JP2008197576A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定して支持ローラを動作可能な外部加熱方式の定着装置、および該定着装置を備える画像形成装置を提供する。
【解決手段】 定着装置１０は、外部加熱部材２９を備え、外部加熱部材２９が備える２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着ローラ２５の回転方向に対して下流側の支持ローラ３３ｂの回転トルクＴ２より、上流側の支持ローラ３３ａの回転トルクＴ１が小さくなるように各支持ローラ３３ａ，３３ｂが構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、トナー像を記録材に定着させる定着装置および定着装置を備える画像形成装置に関する。

従来の技術の複写機およびプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置としては、一般的に、熱ローラ定着方式が用いられている。熱ローラ定着方式は、互いに圧接されたローラ対、具体的には定着ローラおよび加圧ローラを備え、このローラ対の両方あるいはいずれか一方の内部に配置されたハロゲンヒータなどからなる加熱手段によってローラ対を所定の定着温度に加熱する。ローラ対が加熱されている状態で、未定着トナー像が形成された記録紙が圧接部、いわゆる定着ニップ部を通過すると、熱と圧力とによってトナー像が記録紙に定着する。

特に、カラー用の定着装置においては、定着ローラの表層にシリコンゴムなどからなる弾性層を設けた弾性ローラが用いられる。定着ローラを弾性ローラとすることで、定着ローラの表面が、未定着トナー像の凹凸に対応して弾性変形し、トナー像を覆い包むように接触するため、モノクロに比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して良好に加熱定着を行うことが可能となる。また他の効果として、定着ニップ部での弾性層の歪み解放効果によりモノクロに比べてオフセットしやすいカラートナーに対し離型性を向上することができる。さらに定着ニップ部のニップ形状が半径方向外方に凸状、換言すると逆ニップ形状となることから、用紙の剥離性能が向上し、剥離爪などの剥離手段を用いずとも用紙の剥離が可能となり（セルフストリップ）、剥離手段に起因する画像欠陥を解消することができる。

しかし、弾性層を具備させた定着ローラは、弾性層自体の熱伝導性が非常に小さいので、定着ローラの内部に加熱手段を設けた場合、熱伝達効率が低下し、ウオームアップ時間が長くなり、定着ローラを高速化した場合に定着ローラの温度が定着温度に追従しないといった問題がある。

このような問題を解決する従来の技術の定着装置として、定着ローラの表面に外部加熱手段を当接し、定着ローラを外部から加熱する外部加熱定着方式が知られており、特に外部加熱手段として、ベルトを用いた外部ベルト加熱定着方式が提案されている。外部ベルト加熱定着方式の外部加熱手段は、ベルトを駆動するための駆動ローラ、内部に加熱手段を有するベルト支持ローラ、および駆動ローラとベルト支持ローラとの間に巻き掛けられたベルトによって構成される。駆動ローラの外周面には、回転中において一時的に接触しない周方向長さを有する領域内に、実質的に滑ることなく駆動力を伝達し得る滑り止め手段が配設される。滑り止め手段としては、駆動ローラの外周面における他の領域の摩擦係数よりも高い摩擦係数を有するシリコンゴムおよびフッ素ゴムなどの耐熱性合成ゴム、セラミック紛または金属紛などがある。これによって駆動ローラの、ベルトに対する所要の駆動力を確保すると共に、ベルトを所定の軸方向位置に保持している（たとえば特許文献１参照）。

特開２００６−１１１１１号公報

前述の外部ベルト加熱方式の定着装置では、駆動ローラにギヤが一体的に配設され、定着ローラのギヤに噛み合わされて、ギヤにより従動回転するように構成されている。したがって構成が複雑であり、ギヤが回転抵抗となり、定着ローラを円滑に回転させることができないという問題がある。また、ベルト支持ローラ側には駆動手段がなく、ベルトの回転に伴って従動回転する構成であることからスリップする可能性があり、スリップした場合、ベルトの加熱性能が低下するという問題がある。

図５は、従来の技術の定着装置１に設けられる外部加熱ベルト２に関連する構成を拡大して示す正面図である。外部加熱ベルト２を構成する支持ローラ３ａ，３ｂの径を同じにし、外部加熱ベルト２を定着ローラ４に接触させて従動回転させる構成にすると、図５にて仮想線で示すように、定着ローラ４の回転方向の上流側の支持ローラ３ａが外部加熱ベルト２に対してスリップするという現象が観測されている。この原因として、加熱された外部加熱ベルトが熱膨張することによって、たるみが発生するためと考えられる。たるみが発生すると、支持ローラとベルトとの摩擦力が低下するので、ベルトにスリップが発生する。このように支持ローラにスリップが発生すると、ベルトに接触している箇所は熱がベルトに伝導するが、ベルトに接触していない箇所は空気中に放熱されるだけなので、支持ローラに温度ムラが生じると同時にベルトに対する加熱性能が低下し好ましくない。

