JP2013117579A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像加熱部材に対する外部加熱ベルトの密着性を高め、外部加熱ベルトから像加熱部材へ伝わる熱効率を向上させることが可能な像加熱装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着装置９において、外部加熱ベルト２１０の上流側支持ローラ２０１で支持される部位と定着ローラ９１とが当接する上流側当接部ｅＮ１で外部加熱ベルト２１０が搬送される上流側搬送力よりも、外部加熱ベルト２１０の下流側支持ローラ２０２で支持される部位と定着ローラ９１とが当接する下流側当接部ｅＮ２で外部加熱ベルト２１０が搬送される下流側搬送力の方が大きくなるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録材上に形成されたトナー像を加熱する定着装置などの像加熱装置、及び、このような像加熱装置を備えた、プリンタや複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。

近年、複写機、プリンタ、複合機等の画像形成装置に対して、高速化、高画質化、カラー化、省エネルギー化等が要求されている。また、厚紙やラフ紙、エンボス紙、コート紙等の様々な記録材に対応できるマルチメディア対応性、及び高い生産性（単位時間当たりのプリント枚数）も要求されている。

電子写真方式を適用した画像形成装置において、特に坪量の大きい記録材での生産性を上げるためには、定着装置の加熱性能を向上させる必要がある。坪量が大きい記録材（厚紙）の定着に要する熱量は、坪量が小さい記録材（薄紙）に比べて大幅に多い。そのため、厚紙の定着時には、像加熱部材としての定着ローラの熱量が多く奪われて回転体表面温度が低下し、定着不良が生じるおそれがある。

このような定着ローラの表面温度低下は、定着ローラが金属製のパイプ状の芯金上にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性弾性層を形成した構造である場合、これら芯金や弾性層の熱伝導率が低いことが原因の一つとなっている。また、定着ローラの表面温度低下を防止するために、定格電力の大きな発熱体を設けて定着ローラを急激に加熱すると、芯金の温度が急激に上昇する。これにより、芯金と弾性層との接着層が熱劣化で破壊されて弾性層が芯金から剥離してしまうという問題や、弾性層が熱によって軟化劣化又は硬化劣化して破壊されてしまうという問題が生じる。

そこで、定着ローラの表面に外部加熱装置を当接させ、定着ローラを外部から加熱する外部加熱構造が知られている（特許文献１参照）。特許文献１記載の外部加熱構造では、発熱体としてのハロゲンランプを内部に有する複数の支持ローラに、無端ベルト状の外部加熱ベルトを張架（懸架）している。これにより、ハロゲンランプの熱が、支持ローラを介して外部加熱ベルト、定着ローラ表面の順に伝わり、定着ローラ表面温度が低下することを防止している。

特開２００４−１９８６５９号公報

このような構成において、外部加熱部材の定着ローラへの加圧が行われていた場合であっても、外部加熱部材間のベルトと定着ローラとの密着性が低下すると十分に熱をベルトから定着ローラに伝達することができないといった問題が生ずる。

ベルトと定着ローラとの密着性を高める為には、定着ローラと接触する領域のベルト面のたるみを小さくする、即ち、その間のベルトのテンションを高める構成が望ましい。

本発明は、定着ローラ等の像加熱部材に対する外部加熱ベルトの密着性を高め、外部加熱ベルトから像加熱部材へ伝わる熱効率を向上させることが可能な像加熱装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、記録材上の画像を加熱する回転可能な像加熱部材と、前記像加熱部材に当接して前記像加熱部材を加熱する無端状の外部加熱ベルトと、前記像加熱部材の回転方向の上流側と下流側にそれぞれ配置されて前記外部加熱ベルトを張架しつつ前記外部加熱ベルトを前記像加熱部材に圧した状態で回転する上流側支持部材及び下流側支持部材と、を備えた像加熱装置において、前記外部加熱ベルトの前記上流側支持部材で支持される部位と前記像加熱部材とが当接する上流側当接部で前記外部加熱ベルトが搬送される上流側搬送力よりも、前記外部加熱ベルトの前記下流側支持部材で支持される部位と前記像加熱部材とが当接する下流側当接部で前記外部加熱ベルトが搬送される下流側搬送力の方が大きくなるように構成したことを特徴とする像加熱装置にある。

本発明によれば、上流側当接部と下流側当接部との間で、外部加熱ベルトに対する搬送力差を生じさせ、外部加熱ベルトを下流側当接部に向けて牽引するようなテンションを高めることができる。このため、像加熱部材に対する外部加熱ベルトの密着性を、簡易な構成で高めることができ、外部加熱ベルトから像加熱部材へ伝わる熱効率を向上させることができる。

