JP6094162B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体に画像を定着させる定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関し、特に、プリンタ、ファクシミリ装置あるいは、複写機等の画像形成装置に搭載される定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来から、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいは、複写機等の画像形成装置に使用される定着装置として熱ローラ定着装置が知られている。熱ローラ定着装置では、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備え、加熱されながら互いに押付けられて回転する２本の回転体(定着ローラ、加圧ローラ)の接触ニップ部（定着ニップ部）に、未定着トナー像を載せた転写材を通過させ、そこでトナー像を溶融し転写材上に定着させている。

一方、近年装置の省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求が高まりから、加熱ローラの代わりにベルトや薄膜フィルム等、無端状のベルト部材を用いた加熱装置を採用することで、定着装置の低熱容量化を実現し、また記録媒体への熱伝達効率の改善を図り、加熱に要する待ち時間(ウォームアップ時間やファーストプリント時間)を大幅に短縮した、いわゆるオンデマンドタイプの定着装置が広く採用されている。

この種の定着装置は、ベルト部材の内周面に加熱部材を接触させつつ動かし、ベルト部材を介して加熱部材が回転体に押付けられることでベルト部材と回転体との間にニップ部を形成し、このニップ部に記録媒体を搬送して記録媒体上にトナー像を定着させる定着方式となっている。

このような定着装置は、記録媒体が搬送される領域の外において、回転体端部に弾性層からなるグリップ部を設け、ベルト部材に接触させることでベルト部材を回転させる方式が既に知られている。

例えば、特許文献１には、加圧ローラのうち、被記録材が搬送される領域に離型性を有するチューブ層を設け、端部に摩擦力の大きいシリコーンゴム層を設ける技術が開示されている。この技術によって、被記録材のスリップ防止効果と加圧ローラのトナー汚れ防止とを共に満足させることができる。

しかしながら、このような従来の定着装置においては、製造工程において回転体の弾性層からなるグリップ部と耐熱性シートに被覆された記録媒体が搬送される領域の継目に、ローラ周方向に溝形状が形成される。

このため、このような定着装置においては、加熱回転時において、溝部でベルト部材の表面の熱が回転体に奪われず、溝部と対向するベルト部材の表面の温度が急激に上昇してしまう。これにより、このような定着装置においては、熱伝導率の低いベルト部材を用いた場合に、溝部と対向するベルト部材の表面における急激な温度上昇によりベルト部材の表面が劣化するといった問題があった。また、定着装置は、熱伝導率の高い金属製のベルト部材を使用した場合にベルト部材のコストが高くなるといった問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、加圧回転体とベルト部材との間のグリップ力を確保するとともに、急激な温度上昇によるベルト部材の表面の劣化を低コストで防止できる定着装置を提供することを目的とする。

本発明に係る定着装置は、上記目的達成のため、内部に熱源を有し両端が接合されたベルト部材と、前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体とを備える定着装置であって、前記加圧回転体は、弾性層の表面に耐熱層が形成されている加圧部であって、記録媒体が搬送された場合に、前記記録媒体が搬送される領域で前記記録媒体を介して前記ベルト部材と接触する加圧部と、前記弾性層が表出している接触部であって、前記記録媒体が搬送される領域の長手方向外側の領域で前記ベルト部材に接触する接触部と、前記加圧部と前記接触部との境界線上に形成されている前記加圧回転体に対する切込みである溝部とを備え、前記溝部は、前記加圧回転体の長手方向に対して直交する方向を除いて前記加圧回転体の円周方向に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、加圧回転体とベルト部材との間のグリップ力を確保するとともに、急激な温度上昇によるベルト部材の表面の劣化を低コストで防止できる定着装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る定着装置を備えたタンデム型カラープリンタの概略斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略正面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るベルト部材および加圧回転体の概略正面図、（ｂ）は、（ａ）の状態から加圧回転体が回転した状態を示す概略正面図である。 本発明の実施形態に係る加圧回転体の端部の概略正面図である。 本発明の実施形態に係る加圧回転体の変形例を示す概略正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図５は、本発明に係る定着装置および画像形成装置の一実施の形態を示す図であり、画像形成装置をタンデム型カラープリンタに適用した例を示している。

