JP2014197076A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構造により用紙の搬入位置における搬送不良を抑制した定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の定着装置１００は、加熱部材１０１と、加熱部材１０１との間でニップ領域Ｎを形成するとともにニップ領域Ｎにおいて後方向に移動するように構成された加圧ベルト２００と、第１位置Ａにおいて加熱部材１０１との間で加圧ベルト２００を挟むように構成された第１ローラ２１０と、第１ローラ２１０よりも後方向下流側に位置し、第１位置Ａから離れた第２位置Ｂにおいて加熱部材１０１との間で加圧ベルト２００を挟むように構成された第２ローラ２２０とを備える。加圧ベルト２００の第１位置Ａにおける加熱部材１０１との接触圧が、加圧ベルト２００の第２位置Ｂにおける加熱部材１０１との接触圧よりも大きくなるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、加圧ベルトを備えた定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置における定着装置として、加熱部材と、加熱部材との間でニップ領域を形成する加圧ベルトと、加圧ベルトの内周面を支持する２つのローラとを備えたものが知られている（特許文献１参照）。この構成では、加圧ベルトは、用紙の搬入位置および搬出位置に配置された各ローラと加熱部材との間で挟まれている。そのため、ニップ領域を大きくすることができ、用紙と加熱部材との接触幅が大きくなるので、定着装置における加熱効率を向上させることができる。

特開昭６２−１４６７５号公報

ところで、特許文献１の構成においては、ニップ領域において、加熱部材と加圧ベルトの接触圧が弱いと、用紙の搬入位置において用紙と加圧ベルトがスリップして搬送不良になる虞があるので、加熱部材と加圧ベルトの接触圧を強くする必要がある。

そこで、ニップ領域の範囲、つまり、各ローラ間における範囲全体において、例えば上から荷重をかけて加熱部材を加圧ベルトに押し付けることで、加熱部材と加圧ベルトの接触圧を強くすることが考えられる。しかしながら、用紙の搬入位置における加熱部材と加圧ベルトの接触圧をさらに強くすべく加熱部材に強い荷重をかけると、搬入位置と同様にローラが配置されている搬出位置においても搬入位置と略同じ力がかかりやすくなる。その結果、定着装置全体にかかる負荷が大きくなり、構造が複雑化する可能性があった。

そこで、本発明は、簡易な構造により用紙の搬入位置における搬送不良を抑制した定着装置およびその定着装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の定着装置は、加熱部材と、加熱部材と接触して加熱部材との間でニップ領域を形成するとともにニップ領域において第１方向に移動するように構成された第１エンドレスベルトと、第１位置において加熱部材との間で第１エンドレスベルトを挟むように構成された第１バックアップ部材と、第１バックアップ部材よりも第１方向下流側に位置し、第１位置から離れた第２位置において加熱部材との間で第１エンドレスベルトを挟むように構成された第２バックアップ部材とを備える。
第１エンドレスベルトの第１位置における加熱部材との接触圧が、第１エンドレスベルトの第２位置における加熱部材との接触圧よりも大きくなるように構成されている。

このような構成によれば、第１位置および第２位置に配置された第１バックアップ部材および第２バックアップ部材が加熱部材との間で第１エンドレスベルトを挟むので、第１バックアップ部材および第２バックアップ部材により加圧ベルトを加熱部材に向けて押し付けることができる。そのため、ニップ領域全体においてより適度な接触圧を維持しつつ、ニップ領域を大きくすることができる。

また、第１位置における接触圧が第１位置よりも第１方向下流側に離れた第２位置における接触圧よりも大きいので、用紙の搬入位置で用紙と第１エンドレスベルトがスリップするのをより確実に抑制することができる。さらに、第２位置における接触圧が第１位置における接触圧より小さいので、第２位置における接触圧が第１位置における接触圧と同じである構成と比較して、ニップ領域全体における接触圧を小さくすることができる。そのため、定着装置全体にかかる負荷を小さくすることが可能となり、定着装置全体の構造を簡易にできる。

前記した定着装置が、第１バックアップ部材を加熱部材に向けて付勢する第１付勢部材と、第２バックアップ部材を加熱部材に向けて付勢する第２付勢部材とを備える場合には、第１付勢部材は、第２付勢部材よりも付勢力が大きい構成とすることができる。

前記した構成において、第１バックアップ部材が第１金属部と、第１金属部の表面に配置される第１弾性層とを有し、第２バックアップ部材が第２金属部と、第２金属部の表面に配置される第２弾性層とを有する場合には、第１弾性層の厚みは、第２弾性層の厚みよりも小さい構成とすることができる。

このような構成によれば、第１バックアップ部材と加熱部材とで加圧ベルトを挟んだときの第１弾性層の反発力が第２弾性層の反発力よりもより大きくなるので、第１バックアップ部材による押し付け力を第２バックアップ部材の押し付け力よりもより強くすることができる。

前記した構成において、第１バックアップ部材が第１金属部と、第１金属部の表面に配置される第１弾性層とを有し、第２バックアップ部材が第２金属部と、第２金属部の表面に配置される第２弾性層とを有する場合には、第１弾性層は、ゴム層であり、第２弾性層は、発泡性の弾性層である構成とすることができる。

このような構成によれば、ゴム層よりも発泡性の弾性層の方が、反発力が小さいので、第２位置における接触圧をより小さくすることができる。そのため、第１位置における接触圧を第２位置における接触圧よりもより強くすることができる。

前記した定着装置が加熱部材を第１エンドレスベルトに向けて付勢する第３付勢部材を備える場合には、第１バックアップ部材は、加熱部材が第１エンドレスベルトに接触しないとき、第２バックアップ部材よりも第１バックアップ部材から加熱部材に向かう第２方向に突出している構成とすることができる。

