JP6226230B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、金属基材と弾性ゴム層などから成る薄肉の定着ベルトを備えるものが知られている。このように、低熱容量化された薄肉の定着ベルトを備えることで、定着ベルトの加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、ウォームアップ時間や、ファーストプリント時間の短縮化を図れる。

特許文献１に記載の定着装置では、無端状の定着ベルトの内周側に設けたニップ形成部材に、定着ベルトを介して加圧ローラを当接させて、定着ベルトと加圧ローラとの間にニップ部を形成している。また、加圧ローラを駆動手段によって回転駆動させることで、加圧ローラの回転に従動して定着ベルトが回転する。

ニップ形成部材は、装置本体の側板に長手方向両端部が固定された支持部材であるステーによって定着ベルトの内周側で支持されている。ステーは、ニップ形成部材を固定支持しニップ部での用紙の搬送方向と平行な平行部と、平行部からニップ部より離れる方向へ垂直に立ち上がった立ち上がり部とを有している。これにより、平行部に立ち上がり部を設けない場合よりもステーの剛性を高めることができ、その結果、加圧ローラの加圧力に対するニップ形成部材の強度を高めている。

しかしながら、ステーの平行部でニップ形成部材を固定支持しているだけでは、回転している定着ベルトからニップ形成部材が受ける摩擦力により、ニップ形成部材に定着ベルト回転方向への倒れや変形が発生することがある。そのため、定着ニップの幅や形状を安定して維持できなくなり、定着不良が発生するといった問題が生じる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ニップ部の幅や形状を安定して維持することができる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面と接触する接触部材と、前記定着ベルトの内周側に配置され前記定着ベルトを介して前記接触部材と当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトの内周側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、前記定着ベルトを加熱する加熱手段とを備えた定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ部での用紙搬送方向と平行な平行部と、前記平行部から接触部材側に立ち上がった立ち上がり部とを少なくとも有しており、前記平行部と前記立ち上がり部とによって前記ニップ形成部材を支持し、前記支持部材の短手方向における前記立ち上がり部の前記接触部材の側の端部位置が、前記接触部材の短手方向における前記接触部材の最大幅よりも外側であることを特徴とするものである。

以上、本発明によれば、ニップ部の幅や形状を安定して維持することができるという優れた効果がある。

実施例１に係る定着装置の概略構成図。 実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 定着装置の用紙搬送方向出口側から見た実施例１に係る定着装置の概略構成図。 実施例２に係る定着装置の概略構成図。 定着装置の用紙搬送方向出口側から見た実施例２に係る定着装置の概略構成図。 実施例３に係る定着装置の概略構成図。 実施例４に係る定着装置の概略構成図。

図２は、本実施形態に係る画像形成装置であるカラーレーザープリンタ（以下、単にプリンタという）の概略構成図である。

図２に示すプリンタは、プリンタ本体１００の中央に、プリンタ本体１００に対して着脱自在に装着された４つのプロセスカートリッジ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｂｋが設けられている。各プロセスカートリッジ１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｂｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。そのため、特に色を区別しない場合には、各部材の符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋなどの記載は省略する。

各プロセスカートリッジ１０２は、像担持体である感光体１０８と、感光体表面を帯電させる帯電装置１１０と、現像剤を担持する現像ローラ１１１ａを有する現像装置１１１と、感光体表面をクリーニングするクリーニング装置１１２などを備える。

各プロセスカートリッジ１０２の上方には、感光体１０８の表面を露光する露光装置１０３が設けられている。露光装置１０３は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体１０８の表面へレーザー光を照射するようになっている。

各プロセスカートリッジ１０２の下方には、転写装置１３０が配設されている。転写装置１３０は、中間転写ベルト１２０と、４つの一次転写ローラ１０１と、二次転写ローラ１２３と、二次転写バックアップローラ１２２と、クリーニングバックアップローラ１３３と、テンションローラ１２１と、ベルトクリーニング装置１３５とを備える。

中間転写ベルト１２０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ１２２、クリーニングバックアップローラ１３３及びテンションローラ１２１によって張架されている。

本実施形態では、不図示の駆動装置によって二次転写バックアップローラ１２２を回転駆動することで、中間転写ベルト１２０は図の矢印で示す方向に回転するようになっている。また、テンションローラ１２１の軸方向両端部をばねによって加圧して、中間転写ベルト１２０に張力を付与している。

４つの一次転写ローラ１０１は、それぞれ、各感光体１０８との間で中間転写ベルト１２０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ１０１には、図示しない単独の高圧電源が接続されており、この高圧電源から＋４００［Ｖ］〜＋２５００［Ｖ］の所定の転写バイアスが印加させることで、転写電界を形成する。

二次転写ローラ１２３は、二次転写バックアップローラ１２２との間で中間転写ベルト１２０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ１０１と同様に、二次転写ローラ１２３にも図示しない高圧電源が接続されており、この高圧電源から所定の転写バイアスが印加されることで、転写電界を形成する。

