(57)【要約】【課題】ジャム処理時に、加熱部材と定着ベルト内面の接触領域が大きいため静止摩擦力が発生し、紙引き抜き時に紙が破れるなど、ジャム処理性が悪くユーザーに負担をかけてしまう。【解決手段】ジャム処理時に、加熱部材と定着ベルト内面の接触領域を小さくし、静止摩擦力を下げることでジャム処理性を向上する。ジャム処理時に、加熱部材の自由端を定着ベルト内側へたわませ、定着ベルト内面と加熱部材の接触領域を変える機構を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状に形成された定着ベルトと、前記定着ベルトとともに、未定着トナー像を保持した記録材が通過するためのニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接触して発熱し、薄板状の板金と前記板金上に発熱部を有した前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、前記薄板状板金は、片側が固定支持され、弾性的に変形しながら前記定着ベルトと周方向に沿って接触している定着装置において、前記加熱部材の自由端側には、ジャム処理時に前記加熱部材と前記定着ベルトの接触領域を変える機構を有する加熱部材接離部材を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記加熱部材接離部材は、前記加熱部材を前記定着ベルト内側へたわませるための駆動部と、長手方向に均一に力を伝える支持部材を有し、ジャム処理時に、前記加熱部材の自由端を長手均一に内側へたわませることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱部材接離部材は、前記加熱部材を前記定着ベルト内側へたわませる駆動力を有すること、を特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材接離部材は、前記加熱部材を繰り返したわませ引き離しを行うことができる剛性と駆動制御性を有すること、を特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未定着画像又は定着画像を担持した記録媒体（被記録材）に加熱処理を施す定着装置、及び記録媒体に形成担持させた未定着像を熱定着処理する像定着装置として前記定着装置を具備した電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置は、一般的に、記録媒体に担持させた未定着画像を記録媒体に定着せしめる定着装置、前記未定着画像を前記記録媒体に仮に定着せしめる仮定着装置、及び定着画像を担持した記録媒体の表面性を改質する表面改質装置として実用に供されている。
【０００３】
便宜上、複写機・プリンタ等の画像形成装置に具備させるトナー画像を記録媒体に加熱定着させる像加熱装置（定着装置）を例にして説明する。画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段部で記録媒体（転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙・封筒等）に転写方式あるいは直接方式にて形成担持させた画像情報の未定着画像（トナー画像）を記録媒体に固着画像として加熱定着させる定着装置としては、近年ではクイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の加熱装置が実用化されている。定着部材としての無端帯状フィルムを介して、加熱部材としてのヒータと、加圧部材としての加圧ローラとで形成される圧接ニップ部に未定着画像（トナー画像）を担持した記録媒体を挿通し、前記無端帯状フィルムと一緒に搬送させて、前記無端帯状フィルムを介して付与されるヒータからの熱と圧接ニップ部の加圧力によって、未定着画像を記録媒体に定着させるものである。
【０００４】
さらには、特許文献１や特許文献２にあるように無端状フィルムの内周面に、加熱する薄板状の加熱部材を有して、無端状フィルムに内周面から周方向に沿って接触させることで、広範囲で無端状フィルムを加熱させる、いわゆる面状発熱体構成の定着装置及び画像形成装置も提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１２７７２８号公報
