JP2006258961A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は記録用紙の搬送速度の高速化に伴い転写されたトナー画像を安定的に定着することを課題とする。
【解決手段】 定着ユニット４０は、加圧部４１Ａと定着部４１Ｂとが記録用紙Ｐの搬送経路の両側に対向配置されている。加圧側パッド４２Ａと定着側パッド４２Ｂは、用紙搬送方向に長いニップ部を形成すると共に、電熱ヒータ４３Ａ，４３Ｂによる加熱位置で記録用紙Ｐを変形させないため、定着後のカール量を低減することが可能になる。加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの外周には、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂが巻き掛けされており、加圧側パッド４２Ａ及び定着側パッド４２Ｂの外周にはグリス等の潤滑材が塗布され、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂとインナーベルト４４Ａ，４４Ｂとの摺動抵抗が低減されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、記録媒体に転写されたトナー画像を熱と圧力で定着させるように構成された定着装置及び画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置は、着色粒子を記録用紙（記録媒体）の表面に画像として顕像化させる現像工程と、顕像化された着色粒子画像を記録用紙に定着させる定着工程を行なうように構成されている。上記着色粒子には、電子写真専用のトナーと呼ばれる粉末が用いられる。トナ−は、加熱により融解し、冷却により凝固する性質を有する。上記定着工程では、このトナ−の性質を利用して、トナ−を加熱させることにより融解させ、記録用紙に定着させる。

従来、記録用紙に転写されたトナー画像を定着する定着装置としては、加熱ローラをローラ内部に配置されたハロゲンヒーターにて加熱し、その加熱ローラに圧力ローラをコイルスプリングなどで押圧し、ローラ間にニップ部を形成し、その間にトナーが付着している記録用紙を通過させ、加圧及び加熱し定着する方式がある（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このようなローラ同士を圧接する方式では、高速化に伴い、記録用紙に転写されたトナーを加熱する距離を長くする必要がある。そこで、このような問題に対処するため、表面が弾性変形する回転可能な加熱ローラに対向するように装架されたベルト（エンドレスベルト）を搬送方向に駆動し、ベルトを加圧部材により押圧して記録用紙に圧接するニップ部を形成し、ベルトと加熱ローラとの間に送り込まれる記録用紙上のトナー画像を加圧及び加熱し定着させるベルトニップ方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特許第２８７５４２３号公報 特許第３２９８３５４号公報

上記特許文献１のように記録用紙をローラ間で加熱及び加圧してトナー画像を記録用紙に定着させる場合、ローラ間を通過した記録用紙がローラの外周形状に沿うようにカール（湾曲した状態）してしまう。

このような特許文献１による問題は、特許文献２のようにベルトと加熱ローラとの組み合わせによって加圧する搬送距離を大きくすることで解消することができる。しかしながら、特許文献２の構成のものでは、加圧手段がベルトを加熱ローラ側に加圧する構成であるので、加圧する距離を大きくするに連れてベルトの摺動抵抗も増大するという問題が生じる。

また、ベルトの摺動抵抗を軽減する対策としては、例えば、ベルトにグリス等の潤滑剤を塗布する方法が考えられるが、この場合、駆動ローラに対してベルトが滑ってしまい記録用紙の搬送速度が安定せず、変動してしまうという問題が生じる。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、加圧部材の平面による定着性を高めながら、ベルトの摺動抵抗を低減してベルトの安定走行を可能とした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。

上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。

請求項１記載の発明は、未定着トナー画像が形成された記録媒体を加熱する加熱部と、該加熱部により加熱された状態で前記記録媒体を加圧する加圧部とを有し、前記加熱部及び前記加圧部により前記記録媒体を加熱すると共に加圧して前記未定着トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、前記加熱部と前記加圧部のうち少なくとも何れか一方を、前記記録媒体の搬送方向に延在形成された平面を有する加圧部材の外周に第１のベルトを巻き掛けし、該第１のベルトの外周に第２のベルトを巻き掛けし、該第２のベルトが前記記録媒体を搬送する方向に駆動される構成としたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、未定着トナー画像が形成された記録媒体を加圧する平面を有し、該平面を互いに対向させるように配置された一対の加圧部材と、該一対の加圧部材のうち少なくとも何れか一方の内側に配置され、前記記録媒体をトナー定着温度に加熱する加熱部材と、前記一対の加圧部材のうち少なくとも何れか一方の外周に移動可能に巻き掛けされる第１のベルトと、該第１のベルトの外周に接するように配置され、前記記録媒体が前記一対の加圧部材の間を通過するように前記記録媒体を搬送する第２のベルトと、該第２のベルトの内側から前記第２のベルトを駆動するように配置され、該第２のベルトを介して前記記録媒体のおもて面及び裏面に圧接される一対の駆動ローラと、を備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、前記第１のベルトが、両側の縁部が前記搬送ベルトの両側より横方向にはみ出すように横幅が前記第２のベルトの横幅よりも広く形成されたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、前記一対の加圧部材の平面は、横幅方向及び前記記録媒体の搬送方向に延在形成された平面であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、前記駆動ローラが、前記加圧部材の搬送方向下流側に配置され、前記第１のベルトの外側で前記搬送ベルトを介して互いに圧接される従動ローラを前記加圧部材の搬送方向上流側に配置したことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、前記第１のベルトと前記加圧部材の平面との間に低摩擦部材を配置したことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、前記低摩擦部材の表面に、潤滑剤を塗布し、前記加圧部材の外周には、前記第１のベルトの両側縁部の内側に潤滑剤をシールするシール部材を設けたことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、前記請求項１乃至７の何れかに記載の定着装置と、トナー画像を前記記録媒体上に転写する転写手段と、前記転写手段に現像されたトナー画像を供給する現像手段と、前記記録媒体を前記転写装置及び前記定着装置に搬送する搬送手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、加熱部と加圧部のうち少なくとも何れか一方を、記録媒体の搬送方向に延在形成された平面を有する加圧部材の外周に第１のベルトを巻き掛けし、第１のベルトの外周に第２のベルトを巻き掛けし、第２のベルトが記録媒体を搬送する方向に駆動される構成としたため、加圧部材の平面に沿って移動する第１、第２のベルトを介して記録媒体が加圧部材の平面に対向する距離を移動する過程で安定的に加圧及び加熱されることにより、トナー画像を確実に定着させることが可能になる。