このような構成によれば、第１バックアップ部材が第２バックアップ部材よりも第１バックアップ部材から加熱部材に向かう第２方向に突出しているので、第１バックアップ部材による押し付け力を強くすることができる。

前記した構成において、加熱部材が第１エンドレスベルトに接触して従動するように構成された第２エンドレスベルトを有し、第１バックアップ部材が第１ローラであり、第２バックアップ部材が第２ローラである場合には、第１バックアップ部材は、外部からの駆動力を受けるように構成された第１受け部材を有する構成とすることができる。この場合、第２バックアップ部材は、外部からの駆動力を受けるように構成された第２受け部材を有していてもよい。また、画像形成装置がこの定着装置を備える場合には、第２ローラの周速が前記第１ローラの周速よりも大きい構成とすることができる。

このような構成によれば、第２ローラの周速を第１ローラの周速より大きくすることで、第１エンドレスベルトの加熱部材側の部分を第１方向に引っ張るように回転させることができる。そのため、第１エンドレスベルトの加熱部材側の部分において第１エンドレスベルトを撓みにくくすることができる。

前記した第１ローラが外部からの駆動力を受けるように構成された第１受け部材を有する場合には、定着装置は、第２ローラを第１方向に向けて付勢する第４付勢部材を備えた構成とすることができる。

このような構成によれば、第４付勢部材が第１方向に第２ローラを付勢するので、当該方向に第１エンドレスベルトを引っ張ることができる。そのため、第１エンドレスベルトを撓みにくくすることができる。

前記した構成において、加熱部材が第１エンドレスベルトに接触して従動するように構成された第２エンドレスベルトと、第１エンドレスベルトとの間で第２エンドレスベルトを挟むように構成されたニップ部材とを有する場合には、定着装置は、ニップ部材の第１エンドレスベルト側とは反対側に配置され、ニップ部材を支持する少なくとも１つの支持面を有するステイを備えた構成とすることができる。この構成では、第１バックアップ部材および第２バックアップ部材のうち少なくとも一方がステイの支持面との間で、ニップ部材、第１エンドレスベルトおよび第２エンドレスベルトを挟むように構成してもよい。また、ニップ部材は、板状に形成されていてもよい。

このような構成によれば、第１バックアップ部材および第２バックアップ部材のうち少なくとも一方が、ステイの少なくとも１つの支持面との間でニップ部材、第１エンドレスベルトおよび第２エンドレスベルトを挟むように構成されることで、第１バックアップ部材および第２バックアップ部材の少なくとも一方の位置における第１エンドレスベルトと加熱部材との接触圧を高めることができる。

前記した構成において、第１エンドレスベルトは、樹脂を含んでなる構成とすることができる。このような構成によれば、金属で形成された第１エンドレスベルトと比較して、耐久性を維持しつつ、第１エンドレスベルトにより加熱部材の熱を奪うのを抑制することができる。

本発明によれば、定着装置において簡易な構造により用紙の搬入位置における搬送不良を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を備えたカラーレーザプリンタを示す断面図である。 定着装置を示す断面図（ａ）と、加熱部材と加圧ベルトの接触部分の前後方向位置における接触圧を示す図（ｂ）である。 規制部材を上側から見た斜視図（ａ）と、ステイを組み付けた規制部材を下側から見た斜視図（ｂ）と、下面図（ｃ）である。 定着装置を右側から見た側面図である。 第２実施形態にかかる定着装置の定着ベルトと加圧ベルトが接触する前の状態を示す図（ａ）と、接触後の状態を示す図（ｂ）である。 第３実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 第４実施形態に係る定着装置を示す断面図である。 第５実施形態に係る定着装置を示す断面図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断りがないかぎり図１に示した上下方向を上下、図１における左側を前、右側を後、紙面の奥側を左、紙面の手前側を右として、各方向を示す。ここでの左右は、カラーレーザプリンタ１の前側に立った者から見た方向を基準として規定してある。

＜カラーレーザプリンタの概略構成＞
図１に示すように、カラーレーザプリンタ１は、装置本体２内に、用紙５１を供給する給紙部５と、給紙された用紙５１に画像を形成する画像形成部６と、画像が形成された用紙５１を排出する排紙部７とを備えている。

給紙部５は、装置本体２内の下方において、装置本体２に対して前側からスライド操作により脱着される給紙トレイ５０と、給紙トレイ５０から用紙５１を前側から上に持ち上げ、後側へ反転させて搬送する給紙機構Ｍ１とからなる。

この給紙機構Ｍ１は、給紙トレイ５０の前側端部に設けられた、ピックアップローラ５２、分離ローラ５３、分離パッド５４などからなり、これらにより用紙５１が一枚ずつ分離されて上方へ送られる。上方へ向けて搬送された用紙５１は、紙粉取りローラ５５とピンチローラ５６の間を通過する過程で紙粉が除去された後、搬送経路５７を通って後向きへ方向転換され、搬送ベルト７３の上に供給される。

画像形成部６は、スキャナ部６１、プロセス部６２、転写部６３および定着装置１００を備えている。

スキャナ部６１は、装置本体２の上部に設けられており、図示はしないが、レーザ発光部、ポリゴンミラー、複数のレンズおよび反射鏡を備えている。スキャナ部６１では、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応させてレーザ発光部から発光されるレーザをポリゴンミラーで左右方向に高速で走査させ、複数のレンズおよび反射鏡を通過または反射させた後各感光体ドラム３１に照射している。

プロセス部６２は、スキャナ部６１の下方で、給紙部５の上方に配置されており、装置本体２に対して前後方向に移動可能となる感光体ユニット３を備えている。感光体ユニット３は、感光体ユニット３の下部に設けられる４つのドラムサブユニット３０と、各ドラムサブユニット３０に装着される現像カートリッジ４０とを有している。

