JP4705081B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加圧ローラおよび加熱ローラを有する定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。

一般に、レーザプリンタなどの画像形成装置には、感光体から用紙に転写された現像剤像を熱定着させるための定着装置が備えられている。このような定着装置としては、熱源により加熱されるとともに駆動力が供給される加熱ローラと、加熱ローラに対向配置されるとともに加熱ローラへ向けて押圧される加圧ローラとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１９９７４７号公報

近年、画像形成装置の画像形成速度をより高速化させるため、定着装置においても熱定着速度の高速化が要求されている。しかし、加熱ローラの表面温度をさらに高温とするには、例えば、加圧ローラの表面にコーティングされたフッ素樹脂の融点などとの関係から難しい状況となっている。そこで、加圧ローラと加熱ローラのニップ幅を大きくして用紙と加熱ローラとの接触面積を増大させることで熱定着速度の高速化に対応している。

しかしながら、加圧ローラの表面は弾性層によって形成されているので、加圧ローラを加熱ローラに押圧すると、加圧ローラの加熱ローラに対向する部位が窪んだ状態となる。このように加圧ローラが変形すると、加熱ローラが用紙に与える搬送力よりも、加圧ローラが用紙の搬送を妨げる力が大きくなり、加熱ローラと用紙がスリップすることがある。

この問題を解決するため、例えば、加熱ローラを回転駆動させたまま加圧ローラも強制的に回転駆動させる方法があるが、この場合、加圧ローラの表面（弾性層）の熱膨張による外径変化で加圧ローラの周速が変化するので、加圧ローラと加熱ローラとの間で周速（用紙搬送速度）に差ができ、加圧ローラと加熱ローラとがスリップする。そうすると、用紙の表裏（加熱ローラ側と加圧ローラ側）で搬送速度に差が生じるので、やはり加熱ローラと用紙がスリップすることがある。

加熱ローラと用紙がスリップすると、用紙に加熱ローラの跡が残ったり、用紙上の現像剤像が加熱ローラと擦れて画像品質が低下したりすることがある。
そこで、本発明は、画像品質をより向上させることが可能な定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、記録シートに転写された現像剤像を熱定着させる定着装置であって、駆動力が供給されて回転する加熱ローラと、弾性層を有し、前記加熱ローラに押圧されつつ回転することで、加熱ローラとの間で記録シートを挟むニップが形成される加圧ローラと、前記加圧ローラの周長よりも長い周長を有し、現像剤像が記録シートに熱定着されているときに、前記加圧ローラに対して摺動可能な状態で前記加圧ローラと記録シートとに挟まれるように、前記加圧ローラに掛けられた無端状のベルト部材と、前記加圧ローラの回転軸方向の両側から前記加圧ローラを挟むとともに前記加熱ローラの外周面に対向するように配置され、前記ベルト部材の前記加圧ローラの回転軸方向における移動を規制するベルト規制部、および前記ベルト部材の内周面を支持するベルト支持部を有する、一対の規制部材と、を備え、前記一対の規制部材の前記ベルト支持部は、前記加熱ローラの外周面と対向する部位が、前記加熱ローラの周面に沿って凹んで形成されたことを特徴とする。

このように構成された定着装置によれば、ベルト部材が、熱定着時において、加圧ローラに対して摺動可能な状態で、かつ、加圧ローラと記録シートとに挟まれるように、加圧ローラに掛けられていることで、加圧ローラと加熱ローラとに周速差ができても、加熱ローラからの摩擦力が記録シートを介してベルト部材に加わるので、まずベルト部材と加圧ローラとがスリップ（摺動）する。このようにベルト部材と加圧ローラとがスリップすることにより、加熱ローラと加圧ローラとの周速差が吸収され、ベルト部材と加熱ローラとに周速差ができることが抑制される。このようにベルト部材と加熱ローラとに周速差ができることが抑制されることにより、加熱ローラと記録シートとのスリップを抑制することができるので、画像品質をより向上させることができる。

また、本発明は、記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、露光装置と、前記露光装置により静電潜像が形成される感光体と、前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、前記感光体上の現像剤像を記録シートに転写する転写部材と、前記定着装置とを備えて構成することができる。

本発明によれば、加熱ローラと記録シートとのスリップを抑制することができるので、画像品質をより向上させることが可能となる。

＜レーザプリンタの全体構成＞
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの全体構成を示す断面図である。
ここで、以下の説明において方向は、レーザプリンタ使用時のユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１において、紙面に向かって右側を「手前側」、紙面に向かって左側を「奥側」とし、紙面に向かって奥側を「右側」、紙面に向かって手前側を「左側」とする。また、紙面に向かって上下方向を「上下方向」とする。

