JP2006133326A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力の低減を図り、且つベルトの片寄りを低減することができ、さらに、コールドオフセットやホットオフセットを防止することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 少なくとも２つの支持部材２１と、各支持部材２１に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状のベルト２２と、ベルト２２を加熱する熱源２３と、ベルト２２に圧接される加圧部材２４とが備えられた定着装置４において、各支持部材２１の間に掛け渡されたベルト２２の掛渡部２９，３０のうちの一方の掛渡部２９は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部３０は、無張力状態で掛け渡され、引張状態の掛渡部２９の外側に加圧部材２４が接触して定着ニップ部２８を形成しており、定着ニップ部２８は、熱源２３によって、記録体Ｘ搬送方向の上流側から下流側に下降する温度勾配が付与される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばレーザープリンタやレーザーファックス、デジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置に内蔵される定着装置、およびその定着装置が備えられた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラム上をほぼ一様に帯電させた後、当該感光体ドラムをレーザースキャニングユニット等により露光して画像信号に応じた静電潜像を形成し、その後、現像器により帯電されたトナーを前記感光体ドラム上に供給して顕像化し、そのトナー像をシート（記録体）に転写する。シートに転写されたトナー像は、シート上に担持されているだけであって固定されていないため、画像形成装置に備えられた定着装置によりトナー像を加熱加圧し、トナー像を熱溶融定着させてシート上に固定された画像を形成する。

従来の定着装置は、筒状の金属製ヒートローラー（伝熱部材）と、ヒートローラーに圧接されたプレスローラー（加圧部材）と、ヒートローラー内に挿装されて輻射熱によってヒートローラーを加熱するハロゲンランプ（熱源）とを基本構成としている。この定着装置（２ローラー方式）によれば、ヒートローラーとプレスローラーとが互いに圧接されて形成された定着ニップ部に、トナー像を担持するシートを挟持搬送させることで、シート上のトナー像が、ヒートローラーの熱によって加熱されるとともに、ヒートローラーとプレスローラーとの圧接によって加圧され、シートに定着される。

従来の定着装置では、常温状態のヒートローラーを、トナーが溶融される１６０℃〜２００℃程度の定着温度まで加熱するには、相当の時間がかかる。よって、従来の定着装置では、電源を入れたときから実際にプリントを開始するまでには、相当長いウォームアップタイムが必要である。また、プリント待機時からのプリント開始までの時間を短くするため、定着装置の温度を常に高温に保つ必要があるが、定着装置の温度を高温に保つにはハロゲンランプで常に加熱する必要があり、消費電力が増大する。

上記した従来の定着装置に鑑み、近年、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力の低減を図った定着装置が多々提案されている。

例えば、磁束により電流を誘導させて発熱させる電磁誘導加熱方式の定着装置がある。電磁誘導加熱方式の定着装置は、円筒状または断面半円弧状のホルダーと、ホルダーに外嵌され、且つ導電層および抵抗体層が積層されてなる円筒状のフィルムと、ホルダーの内部に設けられた励磁コイルおよび磁性コアからなる磁場発生手段と、フィルムの外周面に圧接されて定着ニップ部を形成するプレスローラーとを基本構成としている。上記した電磁誘導加熱方式の定着装置によれば、磁場発生手段により発生する磁束によって渦電流が発生し、この渦電流により導電層にジュール熱が発生し、このジュール熱によって定着ニップ部の温度が上昇する。このように、ＩＨ方式によって定着ニップ部が定着温度まで加熱されるため、定着ニップ部の温度を短時間で定着温度まで上昇させることができ、ウォームアップタイムを短縮することができる。また、フィルムはヒートローラーに比べ低熱容量なため、消費電力を低減させることができる（例えば、特許文献１参照。）。しかし、磁場発生手段を備える必要があるため、２ローラー方式の定着装置に比べて部品コストが高くなるという問題がある。また、フィルム内周面がホルダー等に対して摺動されるため、摺動部分の磨耗によってフィルムの寿命が限られるとともに材料の選択も狭められるという問題がある。

