JP2015232638A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトを回転駆動する際の駆動トルクを低減しつつ、部品点数が抑えられて簡潔な構成の定着装置を提供する。【解決手段】無端ベルト状の第一定着ベルト５１、第一定着ベルトに対向配置された第二定着回転体５２、第一定着ベルトの外周面と第二定着回転体の外周面とが互いに圧接して形成される定着ニップＮ、第一定着ベルト５１の内周面に摺接しベルトを内周側から支持して定着ニップを形成する第一ニップ形成部材５３、および第一定着ベルトの外周面に接触し、第一定着ベルトを回転駆動する駆動部材５５を備え、定着ニップＮにおいて記録媒体Ｓを挟持搬送する際、記録媒体上にある未定着トナー画像を定着させる定着装置５０において、第二定着回転体５２は定着ニップＮにおいて第一定着ベルト５１に従動回転し、駆動部材５５は、第一定着ベルトを第一ニップ形成部材５３との間に挟持しながら回転することで第一定着ベルト５１を回転駆動する。【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの画像形成装置に使用される定着装置および該定着装置を搭載した画像形成装置に関するものである。

画像形成装置では、電子写真記録・静電記録・磁気記録等の画像形成プロセスにより、未定着トナー画像が、画像転写方式または直接方式により記録媒体シート・印刷紙・感光紙・静電記録紙などの記録媒体に形成される。未定着トナー画像を定着させるための定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム加熱方式、電磁誘導加熱方式等の接触加熱方式の定着装置が広く採用されている。このような定着装置においては、一対の定着回転体（定着ローラ、定着ベルトなど）が互いに圧接することによって定着ニップを形成し、この定着ニップを通過する記録媒体に熱と圧力が加えられることにより未定着トナーが定着される。

このような定着装置において、定着回転体からトナーへの伝熱量を充分に確保し未定着トナー画像を良好に定着させるため、定着ニップは記録媒体搬送方向に幅広であることが望ましい。また定着ニップを通過する記録媒体のカールおよび複数枚に重なった記録媒体の搬送ズレを防止するためには、定着ニップは略平坦であることが望ましい。従って、このような定着ニップを形成するため、定着ニップの位置においては定着回転体の表面は小さい曲率を有することが望ましい。その一方で、定着ニップ出口から搬送された記録媒体が定着回転体から良好に分離されるためには、定着ニップの出口付近において定着回転体の曲率が大きいことが望ましい。

上記のような形状の定着回転体を実現するために様々な定着装置が提案されているが、その中でも一対の定着ベルトを圧接することによって定着ニップを形成する定着装置では、回転中のベルト位置に応じて定着ベルトの曲率を変化させることが容易である。そのため、このような定着装置では、少なくとも一方に定着ローラを用いる定着装置に比較して上記のような形状を簡単に実現できる。また、定着ニップを略平坦かつ所望な形状および圧力分布を備えたものとする手段として、ニップ形成部材で定着ベルトを内周から支持することが知られている（例えば、特許文献１）。

ところが、このような定着装置の定着ニップでは、定着ベルトがニップ形成部材を摺動する際の摺動抵抗力によって定着ベルトを回転駆動する際の駆動トルクが大きくなるという課題がある。特許文献１の定着装置では、定着ベルトに対向して定着ニップを形成する定着ローラを定着ベルト用の駆動部材とし、定着ニップにおいて定着ベルトを従動回転させている。そのため、特許文献１では定着ローラにかかる駆動トルクが大きくなり、定着ローラが駆動トルクによって破損しやすくなってしまう。本課題は特に、定着ニップを広げるために定着ローラを低硬度な弾性体を用いて形成する場合などに顕著となる。

特許文献２では上記課題を克服するため、定着ローラとは異なる駆動部材によって第一定着ベルトを回転駆動している。具体的には、第一定着ベルトの外周面に第一ベルト駆動部材を備え、第一ベルト駆動部材に対向して第一定着ベルトの内周面に第二ベルト駆動部材を設け、第一および第二ベルト駆動部材の間で第一定着ベルトを挟持することで第一定着ベルトを回転駆動している。しかし、本構成ではニップ形成部材とは別にベルト駆動手段として一対のベルト駆動部材が必要なため、部品点数が多く構成が複雑になっている。

