JP2010204163A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加圧ローラのローラ部の両端部のエッジが定着ベルトへ与える機械的応力を低減し、定着ベルトの寿命を長く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。
【解決手段】定着ベルト５８と加圧ローラ５９は、（定着ベルト５８の幅）＞（加圧ローラ５９のローラ部５９ａの軸方向長軸長）の関係を有している。加圧ローラ５９のローラ部５９ａの両端部には、それぞれベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂが同軸で設けられている。加圧ローラ５９のローラ部５９ａとベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂとを合わせた軸方向長は、定着ベルト５８の幅より長い。そして、定着ベルト５８の外周表面の転がり摩擦係数をμ１とし、加圧ローラ５９のローラ部５９ａの外周表面の転がり摩擦係数をμ２とし、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの外周表面の転がり摩擦係数をμ３とし、ベルトガイド部材６３の定着ベルト摺接面の転がり摩擦係数をμ４としたとき、μ２＞μ１≧μ３＞μ４の関係が成立するように設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの定着装置および画像形成装置に関する。

近年、プリンタや複写機などの画像形成装置には省エネルギーの観点から、さらなるウォームアップ時間の短縮化が求められている。それを達成するため、特許文献１に記載のように、定着装置の加熱部材に薄肉の定着ベルトを用いて熱容量を下げる構成が主流となっている。

特開平６−３４５２９２号公報

図４は、一般的な薄肉の定着ベルト８０を用いた定着装置の定着ベルト８０端部の拡大概略構成図である。定着ベルト８０内には、ベルトガイド部材８２、加圧ばね８５によってベルトガイド部材８２に圧力をかけるバックアップ部材８４、ハロゲンヒータ（図示せず）が設けられている。定着ベルト８０は、加圧ローラ８８と圧接することで定着ニップ部Ｎを形成する。定着ベルト８０の幅は加圧ローラ８８のローラ部の軸方向長より長く、かつ、定着ベルト８０の両端部にそれぞれ定着ベルト８０の端部を規制するための規制部材８６が設けられている。

しかしながら、定着ベルト８０の幅が加圧ローラ８８のローラ部の軸方向長より長いため、定着ベルト８０は、加圧ローラ８８に押圧されている部分は歪み、加圧ローラ８８に押圧されていない部分は元の形状を維持する。このため、加圧ローラ８８のローラ部の端部のエッジ８８ａの外側付近では、定着ベルト８０は元の形状に戻ろうとし、この部分で定着ベルト８０に対して繰り返し応力による負荷が加えられ、定着ベルト８０が破損する場合があった。

それゆえに、本発明の主たる目的は、加圧ローラのローラ部の両端部のエッジが定着ベルトへ与える機械的応力を低減し、定着ベルトの寿命を長く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である。

請求項１に係る発明は、画像を担持した記録材を、定着ベルトと加圧ローラの圧接で形成されるニップ部で挟持搬送させて加熱する定着装置であって、定着ベルトと加圧ローラが、（定着ベルトの幅）＞（加圧ローラのローラ部の軸方向長）の関係を有し、かつ、加圧ローラのローラ部の両端部にそれぞれベルト形状維持コロが設けられていることを特徴とする、定着装置である。

請求項１の発明では、加圧ローラのローラ部の両端部にそれぞれベルト形状維持コロが設けられているため、加圧ローラのローラ部の端部において定着ベルトはベルト形状維持コロと圧接し、ベルト形状維持コロに押圧される。これにより、定着ベルトは、ベルト形状維持コロに押圧されている部分が、加圧ローラのローラ部に押圧されている部分と同様に歪み、加圧ローラのローラ部の両端部のエッジが定着ベルトへ与える機械的応力が低減する。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、ベルト形状維持コロの硬度が加圧ローラのローラ部の硬度より相対的に低いことを特徴とする、定着装置である。

請求項２の発明では、ベルト形状維持コロの硬度が加圧ローラのローラ部の硬度より相対的に低いため、加圧ローラのローラ部の両端部の変形量と比べてベルト形状維持コロの変形量の方が相対的に大きくなる。従って、ベルト形状維持コロに押圧されている部分の定着ベルトの変形量が、加圧ローラのローラ部に押圧されている部分の定着ベルトの変形量より相対的に小さくなり、定着ベルトの端部へ負荷される機械的応力が低減する。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明に従属する発明であって、定着ベルト内には、バックアップ部材にて圧力をかけられたベルトガイド部材が設けられ、前記定着ベルトの外周表面の転がり摩擦係数μ１、前記加圧ローラのローラ部の外周表面の転がり摩擦係数μ２、前記ベルト形状維持コロの外周表面の転がり摩擦係数μ３および前記ベルトガイド部材の定着ベルト摺接面の転がり摩擦係数μ４が、μ２＞μ１≧μ３＞μ４の関係であることを特徴とする、定着装置である。

