JP4577456B2 - 電子写真システム用の定着装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真システムとして構成された複写機やプリンタ等に用いられる定着装置と、この定着装置を用いた電子写真方式の画像形成装置とに関する。

一般に、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。

また、電子写真方式の画像形成装置には、フルカラーの画像を形成するカラー画像形成装置がある。このカラー画像形成装置は、大別すると、中間転写体を用いたタイプと、中間転写体を用いないタイプとがある。この中間転写体を用いた画像形成装置は、感光体上に形成されたトナー像を、一旦、中間転写体上に一次転写するので、記録媒体の材質に関係なく一次転写を実施でき、フルカラー画像の高画質化に有利である。

また、中間転写体を用いたカラー画像形成装置には、いわゆる「４サイクル方式」のものと、いわゆる「タンデム方式」のものがある。この４サイクル方式のカラー画像形成装置は、単一の感光体上に順次形成されるイエロー、マゼンタ、シアン及び黒等の各色のトナー像を、中間転写体上に互いに重ね合わせた状態で一次転写した後、この中間転写体上に多重に転写されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を、二次転写ロールによって記録媒体上に二次転写することにより、カラー画像を形成する。

一方、「タンデム方式」のカラー画像形成装置は、複数（例えば、４つ）の感光体上に形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の互いに色が異なる各色のトナー像を、中間転写体上に互いに重ね合わせた状態で一次転写した後、当該中間転写体上に多重に転写されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒等のトナー像を、二次転写ロールによって記録媒体上に二次転写することにより、カラー画像を形成するように構成されている。

前述のような種々の方式の画像形成装置に用いられる定着装置は、例えば、定着ロールと加圧ロールとの間に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させ、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって記録紙にトナー像を定着している。

このような電子写真システム用の定着装置では、定着速度を高速化し、定着むらや紙しわの発生を防止して画像品質を向上し、定着装置を小型化し、室温にある定着装置を定着処理可能状態に立ち上げるまでのウォームアップタイムの短縮を図ることが望まれている。

そこで、この要望に答えるべく、いわゆるフリーベルトニップフューザ（Ｆｒｅｅ Ｂｅｌｔ Ｎｉｐ Ｆｕｓｅｒ）と呼ばれる定着装置の実用化が図られている。このフリーベルトニップフューザは、固定された圧力パッドの表面上を摺動自在に配置された定着ベルトに対して、ベルトニップ幅が拡大されると共にシートの出口側が局部的に弾性変形された定着面が形成されるようにヒートロールを圧接させるよう構成する。

このように構成したフリーベルトニップフューザは、回転駆動されたヒートロールと定着ベルトとの間にトナー像が転写されたシートをニップして定着ベルトと連れ回り動作させながら、定着面を通過させる際に加熱圧着作用によりトナー像を定着し、さらに定着ベルトからシートを剥離して搬出する。

このフリーベルトニップフューザは、ベルトニップ幅を拡大して定着処理を高速化し、定着装置の小型化を図ることができ、しかもヒートロールから定着ベルト及び圧力パッド側に奪われる熱量を少なくしてベルトニップ部分での温度低下量を低減し、熱をトナーの溶融に利用する効率を高めてトナーの定着性の向上とウォームアップタイムの短縮を図ることができるものである。

また、このようなフリーベルトニップフューザでは、固定された圧力パッド表面と定着ベルト内周面との間に、摩擦係数が小さく耐摩耗性のある低摩擦層を設けて摺動抵抗を小さくしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、このようなフリーベルトニップフューザでは、圧力パッドとヒートロールとの間に定着ベルトとシート状に形成した低摩擦層とが比較的強い力で圧接された状態で配置されて、低摩擦層の表面を定着ベルトの内周面が摺動するように構成した場合に、低摩擦層に比較的大きな摺動抵抗が働く。しかも、このシート状に形成した低摩擦層には、定着ベルトの内周面との摩擦抵抗を低減するための潤滑剤が付着する。このため、フリーベルトニップフューザでは、シート状に形成した低摩擦層を、比較的大きな摺動抵抗に抗して圧力パッドのニップ部分に対応した表面を覆う位置に留め置くことが困難であるという問題がある。

特開平１１−１３３７７６号公報

本発明は、上述の問題に鑑み、圧力部材におけるニップ部分に対応した表面を覆う状態に低摩擦シート部材を保持し、圧力部材とロールとの間に定着ベルトと低摩擦シート部材とが比較的強い力で挟持された状態でロールが回転駆動されることにより定着ベルトが低摩擦シート部材上を摺動するときの摺擦抵抗を受けても低摩擦シート部材を適正状態に支持可能とした電子写真システム用の定着装置と画像形成装置とを新たに提供することを目的とする。

