JP4404543B2

JP4404543B2 - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4404543B2
Application number: JP2002357244A
Authority: JP
Inventors: 重夫黒高; 聡彦馬場; 勝博越後; 貴史藤田; 廣和池上; 尚志菊地; 淳中藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2022-12-09
Also published as: JP2004191514A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１特開平０９−４４０１４号公報
特許文献２特開平２００２−１４８９８３号公報
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはそれらの機能を複数備える複合機等の画像形成装置においては、熱ローラ（ヒートロール）方式の定着装置が広く用いられている。また、その定着ローラの熱源としては、ハロゲンランプを用いたハロゲンヒータが多く使用されてきた。
【０００３】
近年の環境規制、環境保護意識の高まりから、各種画像形成装置では待機時には定着ヒータへの通電を遮断し必要な時のみ通電して、消費電力を低減することが行われている。このような省エネ型の画像形成装置では、印刷時に定着ローラの表面温度が迅速に設定温度まで達する必要がある。従来のハロゲンヒータで加熱する方式では、芯金肉厚を１ｍｍ以下にする定着ローラ基体の薄肉化が行われており、これにより定着ローラの熱容量を軽減し、定着ローラを急速に設定温度まで立ち上げることができる。
【０００４】
しかし、定着ローラが剛体で形成されている場合は定着時における接触面が記録媒体上の凹凸に対して追従しないので、密着接触ができずに微小な光沢ムラなどの画質劣化という問題が生じる。モノクロ機では問題とならないレベルでも、カラー機では特に顕著に現れるため、カラー機の高画質化には定着面に弾性を持たせることは必須である。
【０００５】
そこで、カラー機では定着ローラ、加圧ローラともに弾性層（主にシリコーンゴム）を有する構成とし、ローラ内部に配置したハロゲンヒータにより内部から加熱を行う定着装置が主流である。しかしながら、このようなローラ定着方式では熱容量が膨大なものとなってしまう上、ローラ内部から表層への伝熱性が悪く、立ち上がりは著しく遅くなり、待機時に常に余熱を行わなければならず、省エネにはならない。
【０００６】
その対策として、近年、カラー機において弾性層を有するローラ方式ではない定着方式が検討されている。例えば、特許文献１には、磁場の作用で電磁誘導発熱する発熱層を含む加熱用フィルムであり、少なくとも上記発熱層、弾性層、離型層がこの順で積層されて構成されていることを特徴とする加熱用フィルムと、該フィルムに圧接してニップ部を形成する加圧部材と、磁場を作用させて該フィルムの発熱層部分を電磁誘導発熱させる磁場発生手段とを有し、ニップ部のフィルムと加圧部材との間に被加熱材を導入してフィルムと一緒に搬送させることで被加熱材を加熱するようにした加熱装置が提案されている。
【０００７】
また、特許文献２では、導電層を有する薄肉の加熱ベルトを、磁界発生手段が発生する磁界によって誘導加熱し、その加熱ベルトと相対して設けられる加圧部材とのニップ部で、記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置において、加熱ベルトのループ内側に弾性層を有する押圧部材を配置し、この押圧部材を加熱ベルトを介して加圧部材に押圧することにより、定着のためのニップ部を形成するようにした定着装置が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、加熱フィルムを挟んで加圧部材に相対する励磁コイル支持体は弾性体でないため、加熱用フィルムに弾性層を有していても、良好な画質を得るための効果が発揮しきれておらず、また、ニップ内部の圧力分布も規定されていないため、梨地と呼ばれる異常画像が発生するおそれがある。加熱フィルムの弾性層を厚くすると、フィルム自体の熱容量が増大してしまい、立ち上がり時間が著しく増大されてしまう。
【０００９】
また、特許文献２のものは、立ち上がり時間をほとんどゼロにするとともに、ニップ部の圧力分布によりカラー画像においても良好な用紙剥離性能が得られるが、定着ベルト自体には弾性層を有していないため、画質向上の効果に対してはやはり限界が見られるという問題がある。定着ベルトに弾性層を用いた上で、ニップの出口側である程度の圧力を画像面に与えないと、微小な光沢ムラを有する梨地と呼ばれる異常画像が発生してしまう。つまり、良好な用紙剥離性能が得られても、梨地は発生することは多々ある。
【００１０】
