(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、ベルト部材９２１と入口ニップ部材９６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９２を加熱ローラー９１に当接させる押圧ローラー９６０と、押圧ローラー９６０を支持する支持部材９６４と、ベルト部材９２１と押圧ローラー９６０の当接位置と対向する位置にて支持部材９６４を支持するとともに、長手方向における高さ分布を調整可能とする第２支持部材９６５とを有することを特徴とする。【選択図】図２
2010230764.tif 000002
【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、
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押圧ローラーと、
前記押圧ローラーを支持する支持部材と、
前記ベルト部材と前記押圧ローラーの当接位置と対向する位置にて前記支持部材を支持するとともに、長手方向における高さ分布を調整可能とする第２支持部材と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】
前記支持部材は、前記押圧ローラーに当接するサポートローラーと、前記サポートローラーを回転可能に支持するサポートローラー支持部材とを有する
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略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、前記第２支持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、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押圧ローラーと、前記押圧ローラーを支持する支持部材と、前記ベルト部材と前記押圧ローラーの当接位置と対向する位置にて前記支持部材を支持するとともに、長手方向における高さ分布を調整可能とする第２支持部材とを有することを特徴としている。
【０００８】
押圧ローラーを支持する支持部材を設けた構成により、押圧ローラーに撓みを生じやすい小径のものを用いることが可能となり、加熱ローラーからの記録材の剥離性を向上させることが可能となる。また、加熱ローラーから奪われる熱を小さくすることで省電力化、並びに、起動までの時間の短縮化を図ることが可能となる。また、第２支持部材の長手方
向における高さ分布を調整可能としたことで、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、前記支持部材は、前記押圧ローラーに当接するサポートローラーと、前記サポートローラーを回転可能に支持するサポートローラー支持部材とを有することとしている。この構成によれば、押圧ローラーの回転性能を維持しつつ支持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略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、第２支持部材の高さ分布を左右対称とすることが可能となり、第２支持部材の設計が簡易なものとなる。
【００１２】
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第２支持部材の高さ分布を決めることが可能であり、第２支持部材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、前記第２支持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ローラー軸方向における通紙の様子（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ローラー軸方向における通紙の様子（片側供給）を示す図。
【図８】本発明の実施形態に係るカム部材（第２支持部材）による押圧調整の様子を示す図。
【図９】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１０】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１１】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１２】本発明の実施形態に係る押圧ローラーと支持部材の配置関係、並びに、記録材の各種サイズにおける押圧ローラーの高さを示す図（センター供給）。
【図１３】本発明の実施形態に係る押圧ローラーと支持部材の配置関係、並びに、記録材の各種サイズにおける押圧ローラーの高さを示す図（片側供給）
【図１４】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。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る出口ニップ部材を示す図。
【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られ、厚さを９０μｍ、直径を４５ｍｍ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、記録材の入口付近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に設けられた部材であり、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、押圧力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、押圧ローラー９６０、支持部材９６４、第２支持部材９６５としてのカム部材を主な構成要素としている。
【００４７】
押圧ローラー９６０は、ベルト部材９２１に当接しながら回転軸を中心に回転し、ベルト部材９２１の走行性を高める。その材料には、鉄等、剛性の高いもの用いられ、本実施形態ではＳＵＭ（快削鋼）が使用される。表層にポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂などによる樹脂層を設けることとしてもよい。本実施形態では、その直径を６ｍｍとしており、加熱ローラー９１の直径３５ｍｍに対し小径のものとされている。このように押圧ローラー９６０を加熱ローラー９１に対して小径のものとすることで、記録材の剥離性を高めることが可能となる。
【００４８】
好ましくは、押圧ローラー９６０の直径を加熱ローラー９１の直径に対し４分の１以下とするとよい。押圧ローラー９６０の直径を小さくしすぎると記録材にしわを発生させるため、押圧ローラー９６０の直径の下限は加熱ローラー９１のものに対し１０分の１以上とすることが好ましい。このように、押圧ローラー９６０に小径のものを採用することで、押圧ローラー９６０の熱容量を小さく抑え、省電力化、及び起動時のウォームアップ時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００４９】
押圧ローラー９６０は、その回転軸方向全域、あるいは、部分的に支持部材９６４によって支持される。本実施形態のように小径の押圧ローラー９６０は、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が、押圧ローラー９６０の背面を支持する支持部材９６４を設けたことで、加圧による撓みを抑制することが可能となっている。
【００５０】
