(57)【要約】【課題】  ベルト定着装置におけるニップ出口付近での加圧状態を改良することで、トナーの記録材への定着性向上を図る。【解決手段】  発熱体９１３、９１４により加熱され、回転することで記録材を搬送する加熱ローラー９１と、加熱ローラー９１に当接しながら移動するベルト部材９２１と、ベルト部材９２１を加熱ローラー９１に当接させる入口ニップ部材９５と、長手方向における高さ分布が異なる複数の押圧部を有するとともに、ベルト部材９２１と入口ニップ部材９５の当接位置よりもベルト部材９２１の移動方向後側にて、ベルト部材９２１を加熱ローラー９１に当接させる押圧部を交換可能とする出口ニップ部材９６を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体により加熱され、回転することで記録材を搬送する加熱ローラーと、
前記加熱ローラーに当接しながら移動するベルト部材と、
前記ベルト部材を前記加熱ローラーに当接させる入口ニップ部材と、
長手方向における高さ分布が異なる複数の押圧部を有するとともに、前記ベルト部材と前記入口ニップ部材の当接位置よりも前記ベルト部材の移動方向後側にて、前記ベルト部材を前記加熱ローラーに当接させる前記押圧部を交換可能とする出口ニップ部材を有することを特徴とする
ベルト定着装置。
【請求項２】
前記加熱ローラーは、端部の径が中央部の径よりも大きい逆クラウン形状である
請求項１に記載のベルト定着装置。
【請求項３】
前記押圧部は、同じ回転軸の異なる面に形成されている
請求項１または請求項２に記載のベルト定着装置。
【請求項４】
前記記録材は、その中心位置が、前記加熱ローラーと前記ベルト部材が当接することで形成されるニップの中心位置を通過するように供給される
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のベルト定着装置。
【請求項５】
前記記録材は、その一端が、前記加熱ローラーと前記ベルト部材が当接することで形成されるニップの所定位置を通過するように供給される
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のベルト定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のベルト定着装置を有する
画像形成装置。
【請求項７】
入力される記録材情報に基づいて、前記出口ニップ部材の長手方向における高さ分布を調整する制御部を有する
請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記記録材情報は、記録材の種類、もしくは、記録材のサイズを示す情報である
請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置において、トナー像に対して熱、圧力をかけて紙などの記録材に定着させる定着装置、特に、ベルト部材を用いて定着を行うベルト定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンター、ファクシミリなどの画像形成装置には、紙などの記録材上に未定着のトナー像を接触加熱することで定着させる定着装置が用いられている。特許文献１には、表面に弾性体が被覆された加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールと、複数の支持ロールによって張架された耐熱ベルトと、耐熱ベルトを加熱ロールの廻りに所定角度だけ巻き付けてニップ領域を形成させるとともに、そのニップ領域の出口に他の部分よりも大きな圧力を局部的に加えて熱定着ロール表面の弾性体に歪みを生じさせる手段とを設け、ニップ領域から記録材の排出を容易にした定着装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０８４６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される定着装置では、ニップ領域の出口に他の部分よりも大きな圧力を加える手段として、圧力ロール２５が使用されている。この圧力ロール２５は、その軸方向全域にわたって熱定着ロールを押圧するため、中央付近においては撓みを生じやすく、強度が必要とされるため、ある程度の大きさの径が必要とされる。
【０００５】
圧力ロール２５の径を大きくすることで歪みを抑えられるが、熱定着ロールと当接する面積は大きくなり圧力は分散されるため、記録材の排出性能は悪くなる。また、圧力ロール２５の径を大きくすることで、熱定着ロールから圧力ロールに奪われる熱量は大きくなり、消費電力は大きくなるとともに、ウォームアップにかかる時間も増加する。
【０００６】
また、特許文献１に記載の定着装置では、ニップの状態を調整することはできず、使用する用紙などによって異なる最適なニップの状態に対応させることはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のベルト定着装置は、発熱体により加熱され、回転することで記録材を搬送する加熱ローラーと、前記加熱ローラーに当接しながら移動するベルト部材と、前記ベルト部材を前記加熱ローラーに当接させる入口ニップ部材と、長手方向における高さ分布をが異なる複数の押圧部を有するとともに、前記ベルト部材と前記入口ニップ部材の当接位置よりも前記ベルト部材の移動方向後側にて、前記ベルト部材を前記加熱ローラーに当接させる前記押圧部を交換可能とする出口ニップ部材を有することを特徴としている。
