(57)【要約】【課題】定着不良が発生するのを防止することができるようにする。【解決手段】ローラと、加熱されて前記ローラの周囲を走行させられる定着ベルト１３と、定着ベルト１３の外側に配設され、定着ベルト１３を介してローラに圧接させられる加圧部材と、定着ベルト１３の内側において、定着ベルト１３の走行方向におけるローラより上流側に並設させて配設され、定着ベルト１３を介して加圧部材に圧接させられる押圧部材とを有する。定着ベルト１３及び加圧部材によって、記録媒体を通過させるための接触領域が形成される。定着ベルト１３の内側において、定着ベルト１３の走行方向におけるローラより上流側に並設させて押圧部材が配設されるので、接触領域が大きくなる。【選択図】図１
2005242111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ローラと、
（ｂ）加熱されて前記ローラの周囲を走行させられる定着ベルトと、
（ｃ）該定着ベルトの外側に配設され、定着ベルトを介して前記ローラに圧接させられる加圧部材と、
（ｄ）前記定着ベルトの内側において、定着ベルトの走行方向における前記ローラより上流側に並設させて配設され、定着ベルトを介して加圧部材に圧接させられる押圧部材とを有するとともに、
（ｅ）前記定着ベルト及び加圧部材によって、記録媒体を通過させるための接触領域が形成されることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材を加圧部材に圧接させるための押圧力は、前記加圧部材をローラに圧接させるための押圧力より小さくなるように設定される請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材は、前記加圧部材がローラに圧接させられる領域の近傍に臨ませて形成された圧接部を備える請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記押圧部材は、ローラと接触する摺動面を備える請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記摺動面にフッ素系の樹脂が配設される請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記押圧部材は、弾性を有する板状部材から成る請求項１又は３に記載の定着装置。
【請求項７】
前記押圧部材は、前記加圧部材に向けて突出させて形成された突出部を備える請求項３に記載の定着装置。
【請求項８】
前記押圧部材には、前記定着ベルトと接触させて樹脂部材が配設される請求項１に記載の定着装置。
【請求項９】
前記樹脂部材は弾性を有する請求項８に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記樹脂部材はシリコーン樹脂から成る材料から成る請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記樹脂部材の表面にフッ素系の樹脂が配設される請求項８に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置、例えば、プリンタの定着装置においては、加熱源を内蔵する定着ローラ、該定着ローラに圧接させられて従動して回転させられる加圧ローラを備え、未定着のトナー像を担持する用紙を定着ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップ領域に送り、該ニップ領域においてトナー像を用紙に定着させるようにしている。
【０００３】
この種の熱ローラ式の定着装置をカラーのプリンタに適用する場合、トナー像を定着させるために所定の熱量が必要になるとともに、カラーの画像を形成するために用紙上に複数の色のトナー像を積層する必要があるので、その分必要な熱量が多くなってしまう。また、熱ローラ式の定着装置を高速のプリンタに適用する場合、高速でトナー像を定着させるために、低速でトナー像を定着させるよりも単位時間当たり必要になる熱量が多くなってしまう。
【０００４】
一般に、トナー像を定着するために必要な熱量は、ニップ領域における加熱源の仕事率（ワット＝熱量／時間）、ニップ幅及び圧接時間の各要素によって決定される。したがって、トナー像に与えられる熱量を増加させるためには、加熱源の仕事率を高くしたり、ニップ幅を大きくしたり、圧接時間を長くしたりする必要がある。また、高速でトナー像を定着させるには、圧接時間が短くなる分だけ、加熱源の仕事率を高くしたり、ニップ幅を大きくしたりする必要がある。
【０００５】
前記加熱源の仕事率を高くするには、定着装置の構成部材の耐熱性を高くしたり、消費エネルギーを少なくしたりする必要があり、カラーのトナー像を高速で定着させる場合、ニップ幅を大きくすることが重要になる。
【０００６】
そして、カラーのトナー像を高速で定着させるために、定着ベルトを使用し、ニップ幅を大きくしたベルト式の定着装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
図２は従来のベルト式の定着装置の断面図、図３は従来の定着ベルトの断面図である。
【０００８】
図２において、１１は矢印Ｈ方向に回転させられる加熱ローラ、１３は定着ベルト、１４は矢印Ｇ方向に回転させられる定着ローラ、１５は矢印Ｋ方向に回転させられる加圧ローラである。前記定着ベルト１３は、加熱ローラ１１と定着ローラ１４との間に張設され、矢印Ｊ方向に走行させられる。また、加圧ローラ１５は、ばね１９によって付勢され、定着ベルト１３を介して定着ローラ１４に圧接させられ、定着ベルト１３と加圧ローラ１５との間に所定のニップ領域ｎが形成される。用紙２２は、矢印Ｓ方向に搬送され、前記ニップ領域ｎに送られ、ニップ領域ｎにおいて、定着ベルト１３を介して定着ローラ１４及び加圧ローラ１５によって挟まれる。前記加熱ローラ１１は、ばね２１によって定着ローラ１４と反対の方向に付勢されて定着ベルト１３を張設する。