本発明に係る第１の実施形態における定着装置を示す断面図。 上流側当接部及び下流側当接部にて外部加熱ベルトにテンションが発生する理由を説明するための模式図。 本発明に係る第２の実施形態における定着装置を示す断面図。 本発明に係る第３の実施形態における定着装置を示す断面図。 本発明に係る第４の実施形態における定着装置を示す断面図。 第４の実施形態における定着装置のロータリーダンパー及びその付近を示す斜視図。 本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図７は本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図、図１は本発明に係る第１の実施形態における定着装置を示す断面図、図２は上流側当接部及び下流側当接部にて外部加熱ベルトにテンションが発生する理由を説明するための模式図である。なお、以下の実施形態では、本発明の像加熱装置を、未定着トナー像を記録材に定着する定着装置に関して説明するが、この像加熱装置は、定着済み画像又は半定着画像を担持した記録材を加熱加圧して画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても実施できる。

＜第１の実施形態＞
まず、本発明に係る画像形成装置１００について、図７を用いて説明する。画像形成装置１００は、中間転写ベルト２０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄを配置したタンデム型フルカラーレーザプリンタである。

図７に示すように、画像形成装置１００内には、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。これら画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体（本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）を具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。

各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写ベルト２０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写ベルト２０上に一次転写され、二次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらに、トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置９で加熱及び加圧によりトナー像が定着された後、記録画像として装置外に排出される。

感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの各外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、一次転写帯電器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられている。また、画像形成装置１００の上方部には、レーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。

レーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ内には、図示しない光源装置とポリゴンミラーが配設されている。これらレーザスキャナ５ａ〜５ｄは、光源装置から発せられたレーザ光をポリゴンミラーを回転させて走査し、その走査光の光束を反射ミラーで偏向させる。そして、ｆθレンズ（不図示）によって感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像として可視化する。

中間転写ベルト２０は、図７の矢印Ｂで示す方向に、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと同じ周速度をもって回転駆動されている。感光ドラム３ａ上に形成担持された第１色のイエロートナー像は、感光ドラム３ａと中間転写ベルト２０とのニップ部を通過する過程で、中間転写ベルト２０に印加される一次転写バイアスにより形成される電界と圧力で、中間転写ベルト外周面に中間転写される。

符号１１は二次転写ローラを示し、この二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト２０に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設されている。二次転写ローラ１１には、二次転写バイアス源によって所望の二次転写バイアスが印加されている。

中間転写ベルト２０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は、以下のように行われる。つまり、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイド１３を通過して、中間転写ベルト２０と二次転写ローラ１１との当接ニップに、記録材Ｐが所定のタイミングで給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この二次転写バイアスにより、中間転写ベルト２０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。なお、符号１２ａは、レジストローラ１２への記録材Ｐの到達を検知する検知センサを示す。

以下、同様に第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が順次中間転写ベルト２０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。合成カラートナー画像は、記録材Ｐの４辺端部より一定の余白部を残して形成される。

一次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去されて、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。中間転写ベルト２０上に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写ベルト２０の表面にクリーニングウエブ（不織布）３０を当接させることで、拭い取られる。

そして、トナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、定着装置９へ順次導入され、熱と圧力を加えられることによってトナー画像を定着される。両面印刷の場合、給紙カセット１０から給紙された記録材Ｐは、レジストローラ１２、転写前ガイド１３、中間転写ベルト２０と二次転写ローラ１１との当接ニップを通過する。そして、この記録材Ｐは、定着装置９で片面定着された後、切り替えられた切替え部材１１０を介して反転パス１１１に導かれる。

その後、記録材Ｐは、反転ローラ１１２により反転されて両面パス１１３へと導かれる。そして、再び記録材Ｐは、レジストローラ１２、転写前ガイド１３、中間転写ベルト２０と二次転写ローラ１１との当接ニップを通過し、２面目が転写された後、定着装置９で両面を定着処理される。そして、記録材Ｐの両面画像形成中に、切替え部材１１０が切り替わっており、両面定着された記録材Ｐは、記録画像として画像形成装置１００外に排出される。

次に、本発明に係る定着装置９について図１を用いて詳細に説明する。前述のように画像形成装置１００は、記録材上にトナー像を形成する画像形成部Ｐａ〜Ｐｄと、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにより記録材上に形成されたトナー像を記録材Ｐに定着させる定着装置９とを備えており、本発明の像加熱装置はこの定着装置９に適用されている。