したがって本発明の目的は、駆動手段が無くとも安定して支持ローラを動作可能な外部ベルト加熱方式の定着装置、および該定着装置を備える画像形成装置を提供することである。

本発明は、外周面が周回できるように支持される定着部材と、定着部材の外周面を圧接し周回する加圧手段と、前記定着部材の外周面および前記加圧部材の外周面の少なくともいずれか一方に当接して加熱する外部加熱部材とを備え、前記定着部材と前記加圧手段との圧接部にトナー像を担持した記録材が搬送されると、該記録材にトナー像を熱溶融着して定着する定着装置であって、
前記外部加熱部材は、
複数の支持ローラと、
前記複数の支持ローラの少なくとも１つに設けられる加熱源と、
前記複数の支持ローラに回転可能に張架されるベルトとを備え、
前記複数の支持ローラのうち、前記定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの回転トルクより、上流側の支持ローラの回転トルクが小さくなるように各支持ローラが構成されることを特徴とする定着装置である。

また本発明は、前記外部加熱部材は、前記複数の支持ローラをそれぞれ支持する軸受けをさらに備え、
前記定着部材の回転方向に対して、上流側の支持ローラの軸受けがボールベアリングであり、下流側の支持ローラの軸受けがすべり軸受けであることを特徴とする。

さらに本発明は、外周面が周回できるように支持される定着部材と、定着部材の外周面を圧接し周回する加圧手段と、前記定着部材の外周面および前記加圧部材の外周面の少なくともいずれか一方に当接して加熱する外部加熱部材とを備え、前記定着部材と前記加圧手段との圧接部にトナー像を担持した記録材が搬送されると、該記録材にトナー像を熱溶融着して定着する定着装置であって、
前記外部加熱部材は、
複数の支持ローラと、
前記複数の支持ローラの少なくとも１つに設けられる加熱源と、
前記複数の支持ローラに回転可能に張架されたベルトとを備え、
前記複数の支持ローラのうち、定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラの外周面の摩擦係数が大きくなるように各支持ローラが構成されることを特徴とする定着装置である。

さらに本発明は、前記定着部材の回転方向に対して、上流側の支持ローラはゴムコートが施され、
下流側の支持ローラはフッ素樹脂コートが施されていることを特徴とする。

さらに本発明は、前記複数の支持ローラのうち、定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラの外周面の摩擦係数が大きくなるように各支持ローラが構成されることを特徴とする。

さらに本発明は、前記外部加熱部材は、前記定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラとベルトとの支持ローラの軸線方向の相対変位を規制するベルト寄り規制部材をさらに備えることを特徴とする。
さらに本発明は、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、外部加熱部材は、複数の支持ローラと、加熱源と、ベルトとを備える。加熱源は、複数の支持ローラの少なくとも１つに設けられるので、支持ローラを加熱することができる。ベルトは、複数の支持ローラに回転可能に張架されるので、加熱源を備える支持ローラによって加熱される。この加熱されたベルトは、被加熱部材となる前記定着部材の外周面および加圧部材の外周面の少なくともいずれか一方に当接させることによって、被加熱部材を加熱することができる。また外部加熱部が備える複数の支持ローラのうち、前記定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの回転トルクより、上流側の支持ローラの回転トルクが小さくなるように各支持ローラが構成される。これにより、ベルトのたるみが発生しやすく、スリップしやすい上流側の支持ローラが回転しやすくなることから、支持ローラのスリップを防ぐことができる。これによってベルトと支持ローラとのスリップによる加熱性能の低下を防ぐことができる。

また本発明によれば、前記定着部材の回転方向に対して上流側の支持ローラにボールベアリング、下流側の支持ローラにすべり軸受けを使用することで、下流側の支持ローラの回転トルクより、上流側の支持ローラの回転トルクが小さくなるように各支持ローラが構成される。これにより、ベルトのたるみが発生しやすく、スリップしやすい上流側の支持ローラが回転しやすくなることから、支持ローラのスリップを防ぐことができる。これによってベルトと支持ローラとのスリップによる加熱性能の低下を防ぐことができる。

さらに本発明によれば、外部加熱部材は、複数の支持ローラと、加熱源と、ベルトとを備える。加熱源は、複数の支持ローラの少なくとも１つに設けられるので、支持ローラを加熱することができる。ベルトは、複数の支持ローラに回転可能の張架されるので、加熱源を備える支持ローラによって加熱される。この加熱されたベルトは、被加熱部材に当接させることによって、被加熱部材を加熱することができる。また外部加熱部材が備える複数の支持ローラのうち、定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラの外周面の摩擦係数が大きくなるように各支持ローラが構成される。これによってベルトのたわみを小さくすることができ、ベルトが多少たわんでも、摩擦力によって上流側の支持ローラを回転させることができる。これによってベルトと支持ローラとのスリップによる加熱性能の低下を防ぐことができる。

