JP6107090B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着させる定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関し、特に、プリンタ、ファクシミリ装置あるいは、複写機等の画像形成装置に搭載される定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいは、複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として熱ローラ定着装置が知られている。熱ローラ定着装置では、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備え、加熱されながら互いに押付けられて回転する２本の回転体(定着ローラ、加圧ローラ)の接触ニップ部（定着ニップ部）に、未定着トナー像を載せた転写材を通過させ、そこでトナー像を溶融し転写材上に定着させている。

一方、近年装置の省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求の高まりから、加熱ローラの代わりにベルトや薄膜フィルム等、無端状のベルト部材を用いた加熱装置を採用することで、定着装置の低熱容量化を実現し、また記録媒体への熱伝達効率の改善を図り、加熱に要する待ち時間(ウォームアップ時間やファーストプリント時間)を大幅に短縮した、いわゆるオンデマンドタイプの定着装置が広く採用されている。

この種の定着装置としては、ベルト部材の内周面に固定部材を接触させつつ動かし、ベルト部材を介して固定部材が回転体に押付けられることでベルト部材と回転体との間にニップ部を形成し、このニップ部に記録媒体を搬送して記録媒体上にトナー像を定着させる方式となっている。

そのため、このような定着装置には、回転体によってベルト部材が固定部材に押付けられ、ベルト部材が内周面を固定部材に接触しつつ動かされることにより、ベルト部材および固定部材が摩耗してしまうという不具合があった。このベルト部材および固定部材の摩擦による摩耗を防止する方式としては、ベルト部材の内周面と固定部材との間に摩擦係数の小さい低摩擦部材を設ける構成が既に知られている。

例えば、特許文献１には、ベルト部材と固定部材との間に低摩擦シート部材を設け、低摩擦シート部材を板バネ部材およびねじを用いて固定部材に取付ける技術が開示されている。この技術によって、ベルト部材と固定部材との間に生じる摩擦力を軽減し、ベルト部材および固定部材が摩耗することを防ぐことができる。

しかしながら、このような従来の定着装置においては、上記低摩擦シート部材を取付けるために複数の取付用の部材を用いるとともに、該複数の取付用の部材を収納する取付用スペースを必要とする構成となっていた。このような場合には、複数の取付用の部材を収納できる取付用スペースが必要となってしまうことから、定着装置が大型化、複雑化および製造コストが増加するといった課題が残されていた。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ベルト部材と固定部材との間に生じる摩擦を低減する低摩擦部材を、小型かつ簡易な構成によってベルト部材と固定部材との間に固定する定着装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、内部に熱源を有し両端が接合されたベルト部材と、前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体と、前記ベルト部材の内周面側に設けられ、前記ベルト部材を前記加圧回転体に押付けて前記ベルト部材および前記加圧回転体の間にニップ部を形成する固定部材と、前記ベルト部材の内周面側に設けられ、前記ベルト部材および前記固定部材の間に生じる摩擦抵抗を軽減する低摩擦部材とを備え、前記ニップ部に搬送された記録媒体を加熱および加圧することにより、前記記録媒体に画像を定着するようにした定着装置であって、前記低摩擦部材は、前記記録媒体の搬送方向に突出した端部と、前記端部に設けられ、前記低摩擦部材を前記固定部材に設置する低摩擦部材設置部とを有し、前記固定部材は、前記低摩擦部材を固定する際に、前記搬送方向上流側に前記端部を挿入する複数の穴部を有することを特徴とする。

本発明によれば、ベルト部材と固定部材との間に生じる摩擦を低減する低摩擦部材を、小型かつ簡易な構成によってベルト部材と固定部材との間に固定する定着装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えたタンデム型カラープリンタの概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略正面図である。 本発明の実施形態に係る固定部材の概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る低摩擦部材の概略正面図である。 本発明の実施形態に係る低摩擦部材設置部の概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る低摩擦部材を固定部材に取付けた状態を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図７は、本発明に係る定着装置および画像形成装置の一実施の形態を示す図であり、画像形成装置をタンデム型カラープリンタに適用した例を示している。

図１は、画像形成装置の構成を示す図である。図１において、画像形成装置１は、各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、給紙部１２と、定着装置２０と、中間転写ユニット８５と、ボトル収容部１０１とを備えている。

ボトル収容部１０１は、画像形成装置１の上方に設けられており、ボトル収容部１０１内には、各色に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されている。

中間転写ユニット８５は、ボトル収容部１０１の下方に設けられており、中間転写ベルト７８と、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋと、中間転写クリーニング部８０と、２次転写バックアップローラ８２とを備えている。また、中間転写ユニット８５は、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とを備えている。

