JP6051773B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、詳しくは電子写真方式のカラー画像形成装置に好適な定着装置に関する。

複写機、レーザープリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体上に形成した静電潜像を現像装置で現像し、そのトナー像を記録媒体（用紙、被定着材、記録材ともいう）上に転写し、定着装置によって定着して画像形成を行っている。

この定着装置としては様々な方式のものが提案されており、例えば、ローラ定着方式の定着装置が知られている（例えば、特許文献１〜５参照）。ローラ定着方式は、例えば、図７に示すように、定着ローラ９１と、加圧ローラ９２からなり、それぞれ金属パイプ９３，９４の表層にゴム層９５，９６を設け、内側にハロゲンヒータ９７，９８を備えている。このようなローラ定着方式の定着装置では、ゴム層が熱抵抗となるため、表面を一定温度に制御すると、金属パイプとゴム層の界面温度が高くなり、ゴムの耐熱温度を超えてしまう。そのため、ゴム層は薄くする必要がある（０．５〜２ｍｍ程度）。しかしながら、薄いゴム層の定着ローラと加圧ローラから得られるニップ幅は小さく、幅広いニップが必要な高速機には、ローラ定着方式では対応することができなかった。

また、例えば、特許文献１には、図８に示すような、加熱回転体７８と、定着部材（回転体）７４と、加熱回転体７８と定着部材７４によって張られた定着ベルト７７と、定着ベルト７７を介して定着部材７４に加圧接触する加圧回転体７２とから構成されるベルト定着方式の定着装置が開示されている。この定着装置は、定着部材７４と加圧回転体７２とが加圧され、加熱回転体７８は、定着ベルト７７と密着しながら従動回転するものである。

特許文献１に記載のベルト定着方式の定着装置によれば、ローラ定着方式によるものと比較して、定着ローラのゴム層を厚くすることができ、幅広いニップを得ることができる。しかしながら、例えば、５０ｐｐｍ以上の高速機では幅広いニップ幅を得るためにローラ径が直径５０ｍｍ以上であることが必要となる。このような大径ローラは曲率が小さい（曲がり具合が緩い）ので、ニップ出口部での用紙はローラに巻きついてしまう（自然分離できない）。そのため、ニップ出口部のベルト表面に接触する分離爪８３による強制分離が必要であるが、ベルト表面に接触した分離爪８３による磨耗傷が画像に転写される不具合が生じてしまうという問題がある。

また、特許文献２には、ベルト定着方式において、定着部材を固定部材とし、固定部材には補助コロを追加する構成とした定着装置が開示されている。この定着装置は、定着部材（固定部材）と加圧回転体とが加圧され、加熱回転体は、定着ベルトと密着しながら従動回転するものである。

特許文献２に記載の定着装置によれば、定着部材を固定部材として省スペースで幅広いニップ幅を得ることが容易となる。この際、定着ベルトと固定部材とが摺動するおそれがあるが、補助コロを追加することにより、摺動低減を実現している。また、固定部材の形状によって、ニップ出口部曲率を大きくし（曲がり具合がきつい）、用紙分離性を改善している（自然分離が可能）。しかしながら、固定部材が小さいため、高圧力に耐えられない。すなわち、撓んでしまい、均一なニップを確保できないという課題があった。

また、特許文献３には、ベルト定着方式において、定着部材を固定部材と回転体とした定着装置が開示されている。この定着装置は、定着部材（固定部材と回転体）と加圧回転体とが加圧され、加熱回転体は、定着ベルトと密着しながら従動回転するものである。

特許文献３に記載の定着装置によれば、定着部材を固定部材と回転体とし、省スペースで幅広いニップ幅を得ることが容易となる。この際、定着ベルトと固定部材が摺動する欠点があるが、回転部材により、摺動低減を実現している。また、定着部材の回転体が小径なので、ニップ出口部の曲率を大きくし、用紙分離性を改善している（自然分離が可能）。しかしながら、上記特許文献２と同様に、固定部材が小さいため、高圧力に耐えられないという課題があった。

特許文献４には、固定した円筒形の加熱部材と、加熱部材と定着ベルトと、定着ベルトを介して加熱部材に加圧接触する加圧回転体とから構成される定着装置が開示されている。この定着装置は、加熱部材と加圧回転体とが加圧され、加熱部材は固定され、定着ベルトは加熱部材と接触、又は微小なクリアランスを保ちながら摺動回転するものである。