定着装置９は、図１に示すように、定着ニップ部Ｎを通過する記録材Ｐ上に担持した未定着トナー像（トナー像）Ｔを定着ローラ９１により加熱する像加熱装置を構成している。この定着装置９は、回転可能な像加熱部材としての定着ローラ９１、定着ローラ９１に圧接してニップ部Ｎを形成する回転可能な加圧部材としての加圧ローラ９２、及び、外部加熱ユニット２００を備えている。この定着装置９は、記録材Ｐ上の未定着トナーＴを定着ニップ部Ｎに挿通して、記録材Ｐ上に定着させる。

定着装置９は、上述した外部加熱ユニット２００、定着ローラ９１及び加圧ローラ９２等を収容するケーシング８８を有している。定着装置９は、ケーシング８８における記録材搬送方向の上流側に記録材導入部８９を有し、記録材搬送方向の下流側に記録材排出部９０を有している。

定着ローラ９１は、不図示の駆動源によって所定の速度、例えば５００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動されるように構成されている。具体的には、定着ローラ（加熱回転体）９１は、外径７７ｍｍ、厚み６ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状金属製（本実施形態では、アルミニウム製）の芯金を備える。芯金上には、耐熱性の弾性層として、シリコーンゴム（本実施形態では、ＪＩＳ−Ａ硬度２０度）が１．５ｍｍの厚さで被覆されている。弾性層上には、トナーとの離型性向上のために、耐熱性の離型層としてのフッ素系樹脂（本実施形態では、ＰＦＡ(ポリテトラフルオロエチレン)チューブ）が５０μｍの厚さで被覆されている。

定着ローラ９１の芯金の内部には、加熱手段として、例えば定格電力１２００Ｗのハロゲンヒータ９１１が配置されており、定着ローラ９１は、その表面温度が所定の温度となるように内部から加熱されている。定着ローラ９１の表面温度は、定着ローラ９１に接触する温度検知手段としてのサーミスタ９３によって検出され、所定の目標温度、例えば２００℃となるようにハロゲンヒータ９１１が不図示の制御部によって制御される。

加圧ローラ９２は、不図示の加圧手段により定着ローラ９１に所定の圧力で加圧されて、定着ローラ９１との間に定着ニップ部Ｎを形成する。そして加圧ローラ９２は、所定の周速度（例えば５００ｍｍ／ｓｅｃ）で、不図示の駆動部により主動回転させられる定着ローラ９１の回転に伴って従動回転させられる。

具体的には、加圧ローラ９２は、外径５４ｍｍ、厚み５ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状金属製（本実施形態では、アルミニウム製）の芯金を備える。芯金上には、耐熱性の弾性層として、シリコーンゴム（本実施形態では、ＪＩＳ−Ａ硬度１５度）が３ｍｍの厚さで被覆されている。弾性層上には、トナーとの離型性向上のために、耐熱性の離型層としてのフッ素系樹脂（本実施形態では、ＰＦＡチューブ）が１００μｍの厚さで被覆されている。

また、加圧ローラ９２の芯金の内部には、加熱手段として、例えば定格電力３００Ｗのハロゲンヒータ９２１が配置されており、加圧ローラ９２は、その表面温度が所定の温度となるように内部から加熱されている。加圧ローラ９２の表面温度は、加圧ローラ９２に接触する温度検知手段としてのサーミスタ９４により検出され、所定の目標温度、例えば１３０℃となるようにハロゲンヒータ９２１が不図示の制御部によって制御される。

次に、本発明の特徴の１つである外部加熱ユニット２００について詳細に説明する。すなわち、図１に示すように、定着ローラ（像加熱部材）９１の外周面には、外部加熱部材である外部加熱ベルト２１０が配置されている。外部加熱ベルト２１０は、上流側支持部材としての上流側支持ローラ２０１と、下流側支持部材としての下流側支持ローラ２０２とにより張架されている。外部加熱ベルト２１０は、定着ローラ９１に当接して定着ローラ９１を加熱する無端状に構成されている。

つまり、上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２は、定着ローラ９１の回転方向の上流側と下流側にそれぞれ配置されて外部加熱ベルト２１０を張架しつつ外部加熱ベルト２１０を定着ローラ９１に圧した状態で回転する。定着ローラ９１に押圧された外部加熱ベルト２１０は、定着ローラ９１の主動回転に伴って従動回転（連れ回り回転）する。

