(57)【要約】【課題】トナー溶融ムラによる用紙の画像乱れ、特にＯＨＰシートの画像乱れ及び二重構造の用紙におけるしわの発生を防止すること。【解決手段】定着装置は、熱定着ローラ２と、上流側及び下流側支持ローラ４及び６と、該ローラ４及び６間に巻き掛けられた無端状のベルト８とを備えている。該ローラ４及び６は、ベルト８介して熱定着ローラ２に押圧されかつベルト８と共に従動させられる。上流側支持ローラ４の外周面の摩擦係数は、下流側支持ローラ６の外周面の摩擦係数よりも小さく設定される。【選択図】図１
2007178522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により回転駆動される熱定着ローラと、熱定着ローラの回転方向上流側に配置された上流側支持ローラと、該回転方向下流側に配置された下流側支持ローラと、該ローラの各々間に巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、該ローラの各々が、該ベルトを介して熱定着ローラに押圧されかつ該ベルトと共に従動させられる定着装置において、
上流側支持ローラの外周面の摩擦係数が、下流側支持ローラの外周面の摩擦係数よりも小さく設定される、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上流側支持ローラ及び／又は下流側支持ローラは、円形外周面を有する金属部材と該外周面を覆う弾性層とから形成され、上流側支持ローラの外周面にはフッ素樹脂皮膜が配設されている、請求項１記記載の定着装置。
【請求項３】
上流側支持ローラ及び／又は下流側支持ローラは、円形外周面を有する金属部材から形成され、上流側支持ローラの外周面にはフッ素樹脂皮膜が配設されている、請求項１記記載の定着装置。
【請求項４】
熱定着ローラ、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラは、円形外周面を有する金属部材と該外周面を覆う弾性層とから形成され、熱定着ローラの弾性層の厚みは、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラの弾性層の厚みよりも厚く形成される、請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
該ベルトは金属から形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に装着される定着装置、更に詳しくは、駆動源により回転駆動される熱定着ローラと、熱定着ローラの回転方向上流側に配置された上流側支持ローラと、該回転方向下流側に配置された下流側支持ローラと、該ローラの各々間に巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、該ローラの各々が、該ベルトを介して熱定着ローラに押圧されかつ該ベルトと共に従動させられる形態の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に装着される定着装置は、未定着トナーを用紙に定着させるため、高い温度と一定時間の圧力を必要としている。特に近年、ニーズが多くなってきているカラー画像形成装置においては、多色のトナーを重ねて印字するため、モノクロ機よりも高い熱量と圧力が必要とされる。この要求に応えるためには、熱定着ローラと圧ローラとのニップ幅が大きい定着装置が有利であるが、ニップ幅を更に大きくするためには、加圧側に無端ベルトを使用する、いわゆるベルトニップ式の定着装置が更に有利である。ベルト式定着装置としては、駆動源により回転駆動される熱定着ローラと、２個の支持ローラと、支持ローラの各々間に巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、２個の支持ローラが、該ベルトを介して熱定着ローラに圧接されかつ該ベルトと共に従動させられるよう構成されたものがすでに開示されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記形態の定着装置によれば、ベルトの外周面における周方向の一部領域が熱定着ローラの外周面における周方向の一部領域にニップされるので、ニップ幅が、熱定着ローラと圧ローラとから形成されるニップ幅に較べて大幅に拡大される。その結果、用紙に十分な熱と圧力を与えることができるので、定着性を向上させることができる。
【０００４】