図１は、画像形成装置の構成を示す図である。図１において、画像形成装置１は、各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、給紙部１２と、定着装置２０と、中間転写ユニット８５と、ボトル収容部１０１とを備えている。

ボトル収容部１０１は、画像形成装置１の上方に設けられており、ボトル収容部１０１内には、各色に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在に設置されている。

中間転写ユニット８５は、ボトル収容部１０１の下方に設けられており、中間転写ベルト７８と、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋと、中間転写クリーニング部８０と、２次転写バックアップローラ８２とを備えている。また、中間転写ユニット８５は、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とを備えている。

作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ中間転写ベルト７８に対向するように並んで設けられている。作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋと、現像部７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋと、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋと、除電部（不図示）とを備えている。

感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、駆動モータ（不図示）によって図１中時計方向に回転駆動される。感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上では、帯電工程と、露光工程と、現像工程と、転写工程と、クリーニング工程との作像プロセスが実行される。

まず、帯電工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、帯電部７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に一様に帯電される。

次いで、露光工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、露光部３から発せられるレーザ光Ｌｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋの照射位置で、露光走査により感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色に対応した静電潜像が形成される。

次いで、現像工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、現像装置７６Ｙ、７６Ｍ、７６Ｃ、７６Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の静電潜像が現像される。これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、各色のトナー像が形成される。

次いで、１次転写工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、わずかではあるが未転写トナーが残る。

次いで、クリーニング工程において、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、クリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋとの対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残った未転写トナーがクリーニング部７７Ｙ、７７Ｍ、７７Ｃ、７７Ｋのクリーニングブレードによって機械的に回収される。

そして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、除電部との対向位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。

以上の作像プロセスを経ることにより、各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に形成される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２と、クリーニングバックアップローラ８３と、テンションローラ８４とによって張力を有した状態で支持される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。また、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト７８は、２次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に移動され、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。

これにより、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像は、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。

中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、２次転写バックアップローラ８２と２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで形成された２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

そして、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達し、中間転写ベルト７８上に残る記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが回収される。

給紙部１２は、画像形成装置１の下方に設けられており、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。

次に、給紙部１２から記録媒体Ｐを搬送するプロセスについて説明する。

まず、給紙部１２に収納された中で一番上に位置する記録媒体Ｐは、給紙ローラ９７が図１中反時計方向に回転駆動することにより、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に向けて搬送される。

次いで、記録媒体Ｐは、レジストローラ９８ａ、９８ｂの間に設けられたローラニップの位置で一旦停止する。

そして、記録媒体Ｐは、中間転写ベルト７８上のトナー像がくるタイミングに合わせて、レジストローラ９８ａ、９８ｂが回転駆動することで、２次転写ニップに向けて搬送される。これにより、記録媒体Ｐ上には、トナー像が転写される。

２次転写ニップの位置でトナー像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、記録媒体Ｐ上に転写されたトナー像は、ベルト部材としての定着ベルト２１および加圧回転体としての加圧ローラ３１による熱と圧力によって記録媒体Ｐ上に定着され、これによりカラー画像が記録媒体Ｐに定着する。

カラー画像が定着した記録媒体Ｐは、排紙ローラ９９ａ、９９ｂの間を経て、画像形成装置１の外に排出され、出力画像として、スタック部１００上にスタックされる。
以上で、画像形成装置１における、一連の画像形成プロセスが完了する。

図２は、定着装置２０の構成について説明する図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１と、加熱部材２２と、補強部材２３と、熱源としてのヒータ２５と、固定部材２６と、加圧ローラ３１と、温度センサ４０と、加圧機構５０とを備える。また、定着装置２０は、図示しない第１ステーと、図示しない第２ステーと、図示しないシート状部材とを定着ベルト２１の内周面側に備えている。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであり、図２中の矢印方向に回転する。ここで、無端状とは、ベルトの両端部を接合しかつつなぎ目が存在しない状態をいう。

