(57)【要約】【課題】  加圧ローラ２の弾性層２ｂ及び定着ローラ３の弾性層３ｂ（特に加圧ローラ２の弾性層２ｂ）中における回転方向のせん断歪が大きくなり、両ローラの寿命を短縮してしまうとことを防止する。【解決手段】  定着ベルト４は、定着ローラ３と支持体５とに張架され、加圧ローラ２は、定着ローラ３に対向して配設され、該定着ローラ３との間に定着ベルト４を挟持して加圧し、駆動用補助ローラ７は、定着ベルト４に外接され、該定着ベルト４を走行駆動する。【選択図】    図２
2009128690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が転写された記録媒体を加熱部材により加熱された無端ベルトを用いて定着する定着装置であって、
前記無端ベルトは、第１の加圧部材と、前記加熱部材とに張架され、前記第１の加圧部材に対向して配設され、該第１の加圧部材との間に前記無端ベルトを挟持して加圧する第２の加圧部材と、前記無端ベルトに外接され、該無端ベルトを走行駆動する回転部材とを備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱部材は、面状ヒータであ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】
前記面状ヒータを支持する支持部材を更に備え、
前記回転部材は、前記支持部材に対向して配設され、該支持部材との間に前記無端ベルトを挟持することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記回転部材は、前記面状ヒータに対向して配設され、前記回転部材が前記面状ヒータとの間に前記無端ベルトを挟持し、該無端ベルトを前記面状ヒータに押圧していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記面状ヒータは、前記無端ベルトの走行方向に対して、該無端ベルトと前記第２の加圧部材との接触部よりも上流側に配設されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の定着装置を含む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、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等に用いられる定着装置、及び該定着装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省電力化や立ち上がり時間の短縮化を目的として無端ベルトを用いた定着装置を備える画像形成装置が実用化されている（特許文献１参照）。ここで無端ベルトを用いた定着装置の概要について説明する。
図７は、従来の無端ベルトを用いた定着装置の説明図である。
図に於いて、２は加圧ローラであり、芯金２ａと弾性層２ｂとを有し、芯金２ａを介して図示しない駆動源から回転駆動力を受け入れるローラである。３は定着ローラであり、芯金３ａと弾性層３ｂとを有し、加圧ローラ２によって押圧されニップ部Ｎを形成するローラである。定着ベルト４は無端ベルトであり、図に示すように定着ローラ３と、支持体５とで張架される円筒状のベルトである。６は熱源であり、定着ベルト４の内面に当接されている面状の熱源である。
【０００３】
かかる構成を有する従来の無端ベルトを用いた定着装置は、図示しない駆動源により加圧ローラ２が回転駆動される。加圧ローラ２が回転駆動されると、加圧ローラ２と定着ベルト４との摩擦力、及び定着ベルト４と定着ローラ３との摩擦力を介して、定着ローラ３が従動回転される。定着ローラ３が従動回転されると、定着ベルト４と支持体５との摩擦力に抗して、定着ベルト４が走行駆動される。この定着ベルト４は熱源６によって所定の温度に維持される。記録シート（図示しない）は、所定の温度に維持された定着ベルト４により搬送され、ニップ部Ｎを通過する。その結果、未定着トナーが記録シート上に加熱、加圧定着される。ここで、加圧ローラ２が定着ローラ３を押圧してニップ部Ｎを形成するのは、記録シート及び未定着トナーに十分な熱量を供給するためである。