ケーシング８８の内部には、加圧アーム２０６が図１の時計方向と反時計方向とに回動可能となるように、図中の右側に位置する回動支軸２０６ａにより支持されている。図１の手前−奥方向の回動支軸２０６ａで回動支持された加圧アーム２０６の略中央位置には、回動支軸（回動支点）２０５ａを介してローラ支持枠２０５が回動可能に支持されている。ローラ支持枠２０５は、上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２を一体的に支持する第１支持部材を構成している。回動支軸２０５ａは、ローラ支持枠２０５の中央位置ｃよりも下流側支持ローラ２０２側（下流側支持部材側）に寄せて設けられている。

ケーシング８８における加圧アーム２０６の上方にはバネ支持部８７が固定されており、バネ支持部８７と加圧アーム２０６上面との間には、圧縮バネ等からなる加圧バネ２０８が縮設されている。加圧アーム２０６は、ローラ支持枠２０５を回動支軸２０５ａを支点として回動可能に支持すると共に、ローラ支持枠２０５を定着ローラ９１に付勢する第２支持部材を構成している。

また、ローラ支持枠２０５における上流側支持ローラ２０１の近傍には、楕円形状の加圧カム２０７が回転軸２０７ａを中心として回転するように支持されている。加圧カム２０７が回転すると、ケーシング８８に固定された回動支軸２０６ａを中心に加圧アーム２０６が加圧バネ２０８の付勢力に抗して回転動作するため、ローラ支持枠２０５が回動支軸２０５ａを中心として加圧アーム２０６に対して回動する。これにより、上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２が定着ローラ９１から接離（当接／退避）可能に構成されている。

以上の構成により、外部加熱ベルト２１０は、加圧バネ２０８の付勢力を加圧アーム２０６及びローラ支持枠２０５を介して付与されることにより、定着ローラ９１に対して所定の圧力で押圧される。ここで、加圧バネ２０８による加圧力は、加圧アーム２０６及びローラ支持枠２０５とが接続する回動支持軸２０５に集中する。そして、この回動支持軸２０５に付与された加圧力が上流側支持ローラ２０１と下流側支持ローラ２０２に分配される。これにより、定着ローラ９１と上流側支持ローラ２０１とによって加圧される上流側当接部ｅＮ１、及び、定着ローラ９１と下流側支持ローラ２０２とによって加圧される下流側当接部ｅＮ２が形成されている。さらに、上流側当接部ｅＮ１と下流側当接部ｅＮ２との間で外部加熱ベルト２１０が定着ローラ９１と接触している外部加熱当接部ｅＮ３が形成されている。

例えば、上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２は、それぞれ外径３０ｍｍ、厚み２ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒状金属製（本実施形態では、アルミニウム製）の芯金を備えている。芯金上には、耐熱性の離型層として、フッ素系樹脂（本実施形態では、ＰＦＡチューブ）が２０μｍの厚さで被覆されている。

外部加熱ベルト２１０は、外径６０ｍｍ、厚み１００μｍ、幅３５０ｍｍのステンレスやニッケル等の金属製、もしくはポリイミド等の樹脂製の基材の層を有している。外部加熱ベルト２１０は、トナーとの付着を防止するために、耐熱性の摺動層としてフッ素系樹脂（本実施形態では、ＰＦＡチューブ）が２０μｍの厚さで被覆されている。

上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２の各芯金の内部には、それぞれ発熱体として、例えば定格電力１０００Ｗのハロゲンヒータ２０３、２０４が配置されている。ハロゲンヒータ２０３、２０４は、上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２を加熱するように配置されている。

外部加熱ベルト２１０は、加熱された上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２によって加熱され、定着ローラ９１と接触することにより定着ローラ９１の表層を加熱するように構成される。そして、回動支軸２０５ａがローラ支持枠２０５の中央位置ｃよりも下流側支持ローラ２０２側に寄せて設けられることで、上流側搬送力よりも下流側搬送力が大きくなるように構成されている。上流側搬送力は、外部加熱ベルト２１０における上流側支持ローラ２０１で支持される部位と定着ローラ９１とが当接する上流側当接部ｅＮ１で外部加熱ベルト２１０を搬送する力である。下流側搬送力は、外部加熱ベルト２１０の下流側支持ローラ２０２で支持される部位と定着ローラ９１とが当接する下流側当接部ｅＮ２で外部加熱ベルト２１０を搬送する力である。

