(57)【要約】【課題】加圧及び加熱を充分に確保し、かつ、定着装置の不良を防止しながら、品質の高い画像を提供することができるようにする。【解決手段】本発明に係る定着装置は、第１の無端ベルトと、第１の無端ベルトに内包され、第１の無端ベルトを加熱する加熱部材と、第１の無端ベルトに内包された定着部材と、第１の無端ベルトよりも剛性の高い第２の無端ベルトと、第２の無端ベルトに内包され、定着部材との当接部で、搬送される記録媒体上の現像剤を加圧する加圧部材と、第１の無端ベルトと第２の無端ベルトとの支持部を形成する支持部形成部とを備えることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無端ベルトと、
前記第１の無端ベルトに内包され、前記第１の無端ベルトを加熱する加熱部材と、
前記第１の無端ベルトに内包された定着部材と、
前記第１の無端ベルトよりも剛性の高い第２の無端ベルトと、
前記第２の無端ベルトに内包され、前記定着部材との当接部で、搬送される記録媒体上の現像剤を加圧する加圧部材と、
前記第１の無端ベルトと前記第２の無端ベルトとの支持部を形成する支持部形成部と
を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第２の無端ベルトの基材が金属基材を有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】
前記第２の無端ベルトが張架されていないことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持部形成部が前記第１の無端ベルトに内包されており、
前記第２の無端ベルトが、前記支持部形成部による前記支持部を支持する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記支持部形成部が、前記定着部材及び前記加圧部材との当接部の前段に、前記第１の無端ベルト及び前記第２の無端ベルトの支持部を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の無端ベルト及び前記第２の無端ベルトの表面には、耐摩耗材が覆われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記第２の無端ベルトの基材の厚み長が、前記第１の無端ベルトの基材よりも長いことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置。
【請求項８】
現像された現像剤像を記録媒体に移す１又は複数の現像装置と、
前記１又は複数の現像装置から前記記録媒体上の現像剤像を、前記記録媒体に定着するものであって、請求項１〜７のいずれかに記載の定着装置と
を備える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、定着装置及び画像形成装置に関し、例えば、電子写真方式を採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等に用いられる定着装置及び画像形成装置に適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１の記載技術のように、ベルト方式を採用した定着装置は、加熱部材（例えば加熱ローラ）と加圧部材（例えば加圧ローラ）との間にベルトを配置している。加圧部材は前記ベルトに内包されるように配置されており、ベルトを介して加圧部材が加熱部材に対して定着ニップ部を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４１１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、画像形成装置は画像形成時間の短縮化が望まれており、定着装置のベルトの厚さを薄くして記録媒体の搬送速度の高速化が求められている。
【０００５】
しかしながら、ベルトの厚さを薄くすることに伴い、定着ニップ部におけるニップ圧力のムラや加熱のムラ等が生じ得、記録媒体上への画像の定着が不十分となり、画像品質の劣化等の定着不良が生じ得る。
【０００６】
また、確実な定着を保持するために、定着ニップ部のニップ長（接触面積）を確保しようとすると、ベルト駆動の際に、駆動負荷が高くなる等の定着装置自体の異常等が生じ得、画像品質の劣化や定着装置の不良等も生じ得る。
【０００７】
そのため、加圧及び加熱を充分に確保し、かつ、定着装置の不良を防止しながら、品質の高い画像を提供することができる定着装置及び画像形成装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明に係る定着装置は、（１）第１の無端ベルトと、（２）第１の無端ベルトに内包され、第１の無端ベルトを加熱する加熱部材と、（３）第１の無端ベルトに内包された定着部材と、（４）第１の無端ベルトよりも剛性の高い第２の無端ベルトと、（５）第２の無端ベルトに内包され、定着部材との当接部で、搬送される記録媒体上の現像剤を加圧する加圧部材と、（６）第１の無端ベルトと第２の無端ベルトとの支持部を形成する支持部形成部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