さらに本発明によれば、前記定着部材の回転方向に対して、上流側の支持ローラはゴムコートが施され、下流側の支持ローラはフッ素樹脂コートが施されている。フッ素樹脂コートは、ゴムコートよりも摩擦係数が小さいので、下流側の支持ローラの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラの外周面の摩擦係数が大きく構成することができる。これによって前述したように上流側でベルトのたるみおよびスリップが発生することを確実に防止することができる。

さらに本発明によれば、外部加熱部材が備える複数の支持ローラのうち、定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラの外周面の摩擦係数が大きくなるように各支持ローラが構成される。これによって各支持ローラの回転トルクの大小関係に基づく効果が、摩擦係数の大小関係に基づく効果によって、さらに大きくすることができる。これによって上流側でベルトのたるみおよびスリップが発生することを確実に防止することができる。

さらに本発明によれば、外部加熱部材は、前記定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラとベルトとの支持ローラの軸線方向の相対変位を規制するベルト寄り規制部材をさらに備える。下流側の支持ローラ付近では、ベルトはたるみにくいので、下流側にベルト規制部材を設けることによって、ベルト規制部材によって確実にベルトが支持ローラの軸線方向に相対変位することを防ぐことができる。これによって各支持ローラは、ベルトが支持ローラからの脱落および蛇行を防止し、確実にベルトを搬送することができる。

さらに本発明によれば、画像形成装置は、前記定着装置を備えるので、前述の優れた効果を達成する画像形成装置を実現することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。

図１は、本発明の第１の実施の形態の定着装置１０を簡略化して示す正面図である。図２は、定着装置１０の一適用例である画像形成装置１１を簡略化して示す正面図である。本実施の形態の画像形成装置１１は、乾式電子写真方式のカラー画像形成装置１１によって実現される。画像形成装置１１は、たとえばネットワーク上の各端末装置から送信される画像データなどに基づいて、所定の記録紙１２に対して多色又は単色の画像を形成する。画像形成装置１１は、４つの可視像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂ（以下、総称して「可視像形成ユニット１３」と称することがある）、記録紙搬送手段２１、定着装置１０、および供給トレイ１４を備える。

供給トレイ１４は、複数の記録紙１２が載置可能であり、供給トレイ１４に載置された複数の記録紙１２を１枚ずつ分離して、最も供給トレイ１４側の可視像形成ユニット１３Ｙに供給する。

各可視像形成ユニット１３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂ）の４色にそれぞれ対応し、４つの可視像形成ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｂが並設されている。可視像形成ユニット１３Ｙは、イエロー（Ｙ）のトナーＴを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１３Ｍは、マゼンダ（Ｍ）のトナーＴを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１３Ｃは、シアン（Ｃ）のトナーＴを用いて画像形成を行い、可視像形成ユニット１３Ｂは、ブラック（Ｂ）のトナーＴを用いて画像形成を行う。具体的な配置としては、記録紙１２の供給トレイ１４と定着装置１０とを繋ぐ記録紙１２の搬送路に沿って４つの可視像形成ユニット１３を配設した、いわゆるタンデム式である。

各可視像形成ユニット１３は、それぞれ実質的に同一の構成を有し、それぞれに、感光体ドラム１５、帯電器１６、レーザ光照射手段１７、現像器１８、転写ローラ１９、およびクリーナユニット２０、が設けられている。各可視像形成ユニット１３は、供給トレイ１４から搬送される記録紙１２に各色トナーＴを多重転写する。

感光体ドラム１５は、形成される画像を担持するものである。帯電器１６は、感光体ドラム１５の表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。レーザ光照射手段１７は、画像形成装置１１に入力された画像データに応じて、帯電器５によって帯電した感光体ドラム１５の表面を露光して、該感光体ドラム１５の表面に静電潜像を形成する。現像器５２は、感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像を、各色のトナーＴによって顕像化する。転写ローラ１９は、トナーＴとは逆極性のバイアス電圧が印加されており、後述する記録紙搬送手段２１によって搬送された記録紙１２に、形成されたトナー像を転写させている。ドラムクリーナユニット２０は、現像器１８での現像処理、および、感光体ドラム１５に形成された画像の転写後に、感光体ドラム１５の表面に残留したトナーＴを、除去・回収する。以上のような、記録紙１２に対するトナー像の転写は、４色について４回繰り返される。