【特許文献１】特願２００６−１５４８２３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、従来の無端ベルトを用いた定着装置では、加圧ローラ２の芯金２ａを駆動し、定着ベルト４と支持体５との摩擦力に抗して、定着ベルト４を走行駆動させるために加圧ローラ２の回転駆動力、及び押圧力を共に大きくする必要がある。その結果、加圧ローラ２の弾性層２ｂ及び定着ローラ３の弾性層３ｂ（特に加圧ローラ２の弾性層２ｂ）中における回転方向のせん断歪が大きくなり、寿命を短縮してしまうという解決すべき課題が残されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、トナー像が転写された記録媒体を加熱部材により加熱された無端ベルトを用いて定着する定着装置であって、上記無端ベルトは、第１の加圧部材と、上記加熱部材とに張架され、上記第１の加圧部材に対向して配設され、該第１の加圧部材との間に上記無端ベルトを挟持して加圧する第２の加圧部材と、上記無端ベルトに外接され、該無端ベルトを走行駆動する回転部材とを備えることを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
無端ベルトに外接され、該無端ベルトを走行駆動する回転部材を備えることにより、上記無端ベルトを走行駆動させるための駆動力を上記回転部材が分担するので、第１の加圧部材及び第２の加圧部材の内部に発生する回転方向のせん断歪は大きく低減される。その結果、両部材の寿命短縮を回避できるという効果を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明を適用する画像形成装置の説明図である。
本発明を適用する画像形成装置としてカラープリンタを１例に挙げて説明する。図に於いて、４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃは、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色を現像する現像装置である。５０は、定着装置である。各色毎の現像装置の構成は同様なので、ここでは１例としてブラック現像装置４０Ｋのみについて説明する。
【０００８】
ブラック現像装置４０Ｋは、像担持体４１Ｋと、帯電部４２Ｋと、潜像形成部４３Ｋと、現像部４４Ｋと、転写部４５Ｋとを備える。像担持体４１Ｋは感光ドラムである。帯電部４２Ｋは像担持体４１Ｋの表面を負に帯電させる。潜像形成部４３Ｋは、負に帯電された像担持体４１Ｋの表面に光照射して静電潜像を形成する。現像部４４Ｋは、静電潜像にトナーを供給して現像する。現像されたトナー像は転写部４５Ｋで記録媒体に転写される。更に、記録媒体上に転写されたトナー像は、定着装置５０で記録媒体上に転写され排出される。以下に説明する実施例は、この定着装置５０にかかるものである。以下、本発明の実施形態を図を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図２は、実施例１の定着装置の説明図である。
図に示すように実施例１の定着装置５０Ａは、加圧ローラ２と、定着ローラ３と、定着ベルト４と、支持体５と、熱源６と、駆動用補助ローラ７とを備える。
【００１０】
加圧ローラ２は、芯金２ａと弾性層２ｂとを有し、対向する定着ローラ３に押圧力Ｆを加えてニップ部Ｎを形成する外形２０ｍｍから４０ｍｍローラである。ここで芯金２ａは、鉄材などで構成される軸芯であり、図示しない軸受け部に回転自在に軸支されている。又、弾性層２ｂは、芯金２ａの外周面に同心円上に形成されている例えばシリコンゴム等からなる１ｍｍから１０ｍｍの耐熱弾性材である。更に、その表面には離型層として図示しないフッ素系樹脂が１０μｍから５０μｍ積層されている。
【００１１】
定着ローラ３は、芯金３ａと弾性層３ｂとを有し、加圧ローラ２によって押圧力Ｆが加えられニップ部Ｎを形成する外形２０ｍｍから４０ｍｍのローラである。加圧ローラ２と同様に芯金３ａは、鉄材などで構成される軸芯であり、図示しない軸受け部に回転自在に軸支されている。又、弾性層３ｂは、芯金３ａの外周面に同心円上に形成されている例えばシリコンゴム等からなる１ｍｍから１０ｍｍの耐熱弾性材である。更に、その表面には離型層として図示しないフッ素系樹脂が１０μｍから５０μｍ積層されている。
【００１２】
定着ベルト４は、図に示すように定着ローラ３と、支持体５とで張架されている無端ベルトである。ここで定着ベルト４の内容について他の図を用いて詳細に説明する。
図３は、無端ベルトの説明図である。
図に示すように、無端ベルト（定着ベルト４）は、ニッケル、ポリイミド、ステンレス等の薄板からなる基材４ｃの外周面に弾性層４ｂとしてのシリコンゴム又はフッ素系樹脂が薄く積層されている。更に、離型層４ａとして耐熱性に優れたＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロチレン）、ＦＥＰ（パーフルオロチレンプロペンコポリマー）等が弾性層４ｂの表面に薄く積層されている。強度や耐熱性の点から、基材４ｃは３０μｍから１５０μｍ、弾性層４ｂは５０μｍから３００μｍ程度、離型層４ａは１０μｍから５０μｍが望ましい。
【００１３】
