(57)【要約】【課題】定着ベルトと加圧ローラとのニップ部の面積を十分に確保するとともに、ニップ部全域において均一な加圧が可能な長寿命の定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置７は、定着ベルト２１と、定着ベルト２１に内接する伝熱ローラ及び定着ローラ２３と、定着ベルト２１を挟んで定着ローラ２３に圧接された加圧ローラ２４とを含む構成である。定着ニップ部Ｎとガイドローラ２７との間には、主加圧部２９と、主加圧部２９から定着ニップ部Ｎにかけて延設された補助延伸部３０とで構成される加圧補助部材２８とが配置されており、補助延伸部３０の櫛歯部３０ａは、定着ローラ２３の溝部２３ｃに非接触に進入し、定着ニップ部Ｎの一部を形成している。【選択図】図３
2009276576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状の定着ベルトと、
該定着ベルトを加熱する加熱手段と、
前記定着ベルトに内接する定着ローラと、
該定着ローラに前記定着ベルトを介して所定の圧力で当接する加圧ローラと、を備え、
前記定着ベルトと前記加圧ローラにより形成された定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、
前記定着ローラの表面には、周方向に環状の溝部が形成されており、
前記定着ベルトの回動方向に対し前記定着ローラの上流側に配置され前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに圧接される主加圧部と、該主加圧部から前記定着ニップ部における前記溝部に該溝部と接触することなく延設され前記定着ローラと共に前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに圧接される補助延伸部と、を有する加圧補助部材が設けられたことを特徴とする定着装置
【請求項２】
前記溝部は前記定着ローラの幅方向に複数形成されており、
前記補助延伸部は、前記複数の溝部に延設される突出部を有する櫛形状に形成されてい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】
前記補助延伸部は、可撓性を有する金属板で形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記補助延伸部の前記定着ベルトとの摺動部分に、前記補助延伸部よりも摩擦係数の小さい部材を付設した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】
前記定着ベルトの回動方向に対し前記加圧補助部材の上流側において前記定着ベルトに内接するガイドローラを設けた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】
請求項１〜５のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱したローラ対のニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着する定着装置、及びそれを備えた電子写真方式を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた従来の画像形成装置においては、ニップを形成する定着ローラ対の少なくとも一方のローラに熱源を内蔵させて加熱ローラとし、このローラ対のニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラ定着方式が広く用いられている。
【０００３】
このような熱ローラ定着方式では、加熱ローラに内蔵されたハロゲンランプなどの熱源からローラ表面までの熱伝達の効率が低く、熱の損失が大きい。また、ローラ表面まで熱が伝達するのに長い時間が必要である。その結果、加熱効率が悪いために消費電力が多く、ローラ表面が定着可能な温度に達するまでのウォームアップ時間が長くなるなどといった問題があった。
【０００４】
これを改善するために、用紙を加熱するための加熱部材を、加熱ローラに代えて発熱源からの輻射光を吸収して発熱するベルト又はフィルム状とすることにより、従来の加熱ローラに比べ熱容量を小さくしてウォームアップ時間を短縮するとともに、消費電力を低減するベルト定着方式が開発されている。
【０００５】
このようなベルト定着方式を用いたカラー画像形成装置では、記録媒体にトナーを定着させる場合、モノクロ機に比べて記録媒体へのトナーの付着量が多いため、記録媒体がベルトに接触している時間（ニップ時間）を長くとる必要がある。その対策として、例えば特許文献１には、ベルト部材を介して支持加圧ローラ（定着ローラ）と外部加圧ローラとが対向する定着ニップ部に先行して補助ニップ部を形成する摺動加圧部材をベルト内側に設ける方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、補助ニップ部を形成する定着部材をベルト部材の上流側において定着ローラに接触させて設けた定着装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−７７８７１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の方法では、定着ローラと摺動加圧部材との間に隙間があるため、定着ニップ部と補助ニップ部との間では外部加圧ローラからの圧力が記録媒体に加わらず、圧抜け状態となる。