ところで、上記形態の定着装置においては、熱定着ローラからの熱の伝播により、該ベルトを支持する支持ローラに熱が蓄えられることにより、該ベルトの張力変動や駆動抵抗ムラが発生しやすくなり、該ベルトにたわみが発生しやすくなる。また、該ベルトを支持しかつ熱定着ローラに加圧される支持ローラの間で、該ベルトの駆動に対してムラが発生するので、該ベルトにたわみが発生しやすくなる。更にはまた、該ベルトの寸法精度などに起因して微小な周期的蛇行が発生する。これらの現象は、支持ローラの各々を介した、該ベルトと熱定着ローラとのニップ領域に搬送された用紙上のトナーの不均一な溶融を生起し、したがって画像ムラを生起することになる。この傾向は、普通紙よりも平滑な表面を有しかつトナーが浸透しない合成樹脂製フィルムからなるＯＨＰシートにおいて顕著である。また、上記ニップ領域に上記のような駆動ムラ（換言すれば圧力ムラ）が存在すると、封筒など、空気を介在した２枚の紙からなる二重構造の用紙においては、上面側と下面側との間の搬送力の差が大きくなる、空気の抜け方が不均一となる、などの現象により、しわが発生しやすくなる。
【特許文献１】特開平０３−０６５９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、トナー溶融ムラによる用紙の画像乱れ、特にＯＨＰシートの画像乱れ及び二重構造の用紙におけるしわの発生を防止することを可能にする、新規な定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、
駆動源により回転駆動される熱定着ローラと、熱定着ローラの回転方向上流側に配置された上流側支持ローラと、該回転方向下流側に配置された下流側支持ローラと、該ローラの各々間に巻き掛けられた無端状のベルトとを備え、該ローラの各々が、該ベルトを介して熱定着ローラに押圧されかつ該ベルトと共に従動させられる定着装置において、
上流側支持ローラの外周面の摩擦係数が、下流側支持ローラの外周面の摩擦係数よりも小さく設定される、
ことを特徴とする定着装置、
が提供される。
上流側支持ローラ及び／又は下流側支持ローラは、円形外周面を有する金属部材と該外周面を覆う弾性層とから形成され、上流側支持ローラの外周面にはフッ素樹脂皮膜が配設されている、ことが好ましい。
上流側支持ローラ及び／又は下流側支持ローラは、円形外周面を有する金属部材から形成され、上流側支持ローラの外周面にはフッ素樹脂皮膜が配設されている、ことが好ましい。
熱定着ローラ、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラは、円形外周面を有する金属部材と該外周面を覆う弾性層とから形成され、熱定着ローラの弾性層の厚みは、上流側支持ローラ及び下流側支持ローラの弾性層の厚みよりも厚く形成される、ことが好ましい。
該ベルトは金属から形成される、ことが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明に従って構成された定着装置の好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１を参照して、定着装置は、駆動源である電動モータＭにより、図１において時計方向に回転駆動される熱定着ローラ２と、熱定着ローラ２の半径方向外側において相互に周方向に間隔をおいて配置された上流側支持ローラ４及び下流側支持ローラ６と、上流側支持ローラ４及び下流側支持ローラ６間に巻き掛けられた無端状のベルト８とを備えている。上流側支持ローラ４は、熱定着ローラ２の回転方向上流側に配置され、下流側支持ローラ６は、熱定着ローラ２の回転方向下流側に配置されている。
【０００９】
熱定着ローラ２は、アルミニウムなどの金属からなる金属部材である円筒状本体１０と、円筒状本体１０の外周面に配設された、シリコンゴムなどの弾性材からなる弾性層１２とを備えている。弾性層１２は、該外周面の全領域を、実質的に一定の厚みで覆うよう配設されている。熱定着ローラ２の円筒状本体１０の両端には、円筒状本体１０よりも小径の円筒状の軸部１４が、両端から軸方向の両側に延び出すよう一体に形成されている。熱定着ローラ２の軸部１４の各々は、定着装置の、図示しない一対の側壁に、それぞれ図示しない軸受を介して回転自在に支持される。熱定着ローラ２の中心部には熱源であるハロゲンヒータＨが配設されている。ハロゲンヒータＨの両端部は、定着装置の該側壁の各々に静止状態で支持される。
【００１０】