定着ベルト２１は、内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
定着ベルト２１の基材層は、層厚が３０〜１００μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

定着ベルト２１の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

弾性層を設けることで、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に形成されるニップ部において記録媒体Ｐにカラー画像を定着する場合に、定着ベルト２１の表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わる。

これにより、定着装置２０は、記録媒体Ｐに柚子肌画像が発生することを抑止することができる。ここで、柚子肌画像とは、表面に多数の微小な凹凸が形成された画像のことを意味する。

定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（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共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

離型層を設けることで、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに対する離型性が確保される。また、定着ベルト２１の直径は、１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。なお、本実施の形態では、定着ベルト２１の直径が３０ｍｍ程度に設定されている。また、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。また、離型とは、接着している物体同士が剥離することを意味し、離型性とは、物体同士の剥離しやすさを意味する。

固定部材２６は、定着ベルト２１の内周面に接触しかつ定着ベルト２１が動くように固定されている。また、固定部材２６は、定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に押付けられることで、記録媒体Ｐが搬送されるニップ部を形成する。

加熱部材２２は、幅方向両端部が定着装置２０の側板４２、４３に固定支持されており、肉厚が０．２ｍｍ以下のパイプ状部材である。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。加熱部材２２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属を用いることができる。

加熱部材２２の肉厚を０．２ｍｍ以下に設定することで、定着装置２０は、定着ベルト２１の加熱効率を向上することができる。加熱部材２２は、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に近接もしくは接触するように形成され、ニップ部の位置では、内部に凹形状が形成されるとともに、開口部が形成された凹部が設けられている。

また、定着装置２０は、加熱部材２２と定着ベルト２１とが接触しながら動く際に生じる定着ベルト２１の摩耗が軽減されるよう、加熱部材２２と定着ベルト２１との間に、フッ素グリスやシリコーンオイル等の潤滑剤が塗布されている。

加熱部材２２は、ヒータ２５の輻射熱および輻射光（以下、単に「輻射熱」とする。）により加熱されて定着ベルト２１を加熱する。すなわち、定着装置２０は、加熱部材２２がヒータ２５によって直接的に加熱されて、加熱部材２２を介して定着ベルト２１がヒータ２５によって間接的に加熱される構成となっている。

つまり、定着装置２０は、加熱部材２２がニップ部を除く位置で全体的に定着ベルト２１を加熱し、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる構成となっている。

ヒータ２５は、ハロゲンヒータやカーボンヒータによって構成され、その両端部が定着装置２０の側板４２、４３に固定されている。ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１の表面温度が定着ベルト２１の表面に対向する温度センサ４０に検知された結果に基づいて行われる。

また、定着装置２０は、このようなヒータ２５の出力制御によって、記録媒体Ｐ上のカラー画像を定着させる定着ベルト２１の定着温度を所望の温度に設定することができる。ここで、温度センサ４０は、サーミスタ等によって構成されている。

補強部材２３は、ニップ部を形成する固定部材２６を補強、支持するためのもので、幅方向の長さが固定部材２６と同等になるように形成され、定着ベルト２１の内周面側に設けられている。

補強部材２３は、固定部材２６および定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１に接触することで、ニップ部において固定部材２６が加圧ローラ３１の加圧力を受けて大きく変形する不具合の発生を抑止している。

加圧ローラ３１は、ニップ部の位置で定着ベルト２１の外周面に接触するように設けられ、直径が２０〜４０ｍｍ程度で定着ベルト２１の直径とは異なる大きさである。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

加圧ローラ３１は、耐熱性中空構造の芯金３２上に弾性層３３を形成し、弾性層３３の表面に耐熱層３４が形成されており、表面に加圧部としての耐熱性シート部３１ａと、接触部としてのグリップ部３１ｂと、溝部３１ｃとを備えている。

加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛み合うギア３５が設置されていて、加圧ローラ３１は、図２中の矢印方向に回転駆動される。また、図３に示すように、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板４２、４３に軸受４２ａ、４３ａを介して回転自在に支持されている。

弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。また、耐熱層３４は、弾性層３３の表層に薄肉で設けられ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の耐熱性および離型性を有する材料から形成されている。そして、弾性層３３および耐熱層３４は、一体に形成されている。

また、弾性層３３を発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成した場合には、ニップ部に作用する加圧力を減ずることができるために、固定部材２６に生じる撓みを軽減することができる。この場合、定着ベルト２１の加熱効率は、定着ベルト２１の熱が加圧ローラ３１側に移動しにくくなるため向上する。

定着装置２０には、定着ベルト２１に対して加圧ローラ３１を接触および離隔する加圧機構５０が設けられている。加圧機構５０は、加圧レバー５１と、加圧スプリング５２とを備える。

加圧レバー５１は、一端側に設けられた支軸５１ａを中心として定着装置２０の側板４３に回転自在に支持されている。加圧レバー５１の中央部は、定着装置２０の側板４３に形成された長穴に移動可能に保持されている加圧ローラ３１の軸受４３ａに接触している。また、加圧レバー５１の他端側には、加圧スプリング５２が接続されている。

このような構成により、加圧レバー５１は、通常の定着動作時において、支軸５１ａを中心にして回転し、加圧ローラ３１が定着ベルト２１を加圧して所望のニップ部を形成する。

次に、上述のように構成された定着装置２０の、通常時の動作について簡単に説明する。
画像形成装置１の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１の図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。

これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動回転する。その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のトナー像Ｔが転写される。

未定着のトナー像Ｔが転写された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されながら図２の矢印Ｙ１０方向に搬送されて、押付けられた状態にある定着ベルト２１および加圧ローラ３１のニップ部に搬入される。

そして、加熱部材２２を介してヒータ２５によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された固定部材２６と加圧ローラ３１とによる押付ける力とによって、記録媒体Ｐの表面のカラー画像は、記録媒体Ｐに定着される。
その後、ニップ部から送り出された記録媒体Ｐは、矢印Ｙ１１方向に搬送され、定着装置２０における一連の定着プロセスが完了する。

図４（ａ）、（ｂ）は、加圧ローラ３１を正面視した状態における加圧ローラ３１の表面について示す図である。
図４（ａ）に示すように、加圧ローラ３１の耐熱性シート部３１ａは、耐熱層３４に設けられている。耐熱性シート部３１ａは、記録媒体Ｐが搬送される領域（以下、「記録媒体搬送領域」という）に設けられ、記録媒体Ｐが搬送された場合に、記録媒体Ｐを介して定着ベルト２１と接触する。

また、図４（ａ）に示すように、加圧ローラ３１のグリップ部３１ｂは、記録媒体搬送領域の長手方向外側の領域（以下、「記録媒体搬送領域外」という）に設けられている。グリップ部３１ｂは、加圧ローラ３１の表面に形成された耐熱層３４を剥離し、弾性層３３を剥き出しにすることで構成され、表面の摩擦係数が大きくなっている。

つまり、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に作用する摩擦力は、耐熱性シート部３１ａと定着ベルト２１とが対向する領域よりも、グリップ部３１ｂと定着ベルト２１とが対向する領域で強く作用することとなる。

定着装置２０は、表面の摩擦係数が小さい記録媒体Ｐがニップ部に搬送されると、記録媒体搬送領域において定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に作用する摩擦力が低下する。

しかし、定着装置２０は、記録媒体搬送領域外において定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に高い摩擦力が作用しているため、両部材間のグリップ力が確保されることになる。これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１と加圧ローラ３１とがスリップすることを防止することができる。

図４（ａ）に示すように、加圧ローラ３１の溝部３１ｃは、耐熱性シート部３１ａとグリップ部３１ｂとの間に設けられ、加圧ローラ３１を正面視した場合に、加圧ローラ３１の回転軸に対して傾斜を持った状態で円周方向に形成されている。

このため、溝部３１ｃは、図４（ｂ）に示すように、加圧ローラ３１が回転すると、定着ベルト２１と対向する位置が傾斜に倣って加圧ローラ３１の長手方向に移動することになる。