本実施形態の支持部材９６４は、第１サポートローラー９６１、第２サポートローラー９６２、サポートローラー支持部材９６３によって構成されている。第１サポートローラー９６１と、第２サポートローラー９６２は、サポートローラー支持部材９６３に回転可能に支持されるとともに、押圧ローラー９６０にそれぞれ異なる位置で当接する部材である。押圧ローラー９６０に当接する部材にローラーを用いたことで、押圧ローラー９６０との摩擦を抑制し,ベルト部材９２１の走行性を更に高めることが可能となる。
【００５１】
なお、支持部材９６４は、本実施形態のようにローラーを用いたものに限られるものではなく、押圧ローラー９６０を支持して撓みを抑制する適宜部材を採用することができる。例えば、回転せずに押圧ローラー９６０を支持するパッド部材であってもよく、その場合には、押圧ローラー９６０との潤滑性を向上させるため表面にテフロン（登録商標）シートなどの潤滑層が設けられる。
【００５２】
第２支持部材９６５は、支持部材９６４を支持し、押圧ローラー９６０の撓みを更に抑制するため設けられた部材である。ベルト部材９２１と押圧ローラー９６０の当接位置と対向する位置にて支持部材９６４を支持する。その材料には鉄など剛性の高いものが用いられ、本実施形態では、押圧ローラー９６０と同様のＳＵＭ（快削鋼）を採用している。
【００５３】
さらに、第２支持部材９６５には押圧力調整機能をもたせることとしてもよい。本実施形態では、この第２支持部材９６５を、回転することで支持部材９６４に対する高さが変化するカム部材を用いることで、ニップに付加する押圧力（荷重）を調整することが可能となっている。押圧力調整のための構成としては、カム部材に限らず、レバー形状とするなど適宜なものを採用することが可能である。
【００５４】
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と押圧ローラー９６０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。
【００５５】
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、押圧ローラー９６０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、小径の押圧ローラー９６０を用いたことで、この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。
【００５６】
また、小径の押圧ローラー９６０を利用することで、記録材の加熱ローラー９１からの剥離性の向上も図られる。図に示すように半径ｒの比較的小さい押圧ローラー９６０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。
【００５７】
図６、図７は、押圧ローラー９６０に対する支持部材９６４配設の様子、並びに押圧ローラー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。
【００５８】
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、その中心を押圧ローラー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９６４を複数配設する場合、支持部材９６４は、押圧ローラー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９６４ｄを中心として７個の支持部材９６４ａ〜９６４ｇ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９６４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９６４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。
【００５９】
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９６４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９６４ａ〜９６４ｅが配設され、Ａ５Ｒ通過時には３個の支持部材９６４ａ〜９６４ｃが、Ａ４Ｒ、Ｂ５、Ｂ４通過時には４個の支持部材９６４ａ〜９６４ｄが、Ａ３通過時には５個の支持部材９６４ａ〜９６４ｅ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９６４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。
【００６０】
次に、第２支持部材９６５に押圧力調整機能を付加した場合について図８、図９を用いて説明する。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第２支持部材９６５に押圧力調整機能を付加することとしている。
【００６１】
図８は、第２支持部材９６５にカム部材を用いて押圧力を調整する実施形態を示した図である。なお、押圧力を調整する部材としてはこのカム部材に限られるものではない。カム部材は、支持部材９６４に当接して支持する部材であるとともに、中心軸Ｏを中心として回転可能とされている。また、中心軸０から周面までの距離ｈは最短のｈ１〜最長のｈ２の間で滑らかに変化する形状となっている。
【００６２】
図８（ａ）は、中心軸Ｏから周面までの最短距離ｈ１を支持部材９６４に当接させた場合である。また、図８（ｃ）は、中心軸Ｏから周面までの最長距離ｈ２を支持部材９６４に当接させた場合である。そして、図８（ｂ）は、最短距離ｈ１と最長距離ｈ２の間にて支持部材９６４に当接させた場合となっている。このように、本実施形態では、カム部材を回転させることで、中心軸Ｏから支持部材９６４までの当接距離、すなわち、第２支持部材９６５の高さを変化させ、押圧力の調整を行うことが可能となる。
【００６３】
図９は、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した図であって、図中ａ〜ｃは、それぞれ図８（ａ）〜図８（ｃ）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。このようにカム部材において、その中心軸Ｏから支持部材９６４の当接距離を大きくすることで、ニップ出口付近の押圧力が調整可能となる。
【００６４】
この押圧力調整機能を備えた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、記録材の種類を指定する記録材情報が入力される。制御部８６では、テーブルなどを参照し、記録材の種類に適した押圧力となるようモーターなどの駆動手段を介して第２支持部材９６５の調整を行う。第２支持部材９６５にカム部材を用いた本実施形態では、カム部材を回転させることで、中心軸Ｏから支持部材９６４の当接距離が変更され押圧力が調整される。このように記録材の種類に応じて第２支持部材９６５の押圧力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。
【００６５】
図１０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。
【００６６】
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８にて説明したように第２支持部材９６５を用いて押圧ローラー９６０にかける圧力を調整する場合、第２支持部材９６５の高さｈ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。
【００６７】
