(57)【要約】【課題】  高速化、小型化、高信頼性、省エネ化、低コスト化を実現しながら剥離性能を保ちつつ画質向上、用紙に与える負荷（カール量）低減に適した画像定着装置を提供する。【解決手段】  無端状加熱部材に巻き掛けられて走行可能なエンドレスベルトと、該エンドレスベルトを無端状加熱部材に圧接する弾性層を有する加圧部材とにより構成されると共に、未定着トナー画像が付着している記録媒体が通過可能なニップを有し、前記記録媒体上のトナーを定着させる定着装置において、前記加圧部材の用紙搬送方向変形を規制する変形規制部材を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006343655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状加熱部材に巻き掛けられて走行可能なエンドレスベルトと、該エンドレスベルトを無端状加熱部材に圧接する弾性層を有する加圧部材とにより構成されると共に、未定着トナー画像が付着している記録媒体が通過可能なニップを有し、前記記録媒体上のトナーを定着させる定着装置において、前記加圧部材の用紙搬送方向変形を規制する変形規制部材を設けたことを特徴とする画像定着装置。
【請求項２】
前記変形規制部材と前記加圧部材とが一体であることを特徴とする請求項１記載の画像定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録媒体上のトナー像を定着する装置として加熱定着ローラをローラ内部に配置されたハロゲンヒーターにて加熱し、その加熱定着ローラに圧力ローラをコイルスプリングなどで押圧し、ローラ間にニップ部を形成し、その間にトナーが付着している記録媒体を通過させ、加圧及び加熱し定着する方式がある。しかしながらこのようなローラ同士を圧接する方式で高速化、小型化、高信頼性、省エネ化、低コスト化に対して、以下のような問題がある。
【０００３】
まず、高速化に伴い一番重要な課題として、記録媒体上のトナーを加熱する距離を長くする必要がある。これは、速度を上げる以前と同じ加熱時間を確保する必要があるからである。ローラ同士を圧接する方式でニップ部長さを向上させるには、ローラ表面を弾性変形可能にし、荷重値を上げるか、もしくはローラ径を大きくする必要がある。しかしながら、ローラ径を大きくすると小型化と相反するので、残された方法としてはローラ表面弾性係数を低くし、荷重値を上げる方法が考えられる。
【０００４】
ローラ表面の弾性係数を低くするにはローラ表面層の厚さを大きくするか、部材の剛性（ヤング率）を下げる必要がある。しかしローラ表面層の厚さを大きくすると加熱ローラ全体の熱容量が上がり、定着ローラの表面温度をある一定の温度まで昇温するのに有する加熱時間が長くなり、結果的に印刷時間が遅くなる。印刷待機時に熱を随時供給し、定着ローラの温度を保つ方法はあるが、省エネ化に相反する。
【０００５】
一方、ローラ同士を圧接する荷重値を上げると、ローラの撓み量が上がってしまい、ローラ軸方向の中央部と端部でニップ部の圧力差が生じ、トナーの定着特性が不均一になることが考えられる。
【０００６】
更には、不均一圧力分布が紙しわを生じさせる恐れがあり、結果的に装置の信頼性を下げることになる。この場合、撓み量を低減させる手段として、ローラの剛性を上げるか、ローラをクラウン形状にする方法があるが、ローラの剛性を上げるとローラの熱容量が上がり、加熱時間が長くなり、省エネ化と相反する。クラウン形状のローラはローラを作成する工程数が多くなり、低コスト化が難しい。更に軸方向圧力分布精度がローラの加工精度に対して感度が高くなり、結果的に信頼性を下げる恐れがある。
【０００７】