また、上述した通り、定着ベルト２１および加圧ローラ３１の直径は、それぞれ異なる直径を有している。
これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１の表面に、加圧ローラ３１が回転を続けても溝部３１ｃと常に対向し加圧ローラ３１と非接触になってしまう領域が存在せず、定着ベルト２１の表面の局所的な温度上昇による定着ベルト２１の劣化を防止できる。

図４（ａ）に示すように、溝部３１ｃは、加圧ローラ３１の両側に設けられている。そして、一方の溝部３１ｃおよび他方の溝部３１ｃは、加圧ローラ３１の長手方向における両溝部の間隔Ｌ１が、記録媒体搬送領域の長手方向の距離よりも常に大きいものとなっている。

また、一方の溝部３１ｃおよび他方の溝部３１ｃの溝形状は、加圧ローラ３１の長手方向中心の位置において長手方向に対して直交する中心軸Ｃに対して線対称な形状となるように構成されている。

これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１が加圧ローラ３１との接触により、片方の端部側に寄ってしまうことを防止することができる。

図５は、加圧ローラ３１の溝部３１ｃの形状およびグリップ部３１ｂの形状について詳細に説明する図である。
図５に示すように、幅寸法としての溝幅Ｗは、溝部３１ｃの幅の寸法を表している。また、深さ寸法としての溝深さＤは、溝部３１ｃの深さの寸法を表している。

溝部３１ｃは、溝幅Ｗが溝深さＤよりも大きい形状で構成されている。これにより、加圧ローラ３１は、溝部３１ｃにおいて定着ベルト２１と離間している距離が近いため、定着ベルト２１の有する熱が加圧ローラ３１に伝わりやすくなっている。

また、溝部３１ｃは、加圧ローラ３１を正面視した場合に、加圧ローラ３１の上面でグリップ部３１ｂと接する点および加圧ローラ３１の下面でグリップ部３１ｂと接する点の長手方向における離隔寸法としての離隔距離Ｌ２が、溝幅Ｗよりも大きくなっている。

これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１の表面に、加圧ローラ３１が回転を続けても溝部３１ｃと常に対向し加圧ローラ３１と非接触になってしまう領域が存在せず、定着ベルト２１の表面の局所的な温度上昇による定着ベルト２１の劣化を防止できる。

グリップ部３１ｂは、加圧ローラ３１の長手方向の距離が、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に発生するスリップを防止するのに必要なグリップ力を確保できる十分な距離Ｌ３が設けられている。

本実施の形態において、グリップ部３１ｂは、Ｌ３が１０ｍｍ以上になるように構成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。

これにより、定着装置２０は、グリップ部３１ｂでの定着ベルト２１との接触により、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に発生するスリップを防止することができるグリップ力を確保することができる。

以上のように、本実施の形態に係る定着装置２０は、内部にヒータ２５を有し両端が接合された定着ベルト２１と、定着ベルト２１に接触して回転する加圧ローラ３１とを備えるよう構成されている。

そして、加圧ローラ３１は、記録媒体Ｐが搬送された場合に、記録媒体搬送領域で記録媒体Ｐを介して定着ベルト２１と接触する耐熱性シート部３１ａと、記録媒体搬送領域外で定着ベルト２１と接触するグリップ部３１ｂと、耐熱性シート部３１ａとグリップ部３１ｂとの間に設けられ、加圧ローラ３１の長手方向に対して直交する方向を除いて加圧ローラ３１の円周方向に形成される溝部３１ｃとを備えるよう構成されている。

このため、定着装置２０は、定着ベルト２１の表面に、加圧ローラ３１が回転を続けても溝部３１ｃと常に対向し加圧ローラ３１と非接触になってしまう領域が存在せず、定着ベルト２１の表面の局所的な温度上昇による定着ベルト２１の劣化を防止できる。

