JP4298272B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ベルトを用いて記録体上の未定着画像を定着するための構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、紙などのシート状記録媒体(以下、シートと称する)上に転写されて担持されている未定着画像を加熱定着することで複写物や記録物を得ることができる。
定着装置には、一対のローラによりシートを挟持搬送しながら一方のローラからシート上の未定着画像を加熱する構成がある。
【0003】
ローラ同士による定着を行う構成とは別に、ローラとベルトとを組み合わせた構成がある(例えば、特許文献1)。
この構成では、図8に示すように、未定着画像に対面する側に位置するローラに代えて、一対のローラA、Bに掛け回されたベルトCを未定着画像に対面させるように配置し、ローラの一つAにはシートを圧接する加圧ローラDが対峙させてある。
ベルトCが掛け回されているローラのうちで、加圧ローラDと対峙するローラAは、シートSのトナーTを担持する面と対向する定着ローラとされ、この定着ローラ以外のローラB、Dはベルトを加熱するための熱源B1,D1が内蔵された加熱ローラとされている。
【0004】
ベルトは、ローラに比べて体積が小さくされることで熱容量を小さくできるので、短時間での温度上昇が可能であり、上述したローラ対のみを用いた場合に比べて始動時での温度立ち上がりが早いという利点がある。
【0005】
一方、定着ベルトを用いた定着装置においては、ベルトCが加圧ローラDの周面に沿って当接することでシートSを搬送挟持できる第1のニップ部がシートSの移動方向(図8中、矢印で示す方向)上流側に構成され、上記ニップ部に連続して加圧ローラDに対峙する定着ローラAとの間でシートSを挟持搬送できる第2のニップ部が構成されるようになっている。
シートSは、上流側に位置する第1のニップ部に向けて進入し、ベルトCと加圧ローラD周面との間を移動しながら第2のニップ部に向かい、第2のニップ部を通過した後に定着ローラAの曲率を利用して分離される。このように定着ベルトを用いた場合には、ローラ対を用いた構成に比べてシートが受熱する範囲を長くすることができる利点がある。
【0006】
ところで、図8に示した構成においては、ベルトCと加圧ローラDとで構成される第2のニップ部を確保するために、加熱ローラBは第1のニップ部よりもシートSの移動方向上流側に配置されている。このため、第1のニップ部に向けて指向されるシートSはベルトCと加圧ローラDとの間の極めて狭い角度θ内に進入しなければならず、ベルトSに接近した状態で移動する。従って、ベルトCやシートSの平面性が悪い場合、つまり、ベルトCやシートSに波打ち現象や弛みがあると、シートSに担持されている未定着のトナーTがベルトCに接触しやすくなり、画像ずれやベルトCへの不用意な転移が発生してしまう。
従来、このような不具合の発生を防ぐために、第1のニップ部に進入する側のベルト裏面に加圧ローラDに向けてベルトCを押し付けるための弾性部材を配置した構成(例えば、特許文献2)や、第2のニップ部を構成するベルト領域に対してこの領域での加圧ローラDに対してベルトCを圧接させるためのパッド状部材を配置する構成(例えば、特許文献3乃至5)が提案されている。
【0007】
【特許文献1】
特開平10−307496号公報(請求項1,図1)
【特許文献2】
特開平9−160405号公報(段落番号「0013」、「0021」欄、図1,2)
【特許文献3】
特開平11−2979号公報(段落番号「0007」欄、図1)
【特許文献4】
特開平11−45025号公報(段落番号「0036」欄、図1)
【特許文献5】
特開平10−307493号公報(段落番号「0028」欄、図1)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ベルトの圧接用として弾性部材を用いた場合には、弾性部材とベルトとの表面間での摺動性や耐摩耗性に関して問題が生じやすく、ベルトの移動性、つまりシートの搬送性や押圧用部材の耐久性の信頼性が低い。このため、弾性部材を用いた場合には、特開平9−160405号公報に開示されているように、あるいは図9に示すように、弾性部材をローラ状としてベルトの移動性を損ねないようにする構成となり、この結果、ローラの軸支構造などが必要となるという不具合が生じる。しかも、ローラとした場合には、加圧ローラの周方向に沿った押圧領域、が押圧用ローラ周面の一部のみとなり極めて狭い範囲に限られてしまい、ニップ領域内でのベルトの弛みや浮き上がりを確実に防止することができない結果を招く虞がある。