【０００９】
前記加熱ローラ１１は、内部にハロゲンランプ等のヒータ１２を有し、定着ベルト１３を加熱する。該定着ベルト１３を効率良く加熱するために、加熱ローラ１１は、アルミニウム、鉄等の熱伝導率の高い金属によって形成される。
【００１０】
そして、前記定着ベルト１３は、加熱ローラ１１を介して受けた熱をニップ領域ｎにおいてトナー像２０に与え、用紙２２上に形成されたトナー像２０を用紙２２に定着させる。
【００１１】
前記定着ベルト１３は、図３に示されるように、外層１３ａ、中層１３ｂ及び内層１３ｃによって構成され、前記外層１３ａは、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（以下「ＰＦＡ」という。）等の高離型性を有する樹脂から成り、トナーが定着ベルト１３に付着するのを抑制する。また、前記中層１３ｂはシリコーンゴム等の弾性を有する樹脂から成り、前記内層１３ｃは、ニッケル、ステンレス等の金属、又はポリイミド等の樹脂のような、剛性及び耐熱性を有する材料から成り、柔軟性を得るために薄くされ、例えば、金属の場合は３０〜５０〔ｕｍ〕、樹脂の場合は５０〜１００〔ｕｍ〕の厚さにされる。
【００１２】
前記定着ローラ１４は、アルミニウム、鉄等の金属から成る芯（しん）金１４ｂ、及び該芯金１４ｂの表面に形成されたスポンジ状のシリコーンゴム等から成る弾性層１４ａを備える。該弾性層１４ａは、スポンジ状にされ、内部に空気を取り込むことによって、断熱性を有し、定着ベルト１３の温度が高くなるのを抑制するとともに、ニップ領域ｎを広くする。そして、前記弾性層１４ａは、カラーのトナー像２０を定着する際に、カラーのトナー像２０を構成する各色の厚さが異なるトナー層を均一に押圧する。
【００１３】
また、加圧ローラ１５は、アルミニウム、鉄等の金属製パイプから成る芯金１５ｂ、及び該芯金１５ｂの表面に形成されたシリコーンゴム等から成る弾性層１５ａを備え、内部にハロゲンランプ等のヒータ１６を有する。そして、前記弾性層１５ａは、両面印刷の際に、厚さが異なる定着済みのトナー層を均一に押圧する。
【００１４】
そして、１７は定着ベルト１３に接触させて配設された分離爪であり、該分離爪１７は、ニップ領域ｎから矢印Ｅ方向に排出される用紙２２が定着ベルト１３に巻き付いた場合に、定着ベルト１３から用紙２２を分離させる。
【００１５】
次に、前記構成の定着装置の動作について説明する。
【００１６】
まず、ヒータ１２、１６を発熱させ、加熱ローラ１１及び加圧ローラ１５を加熱する。次に、図示されないモータを駆動させることによって前記定着ローラ１４を矢印Ｇ方向に回転させると、定着ベルト１３は、定着ローラ１４に従動して矢印Ｊ方向に走行させられ、加熱ローラ１１は定着ベルト１３に従動して矢印Ｈ方向に回転させられ、加圧ローラ１５は定着ベルト１３に従動して矢印Ｋ方向に回転させられる。
【００１７】
そして、加熱ローラ１１及び加圧ローラ１５によって加熱された定着ベルト１３の温度が設定された定着温度に到達すると、用紙２２が矢印Ｓ方向に搬送され、ニップ領域ｎにおいてトナー像２０が用紙２２に定着させられ、続いて、用紙２２は矢印Ｅ方向に排出される。なお、該用紙２２が定着ベルト１３に巻き付いた場合は、分離爪１７が定着ベルト１３から用紙２２を分離させる。
【００１８】
ところで、前記ニップ領域ｎにおけるニップ幅を大きくするためには、定着ローラ１４の弾性層１４ａのつぶし量を大きくしなければならない。
【００１９】
そこで、弾性層１４ａの厚さを大きくし、ばね１９によって加圧ローラ１５を定着ローラ１４に圧接させる付勢力を大きくするようにしている。
【特許文献１】特開平１１−２８２２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、前記従来の定着装置においては、前記定着ローラ１４の直径が小さい場合、定着ローラ１４が撓（たわ）み、定着ローラ１４の長手方向の中央部と両端とでニップ幅に差が生じるので、定着不良が発生しやすくなってしまう。
【００２１】
また、弾性層１４ａの硬度を低くして、ニップ幅をその分大きくすることも考えられるが、その場合、複数のトナー層が積層されたトナー像２０を十分に加圧することができなくなり、同様に、定着不良が発生しやすくなってしまう。
【００２２】
本発明は、前記従来の定着装置の問題点を解決して、定着不良が発生するのを防止することができる定着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】
【００２３】
そのために、本発明の定着装置においては、ローラと、加熱されて前記ローラの周囲を走行させられる定着ベルトと、該定着ベルトの外側に配設され、定着ベルトを介して前記ローラに圧接させられる加圧部材と、前記定着ベルトの内側において、定着ベルトの走行方向における前記ローラより上流側に並設させて配設され、定着ベルトを介して加圧部材に圧接させられる押圧部材とを有する。
【００２４】
そして、前記定着ベルト及び加圧部材によって、記録媒体を通過させるための接触領域が形成される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、定着装置においては、ローラと、加熱されて前記ローラの周囲を走行させられる定着ベルトと、該定着ベルトの外側に配設され、定着ベルトを介して前記ローラに圧接させられる加圧部材と、前記定着ベルトの内側において、定着ベルトの走行方向における前記ローラより上流側に並設させて配設され、定着ベルトを介して加圧部材に圧接させられる押圧部材とを有する。
