(57)【要約】      （修正有）【課題】摺動シートの先端位置を安定化させることで、光沢ムラの発生を防止しつつ、分離の安定性を向上すること。【解決手段】加熱源を有する定着部材２０と、内部に2つ以上の支持部材を備えた加圧ベルト２１と、前記加圧ベルト内部には少なくともベルト内面から前記定着部材を押圧する加圧ローラ２６と固定部材２７を有し、前記固定部材は弾性層を有し、弾性層は下流側に前記加圧ローラに押圧される突出部を備え、前記固定部材の弾性層外周を覆う摺動シートを有し、前記固定部材の上流側に前記摺動シートをガイドするシートガイド部材を有し、前記摺動シートのニップ下流部が前記加圧ローラによって押圧されるよう配置され、上流側の前記摺動シートの上流側をシートガイド部材前面の長手全域かつ同一高さまで、押さえる部材を配設することを特徴とする定着装置。【選択図】図１
2010008684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源を有する定着部材と、
内部に2つ以上の支持部材を備えた加圧ベルトと、
前記加圧ベルト内部には少なくともベルト内面から前記定着部材を押圧する加圧ローラと固定部材を有し、
前記固定部材は弾性層を有し、
弾性層は下流側に前記加圧ローラに押圧される突出部を備え、
前記固定部材の弾性層外周を覆う摺動シートを有し
前記固定部材の上流側に前記摺動シートをガイドするシートガイド部材を有し、
前記摺動シートのニップ下流部が前記加圧ローラによって押圧されるよう配置され、
前記定着部材と前記加圧ベルトによってニップを形成し、
トナー画像を転写されたシートを加熱および加圧しながら挟持搬送することにより前記トナー画像を定着させる定着装置において、
上流側の前記摺動シートを
前記シートガイド部材前面の長手全域を同一高さまで、
押さえる部材を配設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、
前記シートガイド部材は、
弾性層の上流前面の長手方向の一部領域に、
弾性層の上流方向への変形を弾性力によって規制する形状からなり、
上流側の前記摺動シートを
規制しない領域に前記シートガイド部材の同一高さまで、
押さえる部材を配設することを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の定着装置を備え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、画像形成装置の記録材に形成された画像を加熱する画像加熱装置、及び、記録材に形成された未定着画像を定着する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート上にトナー画像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が従来より採用されている。
【０００３】
ところで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、シートのニップ通過時間を長くし、トナーを充分に溶融するのが好ましい。ローラ定着方式の場合、これを達成するためにはローラ径を大きくしなければならず、定着装置が大型化してしまう。
【０００４】
そこで、ローラ定着方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分なニップ幅（シート搬送方向の長さ）を得ることができるベルト定着方式が提案されている（特許文献１）。この提案においては、互いに対向する定着ベルトと加圧ベルトを設け、これら両ベルト間でシートを挟持搬送しながら定着を行う構成とされている。それ故、従来に比して充分なニップ幅を得ている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成の場合には以下のような不都合がある。即ち、両ベルト間に形成されている定着ニップには、両ベルトの懸架ローラ同士にて加圧されている圧の高い部分と、定着パッドのみにて加圧されている圧の低い部分と、ベルトの両側から何も支持されていない圧の抜けた部分とが存在する。
【０００６】
このため、未定着トナー画像を定着しようとする場合、圧の高い部分と抜けた部分とで、シートの搬送速度に差が発生する。ベルトはある程度の可撓性を有するものであるから、搬送速度差によってベルトが伸縮し、シート上の画像がずれるという問題が発生する。
【０００７】
また、圧抜け部では、定着時に生じた水蒸気を抑え込めなくなる。そのため、圧抜け部のシートの幅方向（シート搬送方向に直交する方向）で空気や水蒸気が溜まっている部分とそうでない部分でのトナー表面とベルト表面との接触状態が異なることによる光沢ムラが発生する。特にコート紙等の通気性の低いシートにおいて発生しやすい。