【０００８】
高さ分布の異なる押圧部を交換する構成により、ニップ長手方向における高さ分布を調整可能とし、各種印刷条件に適応したニップ状態を形成することが可能となる。
【０００９】
さらに、本発明のベルト定着装置において、前記加熱ローラーは、端部の径が中央部の径よりも大きい逆クラウン形状としている。この構成によれば、記録材の幅方向に対して
力を作用させながら記録材を搬送するため、記録材上で発生するしわを抑制することが可能となる。
【００１０】
さらに、本発明のベルト定着装置において、前記押圧部は、同じ回転軸の異なる面に形成されることとしている。この構成によれば、複数の押圧部を１つの部材にまとめることが可能となり、ベルト定着装置の小型化を実現することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明のベルト定着装置において、前記記録材は、その中心位置が、前記加熱ローラーと前記ベルト部材が当接することで形成されるニップの中心位置を通過するように供給されることとしている。この構成によれば、何れのサイズの記録材においても、押圧部による高さ分布を左右対称とすることが可能となり、押圧部の設計が簡易なものとなる。
【００１２】
さらに、本発明のベルト定着装置において、前記記録材は、その一端が、前記加熱ローラーと前記ベルト部材が当接することで形成されるニップの所定位置を通過するように供給されることとしている。この構成によれば、何れのサイズの記録材においても、所定位置を基準として押圧部の高さ分布を決めることが可能であり、押圧部の設計が簡易なものとなる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、入力される記録材情報に基づいて、前記出口ニップ部材の長手方向における高さ分布を調整する制御部を有するものであって、この構成により、使用する記録材に応じて押圧力を可変させ、各種異った定着条件にて定着を行うことが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明の画像形成装置において、入力される前記記録材情報は、記録材の種類、もしくは、記録材のサイズを示す情報とするものであって、この構成により、使用する記録材の種類、サイズに応じて押圧力を可変させ、記録材の種類やサイズで異なる定着条件に適応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係るベルト定着装置を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る入口ニップ部材を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る出口ニップ部材を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係るベルト定着装置の記録材への定着の様子を示す図。
【図６】本発明の実施形態に係る押圧部の軸方向における記録材供給の様子（センター供給）を示す図。
【図７】本発明の実施形態に係る押圧部の軸方向における記録材供給の様子（片側供給）を示す図。
【図８】本発明の実施形態に係る押圧部材の押圧面変更の様子を示す図。
【図９】本発明の実施形態に係る各種押圧面の当接状態の様子を示す図。
【図１０】本発明の実施形態に係るベルト定着装置のニップ位置に対する単位面積荷重を示す図。
【図１１】本発明の実施形態に係る各種押圧面の当接状態の様子を示す図。
【図１２】本発明の実施形態に係るベルト定着装置のニップ位置に対する単位面積荷重を示す図。
【図１３】本発明の実施形態に係るベルト定着装置の軸方向位置での単位面積荷重を示す図。
【図１４】加熱ローラーによって形成されるニップの様子、並びに記録材にかかる力の様子を示す図。
【図１５】本発明の実施形態に係る押圧部と記録材の配置関係、並びに、記録材の各種サイズにおける押圧部の高さを示す図（センター供給）。
【図１６】本発明の実施形態に係る押圧部と記録材の配置関係、並びに、記録材の各種サイズにおける押圧部の高さを示す図（片側供給）
【図１７】本発明の実施形態に係る加熱ローラーによって形成されるニップの様子、並びに記録材にかかる力の様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の実施形態を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置は、４つの画像形成ステーション１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ、中間転写ベルト７０、二次転写ユニット８０を有し、さらに、ベルト定着部（装置）９０、ユーザへの各種報知を行う液晶パネルからなる表示ユニット８５、及び、これらのユニット等を制御し画像形成装置としての動作を司る制御部８６を有している。
【００１８】
画像形成ステーション１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色トナーで画像を形成する機能を有している。以下、各画像形成ステーション１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの構成は同様であるため、画像形成ステーション１５Ｙを代表し、各色を示す末尾のアルファベットを省略して説明を行う。
【００１９】