図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、記録シートの一例としての用紙Ｐを給紙するための給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｐ上にトナー像（現像剤像）を転写するプロセスカートリッジ５と、用紙Ｐ上のトナー像を熱定着させる定着装置６とを主に備えている。

＜給紙部の構成＞
給紙部３は、本体筐体２内の下部に着脱可能に装着される給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１内に設けられた用紙押圧板３２と、給紙トレイ３１の手前側の上方に設けられる給紙ローラ３３および給紙パット３４と、給紙ローラ３３に対して用紙Ｐの搬送方向下流側に設けられる紙粉取りローラ３５，３６と、紙粉取りローラ３５，３６に対して用紙Ｐの搬送方向下流側に設けられるレジストローラ３７とを主に備えている。

このように構成される給紙部３では、給紙トレイ３１内の用紙Ｐが、用紙押圧板３２によって給紙ローラ３３側に寄せられ、給紙ローラ３３および給紙パット３４で送り出されて、紙粉取りローラ３５，３６およびレジストローラ３７を通った後、一枚ずつ後述するプロセスカートリッジ５に搬送される。

＜露光装置の構成＞
露光装置４は、本体筐体２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず）と、回転駆動するポリゴンミラー４１と、レンズ４２，４３と、反射鏡４４，４５，４６とを主に備えている。レーザ発光部から発せられる画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー４１、レンズ４２、反射鏡４４，４５、レンズ４３、反射鏡４６の順に反射または通過して、プロセスカートリッジ５の感光ドラム５２の表面上に高速走査にて照射される。

＜プロセスカートリッジの構成＞
プロセスカートリッジ５は、露光装置４の下方に設けられ、本体筐体２に対して着脱自在に装着される構造となっている。このプロセスカートリッジ５は、外枠を構成する中空のカートリッジフレーム５１を備えている。プロセスカートリッジ５は、さらに、カートリッジフレーム５１内において、感光体の一例としての感光ドラム５２と、スコロトロン型帯電器５３と、転写部材の一例としての転写ローラ５４と、現像装置の一例としての現像カートリッジ５５とを備えている。

現像カートリッジ５５は、カートリッジフレーム５１に対して着脱自在に装着されており、現像ローラ５６、層厚規制ブレード５７、供給ローラ５８およびトナー収容部５９を備えている。トナー収容部５９内の現像剤の一例としてのトナーは、供給ローラ５８の回転により、現像ローラ５６に供給される。このときトナーは、供給ローラ５８と現像ローラ５６との間で摩擦帯電される。現像ローラ５６上に供給されたトナーは、現像ローラ５６の回転により、層厚規制ブレード５７と現像ローラ５６との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ５６上に担持される。

感光ドラム５２は、カートリッジフレーム５１に回転可能に支持されている。この感光ドラム５２は、ドラム本体が接地されるとともに、表面部分が正帯電性の感光層により形成されている。

転写ローラ５４は、感光ドラム５２の下方において、カートリッジフレーム５１に回転可能に支持され、感光ドラム５２と対向して接触するように配置されている。この転写ローラ５４には、転写時に転写バイアスが印加される。

このように構成されるプロセスカートリッジ５では、感光ドラム５２の表面がスコロトロン型帯電器５３により一様に正帯電された後、露光装置４からのレーザビームの高速走査によって露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。

次いで、現像ローラ５６の回転によって、感光ドラム５２と現像ローラ５６が対向して接触するときに、現像ローラ５６上に担持されているトナーが、感光ドラム５２の表面上に形成された静電潜像に供給される。このようにトナーが、感光ドラム５２の表面上で選択的に担持されることで静電潜像が可視像化され、反転現像によってトナー像が形成される。

そして、感光ドラム５２と転写ローラ５４が、用紙Ｐを両者間で挟持して搬送するように回転し、感光ドラム５２と転写ローラ５４との間を用紙Ｐが搬送されることによって感光ドラム５２の表面に担持されているトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

＜定着装置の構成＞
定着装置６は、プロセスカートリッジ５の奥側（用紙Ｐの搬送方向下流側）に設けられ、加熱ローラ６１と、加熱ローラ６１に向けて押圧される加圧ローラ６２と、加圧ローラ６２に掛けられたベルト部材６３と、フレーム部材６４とを主に備えている。また、定着装置６の用紙Ｐの搬送方向下流側には、定着装置６から搬送された用紙Ｐを本体筐体２の外部へ排出するための排紙ローラ７１，７２および排紙経路７３が設けられている。

このように構成される定着装置６では、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を、用紙Ｐが加熱ローラ６１と加圧ローラ６２に掛けられたベルト部材６３との間を通過する間に熱定着させる。その後、用紙Ｐは排紙ローラ７１によって排紙経路７３に搬送され、排紙経路７３から排紙ローラ７２によって排紙トレイ７４上に排紙される。

