(57)【要約】【課題】接触面を平坦に形成しても、用紙の分離性や搬送性を確保できる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルト２１と、前記定着ベルト２１との間に、用紙が挟持搬送される加圧領域Ｎを形成する加圧ローラー２３と、前記加圧領域Ｎにおいて、前記定着ベルト２１を内周面の側から前記加圧ローラー２３に押し付ける押圧パッド２５と、を備える。前記押圧パッド２５は、前記加圧領域Ｎにおいて前記定着ベルト２１の内周面に接触する平坦部５１と、前記加圧領域Ｎよりも用紙の搬送方向Ｙの下流側に設けられて、前記平坦部５１から突出して前記定着ベルト２１の内周面に接触する突部５３と、を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトとの間に、用紙が挟持搬送される加圧領域を形成する加圧部材と、
前記加圧領域において、前記定着ベルトを内周面の側から前記加圧部材に押し付ける押圧パッドと、を備え、
前記押圧パッドは、
前記加圧領域において前記定着ベルトの内周面に接触する平坦部と、
前記加圧領域よりも用紙の搬送方向の下流側に設けられて、前記平坦部から突出して前記定着ベルトの内周面に接触する突部と、を有していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記突部は、前記加圧領域の出口との間において、前記定着ベルトと前記押圧パッドとの間に隙間が開くように形成されてい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】
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記用紙に定着する請求項１又は２に記載の定着装置と、を備えている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、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
摺動方式の定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、定着ベルトとの間に加圧領域を形成する加圧ローラーと、加圧領域において定着ベルトの内周面に接触する接触面を有する押圧パッドと、を備えている。
【０００３】
このような摺動方式では、特許文献１に記載されているように、押圧手段（押圧パッド）が、ニップ部（加圧領域）において定着ローラー（加圧ローラー）に押圧されて、凹状に弾性変形するように形成される場合がある。
【０００４】
このように押圧手段が定着ローラーの外周面に応じて凹状に弾性変形することで、ニップ幅を確保しやすかったり用紙の搬送方向を調整できたりするという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記特許文献１に記載された定着装置のように、押圧パッドが加圧ローラーに沿って湾曲する場合、加圧ローラーの表面の回転速度と用紙の搬送速度に差が生じ、トナーのズレによる画像不良や、封筒の表裏ずれやしわの発生などの問題が発生しやすい。
【０００７】
一方で、押圧パッドの接触面を平坦に形成すると、加圧ローラーの表面の回転速度と用紙の搬送速度に差がなくなり、画像不良や、封筒の表裏ずれやしわの発生などが発生しにくい。しかし、接触面を平坦にした場合、加圧領域の出口での定着ベルトの曲率が小さいので、用紙がベルトから分離しにくく、分離不良が発生しやすい。また、加圧領域と通過後の用紙の搬送方向が、平坦面に沿った方向に限定されるという問題もある。
【０００８】
本発明は上記事情を考慮し、接触面を平坦に形成しても、用紙の分離性や搬送性を確保できる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトとの間に、用紙が挟持搬送される加圧領域を形成する加圧部材と、前記加圧領域において、前記定着ベルトを内周面の側から前記加圧部材に押し付ける押圧パッドと、を備え、前記押圧パッドは、前記加圧領域において前記定着ベルトの内周面に接触する平坦部と、前記加圧領域よりも用紙の搬送方向の下流側に設けられて、前記平坦部から突出して前記定着ベルトの内周面に接触する突部と、を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の定着装置において、前記突部は、前記加圧領域の出口との間において、前記定着ベルトと前記押圧パッドとの間に隙間が開くように形成されていることを特徴としてもよい。