JP4962057B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

従来、プリンタや複写機等の画像形成装置において、記録用紙上に転写されたトナー像を、熱源を備えた定着ベルトと加圧ローラとで形成されるニップ部に通して、熱と圧力の作用でトナーを溶融して定着するベルト式定着装置が利用されている。

ベルト式定着装置の熱源として、ハロゲンヒータ等を内包した加熱ローラや、電磁誘導により発熱する発熱体が用いられている。

ベルト式定着装置の一例として、内面にグリスが塗布される無端状の定着ベルトを加熱ローラとニップ形成部材とで張架し、該グリスを定着ベルトの幅方向両端部から中央部へ案内する案内部材を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−０３８９９０

本発明は、定着ベルトの駆動時に定着ベルトの幅方向の端部から滑剤がもれないようにすることを目的とする。

本発明の請求項１に係る定着装置は、両端部が回転可能に支持された無端状の定着部材と、前記定着部材の内側に配置され、発熱して前記定着部材を加熱する発熱体と、前記定着部材の内側に配置された支持体と、前記定着部材を前記支持体へ加圧する加圧部材と、 前記定着部材の裏面に塗布され前記発熱体及び前記支持体との摩擦力を減少させる滑剤と、を有する定着装置において、前記定着部材の回転方向上流側の前記発熱体の端面に、該端面の角部から中央に向かって、前記定着部材の回転方向下流側に傾斜する傾斜部を設けたことを特徴としている。

本発明の請求項２に係る定着装置は、前記傾斜部の角部の前記定着部材側に、Ｒ面又はＣ面を形成したことを特徴としている。

本発明の請求項３に係る定着装置は、前記発熱体が前記定着部材と接触する表面に幅方向に亘って、前記滑剤を貯留する溝部を設けたことを特徴としている。

本発明の請求項４に係る定着装置は、前記溝部の開口縁に、Ｒ面又はＣ面を形成したことを特徴としている。

本発明の請求項５に係る定着装置は、磁界を発生して前記発熱体を電磁誘導で発熱させる電磁誘導コイルを設け、前記溝部を前記電磁誘導コイルが存在しない空芯部に配置したことを特徴としている。

本発明の請求項６に係る画像形成装置は、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と、露光光を出射する露光部と、前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明は、滑剤が定着ベルトの裏面の中央部から両端部にかけて均等に存在するので、定着ベルトの駆動時に定着ベルトの幅方向の端部から滑剤がもれない
請求項２の発明は、本構成を有していない場合に比較して、滑剤がＲ面又はＣ面に沿って定着部材と発熱体との間の摺動面に進入しやすくなるので、発熱体の端面で滑剤が掻き落されにくくなる。

請求項３の発明は、本構成を有していない場合に比較して、発熱体の表面に滑剤が常時あるため、定着部材と発熱体との摩擦による発熱体表面の劣化が抑えられる。

請求項４の発明は、本構成を有していない場合に比較して、溝部の開口縁に形成されたＲ面又はＣ面に沿って滑剤が移動するため、定着部材と発熱体との間に滑剤が進入しやすくなり、定着部材に負荷がかかりにくい。

請求項５の発明は、本構成を有していない場合に比較して、発熱体の発熱による滑剤の劣化を抑えられる。

請求項６の発明は、本構成を有していない場合に比較して、紙しわや定着部材の劣化が低減され、定着性を維持できる。

本発明の定着装置及び画像形成装置の第１実施形態を図面に基づき説明する。

図１には、画像形成装置としてのプリンタ１０が示されている。

プリンタ１０において、プリンタ１０の本体を構成する筐体１２内に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び ブラック（Ｋ）の各トナーに対応した光ビームを出射する光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが固定されている。また、光走査装置１４Ｋに隣接する位置に、プリンタ１０の各部の動作を制御する制御部７０が設けられている。