そこで、本発明は、定着ベルトを回転駆動する際の駆動トルクを低減しつつ、部品点数が抑えられて簡潔な構成の定着装置を提供することを課題とする。

この課題を解決するため、無端ベルト状の第一定着ベルト、前記第一定着ベルトに対向して配置された第二定着回転体、第一定着ベルトの外周面と第二定着回転体の外周面とが互いに圧接することで形成される定着ニップ、前記第一定着ベルトの内周面に摺接し前記第一定着ベルトを内周側から支持することで前記定着ニップを形成する第一ニップ形成部材、および前記第一定着ベルトの外周面に接触し、前記第一定着ベルトを回転駆動する駆動部材を備え、前記定着ニップにおいて記録媒体を挟持搬送する際、前記記録媒体上にある未定着トナー画像を定着させる定着装置において、前記第二定着回転体は前記定着ニップにおいて前記第一定着ベルトに従動回転し、前記駆動部材は、前記第一定着ベルトを前記第一ニップ形成部材との間に挟持しながら回転することで前記第一定着ベルトを回転駆動することを特徴とする定着装置を提案する。

第二定着回転体にかかる駆動トルクが低減され、第二定着回転体が低硬度の弾性体であっても破損しにくく長寿命化させられる。また、第二定着回転体以外の駆動部材によって第一定着ベルトを回転駆動する定着装置において、定着ニップを形成する第一ニップ形成部材を、駆動部材に対向して第一定着ベルトを挟持する部材として使用することで、部品点数を抑えて簡潔な構成とすることができる。

画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 第一の実施形態における定着装置の概略側面断面図である。 第一の実施形態における定着装置の概略側面断面図である。 図２，３の矢印Ａ側から見た定着装置の概略構成図である。 第二の実施形態における定着装置の概略側面断面図である。 第二の実施形態における定着装置の概略側面断面図である。 図５，６の矢印Ａ側から見た定着装置の概略構成図である。 図５，６の矢印Ａ側から見た定着装置の概略構成図である。 第三の実施形態における定着装置の概略構成図である。

次に、画像形成装置の実施形態を図面に従って以下に説明する。なお、本実施形態を説明するための各図面において、同一の機能若しくは形状を有する部材または構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明の定着装置が設けられる画像形成装置１０としてのカラープリンタの一例を示す概略構成図である。ここに示される画像形成装置１０は、後述する定着装置５０と電子写真方式の画像形成部とを備えており、その画像形成部には複数の（図示した例では４つの）画像形成手段１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが設けられている。この第１〜第４の画像形成手段１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ同一の構成ではあるが、対応するトナー色だけが異なっている。そのため、これら画像形成手段において、例えばブラックトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、イエロートナー像がそれぞれ形成される。なお、これら画像形成手段は現像剤（トナー）色の違い以外は、それぞれ同一の構成であるため、以下の説明では、参照符号におけるａ、ｂ、ｃ、ｄの添え字を適宜省略して説明する。

画像形成手段１には、静電潜像担持体であるドラム状の感光体２が配置されており、この感光体２のまわりに、帯電部材３、現像装置４およびクリーニング手段５が設けられている。この感光体２は、時計回りに回転駆動することが可能であり、この感光体２の表面には帯電部材３が圧接されている。そして、この帯電部材３は、感光体２の回転駆動に伴い従動回転させられる。また、この帯電部材３には、図示しない高圧電源により所定のバイアス電圧が印加され、回転駆動する感光体２の表面を一様に帯電できるようになっている。なお、ここに図示した帯電部材３は、感光体２に接触するローラ状部材を採用しているが、コロナ放電等を利用する非接触式のものを採用することも可能である。

また、図１に示される画像形成装置１０では、４つの画像形成手段に並行して、斜め下方に露光装置６が設けられている。この露光装置６は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどの適宜適切な構成部材を有している。そして、各色トナーの画像データに応じて形成された画像情報に基づいて、帯電部材３により帯電させられた各感光体２を露光する。そして、それぞれの感光体２上に静電潜像を作り出すために設けられる。この露光装置６を用いて感光体２上に形成された静電潜像は、感光体２の回転により、現像装置４を通るときに各色トナーが付与されることで現像され、顕像化される。なお、この画像形成装置１０の内部における上方には、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色トナーが充填されたトナーボトル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄが配置されている。そして、このトナーボトル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄから図示しない搬送経路を介して、所定補給量のトナーがそれぞれ各色現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに補給されるようになっている。