第２の本発明に係る画像形成装置は、（１）現像された現像剤像を記録媒体に移す１又は複数の現像装置と、（２）１又は複数の現像装置から記録媒体上の現像剤像を、記録媒体に定着するものであって、第１の本発明の定着装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、加圧及び加熱を充分に確保し、かつ、定着装置の不良を防止しながら、品質の高い画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る定着装置の詳細な構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る画像形成装置の内部の機構的な構成を示す内部構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る定着ベルトの構造を説明する説明図である。
【図４】第１の実施形態に係る加圧ベルトの構造を説明する説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る定着装置におけるニップ部のニップ圧力の分布を示す説明図である。
【図６】第２の実施形態に係る定着装置におけるニップ部のニップ圧力の詳細な分布を示す説明図である。
【図７】第２の実施形態に係る加圧ベルトの基材の厚さとパッドニップのニップ圧力との関係を示す関係図である。
【図８】第２の実施形態において、それぞれ厚さの異なる基材の加圧ベルトを用いたときのパッドニップのニップ圧力の分布を示す説明図である。
【図９】変形実施形態に係る定着装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
第１の実施形態では、電子写真方式を採用した画像形成装置及びベルト方式の定着装置に、本発明を適用する場合を例示する。
【００１４】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
（Ａ−１−１）画像形成装置の構成
図２は、第１の実施形態に係る画像形成装置の内部の機構的な構成を示す内部構成図である。なお、図２では、操作部、表示部、制御部等の電気的構成の図示を省略している。
【００１５】
図２において、第１の実施形態に係る画像形成装置１は、それぞれ異なる４色の現像剤（黒（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ））を用いた画像形成ユニットとしての現像装置２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃを有する。
【００１６】
現像装置２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃはそれぞれ、記録媒体を搬送する搬送路に沿って配置されている。なお、現像装置２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの配列は特に限定されるものではないが、図２では、記録媒体の搬送方向に対して、上流側から下流側にかけて、現像装置２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃの順で配置されている場合を例示する。
【００１７】
現像装置２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃはそれぞれ、現像剤としてのトナーの色が異なるが、機構的な構成要素は共通している。現像装置２Ｋ、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃを代表して、現像装置２Ｋの構成を説明する。
【００１８】
例えば、現像装置２Ｋは、帯電ローラ５Ｋと、この帯電ローラ５Ｋによって表面が一様に帯電される像担持体としての感光ドラム６Ｋと、感光ドラム６Ｋ上に静電潜像を形成させる露光装置としてのＬＥＤヘッド３Ｋと、静電潜像をトナー画像に現像するための現像ローラ７Ｋと、該当する色成分の着色剤を含有する現像剤としてのトナーを収容している現像剤収容部としてのトナーカートリッジ１０Ｋと、トナーを帯電させて現像ローラ７Ｋに供給するための現像ブレード８Ｋ及びスポンジローラ９Ｋとを有する。
【００１９】
感光ドラム６Ｋ〜６Ｃには、感光ドラム６Ｋ〜６Ｃ上のトナー画像を記録媒体に移すための電圧が印加される転写部としての転写ローラ４Ｋ〜４Ｃが近接して設けられている。感光ドラム６Ｋ〜６Ｃと転写ローラ４Ｋ〜４Ｃとの間に搬送ベルト１２が回転可能に配置されている。
【００２０】
搬送ベルト１２は、継ぎ目なしの無端のベルト状に形成されており、駆動ローラ１３及び従動ローラ１４間に掛け渡されている。駆動ローラ１３は、従動ローラ１４より、記録媒体の搬送方向の下流側に設けられている。駆動ローラ１３は、例えばベルトモータ等の駆動部からの駆動を受けて、矢印ｄ方向に回転し、感光ドラム６Ｋ〜６Ｃと転写ローラ４Ｋ〜４Ｃとの間に配置されている搬送ベルト１２の上部側を、矢印ｅ方向に走行させるようになされている。
【００２１】
また、画像形成装置１内の下方（図２における右下側）には、搬送路に記録媒体を供給するための給紙機構が設けられている。この給紙機構は、ホッピングローラ１６と、レジストローラ１７と、記録媒体収容カセット１９とを有する。
【００２２】
記録媒体収容カセット１９は記録媒体を収容している。収容されている記録媒体が図示しない分離手段により１枚ずつ選択され、ホッピングローラ１６により記録媒体収容カセット１９から取り出されて、ガイド２０に案内されてレジストローラ１７に達する。記録媒体のスキュー（走行速度の揺れ）が、レジストローラ１７と、レジストローラ１７に相対するピンチローラ１８とによって修正されるようになっている。
【００２３】
レジストローラ１７に達した記録媒体は、その後、レジストローラ１７から吸着ローラ１５と搬送ベルト１２との間に導かれる。吸着ローラ１５は、従動ローラ１４との間で記録媒体を圧接して帯電させ、その記録媒体を搬送ベルト１２の上側表面に静電吸着させるものである。