請求項１に記載の電子写真システム用の定着装置は、記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、表面が弾性変形するとともに、回転駆動される回動部材と、前記回動部材に接触されるエンドレスベルト状に形成された定着ベルトと、前記定着ベルトの内側にあって、前記定着ベルトを介して前記回動部材を押圧することにより、前記回動部材へ所定圧力を加えるソフトパッド部材と、前記ソフトパッド部材を支持するとともに、長手方向に沿って複数位置にそれぞれ突設された係止片を有し、前記定着ベルトの内側にあって、前記定着ベルトを介して前記回動部材を押圧するハードパッド部材と、前記ハードパッド部材を支持し、内部にねじ穴を有する筒穴形状のホルダ部材と、両端で前記定着ベルトを支持するエッジガイドと、前記複数の係止片がそれぞれ穿設された各係着穴に挿入されて係着され、前記ソフトパッド部材及び前記ハードパッド部材と前記定着ベルトとの間に臨ませるよう配置される低摩擦シート部材と、を有し、前記エッジガイドが前記ねじ穴にねじ止めされていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電子写真システム用の定着装置において、前記ホルダ部材が金属製で中空の一体物であることを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置を備えたことを特徴とする。

前述のように構成することにより、定着装置で定着処理を実行する場合には、ソフトパッド部材及びハードパッド部材と回動部材との間に定着ベルトと低摩擦シート部材とが比較的強い力で圧接された状態で、低摩擦シート部材の表面を定着ベルトの内周面が摺動する動作が行われ、低摩擦シート部材に比較的大きな摺動抵抗が働く。

このとき、低摩擦シート部材に働く大きな摺動抵抗は、各係着穴にそれぞれ係着された係止片で支持される。すなわち、各係着穴には、大きな摺動抵抗の負荷が加わることになる。この大きな摺動抵抗の負荷は、低摩擦シート部材における係着穴が穿設されている側の部分全体で支受されるため、低摩擦シート部材に損傷を生じないように荷重を支持できる。また、低摩擦シート部材に穿設する係着穴を、滑らかな曲線に囲まれた貫通穴とした場合には、この係着穴の周囲で応力が集中して破断を開始しないようにできるため、耐荷重の性能を向上できる。

本発明の電子写真システム用の定着装置と画像形成装置とによれば、圧力部材とロールとの間に定着ベルトと低摩擦シート部材とが比較的強い力で挟持された状態でロールが回転駆動させて定着処理を行う際に、定着ベルトが低摩擦シート部材上を摺動するときの摺擦抵抗を低摩擦シート部材が受けても、この低摩擦シート部材を圧力部材におけるニップ部分に対応した表面を覆う状態に保持し、定着処理を長期に渡り安定して行えるようにできるという効果がある。

本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の縦断面概略構成図である。 本発明の実施の形態に係わる画像形成装置に用いる定着装置の要部を取り出して示す要部部分断面斜視図である。 本発明の実施の形態に係わる画像形成装置に用いる定着装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係わる画像形成装置に用いる定着装置の要部の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係わる画像形成装置に用いる定着装置の低摩擦シート部材を取り出して示す平面図である。

本発明の電子写真システム用の定着装置と画像形成装置に係わる実施の形態を、図１乃至図５により説明する。

本実施の形態に係わる電子写真システム用の定着装置を備えた画像形成装置としての４サイクル方式のフルカラープリンタは、図１の概略断面構成図に示すように、フルカラープリンタ本体１０の内部における図に向かって中央よりもやや右上部に、像担持体としての感光体ドラム１２を回転可能に配設する。この感光体ドラム１２は、例えば、表面にＯＰＣ等よりなる感光体層が被覆された直径が約４７ｍｍの導電性円筒体で構成し、図示しない駆動手段により、矢印Ａ方向に沿って約１５０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転駆動する。

この感光体ドラム１２の表面は、帯電手段としての帯電ロール１４が転接されて所定の電位に帯電される。この後、感光体ドラム１２直下の離れた位置に配置された露光手段としてのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）１６によって、レーザービーム（ＬＢ）による画像露光が施され、画像情報に応じた静電潜像が形成される。

感光体ドラム１２の表面上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを周方向に沿って配置した回転式の現像装置１５によって現像され、所定の色のトナー像となる。このとき、感光体ドラム１２の表面では、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。

この回転式の現像装置１５は、所定のタイミングで回転駆動され、現像する色に対応した現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが、感光体ドラム１２と対向する現像位置に移動する。例えば、フルカラーの画像を形成する場合には、感光体ドラム１２の表面上で、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して４回繰り返される。そして、この感光体ドラム１２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。

このようにトナー像が形成されるにあたって感光体ドラム１２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば１色の画像を形成するために、感光体ドラム１２が３回転する。つまり、感光体ドラム１２の表面には、感光体ドラム１２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。なお、感光体ドラム１２上に順次形成されるトナー像は、一次転写位置を通過する際に、中間転写ベルト１８上に互いに重ね合わされた状態で一次転写される。