また、定着装置２０は、グリップ部３１ｂでの定着ベルト２１との接触により、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に発生するスリップを防止することができるグリップ力を確保することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、加圧ローラ３１が、弾性を有する弾性層３３と、弾性層３３の表面に設けられ耐熱性を有する耐熱層３４とによって構成されている。そして、弾性層３３および耐熱層３４は、加圧ローラ３１に一体に形成されるとともに、耐熱層３４を除去することでグリップ部３１ｂが設けられるよう構成されている。

このため、定着装置２０は、耐熱性シート部３１ａとグリップ部３１ｂとが部品点数を増加させることなく設けられており、グリップ部３１ｂにおける定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間のグリップを低コストで確保することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、定着ベルト２１および加圧ローラ３１が、それぞれ直径が異なるように構成されている。

このため、定着装置２０は、定着ベルト２１の表面に、加圧ローラ３１が回転を続けても溝部３１ｃと常に対向し加圧ローラ３１と非接触になってしまう領域が存在せず、定着ベルト２１の表面の局所的な温度上昇による定着ベルト２１の劣化を防止できる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、溝部３１ｃが、一方の溝部３１ｃと他方の溝部３１ｃとの加圧ローラ３１の長手方向における間隔Ｌ１が記録媒体搬送領域の加圧ローラ３１の長手方向における大きさよりも大きく構成されている。

このため、定着装置２０は、記録媒体搬送領域に溝部３１ｃが存在しないため、記録媒体Ｐにトナー像Ｔを定着する場合に、記録媒体Ｐが溝部３１ｃと対向し、加熱および加圧が不十分になりトナー像Ｔの定着が不十分となることを防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、溝部３１ｃが、溝幅Ｗが溝深さＤよりも大きく構成されている。

このため、定着装置２０は、加圧ローラ３１が、溝部３１ｃにおいて定着ベルト２１と離間している距離が近いため、定着ベルト２１の有する熱が加圧ローラ３１に伝わりやすくなっている。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、グリップ部３１ｂの加圧ローラ３１の長手方向における長さＬ３が、定着ベルト２１と接触し定着ベルト２１および加圧ローラ３１の間に発生するスリップを防止するのに十分な長さであるように構成されている。

このため、定着装置２０は、グリップ部３１ｂでの定着ベルト２１との接触により、定着ベルト２１と加圧ローラ３１との間に発生するスリップを防止することができるグリップ力を確保することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、一方の溝部３１ｃの形状と他方の溝部３１ｃの形状が、加圧ローラ３１の長手方向中心の位置において長手方向に対して直交する中心軸Ｃに対して線対称な形状であるように構成されている。

このため、定着装置２０は、定着ベルト２１が加圧ローラ３１との接触により、片方の端部側に寄ってしまうことを防止することができる。

また、本実施の形態に係る定着装置２０は、溝部３１ｃが、加圧ローラ３１を正面視した状態において、加圧ローラ３１の上面でグリップ部３１ｂと接する点および加圧ローラ３１の下面でグリップ部３１ｂと接する点の加圧ローラ３１の長手方向における離隔距離Ｌ２が、溝幅Ｗよりも大きくなるよう構成されている。

これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１の表面に、加圧ローラ３１が回転を続けても溝部３１ｃと常に対向し加圧ローラ３１と非接触になってしまう領域が存在せず、定着ベルト２１の表面の局所的な温度上昇による定着ベルト２１の劣化を防止できる。

なお、本実施の形態において、ヒータ２５は、ハロゲンヒータが採用されているが、これに限らず、例えば誘導加熱方式の熱源であってもよい。

また、本実施の形態において、加熱部材２２の断面形状は、ほぼ円形になるように形成したが、これに限らず、多角形になるように形成されてもよい。

また、本実施の形態において、加圧ローラ３１の内部には芯金３２のみを有する構成となっているが、これに限らず、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けてもよい。

また、本実施の形態において、定着ベルト２１の直径は、加圧ローラ３１の直径と異なっていればよく、例えば加圧ローラ３１の直径よりも小さくなるように形成してもよい。この場合、ニップ部における定着ベルト２１の曲率は、加圧ローラ３１の曲率よりも小さくなるため、ニップ部から送出される記録媒体Ｐが定着ベルト２１から分離されやすくなる。また、定着ベルト２１の直径は、加圧ローラ３１の直径よりも大きくなるように形成することもできる。

