JP2004233837A

JP2004233837A - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004233837A
Application number: JP2003024286A
Authority: JP
Inventors: Satohiko Baba; 聡彦馬場; Hiroyuki Kunii; 博之国井; Atsushi Nakato; 淳中藤; Hisashi Kikuchi; 尚志菊地; Yukimichi Someya; 幸通染谷; Shigeo Kurotaka; 重夫黒高; Takashi Fujita; 貴史藤田; Katsuhiro Echigo; 勝博越後
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2004-08-19

Abstract

【課題】立上げ時間の短い、特にオイルレスカラー定着でも異常画像のない定着装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】押圧部材と、該押圧部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、ベルト部材又は加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、ニップを通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、押圧部材３は、保持用の支点Ａを中心に揺動自在となっており、押圧部材３の支点Ａは、ベルト部材２の駆動時に、押圧部材３が加圧部材１に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置及び画像形成装置、さらに詳しくは電子写真方式の画像形成装置における定着装置、特にカラー画像形成装置における立上げ時間短縮を目的とした定着装置での異常画像防止技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から立上げの早い定着装置としてベルトを用いた定着方式が知られている。この定着装置は、少なくとも１つ以上の圧力部材にベルトが張架され、前記ベルトを介して前記圧力部材に対向して配置された前記加圧部材が、前記ベルトとニップを形成する。そしてトナー像を担持した用紙を、前記ニップを通過させることにより定着を行う。
【０００３】
すなわち前記技術として、弾性層を有した加熱定着ローラと、該加熱定着ローラの外周面に沿って接触し、トナー像を担持した記録シートが、前記加熱定着ローラとの間に挟み込まれニップを形成するエンドレスベルトと、前記ベルトの内面側に当接され、前記加熱定着ロールの表面に沿って前記ベルトを押圧するパット状の圧力付与部材とを有する定着装置（例えば、特許文献１参照。）や、第１ローラと第２ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトの外側に当接する第３ローラがあり、定着ベルトの第３ローラへの巻き始め位置で、第３ローラを押圧する表面に弾性を有する押圧部材を有する定着装置（例えば、特許文献２参照。）がある。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２８２４９４号明細書（第１頁、図１）
【特許文献２】
特開平９−１６０４０５号公報（第１頁、図１）
【０００５】
ところで、特許文献１では、加熱定着ロールの表面に沿ってパット状の押圧部材でベルトを押圧する。特許文献１では、押圧部材の取付けについて説明されていないが、特許文献１のような定着装置での押圧部材の従来の取付けについて、後記する本発明の実施の形態１の定着装置（図２）に適用した場合として図８に基き説明すると、定着装置の両側板にガイド穴８１を設け、そのガイド穴８１に沿って押圧部材８２の両端をスライドさせる。押圧部材８２は両端を圧縮ばね４で押圧され、定着ベルト２を介して加圧ローラ１に対し押圧する。
【０００６】
しかしながら、押圧部材８２をガイド穴８１に沿ってスライドさせるため、ガイド穴８１の寸法は押圧部材８２のガイド部に対し若干大きくなっている。さらに押圧部材８２での押圧では、ベルト２と押圧部材８２との摺動抵抗が大きいため、図９に示すように定着ベルト２の駆動によって押圧部材８２が傾き、あるいは振動、ガタツクなどして加圧ローラ１に対する加圧が不均一になり、定着ムラ等の異常画像が生じてしまう。
【０００７】
また押圧部材８２の長手方向についても、図１０に示す矢印方向に押圧部材８２がガタツキ、加圧の不均一な状態が起きて定着ムラ等の異常画像が発生する。また押圧部材８２として弾性を有する部材を用いた場合、摺動性や耐摩耗性が必ずしも優れていないため、ベルト２の搬送性や耐久性に問題がある。尚、図９では側板のガイド穴を、図１０では定着ベルト２、側板のガイド穴を省略している。
【０００８】