特許文献４に記載の定着装置によれば、特許文献１〜３に開示されたベルト定着方式の定着装置に比べ、ウォームアップタイムやファーストプリントタイムを短縮することができる。しかしながら、特許文献４に記載の技術では、定着ベルトと加熱部材とが摺動している。ここで、加熱部材から定着ベルトへの熱伝達性能を上げるためには、加熱部材と定着ベルトとのクリアランスを０に近づけ、接触面積を増やす必要があるが、摺動抵抗は増加してしまう。また、定着ベルトの走行性を保つためには、加熱部材と定着ベルトとのクリアランスを広げ、摺動抵抗を減らす必要があるが、熱伝達性能は低下してしまう。また、クリアランスが生じる部分は、対流や輻射による熱伝達となるため、加熱部材側が定着ベルト側より高温となり、加熱部材の熱膨張や熱変形、熱劣化が問題となる。

特許文献５には、内面に潤滑剤が塗布される無端状の定着ベルトと、固定配置されたニップ形成部材と、加圧ローラと、定着ベルトの内面上の潤滑剤をベルト両端部からベルト中央部へ案内する潤滑剤案内部材とを備えたベルト定着装置が開示されている。
特許文献５の定着装置によれば、定着ベルトとニップ形成部材との間の摩擦摺動部での潤滑剤の枯渇を防止でき、定着ベルトの駆動トルクの増大を抑制して良好な用紙搬送性を保持できる。

近年、画像形成装置はカラー化、高画質化、高速化が進んでいる。カラー画像を高画質で定着するためには、記録紙がニップと接触している時間（以下、「ニップ時間」という）は、４０〜６０ｍｓｅｃ必要であり、ニップ部での圧力が７Ｎ／ｃｍ^２以上必要である。特に、５０ＰＰＭ（Ａ４サイズ）以上の高速機では、記録紙の搬送速度が速いため、上記ニップ時間を確保するために、ニップ幅は１０ｍｍ以上と広く必要で、かつ７Ｎ／ｃｍ^２以上の面圧を必要とする。また、高速機で利用の多いコート紙（樹脂コートされた紙）は、ニップ通過中に水蒸気によるトナー画像乱れが生じやすいため、さらなる高面圧（１２Ｎ／ｃｍ^２以上）を必要とする。

また、高画質化のためには、ニップ部出口では記録紙が自然分離する必要があり、ニップ部の形状や、ニップ出口部のローラ曲率、ガイド部材を工夫している。なお、分離爪などをローラに当接させて記録紙を強制分離する方法もあるが、ローラの磨耗傷が画像に転写されてしまい、画像を劣化させてしまうおそれがある。

このような高速画像形成装置においては、ニップ幅を確保しやすい、上記特許文献１のようなベルト定着装置が多く採用されている。しかしながら、１０ｍｍ以上の広いニップ幅、および高面圧を得るためには、定着ローラと加圧ローラの間に高い加圧力が必要であり、この加圧力にたわまず、軸方向に均一なニップ幅を得るためには、強度が高い直径５０ｍｍ以上の大径のローラが必要となる。

大径ローラのベルト定着装置は、装置自体が大型化し、部品コストも増加するという問題がある。また、ニップ出口のローラ曲率が小さくなり、記録紙が自然分離しにくくなるため、例えば、溶融したトナーの粘着力によって定着ベルトに記録紙が巻きついてしまう等の不具合が発生する。また、分離爪による強制分離とすると、画像が劣化するおそれがある。

また、定着部材を固定部材とした上記特許文献２，３のような定着装置では、定着部材を固定部材とすることで、定着ベルトと固定部材が摺動するため、摺動抵抗により定着ベルト走行性が悪化したり、各々の部材の磨耗劣化などの問題が生じることとなる、これに対し、特許文献２，３では、固定部材にコロを設けて摺動抵抗を低減させたり、各々の部材の材質やグリスなどを工夫して解決を図っているが、固定部材は大径ローラと比較して小さいので、強度不足となってしまう。そのため、高面圧が得られず、画質向上をはかりづらいという問題があった。

また、特許文献４の定着装置では、加熱部材を大径化し、補強部材を大きくすることで高面圧に対応することが可能であり、ニップ部の形状によって、幅広いニップを得ることができるが、加熱部材を大径化すると、特許文献１のベルト定着装置と同様に、ニップ出口のローラ曲率が小さくなるので、記録紙が自然分離しにくく、溶融したトナーの粘着力によって定着ベルトに記録紙が巻きついてしまう問題があった。また、熱伝達性能とベルト走行性を両立するのが難しく、高速の画像形成装置に採用するのは困難であった。

一方、特許文献５の定着装置では、固定部材とした定着ベルト内面に潤滑剤を塗布して摺動抵抗を低減するとともに、定着ベルト内面側に潤滑剤案内部材を設けて潤滑剤が枯渇することを防止しているが、あらかじめ定着ベルト内面側にグリスを塗布しておく方法では、潤滑剤を保持するものがないため、経時でグリスが枯渇しやすい欠点がある。
潤滑剤案内部材をはじめとする部品を追加することはコストアップにつながり、さらに長寿命化のための部品点数が増加することは、装置の大型化につながるという問題がある。