この感光体ドラム１２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム１２の外周にベルト状の像担持体（中間転写体）としての中間転写ベルト１８が巻き付けられた一次転写位置において、中間転写ベルト１８上に互いに重ね合わされた状態で、一次転写ロール２０によって一次転写される。この中間転写ベルト１８上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、二次転写ロール２２によって、所定のタイミングで給紙される記録媒体としての記録用紙２４上に一括して二次転写される。

この二次転写ロール２２は、図示しない駆動源からギアを介して回転駆動される。また、記録用紙２４は、フルカラープリンタ本体１０の下部に配置された給紙部２６から、ピックアップロール２８によって送り出されるとともに、フィードロール３０及びリタードロール３２によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール３４によって中間転写ベルト１８上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト１８の二次転写位置へと搬送される。この二次転写ロール２２は、所定のタイミングで中間転写ベルト１８の表面に接離するように構成する。

この中間転写ベルト１８は、複数のロールによって張架されており、感光体ドラム１２の回転に同期した所定のプロセススピード（約１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で周回動作するように構成する。すなわち中間転写ベルト１８は、感光体ドラム１２における回動方向の上流側にて中間転写ベルト１８のラップ位置を特定するラップインロール３６と、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１８上に転写する一次転写ロール２０と、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト１８のラップ位置を特定するラップアウトロール３８と、二次転写ロール２２に中間転写ベルト１８を介して当接するバックアップロール４０と、中間転写ベルト１８のクリーニング装置４２に対向する第１のクリーニングバックアップロール４４と、第２のクリーニングバックアップロール４６と、によって、所定の張力で張架されている。

さらに、このフルカラープリンタ本体１０では、装置の小型化を達成しつつ、中間転写ベルト１８や大きなスペースを占める回転式の現像装置１５などのメンテナンス性を向上させるために、中間転写ベルト１８は、感光体ドラム１２や帯電ロール１４及び二次転写ロール２２を含めて、一体的に画像形成ユニット４８を構成しており、フルカラープリンタ本体１０の上部カバー部分を開くことによって、画像形成ユニット４８の全体をフルカラープリンタ本体１０の外部へ取り出せるように、画像形成ユニット４８を着脱可能に構成する。

また、中間転写ベルト１８用のクリーニング装置４２は、必要なタイミングで離間位置から中間転写ベルト１８の表面に摺擦するように移動操作可能に装着されたスクレーパ及びクリーニングブラシ（図示せず）を備える。これらのスクレーパやクリーニングブラシによって除去された残留トナーや紙粉は、クリーニング装置４２の内部に回収されるようになっている。

なお、このフルカラープリンタでは、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム１２の表面を、この感光体ドラム１２が１回転する毎に、感光体ドラム１２の斜め下方に配置されたクリーニング装置３５のクリーニングブレードによって、残留トナーなどが除去され、次の画像形成工程に備えるようになっている。

上述のようにして中間転写ベルト１８からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置５０へと搬送されて加熱下で加圧されることによりトナー像が記録用紙２４上に定着される。

（定着装置）
図１乃至図４に示すように、定着装置５０は、いわゆるフリーベルトニップフューザ（Ｆｒｅｅ Ｂｅｌｔ Ｎｉｐ Ｆｕｓｅｒ）方式として構成するもので、回転駆動される回動部材としてのヒートロール５２と、このヒートロール５２が定着ベルト５４を介して圧接される加圧部材である圧力パッド５６とにより主要部が構成されている。

図示しないが、ヒートロール５２は、所定長さの円筒状に形成された金属製のコア（円筒状芯金）の周囲に耐熱性弾性体層及び離型層を積層して構成する。ヒートロール５２のコアは、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の熱伝導率の高い金属製（ここでは、薄肉高張力鋼管を用いる）の円筒体で構成する。なお、コアの外形および肉厚は、この定着装置５０における圧力パッド５６の押圧力が小さいため、小径化、薄肉化を図ることができる。

さらに、ヒートロール５２における耐熱性弾性体層は、耐熱性の高い弾性体であればどのような材料を用いることも可能である。特に、ゴム硬度が２５〜４０度（ＪＩＳ Ａ）程度のゴム、エラストマ等の弾性体を用いるのが好ましく、具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を利用することができる。

ヒートロール５２における離型層は、耐熱性の樹脂であればどのような樹脂を用いてもよく、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることができるが、離型層のトナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体）等が使用できる。離型層の厚みとしては、好ましくは１０〜５０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍである。離型層の厚みが１０μｍ未満であると、ヒートロール５２の歪みに基づき記録用紙２４にしわが生じ易くなり、一方、３０μｍを超えると、離型層が硬くなり、画像に光沢むら等の欠陥が生じる可能性が増え、ともに好ましくないからである。

