JP5924064B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関するものである。

例えば、特許文献１は、ロール外殻とこのロール外殻の中に間隙をもって嵌め込まれ、かつ駆動できるロール軸とからなることを特徴とする金属帯搬送用の支持ロールを開示している。

特開２００３−０４８６５５号公報

本発明は、加圧されて回転する円筒部材の外径寸法が円筒部材の回転精度に及ぼす影響を軽減することが可能な定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、回転可能に保持されて一方向に加圧する加圧部材と、前記加圧部材に対峙して回転可能に保持され、当該加圧部材による一方向の加圧を受ける筒状部材と当該筒状部材の中に配設される加熱部とを備え、用紙に転写されたトナー像を当該加圧部材の加圧と共に当該加熱部の熱で用紙に定着する加熱部材と、前記加熱部材を回転駆動する駆動力を出力する駆動源と、前記加熱部材の前記筒状部材の端部を隙間をもって受け入れる空間を形成すると共に当該空間に受け入れられた状態で前記加圧部材により加圧される当該筒状部材の当該端部と接する内周面を有し、前記駆動源により出力される駆動力を当該加熱部材に伝達する駆動伝達部と、を含み、前記駆動伝達部は、前記駆動源の駆動力が入力される歯車と、前記歯車と係合すると共に前記空間に挿入され、前記加圧部材による一方向の加圧による変形により拡径するコイルばねと、を備え、前記駆動源により出力される駆動力を前記コイルばねの回転を介して前記加熱部材に伝達することを特徴とする定着装置である。
請求項２に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段と、を含み、前記定着手段は、回転可能に保持されて一方向に加圧する加圧部材と、前記加圧部材に対峙して回転可能に保持され、当該加圧部材による一方向の加圧を受ける筒状部材と当該筒状部材の中に配設される加熱部とを備え、用紙に転写されたトナー像を当該加圧部材の加圧と共に当該加熱部の熱で用紙に定着する加熱部材と、前記加熱部材を回転駆動する駆動力を出力する駆動源と、前記加熱部材の前記筒状部材の端部を隙間をもって受け入れる空間を形成すると共に当該空間に受け入れられた状態で前記加圧部材により加圧される当該筒状部材の当該端部と接する内周面を有し、前記駆動源により出力される駆動力を当該加熱部材に伝達する駆動伝達部と、を含み、前記駆動伝達部は、前記駆動源の駆動力が入力される歯車と、前記歯車と係合すると共に前記空間に挿入され、前記加圧部材による一方向の加圧による変形により拡径するコイルばねと、を備え、前記駆動源により出力される駆動力を前記コイルばねの回転を介して前記加熱部材に伝達することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１によれば、本発明を採用しない場合に比べて、加圧されて回転する円筒部材の外径寸法が円筒部材の回転精度に及ぼす影響を軽減することが可能になると共に、より確実に駆動力を加熱部材に伝達させることが可能になる。
請求項２によれば、本発明を採用しない場合に比べて、加圧されて回転する円筒部材の外径寸法が円筒部材の回転精度に及ぼす影響を軽減することが可能になると共に、加圧されて回転する円筒部材の外径寸法が円筒部材の回転精度に及ぼす影響を軽減することが可能になる。

本発明の実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成を示した図である。 本実施の形態に係る定着装置の構成を示す縦断面図である。 加熱ロールの構成を説明する図である。 第１の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 第１の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 加熱ロールに対する加圧の作用を説明する図である。 加熱ロールに対する加圧の作用を説明する図である。 加熱ロールに対する加圧の作用を説明する図である。 加熱ロールの駆動時における線速を説明する図である。 第２の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 第２の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 第２の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 第３の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 第３の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 第３の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。 第４の実施の形態に係る定着装置の要部を説明する図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態が適用される画像形成装置１の概略構成を示した図である。
画像形成装置１は、記録媒体（以下、代表して「用紙Ｐ」と記す場合もある。）上に画像を形成する画像形成部１０と、画像形成部１０に対して用紙を供給する用紙供給部１７０と、画像形成部１０にて画像が形成された用紙を積載する積載部１７７と、を備えている。また、画像形成装置１は、画像形成部１０にて画像が形成された用紙を搬送する用紙搬送部１８０と、上述した各部の動作を制御する制御部１９０と、を備えている。

画像形成部１０は、略一定の間隔を置いて並列的に配置されるイエロー(Ｙ）、マゼンタ(Ｍ）、シアン(Ｃ）、黒(Ｋ）の４つの画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋを備えている。各画像形成ユニット１１は、感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の表面を一様に帯電する帯電器１３と、後述する光学系ユニット２０によるレーザ照射によって形成された静電潜像を予め定められた色成分トナーで現像し可視化する現像器１４とを備えている。また、画像形成部１０には、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの現像器１４に対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋが設けられている。そして、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの下方には、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２に対してレーザ光を照射する光学系ユニット２０が配置されている。

また、画像形成部１０は、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト３１上に多重転写させる中間転写ユニット３０と、中間転写ユニット３０上に重畳されて形成されたトナー像を用紙に転写する二次転写ロール４１と、用紙上に形成されたトナー像を加熱および加圧して定着する定着装置６０とを備えている。

光学系ユニット２０は、図示しない半導体レーザ、変調器の他、半導体レーザから出射されたレーザ光（ＬＢ-Ｙ，ＬＢ-Ｍ，ＬＢ-Ｃ，ＬＢ-Ｋ）を偏向走査するポリゴンミラー２１と、レーザ光を通過するガラス製のウィンドウ２２と、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム２３とを備えている。