【０００８】
そうした問題に対して、画像加熱ニップ内の圧力分布を適正化させる方式が提案されている。（特許文献2）
この提案においては、加圧ベルト内部に加圧ベルトを内部から押圧する加圧ローラと弾性体とそれを覆う摺動シートからなる加圧パッドを設け、シートの搬送方向で連続した圧分布になるように、加圧ローラに接触配置された加圧パッドの下流部を加圧ローラのバックアップにより加圧することで、ローラ-パッド間の圧抜けを防止している。また、ニップ最下流に位置する加圧ローラ部での圧を大きく設定することにより分離性を確保している。
【特許文献１】特開２００４−３４１３４６号公報
【特許文献２】特開２００７−２４０６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような構成において、加圧パッドは接触する加圧ローラとの摺動抵抗を抑えるための摺動シートによって覆われており、パッドの上流側の摺動シートが固定されていない場合には、摺動シートの加圧ローラにバックアップされる先端位置が上流側のシートのたるみ具合によって不安定になってしまう。このため、シート先端位置が上流に移動した場合は先端部の圧抜けが大きくなり光沢ムラが発生し易く、下流に移動した場合は加圧ローラでの分離圧が低下し分離性が低化するという問題が発生する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、摺動シートの先端位置を安定化させることで、分離性と光沢ムラの安定性を向上することができる画像加熱装置並びに定着装置を提供することである。
【００１１】
本発明の更なる目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば上記目的を達成することができる。
【００１３】
加熱源を有する定着部材と、
内部に2つ以上の支持部材を備えた加圧ベルトと、
前記加圧ベルト内部には少なくともベルト内面から前記定着部材を押圧する加圧ローラと固定部材を有し、
前記固定部材は弾性層を有し、
弾性層は下流側に前記加圧ローラに押圧される突出部を備え、
前記固定部材の弾性層外周を覆う摺動シートを有し
前記固定部材の上流側に前記摺動シートをガイドするシートガイド部材を有し、
前記摺動シートのニップ下流部が前記加圧ローラによって押圧されるよう配置され、
前記定着部材と前記加圧ベルトによってニップを形成し、
トナー画像を転写されたシートを加熱および加圧しながら挟持搬送することにより前記トナー画像を定着させる定着装置において、
上流側の前記摺動シートを
前記シートガイド部材前面の長手全域を同一高さまで、
押さえる部材を配設することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、摺動シートの先端位置を安定化させることで、光沢ムラを防止しつつ安定した分離性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【００１６】
以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【実施例１】
【００１７】
まず図６を用いて、画像形成装置の全体構成について説明する。
【００１８】
図６に示す画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置（いわゆるプリンタ）である。
【００１９】
画像形成装置１は、大きく分けて、記録材としてのシートにトナー画像を形成する画像形成手段と、シートに形成されたトナー画像を加熱・加圧して定着する画像加熱装置としての定着装置が設けられている。
まず、画像形成手段は次に説明する機器を備えている。像担持体としての感光体ドラム２の周りに帯電手段としての帯電器３が設けられており、感光体ドラム２の表面は帯電器３によって一様に帯電処理される。そして、露光手段としての光学装置４から画像に応じた光５を照射されることにより感光ドラム２上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段としての現像器６によって現像されてトナー画像が形成される。一方、シートＳは装置下部の給送カセット９に収納されており、給送ローラ１０によって給送される。シートは搬送手段としてのレジストローラ対１１によって感光体ドラム２上のトナー画像と同期して搬送される。感光ドラム上のトナー画像は転写手段としての転写ローラ７によってシート上に静電転写され、定着装置Ａへと搬送される。その後、感光体ドラム２上に残留したトナーはクリーニング手段としてのクリーニング装置８によって除去される。
【００２０】
そして、画像形成手段によってシートＳ上に形成されたトナー画像は、画像加熱装置としての定着装置Ａにおいて加熱、加圧されることによってシート上に定着される。その後、トナー画像が定着されたシートＳは排出ローラ対１２によって装置上部の排出トレイ１３へと搬送排出される。