更に、この各画像形成手段の感光体２に対向して中間転写体として構成される、無端ベルト状の中間転写ベルト７が配置され、この中間転写ベルト７の表面には各感光体２が当接している。図１に示した中間転写ベルト７は、複数の支持ローラ（例えば、支持ローラ１５ａ、１５ｂなど）に巻きかけられて構成されている。そして、図示した例では、支持ローラ１５ａが、図示しない駆動源としての駆動モータと連結されている。そして、この駆動モータを駆動させることで、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに回転移動すると共に、従動回転可能な支持ローラ１５ｂが回転させられる。また、中間転写ベルト７の裏面には、そのベルトを挟んで感光体２に対向して位置する一次転写ローラ８が配置されている。この一次転写ローラ８に図示しない高圧電源から一次転写バイアスが印加され、現像装置４により顕像化されたトナー像が中間転写ベルト７に一次転写されるようになっている。なお、一次転写されずに感光体２上に残された一次転写残トナーは、感光体２による次の画像形成動作に備えるためにクリーニング手段５により除去され、感光体２上におけるトナーが完全に除去される。

更に、図示した画像形成装置１０では、一次転写ローラ８の、中間転写ベルト７の駆動方向下流側に、二次転写装置としての二次転写ローラ１８が設けられている。この二次転写ローラ１８は、中間転写ベルト７を挟んで支持ローラ１５ｂと対向している。そして、この二次転写ローラ１８と支持ローラ１５ｂとで中間転写ベルト７を介して二次転写ニップ部を形成している。また、この画像形成装置１０は、記録媒体積載部としての給紙カセット３０、給送コロ３１に加え、レジストローラ対（位置合わせローラ対）３５等を備える。そして、二次転写ローラ１８から見て、記録媒体の搬送方向下流側には、定着装置５０および排紙ローラ対３６が設けられている。

次に、画像形成動作について説明する。
この画像形成動作においても、各感光体２にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト７に転写する構成は、そのトナー像の色が異なるだけで、実質的に全て同一であるため、ａ、ｂ、ｃ、ｄの添え字は必要に応じて省略する。

まず、上記した感光体２が図示しない駆動源により時計回り方向に回転駆動され、このとき感光体表面に図示しない除電装置からの光が照射されて表面電位が初期化される。この表面電位を初期化された感光体２の表面が、今度は帯電部材３によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には、露光装置６からのレーザ光が照射され、これによって感光体表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナー色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体上に形成された静電潜像は、現像装置４を通る際に、現像装置４からの各色トナー（現像剤）が付与され、顕像化されたトナー像として可視化される。

また、中間転写ベルト７は、図中反時計回りに走行駆動させられる。そして、上記した一次転写ローラ８には、感光体上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体２と中間転写ベルト７との間に転写電界が形成される。そして、感光体２上のトナー像が、その感光体２と同期して回転駆動される中間転写ベルト７上に静電的に一次転写される。このように、一次転写される各色トナー像は、中間転写ベルト７の搬送方向上流側から逐次タイミングを併せて中間転写ベルト７上に重ね合わされ、所望のフルカラー画像が形成される。

その一方で、画像を形成されるべき記録媒体は、給紙カセット３０に積載された記録媒体束から給送コロ３１等の適宜適切な搬送部材の作用によりレジストローラ対３５まで一枚ごとに分離されて給送される。そして、その際には、未だ回転駆動を開始していないレジストローラ対３５のニップ部に、搬送された記録媒体の先端が突き当たり、所謂ループを形成することで、記録媒体のレジストレーションが行われる。その後、中間転写ベルト７上に担持されたフルカラートナー像とのタイミングを図って、レジストローラ対３５の回転駆動が開始される。そして、支持ローラ１５ｂと、これに中間転写ベルト７を介して対向する二次転写ローラ１８とで構成される二次転写ニップ部に向けて記録媒体が送出される。本実施形態では、二次転写ローラ１８に中間転写ベルト表面におけるトナー像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加される。そして、これによって中間転写ベルト７表面に形成されたフルカラートナー像が記録媒体上に一括して転写される。トナー像を転写された記録媒体は、定着装置５０まで更に搬送される。そして、この定着装置５０を通過するときに、熱と圧力とを加えられ、永久画像としてトナー像が記録媒体に定着させられる。画像を定着させられた画像形成後の記録媒体は、排紙ローラ対３６を介して排出トレイ等の記録媒体排出部に排出されることで画像形成動作が完了する。なお、二次転写ローラ１８が配置される二次転写ニップ部で転写されずに中間転写ベルト７上に残留した残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１９により取り除かれ回収される。

図２〜４は本発明の第一の実施形態における定着装置の概略構成図である。図２，３は定着装置の概略側面断面図である。図４は、図２〜３の矢印Ａ側から見た定着装置５０を、第一定着ベルト５１の回転軸を水平方向にして示している。