ベルトクリーニング装置１３５は、中間転写ベルト１２０に当接するように配設されたクリーニングブレードを有する。

一方、プリンタ本体１００の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０４や、給紙トレイ１０４から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１０５等が設けられている。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体１００内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０４から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ１２３の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としてのレジストローラ対１０７が配設されている。

また、二次転写ローラ１２３の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２００が配設されている。

さらに、定着装置２００よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを装置外へ排出するための排紙ローラ対１０９が設けられている。また、プリンタ本体１００の上面部には、装置外に排出された用紙Ｐをストックするための不図示の排紙トレイが設けてある。

また、中間転写ベルト１２０を介してテンションローラ１２１に対向配置されたトナーマークセンサ（ＴＭセンサ）１２４は、正反射型センサや拡散型センサによって中間転写ベルト１２０上のトナー画像の濃度測定や各色のトナー画像の位置測定を行う。そして、トナーマークセンサ１２４で測定した結果を基にして、所定のタイミングで作像条件を変更し、画像濃度や色合わせの調整が行われる。

以上の構成を備えた画像形成装置の基本動作は次の通りである。
作像動作が開始されると、各プロセスカートリッジ１０２における各感光体１０８が図示しない駆動装置によって図中時計回り方向に回転駆動される。各感光体１０８の表面にはローラ形状の帯電装置１１０が圧接されており、感光体１０８の回転に従動して帯電装置１１０が回転する。そして、図示しない高圧電源によりＤＣ電圧またはＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアスを帯電装置１１０に印加することで、感光体１０８の表面が帯電装置１１０によって所定の極性に一様に帯電される。

帯電された各感光体１０８の表面には、露光装置１０３から書込光がそれぞれ照射されて、各感光体１０８の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体１０８に露光する画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。なお、この露光工程は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤなどで行われる。

このように各感光体１０８上に形成された静電潜像に、各現像装置１１１によって現像ローラ１１１ａ上に担持されたトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。なお、この現像工程では、図示しない高圧電源から現像装置１１１の現像ローラ１１１ａに所定の現像バイアスが印加される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ１２２が図中反時計回り方向に回転駆動し、中間転写ベルト１２０を図中矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ１０１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧または定電流制御された所定の転写バイアスが印加される。これにより、各一次転写ローラ１０１と各感光体１０８との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体１０８の回転に伴い、感光体１０８上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、当該一次転写ニップにおいて形成された転写電界により、各感光体１０８上のトナー画像が中間転写ベルト１２０上に順次重ね合わせて転写される。このようにして、中間転写ベルト１２０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。

また、中間転写ベルト１２０に転写しきれなかった各感光体１０８上のトナーは、クリーニング装置１１２によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体１０８の表面が除電され、表面電位が初期化される。

なお、感光体１０８のまわりにクリーニング装置を設けず、現像装置１１１で転写残トナーを回収するクリーナレス方式もあり、本実施形態のプリンタでは感光体表面をクリーニングする種々の公知のクリーニング方法を採用できる。

プリンタ本体１００の下部では、給紙ローラ１０５が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０４から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対１０７によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１２３と二次転写バックアップローラ１２２との間の二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ１２３には、中間転写ベルト１２０上のトナー画像のトナー帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト１２０の回転に伴って、中間転写ベルト１２０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、当該二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト１２０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。

また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト１２０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置１３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２００へと搬送され、定着装置２００によって熱と圧力により用紙Ｐ上のトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ対１０９によって装置外へ排出され、不図示の排紙トレイ上にストックされる。

このようにして、本実施形態に係るプリンタにおける一連の画像形成プロセスが完了する。

［実施例１］
図１及び図３は、実施例１における定着装置２００の概略を示す構成図である。なお、図１は、図３に示した用紙Ｐの通過範囲Ｄにおける定着装置２００の断面図である。

図１に示すように、本実施例の定着装置２００においては定着ベルト１１に対して加圧部材２１が対向して接触するように配置され、加圧部材２１が定着ベルト１１をニップ形成部材３１に加圧することで定着ベルト１１の表面に定着ニップ部Ｎを形成する。

ニップ形成部材３１が定着ベルト１１から受ける力によって変形することを防ぐため、支持部材であるステー５１がニップ形成部材３１を支持している。

本実施例において加圧部材２１はローラ状の回転体であり、図中矢印Ｒ２方向に回転する。加圧部材２１の回転に伴って定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト１１に摩擦力が与えられ、定着ベルト１１が図中矢印Ｒ１方向に従動回転する。

トナー画像Ｔを有するシート状の用紙Ｐは、定着装置２００の外部から図示されていない搬送手段によって図中矢印Ｙ方向に搬送され、圧接状態の定着ニップ部Ｎで定着ベルト１１及び加圧部材２１に狭持され、それぞれの回転に伴って搬送される。

また、定着ニップ部Ｎで用紙Ｐ上のトナー画像Ｔに定着ベルト１１及び加圧部材２１から熱および圧力が加えられることにより、トナー画像Ｔが用紙Ｐに定着される。

なお、図１においては、定着ニップ部Ｎでトナー画像Ｔに熱を供給する加熱源の図示は省略している。加熱源としては、例えばハロゲンヒータや、ＩＨコイルや、抵抗発熱体などが挙げられる。