そこで、本発明は上記課題を鑑み、固定部材を大きくすることなく幅広・高面圧なニップを得ることができ、小型化が実現可能であるとともに、固定部材と加熱回転体との摺動抵抗及び固定部材と定着ベルトとの摺動抵抗を、長期にわたり安定して低減可能な定着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に、本発明に係る定着装置は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与され、前記固定部材は、前記加熱回転体の外周表面に対向し、潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えることを特徴とする定着装置である。

本発明の定着装置によれば、固定部材を大きくすることなく幅広・高面圧なニップを得ることができ、小型化が実現可能であるとともに、固定部材と加熱回転体との摺動抵抗及び固定部材と定着ベルトとの摺動抵抗を、長期にわたり安定して低減可能な定着装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。 定着装置の側面図の一例である。 固定部材の一実施態様を示す斜視図である。 定着装置の側面図の他の例である。 熱源として誘導加熱手段を用いた定着装置の一例を示す概略構成図である。 従来のローラ定着方式の定着装置の概略構成図である。 従来のベルト定着方式の定着装置の概略構成図である。

以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下に示す実施例の実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

〔定着装置〕
（第１の実施形態）
前記定着装置は、熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与され、前記固定部材に、前記加熱回転体の外周表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備える。
なお、本明細書において「周方向」とは、加熱回転体の回転方向をいい、「軸方向」とは、加熱回転体の回転軸方向をいう。

図２及び図３に、本実施形態に係る定着装置の概略構成図を示す。図２は正面図であり、図３は図２に示す定着位置の右側面図である。なお、図２に示す定着装置は、用紙上のトナー画像を定着する定着動作時の状態を示している。以下、図２に示す状態を「加圧状態」ともいう。

定着装置２５は、フレーム８１に回転可能に支持された加熱回転体（以下、「加熱ローラ」という）７８と、加熱ローラ７８の外周部と摺動接触し、図中の上下方向のみに移動可能なように固定された固定部材７４と、加熱ローラ７８と固定部材７４との外側に楕円状に掛け回された可撓性の定着ベルト７７と、加圧回転体（以下、「加圧ローラ」という）７２とにより構成されており、定着ベルト７７を介して固定部材７４に対して加圧ローラ７２を押し当てて定着ニップ部が形成される。なお、定着ニップ部とは、定着ベルト７７と加圧ローラ７２との接触部をいう。

定着ベルト７７は、固定部材７４に対して加圧ローラ７２の加圧によって密着し、一方、定着ベルト７７は、円形に戻ろうとする力（張力）が生じるため、加熱ローラ７８に密着する。

加圧ローラ７２には、図中の上方向の加圧力が与えられ、この加圧力は定着ベルト７７、固定部材７４および加熱ローラ７８に伝わる。したがって、定着ニップ部、固定部材７４と定着ベルト７７との接触部、固定部材７４と加熱ローラ７８との接触部には圧力が生じることとなる。

定着ベルト７７の定着ニップ部の出口側には、定着ベルト７７から用紙Ｐを分離補助する分離板８３を先端部が定着ベルト７７と接触しないように設置されている。ここで、分離板８３は、搬送方向下流側に回転支点を有し、分離板先端近傍の位置決め部（軸方向で見て、用紙幅より外側にある）を定着ベルト７７にバネ部材等で付勢して、分離板先端部と定着ベルト７７とを微小なギャップとなるようにしている。よって、定着ニップ部の出口側で自然分離した用紙Ｐは、この分離板８３によってガイドされ、定着ベルト７７に巻きつくことはない。

中空パイプ形状である加熱ローラ７８は、内部に熱源８４（８４ａ，８４ｂ）が配置されている。
加熱ローラ７８内部に配置される熱源８４としては、例えば、ハロゲンヒータ、赤外線ヒータ、誘導加熱装置、熱抵抗等が挙げられる。

サーモパイル８５は、加熱ローラ７８に掛け回された定着ベルト７７の掛け回し終わり後の位置での表面温度を検知する。サーモパイル８５は、定着ベルト７７に非接触で配置され、図３に示すように、軸方向における通紙範囲内（用紙幅内）に設けられる。

また、サーミスタ８７ａは、加熱ローラ７８に掛け回された定着ベルト７７の掛け回されている部分での表面温度を検知する。サーミスタ８７ａは定着ベルト７７に接触させて配置され、図３に示すように、軸方向における通紙範囲（用紙幅）の外側に設けられる。

