(57)【要約】【課題】紙の厚みに起因する弾性層の疲労蓄積を防止した定着装置およびそれを用いた画像形成装置を提供すること。【解決手段】加熱ローラ１１と加圧ローラとのローラ対を有する定着装置において，ローラ対におけるシート通過領域の外側にローラ対に挟まれて位置し，ローラ対の回転とともに周回移動する薄肉ベルト２１を設けた。薄肉ベルト２１の厚さにより，紙厚による段差が解消され，ローラの弾性層における疲労蓄積が防止される。薄肉ベルト２１は，補助ローラ２３に架け渡されており，補助ローラ２３の揺動により薄肉ベルト２１の軸方向位置を調整できる。これにより薄肉ベルト２１の軸方向位置を，紙幅に合わせた位置とすることができる。【選択図】図３
2010101927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ対を有し，未定着のトナー像を担持するシートを前記ローラ対の間に通すことでトナー像を媒体上に定着する定着装置において，
前記ローラ対におけるシート通過領域の外側に前記ローラ対に挟まれて位置し，前記ローラ対の回転とともに周回移動する段差打ち消し部材を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において，
前記ローラ対とは別の補助ローラを有し，
前記段差打ち消し部材は，前記ローラ対の一方と前記補助ローラとに架け渡されたベルト部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２に記載の定着装置において，
前記補助ローラを操作して，前記ベルト部材を前記ローラ対の軸方向に移動させる移動部材を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載の定着装置において，
前記移動部材は，前記補助ローラを揺動させるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の定着装置において，
前記ローラ対の軸方向における前記ベルト部材の位置情報を取得する位置センサを有し，
前記移動部材は，前記位置センサの取得した情報に基づいて，
前記ベルト部材が前記ローラ対の軸方向の端に寄りすぎているときには前記ベルト部材を中央へ向けて移動させ，
前記ベルト部材が前記ローラ対の軸方向の中央に寄りすぎているときには前記ベルト部材を端へ向けて移動させるものであることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１に記載の定着装置において，
前記段差打ち消し部材は，前記ローラ対の一方に対して固定して設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の定着装置において，
前記段差打ち消し部材は，前記ローラ対におけるシート通過領域の両方の外側にそれぞれ設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
ローラ対を有し，未定着のトナー像を担持するシートを前記ローラ対の間に通すことでトナー像をシート上に定着する定着装置と，シート上に未定着のトナー像を形成して前記定着装置へ出力する画像形成部とを有する画像形成装置において，
前記ローラ対におけるシート通過領域の外側に前記ローラ対に挟まれて位置し，前記ローラ対の回転とともに周回移動する段差打ち消し部材を有す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，一対のローラを有し，それらのニップ部にトナー像を担持するシートを通過させることにより，トナー像をシート上に定着する定着装置，および，その定着装置を有する画像形成装置に関する。さらに詳細には，ニップ部における，シートの幅方向端部の段差による影響の軽減を図った定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より，電子写真方式の画像形成装置では，シート上に担持されているトナー像を定着装置によって定着することにより，シートに画像が形成される。この定着装置として，定着ローラと加圧ローラとの２つのローラの間に形成されるニップにシートを通し，通過中のシートを加熱するとともに加圧するものが知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
この種の定着装置における２つのローラには，加圧のための荷重が掛けられている。このためローラの弾性層は，回転とともにニップ部にて変形し，ニップ部を脱出すると変形した状態から回復する。このようにローラの弾性層は，加熱された状態で変形を反復するのである。このため，ローラの弾性層のゴム材は，熱負荷と応力負荷の反復とに常時さらされているのである。これにより，ゴムの弾性が低下して永久歪みを生じたり，疲労の蓄積により脆化して破損に至ることがある。これが，定着装置の耐久性の問題である。