以下、定着装置６の詳細な構成について説明する。参照する図面において、図２は定着装置の詳細な構成を示す側面図であり、図３は加熱ローラ、加圧ローラ、ベルト部材および張架・規制部材を示す図である。また、図４（ａ）は加熱ローラ、加圧ローラ、ベルト部材および張架・規制部材を示す側面図であり、（ｂ）は加圧ローラおよび張架・規制部材を示す斜視図である。

図２および図３に示すように、定着装置６は、前記した加熱ローラ６１、加圧ローラ６２、ベルト部材６３およびフレーム部材６４の他、加圧ローラ６２を支持するアーム部材６５と、引きバネ６６と、張架部材および規制部材の一例としての張架・規制部材６７とを主に備えている。

加熱ローラ６１は、円筒形状に形成され、内部に設けられたハロゲンヒータなどの加熱部材によって表面が定着温度に加熱されるように構成されている。また、加熱ローラ６１は、軸方向外側に突出する両方の端部６１Ａがフレーム部材６４に回転可能に支持されている。フレーム部材６４から突出する端部６１Ａには、駆動力伝達部材の一例としての伝達ギヤ６１Ｇが固定されており、加熱ローラ６１と一体に回転する。この加熱ローラ６１は、本体筐体２内に設けられた駆動源（図示せず）からの駆動力が複数のギヤ（図示せず）を介して伝達ギヤ６１Ｇに供給されることで回転駆動する。

加圧ローラ６２は、芯金の周囲をシリコンゴムなどの弾性層で被覆した円柱形状に形成されたローラ部６２Ｒを備え、ローラ部６２Ｒの両端から軸方向外側に突出する回転軸６２Ａがアーム部材６５に回転可能に支持されている。アーム部材６５から突出する回転軸６２Ａの端部には、駆動力伝達部材の一例としての伝達ギヤ６２Ｇが固定されており、加圧ローラ６２と一体に回転する。この伝達ギヤ６２Ｇは、伝達ギヤ６１Ｇと噛合している。これにより、加圧ローラ６２は、加熱ローラ６１の駆動力が伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇを介して伝達されることで加熱ローラ６１とともに強制的に回転駆動する。

アーム部材６５は、加圧ローラ６２の両側に配置され、手前側（図２の右側）がフレーム部材６４に設けられた支持軸６４Ａによって回動可能に支持され、奥側上部には引きバネ６６の一端部が取り付けられている。引きバネ６６の他端部は、フレーム部材６４に取り付けられている。このような構成により、アーム部材６５に回転可能に支持された加圧ローラ６２は、図２の矢印方向に揺動可能となっている。また、引きバネ６６の作用によってアーム部材６５が加熱ローラ６１側に付勢されるので、加圧ローラ６２も加熱ローラ６１に向けて押圧（付勢）される。

ベルト部材６３は、加圧ローラ６２の周長（詳細には、加圧ローラ６２の熱膨張時の最大周長）よりも長い周長を有する無端状に形成され、加圧ローラ６２に掛けられて、その一部が加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との間に挟まれた状態となっている。具体的には、トナー像が熱定着されているときに加熱ローラ６１とベルト部材６３の間を用紙Ｐが通過するので、ベルト部材６３は、加圧ローラ６２と用紙Ｐとに挟まれるように、かつ、加圧ローラ６２に対して摺動可能な状態で、加圧ローラ６２に掛けられている。なお、ベルト部材６３と加圧ローラ６２との摩擦係数は、ベルト部材６３と用紙Ｐとの摩擦係数よりも小さい。
また、前記したように加圧ローラ６２は、加熱ローラ６１に向けて押圧されるので、ベルト部材６３も加熱ローラ６１に向けて押圧される。

ベルト部材６３は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）などの耐熱性の樹脂をフィルム状にしたものや、ニッケルの電鋳フィルム、ステンレス鋼の電鋳フィルムなどを無端状に加工して形成することができる。

なお、ベルト部材６３を導電性の材料（例えば、ニッケルまたはステンレス鋼の電鋳フィルムなど）で形成した場合、ベルト部材６３は電気的に接地されていることが望ましい。具体的には、例えば、図４（ａ）に示すように、後述する張架・規制部材６７を導電性の樹脂で形成して電気的に接地し、この張架・規制部材６７に導電性の材料で形成されたベルト部材６３を掛けることにより、ベルト部材６３を電気的に接地させることができる。

また、ベルト部材６３の表面、少なくとも加熱ローラ６１（熱定着時には用紙Ｐ）との接触面には、フッ素樹脂がコーティングされていることが望ましい。さらに、加圧ローラ６２との接触面にもフッ素樹脂をコーティングすることができる。