また、上記した２ローラー方式の定着装置に備えられたプレスローラーをチューブ状のプレスベルトに置き換え、このプレスベルトの一部をその内方からヒートローラーに向けて押圧して定着ニップ部を形成するプレスベルト押圧方式の定着装置がある。このプレスベルト押圧方式の定着装置は、ハロゲンランプ等の熱源によって加熱されるとともに軸回転するヒートローラーと、ヒートローラーに当接して従動される無端状のプレスベルトと、プレスベルトをその内方からヒートローラーに向けて面で押圧する押圧部材とを基本構成としている。このような構成からなるプレスベルト押圧方式の定着装置によれば、面で押圧されたプレスベルトがヒートローラーに圧接されて定着ニップ部を形成しているため、広い定着ニップ部が形成され、これによって、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力を低減させることができ、且つ、部品コストは電磁誘導加熱方式の定着装置に比べて軽減することができる（例えば、特許文献２参照。）。しかし、プレスベルトの内周面が、押圧部材によって面で押圧されて摺動されるため、摺動部分の磨耗によってプレスベルトや押圧部材の寿命が限られるとともに材料の選択も狭められるという問題が解決できない。

また、上記した２ローラー方式の定着装置に備えられたヒートローラーを、周方向に移動自在のヒートベルトを用いたヒートベルトユニットに置き換え、ヒートベルトとプレスローラーとを圧接させることで定着ニップ部を形成するヒートベルト方式の定着装置がある。このヒートベルト方式の定着装置は、支持ローラーおよび円筒状の加熱ローラーに無端状のヒートベルトを巻回してなるヒートベルトユニットと、支持ローラーおよび加熱ローラーの間に掛け渡されたヒートベルトの掛渡部に圧接された円筒状のプレスローラーと、加熱ローラー内やプレスローラー内に内蔵されたハロゲンランプとを基本構成としている。このような構成からなるヒートベルト方式の定着装置によれば、広い定着ニップ部が形成されるため、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力を低減させることができ、且つ、摺動する部分もないため、部材が磨耗することもなく、材料選択の余地も広げられる。また、部品コストも電磁誘導加熱方式の定着装置に比べて軽減することができる（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００４−１２６２７４号公報 特開２００４−１２６８２号公報 特開２００４−２０５８７７号公報

しかしながら、上記した従来のヒートベルト方式の定着装置では、支持ローラーおよび加熱ローラーによってヒートベルトを張架させており、ヒートベルトは張力が作用した状態で掛け渡されているため、ヒートベルトを回転させていると、各ローラーの寸法精度や組付け精度の誤差およびヒートベルト周長の幅方向のばらつきなどにより、ヒートベルトが支持ローラーや加熱ローラーの軸方向に移動し、一方側に寄っていくという問題が存在する。

また、上記した従来のヒートベルト方式の定着装置では、加熱された定着ニップ部の温度は全体的に均一になるため、シート上に担持されたトナー像が定着ニップ部の入口付近を通過するとき、トナー像が十分に加熱されていない状態となり、トナーとシートとの界面付近が十分に溶かされず、トナーとベルトとの接着力や静電吸着力により、トナー像の一部がベルトに付着する現象（コールドオフセット）を引き起こす虞がある。また、シート上に担持されたトナー像が定着ニップ部の出口付近を通過するとき、トナー像が加熱され過ぎて、トナーの凝集力がベルトとシートとの接着力等を下回ることでトナー像が分断され、トナー像の一部がベルトに付着する現象（ホットオフセット）を引き起こす虞がある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、ウォームアップタイムを短縮するとともに消費電力の低減を図り、且つベルトの片寄りを低減することができ、さらに、コールドオフセットやホットオフセットを防止することができる定着装置および画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、少なくとも２つの支持部材と、各支持部材に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、該ベルトを加熱する熱源と、前記ベルトに圧接される加圧部材とが備えられ、前記ベルトと前記加圧部材との間に形成される定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録体に加熱融着させる定着装置において、前記各支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうちの一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記加圧部材が接触して前記定着ニップ部を形成しており、前記定着ニップ部は、前記熱源によって、前記記録体搬送方向の上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、少なくとも２つの支持部材と、各支持部材に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、該ベルトに圧接される伝熱部材と、該伝熱部材を加熱する熱源とが備えられ、前記ベルトと前記伝熱部材との間に形成される定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録体に加熱融着させる定着装置において、前記各支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうちの一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記伝熱部材が接触して前記定着ニップ部を形成して前記定着ニップ部は、前記熱源によって、前記記録体搬送方向の上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、記録体にトナー像を静電気的に転写させる画像形成手段が備えられている画像形成装置において、請求項１または２記載の定着装置が備えられていることを特徴としている。