【０００４】
この問題に対する従来の対策としては，ゴムの種類の選択や添加剤による耐久寿命の長期化が行われている。また，特許文献１では，温度均一化ローラなるものを定着ローラに押し当てて，定着ローラの軸方向での温度分布の均一化を図っている。これにより，小サイズ紙使用時の通紙範囲外における過昇温を防止して，熱負荷の抑制を図っている。
【特許文献１】特開２００２−１７４９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら前記した従来の技術には，なおも次のような問題があった。すなわち，小サイズ紙使用時には，紙幅の端部のところに紙の厚みによる弾性層の段差ができてしまう。この段差は，同じ紙幅の用紙を使用する限りいつも同じところにできる。このため，わずかな段差のように思えるかも知れないが無視できない。さらに，上記のように厳しい環境下でのことであるため，この段差による疲労蓄積が破壊の起点となることがある。
【０００６】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，紙の厚みに起因する弾性層の疲労蓄積を防止した定着装置およびそれを用いた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の定着装置は，ローラ対を有し，未定着のトナー像を担持するシートをローラ対の間に通すことでトナー像を媒体上に定着する装置であって，ローラ対におけるシート通過領域の外側にローラ対に挟まれて位置し，ローラ対の回転とともに周回移動する段差打ち消し部材を有するものである。この定着装置では，シート通過領域の外側に段差打ち消し部材が設けられている。この段差打ち消し部材の厚さにより，シートの端部における段差が解消された状態で定着が行われる。このため，ローラ対を構成するローラに，段差による疲労が蓄積されることがない。
【０００８】
本発明の定着装置では，ローラ対とは別の補助ローラを有し，段差打ち消し部材は，ローラ対の一方と補助ローラとに架け渡されたベルト部材であることとすることができる。この場合には，補助ローラを操作して，ベルト部材をローラ対の軸方向に移動させる移動部材を有することが望ましい。これにより，ベルト部材の位置をシートの端部に合わせた位置へ移動させることができる。移動部材としては，補助ローラを揺動させるものが考えられる。
【０００９】
本発明の定着装置ではさらに，ローラ対の軸方向におけるベルト部材の位置情報を取得する位置センサを有し，移動部材は，位置センサの取得した情報に基づいて，ベルト部材がローラ対の軸方向の端に寄りすぎているときにはベルト部材を中央へ向けて移動させ，ベルト部材がローラ対の軸方向の中央に寄りすぎているときにはベルト部材を端へ向けて移動させるものであることが望ましい。
【００１０】
本発明の定着装置における段差打ち消し部材はあるいは，ローラ対の一方に対して固定して設けられているものであってもよい。このようなものでも，シートの端部における段差の解消が可能である。いずれの段差打ち消し部材の場合でも，ローラ対におけるシート通過領域の両方の外側にそれぞれ設けられていることが望ましい。さらに本発明は，前記の定着装置と，シート上に未定着のトナー像を形成して定着装置へ出力する画像形成部とを有する画像形成装置にも及ぶ。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば，紙の厚みに起因する弾性層の疲労蓄積を防止した定着装置およびそれを用いた画像形成装置が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，電子写真方式の画像形成装置およびそれに用いられる定着装置である。
【００１３】
本形態の画像形成装置１００は，図１に概略構成を示すように，中間転写ベルト１０１を有する，いわゆるタンデム方式のカラープリンタである。中間転写ベルト１０１は，無端状ベルト部材であり，その図中両端部がローラ１０２，１０３によって支持され，図中矢印Ａの向きに回転するようになっている。中間転写ベルト１０１の図中下部に沿って，イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋが配置されている。
【００１４】
各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋはいずれも同様の構成である。それぞれ，感光体ドラム１０６とその周囲に配置された帯電装置１０７，露光装置１０８，現像装置１０９，クリーナ装置１１０を有している。また，中間転写ベルト１０１を挟んで感光体ドラム１０６に対向する位置に，１次転写装置１１１が配置されている。図１中では画像形成部１０４Ｙによって代表して示している。