【特許文献２】特開２０１５−７９１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
薄板状板金に押し当てられた面状発熱体と定着ベルト内面の接触領域が大きな定着構成において、ジャム処理時は定着ベルト内面と加熱部材接触部に大きな静止摩擦力が発生する。そのため、紙を引き抜く際に紙の破断や、紙が引き抜きにくいという問題が生じる。
【０００７】
そこで本発明は、ジャム処理時に自由端側の薄板状板金を定着ベルト内面側へたわませて、加熱部材と定着ベルト内面の接触領域を小さくして紙引き抜き時の静止摩擦力を下げ、ジャム処理性の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、
無端状に形成された定着ベルトと、前記定着ベルトとともに、未定着トナー像を保持した記録材が通過するためのニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接触して発熱し、片側が固定支持された薄板状の板金と前記板金上に発熱部を有した前記定着ベルトを加熱する加熱部材と、を有し、前記薄板状板金は、弾性的に変形しながら前記定着ベルトと周方向に沿って接触し、前記加熱部材の自由端側には、ジャム処理時に前記加熱部材を前記定着ベルト内面側へたわませる機構を有する加熱部材接離部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る定着装置によれば、ジャム処理時に定着ベルト内周面から周方向に沿って接触している加熱部材と定着ベルト内面の接触領域を変える。定着ベルト内面と加熱部材の接触領域を一定量以上減少させることで、定着ベルト内面と加熱部材の静止摩擦力が下がり、紙が引き抜きやすくなるため、ジャム処理性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る定着装置の概略構成を示す模式的上面図である。
【図４】ヒータ（加熱部材）の概略構成を示す模式的断面図である。
【図５】ヒータ（加熱部材）の概略構成を示す模式的上面図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る定着装置の効果を示す図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る定着装置の効果を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る定着装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の添付図面に基づき、本発明における実施の形態に関して説明する。尚、以下の実施例では電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタを例に説明する。
【実施例１】
【００１２】
［画像形成装置］
図１は、本実施形態における画像形成装置を好適に示す一例として、レーザプリンタ１００（以下、プリンタ１００）の概略構成を示す模式的断面図である。
【００１３】
プリンタ１００は、プリンタ１００の本体外部に設けられたホストコンピュータ等の出力装置（図示せず）からの提供情報に応じた画像を記録媒体Ｐに記録する形態の画像形成装置である。潜像担持体としての感光ドラム１０１は、その表面が有機感光体を主成分とする光導電層であって、プリンタ１００本体に設けられた駆動機構（図示せず）により、矢印Ａの時計方向に回転駆動される。
【００１４】
感光ドラム１０１は、帯電手段である帯電ローラ１０２によって所定電位に一様均一に帯電されたのち、出力装置からの提供情報に応じて露光手段としての露光装置１１５から露光される露光光としてのレーザー光１０３により、その外周面に前記提供情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１０４の現像剤としてのトナーＴを担持した現像スリーブ１０６によりトナー像として可視像化される。
【００１５】