さらに、記録媒体を搬送する第２のベルトと加圧部材との間で第１のベルトが相対的に摺動して第２のベルトの摺動抵抗を軽減できるので、第２のベルトによる搬送速度のばらつきを抑制できると共に、搬送速度の高速化にも対応することができる。

また、本発明によれば、第１のベルトと加圧部材の平面との間に低摩擦部材を配置したため、第１のベルトの摺動抵抗を軽減することで第２のベルトによる搬送速度のばらつきを抑制できる。

また、本発明によれば、低摩擦部材の表面に、潤滑剤を塗布したため、加圧部材と第１のベルトとの摺動抵抗を軽減でき、加圧部材の外周に第１のベルトの両側縁部の内側に潤滑剤をシールするシール部材を設けたため、潤滑剤が第１のベルトから第２のベルトへ漏れ出すことを防止できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明になる定着装置の実施例１を用いた画像形成装置を示す側断面図である。図１に示されるように、画像形成装置１０は、中間転写ベルト１２を４回転させ、４色の画像をかさね合わせてカラー画像の形成が可能なカラーレーザプリンタである。

画像形成装置１０は、概略、用紙カセット（紙供給部）２０、現像ユニット（現像手段）２５、定着ユニット（定着装置）４０、感光体ベルトユニット６０、中間転写ベルトユニット（転写手段）７０とを有する構成である。

感光体ベルトユニット６０は、現像ユニット２５によりトナー画像を形成される感光体ベルト１３を有する。この感光体ベルト１３は、駆動モータ１５からモータ駆動系１６を介して駆動される感光体ベルト駆動ローラ１４により矢印Ａ方向に搬送される。中間転写ベルト１２は、感光体ベルト１３と接触するニップ部Ｎの搬送力により従動搬送される。また、駆動モータ１５は、モータドライバ１８により一定回転数を維持するように制御される。

また、感光体ベルト１３は、例えば、ポリカーボネイド樹脂、ポリエチレン・テレフタレート樹脂、ポリイミド等樹脂の基材に、導電層、感光層を積層形成したものであり、厚さは０．０７５〜０．１５ｍｍである。

中間転写ベルトユニット７０は、感光体ベルト１３に形成されたトナー画像を転写される中間転写ベルト１２を有する。この中間転写ベルト１２は、例えば、ポリカーボネイド樹脂、ポリエチレン・テレフタレート樹脂、ポリイミド等樹脂のシームレスベルトであり、トナーの転写を行うために、半導電体に加工され、１０^８〜１０^１１Ω・ｃｍの体積抵抗をを有する。また、中間転写ベルト１２は、その厚さが０．０７５〜０．１５ｍｍに形成されている。

また、中間転写ベルト１２は、感光体側ローラ１７と転写側ローラ３２に巻き掛けされており、感光体ベルト１３は中間転写ベルト１２を介して感光体側ローラ１７に巻き付けられる。感光体側ローラ１７は転写側ローラ３２よりも大径とされ、感光体ベルト１３とのニップ幅を少なくとも２０ｍｍ以上になるように設けられている。

中間転写ベルトテンションローラ３３は、中間転写ベルト１２の張力付与手段であり、ばね等の付勢力により中間転写ベルト１２を押圧して張力を与える。中間転写ベルト１２は、表面にマーカが貼り付けられ、光センサ３１が反射光の有無によりマーカの通過を検知する。光センサ３１から出力された検知信号は、制御装置１９に入力され、制御装置１９は、中間転写ベルト１２が一定周期で搬送されるように演算を行なって、モータドライバ１８に指示（制御信号）を与える。