回動支軸２０５ａが上流側支持ローラ２０１よりも下流側支持ローラ２０２に近い位置に配置されるため、加圧バネ２０８が加圧アーム２０６を介して回動支軸２０５ａにかかる加圧力は、次のようになる。つまり、上流側支持ローラ２０１が定着ローラ９１に加圧する加圧力よりも、下流側支持ローラ２０２が定着ローラ９１に加圧する加圧力の方が高くなるように分配される。

上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２は、それぞれ定着ローラ９１と比較して小径の金属ローラからなるため、定着ローラ９１に加圧されると、定着ローラ９１の弾性層を変形させて食い込む。このとき、上流側支持ローラ２０１よりも下流側支持ローラ２０２の方がより大きな加圧力で定着ローラ９１に加圧されるため、より定着ローラ９１の弾性層を変形させながら加圧されることになる。

このとき、外部加熱ベルト２１０は、定着ローラ９１の回転に伴って従動回転される。このため、図２に示すように、定着ローラ９１がハロゲンヒータ９１１の位置に一致する回転中心９１ａを中心とした同じ角度αだけ回転した際に、次のようになる。つまり、上流側当接部ｅＮ１にて外部加熱ベルト２１０が搬送される距離Ｌ１よりも、下流側当接部ｅＮ２にて外部加熱ベルト２１０が搬送される距離Ｌ２の方が長くなる。

したがって、上流側当接部ｅＮ１における搬送力（上流側搬送力）よりも、下流側当接部ｅＮ２における搬送力（下流側搬送力）の方が大きくなり、外部加熱当接部ｅＮ３の位置における外部加熱ベルト２１０に対してテンションが生じる。これにより、外部加熱ベルト２１０が定着ローラ９１に密着する方向に力が働くことになり、外部加熱ベルト２１０と定着ローラ９１との密着性が高まり、外部加熱ベルト２１０から定着ローラ９１への熱効率が大幅に向上する。

本実施形態では、上流側当接部ｅＮ１の位置で外部加熱ベルト２１０を搬送する力よりも、上流側当接部ｅＮ１に対して外部加熱ベルト２１０の搬送方向下流に位置する下流側当接部ｅＮ２の位置で外部加熱ベルト２１０を搬送する力の方を大きくした。つまり、上流側支持ローラ２０１が定着ローラ９１に圧接する加圧力よりも、下流側支持ローラ２０２が定着ローラ９１に圧接する加圧力の方を大きくしたことで、下流側支持ローラ２０２をより定着ローラ９１に食い込ませることができる。

このため、上流側当接部ｅＮ１と下流側当接部ｅＮ２との間で搬送力差を生じさせて、外部加熱ベルト２１０に対してテンションを発生させることができる。これにより、押圧部材やテンションローラ等を別途追加することなく、定着ローラ９１に対する外部加熱ベルト２１０の密着性を高め、外部加熱ベルト２１０から定着ローラ９１へ伝わる熱効率を大幅に向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る像加熱装置の第２の実施形態について、図３を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態における第１の実施形態との差異は外部加熱ユニット２００の構成のみであるため、画像形成装置１００及び定着装置９のその他の構成要素に関する詳細な説明は割愛する。また、本実施形態において第１の実施形態と同様の構成要素には、同じ符号を付与している。

本第２の実施形態の外部加熱ユニット２００は、外部加熱ベルト２１０を張架する上流側支持ローラ２０１の外径よりも、下流側支持ローラ２０２の外径の方が小さいことを特徴としている。つまり、本実施形態では、両支持ローラ２０１、２０２をローラ支持枠２０５で一体的に支持しつつ、加圧バネ２０８によって均等な力で定着ローラ９１に付勢している。同時に、上流側支持ローラ２０１の外径よりも下流側支持ローラ２０２の外径を小さくすることで、上述した上流側搬送力よりも下流側搬送力の方を大きくしている。

この構成により、上流側支持ローラ２０１が定着ローラ９１に当接する加圧力と、下流側支持ローラ２０２が定着ローラ９１に当接する加圧力が等しくされる。しかし、下流側支持ローラ２０２の方がより小径のローラであるため、上流側当接部ｅＮ１の幅よりも下流側当接部ｅＮ２の幅の方が狭くなり、それぞれの位置における加圧力は上流側当接部ｅＮ１よりも下流側当接部ｅＮ２の方が高くなる。