ここで、定着装置２０においては、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ３１の直径との関係によらず、加圧ローラ３１の加圧力が加熱部材２２に作用しないように構成されている。

また、本実施の形態では、加圧ローラ３１を定着装置２０の加圧回転体に採用しているが、これに限らず、定着ローラによって構成される定着器において用いてもよい。

また、本実施の形態において、加圧ローラ３１の弾性層３３と耐熱層３４は、一体に形成されているが、これに限らず、弾性層３３の表面に別部材として形成された耐熱層３４を接着してもよい。

また、本実施の形態において、加圧ローラ３１の溝部３１ｃは、直線形状で構成されているが、これに限らず、図６に示すように、加圧ローラ３１の円周方向に沿って蛇行する形状であってもよい。

これにより、定着装置２０は、定着ベルト２１の表面に、加圧ローラ３１が回転を続けても溝部３１ｃと常に対向し加圧ローラ３１と非接触になってしまう領域が存在せず、定着ベルト２１の表面の局所的な温度上昇による定着ベルト２１の劣化を防止できる。

なお、本実施の形態では、定着装置をタンデム型カラープリンタに適用した例を示しているが、定着装置は、ファクシミリ装置や複写機等の画像形成装置に適用してもよい。

１ 画像形成装置
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（ベルト部材）
２５ ヒータ（熱源）
３１ 加圧ローラ（加圧回転体）
３１ａ 耐熱性シート部（加圧部）
３１ｂ グリップ部（接触部）
３１ｃ 溝部
３３ 弾性層
３４ 耐熱層
Ｃ 中心軸
Ｄ 溝深さ（深さ寸法）
Ｌ２ 離隔距離（離隔寸法）
Ｐ 記録媒体
Ｗ 溝幅（幅寸法）

特開平０９−１２６２２５号公報

Claims (10)

1. 内部に熱源を有し両端が接合されたベルト部材と、
   前記ベルト部材に接触して回転する加圧回転体とを備える定着装置であって、
   前記加圧回転体は、弾性層の表面に耐熱層が形成されている加圧部であって、記録媒体が搬送された場合に、前記記録媒体が搬送される領域で前記記録媒体を介して前記ベルト部材と接触する加圧部と、
   前記弾性層が表出している接触部であって、前記記録媒体が搬送される領域の長手方向外側の領域で前記ベルト部材に接触する接触部と、
   前記加圧部と前記接触部との境界線上に形成されている前記加圧回転体に対する切込みである溝部とを備え、
   前記溝部は、前記加圧回転体の長手方向に対して直交する方向を除いて前記加圧回転体の円周方向に形成されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧回転体は、弾性を有する弾性層と、前記弾性層の表面に設けられ耐熱性を有する耐熱層とによって構成され、
   前記弾性層および前記耐熱層は、前記加圧回転体に一体に形成されるとともに、前記耐熱層を除去することで前記接触部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルト部材および前記加圧回転体は、それぞれ直径が異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記溝部は、一方の溝部と他方の溝部との前記加圧回転体の長手方向における間隔が前記記録媒体の搬送される領域の前記加圧回転体の長手方向における大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記溝部は、幅寸法が深さ寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記接触部は、前記加圧回転体の長手方向における長さが、前記ベルト部材と接触し前記ベルト部材および前記加圧回転体の間に発生するスリップを防止するのに十分な長さであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記溝部の形状は、一方の前記溝部の形状と他方の前記溝部の形状が、前記加圧回転体の長手方向中心の位置において長手方向に対して直交する軸に対して線対称な形状であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記溝部は、前記加圧回転体を正面視した状態において、前記加圧回転体の上面で前記接触部と接する点および前記加圧回転体の下面で前記接触部と接する点の前記加圧回転体の長手方向における離隔寸法が、前記幅寸法よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
9. 前記溝部は、前記加圧回転体の円周方向に沿って蛇行していることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項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。

Images