そして、定着ベルト７７停止中はサーミスタ８７ａの検知温度に基づき、定着ベルト７７走行中はサーモパイル８５の検知温度に基づき、不図示のコントローラにより、熱源８４をオンオフ制御して加熱ローラ７８を所定温度に保持する。

加圧ローラ７２も同様に、内部にハロゲンヒータ等の熱源８６を備えており、加熱ローラ７８と同様に周面にサーミスタ８７ｂが押し当てられている。そして、サーミスタ８７ｂの検知温度に基づき不図示のコントローラで熱源８６をオンオフ制御し、加圧ローラ７２を所定温度に保持する。なお、加圧ローラ７２は熱源８６を備えない場合もある。

定着装置２５の入口側には入口ガイド８８が設けられ、該入口ガイド８８により用紙Ｐを定着ニップ部へと導く。

定着ベルト７７の表面に接触している部材は、サーミスタ８７ａ及び分離板８３の突き当て部であるが、いずれも用紙幅より外側に配置しているため、用紙幅内の定着ベルト７７に磨耗傷を生じさせることがない。よって、通紙された用紙Ｐのトナー画像に磨耗傷が転写されることによる画像劣化を防ぐことができる。

本実施形態では、加圧ローラ７２として、鋼等の金属パイプに厚さ２ｍｍのシリコーンゴム層を設け、直径が５０ｍｍ、両端のジャーナル部６０を直径２０ｍｍに絞ったものを用いている。
両端のジャーナル部６０にはベアリング６１を設け、フレーム８１に回転可能に設けた加圧レバー８２とスプリング６２によって、ベアリング６１を加熱ローラ７８方向に加圧している（加圧機構部）。そして、図示しない駆動手段からの駆動が加圧ローラ端部に設けたギヤ６３に入力され、反時計まわりに回転する。このように構成された加圧ローラ７２が回転することにより、定着ニップ部の定着ベルト７７が従動回転する。

加熱ローラ７８としては、例えば、熱伝導率のよい、厚さ０．５ｍｍ〜３ｍｍのアルミニウム製のパイプ（中空パイプ形状）であって、直径５０ｍｍのものを用いる。加熱ローラ７８の表面は、定着ベルト７７との接触や、固定部材７４との摺動接触による摩耗を防止するため、アルマイト処理やフッ素樹脂処理等が施されている。また、内面には耐熱黒塗装が施され、熱源８４からの熱を吸収しやすくしている。

また、加熱ローラ７８の両端部は、フレーム８１にベアリング６４を介して回転可能に固定支持されている。このように構成された加熱ローラ７８は、定着ベルト７７の回転によって従動回転しながら、定着ベルト７７を加熱する。なお、加熱ローラ７８は、加圧ローラ７２からの圧接力を受けても、ほとんど撓むことのない剛性を有している。

固定部材７４は、その上面が加熱ローラ７８と摺動接触し、下面が定着ベルト７７と摺動接触する。図中の左右方向の寸法は、加熱ローラ７８の外径より小さく、かつ定着ニップ部より広い幅としている。また、図中の上下方向は、定着ベルト７７が加熱ローラ７８と固定部材７４の両方に緩く張られるような寸法としている。

固定部材７４の材質としては、耐熱性に優れ、摺動性が良好で、加熱ローラ７８からの熱移動が少ない樹脂材料が好ましい。例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），ＰＡＩ（ポリアミドイミド），ＰＩ（ポリイミド），ＬＣＰ（液晶ポリマー）等を用いることができる。
また、固定部材７４は加熱ローラ７８との摺動面と定着ベルト７７との摺動面とを備えるため、各摺動面には摺動性に優れる樹脂（例えば、フッ素樹脂）をコーティングすることが好ましい。

図４に固定部材７４の構成を示す。
定着ベルト接触面７４ａは、定着ベルト７７を介した加圧ローラ７２の表面に沿うようなＲ形状とし、定着ベルト７７と加圧ローラ７２との間に定着ニップ部を形成する。
加熱ローラ接触面７４ｂは、加熱ローラ７８の表面に沿うようなＲ形状とし、加圧ローラ７２の圧接力を加熱ローラ７８に伝えている。

図４に示すように、固定部材７４は、加熱ローラ７８との摺動接触面に、加熱ローラ７８の外周表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段７６を備える。
本実施態様によれば、潤滑剤塗布手段７６を固定部材７４の加熱ローラ７８と接触する面側に一体的に設けることにより、定着ベルト７７の内面に潤滑剤を塗布するための部材やスペースを別途設けることなく、潤滑剤を塗布することが可能となり、省スペースとコスト低減を実現できる。