特許文献２では、定着ベルトを介して第３ローラに対向する押圧部材での第１のニップと、押圧部材と第２ローラ間の定着ベルトだけでの第２のニップと、定着ベルトを介して第３ローラに対向する第２ローラでの第３のニップを形成する。このようにニップが複数ある構成においては、図１１に示すように、スリップやローラの歪みにより定着ベルト８５と第３ローラ８６で周速差が生じ、第３ローラ８６に対向する部材がない第２のニップでは、定着ベルト８５と第３ローラ８６間で浮きＢが発生してしまう。本構成では、第１のニップで溶融したトナーが定着ベルト８５にオフセットし、定着ベルト８５と第３ローラ８６間で浮きＢが生じることにより、第３のニップにおいてずれた位置で再び用紙に定着され、画像ズレなどの異常画像が発生してしまう。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記従来の技術が有する課題を解消し、立上げ時間の短い、特にオイルレスカラー定着でも異常画像のない定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、押圧部材と、該押圧部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっていることを特徴とする。このような構成の定着装置では、従来発生していた図９で示したようなベルト駆動による押圧部材のガタツキや、図１０で示したような長手方向での押圧部材のガタツキを防止でき、それにより押圧部材での不均一な加圧により生じる定着ムラ等の異常画像を防止できる。さらにベルト部材の駆動時に押圧部材の逃げを防止することができるので、加圧不足による定着不良等の異常画像を防止できる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、押圧部材と、定着部材と、該押圧部材及び定着部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材及び定着部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記押圧部材は前記定着部材より前記ベルト部材の搬送方向上流側に位置し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることでトナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっており、前記押圧部材のニップ最下流部は、前記定着部材のニップ最上流部と接近した位置となっていることを特徴とする。このような構成の定着装置では、押圧部材のニップ最下流部と定着部材のニップ最上流部とが接近した位置となるので、従来発生していた図１１で示したような浮きＢを解消でき、浮きＢにより生じる画像ズレ等の異常画像を防止できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、押圧部材と、該押圧部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっており、さらに前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材の前記加圧部材に対する喰い込み量を制御する喰い込み量制御部材を備えたことを特徴とする。このような構成の定着装置では、喰い込み量制御部材による押圧部材の前記加圧部材に対する喰い込み量の制御が可能となるので、押圧部材の加圧部材に対する喰い込み過ぎによる押圧部材、加圧部材あるいはベルト部材の破損を防止することが可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記喰い込み量制御部材は、前記ベルト部材の駆動時に、前記ニップを通過させる記録シートの種類によって、前記押圧部材の前記加圧部材に対する喰い込み量を制御することを特徴とする。このような構成の定着装置では、記録シートの種類によって最適な定着を行うことができる。請求項５に記載の発明は、請求項３又は４において、前記加熱手段を投入した定着装置の立上げ時は、前記喰い込み量制御部材によって、前記押圧部材の前記加圧部材に対する喰い込み量を低減、あるいはなくすことを特徴とする。このような構成の定着装置では、定着装置の立上げ時に熱が押圧部材に奪われるのを防止でき、定着装置の立上げ時間を短縮することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記押圧部材は、弾性体であることを特徴とする。このような構成の定着装置では、加圧部材との対向面に弾性層を設けなかったとしても、トナー像に均一な荷重をかけられ、高画質な定着画像を得ることができる。請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記押圧部材は、剛体の支持部材に弾性層を有していることを特徴とする。このような構成の定着装置では、トナー像に均一な荷重をかけられ、高画質な定着画像を得ることができる。