このヒートロール５２の内部には、発熱源としてのハロゲンランプが配設されている。なお、ヒートロール５２の表面には、温度センサを接触させ、この温度センサによる温度計測値に基づいて画像形成装置の制御部がハロゲンランプの点灯を制御し、ヒートロール５２の表面温度が所定の設定温度（例えば、 １７０℃）を維持するように調整する。

このヒートロール５２に圧接しながら同期して周回動作する定着ベルト（エンドレスベルト状に形成されたもの）５４は、無限軌道状（所定長さの円筒状）に形成する。

この定着ベルト５４は、エンドレスベルト状のもの（無端ベルト）として構成され、ベース層と、このベース層のヒートロール５２側の面または両面に被覆された離型層とから構成されている。ベース層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のポリマーやＳＵＳ、ニッケル、銅等の金属により形成され、その厚みは、３０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１２５μｍ、より好ましくは７５〜１００μｍ程度である。ベース層の表面に被覆される離型層としては、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰで形成され、その厚みは５〜１００μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ程度である。

また、定着ベルト５４の内周面は、圧力パッド５６との摺擦抵抗を低減するため、表面粗さＲａ（算術平均粗さ）を０．４μｍ以下に設定している。また、定着ベルト５４の外周面は、ヒートロール５２からの駆動力を受け易いように、表面粗さＲａを１．２〜２．０μｍに設定している。

このように構成された定着ベルト５４（エンドレスベルト状に形成されたもの）は、その内周面に摺接する圧力パッド５６と、その両端内周面部に摺動自在に摺接することにより、それぞれ支受する各エッジガイド５８とによって回転自在（周回動作自在）に支受されている。そして、定着ベルト５４は、圧力パッド５６に対応したニップ部分をヒートロール５２に所定の圧力で転接させるように装着する。

圧力パッド５６は、定着ベルト５４の内側にあって、定着ベルト５４を介してヒートロール５２を所定の圧力分布で押圧するようにし、ヒートロール５２との間でニップ部分を構成する。ここで、ニップ部分とは、定着ベルト５４とヒートロール５２とが弾性変形しながら転接する領域であって、定着ベルト５４とヒートロール５２の回転方向（記録用紙２４の搬送方向）に所定の長さを持ち、かつ定着ベルト５４とヒートロール５２の長手方向に亘る、略平面視矩形状の領域をいうものとする。

圧力パッド５６は、加圧部材となるソフトパッド部材６０と、同じく加圧部材となるハードパッド部材６２とで構成する。このソフトパッド部材６０は、ニップ部分の搬送方向入口側に配置し、記録媒体である記録用紙２４の搬送方向に対して広いニップ部分を確保し、記録用紙２４が所定の温度となるように加熱し所要の圧力を加えられるように構成する。例えばソフトパッド部材６０は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料又は板バネ等で構成することができる。

このフルカラープリンタでは、図３に示すように、ソフトパッド部材６０を、角柱状に形成された弾性材料６０Ａの底面に、金属製の長板材で形成した補助部材６０Ｂを固着して構成する。なお、弾性材料６０Ａの上面は、略ヒートロール５２の外周面に倣う凹形状に形成する。

圧力パッド５６のハードパッド部材６２は、ニップ部分の搬送方向出口側に配置し、ヒートロール５２に強く圧接してコアの周囲に設けた耐熱性弾性体層及び離型層を弾性変形させることにより、ヒートロール５２の表面から記録用紙２４を剥離させるように構成する。

このハードパッド部材６２は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェエレンサルファイド）、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂、または鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属を材料しとして形成することができる。ハードパッド部材６２の形状は、ニップ部分における外面形状が一定の曲率半径を有する凸曲面形状（いわゆる蒲鉾型）に形成する。

図３に示すように、このハードパッド部材６２は、その長手方向に沿って搬送方向上流側に隣接するソフトパッド部材６０の設置部６２Ａを一体的に形成する。すなわち、ハードパッド部材６２は、矩形長尺状のパッド部材本体６３の一部に形成し、これに隣接した位置に矩形溝状のソフトパッド部材６０の設置部６２Ａを形成する。

そして、設置部６２Ａには、設置部６２Ａを底側にしてソフトパッド部材６０を嵌め込んで一体的に組み付ける。これにより、ソフトパッド部材６０とハードパッド部材６２とがそれぞれの長手方向で隣接した、一つの圧力パッド５６を構成する。

また、パッド部材本体６３の底面における記録用紙２４の搬送方向上流側端部には、その長手方向に対して所定間隔を開けた各複数位置に、摺擦部材である低摩擦シート部材６６を係着するための小矩形突片状の係止片６４をそれぞれ突設する。

図２、図３及び図５に示すように、この低摩擦シート部材６６は、ニップ部分に対応して圧力パッド５６におけるソフトパッド部材６０とハードパッド部材６２との表面を十分に覆うように配置する。この低摩擦シート部材６６は、圧力パッド５６が低摩擦シート部材６６を介して定着ベルト５４の内周面と強い圧力が負荷された状態で摺接する際の摺擦抵抗（摩擦抵抗）を低減するために設けられるもので、摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れた材質（例えば、多孔質のフッ素樹脂の織物で形成したシート）で、図５に示すような矩形形状に形成する。