【0009】
ベルトを用いる場合、先に挙げた特許文献3あるいは4さらには特許文献5に開示されているように、ベルトとこれを加熱する加熱ローラとの圧接状態を維持するためにベルトを加熱ローラに向けて加圧する部材が設けられている。このような構成では、加圧部材とベルトとが対向する位置と加熱ローラとベルトとが対向する位置とにそれぞれシートを挟持搬送可能なニップ部が形成される。このように、複数箇所にニップ部を構成する場合には、スリップやローラの歪みが原因する周速差が発生しやすくなり、対向部材間での周速差による異常画像が発生しやすいという不具合がある。異常画像は、シートの移動方向上流側に位置するニップ部において加熱されたトナーが中途半端に溶融した状態でベルトにオフセットし、オフセットしたトナーがシートの移動方向下流側に位置するニップ部においてシートにおける画像転写位置と異なる位置に再転移することで発生する。特にこのような現象は、紛塊状のトナーを溶融させる初期段階に位置するニップ部の長さが短いほど顕著となる。特に、図9に示した構成では、第1のニップ部が押圧用ローラ周面の一部で構成されることになり、ニップ部の長さが極めて短く、異常画像が発生しやすくなる。
【0010】
トナーの再転移による異常画像をなくすには、先の特許文献にも挙げられているように、加熱ローラとベルトとの圧接により構成されるニップ部の長さを確保することが必要となる。しかし、ニップ部の長さを長くするには加熱ローラの周長を長くしなければならず、結果として加熱ローラの曲率半径を小さくすることができない。このため、ベルトを加熱するローラでの温度立ち上がりに時間がかかることになり、ベルトを用いた場合に得られる作用である温度の立ち上がりを早くできるという現象を得ることが難しくなる。
【0011】
上記ニップ部でのシートと加熱ローラとの接触状態を確保するには、加熱ローラに向けて上記シートを高荷重により押圧することが考えられるが、このような方法では、ニップの入り口においてベルトの回転に対して負荷が大きくなり、ベルトの移動性、つまりシートの搬送性やベルトの耐久性を良好に維持することが難しくなる。
【0012】
一方、ニップ部を長くする方法として加熱ローラに対峙してベルトによるニップ部を構成するローラにゴム層などを用いて弾性を持たせ、いわゆる、加熱ローラへのベルトの密着性を改善する方法があるが、ゴム層を介して加熱ローラにベルトを押し付ける側の部材にはある程度の剛性が必要となり、結果として、押し付ける部材がローラである場合には肉厚な構造となる。このため、熱容量の増加を招いて温度の立ち上がりを悪化させてしまうことになる。
【0013】
ニップ部を長くする他の方法として、加熱ローラの周長を長くして、いわゆる、曲率半径を大きく設定する方法がある。しかし、この方法においては、ニップ部を通過したシートの曲率分離が不十分となりやすい。特に、トナーのオフセットを防止するための離型剤を用いないようにした場合に上述した分離不能が起こりやすくなる。
【0014】
本発明の目的は、上記従来の定着装置における問題、特に、シートに対するニップ部を構成する部材の一つにベルトを用いた定着構造における問題に鑑み、ベルトの平面性つまりベルトの波打ち現象や弛みを改善し、それに起因するズレやベルトへの不用意なトナーの転移を防止できると共に、離型剤を用いない場合でも分離特性を向上させることができる構成を備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、シートに担持された未定着画像中のトナーを定着する装置であって、複数の部材に掛け回されて未定着トナー像と接触する移動可能な無端ベルトと、該複数の部材の一つが第3部材として当該無端ベルトを加熱する加熱部材と、複数の部材の他の一つである、上記ベルトを挟んで加圧部材に対峙させた第2部材と、該複数の部材のさらに他の一つである、上記ベルトを挟んで加圧部材に対峙させた第1部材とを備え、当該第1部材は金属若しくは樹脂からなり、一部が上記加圧部材の形状に倣う形状とされている固定部材で形成されており、第1ニップ部が前記加圧部材と前記第1部材との押圧領域に形成され、第2ニップ部が前記第2部材と加圧部材との押圧領域に形成され、未定着トナー像を担持したシートを前記第1ニップ部に続いて第2ニップ部を通過させることにより定着を行うことを特徴としている。
【0017】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明に加えて、上記固定部材における上記ベルトとの対向面には摩擦低減部が設けられていることを特徴としている。
【0018】