定着ベルト１１は、熱容量やベルト内側に部材を収容するための空間を設けることなどを考慮すると、直径１５［ｍｍ］〜１２０［ｍｍ］が望ましく、厚さが１［ｍｍ］以内の薄肉であり可撓性を有することが望ましい。

定着ベルト１１の構成は、内周側から順に基材層、弾性層、離型層が積層されていることが一般的である。

ただし、定着ベルト１１の加熱手段としてＩＨコイルを用いる場合は、基材層と弾性層との間に加熱層が形成される。また、画像品質に対する機能を高くする必要がない場合には、弾性層を除き基材層と離型層との２層構成とする場合もある。

本実施形態では、定着ベルト１１の直径を２５［ｍｍ］とし、基材層、弾性層、離型層により定着ベルト１１を構成した。

基材層は可撓性および剛性の両立を考慮すると、厚さが２０［μｍ］〜１００［μｍ］でポリイミド等の剛性の高い樹脂材料もしくはニッケル、ステンレス鋼などの金属材料が望ましい。

また、ニップ形成部材３１との摺動性や、内周側からの輻射熱の吸収率を向上させることを目的として、基材層の内周面に塗料などをコーティングしても良い。

塗料の種類として、摺動性の向上には例えばフッ素系樹脂のコーティングが望ましく、輻射熱の吸収率を向上させるには黒色塗料のコーティングが望ましい。

加熱層は厚さが１０［μｍ］程度で金属材料、特に銅が望ましい。ＩＨコイルからの相互誘導加熱により発熱する。

弾性層は厚さが５０［μｍ］〜３００［μｍ］でシリコーンゴムなどの弾性材料を用いるのが望ましい。弾性層を設けるにより、用紙Ｐおよび定着ベルト１１の表面に凹凸がある場合でも、弾性層が凹凸に沿って変形することで定着ニップ部Ｎにおいて圧力および熱伝導性が均一化され、定着画像品質を維持することができる。

離型層は３［μｍ］〜５０［μｍ］の厚さであり、トナー及び用紙Ｐ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。特に、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂材料は、摩擦係数が低く、トナー剥離性が良好であるため望ましい。

本実施例の加圧部材２１は、回転可能に設けられたローラ部材であり、金属材料で形成される芯金部２１ａと、シリコーンゴムや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２１ｂとによって構成される。

また、図示されていないが、弾性層の外周部にＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂で形成される厚さ１０［μｍ］〜７０［μｍ］の離型層を設けることで、加圧部材２１からのトナー及び用紙Ｐの剥離性を高めることができる。

ニップ形成部材３１は、定着装置２００に対して固設されており、回転する定着ベルト１１がニップ形成部材３１に接触しながら摺動する。

ニップ形成部材３１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鋼などの金属材料でも良い。

また、図示されていないが、ニップ形成部材３１の周囲に摩擦係数の低い材質をシート状として巻く、または、塗布コーティングを施すなどの手段により、定着ベルト１１のニップ形成部材３１に対する摺動摩擦抵抗を低下させることができる。

ステー５１は、定着ベルト１１を加圧しているニップ形成部材３１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く、材料としてもヤング率の高いステンレス鋼や鉄などの金属材料を使用することが望ましい。

本実施例においては、ニップ形成部材３１を樹脂材料で形成し、ステー５１を金属材料で形成しており、ニップ形成部材３１がステー５１よりも熱伝導率やヤング率が小さくなるようにしている。

ニップ形成部材３１をステー５１よりも熱伝導率の小さい材料で形成することにより、ステー５１が熱伝導率の大きい材料で形成されていても、定着ベルト１１のニップ形成部材３１及びステー５１に対する断熱性を高めることができる。

また、ステー５１をニップ形成部材３１よりもヤング率の高い材料で形成することにより、ニップ形成部材３１をヤング率の低い材料で形成しても、定着ニップ部Ｎからの反力によってニップ形成部材３１が変形するのを抑制することができる。

このような構成とすることにより、定着装置２００を小型化してもニップ形成部材３１が定着ベルト１１から受ける力によって変形することなく、また同時に定着ベルト１１のニップ形成部材３１及びステー５１に対する断熱性を維持することができる。

図３に示すように、定着ベルト１１と加圧部材２１とニップ形成部材３１とによって形成される定着ニップ部Ｎは、用紙Ｐの通過範囲Ｄよりも広く作られている。これにより、定着ニップ部Ｎを用紙Ｐが通過する際にも、用紙Ｐが通過していない範囲において、定着ベルト１１が加圧部材２１から摩擦力を受けて従動回転することが可能となる。この結果、用紙Ｐの摩擦係数が小さい場合に、定着ベルト１１が加圧部材２１に対してスリップし停止してしまうのを抑制することができる。