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を前記用紙に定着する前記定着装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、押圧パッドに突部を設けることで加圧領域の出口での定着ベルトの曲率が大きくなるので、押圧パッドの接触面を平坦に形成した場合でも、加圧領域を通過した用紙が定着ベルトから分離しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置の押圧パッドを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
【００１５】
まず、図１を用いて、画像形成装置の全体の構成について説明する。図１は画像形成装置の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側を画像形成装置の正面側（前側）とする。各図のＬ及びＲは、それぞれ左方向及び右方向を示す。
【００１６】
画像形成装置１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置５と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１１と、排紙された用紙Ｓが積載される排紙トレイ１３と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７と定着装置９とを通って排紙装置１１に向かう用紙Ｓの搬送経路１５が形成されている。
【００１７】
給紙装置５によって給紙カセット３から給紙された用紙Ｓは、搬送経路１５に沿って画像形成部７に搬送され、用紙Ｓにトナー像が形成される。用紙Ｓは搬送経路１５に沿って定着装置９に搬送され、定着装置９においてトナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは排紙装置１１から排出されて、排紙トレイ１３に積載される。
【００１８】
次に、図２を参照して、定着装置９について説明する。図２は定着装置の断面図である。
【００１９】
定着装置９は、無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１との間に加圧領域Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラー２３と、加圧領域Ｎにおいて、定着ベルト２１を内周面の側から加圧ローラー２３に押し付ける押圧パッド２５と、定着ベルト２１を加熱するＩＨヒーター２７と、を備えている。
【００２０】
定着ベルト２１は、所定の内径を有し、用紙Ｓの幅よりも長い幅を有する無端状ベルトである。定着ベルト２１は、可撓性を有する材料で形成され、基材層と、基材層の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。基材層は、Ｎｉ等の磁性金属や、ＣｕやＡｇ、Ａｌ等の金属を付与したポリイミド樹脂で形成されている。弾性層は、シリコンゴム等で形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成されている。また、基材層の内周面に摺動層が形成される場合もある。摺動層は、ポリイミドアミドやＰＴＦＥ等で形成されている。
【００２１】
定着ベルト２１の両端部は、定着ハウジング（図示省略）に回転可能に支持されている。
【００２２】
定着ベルト２１の中空部には、支持部材３１が配置されている。支持部材３１は、定着ベルト２１の幅方向に長い、断面形状がコの字状の部材であり、垂直壁３１ａと、垂直壁３１ａの上下端から直角に屈曲する上下の水平壁３１ｂと、を有している。支持部材３１は、垂直壁３１ａが右側で、上下の水平壁３１ｂ間の開口が左側を向く姿勢で、定着ベルト２１の中空部に配置されている。支持部材３１は、定着ベルト２１の中空部を貫通して、両端が定着ハウジングに固定されている。
【００２３】
支持部材３１には、ベルトガイド３３が支持されている。ベルトガイド３３は、定着ベルト２１の内周面に沿った円弧状の断面形状を有する反円筒状の部材であり、バネ性を有する材料で形成されている。ベルトガイド３３は、定着ベルト２１の内周面の左半分に対向するように、定着ベルト２１の中空部に配置されている。ベルトガイド３３の下端部は、支持部材３１の下側の水平壁３１ｂに固定されている。これにより、ベルトガイド３３は支持部材３１に片持ち式に支持される。ベルトガイド３３は、定着ベルト２１の内周面に接触することで、下端部を中心として図２の時計回り方向に回動するように弾性変形し、定着ベルト２１に径方向の外側への張力を与えている。