【００２４】
センサ２１及び２２はそれぞれ、レジストローラ１７の前後の搬送路近傍に配置され、設置位置近傍に記録媒体が存在することを検出するためのものである。駆動ローラ１３側の搬送ベルト１２からの排出側には、搬送ベルト１２から分離に失敗した記録媒体をチェックし、あるいは記録媒体の後端位置を検出するためのセンサ２３が設けられている。
【００２５】
搬送ベルト１２から分離されて記録媒体は、第１の実施形態に係る定着装置４０に導かれる。
【００２６】
定着装置４０は、記録媒体上のトナーを加熱、溶融して記録媒体にトナー画像を定着させるものである。定着装置４０の構成の詳細は後述する。
【００２７】
定着装置４０の下流側には、トナー画像が定着された記録媒体が定着装置４０から排出されたことを検出するセンサ２７が設けられている。センサ２７より下流には、トナー画像が定着された記録媒体を、画像形成装置１の筐体外部の記録媒体受け面３０に排出する排出ガイド２９が設けられている。
【００２８】
搬送ベルト１２の下側表面にはクリーニング機構が接している。クリーニング機構は、クリーニングブレード３２と廃トナータンク３３とを有する。従動ローラ１４とクリーニングブレード３２が搬送ベルト１２の下側半分１２ｂを挟むように、それぞれが対向する位置に設けられている。搬送ベルト１２が、従動ローラ１４に向かって矢印ｆ方向に移動すると、クリーニングブレード３２が、搬送ベルト１２の表面に付着残留したトナーを廃トナータンク３３に削り落とす。
【００２９】
（Ａ−１−２）定着装置の構成
図１は、第１の実施形態に係る定着装置４０の詳細な構成を示す構成図である。
【００３０】
図１において、第１の実施形態に係る定着装置４０は、加熱部材としての加熱ローラ４０１、均熱部材としてのテンションガイド４０３、定着ベルト４０５、定着部材としてのドライブローラ４０６、支持部形成部としてのパッド４０４、加圧ベルト４０９、加圧部材としての加圧ローラ４０８、サポートローラ４１０、温度センサ４１１及び４１２、付勢機構４１４、ＮＩＰ切替手段４１５を有する。
【００３１】
定着ベルト４０５は、無端ベルトであり、ドライブローラ４０６の回動に伴い回転するものである。定着ベルト４０５は、加熱ローラ４０１により加熱された熱を伝導して、その熱を保持した状態で回転しながら、記録媒体Ｐ上に積載されたトナー４１３を溶融するものである。
【００３２】
定着ベルト４０５の内部には、加熱ローラ４０１、パッド４０４、ドライブローラ４０６、テンションガイド４０３が配置されている。定着ベルト４０５は、加熱ローラ４０１、パッド４０４、ドライブローラ４０６、テンションガイド４０３により張架されている。なお、定着ベルト４０５の詳細な説明は後述する。
【００３３】
温度センサ４１２は、定着ベルト４０５の内面温度を検知するものであり、定着ベルト４０５の内部に設けられている。温度センサ４１２は、定着装置４０の搬送路の入口付近に設けられている。温度センサ４１２は、例えばサーミスタ等を用いることができる。
【００３４】
加熱ローラ４０１は、例えば金属製のパイプで形成されたローラであり、回転する定着ベルト４０５に従動して回転するものである。加熱ローラ４０１の内部には、熱源としてのハロゲンランプ４０２が配置されている。加熱ローラ４０１は、ハロゲンランプ４０２からの熱を定着ベルト４０５に伝導しながら回転する。加熱ローラ４０１の材質は、熱伝導性の高い金属であれば広く適用することができる。例えば、加熱ローラ４０１の材質は、例えば、鉄、アルミ、ステンレス、ニッケルなどのいずれかを用いることができる。また、ハロゲンランプ４０２の数は、特に限定されるものではない。例えば１本のハロゲンランプ４０２としても良いし、又は配熱の異なる複数のハロゲンランプ４０２としても良い。図１では、２個のハロゲンランプ４０２が配置されている場合を例示する。
【００３５】
温度センサ４１１は、加熱ローラ４０１の表面温度を検知するものである。温度センサ４１１は、加熱ローラ４０１の表面温度を検知するために、加熱ローラ４０１の表面に接触する位置に配置されている。温度センサ４１１は、例えばサーミスタ等を用いることができる。なお、加熱ローラ４０１の表面温度を検知できるのであれば、温度センサ４１１は加熱ローラ４０１の表面に非接触であっても良い。
【００３６】
パッド４０４は、定着ベルト４０５を支持するベルト支持体である。パッド４０４は、定着ベルト４０５との間でニップ（当接部）を形成する。そのため定着ベルト４０５と剛性の高い加圧ベルト４０９との間に記録媒体９が搬送される際、パッド４０４は、剛性の高い加圧ベルト４０９との間で、定着ベルト４０５と記録媒体９を挟んで、記録媒体９上のトナー４１３を記録媒体９上に定着させる。パッド４０４は、例えばアルミ芯金にゴム弾性層を成形したものである。また、ゴム弾性層で成形されたパッド４０４の表面には、回動する定着ベルト４０５の摺動性を確保するために、例えばフッ素系のコーティングが施されている。
【００３７】
パッド４０４は、定着ベルト４０５の内部に設けられた固定部材であり、その固定部材の定着ベルト４０５との摺動部分に、弾性層及びフッ素系のコーティングを施したものを成形するようにしても良い。また、パッド４０４は、加圧ベルト４０９に向けた方向（例えば、加圧ベルト４０９の表面に対して垂直方向）に荷重を与える付勢手段と結合した弾性層を備えるものとしても良い。
【００３８】
パッド４０４が定着ベルト４０５を介して加圧ベルト４０９を支持する搬送方向の支持長は、任意に設定することができる。例えば、後述するサポートローラ４１０と加圧ローラ４０８とにより支持される加圧ベルト４０９に対してパッド４０４は支持していることが望まれる。従って、パッド４０４の加圧ベルト４０９の支持長は、サポートローラ４１０と加圧ローラ４０８とが配置されている配置間隔長よりも短いことが望まれる。