画像形成ステーション１５は、像担持体の一例としての感光体２０の回転方向に沿って、右下から、帯電ユニット３０、露光ユニット４０、現像ユニット５０、一次転写部Ｂ１、感光体クリーニングユニット７５を有している。
【００２０】
感光体２０は、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては矢印で示すように時計回りに回転する。帯電ユニット３０は、感光体２０を帯電させるための装置である。
【００２１】
露光ユニット４０は、ＬＥＤやレーザー等の光源、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を備え、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサなどの不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて変調されたレーザを帯電された感光体２０上に照射し、感光体２０上に静電潜像を形成する。
【００２２】
現像ユニット５０は、感光体２０上に形成された静電潜像を、トナーを用いて現像し、感光体２０上にトナー像を形成する装置である。
【００２３】
一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４は、各感光体２０に形成されたトナー像を中間転写ベルト７０に転写する箇所である。４つの一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４で４色のトナー像が順次重ねて転写された場合には、中間転写ベルト７０にフルカラートナー像が形成される。
【００２４】
中間転写ベルト７０は、ベルト駆動ローラー７１ａ、従動ローラー７１ｂに張架されたエンドレスのベルトであり、各感光体２０と当接しながら回転駆動される。二次転写ユニット８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像を紙、フィルム、布等の記録材に転写するための装置である。
【００２５】
ベルト定着部（装置）９０は、加熱ローラー９１と、加熱ローラー９１に当接して配設
されたベルト圧接部９２を含んで構成される。このベルト定着部９０は、記録材上に転写された単色あるいはフルカラーのトナー像を紙などの転写材に定着させて永久像とするための装置である。本実施形態のベルト定着部９０には、排紙補助を目的とした排紙ローラー９３、排紙カウンターローラー９４が設けられているが、これらは省略、或いは、ベルト定着部９０外部に設けることとしてもよい。
【００２６】
感光体クリーニングユニット７５は、ローラーやブレードなど感光体２０の表面に当接されたゴム製の感光体クリーニング部材を有する。一次転写部Ｂ１で中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０上に残存するトナーをこの感光体クリーニング部材にて掻き落として除去する。
【００２７】
次に、このように構成された画像形成装置の動作について説明する。まず、不図示のホストコンピュータからの画像信号及び制御信号がインターフェイスを介して画像形成装置の制御部８６に入力されると、この制御部８６の制御により感光体２０、現像ユニット５０に備えられた現像ローラー、及び、中間転写ベルト７０などが回転する。感光体２０は、帯電ユニット３０Ｙと対向する帯電位置において帯電される。
【００２８】
感光体２０の帯電された領域は、感光体２０の回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット３０によって、各色の画像情報に応じた静電潜像が該領域に形成される。感光体２０上に形成された静電潜像は、感光体２０の回転に伴って現像位置に至り、現像ユニット５０によって現像される。これにより、感光体２０上にトナー像が形成される。感光体２０上に形成されたトナー像は、感光体２０の回転にともなって一次転写部Ｂ１位置に至り、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧が印加され中間転写ベルト７０に一次転写される。この結果、各感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）上に形成された４色のトナー像は、中間転写ベルト７０に重なり合って転写され、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
【００２９】
中間転写ベルト７０は、モータ等のベルト駆動手段からの駆動力がベルト駆動ローラー７１ａを介して伝達されることによって駆動される。中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ユニット８０によって紙等の転写材に転写される。この記録材は、供給トレイ８２から、記録材供給ローラー８４ａ、レジストローラー対８４ｂを介して二次転写ユニット８０へ搬送される。記録材に転写されたフルカラートナー像は、ベルト定着部９０によって加熱・加圧されて記録材に融着される。ベルト定着部９０の通過後、排紙ローラー９３、排紙カウンターローラー９４により排紙される。
【００３０】
一方、感光体２０は、一次転写部Ｂ１位置を経過した後に、不図示の除電ユニットによって除電され、さらに、感光体クリーニングユニット７５において、感光体２０の表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の静電潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、感光体クリーニングユニット７５が備える残存トナー回収部に回収される。二次転写後の中間転写ベルト７０は、従動ローラー７１ｂ側に配置された中間転写ベルトクリーニング装置７２によってクリーニングされる。