また、定着ベルト５４内周面に塗布された潤滑剤が、定着ベルト５４との摺動部に入り込めるように、低摩擦シート部材６６の定着ベルト５４側の表面には、微小な凹凸が形成されている。例えば、この凹凸の粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）が５〜３０μｍで形成されている。これは、凹凸の粗さがＲａ＝５μｍより小さければ、定着ベルト５４との摺動部に充分な潤滑剤を入り込ませにくいため適当ではなく、その一方で、Ｒａ＝３０μｍより大きければ、凹凸の跡がＯＨＰやコート紙を定着した際に光沢むらとして目立つために好ましくないことに基づくものである。さらには、低摩擦シート部材６６は、潤滑剤が滲み込んで裏面から漏れ出ないように、潤滑剤に対する浸潤性のない（難通過性）ように構成している。また、この低摩擦シート部材６６には、フッ素樹脂からなる多孔質樹脂繊維布をベース層としてヒートロール５２側の面にＰＥＴ樹脂シートをラッピングさせたもの、シンタード成形したＰＴＦＥ樹脂シート、テフロン（登録商標）を含浸させたガラス繊維シート等を用いることができる。

この低摩擦シート部材６６には、長手方向の一方の端部近くで各係止片６４に対応した各位置に、それぞれ係着穴６８を穿設する。この低摩擦シート部材６６の長手方向一端部は、直線状に連なり、かつその一部に切り欠きや凹部を設けないように構成する。さらに、この低摩擦シート部材６６を織物で構成する場合には、織物を織っている一方の糸（横糸又は縦糸）を配置する方向が、低摩擦シート部材６６の長手方向と一致し、この糸に直交する方向の荷重を糸の長手方向の全体で受けられるようにすることが望ましい。

低摩擦シート部材６６に穿設する係着穴６８は、両端が半円形の直円形若しくは楕円又は角や切り欠きを持たない形状である滑らかな曲線に囲まれた貫通穴に形成し、応力集中により破断しないようにする。また、この低摩擦シート部材６６では、各係着穴６８から、低摩擦シート部材における長手方向の一方の端部までの距離を所要量長くして、この低摩擦シート部材６６が係着穴６８部分から長手方向の一方の端部にかけて破断しないような補強構造とする。なお、低摩擦シート部材６６は、各係着穴６８部分から低摩擦シート部材における長手方向の一方の端部にかけての部分に、肉厚を厚くしたり、２枚重ねにする等の補強構造を設けても良い。

この低摩擦シート部材６６は、その各係着穴６８に、パッド部材本体６３の各々対応する係止片６４を挿通してソフトパッド部材６０からハードパッド部材６２へかけて巻き付けるように装着する。なお、このようにパッド部材本体６３に装着された低摩擦シート部材６６は、後述するようにパッド部材本体６３を取付部７４内に取り付けたとき、低摩擦シート部材６６の係着穴６８を設けた長手方向一方の端部近くの部分が逃げ溝７４Ａの縦壁とパッド部材本体６３の縦壁との間に所要の圧力がかかるように挟まれる係着構造で係着し、低摩擦シート部材６６の各係着穴６８部分だけに荷重が集中しないように構成しても良い。

このようにソフトパッド部材６０と低摩擦シート部材６６とが組み付けられたパッド部材本体６３は、ホルダ部材７０に取り付けられる。

このホルダ部材７０は、図２乃至図４に示すように、アルミニュウム等の金属製で、略断面矩形の一つの角部を小円弧状に突出させた変形筒型に形成する。

このホルダ部材７０は、その小円弧状に突出させたガイド角部７２を記録用紙２４の搬送方向上流側に向けて設置されるもので、このガイド角部７２の外周面が定着ベルト５４の内周面に摺接してその周回動作をガイドする。

また、このホルダ部材７０は、ガイド角部７２に隣接した側面部に、パッド部材本体６３等の取付部７４を形成する。この取付部７４は、矩形の浅溝状に形成され、そのガイド角部７２に沿って隣接するように係止片６４を遊挿するための逃げ溝７４Ａが形成されている。

この取付部７４の載置平面（取付部７４の底面における逃げ溝７４Ａを除いた平面）上には、弾性シート部材７６を配置する。この弾性シート部材７６は、例えば耐熱性ゴム材料等の耐熱性を有する弾性材料で形成する。この弾性シート部材７６は、オイルを吸収して膨張することがなく、１００℃程度の熱に耐え得る耐熱性に優れた弾性材料で、ゴム硬度が３０度（ＪＩＳ Ａ）程度の硬度を有する弾性材料によって、長板状（帯状）に構成する。