【００１５】
図１中で下方に示すのは，用紙Ｐを収容する給紙装置１１２である。給紙装置１１２の上部には，用紙Ｐを送り出す給紙ローラ１１３が設けられている。用紙Ｐは，給紙装置１１２から搬送経路１１４に沿って上方へ送られる。搬送経路１１４を挟んで，ローラ１０３と対面する位置に，２次転写装置１１５が配置されている。さらにその下流側（図中上方）には，定着装置１が配置されている。定着装置１は，加熱ローラ１１，加圧ローラ１２のローラ対を有している。定着装置１については，後に詳述する。定着装置１より搬送経路１１４のさらに下流側には，排紙ローラ１１６および排紙トレイ１１７が配置されている。
【００１６】
次に，本形態の画像形成装置１００の基本的な動作を簡単に説明する。この画像形成装置１００は，画像形成の指示を受けると，その画像信号から各色の画像データを生成する。生成された各色の画像データは，対応する画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋにそれぞれ送出される。各色の画像形成部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋは，画像データに基づいて，それぞれの感光体ドラム１０６を帯電・露光して静電潜像を形成する。さらに，形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。
【００１７】
形成されたトナー像は，順次，１次転写装置１１１によって中間転写ベルト１０１に転写され，重ね合わせられる。中間転写ベルト１０１に重ね合わせられたトナー像は，２次転写装置１１５によって用紙Ｐに転写される。トナー像を担持した用紙Ｐは，さらに搬送されて定着装置１に至り，定着装置１によって加熱されるとともに加圧される。これによりトナー像が用紙Ｐに定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは，排紙ローラ１１６によって排紙トレイ１１７に排出される。以上が，画像形成装置１００の基本的な動作である。
【００１８】
本形態の定着装置１では，図２の正面断面図に示すように，加熱ローラ１１，加圧ローラ１２のそれぞれに対して，薄肉ベルト２１，２２が巻き架けられている。このため定着装置１は，補助ローラ２３，２４を有している。すなわち，加熱ローラ１１と補助ローラ２３とに薄肉ベルト２１が架け渡され，加圧ローラ１２と補助ローラ２４とに薄肉ベルト２２が架け渡されている。また，加熱ローラ１１，加圧ローラ１２はそれぞれ，弾性層２５，２６を有している。さらに，薄肉ベルト２１に対して，位置センサ２７が設けられている。
【００１９】
薄肉ベルト２１，２２の材質に求められる特性は，耐熱性と耐久性である。耐熱性が要求されるのは，定着の熱に耐える必要があるからである。具体的には，樹脂系の材質であればポリイミド，ポリフェニレンサルファイド等，金属系であれば電鋳ニッケル等が挙げられる。なお，ベルト定着方式の定着装置における定着ベルトとして使用されているものであれば十分にこれらの特性を満たしていると考えてよい。
【００２０】
定着装置１を図２中左方から見た図を図３に示す。図３に見るように，薄肉ベルト２１は，用紙Ｐの通過範囲の両外側にそれぞれ設けられている。すなわち，薄肉ベルト２１は２つあり，加熱ローラ１１の両端にそれぞれ配置されている。これら２つの薄肉ベルト２１に対応して，補助ローラ２３も２つある。これらは図３中，左右対称の配置となっている。
【００２１】
定着装置１には，補助ローラ２３を支持する支持部材２８が設けられている。補助ローラ２３は，支持部材２８に対して，軸回りの回転ができるように支持されている。補助ローラ２３の実際の回転は，加熱ローラ１１の回転が薄肉ベルト２１により伝達されることによる従動回転である。定着装置１にはさらに，支持部材２８を支持する支点２９が固定して設けられている。支持部材２８の一端は支点２９に取り付けられている。これにより支持部材２８は，図３の紙面内で若干の回転が可能なようになっている。
【００２２】
定着装置１にはさらに，支持部材２８および補助ローラ２３を揺動させるための伸縮機構３１が設けられている。伸縮機構３１は，画像形成装置１００のボディメンバー３０に対して固定されている。伸縮機構３１と支持部材２８とは，タイロッド３２で連結されている。これにより，伸縮機構３１がタイロッド３２を矢印Ｂのように進退操作することで，補助ローラ２３を矢印Ｄのように揺動操作できるようになっている。この揺動操作は，後述するように，用紙Ｐの紙幅に合わせて薄肉ベルト２１を加熱ローラ１１の軸方向に移動させるための操作である。