作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ中間転写ベルト７８に対向するように並んで設けられている。作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋと、現像部７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋと、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋと、除電部（不図示）とを備えている。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、駆動モータ（不図示）によって図１中時計方向に回転駆動される。感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上では、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程と、クリーニング工程との作像プロセスが実行される。

まず、帯電工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に一様に帯電される。

次に、露光工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、露光部３から発せられるレーザ光Ｌｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋの照射位置で、露光走査により感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色に対応した静電潜像が形成される。

次に、現像工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像装置７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の静電潜像が現像される。これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、各色のトナー像が形成される。

次に、１次転写工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、わずかではあるが未転写トナーが残る。

次に、クリーニング工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残った未転写トナーがクリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋのクリーニングブレードによって機械的に回収される。

そして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、除電部との対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。

以上の作像プロセスを経ることにより、各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に形成される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２と、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とによって張力を有した状態で支持される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。また、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に移動され、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。

これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。

中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、２次転写バックアップローラ８２と２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで形成された２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

そして、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達し、中間転写ベルト７８上に残る記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが回収される。

給紙部１２は、画像形成装置１の下方に設けられており、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。

次に、給紙部１２から記録媒体Ｐを搬送するプロセスについて説明する。

まず、給紙部１２に収納された中で一番上に位置する記録媒体Ｐは、給紙ローラ９７が図１中反時計方向に回転駆動することにより、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に向けて搬送される。

次に、記録媒体Ｐは、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に設けられたローラニップの位置で一旦停止する。

そして、記録媒体Ｐは、中間転写ベルト７８上のトナー像がくるタイミングに合わせて、レジストローラ９８ａ、９８ｂが回転駆動することで、２次転写ニップに向けて搬送される。これにより、記録媒体Ｐ上には、トナー像が転写される。

２次転写ニップの位置でトナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像は、ベルト部材としての定着ベルト２１および加圧回転体としての加圧ローラ３１による熱と圧力によって記録媒体Ｐ上に定着され、これによりカラー画像が記録媒体Ｐに定着する。

カラー画像が定着した記録媒体Ｐは、排紙ローラ９９ａ、９９ｂの間を経て、画像形成装置１の外に排出され、出力画像として、スタック部１００上にスタックされる。
以上で、画像形成装置１における、一連の画像形成プロセスが完了する。

図２、図３は、定着装置２０の構成について説明する図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１と、加熱部材２２と、補強部材２３と、熱源としてのヒータ２５と、固定部材２６と、低摩擦部材としての低摩擦シート２８と、加圧ローラ３１と、温度センサ４０と、加圧機構５０とを備える。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであり、図２中の矢印方向に回転する。ここで、無端状とは、ベルトの両端部を接合し、かつ、つなぎ目が存在しない状態をいう。

定着ベルト２１は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜５０μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

弾性層を設けることで、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に形成されるニップ部において記録媒体Ｐにカラー画像を定着する場合に、定着ベルト２１の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わる。

これにより、定着装置２０は、記録媒体Ｐに柚子肌画像が発生することを抑止することができる。ここで、柚子肌画像とは、表面に多数の微小な凹凸が形成された画像のことを意味する。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン‐パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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）、等の材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

離型層を設けることで、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに対する離型性が確保される。また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１の直径が３０ｍｍ程度に設定されている。また、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。また、離型とは、接着している物体同士が剥離することを意味し、離型性とは、物体同士の剥離しやすさを意味する。

固定部材２６は、液晶ポリマー等の耐熱樹脂材料等で構成され、加圧ローラ３１側の面が加圧ローラ３１の曲率にならうように断面形状が凹形状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは、加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送り出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しない、というような不具合を抑止することができる。

また、図３に示すように、固定部材２６は、長手方向両端部が定着装置２０の側板４３に固定支持されている。固定部材２６は、側板４３に固定支持されることにより、少なくとも記録媒体Ｐの搬送方向の位置決めがなされるとともに、回転駆動されることなく保持されることになる。

また、固定部材２６は、ニップ部において、後述する加熱部材２２の凹部に対して隙間を有しつつ、低摩擦シート２８を介して定着ベルト２１の内周面と接触する。低摩擦シート２８により、固定部材２６は、定着ベルト２１との間に生じる摩擦抵抗によって摩耗することが防止される。なお、固定部材２６の詳細な構造ついては、後述する。

加熱部材２２は、長手方向両端部が定着装置２０の側板４３に固定支持されており、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材であり、本実施の形態において０．１ｍｍの肉厚となっている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。加熱部材２２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属を用いることができる。