この弾性シート部材７６は、取付部７４の載置平面と同形で、一定の厚さに形成し、取付部７４の載置平面上に配置する。

また、弾性シート部材７６は、ハードパッド部材６２が局所的に圧力を受ける部分に対応して配置しても良い。この場合には、弾性シート部材７６をハードパッド部材６２が局所的に圧力を受ける部分に対応した形状の、単数又は複数の部材に構成し、各々の部材を取付部７４の載置平面におけるハードパッド部材６２が局所的に圧力を受ける部分に配置する。

さらに、この弾性シート部材７６は、取付部７４の載置平面上におけるハードパッド部材６２の直下となる底面部分にのみ配置しても良い。または、弾性シート部材７６を、取付部７４の載置平面上におけるハードパッド部材６２及びソフトパッド部材６０の直下の底面部分にのみ配置しても良い。なお、弾性シート部材７６は、取付部７４の全面に渡って配置しても良い。

図２乃至図４に示すように、ホルダ部材７０には、取付部７４と対向する側部の外側面７９に長手方向に亘って、潤滑剤塗布部材７８を配設する。潤滑剤塗布部材７８は、帯状の耐熱性フェルトで構成され、例えば粘度３００ｃｓのアミノ変性シリコーンオイル等の潤滑剤が３ｇ程度含浸されている。そして、潤滑剤塗布部材７８は、定着ベルト５４の内周面に対して摺接するように配置され、耐熱性フェルトからの浸透圧により、潤滑剤を常時適量ずつ定着ベルト５４内周面に供給するよう構成されている。なお、潤滑剤塗布部材７８は、耐熱性フェルトからの潤滑剤の供給が過多にならないように、耐熱性フェルトのエッジ部のみを定着ベルト５４内周面に接触させるようにすることが望ましい。これにより、定着ベルト５４と低摩擦シート部材６６との摺動部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート部材６６を介した定着ベルト５４と圧力パッド５６との摺擦抵抗をさらに低減して、定着ベルト５４の円滑な動作を図っている。

このように圧力パッド５６上を摺動する定着ベルト５４は、その両端内周面部をそれぞれ各エッジガイド５８によって回転自在（周回動作自在）に支受される。このエッジガイド５８は、断面が略Ｃ形状のベルト走行ガイド部材５９の外側に設けられている。また、ベルト走行ガイド部材５９は、摺擦抵抗を極力小さくし、熱の損失も小さくするため、静止摩擦係数が小さく熱伝導率の低い材質で形成されている。さらに、ベルト走行ガイド部材５９には、エッジガイド５８の外側に、定着ベルト５４の内径よりも大きく張り出すように突設されたフランジ部６１が形成されている。

各ベルト走行ガイド部材５９は、それぞれねじ部品６７をホルダ部材７０の筒穴内に設けたねじ穴６５に嵌合することによってホルダ部材７０の両端部に各々締結する。

また、この定着装置５０では、ホルダ部材７０の両端部にそれぞれ取り付けたベルト走行ガイド部材５９の相対向するフランジ部６１の内側面同士の間隔が定着ベルト５４の幅と略一致するように設定され、定着ベルト５４の幅方向への移動（ベルトウォーク）を規制している。

次に、本実施の形態に係る電子写真システム用の定着装置を備えた画像形成装置であるフルカラープリンタの基本的な作像プロセスについて説明する。

図１に示すようなフルカラープリンタでは、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施された後、現像装置１５、（１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ）によって作像作業が実行される。この画像処理装置（ＩＰＳ）では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データを、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換し、レーザ露光器であるＲＯＳ１６に出力する。

ＲＯＳ１６では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射されたレーザビームＬＢを現像装置１５の感光体ドラム１２に照射する。現像装置１５では、帯電ロール１４によって表面が帯電された後、このＲＯＳ１６によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。

感光体ドラム１２の表面上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを周方向に沿って配置した回転式の現像装置１５によって現像され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。このようにして感光体ドラム１２上に順次形成されるトナー像は、一次転写位置を通過する際に、中間転写ベルト１８上に互いに重ね合わされた状態で一次転写される。

そして、中間転写ベルト１８上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、二次転写ロール２２によって、記録媒体としての記録用紙２４上に一括して二次転写される。

このようにして中間転写ベルト１８からトナー像が転写された記録用紙２４は、定着装置５０へと搬入される。

定着装置５０では、ヒートロール５２が図示しない駆動モータにより矢印Ｂ方向に回転し、この回転により定着ベルト５４も従動回転されており、トナー像が静電転写された記録用紙２４が、ヒートロール５２と圧力パッド５６との間位置にあるニップ部分に搬入される。そして、記録用紙２４がニップ部分を通過する際に、記録用紙２４上のトナー像はニップ部分に作用する圧力と、ヒートロール５２から供給される熱とによって定着される。