本発明は、従来の定着装置及び画像形成装置における上述の問題を解決し、高画質化と省エネ化を同時に達成することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。
【００１３】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、加熱手段により加熱される無端ループ状の定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材のループ内に配置され定着部材を加圧部材に圧接させる押圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との接触により形成されるニップに未定着トナー像を担持する記録材を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着部材は、少なくとも基材層，弾性層，表面離型層から構成され、前記押圧部材は、前記定着部材を押圧して前記ニップを形成させる部分が弾性部材で構成されるとともに、当該押圧部材による前記定着部材の前記加圧部材への圧力分布が前記ニップの入り口側よりも出口側で高くなっており、前記押圧部材の弾性部材がソリッドゴムと発泡状ゴムからなる２層を有し、前記ソリッドゴムの層厚が前記ニップの入り口側よりも出口側で大きく、前記押圧部材は、前記定着部材との摺動面がソリッドゴムで構成され、該ソリッドゴム材料としてフッ素ゴムを用いることを提案する。
【００１４】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、加熱手段により加熱される無端ループ状の定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材のループ内に配置され定着部材を加圧部材に圧接させる押圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との接触により形成されるニップに未定着トナー像を担持する記録材を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着部材は、少なくとも基材層，弾性層，表面離型層から構成され、前記押圧部材は、前記定着部材を押圧して前記ニップを形成させる部分が長方形断面形状の弾性部材で構成されるとともに、当該押圧部材による前記定着部材の前記加圧部材への圧力分布が前記ニップの入り口側から出口側に向かって連続的に高くなるように構成され、前記弾性部材は硬度の異なる第１部材と第２部材の２つの部材から構成され、前記第１部材の硬度が前記第２部材の硬度よりも小さく、前記ニップの入り口側から出口側に行くにしたがって連続的に前記第１部材の厚さが薄くなり前記第２部材の厚さが大きくなるように構成されて前記第１部材と前記第２部材が互いに逆向きとなった三角形の断面形状をしており、前記第１部材が発泡状ゴムであり、前記第２部材がソリッドゴムであり、前記定着部材との摺動面が前記ソリッドゴムであり、該ソリッドゴム材料としてフッ素ゴムを用いることを提案する。
【００１６】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記押圧部材は、前記弾性部材を支持する支持部材がセラミクッスにより形成されることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記押圧部材は、前記弾性部材を支持する支持部材の前記定着部材に接触する部分がセラミクッスにより形成されていることを提案する。
【００１７】
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置により解決される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の一例が装着された画像形成装置の断面構成図である。この画像形成装置の全体的な構成と動作については後述するとして、先に定着装置について説明する。
【００１９】
図２は、定着装置の第１実施例を示す断面構成図である。この図に示す定着装置５０Ａは、定着ベルト５１，加熱ロール５２，定着ヒータとしてのハロゲンヒータ５３，弾性部材５４とその支持部材５５からなる押圧部材５６，加圧ローラ５７等から構成されており、これらが図示しない定着ケーシングに収められている。
【００２０】
無端状に構成された定着ベルト５１のループ内には加熱ロール５２及び押圧部材５６が配置される。加熱ロール５２はハロゲンヒータ５３を内蔵している。また、押圧部材５６は、弾性部材５４が定着ベルト５１の内側に接するように加圧ローラ５７に対向して設置され、図示しない加圧手段により、定着ベルト５１を挟んで加圧ローラ５７に一定の加圧力で押し当てられている。すなわち、押圧部材５６の弾性部材５４と加圧ローラ５７が定着ベルト５１を介して圧接されることにより、定着ニップを形成している。
【００２１】