加熱部材２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着装置２０は、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。加熱部材２２は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に近接もしくは接触するように形成され、ニップ部の位置では、内部に凹形状が形成されるとともに、開口部が形成された凹部が設けられている。

ここで、常温時にニップ部を除く位置における定着ベルト２１と加熱部材２２とのギャップは、０ｍｍより大きく１ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
これにより、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１とが滑る状態で接触する面積が大きくなり定着ベルト２１の摩耗が加速する不具合を抑止することができる。

また、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１とが離れ過ぎて定着ベルト２１の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。
さらに、定着装置２０は、加熱部材２２が定着ベルト２１の近くに設けられることで、可撓性を有する定着ベルト２１の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト２１の変形による劣化を軽減することができる。

また、定着装置２０は、定着ベルト２１が加熱部材２２と接触しながら動く際の摩耗を軽減するために、加熱部材２２と定着ベルト２１との間に潤滑剤としてフッ素グリスが塗布されている。

加熱部材２２は、ヒータ２５の輻射熱および輻射光（以下、単に「輻射熱」とする。）により加熱されて定着ベルト２１を加熱する。すなわち、定着装置２０は、加熱部材２２がヒータ２５によって直接的に加熱されて、加熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱される構成となっている。

ヒータ２５は、ハロゲンヒータやカーボンヒータによって構成され、その両端部が図３に示すように、定着装置２０の側板４３に固定されている。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１の表面温度が定着ベルト２１の表面に対向する温度センサ４０に検知された結果に基づいて行われる。

また、定着装置２０は、このようなヒータ２５の出力制御によって、記録媒体Ｐ上のカラー画像を定着させる定着ベルト２１の定着温度を所望の温度に設定することができる。ここで、温度センサ４０は、サーミスタ等によって構成されている。

このように、定着装置２０は、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されるのではなく、加熱部材２２によって定着ベルト２１が周方向にわたってニップ部を除く位置で全体的に加熱される。そして、定着装置２０は、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる構成となっている。

これにより、定着装置２０は、装置を高速化した場合であっても、定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。すなわち、定着装置２０は、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱できるため、ウォームアップ時間や１枚目を印刷するのにかかる時間が短縮されるとともに、装置を小型化することができる。

補強部材２３は、ニップ部を形成する固定部材２６を補強、支持するためのもので、幅方向の長さが固定部材２６と同等になるように形成され、定着ベルト２１の内周面側に設けられている。

補強部材２３は、長手方向の長さが固定部材２６の長手方向の長さと同等になるように形成されており、また図３に示すように、長手方向両端部が定着装置２０の側板４３に固定支持されている。

補強部材２３は、固定部材２６、低摩擦シート２８および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に接触することで、ニップ部において固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合の発生を抑止している。

なお、補強部材２３は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄合金等の機械的強度が高い金属材料で形成することが好ましい。

また、ヒータ２５がハロゲンヒータ等輻射熱を利用して加熱する方式の熱源である場合には、補強部材２３におけるヒータ２５に対向する面の一部または全部に、断熱部材を設けたり、ＢＡ（Ｂｒｉｇｈｔ Ａｎｎｅａｌ）処理や鏡面研磨処理を施したりすることもできる。

これにより、ヒータ２５から補強部材２３に向かう輻射熱は、断熱もしくは反射されて加熱部材２２の加熱に用いられることになり、加熱部材２２の加熱効率がさらに向上するため、定着ベルト２１の加熱効率がさらに向上することになる。

加圧ローラ３１は、ニップ部の位置で定着ベルト２１の外周面に接触するように設けられており、耐熱性中空構造の芯金３２上に弾性層３３が形成され、直径が３０ｍｍ程度である。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

加圧ローラ３１は、定着ベルト２１、低摩擦シート２８および固定部材２６に押付けられることで、定着ベルト２１との間に記録媒体Ｐが搬送される所望のニップ部を形成する。

加圧ローラ３１には、不図示の駆動機構の駆動ギヤに噛合するギヤ４５が設置されていて、加圧ローラ３１は、図２中の矢印方向に回転駆動される。また、図３に示すように、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４３に軸受４２を介して回転自在に支持されている。

加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。また、弾性層３３の表層には、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層が設けられている。

また、弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、固定部材２６に生じる撓みを軽減することができる。この場合、定着ベルト２１の加熱効率は、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるため向上する。

定着装置２０には、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接触および離隔する加圧機構５０が設けられている。加圧機構５０は、加圧レバー５１と、偏心カム５２と、加圧スプリング５３とを備える。