光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、光源から出射された光ビームを図示しない回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査するとともに、反射ミラー等の複数の光学部品で反射して、各トナーに対応した光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを出射するようになっている。

光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、それぞれ対応する各感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに導かれる。各感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段によって、矢印Ａ方向に回転するようになっている。

感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向上流側には、感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの表面を帯電する帯電器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが設けられている。

また、感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向下流側には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各トナーをそれぞれ感光体１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上に現像する現像器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが設けられている。

感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向で、現像器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの下流側には、現像されたトナー像が一次転写される中間転写ベルト２８が配置されている。

中間転写ベルト２８は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０６〜１０１４Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０．１ｍｍ程度に構成されている。

感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと中間転写ベルト２８が対向する位置で中間転写ベルト２８の内側には、感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上に形成された各色トナー像を中間転写ベルト２８に転写する一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋが配置されている。この一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋによって、感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋから中間転写ベルト２８に一次転写を行う一次転写部２５が構成されている。

一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋは、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とを有している。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１０８．５Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。

一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋは、中間転写ベルト２８を挟んで各感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに圧接されている。一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋには、図示しない電圧印加手段によって各トナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト２８に順次、静電吸引され、中間転写ベルト２８上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。

さらに、感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの回転方向下流側には、感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋが設けられている。

中間転写ベルト２８の内側には、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト２８を移動させる駆動ロール３０と、各感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋの配列方向に沿って略直線状に延び、中間転写ベルト２８を支持する支持ロール３２が設けられている。これにより、中間転写ベルト２８は、矢印Ｂ方向に所定の速度で循環駆動されるようになっている。

また、中間転写ベルト２８の内側には、中間転写ベルト２８に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト２８の蛇行を防止するテンションロール３４が設けられている。

中間転写ベルト２８の移動方向下流側には、定着ベルト２８上のトナー像を記録用紙Ｐ上に転写する二次転写部４２が設けられている。

二次転写部４２は、中間転写ベルト２８のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール３８と、バックアップロール３６とによって構成されている。

二次転写ロール３８は、図示しないシャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、カーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１０８．５Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。

また、二次転写ロール３８は、中間転写ベルト２８を挟んでバックアップロール３６に圧接配置されている。ここで、二次転写ロール３８は、接地されるとともにバックアップロール３６との間に二次転写バイアスが印加され、２次転写部４２に搬送される記録用紙Ｐ上にトナー像を二次転写するようになっている。

バックアップロール３６は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、表面抵抗率が１０７〜１０１０Ω／□となるように形成され、硬度は例えば７０°(アスカーＣ)に設定される。

また、バックアップロール３６は、中間転写ベルト２８の裏面側に配置されて二次転写ロール３８の対向電極を形成しており、バックアップロール３６と接触配置された金属製の給電ロール４０を介して二次転写バイアスが安定的に印加されるようになっている。

中間転写ベルト２８の移動方向における二次転写部４２の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト２８上の残留トナーや紙粉を除去する中間転写ベルトクリーナ４６が、中間転写ベルト２８に対して接離自在に設けられている。中間転写ベルトクリーナ４６における中間転写ベルト２８の内側には、クリーニングバックアップロール４４が設けられている。

一方、イエロートナーに対応する一次転写ロール２４Ｙの上流側には、各トナーに対応した画像形成のタイミングを合わせるための基準となる信号を発生するホームポジションセンサ４８が設けられている。

ホームポジションセンサ４８は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを検知して基準信号を発生するようになっている。この基準信号に基づいて、前述の制御部７０がプリンタ１０の各部を動作させ、画像形成を開始するようになっている。

また、ブラックトナーに対応する一次転写ロール２４Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が設けられている。

一方、プリンタ１０の下方側には、記録用紙Ｐを収納する用紙トレイ５０が設けられている。用紙トレイ５０の一方端には、記録用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５２が設けられている。