【００３９】
ドライブローラ４０６は、定着ベルト４０５に回転駆動力を与えるローラ部材である。ドライブローラ４０６は、加圧ローラ４０８と対向する位置に配置されている。ドライブローラ４０６は、定着動作の際、定着ベルト４０５及び加圧ベルト４０９を介して、加圧ローラ４０８と当接してニップを形成する。ドライブローラ４０６は、例えば金属製芯金の表面に弾性層を有している。ドライブローラ４０６の弾性層は、例えばシリコンゴムまたはシリコンスポンジなどを用いることができる。ドライブローラ４０６の弾性層自体は、絶縁性であっても良いし、又導電性材料としても良い。なおドライブローラ４０６の弾性層の表面に、導電性コーティングを施してもよい。
【００４０】
テンションガイド４０３は、定着ベルト４０５を張架するものである。テンションガイド４０３は、例えば軸方向に沿って複数個配置された付勢機構４１４を構成するバネにより定着ベルト４０５の内面と圧接し、定着ベルト４０５の内面から外側に向けて定着ベルト４０５を張架する。テンションガイド４０３は、例えば、アルミニウム材や鉄材等の金属製部材である。
【００４１】
加圧ベルト４０９は、無端ベルトであり、少なくとも、定着ベルト４０５を介して支持するパッド４０４から荷重に対して変形しない剛性を有するものである。加圧ベルト４０９の内部には、加圧ローラ４０８とサポートローラ４１０とが配置されている。なお、加圧ベルト４０９の詳細な説明は後述する。
【００４２】
加圧ローラ４０８は、ドライブローラ４０６と対向する位置に当接するように設けられており、定着ベルト４０５と加圧ベルト４０９との間を搬送する記録媒体Ｐを加圧するものである。加圧ローラ４０８は、例えば金属製芯金の表面に弾性層を有している。加圧ローラ４０８の弾性層は、例えばシリコンゴムまたはシリコンスポンジなどを用いることができる。また、加圧ローラ４０８の弾性層自体は絶縁性であっても良いし、又は導電性材料としても良い。なお、加圧ローラ４０８の弾性層の表面に、導電性コーティングを施してもよい。
【００４３】
サポートローラ４１０は、加圧ベルト４０９の回動をサポートするサポート部材である。サポートローラ４１０も、例えば金属製芯金の表面に弾性層を有している。サポートローラ４１０の弾性層は、例えばシリコンゴムまたはシリコンスポンジなどを用いることができる。また、サポートローラ４１０の弾性層自体は絶縁性であっても良いし、又は導電性材料としても良い。なお、サポートローラ４１０の弾性層の表面に、導電性コーティングを施してもよい。
【００４４】
ここで、サポートローラ４１０と、パッド４０４との関係を説明する。パッド４０４は、搬送方向に対して、上流側に位置しているサポートローラ４１０と、下流側に位置している加圧ローラ４０８との間に配置されている。
【００４５】
サポートローラ４１０は、加圧ベルト４０９を介してパッド４０４による支持を受けない位置に設けられており、例えば、パッド４０４のゴム成形端面（下流側端面）から約０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の距離を空けて配置されている。
【００４６】
ＮＩＰ切替手段４１５は、画像形成装置１のメインスイッチＯＦＦのときには、加圧ローラ４０８をドライブローラ４０６から離間させて加圧ローラ４０８とドライブローラ４０６との当接を解放（リリース）する。また、ＮＩＰ切替手段４１５は、サポートローラ４１０を僅かに移動させて加圧ベルト４０９との当接を解放（リリース）する。
【００４７】
一方、画像形成装置１のメインスイッチＯＮとなると、ＮＩＰ切替手段４１５が、ドライブローラ４０６から離間していた加圧ローラ４０８を移動させて、加圧ローラ４０８とドライブローラ４０６とを当接させる。また、ＮＩＰ切替手段４１５は、サポートローラ４１０をドライブローラ４０６側に一旦移動させた後、加圧ベルト４０９に支持させながら、搬送方向と逆方向にサポートローラ４１０を移動させる。これにより、加圧ローラ４０８とドライブローラ４０６とが当接した状態で、加圧ベルト４０９に支持しているサポートローラ４１０を搬送方向と逆方向に移動させることで、加圧ベルト４０９を張ることができ、且つ、加圧ベルト４０９とパッド４０４とを支持させる。
【００４８】
加圧ローラ４０８は、ＮＩＰ切替手段４１５を有しており、サポートローラ４１０と共にリリースが可能である。加圧ローラ４０８がＮＩＰ切替手段４１５によりサポートローラ４１０と共にリリースされると、加圧ベルト４０９も、リリースされて、定着ベルト４０５と非支持状態になる。
【００４９】
従来の定着装置は、加圧ベルト４０９の内部に押圧部材を配置させてニップ部を形成し、このニップ部のニップ圧を加えることで記録媒体Ｐ上の画像４１３を定着させている。
【００５０】
しかし、この実施形態の加圧ベルト４０９は、基材５１が剛性の強い金属製ベルトである。加圧ベルト４０９の剛性は、定着ベルト４０５を介してパッド４０４からの荷重に耐えて変形しない程度のものである。また加圧ベルト４０９の剛性は、定着ベルト４０５よりも剛性が高いものである。
【００５１】
ここで、剛性とは、パッド４０４からの荷重に耐えて加圧ベルト４０９が変形しないことをいう。より具体的には、サポートローラ４１０と、加圧ローラ４０８及びドライブローラ４０６とにより支持される加圧ベルト４０９が、接触しているパッド４０４からの荷重に対する曲げ剛性であり、例えば撓みや曲げ等の変形を生じないことを意図する。
【００５２】
そのため、パッド４０４により形成される、定着ベルト４０５及び加圧ベルト４０９の支持部（パッドニップとも呼ぶ。）を加圧ベルト４０９自身が支持することができる。