中間転写ユニット３０は、中間転写体である像保持体の一例としての中間転写ベルト３１と、この中間転写ベルト３１を駆動するドライブロール３２と、中間転写ベルト３１に略一定のテンションを付与するテンションロール３３とを備えている。また、中間転写ユニット３０は、各感光体ドラム１２と中間転写ベルト３１を挟んで対向して感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１上に転写するための複数（本実施の形態においては４つ）の一次転写ロール３４と、中間転写ベルト３１を介して二次転写ロール４１に対向して設けられたバックアップロール３５とを備えている。

中間転写ベルト３１は、ドライブロール３２、テンションロール３３、複数の一次転写ロール３４およびバックアップロール３５などの複数の回転部材に、複数の一次転写ロール３４の並び方向の長さがこれら複数の一次転写ロール３４の回転軸を含む平面に略直交する方向の長さよりも長くなるように張りかけられるとともに略一定のテンションで張りかけられており、駆動モータ（図示せず）によって回転駆動されるドライブロール３２により、矢印方向に予め定められた速度で循環駆動される。この中間転写ベルト３１は、例えば、ゴムまたは樹脂にて成形されたものが使用される。

また、中間転写ユニット３０は、中間転写ベルト３１上に存在する残留トナー等を除去するクリーニング装置３６を備えている。クリーニング装置３６は、クリーニングブラシ３６ａと、クリーニングブレード３６ｂとを備えており、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト３１の表面から残留トナーや紙粉等を除去する。
このように、中間転写ユニット３０は、中間転写ベルト３１がドライブロール３２やテンションロール３３などに複数の一次転写ロール３４の並び方向に細長くなるように張りかけられており、この細長く張りかけられた中間転写ベルト３１の長手方向の一方の端部に、バックアップロール３５が配置され、長手方向の他方の端部に、クリーニング装置３６が配置された細長の形状である。

二次転写ロール４１は、中間転写ベルト３１を介してバックアップロール３５を押圧することにより中間転写ベルト３１との間で二次転写部位を形成し、この二次転写部にて用紙上にトナー像を二次転写する。二次転写ロール４１は中間転写ベルト３１上に形成されたトナー像を用紙に転写するために、トナー帯電極性とは反対極性の電荷を用紙に与えて静電気力にて中間転写ベルト３１上のトナー像を用紙に転写させる。それゆえ、二次転写ロール４１とバックアップロール３５との間に予め定められた転写電界が生成されるようになっている。
定着装置６０は、中間転写ユニット３０、二次転写ロール４１などによって二次転写された用紙上の画像(トナー像）を、加熱ロール６１とエンドレスベルト６２などにより、熱および圧力を用いて用紙に定着させる装置である。この定着装置６０については後で詳述する。

用紙供給部１７０は、画像が記録される用紙を収容する用紙収容部１７１と、用紙収容部１７１から用紙を取り上げて搬送路１７４へ供給する供給ロール１７２と、供給ロール１７２から供給された用紙を１枚ずつ分離して搬送するフィードロール１７３とを備えている。また、用紙供給部１７０は、フィードロール１７３により１枚ずつに分離された用紙を二次転写位置に向けて搬送する搬送路１７４と、搬送路１７４を介して搬送された用紙に対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール１７５とを備えている。

用紙搬送部１８０は、定着装置６０から送り出された用紙をニップしつつ積載部７７の方へ搬送するとともに、この用紙を必要に応じてスイッチバック方式で反転させる反転ロール１８１と、反転ロール１１によって反転された用紙を二次転写位置に向けて再び搬送するための反転搬送ユニット１８２と、を備えている。また、用紙搬送部１８０は、定着装置６０と反転ロール１８１との間に配置されて、用紙の進行方向を切り替える切り替えゲート１８３を備えている。
反転搬送ユニット１８２は、複数の搬送ロールを備えており、反転ロール１８１によって反転された用紙を二次転写位置に向けて再び搬送する。切り替えゲート１８３は、定着装置６０から送り出された用紙の進行方向を、反転ロール１８１に導くように定めたり、反転ロール１８１で反転された用紙を反転搬送ユニット１８２に導くように定めたりして、用紙の進行方向を切り替える。

以上のように構成された画像形成装置１は、以下のように作用する。
図示しない画像読み取り装置によって読み取られた原稿の画像や、図示しないパーソナルコンピュータ等から受信した画像データは、予め定められた画像処理が施され、画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の色材階調データに変換され、光学系ユニット２０に出力される。

光学系ユニット２０は、入力された色材階調データに応じて、半導体レーザ（図示せず）から出射されたレーザ光を、ｆ−θレンズ（不図示）を介してポリゴンミラー２１に出射する。ポリゴンミラー２１では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２に照射する。

画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２では、帯電器１３で帯電された表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋにて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト３１上に多重転写される。

一方、用紙供給部１７０では、画像形成のタイミングに合わせて供給ロール１７２が回転して用紙収容部１７１に収容されている用紙を取り上げ、フィードロール１７３により１枚ずつ分離された後、搬送路１７４を経てレジストロール１７５に搬送され、一旦、停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト３１の移動タイミングに合わせてレジストロール１７５が回転し、バックアップロール３５および二次転写ロール４１によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される用紙には、圧接力および予め定められた電界を用いて、４色が多重されているトナー像が副走査方向に順次、転写される。そして、各色のトナー像が転写された用紙は、定着装置６０によって熱および圧力で定着処理を受けた後に、用紙搬送部１８０にて積載部１７７に積載されるか、反転されて再度二次転写位置に向けて送られる。