本発明の請求項１および２に係る発明によれば、少なくとも２つの支持部材間に掛け渡されているベルトの引張状態の掛渡部に加圧部材又は伝熱部材が圧接されることで、２つの支持部材間で広い定着ニップ部が形成される。これによって、定着時間が長くなり、充分な定着性を得ることができ、また、加熱されるベルトが低熱容量であるため、ウォームアップタイムを短縮するとともに、消費電力の低減を図ることができる。また、加圧部材又は伝熱部材が接触しない掛渡部は無張力状態で掛け渡されているため、無張力状態の掛渡部のところで、ベルト自体の歪みや支持部材の断面形状の歪み等によるベルトの動きを吸収することができ、ベルトが支持部材の軸方向に移動することを低減することができる。また、熱源によって、定着ニップ部に上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されていることで、記録体上に担持されたトナー像が定着ニップ部の入口付近を通過するとき、トナー像は高温で加熱される。これによって、トナー像は、ベルトに付着しない程度の粘度に溶融され、コールドオフセットを防止することができる。また、トナー像が定着ニップ部の出口付近を通過するとき、トナー像は低温で加熱される。これによって、トナー像は、分断が起きない程度の凝集力を有することとなり、ホットオフセットを防止することができる。さらに、本発明は、高価な部品等を使わずに構成されているため、経済的にも有利な効果を有する。

また、請求項３に係る発明によれば、ウォームアップタイムが短縮されるとともに消費電力が低減され、ベルトの片寄りが低減され、オフセットが起こり難く、さらに低コストの部品で構成された定着装置が備えられていることによって、ウォームアップタイムが短縮され、消費電力が低減され、オフセットを防止することで画質が向上し、低コスト且つ機械的不具合が生じ難い画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の第一、第二の実施の形態について、図面に基いて説明する。

［第一の実施の形態］
図１は、画像形成装置１の主要部の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように、本実施形態による画像形成装置１には、搬送ユニット２と、搬送ユニット２上に配設されて紙等のシート（記録体）Ｘにトナー像を静電気的に転写させる複数の画像形成ユニット（画像形成手段）３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫと、トナー像を担持するシートＸを挟持搬送しつつ、トナー像をシートＸに溶融加圧固定（定着）させる定着器（定着装置）４とが備えられている。

予め、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫについて説明しておく。
画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫは、感光体ドラム（像担持体）６を帯電させ、帯電された感光体ドラム６表面上にレーザー光１１を走査させて露光を行い、露光によって形成された潜像の現像を行い、現像によって形成された顕像（トナー像）を後述する転写ベルト１０によって搬送されたシートＸに転写するものである。複数ある画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫは、ここでは、後述する転写ベルト１０に沿ってその移送方向に順に配置されるものであり、転写ベルト１０の移送方向を基準に、最上流側からそれぞれマゼンタ、イエロー、シアン、ブラック各色のトナー像を形成するものである。画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫには、感光体ドラム６、露光装置（露光手段）７、現像器（現像手段）８、帯電ローラー９およびクリーニング手段１９がそれぞれ備えられている。

感光体ドラム６は像担持体の一例であり、図１に示す矢印方向に軸回転するものであり、露光装置７からのレーザー光１１が照射されて表面に潜像を形成するものである。
露光装置７は、微小スポットに結像されたレーザー光１１を、感光体ドラム６上の露光位置において、感光体ドラム６の回転軸に平行な直線上を一定方向に走査させるものである。

現像器８は、潜像を現像して顕像を形成するものであって、所定の色を有する粉体のトナーを摩擦帯電させて、負電荷を帯びさせ、露光により非露光部分と比較し現像電位に対して正電位とされた感光体ドラム６の露光部分にトナーを供給して、トナーを感光体ドラム６の表面に付着させるものである。現像器８内には、トナーと、トナーを攪拌して帯電させる攪拌器１２ｄと、帯電したトナーを現像ローラー１２ａ側に搬送する供給ローラー１２ｃと、供給ローラー１２ｃで供給されたトナーをその帯電電荷によるクーロン力で表面に付着させ、感光体ドラム６近傍に搬送する現像ローラー１２ａと、現像ローラー１２ａ上でトナーの層厚を一定厚さに規制するための現像ブレード１２ｂとが設けられている。

クリーニング手段１９は、感光体ドラム６に当接して感光体ドラム６表面のトナーを除去する感光体ドラムクリーニングローラー１９ａと、クリーニングローラ１９ａの近傍に配置され該クリーニングローラ１９ａによって除去されたトナーを収集する図示せぬ箱体とから構成される。

帯電ローラー９は、画像形成時に感光体ドラム６の表面電位を所定電位とするためのもので、金属軸に導電性を付与した弾性体によりローラー部が構成され、感光体ドラムクリーニングローラー１９の下流側の帯電位置で感光体ドラム６と当接する。そして、図示しない軸受けをバネなどの付勢手段により押圧することにより、帯電ローラー９が感光体ドラム６に対して所定圧力で押し当てられるものである。その結果、ローラー部が変形して感光体ドラム６に対して周方向に所定幅で当接するニップ部が形成され、帯電ローラー９に直流電圧が印加されたとき、感光体ドラム６表面を所定電位に帯電できるようになっている。また、帯電ローラー９には、帯電ローラークリーニングローラー２０が当接しており、帯電ローラー９表面の汚れを除去するようになっている。