ドラムサブユニット３０は、感光体ドラム３１やスコロトロン型帯電器３２などを備えている。
現像カートリッジ４０は、内部にトナーが収容されており、供給ローラ４１や現像ローラ４２や層厚規制ブレード４３などを備えている。

このようなプロセス部６２は、次のように機能する。現像カートリッジ４０内のトナーが供給ローラ４１により現像ローラ４２へ供給され、このときトナーが、供給ローラ４１と現像ローラ４２との間で正極性に摩擦帯電される。現像ローラ４２に供給されたトナーは、現像ローラ４２の回転に伴って層厚規制ブレード４３によって擦られ、一定厚さの薄層として現像ローラ４２の表面に担持される。

一方、ドラムサブユニット３０では、スコロトロン型帯電器３２がコロナ放電により感光体ドラム３１を一様に正極性に帯電させる。この帯電した感光体ドラム３１にスキャナ部６１からのレーザが照射されて、用紙５１に形成すべき画像に対応した静電潜像が感光体ドラム３１に形成される。

さらに感光体ドラム３１が回転すると、現像ローラ４２に担持されているトナーが感光体ドラム３１の静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光体ドラム３１の表面のうち、レーザにより露光され電位が下がった部分に供給される。これにより、感光体ドラム３１の静電潜像は可視像化され、感光体ドラム３１の表面には、各色のトナーに対応して、反転現像によるトナー像が担持される。

転写部６３は、駆動ローラ７１、従動ローラ７２、搬送ベルト７３、転写ローラ７４およびクリーニング部７５を備えている。
駆動ローラ７１および従動ローラ７２は、前後に離間して平行に配置され、これらの間にエンドレスベルトからなる搬送ベルト７３が巻き掛けられている。搬送ベルト７３は、その外側の面が各感光体ドラム３１に接している。そして、搬送ベルト７３の内側には各感光体ドラム３１との間で搬送ベルト７３を挟み込む転写ローラ７４が配置されている。転写ローラ７４には、図示しない高圧基板から転写バイアスが印加される。画像形成時には、搬送ベルト７３により搬送されてきた用紙５１は、感光体ドラム３１と転写ローラ７４に挟持され、感光体ドラム３１上のトナー像が用紙５１に転写される。

クリーニング部７５は、搬送ベルト７３の下方に配置され、搬送ベルト７３に付着したトナーを除去し、その下方に配置されたトナー貯留部７６に除去したトナーを落下させるようになっている。

定着装置１００は、転写部６３の後方に設けられ、用紙５１上に転写されたトナー像を用紙５１上に熱定着している。なお、定着装置１００については、後述する。

排紙部７において、用紙５１の排紙側搬送経路９１は、定着装置１００の出口から上に向かって延び前側に反転するように形成されている。排紙側搬送経路９１の途中には、用紙５１を搬送する複数の搬送ローラ９２が配置されている。装置本体２の上面には、印刷後の用紙５１を蓄積する排紙トレイ９３が形成されており、搬送ローラ９２により排紙側搬送経路９１から排出された用紙５１は、排紙トレイ９３に蓄積される。

＜定着装置の詳細構成＞
図２（ａ）に示すように、定着装置１００は、加熱部材１０１と、第１エンドレスベルトの一例としての加圧ベルト２００と、これらを支持する定着フレーム１８０（図４参照）とを備えている。加圧ベルト２００については後述する。

加熱部材１０１は、第２エンドレスベルトの一例としての定着ベルト１１０と、ハロゲンランプ１２０と、ニップ部材の一例としてのニップ板１３０と、反射板１４０と、ステイ１６０と、規制部材１７０（図３（ａ）参照）とを備えて構成されている。

定着ベルト１１０は、耐熱性と可撓性を有する無端状のベルトであり、後述する加圧ベルト２００に接触して従動するように構成されている。定着ベルト１１０は、ステンレス鋼等の金属から形成された金属素管を有している。また、定着ベルト１１０は、金属素管の表面を覆うゴム層を有していてもよく、ゴム層の表面を覆うフッ素コーティング等による非金属の離型層をさらに有していてもよい。なお、本実施形態における定着ベルト１１０は、加圧ベルト２００のみに従動しており、他の部材によって駆動していない。

ハロゲンランプ１２０は、ニップ板１３０および定着ベルト１１０を加熱することで用紙５１上のトナーを加熱する発熱体であり、定着ベルト１１０の内側において定着ベルト１１０およびニップ板１３０の内面から所定の間隔をあけて配置されている。

ニップ板１３０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を受ける板状の部材であり、加圧ベルト２００との間で定着ベルト１１０を挟んだ位置に配置されている。そして、このニップ板１３０は、ハロゲンランプ１２０から受けた輻射熱を定着ベルト１１０を介して用紙５１上のトナーに伝達する。

このニップ板１３０は、後述するスチール製のステイ１６０より熱伝導率が大きい、例えば、アルミニウム板などを断面視略Ｕ形状に折り曲げることで形成されている。より詳細にニップ板１３０は、断面視において、前後方向（加圧ベルト２００の移動方向）に沿うように延びるベース部１３１と、ベース部１３１の両端から上方に向けて折り曲げられた折曲部１３２とを主に有している。また、ニップ板１３０は、加圧ベルト２００との間で定着ベルト１１０を挟む面のうち、折曲部１３２の折曲面１３２Ａの曲率半径がベース部１３１のベース面１３１Ａの曲率半径より小さくなるように形成されている。

反射板１４０は、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱（主に前後方向や上方向に向けて放射された輻射熱）をニップ板１３０（ベース部１３１の内面）に向けて反射する部材であり、定着ベルト１１０の内側においてハロゲンランプ１２０を取り囲むように、ハロゲンランプ１２０から所定の間隔をあけて配置されている。