請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記押圧部材は、該押圧部材の支点と前記押圧部材の前記ベルト部材に面する部位が一体に形成されていることを特徴とする。このような構成の定着装置では、押圧部材のガタツキをより低減でき、定着ムラ等の異常画像を確実に防止できる。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、押圧部材と、該押圧部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっており、さらに前記押圧部材のニップ上流側に、前記ベルト部材の駆動時に、前記ベルト部材に接触する潤滑部材を設けたことを特徴とする。このような構成の定着装置では、ベルト部材内面の潤滑性が向上し、ベルト部材の搬送性の向上と、ベルト部材及び押圧部材の耐久性を上げることができる。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかにおいて、前記押圧部材と前記ベルト部材との間に低摩擦部材が配設され、前記押圧部材と前記ベルト部材との間の摩擦係数μ１は、前記ベルト部材と前記加圧部材との間の摩擦係数μ２より小さくなっていることを特徴とする。このような構成の定着装置では、ベルト部材の搬送性の向上を図ることができる。また押圧部材の偏加圧が生じないので、低摩擦部材の偏磨耗を防止できる。請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかにおいて、少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の定着装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。請求項１３に記載の発明は、請求項１２において、前記画像形成装置は、カラー画像形成装置であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
図１はカラー画像形成装置の全体構成図、図２は定着装置の構成図、図３は定着装置をニップ入口側から見た概略図である。
【００２０】
図１に示すようにカラー画像形成装置は、複数の感光体１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを同一平面状に配列し、図の矢印方向に回転する。感光体は光導電性を有する有機または無機材料で構成されている。
【００２１】
電子写真法を用いたフルカラー画像形成装置としては、色分解重ね合わせ転写方式が一般に使用される。この方式の画像形成装置では、原稿を青、赤、緑の３色に色分解した画像情報光を各々原稿読取部で読み取り、その各色光の強度レベルをもとにして画像演算処理を行って得られたイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、黒（ＢＫ）の各色で現像すべき書込画像データに基づいて、４つの感光体１Ａ〜４Ａ上に光書込を行い、得られた静電潜像を各感光体１Ａ〜４Ａに対して設けられたイエロー、シアン、マゼンダ、黒の現像剤を内蔵する現像器１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂで現像する。
【００２２】
図示の例では、各色分解画像情報はカラー画像形成装置本体の上部に設けられた原稿読取部２９で光学的に色分解され、３つのＣＣＤ２０で各々読み取られ、その出力信号を基に演算処理して得られた各色データにより、感光体１Ａ〜４Ａに対設されたレーザ書込装置１Ｄ、２Ｄ、３Ｄ、４Ｄにより光書込が行われる。
【００２３】
感光体１Ａ〜４Ａは、それぞれ帯電装置１Ｅ、２Ｅ、３Ｅ、４Ｅにより負に帯電され、光書込の行われた部分が負帯電トナーにより反転現像される。帯電装置はコロトロン、スコロトロンなど、コロナ放電により電荷を発生させて像担持体表面に散布する方式のものが用いられる。現像器の配列は、給紙側から１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂをそれぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒トナー用としており、この順に順次正のコロナにより重ね転写が行われる。転写ベルト２５はポリエステルフイルムなどの誘電体から成り、転写チャージャ１Ｃ、２Ｃ、３Ｃ、４Ｃにより正に帯電するので、転写紙の分離後に転写ベルト２５を除電装置２６により除電する。除電装置２６は転写ベルト２５の両面からチャージャで負のＡＣコロナ放電を行い、転写ベルト２５の蓄積電荷を中和（除電）して転写ベルト２５を初期化する。また転写ベルト２５はクリーニングユニット２２により残留トナーのクリーニングが行われる。２７はフィードローラである。
【００２４】