【００２３】
薄肉ベルト２１には，周方向にスリット３３が形成されている。スリット３３は，複数個存在し，加熱ローラ１１の軸方向に対して異なる位置に配置されている。複数個のスリット３３は，そのスリット長がそれぞれ異なっている。これらのスリット３３は，位置センサ２７（図２参照）により，加熱ローラ１１の軸方向に対する薄肉ベルト２１の現在位置を検知するためのものである。
【００２４】
さらに，定着装置１を図２中右側から見ても図３とほぼ同様である。すなわち，薄肉ベルト，補助ローラ等は，定着装置１の全体では都合４組ある。
【００２５】
図４に，本形態の定着装置１における通紙時のニップ部の拡大断面図を示す。図４中の各記号のうち初出のものの意味は，以下の通りである。
３５…加熱ローラ１１の弾性層２５のゴム層
３６…加圧ローラ１２の弾性層２６のゴム層
３７…加熱ローラ１１の弾性層２５の離型チューブ
３８…加圧ローラ１２の弾性層２６の離型チューブ
３９…加熱ローラ１１の芯金
４０…加圧ローラ１２の芯金
すなわち，弾性層２５，２６は，ゴム層に離型チューブを被せたものである。離型チューブの材質は通常，フッ素樹脂である。
【００２６】
図４から明らかなように，用紙Ｐが通過する通紙範囲内では，加熱ローラ１１と加圧ローラ１２との間に用紙Ｐが挟持されている。そして通紙範囲の外側（図４中では右側）では，加熱ローラ１１と加圧ローラ１２との間に薄肉ベルト２１，２２が挟持されている。すなわち，用紙Ｐの外側には薄肉ベルト２１，２２が存在している。
【００２７】
このため，用紙Ｐの縁辺のところに段差ができることがない。つまり，薄肉ベルト２１，２２が，用紙Ｐの縁辺による段差を打ち消しているのである。したがって，加熱ローラ１１および加圧ローラ１２の弾性層２５，２６はともに，フラットな状態である。このため，従来技術の場合のように紙幅の端部のところで弾性層２５，２６に疲労が蓄積することがない。
【００２８】
このことから明らかなように，薄肉ベルト２１，２２の厚さの合計が用紙Ｐの厚さと一致していることが望ましい。用紙Ｐの厚さは必ずしも一定ではなく種類や銘柄に左右されるが，一般的に多用される紙の厚さに合わせておけば十分である。
【００２９】
続いて，用紙Ｐの幅に合わせての薄肉ベルト２１，２２の移動について説明する。前述のように薄肉ベルト２１，２２の移動は，補助ローラ２３，２４の揺動（図３中の矢印Ｄ）による。これを図３中左側の薄肉ベルト２１の場合について説明する。図３に示すのは標準状態であり，補助ローラ２３が加熱ローラ１１に対して平行な状態である。この状態では薄肉ベルト２１は，加熱ローラ１１を回転させても，加熱ローラ１１の軸方向には移動せず，その位置のままである。
【００３０】
ここで，伸縮機構３１によりタイロッド３２を図３中少し右向きに移動させた場合を考える。すると，支持部材２８と補助ローラ２３との全体が，支点２９を中心に，図３中反時計回りに少し回転する。これにより補助ローラ２３は，図３中で右上がりに少し傾いた状態となる。この状態で加熱ローラ１１を回転させると薄肉ベルト２１は，図３中左へ，すなわち加熱ローラ１１の軸方向外側へ向かって徐々に移動していく。
【００３１】
逆に，タイロッド３２を図３中少し左向きに移動させた場合を考える。この場合に補助ローラ２３は，図３中で右下がりに少し傾いた状態となる。この状態で加熱ローラ１１を回転させると薄肉ベルト２１は，図３中右へ，すなわち加熱ローラ１１の軸方向内側へ向かって徐々に移動していく。
【００３２】
なお，上記のことから，補助ローラ２３を傾かせたときの傾斜角は，数度程度で十分である。そのためのタイロッド３２のストローク量も，数ミリ程度で十分である。また，図３中の右側の薄肉ベルト２１の移動も同じことで，上記の説明の左右を入れ替えればよい。また，裏面側（加圧ローラ１２側）の薄肉ベルト２２の移動も上記と同様である。表裏で相対する薄肉ベルト２１，２２は，必ず揃っていることが求められるので，通常は移動も表裏揃って，ということになる。
【００３３】
一方，薄肉ベルト２１の現在位置は，図２中の位置センサ２７により検出される。位置センサ２７は光透過式のものである。通常は，薄肉ベルト２１が遮光しているが，位置センサ２７の正面にスリット３３が位置していると，光が透過して検知されるのである。そして前述のように，スリットが加熱ローラ１１の軸方向に対して異なる位置に複数個存在し，それぞれスリット長が異なる。このことから，位置センサ２７のオン時間の長さにより，薄肉ベルト２１の現在位置がわかるのである。
【００３４】