請求項３の発明では、定着ベルトの外周表面の転がり摩擦係数μ１、加圧ローラのローラ部の外周表面の転がり摩擦係数μ２、ベルト形状維持コロの外周表面の転がり摩擦係数μ３およびベルトガイド部材の定着ベルト摺接面の転がり摩擦係数μ４が、μ２＞μ１≧μ３＞μ４の関係であるため、ベルト形状維持コロやベルトガイド部材と定着ベルトとの間の摺動性能が高く、ベルト形状維持コロやベルトガイド部材が定着ベルトの駆動に対して負荷にならない。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置である。

請求項４の発明では、加圧ローラのローラ部の両端部のエッジが定着ベルトへ与える機械的応力を低減し、定着ベルトの寿命を長くすることができる画像形成装置が得られる。

本発明によれば、加圧ローラのローラ部の両端部にそれぞれベルト形状維持コロが設けられているので、定着ベルトは、ベルト形状維持コロに押圧されている部分が、加圧ローラのローラ部に押圧されている部分と同様に歪み、加圧ローラのローラ部の両端部のエッジが定着ベルトへ与える機械的応力を低減できる。この結果、加圧ローラのローラ部の両端部のエッジが定着ベルトへ与える機械的応力を低減し、定着ベルトの寿命を長くすることができる定着装置や画像形成装置が得られる。

本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明に係る定着装置を示す概略正面図である。 図２に示した定着装置を示す横断面概略構成図である。 従来の定着装置を示す概略正面図である。

図１は本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置１を示す概略構成図である。

感光体ドラム２４は駆動手段によって図示矢印の時計回り方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム２４の外周近傍には、帯電器３２、現像器２２、転写ローラ２３、摺擦部材３０が設けられている。感光体ドラム２４は帯電器３２にて表面が帯電される。感光体ドラム２４の回転方向における帯電器３２の下流側には、レーザースキャニングユニット２６が配置されている。レーザースキャニングユニット２６から放射されたレーザ光Ｌは、反射ミラー２８を介して感光体ドラム２４上に照射され、静電潜像が形成される。

レーザースキャニングユニット２６の下流側には、現像器２２が配置されている。現像器２２は、ブラックのトナーを感光体ドラム２４に付与するためのものである。現像器２２に対して、トナーカートリッジ２０が配設されている。

現像器２２の下流側には、転写ローラ２３が配置されている。さらに、転写ローラ２３の下流側には、感光体ドラム２４に残ったトナーを除去するための摺擦部材３０が配置されている。

一方、ピックアップローラ４２はブラックトナー像と同期して給紙カセット２から被記録材としての用紙Ｐを引き出し、分離ローラ１８と給紙ローラ４４とを介して給紙する。用紙Ｐには感光体ドラム２４上に形成されたトナー像が転写され、定着装置４６に搬入される。トナー画像を転写された用紙Ｐは、定着装置４６で定着され、印刷物として機外に排出されて排紙トレイ５０上に積載される。

次に、定着装置４６について、図２および図３を参照して説明する。図２は定着装置４６の概略正面図であり、図３はその横断面概略構成図である。定着装置４６は定着ベルト５８と加圧ローラ５９を備え、両者の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させる。そして、定着ベルト５８と加圧ローラ５９の圧接で形成される定着ニップ部Ｎで、トナー画像を転写された用紙Ｐを挟持搬送させて加熱する。定着ベルト５８と加圧ローラ５９は、（定着ベルト５８の幅）＞（加圧ローラ５９のローラ部（後述の弾性層５９ａ）の軸方向長）の関係を有している。定着ベルト５８の両端部にはそれぞれ、定着ベルト５８の端部を規制するための規制部材６６ａ，６６ｂが設けられている。

定着ベルト５８内には、加熱源６１ａ，６１ｂであるハロゲンやカーボンなどのヒータと、バックアップ部材６２と、ベルトガイド部材６３とが設けられている。加熱源６１ａ，６１ｂによって定着ベルト５８が加熱される。定着ベルト５８は、円筒状に成型された基材（ＳＵＳ、Ｎｉなどからなる３０〜５０μｍの金属層）の外周面に、弾性層として厚さが２００〜５００μｍのシリコーンゴム層を設け、更に外側にＰＴＦＥやＰＦＡなどのフッ素系樹脂からなる３０μｍの離型層を被覆したものである。定着ベルト５８の厚さを薄くすることにより、定着ベルト５８の熱容量を最小限に抑えている。

ベルトガイド部材６３にはＳＵＳなどの金属が基材として用いられ、基材厚を２ｍｍ以上にして機械的強度を確保している。ベルトガイド部材６３は、定着ベルト５８の走行をガイドするため横断面円弧状樋型の形状を採用し、定着ニップ部Ｎの幅を増大できるとともに、定着ニップ部Ｎの形状を上側に凸状にでき、加圧ローラ５９の外周形状に合わせることができる。ベルトガイド部材６３の定着ベルト５８に摺接する摺接面の表面には、定着ベルト５８との摺動を高めるために、カーボンなどのコーティング層が形成されたり、フッ素樹脂処理されたガラスクロス層が貼付されたり、潤滑剤としてフッ素グリスなどが塗布されたりしている。定着ベルト５８はベルトガイド部材６３にルーズに外嵌されている。