分離装置２８は転写紙の上面からチャージャで負のＡＣコロナ放電を行い、転写紙の蓄積電荷を中和（除電）し、転写紙が転写ベルト２５から分離する際の剥離放電によるトナーのチリを防止する。転写後、転写紙は転写ベルト２５から分離され、定着装置３０でトナー像が定着されてカラー画像が得られる。
【００２５】
定着装置３０は図２，３に示すように、押圧部材３と、テンションをかける加熱ローラ５と、押圧部材３の前後に配置された支持ローラ８を備え、これらに矢印方向に回転するエンドレスの定着ベルト２が懸架されている。押圧部材３は定着ベルト２を介して加圧ローラ１に対し加圧する。加熱ローラ５の内部にはハロゲンヒータ６を設け、定着ベルト２及び加圧ローラ１を加熱する。また加圧ローラ１の内部にもハロゲンヒータ７を設けている。そして表面にトナー像を担持した用紙は押圧部材３と加圧ローラ１のニップを通過することによりトナー像を定着される。尚、ハロゲンヒータ７は場合により設けなくともよい。
【００２６】
図３に示すように、定着装置の側板３２、３３に押圧部材３を支持する支持軸３１をそれぞれ設ける。押圧部材３は支持軸３１を中心として揺動自在に保持される。また押圧部材３はその両側を圧縮ばね４で押圧され、定着ベルト２を介して加圧ローラ１とニップを形成する。支持軸３１、すなわち支点Ａは定着ベルト２が駆動した際に、押圧部材３の押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっている。
【００２７】
このように押圧部材３の両端を支持軸３１で保持しているので、図９で示したような定着ベルト２の駆動による押圧部材３のガタツキや、図１０で示したような長手方向での押圧部材３のガタツキを防止でき、押圧部材３での不均一な加圧により生じる定着ムラ等の異常画像を防止できる。さらに押圧部材３の支持軸３１は前記のように定着ベルト２の駆動時に、押圧部材３が加圧ローラ１に対して喰い込み方向に揺動可能な位置となっているので、定着ベルト２駆動時の押圧部材３の逃げを防止することができ、加圧不足による定着不良等の異常画像を防止できる。
【００２８】
また押圧部材３は支点Ａを有する剛体のホルダ３ａに弾性層３ｂを設け、さらにその表面に低摩擦部材シート３ｃを備えている。弾性層３ｂを設けることによりトナー像に均一な荷重をかけられ、高画質な定着画像を得ることができる。また低摩擦部材シート３ｃを用いることにより押圧部材３と定着ベルト２との間の摩擦係数μ１は、定着ベルト２と加圧ローラ１との間の摩擦係数μ２より小さくなり、定着ベルト２の搬送性を向上できる。
【００２９】
本実施の形態ではホルダ３ａをアルミとし、その上に弾性層３ｂとして厚さ３ｍｍの液状シリコ−ンゴムを設け、低摩擦部材シート３ｃとしグラファイトシート等を用いた。低摩擦部材シート３ｃとしては、グラファイトシートの他にＰＴＦＥシート、ガラス繊維入り樹脂シート等を用いることができる。
【００３０】
特に低摩擦部材シート３ｃとしてグラファイトシートを用いた場合について説明する。グラファイトシートは摺動抵抗が小さく、また結晶方向に極めて高熱伝導な素材である。そのためグラファイトシートの結晶平面と定着ベルト２の内面を揃え、さらに結晶方向を定着ベルト２の長手方向に向けると、定着ベルト２の長手方向の温度分布を均一にすることができ、ニップ部温度ムラや、特に端部温度上昇の低減にも効果がある。
【００３１】
また押圧部材３の支点Ａと、押圧部材３の定着ベルト２に面する部位を一体に形成すると、押圧部材３のガタツキをより低減でき、定着ムラ等の異常画像を確実に防止できる。また押圧部材３を耐熱ゴムや、加圧ローラ１との対向面をＲ形状とした板ばね等の弾性体で形成すると、加圧ローラ１との対向面に弾性層を設けなかったとしても、トナー像に均一な荷重をかけられ、高画質な定着画像を得ることができる。
【００３２】
定着ベルト２の基体には耐熱性樹脂や、金属から形成されたエンドレスのベルト状基体を用いる。耐熱性樹脂の材質としてはポリイミド、ポリアミドイド、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等を使用し、金属ベルトの材質としてはニッケル、アルミニウム、鉄等を使用する。厚さは１００μｍ以下の薄肉のものが望ましい。定着ベルト２表面は用紙およびトナー像と加圧接触するため離型性が必要であり、また耐熱性、耐久性に優れたものが好ましい。そのため定着ベルト２の表層は耐熱離型層（フッ素系樹脂、高離型シリコ−ンゴム等）が被覆された構成になっている。フッ素樹脂は吹きつけ等により基体表面に塗装し、加熱融着させることにより表面離型層を形成する。また定着ベルト２の別の構成として、ポリイミド等の耐熱性樹脂の基体にシリコ−ンゴム等の弾性体層を設け、さらにその弾性体層の上にフッ素樹脂、ＰＦＡチューブ等の離型層を設けると、ＯＨＰ透明性、均一定着においてより良好な定着画像を得ることができる。
【００３３】
本実施の形態では、定着ベルト２の基体に厚さ９０μｍのポリイミドを用い、その上に厚さ３００μｍのシリコーンゴムを形成し、さらにその上に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆した。