ステー５１の軸方向両端部それぞれは、定着装置２００に設けられた側板９１と側板９２とに固定支持されている。

また、図３には示されていないが、ステー５１の軸方向両端部もニップ形成部材３１と同様に側板９１と側板９２とにそれぞれ固定支持されている。

端部フランジ６１と端部フランジ６２とは、それぞれ側板９１と側板９２とに固定されている。そして、端部フランジ６１と端部フランジ６２とは、定着ベルト１１の軸方向両端部それぞれに内接し、定着ベルト１１が端部フランジ６１及び端部フランジ６２に沿った形状になることでベルト概形が維持される。また、端部フランジ６１と端部フランジ６２とは、定着ベルト１１の軸方向への寄りを止める効果も奏する。

加圧部材２１は、芯金部２１ａの軸方向両端部がそれぞれ第二側板７１と第二側板７２とに不図示の軸受けなどを介して回転自在に支持されている。また、第二側板７１及び７２が側板９１及び側板９２に対して移動することにより、加圧部材２１の定着ベルト１１に対する接離動作が行われる。

この接離動作により、定着ニップ部Ｎに用紙Ｐが送り込まれない状態では、定着ニップ部Ｎの圧力を低減する、または、完全に加圧部材２１を定着ニップ部Ｎから脱圧させる。このことにより、定着装置２００のジャム処理性が向上させることができる。また、加圧部材２１の弾性層を形成する弾性体が、圧縮によって劣化することも抑制することができる。

駆動ギヤ８１は、加圧部材２１の芯金部２１ａの一端側に固定されており、不図示の駆動モータからの駆動力によって駆動ギヤ８１を駆動することにより、加圧部材２１を回転させることができる。また、定着ニップ部Ｎを介して加圧部材２１から定着ベルト１１に駆動トルクが伝達されることで、定着ベルト１１が加圧部材２１の回転に従動回転する。

ステー５１は、定着ニップ部Ｎに略平行なベース部５１ａと、ベース部５１ａの端部から加圧部材２１に向かって立ち上がっている立ち上がり部５１ｂとによって構成されている。このような構成とすることにより、均一な厚さの板材を塑性加工させることによってステー５１を形成することが可能となり、ステー５１の製造コストを抑えることが可能となる。

ステー５１は、定着ニップ部Ｎ及び加圧部材２１の反対側からニップ形成部材３１をベース部５１ａによって支持している。

ベース部５１ａを定着ニップ部Ｎに略平行とすることで、ニップ形成部材３１を広範囲にわたって支持するのに都合の良い形状となる。この結果、ニップ形成部材３１が定着ニップ部Ｎから力を受けて変形するのを、ステー５１によって効果的に抑制でき、定着ニップ部Ｎを安定して維持することができる。

なお、立ち上がり部５１ｂの高さｈは、側板９１及び側板９２によって支持されたステー５１が、ニップ形成部材３１を介して定着ニップ部Ｎから受ける力に対し充分な曲げ剛性を確保できるような高さとしている。これにより、用紙Ｐの通過範囲Ｄの軸方向中央付近においても、用紙Ｐの搬送方向に沿った定着ニップ部Ｎの幅が細くなることなく、用紙Ｐ上のトナー画像Ｔを定着する時間を十分に確保することができる。

ステー５１の立ち上がり部５１ｂは、定着ニップ部Ｎに略平行な方向に沿った加圧部材２１の幅Ｌよりも外側に位置している。

立ち上がり部５１ｂが加圧部材２１の幅Ｌよりも内側にあると、立ち上がり部５１ｂの高さｈを、加圧部材２１に対して干渉しない程度にしか確保することができない。

一方、本実施例のように立ち上がり部５１ｂを幅Ｌよりも外側に位置させることにより、加圧部材２１への干渉を考慮することなく高さｈを設定することが可能となる。

定着ベルト１１の形状は、ニップ形成部材３１並びに端部フランジ６１及び端部フランジ６２を適切に設定することによって、立ち上がり部５１ｂと干渉しないような形状とすることができる。そのため、結果としてステー５１を周囲の部材に干渉することなく設置することが可能となる。

本実施例においては、ステー５１の立ち上がり部５１ｂをベース部５１ａに対して垂直とするため、立ち上がり部５１ｂの全体を加圧部材２１の幅Ｌよりも外側に配置したが、必ずしも本構成を取る必要はない。

すなわち、少なくとも立ち上がり部５１ｂの加圧部材２１側の先端（ベース部５１ａから高さｈの位置にある）を、加圧部材２１の幅Ｌよりも外側に配置すれば、加圧部材２１に干渉しないように立ち上がり部５１ｂを設計することが可能である。

また、ベース部５１ａの両端の立ち上がり部５１ｂの高さｈが、必ずしも同一である必要もなく異ならせても良い。

本実施例において、ステー５１の立ち上がり部５１ｂはベース部５１ａからニップ形成部材３１を覆うような方向に立ち上がっている。このため、ベース部５１ａ以外の方向からニップ形成部材３１を立ち上がり部５１ｂで支持することが可能となる。これにより、ニップ形成部材３１の剛性が低く局所変形しやすい場合や、回転する定着ベルト１１の摺動摩擦力などによってニップ形成部材３１に加わる力の方向が変化する場合であっても、定着ニップの形状を安定して維持することができる。