次に、定着装置６０について説明する。
図２は、本実施の形態に係る定着装置６０の構成を示す縦断面図である。
定着装置６０は、用紙を加熱する加熱部材の一例としての加熱ロール６１と、加熱ロール６１を加圧する加圧手段の一例であって当該加圧手段の一部を構成するエンドレスベルト（以下、加圧ベルトともいう）６２と、を有している。また、加圧手段の他の例としては回転軸の一例としてのシャフトと当該シャフトの外周に形成された弾性体層（例えば、ゴム層）とを有する加圧ロールであっても良い。そして、定着装置６０は、用紙を加熱する加熱装置の一形態として機能する。なお、以下では、加圧手段の一例であって当該加圧手段の一部を構成するとともに、加熱ロール６１と対向する部材である対向部材の一例として、エンドレスベルト６２を例に取り説明するが、エンドレスベルト６２に換えて加圧ロールを用いても良い。

先ずは、加熱ロール６１について説明する。
加熱ロール６１は、図１においては紙面に直交する方向（手前側および奥側のいずれか一方から他方に向かう方向）に伸びる軸を回転軸として回転する部材であり、薄肉円筒の基体６１１と、基体６１１の周囲に形成された耐熱性弾性体層６１２と、耐熱性弾性体層６１２の表面に形成された離型層６１３と、を有する。加熱ロール６１は、画像形成装置１の本体フレーム（不図示）に固定又は着脱される定着装置用のフレーム６０ａ（図３参照）に取り付けられて、回転軸方向の両端部側にそれぞれに配置されたボールベアリングなどの軸受け部材６１４を介して、フレーム６０ａ（図３参照）に対して回転可能に支持されている。なお、回転軸は物理的な実態を有する形態の軸でも良いし物理的な実態を有さない形態の仮想的な軸であっても良い。

基体６１１は、薄肉円筒の部材である。また、基体６１１は、加熱ロール６１とエンドレスベルト６２との接触により弾性変形するとともにエンドレスベルト６２と接触していない状態では自らの剛性で復元する材質であり、かつ熱伝導率の高い材質で成形されている。このような特性を示す材質としては、鉄、ニッケル、ニッケル鋼、ステンレス鋼（ＳＵＳ（Stainless Used Steel））、ニッケル−コバルト合金、銅、金、ニッケル−鉄合金等を例示することができる。基体６１１がこのような特質を有することにより、加熱ロール６１は、エンドレスベルト６２と接触することで弾性変形して、用紙搬送方向に沿った接触領域であるニップ部Ｎの面積を広くし、またエンドレスベルト６２との間で自らの弾性力にてニップ部Ｎにある用紙に圧力を加えるとともに、エンドレスベルト６２と接触していない状態では、自らの剛性で円筒形状に復元する。また、基体６１１のニップ部Ｎに対応する内面側（薄肉円筒状の内側）には、当該基体６１１を内面側から支持する部材が配置されていない。しかしながら、基体６１１は、加熱ロール６１とエンドレスベルト６２との接触により弾性変形するとともにエンドレスベルト６２と接触していない状態では自らの剛性で復元する材質であるので、基体６１１のニップ部Ｎに対応する内面側に支持する部材が配置されていなくても、エンドレスベルト６２と接触すると弾性変形して、エンドレスベルト６２と接触していない状態では、自らの剛性で円筒形状に復元する。ただし、必要に応じて支持する部材を配置させても差し障りない。なお、ニップ部Ｎは、加熱ロール６１がエンドレスベルト６２を介して圧力パッド６４から加圧され、エンドレスベルト６２との間で用紙を加熱加圧する加熱加圧部の一例である。

本実施形態に係る基体６１１は、材質はニッケルを用い、外径が直径２５ｍｍで、肉厚が０．１ｍｍとなるように成形されている。なお、外径は、直径が２５ｍｍを例示したが、これに限定されず、２０ｍｍから３０ｍｍの範囲であればよく、又、肉厚は、０．１ｍｍを例示したが、これに限定されず、０．０５ｍｍから０．２ｍｍの範囲であればよい。材質がニッケルで、肉厚が０．１ｍｍの円筒形状の基体６１１は、任意の方法により成形され、例えば、電鋳や深絞り加工等により成形することを例示することができる。

耐熱性弾性体層６１２は、耐熱性の高い弾性体で成形されている。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り、特に、ゴム硬度が５°から２０°（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い。具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を例示することができる。
離型層６１３は、耐熱性の樹脂で成形されている。耐熱性の樹脂であればどの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６１３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６１３の厚さは、５から３０μｍがよい。

定着装置６０は、加熱ロール６１の内部に配置され、発熱源として機能するハロゲンヒータ６１５と、加熱ロール６１の表面の温度を検出する温度センサ６１６と、を有している。上述した制御部１９０は、この温度センサ６１６による温度検出値に基づいてハロゲンヒータ６１５の点灯を制御し、加熱ロール６１の表面温度が予め定められた定着温度（例えば、１７０℃）を維持するように調整する。

次に、エンドレスベルト６２について説明する。
エンドレスベルト６２は、原形が直径３０ｍｍの円筒形状に形成された無端ベルトであり、ベース層と、このベース層の加熱ロール６１側の面または両面に被覆された離型層（不図示）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から２００μｍがよい。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から１００μｍがよい。
また、エンドレスベルト６２の内周面は、後述する圧力パッド６４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、エンドレスベルト６２の外周面は、加熱ロール６１からの駆動力を受け易いように、表面粗さＲａを１．２から２．０μｍに設定している。