ピックアップロール５２の上方には、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で回転駆動され、ピックアップロール５２によって送出された記録用紙Ｐを、前述の二次転写部４２に搬送する複数の搬送ロール５４、５６が設けられている。

記録用紙Ｐの搬送方向における搬送ロール５６の下流側には、記録用紙Ｐを二次転写部４２へ送り込む搬送シュート５８が設けられている。

二次転写部４２における記録用紙Ｐの送出方向には、トナー像の二次転写が終了した記録用紙Ｐを定着装置１００へ搬送する搬送ベルト６０が設けられている。搬送ベルト６０は、張架ロール５７、５９によって張架され、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段で移動可能に設けられている。

定着装置１００の入口側には、記録用紙Ｐを定着装置１００に案内するガイド６２が設けられている。また、定着装置１００の出口側には、プリンタ１０の筐体１２に固定された用紙集積トレイ６４が設けられている。

ここで、プリンタ１０の画像形成について説明する。

まず、図示しない画像読取装置やパーソナルコンピュータ等から出力される画像データが、図示しない画像処理装置によって所定の画像処理を施される。画像処理装置では、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は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋに出力される。

光走査装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、入力された色材階調データに応じて、光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋを各々の感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋに照射する。

感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、予め帯電器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋによって表面が帯電されており、光ビーム１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋによって表面が露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。

続いて、感光体ドラム１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ上に形成されたトナー像は、一次転写部２５において中間転写ベルト２８上に転写される。この転写は、一次転写ロール２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋにより中間転写ベルト２８に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト２８の表面に順次重ね合わせることで行われる。

続いて、トナー像が転写された中間転写ベルト２８は、二次転写部４２に搬送される。

一方、トナー像が二次転写部４２に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５２が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの記録用紙Ｐが送出される。

ピックアップロール５２により送出された記録用紙Ｐは、搬送ロール５４、５６により搬送され、搬送シュート５８を経て二次転写部４２に到達する。この二次転写部４２に到達する前に記録用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト２８の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、記録用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせが行われる。

二次転写部４２では、中間転写ベルト２８を介して、二次転写ロール３８がバックアップロール３６に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された記録用紙Ｐは、中間転写ベルト２８と二次転写ロール３８との間に挟み込まれる。

また、このとき、給電ロール４０からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加され、二次転写ロール３８とバックアップロール３６との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト２８上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール３８とバックアップロール３６とによって押圧され、記録用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

続いて、トナー像が静電転写された記録用紙Ｐは、二次転写ロール３８によって中間転写ベルト２８から剥離された状態でそのまま搬送され、搬送ベルト６０へと搬送される。

搬送ベルト６０では、定着装置１００における最適な搬送速度に合わせて、記録用紙Ｐを定着装置１００まで搬送する。定着装置１００に搬送された記録用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置１００によって記録用紙Ｐ上に定着される。

定着画像が形成された記録用紙Ｐは、用紙集積トレイ６４に排出され集積される。

一方、記録用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト２８上に残った残留トナーは、中間転写ベルト２８の回転移動にともなって中間転写ベルトクリーナ４６まで搬送され、中間転写ベルト２８上から除去される。

このようにして、プリンタ１０の画像形成が行われる。

次に、定着装置１００について説明する。

図２に示すように、定着装置１００は、耐熱樹脂等で形成された筐体１０６の内部に、無端状の周面を有する定着ベルト１０２と、定着ベルト１０２の外周面に圧接され定着ベルト１０２を従動回転させる加圧ロール１０４が配置された構成となっている。

定着ベルト１０２の内側には、定着ベルト１０２を介して加圧ロール１０４に圧接される押圧パッド１１６と、押圧パッド１１６等を支持するパッド支持部材１１４が設けられている。

定着ベルト１０２の外側には、磁界を発生して定着ベルト１０２を長手方向に亘って電磁誘導加熱する電磁誘導加熱部１１８が設けられている。

また、定着ベルト１０２の周面形状に倣って形成され、電磁誘導加熱部１１８で発生する磁界を強めるフェライト部材１２４が、所定の間隙となるように配置されている。このフェライト部材１２４によって、磁界が強まり、定着ベルト１０２への加熱効率が高まる。