押圧部材５６にはバネなどの図示しない加圧手段により一定の加圧力が付与されているが、定着ニップ部内の圧力分布（用紙進行方向における圧力分布）が入口側（図では右側）よりも出口側（図では左側）の方が高くなるように構成してある。例えば、押圧部材の定着ニップ入口側、出口側、それぞれの裏側（図では上側）から異なるバネを用いて、圧力分布が出口側の方が高くなるようにする。
【００２２】
図示しない駆動機構により加圧ローラ５７が回転駆動されると、定着ベルト５１は図中時計回りに連れ回りする。定着ベルト５１は、ベルト内側が弾性部材５４及びその支持部材５５と摩擦摺動しながら回転する。また、定着ベルト５１はハロゲンヒータ５３により加熱される加熱ローラ５２に懸架され、その接触面で加熱される。本例では、迅速な立ち上がりを実現させるため、加圧ローラ５７と加熱ローラ５２は金属管の肉厚が１ｍｍ以下の薄肉ローラとしている。
【００２３】
記録媒体である転写紙Ｐを、押圧部材５６により定着ベルト５１と加圧ローラ５７とが圧接される定着ニップに通過させることにより、転写紙Ｐに担持された未定着トナーが熱と圧力とにより転写紙Ｐ上に定着される。
【００２４】
図３は、定着ベルト５１の構成を示す断面図である。
この図に示すように、定着ベルト５１は、離型層５１ａ，弾性層５１ｂ，基材層５１ｃからなる３層構造になっており、ループ内側から基材層５１ｃ，弾性層５１ｂ，離型層５１ａの順に積層されている。
【００２５】
離型層５１ａはフッ素系樹脂、高離型シリコンゴム等からなる耐熱離型層であり、厚さは１０〜３０μｍの範囲が良好な定着性・耐久性及び熱応答性を得る条件として望ましい。
【００２６】
弾性層５１ｂは充分に軟らかく耐熱性がある材料が望ましく、本例ではシリコーンゴムを用いている。厚さは１００〜３００μｍの範囲が望ましく、これより薄い場合は、弾性層の持つ効果が充分に活かされず、記録媒体が表面に持つ凹凸への追従がし難くなる。また、これより厚い場合は定着ベルト自体の熱容量が大きくなってしまうので、定着装置全体の高速な立ち上がりを阻害してしまう。
【００２７】
基材層５１ｃは耐熱性樹脂を用いており、材質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）等を使用する。厚さは５０〜１２５μｍが望ましく、これより薄い場合は充分な強度が得られず耐久性が低い、剛性が低くなり回転するベルトの搬送性が悪くなる、などの問題が生じ、逆に厚い場合は定着ベルト自体の熱容量が大きくなってしまうので、定着装置全体の高速な立ち上がりを阻害してしまう。
【００２８】
ベルト定着方式により迅速な立ち上がりを実現するとともに、定着ベルト５１が弾性層を有し、かつ、押圧部材５６の弾性部材５４を介して定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させ、定着ニップ部内の圧力分布が入口側よりも出口側の方が高くなるように構成したので、ニップの出口側で充分な加圧を行い、梨地画像の発生を防止することができる。
【００２９】
図４は、定着装置の第２実施例を示す断面構成図である。この図に示す定着装置５０Ｂは、定着ベルト５１の加熱に加熱ロールを用いず、定着ヒータであるハロゲンヒータ５３を定着ベルト５１のループ外に配置している。これ以外の基本構成は図２の定着装置５０Ａと同様である。
【００３０】
本例の定着装置５０Ｂでは、ハロゲンヒータ５３を定着ベルト５１のループ外で、定着ニップの上流側位置に配置して、定着ベルト５１を外部から輻射熱により加熱している。ハロゲンヒータ５３の周囲には、定着ベルト側に開口を有する反射板５８を設け、輻射ロスを低減するように構成している。押圧部材５６は図２の定着装置５０Ａと同じものであり、定着ベルト５１の構成も図３で説明したとおりである。
【００３１】
本例の定着装置５０Ｂにおいては、定着ベルト５１を懸架する加熱ロールがないため、定着ベルト５１は自身の剛性により円筒形の断面形状を保ちつつ加圧ローラ５７に従動回転する。押圧部材５６により押圧される定着ベルト５１と加圧ローラ５７による定着ニップ内に転写紙Ｐを通紙して定着を行うことは図２の定着装置５０Ａと同様である。
【００３２】
図５は、定着装置の第３実施例を示す断面構成図である。この図に示す定着装置５０Ｃは、定着ベルト５１の加熱に加熱ロールを用いず、定着ヒータであるハロゲンヒータ５３を加圧ローラ５７の内部に配置している。これ以外の基本構成は図４の定着装置５０Ｂと同様である。
【００３３】
本例の定着装置５０Ｃでは、ハロゲンヒータ５３を加圧ローラ５７の内部に配置して加圧ローラ５７を加熱し、この加圧ローラ５７が回転しながら定着ベルト５１の加熱を行う。押圧部材５６は図２の定着装置５０Ａと同じものであり、定着ベルト５１の構成も図３で説明したとおりである。
【００３４】