現像ユニット２５は、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の現像ユニット１０１〜１０４を有する画像形成手段を構成している。現像ユニット１０１〜１０４は、夫々各色のトナーを貯えるとともに、感光体ベルト１３に対向する端部にトナーを薄層形成するための現像ローラ２９が設けられている。

感光体ベルト１３上にトナー画像を形成する際は、リトラクト手段２６を矢印Ｄ方向に回動させて、現像ユニット２５をＥ方向に移動させ、現像ローラ２９を感光体ベルト１３に接触させる。画像形成後は、さらにリトラクト手段２６を矢印Ｄ方向に回動させ、現像ユニット２５を復帰させて現像ローラ２９を感光体ベルト１３から離脱させる。

ファーブラシ２８は、中間転写ベルト１２の残トナーを除去する消去手段である。このファーブラシ２８は、図示されないリトラクト手段により、中間転写ベルト２上の画像が記録媒体としての記録用紙Ｐに転写された後、中間転写ベルト１２に接触する位置に移動して中間転写ベルト１２の残トナーを除去し、その後中間転写ベルト１２から離脱方向に復帰する。

転写ローラ２３は、トナー画像を記録用紙Ｐに転写する転写手段であり、図示されないリトラクト手段により、転写プロセスで記録用紙Ｐを中間転写ベルト１２に押し付けて中間転写ベルト１２のトナー画像を記録用紙Ｐに転写する。そして、記録用紙Ｐを蓄積する用紙カセット２０は、装置下方で装置設置面に略水平に配置される。

画像形成装置１０の内部には、装置設置面水平方向に対し、用紙搬送経路Ｃ、中間転写ベルト１２、感光体ベルト１３、現像器２５の順に配置される。さらに、用紙搬送経路Ｃ上には、用紙カセット２０、ピックアップローラ２１、レジストローラ２２、転写ローラ２３、定着ユニット４０が配置される。

定着ユニット４０は、記録用紙Ｐの裏面（非定着側）、おもて面（トナー定着側）に対向する加圧部４１Ａと定着部４１Ｂを有する。尚、加圧部４１Ａ、定着部４１Ｂは、共に加熱手段を有する構成であるが、何れか一方に加熱手段を設けた構成としても良い。

定着ユニット４０には、温度を検出する温度センサ３７が設けられている。この温度センサ３７により検出された温度検出信号は、制御装置１９に供給され、制御装置１９において、定着ユニット４０の温度が設定温度に達したか否かが判定される。

そして、転写ローラ２３と中間転写ベルトユニット７０との間を通過する過程で未定着トナー画像が形成された記録用紙Ｐは、定着ユニット４０を通過する過程で加熱、加圧されて未定着トナーを定着される。

次に、画像形成装置１０において、画像を形成するプロセスについて説明する。画像形成装置１０で画像を形成する場合は、帯電ブラシ３０で感光体ベルト１３の感光層を帯電させ、レーザ光学ユニット２７から画像に応じたレーザ光を感光体ベルト１３の感光層に照射して電位を除去する。そして、現像ユニット２５のトナーが付着している現像ローラ２９を回転させながら感光体ベルト１３に接触させ、画像に応じたトナー層を感光体ベルト１３上に形成する。

本実施例においては、均一なトナー画像を形成するために現像ローラ２９の回転方向は矢印Ｇ方向で、感光体ベルト１３と同一方向とし、ローラ周速（回転速度）を感光体ベルト１３より速くしている。さらに、感光体ベルト１３上のトナー層は、一旦中間転写ベルト２２上に転写される。

本実施例の画像形成装置１０では、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の現像ユニット１０１〜１０４を有し、感光体ベルト１３上に４色のトナーが１色づつ形成された画像を中間転写ベルト１２上に重ね合わせてカラー画像を形成する。

用紙カセット２０に収められる記録用紙Ｐは、ピックアップローラ２１により１枚づつ繰り出され、レジストローラ２２でスキューを補正される。そして、記録用紙Ｐの用紙先端が、転写ローラ２３と中間転写ベルト１２との間に達する直前に、図示されていないリトラクト手段が転写ローラ２３を中間転写ベルト１２に押し当て、記録用紙Ｐを中間転写ベルト１２に押圧する。このとき、転写ローラ２３に高電圧を付与し、中間転写ベルト１２上のトナー画像を記録用紙Ｐに転写する。

その後、記録用紙Ｐは、定着ユニット４０に達し、記録用紙Ｐの表面に転写されたトナー画像が熱と圧力により定着される。

画像転写後の中間転写ベルト１２上に残った残留画像は、回転するファーブラシ２８を中間転写ベルト１２に接触させて取り除かれる。尚、本実施例ではファーブラシ２８の回転方向を中間転写ベルト１２の回転方向と逆の矢印Ｆ方向に回転させており、中間転写ベルト１２上の画像消去能力が高められている。