次に、エンドレスベルト６２を支持する構成について述べる。
定着装置６０は、エンドレスベルト６２を回転可能に支持する圧力パッド６４およびエッジガイド（不図示）と、エンドレスベルト６２の内周面と圧力パッド６４との摺擦抵抗を小さくする低摩擦シート６２１と、圧力パッド６４と低摩擦シート６２１とを保持する金属製のホルダ６２２と、を有している。
圧力パッド６４は、エンドレスベルト６２の内側において、エンドレスベルト６２を介して加熱ロール６１に押圧される状態で配置され、加熱ロール６１とエンドレスベルト６２との間にニップ部Ｎを形成するように機能する。圧力パッド６４は、用紙搬送方向長さ（エンドレスベルト６２と加熱ロール６１の移動方向における長さ）の広いニップ部Ｎを確保するためのプレニップ部材６４ａと、加熱ロール６１に歪みを与えるための剥離ニップ部材６４ｂと、を有している。プレニップ部材６４ａは、ニップ部Ｎの入口側に配置され、剥離ニップ部材６４ｂは、ニップ部Ｎの出口側に配置されている。

プレニップ部材６４ａは、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体や板バネ等にて構成され、加熱ロール６１側の面は、ほぼ加熱ロール６１の外周面に倣う凹形状で形成されている。
剥離ニップ部材６４ｂは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、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等の金属で成形されている。剥離ニップ部材６４ｂの形状としては、ニップ部Ｎにおける外面形状が略一定の曲率半径を有する凸曲面状に成形されている。

そして、エンドレスベルト６２は、ニップ部Ｎとその近傍を除いて、回転軸方向の両側部の内周面がベルト走行ガイド部６５１の外周面に支持され、ベルト走行ガイド部６５１の外周面に沿って回転する。したがって、ベルト走行ガイド部６５１は、エンドレスベルト６２がスムーズに回転することができるように静止摩擦係数の小さな材質で形成され、さらには、エンドレスベルト６２から熱を奪い難いように熱伝導率の低い材質で形成されている。また、フランジ部６５２は、ホルダ６２２の回転軸方向の両端部に配置されたフランジ部６５２の内側面同士の間隔がエンドレスベルト６２の幅と略一致するように配置され、エンドレスベルト６２の回転軸方向への移動（ベルトウォーク）を規制している。このように、エンドレスベルト６２は、エッジガイド（不図示）によって回転方向および回転軸方向の移動が規制されるように設定されている。
本実施の形態では、加熱ロール６１は、エンドレスベルト６２を介して総荷重５０〜２５０Ｎ（５．１〜２５．５ｋｇｆ）で圧力パッド６４により押されている。そして、この構成により、エンドレスベルト６２は加熱ロール６１の回転に従動して回転する。

低摩擦シート６２１は、プレニップ部材６４ａおよび剥離ニップ部材６４ｂのエンドレスベルト６２と接する面に設けられている。また、低摩擦シート６２１は、エンドレスベルト６２内周面と圧力パッド６４との摺擦抵抗（摩擦抵抗）を低減するために摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れた材質で成形されている。また、エンドレスベルト６２内周面に塗布された潤滑剤が、エンドレスベルト６２との摺動部に入り込めるように、低摩擦シート６２１のエンドレスベルト６２側の表面には、微小な凹凸が形成されている。この凹凸の粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）が５から３０μｍである。これは、凹凸の粗さがＲａ＝５μｍより小さければ、エンドレスベルト６２との摺動部に充分な潤滑剤を入り込ませ難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６２１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）ように成形されている。具体的には、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圧力パッド６４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により成形されることを例示することができる。なお、低摩擦シート６２１は、プレニップ部材６４ａや剥離ニップ部材６４ｂと別体に構成しても、プレニップ部材６４ａや剥離ニップ部材６４ｂと一体的に構成してもよい。

ホルダ６２２は、圧力パッド６４と、低摩擦シート６２１とを保持するとともに、加熱ロール６１の回転軸方向に伸びて、エンドレスベルト６２の内周面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材６２３を保持する。潤滑剤塗布部材６２３は、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６２３はエンドレスベルト６２内周面に対して接触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、潤滑剤を適量ずつエンドレスベルト６２内周面に供給する。なお、潤滑剤塗布部材６２３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がエンドレスベルト６２内周面に接触するように構成されている。これにより、エンドレスベルト６２と低摩擦シート６２１との摺動部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート６２１を介したエンドレスベルト６２と圧力パッド６４との摺擦抵抗をさらに低減して、エンドレスベルト６２の円滑な回転を図っている。

次に、定着装置６０の加熱ロール６１について説明する。
図３は、加熱ロール６１の構成を説明する図である。
図３に示すように、定着装置６０は、上述したフレーム６０ａ、加熱ロール６１および加圧ベルト６２を備えている。フレーム６０ａは、画像形成装置に位置決めされて装着される。
加熱ロール６１は、フレーム６０ａに回転可能に取り付けられ、また、加圧ベルト６２は、フレーム６０ａに対して移動可能な支持体６０ｂに取り付けられている。フレーム６０ａと支持体６０ｂとは圧縮コイルバネ６０ｃで互いに接続されている。この圧縮コイルバネ６０ｃの作用により、加圧ベルト６２が加熱ロール６１を押圧（加圧）する。