定着装置５０内に、無端ベルト状の第一定着ベルト５１と、第一定着ベルトに対向して第二定着回転体５２が配置されている。第一定着ベルト５１の外周面と第二定着回転体５２の外周面とが互いに圧接することによって定着ニップＮが形成される。

第一定着ベルト５１の内周面には第一ニップ形成部材５３が摺接し、第一定着ベルト５１を内周側から支持することで定着ニップＮを形成している。さらに、定着ニップＮから受ける反作用による第一ニップ形成部材５３の変形を抑制するため、第一支持部材５４が第一ニップ形成部材５３を支持するように設けられている。

また、第二定着回転体５２は駆動部材として機能せず、第一定着ベルト５１の外周面に駆動部材５５が接触している。駆動部材５５は、第一定着ベルト５１を第一ニップ形成部材５３との間に挟持しながらＲ１方向（図中時計回り）に回転することで、第一定着ベルト５１をＲ２方向（図中反時計回り）に回転駆動する。これにより、第二定着回転体５２にかかる回転トルクを低減し、第二定着回転体５２が低硬度の弾性体であっても破損しにくく長寿命化できる。また、第二定着回転体５２以外の駆動部材５５によって第一定着ベルト５１を回転駆動する定着装置において、定着ニップＮを形成する第一ニップ形成部材５３を、駆動部材５５に対向して第一定着ベルト５１を挟持する部材として使用することで、部品点数を抑えて簡潔な構成とすることができる。
第二定着回転体５２は定着ニップＮで第一定着ベルト５１に圧接されることによる摩擦抵抗力で連れ回っており、第一定着ベルト５１のＲ２方向への回転に伴いＲ３方向（図中時計回り）に従動回転する。

図４において、定着装置５０内に進入したシート状の記録媒体Ｓは定着ニップＮのうち通紙範囲Ｗにおいて第一定着ベルト５１および第二定着回転体５２に挟まれ、それぞれの回転によって搬送される。記録媒体Ｓの第一定着ベルト５１側または第二定着回転体５２側の表面には未定着状態のトナー画像が付着している。定着ニップＮを搬送される記録媒体Ｓ上のトナー画像に第一定着ベルト５１および第二定着回転体５２から熱と圧力が加えられることでトナー画像が記録媒体Ｓに定着される。

本実施形態において定着ニップＮでトナー画像に供給される熱の熱源は図示していない。熱源としては、例えば輻射ヒータ、電磁誘導加熱コイル、抵抗発熱体などがある。例えば輻射ヒータはハロゲンヒータであり、これは第一定着ベルト５１内に設けられ、内部から第一定着ベルト５１を熱する。また、熱源は第一定着ベルト５１の外側に設けられ、外側からこれを加熱してもよい。これらの熱源が第一定着ベルト５１または第二定着回転体５２を介してトナー画像に熱を与えることにより、高効率かつ安定してトナー画像へ熱を供給することが可能となる。

熱容量およびベルト内部に部材を収容する空間などを考慮して、第一定着ベルト５１の直径は１５〜３００ｍｍの範囲が望ましく、可撓性を有することが望ましい。一般的に、第一定着ベルト５１の構成として内周側から順に基材層、弾性層、表層が積層されている。基材層としては剛性の高いステンレス、アルミニウム、ニッケルなどの金属材料またはポリイミドなどの耐熱性樹脂材料が望ましい。弾性層としてはシリコーンゴムなどの弾性材料を用いるのが望ましい。弾性層の弾性変形により、記録媒体Ｓの表面に凹凸がある場合でも、定着ニップＮにおいて記録媒体Ｓへの圧力および伝熱を均一化することが可能となり、トナーの定着品質が向上する。表層としてはトナーおよび記録媒体Ｓの剥離性が高い材料が用いられる。例えばＰＦＡ（４フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）などが用いられるのが望ましい。

ただし、定着品質に対する要求が高くない場合には弾性層を除き、第一定着ベルト５１を基材層と表層の２層構成とする場合もある。逆に加熱手段として電磁誘導加熱コイルを用いる場合に、電磁誘導加熱コイルからの伝熱性の良好な加熱層が追加形成される場合もある。加熱層としては金属材料、特に銅が望ましい。

本実施形態では、第二定着回転体５２は、金属材料で形成される芯金部５２ａと、芯金部５２ａの外周に設けられたシリコーンゴム、発泡シリコーンゴムなどの弾性材料で形成される弾性層５２ｂによって構成される。また図示されていないが弾性層５２ｂの外周部にＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂で形成される薄膜の表層を設けることで、トナーおよび記録媒体Ｓの剥離性を高めることができる。