図２は感光体ベルトユニット６０の構成を示す側面図である。図２に示されるように、感光体ベルトユニット６０は、感光体ベルト１３が従動ローラ６１、感光体ベルトテンションローラ６２、感光体ベルト駆動ローラ１４に巻き掛けされるように構成されている。感光体ベルトテンションローラ６２は、ばね６６のバネ力がテンションアーム６７を介して付与され、感光体ベルト１３に対して張力を付与する。

感光体ベルトテンションローラ６２と感光体ベルト駆動ローラとの間には、第１の補助ローラ６４、第２の補助ローラ６５が配置されており、中間転写ベルト１２とのニップ部の幅（搬送方向の距離）を規定する。これらは、感光体ベルトユニット６０として感光体ベルトユニットフレーム６８に配置される。

図３は中間転写ベルトユニット７０の構成を示す側面図である。図３に示されるように、中間転写ベルトユニット７０は、中間転写ベルト１２が光体側ローラ１７と転写側ローラ３２に掛け回され、中間転写ベルトテンションローラ３３をばね３８により押し上げることで張力が与えられる。これらは、中間転写ベルトユニット７０として中間転写ベルトユニットフレーム２９に配置される。

図４は定着ユニット４０を拡大して示した側断面図である。図５は定着ユニット４０を矢印Ｘ方向から見た背面図である。図６は定着ユニット４０を矢印Ｙ方向から見た平面図である。図４乃至図６に示されるように、定着ユニット４０は、加圧部４１Ａと定着部４１Ｂとが記録用紙Ｐの搬送経路の両側に対向配置されている。そして、加圧部４１Ａは、記録用紙Ｐの裏面側に対向する加圧側であり、定着部４１Ｂが記録用紙Ｐのトナー画像が転写されたおもて側の印刷面に対向する定着側に配置されている。尚、加圧部４１Ａと定着部４１Ｂとは、略同様な構成であるが、加圧部４１Ａに加圧手段を設けた点で相違する。

加圧部４１Ａは、記録用紙Ｐを加圧する平面４２ａを有する加圧側パッド（加圧部材）４２Ａと、加圧側パッド４２Ａの中空部４２ｂに設けられた電熱ヒータ（加熱部材）４３Ａと、加圧側パッド４２Ａの外周に移動可能に巻き掛けされるインナーベルト（第１のベルト）４４Ａと、インナーベルト４４Ａに外周に接するように配置され、記録用紙Ｐを搬送する加圧ベルト（第２のベルト）４５Ａと、加圧側パッド４２Ａより搬送経路下流側に配置された加圧ベルト４５Ａを駆動する駆動ローラ４６Ａと、加圧側パッド４２Ａより搬送経路上流側に配置された加圧ベルト４５Ａをガイドする従動ローラ４７Ａとを有する。

駆動ローラ４６Ａの両端は、駆動ローラ支持部材４８Ａにより支持されている。そして、駆動ローラ支持部材４８Ａは、加圧ベルト４５Ａがたるみの無い状態で装架されるように駆動ローラ４６Ａの取付位置を規制して加圧ベルト４５Ａの蛇行や脱落を防止する。また、従動ローラ４７Ａの両端は、従動ローラ支持部材４９Ａにより支持されている。そして、従動ローラ支持部材４９Ａは、加圧ベルト４５Ａがたるみの無い状態で装架されるように従動ローラ４７Ａの取付位置を規制して加圧ベルト４５Ａの蛇行や脱落を防止する。

さらに、加圧側パッド４２Ａの両端は、インナーベルト４４Ａの横幅方向の巻き掛け位置を規制してインナーベルト４４Ａの蛇行や脱落を防止するパッド支持部材５０Ａにより支持されている。そして、上記駆動ローラ４６Ａ、加圧側パッド４２Ａ、従動ローラ４７Ａは、夫々加圧コイルバネ５１ａ〜５１ｃにより、定着部４１Ｂ側に押圧されており、このバネ力により搬送された記録用紙Ｐの裏面（加圧側）を加圧する。

また、定着部４１Ｂは、記録用紙Ｐを加圧する平面４２ｃを有する定着側パッド（加圧部材）４２Ｂと、定着側パッド４２Ｂの中空部４２ｄに設けられた電熱ヒータ（加熱部材）４３Ｂと、加圧側パッド４２Ｂの外周に移動可能に巻き掛けされるインナーベルト（第１のベルト）４４Ｂと、インナーベルト４４Ｂに外周に接するように配置され、記録用紙Ｐを搬送しながら定着する定着ベルト（第２のベルト）４５Ｂと、定着側パッド４２Ｂより搬送経路下流側に配置されて搬送ベルト４５Ｂを駆動する駆動ローラ４６Ｂと、加圧側パッド４２Ｂより搬送経路上流側に配置された定着ベルト４５Ｂをガイドする従動ローラ４７Ｂとを有する。

駆動ローラ４６Ｂの両端は、駆動ローラ支持部材４８Ｂにより支持されている。そして、駆動ローラ支持部材４８Ｂは、定着ベルト４５Ｂがたるみの無い状態で装架されるように駆動ローラ４６Ｂの取付位置を規制して定着ベルト４５Ｂの蛇行や脱落を防止する。また、従動ローラ４７Ｂの両端は、従動ローラ支持部材４９Ｂにより支持されている。そして、従動ローラ支持部材４９は、定着ベルト４５Ｂがたるみの無い状態で装架されるように従動ローラ４７Ｂの取付位置を規制して定着ベルト４５Ｂの蛇行や脱落を防止する。