図３に示すように、ベルト部材６３は、加圧ローラ６２の回転軸方向における幅（以下、ベルト部材６３の幅という）Ｗ２が、加圧ローラ６２のローラ部６２Ｒの回転軸方向の幅（以下、加圧ローラ６２の幅という）Ｗ１よりも大きく設定されている。さらに、ベルト部材６３の幅Ｗ２は、加熱ローラ６１の回転軸方向の幅（以下、加熱ローラ６１の幅という）Ｗ３よりも小さく設定されており、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３となっている。

張架・規制部材６７は、加圧ローラ６２のローラ部６２Ｒの両側において、加圧ローラ６２の回転軸６２Ａに取り付けられている。この張架・規制部材６７は、図４に示すように、回転軸６２Ａに挿通される軸受け部６７Ａと、ベルト部材６３を内側から支持するベルト支持部６７Ｂと、ベルト規制部６７Ｃとを有している。

軸受け部６７Ａは、回転軸６２Ａに回転可能に挿通される。これにより、張架・規制部材６７が回転軸６２Ａとは一体に回転しないようになっている。また、図４（ｂ）に示すように、軸受け部６７Ａは、回転軸６２Ａへの挿通時に、内周面に設けられた突起部６７Ｄが、回転軸６２Ａに設けられた溝部６２Ｂに嵌合する。これにより、張架・規制部材６７は回転軸方向に移動しないようになっている。

ベルト支持部６７Ｂは、軸受け部６７Ａの径方向の一方から径方向の外側に延び、湾曲して径方向の他方に略円弧状に延びている。ベルト支持部６７Ｂの外周面は、ベルト部材６３を支持する支持面となっている。
なお、外周面のうち、湾曲する部分は加熱ローラ６１の周面の一部に沿うように円弧状に形成されている。これにより、張架・規制部材６７は、ベルト部材６３が摺動回転しても、円弧状に形成された部分が加熱ローラ６１に規制されることで回転しないようになっている。

ベルト規制部６７Ｃは、図４（ｂ）に示すように、ベルト支持部６７Ｂの支持面の回転軸方向の外側に形成され、軸受け部６７Ａの径方向の外側に向かってベルト支持部６７Ｂの支持面よりも突出している。

このような張架・規制部材６７を回転軸６２Ａに取り付け、ベルト部材６３を掛けると、図４（ａ）において実線で示すように、ベルト支持部６７Ｂが軸受け部６７Ａ側に撓んだ状態となる。撓んだベルト支持部６７Ｂは、もとの形状に戻ろうとして図４（ａ）の矢印方向に力を加えるので、ベルト部材６３に張力を与えることができる。

次に、以上のように構成された定着装置６の動作について説明する。
図３に示すように、加熱ローラ６１の回転により、伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇから駆動力が伝達されて加圧ローラ６２が回転する。ベルト部材６３は、加熱ローラ６１および加圧ローラ６２の回転により、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との間を搬送されるように摺動回転する。そして、図１に示すように、トナー像が転写された用紙Ｐは、加熱ローラ６１とベルト部材６３との間に搬送され、加熱ローラ６１とベルト部材６３を介して加圧ローラ６２との間に挟持されてトナーが熱定着される。このとき、加熱ローラ６１および加圧ローラ６２の周速と、ベルト部材６３の回転速度とは略等しくなっている。

熱定着が継続すると、加圧ローラ６２の外径が熱膨張によって変化し、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とに周速差が生じる。このとき、加熱ローラ６１からの摩擦力は用紙Ｐを介してベルト部材６３に伝達されるので、加熱ローラ６１の周速とベルト部材６３の回転速度とは略等しい状態が継続する。一方、加圧ローラ６２の周速とベルト部材６３の回転速度とには速度差が生じる。前記したように、ベルト部材６３と加圧ローラ６２との摩擦係数は、ベルト部材６３と用紙Ｐとの摩擦係数よりも小さいので、ベルト部材６３の内周面と加圧ローラ６２とはスリップをし、ベルト部材６３の外周面と用紙Ｐとのスリップは抑制されることになる。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とに周速差ができても、加熱ローラ６１からの摩擦力が用紙Ｐを介してベルト部材６３に加わるので、まずベルト部材６３の内周面と加圧ローラ６２とがスリップする。加圧ローラ６２とベルト部材６３とがスリップすることで、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との周速差が吸収されるので、加熱ローラ６１とベルト部材６３との周速差の発生が抑制される。加熱ローラ６１とベルト部材６３との周速差の発生が抑制されることで、加熱ローラ６１と用紙Ｐとのスリップを抑制することができるので、画像品質をより向上させることができる。