本例の定着装置５０Ｃにおいては、定着ベルト５１を懸架する加熱ロールがないため、定着ベルト５１は自身の剛性により円筒形の断面形状を保ちつつ加圧ローラ５７に従動回転する。押圧部材５６により押圧される定着ベルト５１と加圧ローラ５７による定着ニップ内に転写紙Ｐを通紙して定着を行うことは図２の定着装置５０Ａと同様である。
【００３５】
図６は、定着装置の第４実施例を示す断面構成図である。この図に示す定着装置５０Ｄは、定着ヒータとしてハロゲンヒータを用いず、抵抗発熱手段である加熱手段５９により定着ベルト５１を加熱している。これ以外の基本構成は図４の定着装置５０Ｂと同様である。
【００３６】
加熱手段５９は、摺動加熱層６０，電気絶縁層６１及び抵抗発熱層６２からなり、本例では断面が円弧状になっている。
摺動加熱層６０は金属などの高強度・高熱伝導性を有する基材層である。抵抗発熱層６２は金属薄膜または金属を含む導電性塗料などからなり、図示しない電極より電力の供給を受けて発熱し、電気絶縁層６１を介して摺動加熱層６０に熱を伝える。電気絶縁層６１はセラミックス、絶縁性の塗料などからなり、抵抗発熱層６２に流れる電流の摺動加熱層６０へのリークを防ぐ。
【００３７】
この加熱手段５９を定着ベルト５１の内部に配置し、その加熱手段５９の円弧の外側に相当する面に定着ベルト５１を懸架している。加熱手段５９はループ内側から定着ベルト５１を加熱し、定着ベルト５１の回動により定着ベルト５１と摩擦摺動する。そのため、加熱手段５９の摺動部（表層）に耐熱性を有する摩擦層を設けてもよい。押圧部材５６は図２の定着装置５０Ａと同じものであり、定着ベルト５１の構成も図３で説明したとおりである。押圧部材５６により押圧される定着ベルト５１と加圧ローラ５７による定着ニップ内に転写紙Ｐを通紙して定着を行うことは図２の定着装置５０Ａと同様である。
【００３８】
上記各実施例の定着装置においては、定着ベルト（フィルム）方式により迅速な立ち上がりを実現するとともに、定着ベルトに弾性層を有し、且つ定着ニップの出口側で加圧力を大きくして充分な圧力を記録媒体（の未定着トナー）に与えるので、梨地画像などの異常画像を防止することができる。すなわち、定着装置の短時間での立ち上がりによる省エネ効果と高画質とを同時に達成することができる。
【００３９】
図７は、定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させる押圧部材の別例を示す断面図である。この押圧部材５６Ｂは、上記各実施例の定着装置の押圧部材として用いることができる。
【００４０】
本例の押圧部材５６Ｂは、ソリッドゴム５４ａとスポンジ（発泡状ゴム）５４ｂとからなる弾性部材５４Ｂ及び支持部材５５から構成される。弾性部材５４Ｂは、定着ニップの出口側にソリッドゴム５４ａを、入口側にスポンジ５４ｂを配したものである。そのソリッドゴム５４ａとスポンジ５４ｂの硬度を比較すると、ソリッドゴム５４ａの方が硬度が大きくなっている。これにより、加圧ローラ５７に対向して定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させるとき、押圧部材５６Ｂを全体的に均等に変位させる（加圧する）ことで、ニップ内の出口側の圧力を入口側に比べて高くすることができる。すなわち、先に説明した押圧部材５６（弾性部材５４が１種類の部材からなるもの）の場合のように、加圧力の異なるバネを用いる必要がない。
【００４１】
図８は、定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させる押圧部材のさらに別の例を示す断面図である。この押圧部材５６Ｃは、上記各実施例の定着装置の押圧部材として用いることができる。
【００４２】
本例の押圧部材５６Ｃは、弾性部材５４Ｃがソリッドゴムとスポンジとからなることは図７の押圧部材５６Ｂと同様であるが、ソリッドゴム及びスポンジの配置・形状が図７の弾性部材５４Ｂとは異なっている。
【００４３】
すなわち、本例では図８に示すように、弾性部材５４Ｃのソリッドゴム５４ｃとスポンジ５４ｄは、互いに逆向きとなった三角形状の断面をしており、定着ニップの入口側ではスポンジ５４ｄが厚くてソリッドゴム５４ｃが薄くなっている。そして、ニップ出口側に行くにしたがってソリッドゴム５４ｃの厚さが大きくなるように構成されている。ソリッドゴム５４ｃとスポンジ５４ｄの硬度を比較すると、ソリッドゴム５４ｃの方が硬度が大きくなっている。これにより、加圧ローラ５７に対向して定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させるとき、押圧部材５６Ｃを全体的に均等に変位させる（加圧する）ことで、ニップ内の出口側の圧力を入口側に比べて高くすることができる。すなわち、先に説明した押圧部材５６（弾性部材５４が１種類の部材からなるもの）の場合のように、加圧力の異なるバネを用いる必要がない。
【００４４】
また、本例の押圧部材５６Ｃでは定着ベルト５１との摺動面がソリッドゴム５４ａとなるので、ソリッドゴム材料としてフッ素ゴムを用いれば、摺動面の摩擦抵抗を押さえることができ、定着ベルトの搬送能力を向上させることができる。