補助ニップ部で加熱されたトナー層は溶融状態であり、その状態で圧力が抜ける部分が発生すると、ベルトと外部加圧ローラとの微細な速度差等の影響により滲んだような画像となり、さらにトナー像全体に均一な圧力が加わらないため画像に光沢ムラが発生してしまうなど、安定した定着処理が行えないという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２の方法では、定着ローラと定着部材との接触部分に低摩擦部材を設けて定着ローラによる定着部材の変形や巻き込みを防止しているが、長期間の使用で低摩擦部材が摩耗した場合、定着部材が変形したり巻き込まれて破損したりするおそれがあった。また、接触部分を剛体にすることで定着ローラに巻き込まれない構成も考えられているが、この場合は剛体との摩擦により定着ローラ表面が摩耗してしまい長期間の使用に耐えられないという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、定着ベルトと加圧ローラとのニップ部の面積を十分に確保するとともに、ニップ部全域において均一な加圧が可能な長寿命の定着装置及びそれを備えた画像形成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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを加熱する加熱手段と、前記定着ベルトに内接する定着ローラと、該定着ローラに前記定着ベルトを介して所定の圧力で当接する加圧ローラと、を備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラにより形成された定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、前記定着ローラの表面には、周方向に環状の溝部が形成されており、前記定着ベルトの回動方向に対し前記定着ローラの上流側に配置され前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに圧接される主加圧部と、該主加圧部から前記定着ニップ部における前記溝部に該溝部と接触することなく延設され前記定着ローラと共に前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに圧接される補助延伸部と、を有する加圧補助部材が設けられたことを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、上記構成の定着装置において、前記溝部は前記定着ローラの幅方向に複数形成されており、前記補助延伸部は、前記複数の溝部に延設される突出部を有する櫛形状に形成されていることを特徴としている。
【００１２】
また本発明は、上記構成の定着装置において、前記補助延伸部は、可撓性を有する金属板で形成されることを特徴としている。
【００１３】
また本発明は、上記構成の定着装置において、前記補助延伸部の前記定着ベルトとの摺動部分に、前記補助延伸部よりも摩擦係数の小さい部材を付設したことを特徴としている。
【００１４】
また本発明は、上記構成の定着装置において、前記定着ベルトの回動方向に対し前記加圧補助部材の上流側において前記定着ベルトに内接するガイドローラを設けたことを特徴としている。
【００１５】
また本発明は、上記構成の定着装置が搭載された画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の構成によれば、定着ベルトは定着ニップ部の上流側において主加圧部及び補助延伸部により加圧ローラに圧接されると共に、定着ニップ部においては定着ローラ及び補助延伸部により加圧ローラに圧接されるため、よりトナーの載り量の多いカラー印刷においても十分なニップ時間を確保することができると共に、補助延伸部と定着ローラとの間に圧力の不均一部が発生するおそれもなくなる。
【００１７】
また、主加圧部は定着ローラと接触しないため、定着ローラの摩耗や、定着ローラへの巻き込みによる主加圧部の破損も防止できる。さらに、定着ニップ部においては補助延伸部も定着ローラと接触しないため、補助延伸部の巻き込みによる補助延伸部の破損をも防止することができ、定着ニップ部の圧力を増加させることもできる。加えて定着ローラの耐久性も向上する。
【００１８】
また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の定着装置において、溝部を定着ローラの幅方向に複数形成し、補助延伸部を、複数の溝部に延設される突出部を有する櫛形状に形成することにより、補助延伸部と定着ローラとの間の圧力の不均一部の発生をさらに防止することができる。
【００１９】
また、本発明の第３の構成によれば、上記第１または第２の構成の定着装置において、補助延伸部を、可撓性を有する金属板で形成することにより、記録媒体を一定の圧力で加圧可能な剛性を維持しつつ、加圧ローラの表面に沿って湾曲することで補助延伸部全域を加圧ローラに均一に当接させることができる。