【００３４】
加圧ローラ１は鉄またはアルミニウムの芯金外周にフッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層が形成されている。本実施の形態では、加圧ローラ１の弾性層の厚さは０．５〜２ｍｍ程度であり、その表面硬度はＡｓｋｅｒＣ７０〜９０Ｈｓである。加圧ローラ１の中には加圧ローラ１の温度上昇を加速させるため、前記のようにハロゲンヒータ７を設けるのが好ましい。加圧ローラ１は図示しない駆動手段により駆動される。
【００３５】
加熱ローラ５は外径φ２０〜φ３０の鉄またはアルミニウム製で、肉厚が０．３〜１ｍｍの薄肉金属ローラであり、内部にハロゲンヒータ６を備えている。図示しない温度制御素子で一定温度になるよう制御され、定着ベルト２を必要な温度に加熱する役割を果たしている。また加熱ローラ５はテンションローラの役割も兼ねており、引張スプリング９により定着ベルト２を図中矢印の方向に張架している。
【００３６】
またトナーに結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いると、オイルレスの定着装置においてもカラーの定着画像を得ることができる。また熱源はローラ内部にではなく、ローラ外部に設けても良い。また熱源はハロゲンヒータでなく、誘導加熱等を用いても構わない。本実施の形態では、定着ベルト２側を用紙の第１面目としたが、加圧ローラ１側を用紙の第１面目としても適用できる。
【００３７】
［実施の形態２］
図４は定着装置の構成図である。この実施の形態２において、実施の形態１と同様な構成要素については、実施の形態１と同様の符号を付してある。
【００３８】
この定着装置３０ａは、押圧部材１３、定着ロ−ラ１０、テンションをかける加熱ローラ５と、押圧部材１３の前に配置された支持ローラ８備え、これらに矢印方向に回転するエンドレスの定着ベルト１２が張設されている。加熱ローラ５、加圧ローラ１の内部にはそれぞれハロゲンヒータ６、ハロゲンヒータ７を設け、定着ベルト１２及び加圧ローラ１を加熱する。
【００３９】
押圧部材１３と定着ロ−ラ１０は定着ベルト１２を介して加圧ローラ１に対し加圧する。定着装置３０ａでは、定着ベルト１２を介して加圧ローラ１に対向する押圧部材１３での第１のニップと、押圧部材１３と定着ローラ１０間の定着ベルト１２だけでの第２のニップと、定着ベルト１２を介して加圧ローラ１に対向する定着ローラ１０での第３のニップを形成する。そして表面にトナー像を担持した用紙は第１、第２、第３のニップを通過することによりトナー像を定着される。
【００４０】
押圧部材１３は実施の形態１で説明した押圧部材３と同様に、図示していない両側板に取付けられた支持軸により、支点Ａを中心として揺動自在に保持される。また押圧部材１３は両側を圧縮ばね１１で押圧され、定着ベルト１２を介して加圧ローラ１とニップを形成する。押圧部材１３をこのような形態にすることにより押圧部材１３の下流側先端を板形状、あるいは支点Ａより薄肉形状にでき、押圧部材１３の下流側先端を定着ローラ１０に近接することができる。それにより第２のニップを極めて小さくできるので、ニップ幅の広い定着装置においても、図１１で示した第２のニップでの浮きＢにより生じる画像ズレ等の異常画像を解消できる。特にトナー付着量が多い場合、第２のニップでの浮きＢにより画像ズレが生じ易いが、本実施の形態での押圧部材１３を用いることにより第２のニップでの浮きＢを確実に防止できるので、トナー付着量が多いカラー画像形成装置においても画像ズレ等の異常画像のない画像を得ることができる。
【００４１】
本実施の形態の押圧部材１３はアルミニウムのホルダ１３ａの上に弾性層として厚さ３ｍｍのシリコ−ンゴム１３ｂを設け、その上に低摩擦部材シート１３ｃとしグラファイトシートを用いた。シリコ−ンゴム１３ｂの定着ローラ１０に近い側の先端は図４に示すように、定着ローラ１０と加圧ローラ１のくさび部に入り込むような形状とすると、第２のニップを小さくでき、図１１で示した第２ニップでの浮きＢにより生じる画像ズレ等の異常画像を防止できる。
【００４２】
定着ローラ１０は外径φ２０〜φ３０で、鉄製芯金の外周にニップ巾を得るために耐熱弾性体、例えば発泡シリコーンゴムや液状シリコーンゴムで構成された弾性層を備えている。弾性層の厚さは３〜６ｍｍ程度である。定着ローラ１０の表面硬度はＡｓｋｅｒＣ３０〜５０Ｈｓ程度である。加圧ローラ１が図示しない駆動手段により駆動されるが、定着ローラ１０に回転駆動を与えても良い。本実施の形態では、定着ベルト１２側を用紙の第１面目としたが、加圧ローラ１側を用紙の第１面目としても適用できる。
【００４３】
［実施の形態３］
図５は定着装置の構成図である。この実施の形態３においては、押圧部材及び加圧ベルトが定着ローラに下方から接して押圧するようになっている点で、実施の形態１，２と基本形態が相違している。
【００４４】