この定着装置５０では、略ヒートロール５２の外周面に倣う凹形状のソフトパッド部材６０によりニップ部分を広く構成することができるため、安定した定着性能を確保することができる。これに加えて、この定着装置５０では、ヒートロール５２の外周面に食い込むように突出させたハードパッド部材６２により、ニップ部分の出口領域（剥離ニップ部）においてヒートロール５２表面層の歪みが局所的に大きくなるので、定着処理後の記録用紙２４が剥離ニップ部を通過する際に局所的に大きく形成された歪みを通過することになって、ヒートロール５２に巻き付くことの無く確実に剥離される。すなわち、ヒートロール５２の歪みをハードパッド部材６２によって局所的に大きくし、小さい歪み量で高い剥離性能を得ることが可能となる。そのため、ヒートロール５２の離型層として、薄膜の耐熱性樹脂を用いた場合においても、記録用紙２４における紙しわの発生を抑制できる。また、耐熱性弾性体層と離型層との間の剥がれ等も発生し難く、剥離性能の維持と併せて長期に亘る部品性能の信頼性を向上させることができる。

さらには、ヒートロール５２の歪み量を小さく形成できるので、ヒートロール５２は、その耐熱性弾性体層を薄肉化することができる。そのため、ヒートロール５２の熱容量を小さく構成できるので、ウォームアップタイムを短くするとともに、消費電力の低減を図ることもできる。また、熱伝導率の低い耐熱性弾性体層を薄肉化できるため、ヒートロール５２の内面と外面との間の熱抵抗が小さくなって熱応答性の向上を図れるため、画像形成装置の高速化にも適している。

また、本実施の形態に係わる定着装置５０では、ホルダ部材７０の取付部７４に対して弾性シート部材７６を介してパッド部材本体６３を装着している。よって、この定着装置５０では、ハードパッド部材６２に局部的に強い荷重が負荷された場合に、パッド部材本体６３におけるハードパッド部材６２の部分が強い荷重が負荷された部位で局所的に弾性変形（弾性シート部材７６を押し潰すように局所的に撓むよう変形）して荷重が集中しないように分散させる。

すなわち、この定着装置５０によって局部的に厚みが厚い記録媒体（例えば封筒等）を定着処理する場合には、記録媒体の局部的に厚みが厚い部分がヒートロール５２とハードパッド部材６２との間位置のニップ部分を通過する際に、ハードパッド部材６２上に記録媒体の局部的に厚みが厚い部分が乗った所に大きな荷重が加わる。すると、ハードパッド部材６２が、大きな荷重が加わった部分で弾性シート部材７６を弾性変形させながらヒートロール５２から離れる方向へ凹むように局所的に撓むよう弾性変形して逃げる。このため、ハードパッド部材６２は、その長手方向の荷重が加わっている部分の全長に渡って平均的に荷重が負荷されるようになって、ハードパッド部材６２における長手方向の荷重の分布が許容範囲内に収まり、適切な定着処理（例えば、記録用紙２４に皺がよったり、ヒートロール５２の表面に塑性変形に起因する皺がよること等が無く、定着処理すること）が可能となる。なお、定着装置５０において、ホルダ部材７０の取付部７４と、ハードパッド部材６２との間に弾性シート部材７６を引かない場合には、ハードパッド部材６２が弾性変形する余地が無いので、ヒートロール５２側に局所的な荷重が加わり、記録用紙２４に皺がよったり、ヒートロール５２の表面に塑性変形に起因する皺がよることが起こり易くなる。

この定着装置５０では、上述したように、トナー像が静電転写された記録用紙２４がニップ部分を通過することにより、トナー像が記録用紙２４に定着されるが、記録用紙２４がニップ部分を通過する際の搬送力は、駆動側のヒートロール５２から受ける。すなわち、記録用紙２４は、ヒートロール５２の回転に伴い、ヒートロール５２から摩擦力を受けることによって搬送されている。したがって、記録用紙２４がニップ部分を通過する際に記録用紙２４は、ヒートロール５２からの搬送力を受けるとともに、定着ベルト５４側から搬送方向とは逆方向の力（逆搬送力）を受けることとなる。

ところで、定着ベルト５４は、ニップ部分においてハードパッド部材６２に押圧されることになるため、圧力パッド５６から回動方向と逆の方向の力を摺擦抵抗として受ける。そこで、前述したように、定着ベルト５４とハードパッド部材６２との間には低摩擦シート部材６６を介在させるとともに、潤滑剤塗布部材７８から定着ベルト５４の内周面に潤滑剤を塗布して、定着ベルト５４とハードパッド部材６２との摺擦抵抗を極力低減するように構成している。

したがって、通常状態では、定着ベルト５４がハードパッド部材６２から受ける摺擦抵抗は極めて小さく、円滑に回動可能であることから、定着ベルト５４は記録用紙２４と等速で回動することが可能である。この場合には、記録用紙２４が受ける逆搬送力は、定着ベルト５４を介したハードパッド部材６２からの摺擦抵抗であるから、無視できる程度に小さいレベルである。そのため、記録用紙２４は、ヒートロール５２と等速に安定して搬送される。