【００２０】
また、本発明の第４の構成によれば、上記第１〜第３のいずれかの構成の定着装置において、補助延伸部の定着ベルトとの摺動部分に、補助延伸部よりも摩擦係数の小さい部材を設けることにより、補助延伸部と定着ベルトとの摩擦が低減されて定着ベルトが円滑に回動するとともに、定着ベルトの耐久性も向上する。
【００２１】
また、本発明の第５の構成によれば、上記第１〜第４のいずれかの構成の定着装置において、定着ベルトの回動方向に対し加圧補助部材の上流側において定着ベルトに内接するガイドローラを設けることにより、定着ベルトと加圧補助部材との接触角を調整して摩擦を低減することができる。
【００２２】
また、本発明の第６の構成によれば、上記第１〜第５のいずれかの構成の定着装置を搭載することにより、トナーの載り量が多いカラー印刷においても均一且つ十分な加熱、加圧により高画質な画像形成が可能で、耐久性にも優れた画像形成装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の定着装置が搭載された画像形成装置の構成を示す模式断面図である。ここではタンデム式のカラープリンタを例に挙げて説明する。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送ベルト８の上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
【００２４】
この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各画像形成部に隣接して移動する搬送ベルト８によって担持・搬送される用紙Ｐ上に転写され、さらに、定着装置７において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。
【００２５】
次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び上方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光するＬＥＤヘッド４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像器３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。
【００２６】
先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いでＬＥＤヘッド４ａ〜４ｄによって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像器３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像器３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、ＬＥＤヘッド４ａ〜４ｄからの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【００２７】
トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ１２ｂを介して搬送ベルト８上へ供給され、各感光体ドラム１ａ〜１ｄの位置へと搬送される。搬送ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。
【００２８】
搬送ベルト８は、上流側の搬送ローラ１０と、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、搬送ベルト８が反時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１２ｂから搬送ベルトの最上流側に設けられた吸着ローラ（図示せず）を介して搬送ベルト８上へ搬送される。吸着ローラには所定の電圧が印加されており、用紙Ｐを静電吸着力により搬送ベルト８上に保持する。このとき画像書き出し信号がＯＮとなり、所定のタイミングにより最上流の感光体ドラム１ａ上に画像形成を行う。そして、感光体ドラム１ａの下部において、所定の転写電圧が印加された転写ローラ６ａで電界付与することにより、感光体ドラム１ａ上のシアンのトナー像が用紙Ｐ上に転写される。その後、この用紙Ｐは次の画像形成部Ｐｂに搬送され、上記と同様に、今度は感光体ドラム１ｂ及び転写ローラ６ｂによってマゼンタのトナー像が転写される。
【００２９】
以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１ｃ、１ｄ及び転写ローラ６ｃ、６ｄによってそれぞれイエロー及びブラックのトナー像が転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために用紙Ｐに対し予め定められた所定の位置関係をもって形成される。４色のトナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト８から離脱し、定着装置７へと搬送される。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム１ａ〜１ｄは、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、その表面に残留したトナーが各クリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。
