電−露光−現像−転写−定着工程からなる電子写真プロセスのうちの定着工程を行う定着装置について説明したが、これに限られることなく、図７に示すように、トナー９ａを中間転写体６１から用紙９にではなく、定着装置７０に転写する電子写真の変形例に適用できる。すなわち、この変形例では、水平に対向配置された１対のローラ６２，６２にベルト状の中間転写体６１が張架され、この中間転写体６１の上側の水平部分を挟んで、１対の現像ローラ６３，ローラ６４からなるＣＭＹＢの各色を担当した現像手段６５Ｃ，６５Ｍ，６５Ｙ，６５Ｂが配置され、これらの現像手段６５Ｃ〜６５Ｂにより中間転写体６１上に担持されたカラートナー像が、定着装置７０の定着ベルト２を介して用紙９に転写されるとともに、定着されるようになっている。
【００６１】
したがって、この構成によれば、水平配置された中間転写体６１に、略垂直方向に各ローラ部材５，１３，１６が配置された定着装置７０を設けていることから、省スペース化が図れ、しかも、中間転写体６１から用紙９に転写する構成が不要とされているので、さらに省スペース化を促進できる。このため、装置全体としてコンパクト化できる。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、定着部材と定着ローラとが接触して設けられているので、定着装置による画像品質を向上できる。すなわち、定着ベルトを介して、加圧ローラおよび定着ローラによって形成されるニップと、加圧ローラおよび定着部材によって形成されるニップとの間隔を極小にできる。このため、ニップのほぼ全体を用いた加圧が可能となり、定着ベルトの浮きを防止できる。この結果、異常画像の発生を防ぐことができ、画像品質を向上できる。
【００６３】
請求項２の発明によれば、定着ローラと定着部材の表面、または、定着ローラと加圧ローラの表面のいずれか一方、もしくは両方の表面が、弾性を有しているので、弾性部分で定着ベルトからの熱を断熱できる。すなわち、定着ローラと定着部材の内奥部、または、定着ローラと加圧ローラの内奥部、さらにはこれらのすべての部材の内奥部に、定着ベルトからの熱が侵入することが抑制される。このため、これらの部材の見かけ上の熱容量を低減できるので、定着装置としての立上がり時間を短縮できる。また、ニップにかかる加圧を均一化できるので、定着性や光沢のバラツキなどを抑えることができる。この結果、画像品質を向上できる。
【００６４】
請求項３の発明によれば、加熱手段が、誘導コイルを用いた誘導加熱手段であるので、定着ベルトを直接加熱でき、定着装置の立ち上げ時間を短縮できる。すなわち、加熱源となる誘導コイルと定着ベルトとの間に熱伝達用に他の部材を介在させることなく、定着ベルトを直接加熱できる。この結果、熱効率を向上でき、定着装置の立ち上げ時間を短縮できる。
【００６５】
請求項４の発明によれば、定着部材の前記定着ローラに接触する部分が、剛体で形成されているので、定着ローラの回転による定着部材の変形や巻き込みを防止できる。すなわち、定着部材の前記定着ローラに接触する部分の剛性強度が高いので、定着部材が定着ローラに接触しても、定着ローラによって変形されたり、巻き込まれたりすることなく、定着部材の形状を保つことができる。このため、定着部材と加圧ローラによって形成されるニップの形状も同様に維持できるので、画像品質の向上を図れる。
【００６６】
請求項５の発明によれば、定着部材の前記定着ローラに接触する部分の表層には、低摩擦部材が設けられているので、定着部材と定着ローラとの間に生じる摩擦力を低減できる。すなわち、定着部材が定着ローラに接触しても、低摩擦部材によって定着部材がスリップする。したがって、定着部材が定着ローラによって変形されたり、定着ローラに巻き込まれたりすることがなくなる。このため、定着部材の形状を保つことができる。したがって、定着ローラの回転による定着部材の変形や巻き込みを防止でき、定着ローラの回転をスムーズに行うことができる。この結果、定着部材と加圧ローラによって形成されるニップの形状も同様に維持されるので、画像品質を向上を図れる。
【００６７】
請求項６の発明によれば、定着部材の前記定着ローラに接触する部分の表層に設置された低摩擦部材が、フッ素系樹脂もしくはグラファイトまたは２硫化モリブデンであるので、定着部材が定着ローラに接触する部分の摩擦力を低減できる。このため、定着ローラの回転をスムーズにできる。
【００６８】
請求項７の発明によれば、定着部材の前記定着ローラに接触する部分の表層に設けられた低摩擦部材がコロであるので、定着部材と定着ローラとの接触面積を減らすことができる。このため、定着ローラと定着部材との間に生じる摩擦力が低減され、定着ローラの回転による定着部材の変形や巻き込みを防止でき、さらに定着ローラの回転をスムーズに行うことができる。
【００６９】
請求項８の発明によれば、少なくとも結着樹脂、着色剤、ワックスを含有したトナーを用いているので、定着装置の立ち上げ時間を、さらに短縮することができる。
【００７０】
請求項９の発明によれば、画像形成装置が請求項１ないし８のいずれかに記載の定着装置を有しているので、前記した効果が得られ、画像形成装置が画像品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示し、定着装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】この発明の第２実施形態を示し、定着装置の全体構成を示す正面図である。
【図３】この発明の第３実施形態を示し、定着装置の全体構成を示す正面図である。
【図４】この発明の第４実施形態を示し、定着装置の全体構成を示す正面図である。
【図５】この発明の第５実施形態を示し、定着装置の全体構成を示す正面図である。
【図６】この発明の第６実施形態を示し、定着装置の全体構成を示す正面図である。
【図７】この発明を電子写真の変形例に適用した例を示し、定着装置を含めた全体構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０  定着装置
２，２２  定着ベルト                        ３，１３  定着ローラ
４，１４，３４，４４，５４  定着パッド（定着部材）
５，２５  テンションローラ                  ６，１６  加圧ローラ
７  ハロゲンヒータ                          ８  ガイド部材
９  用紙                                    ９ａ，９ｂ  用紙上のトナー
２６  誘導コイル                            ３７  接触部（剛体）
４７  低摩擦部材                            ５７  コロ
【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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