加熱ローラ接触面７４ｂには、潤滑剤塗布手段７６を収容する凹部（潤滑剤塗布手段収容部）７５が複数設けられ、潤滑剤塗布手段７６が凹部７５に嵌合されて設置される。
図４中、加熱ローラ７８の回転方向を矢印で示しているが、以下、加熱ローラ７８の回転により先に接触する側を「上流側」（図２では紙面の右側）、続いて接触する側を「下流側」（図２では紙面の左側）という。
潤滑剤塗布手段７６が配置された凹部７５の上流側と下流側は、固定部材７４と加熱ローラ７８とが摺動接触しているため、この摺動接触面が潤滑剤の塗布量の規制部材として機能する。すなわち、潤滑剤の量を規制するための部品を別途設ける必要がなく、省スペースとコスト低減を実現しつつ、潤滑剤の均一な塗布が可能となる。

潤滑剤塗布手段７６を、潤滑剤を保持可能な材質とすることにより、潤滑剤を多量に長期にわたって塗布することが可能となる。上述の特許文献４のような定着ベルト７７内面にあらかじめ潤滑剤を塗布しておく方式と比較して有利である。
潤滑剤塗布手段７６としては、潤滑剤を含浸可能なフェルト状材料からなることが好ましく、例えば、アラミド繊維を素材とする耐熱フェルトが挙げられる。該フェルト状材料に含浸される潤滑剤（以下、「グリス」ともいう）としては、耐熱グリス、例えばフッ素グリス、シリコーン油グリス等を用いることができる。

潤滑剤塗布手段７６の厚みは、凹部７５の深さよりもやや厚くなるように設定することができる。潤滑剤塗布手段７６は、圧接時に厚み方向につぶれながら加熱ローラ７８と接触し、回転する加熱ローラ７８の表面にグリスを塗布する。
加熱ローラ７８の表面に塗布された潤滑剤は、潤滑剤塗布手段７６の周囲の加熱ローラ接触面７４ｂにより均一に規制され、固定部材７４と加熱ローラ７８との摺動抵抗を低減する。

さらに、加熱ローラ７８表面に塗布された潤滑剤は、定着ベルト７７の内面にも移行し、固定部材７４と定着ベルト７７との摺動抵抗も低減する。

固定部材７４は、加熱ローラ７８と接触する上流側に、余剰潤滑剤を保持可能な潤滑剤回収面７４ｃを有する。該潤滑剤回収面７４ｃには、凹部７５と連絡する溝部（潤滑剤回収溝部）７９が形成されている。
加熱ローラ７８の表面に塗布された余剰潤滑剤は、加熱ローラ７８と固定部材７４との接触開始部に規制され潤滑剤回収面７４ｃに溜まっていくが、溝部７９を設けることにより、余剰潤滑剤が連通した凹部７５へ移動し、潤滑剤塗布手段７６に回収される。

溝部７９は、図４に示した本実施形態の形状や本数に限定されず、適宜選択された形状や本数に形成することができる。

定着ベルト７７は、例えば、耐熱性の高い、厚さが０．０５〜０．２ｍｍのポリイミド樹脂の表層と裏層に離型層をコーティングした、直径５８ｍｍのベルトである。ここで、表離型層は、例えば、シリコーンゴム、フッ素樹脂、シリコーンゴムとフッ素樹脂の２層構造、シリコーンゴムとフッ素樹脂の混合体などの材質から構成され、用紙上のトナーの凹凸に追従するために弾性を持たせている。また、裏離型層は、固定部材７４との摺動抵抗を低減させるために、フッ素樹脂処理が施されている。なお、定着ベルト７７の基材としては、樹脂に限らず、例えば、ステンレス、ニッケル、銅などの金属を用いたり、ゴム等を用いたりすることも好ましい。

以上のように構成した定着ベルト７７は、大径の加熱ローラ７８に巻きついて加熱され、定着ニップ部で用紙を加熱加圧することで、用紙Ｐ上のトナー画像を定着させる。

上述のように、本実施形態に係る定着装置２５は、ニップ部の圧力を固定部材だけではなく加熱ローラ７８も利用して受けているので、固定部材７４を大きくする（強度を増やす）ことなく、幅広かつ高面圧なニップを得ることができる。これにより、高速印刷や高画質画像の対応が可能となる。また、固定部材７４が小さく、かつ加熱ローラ７８と接触しているため、定着ベルト７７の周長を短くすることができ、装置を小型化できる。さらに、固定部材７４の形状によって、ニップ出口の定着ベルト７７の曲率を大きくすることができ、分離性能に優れ、自然分離が可能である。また、加熱ローラ７８は回転しながら定着ベルト７７と接しているため、加熱ローラ７８から定着ベルト７７への熱伝達効率も優れたものとすることができる。