このような反射板１４０によってハロゲンランプ１２０からの輻射熱をニップ板１３０に集めることで、ハロゲンランプ１２０からの輻射熱を効率良く利用することができ、ニップ板１３０および定着ベルト１１０を速やかに加熱することができる。

反射板１４０は、赤外線および遠赤外線の反射率が大きい、例えば、アルミニウム板などを断面視略Ｕ形状に湾曲させて形成されている。より詳細に、反射板１４０は、湾曲形状（断面視略Ｕ形状）をなす反射部１４１と、反射部１４１の両端部から前後方向外側に沿って延びるフランジ部１４２とを主に有している。なお、熱反射率を高めるため、反射板１４０は、鏡面仕上げを施したアルミニウム板などを用いて形成してもよい。

ステイ１６０は、前後方向におけるニップ板１３０のベース部１３１の両端を反射板１４０のフランジ部１４２を介して支持することでニップ板１３０の剛性を確保する部材であり、ニップ板１３０の加圧ベルト２００側とは反対側に配置されている。ステイ１６０は、上壁１６１と、上壁１６１の前端から下方に延びる前壁１６２と、上壁１６１の後端から下方に延びる後壁１６３とによって断面視略Ｕ形状に形成され、反射板１４０を覆うように配置されている。このようなステイ１６０は、比較的剛性が大きい、例えば、鋼板などを断面視略Ｕ形状に折り曲げることで形成されている。

そして、ニップ板１３０および反射板１４０を支持面の一例としての前壁１６２の下面１６２Ａおよび支持面の一例としての後壁１６３の下面１６３Ａにより支持するステイ１６０やハロゲンランプ１２０は、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、左右の規制部材１７０に固定されている。なお、ハロゲンランプ１２０は、定着フレーム１８０等に固定されていてもよい。

規制部材１７０は、定着ベルト１１０の左右方向両端側に１つずつ配置されて、主に定着ベルト１１０の左右方向への移動を規制している。なお、以下の説明では、右側の規制部材１７０のみを代表して説明し、左側の規制部材１７０は同様の構成であるので説明を省略する。

具体的に、規制部材１７０は、上壁１７１と、上壁１７１の前後方向両端部から下方に延びる一対の側壁１７２と、上壁１７１の左右方向外側端部から下方に延びる保持壁１７３とを有している。規制部材１７０は、上壁１７１、一対の側壁１７２および保持壁１７３でステイ１６０を囲うように保持している。

また、規制部材１７０は、ベルト規制部１７４と、抑制部１７５とを有している。
ベルト規制部１７４は、一対の側壁１７２の左右方向内側の端部から前後方向外側に向けて円弧状に突出する部分であり、左右方向内側に定着ベルト１１０の左右方向への移動を規制するベルト規制面１７４Ａを有している。
抑制部１７５は、ベルト規制面１７４Ａから左右方向内側に突出するリブであり、開口を下に向けたＣ字状に形成されている。この抑制部１７５は、定着ベルト１１０内に入り込むことで、定着ベルト１１０の径方向内側への変形を抑えている。なお、規制部材１７０の形状はこれに限定されず、任意に設定することができる。

上述した規制部材１７０は、図４に示すように、定着フレーム１８０に上下に移動可能に支持されている。
定着フレーム１８０は、上フレーム１８１や下フレーム１８２等から主に構成されている。上フレーム１８１には、規制部材１７０を下方に、つまり、加圧ベルト２００に向けて付勢する第３付勢部材の一例としてのコイルスプリングＳが設けられている。このコイルスプリングＳが規制部材１７０の上壁１７１を下方に付勢することで、後述する第１バックアップ部材の一例としての第１ローラ２１０および第２バックアップ部材の一例としての第２ローラ２２０に加圧ベルト２００が押し付けられるようになっている。つまり、第１ローラ２１０および第２ローラ２２０からの反力により加圧ベルト２００が定着ベルト１１０に向けて押し付けられるようになっている。

下フレーム１８２には、左右の側壁に上方に開口した略Ｕ字状の支持溝１８２Ａが形成されており、支持溝１８２Ａにより規制部材１７０を上下方向に移動可能に支持している。支持溝１８２Ａの底部前側には、後述する第１ローラ２１０の第１軸部２１１を支持する軸受１９０と、第２ローラ２２０の第２軸部２２１を支持する軸受１９１とが設けられている。

＜加圧ベルトの構成＞
次に、加圧ベルト２００の構成について説明する。
加圧ベルト２００は、図２（ａ）に示すように、定着ベルト１１０と対向し、定着ベルト１１０と接触することでニップ領域Ｎを形成するための無端状のベルトであり、定着ベルト１１０と対向する部分であるニップ領域Ｎにおいて後方向に移動するように構成されている。なお、この加圧ベルト２００の移動方向、つまり、後方向を第１方向の一例とする。

加圧ベルト２００は、ポリイミド樹脂等の樹脂から構成されており、加圧ベルト２００の内周面２００Ａが、第１ローラ２１０および第２ローラ２２０により支持されている。なお、加圧ベルト２００は、樹脂を含む構成であればよい。

第１ローラ２１０は、定着ベルト１１０と対向し、第１位置Ａにおいて定着ベルト１１０との間で加圧ベルト２００を挟んでいる。具体的に、第１ローラ２１０は、ステイ１６０の前壁１６２の下面１６２Ａがニップ板１３０のベース部１３１を支持する位置、つまり、前後方向において前壁１６２と同じ位置に配置されており、ステイ１６０の前壁１６２の下面１６２Ａとの間で、ニップ板１３０、加圧ベルト２００および定着ベルト１１０を挟んでいる。また、上下方向から見て、ステイ１６０の前壁１６２の下面１６２Ａと第１ローラ２１０と加圧ベルト２００の接触部分、つまり、第１位置Ａは重なる位置になっている。