次に、搬送ユニット２について説明する。
搬送ユニット２には、内周部に配設された従動ローラー１３ｂ、１３ｃおよびテンションローラー１４により一方向に循環移動される無端状の転写ベルト１０と、駆動ローラー１３ａと、転写ベルト１０を感光体ドラム６に転写位置で当接させるように保持される転写ローラー１６ａと、転写ベルト１０にクリーニングブレードを当接して転写ベルト１０表面の付着物をかき落とし、かき落された付着物を回収するスペースを備えるベルトクリーニングユニット１７とが備えられている。

転写ベルト１０の材質は、シートＸを挟んで感光体ドラム６と対向したとき、裏面に当接する転写ローラー１６ａに印加された転写電圧により感光体ドラム６上のトナーを吸引できるようにした例えば誘電体シートが用いられる。また、転写ベルト１０は光を反射させる光反射特性を有するものである。

転写ローラー１６ａは、例えば、金属製の回転軸に導電性または半導電性の合成ゴムなどでローラー部が形成されており、その回転軸には転写用高圧電源（図示省略）が接続され、ローラー部の表面電位が制御されるようになっている。
ここで、転写ローラー１６ａと、そのローラー部の表面電位を制御する制御部１６とによって、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫによって形成されるトナー像を、転写ベルト１０によって搬送されるシートＸに静電気的に転写する転写ユニット１８が構成される。

次に、定着器４について説明する。
図２は定着器４の構成を表す概略図である。図２に示すように、定着器４には、複数（図では２つ）の支持部材２１と、２つの支持部材２１に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状（筒状）の定着ベルト（ベルト）２２と、定着ベルト２２を加熱する熱源２３と、定着ベルト２２に圧接される加圧部材２４と、各支持部材２１の側方に設けられたピンチ部材２５とが備えられている。

支持部材２１は、一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であり、筒状の定着ベルト２２の内部に配置されて定着ベルト２２が外周面の一部に掛けられている。複数の支持部材２１は、加圧部材２４の近傍に加圧部材２４と離してそれぞれ配置されており、シートＸの搬送方向における上流側（図２でいう右側）と下流側（図２でいう左側）とにそれぞれ設けられている。下流側の支持部材２１は、図示せぬ駆動機構によって軸回転する駆動ローラー２６であり、上流側の支持部材２１は、回転抵抗を持ち、摩擦接触した定着ベルト２２に周方向移動に対する抵抗を与えるガイドローラー２７である。

定着ベルト２２は、長手方向がシートＸの幅よりも長く、外力を受けていない状態で略円筒形状の薄肉の部材であり、内部にそれぞれ設けられた駆動ローラー２６とガイドローラー２７によって支持されている。この定着ベルト２２は、数十ミクロンから１５０ミクロン程度の厚さの金属若しくは耐熱樹脂フィルムからなる基層の外周に、数百ミクロン程度の厚さのシリコン等の耐熱ゴムからなる弾性層を積層させ、さらにその弾性層の表面に数十ミクロン程度の厚さの耐熱性に優れたフッ素樹脂やフッ素樹脂の変成体（ポリテトラフルオロエチレン等）等からなるトナー離型層を積層させたものである。

定着ベルト２２は、内側面が駆動ローラー２６に摩擦接触されており、軸方向に回転する駆動ローラー２６に従動して周方向に移動される。また、ガイドローラー２７（上流側の支持部材２１）で定着ベルト２２に周方向移動に対する抵抗が与えられているため、駆動ローラー２６とガイドローラー２７との間に掛け渡された定着ベルト２２の掛渡部２９，３０のうち、一方（図２において下側）の掛渡部２９は、張力が持たされた引張状態で掛け渡され、他方（図２において上側）の掛渡部３０は、張力がない無張力状態で掛け渡されている。