【００５３】
つまり、パッド４０４からの荷重に対して、加圧ベルト４０９は変形せずに耐え得る剛性を有してため、パッド４０４から荷重を加圧ベルト４０９が支持することができる。パッド４０４が配置されている領域にニップが形成することになる。これにより、ドライブローラ４０６及び加圧ローラ４０８とのニップ部の前段において、パッド４０４による支持部による加圧及び加熱が可能となるため、安定したトナーの定着が可能となる。
【００５４】
換言すると、実施形態の加圧ベルト４０９の内部に、画像定着のための押圧部材を備える必要がない。そのため、従来の定着装置のように、加圧するための押圧部材を配置させるための複雑な押圧機構がなくなる。また、押圧部材が不要であるため、定着装置自体の構成を小型化にすることができる。
【００５５】
また、従来のように押圧部材がドライブローラに対して押圧する場合、その押圧部材による当接面積が大きくなることで、定着装置の駆動時のトルクが高くなることが生じ得る。また、例えばエンボスシート等の記録媒体にトナーを定着させる場合、定着装置の駆動時に異音が発生することも生じ得ていた。しかし、第１の実施形態では、加圧ベルト４０９の剛性を利用してパッド４０４による支持部を設けるため、従来よりも定着装置の起動時のトルクを抑えることができ、異音の鳴動を抑えることができる。
【００５６】
また、定着装置４０の内部に、パッド４０４により定着ベルト４０５と加圧ベルト４０９との支持部を持たせている。このパッド４０４による定着ベルト４０５と加圧ベルト４０９との支持部は搬送路の一部分と見ることができる。つまり、搬送路の一部分において、定着ベルト４０５と加圧ベルト４０９との支持部がニップとして機能させることができる。
【００５７】
定着ベルト４０５の基材４１（図３参照）は剛性の低い基材が用いられる。そのため、テンションガイド４０３により張力が与えられると、定着ベルト４０５はパッド４０４の表面に沿って水平なニップ領域を再現することができる。
【００５８】
また、定着ベルト４０５がパッド４０４のニップ領域面に沿う形になるためと、加熱ローラ４０１との支持面積を増やすことになる。また、テンションガイド４０３による張力により、塑性変形で耐久性が低下しないために、定着ベルト４０５の基材４１（図３参照）の厚さは薄く、かつ、剛性の低いものが適している。また、加圧ベルト４０９はパッド４０４に対して一定の圧力を付与する目的から、基材厚さは厚く、剛性の高い仕様が適している。
【００５９】
よって、定着ベルト４０５の基材４１（図３参照）は、加圧ベルト４０９の基材５１（図４参照）よりも厚さが薄い基材を使用することが望ましい。
【００６０】
図３は、第１の実施形態に係る定着ベルト４０５の構造を説明する説明図である。図３に示すように、定着ベルト４０５は、基材４１の一方の面上に弾性層４２が積層された構造となっている。また、定着ベルト４０５の基材４１の他方の面には、離型層４４が薄膜形成されており、又弾性層４２の表面に、離型層４３が薄膜形成されている。
【００６１】
定着ベルト４０５の基材４１は、例えば、ポリイミドやポリアミドイミド等のような樹脂素材を用いることができる。基材４１の厚さは約３０μｍ〜１００μｍ程度である。なお、基材４１としてポリイミドやポリアミドイミド等の樹脂素材とすることで、定着ベルト４０５の内面に設けられた金属製の構成要素との摺動を良くしている。
【００６２】
なお、この実施形態では、定着ベルト４０５の基材４１が、ポリイミドやポリアミドイミド等の樹脂素材でなる場合を例示するが、ステンレス（ＳＵＳ）やニッケル等の金属であっても良い。このように、定着ベルト４０５の基材４１を金属材とする場合、加圧ベルト４０９よりも剛性（特に、曲げ剛性）を低くするため、基材４１の厚さを加圧ベルト４０９の基材５１（図４参照）よりも薄くして、断面二次モーメントを小さくし、剛性（曲げ剛性）を小さくすることが望ましい。
【００６３】
基材４１の一方の面上に形成される弾性層４２は、例えば、低硬度と高熱伝導性とを確保するために、約５０μｍ〜３００μｍ程度のシリコンゴム等の弾性材としても良い。また、弾性層４２の表面には、パッド４０４０との摩擦による摩耗と高熱伝導性とを確保するために、摩擦係数が低く、耐熱性、耐摩耗性の高い、耐摩耗材がコーティングされても良い。耐摩耗材は、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度のフッ素樹脂等としても良い。
【００６４】
弾性層４２の表面に薄膜形成される離型層４３は、記録媒体Ｐ上のトナーを離型するものであり、耐熱性が高く、且つ、成形後の表面自由エネルギーの低い樹脂素材でなるものである。離型層４３は、約１０μｍ〜５０μｍ程度の厚さとすることが好ましい。例えば、離型層４３は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー）などの代表的なフッ素系樹脂を用いることができる。
【００６５】
基材４１の他方の面上にコーティングされる離型層４４は、パッド４０４との摺動性を確保するために薄膜形成されるものである。離型層４４は、例えば、フッ素系のコーティング層（例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＩ等）が塗布されている。
【００６６】
図４は、第１の実施形態に係る加圧ベルト４０９の構造を説明する説明図である。図４に示すように、加圧ベルト４０９は、基材５１の表面に弾性層５２が積層されている。また、弾性層５２の表面には、離型層５３が薄膜形成されている。
【００６７】