【００３０】
搬送ベルト８から定着装置７に搬送された用紙Ｐは、加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、排出ローラ１３により装置本体上面の排出トレイ１５に排出される。
【００３１】
図２は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の側面断面図である。図２に示すように、定着装置７は、図中時計回りに回動する無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１に内接する中空円筒状の伝熱ローラ２２と、定着ベルト２１に内接して定着ベルト２１と同方向に回転する定着ローラ２３と、定着ベルト２１を挟んで定着ローラ２３に圧接され図中反時計回りに回転する加圧ローラ２４とを含む構成である。
【００３２】
定着ベルト２１は、伝熱ローラ２２及び定着ローラ２３に接する最内側に設けられたベース層（基材）や、加圧ローラ２４に接する最外側に設けられた離型層を含む複数の層が積層されて成る無端状のベルトである。この定着ベルト２１は、伝熱ローラ２２、定着ローラ２３及びガイドローラ２７に巻き掛けられ、所定の張力が与えられている。
【００３３】
ベース層としては、ニッケル等の金属をメッキ、又は圧延処理した金属層、或いはポリイミドフィルム等の合成樹脂層が用いられる。離型層としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂が用いられ、塗料の塗布やチューブを被せることによって形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブであれば１０〜５０μｍ、フッ素樹脂塗料であれば１０〜３０μｍ程度の厚さが適当である。
【００３４】
また、ベース層と離型層との間に、弾性部材層として厚さ１００〜１０００μｍ程度のシリコンゴム層を設けても良い。この構成によれば、弾性部材層が用紙上の未定着トナー像を包み込んで、ソフトに定着できる。その結果、画像の高画質化を図ることが可能となり、高性能な定着装置を得ることができる。
【００３５】
また、ベース層と離型層との間に蓄熱層を設けて伝熱ローラ２２から得た熱を逃がさないようにし、且つ定着ベルト２１の表面の温度を均一に保持することもできる。その結果、さらに高い加熱効率が得られるとともに、ウォームアップ時間の短縮及び消費電力の低減の効果を高めることが可能となる。
【００３６】
蓄熱層は、シリカやアルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末をフィラーとして配合して熱伝導率を高めたシリコンゴムや、アルミ、銅、ニッケル等の熱伝導率の高い金属で構成され、これらをチューブ状に成型したものを被覆する、或いはメッキするなどして設けられている。蓄熱層は、シリコンゴムのように弾性がある材料であれば良いが、金属で構成した場合、肉厚を厚くし過ぎるとベルトの硬度が上がり、トナーを溶融するのに必要なニップ量が得られなくなってしまう。したがって、蓄熱層の厚さは、１０〜１０００μｍ、望ましくは５０〜５００μｍとする。
【００３７】
また、定着ベルト２１の表面に接するようにサーミスタ（図示せず）が設けられている。このサーミスタにより定着ベルト２１の温度を検知し、光源２５のＯＮ／ＯＦＦを制御することによって定着温度の制御を行う。
【００３８】
また、定着ベルト２１の幅は、光源２５の幅よりも狭く、且つ定着ニップ部Ｎを通過する最大の用紙幅よりも広く設定されている。これにより、光源２５は定着ベルト２１全体を均一に加熱して定着むらの発生を防止するとともに、定着ベルト２１は用紙サイズに係わらず用紙全面を覆うことができるため、伝熱ローラ２２への未定着トナーの付着を防止できる。
【００３９】
伝熱ローラ２２は、定着ベルト２１を加熱するものであり、内部には、長手方向（図の紙面方向）のほぼ全域に渉って光源２５が備えられている。光源２５としては、赤外線を効率良く輻射するハロゲンランプやキセノンランプ等が用いられるが、電源投入時の高速な立ち上がり特性と応答性を有するハロゲンランプが好ましい。伝熱ローラ２２の材質としては、熱伝導性の良いステンレスやアルミ等の金属が用いられる。
【００４０】
定着ローラ２３は、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２４と当接することで、用紙を挿通させる定着ニップ部Ｎを形成するとともに、モータ等の駆動源（図示せず）により図中時計回りに回転して定着ベルト２１に駆動力を付与する。定着ローラ２３の構成としては、例えば鉄製の芯金２３ａの周囲に弾性層を構成するシリコンゴム層２３ｂを設けたものが用いられる。定着ローラ２３の他の構成については後述する。
【００４１】
加圧ローラ２４は、例えばアルミニウム製の芯金２４ａの外側に、弾性層を構成するシリコンゴム層２４ｂが設けられ、表面はＰＦＡチューブで被覆されている。芯金２４ａには加圧ローラ２４の圧力を調整する圧調整機構（図示せず）が配置されている。