熱源２３は、例えばハロゲンランプ等であり、熱を発する本体部が定着ベルト２２の内側に配置され、その本体部からの輻射熱によって定着ベルト２２を加熱する部材である。熱源２３は、定着ベルト２２と加圧部材２４との間に形成される定着ニップ部２８の直上に本体部が配置されるように設けられている。また、熱源２３の本体部には、断面視円弧状の指向カバー３２が外装されている。指向カバー３２は、開放された側面を定着ニップ部２８の入口２８ａの方向に向けて配置されており、熱源２３の輻射熱を定着ニップ部２８の入口２８ａ向けて集中させるものである。この指向カバー３２によって、熱源２３の輻射熱によって加熱される定着ベルト２２は、定着ニップ部２８より上流側が集中的に加熱され、定着ニップ部２８には、上流側から下流側に下降する温度勾配が付与される。また、定着ベルト２２の温度を検知する図示せぬサーミスタ等が備えられ、このサーミスタ等によって検知された検知温度に基づいて熱源２３をオンオフ切換えする温度制御手段が備えられている。

加圧部材２４は、一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であり、金属製の芯材２４ａにシリコンゴム等の耐熱弾性層２４ｂが巻き付けられた構成からなる。加圧部材２４は、引張状態の掛渡部２９の長さ方向中央部を常時機械的に押圧した状態で設けられており、加圧部材２４と掛渡部２９との間に断面視円弧状の定着ニップ部２８が形成されている。また、定着ニップ部２８には、引張状態の掛渡部２９に作用する張力に応じて法線方向の力が作用するため、定着ニップ部２８を通過するシートＸに担持されたトナー像を加圧することができる。また、定着ベルト２２外周面に圧接されて摩擦接触された加圧部材２４は、周方向に移動する定着ベルト２２に従動して軸回転される。

ピンチ部材２５は、支持部材２１と平行に設けられて一方向に軸回転可能な円柱形状の部材であり、定着ベルト２２の外側に配置されているとともに支持部材２１に近接されており、支持部材２１に巻き掛けられた定着ベルト２２の巻掛部３１が、ピンチ部材２５と支持部材２１との間で挟持されている。また、定着ベルト２２の巻掛部３１の外周面を押圧した状態で設けられて定着ベルト２２外周面に摩擦接触されたピンチ部材２５は、周方向に移動する定着ベルト２２に従動して軸回転される。

上記した構成からなる画像形成装置１の動作について説明する。画像形成装置１の全体的な動作は、周知のカラープリンター等の動作と共通するため適宜説明を省略し、定着器４の動作を中心に説明する。

まず、画像形成装置１が操作された時点で熱源２３を作動させて加熱を開始するウォームアップ工程を行う。具体的には、指向カバー３２によって指向性が持たされた熱源２３の輻射熱によって定着ベルト２２の上流側を集中的に加熱し、所定の定着温度を維持する。このとき、定着ベルト２２の下流側は指向カバー３２によって遮られ、上流側に比べて加熱され難いため、定着ニップ部２８の出口２８ｂの温度は入口２８ａの温度よりも低くなり、入口２８ａから出口２８ｂにかけての定着ニップ部２８の温度状態は、入口２８ａから出口２８ｂへ下降する状態となる。また、定着器４に備えられた図示せぬ温度調節手段によって、定着ニップ部２８の入口２８ａにおいてはコールドオフセットが生じない温度以上に、定着ニップ部２８の出口２８ｂにおいてはホットオフセットが生じない温度以下になるように、熱源２３による加熱を調節する。

また、このとき、図示せぬ駆動機構によって駆動ローラー２６を軸回転させるとともに、定着ベルト２２を駆動ローラー２６の回転に従動させて周方向に移動させる。また、定着ベルト２２が移動すると、ガイドローラー２７，加圧部材２４およびピンチ部材２５がそれぞれ従動して軸回転する。なお、定着器４からの放熱によって画像形成装置１内の温度が上昇するため、図示せぬファンによって定着器４の周囲に強制対流を発生させて画像形成装置１内部を冷却する。

次に、定着器４の温度が所定の定着温度に達した時点で、画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫによって、転写ベルト１０により搬送されたシートＸに画像を形成する工程を行う。具体的には、偏向されたレーザー光１１を照射し、帯電ローラー９によって帯電された感光体ドラム６表面にレーザー光１１を走査させて潜像を形成し、該潜像を現像器８によって現像してトナー像を形成し、感光体ドラム６表面に形成されたトナー像を転写ベルト１０によって搬送されたシートＸに転写する。