また、固定部材７４の加熱ローラ７８との摺動接触面に潤滑剤塗布手段７６を設けることにより、加熱ローラ７８の表面及び定着ベルト７７の内面に、簡単な構成で長期にわたって均一に潤滑剤を塗布することが可能となる。これにより、固定部材７４と加熱ローラ７８表面との間の摺動抵抗、固定部材７４と定着ベルト７７内面との摺動抵抗を低減することができる。

なお、加圧の機構については、加圧ローラ７２側に加圧機構部を備える態様以外に、加熱ローラ７８側に加圧機構部を備える（すなわち、加圧ローラ７２をフレーム８１に固定し、加熱ローラ７８側から加圧する）ようにしても良い。また、固定部材７４を固定して、加熱ローラ７８側及び加圧ローラ７２側の両方向から加圧するようにしても良い。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を図５により説明する。
加熱ローラ７８は定着ベルト７７によって従動回転しているため、各々の部材に速度差が生じることがなく、各々の部材の磨耗劣化を防止することができる。
しかしながら、加熱ローラ７８は、固定部材７４と摺動しながら回転するため、定着ベルト７７による加熱ローラ駆動力よりも固定部材７４との摺動抵抗が大きくなると、加熱ローラ７８が回転しないという問題が生じる。加熱ローラ７８が回転しないと、定着ベルト７７の加熱効率が悪化するばかりでなく、定着ベルト７７の回転抵抗となって定着ベルト７７が回転しなくなるというおそれもある。

そこで、図５に示すように、加圧ローラ７２と加熱ローラ７８とをギヤ６５，６６によりギヤ連結し、加熱ローラ７８とギヤ６５との間にワンウェイクラッチ６７を設けることが好ましい（回転機構部）。ここで、加熱ローラ７８は定着ベルト７７によって従動回転し、ギヤ６５は加熱ローラ７８より数％（１〜５％程度）遅い速度で回転している。

したがって、ワンウェイクラッチ６７は、
（加熱ローラ回転速度）＞（加熱ローラギヤ回転速度）
の状態ではフリー状態であるが、加熱ローラ回転速度がスリップなどで低下すると、
（加熱ローラ回転速度）＝（加熱ローラギヤ回転速度）
でロックし、加熱ローラ７８は数％遅い回転数で駆動回転する。このように、定着ベルト７７と加熱ローラ７８との間にスリップが生じても、加熱ローラ７８が駆動されることで定着ベルト７７を回転させるので、定着ベルト７７がスリップで回転停止しないようにすることができる。

また、上述のように、定着ベルト７７は加圧ローラ７２によって従動回転している。しかしながら、定着ベルト７７は固定部材７４と摺動しながら回転するため、加圧ローラ７２による定着ベルト駆動力よりも固定部材７４との摺動抵抗が大きくなると、定着ベルト７７が回転しないという問題が発生する。特に、定着ニップ部において用紙搬送中は、加圧ローラ７２と定着ベルト７７間に用紙Ｐが存在するため、加圧ローラ７２による定着ベルト駆動力が低下してしまう。すなわち、定着ベルト７７が回転しないと、用紙Ｐを搬送することができなくなってしまう。

そこで、図５に示したように、加熱ローラ７８と加圧ローラ７２とをギヤ６５，６６によりギヤ連結して、加熱ローラ７８も回転駆動するようにすることが好ましい。

ここで、加熱ローラ７８の速度は、加圧ローラ７２による定着ベルト７７の駆動速度と略同じ（±１％）であるか、速くなるよう（０〜１０％の範囲）に設定される。

また、定着ベルト７７の内面は、上述のようにフッ素樹脂処理が施され、潤滑剤が塗布されているため、加熱ローラ７８との接触面でスリップしやすい状態となっている。そのため、定着ベルト７７と異なる速度で加熱ローラ７８を回転させても、安定してスリップするためベルトの走行に問題はないが、定着ベルト７７を駆動することは可能である。ただし、加熱ローラ７８と定着ベルト７７との速度差による磨耗劣化には留意する必要が生じる。

ニップ部で用紙搬送中は、上述のように、加圧ローラ７２による定着ベルト駆動力が低下してしまうが、加熱ローラ７８による定着ベルト駆動力があるため、定着ベルト７７が回転しないという問題を解決できる。さらに、加熱ローラ７８が駆動回転しているため、上述のような定着ベルト７７と加熱ローラ７８とのスリップによって加熱ローラ７８が回転しないという問題も生じない。