これらの問題を対処するため、種々の提案がされている。その一つの方策として、画像定着手段として表面が弾性変形する回転可能な加熱ローラに出口部を局所的に弾性変形させる加圧部材を圧接し、ニップ部を形成し、その間に送り込まれる記録媒体上のトナー像を加圧及び加熱し定着するベルトニップ方式がある。この方式は、エンドレスベルトを内側から接触面が形成されるように加圧部材を設けることで、エンドレスベルトを使用しない方法よりもニップ幅を長く形成することができ、トナーに十分な熱を与えることが可能である。これにより印刷速度の高速化に容易に対応できる。また、前記画像定着手段はエンドレスベルトを使用しない方法よりも装置全体を大きくすることなくニップ幅を長く形成することができる。これにより装置全体の小型化に対応できる。
【０００８】
更に、前記画像定着手段はエンドレスベルトを使用しない方法よりも低圧力で長いニップ幅を形成することができ、加熱ローラの薄肉化が容易にできるとともに、定着適正温度までの加熱時間を短縮することができ、印刷待機中に過熱することなくすばやく印刷を開始することができることから結果的に省エネ効果を上げることができる。更に前記画像定着手段はエンドレスベルトを使用しない方法よりも、加熱ローラの弾性層を硬質部材で押圧することでニップ出口部に局所的に弾性層に歪みを設けることで、セルフストリッピング（自己剥離）性能を高め、信頼性が高い。
【０００９】
【特許文献１】特許第３２９８３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述のベルトニップ方式の画像定着手段では以下のような問題が残る。
まず、出口部の局部的な変形による速度差から画像ずれが生じやすい。更に加熱ローラの弾性層を硬質部材で押圧することで局所的に弾性層に歪みを設け、曲率の小さいニップ形状を作ることから、用紙に与える負荷（カール量）が大きいという問題が残る。上記従来技術はこれらの共通する課題がある。
【００１１】
本発明の目的は、高速化、小型化、高信頼性、省エネ化、低コスト化を実現しながら、セルフストリップ性能を保ち、画質向上、用紙に与える負荷（カール量）低減に適した画像定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、無端状加熱部材に巻き掛けられたエンドレスベルトを圧接する弾性層を有した加圧部材の用紙搬送方向変形を規制する変形規制部材を設けることで達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、弾性層を有した加圧部材の用紙搬送方向の変形を規制する部材を備えることにより、高速化、小型化、高信頼性、省エネ化、低コスト化を実現しながら、セルフストリップ性能を保ち、画質向上、用紙に与える負荷（カール量）低減に適した画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る画像形成装置の概略を図１、２、３、４、５を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１において、１は加熱定着ローラ、２は加熱定着ローラ１の表面被服層、３は加熱定着ローラ１の弾性層、４は加熱定着ローラ１の芯金層である。６は加熱定着ローラ１の内部の設けられた熱源、２１は弾性層を有した非画像面側加圧部材、２３は非画像面側無端状部材（エンドレスベルト）、２２は加圧部材２１を支持する加圧支持部材、１１は加圧支持部材２２を加圧する圧縮コイルスプリングである。２６は加圧部材の用紙搬送方向の変形を規制する部材、２５は低摩擦部材で、非画像面側無端状部材２３と非画像面側加圧部材２１の間に摩擦を低減させるために設けられている。２４は非画像面側無端状部材２３の搬送経路を規定するガイド、３２は搬送された記録媒体、３１は記録媒体３２上に付着する未定着トナー、３３は定着装置のニップ部を通過した後の定着画像である。
【００１６】
図２に、図１で示した構成の測定結果の一例を示す。加熱定着ローラ１の外径２６．６ｍｍ、弾性層３の厚み０．８ｍｍ、表面被服層２の厚み０．０３ｍｍ、定着温度１７０℃、非画像面側無端状部材２３の外径３０ｍｍ、加圧部材２１の幅６ｍｍ、加圧部材２１の厚さ４ｍｍ、加圧部材２１の軸方向長さ２２０ｍｍ、加圧部材２１のゴム硬度３０Ｈｓ（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）、総荷重３０ｋｇｆという設定条件にて評価を行った。