【００２６】
そして、前記定着ベルト及び加圧部材によって、記録媒体を通過させるための接触領域が形成される。
【００２７】
この場合、定着ベルトの内側において、定着ベルトの走行方向における前記ローラより上流側に並設させて押圧部材が配設され、該押圧部材が定着ベルトを介して加圧部材に圧接させられるので、接触領域が大きくなる。したがって、ローラの直径を小さくすることができるので、定着に必要な圧力を小さくすることができる。
【００２８】
その結果、ローラの直径が小さくても、ローラが撓むことがなくなるので、ローラの長手方向の中央部と両端とでニップ幅に差が生じることがなくなり、定着不良が発生するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としての電子写真式のプリンタに搭載されたベルト式の定着装置について説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるセパレータの動作を説明する図、図５は本発明の第１の実施の形態における巻付き領域を説明する図、図６は本発明の第１の実施の形態における定着パッドの配設状態を示す図である。なお、図５において、横軸に定着ローラ３４の直径Ｄを、縦軸に記録媒体としての用紙２２の余白浮きδを採ってある。
【００３１】
この場合、像担持体としての図示されない感光体ドラムの表面が、帯電装置としての図示されない帯電ローラによって一様に、かつ、均一に帯電させられ、続いて、図示されない露光装置によって露光され、静電潜像が形成される。そして、該静電潜像に図示されない現像装置によって現像剤としてのトナーを付着させて現像し、現像剤像としての各色のトナー像が形成される。次に、各色のトナー像は転写装置としての図示されない転写ローラによって記録媒体としての用紙２２に重ねて転写され、カラーのトナー像２０が形成される。なお、本実施の形態においては、記録媒体として用紙２２を使用するようになっているが、用紙２２に代えてＯＨＰシート等を使用することができる。
【００３２】
ところで、図１において、１１は矢印Ｈ方向に回転させられる加熱部材としての加熱ローラ、１３は加熱されて矢印Ｊ方向に走行させられる定着ベルト、３４は、該定着ベルト１３の内側に配設され、矢印Ｇ方向に回転させられる定着部材としての定着ローラ、１５は、前記定着ベルト１３の外側に配設され、定着ベルト１３を介して定着ローラ３４に圧接させられ、矢印Ｋ方向に回転させられる加圧部材としての加圧ローラ、３０は、前記定着ベルト１３の内側において、定着ベルト１３の走行方向における前記定着ローラ３４より上流側に並設させて、すなわち、隣接させて配設された押圧部材としての定着パッドである。前記定着ローラ３４によって第１のローラが、加圧ローラ１５によって第２のローラが、加熱ローラ１１によって第３のローラが構成される。そして、前記定着ベルト１３は、加熱ローラ１１、定着ローラ３４及び定着パッド３０の周囲を走行させられる。
【００３３】
前記定着ベルト１３は、加熱ローラ１１、定着パッド３０及び定着ローラ３４間に張設され、矢印Ｊ方向に走行させられる。また、加圧ローラ１５は、第１の付勢部材としてのばね１９によって付勢され、定着ベルト１３を介して定着ローラ３４に圧接させられ、定着パッド３０は、第２の付勢部材としてのばね３１によって付勢され、定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられ、定着ローラ３４及び定着パッド３０と加圧ローラ１５との間において、定着ベルト１３及び加圧ローラ１５によって、用紙２２を通過させるための所定の接触領域としてのニップ領域Ｎを形成する。前記用紙２２は、矢印Ｓ方向に搬送され、前記ニップ領域Ｎに送られ、ニップ領域Ｎにおいて、定着ベルト１３を介して定着ローラ３４及び加圧ローラ１５によって挟まれる。前記加熱ローラ１１は、第３の付勢部材としてのばね２１によって定着ローラ３４と反対の方向に付勢されて、定着ベルト１３に所定のテンションを発生させる。なお、前記ばね３１によって、前記定着パッド３０を加圧ローラ１５に圧接させるための押圧力は、前記ばね１９によって、前記加圧ローラ１５を定着ローラ３４に圧接させるための押圧力より小さくなるように設定される。前記加熱ローラ１１は、内部にハロゲンランプ等の、第１の加熱源としてのヒータ１２を有し、定着ベルト１３を加熱する。該定着ベルト１３を効率良く加熱するために、加熱ローラ１１は、アルミニウム、鉄等の熱伝導率の高い金属によって形成される。
【００３４】
そして、前記定着ベルト１３は、加熱ローラ１１を介して受けた熱をニップ領域Ｎにおいてトナー像２０に与え、用紙２２上に形成されたトナー像２０を用紙２２に定着させる。
【００３５】
前記定着ベルト１３は、前述されたように、外層１３ａ（図３参照）、中層１３ｂ及び内層１３ｃによって構成され、前記外層１３ａは、ＰＦＡ等の高離型性を有する樹脂から成り、トナーが定着ベルト１３に付着するのを抑制する。また、前記中層１３ｂはシリコーンゴム等の弾性を有する樹脂から成り、前記内層１３ｃは、ニッケル、ステンレス等の金属、又はポリイミド等の樹脂のような、剛性及び耐熱性を有する材料から成り、柔軟性を得るために薄くされ、例えば、金属の場合は３０〜５０〔ｕｍ〕、樹脂の場合は５０〜１００〔ｕｍ〕の厚さにされる。
【００３６】
