JP2001125422A

JP2001125422A - 定着装置

Info

Publication number: JP2001125422A
Application number: JP30864399A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Yamada; 友治山田; Jun Ogawa; 潤小川
Original assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nitto Kogyo Co Ltd
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【目的】定着ベルトを確実にエンドレス走行させること
の出来る定着装置を提供することである。【構成】定着ローラ２８と、この定着ローラ２８に所定
の圧力で転接する加圧ローラ３０と、定着ローラ２８か
ら離間して配設された支持ローラ３４と、この支持ロー
ラ３４と定着ローラ２８とにエンドレスに掛け渡された
定着ベルト３６と、この定着ベルト３６を加熱させ、定
着ローラ２８及び加圧ローラ３０の転接部を通過するシ
ート上の未定着トナーを加熱する発熱手段３２とを備
え、未定着トナーが表面上に担持されたシートが、転接
部を一方向に沿って通過することにより、未定着トナー
を前記シート上に定着させる定着装置において、加圧ロ
ーラ３０と支持ローラ３４とを同時に回転駆動させる駆
動手段６４を具備することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等において、シート上の未定着トナー
を溶融圧着し、該シートに定着させるために使用される
定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時の電子写真装置用の定着装置におい
ては、図７に示すように、定着ローラＲ１と加熱兼テン
ションローラ(以下、単に「加熱ローラ」と略称する。)Ｒ
３間に定着ベルトＢを張設し、この定着ベルトＢを介し
て下方より押圧する加圧ローラＲ２を設けたベルト定着
方式と、記録媒体Ｄの予熱とを組み合わせた技術が開発
されている。これによって、予熱によりニップ部の温度
を低く設定でき、熱容量の小さい定着ベルトＢを用いる
ことで、ニップ部通過時に定着ベルトＢの温度を急速に
冷却させ、ニップ部出口での定着ベルトＢと分離するト
ナーの凝集力を高めることで、定着ベルトＢとトナーと
の離型性を高めて、オイルレス或いは微量のオイルしか
塗布しない場合でも、オフセットの無い鮮明な定着画像
が得られる。この装置は、加熱ローラ方式では解決でき
なかった離型性とオイルの塗布の問題を解決した定着装
置として知られている。

【０００３】この従来の定着装置の構成を以下に簡単に
説明する。定着装置は、定着ローラＲ１と、この定着ロ
ーラＲ１の直下方に配設された加圧ローラＲ２と、定着
ローラＲ１の側方（記録媒体の搬送方向に沿う上流側）
に配設された加熱ローラＲ３とを備え、定着ローラＲ１
と加熱ローラＲ３間に定着ベルトＢが張設されている。

【０００４】この定着ベルトＢの上部にはオイル塗布ロ
ーラＲ４が設けられている。また、定着ベルトＢの下部
には、隙間をあけて記録媒体支持体としてのガイド板Ｇ
が設けられ、定着ベルトＢの下部とガイド板Ｇの間に記
録媒体の加熱通路Ｐを形成している。定着ベルトＢは、
加熱ローラＲ３が加圧レバーＵにより定着ローラＲ１と
隔離する方向に加圧されることで、所望の張力を得ると
共に、定着ローラＲ１で駆動することによりスリップや
緩みの無い安定した回転をすることが出来る。

【０００５】一方、加熱ローラＲ３の内部には、加熱源
として加熱ヒータＨが備えられる。また、加熱ローラＲ
３の表面温度の測定のためにサーミスタＳを設けてい
る。このサーミスタＳは、接触状態で被検部の温度を測
定するため、定着ベルトＢの通紙領域に接触させること
が好ましくなく、このため、定着ベルトＢの非通紙領域
に接触させている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記構成を有する従来
の定着装置において、定着ベルトＢをエンドレス走行さ
せるために、加圧ローラＲ２を駆動することが考えられ
るが、この場合、オイル塗布ローラＲ４を介して、定着
ベルトＢ上に離型オイルを塗布している都合上、定着ベ
ルトＢと加圧ローラＲ２との間の摩擦係合力（グリップ
力）が小さくなってしまい、定着ベルトＢが滑って、走
行速度が遅くなり、最悪の場合には、停止してしまう場
合がある。

【０００７】この為、定着ローラＲ１にもギヤを取り付
け、これを加圧ローラＲ２と共に回転駆動させることが
考えられる。しかしながら、このように定着ローラＲ１
を回転駆動する構成においては、ウォーミングアップ終
了後から、回転が安定するまでの間に、加熱による外径
変化が大きく、この外径変化に基づく回転数変化が著し
く、使用に耐えられないものである。

【０００８】この発明は、上述した事情に鑑みなされた
もので、この発明の主たる目的は、定着ベルトを確実に
エンドレス走行させることの出来る定着装置を提供する
ことである。

【０００９】また、この発明の他の目的は、加圧ローラ
と加熱ローラとを温度変化があっても実質的に同一速度
で回転駆動させることの出来る定着装置を提供すること
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わる定着装置は、請
求項１の記載によれば、定着ローラと、この定着ローラ
に所定の圧力で転接する加圧ローラと、前記定着ローラ
から離間して配設された支持ローラと、この支持ローラ
と定着ローラとにエンドレスに掛け渡された定着ベルト
と、この定着ベルトを加熱させ、前記定着ローラ及び加
圧ローラの転接部を通過するシート上の未定着トナーを
加熱する発熱手段とを備え、未定着トナーが表面上に担
持されたシートが、前記転接部を一方向に沿って通過す
ることにより、前記未定着トナーを前記シート上に定着
させる定着装置において、前記加圧ローラと支持ローラ
とを同時に回転駆動させる駆動手段を具備することを特
徴としている。