一方、記録用紙Ｐの排出側で定着ベルト１０２の近傍には、定着ベルト１０２に記録用紙Ｐが巻きつくのを防ぐ図示しない分離爪が設けられている。

定着ベルト１０２は、内周側から順に、図示しない基層、弾性層、及び離型層が積層されて構成されている。また、各層の間には接着のためのプライマー層等が設けられる場合がある。

基層は、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＳ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂等のフレキシブルで機械的強度に優れ、耐熱性を有する材料が好適に用いられる。厚さは、１０〜１５０μｍ、好ましくは厚さ３０〜１００μｍが適している。厚さが１０μｍより小さい場合には定着ベルト６１としての強度が得られず、厚さが１５０μｍより大きい場合には、フレキシブル性が損なわれ、また熱容量が大きくなって温度立ち上がり時間が長くなるからである。本実施の形態では、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂からなるシート状部材を使用している。

弾性層は、厚さが１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜３００μｍであって、耐熱性、熱伝導性に優れたシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等が用いられる。本実施の形態では、ゴム硬度１５°(ＪＩＳ−Ａ：ＪＩＳ−Ｋ Ａ型試験機)、厚さ２００μｍのシリコーンゴムを使用している。

離型層は、記録用紙Ｐ上に転写された未定着トナー像と直接的に接触する層であるため、離型性および耐熱性に優れた材料を使用する必要がある。したがって、離型層を構成する材料としては、例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル重合体(ＰＦＡ)、ポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ)、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等が好適に用いられる。離型層の厚さは、５〜５０μｍが好ましい。

一方、加圧ロール１０４は、芯材(コア)としての金属製の円筒状部材１０８と、円筒状部材１０８の表面に積層されシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等の耐熱性を有する弾性層と、最外表面の離型層とで構成されている。

また、加圧ロール１０４は、定着ベルト１０２の回転軸と平行に配設されるとともに、両端部がバネ部材(図示せず)によって定着ベルト１０２側に付勢され支持されている。なお、加圧ロール１０４は、定着ベルト１０２を介して総荷重２９４Ｎ(３０ｋｇｆ)となるように押圧パッド１１６に付勢されている。

ここで、図示しないモータ及びギア等の駆動手段によって、加圧ロール１０４が矢印Ｙ方向に回転するようになっている。また、定着ベルト１０２は、加圧ロール１０４の回転駆動によって、矢印Ｘ方向に従動回転するようになっている。

押圧パッド１１６は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性材料や、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)、ポリエーテルサルフォン(ＰＥＳ)や液晶ポリマー(ＬＣＰ)等の耐熱性樹脂等で形成されている。また、押圧パッド１１６は、定着ベルト１０２の幅方向において、記録用紙Ｐが通過する領域(通紙領域)よりもやや広い領域に亘って配設され、この押圧パッド１１６の長手方向の略全長に亘って加圧ロール１０４が押圧されるように構成されている。

また、押圧パッド１１６と定着ベルト１０２との接触面は、加圧ロール１０４の外表面形状に倣って、凹状曲面で形成されている。このため、定着ベルト１０２を介して加圧ロール１０４との間で充分に広いニップ幅を形成することができる。

定着ベルト１０２の内周面（基層側）には潤滑剤が塗布されている。潤滑剤としては、アミノ変性シリコーンオイルやジメチルシリコーンオイル等が用いられる。これにより、定着ベルト１０２と押圧パッド１１６との間の摩擦抵抗が小さくなり、定着ベルト１０２が円滑に回転可能となっている。