記録紙搬送手段２１は、駆動ローラ２２、アイドリングローラ２３および搬送ベルト２４を備え、記録紙１２に可視像形成ユニット１３にてトナー像が形成されるように、供給トレイ１４から供給される記録紙１２を搬送するものである。駆動ローラ２２およびアイドリングローラ２３は、無端状の搬送ベルト２４を架張するものであり、駆動ローラ２２が所定の周速度に制御されて回転することで、無端状の搬送ベルト２４を回転させている。搬送ベルト２４は、外側表面に静電気を発生させており、記録紙１２を静電吸着させながら、記録紙１２を搬送している。

記録紙１２は、このようにして、搬送ベルト２４に搬送されながらトナー像を転写されたあと、駆動ローラ２２の曲率により搬送ベルト２４から剥離され、定着装置１０に搬送される。定着装置１０は、記録紙１２に適度な熱と圧力とを与えて、トナーＴを溶解して記録紙１２に固定することで、堅牢な画像を形成する。

次に、定着装置１０に関して説明する。図１を参照し、本実施の形態の定着装置１０は、未定着のトナー像が表面に形成された記録紙１２に対し、熱および圧力によりトナー像を熱溶融着して記録紙１２上に定着させるものである。未定着のトナー像は、たとえば非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）、非磁性二成分現像剤（非磁性トナーおよびキャリア）、および磁性現像剤（磁性トナー）などの現像剤（以下、「トナー」とも称する）Ｔによって形成される。

定着装置１０は、定着ローラ２５、加圧ローラ２６、定着ローラ２５を加熱するための熱源である定着ローラ用ヒータランプ２７、加圧ローラ２６を加熱するための熱源である加圧ローラ用ヒータランプ２８、定着ローラ２５を外部から加熱する外部加熱部材２９、定着ローラ２５をクリーニングするクリーニング装置３０、各ローラの温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとしての４つのサーミスタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを備える。

定着ローラ２５は、定着部材であって、外周面が周回可能に支持される。定着ローラ２５の内部には、定着ローラ２５を加熱する定着ローラ用ヒータランプ２７が配置されている。制御回路（図示せず）から定着ローラ用ヒータランプ２７に通電されることによって、定着ローラ用ヒータランプ２７が発光し、赤外線が放射される。これによって、定着ローラ２５の内周面が赤外線を吸収して加熱され、定着ローラ２５全体が加熱される。定着ローラ２５は、所定の温度、たとえば１８０℃に加熱され、定着ニップ部３２を通過する未定着トナー像が形成された記録紙１２を加熱する。

定着ローラ２５は、その内側から順に、芯金、弾性層、および離型層が形成された３層構造からなる。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属、またはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層には、たとえばシリコンゴムが用いられる。また離型層には、たとえばＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）およびＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が用いられる。

加圧ローラ２６は、加圧手段であって、定着ローラ２５の外周面を圧接し周回する。加圧ローラ２６の内部には、加圧ローラ２６を加熱する加圧ローラ用ヒータランプ２８が配置されている。制御回路（図示せず）から加圧ローラ用ヒータランプ２８に通電されることによって、加圧ローラ用ヒータランプ２８が発光し、赤外線が放射される。これによって、加圧ローラ２６の内周面が赤外線を吸収して加熱され、加圧ローラ２６全体が加熱される。加圧ローラ２６は、定着ローラ２５と同様、所定の温度、たとえば１８０℃に加熱され、定着ニップ部３２を通過する未定着トナー像が形成された記録紙１２を加熱する。

加圧ローラ２６は、定着ローラ２５と同様、その内側から順に、芯金、弾性層、および離型層が形成された３層構造からなる。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属、またはそれらの合金等が用いられる。また、弾性層には、たとえばシリコンゴムが用いられる。また離型層には、たとえばＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）およびＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂が用いられる。

定着ローラ２５および加圧ローラ２６の外周面には、温度検知手段としてのサーミスタ３１ａ，３１ｂがそれぞれ配設されており、各ローラ２５，２６の表面温度を検出する。各サーミスタ３１ａ，３１ｂは、検出した温度データを温度制御手段としての機能を有する制御回路（図示せず）に与える。制御回路は、各ローラ２５，２６の温度が所定の温度となるよう各ヒータランプ２７，２８への通電を制御する。

定着ローラ２５および加圧ローラ２６は、所定の荷重、たとえば６００Ｎで互いに圧接されて、それらの間に圧接部である定着ニップ部３２を形成している。定着ニップ部３２は、定着ローラ２５および加圧ローラ２６が互いに当接する部分であって、たとえば各ローラ２５，２６の周方向に関して９ｍｍの幅を有する。記録紙１２は、この定着ニップ部３２を通過することで、トナー像が定着されるようになっている。記録紙１２が定着ニップ部３２を通過する時には、定着ローラ２５は記録紙１２のトナー像形成面に当接する一方、加圧ローラ２６は記録紙１２におけるトナー像形成面とは反対の面に当接するように構成される。