上流側支持ローラ４は、直径が実質的に一定の円形外周面を有する金属部材１６を備えている。アルミニウム、ＳＵＳ、ＳＵＭなどの金属から構成される金属部材１６は、円柱状本体１８と、円柱状本体１８の両端から軸方向の両側に延び出す軸部２０とから構成することができる。軸部２０の各々は、円柱状本体１８よりも小径である。円柱状本体１８の円形外周面には、シリコンゴムなどの弾性材からなる弾性層２２が、該外周面の全領域を、実質的に一定の厚みで覆うよう配設される。弾性層２２の外周面には、フッ素樹脂皮膜（不図示）が、該外周面の全領域を覆うよう配設されている。他方、下流側支持ローラ６は、弾性層２２の外周面にフッ素樹脂皮膜が配設されておらず、それ以外の構成は、上流側支持ローラ４と実質的に同じ構成を有しているので、同一部分を同一符号で示し、説明は省略する。
【００１１】
上流側支持ローラ４及び下流側支持ローラ６の軸部２０の各々は、それぞれ、定着装置の、対応する側壁に形成された長穴２４に、相対回転可能にかつ長穴２４に沿って摺動可能に嵌合・支持される。長穴２４の各々は、熱定着ローラ２を軸方向に見て、熱定着ローラ２の軸心を通る図示しない仮想直線に平行な２本の図示しない仮想直線に沿って延在するよう形成されている。
【００１２】
上流側及び下流側支持ローラ４及び６における軸部２０の各々は、それぞれ、半円状の軸受部を有する軸受部材２６に回転自在に支持され、軸受部材２６の各々と、対応する該側板との間には、圧縮コイルばね２８が配設されている。圧縮コイルばね２８の各々は、対応する軸受部材２６を、熱定着ローラ２に向けて押圧している。圧縮コイルばね２８の各々の押圧方向は、熱定着ローラ２を軸方向に見て、熱定着ローラ２の軸心を通る上記仮想直線に平行な２本の上記仮想直線に沿って熱定着ローラ２に向かう方向である。上流側及び下流側支持ローラ４及び６の外周面における周方向の一部領域は、ベルト８を介して、熱定着ローラ２の外周面における周方向の一部領域に押圧される。上流側及び下流側支持ローラ４及び６の、熱定着ローラ２に対する押圧力は、相互に実質的に同じに設定されている。ベルト８の外周面における周方向の一部領域は、熱定着ローラ２の外周面における周方向の一部領域に押圧され、ニップ領域Ｎを形成する。ベルト８には適宜の張力が付与される。なお、上流側及び下流側支持ローラ４及び６を、ベルト８を介してかつ、ベルト８に適宜の張力を付与しながら熱定着ローラ２に押圧する機構は、図示の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
熱定着ローラ２の円筒状本体１０、弾性層１２、上流側及び下流側支持ローラ４及び６の円柱状本体１８、弾性層２２及び該ベルト８の各々の幅（図１において紙面に垂直な方向の幅であって、相互に平行な熱定着ローラ２、上流側及び下流側支持ローラ４及び６の軸方向における幅）は、相互に実質的に同じでありかつ、最大通紙幅（不図示）よりも広い。ベルト８は、ポリイミド樹脂から形成することもできるが、実施形態においては、Ｎｉ電鋳、ＳＵＳなどの金属から形成されている。
【００１４】
熱定着ローラ２が電動モータＭにより図１において時計方向に回転駆動されると、上流側及び下流側支持ローラ４及び６は、ベルト８と共に反時計方向に従動回転させられる。ハロゲンヒータＨが通電され、発熱が開始されると、熱定着ローラ２の昇温が開始される。熱定着ローラ２に伝達された熱は、ベルト８及び、ベルト８を介して上流側及び下流側支持ローラ４及び６にも伝達される。熱定着ローラ２の表面温度が常温から所定の温度に達した後、片面（上面）にトナーが転写された用紙Ｐが図１において右から左に向かって搬送され、熱定着ローラ２とベルト８とのニップ領域を通過すると、用紙Ｐの片面に転写された未定着トナーは、熱定着ローラ２によって用紙Ｐの片面に溶融定着される。
【００１５】
上記定着装置において、上流側支持ローラ（用紙の入口側支持ローラ）４の円柱状本体１８の円形外周面には弾性層２２が配設され、弾性層２２の外周面には、フッ素樹脂皮膜（不図示）が配設されている。他方、下流側支持ローラ（用紙の出口側支持ローラ）６の円柱状本体１８の円形外周面には弾性層２２が配設されているが、弾性層２２の外周面には、フッ素樹脂皮膜（不図示）は配設されていない。すなわち、上記定着装置においては、上流側支持ローラ４の外周面の摩擦係数が、下流側支持ローラ４の外周面の摩擦係数よりも小さく設定されていることが重要である。
【００１６】