バックアップ部材６２は加圧ばね６４ａ，６４ｂによってベルトガイド部材６３に圧力をかけるものであり、バックアップ部材６２にはＳＵＳなどの金属が用いられている。バックアップ部材６２やベルトガイド部材６３の表面には、加熱源６１ａ，６１ｂの輻射熱を反射するようにアルミなどの皮膜が形成され、部材６２，６３の温度上昇を抑制するとともに、定着ベルト５８の昇温特性を改善している。

加圧ローラ５９は、軸芯６０にローラ部を構成する弾性層５９ａを外嵌したものである。弾性層５９ａの材料としてはシリコーンゴムなどが用いられる。弾性層５９ａのゴム硬度は汎用硬度である４０〜５０度（アスカーＣ）が好ましい。

加圧ローラ５９のローラ部（弾性層）５９ａの両端部には、それぞれベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂが同軸で設けられている。加圧ローラ５９のローラ部５９ａとベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂとを合わせた軸方向長は、定着ベルト５８の幅より長く、定着ベルト５８がいずれかの側に蛇行しても、定着ベルト５８の形状が維持できるようになっている。加圧ローラ５９は、軸芯６０の一方の端部に設けられた駆動ギア７０に連結したモータ（図示せず）によって回転駆動される。ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの材料としては、加圧ローラ５９より硬度が相対的に低くなるように、シリコーンゴムやスポンジの表面にフッ素系の低転がり摩擦係数を有した膜が形成されている。そして、定着ベルト５８の外周表面の転がり摩擦係数をμ１とし、加圧ローラ５９のローラ部５９ａの外周表面の転がり摩擦係数をμ２とし、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの外周表面の転がり摩擦係数をμ３とし、ベルトガイド部材６３の定着ベルト摺接面の転がり摩擦係数をμ４としたとき、μ２＞μ１≧μ３＞μ４の関係が成立するように設定されている。

以上の構成からなる定着装置４６は、加圧ローラ５９のローラ部５９ａの端部において定着ベルト５８はベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂと圧接し、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂに押圧される。これにより、定着ベルト５８は、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂに押圧されている部分が、加圧ローラ５９のローラ部５９ａに押圧されている部分と同様に歪み、加圧ローラ５９のローラ部５９ａの両端部のエッジが定着ベルト５８へ与える機械的応力を低減することができる。

このとき、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの硬度が加圧ローラ５９のローラ部５９ａの硬度より相対的に低く設定されているので、加圧ローラ５９のローラ部５９ａの両端部の変形量と比べてベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの変形量の方が相対的に大きくなる。従って、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂに押圧されている部分の定着ベルト５８の変形量が、加圧ローラ５９のローラ部５９ａに押圧されている部分の定着ベルト５８の変形量より相対的に小さくなり、定着ベルト５８の端部へ負荷される機械的応力がより一層低減される。

また、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの外周表面と定着ベルト５８の端部の外周表面とが摺接し続け、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの外周表面とベルトガイド部材６３のベルト形状維持コロ摺接面とが摺接し続ける。定着ベルト５８の外周表面の転がり摩擦係数μ１、加圧ローラ５９のローラ部５９ａの外周表面の転がり摩擦係数μ２、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂの外周表面の転がり摩擦係数μ３およびベルトガイド部材６３の定着ベルト摺接面の転がり摩擦係数μ４が、μ２＞μ１≧μ３＞μ４の関係であるので、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂとベルトガイド部材６３との間の摺動性能が高く、かつ、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂやベルトガイド部材６３と定着ベルト５８との間の摺動性能が高くなり、ベルト形状維持コロ６８ａ，６８ｂやベルトガイド部材６３が定着ベルト５８の駆動に対して負荷にならないようにすることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。

１ 画像形成装置
４６ 定着装置
５８ 定着ベルト
５９ 加圧ローラ
５９ａ 弾性層（ローラ部）
６２ バックアップ部材
６３ ベルトガイド部材
６８ａ，６８ｂ ベルト形状維持コロ
Ｎ 定着ニップ部

Claims (4)

1. 画像を担持した記録材を、定着ベルトと加圧ローラの圧接で形成されるニップ部で挟持搬送させて加熱する定着装置であって、
   前記定着ベルトと前記加圧ローラが、（前記定着ベルトの幅）＞（前記加圧ローラのローラ部の軸方向長）の関係を有し、かつ、前記加圧ローラのローラ部の両端部にそれぞれベルト形状維持コロが設けられていることを特徴とする、定着装置。
2. 前記ベルト形状維持コロの硬度が前記加圧ローラのローラ部の硬度より相対的に低いことを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着ベルト内には、バックアップ部材にて圧力をかけられたベルトガイド部材が設けられ、前記定着ベルトの外周表面の転がり摩擦係数μ１、前記加圧ローラのローラ部の外周表面の転がり摩擦係数μ２、前記ベルト形状維持コロの外周表面の転がり摩擦係数μ３および前記ベルトガイド部材の定着ベルト摺接面の転がり摩擦係数μ４が、μ２＞μ１≧μ３＞μ４の関係であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置。

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