また、加熱ローラ６１と用紙Ｐとのスリップを抑制することができるので、より低硬度の弾性層を有する加圧ローラを使用してニップ幅を大きく形成することが可能となり、定着速度のさらなる高速化を図ることが可能となる。

さらに、加圧ローラ６２の代わりに静止した加圧部材を設け、この静止した加圧部材とベルト部材６３とが摺動する形態と比較して、加圧ローラ６２とベルト部材６３とのスリップ量が小さいので、ベルト部材６３自体の磨耗や、表面にコーティングされたフッ素樹脂の磨耗、加圧ローラ６２とベルト部材６３との摺動摩擦によるベルト部材６３の帯電などの影響を小さくすることができる。

伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇから加熱ローラ６１の駆動力が伝達されて、加圧ローラ６２が強制的に回転するので、加圧ローラ６２の加熱ローラ６１に押圧される面（ニップ幅を形成する面）を確実に入れ替えることができる。これにより、加圧ローラ６２の同じ面が常に加熱ローラ６１に押圧されることによって発生する加圧ローラ６２の永久変形を抑制することができるので、加圧ローラ６２の永久変形によるニップ圧の低下などを抑制することができる。

また、加圧ローラ６２に伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇを介して加熱ローラ６１から駆動力が伝達されるので、例えば、駆動力が、本体筐体２内に設けられた駆動源（図示せず）から複数のギヤ（図示せず）を介して、直接伝達ギヤ６２Ｇに伝達される構成と比較して、部品点数を削減することができる。

ベルト部材６３の幅Ｗ２が、用紙Ｐの幅（加圧ローラ６２の回転軸方向における用紙Ｐの幅）より大きい加圧ローラ６２の幅Ｗ１よりも大きく設定されているので、用紙Ｐの幅はベルト部材６３の幅Ｗ２に確実におさまる。用紙Ｐの幅がベルト部材６３の幅Ｗ２に確実におさまることで、用紙Ｐを加熱ローラ６１に確実に押圧させて熱定着させることができるので、画像品質をより向上させることができる。

ベルト部材６３が、ベルト規制部６７Ｃを有し、回転軸方向に移動しない張架・規制部材６７に掛けられることで、回転軸方向へのベルト部材６３の移動を規制することができる。すなわち、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２の回転によって、ベルト部材６３は回転軸方向に力が作用して移動することがあるが、この移動は張架・規制部材６７によって防止される。ベルト部材６３の移動が防止されることで、ベルト部材６３が片側に大きく寄って、加圧ローラ６２から脱落または大きくずれてしまうことを防止することができるので、用紙Ｐの回転軸方向への移動を抑制することができる。用紙Ｐの回転軸方向への移動を抑制することで、用紙Ｐと加熱ローラ６１とが擦れることを抑制できるので、画像品質をより向上させることができる。

張架・規制部材６７によりベルト部材６３に張力が与えられることで、ベルト部材６３のしわの発生を抑制することができるので、加熱ローラ６１、用紙Ｐおよびベルト部材６３を互いに密着させることができ、用紙Ｐへの加熱ローラ６１からの熱の伝達を向上させることができる。用紙Ｐへの熱の伝達が向上することで、用紙Ｐ上のトナー像の熱定着を効率よく行うことができるので、定着速度の高速化を図ることが可能となる。また、ベルト部材６３と用紙Ｐとが密着することで、ベルト部材６３と用紙Ｐとのスリップがより確実に抑制されるので、用紙Ｐに形成されたトナー像が乱されることなく良好に熱定着され、画像品質をより向上させることができる。

加圧ローラの幅Ｗ１よりベルト部材６３の幅Ｗ２が大きく設定されていることで、加圧ローラ６２のローラ部６２Ｒの両側に設けた張架・規制部材６７でベルト部材６３に張力を与えつつ、回転軸方向の移動を規制することができる。さらに、ベルト部材６３の幅Ｗ２より加熱ローラ６１の幅Ｗ３が大きく設定されていることで、ベルト部材６３が回転軸方向における全幅において加熱ローラ６１に押圧されるので、加熱ローラ６１からの摩擦力をベルト部材６３へより確実に伝達することが可能となる。加熱ローラ６１からの摩擦力がベルト部材６３へ確実に伝達されることで、加圧ローラ６２と加熱ローラ６１との周速差をより確実に吸収することができるので、用紙Ｐと加熱ローラ６１とのスリップをより確実に抑制でき、画像品質をより向上させることができる。