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、第２支持部材９６５の高さｈ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、各ローラー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。
【００６８】
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、各ローラーの強度、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。
【００６９】
一方、基準状態（圧力中）の状態から、第２支持部材９６５の高さｈ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、各ローラー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。
【００７０】
このように、加熱ローラー９１と押圧ローラー９６０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。
【００７１】
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１１は、この支障を説明するための図であって、図１１（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１１（ｂ）は、図１１（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。
【００７２】
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１１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。
【００７３】
図１１（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。
【００７４】
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。
【００７５】
一方、図１１（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１１（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。
【００７６】
本実施形態では、このような図１０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１１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、第２支持部材９６５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。
【００７７】
図１２は、センター供給時における第２支持部材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、記録材と支持部材９６４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、記録材の種類毎の第２支持部材９６５の高さ分布が曲線で示されている。各支持部材９６４に対する第２支持部材９６５の高さは、記録材サイズ、記録材の種類に応じ、各支持部材９６４の配設位置に対応した曲線の高さとなるように調整される。
【００７８】
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、軸方向（長手方向）における第２支持部材９６５の高さ分布を調整することで、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。
【００７９】
図１０には、第２支持部材９６５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。
【００８０】
図１２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第２支持部材９６５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。
【００８１】
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）における第２支持部材９６５の高さ分布を調整可能とすることで、各種種類、サイズに適した定着を行うことが可能となる。
【００８２】
第２支持部材９６５の高さ分布の調整は、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第２支持部材９６５の高さ分布の調整を行う。図８で示したように第２支持部材９６５にカム部材が用いられる場合には、予め設けられた高さ分布を有する面を支持部材９６４に当接させるようにカム部材を回転させることとなる。
【００８３】
図１３は、片側供給時における第２支持部材９６５の高さ分布を示した図である。図１２と同様、記録材と支持部材９６４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。
【００８４】
記録材サイズがＡ３、Ｂ４の場合における第２支持部材９６５の高さ分布は、図１２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。
【００８５】
一方、記録材サイズがＡ４Ｒ、Ｂ５、および、Ａ５Ｒの場合には、図１２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、第２支持部材９６５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、第２支持部材９６５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。
【００８６】
このような曲線により、第２支持部材９６５の高さが設定された場合の記録材通過の様子を図１４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。
【００８７】
以上、本実施形態によれば、第２支持部材９６５の長手方向における高さ分布を調整可能とすることで、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。
【００８８】
図１５は、他の実施形態に係る出口ニップ部材９６を説明するための図である。図４で説明した出口ニップ部材９６では、２つのサポートローラー９６１、９６２を備えていたのに対し、本実施形態では１つのサポートローラー９６３で押圧ローラー９６０を支持している点で異なったものとなっている。２つのサポートローラーでは押圧ローラー９６０を安定して支持することが可能となるが、この１つのサポートローラーを用いた実施形態では、部材点数を削減することで小型化、並びにコスト削減を図ることが可能である。
【００８９】
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】
【００９０】
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…押圧ローラー、９６１…第１サポートローラー、９６２…第２サポートローラー、９６３…サポートローラー支持部材、９６４…支持部材、９６５…カム部材（第２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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