第１ローラ２１０は、図４に示すように、外部に配置されたモータ４００からの駆動力を受けるように構成された第１受け部材の一例としての第１ギヤ２１３を有している。第１ローラ２１０は、金属製の第１金属部の一例としての第１軸部２１１と、第１軸部２１１の表面に配置されるゴム状の第１弾性層２１２とから構成されている。また、第１弾性層２１２の厚みは、後述する第２弾性層２２２の厚みよりも小さくなっている。これにより、第１ローラ２１０とニップ板１３０とで加圧ベルト２００を挟んだときの第１弾性層２１２による反発力が第２弾性層２２２による反発力よりもより大きくなるので、第１ローラ２１０による押し付け力を第２ローラ２２０による押し付け力よりも強くすることが可能となっている。すなわち、加圧ベルト２００の第１位置Ａにおける定着ベルト１１０との接触圧が、加圧ベルト２００の後述する第２位置Ｂにおける定着ベルト１１０との接触圧よりもより大きくなっている。そのため、第１位置Ａで用紙５１と加圧ベルト２００がスリップするのをより確実に抑制することが可能となっている。

なお、第１弾性層２１２の厚みは、０．０１〜１０．００ｍｍの範囲内の値でもよいし、０．１〜５．００ｍｍの範囲内の値でもよいし、０．１５〜３．００ｍｍ内の値でもよい。また、第２弾性層２２２の厚みは、０．１０〜４０．００ｍｍの範囲内の値でもよいし、２．０〜２０．００ｍｍの範囲内の値でもよいし、５．００〜１５．００ｍｍ内の値でもよい。

図２（ａ）に示すように、第２ローラ２２０は、第１ローラ２１０よりも後側（加圧ベルト２００の移動方向下流側）に位置し、第１位置Ａから離れた第２位置Ｂにおいて定着ベルト１１０との間で加圧ベルト２００を挟んでいる。より詳細に、第２ローラ２２０は、ステイ１６０の後壁１６３の下面１６３Ａがニップ板１３０のベース部１３１を支持する位置、つまり、前後方向において後壁１６３と同じ位置に配置されており、ステイ１６０の後壁１６３の下面１６３Ａとの間で、ニップ板１３０、加圧ベルト２００および定着ベルト１１０を挟んでいる。また、上下方向から見て、ステイ１６０の後壁１６３の下面１６３Ａと第２ローラ２２０と加圧ベルト２００の接触部分、つまり、第２位置Ｂは重なる位置になっている。

このように第２ローラ２２０が第１ローラ２１０と所定の間隔をあけて配置されることで、前後方向におけるステイ１６０の前壁１６２の位置からステイ１６０の後壁１６３に位置までの範囲において加圧ベルト２００と定着ベルト１１０が接触している。すなわち、当該範囲においてニップ領域Ｎが形成されている。これにより、ニップ領域Ｎの幅を大きくすることが可能となっている。また、本実施形態では、定着ベルト１１０が加圧ベルト２００に接触しないとき、例えば、定着装置１００を組み立てる前やジャム処理等で加熱部材１０１を加圧ベルト２００から離間するとき、第１ローラ２１０の上端と第２ローラ２２０の上端の上下方向における位置は同じとなっている。

第２ローラ２２０は、金属製の第２金属部の一例としての第２軸部２２１と、第２軸部２２１の表面に配置される発泡性のスポンジ材等の断熱性を有する第２弾性層２２２とから構成されている。このように第２弾性層２２２をゴム層よりも反発力が小さい発泡性の弾性層とすることで、第２位置Ｂにおける接触圧を第１位置Ａにおける接触圧よりもより小さくすることが可能となっている。そのため、第１位置Ａにおける接触圧を第２位置Ｂにおける接触圧よりもより強くすることが可能となっている。

第２ローラ２２０は、図４に示すように、外部に配置されたモータ４００からの駆動力を受けるように構成された第２受け部材の一例としての第２ギヤ２２３を有しており、使用時においては、周速が第１ローラ２１０の周速よりも大きくなるように設定される。なお、第１ローラ２１０の周速および第２ローラ２２０の周速は、例えば、第１ギヤ２１３に駆動力を伝達するギヤ列と第２ギヤ２２３に駆動力を伝達するギヤ列における減速比を変えて、第２ギヤ２２３の周速が第１ギヤ２１３の周速より大きくすることにより設定されていてもよいし、２つのモータをそれぞれ別々に第１ギヤ２１３と第２ギヤ２２３に接続して第２ギヤ２２３に接続されたモータの周速が第１ギヤ２１３に接続されたモータの周速より大きくすることにより設定されていてもよい。

以上のように構成された定着装置１００は、コイルスプリングＳにより加熱部材１０１が下方に付勢されることで定着ベルト１１０と加圧ベルト２００が接触し、ニップ領域Ｎが形成される。そして、第１ローラ２１０および第２ローラ２２０により加圧ベルト２００が定着ベルト１１０に向けて押し付けられるので、図２（ｂ）に示すように、ニップ領域Ｎ全体においてより適度な接触圧を維持することができる。

また、第１ローラ２１０が定着ベルト１１０との間で加圧ベルト２００を挟む第１位置Ａと、第２ローラ２２０が定着ベルト１１０との間で加圧ベルト２００を挟む第２位置Ｂにおいては、第１ローラ２１０および第２ローラ２２０が加圧ベルト２００に押し付けられるので、ニップ領域Ｎのその他の部分よりも接触圧が強くなっている。ここで、第１位置と第２位置における加圧ベルトと定着ベルトの接触圧が同じ構成である場合、用紙の搬入位置における加熱部材と加圧ベルトの接触圧をさらに強くすべく、第１位置および第２位置の両方における接触圧を強くすると、ニップ領域全体にかかる力が大きくなる。その結果、定着装置全体にかかる負荷が大きくなり、構造が複雑化する可能性がある。