ベルト部材６３を、耐熱性の樹脂やニッケル、ステンレス鋼で形成した場合、ベルト部材６３は、表面が高温となる加熱ローラ６１と接触しても軟化や変形などせずに、安定して加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との間を摺動回転することができる。ベルト部材６３が安定して加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との間を摺動回転することで、用紙Ｐ上のトナー像を安定して熱定着させることができるので、画像品質をより向上させることができる。

ベルト部材６３を電気的に接地させた場合、加圧ローラ６２とベルト部材６３との摺動摩擦によるベルト部材６３の帯電を防止することができる。ベルト部材６３の帯電を防止することで、用紙Ｐ上の熱定着されていない電荷を帯びたトナー（トナー像）の乱れを防止することができるので、画像品質をより向上させることができる。

ベルト部材６３の表面、加熱ローラ６１（熱定着時には用紙Ｐ）との接触面をフッ素樹脂でコーティングした場合、ベルト部材６３へのトナーの付着を抑制することができるので、ベルト部材６３から用紙Ｐの裏面へのトナーの付着を抑制することができ、用紙Ｐの汚れを抑制できる。また、加圧ローラ６２との接触面をフッ素樹脂でコーティングした場合、加圧ローラ６２とベルト部材６３とを滑らかにスリップ（摺動）させることができるので、加熱ローラ６１と用紙Ｐとのスリップをより確実に抑制することができ、画像品質をより向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記した実施形態では、駆動力伝達部材の一例として伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇを採用した例を示したが、これに限定されず、例えば、歯付ベルトなどを採用してもよいし、伝達ギヤと歯付ベルトなど異なる種類の駆動力伝達部材を２種以上組み合わせた駆動力伝達機構を採用してもよい。

ここで、加圧ローラが強制的に回転駆動する場合における加圧ローラの回転軸の単位時間当たりの回転数について、適宜図３を参照しながら説明する。
図３に示すように、加圧ローラ６２には、伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇを介して加熱ローラ６１の駆動力が伝達されている。熱定着時、加熱ローラ６１の外径は変化しないので、加熱ローラ６１の周速Ｖは変化しない（一定である）と近似することができる。そうすると、加熱ローラ６１の端部６１Ａおよび伝達ギヤ６１Ｇの回転数も変化しないため、伝達ギヤ６１Ｇに連結する加圧ローラ６２の伝達ギヤ６２Ｇおよび回転軸６２Ａの回転数も変化しない。

熱定着時、加圧ローラ６２の外径は、熱膨張によって変化する。回転軸６２Ａの回転数が変化しない状態で、加圧ローラ６２の外径が変化すると、加圧ローラ６２の周速が変化するので、加熱ローラ６１の周速Ｖと加圧ローラ６２の周速とに差が生じ、さらには、加熱ローラ６１の摩擦力が用紙Ｐを介して加わるベルト部材６３の回転速度と加圧ローラ６２の周速とに速度差が生じる。これにより、ベルト部材６３と加圧ローラ６２とはスリップすることとなる。

このスリップを小さくするためには、加熱ローラ６１の周速Ｖと加圧ローラ６２の周速との差を小さくする必要がある。そのため、加圧ローラ６２の外径が変化しても、加圧ローラ６２の周速が、加熱ローラ６１の周速Ｖに近づくような加圧ローラ６２の回転軸６２Ａの単位時間当たりの回転数Ｎを決める。

この回転数Ｎは、熱定着時において加圧ローラ６２が最大外径Ｄ_ＭＡＸ（熱膨張時の加圧ローラ６２の外径）のときに加熱ローラ６１の周速Ｖと等しくなる回転数Ｎ１と、熱定着時において加圧ローラ６２が最小外径Ｄ_ＭＩＮ（常温時の加圧ローラ６２の外径）のときに加熱ローラ６１の周速Ｖと等しくなる回転数Ｎ２との範囲（Ｎ１≦Ｎ≦Ｎ２）で決める。これによって、加熱ローラ６１の周速Ｖと加圧ローラ６２の周速との差を小さくすることができる。

そして、Ｎ１＝Ｖ／πＤ_ＭＡＸ、Ｎ２＝Ｖ／πＤ_ＭＩＮであるから、加圧ローラ６２の回転軸６２Ａの単位時間当たりの回転数Ｎは、以下の条件を満たすことが望ましい。
Ｖ／πＤ_ＭＡＸ≦Ｎ≦Ｖ／πＤ_ＭＩＮ
Ｖ：加熱ローラの周速（記録シートの搬送速度）
Ｄ_ＭＡＸ：熱定着時における加圧ローラの最大外径（熱膨張時の加圧ローラの外径）
Ｄ_ＭＩＮ：熱定着時における加圧ローラの最小外径（常温時の加圧ローラの外径）
当該条件は、具体的には、例えば、前記した実施形態において、伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇのギヤ比を、Ｖ／πＤ_ＭＡＸ≦Ｎ≦Ｖ／πＤ_ＭＩＮを満たすように設定することで達成することができる。