【００２１】
図１は本実施例に係わる定着装置Ａの断面図である。図に示すように、定着装置Ａは、第１のベルトの例としての定着ベルト（定着手段）２０と、第２のベルトの例としての加圧ベルト（加圧手段）２１とを備えている。
【００２２】
定着ベルト２０は内径が４０ｍｍで、厚みが７５μｍのポリイミドを基層とし、基層の外周には弾性層が３００μｍの厚みで設けられている。弾性層の材料としては、公知の弾性材料を使用することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。本実施例では、シリコーンゴムを用い、硬度はＪＩＳ−Ａ２０度、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。この弾性層の変形によって、定着ベルト２０へのシートの巻きつきを防止し、ベルトからの良好な分離性能を得ることができる。更に弾性層の外周には、表面離型層としてフッ素樹脂層（例えばＰＦＡやＰＴＦＥ）が３０μｍの厚みで設けられている。
【００２３】
加圧ベルト２１は内径が４０ｍｍで、厚みが７５μｍのポリイミドを基層とし、表面は離型層としてフッ素樹脂であるＰＦＡチューブを３０μｍの厚みで設けられている。
【００２４】
定着ベルト２０は、懸架ローラとしての加熱ローラ２２並びに定着ローラ２３によって張架されている。加熱ローラ２２は、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、内部に加熱手段としてのハロゲンヒータ２２ａを配置している。また、加熱ローラはテンションローラとしての機能も有している。
【００２５】
定着ローラ２３は、外径が２０ｍｍで、径が１８ｍｍである鉄合金製の芯金に、弾性層としてのシリコーンゴム層が設けられた高摺動性の弾性ローラである。このように弾性層を設けることで、駆動源（モータ）から駆動ギア列を介して入力された駆動力を定着ベルトへ良好に伝達することができるとともに、定着ベルトからのシートの分離性を確保するための定着ニップを形成できる。なお、定着ニップの圧がこの定着ローラ２３により懸架されている領域において最大値となるように設定されている。
【００２６】
シリコーンゴムの硬度はＪＩＳ−Ａ１５度、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。シリコーンゴム層によって、内部への熱伝導も少なくなるためウォーミングアップタイムの短縮にも効果がある。
【００２７】
また、定着ベルト２０の回転は、定着ローラ２３をモータによって駆動し、定着ローラ２３のシリコーンゴム表面と定着ベルト２０の内面ポリイミド層との摩擦によって定着ベルト２０は回転する。
【００２８】
定着ベルト２０を加圧ベルト２１に向けて加圧する第１の固定部材としての定着パッド２４が、定着ローラ２３に対し非接触に近接配置されている。本例では定着ローラ２３と定着パッド２４間の最近接部での離間距離（ギャップ）が1ｍｍに設定されている。
【００２９】
なお、この定着パッド２４は、厚さ３ｍｍ、幅１２ｍｍの樹脂製、具体的にはＰＰＳ製（ポリフェニレンサルファイド樹脂）である。ただし、定着パッド２４はゴム弾性層がなく、剛性の高いものであれば、樹脂に限らず金属などの剛体にしてもよい。
【００３０】
定着パッド２４の表面には、摺動する定着ベルト２０の内面との摩擦抵抗を減らすために低摺動性シートとしてのガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングしたカバーが設けられている。このパッドカバーによって定着ローラ２３の駆動トルクが抑えられるので、モータの大型化を伴うことなく安定してベルトを回転させることができる。
【００３１】
加圧ベルト２１は、テンションローラ２５と加圧ローラ２６によって張架されている。テンションローラ２５は、外径が２０ｍｍで、径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト２１からの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジ層を設けてある。
【００３２】
加圧ローラ２６は、外径が２０ｍｍで、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製とされた低摺動性の剛性ローラである。
【００３３】
加圧ベルト２１を定着ベルト２０（定着パッド２４）に向けて加圧する第２の固定部材としての加圧パッド２７が、剛性ローラである加圧ローラ２６に接触して配置されている。
【００３４】
ここで、画像加熱ニップとしての定着ニップを形成するために、加圧ベルト２１の加圧ローラ２６は、回転軸の両端側が図１の矢印方向に向けて加圧機構により所定の加圧力にて定着ローラ２３に向けて加圧されている。