パッド支持部材１１４は、定着ベルト１０２の幅方向に軸線を有する棒状部材である。パッド支持部材１１４の加圧ロール１０４と対向する部分には、押圧パッド１１６が取り付けられており、定着ベルト１０２を介して加圧ロール１０４から押圧パッド１１６に作用する押圧力をパッド支持部材１１４によって負担している。

パッド支持部材１１４を構成する材質としては、加圧ロール１０４から押圧力を受けた際の撓み量が所定のレベル以下、好ましくは１ｍｍ以下となる程度の剛性を有するものが用いられる。

また、パッド支持部材１１４の材質としては、前述の電磁誘導加熱部１１８による磁束の影響を受けにくいことが必要とされる。このため、パッド支持部材１１４として、例えば、ガラス繊維入りＰＰＳ、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂、耐熱ガラス、固有抵抗が小さく誘導加熱の影響を受けにくいアルミニウム等の金属が用いられる。本実施形態では、パッド支持部材１１４は、加圧ロール１０４からの押圧力方向に長軸を有する長方形の断面形状となるように形成されたアルミニウムで構成されている。

一方、定着ベルト１０２の外周面と所定距離離間して、温度センサ１２６が設けられている。温度センサ１２６は、赤外線を吸収して定着ベルト１０２の温度検知を行う非接触タイプのセンサである。

次に、電磁誘導加熱部１１８について述べる。

電磁誘導加熱部１１８は、定着ベルト１０２の幅方向に沿って、定着ベルト１０２の外周面形状に倣った曲面を有する台座１２０と、台座１２０に支持された励磁コイル１２２と、この励磁コイル１２２に高周波電流を供給する図示しない励磁回路とで主要部が構成されている。

台座１２０は、絶縁性および耐熱性を有する材料からなり、例えば、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。

励磁コイル１２２としては、例えば、耐熱性の絶縁材料(例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等)によって相互に絶縁された直径φ０．１〜０．５ｍｍの銅線材を複数本束ねたリッツ線を長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に複数回(例えば、１１ターン)巻いたものが用いられる。そして、励磁コイル１２２は、接着剤によって固められることでその形状を維持しながら台座１２０に固定されている。

電磁誘導加熱部１１８では、励磁回路（図示せず）から励磁コイル１２２に高周波電流が供給されると、励磁コイル１２２の周囲に磁束が生成消滅を繰り返す。これにより磁界Ｈが形成される。ここで、高周波電流の周波数は、例えば１０〜５００ｋＨｚに設定されるが、本実施形態では２０〜１００ｋＨｚに設定している。

一方、定着ベルト１０２の内側には、定着ベルト１０２の内周面と面接触し、発熱して定着ベルト１０２を定着設定温度まで昇温する発熱体１１０が設けられている。

ここで、温度センサ１２６での計測値に基づいて、画像形成装置の制御部７０(図１参照)が、励磁コイル１２２に供給する電力量または高周波電流の供給時間等を制御することにより、発熱体１１０の発熱量を制御して、定着ベルト１０２の温度を所定の温度に維持するようになっている。

次に、発熱体１１０について説明する。

発熱体１１０は、磁界Ｈを打ち消す磁界を生成するように渦電流が流れる電磁誘導作用により発熱する金属材料であり、例えば、鉄、ニッケル、マンガン、金、銀、銅、アルミニウム、亜鉛、又はこれらの合金の金属材料を用いることができる。本実施形態では、必要な発熱量を効率よく得ること、及び低コストの観点から、発熱体１１０として鉄を用いている。

図３ａに示すように、発熱体１１０は、凸状に湾曲した形状となっており、外周面１３０が定着ベルト１０２の内周面と接触している。定着ベルト１０２の回転方向上流側における発熱体１１０の端面１３２には、Ｃ面の面取りによって、進入口１１２が形成されている。進入口１１２により、前述の潤滑剤が、定着ベルト１０２の回転にともない、進入口１１２から定着ベルト１０２と発熱体１１０との隙間に進入するようになっている。