つまり、上流側支持ローラ２０１の外径よりも下流側支持ローラ２０２の外径の方を小さくしたことで、両者が同じ加圧力で定着ローラ９１に加圧した際に下流側支持ローラ２０２がより定着ローラ９１に食い込む。そのため、上流側支持ローラ２０１による外部加熱ベルト２１０の搬送力よりも、下流側支持ローラ２０２による外部加熱ベルト２１０の搬送力の方が速くなり、前述した搬送力差を生じさせることができる。

その結果、上流側支持ローラ２０１よりも下流側支持ローラ２０２の方がより定着ローラ９１の弾性層を変形させながら加圧される。これにより、第１の実施形態で説明した理由により、上流側当接部ｅＮ１と下流側当接部ｅＮ２との間にテンションが生じる。そのため、外部加熱ベルト２１０に対してテンションが発生し、外部加熱当接部ｅＮ３において定着ローラ９１に対する外部加熱ベルト２１０の密着性が高まり、外部加熱ベルト２１０から定着ローラ９１への熱効率が大幅に向上する。

本実施形態では、第１の実施形態と比較して比較的大径の上流側支持ローラ２０１を加圧して定着ローラ９１を変形させることにより、小径の下流側支持ローラ２０２の方がより小さい加圧力で定着ローラ９１を変形させることができる。そのため、定着ローラ９１へのダメージを軽減でき、定着ローラ９１の部品寿命を延ばすことができるという効果も得ることができる。

また、本実施形態では、支持ローラの外径を変更する構成としたが、支持ローラの表面粗さを変更する構成であってもいい。具体的には、下流側支持ローラの表面粗さ（摩擦係数）を上流側支持ローラの表面粗さ（摩擦係数）よりも大きくすることで、下流側支持ローラの搬送力を上流側支持ローラの搬送力よりも大きくすることが可能である。

なお、本実施形態では、ローラ支持枠２０５の回動支軸２０５ａを、上流側支持ローラ２０１と下流側支持ローラ２０２とから等距離の位置に設けたが、以下の構成とすることもできる。つまり、第１の実施形態で述べたように下流側支持ローラ２０２に近い位置に回動支軸２０５ａを配置することで、上流側支持ローラ２０１が定着ローラ９１を加圧する加圧力よりも、下流側支持ローラ２０２が定着ローラ９１を加圧する加圧力を大きくする。これにより、加圧バネ２０８で下流側支持ローラ２０２側に偏る力でローラ支持枠２０５を定着ローラ９１に付勢する構成とすることができる。このため、より搬送力差を付けて、外部加熱ベルト２１０と定着ローラ９１との密着性を高めることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る像加熱装置の第３の実施形態について、図４を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態における第１の実施形態との差異は外部加熱ユニット２００の構成のみであるため、画像形成装置１００及び定着装置９のその他の構成要素に関する詳細な説明は割愛する。また、本実施形態において第１の実施形態と同様の構成要素には、同じ符号を付与している。

本第３の実施形態の外部加熱ユニット２００は、外部加熱ベルト２１０を張架する上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２の内、下流側支持ローラ２０２を図中の矢印Ａの方向に回転駆動する駆動モータ２０９を備えたことを特徴としている。つまり本実施形態では、下流側支持ローラ２０２を回転駆動する駆動モータ（回転駆動手段）２０９を設けることで下流側支持ローラ２０２を駆動すると共に、上流側支持ローラ２０１は従動回転する構成としている。これにより、上流側当接部ｅＮ１での上流側支持ローラ２０１の周速度よりも、下流側当接部ｅＮ２での下流側支持ローラ２０２の周速度を大きくして、前述した上流側搬送力よりも下流側搬送力を大きくすることが可能になっている。

この構成により、上流側当接部ｅＮ１の位置で上流側支持ローラ２０１によって外部加熱ベルト２１０を搬送する搬送力よりも、下流側当接部ｅＮ２の位置で下流側支持ローラ２０２によって外部加熱ベルト２１０を搬送する搬送力の方が大きくなっている。このため、上流側当接部ｅＮ１と下流側当接部ｅＮ２との間にテンションを生じさせ、外部加熱ベルト２１０に対してテンションを発生させることができる。これにより、外部加熱当接部ｅＮ３にて外部加熱ベルト２１０を定着ローラ９１に良好に密着させ、外部加熱ベルト２１０から定着ローラ９１への熱効率を向上させることができる。