上記構成により、下流側支持ローラ６とベルト８との摩擦力が、上流側支持ローラ４とベルト８との摩擦力よりも強くなるので、ベルト８の張力が一定に保持され、先に述べたベルト８の張力変動、駆動抵抗ムラ、上流側及び下流側支持ローラ４及び６間におけるベルト８の駆動に対するムラ、などの発生が防止され、ニップ領域Ｎ内におけるベルト８のたわみが防止される。また、ベルト８の微小な周期的蛇行が、摩擦係数の小さな上流側支持ローラ４の外周面との間で吸収される。以上の結果、ベルト８と熱定着ローラ２とのニップ領域Ｎに搬送された用紙上のトナーの均一な溶融が確保され、画像ムラの発生が防止される。この効果は、用紙が普通紙であっても、ＯＨＰシートであっても、同様に得られる。また、上記したように、ベルト８の張力が一定に保持されかつ、蛇行が防止されることにより、封筒など、空気を介在した２枚の紙からなる二重構造の用紙も安定して搬送されるので、しわの発生が防止される。上記効果を達成する上で、上流側支持ローラ４の外周面の摩擦係数は０．１〜０．３、下流側支持ローラ６の外周面の摩擦係数は０．４〜０．７であることが好ましい。
【００１７】
上記定着装置における駆動の流れは、次のとおりである。最初に、電動モータＭにより熱定着ローラ２が回転駆動される。熱定着ローラ２の回転駆動により、ベルト８が、上流側支持ローラ４との間における摩擦力よりも大きな摩擦力が付与された下流側支持ローラ６と共に回転させられる。更に、上流側支持ローラ４が、下流側支持ローラ６及び熱定着ローラ２により回転させられたベルト８と熱定着ローラ２とにより回転させられる。ここで、ベルト８と下流側支持ローラ６との間の摩擦力が、ベルト８と上流側支持ローラ４との間の摩擦力よりも大きいので、ニップ領域Ｎにおけるベルト８のたわみが防止され、一定の張力が保持されるのである。
【００１８】
上記現像装置において、上流側支持ローラ４及び下流側支持ローラ６は、円形外周面を有する金属部材１６（実施形態においては円柱状本体１８）と、該外周面を覆う、シリコンゴムなどの弾性材からなる弾性層２２から形成され、上流側支持ローラ４の弾性層２２の外周面にはフッ素樹脂皮膜が配設（コート処理）されている。弾性層２２の厚みは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、フッ素樹脂皮膜の厚みは、１０μ〜２０μであることが好ましい。上流側及び下流側支持ローラ４及び６の、以上のような構成は、耐久性の向上に寄与する。この実施形態において、下流側支持ローラ６を、弾性層２２により覆われていない円形外周面を有する金属部材１６から構成する、他の実施形態もある。
【００１９】
図示の実施形態に代えて、上流側支持ローラ４及び下流側支持ローラ６を、円形外周面を有する金属部材１６から形成し、上流側支持ローラ４の外周面（金属部材１６を構成する円柱状本体１８の外周面）にフッ素樹脂皮膜を配設する、他の実施形態もある。上流側及び下流側支持ローラ４及び６の、以上のような構成は、コストダウンに寄与する。この実施形態において、下流側支持ローラ６を、円形外周面を有する金属部材１６と、該外周面を覆う、シリコンゴムなどの弾性材からなる弾性層２２から形成する、他の実施形態もある。
【００２０】
上記現像装置において、熱定着ローラ２の弾性層１２の厚みを、上流側支持ローラ４及び下流側支持ローラ６の弾性層２２の厚みよりも厚く形成する、ことが好ましい。このような構成は、ニップ領域Ｎを通過する用紙に与える圧力及び熱を均一にすることができ、しわの発生を抑えるのに有効である。
【００２１】
上記現像装置において、ベルト８が、Ｎｉ電鋳、ＳＵＳなどの金属から形成されているので、ポリイミド樹脂よりも剛性が高く、画像乱れの抑えには、より効果的である。
【００２２】
本願発明による定着装置の上記実施形態において、上流側支持ローラ４及び下流側支持ローラ６における円柱状本体１８は実軸により形成されているが、中空管により形成する実施形態もある。その場合、例えば、軸部２０は、中空管と同心位置を延在するよう配置され、中空管との接続は、半径方向及び軸方向に延在する複数のブリッジ部によればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に従って構成された定着装置の実施形態の要部を示す構成概略図であって、各ローラの軸方向に見た構成概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
２：熱定着ローラ
４：上流側支持ローラ
６：下流側支持ローラ
８：無端状のベルト
１０：円筒状本体（金属部材）
１２、２２：弾性層
１４、２０：軸部
１６：金属部材
１８：円柱状本体
２４：長穴
２６：軸受部材
２８：圧縮コイルばね
Ｈ：ハロゲンヒータ
Ｍ：電動モータ
Ｐ：用紙
【図１】
2007178522.tif 000003