【００２４】
加圧ローラー２３は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。弾性層は、シリコンゴム等で形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成されている。
【００２５】
加圧ローラー２３は、定着ベルト２１の右側から、定着ベルト２１に接触するように配置されて、定着ハウジングに回転可能に支持されている。加圧ローラー２３は、駆動源（図示省略）に接続して駆動され、図２の時計回り方向に回転する。
【００２６】
押圧パッド２５について、図３も参照して説明する。図３は押圧パッドを拡大して示す側面図である。
【００２７】
押圧パッド２５は、定着ベルト２１の幅方向に長い、扁平な略直方体状の部材である。押圧パッド２５は、定着ベルト２１の内周面に対向する側の接触面４１と、接触面４１とは反対側で支持部材３１に固定される側の平坦な固定面４３と、を有している。以下、接触面４１と固定面４３との間の方向（図２及び図３の左右方向）を、押圧パッド２５の厚さ方向とする。押圧パッド２５は、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂で形成される。
【００２８】
押圧パッド２５の接触面４１には、用紙の搬送方向Ｙにおける上流側から下流側に向かって、平坦部５１と突部５３とが順に形成されている。平坦部５１は、搬送方向Ｙに沿った距離が比較的長く形成されて、押圧パッド２５の厚さが徐々に薄くなるように直線状に傾斜している。突部５３は、搬送方向Ｙに沿った距離が比較的短く形成されて、押圧パッド２５の厚さが厚くなるように徐々に突出している。平坦部５１と突部５３とは滑らかに連続している。搬送方向Ｙにおける接触面４１の両角は、それぞれ円弧状に湾曲している。
【００２９】
押圧パッド２５は、接触面４１が定着ベルト２１の内周面に対向する姿勢で、固定面４３が、支持部材３１の垂直壁３１ａの外側の面に固定されている。詳細には、固定面４３は、垂直壁３１ａに対して、上側（搬送方向Ｙの下流側）にずれて固定されている。このため、押圧パッド２５の上端部（突部５３を含む）は、支持部材３１から離れて上側に突出している。
【００３０】
このように押圧パッド２５の固定面４３が支持部材３１に固定されると、接触面４１の平坦部５１が、定着ベルト２１の内周面に接触して、定着ベルト２１を加圧ローラー２３に押し当てる。詳細には、平坦部５１の搬送方向Ｙの上流側寄りの部分が、定着ベルト２１の内周面に接触する。この結果、平坦部５１で押し当てられる定着ベルト２１と加圧ローラー２３との間に、加圧領域Ｎが形成される。搬送方向Ｙに沿った加圧領域Ｎの長さは、平坦部５１の長さよりも短い。つまり、平坦部５１の上端部（搬送方向Ｙの下流側寄りの部分）は、加圧領域Ｎから搬送方向Ｙの下流側に離間している。
【００３１】
また、搬送方向Ｙに沿った加圧領域Ｎの中心における平坦部５１の法線が、加圧ローラー２３の中心を通るようになっている。言い換えると、加圧ローラー２３は、平坦部５１の法線方向に沿って、定着ベルト２１を介して平坦部５１に押し当てられる。
【００３２】
前述のように、搬送方向Ｙに沿った平坦部５１の長さは、加圧領域Ｎの長さよりも長いので、平坦部５１の上端部（搬送方向Ｙの下流側寄りの部分）は、加圧領域Ｎから下流側に離れて、定着ベルト２１の内周面には接触していない。一方で、突部５３は、加圧領域Ｎからさらに下流側に離れて、定着ベルト２１の内周面に接触している。このように、定着ベルト２１は、上流側から下流側に向かって、平坦部５１に沿った平坦な姿勢から、突部５３で持ち上げられるように変形している。この結果、加圧領域Ｎの出口Ｐ１と突部５３の頂点Ｐ２との間で、定着ベルト２１の内周面と接触面４１との間に隙間Ｇが形成されている。  
【００３３】
ＩＨヒーター２７は、コイル部と、コイル部を巻線状に保持するコイルボビンと、アーチコアと、を有している。ＩＨヒーター２７は、定着ベルト２１の外周面の左半分を覆うように配置されて、定着ハウジングに支持されている。コイル部に高周波の交流電圧を印加することにより磁界を発生させ、この磁界の作用によって定着ベルト２１の基材層に渦電流が発生して基材層が発熱し、定着ベルト２１が加熱される。
【００３４】