特に、本実施例のように立ち上がり部５１ｂで広範囲に渡ってニップ形成部材３１を支持することにより、定着ベルト１１の回転方向へのニップ形成部材３１の倒れや局所変形を抑制し、ニップ形成部材３１を安定して支持することができる。その結果、定着ニップ部Ｎの形状を安定して維持することができる。

また、本実施例においては、ニップ形成部材３１のヤング率と形状を適切に設定することにより、定着ニップ部Ｎを加圧部材２１に沿って湾曲した形状としている。

このような形状とすることで、用紙Ｐの搬送方向に対する定着ニップ部Ｎの幅を広くでき、トナー画像Ｔを定着する時間を増やすことができるとともに、加圧部材２１の弾性層の圧縮率を低減することで加圧部材２１の劣化を抑えることができる。

なお、定着ニップ部Ｎを湾曲させることで、ニップ形成部材３１が定着ニップ部Ｎから受ける力の方向が一方向ではなくなり、ニップ形成部材３１の倒れや局所変形が発生しやすくなる。しかしながら、本実施例のように、ステー５１がニップ形成部材３１を複数方向から支持するような構成とすることで、定着ニップ部Ｎの形状を安定して維持することができる。

［実施例２］
図４及び図５は、実施例２に係る定着装置２００の概略を示す構成図である。なお、図４は、図５に示した用紙Ｐの通過範囲Ｄにおける断面図である。また、実施例２の実施例１に対する相違点を以下で説明する。

本実施例の定着装置２００では、定着ベルト１１を加熱する加熱源として、ニップ形成部材３１から見てステー５１のベース部５１ａの反対側にハロゲンヒータ４１を設置している。

このような位置にハロゲンヒータ４１を設置することで、定着ベルト１１を急速に昇温できる定着装置２００を安価に構成することができる。

また、ハロゲンヒータ４１からの輻射熱によってニップ形成部材３１を配設した箇所以外で定着ベルトを直接加熱する。これにより、ハロゲンヒータ４１から定着ベルト１１への伝熱効率が大幅に向上し、消費電力の低減を図ることができると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができる。

また、ステー５１の立ち上がり部５１ｂが、ベース部５１ａから加圧部材２１の方向に立ち上がっていることで、立ち上がり部５１ｂによってハロゲンヒータ４１からの輻射熱が遮蔽されることなく、ステー５１の曲げ剛性を高めることができる。

実施例１においては、ローラ状の加圧部材２１を定着ベルト１１に接触させていた。一方、本実施例においては、定着ベルト１１に搬送補助ベルト１５０を接触させ、搬送補助ベルト１５０の裏側から加圧部材２１を定着ベルト１１に圧接することにより、定着ベルト１１のおもて面に定着ニップ部Ｎを形成している。また、加圧部材２１は、定着装置２００に対して回転不能に支持されており、搬送補助ベルト１５０は加圧部材２１と摺動している。

このような構成を取ることにより、定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト１１の外周面に接触する部材の熱容量を低減し、定着ベルト１１の昇温を急速にすることが可能となる。

また、定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材３１及び加圧部材２１とも回転体ではないことで、それぞれの形状と剛性を設計する際の自由度が向上し、複雑な形状や圧力分布を有する定着ニップ部Ｎを容易に設計することが可能となる。

なお、定着ベルト１１及び搬送補助ベルト１５０を回転させる駆動力は、搬送補助ベルト１５０を張架する駆動ローラ１４０から搬送補助ベルト１５０に与えられている。

駆動ローラ１４０の軸方向両端部それぞれは、第二側板７１及び第二側板７２に回転可能に支持されており、不図示の駆動モータから駆動ローラ１４０の一端側に設けられた駆動ギヤ８１に駆動力が伝達されることで回転駆動される。

加圧部材２１は剛体でも弾性体でも良く、第二側板７１及び第二側板７２に軸方向両端部が固定支持されている。また、第二側板７１及び第二側板７２が、側板９１及び側板９２に対して移動することで、加圧部材２１の定着ベルト１１に対する接離動作が行われる。

この接離動作により、用紙Ｐが定着ニップ部Ｎに送り込まれない状態では、定着ニップ部Ｎの圧力を低減する、または、完全に加圧部材２１を定着ニップ部Ｎから脱圧させる。このことにより、定着装置２００のジャム処理性を向上させることができる。また、加圧部材２１を弾性体で形成した場合に、圧縮によって弾性体が劣化することも抑制することができる。

本実施例においては、ステー５１のベース部５１ａの端部のうち、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト回転方向下流側の端部のみ、立ち上がり部５１ｂを設けている。

すなわち、用紙Ｐを搬送する際の定着ベルト１１の回転により、摺動摩擦力によってニップ形成部材３１に変形や倒れが発生する方向には、立ち上がり部５１ｂを設けている。そのため、少なくとも定着ニップ部Ｎにおいて、用紙Ｐのトナー画像Ｔを定着する際の定着ニップ部Ｎの形状を安定して維持することが可能である。