定着装置６０は、加熱ロール６１を駆動する駆動力を出力する駆動モータ６６と、駆動モータ６６から出力される駆動力を加熱ロール６１側に伝達する駆動伝達部６７と、を備える。
駆動モータ６６は、制御部１９０（図１参照）により駆動制御される。駆動伝達部６７は、上述の基体６１１としての円筒状部材６１ａに取り付けられる。より具体的には、駆動伝達部６７は、円筒状部材６１ａの一端部である駆動側端部（図３の左端部）に取り付けられる。

また、定着装置６０は、加熱ロール６１の円筒状部材６１ａの各端部にそれぞれ取り付けられる位置規制部材６８と、フレーム６０ａに取り付けられると共に位置規制部材６８と係合する固定スリーブ６９と、を備える。なお、位置規制部材６８は、例えばＰＰＳ樹脂で製造され、また、固定スリーブ６９は、例えばＰＰＳ樹脂またはＰＰＡ樹脂などで製造される。
位置規制部材６８および固定スリーブ６９は、円筒状部材６１ａの駆動側端部（図３の左端部）に取り付けられると共に、円筒状部材６１ａの他端部である従動側端部（図３の右端部）にも取り付けられる。なお、固定スリーブ６９は、フレーム６０ａに対して固定である。

さらに説明すると、加熱ロール６１は、円筒状部材６１ａの両端部が位置規制部材６８および固定スリーブ６９を介してフレーム６０ａに保持される。そして、円筒状部材６１ａおよび位置規制部材６８は、共に回転可能である。すなわち、加熱ロール６１が加圧ベルト６２の加圧により弾性変形することで、両者は同じ回転方向および同じ回転数で回転可能である。
より具体的には、駆動側端部（図３の左端部）では、駆動モータ６６の駆動力が駆動伝達部６７を介して位置規制部材６８に伝達されると、円筒状部材６１ａは、位置規制部材６８の回転に連動して回転する（従動）。また、従動側端部（図３の右端部）では、駆動モータ６６の駆動力で円筒状部材６１ａが回転すると、位置規制部材６８は、円筒状部材６１ａの回転に連動して回転する。
このように、定着装置６０において、加熱ロール６１の円筒状部材６１ａと位置規制部材６８は、互いに連れ回る関係にある。

なお、画像形成部１０はトナー像形成手段の一例であり、二次転写ロール４１は転写手段の一例であり、定着装置６０は定着装置の一例である。
また、エンドレスベルト６２としての加圧ベルト６２は加圧部材の一例である。また、加熱ロール６１は加熱部材の一例であり、基体６１１としての円筒状部材６１ａは筒状部材の一例であり、ハロゲンヒータ６１５としてのヒータ６１ｂは加熱部の一例である。

次に、第１の実施の形態について説明する。
図４および図５は、第１の実施の形態に係る定着装置６０の要部を説明する図である。図４は、加熱ロール６１の駆動側端部（図３の左端部）付近の分解斜視図である。図５は、加熱ロール６１が加圧されていない場合の断面図であり、より具体的には、後述する図６の線V-Vによる断面図である。
図４および図５に示すように、本実施の形態に係る駆動伝達部６７は、駆動モータ６６（図３参照）からの駆動力が入力される歯車を持つ駆動ギア７１と、加熱ロール６１の円筒状部材６１ａに挿入されるねじりコイルバネ状の駆動伝達スプリング７２と、を備える。この駆動伝達スプリング７２は、一端が突出して形成されるアーム部７２ａを持つ（図４参照）。 駆動伝達スプリング７２は、円筒状部材６１ａへの駆動伝達におけるスプリングクラッチとして機能する。その詳細は後述する。
また、駆動伝達部６７は、駆動ギア７１と係合し、円筒状部材６１ａの端面６１ｄを受け止める蓋部材７３を備える。
駆動ギア７１は歯車の一例である。

駆動伝達部６７の駆動ギア７１は、駆動伝達スプリング７２を収容する凹部７１ａと、凹部７１ａに収容される駆動伝達スプリング７２のアーム部７２ａを受け入れてアーム部７２ａと係合する係合部７１ｂ（図４参照）と、を備える。
また、駆動ギア７１は、円筒状部材６１ａの長さ方向に延びるフランジ部７１ｃを備える。このフランジ部７１ｃの内径は、円筒状部材６１ａの後述する素管部分６１ｃの外径（ロール外径）よりも大きい。すなわち、フランジ部７１ｃにおいて素管部分６１ｃとの間に隙間δ（図５参照）が形成される。

駆動伝達部６７の蓋部材７３は、駆動ギア７１の凹部７１ａに駆動伝達スプリング７２と共に収容されている。そして、蓋部材７３は、収容されている駆動伝達スプリング７２が凹部７１ａから外れないように凹部７１ａの一部を覆っている。
また、円筒状部材６１ａの端面６１ｄが蓋部材７３に突き当たることで、加熱ロール６１の長さ方向Ｄ（図３または図５参照）の位置決めが行われる。

ここで、加熱ロール６１は、円筒状部材６１ａおよびヒータ６１ｂを備えるほか、円筒状部材６１ａの中間部に形成された上述の耐熱性弾性体層６１２および離型層６１３としての被膜６１ｅを備える。言い換えると、円筒状部材６１ａの駆動側端部（図３の左端部）および従動側端部（図３の右端部）は、被膜６１ｅが形成されておらず、素管の状態である。このような円筒状部材６１ａの素管の状態である部分を本書では、素管部分６１ｃという。
駆動伝達部６７の駆動伝達スプリング７２の内径は、円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃの外径（ロール外径）とほぼ同じである。駆動伝達スプリング７２は円筒状部材６１ａに挿入されて、素管部分６１ｃに位置する。