【００１１】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項２の記載によれば、前記発熱手段は、前記支持ローラ
に内蔵され、該支持ローラは、加熱ローラとして機能す
ることを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項３の記載によれば、前記駆動手段は、前記加熱ローラ
を主として駆動し、前記加圧ローラを副として駆動する
ことを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項４の記載によれば、前記駆動手段は、前記加熱ローラ
に固定された加熱ローラギヤと、前記加圧ローラに固定
された加圧ローラギヤとを備え、駆動源からの駆動力が
出力される出力ギヤから、前記加圧ローラギヤと前記加
熱ローラギヤとに、駆動力が同時に伝達されることを特
徴としている。

【００１４】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項５の記載によれば、前記駆動手段は、前記出力ギヤと
前記加熱ローラギヤ及び加圧ローラギヤとの間に介設さ
れたばねクラッチを更に備え、このばねクラッチは、前
記加熱ローラギヤに直結状態で連結すると共に、前記加
圧ローラギヤとは滑り可能状態で連結することを特徴と
している。

【００１５】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項６の記載によれば、前記ばねクラッチは、前記出力ギ
ヤと前記加熱ローラギヤとを直接的に噛合する直結側ギ
ヤと、前記加圧ローラギヤに、これを前記加熱ローラギ
ヤの回転方向とは逆方向に回転させるようにアイドルギ
ヤを介して噛合する従動側ギヤと、前記直結側ギヤの所
定方向の回転を前記従動側ギヤに伝達し、該従動側ギヤ
の前記所定方向の回転を該直結側ギヤに伝達しないよう
に、該直結側ギヤと従動側ギヤとに渡り掛け渡されたコ
イルばねとを備えることを特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項７の記載によれば、前記加熱ローラは、金属ローラで
あることを特徴としている。

【００１７】また、この発明に係わる定着装置は、請求
項８の記載によれば、前記加熱ローラは、外周面がアル
マイト処理された芯金を備えていることを特徴としてい
る。

【００１８】

【発明を実施する形態】以下に、この発明に係わる定着
装置の一実施例の構成を、添付図面を参照して以下に詳
細に説明する。

【００１９】｛定着装置１０の概略説明｝先ず、図１に
示すように、この一実施例の定着装置１０は、ハウジン
グ構造として、図示しない電子式画像形成装置、例え
ば、電子プリンタのフレームに固定されるハウジング１
２を備えており、このハウジング１２は、装置フレーム
上に直接的に固定される底板１４と、この底板１４の左
右両側縁から夫々起立した側板１６と、この側板１６に
これの図中略右上部を覆うように取付けられた上カバー
部１８と、側板１６にこれの略左側部を覆うように取付
けられた左カバー部２０とを備えている。

【００２０】ここで、上カバー部１８は、側板１６に対
して固定された状態で取付けられ、これの右上部には、
揺動レバー２２が図中右方に位置する第１の支軸２４回
りに図中左方が開放されるように、揺動自在に軸支され
ている。一方、左カバー部２０は、下部に位置する第２
の支軸２６回りに上方が開放されるように、揺動自在に
側板１６に取付けられている。

【００２１】また、この定着装置１０は、ローラ構成と
して、側板１６に固定軸線回りに回転自在に軸支された
定着ローラ２８と、定着ローラ２８の略下方（具体的に
は、斜め下方）でこれに転接する状態で、且つ、定着ロ
ーラ２８の固定軸線と平行に設定された固定軸線回りに
側板１６に回転自在に支持された加圧ローラ３０と、定
着ローラ２８の略上方（具体的には、斜め上方）に位置
する状態で揺動レバー２２に取付けられ、自身の中心軸
線回りに回動自在に支持された支持ローラ３４とを備え
て構成されている。

【００２２】また、この定着装置１０は、支持ローラ３
４の内部に配設された、例えばハロゲンランプ等の第１
の加熱源３２と、加圧ローラ３０の内部に配設された、
例えばハロゲンランプ等の第２の加熱源３３と、定着ロ
ーラ２８と支持ローラ３４とに渡りエンドレスに巻回さ
れた定着ベルト（熱伝達ベルト）３６とを更に備えてい
る。即ち、この実施例においては、支持ローラ３４は、
ハロゲンランプ３２が内蔵された加熱ローラとして機能
している。なお、以下の説明において、ローラ３４は加
熱ローラとして説明する。

【００２３】ここで、詳細は後述するが、定着ローラ２
８は弾性ローラとして構成され、一方、加圧ローラ３０
は弾性ローラより硬いローラ上硬度を有するローラから
構成されている。一方、定着ローラ２８と加圧ローラ３
０との互いの回転中心間距離Ｄは、図２に示すように、
定着ローラ２８の半径Ｒ１及び加圧ローラ３０Ｒ２の半
径の和（Ｒ１＋Ｒ２）より、僅かであるが短く設定され
ている。この結果、定着ローラ２８と加圧ローラ３０と
の互いの転接部（ニップ部）においては、両者は互いに
所定の圧接力Ｐ１で転接し、これにより、定着ローラ２
８が転接部で凹んだ状態にもたらされることになる。即
ち、ニップ幅が十分に確保されることになる。

【００２４】また、この定着装置１０は、定着ベルト３
６の外表面にシリコーンオイルを塗布すると共に、この
定着ベルト３６の外表面をクリーニングするためのオイ
ル塗布ローラ３８と、このオイル塗布ローラ３８を定着
ベルト３６に直交する状態で圧接させて、定着ベルト３
６に所定のテンションを付与させる第１のコイルバネ４
０と、加熱ローラ３４を定着ローラ２８から離間する方
向に付勢して、第１のコイルバネ４０と協同して定着ベ
ルト３６に所定のテンションを付与させる第２のコイル
スプリング４２とを更に備えている。

【００２５】また、上述した上カバー部１８の図中右下
部は、内方に折り曲げられており、この折曲片の下方に
位置すると共に、これから大きく離間した状態で、ガイ
ド板４４が側板１６に固定されている。この上カバー部
１８とガイド板４４との間から、未定着トナーが上面に
担持されたシート（以下、単に、未定着シートと呼
ぶ。）が、図中矢印で示す一方向(搬送方向）に沿って
ハウジング１２内に取り込まれる入口ポート４６が規定
される。