前記定着ローラ３４は、アルミニウム、鉄等の金属から成る芯金３４ｂ、及び該芯金３４ｂの表面に形成されたスポンジ状のシリコーンゴム等から成る弾性層３４ａを備える。該弾性層３４ａは、スポンジ状にされ、内部に空気を取り込むことによって、断熱性を有し、定着ベルト１３の温度が高くなるのを抑制するとともに、ニップ領域Ｎを広くする。そして、弾性層３４ａは、カラーのトナー像２０を定着する際に、カラーのトナー像２０を構成する各色の厚さが異なるトナー層を均一に押圧する。
【００３７】
また、加圧ローラ１５は、アルミニウム、鉄等の金属製パイプから成る芯金１５ｂ、及び該芯金１５ｂの表面に形成されたシリコーンゴム等から成る弾性層１５ａを備え、内部にハロゲンランプ等の、第２の加熱源としてのヒータ１６を有する。そして、前記弾性層１５ａは、両面印刷の際に、厚さが異なる定着済みのトナー層、又は各種の用紙２２の段差、例えば、封筒の裏面の段差を吸収して均一に押圧する。なお、弾性層１５ａの表面にはフッ素系の樹脂によるコーティングがされ、両面印刷の際に定着済みのトナー像２０のトナー面が加圧ローラ１５と接触したときの用紙２２の分離性を高くする。
【００３８】
そして、３２は定着ベルト１３に接触させて配設された分離装置としてのセパレータであり、該セパレータ３２は、ニップ領域Ｎから矢印Ｅ方向に排出される用紙２２が定着ベルト１３に巻き付いた場合に、定着ベルト１３から用紙２２を分離させる。
【００３９】
そのために、前記セパレータ３２は、図４に示されるように定着ローラ３４と所定の空間距離ｇａｐを置いて配設される。図４において、Ｄは定着ローラ３４の直径、Ｌは用紙２２上で画像が形成されない余白の距離、ｔはセパレータ３２の厚さ、δは用紙２２の余白浮きである。本実施の形態において、前記セパレータ３２の厚さｔは０．４〔ｍｍ〕、用紙２２の余白の距離Ｌは４〔ｍｍ〕、空間距離ｇａｐは０．２〔ｍｍ〕にされる。
【００４０】
図５において、直径Ｄ、余白浮きδ及び距離Ｌの関係が示される。この場合、余白の距離Ｌは４〔ｍｍ〕にされるので、ラインＬ１〜Ｌ３のうちのラインＬ２によって特性が表される。そして、定着ローラ３４の直径Ｄが２６〔ｍｍ〕より大きいと、余白浮きδが０．６〔ｍｍ〕より小さくなり、図５に示される巻付き領域ＡＲ１内に収まり、用紙２２に巻付きが発生することが実験によって分かっている。そこで、本実施の形態において、定着ローラ３４の直径Ｄは２６〔ｍｍ〕以下にする。
【００４１】
ところで、定着パッド３０は、ニップ領域Ｎを大きくするために配設され、図６に示されるように、前記ばね３１が取り付けられた基部３０ａ、該基部３０ａの下端から加圧ローラ１５に向けて延びる支持部３０ｂ、及び該支持部３０ｂの下端から加圧ローラ１５の接線方向に延び、定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられる圧接部３０ｃによって構成され、該圧接部３０ｃに圧接面Ｓ１が形成される。定着パッド３０は、加工が容易で、かつ、剛性が高い材質のもの、例えば、鉄等の金属によって形成される。
【００４２】
ところで、前記ニップ領域Ｎは、定着ベルト１３と加圧ローラ１５とが接触する部分であり、定着パッド３０が定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられる領域Ａ、定着ベルト１３が加圧ローラ１５に接触させられる領域Ｂ、及び加圧ローラ１５が定着ベルト１３を介して定着ローラ３４に圧接させられる領域Ｃから成る。
【００４３】
この場合、圧接部３０ｃが加圧ローラ１５の接線方向に延びるので、領域Ａにおいて、定着パッド３０は安定して加圧ローラ１５に圧接させられる。
【００４４】
次に、前記構成の定着装置の動作について説明する。
【００４５】
図７は本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域内の圧力分布を示す図である。なお、図において、横軸にニップ領域Ｎ上の位置を、縦軸に圧力を採ってある。
【００４６】
まず、ヒータ１２（図１）、１６を発熱させ、加熱ローラ１１及び加圧ローラ１５を加熱する。次に、図示されないモータを駆動させることによって前記定着ローラ３４を矢印Ｇ方向に回転させると、定着ベルト１３は、定着ローラ３４に従動して矢印Ｊ方向に走行させられ、加熱ローラ１１は定着ベルト１３に従動して矢印Ｈ方向に回転させられ、加圧ローラ１５は定着ベルト１３に従動して矢印Ｋ方向に回転させられる。
【００４７】
そして、加熱ローラ１１及び加圧ローラ１５によって加熱された定着ベルト１３の温度が設定された定着温度に到達すると、用紙２２が矢印Ｓ方向に搬送され、ニップ領域Ｎにおいてカラーのトナー像２０が用紙２２に定着させられ、カラー画像が形成される。このとき、ニップ領域Ｎ内の圧力分布は、図に示されるように、領域Ａでばね３１の付勢力による圧力が加わり、領域Ｂで圧力が低くなり、領域Ｃでばね１９の付勢力による圧力が加わる。
【００４８】
続いて、用紙２２が領域Ｃを通過すると、定着が終了し、用紙２２は矢印Ｅ方向に排出されるが、このとき、定着ベルト１３とトナー像２０との付着力が強いと、用紙２２が定着ベルト１３に巻き付くことがある。ところが、この場合、用紙２２の前端側の余白にはトナー像２０が形成されていないので、用紙２２は、定着ベルト１３に巻き付くことなく定着ベルト１３の曲率の折線方向に排出され、余白がセパレータ３２における定着ベルト１３と反対側に当たることによって、定着ベルト１３から分離させられる。
【００４９】
このように、ベルト式の定着装置においては、定着ベルト１３によってニップ領域Ｎから加熱ローラ１１が離され、定着ローラ３４がスポンジ状のシリコーンゴム等の断熱性を有する材料から成るので、ニップ領域Ｎを大きくすることができるだけでなく、定着パッド３０によってニップ領域Ｎが更に大きくなるので、加圧ローラ１５と定着ローラ３４との間の領域Ｃをその分小さくすることができる。