【００３１】
では、本発明のベルト定着装置について、図２〜図４を参照しつつ説明する。図２は、本発明の実施形態に係るベルト定着装置を示す図であり、図３は、本発明の実施形態に係る入口ニップ部材を示す図であり、図４は、本発明の実施形態に係る出口ニップ部材を示す図である。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態におけるベルト定着部（装置）は、加熱ローラー９１、ベルト圧接部９２、排紙ローラー９３、排紙カウンターローラー９４を備えて構成されており、メンテナンスに配慮して画像形成装置から着脱自在となっている。なお、排紙ロー
ラー９３、排紙カウンターローラー９４は、排紙を補助するために設けられたローラー対であって、省略することも、また、ベルト定着部内とせずに画像形成装置側に設けられることとしてもよい。
【００３３】
加熱ローラー９１は、芯材９１１、弾性層９１２、ハロゲンヒーター９１３、９１４を備えて構成される。本実施形態では、この加熱ローラー９１は、モーターなどの駆動源によって駆動され、図に示すように時計回りに回転し、ベルト部材９２１と当接してニップを形成する。
【００３４】
芯材９１１は、中空のローラー状部材であって、その材質には、アルミなどの金属が用いられる。本実施形態では、芯材の直径を３５ｍｍ、厚みを３ｍｍとしている。
【００３５】
芯材９１１の内部には、発熱体として発熱量６００Ｗのハロゲンヒーター９１３と、４００Ｗのハロゲンヒーター９１４が収納されている。これらハロゲンヒーター９１３、９１４は、加熱ローラー９１の内部、あるいは、外部に配設される温度センサーからの信号にて適応制御され、加熱ローラー９１の表層部は所定の温度に保たれる。このように本実施形態では、発熱体を加熱ローラー９１の内部に収納することとしているが、発熱体を、加熱ローラー９１の外部に設置し、加熱ローラー９１を加熱することとしてもよい。
【００３６】
弾性層９１２は、芯材９１１の表面に設けられたゴム等の弾性部材である。本実施形態ではその厚みを０．６ｍｍとしている。また、弾性層９１２の表面には、厚さ３０μｍのパーフルオロアルコキシアルカン樹脂（ＰＦＡ）チューブ層が設けられている。なお、この加熱ローラー９１の外形は、その軸方向中心部の径が僅かに小さい逆クラウン形状としてもよい。この形状によれば、軸方向中心部と軸方向端部での搬送速度に差を持たせて搬送することで、記録材で発生するしわを抑制することが可能となる。
【００３７】
ベルト圧接部９２は、ベルト部材９２１、ベルトガイド部材９２２、入口ニップ部材９５、出口ニップ部材９６を備えて構成される。
【００３８】
ベルト部材９２１は、ベルトガイド部材９２２に巻回されたシート状の部材であって、その基材には、耐熱性に優れた材料が用いられる。本実施形態ではポリイミドが用いられ、厚さを９０μｍ、直径を３０ｍｍとしている。また、本実施形態では、駆動部を設けることなく加熱ローラー９１と当接することで従動的に回転移動することとしているが、駆動部を設けることでベルト部材９２１を能動的に回転移動させることとしてもよい。
【００３９】
ベルトガイド部材９２２は、加熱ローラー９１とベルト部材９２１が適正な位置でニップを形成するように、ベルト部材９２１を案内するための部材である。その表面にはベルト部材９２１との潤滑性を高めるため、テフロン（登録商標）シートなどの潤滑層が設けられている。本実施形態では、ベルト部材９２１の略全周長にわたって保持しているが、ベルト部材９２１の案内は、ニップ入口付近で必要とされるため、それ以外の部分についてはベルトガイド部材９２２は省略することも可能である。
【００４０】
入口ニップ部材９５は、ベルト部材９２１の内側に配設された部材であって、ベルト部材９２１を加熱ローラー９１側に押圧して当接させ、記録材の搬送入口側でニップを形成する部材である。図３は、この入口ニップ部材９５の詳細を示した図である。
【００４１】
本実施形態の入口ニップ部材９５は、加圧パッド９５１、ベース部材９５２、加圧パッド支持部材９５３、加圧部材９５４を主な構成要素としている。
【００４２】
加圧パッド９５１は、シリコンゴム等の弾性体にて構成される部材であって、加熱ロー
ラー９１の軸方向において、使用する記録材の最大幅を十分に含むように配設され、記録材の搬送入口でのニップを形成する。本実施形態では、ベルト部材９２１との潤滑性を向上させるため表面にテフロン（登録商標）シートが貼着されている。
【００４３】
ベース部材９５２は、加熱ローラー９１から受ける圧力により加圧パッド９５１が撓むことを抑制するため加圧パッド９５１の背面に配設される部材であり、鉄等、剛性の高い材料が用いられる。
【００４４】
加圧パッド支持部材９５３は、加圧パッド９５１とベース部材９５２を支持する部材であって、その背部には加圧部材９５４が設けられている。加圧部材９５４は、加圧パッド９５１の長手方向（紙面における奥行き方向）数カ所に配設され、加圧パッド９５１を加熱ローラー９１側に押圧する。スプリングなどの弾性体が用いられるが、ニップにおける圧力を適正なものとするため、その押圧力を調整可能とすることが好ましい。
【００４５】
出口ニップ部材９６は、ベルト部材９２１の内側に配設された部材であって、ベルト部材９２１を加熱ローラー９１側に押圧して当接させ、記録材の搬送出口側でニップを形成する部材である。図４は、この出口ニップ部材９６の詳細を示した図である。