ここで、記録媒体Ｐは、給紙カセット１０７より給紙ローラ１１２によって１枚ずつ取り出され、経路Ｂを通り、記録媒体Ｐ先端と感光ドラム１０１の外周面にトナーＴにより可視像化された画像形成部先端とが同期するようにレジストローラ対１１３によって所定のタイミングで、転写手段である転写ローラ１０８と感光ドラム１０１の転写ニップ部に導入され、電気的作用により、感光ドラム１０１上のトナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。
【００１６】
転写工程を終えた感光ドラム１０１上の転写残トナーは、クリーニングブレード１０９により感光ドラム１０１上から取り除かれてクリーニング装置１１０に回収される。クリーニング工程を終えた感光ドラム１０１は、再び画像形成プロセス（帯電→露光→現像→転写→クリーニング）を繰り返して、記録媒体Ｐ上に未定着トナー画像が形成される。
【００１７】
一方、未定着トナー像を担持した記録媒体Ｐは定着装置１１１に導入され、加圧・加熱されて、トナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。
【００１８】
定着装置１１１から排出された記録媒体Ｐは、経路Ｃを通り、印字面が上になってプリンタ１００から排出されるフェイスアップ（ＦＵ）排紙と、経路Ｄを通り、印字面が下になってプリンタ１００から排出されるフェイスダウン（ＦＤ）排紙とを選択されて、プリンタ１００から排出される。また、プリンタ１００は、本実施形態にあっては、プリンタ１００本体に設けられたエンジンコントローラ１１４により、感光ドラム１０１や現像装置１０４等の各装置が統括的に制御されるようになっている。
【００１９】
［定着装置］
次に定着装置１１１について説明する。図２は本実施例における定着装置１１１の概略断面図である。定着ベルト３０１と、この定着ベルト３０１の外周面と接触するように配置された加圧ローラ４０１と、定着ベルト３０１の内側で加圧ローラ４０１と対向するように配置され、加圧ローラ４０１の外周面と定着ベルト３０１との間で接触領域（以下ニップ部）を形成するように定着ベルト３０１を挟み込むニップ部材３０３と、定着ベルト３０１の内周面で、周方向に沿って定着ベルト３０１と接触することで、定着ベルト３０１を加熱させる薄板状の加熱部材３０２と、を備えている。加圧ローラ４０１が回転駆動をすることで、定着ベルトは従動回転し、トナー像Ｔが転写された記録材Ｐはトナー像Ｔが載った面を定着ベルト３０１側に向けた状態で加圧ローラ４０１と定着ベルト３０１との間のニップ部に送られる。そして、記録材Ｐ上のトナー像Ｔは加熱部材３０２によって加熱された定着ベルトに加熱され、加圧ローラ４０１側から加圧されることで、記録材Ｐに圧着される。
【００２０】
定着ベルト３０１は耐熱性樹脂ポリイミドからなる基層と、基層上に積層されたフッ素系樹脂からなる表層とを有するフィルム状の部材で、表層を外側にして無端状に形成されたものである。基層の厚みは７０μｍで表層の厚みは１５μｍとしている。この定着ベルト３０１は外力がかからない自由状態では断面がほぼ真円の筒形状となるものである。本実施例では、外径は２５ｍｍ、長手方向３４０ｍｍの寸法になっている。
【００２１】
加圧ローラ４０１はアルミニウム金属からなる芯金４０１ｃの外周面に弾性層４０１ｂ、弾性層４０１ｂの外周面をフッ素系樹脂チューブからなる表層４０１ａで覆っている。弾性層４０１ｂはシリコーンゴムからなる弾性部材であり、厚み１０ｍｍほどで芯金４０１ｃの外周面に形成されている。また、表層４０１ａは厚み１０μｍとしており、加圧ローラ４０１としての外径は２５ｍｍとしている。
【００２２】
ニップ部材３０３は、定着ベルト３０１の内周面から加圧ローラへ向けて支持部３０４にっよって押し付けられることでニップを形成する長軸状の部材であり、シリコーンゴムで形成された耐熱性を有する弾性材料を使用している。
【００２３】
また、支持部３０４は金属板を断面形状がほぼＬ字状となるように曲げ加工された部材を組み合わせて長軸状の棒状としたものであり、軸線方向でニップ部材３０３を支持して、定着ベルト３０１の内側に位置する。そして、両端部で支持されてニップ部材３０３が加圧ローラ４０１側に押し付けられるように押圧力が付与される。本実施例では、押圧力は片側１５０Ｎで両側合計３００Ｎとしている。また、ニップ部材３０３は支持部３０４のＬ字先端部と、支持部３０４にビス締めされることで固定された板金３０４ｂによって、記録材搬送方向両端部を支持されることで、位置を固定している。