【００４５】
図９は、定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させる押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。この押圧部材５６Ｄは、上記各実施例の定着装置の押圧部材として用いることができる。
【００４６】
本例の押圧部材５６Ｄは、弾性部材５４Ｄが発泡倍率の異なる２種類のスポンジ５４ｃと５４ｄとから構成されている。定着ニップ出口側のスポンジ５４ｃは、入口側のスポンジ５４ｄよりも発泡倍率が小さくなっている。これにより、加圧ローラ５７に対向して定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させるとき、押圧部材５６Ｄを全体的に均等に変位させる（加圧する）ことで、ニップ内の出口側の圧力を入口側に比べて高くすることができる。すなわち、先に説明した押圧部材５６（弾性部材５４が１種類の部材からなるもの）の場合のように、加圧力の異なるバネを用いる必要がない。
【００４７】
図１０は、定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させる押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。この押圧部材５６Ｅは、上記各実施例の定着装置の押圧部材として用いることができる。
【００４８】
本例の押圧部材５６Ｅは、図２で説明した押圧部材５６に対し、支持部材５５上面（加圧ローラ５７と反対側）のニップ出口側に補強部材６３を設けたものである。弾性部材５４は１種類の弾性部材である。補強部材６３により、支持部材５５のニップ出口側の強度がニップ入口側よりも大きくなり、加圧時にニップ出口側の撓み量が入口側よりも小さくなる。したがって、加圧ローラ５７に対向して定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させるとき、押圧部材５６Ｅを全体的に均等に変位させる（加圧する）ことで、ニップ内の出口側の圧力を入口側に比べて高くすることができる。このため、加圧力の異なるバネを用いる必要がない。
【００４９】
図１１は、定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させる押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。この押圧部材５６Ｆは、上記各実施例の定着装置の押圧部材として用いることができる。
【００５０】
本例の押圧部材５６Ｆは、図１１に示すように、弾性部材５４は１種類の弾性部材である。しかし、支持部材５５Ｆの形状が、ニップ入口側で薄く出口側で厚い形状となっている。これにより、支持部材５５Ｆは加圧時にニップ出口側の撓み量が入口側よりも小さくなる。したがって、加圧ローラ５７に対向して定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させるとき、押圧部材５６Ｅを全体的に均等に変位させる（加圧する）ことで、ニップ内の出口側の圧力を入口側に比べて高くすることができる。このため、加圧力の異なるバネを用いる必要がない。
【００５１】
図１２は、定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させる押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。この押圧部材５６Ｇは、上記各実施例の定着装置の押圧部材として用いることができる。
【００５２】
本例の押圧部材５６Ｇは、支持部材として断熱性・強度ともに優れた特性を持つセラミックスからなる支持部材５５Ｇを使用している。支持部材５５Ｇの材質が異なる他は図２における押圧部材５５と同様である。本例の押圧部材５６Ｇでは、支持部材に熱伝導率の低い物質を用いることにより、押圧部材（支持部材）に伝熱することによるロスを低下させることができ、立ちあがり時間のさらなる短縮を図ることができる。なお、上記説明した各押圧部材５６及び５６Ｂ〜Ｆにおいても、支持部材をセラミックス製とすることができる。
【００５３】
図１３は、定着ベルト５１を加圧ローラ５７に圧接させる押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。この押圧部材５６Ｈは、上記各実施例の定着装置の押圧部材として用いることができる。
【００５４】
本例の押圧部材５６Ｈは、支持部材５５Ｈの定着ニップの入口側と出口側の部分（定着ベルト５１が接して摺動する部分）５５ａ，５５ａを断熱部として構成している。断熱部５５ａ，５５ａ以外の支持部材本体部（中央部）は金属などの高強度ではあるが熱伝導率の高い材料により形成されている。断熱部５５ａ，５５ａは、本例では、断熱性・強度ともに優れた特性を有するセラミクスからなっている。