定着ニップ部３２には、所定の定着速度および複写速度で未定着トナー像が形成された記録紙１２が搬送され、熱と圧力により定着が行われる。定着速度は、いわゆるプロセス速度のことであり、たとえば３５５ｍｍ／ｓｅｃである。また複写速度は、１分あたりのコピー枚数のことであり、たとえば７０枚／分である。

また定着ローラ２５は、駆動モータ（図示せず）によって回転駆動され、定着ニップ部３２を記録紙１２が通過可能に構成される。また加圧ローラ２６は、定着ローラ２５の回転に従動して回転する。したがって定着ローラ２５および加圧ローラ２６は、図１に示すように、互いに逆方向に回転する。

クリーニング装置３０は、定着ローラ２５上にオフセットしたトナーＴを確実にクリーニングし、加圧ローラ２６にはトナーＴが付着しないように構成される。クリーニング装置３０は、定着ローラ２５の回転方向に対し加圧ローラ２６よりも上流側に設けられる。

図３は、外部加熱部材２９を拡大して示す平面図である。図１も併せて参照して、外部加熱部材２９は、定着ローラ２５の外周面および加圧ローラ２６の外周面の少なくともいずれか一方に当接して、被当接物を加熱する。外部加熱部材２９は、本実施の形態では定着ローラ２５に当接して設けられる。外部加熱部材２９は、複数、本実施の形態では２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂ、外部加熱ベルト３４、２つの外部加熱用外部加熱用ヒータランプ３５ａ，３５ｂ、およびベルト寄り規制部材３６を備える。

各支持ローラ３３ａ，３３ｂは、定着ローラ２５および加圧ローラ２６の軸線と略平行（用語「略平行」は平行を含む）な２つの軸線周りにそれぞれ回転可能に設けられる。各支持ローラ３３ａ，３３ｂは、定着ローラ２５の軸線に関して定着ニップ部３２に対して反対側の付近に設けられる。各支持ローラ３３ａ，３３ｂの外周面は、定着ローラ２５の外周面から離間している位置であって、少なくとも外部加熱ベルト３４が変位可能な間隔をあけて配置される。各支持ローラ３３ａ，３３ｂは、円柱状であって、直径は互いに等しく設定される。各支持ローラ３３ａ，３３ｂは、たとえばアルミニウムおよび鉄系材料等からなる中空円筒状の金属製芯材からなる。

また各支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着ローラ２５の回転方向に対して下流側の支持ローラ３３ｂの回転トルクＴ２より、上流側の支持ローラ３３ａの回転トルクＴ１が小さくなるように２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂが構成される。換言すると、定着ローラ２５の回転方向に対して上流側の支持ローラ３３ａの回転トルクをＴ１、下流側の支持ローラ３３ｂの回転トルクをＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２の関係が成立するように構成される。本実施の形態では、各支持ローラ３３ａ，３３ｂは、軸受けによって回転可能に支持される。上流側の支持ローラ３３ａの軸受けはボールベアリング３７であり、下流側の支持ローラ３３ｂの軸受けはすべり軸受け３８である。

各外部加熱用ヒータランプ３５ａ，３５ｂは、加熱源であって、複数の支持ローラの少なくとも１つに設けられ、本実施の形態では２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂのそれぞれに設けられる。各外部加熱用ヒータランプ３５ａ，３５ｂは、各支持ローラ３３ａ，３３ｂを加熱するための加熱源としての機能を有する。各外部加熱用ヒータランプ３５ａ，３５ｂは、２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂの内部にそれぞれ配置されている。制御回路（図示せず）から各外部加熱用ヒータランプ３５ａ，３５ｂに通電されることによって、各外部加熱用ヒータランプ３５ａ，３５ｂが発光し赤外線が放射される。これによって各支持ローラ３３ａ，３３ｂの内周面が加熱され、各支持ローラ３３ａ，３３ｂを介して外部加熱ベルト３４が加熱されるよう構成される。

外部加熱ベルト３４は、無端状であって、２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂに回転可能に張架される。外部加熱ベルト３４は、自然状態では、不所望に各支持ローラ３３ａ，３３ｂの軸線方向に変位しない張力となるように張架される。外部加熱ベルト３４は、その外方の表面であって、定着ローラ２５に臨む表面が定着ローラ２５の外周面に当接するように設けられる。外部加熱ベルト３４は、定着ローラ２５に対し定着ニップ部３２の上流側に設けられ、所定の押圧力、たとえば４０Ｎをもって定着ローラ２５に圧接されるように構成される。外部加熱ベルト３４は、定着ローラ２５との間に加熱ニップ部３９、たとえば外部加熱ベルト３４の周方向に２０ｍｍが形成される。外部加熱ベルト３４は、定着ローラ２５の回転時には、定着ローラ２５に従動して回転するように構成され、この外部加熱ベルト３４の回転に従動して、各支持ローラ３３ａ，３３ｂも回転するよう構成される。外部加熱ベルト３４は、２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂから内周面が加熱され、外部加熱ベルト３４を介して定着ローラ２５が加熱される。