次に、トナー像を担持したシートＸを定着器４に搬送し、定着ベルト２２と加圧部材２４とでシートＸを挟持搬送しつつトナー像をシートＸに溶融定着させる工程を行う。具体的には、トナー像を担持したシートＸを、搬入側（図２において右側）から定着ニップ部２８に搬入し、定着ニップ部２８を通過させて、搬出側（図２において左側）から搬出する。シートＸが定着ニップ部２８を通過する際、シートＸ上に担持されたトナー像を、定着ベルト２２の熱によって溶融するとともに加圧部材２４によって加圧してシートＸに定着させる。このとき、定着ニップ部２８の入口２８ａ付近において、シートＸ上に担持されたトナー像をコールドオフセットが生じない程度に加熱溶融させ、その後、定着ニップ部２８の出口２８ｂ付近において、シートＸ上に溶融加圧されたトナー像の温度をホットオフセットが生じない程度まで低下させる。

上記した構成からなる定着器４によれば、２つの支持部材２１間に掛け渡されている定着ベルト２２の引張状態の掛渡部２９に加圧部材２４が圧接されることで、２つの支持部材２１間で広い定着ニップ部２８が形成される。これによって、定着時間が長くなり、充分な定着性を得ることができる。また、加熱される定着ベルト２２が低熱容量であるため、ウォームアップタイムを短縮するとともに、消費電力の低減を図ることができる。また、加圧部材２４が接触しない掛渡部３０は無張力状態で掛け渡されているため、無張力状態の掛渡部３０のところで、定着ベルト２２自体の歪みや支持部材２１の断面形状の歪み等による定着ベルト２２の動きを吸収することができ、定着ベルト２２が支持部材２１の軸方向に移動することを低減することができる。さらに、本発明は、高価な部品等を使わずに構成されているため、経済的にも有利な効果を有する。

また、定着ニップ部２８において、上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されていることで、シートＸ上に担持されたトナー像が定着ニップ部２８の入口２８ａ付近を通過するとき、トナー像は高温で加熱される。これによって、トナー像は、定着ベルト２２に付着しない程度の粘度になるまで加熱溶融され、コールドオフセットを防止することができる。また、トナー像が定着ニップ部２８の出口２８ｂ付近を通過するとき、トナー像は低温で加熱される。これによって、トナー像は、分断が起きない程度の凝集力を有することとなり、ホットオフセットを防止することができる。なお、複数の色（マゼンタ、イエロー、シアン、ブラック）を重ね合わせて形成されるカラーのトナー像はオフセット現象が起こり易いため、上記した定着器４は、特にカラー印刷対応の機種に有効である。

また、ウォームアップタイムが短縮されるとともに消費電力が低減され、ベルトの片寄りが低減され、オフセットが起こり難く、さらに低コストの部品で構成された定着器４が備えられていることによって、ウォームアップタイムが短縮され、消費電力が低減され、オフセットを防止することで画質が向上し、低コスト且つ機械的不具合が生じ難い画像形成装置１を提供することができる。

また、定着ベルト２２を支持する２つの支持部材２１は、軸回転可能なローラー状の駆動ローラー２６およびガイドローラー２７からなっており、定着ベルト２２の掛渡部２９に圧接される加圧部材２４も軸回転可能なローラー状のものであるため、定着ベルト２２に対して摺動する部分がなく、定着ベルト２２が磨耗によって損傷することがない。

［第二の実施の形態］
次に、本発明に係る定着装置および画像形成装置の第二の実施の形態について、図面に基いて説明する。なお、第二の実施の形態では、第一の実施の形態と同様の構成からなるところはその説明を省略する。

図３は定着器１０４の構成を表す概略図である。図３に示すように、第二の実施の形態は、簡単にいうと、第一の実施の形態における支持部材２１、定着ベルト２２およびピンチ部材２５からなる構成を円筒状の伝熱部材１２４に置き換えるとともに、第一の実施の形態における加圧部材２４を支持部材１２１、定着ベルト１２２およびピンチ部材１２５からなる構成に置き換えたものである。

定着器１０４には、複数（図では２つ）の支持部材１２１と、２つの支持部材１２１に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状（筒状）の定着ベルト（ベルト）１２２と、定着ベルト１２２に圧接される伝熱部材１２４と、伝熱部材１２４を加熱する熱源１２３と、各支持部材１２１の側方に設けられたピンチ部材１２５とが備えられている。

伝熱部材１２４は、一方向に軸回転可能な円筒形状の部材であり、例えばアルミやステンレス，鉄等の熱伝導性に優れた材料からなる。伝熱部材１２４の表面は、トナーの付着を防ぐため、耐熱性に優れたフッ素樹脂やフッ素樹脂の変成体（ポリテトラフルオロエチレン等）によってコーティングされている。伝熱部材１２４は、引張状態の掛渡部１２９の長さ方向中央部を常時機械的に押圧した状態で設けられており、伝熱部材１２４と掛渡部１２９との間に断面視円弧状の定着ニップ部１２８が形成されている。