図３ｂは、図３ａの発熱体１１０を矢印Ｘ方向から見た状態を示している。

図３ｂに示すように、発熱体１１０の端面には、端面の角部から中央部に向かって、定着ベルト１０２の回転方向の下流側へ角度θとなるように傾斜部１３２が形成されている。傾斜部１３２は、発熱体１１０の両端部よりも中央部が、定着ベルト１０２の回転方向下流側に位置するように山型となっている。

次に、本発明の第１実施形態の作用について説明する。

まず、本発明の第１実施形態との比較例として、発熱体２０２を用いた場合について説明する。

図４ａに示すように、前述の定着ベルト１０２と同様の材質からなる定着ベルト２００が、発熱体２０２と接触しながら矢印Ｘ方向に回転している。定着ベルト２００の内周面には、前述の潤滑剤（Ｌ）が塗布されている。

また、定着ベルト２００の回転方向上流側における発熱体２０２の端面２０４は、定着ベルト２００の内周面に対して法線方向の面となっている。このため、定着ベルト２００と発熱体２０２との隙間は狭くなっている。

ここで、図４ｂに示すように、定着ベルト２００（図示せず）の内周面に付着して矢印Ａ方向に搬送されてきた潤滑剤は、端面２０４で掻き取られ、その大半が発熱体２０２の端面２０４に沿って矢印Ｂ方向又は矢印Ｃ方向に移動する。そして、僅かな量の潤滑剤が発熱体２０２と定着ベルト２００との隙間に進入して、矢印Ｄ方向に搬送される。

このため、定着ベルト２００が回転を続けると、定着ベルト２００の中央部の潤滑剤の量がごく僅かとなり、発熱体２０２と定着ベルト２００の隙間の潤滑剤量も減少する。そして、発熱体２０２と定着ベルト２００との摩擦力が増加して、定着ベルト２００の移動時の負荷が増加することになる。

定着ベルト２００の負荷が増加すると、定着ベルト２００の回転（移動）を所定の速度で行うことができず、定着時のトナー画像に乱れが生じたり、紙しわが発生したりする。

一方、図５ａ及び図５ｂに示すように、本発明の第１実施形態では、定着ベルト１０２の内周面に付着して矢印Ａ方向に搬送されてきた潤滑剤Ｌは、発熱体１１０の端部に接触し、傾斜部１３２に沿って、角部から中央部に向かって移動する（矢印Ｅ、Ｆ方向）。

また、潤滑剤Ｌは、傾斜部１３２に沿って中央部に移動するとともに進入口１１２の斜面に沿って移動し、定着ベルト１０２と発熱体１１０の隙間に進入する（矢印Ｇ方向）。

定着ベルト１０２と発熱体１１０の隙間に進入した潤滑剤Ｌは、上下２層に分かれ、定着ベルト１０２の内周面に近い一部が流動して移動し、発熱体１１０の外周面１３０に近い一部が発熱体１１０の表面に残留する。また、定着ベルト１０２と発熱体１１０に挟まれることで定着ベルト１０２の幅方向全面に広がる。

これにより、定着ベルト１０２が１回転する間に、定着ベルト１０２裏面の潤滑剤Ｌは中央部と両端部で均等にならされるので、定着ベルトの幅方向の端部から潤滑剤Ｌがもれない。また、定着ベルト１０２と発熱体１１０の隙間には、常時潤滑剤Ｌが存在し、定着ベルト１０２に余計な負荷がかかりにくくなる。

図６は、比較例の発熱体及び定着ベルトを用いた場合の定着ベルトの回転トルク（Ｂ）と、本発明の第１実施形態の発熱体１１０及び定着ベルト１０２を用いた場合の定着ベルトの回転トルク（Ａ）を比較したグラフである。