【００５５】
本例の押圧部材５６Ｈにおいては、支持部材５５Ｈ（押圧部材５６Ｈ）の強度を保ちつつ、押圧部材（支持部材）に伝熱することによるロスを低下させることができ、立ちあがり時間のさらなる短縮を図ることができる。なお、上記説明した各押圧部材５６及び５６Ｂ〜Ｆにおいても、支持部材の定着ベルト５１と接触する部分をセラミックス製としても良い。
【００５６】
図１４は、定着装置の第５実施例を示す断面構成図である。この図に示す定着装置５０Ｅは、定着ヒータとしてハロゲンヒータを用いず、誘導加熱方式により定着ベルト１５１を直接加熱するものである。すなわち、定着ニップの上流側近傍における定着ベルト１５１のループ内に、コア６３及び誘導コイル６４からなる誘導加熱手段を配置し、この誘導加熱手段で発生する磁束が定着ベルト１５１に作用し、後述するベルト内部の発熱層に渦電流が発生して発熱する。
【００５７】
図１５は、本実施例で用いる定着ベルト１５１の構成を示す断面図である。この図の下側がベルトループの内側、図の上側がベルトループの外側になる。すなわち、ベルトの内側から順に基材層１５１ｄ，発熱層１５１ｃ，弾性層１５１Ｂ，離型層１５１ａを積層している。発熱層１５１ｃは、ニッケル，鉄などの強磁性体の金属であることが望ましい。発熱層の厚さは１０〜１００μｍの範囲が望ましく、これより薄い場合は電磁エネルギーが吸収しきれないため加熱効率が悪くなる。また、これより厚い場合は定着ベルト自体の剛性が高くなりすぎ、屈曲性が低下してベルトの搬送性に問題が生じてしまう。
【００５８】
最後に、図１のプリンタの概略構成と動作について簡単に説明する。なお、定着装置としては上記説明した各実施例のものを装着可能であり、図１では定着装置の符号を５０としてある。
【００５９】
図１に示すカラーレーザプリンタ１では、装置本体の下部に給紙部２が設けられ、その上方に作像部３を配置した構成となっている。装置上面には排紙トレイ４０が形成されている。図に破線で記録紙の搬送経路を示すように、給紙部２から用紙を給送し、作像部３にて形成した画像を用紙上に転写し、定着装置５０で定着して排紙トレイ４０に排紙する。なお、装置側面からは手差し給紙（符号：ｈ）が可能である。
【００６０】
また、装置本体の側面には両面装置９０が装着されており、定着後に用紙を表裏反転させ、両面搬送部３０を経て再給紙することも可能である。また、両面装置９０から、装置側面方向の図示しない排紙トレイに用紙を排出することが可能である。
【００６１】
作像部３には、給紙側を下に、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写搬送ベルト装置２０が配設されている。この転写搬送ベルト装置２０の上部走行辺に沿って、下から順にマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋが並んで配置されている。
【００６２】
各作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの構成は同じであるので、ここでは各色を示すアルファベット（Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｂｋ）を省いて説明する。
各作像ユニット４は、像担持体としての感光体ドラム５を備えており、該感光体ドラム５は図示していない駆動手段によって図中時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム５の回りには帯電ロール，現像装置，クリーニング装置等が設けられている。現像装置は本例ではトナーとキャリアからなる２成分現像装置であって、現像ロールに担持したトナーを感光体ドラム５に付与する。光書込み装置８からのレーザ光は、帯電ロールと現像ロールの間から感光体ドラム５に照射される。
【００６３】
無端ループ状の転写搬送ベルト２１は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３及び２つの対向ローラ２４，２４に巻回張架されている。転写搬送ベルト２１の上部走行辺の内側で、各色作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの感光体ドラム５に夫々対向する位置に、転写ブラシ２８がベルト２１に接触するように配置されている。この転写ブラシ２８には転写バイアスが印加される。そして、従動ローラ２３の上部にはベルト２１を挟んで紙吸着ローラ２７が設けられている。記録紙は従動ローラ２３と吸着ローラ２７の間からベルト２１上に送り出され、吸着ローラ２７に印加されたバイアス電圧によって静電的に転写搬送ベルト２１上に吸着された状態で搬送される。
【００６４】