さらに、加圧側パッド４２Ｂの両端は、インナーベルト４４Ｂの横幅方向の巻き掛け位置を規制してインナーベルト４４Ｂの蛇行や脱落を防止するパッド支持部材５０Ｂにより支持されている。そして、定着部４１Ｂの駆動ローラ４６Ｂ、定着側パッド４２Ｂ、従動ローラ４７Ｂは、夫々上記加圧部４１Ａの駆動ローラ４６Ａ、加圧側パッド４２Ａ、従動ローラ４７Ａに対向する位置に配置されている。そのため、定着ベルト４５Ｂは、駆動ローラ４６Ｂと従動ローラ４７Ｂとの間で直線状に装架された搬送領域が、加圧ベルト４５Ａの駆動ローラ４６Ａと従動ローラ４７Ａとの間で直線状に装架された搬送領域と対向し、記録用紙Ｐを挟持するように圧接される。

定着ユニット４０は、記録用紙Ｐを図２中矢印Ｊ方向に搬送しながら、溶融すべきトナー画像８１側を定着ベルト４５Ｂで加圧し、その裏側の加圧ベルト４５Ａで加圧して記録用紙Ｐを挟持することにより、記録用紙Ｐの印刷面に転写されたトナー画像８１を溶融定着する。尚、本実施例では、加圧部４１Ａと定着部４１Ｂとが共に加熱手段を有する構成であるが、加熱手段は加圧部４１Ａと定着部４１Ｂとのうち何れか一方に設ける構成としても良い。

加圧部４１Ａの駆動ローラ４６Ａと定着部４１Ｂの駆動ローラ４６Ｂとは、共に表面をシリコンゴム等の摩擦係数の高い弾性体で構成されており、図示されていない駆動機構（駆動モータ）により、それぞれ図２中矢印Ｉ，Ｈ方向に回転する。また、駆動ローラ４６Ａと４６Ｂとは、加圧コイルバネ５１ａのバネ力により互いに記録用紙Ｐを挟持するように対向配置されている。

従動ローラ４７Ａ，４７Ｂは、金属材料等からなるローラでも良いし、あるいは、表面をシリコンゴム等の摩擦係数の高い弾性体で被覆した構成のローラを用いてもよい。また、従動ローラ４７Ａと４７Ｂとは、加圧コイルバネ５１ｃのバネ力により互いに記録用紙Ｐを挟持するように対向配置されている。

加圧ベルト４５Ａは、加圧側の駆動ローラ４６Ａと従動ローラ４７Ａとの間でに掛け渡されており、記録用紙Ｐを搬送しながら加圧及び定着を行なう搬送経路に対向する領域でたるみの無い直線状に張設される。また、定着ベルト４５Ｂも加圧ベルト４５Ａと同様に、定着側の駆動ローラ４６Ｂと従動ローラ４７Ｂとの間でに掛け渡されており、記録用紙Ｐを搬送しながら加圧及び定着を行なう搬送経路に対向する領域でたるみの無い直線状に張設される。

加圧側パッド４２Ａ及び定着側パッド４２Ｂは、共にアルミ等の金属材を中空に加工したものであり、側面からみて上下端部が円弧状曲面に形成され、且つ上下端部間に搬送方向に延在する加圧面としての平面４２ａ，４２ｃが形成された0（ゼロ）形状となっている。また、加圧側パッド４２Ａ及び定着側パッド４２Ｂは、内部に形成された中空部４２ｄにハロゲンランプ等の電熱ヒータ４３Ａ，４３Ｂが設けられているため、記録用紙Ｐを裏面とおもて面から加圧するのと同時に所定の定着温度に加熱する加熱部材としても機能する。

尚、電熱ヒータ４３Ａ，４３Ｂは、必ずしも両方設ける必要はなく、少なくとも定着側の電熱ヒータ４３Ａのみを加熱部材として用いる構成としても良い。その分、定着側の電熱ヒータ４３Ａの発熱容量を増し、冷えた状態から定着可能な状態までの立ち上がり時間を早めることも可能である。

また、加圧側パッド４２Ａ及び定着側パッド４２Ｂは、平面４２ａ，４２ｃを対向させるように配置されており、且つ加圧コイルバネ５１ｂのバネ力により互いに記録用紙Ｐを挟持するように付勢されている。そのため、加圧側パッド４２Ａの平面４２ａと定着側パッド４２Ｂの平面４２ｃとの間に形成されるニップ部は、トナー画像を定着させる定着領域が記録用紙Ｐの搬送方向に長く延在するように形成されている。

このように、加圧側パッド４２Ａと定着側パッド４２Ｂは、用紙搬送方向に長いニップ部を形成すると共に、電熱ヒータ４３Ａ，４３Ｂによる加熱位置で記録用紙Ｐを変形させないため、定着後のカール量を低減することが可能になる。