この定着装置３０ｂは押圧部材４２と、テンションをかける加熱ローラ４５と、押圧部材４２の前後に配置された支持ローラ４３を備え、これらに矢印方向に回転するエンドレスの加圧ベルト４４が張設されている。押圧部材４２は加圧ベルト４４を介して定着ローラ４０に対し加圧する。定着ローラ４０の内部にはハロゲンヒータ４７を備え、加圧ベルト４４及び定着ローラ４０を加熱する。さらに加熱ローラ４５の内部にハロゲンヒータ４８を設けてもよい。そして表面にトナー像を担持した用紙は押圧部材４２と定着ローラ４０のニップを通過することによりトナー像が定着される。本実施の形態では定着ローラ４０を図示しない駆動手段により駆動する。
【００４５】
実施の形態１，２と同様に、押圧部材４２は支点Ａを中心として揺動自在に保持され、また両側を圧縮ばね４９で押圧され、加圧ベルト４４を介して定着ローラ４０とニップを形成する。支点Ａは加圧ベルト４４が駆動した際に、押圧部材４２が喰い込み方向に揺動可能な位置となっている。押圧部材４２の構成は実施の形態１と同様に、支点Ａを有するアルミのホルダ４２ａと、その上に弾性層４２ｂとして厚さ３ｍｍのシリコ−ンゴムを設け、低摩擦部材シート４２ｃとしグラファイトシートを用いた。
【００４６】
本実施の形態では、ホルダ４２ａに図示するようなニップ上側長手方向の壁面を設け、その壁面長手方向に潤滑部材としてグラファイト部材４１を取付けている。グラファイト部材４１は加圧ベルト４４内面に接触し、加圧ベルト４４内面の潤滑性を向上させる。本実施の形態では、ニップ入口前の加圧ベルト４４にバックテンションがかかるので、このようにニップ入口部に潤滑部材を取付けると、加圧ベルト４４内面への潤滑部材塗布能力が高くなる。その結果、押圧部材４２と加圧ベルト４４との間の摩擦係数を確実に下げられ、加圧ベルト４４の搬送性が向上し、さらに加圧ベルト４４と押圧部材４２の耐久性を向上できる。
【００４７】
定着ローラ４０はアルミニウムの芯金外周に２ｍｍのシリコーンゴム層を設け、その上に離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを被覆した。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１の定着装置の構成と同様である。本実施の形態では、定着ローラ４０側を用紙の第１面目としたが、加圧ベルト４４側を用紙の第１面目としても構わない。
【００４８】
［実施の形態４］
図６は定着装置の構成図である。この実施の形態４において、実施の形態１と同様な構成要素については、実施の形態１と同様の符号を付してある。
【００４９】
この定着装置３０ｃは押圧部材６０のホルダ６０ａの上流側両端に接触するように喰い込み量制御カム５１を設ける。ＭＰＵ５４は操作部５５からの指令によりドライバ５３を通じてステッピングモータ５２を駆動し、喰い込み量制御カム５１の位置角度を制御する。それにより定着ベルト２の駆動時に、押圧部材６０の加圧ローラ１に対する喰い込み過ぎによる押圧部材６０、加圧ローラ１あるいは定着ベルト２の破損を防止することができる。
【００５０】
またニップを通過させる記録シートの種類によって、押圧部材６０の喰い込み量制御カム５１の位置角度を制御し、喰い込み量を制御することによってニップ幅を調節する。それにより記録シートの種類によって最適な定着を行うことができる。またハロゲンヒータ６あるいはハロゲンヒータ７を投入した定着装置３０ｃの立上げ時は、喰い込み量制御カム５１によって、押圧部材６０の加圧ローラ１に対する喰い込み量を低減、あるいはなくすように制御する。それにより定着装置３０ｃの立上げ時に、熱が押圧部材６０に奪われることを防止し、定着装置３０ｃの立上げ時間を短縮することができる。
【００５１】
［実施の形態５］
図７は実施の形態５の定着装置を電子写真の変形例に適用した概略図である。この実施の形態５及び変形例において、実施の形態１等と同様な構成要素については、実施の形態１等と同様の符号を付してある。変形例を示す図７において、７１は感光体、７２は１次転写部材、７３は２次転写部材、７４は中間転写体を示す。
【００５２】
尚、前記の説明では、帯電−露光−現像−転写−定着からなる電子写真プロセスで説明しているが、トナーを中間転写体７４から用紙ではなく、中間転写体７４から定着部材に転写する電子写真の変形例でも適用できることは明らかである。
【００５３】
２次転写部においては必要に応じて従来既知の所望の電位差（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）を設け、画像の移動方向を制御する。２次転写部材７３に対し、中間転写体７４と定着ベルト２を介してローラ５０を設ける。ここでローラ５０に定着ベルト２に転写するためのバイアスを印加することもできる。ニップ部においても、オフセットを防ぐ手段として電位差を設けてもよい。電位差の発生手段はバイアス印加、アース、除電など公知の方法があり、電流制御・電圧制御などが利用可能である。ツェナーダイオードなどを用いて、一定の電位差を保つ方法も有効である。
【００５４】