第一ニップ形成部材５３の定着ニップＮ側の表面の硬度は、第二定着回転体５２の定着ニップＮ側の表面の硬度よりも硬く設定されており、定着ニップＮの形状は第一ニップ形成部材５３の形状に沿うように形成される。これにより、例えば第一ニップ形成部材５３を略平坦形状とすることで定着ニップＮも略平坦となり、定着ニップＮを通過する記録媒体Ｓのカールおよび複数枚に重なった記録媒体Ｓの搬送ズレを防止することができる。

第一ニップ形成部材５３の材質はＬＣＰ（液晶ポリマー）、ポリイミド、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）などの高耐熱性の樹脂材料が望ましいが、アルミニウムやステンレスなどの金属材料でもよい。また、図示されていないが、第一ニップ形成部材５３の周囲に摩擦係数の低いシート状の材質を巻くか、または第一定着ベルト５１との摺動面に摩擦係数の低い材質を塗布コーティングしてもよい。このような手段により、第一定着ベルト５１の第一ニップ形成部材５３に対する摺動抵抗力を低下させることができる。

第一支持部材５４にはステンレスや鉄など剛性の高い金属材料を使用することが望ましく、定着ニップＮからの反作用を受ける第一ニップ形成部材５３が最適な形状を維持するのに充分な剛性を備えていることが望ましい。
駆動部材５５は、金属材料で形成される芯金部５５ａと、芯金部５５ａの外周に設けられたゴムなどの弾性材料で形成される弾性層５５ｂによって構成されている。駆動部材５５は、定着ニップＮよりも第一定着ベルト５１の回転方向下流側に第一定着ベルト５１に接触して配置されている。

図４、図３に示すように、端部フランジ５６，５７は第一定着ベルト５１の回転軸方向の両端部に設けられている。端部フランジ５６，５７のうちベルト内周に挿入されたベルト支持部５６ａ，５７ａは、第一定着ベルト５１の内周面を緩やかに支持しており、各端部フランジのベルト支持部の形状とベルト剛性のバランスによって第一定着ベルト５１の形状が維持されている。また端部フランジ５６，５７のベルト寄り止め部５６ｂ，５７ｂは第一定着ベルト５１の側端面に対向しており、第一定着ベルト５１が回転に伴って回転軸方向に移動する「ベルト寄り」が発生した際に、ベルト側端面に当接することでベルト位置を規制する。

図４に示すように、定着装置５０の両側のフレーム７１，７３にはそれぞれ端部フランジ５６，５７が固定され、また第一支持部材５４が端部フランジ５６，５７に架け渡されて固定支持されている。両側の他のフレーム７２，７４には第二定着回転体５２の芯金部５２ａが架け渡され、軸受けを介するなどして回転可能に固定支持されている。

駆動ギヤ８１は駆動部材５５の芯金部５５ａの一端に固定されており、定着装置５０の外部から駆動ギヤ８１を駆動することにより駆動部材５５が回転し、その駆動トルクが第一定着ベルト５１および第二定着回転体５２に伝達されることで各々が回転する。
なお、必要に応じてフレーム７１，７３を他のフレーム７２，７４に対して相対的に移動させることにより、第一定着ベルト５１と第二定着回転体５２を接離することも可能である。

前述のように、第二定着回転体５２は、駆動部材として機能せず、駆動部材５５からの駆動力を受けた第一定着ベルト５１に従動回転する。そのため、第一定着ベルト５１に従動回転する第二定着回転体５２において生じる駆動トルクが小さくなり、第二定着回転体５２は破損しにくい。よって、第二定着回転体５２のうち定着ニップＮを形成する弾性層５２ｂを低硬度な弾性体で形成することで駆動トルクの増大を招くことなく定着ニップＮを幅広にすることができる。

また、Ｒ２方向に回転して記録媒体Ｓを搬送する第一定着ベルト５１のうち、定着ニップＮからＲ２方向に向かって駆動部材５５に至る記録媒体分離範囲Ｆは、それぞれ駆動部材５５による駆動力と定着ニップＮによる摺動抵抗をその両端で受けている。そのため、記録媒体分離範囲Ｆはベルトを伸ばすような張力を受けている。同時に、第一ニップ形成部材５３の形状を工夫することにより、回転中の第一定着ベルト５１がベルト張架部Ｄで第一ニップ形成部材に張架され、第一ニップ形成部材５３に沿った形状となる。本例では、第一ニップ形成部材５３の断面は略Ｌ字型を有している。ベルト張架部Ｄは、第一ニップ形成部材５３のＬ字の屈曲部であって、記録媒体分離範囲Ｆのうち第一定着ベルト５１が第一ニップ形成部材５３に張架される部分に相当する。回転中の第一定着ベルト５１の形状をベルト張架部Ｄの第一ニップ形成部材５３の形状に沿わせることで、ベルト張架部Ｄにおける第一定着ベルト５１の曲率の変動が抑えられ、第一定着ベルト５１からの記録媒体Ｓの分離性を向上できる。