【００４２】
分離板２６は、定着ニップ部Ｎを通過した用紙が定着ベルト２１に付着した場合に剥がし取るものであり、定着ニップ部Ｎよりも下流側の定着ベルト２１表面において、定着ローラ２３の回転方向に対しカウンター方向に定着ベルト２１に非接触状態で配置されている。
【００４３】
定着ニップ部Ｎとガイドローラ２７との間には、定着ベルト２１の幅方向（図の紙面方向）全域に亘って加圧補助部材２８が配置されており、定着ニップ部Ｎの上流側において定着ベルト２１を加圧ローラ２４に圧接する。ガイドローラ２７は、加圧補助部材２８の上流側において定着ベルト２１の角度を可変することで、定着ベルト２１と加圧補助部材２８との接触角を調整する。
【００４４】
図３は、図２における定着ニップ部Ｎ周辺の拡大図である。また、図４（ａ）は、定着ローラの側面図であり、図４（ｂ）はその上面図である。図５は、加圧補助部材の側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ方向に見た図であり、図５（ｃ）は、そのＢ方向に見た図である。図６（ａ）は、定着ローラ及び加圧補助部材の配置状態を示す部分側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ方向に見た図であり、図６（ｃ）は、そのＢ方向に見た図である。図３〜図６を用いて定着ローラ２３及び加圧補助部材２８の構成について説明する。
【００４５】
図３または図４に示すように、定着ローラ２３の芯金２３ａの周囲には、軸方向に所定の幅Ｗ１及び軸方向と垂直方向（図４（ｂ）の上下方向）に所定の厚みＴ１を有する円筒状のシリコンゴム層２３ｂが、軸方向にＷ１と略同じ長さである間隔Ｌ１を隔てて略等間隔に配設され、定着ベルト２１に所定の圧力で圧接されている。また、図４（ｂ）に示すように、隣接するシリコンゴム層２３ｂの間には、周方向に略矩形状の断面を有する環状の溝部２３ｃが形成されている。
【００４６】
図３に示すように、加圧補助部材２８は、主加圧部２９と、主加圧部２９から定着ニップ部Ｎにかけて延設された補助延伸部３０とで構成されており、主加圧部２９の上流側には定着ベルト２１との摩擦を低減するための湾曲面２９ａが形成されている。また、補助延伸部３０の下面は、加圧ローラ２４の外周面と定着ベルト２１を介して当接するよう湾曲している。なお、図５及び図６においては便宜上、補助延伸部３０の下面を略平面で示すこととした。
【００４７】
図５（ｂ）に示すように、補助延伸部３０は、幅方向（図の左右方向）に略平行に櫛歯部（突出部）３０ａが並ぶことにより櫛形状に形成されている。また、図５（ｂ）に示すように、櫛歯部３０ａは、軸方向にＬ１（図４（ｂ）参照）より小さい所定の幅Ｗ２及び水平方向（図の上下方向）に所定の突出長さＤを有し、軸方向にＷ１（図４（ｂ）参照）より大きい所定間隔Ｌ２を隔てて略等間隔に突出している。また、図５（ｃ）に示すように、櫛歯部３０ａは、断面略矩形状に形成されており、鉛直方向（図５（ｃ）の上下方向）にＴ１（図４（ｂ）参照）より小さい所定の厚みＴ２を有している。
【００４８】
そして、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、補助延伸部３０の櫛歯部３０ａは、軸方向（図６（ｂ）の左右方向）に溝部２３ｃと接触することなく溝部２３ｃに挿入されている。また、図６（ｃ）に示すように、櫛歯部３０ａは、鉛直方向（図６（ｃ）の上下方向）にも溝部２３ｃと接触することなく溝部２３ｃに挿入されている。
【００４９】
図６（ｃ）に示すように、櫛歯部３０ａの下面は、定着ニップ部Ｎにおけるシリコンゴム層２３ｂの端面と略同一平面となるよう配置されており、シリコンゴム層２３ｂと略同じ圧力で加圧ローラ２４により圧接されている。このように、定着ローラ２３及び補助延伸部３０は、互いに接触することなく定着ベルト２１及び加圧ローラ２４に圧接され、加圧ローラ２４と定着ニップ部Ｎを形成している。
【００５０】
加圧補助部材２８の材質としては特に制限はないが、主加圧部２９は、定着ベルト２１と加圧ローラ２４との間に進入した用紙を均一に加圧するために、ある程度の剛性を有する必要がある。また、補助延伸部３０は、加圧ローラ２４の表面に沿って湾曲できる可撓性と、用紙を均一に加圧するための反発力とを有する必要がある。従って、例えばアルミニウム等の金属部材で主加圧部２９を形成し、主加圧部２９の外側に厚さ０．１ｍｍ程度のステンレス（ＳＵＳ）薄板を貼り付けて補助延伸部３０を形成することが好ましい。
【００５１】
上記の構成によれば、定着ベルト２１は定着ニップ部Ｎの上流側において主加圧部２９及び補助延伸部３０により加圧ローラ２４に圧接されるため、トナーの載り量の多いカラー印刷においても十分なニップ時間を確保することができる。また、定着ニップ部Ｎでは、補助延伸部３０の櫛歯部３０ａと定着ローラ２３のシリコンゴム層２３ｂとにより定着ベルト２１が圧接されているため、補助延伸部３０と定着ローラ２３との間に生じる隙間を小さくすることができ、圧力の不均一部の発生を防止することができる。
【００５２】