加圧レバー５１は、一端側に設けられた支軸５１ａを中心として定着装置２０の側板４３に回転自在に支持されている。加圧レバー５１の中央部は、定着装置２０の側板４３に形成された長穴に移動可能に保持されている加圧ローラ３１の軸受４２に接触している。

また、加圧レバー５１の他端側には、加圧スプリング５３が接続されている。加圧スプリング５３は、その保持板に偏心カム５２が取付けられている。偏心カム５２は、不図示の駆動モータによって回転可能に構成されている。

このような構成により、加圧レバー５１は、通常の定着動作時において、偏心カム５２の回転により支軸５１ａを中心にして回転し、偏心カム５２の姿勢が図２に示す状態となることで、加圧ローラ３１が定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部を形成する。

これに対して、ジャム処理時等、通常の定着動作時以外の場合において、偏心カム５２が図２に示す状態から１８０度回転し、加圧ローラ３１は、定着ベルト２１から離脱、または、定着ベルト２１を減圧する。

次に、上述のように構成された定着装置２０の、通常時の動作について簡単に説明する。
画像形成装置１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。

これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動回転する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のトナー像Ｔが転写される。

未定着のトナー像Ｔが転写された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、押付けられた状態にある定着ベルト２１および加圧ローラ３１のニップ部に搬入される。

そして、加熱部材２２を介してヒータ２５によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６と加圧ローラ３１とによる押付ける力とによって、記録媒体Ｐの表面のカラー画像は、記録媒体Ｐに定着される。
その後、ニップ部から送り出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送される。

次に、図４〜図６を参照して、固定部材２６と、低摩擦シート２８と、低摩擦部材設置部としての固定用クリップ２９とについて説明する。
図４に示すように、固定部材２６は、接触部２６ａと、固定面としてのニップ形成部２６ｂと、穴部２６ｃと、中固定用スリット２６ｄと、外固定用スリット２６ｅとを備える。なお、本実施の形態の定着装置２０は、中固定用スリット２６ｄおよび外固定用スリット２６ｅが溝部を構成する。

接触部２６ａは、長手方向の略全域で補強部材２３と接触しており、補強部材２３と接触する場合に、記録媒体Ｐの搬送方向（以下、単に「搬送方向」という）の位置決めをするための凹形状の接触部を複数箇所に有している。

このため、固定部材２６は、加圧ローラ３１の定着ベルト２１を押付ける力を受けた場合に、接触部２６ａで補強部材２３と接触することにより、補強部材２３に支持され、大きく変形することがなくなる。

ニップ形成部２６ｂは、低摩擦シート２８と接触しており、低摩擦シート２８および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と接触することで、加圧ローラ３１と定着ベルト２１との間にニップ部を形成する。

穴部２６ｃは、固定部材２６の搬送方向上流側の複数箇所に設けられている。各穴部２６ｃには、低摩擦シート２８を固定部材２６に固定する場合に、後述する低摩擦シート２８の中端部２８ａが挿入される。

中固定用スリット２６ｄおよび外固定用スリット２６ｅは、ともに固定部材２６の搬送方向上流側のニップ形成部２６ｂと対向する面に形成されている。中固定用スリット２６ｄは、低摩擦シート２８を固定部材２６に固定する場合に、後述する低摩擦シート２８の中端部２８ａを固定用スリット２６ｄに取付け、低摩擦シート２８を固定する。

また、外固定用スリット２６ｅは、低摩擦シート２８を固定部材２６に固定する場合に、後述する低摩擦シート２８の外端部２８ｂを固定用スリット２６ｅに取付け、低摩擦シート２８を固定する。

これにより、定着装置２０は、容易に低摩擦シート２８を固定部材２６に固定することができ、構成が簡単であるとともに組立性にも優れる。また、定着装置２０は、中端部２８ａおよび外端部２８ｂが固定部材２６のニップ部の近傍に設置されるため、設置に必要なスペースが小さくできるとともに、定着装置２０を小型化することができる。

図５に示すように、低摩擦シート２８は、中端部２８ａと、外端部２８ｂと、摩擦面２８ｃとを有し、表面の摩擦係数が小さく、多孔質のフッ素樹脂の織物で形成したシート等の耐摩耗性、耐熱性に優れた材質によって略矩形形状に形成されている。なお、本実施の形態の定着装置２０は、中端部２８ａおよび外端部２８ｂが端部を構成する。

低摩擦シート２８は、例えば、フッ素樹脂からなる多孔質樹脂繊維布をベース層として定着ベルト２１と接触する面にＰＥＴ樹脂シートをラッピングしたものを用いることができる。また、低摩擦シート２８は、例えば、焼結成形したＰＴＦＥ樹脂シートや、テフロン（登録商標）を浸透させたガラス繊維シート等を用いることもできる。