なお、本実施形態ではベルト張架部Ｄが記録媒体分離範囲Ｆの全域である構成となっているが、当該構成に限られず、第一定着ベルト５１が第一ニップ形成部材５３に張架される範囲であるベルト張架部Ｄは記録媒体分離範囲Ｆの一部であっても良い。また、記録媒体分離範囲Ｆのうちベルト張架部Ｄにおいて、第一定着ベルト５１は他の部分と比較して最小の曲率半径を有すると好ましい。曲率半径の最小位置を記録媒体分離範囲Ｆのうちの特定位置に定めることにより、記録媒体分離範囲Ｆを通過する記録媒体Ｓをベルト張架部Ｄで第一定着ベルト５１から確実に分離することができる。なお、第一ニップ形成部材５３の形状は、定着ニップＮからベルト張架部Ｄに至るまでは略直線的であり、ベルト張架部Ｄで第一ニップ形成部材５３は最小の曲率半径を有する（最大の湾曲を有する）。よって、第一ニップ形成部材５３に張架される第一定着ベルト５１も第一ニップ形成部材５３と同様の形状を有するため、ベルト張架部Ｄにおいて第一定着ベルト５１からの記録媒体Ｓの分離性を向上できる。

図５〜８は本発明の第二の実施形態における定着装置の概略構成図である。図５，６は定着装置の概略側面断面図である。図７，８は、図５，６の矢印Ａ側から見た定着装置５０を、第一定着ベルト５１の回転軸を水平方向にして示している。ただし、以降の図では、他の実施形態の図で示されている部分に関しては図の全部および一部を省略している。例えば図７においては駆動部材５５および周辺部材の図示を省略し、図８においては無端ベルトである第二定着回転体５２を破線で示し、その周辺部材の図示を省略している。本例において、第一の実施形態と同様の構成・機能を有する部材には同様の参照番号を付してある。

本例でも、第二定着回転体５２は駆動部材として機能せず、第一定着ベルト５１の外周面に駆動部材５５が接触している。駆動部材５５は、第一定着ベルト５１を第一ニップ形成部材５３との間に挟持しながらＲ１方向に回転することで、第一定着ベルト５１をＲ２方向に回転駆動する（図６）。第二定着回転体５２は定着ニップＮで第一定着ベルト５１に圧接されることによる摩擦抵抗力で連れ回っており、第一定着ベルト５１のＲ２方向への回転に伴いＲ３方向に従動回転する。以下では、主に第一の実施形態との相違点について説明する。

第二の実施形態が第一の実施形態と異なるのは、先ず第二定着回転体５２が薄肉の無端ベルトで構成されている点である。第二定着回転体５２は内部に、第二定着回転体の内周面に摺接し第二定着回転体を内周側から支持することで定着ニップＮを形成する第二ニップ形成部材６１と、これを支持する第二支持部材６２を有する。定着ニップＮから受ける反作用による第二ニップ形成部材６１の変形を抑制するため、第二支持部材６２は第二ニップ形成部材６１を支持するように設けられている。図７に示すように、定着装置５０の両側のフレーム７２，７４にはそれぞれ、第二定着回転体５２の回転軸方向の両端部に設けられた端部フランジ６６，６７が固定され、第二支持部材６２は端部フランジ６６，６７に架け渡されて固定支持されている。ベルト支持部６６ａ，６７ａおよびベルト寄り止め部６６ｂ，６７ｂはそれぞれ、ベルト支持部５６ａ，５７ａおよびベルト寄り止め部５６ｂ，５７ｂと同様の構成・機能を有する。

無端ベルトで構成された第二定着回転体５２、第二ニップ形成部材６１、第二支持部材６２などの構成や素材はそれぞれ、第二定着回転体５２、第一ニップ形成部材５３、第一支持部材５４に関して第一の実施形態において説明したものと同様である。ただし図５、図６に示すように、第二ニップ形成部材６１の断面はＬ字型を有していない。これは、第二定着回転体５２は、定着ニップＮよりも下流側においてベルトを伸ばすような張力を受けていないため、Ｌ字型の屈曲部を形成しても、当該位置でベルトが張架されないからである。なお、このような無張架のベルトであっても、ベルトの周長と剛性を適切に設計することにより、定着ニップＮ下流側のベルト曲率を所望な値とし、第二定着回転体５２からの記録媒体Ｓの良好な分離性を確保することができる。