次に、加圧ベルト６２（図３参照）による加圧が加熱ロール６１の円筒状部材６１ａに及ぼす作用を説明する
図６、図７および図８は、加熱ロール６１に対する加圧の作用を説明する図である。図６は、加熱ロール６１および駆動伝達部６７の斜視図である。図７は、円筒状部材６１ａの端部の横断面図であり、図７の（ａ）は加圧されていない状態（無負荷時）を示し、（ｂ）は加圧されている状態（負荷時）を示す。図８は、負荷時での加熱ロール６１および駆動伝達スプリング７２の変形状態を示す。
図６に示すように、円筒状部材６１ａは、円筒状部材６１ａの中間部において加圧ベルト６２（図３参照）による加圧を受ける。すなわち、加圧ベルト６２（図３参照）は、フレーム６０ａにより回転可能に保持されて、圧縮コイルバネ６０ｃの付勢力により一方向に加圧する。そして、加熱ロール６１は、円筒状部材６１ａの中間部で加圧ベルト６２（図３参照）により加圧され、これに伴い、薄板の円筒状部材６１ａは、中間部のみならず素管部分６１ｃで変形する。

さらに説明すると、加熱ロール６１の円筒状部材６１ａが加圧ベルト６２による加圧（ニップ荷重）を受けないと、図７の（ａ）に示すように、円筒状部材６１ａは、位置規制部材６８の内周面７１ａと同じく、円形形状である。図７では、駆動ギア７１が持つ歯車のピッチ円を一点鎖線で示す。
なお、上述したように、駆動伝達スプリング７２のコイル内径と円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃの外径（ロール外径）とはほぼ同じである。また、図７の（ａ）の場合（無負荷時）には、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面と駆動伝達スプリング７２の外周面との間に、隙間δ（図５にも図示）がある。

そして、加熱ロール６１の円筒状部材６１ａが加圧ベルト６２による加圧（ニップ荷重）を受けると、図７の（ｂ）に示すように、円筒状部材６１ａは変形する。すなわち、加圧ベルト６２が加熱ロール６１の円筒状部材６１ａを押圧すると、円筒状部材６１ａは、押圧された部分がつぶれてそれ以外の部分がふくらもうとする（負荷時）。

より詳細には、円筒状部材６１ａは、断面円形状から断面非円形状（略だ円形状）に変化するようにふくらむ。そして、円筒状部材６１ａのふくらんだ素管部分６１ｃは、ある領域をもつ面で駆動伝達スプリング７２を内側から外側に押し、これにより、駆動伝達スプリング７２は、コイル内径が拡大して拡径する。
負荷時には、駆動伝達スプリング７２を拡径しながらふくらむ素管部分６１ｃは、図８にて破線で示すように、荷重による素管部分６１ｃの応力と駆動伝達スプリング７２のバネ力とのバランスがとれた位置で停止する。しかしながら、素管部分６１ｃは、図８にて実線で示すように、素管部分６１ｃおよび駆動伝達スプリング７２は、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面によってそこまでふくらむことができず、フランジ部７１ｃの内周面の位置で停止することになる。

言い換えると、図７の（ｂ）に示す負荷時では、ふくらんだ円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃは、素管部分６１ｃの外周面とフランジ部７１ｃの内周面との間の隙間δ（図５にも図示）をなくすように、素管部分６１ｃの外周面がフランジ部７１ｃの内周面に部分的に接する。すなわち、素管部分６１ｃは、外周面が駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面に部分的に接するまで拡径する。素管部分６１ｃは、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面に接すると、それ以上の拡径を行わなくなる。

このような図７の（ｂ）の状態（負荷時）では、駆動伝達スプリング７２のコイル内径は、フランジ部７１ｃの内周面の内径とほぼ同一であり、また、フランジ部７１ｃの内周面に接している素管部分６１ｃの外径は、フランジ部７１ｃの内周面の内径とほぼ同一である。
なお、加圧による円筒状部材６１ａの変形形状は、長さ方向（スラスト方向）Ｄの全長にわたって形成されることから、円筒状部材６１ａは、各端部すなわち駆動側端部（図３の左端部）および従動側端部（図３の右端部）でも変形する。

ここで、駆動伝達スプリング７２は、アーム部７２ａ（図４参照）が駆動ギア７１の係合部７１ｂに引っ掛けられた状態で駆動ギア７１に収容されている。駆動伝達スプリング７２のコイル内径は、円筒状部材６１ａの外径よりも大きい。
そして、駆動ギア７１に駆動力が入力されていないと、加熱ロール６１において駆動伝達スプリング７２は、円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃの外周面との間に隙間がある。そして、駆動ギア７１に駆動力が入力されると、駆動ギア７１に一端部が引っ掛けられている駆動伝達スプリング７２は、コイル内径が縮径し、円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃの外周面のほぼ全周にわたって密着する。これにより、円筒状部材６１ａに駆動ギア７１の駆動力が滑りなく確実に伝達され、加熱ロール６１が回転する。
なお、駆動ギア７１に駆動力の入力が中断すると、駆動伝達スプリング７２は、コイル内径が拡径し、円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃの外周面との間に隙間が形成される。すなわち、本実施の形態の駆動伝達部６７は、駆動伝達スプリング７２で円筒状部材６１ａを回転させるものであり、スプリングクラッチ構造を採用する。