また、低摩擦シート２８は、定着ベルト２１の内周面に塗布された潤滑剤が滲み込んで固定部材２６のニップ形成部２６ｂに付着しないよう、潤滑剤に対する浸潤性のない構成となっている。

中端部２８ａは、低摩擦シート２８の搬送方向上流側に５つ設けられ、略矩形形状に形成されている。また、外端部２８ｂは、低摩擦シート２８の搬送方向上流側でかつ長手方向外方の両端に設けられ、略矩形形状に形成されている。

摩擦面２８ｃは、搬送方向長さが固定部材２６のニップ形成部２６ｂよりも長い略矩形形状に形成されており、一方の面がニップ形成部２６ｂと接触し、他方の面が定着ベルト２１の内周面と接触する。

摩擦面２８ｃの定着ベルト２１と接触する面は、定着ベルト２１の内周面に塗布された潤滑剤が、摩擦面２８ｃに入り込めるように、微小な凹凸形状に形成されている。摩擦面２８ｃの定着ベルト２１と接触する面の凹凸の粗さは、算術平均粗さＲａ（以下、単に「Ｒａ」という）が５〜３０μｍとなるように形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

ここで、摩擦面２８ｃの定着ベルト２１と接触する面のＲａは、５μｍより小さいと、摩擦面２８ｃに十分な潤滑剤を入り込ませにくく適当でない。また、摩擦面２８ｃの定着ベルト２１と接触する面のＲａは、３０μｍよりも大きいと、記録媒体ＰにＯＨＰやコート紙を用いた場合に、トナー像Ｔを定着させると凹凸の跡が光沢むらとして目立ってしまう。

このため、摩擦面２８ｃの定着ベルト２１と接触する面のＲａは、５〜３０μｍとなるように形成することで、摩擦面２８ｃに十分な潤滑剤を入り込ませ、かつ記録媒体Ｐに凹凸の跡による光沢むらが発生することを防止することができる。

また、摩擦面２８ｃは、定着ベルト２１と固定部材２６との間の摩擦抵抗を緩和するために、定着ベルト２１と接触する面の一部分に潤滑剤が塗布されている。

これにより、定着装置２０は、低摩擦シート２８が定着ベルト２１および固定部材２６間の摩擦抵抗を緩和でき、定着ベルト２１および固定部材２６の摩耗を防止することができる。また、定着装置２０は、定着ベルト２１の摩擦抵抗により低摩擦シート２８によれやずれが発生することを防止することができる。

図６に示すように、固定用クリップ２９は、弾性を有する金属材料を鋭角に折り曲げることで形成されている。固定用クリップ２９は、一方の面に３つの取付部２９ａと、他方の面に２つの取付部２９ａと、中端部２８ａおよび外端部２８ｂの先端に接触する位置決め部２９ｂとを備えた形状となっている。

固定用クリップ２９は、中端部２８ａおよび外端部２８ｂの先端を位置決め部２９ｂに押し当てることで位置決めを行い、取付部２９ａを曲げて中端部２８ａおよび外端部２８ｂを挟み込むことで取付けられている。

次に、図７を参照して、低摩擦シート２８を固定部材２６に固定する方法について説明する。なお、以下の説明において、１つの中端部２８ａを用いて説明を行うが、他のすべての中端部２８ａについても同様である。また、外端部２８ｂの取付方法は、固定部材２６の穴部２６ｃを貫通させないことを除けば中端部２８ａと同様である。

まず、低摩擦シート２８は、中端部２８ａの先端を固定用クリップ２９の位置決め部２９ｂに押し当てて位置決めを行い、固定用クリップ２９の取付部２９ａを曲げて中端部２８ａを挟み込むことで、中端部２８ａの先端に固定用クリップ２９が取付けられる。

次いで、低摩擦シート２８は、固定用クリップ２９を取付けた中端部２８ａを固定部材２６の穴部２６ｃに貫通させる。

次いで、低摩擦シート２８は、中端部２８ａの先端に取付けた固定用クリップ２９に中端部２８ａが所定回数巻き付けられる。
そして、図７に示すように、低摩擦シート２８は、固定用クリップ２９に所定回数巻き付けられた中端部２８ａが、固定部材２６の中固定用スリット２６ｄに取付けられることで、搬送方向上流側において固定部材２６に固定される。

これにより、定着装置２０は、小型でかつ簡易な構成によって固定部材２６のニップ部の近傍に低摩擦シート２８を取付けることができ、良好な組立性を確保でき、設置に必要なスペースが小さくできるとともに、定着装置２０を小型化することができる。