外部加熱ベルト３４の構成としては、たとえばポリイミドなどの耐熱樹脂またはステンレスおよびニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材の表面に、離型層として、耐熱性および離型性に優れた合成樹脂材料、たとえばＰＦＡおよびＰＴＦＥなどのフッ素樹脂が形成された２層構成となっている。また外部加熱ベルト３４の寄り力を低減するために、ベルト基材の内面に、フッ素樹脂などのコーティングを施してもよい。

各サーミスタ３１ｃ，３１ｄは、温度検知手段として機能し、各支持ローラ３３ａ，３３ｂの近傍であって、外部加熱ベルト３４の外周面がそれぞれ配設されており、外部加熱ベルト３４の表面温度を検出する。各サーミスタ３１ｃ，３１ｄは、検出した温度データを制御回路（図示せず）に与える。制御回路は、外部加熱ベルト３４の温度が所定の温度となるよう各外部加熱用ヒータランプ３５ａ，３５ｂへの通電を制御する。

ベルト寄り規制部材３６は、支持ローラ３３ｂと外部加熱ベルト３４との支持ローラ３３ｂの軸線方向の相対変位を規制する。ベルト寄り規制部材３６は、本実施の形態では下流側の支持ローラ３３ｂに設けられる。ベルト寄り規制部材３６は、リング状の部材であって、支持ローラの半径方向外方に凸となるように、すべり軸受け３８と外部加熱ベルト３４との間に設けられる。したがってベルト寄り規制部材３６の外部加熱ベルト３４に臨む面部は、外部加熱ベルト３４の幅方向外方の面部に対向し、外部加熱ベルト３４が支持ローラの軸線方向に変位することを規制する。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１１が備える定着装置１０は、外部加熱部材２９を備え、定着ローラ２５の外周面を加熱することができる。外部加熱部材２９が備える２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着ローラ２５の回転方向に対して下流側の支持ローラ３３ｂの回転トルクＴ２より、上流側の支持ローラ３３ａの回転トルクＴ１が小さくなるように各支持ローラ３３ａ，３３ｂが構成される。これにより、外部加熱ベルト３４のたるみが発生しやすく、スリップしやすい上流側の支持ローラ３３ａが回転しやすくなることから、上流側の支持ローラ３３ａのスリップを防ぐことができる。これによって外部加熱ベルト３４と支持ローラ３３ａとのスリップによる加熱性能の低下を防ぐことができる。したがって定着ローラ２５に加熱むらなく加熱することができ、記録紙１２にトナーＴを安定して定着させることができる。

また本実施の形態では、定着ローラ２５の回転方向に対して、上流側の支持ローラ３３ａの軸受けがボールベアリング３７であり、下流側の支持ローラ３３ｂの軸受けがすべり軸受け３８である。ボールベアリング３７は、すべり軸受け３８より支持ローラを滑らかに回転可能に支持するので、下流側の支持ローラ３３ｂの回転トルクＴ２より、上流側の支持ローラ３３ａの回転トルクＴ１を小さく構成することができる。これによって前述したように上流側で外部加熱ベルト３４のスリップが発生することを確実に防止することができる。また下流側の支持ローラ３３ｂの軸受けはすべり軸受け３８であるので、ボールベアリング３７より構成が簡単であり低コストで軸受けを実現することができる。したがって外部加熱ベルト３４のスリップを防止するための構成を容易に実現することができる。

また本実施の形態では、外部加熱部材２９は、定着ローラ２５の回転方向に対して下流側の支持ローラ３３ｂと外部加熱ベルト３４との支持ローラ３３ｂの軸線方向の相対変位を規制するベルト寄り規制部材３６をさらに備える。下流側の支持ローラ３３ｂ付近では、上流側の支持ローラ３３ａ付近と比較して外部加熱ベルト３４はたるみにくいので、下流側にベルト寄り規制部材３６を設けることによって、ベルト寄り規制部材３６によって確実に外部加熱ベルト３４が支持ローラ３３ｂの軸線方向に相対変位することを防ぐことができる。これによって各支持ローラ３３ａ，３３ｂは、外部加熱ベルト３４が支持ローラ３３ａ，３３ｂからの脱落および蛇行を防止し、確実に外部加熱ベルト３４を搬送することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態の定着装置１０に関して説明する。図４は、本実施の形態の外部加熱部材２９Ａを拡大して示す平面図である。本実施の形態の定着装置１０は、前述の第１の実施の形態の定着装置１０と同様の構成であって、外部加熱部材２９Ａの構成の一部が異なる。外部加熱部材２９Ａを構成する各支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着ローラ２５の回転方向に対して上流側の支持ローラ３３ａの回転トルクＴ１と下流側の支持ローラ３３ｂの回転トルクＴ２とは互いに等しくなるように２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂが構成される。各支持ローラ３３ａ，３３ｂは、軸受けによって回転可能に支持される。２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂの軸受けはすべり軸受け３８である。