熱源１２３は、例えばハロゲンランプ等であり、熱を発する本体部が伝熱部材１２４の内部に配置され、その本体部からの輻射熱によって伝熱部材１２４を加熱する部材である。熱源１２３の本体部には、断面視円弧状の指向カバー１３２が外装されている。指向カバー１３２は、開放された側面を定着ニップ部１２８の入口１２８ａの方向に向けて配置されており、熱源１２３の輻射熱を定着ニップ部１２８の入口１２８ａ向けて集中させるものである。この指向カバー１３２によって、熱源１２３の輻射熱によって加熱される伝熱部材１２４は、定着ニップ部１２８より上流側が集中的に加熱され、定着ニップ部１２８には、上流側から下流側に下降する温度勾配が付与される。

上記した構成からなる定着器１０４によれば、定着ニップ部１２８において、上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されていることで、シートＸ上に担持されたトナー像が、定着ニップ部１２８の入口１２８ａ付近を通過するとき、トナー像は高温で加熱される。これによって、トナー像は、伝熱部材１２４の外周面に付着しない程度の粘度になるまで加熱溶融され、コールドオフセットを防止することができる。また、トナー像が定着ニップ部１２８の出口１２８ｂ付近を通過するとき、トナー像は低温で加熱される。これによって、トナー像は、分断が起きない程度の凝集力を有することとなり、ホットオフセットを防止することができる。

以上、本発明に係る定着装置および画像形成装置の第一，第二の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第一の実施の形態では、無端状の定着ベルト２２の内部にその内周面と離して配置された熱源２３に、定着ニップ部２８の入口２８ａ側に輻射熱を集中させる指向カバー３２を外装させることで、定着ニップ部２８において上流側から下流側に下降する温度勾配を付与しているが、本発明は、上流側の支持部材を直接或いは間接的に加熱する熱源を設けて、加熱された支持部材の熱を接触している上流側のベルトに伝えることで、定着ニップ部において上流側から下流側に下降する温度勾配を付与してもよい。また、上流側の支持部材に対向するピンチ部材を直接或いは間接的に加熱する熱源を設けて、加熱されたピンチ部材の熱を接触している上流側のベルトに伝えることで、定着ニップ部において上流側から下流側に下降する温度勾配を付与してもよい。また、上流側のベルトに熱源を直接接触させてベルトを加熱することで、定着ニップ部において上流側から下流側に下降する温度勾配を付与してもよい。

また、上記した第二の実施の形態では、伝熱部材１２４の内部にその内周面と離して配置された熱源１２３に、定着ニップ部１２８の入口１２８ａ側に輻射熱を集中させる指向カバー１３２を外装させることで、定着ニップ部１２８において上流側から下流側に下降する温度勾配を付与しているが、本発明は、熱源を伝熱部材の外部の上流側に配置してもよく、また、熱源を上流側の伝熱部材に接触させて伝熱部材を直接加熱してもよい。

また、上記した第一，第二の実施の形態では、支持部材２１は上流側および下流側にそれぞれ２つ設けられているが、２つ以上の支持部材が備えられていてもよく、上下流側の支持部材をそれぞれガイドローラーとするとともに、もう一つの支持部材を駆動ローラーとしてもよい。

また、上記した第一，第二の実施の形態では、ガイドローラー２７，１２７（上流側の支持部材２１）が回転抵抗を持ち、定着ベルト２２，１２２に周方向移動に対する抵抗を与えることによって、一方の掛渡部２９，１２９に張力を持たせるとともに、他方の掛渡部３０，１３０を無張力状態にしているが、本発明は、上流側および下流側の支持部材をそれぞれ軸回転させる駆動機構を備え、下流側の支持部材を上流側の支持部材の線速度よりも速い線速により軸回転させ、且つ上流側にある支持部材の外周面を下流側にある支持部材の外周面よりも滑らかに形成し、ベルトと下流側の支持部材との摩擦力がベルトと上流側の支持部材との摩擦力よりも大きくなっていることで、一方の掛渡部に張力を持たせるとともに、他方の掛渡部を無張力状態にしてもよい。