次いで、低摩擦シート２８は、摩擦面２８ｃが固定部材２６のニップ形成部２６ｂと定着ベルト２１の内周面との間に設置され、加圧ローラ３１の定着ベルト２１を押付ける力を受けることにより固定される。

これにより、低摩擦シート２８は、摩擦面２８ｃの長手方向中央部に形成された中端部２８ａと、長手方向外方の両端部に形成された外端部２８ｂとが、固定部材２６の中固定用スリット２６ｄおよび外固定用スリット２６ｅにそれぞれ固定されることになる。

つまり、定着装置２０は、定着ベルト２１および低摩擦シート２８が、固定部材２６のニップ形成部２６ｂに加圧ローラ３１によって押付けられ、加圧ローラ３１と固定部材２６とによって挟持された状態で、加圧ローラ３１が回転駆動することになる。

加圧ローラ３１と固定部材２６とに挟持されることにより、低摩擦シート２８は、定着ベルト２１から摩擦抵抗を受けた場合に、部分的に集中した応力を受けず、適正な状態を維持したまま定着ベルト２１と固定部材２６との間の摩擦抵抗を緩和することができる。

このため、低摩擦シート２８は、定着ベルト２１および固定部材２６間の摩擦抵抗を緩和することで、定着装置２０の駆動トルクを小さくすることができる。これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１がスリップすることで記録媒体Ｐ上の定着画像が乱れることを防止できるとともに、駆動ギアの歯面が消耗する不具合を防止することができる。

また、低摩擦シート２８は、機器の高速化に伴いニップ幅を増大させる場合および加圧力を大きくした場合に、定着ベルト２１の内周面がニップ形成部２６ｂに長時間接触しつつ動き、定着ベルト２１および固定部材２６が摩耗する不具合を防止することができる。

以上のように、本実施の形態に係る定着装置２０は、内部にヒータ２５を有し両端が接合された定着ベルト２１と、定着ベルト２１に接触して回転する加圧ローラ３１とを備える。

また、定着装置２０は、定着ベルト２１の内周面側に設けられ、定着ベルト２１を加圧ローラ３１に押付けて定着ベルト２１および加圧ローラ３１の間にニップ部を形成する固定部材２６を備える。

また、定着装置２０は、定着ベルト２１の内周面側に設けられ、定着ベルト２１および固定部材２６の間に生じる摩擦抵抗を軽減する低摩擦シート２８を備える。また、定着装置２０は、ニップ部に搬送された記録媒体Ｐを加熱および加圧することによって記録媒体Ｐに画像を定着するようにする。

そして、低摩擦シート２８は、記録媒体Ｐの搬送方向に突出した中端部２８ａおよび外端部２８ｂと、中端部２８ａおよび外端部２８ｂに設けられ、低摩擦シート２８を固定部材２６に設置する固定用クリップ２９とを有する。

このため、定着装置２０は、小型でかつ簡易な構成によって低摩擦シート２８を固定部材２６に取付けることができ、良好な組立性を確保でき、設置に必要なスペースが小さくできるとともに、定着装置２０を小型化することができる。

また、定着装置２０は、低摩擦シート２８が定着ベルト２１および固定部材２６間の摩擦抵抗を緩和することで、定着装置２０の駆動トルクを小さくすることができる。これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１がスリップすることで記録媒体Ｐ上の定着画像が乱れることを防止できるとともに、駆動ギアの歯面が消耗する不具合を防止することができる。

また、定着装置２０は、低摩擦シート２８が定着ベルト２１および固定部材２６間の摩擦抵抗を緩和するため、機器の高速化に伴いニップ幅を増大させる場合および加圧力を大きくした場合にも、定着ベルト２１および固定部材２６の摩耗を防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の中端部２８ａおよび外端部２８ｂは、記録媒体Ｐの搬送方向上流側に向かって低摩擦シート２８から突出している。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の固定用クリップ２９は、中端部２８ａおよび外端部２８ｂを挟み込むことで低摩擦シート２８を固定部材２６に設置する。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の低摩擦シート２８は、長手方向に複数の中端部２８ａおよび外端部２８ｂを有する。

このため、定着装置２０は、小型でかつ簡易な構成によって低摩擦シート２８を固定部材２６に取付けることができ、良好な組立性を確保でき、設置に必要なスペースが小さくできるとともに、定着装置２０を小型化することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の固定部材２６は、中端部２８ａ、外端部２８ｂおよび固定用クリップ２９が挿入される中固定用スリット２６ｄおよび外固定用スリット２６ｅを有する。