本例のように、定着回転体を一対の定着ベルトで形成し、各々に摺接する２つのニップ形成部材を用いて定着ニップＮを形成することで、定着ニップＮを記録媒体Ｓの搬送方向に幅広にすることができる（図５，６）。また、第二定着回転体５２の低熱容量化により定着装置５０の消費エネルギーを低減できる。

他の相違点として、図８、図５、図６に示すように、駆動部材５５の全体は第一定着ベルト５１に接触していない。つまり、駆動部材５５のうち第一定着ベルト５１に接触する弾性層５５ｂは、両端部にのみ設けられている。駆動部材５５の弾性層５５ｂは、第一定着ベルト５１の回転軸方向に関して通紙範囲Ｗと重ならない駆動範囲Ｐ１，Ｐ２において第一定着ベルト５１に接触し、これを回転駆動する。従って、第一定着ベルト５１は、駆動部材５５に接触する駆動範囲Ｐ１，Ｐ２と記録媒体Ｓが通過する通紙範囲Ｗとを備え、駆動範囲Ｐ１，Ｐ２は第一定着ベルトの回転軸方向に沿って通紙範囲Ｗの外に位置する。

駆動範囲Ｐ１，Ｐ２を通紙範囲Ｗと重ならないようにすることにより、第一定着ベルト５１の外周面のうち記録媒体Ｓおよび未定着トナー画像に接触する部分が駆動部材５５との接触によって傷つき、定着品質が低下することを防止できる。同時に、定着ニップＮを通過する記録媒体Ｓから第一定着ベルト５１へトナーや紙粉などの微量な汚れが付着する場合でも、駆動部材５５が汚れてその表面が劣化してしまうことを防止できる。

なお、第一定着ベルト５１の外周面のうち少なくとも駆動部材５５と接触する駆動範囲Ｐ１，Ｐ２に、駆動部材５５に対する最大静止摩擦力を高める摩擦抵抗層を形成してもよい。これにより、本実施形態のように駆動範囲Ｐ１，Ｐ２の面積が定着ニップＮの面積に対して小さい場合であっても、駆動部材５５から第一定着ベルト５１へ駆動トルクを確実に伝達させることができる。なお、この摩擦抵抗層は駆動範囲Ｐ１，Ｐ２以外に渡って形成されていても良く、トナー画像や記録媒体Ｓの剥離性などの問題が生じなければ、通紙範囲Ｗに形成されていてもよい。また、駆動範囲Ｐ１，Ｐ２に代えてまたは加えて、摩擦抵抗層は駆動部材５５の弾性層５５ｂ上に形成されてもよい。あるいは、駆動部材５５の弾性層５５ｂの表面粗さを粗くしてもよい。

また、通紙範囲Ｗの両端側に駆動範囲Ｐ１，Ｐ２が位置することにより、第一定着ベルト５１を安定して回転させることができる。

図９は本発明の第三の実施形態における定着装置の概略構成図である。図９においては無端ベルトである第二定着回転体５２を破線で示し、その周辺部材の図示を省略している。
本例でも、第二定着回転体５２は駆動部材として機能せず、第一定着ベルト５１の外周面に駆動部材８４，８５が接触している。駆動部材８４，８５は、第一定着ベルト５１を第一ニップ形成部材との間に挟持しながら回転することで、第一定着ベルト５１を回転駆動する。第二定着回転体５２は定着ニップＮで第一定着ベルト５１に圧接されることによる摩擦抵抗力で連れ回っており、第一定着ベルト５１の回転に伴い従動回転する。以下では、主に第一の実施形態または第二の実施形態との相違点について説明する。

本例では、駆動範囲は、通紙範囲Ｗよりも第一定着ベルト５１の回転軸方向外側に位置する第一駆動範囲（駆動範囲Ｐ１）と第二駆動範囲（駆動範囲Ｐ２）を有する。駆動部材は、第一定着ベルト５１の回転軸方向全体にわたって延在せず、第一駆動範囲において第一定着ベルト５１を駆動する第一駆動部材（駆動部材８４）と、第二駆動範囲において第一定着ベルト５１を駆動する第二駆動部材（駆動部材８５）とからなる。駆動範囲Ｐ１，Ｐ２において、第一駆動部材および第二駆動部材の弾性層が第一定着ベルト５１の外周面に圧接している。摺動抵抗力の大きい定着範囲の両側において第一定着ベルトを回転駆動させることにより、第一定着ベルトを安定して回転させることができる。