請求項3記載の発明は、請求項1乃至2のうちの一つに記載の発明に加えて、上記固定部材は、上記ベルトが上記第1ニップ部に進入する際のガイド部を構成していることを特徴としている。
【0019】
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のうちの一つに記載の発明に加えて、上記固定部材は、上記加圧部材に対峙する部材と対向する端部が該部材に近接するように配置されていることを特徴としている。
【0020】
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のうちの一つに記載の発明に加えて、上記第1部材として用いられる固定部材と加圧部材との押圧領域に形成される第1ニップ部の長さが、上記第2部材と上記加圧部材との押圧領域に形成される第2ニップ部の長さよりも長く設定されていることを特徴としている。
【0021】
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のうちの一つに記載の発明に加えて、上記第2部材と上記加圧部材との押圧領域に形成される第2ニップ部での単位面積当たりの圧力に対して上記固定部材と上記加圧部材との押圧領域に形成される第1ニップ部での単位面積当たりでの圧力を小さくしたことを特徴としている。
【0022】
請求項7記載の発明は、請求項1乃至6のうちの一つに記載の発明に加えて、上記固定部材には、上記ベルトと対向する面に該ベルトの移動方向に平行する溝が複数設けられていることを特徴としている。
【0023】
請求項8記載の発明は、請求項1乃至7のうちの一つに記載の定着装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明実施例による定着装置を適用した画像形成装置の一つを示す図であり、同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
【0025】
図1に示す画像形成装置1は、色分解(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)された色に対応する画像を形成可能な複数の感光体ドラム1A、2A、3A、4Aを備えており、各感光体ドラムに形成された可視像が各感光体ドラムに対峙しながら移動可能な転写ベルト5によって搬送される記録媒体である転写紙Sにそれぞれ重畳転写されるようになっている。
【0026】
いま、一つの感光体ドラム1Aを代表して画像形成処理に係る構成を説明すると次の通りである。なお、他の感光体ドラム2A〜4Aに関しても同様な構成であるので、便宜上、感光体ドラム1Aに関して付した符号を各感光体ドラムの部品番号に付けて示す。
感光体ドラム1Aの周囲には、矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するためにコロトロンあるいはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置1B(図1では、ローラを用いた構成が示されている)、レーザ光を用いる書き込み装置1C、現像装置1Dおよびクリーニング装置1Eがそれぞれ配置されている。図1に示す画像形成装置1では、これら画像形成処理を実行する装置が配置されている画像形成部の上部に原稿読み取り部6が配置されており、原稿載置台6A上に載置された原稿を読み取り装置7によって読みとった画像情報を図示しない画像処理制御部に出力し、上述した書き込み装置1Cに対する書き込み情報が得られるようになっている。帯電装置1Bは、ローラを用いた接触式に限らず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。
本実施例では、現像装置の配列が、図1において転写ベルト5の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナーを供給できる順序で配列されている。
【0027】
読み取り装置7は、原稿載置台6A上に載置されている原稿を走査するための光源7Aおよび原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられているCCD7Bに結像させるための複数の反射鏡7Cと結像レンズ7Dとを備えており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各CCD7Bから画像処理制御部に出力される。
【0028】