【００５０】
したがって、定着ローラ３４の直径Ｄを小さくすることができるので、定着に必要な圧力、及びばね１９による付勢力を小さくすることができる。その結果、定着ローラ３４の直径Ｄが小さくても、定着ローラ３４が撓むことがなくなるので、定着ローラ３４の長手方向の中央部と両端とでニップ幅に差が生じることがなく、定着不良が発生するのを防止することができる。
【００５１】
また、ニップ幅を大きくするために弾性層３４ａの硬度を低くする必要がないので、複数のトナー層が積層された用紙２２を十分に加圧することができ、定着不良が発生するのを一層防止することができる。
【００５２】
そして、定着ローラ３４の直径Ｄを小さくすることができるので、定着ベルト１３の温度の立上り時間を短くすることができるだけでなく、定着ローラ３４の熱容量が小さくなるので、定着ベルト１３から定着ローラ３４に伝達される熱の量を小さくすることができる。
【００５３】
さらに、定着ローラ３４の直径Ｄが小さくなる分だけ用紙２２の離型性を高くすることができるので、分離爪を使用する必要がなく、定着ローラ３４から離れた位置にセパレータ３２を配設することができる。したがって、定着ベルト１３を傷付けることがなくなる。
【００５４】
ところで、前記第１の実施の形態においては、定着パッド３０の材質に金属が使用されるようになっているが、更にニップ幅を大きくしようとして領域Ａの面積を広くすると、定着パッド３０の熱容量が大きくなり、定着ベルト１３の温度の立上り時間が長くなってしまう。
【００５５】
そこで、定着パッド３０における定着ベルト１３と接触する部分に断熱部材を配設するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５６】
図８は本発明の第２の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図、図９は本発明の第２の実施の形態における断熱部材の断面図である。
【００５７】
この場合、押圧部材としての定着パッド３０における定着ベルト１３との接触面に、支持部３０ｂ（図６）及び圧接部３０ｃにわたって、表面が樹脂から成る断熱部材３５が配設される。該断熱部材３５は、耐熱性及び剛性が高いガラス、アラミド繊維等を布状に編んだクロス３５ｂの表面に摩擦係数が小さいフッ素系の樹脂３５ａをコーティングした部材によって構成される。この場合、断熱部材３５は、クロス３５ｂを備えるので、強度、耐熱性等が高く、また、表面がフッ素系の樹脂３５ａによってコーディングされるので、摺（しゅう）動性等を高くすることができる。そして、基材であるクロス３５ｂは布状に編まれ、該クロス３５ｂの表面をなでるように樹脂３５ａがコーティングされるので、表面に凹凸が形成され、圧接面Ｓ１と定着ベルト１３との間に空気層が形成される。したがって、断熱部材３５の断熱性を高くすることができる。なお、前記圧接部３０ｃ及び断熱部材３５によって定着パッド３０の圧接部が構成され、該圧接部に前記圧接面Ｓ１が形成される。
【００５８】
また、前記断熱部材３５は、定着ベルト１３との間における摺動性が必要であるので、フッ素系の樹脂を定着パッド３０の表面に厚さが１０〜１００〔ｕｍ〕なるようにコーティングすることによって形成される。なお、断熱部材３５として、フッ素系の樹脂の板材を使用し、定着パッド３０に貼（ちょう）付したり、定着パッド３０の表面を断熱材によって一体に形成したりすることができる。
【００５９】
本実施の形態において、ニップ領域Ｎ内の圧力分布は、第１の実施の形態と同様に図７に示されるようになる。
【００６０】
このように、本実施の形態においては、定着パッド３０における定着ベルト１３との接触面に、支持部３０ｂ及び圧接部３０ｃにわたって断熱部材３５が配設されているので、定着ベルト１３から定着パッド３０に熱が伝達されにくくなり、定着ベルト１３の温度の立上り時間を短くすることができる。
【００６１】
ところで、前記第１、第２の実施の形態においては、図７に示されるように、領域Ａ、Ｃ間に圧力が低い領域Ｂが形成されてしまう。これは、領域Ｂにおいて、加圧部材としての、かつ、第２のローラとしての加圧ローラ１５の表面が定着パッド３０によって圧接されず、第１のローラとしての定着ローラ３４によって圧接され、その結果、加圧ローラ１５が変形し、領域Ｂに近づくに従って定着パッド３０が加圧ローラ１５に加える圧力が低くなるからである。
【００６２】
このように、圧力の高い領域Ａ及びＣ、並びに圧力の低い領域Ｂがあり、加圧ローラ１５の回転に伴って、記録媒体としての用紙２２が加圧ローラ１５の表面の圧力の高い領域Ａから圧力の低い領域Ｂに移行すると、トナーの拘束力が弱くなり、用紙２２の搬送方向にトナー像がずれやすくなる。
【００６３】
そこで、トナー像がずれるのを防止することができるようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１、第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６４】
図１０は本発明の第３の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図、図１１は本発明の第３の実施の形態におけるニップ領域の圧力分布を示す図である。なお、図１１において、横軸にニップ領域Ｎを、縦軸に圧力を採ってある。
【００６５】