しかし、本実施形態では、第２ローラ２２０の接触圧が第１ローラ２１０の接触圧より小さいので、第１位置と第２位置における加圧ベルトと定着ベルトの接触圧が同じ構成と比較して、ニップ領域Ｎ全体における接触圧をより小さくすることができる。そのため、例えば、コイルスプリングＳの付勢力を弱くすることが可能となり、定着装置１００全体の構造を簡易化することができる。

また、第２ローラ２２０の周速を第１ローラ２１０の周速より大きくすることで、加圧ベルト２００の定着ベルト１１０側の部分を後方向に引っ張ることができる。そのため、加圧ベルト２００の定着ベルト１１０側の部分において加圧ベルト２００を撓みにくくすることができる。

また、第１ローラ２１０がステイ１６０の前壁１６２の下面１６２Ａとの間で、かつ、第２ローラ２２０がステイ１６０の後壁１６３の下面１６３Ａとの間で、ニップ板１３０、加圧ベルト２００および定着ベルト１１０を挟むので、第１位置Ａおよび第２位置Ｂにおける加圧ベルト２００と定着ベルト１１０との接触圧を高めることができる。

また、加圧ベルト２００が樹脂を含んでなるので、金属で形成された加圧ベルトと比較して、耐久性を維持しつつ、加圧ベルト２００により定着ベルト１１０の熱を奪うのを抑制することができる。

また、ニップ領域Ｎの幅を大きくできるので、ニップ領域Ｎにおける加熱効率を向上させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。なお、以下の説明では、前記実施形態と略同様の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

＜第２実施形態＞
前記実施形態では、第１弾性層２１２の厚みが第２弾性層２２２の厚みより小さくすることや、第１弾性層２１２の材質をゴム層とし、第２弾性層２２２の材質を発泡性の弾性層とすることで、第１位置Ａでの接触圧が第２位置Ｂでの接触圧よりも大きくなるような構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５（ａ）に示すように、定着ベルト１１０が加圧ベルト２００に接触しないとき、例えば定着装置１００Ａを組み立てる前や、ジャム処理等で加熱部材１０１Ａを加圧ベルト２００から離間するようなとき、第１ローラ２１０Ａが第２ローラ２２０Ａよりも上方向に突出した構成であってもよい。なお、第１ローラ２１０Ａから定着ベルト１１０に向かう方向、つまり、上方向を第２方向の一例とする。

この構成では、第１ローラ２１０Ａは、金属製の第１軸部２１１Ａおよびゴム状の第１弾性層２１２Ａから構成され、第２ローラ２２０Ａは、金属製の第２軸部２２１Ａおよびゴム状の第２弾性層２２２Ａから構成されている。そして、第１軸部２１１Ａの径が第２軸部２２１Ａの径よりも大きく、第１弾性層２１２Ａの厚みは、第２弾性層２２２Ａの厚みと同じになっている。なお、第１弾性層２１２Ａおよび第２弾性層２２２Ａは、発泡性の弾性層であってもよい。また、第１弾性層２１２Ａと第２弾性層２２２Ａの厚みを同じにし、かつ、第１ローラ２１０Ａと第２ローラ２２０Ａの直径を同じにして、上下方向における位置を第１ローラ２１０Ａが第２ローラ２２０Ａより上になるような位置にしてもよい。

このような定着装置１００Ａによれば、第３付勢部材の一例としてのコイルスプリングＳ（図示省略）により、加熱部材１０１Ａが加圧ベルト２００に向けて付勢されると、図５（ｂ）に示すように、第１ローラ２１０Ａが第２ローラ２２０Ａより上向きに突出してる分、反発力が強くなる。これにより、第１ローラ２１０Ａによる押し付け力を第２ローラ２２０Ａによる押し付け力よりも強くすることができる。

＜第３実施形態＞
前記実施形態では、第２ローラ２２０が外部に配置されたモータ４００からの駆動力を受けるように構成された第２ギヤ２２３を有していたが、図６に示すように、第２ローラ２２０が第２ギヤを有さない構成、つまり、外部に配置されたモータからの駆動力を受けない構成であってもよい。

この構成では、第２ローラ２２０は、前記実施形態と同様な第２軸部２２１および第２弾性層２２２から構成されており、第２軸部２２１を軸支する軸受１９１に第４付勢部材の一例としてのコイルバネ２３０が設けられている。

コイルバネ２３０は、前端部２３１が軸受１９１に、後端部２３２が図示しない定着フレーム１８０等の適宜な箇所に掛止めされており、後方向に向けて第２ローラ２２０を付勢するように構成されている。これにより、後方向に加圧ベルト２００を引っ張ることができるので、加圧ベルト２００を撓みにくくすることができる。

＜第４実施形態＞
前記実施形態では、コイルスプリングＳが下方に加熱部材１０１を付勢することで、ニップ領域Ｎにおける接触圧がかかるような構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、第１付勢部材の一例としての第１圧縮バネ２４０Ａおよび第２付勢部材の一例としての第２圧縮バネ２４０Ｂを備えた構成であってもよい。

この構成における第１ローラ２１０Ｂおよび第２ローラ２２０Ｂは、第１弾性層２１２Ｂの厚みが第２弾性層２２２Ｂの厚みと同じになっており、第１軸部２１１Ｂおよび第２軸部２２１Ｂが、それぞれ軸受１９０Ｂおよび軸受１９１Ｂに軸支されている。