本実施の形態の転写に関して、２次転写は常に一定の相手部材、すなわち転写定着部材である定着ベルト２に行われるので、安定して高画質な画像を得られる。またトナーの一部は熱で軟化することも、転写時の画像の散りを防ぐため高画質となる。本実施の形態の定着及び熱に関して、２次転写部の中間転写体７４への熱移動はトナーを介して表層のみへ行われるため、中間転写体７４の温度上昇は最小限となる。従って中間転写体７４の温度上昇による問題点も生じにくい。またトナー加熱時間は十分設定可能であり、用紙を従来と同程度の時間で加熱できる。
【００５５】
さらに中間転写体７４の加熱時間は最小のまま、トナー加熱時間と用紙加熱時間を各々設定可能である。従って光沢などの画質に重要なトナー加熱時間と、用紙への密着性に重要な用紙加熱時間を自由に設定でき、無駄に用紙を加熱しないことによる省エネルギー化などの環境性能がはじめて達成される。図では４色カラータンデムの実施の形態を示したが、中間転写体７４を用いるものであれば、１つの像担持体によるカラー、モノクロ、２色でも同様に適用できるのは勿論である。
【００５６】
前記各実施の形態で示した定着装置３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃを構成する各部材の具体的な形状、構造や配置位置などは任意であり、その実施に際して特許請求の範囲に記載した技術的事項の範囲内で種々の設計的な変更や修正が可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、（１）立上げ時間の短い、特にオイルレスカラー定着においても、定着ムラ、画像ズレ等の異常画像を防止でき、（２）押圧部材を用いた定着装置において、ベルト部材の搬送性を向上でき、（３）記録紙の種類に応じて、最適な定着を行うことができ、従来の課題を達成することが可能となる。
【００５８】
さらに詳述すれば、請求項１に記載の発明では、押圧部材を用いた立上げ時間の短い定着装置において、押圧部材での加圧を安定化、且つ十分に行い、異常画像を防止することができる。請求項２に記載の発明では、押圧部材と定着部材を用いたニップ幅の広い定着装置において、固定部材最下流と定着部材最上流との間のニップ幅を狭くし、異常画像を防止することができる。
【００５９】
請求項３に記載の発明では、ベルト部材駆動時の押圧部材の揺動方向を加圧部材に対し逃げ方向とし、押圧部材が加圧部材にくい込むことを防止することができる。
【００６０】
請求項４に記載の発明では、記録シートの種類に応じてニップ幅を調節し、最適な定着を行うことができる。請求項５に記載の発明では、加圧部材に奪われる熱量を低減し、効率的にベルト部材を昇温度させることができる。
【００６１】
請求項６に記載の発明では、加圧部材に対して押圧部材を均一に加圧し、定着ムラを防止することができる。請求項７に記載の発明では、押圧部材は弾性層を有し、押圧部材での均一な定着を行い、高画質の定着画像を得る。請求項８に記載の発明では、押圧部材の支点と押圧部材のベルト部材に面する部位を一体とすることにより押圧部材のガタツキをなくし、異常画像を防止することができる。請求項９に記載の発明では、ベルト部材の内面の潤滑性を向上させ、ベルト部材の搬送性の向上と、ベルト部材及び押圧部材の耐久性を上げることができる。請求項１０に記載の発明では、押圧部材とベルト部材との摺動抵抗を低減し、ベルト部材の搬送性を向上することができる。押圧部材の偏加圧を防止し、低摩擦部材の偏磨耗を防止することができる。請求項１１に記載の発明では、ワックスを含有したトナーを用い、立上げ時間の短いオイルレス定着装置を提供することができる。
【００６２】
請求項１２に記載の発明では、押圧部材及びワックスを含有したトナーを用い、立上げ時間が短く、さらにはオイルレスでも定着可能な定着装置を有する画像形成装置を提供することができる。請求項１３に記載の発明では、押圧部材及びワックスを含有したトナーを用い、立上げ時間が短く、さらにはオイルレスでも定着可能なカラー定着装置を有する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の定着装置を具えたカラー画像形成装置の全体構成図である。
【図２】実施の形態１の定着装置の構成図である。
【図３】定着装置をニップ入口側から見た概略図である。
【図４】実施の形態２の定着装置の構成図である。
【図５】実施の形態３の定着装置の構成図である。
【図６】実施の形態４の定着装置の構成図である。
【図７】実施の形態５の定着装置を電子写真の変形例に適用した概略図である。
【図８】従来の定着装置の構成図である。
【図９】従来の定着装置における、定着ベルト回転時における押圧部材の不均一な加圧状態を示す説明図である。
【図１０】従来の定着装置における、押圧部材の長手方向の不均一な加圧状態を示す説明図である。
【図１１】従来の定着装置における、第２のニップでのベルト浮きを示す説明図である。
【符号の説明】
１加圧ローラ（加圧部材）２，１２定着ベルト（ベルト部材）