【００２６】ここで、このガイド板４４は、ハウジング
１２内に入るにつれてその高さが高まるように図中左斜
め上方に傾斜した状態で取付けられている。一方、ガイ
ド板４４の導入側端部、即ち、図中右下側の端部は、電
子プリンタ内であって入口ポート４６の図中右側に隣接
した状態で配設されたシート搬送用のエンドレスベルト
ＥＢの出口側端部に対向した状態に位置決めされ、ガイ
ド板４４の導出側端部、即ち、図中左上側の端部は、定
着ローラ２８と加圧ローラ３０との転接部（ニップ部）
に対向した状態に位置決めされている。

【００２７】そして、このエンドレスベルトＥＢを介し
て定着装置１０に向けて図中矢印で示す一方向（搬送方
向）に沿って搬送されてきた未定着シートの先端は、先
ず、ガイド板４４に触れ、これに案内された状態で、斜
め上向きに搬送されるように設定され、更に、このガイ
ド板４４により案内された未定着シートは、その先端が
加圧ローラ３０の外周面に先ず接触した後、加圧ローラ
３０の外周面に沿って移動して、定着ローラ２８と加圧
ローラ３０との転接部に導かれるように設定されてい
る。

【００２８】一方、上述した左カバー部２０の上部に
は、転接部を通過して定着ローラ２８と加圧ローラ３０
とにより熱圧着により未定着トナーを定着されたシート
（以下、定着済みシートと呼ぶ。）が排出される排紙通
路４８が形成されており、この一実施例においては、こ
の排紙通路４８は、定着済みシートを略直立した状態で
上方に向けて排出するように設定されている。

【００２９】この排紙通路４８と転接部との間に位置し
た状態で、下排紙ローラ５０が左カバー部２０に回転自
在に軸支されており、この下排紙ローラ５０は、後述す
る駆動機構５２からの駆動力を得て、加圧ローラ３０よ
り同速以上の速さ（例えば、加圧ローラ３０の速度より
５％早く設定された回転速度）で回転駆動されるように
構成されている。そして、この下排紙ローラ５０には、
斜め上方から転接する状態で、上排紙ローラ５４が板バ
ネ５６を介して所定の弾性力で圧接した状態で転接して
いる。尚、この上排紙ローラ５４の配設位置は、これと
下排紙ローラ５０との互いの中心位置を結ぶ線分が、定
着済みシートの排紙パスに対して、略直交する状態に設
定されている。

【００３０】このように概略構成される定着装置１０に
おいては、搬送機構により、エンドレスベルトＥＢを介
してガイド板４４上に搬送されてきた未定着シートＳ
は、未定着トナーが付着していない下面をガイド板４４
に接触・支持されると共に、定着ベルト３６が巻かれた
定着ローラ２８と加圧ローラ３０との転接部(ニップ
部）に向けて案内され、両者２８、３０の間を圧接され
た状態で挿通されることにより、未定着トナーが熱圧着
されてシート上に定着されるように設定されている。以
下、上述した種々の構成要素を順次個別に説明する。

【００３１】｛定着ローラ２８の説明｝上述した定着ロ
ーラ２８は、芯金部２８Ａと、この芯金部２８Ａの外周
に同軸に配設され、定着ベルト３６が巻回されるローラ
本体２８Ｂと、芯金部２８Ａの両端に夫々同軸に固定さ
れ、側板１６に図示しないベアリングを介して回転自在
に軸支される支軸部２８Ｃとを備えて構成され、ローラ
外径をこの一実施例では３８．０ｍｍに設定されてい
る。ここで、この一実施例において、芯金部２８Ａは、
直径２５ｍｍの鉄製シャフトから形成され、ローラ本体
２８Ｂは、芯金部２８Ａの外周に厚さ６．５ｍｍで取り
付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体（具体的には、ロ
ーラ上にてＪＩＳＡ硬度で１８度）から形成されてい
る。

【００３２】この定着ローラ２８の芯金部２８Ａの両端
に固定された支軸部２８Ｃの一方には、側板１６よりも
外方に位置した状態で、後述する駆動機構５２の一構成
要件として規定されるアイドルギヤ（定着ローラギヤ）
５８（図３及び図４に示す）が回転自在に軸支されてい
る。

【００３３】｛加圧ローラ３０の説明｝上述したよう
に、第２の加熱源３３を内蔵する加圧ローラ３０は、芯
金部３０Ａと、この芯金部３０Ａの外周に同軸に配設さ
れたローラ本体３０Ｂと、芯金３０Ａの両端に夫々同軸
に固定され、側板１６に図示しないベアリングを介して
回転自在に軸支される支軸部３０Ｃとを備えて構成さ
れ、ローラ外径を３５ｍｍに設定されている。ここで、
この一実施例において、芯金部３０Ａは、内径２２ｍ
ｍ、外径３２ｍｍの鉄製パイプから形成され、ローラ本
体３０Ｂは、芯金部３０Ａの外周に厚さ１．５ｍｍで取
り付けられたシリコーンゴム耐熱弾性体(具体的には、
上述した定着ローラ２８よりも硬めのローラ上にてＡＳ
ＫＥＲＣ硬度で７４〜７５度のもの）から形成されて
いる。

【００３４】尚、この加圧ローラ３０の芯金部３０Ａの
両端に固定された支軸部３０Ｃの一方には、側板１６よ
りも外方に位置した状態で、後述する駆動機構５２の一
構成要件として規定される加圧ローラギヤ６０が同軸に
固定されており、この加圧ローラギヤ６０には、上述し
たアイドルギヤ（定着ローラギヤ）５８が噛合してお
り、このアイドルギヤ（定着ローラギヤ）５８を介して
これからの駆動力が加圧ローラギヤ６０に伝達されて、
加圧ローラ３０が定着ローラ２８とは反対の反時計方向
に沿って回転駆動されるように構成されている。