次に、本実施の形態でスプリングクラッチ構造を採用する場合の作用について説明する。
図９は、加熱ロール６１の駆動時における線速を説明する図である。
無負荷時で加熱ロール６１が断面円形状の場合（図７の（ａ）参照）には、上述したように、円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃの外径ＲＧと駆動伝達スプリング７２のコイル内径ＦＮとはほぼ同じである（ＲＧ＝ＦＮ）。このため、駆動モータ６６の駆動力によって加熱ロール６１および駆動ギア７１は互いに同じ回転数で回転し、用紙Ｐの搬送速度は、円筒状部材６１ａの外径寸法にて規定される。

また、負荷時（図７の（ｂ）参照）には、円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃの一部が駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内径ＦＮまで変形し、駆動伝達スプリング７２のコイル内径は、フランジ部７１ｃの内径ＦＮとほぼ等しくなる。このため、駆動モータ６６の駆動力によって加熱ロール６１および駆動ギア７１は互いに異なる回転数で回転する。

このように、負荷時には互いに異なる回転数で回転する加熱ロール６１および駆動ギア７１であるが、駆動モータ６６の駆動力が伝達する駆動伝達系は、コイル内径がフランジ部７１ｃの内径ＦＮまで拡径した駆動伝達スプリング７２で構成されることから、用紙Ｐの搬送速度は、フランジ部７１ｃの内径ＦＮと被膜６１ｅ（図４、図５または図６参照）の厚さｔにて規定される。
すなわち、加熱ロール６１の素管部分６１ｃの外径線速Ｖ１は、フランジ部７１ｃの内径線速に等しく、フランジ部７１ｃの内径ＦＮ（図５にも図示）に円周率πおよび回転速ｖを乗じた値（ＦＮ×π×ｖ）である。そして、被膜６１ｅの外径線速Ｖ２は、フランジ部７１ｃの内径ＦＮ（図５にも図示）に被膜６１ｅの厚さｔ（図５にも図示）を２倍した値を加え、それに円周率πおよび回転速ｖを乗じた値（（ＦＮ＋２ｔ）×π×ｖ）である。

素管部分６１ｃの外径線速Ｖ１および被膜６１ｅの外径線速Ｖ２は、素管部分６１ｃの外径ＲＧに影響されない。したがって、素管部分６１ｃの外径ＲＧについて管理する必要がなく、製造の段階において素管部分６１ｃごとの外径管理を行わなくても済む。
付言すると、加熱ロール６１の被膜６１ｅは、金型を用いて素管部分６１ｃに設けられるものであり、被膜６１ｅの外径管理は、素管部分６１ｃごとの外径管理よりも容易である。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態と共通する構成・機能を有することから、共通する構成には、同じ符号を用い、また、共通する構成・機能の説明および図示を省略することがある。
図１０、図１１および図１２は、第２の実施の形態に係る定着装置６０の要部を説明する図である。図１０は、加熱ロール６１の駆動側端部（図３の左端部）付近の分解斜視図であり、第１の実施の形態における図４に対応するものである。図１１は、加熱ロール６１が加圧されていない場合の断面図であり、第１の実施の形態における図５に対応するものである。図１２は、加熱ロール６１に対する加圧の作用を説明する図であり、第１の実施の形態における図７に対応するものである。
本実施の形態では、図１０および図１１に示すように、駆動伝達部６７は、加熱ロール６１の円筒状部材６１ａに挿入されると共に駆動ギア７１の凹部７１ａに収容される駆動伝達ゴム７４を備える。駆動伝達ゴム７４は、第１の実施の形態における駆動伝達スプリング７２（図４または図５参照）の代わりに用いられる。
この駆動伝達ゴム７４は、駆動ギア７１と高い摩擦力をもって凹部７１ａに収容されている。

すなわち、図１２の（ａ）に示す無負荷時では、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面と円筒状部材６１ａの外周面との間に、隙間δ（図１１にも図示）がある。そして、図１２の（ｂ）に示す負荷時では、円筒状部材６１ａのふくらんだ素管部分６１ｃは、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面に接触し、外径が規定される。また、円筒状部材６１ａのふくらんだ素管部分６１ｃは、ある領域をもつ面で駆動伝達ゴム７４の内周面と密着し、両者間の摩擦力が高まる。このようなゴム摩擦によって、駆動ギア７１の駆動力が駆動伝達ゴム７４を介して円筒状部材６１ａに伝達される。

次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態は、第１または第２の実施の形態と共通する構成・機能を有することから、共通する構成には、同じ符号を用い、また、共通する構成・機能の説明および図示を省略することがある。
図１３、図１４および図１５は、第３の実施の形態に係る定着装置６０の要部を説明する図である。図１３は、加熱ロール６１の駆動側端部（図３の左端部）付近の分解斜視図であり、第１の実施の形態における図４に対応するものである。図１４は、加熱ロール６１が加圧されていない場合の断面図であり、第１の実施の形態における図５に対応するものである。図１５は、加熱ロール６１に対する加圧の作用を説明する図であり、第１の実施の形態における図７に対応するものである。
本実施の形態では、図１３および図１４に示すように、駆動伝達部６７は、駆動ギア７１で構成されている。すなわち、駆動伝達部６７は、第１および第２の実施の形態とは異なり、駆動伝達スプリング７２または駆動伝達ゴム７４を備えず、また、蓋部材７３も備えていない。