図６に示すように、本発明の発熱体１１０を用いた場合のグラフＡでは、記録用紙Ｐの定着枚数（コピー枚数）が２００Ｋ枚となる時点でもトルクが０．６Ｎ・ｍ程度と抑えられており、比較例の発熱体を用いた場合のグラフＢのトルクの約１／２程度のトルクとなっている。

次に、本発明の定着装置及び画像形成装置の第２実施形態を図面に基づき説明する。

なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の部品には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。

図７に示すように、本発明の第２実施形態は、第１実施形態の定着装置１００における発熱体１１０の代わりに、発熱体１４２を設けた構成となっている（定着装置１４０）。発熱体１４２は、前述の発熱体１１０（図２参照）と同様の材質で構成されている。

図８ａに示すように、発熱体１４２は、凸状に湾曲した形状となっており、外周面１４６が定着ベルト１０２の内周面と接触している。

定着ベルト１０２の回転方向上流側における発熱体１４２の端面には、Ｃ面の面取りによって、進入口１４４が形成されている。これにより、前述の潤滑剤Ｌが、定着ベルト１０２の移動にともない、進入口１４４から定着ベルト１０２と発熱体１４２との隙間に進入するようになっている。

また、発熱体１４２の端面には、端面の角部から中央部に向けて、定着ベルト１０２の回転方向下流側へ傾斜した傾斜部１４５が設けられている（図８ｃ参照）。

一方、発熱体１４２の湾曲頂部には、発熱体１４２の幅方向（図８ａの紙面表から裏に向かう方向）に沿って溝部１４８が形成されている。

溝部１４８は、励磁コイル１２２（図７参照）が空芯部と対向する位置に配置されており、定着ベルト１０２の移動によって運ばれてきた潤滑剤Ｌの一部を貯留するようになっている。ここで、空芯部とは、台座１２０の中央の凸部位置に相当し、複数回巻かれた励磁コイル１２２の中央の空間部（励磁コイル１２２が存在しない部分）を示している。

なお、溝部１４８には、予め所定量（例えば、溝部１４８の全体深さの３／４となる量）の潤滑剤Ｌが貯留されている。

図８ｂに示すように、溝部１４８における定着ベルト１０２の回転方向下流側の側面上部（開口縁）には、Ｃ面状に面取りされた進入口１５０が形成されている。これにより、溝部１４８に貯留された潤滑剤Ｌの一部が、定着ベルト１０２の回転にともない、進入口１５０から定着ベルト１０２と発熱体１４２との隙間に進入するようになっている。

次に、本発明の第２実施形態の作用について説明する。

まず、図８ａ〜図８ｃに示すように、定着ベルト１０２の回転によって矢印Ａ方向に搬送されてきた潤滑剤Ｌは、発熱体１４２の端面に接触し、傾斜部１４５に沿って端面の角部から中央部に向かって移動する（矢印Ｅ、Ｆ方向）。

また、潤滑剤Ｌは、傾斜部１４５に沿って中央部に移動するとともに進入口１４４の斜面に沿って移動し、定着ベルト１０２と発熱体１４２の隙間に進入する（矢印Ｇ方向）。

続いて、定着ベルト１０２と発熱体１４２の隙間に進入した潤滑剤Ｌは、一部が発熱体１４２の外周面１４６に残留し、残りが定着ベルト１０２の回転によって外周面１４６に沿って移動して、溝部１４８に貯留される。

溝部１４８は、励磁コイル１２２と対向しない領域にあり、励磁コイル１２２に通電されて発熱体１４２が発熱しても、溝部１４８の側壁及び周囲は発熱しない。このため、溝部１４８に貯留されている潤滑剤Ｌが必要以上に加熱されることがなくなる。

続いて、溝部１４８に貯留される潤滑剤Ｌの量が増え、進入口１５０における潤滑剤Ｌの量が増えると、潤滑剤Ｌは、進入口１５０の傾斜面に沿って定着ベルト１０２と発熱体１４２の隙間に進入する。