【００２４】
加熱部材接離部材５０１は、加熱部材３０２の自由端側に加熱部材支持部５０１ａがビスＹを介して固定支持されている。加熱部材支持部５０１ａは加熱部材３０２の自由端を均一に加圧できる剛性部材で構成され、例えば鉄やＳＵＳ４３０やＳＵＳ３３０等を用いることができる。加熱部材支持部５０１ａの両端部を結合部５０１ｂが結合して一体となっており、駆動部５０１ｃからの回転エネルギーを５０１ａに伝える役割を果たしている。
【００２５】
ジャム処理時は駆動部５０１ｃがベルト内側に駆動し定着ベルト３０１内面と加熱部材３０２の非接触領域Ｚが発生することで静止摩擦力を下げることができ、ジャム処理性が向上する。
【００２６】
図３は本発明の実施形態１に係る定着装置の概略構成を示す模式的上面図である。加熱部材支持部５０１ａは定着ベルト３０１の長手長３４０ｍｍより長く、両端部が露出している。
【００２７】
加熱部材支持部５０１ａと結合部５０１ｂと駆動部５０１ｃは、長手方向で支持部５０１ｄによって結合しており、両端部は同期して駆動するようになっている。
【００２８】
加熱部材３０２の詳細な断面形状を図４、上面の形状を図５に示す。加熱部材３０２は、基材３０２ａが弾性的に変形可能な薄板状の部材であり、本実施例では材料としてステンレスを使用している。基材３０２ａ上に絶縁層３０２ｃが発熱層３０２ｂを挟み込むように形成されている。図５に示すように発熱層３０２ｂは予め定められたパターンを描く発熱部の一例として機能する。なお、図５では絶縁層３０２ｃは不図示。基材３０２ａは長手方向３２０ｍｍ、短手方向５５ｍｍの寸法になっている。さらに、基材３０２ａの定着ベルト周回方向と直交する長手方向の両側に発熱層３０２ｂと電気的に接続された給電部３０２ｄ、３０２ｅが形成されている。画像形成装置の交流電源ユニットから給電部３０２ｄを介して発熱層３０２ｂ、給電部３０２ｅと導通することで発熱層３０２ｂに電力が供給され、加熱部材３０２が発熱し、定着ベルト３０１と加熱部材３０２が内周面で接触することで定着ベルト３０１を加熱している。
【００２９】
本実施例では発熱層３０１ｂは例えば厚さ３０μｍのステンレス箔からなる。例えばＳＵＳ４３０やＳＵＳ３３０等を用いることができ、予め定められたパターンを描くことでより均一に発熱を行うようにしている。ここで、予め定められたパターンは図５に示すように円弧上の箇所と直線状の箇所からなるＵ字形状の基本パターンから連続して接続することにより形成されている。また、絶縁層３０２ｃは発熱層３０１ｂを絶縁するとともに発熱層３０１ｂに折り曲りが生じないように保護するための層でもある。本実施例では発熱層３０１ｂを挟む形で二層の構造をとる。また、このとき、発熱層３０１ｂの上側の層と下側の層で、発熱層３０１ｂを挟み込み、熱圧着を行うことで絶縁層３０２ｃ内部に発熱層３０１ｂを内包される構造としている。
【００３０】
また、加熱部材３０２は定着ベルト３０１の周回方向における記録材搬送方向の下流側端部３０２ｈの領域が、ニップ部材３０３の支持部３０４とビスにより固定されたＬ字型板金３０４ａとＩ字型板金３０４ｃでビスＸを介して固定支持されている。ビスＸにて固定支持される箇所を基材３０２ａの３０２ｈの領域で長手方向における長手方向中央に１か所と長手方向両端に２か所有し、長手方向計３か所以上でビスＸにより固定支持されている。そして、定着ベルト３０１の周回方向における記録材搬送方向の上流側端部は自由端となっており、加熱部材支持部５０１ａと自由端はビスＹによりビスＸ同様に、長手方向計３か所以上で固定支持され、加熱部材３０２の基材３０２ａの弾性反発力により、定着ベルト３０１の内周面に沿って接触するものとなっている。加熱部材３０２から定着ベルト３０１への接触圧を均等にするため、固定端側の曲率半径が１５ｍｍであるのに対し、自由端側は曲率半径が３５ｍｍとしている。
【００３１】