上記構成を有する定着装置９の定着動作を説明する。まず、加圧ローラー２３が駆動されて回転し、定着ベルト２１は、加圧ローラー２３の回転方向とは反対の方向に従動回転する。同時に、ＩＨヒーター２７が駆動されて定着ベルト２１を加熱する。定着ベルト２１は、所定の制御温度（例えば、１６０℃）となるまで加熱される。このように定着ベルト２１が加熱された後、トナー像が転写された用紙Ｓが、加圧領域Ｎに搬送される。加圧領域Ｎにおいて、用紙Ｓは定着ベルト２１と加圧ローラー２３とに挟持されて搬送される。この際、定着ベルト２１によって用紙Ｓが加熱されると共に加圧ローラー２３と定着ベルト２１とによって加圧されて、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、加圧領域Ｎを通過した後、搬送経路１５に沿って搬送される。
【００３５】
前述のように、定着ベルト２１は、搬送方向Ｙの上流側から下流側に向かって、平坦部５１に沿った平坦な姿勢から、突部５３で持ち上げられるように変形している。加圧領域Ｎを通過した用紙は、平坦部５１から突部５３によって持ち上げられた定着ベルト２１に沿った方向（加圧領域Ｎの出口Ｐ１と突部５３の頂点Ｐ２を結ぶ線に沿った方向、図３の二点鎖線Ｌで示す）に案内される。
【００３６】
上記説明したように、本発明の定着装置９においては、押圧パッド２５の平坦部５１で定着ベルト２１を加圧ローラー２３に押し付けて加圧領域Ｎを形成しているので、加圧ローラー２３の回転速度と用紙の搬送速度に差がなくなり、画像不良や封筒の表裏ずれやしわの発生などが発生しにくい。
【００３７】
さらに、押圧パッド２５の接触面４１に突部５３が設けられているので、加圧領域Ｎの出口Ｐ１での定着ベルト２１の曲率が大きくなり、加圧領域Ｎを通過した用紙Ｓが定着ベルト２１から分離しやすくなる。さらに、加圧領域Ｎの出口Ｐ１と、突部５３の頂点Ｐ２との距離が比較的長いので、加圧領域Ｎを通過した用紙Ｓの搬送方向を安定させることができる。
【００３８】
また、平坦部５１の長さを長くしても、突部５３によって定着ベルト２１からの用紙Ｓが分離しやすくなるので、加圧領域Ｎの長さを長くすることができ、十分な定着性を得ることができる。
【００３９】
突部５３の平坦部５１からの突出高さや、加圧領域Ｎの出口Ｐ１と突部５３の頂点Ｐ２との間の距離等は、定着ベルト２１や加圧ローラー２３の径等によって適宜に選択される。これらの値は、突部５３において定着ベルト２１に加わる負荷によって定着ベルト２１の破損が生じないように選択される。
【００４０】
押圧パッド２５の接触面４１に突部５３を設けない場合（平坦部５１のみの場合）、加圧領域Ｎを通過した用紙は、平坦部５１の接線方向（図３の二点鎖線Ｔの方向、斜め左上方向）に搬送される。一方で、押圧パッド２５の接触面４１に突部５３を設けた場合は、平坦部５１から突部５３によって持ち上げられた定着ベルト２１に沿って、ほぼ上方向（図３の二点鎖線Ｌの方向）に案内される。すなわち、突部５３によって用紙の搬送方向を調整することができる。この例では、搬送方向を上方向に変更することができる。この場合、突部５３を設けない場合に比べて、排紙装置１１を右側に配置することができ、画像形成装置１の左右方向の幅を短くできる。
【００４１】
本実施形態では、図３に示されるように、加圧領域Ｎの出口Ｐ１と突部５３との間で、定着ベルト２１の内周面と接触面４１との間に隙間Ｇが形成されている。このような隙間Ｇを形成することで、定着ベルト２１の回転時に、定着ベルト２１と押圧パッド２５との摩擦を低減できる。ただし、突部５３を、加圧領域Ｎの出口Ｐ１に近接して形成してもよい。この場合も、加圧領域Ｎを通過した用紙は、突部５３によって持ち上げられた定着ベルト２１に沿って案内されるので、定着ベルト２１から用紙を分離しやすくなる。この場合、定着ベルト２１と押圧パッド２５との間に空間Ｇは形成されない。
【００４２】
さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明の好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４３】
１  画像形成装置
７  画像形成部
９  定着装置
２１  定着ベルト
２３  加圧ローラー（加圧部材）
２５  押圧パッド
５１  平坦部
５３  突部
Ｎ  加圧領域
Ｇ  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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