この場合、図１０に示されるように、押圧部材としての定着パッド４０は、第２の付勢部材としてのばね３１が取り付けられた基部４０ａ、及び基部４０ａの下端から加圧部材としての、かつ、第２のローラとしての加圧ローラ１５に向けて形成された圧接部４０ｂを備え、該圧接部４０ｂにおける定着ベルト１３との接触面が、加圧ローラ１５の外周面と同じ曲率になるように形成される。そして、前記圧接部４０ｂ及び断熱部材３５によって定着パッド４０の圧接部が構成され、該圧接部に圧接面Ｓ１が形成される。したがって、領域Ｂにおいて、加圧ローラ１５の表面が定着パッド４０によって圧接されず、加圧ローラ１５が変形するのを抑制することができるので、領域Ｂに近づくに従って定着パッド４０が加圧ローラ１５に加える圧力が低くなるのを防止することができる。その結果、図１１に示されるように、前記第１の実施の形態と比べて、領域Ｂを小さくすることができるだけでなく、領域Ａにおける圧力のピーク値と領域Ｂにおける圧力のピーク値との差、すなわち、圧力差Δｐを小さくすることができる。そして、用紙２２の搬送方向においてトナー像がずれるのを防止することができる。
【００６６】
ところで、前記第３の実施の形態においては、定着パッド４０と第１のローラとしての定着ローラ３４とが干渉するのを防止するために、定着パッド４０と定着ローラ３４との間に間隔を置いているので、領域Ｂが形成されてしまう。そこで、領域Ｂが形成されることがないようにした本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１〜第３の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６７】
図１２は本発明の第４の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図、図１３は本発明の第４の実施の形態におけるニップ領域内の圧力分布を示す図である。なお、図１３において、横軸にニップ領域Ｎを、縦軸に圧力を採ってある。
【００６８】
図に示されるように、押圧部材としての定着パッド４０に、第２の付勢部材としてのばね３１が取り付けられた基部４０ａ、並びに基部４０ａの下端から加圧部材としての、かつ、第２のローラとしての加圧ローラ１５及び第１のローラとしての定着ローラ３４に向けて形成された圧接部４０ｂを備え、該圧接部４０ｂに、加圧ローラ１５と対向させて、第１の対向面としての圧接面Ｓ１が、加圧ローラ１５の外周面と同じ曲率になるように形成され、定着ローラ３４と対向させて、第２の対向面としての摺動面Ｓ２が形成される。したがって、定着パッド４０は、圧接部４０ｂにおいて、定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられるとともに、定着ローラ３４と接触し、定着ローラ３４の外周面と摺動させられる。
【００６９】
前記圧接面Ｓ１及び摺動面Ｓ２の交線、すなわち、定着パッド４０の先端部は、ほぼ領域Ｃの近傍、すなわち、端部に臨ませて形成され、前記圧接面Ｓ１において領域Ａが、摺動面Ｓ２において領域Ｃが形成される。したがって、領域Ｂが形成されることがないので、図１３に示されるように、ニップ領域Ｎの全体の領域において、加圧ローラ１５の表面が定着パッド４０によって圧接されることにより、加圧ローラ１５が変形するのを防止することができ、定着パッド４０が加圧ローラ１５に加える圧力が低くなるのを防止することができる。その結果、領域Ａにおける圧力差Δｐをなくすことができるので、用紙２２の搬送方向においてトナー像がずれるのを確実に防止することができる。
【００７０】
さらに、前記定着パッド４０における定着ローラ３４と対向する部分をフッ素系の樹脂４１でコーティングすることによって、樹脂４１における定着ローラ３４との接触面を摺動面にすることができる。この場合、摺動性を向上させ、定着ローラ３４に加わる回転負荷を小さくすることができる。
【００７１】
ところで、前記第４の実施の形態においては、定着ローラ３４を回転させるために必要になるモータのトルク、すなわち、モータトルクが大きくなってしまう。そこで、モータトルクを小さくしようとすると、定着パッド４０の先端部を鋭くする必要が生じ、肉厚が小さくなってしまう。また、定着パッド４０は、例えば、金属によって形成されるので、先端部の肉厚が小さくなると、先端部が塑性変形しやすくなり、定着装置の耐久性が低くなってしまう。そして、定着パッド４０の先端部が塑性変形した場合、ニップ領域Ｎ内の圧力分布が変化し、定着不良が発生しやすくなってしまう。
【００７２】
そこで、定着ローラ３４を回転させるためのモータトルクを小さくすることができ、定着装置の耐久性を高くすることができ、定着不良が発生するのを防止することができるようにした本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７３】
図１４は本発明の第５の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【００７４】
図に示されるように、押圧部材としての定着パッド４５は、第２の付勢部材としてのばね３１が取り付けられた基部４５ａ、及び該基部４５ａの下端から加圧部材としての、かつ、第２のローラとしての加圧ローラ１５に向けて延びる圧接部４５ｂを備え、圧接部４５ｂにおいて定着パッド４５が定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられる部分は、前記領域Ｃと距離を置いて配設される。
【００７５】