【００３５】一方、この一実施例においては、加圧ロー
ラ３０は、定着ローラ２８の直下方に位置しているので
はなく、定着ローラ２８の直下方位置よりも、未定着シ
ートの搬送方向に沿って偏倚した位置に配設されてお
り、加熱ローラ３４と定着ローラ２８との両中心点を通
る線分を基線とした場合に、この基線と、定着ローラ２
８及び加圧ローラ３０の両中心点を通る線分とのなす角
度が、所定の鋭角となるような位置に配設されている。
尚、定着ローラ２８と加圧ローラ３０の両中心点を通る
線分は、未定着シートの搬送方向と略直交するように設
定されているものである。

【００３６】｛加熱ローラ３４の説明｝上述した第１の
加熱源３２を内蔵する加熱ローラ３４は、この一実施例
においては、直径３０ｍｍで、肉厚３．５ｍｍの外周面
をアルマイト処理された芯金３４Ａと、この芯金３４Ａ
の両端に夫々同軸に固定され、側板１６に図示しないベ
アリングを介して回転自在に軸支される支軸部３４Ｂと
を備えて構成されている。即ち、この加熱ローラ３４
は、金属ローラとして構成されている。

【００３７】尚、この加熱ローラ３４の芯金部３４Ａの
両端に固定された支軸部３４Ｂの一方には、側板１６よ
りも外方に位置した状態で、後述する駆動機構５２の一
構成要件として規定される加熱ローラギヤ６２が同軸に
固定されている。また、この芯金３４Ａの両端の支軸部
３４Ｂには、耐熱樹脂のポリエーテルエーテルケトン
（ＰＥＥＫ）製の直径３４ｍｍのカラー６６が挿入され
ており、これにより、定着ベルト３６の蛇行や片寄りを
防止している。

【００３８】この加熱ローラ３４の内部には、第１の加
熱源３２が内蔵されているが、この一実施例において
は、この第１の加熱源３２は、最大出力が１ｋＷのハロ
ゲンランプ３２から構成されている。一方、上述した加
圧ローラ３０に内蔵された第２の加熱源３３は、最大出
力が２５０Ｗのハロゲンランプから構成されている。こ
こで、この定着装置１０の加熱源に許容された最大出力
は、この実施例においては１ｋＷに設定されている。即
ち、この実施例においては、第１の加熱源３２は、この
定着装置１０に許容される最大出力そのものを出力する
ことが出来るように設定されている。

【００３９】｛定着ベルト３６の説明｝上述の定着ベル
ト３６は、未定着シートＳ上の未定着トナーを定着温度
まで過剰な熱量を与えることなく定着できるように、そ
の定着ベルト３６の１平方ｃｍ当たりの熱容量が、０．
００２ｃａｌ／℃乃至０．０２５ｃａｌ／℃の範囲内の
ものが好ましいものである。このため、この一実施例に
おいては、図５に示すように、定着ベルト３６は、内径
が６０ｍｍ、厚さが１００μｍのポリイミド樹脂製の無
端状のベルト基体３６ａと、このベルト基体３６ａの外
周面（表層）に厚さ２００μｍでコーティングされたシ
リコーンゴムの耐熱弾性離型層３６ｂとを備えて構成さ
れている。

【００４０】尚、この実施例では、ベルト基体３６ａの
外周面には、耐熱弾性離型層３６ｂがコーティングされ
るように説明したが、このような耐熱弾性離型層３６の
コーティングに限定されることなく、離型層としては耐
熱性を有していればよく、弾性を有することは必須では
ない。即ち、このベルト基体３６ａの外周面には、最低
限、耐熱離型層３６ｂがコーティングされているように
設定されている。

【００４１】｛オイル塗布ローラ３８の説明｝この定着
装置１０は、定着ベルト３６の外周面に、離型用のオイ
ルを微量に塗布するためのオイル塗布ローラ３８を備え
ている。このオイル塗布ローラ３８は、詳細は図示して
いないが、ケーシング６８に軸線固定状態で回転自在に
軸支された支軸と、この支軸の外周にシリコーンオイル
を含浸させた耐熱紙層とを備えて構成されており、支軸
は、この一実施例においては、直径８ｍｍの鉄製シャフ
トから形成され、耐熱紙層は、その外周に１００μｍの
多孔質フッ素樹脂フィルムが装着された状態で、直径２
５ｍｍのローラ外径を有するように形成されている。こ
のように、オイル塗布ローラ３８を構成することによ
り、定着ベルト３６の外周面への安定した微量のオイル
塗布が可能となる。

【００４２】オイル塗布ローラ３８の外周面には、定着
ベルト３６の外周面に付着した汚れ(トナー等）が転移
して付着し、汚されることになる。この為、このオイル
塗布ローラ３８の外周面には、クリーニング用ブラシが
接触しており、常時、オイル塗布ローラ３８の外周面を
清掃して、ここに付着した汚れを掻き落とすようになさ
れている。

【００４３】｛定着ベルト３６へのテンション付与機構
の説明｝上述したように、この一実施例では、定着ベル
ト３６へテンションを付与するための機構として、この
オイル塗布ローラ３８を定着ベルト３６に直交する状態
で圧接させて、定着ベルト３６に所定のテンションを付
与させる第１のコイルバネ４０と、加熱ローラ３４を定
着ローラ２８から離間する方向に付勢して、第１のコイ
ルバネ４０と協同して定着ベルト３６に所定のテンショ
ンを付与させる第２のコイルスプリング４２とを備えて
いる。