そして、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの外周には、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂが巻き掛けされており、加圧側パッド４２Ａ及び定着側パッド４２Ｂの外周にはグリス等の潤滑材が塗布され、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂとインナーベルト４４Ａ，４４Ｂとの摺動抵抗が低減されている。

また、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂは、駆動ローラ４６Ａ、４６Ｂの回転により用紙搬送方向（Ｊ方向）に駆動されると共に、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂが加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂとの摩擦力により用紙搬送方向（Ｊ方向）に駆動される。そのため、記録用紙Ｐは、加圧ベルト４５Ａと定着ベルト４５Ｂとの間で挟まれた状態のまま用紙搬送方向（Ｊ方向）に搬送されながら、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂを介して転写されたトナー画像が加圧、加熱されて溶融定着される。

尚、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂは、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂとの摩擦力により駆動されるため、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの摺動抵抗は、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂと加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂとの摩擦抵抗によって決まる。しかしながら、この摩擦低は、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの外周にグリス等の潤滑剤を塗布することにより軽減することが可能になる。

例えば、上記インナーベルト４４Ａ，４４Ｂを設けない構成では、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの内面に加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂが直接接触することになるため、摩擦抵抗が増大し、その分より大きな駆動力を発生させる駆動機構が必要になる。また、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの外周に塗布された潤滑剤が加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂに付着して駆動ローラ４６Ａ，４６Ｂが滑ってしまい、搬送速度が低下してしまうことになる。

このように、本実施例では、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの平面４２ａ，４２ｃによる平坦で長いニップ部を形成できるので、高速印刷時でも定着能力を確保することが可能になる。さらに、本実施例では、記録用紙Ｐがカールすることを防止し、且つ、記録用紙Ｐの巻きつきを無くしながら、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの搬送抵抗を低減し、駆動ローラ４６Ａ，４６Ｂの搬送力を十分確保して加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの安定搬送を実現することが可能になる。

図７は図４中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図である。図７に示されるように、定着側パッド４２Ｂの外周には、インナーベルト４４Ｂが摺接され、インナーベルト４４Ｂの外周には定着ベルト４５Ｂが摺接する。定着ベルト４５Ｂは、基材層９１Ｂと弾性層９２Ｂと表面層９３Ｂを積層した三層構造で構成される。

定着部４１Ｂの定着ベルト４５Ｂは、５０μｍ〜１００μｍ厚のポリイミド等の強度に優れた樹脂で形成される基材層９１Ｂと、５０μｍ〜２００μｍ厚のシリコンゴム等の弾性層９２Ｂと、５μｍ〜２０μｍ厚のフッ素樹脂の表面層９３Ｂとを積層した構成である。このフッ素樹脂の表面層９３Ｂは、トナー等の表面への付着を防止することができ、弾性層９２Ｂは、記録用紙Ｐの表面とベルト表面の密着性を高めて、記録用紙Ｐへの熱伝達性を向上させ、定着能力を増すように作用する。

また、加圧側パッド４２Ａの外周には、インナーベルト４４Ａが摺接され、インナーベルト４４Ａの外周には加圧ベルト４５Ａが摺接する。加圧ベルト４５Ａは、表面層９１Ａと基材層９２Ａが積層された二層構造で構成される。

加圧部４１Ａの加圧ベルト４５Ａは、５０μｍ〜１００μｍ厚のポリイミド等の基材層９１Ａと、５μｍ〜２０μｍ厚のフッ素樹脂の表面層９２Ａとを積層した構成である。また、加圧側インナーベルト４４Ａと、定着側インナーベルト４４Ｂは、共に５０μｍ〜１００μｍ厚のポリイミド等の強度に優れた樹脂で形成される。あるいは、充分な強度に加え、熱伝導率が高く、定着ベルト表面が定着可能温度に達する時間が短くなるニッケル等の金属材料からなる。

そして、加圧ベルト４５Ａと定着ベルト４５Ｂとの間には、記録用紙Ｐが介在しており、記録用紙Ｐは加圧ベルト４５Ａと定着ベルト４５Ｂと間で挟持されて加圧及び加熱されながら搬送される。

図８は加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの内部構造を示す横断面図である。図８に示されるように、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂは、共にほぼ同様の横幅寸法を有し、且つ、記録用紙Ｐよりも広い横幅寸法に形成されている。インナーベルト４４Ａ，４４Ｂの横幅寸法は、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの横幅寸法よりも大きく設定されている。

加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの外周に塗布した潤滑剤は、それぞれのインナーベルト４４Ａ，４４Ｂの両側の縁部から滲み出る。しかしながら、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂの方が加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂよりも横幅寸法が大きいので、潤滑剤はインナーベルト４４Ａ，４４Ｂの両側の縁部から内側に回り込むことが難しい。そのため、このような潤滑剤の回り込みが抑制されて、潤滑剤が加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂに付着することが防止されるため、各駆動ローラ４６Ａ，４６Ｂと加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂとの間での滑りが無く、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂを所定の速度で安定的に駆動することが可能になる。