なお、定着ベルト速度より加熱ローラ７８を遅く回転させることも可能であるが、加熱ローラ７８が定着ベルトの回転抵抗となってしまい、ニップ出口部での定着ベルトが弛み、用紙分離性が不安定となる可能性がある。よって、加熱ローラ７８は定着ベルトと等速（±１％）、又は速く（０〜１０％の範囲）回転させることが好ましい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態を図６により説明する。
図６に示すように、熱源として加熱ローラ７８の外部に誘導加熱手段８９を設けることができる。
誘導加熱手段８９は、定着ベルト７７外面側に非接触で配置され、定着ベルト７７の層内に設けた発熱層を加熱する。なお、上述（第１の実施形態）のように、誘導加熱手段８９を加熱ローラ７８内面側に配置して、加熱ローラ７８を加熱して間接的に定着ベルト７７を加熱するようにしても良い。

定着ベルト７７外面側に非接触で誘導加熱手段８９を設けることにより、加熱ローラ７８の内部に熱源を備える必要がなくなり、加熱ローラ７８の内面側にリブ６８を設けることができる。リブ６８を設けることにより、加熱ローラ７８の強度を増加させることができ、より高面圧に対応可能となる。

〔画像形成装置〕
図１に、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の位置実施形態であるカラー複写機の全体概略構成を示す。
図１に示すように、画像形成装置（以下、「複写機」ともいう）本体１００には、無端ベルト状の中間転写体１０が駆動ローラ１４と第１の従動ローラ１５と第２の従動ローラ１６に掛け回され、図中時計まわりに回転搬送可能に設けられている。ローラの数は限定されず、例えば、中間転写体１０の片寄りを調整するローラに掛け回すなど、４つ以上のローラに掛け回すようにしてもよい。また、中間転写体１０は、水平に張り渡しても斜めに傾斜して張り渡してもよい。

駆動ローラ１４と第２の従動ローラ１６間に張り渡された中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの４つの単色作像手段が並んで配置されてなるタンデム作像装置２０が設けられている。タンデム作像装置２０の上部には、露光装置２１が備えられている。

タンデム作像装置２０において、前記単色作像手段は、ドラム状の像担持体４０のまわりに、帯電装置４１、現像装置４２、１次転写装置４３、クリーニング装置４４、不図示の除電装置などを備えてなる。

前記単色作像手段を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。

前記単色作像手段を構成する部分のうち、帯電装置４１は、本実施形態では帯電ローラを用い、像担持体４０に接触して電圧を印加することによりその像担持体４０の帯電を行う。

現像装置４２では、例えば、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。

１次転写装置４３は、中間転写体１０を挟んで像担持体４０に押し当てるように設けられる。１次転写装置４３の形態は、図示したローラ状に限定されず、ブラシや非接触のチャージャであってもよい。

クリーニング装置４４は、像担持体４０に接触してクリーニングブレードやクリーニングブラシなどのクリーニング部材を備え、そのクリーニング部材で像担持体４０上の残留トナーを除去する。

不図示の除電装置は、例えばランプであり、光を照射して像担持体４０の表面電位を初期化する。

像担持体４０の回転とともに、帯電装置４１で像担持体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ２００の読取り内容に応じ、上述した露光装置２１において、レーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌをポリゴンミラー４７で反射する。反射光をさらにミラー４８で反射し、像担持体４０に照射して像担持体４０上に静電潜像を形成する。

その後、現像装置４２においてトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置４３で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の像担持体４０の表面は、クリーニング装置４４で残留トナーを除去して清掃し、除電装置で除電して再度の画像形成に備える。

また、第２の従動ローラ１６に近接した位置に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置（図示せず）を設けてもよい。

一方、中間転写体１０の張り渡し領域の下方には、ローラを用いた２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は従動ローラ１５に押し当てられ、中間転写体１０上の画像を第１の記録媒体（用紙）Ｐに転写する。２次転写装置２２の横には、２つのローラ２３間に、無端ベルトである搬送ベルト２４が掛け渡して設けられている。搬送ベルト２４の横には、記録媒体Ｐ上の転写画像を定着する上述の定着装置２５が備えられている。

２次転写装置２２は、画像転写後の記録媒体Ｐを搬送する媒体搬送機能を備える。なお、２次転写装置２２として非接触のチャージャを配置してもよいが、その場合には別途媒体搬送機能を設けることが好ましい。

２次転写装置２２、搬送ベルト２４及び定着装置２５の下方には、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体Ｐを収納する媒体収納カセット２８を備える。

本実施態様の画像形成装置により原稿の複写を行う場合、まず、スキャナ２００の原稿台３０上に原稿Ｇをセットし、原稿押え（不図示）で押さえ、スタートスイッチ（不図示）等によりスキャナ２００を駆動し、原稿の読み取りを行う。原稿の読み取りは、ハロゲンランプ等の光源３１で原稿Ｇを照射し、その反射光をミラー３２で反射し、レンズ３３により集光し、ＣＣＤ３４に入射した画像を電気信号に変換することにより行われる。