加圧ベルト４０９の基材５１は、例えばステンレス（ＳＵＳ）やニッケルや鉄やアルミニウムやチタン合金等の金属でなるものであり、基材５１の厚さは約３０μｍ〜３００μｍ程度であり、より好ましくは約３０μｍ〜１５０μｍ程度である。基材５１とする金属は、加圧ベルト４０９の剛性を大きくするため、例えば、ヤング率が７０〜２００ＧＰａ程度の材料であることが望ましい。
【００６８】
ここで、基材５１の厚みが３０μｍより薄くなる場合、加圧ベルト４０９は、搬送方向の圧縮荷重により屈曲し変形するおそれがあるため好ましくない。一方、基材５１の厚みが３００μｍより厚くなる場合、加圧ベルト４０９の剛性が強くなりすぎてしまい、加圧ベルト４０９の駆動負荷が大きくなり、又熱容量も大きくなりウォームアップ時間が長くなるため好ましくない。
【００６９】
基材５１の表面に形成された弾性層５２は、例えば、低硬度と高熱伝導性とを確保するために、約５０μｍ〜３００μｍ程度のシリコンゴム等の弾性材としても良いし、又は摩擦による摩耗や薄膜化と高熱伝導性とを確保するために、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度のフッ素樹脂等としても良い。
【００７０】
離型層５３は、耐熱性が高く、且つ、成形後の表面自由エネルギーの低い樹脂素材でなるものである。離型層５３は、約１０μｍ〜５０μｍ程度の厚さとすることが好ましい。例えば、離型層５３は、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー）などの代表的なフッ素系樹脂を用いることができる。なお、弾性層５２と離型層５３との間には、必要に応じて、シリコンゴム等の中間弾性層を設けるようにしても良い。
【００７１】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、この実施形態に係る定着装置４０における定着動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００７２】
まず、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされると、ＮＩＰ切替手段４１５が、加圧ローラ４０８を移動させて、加圧ローラ４０８とドライブローラ４０６とを当接させる。また、ＮＩＰ切替手段４１５は、サポートローラ４１０をドライブローラ４０６側に一旦移動させた後、サポートローラ４１０を加圧ベルト４０９に支持させながら、記録媒体Ｐの搬送方向と逆方向に移動させる。
【００７３】
このとき、加圧ベルト４０９は、加圧ローラ４０８とサポートローラ４１０によって支持されるとともに、加圧ベルト４０９自身の剛性により、ある圧力で定着ベルト４０５及びパッド４０４を支持する。
【００７４】
定着装置４０において、ドライブローラ４０６が駆動することにより、定着ベルト４０５は回転する。定着ベルト４０５は、記録媒体Ｐの搬送方向に対して、パッド４０４は上流側に位置しており、ドライブローラ４０６は下流側に位置している。
【００７５】
ドライブローラ４０６は、定着ベルト４０５及び加圧ベルト４０９を介して加圧ローラ４０８と当接しており、ドライブローラ４０６の駆動に伴って、加圧ベルト４０９及び加圧ローラ４０８が従動回転する。
【００７６】
定着ベルト４０５の回転が開始すると、加熱ローラ４０１が加熱し、温度センサ４１１により加熱ローラ４０１の表面温度が検知される。この温度センサ４１１による検知温度が規定値（閾値）に達すると、定着ベルト４０５の内面温度が規定値に達したものと判断される。その後、未定着トナー４１３を積載した記録媒体Ｐが搬送されてきて定着動作が行なわれる。
【００７７】
図５は、第１の実施形態に係る定着装置４０におけるニップ部のニップ圧力の分布を示す説明図である。図５では、右側から左側への方向が記録媒体Ｐの搬送方向を示している。
【００７８】
ここで、記録媒体Ｐの搬送方向に対して、上流側にあるパッド４０４をバックアップとして加圧ベルト４０９の剛性により形成されるニップを「パッドニップ」と呼ぶ。また、記録媒体Ｐの搬送方向に対して、下流側のドライブローラ４０６と加圧ローラ４０８との間のニップを「ローラニップ」と呼ぶ。
【００７９】
パッドニップは、定着装置４０の内部における記録媒体Ｐの搬送路の入口付近に設けられるニップ領域である。また、パッドニップの領域のニップ圧力は、加圧ベルト４０９の剛性のみによるため、ローラニップ領域のニップ圧力より低いものとなる。
【００８０】
未定着のトナー４１３と記録媒体Ｐは、パッドニップ領域で加熱され、紛体であるトナーが溶融状態となり、溶融したトナーが記録媒体Ｐの表面に浸透を始める。このとき、パッドニップ領域では、加圧ベルト４０９の表面に対してニップ圧力が作用している。従って、ロールニップ領域に記録媒体Ｐが搬送される前に、パッドニップ領域においてもトナー４１３及び記録媒体Ｐを加圧することができ、トナー４１３を記録媒体Ｐに定着させることができる。また、パッドニップでは、トナーを溶融させるため、十分に加熱させることができる。
【００８１】
続いて、ローラニップ領域のニップ圧力は、パッドニップ領域のニップ圧力よりも高い圧力であるため、トナーは記録媒体Ｐの表面に十分に浸透すると同時に、加圧によりトナーの定着性が確保される。
【００８２】
この実施形態のように、カラー画像形成装置１では、複数層の多色トナーが混合して発色するため、溶融状態となった後半のローラニップでの高い圧力は有効に作用する。
【００８３】
加圧ベルト４０９は上述したように高熱伝導性である金属製ベルトであり、加圧ベルト４０９の膜厚は薄く、かつ、定着ベルト４０５に巻きついているため、熱が加圧ベルト４０９に伝わりやすい。
【００８４】