【００４４】ここで、第１のコイルバネ４０は、オイル
塗布ローラ３８を回転自在に支持するケーシング６８
を、定着ベルト３６に向けて付勢するように、左カバー
部２０に取付けられている。即ち、ケーシング６８は、
側板１６に取り付けられたガイドリブ７０により、定着
ベルト３６に対して接離自在に支持されている。このよ
うにして、左カバー部２０が図中左方に開かれた際に、
ケーシング６８を押圧していた第１のコイルバネ４０が
ケーシング６８から離間され、これにより、オイル塗布
ローラ３８の定着ベルト３６への押圧状態が解除される
ことになる。また、左カバー部２０が図中右方に回動さ
れて閉じられることにより、第１のコイルバネ４０がケ
ーシング６８を押圧力Ｐ２で押圧して、オイル塗布ロー
ラ３８が定着ベルト３６を所定のテンションで押圧する
ことになる。

【００４５】一方、第２のコイルバネ４２は、揺動レバ
ー２２の図中左端と側板１６との間に介設され、揺動レ
バー２２を図中時計方向に沿って回動するように、換言
すれば、この揺動レバー２２に支持された加熱ローラ３
４が定着ローラ２８から離間する方向に第３の押圧力Ｐ
３で押圧するように取付けられている。これにより、定
着ベルト３６には、所定のテンションが付与されること
になる。

【００４６】即ち、この第２のコイルバネ４２の付勢力
により揺動レバー２２を介して加熱ローラ３４は、定着
ローラ２８から離間する方向に偏倚させられ、これによ
り、加熱ローラ３４と定着ローラ２８とにエンドレスに
掛け渡された定着ベルト３６は、所定のテンションに緊
張された状態で張られることになる。

【００４７】このように第１及び第２のコイルバネ４
０、４２の作用により、定着ベルト３６は、加圧ローラ
３０と摩擦係合して連れ回りし、且つ、この定着ベルト
３６の連れ回りに応じて、定着ローラ２８は定着ベルト
３６に対してスリップや緩みの無い安定した状態で従動
されることになる。

【００４８】｛駆動機構５２の説明｝上述した加熱ロー
ラ３４及び加圧ローラ３０を回転駆動するための駆動機
構５２は、図３及び図４に示すように、電子プリンタに
この定着装置１０が装着された状態で、電子プリンタ側
の駆動源に図示しないギヤトレインを介して接続された
出力ギヤＧＥに係脱自在に噛合し、これからの駆動力を
受けて回転駆動されるばねクラッチ６４を、上述したア
イドルギヤ（定着ローラギヤ）５８、加圧ローラギヤ６
０、加熱ローラギヤ６２と共に備えている。即ち、この
ばねクラッチ６４は、駆動源からの駆動力を出力する出
力ギヤＧＥと、加熱ローラギヤ６２及び加圧ローラギヤ
６０との間に介設され、加熱ローラギヤ６２に直結状態
で連結すると共に、加圧ローラギヤ６０とは滑り可能状
態で連結するように構成されている。

【００４９】ここで、このばねクラッチ６４は、図４及
び図５に示すように、出力ギヤＧＥと加熱ローラギヤ６
２とを直接的に噛合する直結側ギヤ６４Ａと、加圧ロー
ラギヤ６０に、これを加熱ローラギヤ６２の回転方向と
は逆方向に回転させるようにアイドルギヤ５８を介して
噛合する従動側ギヤ６４Ｂと、直結側ギヤ６４Ａの図３
において時計方向の回転を従動側ギヤ６４Ｂに伝達し、
この従動側ギヤ６４Ｂの図３において時計方向の回転を
直結側ギヤ６４Ａに伝達しないように、直結側ギヤ６４
Ａと従動側ギヤ６４Ｂとに渡り掛け渡されたコイルばね
６４Ｃと、これら直結側ギヤ６４Ａと従動側ギヤ６４Ｂ
とを回転自在に支持し、側板１６に固定される支持シャ
フト６４Ｄとを備えて構成されている。

【００５０】上述した直結側ギヤ６４Ａと従動側ギヤ６
４Ｂとは、共に、同一構造に構成され、各々、ギヤ本体
６４Ａ１、６４Ｂ１と、このギヤ本体６４Ａ１、６４Ｂ
１の一側面に同軸状に形成されたボス部６４Ａ２、６４
Ｂ２とから一体的に構成され、中心軸線に沿って貫通
し、上述した支持シャフト６４Ｄが相対回転可能に挿通
される貫通孔６４Ａ３，６４Ｂ３が形成されている。

【００５１】ここで、このばねクラッチ６４は、図５に
示すように、互いのボス部６４Ａ２、６４Ｂ２を対向さ
せ、両方の外周面にコイルばね６４Ｃが巻回されるよう
に嵌合させ、この状態で、支持シャフト６４Ｄを貫通孔
６４Ａ３，６４Ｂ３に挿通させることにより、アッセン
ブリが構成される。尚、コイルばね６４Ｃは、自然状態
（即ち、外力が作用しない状態）で、その内径が、ボス
部６４Ａ２、６４Ｂ２の外径よりも僅かに小さく設定さ
れている。また、コイルばね６４Ｃの巻き方向は、これ
の図中手前側端部が向う側の端部に対して図中時計方向
に沿う力が作用すると締まる（外径が縮径する）ように
設定されている。換言すれば、コイルばね６４Ｃは、こ
れの図中向こう側の端部が手前側端部に対して図中時計
方向に回転することにより緩む（外径が拡径する）こと
になる。

【００５２】これにより、コイルばね６４Ｃがボス部６
４Ａ２、６４Ｂ２に共に（即ち、両者に渡り）嵌合する
状態で、直結側ギヤ６４Ａが図中時計方向に回転する
と、これのボス部６４Ａ２の外周においてコイルばね６
４Ｃが締まり方向に変形して、両者が摩擦係合し、コイ
ルばね６４Ｃは連れ回りすることになる。また、コイル
ばね６４Ｃが図中時計方向に回転すると、ボス部６４Ｂ
２の外周において、コイルばね６４Ｃが締まり方向に変
形して、両者が摩擦係合し、従動側ギヤ６４Ｂは連れ回
りすることになる。従って、直結側ギヤ６４Ａの図中時
計方向の回転が、コイルばね６４Ｃを介して、そのま
ま、従動側ギヤ６４Ｂに伝達され、これは連れ回りする
ことになる。