ここで、駆動伝達部６７は、蓋部材７３も備えていない代わりに、駆動伝達部６７の駆動ギア７１が、円筒状部材６１ａの端面６１ｄを受け止めて、加熱ロール６１の長さ方向Ｄ（図３参照）の位置決めを行う受け止め部７１ｄを備える。これにより、駆動伝達部６７の構成部品の数を減らすことが可能になる。

さらに説明すると、駆動ギア７１は、高い摩擦係数を持つ材質で形成された高摩擦部材である。このため、図１５の（ｂ）に示すように、加圧ベルト６２の加圧によりふくらんだ素管部分６１ｃは、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面と面接触する。そして、加熱ロール６１の回転駆動力は、かかる面接触による摩擦力を介して円筒状部材６１ａに直接伝達される。この点で、例えば駆動ギア７１から円筒状部材６１ａに回転駆動力を伝達するための駆動伝達スプリング７２（図５参照）を備える第１の実施の形態における構成とは異なっている。

次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第４の実施の形態は、第３の実施の形態と共通する構成・機能を有することから、共通する構成には、同じ符号を用い、また、共通する構成・機能の説明および図示を省略することがある。
図１６は、第４の実施の形態に係る定着装置６０の要部を説明する図である。図１６は、加熱ロール６１に対する加圧の作用を説明する図であり、第３の実施の形態における図１５に対応するものである。
図１６に示す加熱ロール６１の円筒状部材６１ａは、第３の実施の形態の場合と同じく高摩擦部材であるものの、第３の実施の形態の場合（図１５参照）と異なり、加圧ベルト６２の加圧を受けても変形することなく素管部分６１ｃがフランジ部７１ｃの内周面に押圧される。かかる押圧によって、素管部分６１ｃは、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃの内周面と接触する。そして、加熱ロール６１の回転駆動力は、かかる接触を介して円筒状部材６１ａに直接伝達される。本実施の形態では、第３の実施の形態の場合（図１５参照）ほどの接触面積が確保されないものの、回転駆動力の伝達に十分な摩擦力を確保することが可能である。

このように、上述した第１ないし第４の本実施の形態では、加熱ロール６１の素管部分６１ｃを駆動伝達部６７における駆動ギア７１のフランジ部７１ｃに接触させる構成を採用する。このため、素管部分６１ｃのロール外径は、より高い精度で製造することが容易なフランジ部７１ｃの内径で決まり、また、回転の精度は、フランジ部７１ｃで決まることになる。すなわち、定着装置６０に用紙Ｐが挟まっているとすれば、駆動ギア７１のフランジ部７１ｃが一回転したときに、ロール外径によらずフランジ部７１ｃの内径分用紙Ｐが進んだことになる。よって、円筒状部材６１ａの素管部分６１ｃごとの外径管理を行う必要がない。
なお、第１ないし第４の本実施の形態を組み合わせて構成する種々の変形例が考えられる。

１…画像形成装置、６０…定着装置、６１…加熱ロール、６１ａ…円筒状部材、６１ｂ…ヒータ、６１ｃ…素管部分、６１ｅ…被膜、６２…加圧ベルト、６６…駆動モータ、６７…駆動伝達部、７１…駆動ギア、７１ｂ…係合部、７１ｃ…フランジ部、７２…駆動伝達スプリング、７２ａ…アーム部、７４…駆動伝達ゴム

Claims (2)

1. 回転可能に保持されて一方向に加圧する加圧部材と、
   前記加圧部材に対峙して回転可能に保持され、当該加圧部材による一方向の加圧を受ける筒状部材と当該筒状部材の中に配設される加熱部とを備え、用紙に転写されたトナー像を当該加圧部材の加圧と共に当該加熱部の熱で用紙に定着する加熱部材と、
   前記加熱部材を回転駆動する駆動力を出力する駆動源と、
   前記加熱部材の前記筒状部材の端部を隙間をもって受け入れる空間を形成すると共に当該空間に受け入れられた状態で前記加圧部材により加圧される当該筒状部材の当該端部と接する内周面を有し、前記駆動源により出力される駆動力を当該加熱部材に伝達する駆動伝達部と、
   を含み、
   前記駆動伝達部は、
   前記駆動源の駆動力が入力される歯車と、
   前記歯車と係合すると共に前記空間に挿入され、前記加圧部材による一方向の加圧による変形により拡径するコイルばねと、
   を備え、前記駆動源により出力される駆動力を前記コイルばねの回転を介して前記加熱部材に伝達することを特徴とする定着装置。
2. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段と、
   を含み、
   前記定着手段は、
   回転可能に保持されて一方向に加圧する加圧部材と、
   前記加圧部材に対峙して回転可能に保持され、当該加圧部材による一方向の加圧を受ける筒状部材と当該筒状部材の中に配設される加熱部とを備え、用紙に転写されたトナー像を当該加圧部材の加圧と共に当該加熱部の熱で用紙に定着する加熱部材と、
   前記加熱部材を回転駆動する駆動力を出力する駆動源と、
   前記加熱部材の前記筒状部材の端部を隙間をもって受け入れる空間を形成すると共に当該空間に受け入れられた状態で前記加圧部材により加圧される当該筒状部材の当該端部と接する内周面を有し、前記駆動源により出力される駆動力を当該加熱部材に伝達する駆動伝達部と、を含み、
   前記駆動伝達部は、
   前記駆動源の駆動力が入力される歯車と、
   前記歯車と係合すると共に前記空間に挿入され、前記加圧部材による一方向の加圧による変形により拡径するコイルばねと、
   を備え、前記駆動源により出力される駆動力を前記コイルばねの回転を介して前記加熱部材に伝達することを特徴とする画像形成装置。

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