【００４６】
本実施形態の出口ニップ部材９６は、押圧部材９６０、支持部材９６１を主な構成要素としている。
【００４７】
押圧部材９６０は、中心Ｏを軸として回転可能な回転軸の周面に３つの押圧部９６０ａ〜ｃが形成された部材である。回転軸が回転することで、ベルト部材９２１を加熱ローラー９１側に押しつける押圧部９６０ａ〜ｃが切り換え可能とされている。本実施形態では、その材質として耐熱性、並びに成形性に優れたＰＰＳ樹脂が用いられ、直径を約６ｍｍ程度としている。各押圧部９６０ａ〜ｃは、その形状が異なったものとなっており、これらを切り換えることで、加熱ローラー９１とベルト部材９２１が形成するニップの状態を可変させることが可能である。
【００４８】
本実施形態では、このように複数の押圧部９６０ａ〜ｃを回転軸の周面に設けることで、小型化の実現が図られているが、これら複数の押圧部９６０は、このように一体で成形されたものに限らず、別部材として成形されたものであってもよい。その場合には、使用する押圧部９６０がベルト部材９２１に当接するように移動することで押圧部９６０の切り換えが行われる。また、押圧部９６０の数も本実施形態のように３つに限られるものではなく、適宜数を採用することが可能である。
【００４９】
押圧部材９６０は、その回転軸方向全域、あるいは、部分的に支持部材９６１によって支持される。押圧部材９６０は、加熱ローラー９１の幅方向にわたって支持するため、加熱ローラー９１からの荷重によって撓みやすくなり、所望のニップを形成できなくなってしまう場合があるが、押圧部材９６０の背面を支持する支持部材９６１を設けることで、加圧による撓みを抑制することが可能となっている。なお、押圧部を複数の別部材で構成する場合においては、少なくともベルト部材９２１に押しつけられる押圧部の背面が支持されるように支持部材９６１を配設するとよい。
【００５０】
図５は、図２〜図４を用いて説明したベルト定着装置における定着の様子を示した図である。加熱ローラー９１の弾性層９１２は、加圧パッド９５１と押圧部材９６０の押圧部によって押圧されたベルト部材９２１と当接してニップを形成している。また、加熱ローラー９１が回転することでベルト部材９２１は従動的に移動する。記録材上の未定着のトナー像は、このニップを通過することで加熱、加圧され定着される。
【００５１】
乾式のトナーを用いた定着においては、トナーを十分に溶融した後に高い圧力を付加することで画像形成の品質を向上させることが分かっている。本実施形態では、まず、図中右から左へと搬送されてきた記録材上のトナー像は、加圧パッド９５１が形成するニップによって十分に加熱されて溶融される。次に、押圧部によって局所的に高い圧力が付加され定着が行われる。本実施形態では、出口付近での圧力を高め、トナーの定着性を向上させることが可能となっている。
【００５２】
また、本実施形態の押圧部は、ニップ出口付近において、比較的小さい曲率半径ｒを有する形状となっている。この押圧部を加熱ローラー９１の弾性層９１２に食い込ませることで、ニップ出口において記録材に対し図中Ｆで示す力を十分に作用させ、記録材を加熱ローラー９１から剥がれやすくしている。
【００５３】
図６、図７は、押圧部材９６０に対する支持部材９６１配設の様子、並びに押圧部材９６０に対して搬送される記録材の位置関係を示した図である。
【００５４】
図６は、センター供給の場合を示した図であって、各種サイズの記録材は、その中心を押圧部材９６０の中心と一致するように供給される。このようなセンター供給において、支持部材９６１を複数配設する場合、支持部材９６１は、押圧部材９６０の軸方向に対して左右対象となるように配設される。本実施形態では、支持部材９６１ｄを中心として７個の支持部材９６１ａ〜９６１ｇが配設されている。このようにセンター供給の場合には、左右対称に支持部材９６１を配設することで、どのサイズの記録材を用いた場合にも左右均等に偏りなく圧力が付与され、通過時に発生する記録材のしわを抑制することが可能となる。また、本実施形態では、支持部材９６１を、各種サイズの記録材の端部付近に設けることで、通過時における記録材の保持性を高めている。
【００５５】
図７は、片側供給の場合を示した図であって、各種サイズの記録材は、図中左側に寄せられた状態で通過する。この場合、支持部材９６１は、各種サイズの記録材において略均等配置となるように配設される。本実施形態では、５個の支持部材９６１ａ〜９６１ｅが配設され、Ａ５Ｒ通過時には３個の支持部材９６１ａ〜９６１ｃが、Ａ４Ｒ、Ｂ５、Ｂ４通過時には４個の支持部材９６１ａ〜９６１ｄが、Ａ３通過時には５個の支持部材９６１ａ〜９６１ｅが機能する。このように、片側供給の場合においてもセンター供給と同様、支持部材９６１の配置を考慮することで、しわの抑制、及び記録材の保持性を高めることが可能となっている。
【００５６】
次に、本実施形態における押圧部の切り換えについて説明する。本実施形態では、周面に複数の押圧部が形成された回転軸が用いられており、押圧部の切り換えは、回転軸を回転させることで行われる。
【００５７】
図８（１）〜図８（３）は、第１の押圧部９６０ａから第２の押圧部９６０ｂに切り換えられる時の様子を示した図となっている。図８（１）では、第１の押圧部９６０ａが加熱ローラー９１側に当接された状態となっている。また、第１の押圧部９６０ａと加熱ローラー９１の当接位置の反対側には、押圧部材９６０ａを当接支持する支持部材９６１が配設されている。
【００５８】