そして、低摩擦シート２８は、中固定用スリット２６ｄおよび外固定用スリット２６ｅに中端部２８ａおよび外端部２８ｂを巻き付けた固定用クリップ２９を挿入することで固定部材２６に設置される。

このため、定着装置２０は、小型でかつ簡易な構成によって低摩擦シート２８を固定部材２６に取付けることができ、良好な組立性を確保でき、設置に必要なスペースが小さくできるとともに、定着装置２０を小型化することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の固定部材２６は、ニップ部を形成するニップ形成部２６ｂと対向する面に中固定用スリット２６ｄおよび外固定用スリット２６ｅを有する。

このため、定着装置２０は、小型でかつ簡易な構成によって固定部材２６のニップ部の近傍に低摩擦シート２８を取付けることができ、設置に必要なスペースが小さくできるとともに、定着装置２０を小型化することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の低摩擦シート２８は、多孔質状に形成されている。

このため、定着装置２０は、低摩擦シート２８が定着ベルト２１および固定部材２６間の摩擦抵抗を緩和でき、定着ベルト２１および固定部材２６の摩耗を防止することができる。また、定着装置２０は、定着ベルト２１の摩擦抵抗により低摩擦シート２８によれやずれが発生することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０の低摩擦シート２８は、定着ベルト２１および固定部材２６の双方と接する摩擦面２８ｃを有している。そして、摩擦面２８ｃは、少なくとも一部分に潤滑剤が塗布されている。

このため、定着装置２０は、低摩擦シート２８が定着ベルト２１および固定部材２６間の摩擦抵抗を緩和でき、定着ベルト２１および固定部材２６の摩耗を防止することができる。また、定着装置２０は、定着ベルト２１の摩擦抵抗により低摩擦シート２８によれやずれが発生することを防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、定着ベルト２１の内周面に対向しヒータ２５を内部に有する加熱部材２２を備えている。そして、加熱部材２２は、ヒータ２５からの輻射熱を定着ベルト２１に伝熱する。

このため、定着装置２０は、定着ベルト２１がヒータ２５によって直接加熱されないことから、定着ベルト２１に安価な樹脂製の材料を採用することができ、製作コストを削減することができる。

また、定着装置２０は、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱できるため、ウォームアップ時間や１枚目を印刷するのにかかる時間が短縮されるとともに、定着装置２０を小型化することができる。

なお、本実施の形態において、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１との間に潤滑剤を塗布したが、これに限らず、例えば加熱部材２２の定着ベルト２１の内周面が滑りながら動く面を摩擦係数の低い材料で形成してもよい。また、定着装置２０は、定着ベルト２１の内周面にフッ素を含む材料からなる表面層を形成してもよい。

また、本実施の形態では、ニップ部を形成する固定部材２６の断面形状を凹形状に形成したが、これに限らず、ニップ部を形成する固定部材２６の形状を平面状に形成したり、平面から凹形状に連続的に変化するように形成したりすることもできる。

ニップ部の形状が記録媒体Ｐの画像面に対してほぼ平行となる場合に、固定部材２６は、記録媒体にシワが発生するのを防止する効果がある。また、固定部材２６の断面形状が凹形状に近づくにつれて、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐとの密着性が高くなり、記録媒体Ｐ上のカラー画像の定着性が向上する。

さらに、ニップ部の出口側における定着ベルト２１の曲率が大きくなるために、定着装置２０は、ニップ部から送り出された記録媒体を定着ベルト２１から容易に分離することができる。

また、本実施の形態において、ヒータ２５は、ハロゲンヒータが採用されているが、これに限らず、例えば誘導加熱方式の熱源であってもよい。

また、本実施の形態において、加熱部材２２の断面形状は、ほぼ円形になるように形成したが、これに限らず、多角形になるように形成されてもよい。また、定着装置２０は、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱するために、加熱部材２２を有さず、定着ベルト２１を直接加熱する方式の定着器によって構成されてもよい。

その場合、定着装置２０は、定着器全体としての熱容量の内、加熱部材２２の熱容量が排除されるため、より温度上昇しやすく省エネ性能に優れるとともに、装置の小型化に資する定着器として構成することができる。そして、定着ベルト２１の耐熱性が必要となることから、定着ベルト２１の基材層は、ニッケル、ステンレス等の金属材料とすることが好ましい。

また、本実施の形態において、加圧ローラ３１の内部には芯金３２のみを有する構成となっているが、これに限らず、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けてもよい。

また、本実施の形態において、定着ベルト２１の直径は、加圧ローラ３１の直径と同等になるように形成したが、これに限らず、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成してもよい。

この場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率は、加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるため、ニップ部から送り出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離されやすくなる。