さらに、主加圧部２９は定着ローラ２３と接触しないため、定着ローラ２３の摩耗や、定着ローラ２３への巻き込みによる主加圧部２９の破損を防止することができる。加えて、櫛歯部３０ａも定着ローラ２３と接触しないため、補助延伸部３０の定着ローラ２３への巻き込による補助延伸部３０の破損をも防止することができ、定着ニップ部Ｎの圧力を増加させることもできる。加えて、定着ローラ２３の耐久性も向上する。
【００５３】
また、ここでは補助延伸部３０を、複数の櫛歯部３０ａを有する櫛形状に形成することにより、補助延伸部３０と定着ローラ２３との間の圧力の不均一部の発生をさらに防止することができるが、補助延伸部３０を溝部２３ｃに挿入し、定着ローラ２３と共に定着ニップ部Ｎを形成可能であれば、溝部２３ｃ及び櫛歯部３０ｂを１つずつ設けることもできる。
【００５４】
なお、図３の構成では、補助延伸部３０の櫛歯部３０ａは定着ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側端部まで突出しているが、櫛歯部３０ａを、定着ニップ部Ｎの下流側に定着ローラ２３の外周面に沿ってさらに延長しても良い。また、ここでは定着ローラ２３において溝部２３ｃの幅Ｗ１と溝部２３ｃの間隔Ｌ１とを略同じ長さにしたが、これらは特に限定されるものではなく、例えば定着ニップ部Ｎにおける圧力の均一性及びシリコンゴム層２３ｂの強度及び溝部２３ｃに挿入される櫛歯部３０ａの強度等を考慮し、適宜設定することができる。
【００５５】
また、溝部２３ｃ及び櫛歯部３０ａの数量も例えば上記同様に適宜設定することができ、特に限定されるものではない。さらに、溝部２３ｃと櫛歯部３０ａとの間の隙間も特に限定されないが、かかる隙間が広くなれば定着ニップ部Ｎにおける圧力の不均一部の発生を十分に防止できないおそれがあり、狭くなれば両者が接触するおそれがあるため、例えばこれらも考慮して上記隙間を適宜設定することができる。
【００５６】
また、ここでは溝部２３ｃの断面形状を略矩形状としたが、櫛歯部３０ａを溝部２３ｃと接触することなく溝部２３ｃ内に挿入すると共に定着ベルト２１に圧接可能であれば、その形状は特に限定されるものではない。また、櫛歯部３０ａの形状も、溝部２３ｃの形状に応じて適宜設計することができる。
【００５７】
また、ここではシリコンゴム層２３ｂを、芯金２３ａの表面から厚みＴ１となるよう配設したが、芯金２３ａの表面をシリコンゴムで覆い、かかるシリコンゴムの表面の一部を切り取ることにより、定着ベルト２１に圧接されるシリコンゴム層２３ｂと、溝部２３ｃと、を形成することもできる。
【００５８】
図７は、本発明の第２実施形態に係る定着装置における定着ローラ及び補助延伸部の配置状態を示す正面図である。本実施形態においては、定着ローラ２３の表面をシリコンゴムで覆い、かかるシリコンゴムの一部を、正面（図の紙面と垂直方向）から見て断面略半円形状となるよう切り取ることにより溝部２３ｃと、シリコンゴム層２３ｂと、を形成した。そして、櫛歯部３０ａの形状を、正面から見て溝部２３ｃの内周面より半径が小さく、且つこれと略平行な断面略半円形状とした。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明は省略する。
【００５９】
図８は、本発明の第３実施形態に係る定着装置における定着ニップ部Ｎ周辺の拡大図である。本実施形態においては、補助延伸部３０の、定着ベルト２１との摺動部分に低摩擦部材３１（補助延伸部３０よりも摩擦抵抗の小さい部材、図の点線で表示）を積層している。他の部分の構成は第１実施形態と同様であるため説明は省略する。
【００６０】
この構成によれば、補助延伸部３０と定着ベルト２１との摩擦が低減されるため、定着ベルト２１が円滑に回動するとともに、定着ベルト２１の耐久性がさらに向上する。低摩擦部材３１としては、例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂系のシートやフッ素樹脂塗料を用いることができる。
【００６１】
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、定着ローラ２３にモータを連結して回転駆動することにより、定着ベルト２１及び加圧ローラ２４を所定速度で従動回転させているが、例えば伝熱ローラ２２或いは加圧ローラ２４にモータを連結して回転駆動する構成としても良い。また、ガイドローラ２７は必須の構成要素ではなく、定着ベルト２１を伝熱ローラ２２から加圧補助部材２８に直接掛け回す構成としても良い。
【００６２】
また、上記実施形態で示した定着ベルト２１、伝熱ローラ２２、定着ローラ２３、及び加圧ローラ２４の構成は好ましい一例であり、本発明の目的を達成可能な他の構成を採用することもできる。また、光源２５に代えて伝熱ローラ２２内に加熱用励磁コイルを配置し、加熱用励磁コイルに高周波電流を流すことにより伝熱ローラ２２が加熱される構成としても良い。さらに、伝熱ローラ２２に代えて他の加熱手段を設けても良い。
【００６３】