この状態のまま押圧部材９６０を回転させて、第１の押圧部９６０ａから第２の押圧部９６０ｂに切り換えを行うこともできるが、その場合、押圧部材９６０の回転により、ベルト部材９２１、支持部材９６１や、押圧部材９６０自身にも負荷を掛けることとなり、各部材の損傷や変形が生じる場合がある。
【００５９】
そのため、本実施形態では、押圧部材９６０をベルト部材９２１から離間させる離間手
段を設けることとしている。また、支持部材９６１が設けられる場合には、支持部材９６１は、押圧部材９６０から離間させることとなる。
【００６０】
図８（２）は、押圧部材９６０と支持部材９６１を離間させたときの状態を示した図である。このように押圧部材９６０を一旦、ベルト部材９２１、支持部材９６１から離間させることで、各部材に負荷を掛けることなく押圧部材９６０を回転させ、押圧部を切り換えることが可能となる。
【００６１】
押圧部材９６０を離間させ、同図に示すように押圧部材９６０を回転させて、第２の押圧部９６０が加熱ローラー９１側に向けられる。回転が終了すると、図８（３）に示すように押圧部材９６０を加熱ローラー９１側に移動させ、ベルト部材９２１を加熱ローラー９１に当接させる。また、支持部材９６１も同様に、加熱ローラー９１側に移動させて押圧部材９６０の背面を支持させて切り換えが終了する。
【００６２】
このように、押圧部材９６０を一旦、ベルト部材９２１の当接状態から待避させることで、スムースに押圧部の切り換えを行うことが可能になるとともに、押圧部が当接する各部材の損傷や変形を防ぐことが可能となる。
【００６３】
では、次に押圧部の形状の各種実施形態について図９〜図１２を用いて説明を行う。記録材はその種類によってトナー定着性が異なる。例えば、記録材の厚さ、記録材の表面状態などによりトナーの定着性は変化する。記録材が厚い場合や、ラフ紙など表面が平滑でない場合には比較的大きい押圧力で定着させることが好ましい。一方、記録材が薄い場合や、コート紙など表面が平滑な場合には小さい押圧力で定着させるとよい。本実施形態では、このような記録材の種類によるトナーの定着性の相違に対応できるよう押圧部の形状に工夫を施したものとなっている。  図９は、押圧部材９６０の形状の一実施形態を示した図であり、加熱ローラー９１に対する押圧部の形状の様子を示した図となっている。なお、本図では、分かり易くするためにベルト部材９２１を省略して記載している。
【００６４】
押圧部材９６０は、その周面に第１の押圧部９６０ａ、第２の押圧部９６０ｂ、第３の押圧部９６０ｃが形成されている。同図では第１の押圧部９６０ａが当接している状態が示されている。また、第２の押圧部９６０ｂが当接したときの状態を破線で示し、第３の押圧部９６０ｃが当接したときの状態を一点鎖線で示している。このように各押圧部の高さは、第１の押圧部９６０ａ＜第２の押圧部９６０ｂ＜第３の押圧部９６０ｃの関係となっており、この高さの違いにより、加熱ローラー９１とベルト部材９２１が形成するニップでの圧力も変化することとなる。
【００６５】
図１０は、この各押圧部９６０ａ〜９６０ｃを当接させた場合におけるニップ位置と単位面積荷重の関係を示したグラフであって、符号で記載するように各押圧部９６０ａ〜９６０ｃに対応したグラフとなっている。横軸はニップ出口付近の所定位置を基準としており、値が大きくなるに従ってニップ入口に近いものとなる。このように押圧部９６０ａ〜９６０ｃを切り換えることで、ニップ出口付近の押圧力を可変させることが可能となる。
【００６６】
図１１は、押圧部材９６０の形状の他の実施形態を示した図である。図９と同様、ベルト部材９２１は省略して記載したものとなっている。同図では第１の押圧部９６０ａが当接している状態が示されている。また、第２の押圧部９６０ｂが当接したときの状態を破線で示し、第３の押圧部９６０ｃが当接したときの状態を一点鎖線で示している。このように各押圧部が当接することで形成されるニップの幅は、第２の押圧部９６０ｂ＜第１の押圧部９６０ａ＜第３の押圧部９６０ｃの順で大きくなる。
【００６７】
トナー定着性は、圧力を変化させる以外にニップ幅の長さを可変させることでも変化す
る。このようにニップ幅を変化させることで、加熱ローラー９１による加熱時間を変化させることができる。記録材が厚い場合や、ラフ紙など表面が平滑でない場合には、ニップ幅を大きくすることで加熱時間を長くして十分にトナーを溶融させる。一方、記録材が薄い場合やコート紙のように表面が平滑な場合には、ニップ幅を小さく取ってトナーを加熱しすぎないようにする。
【００６８】
また、ニップ幅を可変させることは、印刷速度の変化にも対応させることが可能である。印刷速度を速くした場合においても、ニップ幅を長くとることでニップ幅の通過時間を確保してトナーを十分に溶融させることが可能となる。
【００６９】
図９、図１０を用いて、押圧部を切り換えることで押圧力を変更する実施形態を、また、図１１、図１２を用いて、押圧部を切り換えることでニップ幅を変更する実施形態を説明したが、各実施形態の組み合わせ、即ち、押圧力とニップ幅を同時に変更するようにしても構わない。
【００７０】
ベルト定着装置を画像形成装置に使用する際には、画像形成装置の各種制御を行う制御部８６に対して、記録材の種類、印刷速度などを指定する制御情報が入力される。制御部８６は、テーブルなどを参照し、モーターなどの駆動手段を介して押圧部の切り換えを行う。押圧部材９６０の周面に複数の押圧部が設けられた本実施形態では、押圧部材９６０を回転させることで、押圧部の切り換えが行われる。このように記録材の種類に応じてニップ状態を可変させることで、記録材に適した定着を行うことが可能となる。