また、定着ニップ部Ｎの入口側には立ち上がり部５１ｂを設けないことにより、定着ニップ部Ｎの入口付近での定着ベルト１１の曲率半径を大きくすることができる。その結果として、定着ベルト１１に生じる繰り返しひずみの負荷を減らすことが可能となり、定着ベルト１１を破損しにくくすることが可能となる。

また、本実施例においては、ニップ形成部材３１及び加圧部材２１の形状を工夫することで、定着ニップ部Ｎの形状や圧力分布を調整し、定着ベルト１１が停止している状態においても、ニップ形成部材３１が立ち上がり部５１ｂに押し付けられるようにする。このことで、ニップ形成部材３１の位置を安定させている。

［実施例３］
図６は、実施例３に係る定着装置２００の概略を示す構成図である。なお、本実施例の定着装置２００の基本的な構成は、実施例１の定着装置２００と同様であり、その説明は省略する。

ステー５１をベース部５１ａから加圧ローラ側に立ち上がるような形状とすることで、ニップ形成部材を安定に支持することができる。しかしながら、立ち上がり部５１ｂでニップ形成部材のうちベース部５１ａ付近しか支持されていないと、加圧ローラの加圧力によるニップ形成部材が局所的に変形することを抑えることができない。特に、定着ニップの一部に当接圧が高い高加圧領域を作ろうとした場合、このようなニップ形成部材の局所変形によって高加圧領域が変形すると同時に当該領域の当接圧が減少してしまう。

例えば、定着ニップ部Ｎの中央付近などに当接圧が高い高加圧領域を作ることで、溶融したトナーを用紙Ｐに密着させることができ、定着性が良好となることが知られている。そして、この高加圧領域の面圧と形状とは定着性への寄与が大きいため、特に安定して維持される必要がある。

そこで、本実施例では、特に高加圧領域における定着ニップ部Ｎの面圧と形状を安定して維持できるようにステー５１でニップ形成部材３１を支持し、良好且つ安定した定着性を得られるようにしている。

ここで、定着ニップ部Ｎの形状と当接圧との分布は、加圧部材２１とニップ形成部材の形状とヤング率・ポアソン比等の物性とによって決定される。

本実施例においては、定着ニップ部Ｎの定着ベルト回転方向の中央付近に、定着ベルト１１と加圧部材２１との当接圧が周囲よりも高い高加圧領域Ｘを有している。

定着ニップ部Ｎに進入した用紙Ｐ上のトナー画像Ｔは、高加圧領域Ｘに到達するまでに溶融し高加圧領域Ｘで用紙Ｐと密着する。これにより、トナー画像Ｔが用紙Ｐに対して良好に定着される。

本実施例の定着装置２００において、図６に示すようにステー５１は、定着ニップ部Ｎに略平行なベース部５１ａと、ベース部５１ａの端部から加圧部材２１に向かって立ち上がっている立ち上がり部５１ｂによって構成されている。

ステー５１は、ニップ形成部材３１を定着ニップ部Ｎ及び加圧部材２１の反対側からベース部５１ａによって支持している。

ステー５１の立ち上がり部５１ｂは、ベース部５１ａからニップ形成部材３１を覆うような方向に立ち上がっている。このため、ベース部５１ａ以外の方向からニップ形成部材３１を支持することが可能となる。よって、ニップ形成部材３１の剛性が低く局所的に変形しやすい場合や、回転する定着ベルト１１の摺動摩擦力などによってニップ形成部材３１に加わる力の方向が変化する場合であっても、定着ニップの形状を安定して維持することができる。

特に、立ち上がり部５１ｂで広範囲に渡ってニップ形成部材３１を支持することにより、定着ベルト１１の回転方向へのニップ形成部材３１の倒れや局所変形を抑制し、ニップ形成部材３１を安定して支持することができる。結果として定着ニップ部Ｎの形状を安定して維持できる。

定着ニップ部Ｎに対して略垂直な方向に立ち上がった立ち上がり部５１ｂは、定着ニップ部Ｎの高加圧領域Ｘを通過するとともに高加圧領域Ｘに略平行な平面Ｈよりも加圧部材２１側に位置している。

このような立ち上がり部５１ｂによってニップ形成部材３１を支持することにより、高加圧領域Ｘで加圧されたニップ形成部材３１が局所的に変形することを抑制できる。この結果、高加圧領域Ｘの当接圧が安定して維持され、用紙Ｐ上のトナー画像Ｔが良好に定着される。

ステー５１の立ち上がり部５１ｂは、定着ニップ部Ｎに略平行な方向に沿った加圧部材２１の幅Ｌよりも外側に位置している。

立ち上がり部５１ｂが幅Ｌよりも内側にあると、立ち上がり部５１ｂの高さを加圧部材２１に対して干渉しない程度にしか確保することができない。このような場合、用紙Ｐに対するトナー画像Ｔの定着性を確保するために、高加圧領域Ｘなど定着ニップ部Ｎの当接圧を高めると、ステー５１の剛性が確保できないことでステー５１が変形してしまう。すると、用紙Ｐの通過範囲Ｄの中央付近において、定着ニップ部Ｎの当接圧、及び、用紙Ｐの搬送方向に沿ったニップ幅が細くなってしまう。