【００３５】
シート搬送方向に沿った１つの定着ニップに圧抜け部がなく連続した加圧力分布とするために、加圧ベルト２１の内面と加圧ローラ２６との間の楔状の空間に加圧パッド２７の端部が組み込まれている。即ち、加圧パッド２７（後述のカバー）は加圧ローラに接触するように配置されている。
【００３６】
この加圧パッド２７は、厚さ３ｍｍ、幅１５ｍｍの弾性体としての耐熱性シリコーンゴムとそれを下面で保持するＳＵＳ製のステイとから構成されている。
【００３７】
なお、加圧ベルト２１の内面と加圧ローラ２６の楔状の空間に位置する加圧パッドの部分に棒状部材としてのワイヤを加圧パッドの長手方向（シート搬送方向と直交するシート幅方向）に沿って略全域に設ける構成としても構わない。具体的には、ワイヤは上記耐熱性シリコーンゴムに固定される。その結果、この空間におけるニップ圧の落ち込みをさらに抑制することができる。この場合、ワイヤは、後述の低摺動性のカバーにて上述のシリコーンゴムと共に被覆する構成とされる。
【００３８】
また、加圧パッド２７の表面には、定着パッド２４と同様に、摺動する加圧ベルト２１の内面および加圧ローラ２６との摩擦抵抗を減らすために低摺動性シートとしてのガラス繊維製のクロスをフッ素樹脂でコーティングした摺動シート３０（カバー）が設けられている。厚みは１００μmである。
【００３９】
図２に本実施例における加圧パッドの断面図を示す。
【００４０】
弾性層を支持するステイの上流側の前面から、摺動シートの内側からシートを支持するシートガイド板１０１が設けられている。そして、シートガイド板に沿わされた摺動シートの上流側でのたるみを防止するために、シートの上流前面をシートガイド板の上流側前面と同じ高さのシート押さえ板１０２で長手方向全域まで挟み込んで固定している。
【００４１】
図９にシートガイド板１０１とシート押さえ板１０２の斜視図を示す。
【００４２】
このようにすることで、上流でのシートのたるみが防止されるので、シートの先端位置が上下流に移動されるのが防止される。
【００４３】
本実施例においてシート押さえ板の高さはガイド板高さと同じ高さにしたが、ほぼ同一であればよく、ガイド高さとの関係は90%以上の高さがあればほぼ同様の効果が得られる。
【００４４】
定着ベルト２０は、少なくとも画像形成実行時には、モータによって定着ローラ２３が回転駆動されることで、図１の矢印Ｘ方向に回転駆動される。定着ベルト２０の周速度は、シートにループを形成するため画像形成部側から搬送されてくるシートＳの搬送速度に比して僅かに遅い周速とされている。
【００４５】
加圧ベルト２１は、定着ベルト２０に従動して矢印Ｙ方向に回転する。ここで、定着ニップ最下流の部分（定着ニップでの圧分布（シート搬送方向）が最大となる部分）をローラ対により定着ベルト２０と加圧ベルト２１を挟んで搬送する構成としたことで、ベルトのスリップを防止することができる。本実施例の場合、定着ベルト２０の周速は３００ｍｍ／ｓｅｃとされ、Ａ４サイズのフルカラー画像を１分間に７０枚定着することが可能である。
【００４６】
定着ベルト２０が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ベルト２０と加圧ベルト２１間の定着ニップに、未定着トナー画像Ｔを有するシートＳが搬送される。シートＳは、未定着トナー画像を担持した面を、定着ベルト２０側に向けて導入される。そして、シートＳの未定着トナー画像Ｔが定着ベルト２０の外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、主に定着ベルト２０から熱が付与され、また加圧力を受けてシートＳの表面に定着される。
【００４７】
また、定着ベルト２０内の定着ローラ２３がゴム層を有する弾性ローラであり、加圧ベルト２１内の加圧ローラ２６は鉄合金製の剛性ローラであるため、定着ベルト２０と加圧ベルト２１との定着ニップ出口では定着ローラ２３の変形が大きくなっている。その結果、定着ベルトも大きく変形し、トナー画像を担持したシートＳは定着ベルト２０から自らのこしにより曲率分離される。
【００４８】
このような構成にしたことにより、シート搬送方向の加圧力分布は図3のようになり、定着ニップ内で大きな圧抜け部が存在せず、加圧ローラ位置で大きな加圧力となっている。従って、定着ニップ内で、空気、水蒸気の滞留がないので光沢ムラが発生することがなく、分離性も確保できる。
【００４９】
ただし、図１０のようなシートガイド板１０１とシート押さえ板１０２を用いた場合、摺動シートの上流側にたるみがあると、ベルトの回転や加圧によって摺動シート先端位置が不安定になるという懸念がある。（図11）たとえば、摺動シート先端部が加圧ローラ側に侵入しすぎると、ローラ間の圧力が設定より下がりシートSの分離性の問題が発生してしまう。（図４）