【００７１】
図１３は、本実施形態の実施形態に係るベルト定着装置において、加熱ローラー９１とベルト部材９２１が当接して形成するニップの出口付近における加熱ローラー９１の軸方向に対する単位面積加重の測定結果を示した図である。
【００７２】
この図では、軸方向の圧力を調整前のものと、本発明の実施形態を適用した調整後のものが示されている。図９にて説明したように押圧部の高さを切り換えることで圧力を調整する場合、その高さを軸方向で一様に変化させた場合には、白抜きで示された印のように変動する。
【００７３】
図中、黒塗りの三角印で示されたグラフは、基準状態（圧力中）を示したものであって、この基準状態から、押圧部の高さを大きくした場合（圧力大）には、図中白抜きの四角印で示す圧力分布状態に変化する。この場合、加熱ローラー９１に対する負荷が大きくなるため、ニップを形成する各部材は軸方向中央位置付近において撓みが大きくなり、図示するように当該位置における単位面積加重は低下する。
【００７４】
良好な定着を行うためには、このニップの単位面積加重を軸方向においてなるべく平坦な形状とすることが望ましいが、ニップにおける圧力を増加させた場合、軸方向位置での単位面積加重は、下に凸形状の特性となってしまい中央部での定着圧が不足してしまう。中央部での圧力を補うために軸方向全域にわたって単位面積加重を増加させることも考えられるが、軸方向端部における圧力が過大となり端部付近における画像を劣化させることとなる。また、ニップを形成する各部材の強度、並びに、それを軸支する部材の強度が必要とされるため、構成する部材が大きくなり、装置の大型化、並びに高コスト化につながり、好ましい解決策とはいえない。
【００７５】
一方、基準状態（圧力中）の状態から、押圧部の高さを小さくした場合（圧力小）には、図中、白抜き丸印で示す圧力状態に変化する。この場合、圧力を大きくした場合と反対に、各部材の軸方向中央位置付近での撓みが小さくなるため、図示するように当該位置において単位面積加重は過大となり、定着における好ましい状態とはいえない。
【００７６】
このように、加熱ローラー９１と押圧部により形成されるニップの圧力を変化させた場合には、軸方向、すなわち、記録材の搬送方向と垂直な方向において圧力分布が崩れてしまい、定着における好ましい状態とはいえない。
【００７７】
また、ベルト定着装置において図７で説明した片側供給を採用する場合、記録材のサイズの違いによって支障が発生する。図１４は、この支障を説明するための図であって、図１４（ａ）は、最大サイズの記録材を用いた場合における記録材通過の様子を示した図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）よりも小さいサイズの記録材を用いた場合における記録材通過の様子を示した図である。
【００７８】
定着装置では、記録材通過時に発生する記録材のしわを抑制することを目的としてニップを形成するローラーの形状に、端部の径が中央部の径よりも大きい逆クラウン形状を採用する場合がある。図１４は、加熱ローラー９１を逆クラウン形状とした場合の定着の様子が示されている。加熱ローラー９１は、端部の径の大きさをφ１とし、中央部の径をφ１よりも小さいφ２とし、端部から中央部にかけて緩やかに径の大きさが変化する逆クラウン形状となっている。φ１とφ２の径の差は、０．数ｍｍ程度であって、実際にはその差を目視して確認することはできない大きさである。
【００７９】
図１４（ａ）は、このような逆クラウン形状を有する加熱ローラー９１を有するベルト定着装置において、最大サイズの記録材通過（定着）の様子を示したものである。加熱ローラー９１は記録材と当接して図示するようなニップを形成する。加熱ローラー９１の幅は、最大サイズとなる記録材の幅に合わせて設計されているため、ニップの形状も記録材の中心位置を中心として対称な形となる。
【００８０】
そして、ニップを通過した記録材には、加熱ローラー９１の径の差によって、記録材の左側には左方向に働く力ＦＬが、記録材の右側には右方向に働く力ＦＲが略均等に作用する。このように記録材は、左右方向に引き伸ばされながら搬送されるため、記録材に発生するしわを抑制することが可能となる。
【００８１】
一方、図１４（ｂ）は、この逆クラウン形状を適用したベルト定着装置において、図１４（ａ）よりも小さいサイズの記録材を用いた場合の記録材通過の様子を示したものである。加熱ローラー９１の逆クラウン形状は、最大サイズの記録材の幅に合わせて形成されているため、このように小さいサイズの記録材を、片側供給した場合には、ニップ形状は左右で非対称になるとともに、ニップ通過後に記録材に作用する力ＦＬ、ＦＲもＦＬが過大となりアンバランスな状態となってしまい、逆クラウン形状によるしわ抑制の効果は低下する。
【００８２】
本実施形態では、このような図１３にて説明したニップ圧力調整時における軸方向での圧力分布の不均一、図１４で説明した片側供給におけるニップ形状、ニップ通過後に作用する力の非対称性の解消するため、押圧部の長手方向での高さ分布を調整可能とすることを特徴とするものである。
【００８３】
図１５は、センター供給時における押圧部９６５の高さ分布を示した図である。一番上の欄には、図６と同様、記録材と押圧部材９６０の位置関係図が示されている。上から２番目以降の欄には、この位置関係図に対応した記録材サイズ毎、記録材の種類毎の押圧部の高さ分布が曲線で示されている。押圧部は、その高さが、記録材サイズ、記録材の種類に対応した曲線の高さのものに切り換えられる。