さらに、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂは、記録用紙Ｐを加圧するための平面４２ａ，４２ｃを有する加圧部５５が突出形成されている。また、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの加圧部５５と反対側の平面４２ｅ，４２ｆには、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂの横幅より幅狭となる位置に潤滑剤を貯留する一対の溝５６が形成されている。そして潤滑剤は、上記溝５６間の平面４２ｅ，４２ｆに塗布する。
そのため、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの外周に塗布した潤滑剤は、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂの内側から両側の縁部に滲み出る前に溝５６に回収され、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂの外側に潤滑剤が流出することが防止される。よって、溝５６により潤滑剤の回り込みが防止されて、潤滑剤が加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂに付着することが防止される。

図９は加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの変形例１を示す横断面図である。尚、図９において、上記図８と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図９に示されるように、加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂは、全周に一対の溝５６が形成されている。そして、溝５６の内部には、シール部材５７が挿入されている。シール部材５７は、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂの両側の縁部より内側でインナーベルト４４Ａ，４４Ｂに摺接するため、一対の溝５６間に塗布された潤滑剤がシール部材５７より外側に流出することが防止される。

また、シール部材５７がフェルトのように潤滑剤を吸収するような材質によって形成することにより、潤滑剤がシール部材５７より外側に流出することを防止すると共に、一対の溝５６間に塗布された潤滑剤が減少した場合には、シール部材５７に吸収された潤滑剤を加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂとインナーベルト４４Ａ，４４Ｂとの間に補給する油溜まりとしても機能することができる。そのため、この変形例１では、図８に示す構成のものよりもより長期にわたり安定してインナーベルト４４Ａ，４４Ｂを低摩擦で摺動させることが可能になり、耐久性の向上に寄与することができる。

図１０は加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの変形例２を示す横断面図である。尚、図１０において、上記図８と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。図１０に示されるように、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂの両端縁部に沿うようにリブ５８が全周に突出形成されている。

このリブ５８は、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの両端縁部と対向するように突出しているため、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂが蛇行したり脱落することを規制して加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂがインナーベルト４４Ａ，４４Ｂの外側に外れることを防止することができる。

また、リブ５８は、前述したパッド支持部材５０Ａ，５０Ｂよりも内側に配置されているため、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂが横方向に移動する範囲をより狭くして加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの摺動位置が加熱定着を行なうをニップ部に対応した位置に規制することが可能になる。

リブ５８の材質としては、インナーベルト４４Ａ，４４Ｂと同じ材質でも良いし、あるいはウレタンゴムやシリコンゴムなどの弾性を有する樹脂を用いても良い。尚、リブ５８をインナーベルト４４Ａ，４４Ｂと異なる材質を用いる場合には、耐熱性を有する両面テープやゴム系の接着剤によりリブ５８をインナーベルト４４Ａ，４４Ｂの両側縁部に固着する。

上記ように弾性を有する樹脂によりリブ５８を形成した場合には、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂがリブ５８に接触しても加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの磨耗が少なくなり、加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂの寿命を延ばして耐久性を高めることができる。

図１１は定着装置の実施例２を示す縦断面図である。尚、図１１において、前述した図４の構成と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。図１１に示されるように、実施例２の定着ユニット１２０は、上記実施例１の定着ユニット４０の構成から従動ローラ４７Ａ，４７Ｂと、加圧側の電熱ヒータ４３Ａと、従動ローラ用の加圧コイルバネ５１ｃが削除された構成となっている。そのため、定着ユニット１２０では、駆動ローラ４６Ａ，４６Ｂと加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂにより加圧ベルト４５Ａ、定着ベルト４５Ｂがガイドされながら駆動されるように構成されている。

このように、定着ユニット１２０では、従動ローラ４７Ａ，４７Ｂを無くすことにより構成が簡略化できると共に、小型化及び省スペース化を図ることが可能になる。よって、画像形成装置１０の小型化にも対応することが可能になる。また、加圧側の電熱ヒータ４３Ａを無くして定着側の電熱ヒータ４３Ｂのみで加熱することで、消費電力を下げることが可能になる。

加圧側パッド４２Ａのニップ側には、シリコンゴム等の弾性部材１２２とフッ素樹脂のネット等の摺動シート１２４が配置される。そして、弾性部材１２２及び摺動シート１２４の横幅寸法は、使用される記録用紙Ｐの横幅よりも広く、加圧側のインナーベルト４４Ａよりも狭くしてある。これにより、潤滑剤が加圧側のインナーベルト４４Ａの両側縁部より、ベルト表面に滲み出すことを防ぐことができる。

また、上記弾性部材１２２は、記録用紙Ｐの搬送方向先端が加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂ間を通過する際、弾性変形してその段差分を吸収する。そのため、記録用紙Ｐは、印刷面であるおもて面から定着ベルト４５Ｂが離れ、トナー画像が乱れることが防止される。そのため、定着ベルト４５Ｂに弾性層９２Ｂ（図７参照）を設ける必要がなく、定着ベルト４５Ｂの構成を簡略化することが可能になると共に、定着ベルト４５Ｂの耐久性が向上する。