【００５３】一方、従動側ギヤ６４Ｂが図中時計方向に
回転すると、これのボス部６４Ｂ２の外周において、コ
イルばね６４Ｃは緩み方向に変形して、ボス部６４Ｂ２
の外周面に沿って滑ることとなり、コイルばね６４Ｃは
連れ回りする状態とはならない。即ち、コイルばね６４
Ｃに負荷が掛っている状態においては、コイルばね６４
Ｃは停止状態が維持され、この結果、従動側ギヤ６４Ｂ
が図中時計方向に回転したとしても、直結側ギヤ６４Ａ
は連れ回りしないこととなる。

【００５４】この結果、このばねクラッチ６４は、直結
側ギヤ６４Ａの図中時計方向の回転を従動側ギヤ６４Ｂ
に伝達し、従動側ギヤ６４Ｂの図中時計方向の回転を直
結側ギヤ６４Ａに伝達しない駆動力断続機能が達成され
ることになる。

【００５５】このようなばねクラッチ６４を備えている
ため、出力ギヤＧＥからの図中反時計方向の駆動力は、
ばねクラッチ６４の直結側ギヤ６４Ａを介して加熱ロー
ラギヤ６２に伝達され、この加熱ローラギヤ６２は図中
反時計方向に回転駆動されることとなる。また、この出
力ギヤＧＥの図中反時計方向の駆動力は、ばねクラッチ
６４の従動側ギヤ６４Ｂを介して、また、アイドルギヤ
（定着ローラギヤ）５８を介して、加圧ローラギヤ６０
に伝達され、この加圧ローラギヤ６０は図中時計方向に
回転駆動されることになる。

【００５６】このように、この駆動機構５２において
は、加熱ローラギヤ６２が一体的に取り付けられた加熱
ローラ３４が、定着ベルト３６をエンドレス走行させる
ための主駆動ローラとして機能し、加圧ローラギヤ６０
が一体的に取り付けられた加圧ローラ３０が、定着ベル
ト３６をエンドレス走行させるための副駆動ローラとし
て機能することになる。

【００５７】従って、この実施例によれば、定着ベルト
３６の外周面に離型オイルが塗布されたとしても、主と
して加圧ローラ３０との摩擦係合でエンドレス走行され
るのではなく、主として加熱ローラ３４の回転に応じて
エンドレス走行されることになるので、定着ベルト３６
の表面への離型オイルの塗布に拘わり無く、確実に、定
着ベルト３６はエンドレス走行されることになる。

【００５８】一方、加熱ローラ３４は、上述したよう
に、金属ローラとして構成されているので、その熱膨張
係数の観点から、内蔵する第１の発熱源３２が発熱した
としても、その外径の膨張（変化）は、極めて小さいも
のとなる。一方、加圧ローラ３０は、上述したように、
ローラ本体３０Ｂとしてシリコーンゴム耐熱弾性体を備
えており、内蔵する第２の発熱源３３が発熱した場合
に、その外径の膨張（変化）は、加熱ローラ３４の場合
と比較して大きなものとなる。

【００５９】ここで、この定着装置１０においては、第
１及び第２の発熱源３２、３３は、所定の温度幅を持っ
た状態で、温度制御されている。このため、加熱ローラ
３４の、この温度幅に基づく外径寸法の差は、実質的に
何等の問題も発生させないが、加圧ローラ３０の、この
温度幅に基づく外径寸法は、かなり異なることになる。

【００６０】一方、加熱ローラ３４の回転に伴いエンド
レス走行される定着ベルト３６と、加圧ローラ３０と
は、ニップ部において摩擦係合しているので、互いの周
速は、一致していなければならない。換言すれば、両者
の間で相対速度が発生すると、この速度差が、定着ベル
ト３６に対してストレスとして作用し、これの破壊の恐
れ、又は、寿命の低下を招くことになり好ましくない。
一方で、上述したように、加圧ローラ３０の周速は、回
転数を一定と仮定すれば、温度の変化に伴い、変化する
ことになる。但し、この実施例においては、定着ベルト
３６と加圧ローラ３０は、摩擦係合により互いに同速で
回転（走行）しようとしている。この結果、温度の変化
に伴い、加圧ローラ３０の回転数が変化することにな
る。この加圧ローラ３０の回転数の変化を吸収するため
に、上述したばねクラッチ６４が配設されている。

【００６１】即ち、主たる駆動ローラとして機能する加
熱ローラ３４によりエンドレス走行される定着ベルト３
６の周速は、加圧ローラ３０が設定された最高温度で加
熱されている際の熱膨張率を考慮して、この最高温度が
設定されている際において、定着ベルト３６と加圧ロー
ラ３０とが速度差無しに、換言すれば、同一周速で走行
（回転）するように設定されている。この結果、加圧ロ
ーラ３０の温度が低くなるに連れて、これの外径は小さ
くなり、従って、回転数は早くなることになる。

【００６２】ここで、上述したように、加圧ローラ３０
と、これを駆動する出力ギヤＧＥとの間には、ばねクラ
ッチ６４が介設されているので、この加圧ローラ３０の
回転数が早くなることは、このばねクラッチ６４で吸収
され、何等の問題も引き起こさないことになる。

【００６３】このようにして、この実施例においては、
駆動機構５２にばねクラッチ６４を設けていることによ
り、加圧ローラ３０に温度変化に基づく回転数の変化が
あったとしても、この回転数の変化は、ばねクラッチ６
４により確実に吸収され、加圧ローラ３０と加熱ローラ
３４により走行駆動される定着ベルト３６の周速とは、
常に同速に保持され、定着ベルト３６に速度差に基づく
無用な負荷が掛かり、破損や寿命が低下する事が、確実
に防止されることになる。