また、先端部が加圧ローラに対して上流位置すぎると、圧の落ち込み部が生じ、光沢ムラが発生してしまう。（図５）
しかしながら、本実施例においてはシート押さえ板によってシート前面を押さえ込んでいるため、シート上流側でのたるみが生じることはない。
その結果、光沢ムラが発生することなく、安定した分離性を確保することが可能となる。
【００５０】
以上説明したように、本実施例においては、
上流側でのシートのたるみを防止する構成としたことで、シートのニップ下流先端位置が安定し、光沢ムラを防止しつつ安定した分離性を確保することができる。
【実施例２】
【００５１】
本発明に係わる定着装置および画像形成装置の第２実施例について説明する。
【００５２】
本実施例における加圧パッドの断面図を図７に示す。本実施例において、シートガイド板の両端部が板バネになっており、加圧パッドの上流前面に接触配置されている。
【００５３】
このような構成とすることで、加圧時にパッドの両端部のゴムが上流方向へ変形するのを板バネの弾性力で規制されるので、長手の圧分布を規制していない中央に対して高くすることができる。パッド端部圧を高くすることでシートＳを引張りながら搬送するため、しわの発生を抑制できる。
【００５４】
本実施例におけるシート上流のたるみ防止構成について図８を用いて説明する。シートガイド端部は板バネとなっているため、板バネ力が変化するので、押さえ板金がなく、長手中央部の板バネのない部分にシートを上流側面から押さえつける板金を設けている。
【００５５】
このようにすることで、端部の板バネ力を変化させることなく、上流でのシートのたるみが防止されるので、シートの先端折り位置が上下流に移動されるのが防止される。
【００５６】
その結果、光沢ムラが発生することなく、安定した分離性を確保することが可能となる。
【００５７】
以上説明したように、本実施例においては、
シートガイド当接していない部分はシートの上流側を押さえつける部材を設けることで、シートのニップ下流先端位置が安定し、光沢ムラを防止しつつ安定した分離性を確保することができる。
【００５８】
なお、上述の実施例１〜実施例２では、画像加熱装置として定着装置の例を説明したが、以下のような構成であっても構わない。例えば、定着装置によりシートに仮定着されたトナー画像を再度加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢付与装置にも本発明を適用することが可能である。
【００５９】
また、定着ベルトの加熱源としてハロゲンヒータを採用する例について説明したが、エネルギー効率の高い電磁誘導加熱方式の加熱源（励磁コイル）を採用しても構わない。この場合、定着ベルトは励磁コイルから発生した磁束により電磁誘導発熱する導電層を備えた構成となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施例に係わる定着装置の断面図である。
【図２】第１実施例の加圧パッドを説明する断面図である。
【図３】シート搬送方向の加圧力分布の例を示す図である。
【図４】シート搬送方向の加圧力分布の例を示す図である。
【図５】シート搬送方向の加圧力分布の例を示す図である。
【図６】画像形成装置の全体構成について説明する図である。
【図７】第2実施例の加圧パッドを説明する断面図である。
【図８】本実施例におけるシート上流のたるみ防止構成について説明する図である。
【図９】本実施例におけるシートガイド板とシート押さえ板の斜視図である。
【図１０】従来例におけるシートガイド板とシート押さえ板の斜視図である。
【図１１】第１実施例の比較例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ  定着装置
Ｓ  シート
１  画像形成装置
２  感光体ドラム
３  帯電器
４  光学装置
５  光
６  現像器
７  転写ローラ
８  クリーニング装置
９  給送カセット
１０  給送ローラ
１１  レジストローラ対
１２  排出ローラ対
１３  排出トレイ
２０  定着ベルト
２１  加圧ベルト
２２  加熱ローラ
２２ａ  ハロゲンヒータ
２３  定着ローラ
２４  定着パッド
２５  テンションローラ
２６  加圧ローラ
２７  加圧パッド
【図１】
2010008684.tif 000003
【図２】
2010008684.tif 000004
【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】
2010008684.tif 000010
【図９】
2010008684.tif 000011
【図１０】
2010008684.tif 000012
【図１１】
2010008684.tif 000013