ここで、潤滑剤塗布部材７８は、定着ベルト５４の内周面に接触するように配置され、定着ベルト５４の内周面に対してアミノ変性シリコーンオイル等の潤滑剤を常時供給している。なお、潤滑剤は、これに限定されるものではなく、一般に用いられている潤滑油等で、所要の粘度（例えば、粘度１００ｃｓから粘度３５０ｃｓ）をもつものを適宜利用できる。

一方、定着ベルト５４が周回して潤滑剤塗布部材７８の配置位置に戻ってきた際には、定着ベルト５４内周面に塗布されている潤滑剤を回収する機能も有している。このように、潤滑剤塗布部材７８は、定着ベルト５４内周面に対し、潤滑剤の回収と供給とを同時に行うことで、常に一定量の潤滑剤を塗布するとともに、潤滑剤塗布部材７８に保持される潤滑剤量をも一定に維持している。

かかる潤滑剤塗布部材７８によって潤滑剤が塗布された定着ベルト５４は、回動してニップ部分に搬送されるが、ニップ部分におけるハードパッド部材６２と定着ベルト５４との間の押圧力の下においても、低摩擦シート部材６６の定着ベルト５４側の表面に微小な凹凸が形成されているため、定着ベルト５４に塗布された潤滑剤の大部分は、低摩擦シート部材６６の凹部に入り込むようにして、低摩擦シート部材６６と定着ベルト５４との摺動部に供給される。このようにして、定着ベルト５４の内周面に塗付される潤滑剤の循環利用を維持することができ、長期に亘り定着ベルト５４をスムーズに回動させることができる。その結果、定着装置５０の寿命に至る長い期間に亘り、紙しわや用紙ジャムの発生を抑えることが可能となる。

上述したように、定着装置５０でトナー像が定着されて画像形成が完成された記録用紙２４は、図１に示すように、定着装置５０から搬出されて、フルカラープリンタ本体１０の上部に設けられた排出トレイ８０上に排出されて集積される。

なお、本発明に係わる低摩擦シート部材は、前述した図１乃至図５に示す定着装置に利用するばかりでなく、図示しないが、加熱手段として発熱源が圧接された定着ベルトを用い、加圧手段として加圧ロールを用いて構成した電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置にも利用できる。

この場合には、例えば、定着ベルトが記録用紙のトナー像担持面側に配置され、定着ベルトの内側に発熱源を有する加圧部材であるセラミックヒータが配設され、このセラミックヒータからニップ部分に熱を供給するように定着装置を構成する。このセラミックヒータは、定着領域の全幅に亘って配置されニップ部分を形成する。

さらに、定着ベルト内周面とセラミックヒータとの間には、摺擦抵抗を小さくするため、低摩擦シート部材を配設する。この低摩擦シート部材は、前述した図１乃至図５に示すものと同様に、セラミックヒータ側（例えばホルダ又はセラミックヒータ自体）に突設した係止片に係着穴を係着することにより装着する。

また、本発明に係わる低摩擦シート部材は、種々の構成の定着装置に利用できることは勿論である。さらに、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、その他種々の構成を取り得ることは勿論である。

１０ フルカラープリンタ本体
５０ 定着装置
５２ ヒートロール
５４ 定着ベルト
５６ 圧力パッド
６０ ソフトパッド部材
６２ ハードパッド部材
６３ パッド部材本体
６４ 係止片
６６ 低摩擦シート部材
７０ ホルダ部材
７４ 取付部

Claims (3)

1. 記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
   表面が弾性変形するとともに、回転駆動される回動部材と、
   前記回動部材に接触されるエンドレスベルト状に形成された定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内側にあって、前記定着ベルトを介して前記回動部材を押圧することにより、前記回動部材へ所定圧力を加えるソフトパッド部材と、
   前記ソフトパッド部材を支持するとともに、長手方向に沿って複数位置にそれぞれ突設された係止片を有し、前記定着ベルトの内側にあって、前記定着ベルトを介して前記回動部材を押圧するハードパッド部材と、
   前記ハードパッド部材を支持し、内部にねじ穴を有する筒穴形状のホルダ部材と、
   両端で前記定着ベルトを支持するエッジガイドと、
   前記複数の係止片がそれぞれ穿設された各係着穴に挿入されて係着され、前記ソフトパッド部材及び前記ハードパッド部材と前記定着ベルトとの間に臨ませるよう配置される低摩擦シート部材と、
   を有し、
   前記エッジガイドが前記ねじ穴にねじ止めされていることを特徴とする電子写真システム用の定着装置。
2. 前記ホルダ部材が金属製で中空の一体物であることを特徴とする請求項１に記載の電子写真システム用の定着装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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