【００６４】｛その他の構成｝この一実施例の定着装置
１０は、上述した構成の他、再び図１に示すように、加
圧ローラ３０の外周面に付着した定着済みシートを引き
剥がすための剥離爪７６と、上述した下排紙ローラ５０
と上排紙ローラ５４との間(転接部）に定着済みシート
の先端が搬送されてきたことを検出する排紙センサ７８
とを備えている。

【００６５】｛加熱ローラ３４の上方配置の説明｝上述
したように、この一実施例においては、加熱ローラ３４
は定着ローラ２８の略上方に配設されており、これによ
り、加熱ローラ３４と定着ローラ２８との間にエンドレ
スに巻回された定着ベルト３６とガイド板４４との間
は、このガイド板４４上を搬送される未定着シートが定
着ベルト３６に接触しないように離間されることにな
る。換言すれば、この定着ベルト３６は、ガイド板４４
上を搬送される未定着シートが通過する可能性のある領
域を外れた位置に配設されていることを意味している。

【００６６】このように加熱ローラ３４を定着ローラ２
８の上方に配置することにより、搬送途中の未定着シー
トがどのような湾曲姿勢（カール状態）にあろうとも、
このシートの上面に担持された未定着トナーが定着動作
前に定着ベルト３６に実質的に接触することから確実に
防止され、未定着トナーを乱すことなく定着ローラ２８
と加圧ローラ３０との転接部に導いて、これを定着させ
ることが可能となる。

【００６７】｛加熱ローラ３４の構成角度の説明｝上述
した構成の定着装置１０において、上述したように加熱
ローラ３４を定着ローラ２８の略上方に配設することに
より、特有の効果を達成することが出来るものである。
ここで、「略上方」の範囲を明確に規定するために、図
６に示すように、加熱ローラ３４の構成角度を種々変更
して、その最適範囲を求める実験例を説明する。

【００６８】先ず、この実験例では、定着ローラ２８と
加圧ローラ３０との両中心点を通る線分を基線Ｂとして
定義し、この基線Ｂと、定着ローラ２８及び加熱ローラ
３４の両中心点を結ぶ線分Ｌとのなす構成角度をθと定
義した場合、加熱ローラ３４の位置を変更して、この構
成角度θが９０°〜１８０°となるようにして、定着ロ
ーラ２８と加圧ローラ３０との転接部の入口での画像の
擦れの発生頻度、及び、転接部の出口での異常の発生頻
度を、片面コピー時と両面コピー時とで、夫々測定し
た。

【００６９】ここで、構成角度θの±は、基線Ｂから反
時計方向に測定した値を「＋」とし、基線Ｂから図中時
計方向に測定した値を「−」と定義した。従って、＋１
８０°にある加熱ローラ３４と、−１８０°にある加熱
ローラ３４とは、同一位置を示すことになり、また、＋
１０５°にある加熱ローラ３４と、−２５５°にある加
熱ローラ３４とは、同一位置を示すことになる。一方、
転接部の出口における異常とは、この一実施例では、転
接部の出口におけるオフセットの発生又はジャムの発生
を意味するものとする。

【００７０】尚、測定条件は、以下の通りである。即
ち、転接部におけるニップ幅を８ｍｍに設定し、このた
めの圧接力Ｐ１を２４ｋｇｆ／片側に設定した。一方、
定着ローラ２８に巻回されている定着ベルト３６の部分
の温度を１６０℃に、また、加圧ローラ３０の表面温度
を１４０℃に設定した。更に、未定着シートの搬送速度
を１８０ｍｍ／ｓｅｃに設定し、これに同期した状態
で、加圧ローラ３０を回転駆動した。そして、トナーと
しては、富士ゼロックス社製のＡカラートナーを用い、
シートとして、６４ｇ／平方ｍの用紙を採用した。

【００７１】このようにして、構成角度θを９０°、１
０５°、１２０°、１５０°、１８０°、−１５０°、
−１２０°、−１０５°、−９０°の９種類に分けて、
上述した測定条件で測定した。

【００７２】その測定結果を表１に示す。

【００７３】

【表１】

【００７４】この表１から明白なように、構成角度θが
１０５°より大きい場合、及び、−１０５°よりも小さ
い場合、即ち、構成角度θを反時計方向のみに測定した
場合に、これが１０５°乃至２５５°の範囲内にある場
合には、転接部の入口での画像の擦れの発生、及び、転
接部の出口での異常の発生がなく、良好な定着動作が実
行されていることが判明した。一方、構成角度θが１０
５°以下の場合には、転接部の入口での画像の擦れ又は
転接部の出口での異常の何れかが発生し、良好な定着動
作が実行されないことが判明した。

【００７５】また、この一実施例においては、ニップ部
の一方を構成する加圧ローラ３０に第２の加熱源３３を
内蔵しているので、未定着シートＳを加熱する熱量が充
分に供給されることとなり、この結果、定着ベルト３６
の走行速度を上げたとしても、ニップ部に充分な熱量の
供給が達成されることになる。このようにして、通紙速
度の高速化に充分に対応させることが可能となる。

【００７６】また、この一実施例においては、加熱ロー
ラ３４を定着ローラ２８の略上方に配置し、具体的に
は、加熱ローラ３４を、これの中心点と定着ローラ２８
の中心点とを結ぶ線分Ｌが、定着ローラ２８と加圧ロー
ラ３０との互いの中心点を結ぶ線分を基線Ｂとした状態
で、該基線Ｂから計測した角度が約１０５度乃至約２５
５度の範囲となる位置に配設しているので、加熱ローラ
３４と定着ローラ２８との間にエンドレスに巻回された
定着ベルト３６とガイド板４４との間は、このガイド板
４４上を搬送される未定着シートが定着ベルト３６に接
触しないように離間されることになる。換言すれば、こ
の定着ベルト３６は、ガイド板４４上を搬送される未定
着シートが通過する可能性のある領域を外れた位置に配
設されていることを意味している。