【００８４】
記録材サイズが最大となるＡ３、Ｂ４の場合には、長手方向の中央付近の高さが最も高
くなるように、そして、幅方向の全域にわたって高さが緩やかに変化するような曲線による配置とされる。また、記録材の種類によって曲線の形状が異なったものとなっており、厚紙などの記録材が使用される場合には、中央付近の高さが最大となる形状とし、薄紙や封筒などの記録材が使用される場合には、中央付近の高さを最小となる形状としている。このように、記録材の種類によって、高さ分布が異なる押圧部に切り換えることで、ニップ圧力を調整した場合においても同方向における圧力分布を均一なものとすることが可能となる。
【００８５】
図１３には、押圧部の高さ分布を調整した場合について、黒塗りの四角印、黒塗りの丸印にて示されている。この図に示されるように、従来のものと比較して軸方向における圧力分布の均一化が図られたものとなっている。
【００８６】
図１５に戻り、記録材サイズがＡ４Ｒ、Ｂ５の場合には、Ａ３、Ｂ４の場合と同様に長手方向の中央付近の高さが最も高くなるように曲線が描かれる。この場合、Ａ３、Ｂ４が幅方向の全域を利用していたのと異なり、記録材が通過する部分において押圧部の高さを高くし、その他の部分においては高さを積極的に低くすることとしている。このような高さの配置とすることで、記録材が通過する以外の部分において、ベルト部材９２１にかける圧力を弱め、加熱ローラー９１からベルト圧接部９２側に漏えいする熱量を抑え消費電力の低減を図ることが可能となる。
【００８７】
記録材サイズをＡ５Ｒとする場合は、サイズが異なるのみであって、Ａ４Ｒ、Ｂ５の場合と同様である。このように、記録材の種類、サイズに応じて軸方向（長手方向）における高さ分布が異なる押圧部に切り換えることで、各種種類、サイズに適した定着を行うことが可能となる。
【００８８】
押圧部の切り換えは、画像形成装置に備えられた制御部８６によって実行される。記録材の種類や、サイズを指定する記録材情報が入力されると、制御部８６は、テーブルなどを参照し、モーターなどの駆動手段を介して押圧部の切り換えを行う。図８で示したように押圧部が、同じ回転軸の異なる面に設けられている場合には、予め設けられた高さ分布を有する押圧部を当接させるように回転軸を回転させることとなる。
【００８９】
図１６は、片側供給時における押圧部の高さ分布を示した図である。図１５と同様、記録材と押圧部材９６０の位置関係図に対応して、記録材サイズ毎、記録材の種類毎の高さ分布が曲線にて示されている。
【００９０】
記録材サイズがＡ３、Ｂ４の場合における押圧部の高さ分布は、図１５で説明したセンター供給の場合と同様であって、長手方向全域を利用した曲線が形成されることとなる。
【００９１】
一方、記録材サイズがＡ４Ｒ、Ｂ５、および、Ａ５Ｒの場合には、図１５のものとは異なり各記録材は、片側に寄せられて供給される。そして、押圧部の高さ分布を設定するための曲線は、各記録材の長手方向中心付近において傾きが不連続な形状となっている。そして、記録材が通過する部分以外は、押圧部の高さを積極的に低くすることで、加熱ローラー９１から奪われる熱を抑える構成が採用されている。
【００９２】
このような曲線により、押圧部の高さが設定された場合の記録材通過の様子を図１６に示す。図に示されるように記録材のサイズが小さい場合であっても、ニップの形状は記録材の中心に対し左右対称となっている。そして、ニップ通過後に作用する力ＦＲ、ＦＬも左右対称に作用させることが可能となるため、記録材の最大サイズと同様に記録材で発生するしわを抑制することが可能となる。
【００９３】
以上、本実施形態によれば、長手方向における高さ分布が異なる押圧部を交換可能とすることで、記録材の種類やサイズによって異なる最適なニップ状態に適応させることが可能となる。
【００９４】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではない。本説明では、乾式トナーを用いる画像形成装置について説明を行ったが、液体現像剤を用いた湿式画像形成装置に本発明を用いることとしてもよい。また、加熱ローラー９１は、加熱ローラー９１外部に配置した発熱体によって加熱されるものであってもよい。また、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【符号の説明】
【００９５】
１５…画像形成ステーション、２０…感光体、３０…帯電ユニット、４０…露光ユニット、５０…現像ユニット、７０…中間転写ベルト、７１ａ…ベルト駆動ローラー、７１ｂ…従動ローラー、７２…中間転写ベルトクリーニングユニット、７５…感光体クリーニングユニット、８０…二次転写ユニット、８２…供給トレイ、８４ａ…記録材供給ローラー、８４ｂ…レジストローラー対、８５…表示ユニット、８６…制御部、
９０…ベルト定着部（装置）、９１…加熱ローラー、９１１…芯材、９１２…弾性層、９１３、９１４…ハロゲンヒーター（発熱体）、９２…ベルト圧接部、９２１…ベルト部材、９２２…ベルトガイド部材、９３…排紙ローラー、９４…排紙カウンターローラー、９５…入口ニップ部材、９５１…加圧パッド、９５２…ベース部材、９５３…加圧パッド支持部材、９５４…加圧部材、９６…出口ニップ部材、９６０…押圧部材、９６１…支持部材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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