図６は本実施例によって加熱部材支持部５０１ａを内向きに引き込んだときの、定着ベルト３０１と加熱部材３０２の間の接触領域と関係を示している。加熱部材３０２は、固定端側から自由端側にむけて曲率半径を大きくしている。定着ベルト３０１と周方向に沿って接触させるには、加熱部材３０２の自由端を約２ｃｍ程度たわませて接触させており、そのときに加熱部材３０２のもつ最大応力は約１６ｋｇである。定着ベルト３０１と加熱部材３０２の静止摩擦係数を例えば０．２０とすると、ジャム処理時に約３．２ｋｇの静止摩擦力が生じている。
【００３２】
静止摩擦力は垂直抗力と静止摩擦係数の積だが、本実施例では接触領域と垂直抗力が線形関係なので、図６のような静止摩擦力の分布となる。図６の静止摩擦力に下限があるのは、加熱部材３０２の自由端にある加熱部材支持部５０１ａを約５．５ｋｇで内面側へ引き込んだとき、加熱部材３０２の自由端は約４ｃｍ内側にたわむが、その場合ニップ形成部材３０３および支持部３０４と加熱部材３０２の自由端が接触し、これ以上接触領域を小さくできないため、このときの静止摩擦力を下限としている。
【００３３】
ジャム発生時に紙が引っ張りに対してどの程度の応力に耐えられるのかについては、図７に示している。例えばＡ４普通紙の場合は３０ＭＰａまで引っ張りに耐えられるため、紙の長手２９７ｍｍで均一に引っ張った場合、約８０．２ｋｇまでは紙は耐えるが、ジャム処理の仕方によって２０ｍｍの幅に応力が集中すると、５．４ｋｇの引っ張り力で紙は破れてしまう。本実施例では、加圧ローラ４０１の押圧力は片側１５０Ｎで両側合計３００Ｎとしているため、紙と定着ベルト３０１表面、紙と加圧ローラ４０１、の静止摩擦係数を例えば０．０５とすると、押圧時に紙にかかる静止摩擦力はそれぞれの静止摩擦力の和で３．０ｋｇの静止摩擦力が発生する。これに、定着ベルト３０１と加熱部材３０２に発生する静止摩擦力を足した値が、紙引っ張り時に発生する静止摩擦力である。
図７に示すように、実施例１によって、従来例では約６．２ｋｇの力で紙を引き抜く必要があったが、約４．６ｋｇの力で紙を引き抜くことが可能である。
【実施例２】
【００３４】
［画像形成装置］
実施例１と同一の為、説明を省略する。
【００３５】
［定着装置］
実施例１の加熱部材接離部材では、加熱部材自由端のみを内側へたわませる機構としていたが、実施例２では、加圧部材に接離可能な機構を備えたときの場合を示している。図８に示すように、加圧ローラ４０１が定着ベルト３０１から離間できる機構を有するとき、加熱部材３０２の自由端にある加熱部材支持部５０２ａが、加圧部材支持部５０２ｃと連結部５０２ｄによって動きが連動するようにしている。支点５０２ｂから加熱部材支持部５０２ａまでの長さをＡ、支点５０２ｂから加圧部材支持部５０２ｃまでの長さをＢとしたとき、Ａ＋Ｂの長さが一定になるような強度を持つ材料で連結部５０２ｄが構成されている。本実施例では、加圧ローラ４０１が定着ベルト３０１から離間している場合、押圧力が片側３５Ｎで両側合計７０Ｎの押圧力がかかっている。紙と定着ベルト３０１表面、紙と加圧ローラ４０１、の静止摩擦係数を例えば０．０５とすると、押圧時に紙にかかる静止摩擦力はそれぞれの静止摩擦力の和で０．７ｋｇの静止摩擦力が発生する。定着ベルト３０１と加熱部材３０２の静止摩擦力は実施例１同等とし、加圧ローラ４０１が定着ベルト３０１から離間している場合に、実施例１の静止摩擦力の下限（図７参照）となっているとき、約２．３ｋｇの力で紙を引き抜くことが可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１００  画像形成装置、１１１  定着装置、３０１  定着ベルト、３０２  薄板状加熱部材、３０２ａ  基材、３０２ｂ  発熱層、３０２ｃ  絶縁層、
３０２ｄ，３０２ｅ  給電部、３０３  ニップ形成部材、３０４  支持部、
３０４ａ  Ｌ字型板金、３０４ｂ  ニップ部材支持板金、３０４ｃ  Ｉ字型板金、
４０１  加圧ローラ、５０１  加熱部材接離部材、５０１ａ  加熱部材支持部、
５０１ｂ  結合部、５０１ｃ  駆動部、５０１ｄ  支持部、
５０２  加圧ローラ連動型加熱部材接離部材、５０２ａ  加熱部材支持部、
５０２ｂ  支点、５０２ｃ  加圧部材支持部、５０２ｄ  連結部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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