【００７７】この結果、この一実施例によれば、搬送途
中の未定着シートが、跳ね上がりや転写部との搬送速度
差に基づくたるみ等により、どのような湾曲姿勢（カー
ル状態）にあろうとも、このシートの上面に担持された
未定着トナーが定着ベルト３６に接触することから確実
に防止され、未定着トナーを乱すことなく定着ローラ２
８と加圧ローラ３０との転接部に導いて、これを確実に
定着させることが可能となる。

【００７８】この発明は、上述した実施例の構成に限定
されることなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変形可能である事は言うまでもない。

【００７９】例えば、上述した実施例においては、定着
ベルト３６は、ポリイミド樹脂製のベルト本体３６ａを
備えるように説明したが、この発明は、このような構成
に限定されることなく、従来技術の欄で説明したよう
に、電鋳製のベルトを用いることが出来ることは言うま
でもない。

【００８０】また、上述した実施例においては、加圧ロ
ーラ３０の回転数変化を吸収する手段として、ばねクラ
ッチ６４を設けるように説明したが、この発明は、この
ような構成に限定されることなく、ワンウェイクラッチ
等の他の滑り許容手段をもうけてもよいことは、言うま
でもない。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、定着ベルトを確実にエンドレス走行させることの出
来る定着装置が提供されることになる。

【００８２】また、この発明によれば、加圧ローラと加
熱ローラとを温度変化があっても実質的に同一速度で回
転駆動させることの出来る定着装置が提供されることに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係わる定着装置の一実施例の構成を
示す正面断面図である。

【図２】定着ローラと加圧ローラとの転接状態を示す図
である。

【図３】駆動機構の構成を取り出して示す正面図であ
る。

【図４】図３に示す駆動機構の構成を取り出して示す側
面図である。

【図５】図３及び図４に示す駆動機構に備えられたばね
クラッチを取り出して示す分解斜視図である。

【図６】定着ローラに対する加熱ローラの配設位置の許
容範囲を調べるために行われた実験例における構成角度
を示す図である。

【図７】従来の定着装置の構成を概略的に示す正面図で
ある。

【符号の説明】

１０定着装置１２ハウジング１４底板１６側板１８上カバー部２０左カバー部２２揺動レバー２４第１の支軸２６第２の支軸２８定着ローラ２８Ａ芯金部２８Ｂローラ本体２８Ｃ支軸３０加圧ローラ３０Ａ芯金部３０Ｂローラ本体３０Ｃ支軸３２第１の加熱源３３第２の加熱源３４加熱ローラ（支持ローラ）３４Ａ芯金部３４Ｂ支軸部３６定着ベルト３６ａベルト基体３６ｂ耐熱弾性離型層３８オイル塗布ローラ４０第１のコイルバネ４２第２のコイルバネ４４ガイド板４６入口ポート４８排紙通路５０下排紙ローラ５２駆動機構５４上排紙ローラ５６板バネ５８アイドルギヤ（定着ローラギヤ）６０加圧ローラギヤ６２加熱ローラギヤ６４ばねクラッチ６４Ａ直結側ギヤ６４Ａ１ギヤ本体６４Ａ２ボス部６４Ａ３貫通孔６４Ｂ従動側ギヤ６４Ｂ１ギヤ本体６４Ｂ２ボス部６４Ｂ３貫通孔６４Ｃコイルばね６４Ｄ支持シャフト６６カラー６８ケーシング７０ガイドリブ７６剥離爪７８排紙センサ８０第１のサーミスタ８２第２のサーミスタ８４第３のサーミスタＥＢエンドレスベルトＧＥ出力ギヤＳ未定着シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラと、この定着ローラに所定の圧
力で転接する加圧ローラと、前記定着ローラから離間し
て配設された支持ローラと、この支持ローラと定着ロー
ラとにエンドレスに掛け渡された定着ベルトと、この定
着ベルトを加熱させ、前記定着ローラ及び加圧ローラの
転接部を通過するシート上の未定着トナーを加熱する発
熱手段とを備え、未定着トナーが表面上に担持されたシ
ートが、前記転接部を一方向に沿って通過することによ
り、前記未定着トナーを前記シート上に定着させる定着
装置において、前記加圧ローラと支持ローラとを同時に回転駆動させる
駆動手段を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記発熱手段は、前記支持ローラに内蔵さ
れ、該支持ローラは、加熱ローラとして機能することを
特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記駆動手段は、前記加熱ローラを主とし
て駆動し、前記加圧ローラを副として駆動することを特
徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】前記駆動手段は、前記加熱ローラに固定さ
れた加熱ローラギヤと、前記加圧ローラに固定された加
圧ローラギヤとを備え、駆動源からの駆動力が出力される出力ギヤから、前記加
圧ローラギヤと前記加熱ローラギヤとに、駆動力が同時
に伝達されることを特徴とする請求項３に記載の定着装
置。
【請求項５】前記駆動手段は、前記出力ギヤと前記加熱
ローラギヤ及び加圧ローラギヤとの間に介設されたばね
クラッチを更に備え、このばねクラッチは、前記加熱ローラギヤに直結状態で
連結すると共に、前記加圧ローラギヤとは滑り可能状態
で連結することを特徴とする請求項４に記載の定着装
置。
【請求項６】前記ばねクラッチは、前記出力ギヤと前記加熱ローラギヤとを直接的に噛合す
る直結側ギヤと、前記加圧ローラギヤに、これを前記加熱ローラギヤの回
転方向とは逆方向に回転させるようにアイドルギヤを介
して噛合する従動側ギヤと、前記直結側ギヤの所定方向の回転を前記従動側ギヤに伝
達し、該従動側ギヤの前記所定方向の回転を該直結側ギ
ヤに伝達しないように、該直結側ギヤと従動側ギヤとに
渡り掛け渡されたコイルばねと、を備えることを特徴と
する請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】前記加熱ローラは、金属ローラであること
を特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項８】前記加熱ローラは、外周面がアルマイト処
理された芯金を備えていることを特徴とする請求項７に
記載の定着装置。