２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラ３３ｂの外周面の摩擦係数μ２より、上流側の支持ローラ３３ａの外周面の摩擦係数μ１が大きくなるように各支持ローラ３３ａ，３３ｂが構成される。換言すると、２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着ローラ２５の回転方向に関して上流側の支持ローラ３３ａの摩擦係数をμ１、下流側の支持ローラ３３ｂの摩擦係数をμ２とすると、μ１＞μ２の関係が成立するように構成される。

上流側の支持ローラ３３ａはゴムコートが施され、下流側の支持ローラ３３ｂはフッ素樹脂コートが施されている。具体的には、上流側の支持ローラ３３ａは、たとえばアルミニウムおよび鉄系材料などからなる中空円筒状の金属製芯材の上にフッ素ゴムおよびシリコンゴムなどコートされる。また下流側の支持ローラ３３ｂは、たとえばアルミニウムおよび鉄系材料などからなる中空円筒状の金属製芯材の上にフッ素樹脂がコートされる。

以上説明したように、本実施の形態の外部加熱部材２９Ａが備える２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着ローラ２５の回転方向に対して下流側の支持ローラ３３ｂの外周面の摩擦係数μ２より、上流側の支持ローラ３３ａの外周面の摩擦係数μ１が大きくなるように各支持ローラ３３ａ，３３ｂが構成される。これによって外部加熱ベルト３４のたわみを小さくすることができ、外部加熱ベルト３４が多少たわんでも、摩擦力によって上流側の支持ローラ３３ａを回転させることができる。これによって外部加熱ベルト３４と支持ローラ３３ａとのスリップによる加熱性能の低下を防ぐことができる。したがって定着ローラ２５に加熱むらなく加熱することができ、記録紙１２にトナーＴを安定して定着させることができる。

さらに本実施の形態では、定着ローラ２５の回転方向に対して、上流側の支持ローラ３３ａはゴムコートが施され、下流側の支持ローラ３３ｂはフッ素樹脂コートが施されている。フッ素樹脂コートは、ゴムコートよりも摩擦係数が小さいので、下流側の支持ローラ３３ｂの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラ３３ａの外周面の摩擦係数が大きく構成することができる。これによって前述したように上流側で外部加熱ベルト３４のたるみおよびスリップが発生することを確実に防止することができる。換言すると、たるみが発生する支持ローラ３３ａの外部加熱ベルト３４に対する摩擦係数を大きくするため、上流側の支持ローラ３３ａを摩擦係数の大きいゴム系の材料をコートすることでスリップを効果的に防止することができる。下流側の支持ローラ３３ｂにもゴム系の材料をコートした場合、外部加熱ベルト３４の寄り力が大きくなりすぎて、ベルト端部の耐久性に課題が生じるため、比較的摩擦係数の小さいフッ素系の樹脂が好適に用いられる。

また本実施の形態では、ベルト寄り規制部材３６は、上流側の支持ローラ３３ａと下流側の支持ローラ３３ｂとに設けられる。特に下流側の支持ローラ３３ｂは外部加熱ベルト３４のたるみがないので、外部加熱ベルト３４がベルト寄り規制部材３６に乗り上げる心配がなく、また下流側の支持ローラ３３ｂの摩擦係数を小さく構成することによって、寄り力自体も上流側の支持ローラ３３ａに比べて小さいことから、より確実にベルトの蛇行を防止できる。

次に、本発明の第３の実施の形態の定着装置１０に関して説明する。本実施の形態の定着装置１０は、前述の第１の実施の形態の定着装置１０と第２の実施の形態の定着装置１０との構成を組み合わせた構成である。したがって第１の実施の形態の定着装置１０の外部加熱部材２９を構成する２つの支持ローラ３３ａ，３３ｂのうち、定着ローラ２５の回転方向に対して下流側の支持ローラ３３ｂの外周面の摩擦係数μ２より、上流側の支持ローラ３３ａの外周面の摩擦係数μ１が大きくなるように各支持ローラ３３ａ，３３ｂが構成される。これによって各支持ローラ３３ａ，３３ｂの回転トルクの大小関係に基づく効果が、摩擦係数の大小関係に基づく効果によって、さらに大きくすることができる。これによって上流側で外部加熱ベルト３４のたるみが発生することを確実に防止することができる。