また、定着パッド４５の先端部が塑性変形するのを防止するために、定着パッド４５に圧接部材としての、かつ、板状部材としての板ばね４６が取り付けられる。該板ばね４６は、ステンレス鋼等の金属によって形成され、ばね３１が取り付けられた基部４６ａ、該基部４６ａの下端から加圧ローラ１５に向けて形成された支持部４６ｂ、及び該支持部４６ｂの下端から加圧ローラ１５の外周面に沿って、かつ、加圧ローラ１５の回転方向における下流側に向けて延びる圧接部４６ｃを備え、定着パッド４５は前記圧接部４６ｃを介して、更に定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられる。前記圧接部４６ｃには、圧接面Ｓ１が形成される。前記板ばね４６は基部４６ａの上端の近傍において、定着パッド４５にねじ４７によって取り付けられる。
【００７６】
この場合、定着パッド４５として、塑性変形しにくい板ばね４６が使用されるので、ニップ領域Ｎ内の圧力分布が変化することなく、定着装置の耐久性を高くすることができる。また、定着ローラ３４を回転させるために必要になるモータトルクを小さくすることができる。したがって、定着不良が発生するのを防止することができ、定着を安定して行うことができる。
【００７７】
また、定着パッド４５と板ばね４６との間に空気層が形成されるので、断熱性を高くすることができ、定着ベルト１３の立上り時間を短くすることができる。
【００７８】
ところで、前記第４、第５の実施の形態におけるニップ領域Ｎ内の圧力分布には、図１３に示されるように、領域Ａ、Ｃ間に圧力が急激に変化する部分が形成されるので、板ばね４６の経時変化によって板ばね４６の先端部の剛性が低くなると、図１１に示されるような圧力差Δｐが発生する可能性がある。
【００７９】
そこで、板ばね４６の経時変化によって圧力差Δｐが発生することがないようにした本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第５の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００８０】
図１５は本発明の第６の実施の形態における板ばね及び定着パッドを示す断面図、図１６は本発明の第６の実施の形態におけるニップ領域の圧力分布を示す図である。なお、図１６において、横軸にニップ領域Ｎを、縦軸に圧力を採ってある。
【００８１】
図１５に示されるように、圧接部材としての、かつ、板状部材としての板ばね４８は、基部４８ａ、該基部４８ａの下端から加圧部材としての、かつ、第２のローラとしての加圧ローラ１５（図１４）に向けて形成された支持部４８ｂ、該支持部４８ｂの下端から加圧ローラ１５の外周面に沿って、加圧ローラ１５の回転方向における下流側に向けて延びる圧接部４８ｃ、及び該圧接部４８ｃの先端から加圧ローラ１５に向けて突出させて形成され、径方向内方に延びる突出部４８ｄを備え、押圧部材としての定着パッド４５は、先端において、前記圧接部４８ｃを介して、更に定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられる。
【００８２】
この場合、前記突出部４８ｄは、板ばね４８の先端部において、加圧ローラ１５における径方向内方に延びるので、ニップ領域Ｎ内の圧力分布は、図１６に示されるように、領域Ａ、Ｃ間で圧力が急激に変化することがなくなる。そして、板ばね４８の経時変化によって、図１１に示されるような圧力差Δｐが発生することがないので、記録媒体としての用紙２２の搬送方向においてトナー像がずれることがなくなる。
【００８３】
なお、本実施の形態において、突出部４８ｄは板ばね４８の先端部に形成されるようになっているが、前記突出部４８ｄに代えて、本発明の第２、第３の実施の形態に示されたような定着パッド３０、４０等において、加圧ローラ１５における径方向内方に向けて突出させて、領域Ｃの近傍の部分を突出部として形成することもできる。
【００８４】
ところで、前記第５、第６の実施の形態において、定着パッド４５と板ばね４６、４８とは、定着パッド４５の先端で接触しているので、定着ベルト１３の熱が板ばね４６、４８を介して定着パッド４５に伝達されてしまい、定着ベルト１３の温度の立上り時間が長くなってしまう。
【００８５】
そこで、定着ベルト１３の熱が板ばね４６、４８を介して定着パッド４５に伝達されるのを抑制することができるようにした本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、第１〜第６の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００８６】
図１７は本発明の第７の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図、図１８は本発明の第７の実施の形態における板ばね及び定着パッドの断面図である。
【００８７】
図に示されるように、圧接部材としての、かつ、板状部材としての板ばね５１は、第２の付勢部材としてのばね３１が取り付けられ、加圧部材としての加圧ローラ１５に向けて延びる基部５１ａ、及び該基部５１ａの下端から加圧ローラ１５の外周面に沿って、かつ、加圧ローラ１５の回転方向における下流側に向けて延びる圧接部５１ｂ、及び該圧接部５１ｂの先端から加圧ローラ１５における径方向内方に延びる突出部５１ｃを備え、定着パッド５０及び板ばね５１は、押圧部材を構成し、定着ベルト１３を介して加圧ローラ１５に圧接させられる。
【００８８】
この場合、定着パッド５０の先端は板ばね５１の圧接部５１ｂから離して形成されるので、定着ベルト１３の熱は、板ばね５１に伝達された後、わずかにねじ４７を介して定着パッド５０に伝達される。すなわち、定着ベルト１３の熱が定着パッド５０に伝達されるのを抑制することができる。したがって、定着ベルト１３の立上り時間を短くすることができる。
【００８９】