定着ベルト１０２と発熱体１４２の隙間に進入した潤滑剤Ｌは、一部が発熱体１４２の外周面１４６に残留し、残りが発熱体１４２上を移動する。また、潤滑剤Ｌは、定着ベルト１０２と発熱体１４２に挟まれることで中央部から両端部へ移動し、定着ベルト１０２の裏面で均等に広がる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

プリンタ１０は、固体の現像剤を用いる乾式の電子写真方式だけでなく、液体現像剤を用いるものであってもよい。

発熱体１１０、１４２は、電磁誘導加熱により発熱するものだけでなく、セラミックヒータ等のように自己発熱する発熱体を用いてもよい。

進入口１１２、１４４の面取りは、Ｃ面だけでなく、Ｒ面で形成してもよい。また、面取りは、中央部の開口幅が最も広くなるように、傾斜及び湾曲させてもよい。

傾斜部１３２、１４５の形状は、直線状であっても、曲線状であってもよい。

定着ベルト１０２が発熱層を有していてもよい。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の断面図である。 本発明の第１実施形態に係る発熱体の断面図である。（ｂ）本発明の第１実施形態に係る発熱体の正面図である。 従来例の発熱体における潤滑剤の移動方向を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る発熱体における潤滑剤の移動方向を示す模式図である。 比較例の定着ベルトの駆動トルクと本発明の第１実施形態に係る定着ベルトの駆動トルクを比較したグラフである。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る発熱体の断面図及び潤滑剤の移動方向を示す模式図である。

符号の説明

１０ プリンタ（画像形成装置）
１４ 光走査装置（露光部）
２２ 現像器（現像部）
２５ 一次転写部（転写部）
４２ 二次転写部（転写部）
６０ 搬送ベルト（搬送部）
１００ 定着装置（定着装置）
１０２ 定着ベルト（定着部材）
１０４ 加圧ロール（加圧部材）
１１０ 発熱体（発熱体）
１１２ 進入口（Ｃ面）
１１６ 押圧パッド（支持体）
１２２ 励磁コイル（電磁誘導コイル）
１３２ 傾斜部（傾斜部）
１４０ 定着装置（定着装置）
１４２ 発熱体（発熱体）
１４４ 進入口（Ｃ面）
１４５ 傾斜部（傾斜部）
１４８ 溝部（溝部）
１５０ 進入口（開口縁）
Ｈ 磁界（磁界）
Ｌ 潤滑剤（滑剤）
Ｐ 記録用紙（記録媒体）
Ｔ トナー（現像剤）

Claims (6)

1. 両端部が回転可能に支持された無端状の定着部材と、
   前記定着部材の内側に配置され、発熱して前記定着部材を加熱する発熱体と、
   前記定着部材の内側に配置された支持体と、
   前記定着部材を前記支持体へ加圧する加圧部材と、
   前記定着部材の裏面に塗布され前記発熱体及び前記支持体との摩擦力を減少させる滑剤と、
   を有する定着装置において、
   前記定着部材の回転方向上流側の前記発熱体の端面に、該端面の角部から中央に向かって、前記定着部材の回転方向下流側に傾斜する傾斜部を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記傾斜部の角部の前記定着部材側に、Ｒ面又はＣ面を形成したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記発熱体が前記定着部材と接触する表面に幅方向に亘って、前記滑剤を貯留する溝部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記溝部の開口縁に、Ｒ面又はＣ面を形成したことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 磁界を発生して前記発熱体を電磁誘導で発熱させる電磁誘導コイルを設け、前記溝部を前記電磁誘導コイルが存在しない空芯部に配置したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の定着装置。
6. 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と、
   露光光を出射する露光部と、
   前記露光光で形成された潜像を現像剤で顕在化して現像剤像を形成する現像部と、
   前記現像部で顕在化された前記現像剤像を記録媒体上に転写する転写部と、
   前記転写部で前記現像剤像が転写された記録媒体を前記定着装置に搬送する搬送部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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