図２に戻って、支持体５は、定着ローラ３と共に定着ベルト４を張架する部分である。この部分は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）等の耐熱性の高い樹脂で構成される。熱による変形、破損を考慮してガラスファイバ、ガラスビーズなどを添加して強化されているものであっても良い。また、定着ベルト４と、支持体５との間には、摩擦を低減するためにフッ素グリスなどを塗布しても良い。
【００１４】
熱源６は、定着ベルト４の内面に当接され、定着ベルト４を加熱する面状の熱源である。この熱源６は、図示してあるように、定着ベルト４の走行方向に対してニップ部Ｎよりも上流方向に配設される。また、媒体の走行方向に対してもニップ部Ｎよりも上流方向に配設される。ここで、熱源６の構成について他の図を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図４は、熱源の説明図である。
図に示すように、熱源６は、ステンレスやセラミックの板からなる基板６ａ上にガラス材などからなる電気絶縁層６ｂを設ける。その上にニッケルクロム合金や、銀パラジューム合金などからなる抵抗発熱体６ｃを設け、更に、ガラスやフッ素系樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ）などの保護層６ｄで保護して構成される。尚、熱源６の外面は、定着ローラ３と、支持体５とで張架されている状態での定着ベルト４の曲率と等しい曲率に形成されると好適である。
【００１６】
上記熱源６の形態は１例である。ここで、熱源の他の形態について説明する。
図５は、他の形態の熱源の説明図である。
図に示すように、金属パイプＰの内部に熱源としてのハロゲンヒータＨを配設し、金属パイプＰを介在させて定着ベルト４を加熱するようにしても良い。
【００１７】
再度図２に戻って、駆動用補助ローラ７は、芯金７ａと弾性層７ｂとを有し、支持体５と共に定着ベルト４を挟持し、定着ベルト４を外面から押圧してニップ部Ｎｋを生成させ、図示しない駆動源から回転駆動力を受け入れて定着ベルト４を走行駆動させるローラである。ここで、定着ベルト４が支持体５との摩擦力に抗して走行駆動されると、その駆動力は定着ベルト４と定着ローラ３との摩擦力を介して、定着ローラ３へ伝導され、定着ローラ３を従動回転させることになる。更に、この駆動力は、加圧ローラ２と定着ベルト４との摩擦力を介して加圧ローラ２を従動回転させることになる。
【００１８】
この駆動用補助ローラ７は、鉄材などで構成される芯金７ａの外周面にシリコンゴムなどからなる厚さ０．５ｍｍから２ｍｍの耐熱弾性層７ｂを積層して形成される。
【００１９】
以上の説明の中で、加圧ローラ２の芯金２ａ、定着ローラ３の芯金３ａ、駆動用補助ローラ７の芯金７ａは、上記鉄材に替えてアルミなど他の金属でも良い。又、加圧ローラ２の弾性層２ｂ、定着ローラ３の弾性層３ｂ、駆動用補助ローラ７の弾性層７ｂは、上記シリコンゴムに替えて、シリコンスポンジ、フッ素ゴムなど他の弾性材であっても良い。また、定着ローラ３と、定着ベルト４と、支持体５と、熱源６と、駆動用補助ローラ７とは、通常定着ベルトアセンブリ１として一体化されている。
【００２０】
以上説明した実施例１の定着装置５０Ａは以下のように動作する。
図２に於いて、駆動用補助ローラ７が、図示しない駆動源から回転駆動力を受け入れると、定着ベルト４は、ニップ部Ｎｋを介してこの駆動力を受け入れて支持体５及び熱源６に対して摺動しながら走行する。
【００２１】
又、熱源６に電力が供給されると、熱源６が発熱し、定着ベルト４との摺動面を介して定着ベルト４が加熱される。温度検知手段（図示しない）により、定着ベルト４の表面温度が検知され、この検知された温度に基づいて図示しない制御系統の制御により熱源６への供給電力が制御される。その結果、定着ベルト４の表面温度は適正温度に維持される。
【００２２】
加圧ローラ２は、対向して配設されている定着ローラ３と共に定着ベルト４を挟持し、更に、定着ローラ３に対して押圧力Ｆを加える。この押圧力Ｆによって、加圧ローラ２と定着ベルト４との摩擦力、及び定着ベルト４と定着ローラ３との摩擦力を得る。同時にニップ部Ｎが形成される。
【００２３】
その結果、未定着トナー８が転写された記録媒体９は、定着ベルト４と、加圧ローラ２とのニップ部Ｎを通って搬送される。このとき記録媒体９上の未定着トナー８が定着ベルト４による加熱、及び加圧ローラ２による加圧により記録媒体９上に定着される。ここで定着ベルト４は、定着ローラ３と支持体５に０．５ｋｇから２ｋｇ程度の力で張架されることが望ましいことが実験的に求められている。
【００２４】