また、ドライブローラ４０６、パッド４０４は、断熱体であり、かつ、定着ベルト４０５に接しているため、ウォームアップ時間短縮が可能となる。さらに、例えばアルミニウム等からなるテンションガイド４０３で定着ベルト４０５は張架されているため、定着ベルト４０５の表面温度は軸方向で均熱化することができる。
【００８５】
また、従来の定着装置において、定着ベルトの張架部材は加熱ローラを兼ねることが多いが、ローラによる張架は定着ベルトの両端部を張る必要がある。これに対して、この実施形態では、定着ベルト４０５の張架は、均熱部材としてのテンションガイド４０３を定着ベルト４０５の内面から軸方向に並ぶ複数の付勢機構４１４で均一に外側に付勢することになる。そのため、定着ベルト４０５の軸方向に亘るベルトテンション差は、従来のローラによる張架方式に比べると小さくなり、ベルト寄りの発生も少ない。
【００８６】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、定着ベルトよりも剛性の高い加圧ベルトを備えることにより、加圧ローラ及びドライブローラによるローラニップの上流側に、加圧ベルトの剛性を利用して、パッドにより形成された支持部を加圧ベルトが支持することで、パッドニップを形成することができる。そのため、パッドニップ及びローラニップによって、未定着トナーを積載した記録媒体に対して安定した加圧及び加熱を行うことができるため、画像不良のない良好な画像を得ることができる。
【００８７】
また、第１の実施形態によれば、加圧ベルトの剛性を利用してパッドニップを形成できるため、従来のように加圧ベルト内に複雑な押圧部材を含む押圧機構を設ける必要がなくなる。そのため、定着装置及び画像形成装置を小型化することができ、又製造コストを抑えることができる。
【００８８】
さらに、第１の実施形態によれば、定着ベルト及び加圧ベルトの厚さ長を薄くすることができるため、パッドに対する追従性を挙げることができる。
【００８９】
また、第１の実施形態によれば、パッドにより形成されたパッドニップで、定着ベルト及び加圧ベルトを支持する支持面積を広くすることができるため、電熱効率を向上させることができる。
【００９０】
第１の実施形態によれば、パッドが定着ベルトと当接する部分に、耐摩擦材がコーティングされているため、定着装置の駆動時の駆動トルクを抑えることができ、又駆動時に発生し得る異音の鳴動を抑えることができる。
【００９１】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００９２】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成及び動作
第２の実施形態の画像形成装置及び定着装置の構成は、第１の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置と同一及び対応する構成を用いることができる。従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態に係る図１〜図４を用いて説明する。
【００９３】
第２の実施形態においても、画像形成装置１のメインスイッチがＯＮされると、ＮＩＰ切替手段４１５ンが、加圧ローラ４０８を移動させて、加圧ローラ４０８とドライブローラ４０６とを当接させる。また、ＮＩＰ切替手段４１５は、サポートローラ４１０をドライブローラ４０６側に一旦移動させた後、サポートローラ４１０を加圧ベルト４０９が支持しながら、記録媒体Ｐの搬送方向と逆方向に移動させる。
【００９４】
このとき、加圧ベルト４０９は、加圧ローラ４０８とサポートローラ４１０によって支持されるとともに、加圧ベルト４０９自身の剛性により、ある圧力で定着ベルト４０５とパッド４０４を支持する。
【００９５】
図６は、第２の実施形態に係る定着装置４０におけるニップ部のニップ圧力の詳細な分布を示す説明図である。図６では、横軸がパッド４０４と加圧ベルト４０９との支持長（ｍｍ）を示しており、縦軸がニップ圧力（ｇｆ／ｃｍ２）を示している。また、図６では、右側から左側への方向が記録媒体Ｐの搬送方向を示している。
【００９６】
パッドニップは、定着装置４０の内部における搬送路の入口付近に設けられるニップ領域である。パッドニップは、パッド４０４と当接する加圧ベルト４０９の剛性により形成されるものである。これに対して、ローラニップは、加圧ローラ４０８及びドライブローラ４０６の間に定着ベルト４０５を挟んで形成されるものである。従って、図６に示すように、パッドニップのニップ圧力は、ローラニップのニップ圧力に比べて小さいものとなる。
【００９７】
ここで、パッドニップのニップ圧力は、パッド４０４及び定着ベルト４０５が、支持している加圧ベルト４０９の剛性によって決まる。
【００９８】
図７は、第２の実施形態に係る加圧ベルト４０９の基材５１の厚さとパッドニップのニップ圧力との関係を示す関係図である。図７において、横軸は加圧ベルト４０９の基材５１の厚さ（μｍ）であり、縦軸はパッドニップのニップ圧力（ｇｆ／ｃｍ２）である。
【００９９】
図７に示すように、加圧ベルト４０９の基材５１の厚さが薄くなるにつれて、パッドニップのニップ圧力は小さくなることが分かる。例えば、図７の結果より、加圧ベルト４０９の基材５１の厚さが７０μｍ程度以下のときに、パッドニップのニップ圧力が極めて小さいものとなる。つまり、加圧ベルト４０９が、パッド４０４からの荷重に耐え得る剛性を得ていないことが分かる。
【０１００】
これに対して、加圧ベルト４０９の基材５１の厚さが厚くなるにつれて、パッドニップのニップ圧力が大きくなることが分かる。
【０１０１】