３，１３，４２，６０押圧部材４，１１，４９圧縮ばね
５，４５加熱ローラ
６，７，４７，４８ハロゲンヒータ（加熱手段）
８，４３支持ローラ９引張スプリング
１０，４０定着ロ−ラ
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ定着装置
３１支持軸３２，３３側板
４１グラファイト部材（潤滑部材）
４４加圧ベルト（ベルト部材）
５１喰い込み量制御カム（喰い込み量制御部材）
Ａ支点

Claims

押圧部材と、該押圧部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、
前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、
前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっていることを特徴とする定着装置。
押圧部材と、定着部材と、該押圧部材及び定着部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材及び定着部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記押圧部材は前記定着部材より前記ベルト部材の搬送方向上流側に位置し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることでトナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、
前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、
前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっており、
前記押圧部材のニップ最下流部は、前記定着部材のニップ最上流部と接近した位置となっていることを特徴とする定着装置。
押圧部材と、該押圧部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、
前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、
前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっており、
さらに前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材の前記加圧部材に対する喰い込み量を制御する喰い込み量制御部材を備えたことを特徴とする定着装置。
前記喰い込み量制御部材は、前記ベルト部材の駆動時に、前記ニップを通過させる記録シートの種類によって、前記押圧部材の前記加圧部材に対する喰い込み量を制御する請求項３記載の定着装置。
前記加熱手段を投入した定着装置の立上げ時は、前記喰い込み量制御部材によって、前記押圧部材の前記加圧部材に対する喰い込み量を低減、あるいはなくす請求項３又は４記載の定着装置。
前記押圧部材は、弾性体である請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
前記押圧部材は、剛体の支持部材に弾性層を有している請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
前記押圧部材は、該押圧部材の支点と前記押圧部材の前記ベルト部材に面する部位が一体に形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の定着装置。
押圧部材と、該押圧部材に懸架された無端状のベルト部材と、該ベルト部材を介して前記押圧部材に対向しニップを形成する加圧部材とを備え、前記ベルト部材又は前記加圧部材を加熱する加熱手段を有し、前記ニップにトナー像を担持した記録シートを搬送し、前記ニップを通過させることで該トナー像を加熱溶融して記録シートに定着させる定着装置において、
前記押圧部材は、保持用の支点を中心に揺動自在となっており、
前記押圧部材の支点は、前記ベルト部材の駆動時に、前記押圧部材が前記加圧部材に対して押圧面が増える喰い込み方向に揺動可能な位置となっており、
さらに前記押圧部材のニップ上流側に、前記ベルト部材の駆動時に、前記ベルト部材に接触する潤滑部材を設けたことを特徴とする定着装置。
前記押圧部材と前記ベルト部材との間に低摩擦部材が配設され、前記押圧部材と前記ベルト部材との間の摩擦係数μ１は、前記ベルト部材と前記加圧部材との間の摩擦係数μ２より小さくなっている請求項１ないし９のいずれかに記載の定着装置。
少なくとも結着樹脂、着色剤、及びワックスを含有したトナーを用いている請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着装置。
請求項１ないし１１のいずれかに記載の定着装置を有する画像形成装置。
前記画像形成装置は、カラー画像形成装置である請求項１２記載の画像形成装置。