各々の駆動部材は、別々の駆動ギヤ８１，８３によって駆動され、独立して第一定着ベルト５１を回転駆動する。各々の駆動部材はそれぞれ、定着装置５０の両側の二枚のフレーム７１，７３に支持され、フレームの間には駆動ギヤ８１，８３が配設されている。駆動ギヤ８１，８３を定着装置５０の外部から駆動する際に、それぞれの回転速度を個別に調整することができる。これにより、例えば第一駆動部材と第二駆動部材の外径が異なる場合でも、駆動範囲Ｐ１，Ｐ２における第一定着ベルト５１の回転速度を同等とすることができる。また、通紙範囲Ｗの両側においてベルト回転速度の差が生じ、第一定着ベルト５１や第二定着回転体５２の回転軸が傾いてしまうことを抑制できる。

ただし、第一駆動部材と第二駆動部材の駆動開始・駆動停止タイミングのズレが大きい場合、第一定着ベルト５１および第二定着回転体５２に捩じれが発生する虞がある。このような定着装置では、第二の実施形態のように、駆動範囲Ｐ１，Ｐ２において第一定着ベルト５１を回転駆動させる第一駆動部材と第二駆動部材を同一（単一）の駆動ギヤを有する同一（単一）の駆動部材で構成すると好ましい。これにより、第一定着ベルト５１を駆動する部品を単純な構成としつつ、第一定着ベルト５１の駆動開始・駆動停止タイミングを通紙範囲Ｗの両端側で揃え、第一定着ベルト５１および第二定着回転体５２の捩じれを防止できる。

５０ 定着装置
５１ 第一定着ベルト
５２ 第二定着回転体
５３ 第一ニップ形成部材
５５ 駆動部材
Ｎ 定着ニップ
Ｓ 記録媒体

特開２０１３−１４５２８９号公報 特開２００５−１７３０５８号公報

Claims (10)

1. 無端ベルト状の第一定着ベルト、前記第一定着ベルトに対向して配置された第二定着回転体、第一定着ベルトの外周面と第二定着回転体の外周面とが互いに圧接することで形成される定着ニップ、前記第一定着ベルトの内周面に摺接し前記第一定着ベルトを内周側から支持することで前記定着ニップを形成する第一ニップ形成部材、および前記第一定着ベルトの外周面に接触し、前記第一定着ベルトを回転駆動する駆動部材を備え、
   前記定着ニップにおいて記録媒体を挟持搬送する際、前記記録媒体上にある未定着トナー画像を定着させる定着装置において、
   前記第二定着回転体は前記定着ニップにおいて前記第一定着ベルトに従動回転し、前記駆動部材は、前記第一定着ベルトを前記第一ニップ形成部材との間に挟持しながら回転することで前記第一定着ベルトを回転駆動することを特徴とする定着装置。
2. 前記駆動部材が前記第一定着ベルトを回転駆動させる際に、前記定着ニップと前記駆動部材の間の記録媒体分離範囲のうちベルト張架部で、前記第一定着ベルトが前記第一ニップ形成部材に張架される、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記記録媒体分離範囲のうち前記ベルト張架部において、前記第一定着ベルトは他の部分と比較して最小の曲率半径を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記第二定着回転体が無端ベルトからなり、前記第二定着回転体の内周面に摺接して前記第二定着回転体を内周側から支持することで前記定着ニップを形成する第二ニップ形成部材を備える、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記第一定着ベルトの外周面のうち少なくとも前記駆動部材と接触する駆動範囲に、前記駆動部材に対する最大静止摩擦力を高める摩擦抵抗層が形成されている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記第一定着ベルトは、前記駆動部材に接触する駆動範囲と前記駆動部材に接触せず前記記録媒体が通過する通紙範囲とを備え、前記駆動範囲は前記第一定着ベルトの回転軸方向に沿って前記通紙範囲の外に位置する、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記駆動範囲は、前記通紙範囲よりも前記第一定着ベルトの回転軸方向外側に位置する第一駆動範囲と第二駆動範囲を備え、
   前記駆動部材は、前記第一定着ベルトの回転軸方向全体にわたって延在せず、前記第一駆動範囲において前記第一定着ベルトを駆動する第一駆動部材と、前記第二駆動範囲において前記第一定着ベルトを駆動する第二駆動部材とからなる、ことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記第一駆動部材と前記第二駆動部材とが単一の駆動部材で構成される、ことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記第一駆動部材と前記第二駆動部材が独立に回転可能である、ことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項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。
    

Images