転写搬送ベルト装置２０は、図示しない機構により、カラープリントの場合はベルト２１が４色の作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋ（の感光体ドラム）に接触する状態に保持され、黒単色プリントの場合は作像ユニット４Ｂｋ（の感光体ドラム）のみにベルト２１が接触する状態を保持するようになっている。
【００６５】
次に、プリント動作について説明する。
マゼンタ用の作像ユニット４Ｍにおいて、感光体ドラム５の表面は帯電ロール６によって所定の電位に均一に帯電される。露光装置８においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて図示しないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー７に照射し、シリンダーレンズ等を介して反射光を感光体ドラム５Ｍ上に導き、感光体ドラム５Ｍ上にマゼンタトナーで現像すべき静電潜像を形成する。この潜像に現像装置１０からトナーが付与され、マゼンタトナーの可視像となる。
【００６６】
一方、給紙部２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写搬送ベルト装置２０の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ対４０に一旦突き当てられる。カラープリント時、転写搬送ベルト装置２０では、上述したように転写搬送ベルト２１が押し上げられ、ベルト２１が４色の作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋ（の感光体ドラム）に接触している。そして、用紙は上記可視像に同期するようにしてベルト２１上に給送され、該ベルトの走行により感光体ドラム５Ｍに対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写ベルト２０の裏面側に配置された転写ブラシ２８の作用によりマゼンタトナーの可視像が用紙に転写される。
【００６７】
マゼンタ色の場合と同様にして、他の作像ユニット４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋにおいてもそれぞれの感光体ドラム５の表面に各トナーによる可視像が形成され、これら可視像は転写搬送ベルト２１によって搬送される用紙が各転写位置に到来するごとに重ね転写される。したがって、本実施形態のカラープリンタはフルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で用紙に重ね転写される。
【００６８】
いっぽう、モノクロプリントの場合は、転写搬送ベルト装置２０では、上述したように転写搬送ベルト２１が下降され、作像ユニット４Ｂｋ（の感光体ドラム）のみにベルト２１が接触している。そして、黒用の作像ユニット４Ｂｋのみにおいて感光体ドラム５の表面にブラックトナーの可視像が形成され、このＢｋの可視像に同期するようにしてベルト２１上に給送された用紙に対してＢｋトナー像が転写される。
【００６９】
トナー像転写後の用紙は、転写搬送ベルト２１から分離されて、定着装置５０により定着される。定着を終えた用紙は、装置本体の上面に設けられた排紙トレイ４０に排紙されるか、両面装置９０へ受け渡される。
【００７０】
両面装置９０から装置側面方向の図示しない排紙トレイに用紙を排出することもできるし、両面記録の場合は両面装置９０にて用紙の表裏を反転させ、両面搬送部３０を経て作像部３に用紙を再給紙し、用紙裏面に画像形成装置を形成することができる。両面記録後の用紙は、装置上面の排紙トレイ４０又は装置側面方向の図示しない排紙トレイに排出される。
【００７１】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、適宜な変更が可能である。また、画像形成装置各部の構成も、任意であり、画像形成装置としては、プリンタに限らず、複写機やファクシミリあるいは複合機であっても構わない。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、無端ループ状の定着部材によるベルト定着方式であるため迅速な立ち上がりを実現するとともに、定着ベルトが弾性層を有し、かつ、押圧部材の弾性部材を介して定着ベルトを加圧手段に圧接させ、定着ニップ部内の圧力分布が入口側よりも出口側の方が高くなるように構成したので、ニップの出口側で充分な加圧を行い、梨地画像の発生を防止することができる。
【００７９】
請求項３の構成により、押圧部材は、弾性部材を支持する支持部材がセラミクッスにより形成されるので、伝熱ロスを低減させて立ちあがり時間のさらなる短縮を図ることができる。
【００８０】
請求項４の構成により、押圧部材は、弾性部材を支持する支持部材の定着部材に接触する部分がセラミクッスにより形成されているので、伝熱ロスを低減させて立ちあがり時間のさらなる短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の一例が装着された画像形成装置の断面構成図である。