また、上記した第一，第二の実施の形態では、支持部材２１，１２１が軸回転可能なローラー状の部材からなっているが、本発明は、断面視円弧状の支持部材が固定されて設けられ、ベルトを支持部材に摺動させるものでもよく、その形状は適宜変更可能である。
また、上記した第一の実施の形態では、加圧部材２４が軸回転可能なローラー状の部材からなっているが、本発明は、断面視円弧状の加圧部材が固定されて設けられ、ベルトを加圧部材に摺動させるものでもよく、その形状は適宜変更可能である。
また、上記した第二の実施の形態では、伝熱部材１２４が軸回転可能なローラー状の部材からなっているが、本発明は、断面視円弧状の伝熱部材が固定されて設けられ、ベルトを伝熱部材に摺動させるものでもよく、その形状は適宜変更可能である。
また、上記した第一，第二の実施の形態では、ピンチ部材２５，１２５が軸回転可能なローラー状の部材からなっているが、本発明は、断面視円弧状のピンチ部材が固定されて設けられ、ベルトをピンチ部材に摺動させるものでもよく、その形状は適宜変更可能である。

また、上記した第一，第二の実施の形態では、支持部材２１，１２１の側方にピンチ部材２５，１２５が備えられているが、本発明は、ピンチ部材が備えられていなくてもよい。また、上記した第一，第二の実施の形態では、両側の支持部材２１，１２１と加圧部材２４或いは伝熱部材１２４とが互いに離れて配置されているが、本発明は、両側の支持部材が、加圧部材或いは伝熱部材にそれぞれ圧接されていてもよく、この場合ピンチ部材は両側とも不要である。また、両側の支持部材のうち、何れか一方の支持部材が、加圧部材或いは伝熱部材に圧接され、他方の支持部材が、加圧部材或いは伝熱部材とが互いに離れて配置されていてもよく、この場合一方の支持部材側のピンチ部材は不要である。

また、上記した第一，第二の実施の形態では、複数の画像形成ユニット３Ｍ、３Ｙ、３Ｃ、３ＢＫを備えるカラー印刷対応の画像形成装置１について説明しているが、本発明に係る画像形成装置は、画像形成ユニットが１つだけ備えられたモノクロ印刷用のものでもよい。なお、本発明は、定着ニップ部が広く加熱溶融時間を長くとることができるため、溶融し難いカラーのトナー像を定着させるカラー印刷対応機種に、特に有効である。
また、記録体はシートＸに限らず、板状の記録体であってもよく、記録体の形状および材質は適宜変更可能である。

本発明に係る定着装置および画像形成装置の第一の実施の形態を説明するための画像形成装置の概略図である。 本発明に係る定着装置および画像形成装置の第一の実施の形態を説明するための定着装置の概略図である。 本発明に係る定着装置および画像形成装置の第二の実施の形態を説明するための定着装置の概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
３Ｍ，３Ｙ，３Ｃ，３ＢＫ 画像形成ユニット（画像形成手段）
４，１０４ 定着器（定着装置）
２１，１２１ 支持部材
２２，１２２ 定着ベルト（ベルト）
２３，１２３ 熱源
２４ 加圧部材
２６，１２６ 駆動ローラー（支持部材）
２７，１２７ ガイドローラー（支持部材）
２８，１２８ 定着ニップ部
２９，１２９ 引張状態の掛渡部（一方の掛渡部）
３０，１３０ 無張力状態の掛渡部（他方の掛渡部）
１２４ 伝熱部材
Ｘ シート（記録体）

Claims (3)

1. 少なくとも２つの支持部材と、各支持部材に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、該ベルトを加熱する熱源と、前記ベルトに圧接される加圧部材とが備えられ、
   前記ベルトと前記加圧部材との間に形成される定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録体に加熱融着させる定着装置において、
   前記各支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうちの一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記加圧部材が接触して前記定着ニップ部を形成しており、
   前記定着ニップ部は、前記熱源によって、前記記録体搬送方向の上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されることを特徴とする定着装置。
2. 少なくとも２つの支持部材と、各支持部材に巻回されて周方向に移動可能に支持された無端状のベルトと、該ベルトに圧接される伝熱部材と、該伝熱部材を加熱する熱源とが備えられ、
   前記ベルトと前記伝熱部材との間に形成される定着ニップ部に、トナー像が静電気的に担持された記録体を通過させることで、前記トナー像を前記記録体に加熱融着させる定着装置において、
   前記各支持部材の間に掛け渡された前記ベルトの掛渡部のうちの一方の掛渡部は、引張状態で掛け渡され、他方の掛渡部は、無張力状態で掛け渡され、前記引張状態の掛渡部の外側に前記伝熱部材が接触して前記定着ニップ部を形成して
   前記定着ニップ部は、前記熱源によって、前記記録体搬送方向の上流側から下流側に下降する温度勾配が付与されることを特徴とする定着装置。
3. 記録体にトナー像を静電気的に転写させる画像形成手段が備えられている画像形成装置において、
   請求項１または２記載の定着装置が備えられていることを特徴とする画像形成装置。
   
   

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