加圧ローラの回転軸の単位時間当たりの回転数Ｎが前記した条件を満たすことで、加熱ローラの周速と加圧ローラの周速との差を小さくすることができるので、加圧ローラの周速と加熱ローラの周速に略等しいベルト部材の回転速度との速度差を小さくすることができる。加圧ローラの周速とベルト部材の回転速度との速度差を小さくすることで、加圧ローラとベルト部材とのスリップを抑制することができ、加圧ローラとベルト部材とがスリップするときに発生するベルト部材の回転（記録シートの搬送）を妨げる力を小さくすることができる。記録シートの搬送を妨げる力を小さくすることで、加熱ローラと記録シートとのスリップを確実に抑制することができるので、画像品質をより向上させることができる。また、加圧ローラとベルト部材とのスリップを抑制することで、加圧ローラやベルト部材の耐久性を向上させることができる。

前記した実施形態では、加熱ローラ６１の駆動力を伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇを介して加圧ローラ６２に伝達する構成を示したが、これに限定されず、例えば、本体筐体２内に設けられた駆動源の駆動力を複数のギヤを介して伝達ギヤ６２Ｇ（加圧ローラ６２）に供給し、加圧ローラ６２の駆動力を伝達ギヤ６２Ｇ，６１Ｇを介して加熱ローラ６１に伝達する構成としてもよい。また、装置本体内に設けられたモータなどの駆動源の駆動力を、ギヤなどの駆動力伝達部材を介して加圧ローラに直接伝達する構成としてもよい。

前記した実施形態では、加熱ローラ６１の駆動力を伝達ギヤ６１Ｇ，６２Ｇを介して伝達することで加圧ローラ６２が強制的に回転する構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、伝達ギヤ６２Ｇを備えずに、ベルト部材６３を介して加熱ローラ６１の駆動力によって加圧ローラ６２を従動回転させる構成としてもよい。すなわち、加圧ローラ６２は、加熱ローラ６１によって摺動回転するベルト部材６３の内周面とローラ部６２Ｒ（熱定着時には用紙Ｐ）との摩擦力により従動回転する。

このように加圧ローラ６２を従動回転させることで、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とに周速差が発生しないので、加熱ローラ６１とベルト部材６３との周速差も発生しない。加熱ローラ６１とベルト部材６３とに周速差が発生しないため、加熱ローラ６１と用紙Ｐとのスリップを防止することができるので、画像品質をより向上させることができる。また、加熱ローラ６１（ベルト部材６３）と加圧ローラ６２とに周速差が発生しないので、加圧ローラ６２とベルト部材６３とのスリップが防止される。スリップが防止されることで、ベルト部材６３自体の磨耗や、表面にコーティングされたフッ素樹脂の磨耗、加圧ローラ６２とベルト部材６３との摺動摩擦によるベルト部材６３の帯電などの影響を小さくすることができる。さらに、加圧ローラ６２を従動回転させることで、本体筐体２内に設けられた駆動源（図示せず）の駆動トルクを小さくすることができる。

前記した実施形態では、加圧ローラ６２の幅Ｗ１、ベルト部材６３の幅Ｗ２および加熱ローラ６１の幅Ｗ３を、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３とした例を示したが、加熱ローラ６１、加圧ローラ６２およびベルト部材６３の各幅の関係はこれに限定されるものではない。例えば、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３としてもよいし、Ｗ１＜Ｗ２＝Ｗ３としてもよいし、Ｗ１＝Ｗ２＜Ｗ３としてもよい。

前記した実施形態では、張架部材および規制部材の一例として、ベルト部材６３に張力を与えつつ、ベルト部材６３の回転軸方向の移動を規制する張架・規制部材６７を備えた構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、張架部材および規制部材は別個に形成してそれぞれを備える構成としてもよいし、張架部材または規制部材のどちらか一方のみを備える構成としてもよい。なお、張架部材の変形例としては、ベルト部材の内周面に摺動するとともに、加圧ローラとの間でベルト部材を張架するローラなどであってもよい。また、規制部材の変形例としては、加圧ローラのローラ部の両端に固定されるローラ部よりも大きな外径を有する円板状の部材であってもよいし、加圧ローラの回転軸に回転可能に取り付けられるベルト規制部を有する円筒状の部材であってもよい。

前記した実施形態では、導電性の樹脂で形成した張架・規制部材６７を電気的に接地し、これにベルト部材６３を掛けることで、ベルト部材６３を電気的に接地させた例（図４（ａ）参照）を示したが、これに限定されるものではない。例えば、ベルト部材の内周面に導電性の棒状部材を摺接させ、この棒状部材を電気的に接地させることでベルト部材６３を電気的に接地させてもよい。