転写ベルト5は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された部材であり、展張部分の一つが各感光体ドラム1A〜4Aに対峙し、各感光体ドラムとの対峙位置内側には、転写装置8A、8B、8C、8Dが配置されている。転写ベルト5に対しては、レジストローラ9を介して給紙装置10の給紙カセット9A内から繰り出されたシートSが給送され、シートSが転写ベルト5に対して転写装置8Aからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。
【0029】
各感光体ドラム1A〜4Aからの画像転写が終了したシートSが移動する位置にはシートSの分離装置11が、また、展張部分における感光体ドラム1A〜4Aと対向する部分と反対側の部分にはベルトを挟んで対向する除電装置12が配置されている。なお、図1中、符号13は、転写ベルト5に残存しているトナーを除去するクリーニング装置を示している。
転写装置8A〜8Dは、正極のコロナ放電を用いて感光体ドラム1A〜4Aに担持されている画像をシートSに向けて静電吸着させる特性とされている。
【0030】
分離装置11は、シートSの上面から負極性のACコロナ放電を行うことによりシートSに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除することにより転写ベルト5の曲率を利用した分離を可能にすると共に分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。また、除電装置12は、転写ベルト5の表裏両面から転写装置8A〜8Dによる帯電特性と逆極性となる負極性のACコロナ放電を行うことにより転写ベルト5の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。
【0031】
各感光体ドラム1A〜4Aでは、帯電装置1B〜4Bによって感光体ドラム1A〜4Aの表面が一様帯電され、原稿読み取り部6における読み取り装置7によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき書き込み装置1C〜4Cを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置1D〜4Dから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理されたうえで、転写ベルト5に担持されて搬送されるシートSに対して転写装置8A〜8Dを介して静電転写される。
【0032】
各感光体ドラム1A〜4Aに担持された色分解毎の画像が転写されたシートSは、除電装置11により除電された上で転写ベルト5の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置14に移動して未定着画像中のトナーが定着されて排出される。
【0033】
定着装置14は、その構成が図2に示されている。
図2において定着装置14は、複数の部材に掛け回されてシートの搬送が可能な無端ベルトが用いられる定着ベルト15を備えている。
定着ベルト15が掛け回される複数の部材の一つが、第3部材として内部に熱源であるハロゲンヒータ16Aを備えた加熱ローラ16であり、複数の部材の他の一つは、定着ベルト15を挟んで加圧ローラ17に対峙する第2部材として用いられる定着ローラ18であり、さらに、複数の部材のさらに他の一つの部材は、加熱ローラ16と定着ローラ18との間に位置してこれら両ローラ間で定着ベルト15を周回させることができる第1部材として用いられる固定部材19である。固定部材19の詳細に関して後で説明する。
【0034】
定着ベルト15は、耐熱性樹脂が基体として用いられ、樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルケトン(PEEK)等が用いられる。基体の厚さは、熱伝導と強度とのバランスを考慮して30〜100μm程度に設定され、表面にはシートSおよびトナーTと加圧接触した際の離型性、耐熱性に優れた材料、例えば、フッ素系樹脂などを用いた表面離型層が被覆されて設けられている。さらに表面離型層の下部には、画像に対する均一接触のために100〜300μm程度の厚さを持つシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの耐熱ゴムからなる弾性層が設けられている。
【0035】
加熱ローラ16は、肉厚が0.3〜1mm程度で20〜30φのアルミニュウム(Al)あるいは鉄(Fe)製の薄肉ローラで構成され、内部には熱源となるハロゲンヒータ16Aが配置されている。ハロゲンヒータ16Aの点灯制御は加熱ローラ16に接触する温度制御部材20による温度検知により表面温度を一定に維持されるようになっている。