軸受１９０Ｂおよび軸受１９１Ｂは、それぞれ定着フレーム１８０Ｂに形成された上方向に開口する略Ｕ字状の支持溝１８３Ａおよび支持溝１８３Ｂに移動可能に支持されている。そして、支持溝１８３Ａおよび支持溝１８３Ｂには、第１圧縮バネ２４０Ａおよび第２圧縮バネ１４０Ｂが設けられている。

第１圧縮バネ２４０Ａは、軸受１９０Ｂと支持溝１８３Ａの間に配置されており、上端部２４１Ａが軸受１９０Ｂに接触し、下端部２４２Ａが支持溝１８３Ａの底部に接触している。第２圧縮バネ２４０Ｂは、軸受１９１Ｂと支持溝１８３Ｂの間に配置され、上端部２４１Ｂが軸受１９１Ｂに接触し、下端部２４２Ｂが支持溝１８３Ｂの底部に接触している。第１圧縮バネ２４０Ａおよび第２圧縮バネ２４０Ｂは、軸受１９０Ｂおよび軸受１９１Ｂ、つまり、第１ローラ２１０Ｂおよび第２ローラ２２０Ｂを加熱部材１０１側に付勢するように構成されており、第１圧縮バネ２４０Ａの付勢力は、第２圧縮バネ２４０Ｂの付勢力よりも大きくなっている。

このような定着装置１００Ｂによれば、第１圧縮バネ２４０Ａが第２圧縮バネ２４０Ｂよりも付勢力が大きいので、第１ローラ２１０Ｂによる押し付け力を第２ローラ２２０Ｂによる押し付け力よりも強くすることができる。

＜第５実施形態＞
前記実施形態では、第１バックアップ部材および第２バックアップ部材として第１ローラ２１０および第２ローラ２２０を例示したが、本発明はこれに限定されず、図８に示すように、第１バックアップ部材の一例としての第１パッド２５０と、第２バックアップ部材の一例としての第２パッド２６０とを備えた構成としてもよい。

この構成では、加圧ベルト２００の内周面２００Ａを支持するように構成された第１ローラ２１０Ｃおよび第２ローラ２２０Ｃと、第１パッド２５０と、第２パッド２６０とが設けられている。第１ローラ２１０Ｃおよび第２ローラ２２０Ｃは、前記第４実施形態と同じ構成であり、第１軸部２１１Ｃおよび第２軸部２２１Ｃが、それぞれ軸受１９０Ｃおよび軸受１９１Ｃに軸支されている。

軸受１９０Ｃおよび軸受１９１Ｃは、定着フレーム１８０Ｃに形成された上方向に開口する略Ｕ字状の支持溝１８４の前後両端部に固定されている。支持溝１８４の軸受１９０Ｃおよび軸受１９１Ｃの前後方向内側には、第１圧縮バネ２７０Ａおよび第２圧縮バネ２７０Ｂが設けられている。

第１パッド２５０は、定着ベルト１１０と対向し、第１位置Ａにおいて定着ベルト１１０との間で加圧ベルト２００を挟んでいる。具体的に、第１パッド２５０は、ステイ１６０の前壁１６２の下面１６２Ａとの間で、ニップ板１３０、加圧ベルト２００および定着ベルト１１０を挟んでいる。

第２パッド２６０は、第１パッド２５０よりも後側（加圧ベルト２００の移動方向下流側）に位置し、第１位置Ａから離れた第２位置Ｂにおいて定着ベルト１１０との間で加圧ベルト２００を挟んでいる。具体的に、第２パッド２６０は、ステイ１６０の後壁１６３の下面１６３Ａとの間で、ニップ板１３０、加圧ベルト２００および定着ベルト１１０を挟んでいる。

第１圧縮バネ２７０Ａは、第１パッド２５０と支持溝１８４の間に配置され、上端部２７１Ａが第１パッド２５０に接触し、下端部２７２Ａが支持溝１８４の底部に接触している。第２圧縮バネ２７０Ｂは、第２パッド２６０と支持溝１８４の間に配置され、上端部２７１Ｂが第２パッド２６０に接触し、下端部２７２Ｂが支持溝１８４の底部に接触している。第１圧縮バネ２７０Ａおよび第２圧縮バネ２７０Ｂは、第１パッド２５０および第２パッド２６０を加熱部材１０１側に付勢するように構成されており、第１圧縮バネ２７０Ａの付勢力は、第２圧縮バネ２７０Ｂの付勢力よりも大きくなっている。なお、第１圧縮バネ２７０Ａおよび第２圧縮バネ２７０Ｂは、加圧ベルト２００の左右方向外側に一対ずつ配置されている。

このような定着装置１００Ｃであっても、第１圧縮バネ２７０Ａが第２圧縮バネ２７０Ｂよりも付勢力が大きいので、第１パッド２５０による押し付け力を第２パッド２６０による押し付け力よりも強くすることができる。

前記各実施形態では、第１位置Ａおよび第２位置Ｂは、上下方向から見てステイ１６０の前壁１６２の下面１６２Ａおよび後壁１６３の下面１６３Ａと重なる位置であったが、重なる位置でなくてもよい。

図２（ａ）における実施形態では、第１弾性層２１２および第２弾性層２２２は、材質が異なり、かつ、厚みが第２弾性層２２２の方が大きい構成であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１弾性層および第２弾性層における各材質を同じにして、第２弾性層の厚みを第１弾性層より大きくしてもよい。また、第１弾性層および第２弾性層における各厚みを同じにして、第１弾性層をゴム層とし、第２弾性層を発泡性の弾性層としてもよい。