以上説明したように、本実施例では、駆動用補助ローラ７を備えることにより、定着ベルト４と支持体５との摩擦力に抗して定着ベルト４を走行駆動させるため駆動力を駆動用補助ローラ７が分担するので、加圧ローラ２の押圧力Ｆを増加する必要がなくなる。更に、加圧ローラ２は従動回転し、定着ベルト４と支持体５との摩擦力に抗して定着ベルト４を走行駆動させるため駆動力を供給する必要がなくなる。従って、弾性層２ｂ（及び弾性層３ｂ）に発生する回転方向のせん断歪は大きく低減される。その結果、両ローラの寿命短縮を回避できるという効果を得る。
【００２５】
尚、上記説明では、駆動用補助ローラ７のみで定着ベルト４を回転駆動させるものとして説明したが、本発明は、この例に限定されるものではない。即ち、定着ローラ３、及び加圧ローラ２の何れか一方、あるいは両方を、定着ベルト４の走行速度に略々同期する回転数で回転させることにより、定着ベルト４、及び記録媒体９をより安定して走行させることも可能である。かかる場合にも、加圧ローラ２は、定着ベルト４と支持体５との摩擦力に抗して定着ベルト４を走行駆動させるための過大な駆動力を供給する必要がないので上記と同様の効果をえることが出来る。
【実施例２】
【００２６】
図６は、実施例２の定着装置の説明図である。
（ａ）は、実施例１における定着ベルト４と熱源６との接触状態を表す部分説明図である。（ｂ）は、実施例２の定着装置の構造を表す説明図である。
【００２７】
実施例１で、図３を用いて説明したように定着ベルト４は、支持体５の円弧面に沿って走行する。また熱源６は、支持体の円弧面の凹所に配されて平面状（図４）に形成されている。従って、実施例１における定着ベルト４と熱源６との接触状態は（ａ）に示すように、定着ベルト４と熱源６との間に隙間ｔが存在し、熱伝導が妨げられたり、あるいはまた、熱源６の温度が上がりすぎて熱源６自体を破損してしまう可能性がある。かかる不都合を回避することが本実施例の目的である。
【００２８】
（ａ）に示すように、実施例２の定着装置５０Ｂでは、駆動用補助ローラ７は、熱源６に対向する位置に配設され、駆動用補助ローラ７と熱源６とで定着ベルト４を挟持する。従って、駆動用補助ローラ７により、定着ベルト４は熱源６に押圧されので上記定着ベルト４と熱源６との間に隙間は発生しなくなる。
【００２９】
以上説明した構成を採用することによって、本実施例では熱源６と定着ベルト４との接触の安定性を確保することが可能になり、熱伝導特性の安定化を図ることが可能になる。又、熱伝導特性の安定化を図ることによって、熱源６の過加熱による破損を防止することも可能になるという効果を得る。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
上記実施例では、本発明による定着装置を画像形成装置としてのカラー電子プリンタに適用した場合に限定して説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。即ち、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置にも適用可能である。かかる場合には、カラー電子プリンタ等の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを形成し、目的とする画像情報に対応した未定着のトナー画像を加熱・加圧定着処理する手段・装置として本発明による定着装置を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用する画像形成装置の説明図である。
【図２】実施例１の定着装置の説明図である。
【図３】無端ベルトの説明図である。
【図４】熱源の説明図である。
【図５】他の形態の熱源の説明図である。
【図６】実施例２の定着装置の説明図である。
【図７】従来の無端ベルトを用いた定着装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    定着ベルトアセンブリ
２    加圧ローラ
２ａ    芯金
２ｂ    弾性層
３    定着ローラ
３ａ    芯金
３ｂ    弾性層
４    定着ベルト
５    支持体
６    熱源
７    駆動用補助ローラ
７ａ    芯金
７ｂ    弾性層
８    未定着トナー
９    記録媒体
５０Ａ    定着装置
【図１】
2009128690.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009128690.tif 000005
【図４】
2009128690.tif 000006
【図５】
2009128690.tif 000007
【図６】
2009128690.tif 000008
【図７】
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