加熱ローラ16は、定着ベルト15のテンションローラとしての機能も備えており、このため、図2中、太矢印で示すように、図示しない引張りスプリング等の付勢手段により定着ベルト15に張力を生じさせている。
【0036】
加圧ローラ17は、前述したアルミニュウム(Al)あるいは鉄(Fe)製芯金の外周にフッ素ゴム、シリコーンゴムなどの弾性体層とフッ素系樹脂からなる表面離型層を備えている。
本実施形態では、弾性体層の厚さとして、0.5〜5mm程度に設定され、表面硬度がAskerC70〜90Hcに設定されている。また、内部にローラの表面温度上昇を加速させるための熱源としてハロゲンヒータ17Aを配置することもある。
【0037】
定着ローラ18は、20〜30φの鉄(Fe)製芯金外周にニップ幅を得るために、例えば、発泡シリコーンゴムや液状シリコーンゴムで構成された耐熱弾性体層を備えており、耐熱弾性体層は、厚さ3〜6mm前後に設定され、表面硬度がAskerC30〜50Hs程度に設定されている。
【0038】
定着ベルト15が掛け回されている複数部材のうちで、加熱ローラ16および定着ローラ18に加えて第1部材としての固定部材19は、定着ローラ18と共に定着ベルト15を加圧ローラ17の周面に圧接させてシートの挟持搬送が可能な位置に配置された金属若しくは樹脂で構成されており、本実施形態では、加圧ローラ17の周面に定着ベルト15が圧接を開始する位置に配置されて定着ベルト15の掛け回し部と加圧ローラ17に対する押圧部とを兼ねている。
【0039】
固定部材19に用いられる材料としては、鉄、ステンレスあるいはアルミニュウムなどの金属さらには、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の耐熱性をもつ樹脂が用いられ、加圧ローラ17と対向する面が加圧ローラの表面、つまり周面形状に倣う形状となるようにその周面の曲率に合わせて平面形状あるいは下向き円弧状などの凹状に形成されて加圧ローラ17に対する定着ベルト15の当接性を良好にしている。
【0040】
固定部材19における定着ベルト15との対向面には、シートSの移動方向に平行する溝(図示されず)がシートの移動方向と直角な方向に沿って複数形成されており、本実施形態では、幅0.2〜0.5mm、深さ0.2〜0.5mmに設定された溝がシートの移動方向に沿って複数形成されている。また、固定部材19における定着ベルト15との対向面には、摩擦低減部が設けられており、本実施形態では、テフロン(登録商標)等のフッ素系樹脂あるいはガラス繊維のシートが積層されて構成されている。この場合の積層は、シート状のものを捲装することによりあるいは塗装などにより構成される。
【0041】
固定部材19は、定着ローラ18と共に定着ベルト15を加圧ローラ16の周面に沿わせて展張する位置に配置され、定着ベルト15を加圧ローラ16に圧接させてシートの移動方向上流側において加圧ローラ16との押圧領域に形成される第1のニップ部(図2中、符号L1で示す部分)の入り口部を備えて構成されている。このため、固定部材19は、定着ベルト15が固定部材19の表面を周回する際に、定着ベルト15が進入するガイド部として機能する。
第1のニップ部L1に対して第2のニップ部(図2中、符号L2で示す部分)は、加圧ローラ17とこれに対峙する定着ローラ18とでシートSが挟持搬送される部分に相当している。
【0042】
一方、固定部材19における加圧ローラ17の周面に沿って設けられている端部、つまり、定着ローラ18と対向する端部は、定着ローラ18との間の隙間(図2中、第1のニップ部L1と第2のニップ部L2との端部同士が対向する間隔)を極小にできる位置まで近接させてある。これにより、定着ベルト15が加圧ローラ17の周面に沿って移動する際にニップ部を外れる距離を極小にしてシートの浮き上がりを抑制している。
【0043】
図2において、第1のニップ部L1と第2のニップ部L2との長さは、L1>L2の関係が設定されている。つまり、固定部材19と加圧ローラ17とで構成される第1のニップ部L1の長さが、定着ローラ18と加圧ローラ17とで構成される第2のニップ部よりも長くされている。これにより、第1ニップ部L1に進入したシートSに対する受熱時間を長くして未定着状態にあるトナーTを溶融軟化させてゴム状とすることにより、ゴム状でない場合に発生する現象である、ベルトへのトナーの逆転移を防止して逆転移したトナーがシートの他の部分に付着することによる異常画像の発生を防止する。
【0044】
本実施形態においては、第1のニップ部L1と第2のニップ部L2との間での面積当たりの圧力関係が、P1(第1のニップ部での圧力)<P2(第2のニップ部での圧力)となる関係とされている。これにより、第1のニップ部L1において定着ベルト15に作用する負荷を第2のニップ部L2よりも小さくして定着ベルト15の移動性を阻害しないようにすることにより加圧ローラ17との間で周速差が生じるのを防止している。