図５（ａ）における実施形態では、第１ローラ２１０Ａの直径が第２ローラ２２０Ａの直径よりも大きくなっていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１ローラと第２ローラの直径を同じにして、上下方向において第１ローラの頂点が第２ローラの頂点より上になるような位置にしてもよい。

前記各実施形態では、第１ローラおよび第２ローラの２つのローラにより加圧ベルト２００の内周面２００Ａを支持していたが、本発明はこれに限定されず、例えば、３つ以上のローラにより支持していてもよい。

前記各実施形態では、定着ベルトおよびニップ板を有する加熱部材であったが、本発明はこれに限定されず、加熱ローラを加熱部材としてもよい。

前記実施形態では、第１ローラ２１０は外部に配置されたモータ４００からの駆動力により駆動していたが、例えば加熱部材が加熱ローラであり、この加熱ローラが駆動する場合は、外部に配置されたモータからの駆動力により駆動しなくてもよい。また、第２ローラが外部に配置されたモータからの駆動力により駆動するローラであり、第１ローラと加圧ベルトが滑らないように構成されていれば、第１ローラは外部に配置されたモータからの駆動力により駆動していなくてもよい。

前記各実施形態では、第１ローラは、金属製の第１軸部２１１の表面に第１弾性層２１２を配置していたが、本発明はこれに限定されず、弾性層を配置しなくてもよいし、非金属製の軸部材の上に金属層と弾性層を有するような構成であってもよい。

前記実施形態では、第２ローラ２２０は、表面が断熱性のある第２弾性層２２２からなる構成であったが、本発明はこれに限定されず、表面が断熱性のない弾性層を有する構成であってもよい。

前記各実施形態では、加圧ベルト２００は樹脂からなる構成であったが、金属からなる構成であってもよい。

前記実施形態では、カラーレーザプリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、モノクロ画像を形成する画像形成装置に本発明を適用してもよく、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。

１００ 定着装置
１０１ 加熱部材
１１０ 定着ベルト
１３０ ニップ板
１６０ ステイ
２００ 加圧ベルト
２１０ 第１ローラ
２１１ 第１軸部
２１２ 第１弾性層
２１３ 第１ギヤ
２２０ 第２ローラ
２２１ 第２軸部
２２２ 第２弾性層
２２３ 第２ギヤ
２３０ コイルバネ
Ａ 第１位置
Ｂ 第２位置
Ｎ ニップ領域
Ｓ コイルスプリング

Claims (15)

1. 加熱部材と、
   前記加熱部材と接触して前記加熱部材との間でニップ領域を形成するとともに前記ニップ領域において第１方向に移動するように構成された第１エンドレスベルトと、
   第１位置において前記加熱部材との間で前記第１エンドレスベルトを挟むように構成された第１バックアップ部材と、
   前記第１バックアップ部材よりも前記第１方向下流側に位置し、前記第１位置から離れた第２位置において前記加熱部材との間で前記第１エンドレスベルトを挟むように構成された第２バックアップ部材とを備え、
   前記第１エンドレスベルトの前記第１位置における前記加熱部材との接触圧が、前記第１エンドレスベルトの前記第２位置における前記加熱部材との接触圧よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする定着装置。
2. 前記第１バックアップ部材を前記加熱部材に向けて付勢する第１付勢部材と、
   前記第２バックアップ部材を前記加熱部材に向けて付勢する第２付勢部材とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１付勢部材は、前記第２付勢部材よりも付勢力が大きいことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記第１バックアップ部材は、第１金属部と、前記第１金属部の表面に配置される第１弾性層とを有し、
   前記第２バックアップ部材は、第２金属部と、前記第２金属部の表面に配置される第２弾性層とを有し、
   前記第１弾性層の厚みは、前記第２弾性層の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記第１バックアップ部材は、第１金属部と、前記第１金属部の表面に配置される第１弾性層とを有し、
   前記第２バックアップ部材は、第２金属部と、前記第２金属部の表面に配置される第２弾性層とを有し、
   前記第１弾性層は、ゴム層であり、
   前記第２弾性層は、発泡性の弾性層であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記加熱部材を前記第１エンドレスベルトに向けて付勢する第３付勢部材を備え、
   前記第１バックアップ部材は、前記加熱部材が前記第１エンドレスベルトに接触しないとき、前記第２バックアップ部材よりも前記第１バックアップ部材から前記加熱部材に向かう第２方向に突出していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記加熱部材は、前記第１エンドレスベルトに接触して従動するように構成された第２エンドレスベルトを有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記第１バックアップ部材は、第１ローラであり、
   前記第２バックアップ部材は、第２ローラであることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記第１ローラは、外部からの駆動力を受けるように構成された第１受け部材を有することを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
10. 前記第２ローラは、外部からの駆動力を受けるように構成された第２受け部材を有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の定着装置。
11. 前記第２ローラを前記第１方向に向けて付勢する第４付勢部材を備えたことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
12. 前記加熱部材は、前記第１エンドレスベルトとの間で前記第２エンドレスベルトを挟むように構成されたニップ部材を有し、
    前記ニップ部材の前記第１エンドレスベルト側とは反対側に配置され、前記ニップ部材を支持する少なくとも１つの支持面を有するステイを備え、
    前記第１バックアップ部材および第２バックアップ部材のうち少なくとも一方は、前記ステイの前記支持面との間で、前記ニップ部材、前記第１エンドレスベルトおよび前記第２エンドレスベルトを挟むように構成されたことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の定着装置。
13. 前記ニップ部材は、板状に形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
14. 前記第１エンドレスベルトは、樹脂を含んでなることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の定着装置。
15. 請求項１０に記載の定着装置を備え、
    前記第２ローラの周速が前記第１ローラの周速よりも大きくするように構成されたことを特徴とする画像形成装置。

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