前述の実施の各形態では、支持ローラは、２つによって実現されているが、２つに限ることはなく、複数であってもよい。外部加熱部材が支持ローラを３つ以上備える場合、定着ローラ２５の回転方向の上流側から回転トルクまたは摩擦係数が順次変化するように構成することが好ましい。

また前述の実施の各形態では、記録材として記録紙１２が用いられているが、記録紙１２に限らず、定着ローラ２５と加圧ローラ２６との定着ニップ部３２に搬送可能な記録材であればよい。

また前述の第１および第３の実施の形態では、各支持ローラ３３ａ，３３ｂの回転抵抗が、上流側の支持ローラ３３ａが下流側の支持ローラ３３ｂより小さくなるように構成しても同様の作用および効果を達成することができる。

また前述の第１および第３の実施の形態では、各支持ローラ３３ａ，３３ｂの重さが、上流側の支持ローラ３３ａが下流側の支持ローラ３３ｂより小さくなるように構成しても同様の作用および効果を達成することができる。

また前述の第１および第３の実施の形態では、各支持ローラ３３ａ，３３ｂの直径が、上流側の支持ローラ３３ａが下流側の支持ローラ３３ｂより小さくなるように構成しても同様の作用および効果を達成することができる。

第１の実施の形態の定着装置１０を簡略化して示す正面図である。 定着装置１０の一適用例である画像形成装置１１を簡略化して示す正面図である。 第１の実施の形態の外部加熱部材２９を拡大して示す平面図である。 第２の実施の形態の外部加熱部材２９Ａを拡大して示す平面図である。 従来の技術の定着装置１に設けられる外部加熱ベルト２に関連する構成を拡大して示す正面図である。

符号の説明

１０ 定着装置
１１ 画像形成装置
２５ 定着ローラ
２６ 加圧ローラ
３０ 外部加熱部材
３３ａ，３３ｂ 支持ローラ
３４ 外部加熱ベルト
３６ ベルト寄り規制部材
３７ ボールベアリング
３８ すべり軸受け

Claims (7)

1. 外周面が周回できるように支持される定着部材と、定着部材の外周面を圧接し周回する加圧手段と、前記定着部材の外周面および前記加圧部材の外周面の少なくともいずれか一方に当接して加熱する外部加熱部材とを備え、前記定着部材と前記加圧手段との圧接部にトナー像を担持した記録材が搬送されると、該記録材にトナー像を熱溶融着して定着する定着装置であって、
   前記外部加熱部材は、
   複数の支持ローラと、
   前記複数の支持ローラの少なくとも１つに設けられる加熱源と、
   前記複数の支持ローラに回転可能に張架されるベルトとを備え、
   前記複数の支持ローラのうち、前記定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの回転トルクより、上流側の支持ローラの回転トルクが小さくなるように各支持ローラが構成されることを特徴とする定着装置。
2. 前記外部加熱部材は、前記複数の支持ローラをそれぞれ支持する軸受けをさらに備え、
   前記定着部材の回転方向に対して、上流側の支持ローラの軸受けがボールベアリングであり、下流側の支持ローラの軸受けがすべり軸受けであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 外周面が周回できるように支持される定着部材と、定着部材の外周面を圧接し周回する加圧手段と、前記定着部材の外周面および前記加圧部材の外周面の少なくともいずれか一方に当接して加熱する外部加熱部材とを備え、前記定着部材と前記加圧手段との圧接部にトナー像を担持した記録材が搬送されると、該記録材にトナー像を熱溶融着して定着する定着装置であって、
   前記外部加熱部材は、
   複数の支持ローラと、
   前記複数の支持ローラの少なくとも１つに設けられる加熱源と、
   前記複数の支持ローラに回転可能に張架されたベルトとを備え、
   前記複数の支持ローラのうち、定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラの外周面の摩擦係数が大きくなるように各支持ローラが構成されることを特徴とする定着装置。
4. 前記定着部材の回転方向に対して、上流側の支持ローラはゴムコートが施され、
   下流側の支持ローラはフッ素樹脂コートが施されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記複数の支持ローラのうち、定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラの外周面の摩擦係数より、上流側の支持ローラの外周面の摩擦係数が大きくなるように各支持ローラが構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
6. 前記外部加熱部材は、前記定着部材の回転方向に対して下流側の支持ローラとベルトとの支持ローラの軸線方向の相対変位を規制するベルト寄り規制部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つ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。

Images