【0045】
本実施形態は以上のような構成であるから、転写後のシートSは、第1のニップ部L1に続いて第2のニップ部L2を通過する。つまり、シートSは、定着装置14に達すると、固定部材19にガイドされて即座に第1のニップ部L1、つまり、固定部材19により加圧ローラ17に向けて押圧される定着ベルト15における加圧ローラ17との対向面内に入り込み、第1のニップ部L1を移動する。
【0046】
第1のニップ部L1の手前、つまり、第1のニップ部L1にシートが入り込む直前の位置にはシートSをガイドするガイド部L10が設けられており、定着ベルト15は、そのガイド部L10に沿って掛け回されているのでシートSの第1のニップ部L1に進入する空間を広く確保することができる。従って、従来の構成と違って、ニップ部に至る途中で定着ベルト15やシートSに波打や皺が発生していても即座に第1のニップ部L1に入り込めることにより定着ベルト15により未定着トナーTを擦るような事態がなくなり、しかも、トナーTの転移が生じない。
【0047】
以上のような実施形態によれば、定着ベルト15の捲回部をなす固定部材19をシートSのガイド部として用い、シートが指向される第1のニップ部L1の始発位置にそのガイド部が位置していることにより、シートSを近隣部材に接触させることなく加圧ローラ17に押圧して定着作業を開始させることが可能となり、捲回部としての部材以外にニップ部を構成する部材を設ける場合と違ってニップ部を構成する部材を簡略化することができる。
【0048】
次に、上記実施形態に関する変形例について説明する。なお、以下の図面において、図2に示した構成と同じ部材は同符号により示し、その詳細な説明は省く。
図3は、固定部材19に弾性を持たせたことを特徴とする構成を示しており、同図において、固定部材19における定着ベルト15に対向する面には、厚さ1〜5mm程度の発泡シリコーンゴムあるいは液状シリコーンゴムを用いた弾性体層21が一体化されており、さらに弾性体層21における定着ベルト15と対向する面にはフッ素系材料やガラス繊維のシートを用いた摩擦低減層(便宜上、図3において符号22で示す)が設けられている。なお、弾性体層22に用いる材料としては、上述した材料の他に、ガラスやセラミックからなるフェルトを用いることも可能である。
【0049】
上記構成においては、固定部材19に弾性体層22を設けることにより、第1のニップ部L1での均一な押圧状態を得ることができるとともに、定着ベルト15への過剰な負荷増加を弾性体層22の弾性変形により吸収することができる。これにより、定着ベルト15の搬送抵抗増加を抑制してシートSと定着ベルト15との間で周速差が発生するのをなくして異常画像の発生を防止することができる。
【0050】
次に、図2に示した構成の一部変形例について説明する。
図4は、図2において示した加熱ローラに代えて、加熱面積を増大できる構成を備えたことを特徴としている。
図4において、加熱ローラ16が位置していた箇所には、半円弧状の形状をなす面状ヒータ23が設けられている。
面状ヒータ23は、鉄(Fe)あるいはアルミニュウム(Al)などからなる基体の表面にセラミックやポリイミド等の薄い絶縁層を介して銀(Ag)等による抵抗発熱層を備えている。このような面状ヒータ23は、ローラを用いる場合に比べて小さなスペースで定着ベルト15を加熱できると共に、熱容量も小さいので、温度の立ち上がり時間を短くすることができる。
面状ヒータ23は、半円弧状の両端が図示しない部材により支持されており、図示しない付勢手段により太矢印で示すように、定着ベルト15に張力を負荷させる方向に付勢されている。
【0051】
図4に示した面状ヒータ23を用いる構成は、図3に示した構成にも適用することができ、図5は、図3に示した構成を対象として面状ヒータ23を設けた場合が示されている。
【0052】
次に、図2に示した加圧ローラ17が用いられる加圧部材に関する変形例について説明する。なお、以下の図において図2に示すものと同じ構成部材に関しては同符号とし、その詳細な説明は省く。
図6は、図4に示した構成を対象として、加圧ローラ17に代えて加圧固定部材24を用いた構成を示す模式図である。
図6において、加圧固定部材24は、耐熱性樹脂や金属で構成され、第1のニップ部L1および第2のニップ部L2の両方に亘って定着ベルト15と対峙することによりシートSの挟持搬送路を構成する加圧ベルト25が外表面に捲装されている。