ところで、前記第７の実施の形態においては、板ばね５１がステンレス鋼によって形成され、板ばね５１の定着ベルト１３に対する圧接面Ｓ１の柔軟性が低く、変形しにくいので、記録媒体としての用紙２２の奥行き方向に均一な圧力を加えるのが困難になるだけでなく、板ばね５１の奥行き方向の撓み、寸法等の管理を行うのが困難になってしまう。
【００９０】
そこで、用紙２２の奥行き方向に均一な圧力を容易に加えることができ、板ばね５１の奥行き方向の撓み、寸法等の管理を容易に行うことができるようにした本発明の第８の実施の形態について説明する。なお、第７の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００９１】
図１９は本発明の第８の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図、図２０は本発明の第８の実施の形態における板ばね、定着パッド及び弾性部材の断面図である。
【００９２】
図に示されるように、圧接部材としての、かつ、板状部材としての板ばね５１の圧接部５１ｂに、シリコーンゴム等の弾性を有する材料から成る樹脂部材としての弾性部材５５が取り付けられ、該弾性部材５５の表面がフッ素系の樹脂５６によってコーティングされる。この場合、弾性部材５５が弾性材料から成るので、弾性部材５５の圧接面Ｓ１の柔軟性が高くなり、変形しやすくなるので、記録媒体としての用紙２２の奥行き方向に均一な圧力を加えるのが容易になるだけでなく、板ばね５１の奥行き方向の撓み、寸法等の管理を行うのが容易になる。
【００９３】
また、弾性部材５５の表面が樹脂５６によってコーティングされるので、弾性部材５５が定着ベルト１３に直接接触するのを防止することができる。したがって、弾性部材５５と定着ベルト１３との間の摩擦力が大きくなるのを防止することができる。
【００９４】
さらに、弾性部材５５としてシリコーンゴムを使用した場合、断熱性が高くなるので、定着ベルト１３の温度の立上り時間を短くすることができる。
【００９５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【図２】従来のベルト式の定着装置の断面図である。
【図３】従来の定着ベルトの断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるセパレータの動作を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における巻付き領域を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における定着パッドの配設状態を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態におけるニップ領域内の圧力分布を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における断熱部材の断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態におけるニップ領域の圧力分布を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態におけるニップ領域内の圧力分布を示す図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【図１５】本発明の第６の実施の形態における板ばね及び定着パッドを示す断面図である。
【図１６】本発明の第６の実施の形態におけるニップ領域の圧力分布を示す図である。
【図１７】本発明の第７の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【図１８】本発明の第７の実施の形態における板ばね及び定着パッドを示す断面図である。
【図１９】本発明の第８の実施の形態におけるベルト式の定着装置の断面図である。
【図２０】本発明の第８の実施の形態における板ばね、定着パッド及び弾性部材の断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１３    定着ベルト
１５    加圧ローラ
２２    用紙
３０、４０、４５、５０    定着パッド
３０ｃ、４０ｂ、４５ｂ、４６ｃ、５１ｂ    圧接部
３４    定着ローラ
４１、５６    樹脂
４６    板ばね
５１ｃ    突出部
５５    弾性部材
Ｓ２    摺動面
Ｎ    ニップ領域
【図１】
2005242111.tif 000003
【図２】
2005242111.tif 000004
【図３】
2005242111.tif 000005
【図４】
2005242111.tif 000006
【図５】
2005242111.tif 000007
【図６】
2005242111.tif 000008
【図７】
2005242111.tif 000009
【図８】
2005242111.tif 000010
【図９】
2005242111.tif 000011
【図１０】
2005242111.tif 000012
【図１１】
2005242111.tif 000013
【図１２】
2005242111.tif 000014
【図１３】
2005242111.tif 000015
【図１４】
2005242111.tif 000016
【図１５】
2005242111.tif 000017
【図１６】
2005242111.tif 000018
【図１７】
2005242111.tif 000019
【図１８】
2005242111.tif 000020
【図１９】
2005242111.tif 000021
【図２０】
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