【００１７】
一般的な薄紙上に１．５ｍｇ／平方ｃｍのトナーを付着させ、用紙搬送速度１００ｍｍ／ｓで通紙した結果、変形規制部材２６の高さが加圧部材２１の高さに近い方が用紙剥離性能が向上することが確認できた。弾性層を有した加圧部材２１は荷重をかけることにより潰れ、荷重方向と用紙搬送方向に変形する。更に、加熱定着ローラ１駆動時に加圧部材２１が摩擦により搬送方向下流側に引っ張られ、変形する。これらの用紙搬送方向変形によりニップ出口部の用紙姿勢が加熱定着ローラ１側に傾き、用紙剥離特性低下を招いていると考えられる。従って、用紙搬送規制部材を設けることにより、用紙搬送方向変形を低減させ、ニップ出口部の用紙姿勢を加熱定着ローラ１から離れる方向に傾かせ、剥離特性を向上させる効果があると考える。
【００１８】
更に、用紙搬送方向変形を規制することにより加圧部の環境や動的依存性を低くすることで、ニップ幅や圧力分布をより安定的に設計することが可能である。従来技術を用いた場合、小曲率硬質部材を用いて局所的に出口部を弾性変形させることにより、ニップ部内で速度差が生じ、結果的には画像ずれが起こることになる。従来技術はこの問題を出口部の荷重設定にて問題を解決しているが、局所的な変形による用紙に与える負荷（パーパーダメージ）は低減することは基本的に困難である。それは硬質部材を用いることでニップ形状の曲率が下がり、小曲率によって用紙負荷が上昇する。一方、本発明はこのような小曲率ニップ変形部分を作ることなく剥離性能を向上することができるので、用紙へのダメージが小さく抑えることができる。
【実施例２】
【００１９】
図３に他の実施例を示す。図３において、２７は、弾性層を有した加圧部材と加圧部材変形を規制する部材とを一体化した部材である。一体化することで変形規制性能を確保しながら加圧部材を作成する工数を減らし、コストを低減することが可能となる。図３において、図１と同一符号は同一部分を示し、説明を省略する。
【実施例３】
【００２０】
図４、５にさらに他の実施例を示す。図４、５において、５は無端状加熱部材、８は弾性層を有した画像面側加圧部材、９は画像面側加圧部材８を支持する画像面側加圧支持部材である。７は無端状加熱部材５を張架し、もしくは同時に加熱する加熱ローラである。熱量が足りない場合は無端状加熱部材５を外側から、加熱ローラ７を接触させて、過熱する方法もある。図１のような加熱定着ローラ１を用いる構成よりも、この構成は無端状加熱部材（加熱ベルト）を用いるので、装置全体の大きさに比較的影響なく、ニップ幅やニップ出口部の変形形状を調整することで用紙へのダメージを低減することができるという特性を持っている。図４、５においも、図１と同一符号は、同一部分を示す。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の画像定着装置の説明図。（実施例１）
【図２】図２の実験装置構成にて行った剥離実験結果を示す図。（実施例１）
【図３】本発明の画像定着装置の説明図。（実施例２）
【図４】本発明の画像定着装置の説明図。（実施例３）
【図５】本発明の画像定着装置の説明図。（実施例３）
【符号の説明】
【００２２】
１は、加熱定着ローラ、２は被覆層、３は弾性層、４はローラ芯金、５は無端状加熱部材、６は熱源、７は加熱ローラ、８は画像面側加圧部材、９は画像面側加圧支持部材、１０はベルトテンション用圧縮コイルスプリング、１１は加圧部材用圧縮コイルスプリング、２１は非画像面側加圧部材、２２は非画像面側加圧支持部材、２３は非画像面側無端状部材、２４はベルト搬送ガイド、２５は低摩擦部材、２６は変形規制部材、３１は未定着トナー、３２は記録媒体、３３は定着画像である。
【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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