よって、立ち上がり部５１ｂを加圧部材２１の幅Ｌよりも外側に位置させることで、通過範囲Ｄ全体で定着ニップ部Ｎの形状及び当接圧を安定して維持することができる。

また、立ち上がり部５１ｂを幅Ｌよりも外側に位置させることにより、加圧部材２１への干渉を考慮することなく立ち上がり部５１ｂの高さｈを設定することが可能となり、定着ニップ部Ｎの当接圧に対してステー５１の剛性を適切に設定することができる。

［実施例４］
図７は、実施例４に係る定着装置２００の概略を示す構成図である。なお、本実施例の定着装置２００の基本的な構成は、実施例２の定着装置２００と同様であり、その説明は省略する。

本実施例においては、ステー５１のベース部５１ａの端部のうち、定着ニップ部Ｎにおける定着ベルト回転方向下流側端部にのみ立ち上がり部５１ｂを設けている。

この構成では、用紙Ｐを搬送する際の定着ベルト１１の回転により、摺動摩擦力によってニップ形成部材３１に変形や倒れが発生する方向に立ち上がり部５１ｂが設けられている。そのため、少なくとも定着ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐのトナー画像Ｔを定着する際の定着ニップ部Ｎの形状を安定して維持することが可能である。

また、定着ニップ部Ｎに対して略垂直な方向に立ち上がった立ち上がり部５１ｂは、定着ニップ部Ｎの高加圧領域Ｘを通過するとともに高加圧領域Ｘに略平行な平面Ｈよりも加圧部材２１側に位置している。

このような立ち上がり部５１ｂによってニップ形成部材３１を支持することにより、高加圧領域Ｘで加圧されたニップ形成部材３１が局所的に変形することを抑制できる。この結果、高加圧領域Ｘの当接圧が安定して維持され、用紙Ｐ上のトナー画像Ｔが良好に定着される。

また、定着ニップ部Ｎの入口側には立ち上がり部５１ｂを設けないことにより、定着ニップ部Ｎの入り口付近での定着ベルト１１の曲率半径を大きくすることができる。結果として定着ベルト１１に生じる繰り返しひずみの負荷を減らすことが可能となり、定着ベルト１１を破損しにくくすることが可能となる。

なお、各実施例において、発明の本質に関係がない機構（例えば加圧部材２１や駆動ローラ１４０に対する搬送補助ベルト１５０の張架力を調整する機構、加圧部材２１を支持することで変形を抑制する部材など）は説明を省略している。

また、各実施例における本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
回転可能な無端状の定着ベルト１１などの定着ベルトと、定着ベルトの外周面と接触する加圧部材２１などの接触部材と、定着ベルトの内周側に配置され定着ベルトを介して接触部材と当接し定着ニップ部Ｎなどのニップ部を形成するニップ形成部材３１などのニップ形成部材と、定着ベルトの内周側に配置されニップ形成部材を支持するステー５１などの支持部材と、定着ベルトを加熱するハロゲンヒータ４１などの加熱手段とを備えた定着装置２００などの定着装置において、前記支持部材は、前記ニップ部での用紙搬送方向と平行なベース部５１ａなどの平行部と、当該平行部から接触部材側に立ち上がった立ち上がり部５１ｂなどの立ち上がり部とを少なくとも有しており、平行部と立ち上がり部とによってニップ形成部材を支持する。
（態様Ａ）においては、ニップ形成部材の接触部材側とは反対側の面と支持部材の平行部とを接触させ、ニップ形成部材の定着ベルト回転方向の側面と支持部材の立ち上がり部とを接触させてニップ形成部材を支持する。これにより、接触部材側からの加圧力によるニップ形成部材の変形を平行部で抑えるだけではなく、定着ベルトからニップ形成部材が受ける摩擦力によるニップ形成部材の定着ベルト回転方向への倒れや変形を立ち上がり部で抑えることができる。よって、ニップ部の幅や形状を安定して維持することができ、定着不良が発生するのを抑制することができる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、前記ニップ部における前記定着ベルトの回転方向に沿って前記接触部材の幅よりも外側に前記立ち上がり部が位置している。これによれば、上記実施形態について説明したように、立ち上がり部をニップ部に略垂直且つ接触部材に近づく方向へ高くしても、立ち上がり部が定着ベルトを介して接触部材に干渉するのを回避することができる。これにより、立ち上がり部の高さを高くして、定着ニップから力を受けるニップ形成部材を支持するのに充分な曲げ剛性を確保することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ａ）または（態様Ｂ）において、前記ニップ部のうち前記定着ベルトと前記接触部材との当接圧が周囲よりも高くなっている高加圧領域Ｘなどの高加圧領域を通過し、当該高加圧領域に略平行な平面Ｈなどの仮想平面よりも接触部材側まで前記立ち上がり部が立ち上がっている。これによれば、上記実施形態について説明したように、剛性が低く変形しやすいニップ形成部材が高加圧領域で受ける力によって変形するのを抑制することができる。これにより、高加圧領域におけるニップ部の形状と当接圧分布とを安定して維持することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）または（態様Ｃ）において、前記接触部材は回転可能に設けられたローラ部材であり、前記ニップ部の概形は前記接触部材の表面に沿うように湾曲している。これによれば、上記実施形態について説明したように、ニップ部をローラ形状の接触部材に沿った形状とすることでニップ幅を長くでき、記録媒体のニップ通過時間を増やすことができる。また、接触部材の圧縮率を低減することが可能となり接触部材の劣化を抑えることができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、前記支持部材は前記ニップ形成部材よりもヤング率が高い。これによれば、上記実施形態について説明したように、ニップ形成部材をヤング率の低い材料で形成しても、ニップ部からの反力によってニップ形成部材が変形するのを抑制できる。
（態様Ｆ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）または（態様Ｅ）において、前記ニップ形成部材は前記支持部材よりも熱伝導率が低い。これによれば、上記実施形態について説明したように、支持部材が熱伝導率の大きい材料で形成されていても、定着ベルトのニップ形成部材及び支持部材に対する断熱性を高めることができる。
（態様Ｇ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、前記加熱手段が、前記定着ベルトの内側から該定着ベルトの内周面を輻射熱によって加熱するハロゲンヒータ４１などの熱輻射ヒータである。これによれば、上記実施形態について説明したように、支持部材によって熱輻射ヒータからの輻射熱が遮蔽される範囲が広がるのを抑えて、安価に定着ベルトの急速昇温を実現することができる。
（態様Ｈ）
感光体１０８などの像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する現像装置１１１などのトナー像形成手段と、トナー像を像担持体上から記録媒体上に転写する転写装置１３０などの転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２００などの定着手段とを備えたプリンタなどの画像形成装置において、前記定着手段として、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）または（態様Ｇ）の定着装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、ニップ部の形状を安定して維持することができ、定着不良を抑えて良好な画像形成を行うことができる。