本実施形態では、第１及び第２の実施形態と比較して、定着ローラ９１に下流側支持ローラ２０２を加圧して定着ローラ９１の弾性層を変形させることで外部加熱ベルト２１０の搬送力差を生んでいるのではない。つまり、下流側支持ローラ２０２と外部加熱ベルト２１０の内周面との速度差によって摩擦力を発生させ、搬送力差を生じさせている。そのため、定着ローラ９１へのストレスが少なく、定着ローラ９１の表層への傷やダメージによる部品寿命を低減できるという効果も得ることができる。

本実施形態でも、前述したように下流側支持ローラ２０２に近い位置に回動支軸２０５ａを配置することで、上流側支持ローラ２０１が定着ローラ９１を加圧する加圧力よりも下流側支持ローラ２０２が定着ローラ９１を加圧する加圧力を大きくすることができる。その結果、より搬送力差を付けて、外部加熱ベルト２１０と定着ローラ９１との密着性を高めることもできる。

なお、本実施形態では、下流側支持ローラ２０２を駆動する駆動モータ２０９を設けたが、この構成は、他の実施形態においても同様に適用することが可能である。その場合にも、本実施形態とほぼ同様の効果を奏することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る像加熱装置の第４の実施形態について、図５及び図６を用いて詳細に説明する。図６は、本実施形態における定着装置９のロータリーダンパー２１２及びその付近を示す斜視図であるが、ローラ支持枠２０５は図示を省略している。なお、本実施形態における第１の実施形態との差異は外部加熱ユニット２００の構成のみであるため、画像形成装置１００及び定着装置９のその他の構成要素に関する詳細な説明は割愛する。また、本実施形態において第１の実施形態と同様の構成要素には、同じ符号を付与している。

本第４の実施形態の外部加熱ユニット２００では、上流側支持ローラ２０１に作用する回転抵抗を下流側支持ローラ２０２に作用する回転抵抗よりも大きくする回転抵抗付与手段としてのロータリーダンパー２１２を設けた。これにより、前述した上流側搬送力よりも下流側搬送力を大きくしている。

すなわち、本実施形態において、ローラ支持枠２０５は、加圧アーム２０６を介してではなく、略中央位置の回動支軸２０５ａに加圧バネ２０８の付勢力を直接に受けて、定着ローラ９１に向けて付勢されている。ローラ支持枠２０５における上流側支持ローラ２０１側にはロータリーダンパー２１２が固定され、ロータリーダンパー２１２の軸上のギヤ２１２ａが伝達ギヤ２１１に噛み合っている。伝達ギヤ２１１は、外部加熱ベルト２１０を張架する上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２の内、上流側支持ローラ２０１の軸上の両端部のいずれかに固定されている。ロータリーダンパー２１２は、ケース２１２ｂの内部に封入したオイルの粘性抵抗によって発生する制動力（ブレーキ力）を、ギヤ２１２ａを介して伝達ギヤ２１１に付与している。

上記構成により、外部加熱ベルト２１０が定着ローラ９１の回転駆動に従動する形で連れ回り回転するとき、ロータリーダンパー２１２の制動効果で上流側支持ローラ２０１の回転抵抗が増す。これにより、上流側支持ローラ２０１は、外部加熱ベルト２１０の回転駆動を規制する方向に摩擦力を発生させる。

本実施形態では、ロータリーダンパー２１２によって上流側支持ローラ２０１の軸上に、例えば２Ｎ・ｍの負荷がかかるように設定されている。これにより、上流側支持ローラ２０１が外部加熱ベルト２１０の搬送の抵抗となり、上流側支持ローラ２０１の回転抵抗よりも下流側支持ローラ２０２の回転抵抗の方が小さくなる。そのため、前述した搬送力差が生じ、上流側当接部ｅＮ１と下流側当接部ｅＮ２との間にテンションが生じ、外部加熱当接部ｅＮ３において外部加熱ベルト２１０が定着ローラ９１に密着する方向に力が働く。これにより、外部加熱ベルト２１０と定着ローラ９１との密着性を高め、外部加熱ベルト２１０から定着ローラ９１への熱効率を向上させることができる。

本実施形態によっても、第３の実施形態と同様、定着ローラ９１に下流側支持ローラ２０２を加圧することで定着ローラ９１の弾性層を変形させずに搬送力差を生じさせ、定着ローラ９１へのストレスを低減することができる。また本実施形態は、第３の実施形態と比較して、駆動モータ２０９ではなくロータリーダンパー２１２を外部加熱ユニット２００に付加する構成を備えている。このため、駆動モータ２０９等のアクチュエータに対する制御が不要であり、比較的簡単な構成で実現することができる。