加圧固定部材24は、加圧ベルト25における定着ベルト15と対峙する面の裏側に配置されており、加圧ベルト15と接触する側に摩擦低減層26が、そして摩擦低減層26と加圧固定部材24との間には弾性体層27がそれぞれ積層されて設けられている。
【0053】
加圧ベルト25は、第1,第2の各ニップ部L1,L2を定着ベルト15と共に移動するように平面形状とされており、第2ニップ部L2において当接している定着ベルト16によって駆動されて図示矢印方向に移動するようになっている。
【0054】
上記構成においては、加圧ベルト25が加圧ローラ17の場合と違って平面形状であるので、ニップ部の長さを長くすることができ、これにより、トナーの溶融軟化および浸透性を向上させることができ、定着性を向上させることができる。しかも、定着ベルト15に接触して温度上昇する部分がローラと違って薄肉であることから、低い熱容量とすることができ、これにより、温度の立ち上がりに要する時間を短縮することができる。
【0055】
なお、上記構成において加圧固定部材24は、シートSの裏側、つまり、トナーTの担持面の裏側に位置しているので、定着ベルト15と違って、第1のニップ部L1の始発位置からさらにシートの移動方向上流側に向けて延長することができる。このため、延長された部分から固定部材に対向する位置までの間に構成できる定着ベルト15からの伝熱領域を定着ベルト15よりも長くしてシートSの予熱区間とすることでトナーTの溶融軟化を促進してシートSへのトナーTの浸透を速めるようにすることができる。
【0056】
図6に示した加圧固定部材の構成は図5に示した構成に対しても適用することができ、図7は、図5に示した構成を対象として加圧固定部材24を設けた場合が示されている。
【0057】
【発明の効果】
請求項1および5記載の発明によれば、ベルトの周回部の一つに相当して加圧部材に対峙する部材と共にベルトを加圧部材に圧接させるためにベルト掛け回し部材として機能すると共にニップ部の入り口部をなす第1部材である固定部材が用いられているので、ベルトの掛け回し部をそのままニップ部の入り口部材として兼用できる。特に、請求項2記載の発明では、固定部材の一部が加圧部材の表面に倣う形状とされることにより小さな荷重によっても長くて均一圧力で密着するニップ部を構成することができ、ベルトの搬送性の悪化や圧力分布の違いによる定着効率の違いをなくせるようになり、さらに請求項6記載の発明では、固定部材と加圧部材とで構成される第1のニップ部の長さを加圧部材とこれに対峙する部材とで構成される第2のニップ部の長さよりも長くしているので、複数のニップ部を構成した場合でも、最初のニップ部の構成により予めトナーの溶融状態が得られ、この状態でトナーをゴム状態、つまりベルトへの逆転移が起こらない状態にすることができる。この結果、複数のニップ部を構成した場合にそのニップを構成する部材簡での周速差が発生した場合でも、トナーの一部がベルトに逆転移して異常画像が発生するのを確実に防止することが可能となる。
【0058】
請求項2記載の発明によれば、固定部材におけるベルトとの対向面に摩擦低減部が設けられているので、ベルトの摺動性を悪化させることがない。これにより、周速差の発生を抑えて異常画像の発生を防止することが可能となる。
【0059】
請求項3記載の発明によれば、固定部材がニップ部にベルトが進入する空間を広く確保できる進入ガイド部を構成しているので、従来の構成と違ってニップ部に至る途中でベルトとシートとが接触しないようにできる。この結果、ベルトやシートに波打ちや皺が発生していても即座にニップ部に入り込めることができることによりベルトにより未定着トナーを擦るような事態をなくせるばかりでなく、トナーの転移も防止して異常画像が発生するのを防止することが可能となる。
【0060】
請求項4記載の発明によれば、固定部材の端部が加圧部材に対峙する部材と近接するように配置されているので、加圧部材に対峙する部材との間の間隔を小さくすることができる。これにより、間隔が大きくなった場合に発生するシートの浮き上がりや弛みの発生を防止して異常画像の発生を防止することが可能となる。
【0061】
請求項6記載の発明によれば、加圧部材とこれに対峙する部材とで構成されるニップ部での単位面積当たりの圧力を固定部材と加圧部材とで構成されるニップ部での単位面積当たりの圧力よりも大きくしているので、ベルトと固定部材との摺動抵抗を軽減し、かつ、ベルトの移動負荷を最小限に抑えることができる。これにより、ベルトと加圧部材との間での周速差を最小限に抑えて周速差によって発生する異常画像を防止することが可能となる。
【0062】