また、スタートスイッチが押されると、駆動モータ（不図示）により駆動ローラ１４が回転駆動され、従動ローラ１５，１６が従動回転し、中間転写体１０が回転搬送される。個々の前記単色作像手段の像担持体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像が形成され、中間転写体１０の搬送とともに、形成された前記単色画像が順次重ねられ、１次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像が形成される。

一方、給紙コロ３５の回転により媒体収納カセット２８から記録媒体Ｐを繰り出され、給紙路３６に搬送され、レジストローラ３７に突き当たることにより停止する。中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ３７が回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間に記録媒体Ｐを送り込まれる。２次転写装置２２で中間転写体１０上の合成カラー画像を一括して２次転写し、記録媒体Ｐ上にカラー画像が形成される。

画像転写後の記録媒体Ｐは、搬送ベルト２４により定着装置２５へ搬送される。定着装置２５で熱と圧力とを加えられて転写画像が定着された後、排紙トレイ３８上にスタックされる。

画像転写後の中間転写体１０は、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備え、ベルトクリーニング装置（不図示）により残留する残留トナーが除去される。

１０ 中間転写体
１４ 駆動ローラ
１５ 第１の従動ローラ
１６ 第２の従動ローラ
２０ タンデム作像装置
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２３ ローラ
２４ 搬送ベルト
２５ 定着装置
２８ 媒体収納カセット
３０ 原稿台
３１ 光源
３２ ミラー
３３ レンズ
３４ ＣＣＤ
３５ 給紙コロ
３６ 給紙路
３７ レジストローラ
３８ 排紙トレイ
４０ 像担持体
４１ 帯電装置
４２ 現像装置
４３ １次転写装置
４４ クリーニング装置
４７ ポリゴンミラー
４８ ミラー
６０ ジャーナル部
６１，６４ ベアリング
６２ スプリング
６３，６５，６６ ギヤ
６２ スプリング
６７ ワンウェイクラッチ
６８ リブ
７２ 加圧回転体
７４ 固定部材
７４ａ 定着ベルト接触面
７４ｂ 加熱回転体接触面
７４ｃ 潤滑剤回収面
７５ 凹部（潤滑剤塗布手段収容部）
７６ 潤滑剤塗布手段
７７ 定着ベルト
７８ 加熱回転体
７９ 溝部（潤滑剤回収溝部）
８１ フレーム
８２ 加圧レバー
８３ 分離板
８４，８６ 熱源
８５ サーモパイル
８６ 熱源
８７ サーミスタ
８８ 入口ガイド
８９ 誘導加熱手段
１００ 画像形成装置（複写機）
２００ 画像読取装置（スキャナ）
Ｇ 原稿
Ｌ 書込み光
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開平４-５０８８３号公報 特開２００４−２５２３５４号公報 特開２００４−１９８５５６号公報 特開２００７−３３４２０５号公報 特許第４５４３８０９号公報

Claims (10)

1. 熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、
   前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、
   前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、
   前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与され、
   前記固定部材は、前記加熱回転体の外周表面に対向し、潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を備えることを特徴とする定着装置。
2. 熱源により加熱されるとともに回転する加熱回転体と、
   前記加熱回転体の外周表面の一部と摺動接触する固定部材と、
   前記加熱回転体と前記固定部材に架け渡される可撓性を有する定着ベルトと、
   前記定着ベルトを介して前記固定部材と加圧接触してニップ部を形成する加圧回転体と、を前記ニップ部形成のための加圧方向にこの順番で配列して備え、前記ニップ部の圧力は、前記定着ベルト及び前記固定部材を介した前記加熱回転体と前記加圧回転体との間の加圧力により付与され、
   前記固定部材は、前記加熱回転体の外周表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、余剰潤滑剤を保持可能な潤滑剤回収面と、を備えることを特徴とする定着装置。
3. 前記潤滑剤塗布手段は、前記固定部材の前記加熱回転体との摺動接触面に配置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. 前記潤滑剤塗布手段は、前記固定部材に直接、潤滑剤を塗布することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記固定部材が前記潤滑剤塗布手段を収容する凹部を有し、前記潤滑剤塗布手段が前記凹部に嵌合されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記固定部材は、前記加熱回転体と接触する上流側に、余剰潤滑剤を保持可能な潤滑剤回収面を有し、前記潤滑剤回収面の一部に、前記凹部と連絡する溝部を有することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記潤滑剤塗布手段は、前記潤滑剤を含浸可能なフェルト状材料からなることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記熱源は、中空パイプ形状である前記加熱回転体の内部に配置される赤外線ヒータであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
9. 前記熱源は、前記加熱回転体の内部又は外部に設けられる誘導加熱装置であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。
10. 請求項１から９のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。