本実施形態では、上流側支持ローラ２０１に回転抵抗を付与するロータリーダンパー２１２を設けたが、この構成は、他の実施形態においても同様に適用することが可能である。

なお、上述した各実施形態に限らず、例えば、上流側支持ローラ２０１の外部加熱ベルト２１０に対する摩擦力よりも、下流側支持ローラ２０２の外部加熱ベルト２１０に対する摩擦力の方を大きくするように材質を選択することも可能である。このように、摩擦力の異なる上流側支持ローラ２０１と下流側支持ローラ２０２とを用いることにより、前述した搬送力差を生じさせ、上流側当接部ｅＮ１と下流側当接部ｅＮ２との間にテンションを生じさせることで、他の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上の各実施形態では、上流側支持ローラ２０１及び下流側支持ローラ２０２の２個のローラで外部加熱ベルト２１０を支持する構成について説明したが、３個以上のローラで外部加熱ベルト２１０を支持する構成に本発明を適用することも可能である。

９…像加熱装置（定着装置）、９１…像加熱部材（定着ローラ）、１００…画像形成装置、２０１…上流側支持部材（上流側支持ローラ）、２０２…下流側支持部材（下流側支持ローラ）、２０５…第１支持部材（ローラ支持枠）、２０５ａ…回動支点（回動支軸）、２０６…第２支持部材（加圧アーム）、２０８…加圧バネ、２０９…回転駆動手段（駆動モータ）、２１０…外部加熱ベルト、２１２…回転抵抗付与手段（ロータリーダンパー）、ｃ…中央位置、ｅＮ１…上流側当接部、ｅＮ２…下流側当接部、ｅＮ３…外部加熱当接部、Ｎ…ニップ部（定着ニップ部）、Ｐ…記録材、Ｐａ〜Ｐｄ…画像形成部、Ｔ…トナー像（未定着トナー像）

Claims (6)

1. 記録材上の画像を加熱する回転可能な像加熱部材と、
   前記像加熱部材に当接して前記像加熱部材を加熱する無端状の外部加熱ベルトと、
   前記像加熱部材の回転方向の上流側と下流側にそれぞれ配置されて前記外部加熱ベルトを張架しつつ前記外部加熱ベルトを前記像加熱部材に圧した状態で回転する上流側支持部材及び下流側支持部材と、を備えた像加熱装置において、
   前記外部加熱ベルトの前記上流側支持部材で支持される部位と前記像加熱部材とが当接する上流側当接部で前記外部加熱ベルトが搬送される上流側搬送力よりも、前記外部加熱ベルトの前記下流側支持部材で支持される部位と前記像加熱部材とが当接する下流側当接部で前記外部加熱ベルトが搬送される下流側搬送力の方が大きくなるように構成した、
   ことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記上流側支持部材及び前記下流側支持部材を一体的に支持する第１支持部材と、前記第１支持部材を回動支点を中心として回動可能に支持すると共に前記第１支持部材を前記像加熱部材に付勢する第２支持部材と、を備え、
   前記回動支点を前記第１支持部材の中央位置よりも前記下流側支持部材側に寄せて設けることにより、前記上流側搬送力よりも前記下流側搬送力を大きくした、
   ことを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記上流側支持部材及び前記下流側支持部材を、一体的に支持しつつ均等な力もしくは前記下流側支持部材側に偏る力で前記像加熱部材に付勢し、且つ前記上流側支持部材の外径よりも前記下流側支持部材の外径を小さくすることにより、前記上流側搬送力よりも前記下流側搬送力を大きくした、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記下流側支持部材を回転駆動する回転駆動手段を設けて前記下流側支持部材を駆動すると共に、前記上流側支持部材を従動回転させ、前記上流側当接部での前記上流側支持部材の周速度よりも、前記下流側当接部での前記下流側支持部材の周速度を大きくすることにより、前記上流側搬送力よりも前記下流側搬送力を大きくした、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
5. 前記上流側支持部材に作用する回転抵抗を前記下流側支持部材に作用する回転抵抗よりも大きくする回転抵抗付与手段を設けることにより、前記上流側搬送力よりも前記下流側搬送力を大きくした、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の像加熱装置。
6. 記録材上にトナー像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により記録材上に形成されたトナー像を記録材に定着させる定着装置と、を備えた画像形成装置において、
   前記定着装置は、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の像加熱装置である、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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