請求項7記載の発明によれば、固定部材におけるベルトとの対向面にベルトの移動方向に平行する溝が複数設けられているので、ベルトと固定部材との間の摩擦を低減することができる。これにより、ベルトの移動負荷を抑えて周速差が発生する条件をなくすことが可能となる。しかも、ベルトが移動方向と直角な方向にずれるのを防止して移動性の悪化を防ぐことが可能となる。
【0063】
請求項8記載の発明によれば、定着装置におけるベルトの周速差を防止することにより異常画像の発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る定着装置が用いられる画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係る定着装置の構成を説明するための模式図である。
【図3】図2に示した定着装置の要部変形例の一つを示す模式図である。
【図4】図2に示した定着装置に用いられる部材の変形例を説明するための模式図である。
【図5】図3に示した定着装置に用いられる部材の変形例を説明するための模式図である。
【図6】図4に示した定着装置に用いられる部材の変形例を説明するための模式図である。
【図7】図5に示した定着装置に用いられる部材の変形例を説明するための模式図である。
【図8】定着装置の従来例の一つを説明するための模式図である。
【図9】図8に示した定着装置における不具合を解消するための構成の従来例の一つを説明するための模式図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置の一つであるフルカラー複写機
14 定着装置
15 定着ベルト
16 第3部材である加熱ローラ
17 加圧部材である加圧ローラ
18 第2部材である定着ローラ
19 第1部材である固定部材
S シート
T トナー
Claims (8)
- シートに担持された未定着画像中のトナーを定着する装置であって、
複数の部材に掛け回されて未定着トナー像と接触する移動可能な無端ベルトと、該複数の部材の一つが第3部材として当該無端ベルトを加熱する加熱部材と、複数の部材の他の一つである、上記ベルトを挟んで加圧部材に対峙させた第2部材と、該複数の部材のさらに他の一つである、上記ベルトを挟んで加圧部材に対峙させた第1部材とを備え、
当該第1部材は金属若しくは樹脂からなり、一部が上記加圧部材の形状に倣う形状とされている固定部材で形成されており、第1ニップ部が前記加圧部材と前記第1部材との押圧領域に形成され、第2ニップ部が前記第2部材と加圧部材との押圧領域に形成され、未定着トナー像を担持したシートを前記第1ニップ部に続いて第2ニップ部を通過させることにより定着を行うことを特徴とする定着装置。 - 請求項1記載の定着装置において、
上記固定部材における上記ベルトとの対向面には摩擦低減部が設けられていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1または2に記載の定着装置において、
上記固定部材は、上記ベルトが上記第1ニップ部に進入する際のガイド部を構成していることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至3のうちの一つに記載の定着装置において、
上記固定部材は、上記加圧部材に対峙する部材と対向する端部が該部材に近接するように配置されていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至4のうちの一つに記載の定着装置において、
上記第1部材として用いられる固定部材と加圧部材との押圧領域に形成される第1ニップ部の長さが、上記第2部材と上記加圧部材との押圧領域に形成される第2ニップ部の長さよりも長く設定されていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至5のうちの一つに記載の定着装置において、
上記第2部材と上記加圧部材との押圧領域に形成される第2ニップ部での単位面積当たりの圧力に対して上記固定部材と上記加圧部材との押圧領域に形成される第1ニップ部での単位面積当たりでの圧力を小さくしたことを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至6のうちの一つに記載の定着装置において、
上記固定部材には、上記ベルトと対向する面に該ベルトの移動方向に平行する溝が複数設けられていることを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至7のうちの一つに記載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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