また、摺動シート１２４は、弾性部材１２２と加圧ベルト４５Ａとの間に介在し、摩擦係数を低減して、加圧ベルト４５Ａの摺動抵抗を軽減することができる。

さらに、上記弾性部材１２２と摺動シート１２４を定着側パッド４２Ｂのニップ側にも配置することにより、定着ベルト４５Ｂと記録用紙Ｐ表面との接触がよりスムーズになり、トナー定着後の高画質化を図ることが可能になる。

本発明になる定着装置の実施例１を用いた画像形成装置を示す側断面図である。 感光体ベルトユニット６０の構成を示す側面図である。 中間転写ベルトユニット７０の構成を示す側面図である。 定着ユニット４０を拡大して示した側断面図である。 定着ユニット４０を矢印Ｘ方向から見た背面図である。 定着ユニット４０を矢印Ｙ方向から見た平面図である。 図４中Ｖ−Ｖ線に沿う断面図である。 加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの内部構造を示す横断面図である。 加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの変形例１を示す横断面図である。 加圧側パッド４２Ａ、定着側パッド４２Ｂの変形例２を示す横断面図である。 定着装置の実施例２を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 中間転写ベルト
１３ 感光体ベルト
１５ 駆動モータ
１９ 制御装置
２０ 用紙カセット
２５ 現像ユニット
３７ 温度センサ
４０ 定着ユニット
４１Ａ 加圧部
４１Ｂ 定着部
４２Ａ 加圧側パッド
４３Ａ，４３Ｂ 電熱ヒータ
４４Ａ，４４Ｂ インナーベルト
４５Ａ 加圧ベルト
４５Ｂ 定着ベルト
４６Ａ、４６Ｂ 駆動ローラ
４７Ａ，４７Ｂ 従動ローラ
４８Ａ，４８Ｂ 駆動ローラ支持部材
４９Ａ，４９Ｂ 従動ローラ支持部材
５０Ａ，５０Ｂ パッド支持部材
５６ 溝
５７ シール部材
５８ リブ
６０ 感光体ベルトユニット
７０ 中間転写ベルトユニット
１２０ 定着ユニット
１２２ 弾性部材
１２４ 摺動シート

Claims (8)

1. 未定着トナー画像が形成された記録媒体を加熱する加熱部と、該加熱部により加熱された状態で前記記録媒体を加圧する加圧部とを有し、前記加熱部及び前記加圧部により前記記録媒体を加熱すると共に加圧して前記未定着トナー画像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
   前記加熱部と前記加圧部のうち少なくとも何れか一方を、前記記録媒体の搬送方向に延在形成された平面を有する加圧部材の外周に第１のベルトを巻き掛けし、該第１のベルトの外周に第２のベルトを巻き掛けし、該第２のベルトが前記記録媒体を搬送する方向に駆動される構成としたことを特徴とする定着装置。
2. 未定着トナー画像が形成された記録媒体を加圧する平面を有し、該平面を互いに対向させるように配置された一対の加圧部材と、
   該一対の加圧部材のうち少なくとも何れか一方の内側に配置され、前記記録媒体をトナー定着温度に加熱する加熱部材と、
   前記一対の加圧部材のうち少なくとも何れか一方の外周に移動可能に巻き掛けされる第１のベルトと、
   該第１のベルトの外周に接するように配置され、前記記録媒体が前記一対の加圧部材の間を通過するように前記記録媒体を搬送する第２のベルトと、
   該第２のベルトの内側から前記第２のベルトを駆動するように配置され、該第２のベルトを介して前記記録媒体のおもて面及び裏面に圧接される一対の駆動ローラと、
   を備えたことを特徴とする定着装置。
3. 前記第１のベルトは、両側の縁部が前記搬送ベルトの両側より横方向にはみ出すように横幅が前記第２のベルトの横幅よりも広く形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記一対の加圧部材の平面は、横幅方向及び前記記録媒体の搬送方向に延在形成された平面であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の定着装置。
5. 前記駆動ローラは、前記加圧部材の搬送方向下流側に配置され、
   前記第１のベルトの外側で前記搬送ベルトを介して互いに圧接される従動ローラを前記加圧部材の搬送方向上流側に配置したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の定着装置。
6. 前記第１のベルトと前記加圧部材の平面との間に低摩擦部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の定着装置。
7. 前記低摩擦部材の表面には、潤滑剤が塗布され、
   前記加圧部材の外周には、前記第１のベルトの両側縁部の内側に潤滑剤をシールするシール部材を設けたことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記請求項１乃至７の何れかに記載の定着装置と、
   トナー画像を前記記録媒体上に転写する転写手段と、
   前記転写手段に現像されたトナー画像を供給する現像手段と、
   前記記録媒体を前記転写装置及び前記定着装置に搬送する搬送手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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