前記した実施形態では、加圧ローラ６２が加熱ローラ６１に押圧される機構（押圧機構）の例として、アーム部材６５および引きバネ６６からなる押圧機構を示して説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、加圧ローラ６２の押圧機構は公知の構成を適宜採用することができる。なお、前記した実施形態では、加圧ローラが加熱ローラに向けて押圧される構成を示したが、これに限定されず、加熱ローラが加圧ローラに向けて押圧される構成としてもよい。

前記した実施形態では、画像形成装置の一例としてレーザプリンタ１を示したが、これに限定されず、例えば、複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。また、記録シートの一例として普通紙、厚紙、はがきなどを含む用紙Ｐを採用したが、これに限定されず、例えば、ＯＨＰシートなどであってもよい。さらに、感光ドラム５２上にレーザビームを走査する露光装置４、感光体の一例として感光ドラム５２、現像装置の一例として現像カートリッジ５５、転写部材の一例として転写ローラ５４を採用した例を示したが、これに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で材料や構造などは適宜変更が可能である。

本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの全体構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の詳細な構成を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る加熱ローラ、加圧ローラ、ベルト部材および張架・規制部材を示す図である。 （ａ）は加熱ローラ、加圧ローラ、ベルト部材および張架・規制部材を示す側面図であり、（ｂ）は加圧ローラおよび張架・規制部材を示す斜視図である。 本発明の変形例に係る加熱ローラ、加圧ローラ、ベルト部材および張架・規制部材を示す図である。

符号の説明

１ レーザプリンタ
４ 露光装置
６ 定着装置
５２ 感光ドラム
５４ 転写ローラ
５５ 現像カートリッジ
６１ 加熱ローラ
６１Ｇ 伝達ギヤ
６２ 加圧ローラ
６２Ｇ 伝達ギヤ
６３ ベルト部材
６７ 張架・規制部材
Ｐ 用紙

Claims (12)

1. 記録シートに転写された現像剤像を熱定着させる定着装置であって、
   駆動力が供給されて回転する加熱ローラと、
   弾性層を有し、前記加熱ローラに押圧されつつ回転することで、加熱ローラとの間で記録シートを挟むニップが形成される加圧ローラと、
   前記加圧ローラの周長よりも長い周長を有し、現像剤像が記録シートに熱定着されているときに、前記加圧ローラに対して摺動可能な状態で前記加圧ローラと記録シートとに挟まれるように、前記加圧ローラに掛けられた無端状のベルト部材と、
   前記加圧ローラの回転軸方向の両側から前記加圧ローラを挟むとともに前記加熱ローラの外周面に対向するように配置され、前記ベルト部材の前記加圧ローラの回転軸方向における移動を規制するベルト規制部、および前記ベルト部材の内周面を支持するベルト支持部を有する、一対の規制部材と、を備え、
   前記一対の規制部材の前記ベルト支持部は、前記加熱ローラの外周面と対向する部位が、前記加熱ローラの周面に沿って凹んで形成されたことを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱ローラの駆動力を前記加圧ローラに伝達する駆動力伝達部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加圧ローラは、常温時の加圧ローラの外径をＤ_ＭＩＮ、熱膨張時の加圧ローラの外径をＤ_ＭＡＸ、前記加熱ローラの周速をＶとしたとき、回転軸の単位時間当たりの回転数Ｎが、Ｖ／πＤ_ＭＡＸ≦Ｎ≦Ｖ／πＤ_ＭＩＮの条件を満たすことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記加圧ローラは、前記ベルト部材を介して前記加熱ローラに従動回転することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
5. 前記ベルト部材は、前記加圧ローラの回転軸方向における幅が、前記加圧ローラの前記回転軸方向における幅よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記ベルト部材に張力を与える張架部材を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記加圧ローラのローラ部の前記回転軸方向の幅をＷ１、前記加圧ローラの回転軸方向における前記ベルト部材の幅をＷ２、前記加熱ローラの回転軸方向の幅をＷ３としたとき、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３であることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
8. 前記ベルト部材は、耐熱性の樹脂からなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記ベルト部材は、ニッケルまたはステンレス鋼の電鋳フィルムからなることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記ベルト部材は、電気的に接地されることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
11. 前記ベルト部材は、フッ素樹脂がコーティングされていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の定着装置。
12. 記録シート上に画像を形成する画像形成装置であって、
    露光装置と、
    前記露光装置により静電潜像が形成される感光体と、
    前記感光体上の静電潜像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像装置と、
    前記感光体上の現像剤像を記録シートに転写する転写部材と、
    請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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