１１ 定着ベルト
２１ 加圧部材
２１ａ 芯金部
２１ｂ 弾性層
３１ ニップ形成部材
４１ ハロゲンヒータ
５１ ステー
５１ａ ベース部
５１ｂ 立ち上がり部
６１ 端部フランジ
６２ 端部フランジ
７１ 第二側板
７２ 第二側板
８１ 駆動ギヤ
９１ 側板
９２ 側板
１００ プリンタ本体
１０１ 一次転写ローラ
１０２ プロセスカートリッジ
１０３ 露光装置
１０４ 給紙トレイ
１０５ 給紙ローラ
１０７ レジストローラ対
１０８ 感光体
１０９ 排紙ローラ対
１１０ 帯電装置
１１１ 現像装置
１１１ａ 現像ローラ
１１２ クリーニング装置
１２０ 中間転写ベルト
１２１ テンションローラ
１２２ 二次転写バックアップローラ
１２３ 二次転写ローラ
１２４ トナーマークセンサ
１３０ 転写装置
１３３ クリーニングバックアップローラ
１３５ ベルトクリーニング装置
１４０ 駆動ローラ
１５０ 搬送補助ベルト
２００ 定着装置

特開２０１３−１３７４７０号公報

Claims (8)

1. 回転可能な無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトの外周面と接触する接触部材と、
   前記定着ベルトの内周側に配置され前記定着ベルトを介して前記接触部材と当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記定着ベルトの内周側に配置され前記ニップ形成部材を支持する支持部材と、
   前記定着ベルトを加熱する加熱手段とを備えた定着装置において、
   前記支持部材は、前記ニップ部での用紙搬送方向と平行な平行部と、前記平行部から前記接触部材の側に立ち上がった立ち上がり部とを少なくとも有しており、前記平行部と前記立ち上がり部とによって前記ニップ形成部材を支持し、
   前記支持部材の短手方向における前記立ち上がり部の前記接触部材の側の端部位置が、前記接触部材の短手方向における前記接触部材の最大幅よりも外側であることを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   前記支持部材の短手方向における前記立ち上がり部の位置が、前記接触部材の短手方向における前記接触部材の最大幅よりも外側であることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１または２の定着装置において、
   前記ニップ部のうち前記定着ベルトと前記接触部材との当接圧が周囲よりも高くなっている高加圧領域を通過し、前記高加圧領域に略平行な仮想平面よりも前記接触部材の側まで前記立ち上がり部が立ち上がっていることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１、２または３の定着装置において、
   前記接触部材は回転可能に設けられたローラ部材であり、
   前記ニップ部の概形は前記接触部材の表面に沿うように湾曲していることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１、２、３または４の定着装置において、
   前記支持部材は前記ニップ形成部材よりもヤング率が高いことを特徴とする定着装置。
6. 請求項１、２、３、４または５の定着装置において、
   前記ニップ形成部材は前記支持部材よりも熱伝導率が低いことを特徴とする定着装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の定着装置において、
   前記加熱手段が、前記定着ベルトの内側から前記定着ベルトの内周面を輻射熱によって加熱する熱輻射ヒータであることを特徴とする定着装置。
8. 像担持体と、
   像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写手段と、
   前記記録媒体上に転写されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
   前記定着手段として、請求項１、２、３、４、５、６または７の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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