また、本発明の定着装置は図１に示したタンデム式のカラープリンタに限らず、デジタル複合機やカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機、或いはモノクロプリンタやファクシミリ等の、電子写真プロセスを用いた種々の画像形成装置に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを加熱する加熱手段と、前記定着ベルトに内接する定着ローラと、該定着ローラに前記定着ベルトを介して所定の圧力で当接する加圧ローラと、を備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラにより形成された定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、前記定着ローラの表面には、周方向に環状の溝部が形成されており、前記定着ベルトの回動方向に対し前記定着ローラの上流側に配置され前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに圧接される主加圧部と、該主加圧部から前記定着ニップ部における前記溝部に該溝部と接触することなく延設され前記定着ローラと共に前記定着ベルトを介して前記加圧ローラに圧接される補助延伸部と、を有する加圧補助部材が設けられたものである。
【００６５】
これにより、加圧補助部材を用いて十分なニップ時間を確保した場合に圧力の不均一部が発生せず、定着ローラの摩耗や、定着ローラへの巻き込みによる加圧補助部材の破損も防止できると共に補助延伸部の巻き込みによる補助延伸部の破損をも防止して定着ニップ部の圧力を増加させることもでき、さらには定着ローラの耐久性を向上できるため、特に、トナーの載り量が多くなるカラー画像形成装置に好適に利用できるベルト定着式の定着装置を提供することができる。
【００６６】
また、溝部を定着ローラの幅方向に複数形成し、補助延伸部を、複数の溝部に延設される突出部を有する櫛形状に形成することにより、補助延伸部と定着ローラとの間の圧力の不均一部の発生をさらに防止することができる。補助延伸部は、ステンレス薄板等の可撓性を有する金属板で形成できる。
【００６７】
また、補助延伸部の定着ベルトとの摺動部分に、フッ素樹脂系のシート等の低摩擦部材を設けることにより、定着ベルトがより円滑に回動するとともに、定着ベルト及び定着ローラの耐久性もさらに向上した定着装置となる。また、加圧補助部材の上流側にガイドローラを配置しておけば、定着ベルトと加圧補助部材との接触角を調整して摩擦を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】は、本発明の定着装置が搭載された画像形成装置の概略断面図である。
【図２】は、本発明の第１実施形態に係る定着装置の側面断面図である。
【図３】は、図２における定着ニップ部Ｎ周辺の拡大図である。
【図４】は、第１実施形態に用いられる定着ローラを示す図であり、図４（ａ）は、定着ローラの側面図であり、図４（ｂ）は上面図である。
【図５】は、第１実施形態に用いられる加圧補助部材を示す図であり、図５（ａ）は、加圧補助部材の側面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ方向に見た図であり、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ方向に見た図である。
【図６】は、第１実施形態に用いられる定着ローラ及び加圧補助部材の配置状態を示す図であり、図６（ａ）は、定着ローラ及び加圧補助部材の配置状態を示す部分側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ方向に見た図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ方向に見た図である。
【図７】は、本発明の第２実施形態に係る定着装置における定着ローラ及び加圧補助部材の配置状態を示す正面図である。
【図８】は、本発明の第３実施形態に係る定着装置における定着ニップ部周辺を示す断面拡大図である。
【符号の説明】
【００６９】
７                  定着装置
８                  搬送ベルト
２１                定着ベルト
２２                伝熱ローラ（加熱手段）
２３                定着ローラ
２３ａ              回転軸
２３ｂ              シリコンゴム層
２３ｃ              溝部
２４                加圧ローラ
２５                光源
２６                分離板
２７                ガイドローラ
２８                加圧補助部材
２９                主加圧部
３０                補助延伸部
３０ａ              櫛歯部（突出部）
３１                低摩擦部材
１００              画像形成装置
Ｎ                  定着ニップ部
Ｐ                  用紙（記録媒体）
【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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【図８】
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