図８は、第２の実施形態において、それぞれ厚さの異なる基材５１の加圧ベルト４０９を用いたときのパッドニップのニップ圧力の分布を示す説明図である。図８では、横軸がパッド４０４と加圧ベルト４０９との支持長（ｍｍ）を示しており、縦軸がニップ圧力（ｇｆ／ｃｍ２）を示している。
【０１０２】
図８では、加圧ベルト４０９の基材５１としてＳＵＳを用いた場合である。また、基材５１の厚さは、９０μｍ、８０μｍ、７０μｍとした。なお、加圧ベルト４０９を構成する弾性層５２の材質及び膜厚、離型層５３の素材及び塗布等の条件は、全ての加圧ベルト４０９で同じものとしている。
【０１０３】
図８に示すように、基材５１の厚さを９０μｍ、８０μｍ、７０μｍとした加圧ベルト４０９のいずれの場合も、パッドニップの支持長全域に亘って、パッドニップのニップ圧力を高くすることができ、良好な結果を得ることができた。
【０１０４】
また、図８に示すように、それぞれ基材５１の厚さの異なる加圧ベルト４０９を用いた場合、基材５１の厚さが９０μｍとした加圧ベルト４０９を使用したときが、最もパッドニップのニップ圧力が大きいことが分かり、基材５１の厚さが薄くなるにつれて、ニップパッドでのニップ圧力が、支持長全域に亘って小さくなる。
【０１０５】
このことから、基材５１の厚さを調整することにより、パッドニップの支持長全域に亘ってニップ圧力を調整することができる。
【０１０６】
ここで、加圧ベルト４０９の基材５１がＳＵＳ等の金属材で構成されている場合、すなわち、加圧ベルト４０９が金属ベルトである場合、加圧ベルト４０９の厚さが厚くなるにつれて、加圧ベルト４０９の駆動負荷（駆動トルク）が大きくなる可能性がある。また、記録媒体Ｐの種類にもよるが、例えば凹凸のあるエンボスシートなどを記録媒体Ｐとするときには、定着ベルト４０５と加圧ベルト４０９との間にエンボスシートが搬送されることになり、定着ベルト４０５の駆動時に異音が発生する可能性もある。
【０１０７】
さらに、エンボスシートは凹凸があるため、従来の定着装置は、加圧ムラや加熱ムラが生じ得るため、画像品質が劣化し得る。特にエンボスシートの場合には、凹凸により光沢ムラ（すなわち、まだら模様のような画像）が生じ得る。
【０１０８】
これに対して、この実施形態では、例えば、図８に例示するそれぞれ基材５１の厚さの異なる加圧ベルト４０９のうち、８０μｍの基材５１を使用した加圧ベルト４０９を使用した。
【０１０９】
また、この実施形態のように、定着ベルト４０５の内部にパッド４０４や加熱ローラ４０１を配置しているため、パッド４０４へ定着ベルト４０５を均一に支持するために定着ベルト４０５の基材厚さは加圧ベルト４０９よりも薄い基材の厚さにしている。また、このことにより加熱ローラ４０１との支持面積を稼ぐことが可能になる。
【０１１０】
（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態で説明した効果に加えて、以下の効果を奏する。
【０１１１】
第２の実施形態によれば、加圧ベルトの基材の厚さ長を、定着ベルトの基材の厚さ長よりも大きくすることにより、加圧ベルトの剛性を高めることができる。また、第２の実施形態によれば、加圧ベルトの基材の厚さ長が、定着ベルトの基材の厚さ長よりも大きいため、パッドニップにおけるニップ圧力を高めることができる。その結果、パッドニップにおいて安定した加圧及び加熱ができるため、品質の高い画像を提供できる。
【０１１２】
（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々の変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
【０１１３】
（Ｃ−１）上述した各実施形態では、加圧ベルトを張架していない場合を例示した。しかし、図９に示すように、加圧ベルト４０９の内側に、加圧ローラ４０８Ａ及びサポートローラ４１０Ａが加圧ベルト４０９Ａを張架するテンションローラとしての機能を有するようにしても良い。この場合でも、加圧ベルト４０９Ａに押圧部材を設けることが必要なくなる。また、加圧ベルト４０９Ａを張架することができるため、パッドニップにおける加圧ベルト４０９Ａの剛性を高めることができる。つまり、パッド４０４から加圧ベルト４０１Ａに対してより強い荷重がかけても（すなわち、ニップパッドのニップ圧力を高めても）、加圧ベルト４０９Ａは変形をせずに定着させることができる。
【０１１４】
（Ｃ−２）上述した各実施形態では、加圧ベルト４０９の上側に定着ベルト４０５が設けられている場合を例示した。しかし、定着ベルト４０５の上側に加圧ベルト４０９が設けられるようにしても良い。
【０１１５】
（Ｃ−３）上記各実施形態においては、画像形成装置がカラー画像形成装置であるものを示したが、本発明の技術思想は、モノクロ画像形成装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１…画像形成装置、４０…定着装置、４０１…加熱ローラ、４０３…テンションガイド、４０５…定着ベルト、４０６…ドライブローラ、４０４…パッド、４０９…加圧ベルト、４０８…加圧ローラ、４１０…サポートローラ、４１４…付勢機構、４１５…ＮＩＰ切替手段。
【図１】
2016206596.tif 000003
【図２】
2016206596.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016206596.tif 000008
【図７】
2016206596.tif 000009
【図８】
2016206596.tif 000010
【図９】
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