また，薄肉ベルト２１のあるべき位置は，画像形成に供する用紙Ｐの紙幅で決まる。紙幅は，画像形成ジョブの内容や，給紙装置からの情報により決まる。これより，次のようにして薄肉ベルト２１の位置を操作すればよい。すなわち，薄肉ベルト２１があるべき位置よりも加熱ローラ１１の軸方向内側へ寄りすぎているときには，［００３０］で説明したようにして薄肉ベルト２１を外側へ移動させる。薄肉ベルト２１が外側へ寄りすぎているときには，［００３１］で説明したようにして薄肉ベルト２１を内側へ移動させる。いずれの場合も，薄肉ベルト２１があるべき位置に来た時点で，［００２９］の後半で説明した標準状態にすればよい。
【００３５】
一般的な中央通紙の場合，左右の薄肉ベルト２１の配置が軸方向中央に対して左右対称になるように移動されることになる。ただし，このような左右対称配置に限定されるわけではない。左右の薄肉ベルト２１を別々に移動させることは可能である。このため，片寄せ通紙の画像形成装置にも適用可能である。その場合，図３中の左右の薄肉ベルト２１等のうちのいずれか片方のみ備える構成でも良い。
【００３６】
また，図２に示したように加熱ローラ１１と加圧ローラ１２とにそれぞれ薄肉ベルト２１，２２を設けることは，必須事項ではない。いずれか一方だけでもよい。その場合には，１枚の薄肉ベルトの厚さが用紙Ｐの厚さと一致するようにする。
【００３７】
さらに，薄肉ベルトの代わりに，加熱ローラ１１または加圧ローラ１２に固定された段差打ち消し部材を用いることもできる。図５はその例である。図５は，図４に相当する断面図であるが，加熱ローラ１１を省略して示している。図５中の加圧ローラ１２は，通紙範囲外に，段差打ち消しチューブ４１が被せられたものである。
【００３８】
段差打ち消しチューブ４１は，離型チューブ３８の外径にほぼ等しい内径のチューブであり，離型チューブ３８の外面に固定して被せられている。段差打ち消しチューブ４１の材質は，離型チューブ３８の材質と同じでよい。段差打ち消しチューブ４１は，離型チューブ３８と一体的に回転する。一体品であってもよい。このような段差打ち消しチューブ４１は，加熱ローラ１１と加圧ローラ１２との一方に設けてもよいし，両方に設けてもよい。
【００３９】
このように薄肉ベルトの代わりに段差打ち消しチューブ４１を用いる場合には，図２等に示した補助ローラは不要である。さらに，図３に示した支持部材２８等の機構により軸方向に移動させることはできない。よって，段差打ち消しチューブ４１の軸方向位置は固定された状態にある。したがって，軸方向の両端に段差打ち消しチューブ４１を用いる場合には，その画像形成装置に使用できる用紙Ｐの紙幅が１種類に限定されることになる。一端に段差打ち消しチューブ４１を用い他端に図２のような薄肉ベルトを用いれば，片寄せ方式により多種類の紙幅に対応できる。
【００４０】
以上詳細に説明したように本実施の形態の画像形成装置では，定着装置におけるローラ軸方向の端部に，紙厚による段差を解消するための段差打ち消し部材として，薄肉ベルト２１，２２を設けている。これにより，紙の端部の段差に起因してローラの弾性層に疲労が蓄積されることを防止している。かくして，ローラの耐久性を向上させた定着装置およびそれを用いた画像形成装置が実現されている。
【００４１】
また，図２，図３に示した移動部材を備える構成であれば，紙幅に合わせて薄肉ベルト２１，２２を軸方向に移動させることができる。これにより，種々の紙幅に対応して，常に段差を打ち消した状態で画像形成を行うことができる。
【００４２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，画像形成装置の画像形成部分はカラーでもモノクロでもよいし，使用するトナーは一成分でも二成分でもかまわない。さらに，薄肉ベルト２１，２２を軸方向に移動させる部材の動作は，揺動の代わりに軸方向と平行な移動であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本形態の定着装置を示す概略構成図である。
【図３】本形態の定着装置を示す概略構成図である。
【図４】本形態の定着装置における通紙時のニップ部の拡大断面図である。
【図５】ローラと一体の段差打ち消し部材を備えた変形例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１        加熱ローラ
１２        加圧ローラ
２１，２２  薄肉ベルト（段差打ち消し部材）
２３，２４  補助ローラ
２７        位置センサ
３１        伸縮機構（移動部材）
４１        段差打ち消しチューブ（段差打ち消し部材）
【図１】
2010101927.tif 000003
【図２】
2010101927.tif 000004
【図３】
2010101927.tif 000005
【図４】
2010101927.tif 000006
【図５】
2010101927.tif 000007