【図２】定着装置の第１実施例を示す断面構成図である。
【図３】その定着装置に用いられる定着ベルトの構成を示す断面図である。
【図４】定着装置の第２実施例を示す断面構成図である。
【図５】定着装置の第３実施例を示す断面構成図である。
【図６】定着装置の第４実施例を示す断面構成図である。
【図７】定着ベルトを加圧ローラに圧接させる押圧部材の別例を示す断面図である。
【図８】押圧部材のさらに別の例を示す断面図である。
【図９】押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。
【図１０】押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。
【図１１】押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。
【図１２】押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。
【図１３】押圧部材のさらにまた別の例を示す断面図である。
【図１４】定着装置の第５実施例を示す断面構成図である。
【図１５】その定着装置に用いられる定着ベルトの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
５０定着装置
５１定着ベルト（無端ループ状定着部材）
５１ａ離型層
５１ｂ弾性層
５１ｃ基材層
５２加熱ロール
５３定着ヒータ（加熱部材）
５４弾性部材
５５支持部材
５６押圧部材
５７加圧ローラ（加圧部材）
５９加熱手段
６０摺動加熱層
６１電気絶縁層
６２抵抗発熱層
６３コア
６４誘導コイル
１５１定着ベルト
１５１ｃ発熱層（強磁性体）

Claims

加熱手段により加熱される無端ループ状の定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材のループ内に配置され定着部材を加圧部材に圧接させる押圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との接触により形成されるニップに未定着トナー像を担持する記録材を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着部材は、少なくとも基材層，弾性層，表面離型層から構成され、
前記押圧部材は、前記定着部材を押圧して前記ニップを形成させる部分が弾性部材で構成されるとともに、当該押圧部材による前記定着部材の前記加圧部材への圧力分布が前記ニップの入り口側よりも出口側で高くなっており、
前記押圧部材の弾性部材がソリッドゴムと発泡状ゴムからなる２層を有し、前記ソリッドゴムの層厚が前記ニップの入り口側よりも出口側で大きく、
前記押圧部材は、前記定着部材との摺動面がソリッドゴムで構成され、該ソリッドゴム材料としてフッ素ゴムを用いることを特徴とする定着装置。
加熱手段により加熱される無端ループ状の定着部材と、該定着部材に圧接される加圧部材と、前記定着部材のループ内に配置され定着部材を加圧部材に圧接させる押圧部材とを有し、前記定着部材と前記加圧部材との接触により形成されるニップに未定着トナー像を担持する記録材を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着部材は、少なくとも基材層，弾性層，表面離型層から構成され、
前記押圧部材は、前記定着部材を押圧して前記ニップを形成させる部分が長方形断面形状の弾性部材で構成されるとともに、当該押圧部材による前記定着部材の前記加圧部材への圧力分布が前記ニップの入り口側から出口側に向かって連続的に高くなるように構成され、
前記弾性部材は硬度の異なる第１部材と第２部材の２つの部材から構成され、前記第１部材の硬度が前記第２部材の硬度よりも小さく、前記ニップの入り口側から出口側に行くにしたがって連続的に前記第１部材の厚さが薄くなり前記第２部材の厚さが大きくなるように構成されて前記第１部材と前記第２部材が互いに逆向きとなった三角形の断面形状をしており、
前記第１部材が発泡状ゴムであり、前記第２部材がソリッドゴムであり、前記定着部材との摺動面が前記ソリッドゴムであり、該ソリッドゴム材料としてフッ素ゴムを用いることを特徴とする定着装置。
前記押圧部材は、前記弾性部材を支持する支持部材がセラミクッスにより形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
前記押圧部材は、前記弾性部材を支持する支持部材の前記定着部材に接触する部分がセラミクッスにより形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の定着装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。