また、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成することもできる。
ここで、本実施の形態に係る定着装置２０においては、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が加熱部材２２に作用しないように構成されている。

また、本実施の形態において、中固定用スリット２６ｄおよび外固定用スリット２６ｅは、それぞれ異なる形状となっているが、これに限らず、同一の形状に形成されていてもよい。

また、本実施の形態において、中端部２８ａおよび外端部２８ｂは、それぞれ異なる形状となっているが、これに限らず、同一の形状に形成されていてもよい。

また、本実施の形態において、固定用クリップ２９は、中端部２８ａおよび外端部２８ｂのすべてに取付けられているが、これに限らず、低摩擦シート２８が固定されるのに十分な数の固定用クリップ２９が取付けられていればよい。

また、本実施の形態において、図５に示すように中端部２８ａが低摩擦シート２８の５箇所に設けられているが、これに限定されるものではない。なお、中端部２８ａの個数を変更する場合、中端部２８ａは、低摩擦シート２８の長手方向中央部を基準として対称となる位置にそれぞれ設けられていることが好ましい。

また、本実施の形態において、低摩擦シート２８は、搬送方向下流側を固定していないが、搬送方向下流側にも中端部２８ａおよび外端部２８ｂを設け、搬送方向上流側と同様に固定してもよい。

また、本実施の形態において、固定用クリップ２９の取付部２９ａは、一方の面の３箇所と、他方の面の２箇所とに設けられているが、これに限らず、中端部２８ａおよび外端部２８ｂに固定用クリップ２９を取付けるのに必要な数だけ設けられていればよい。

また、本実施の形態において、低摩擦シート２８の摩擦面２８ｃは、定着ベルト２１と接触する面の一部分に潤滑剤が塗布されているが、これに限らず、固定部材２６のニップ形成部２６ｂと接触する面および両面に潤滑剤が塗布されていてもよい。また、潤滑剤は、摩擦面２８ｃの一部分に限らず全面に塗布されていてもよい。

また、本実施の形態では、定着装置２０をタンデム型カラープリンタに適用した例を示しているが、定着装置２０は、ファクシミリ装置や複写機等の画像形成装置に適用してもよい。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（ベルト部材）
２２ 加熱部材
２５ ヒータ（熱源）
２６ 固定部材
２６ａ 接触部
２６ｂ ニップ形成部（固定面）
２６ｃ 穴部
２６ｄ 中固定用スリット（溝部）
２６ｅ 外固定用スリット（溝部）
２８ 低摩擦シート（低摩擦部材）
２８ａ 中端部（端部）
２８ｂ 外端部（端部）
２８ｃ 摩擦面
２９ 固定用クリップ（低摩擦部材設置部）
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）

特開２０１０−１８１８２１号公報

Claims (10)

1. 内部に熱源を有し両端が接合されたベルト部材と、
   前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体と、
   前記ベルト部材の内周面側に設けられ、前記ベルト部材を前記加圧回転体に押付けて前記ベルト部材および前記加圧回転体の間にニップ部を形成する固定部材と、
   前記ベルト部材の内周面側に設けられ、前記ベルト部材および前記固定部材の間に生じる摩擦抵抗を軽減する低摩擦部材とを備え、
   前記ニップ部に搬送された記録媒体を加熱および加圧することにより、前記記録媒体に画像を定着するようにした定着装置であって、
   前記低摩擦部材は、前記記録媒体の搬送方向に突出した端部と、
   前記端部に設けられ、前記低摩擦部材を前記固定部材に設置する低摩擦部材設置部とを有し、
   前記固定部材は、前記低摩擦部材を固定する際に、前記搬送方向上流側に前記端部を挿入する複数の穴部を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記端部は、前記記録媒体の搬送方向上流側に向かって前記低摩擦部材から突出していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記低摩擦部材設置部は、前記端部を挟み込むことで前記低摩擦部材を前記固定部材に設置す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. 前記低摩擦部材は、長手方向に複数の前記端部を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記固定部材は、前記端部および前記低摩擦部材設置部が挿入される溝部を有し、
   前記低摩擦部材は、前記溝部に前記端部を巻き付けた前記低摩擦部材設置部を挿入することで前記固定部材に設置されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記固定部材は、前記ニップ部を形成する固定面と対向する面に前記溝部を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記低摩擦部材は、多孔質状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記低摩擦部材は、前記ベルト部材および前記固定部材の双方と接する摩擦面を有し、
   前記摩擦面は、少なくとも一部分に潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記ベルト部材の内周面に対向し前記熱源を内部に有する加熱部材を備え、
   前記加熱部材は、前記熱源からの輻射熱を前記ベルト部材に伝熱することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１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。

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