(57)【要約】      （修正有）【課題】無端ベルト状の定着ベルトを定着ローラおよび加熱ローラで張架し、定着ベルトを介して定着ローラと加圧ローラでニップを形成する定着装置において、定着ベルトの耐久性を悪化させることなく記録材の分離性を向上させること。【解決手段】定着装置は、定着ベルト４１と、定着ベルト４１を張架する少なくとも２つのローラである、定着ローラ５０および加熱ローラ６０と、定着ベルト４１を介して定着ローラ５０とニップを形成する加圧ローラ７０と、ニップ部から出た記録材と当接するように配置され、記録材を定着ベルト４１から剥離する分離ガイド８０とを有する。定着ローラ５０の中心点を点Ｏ、ニップ部の出口点を点Ａ、分離ガイド８０の先端部に対する定着ベルト４１の最近接点を点Ｂとしたとき、加熱ローラ６０が定着ベルト４１を張架する張力の方向が、ベクトルＡＯとベクトルＡＢの間にある。【選択図】図２
2018060112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのローラで張架される無端状の定着ベルトと、
前記ローラの１つである、定着ローラと、
前記ローラの１つである、内面に熱源を有した加熱ローラと
前記定着ベルトを介して定着ローラとニップを形成する加圧ローラと、
ニップ部から出た記録材と当接するように配置され、記録材を前記定着ベルトから剥離する分離ガイドとを有す定着装置において、
前記定着ローラの中心点をO、
前記ニップ部の出口点をA、
前記分離ガイドと定着ローラの最近接点をBとしたとき、
前記加熱ローラが前記定着ベルトを張架する力の方向がベクトルAOからベクトルBOの間であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラの弾性層が空孔を有すことを特徴とした請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の加熱定着装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、無端状のベルト部材の内周面に固定部材を摺接させて、ベルト部材を介して固定部材を回転体に圧接させることでベルト部材と回転体との間にニップ部を形成して、このニップ部に記録媒体を搬送して記録媒体上にトナー像を定着させる定着装置が用いられている。
【０００３】
特許文献１で提案されている定着装置は、定着ベルトを定着ローラと加熱ローラのローラで張架する構成をとっており、メディアを判別する手段と張架力を変える機構を有し、メディア種によって張架力を変えることで分離性を向上させている。定着ローラの弾性層は発砲ゴムになっており、定着ベルトの張架力を上げるとニップ出口の曲率が大きくなり、記録材が分離しやすい構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３５５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
張架力を上げて分離性を上げる構成の場合、定着ベルトに大きなストレスがかかり、耐久性が低下するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
少なくとも２つのローラで張架される無端状の定着ベルトと、前記ローラの１つである、定着ローラと、前記ローラの１つである、内面に熱源を有した加熱ローラと前記定着着ベルトを介して定着ローラとニップを形成する加圧ローラと、ニップ部から出た記録材と当接するように配置され、記録材を前記定着ベルトから剥離する分離ガイドとを有す定着装置において、前記定着ローラの原点をO、前記ニップ部の出口点をA、前記分離ガイドと定着ローラの最近点をBとしたとき、前記加熱ローラが前記定着ベルトを張架する力の方向がベクトルAOからベクトルBOの間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明を実施すると、ニップ出口から分離ポイントまでの限られた部分の曲率を大きくすることができ、耐久性を損なわずに分離性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の模式図
【図２】定着装置の模式図
【図３】定着ベルトの層構成を示した図
【図４】本発明を実施した場合の定着ローラおよび定着ベルトの図
【図５】比較例１として張力をニップ出口側に寄せた場合の図
【図６】比較例２として張力をニップ入口側に寄せた場合の図
【図７】分離性評価の実験結果一覧
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜画像形成装置＞
図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。図１は、本実施形態の画像形成装置の模式図である。一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。
【００１０】
その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１７によって、像担持体である例えば中間転写ベルト３１に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
【００１１】
一方、シートＰは、給紙カセット２０、又はマルチ給紙トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３に送り込まれる。レジストローラ対２３は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３は、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ３５によってシートＰに転写される。その後、シートのトナー像は、シートが定着装置４０によって、加熱加圧されることでシートに定着される。
【００１２】
＜定着装置＞
本実施例で用いた定着装置４０を図２を用いて説明する。定着ベルト４１は無端環状のベルトであり外径は１００ｍｍである。図３にその層構成を示した。基材４２は厚さ６０μｍのポリイミド等からなる耐熱性の樹脂を用い、基材の外周には厚さ３００μｍの弾性層４３が設けられている。弾性層４３には耐熱性のシリコーンゴムを用いた。更にその外周には離型層４４が設けられており、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブが被覆されている。
【００１３】
定着ローラ５０は外径が４０ｍｍの複層構造となっている。鉄から形成された芯金５１の外周に厚さ４ｍｍのシリコーンゴム層５２があり、その外周に厚さ４ｍｍのスポンジ層５３が積層されている。加熱ローラ６０は、外径が４０ｍｍの中空のローラであり、肉厚２ｍｍのパイプ状のアルミニウムの芯金６１の外周に表層６２としてＰＦＡチューブが被覆された構成になっている。加熱ローラ６０は芯金６１の内側にハロゲンヒーター６３を内蔵している。ハロゲンヒーター６３は不図示の電源装置から電圧が印加されると輻射熱を発生させ、加熱ローラ６０を内側から加熱する。
【００１４】
加熱ローラ６０は不図示の支軸によって移動可能である。加熱ローラにはばね６５が掛けられており、定着ベルト４１に対して張力がかけられている。また、ばね６５の付勢力を変化させることにより、定着ベルト４１の張力を変えることができる。ばね６５の付勢力を変化させる駆動源として、不図示のソレノイドを用いている。加圧ローラ７０は外径が４５ｍｍのローラである。鉄で形成された芯金７１の外周に厚さ３ｍｍ弾性層７２が設けられている。弾性層７２の材料として耐熱性のシリコーンゴムを用いている。弾性層７２の外周には離型層７３が設けられており、厚さ２５μｍのＰＦＡチューブが被覆されている。
【００１５】
本定着装置には温度検知手段が２つ設けられており、定着ベルト４１の温度検知手段として温度センサ６５が加圧ローラ７０の温度検知手段として温度センサ７４が設けられている。
【００１６】
＜発明の特徴＞
次に本発明を特徴づける４つの点について説明する。点Ｏは定着ローラ５０の中心点である。点Ａはニップの出口、点Ｂは分離ガイド８０の先端部８１に対する定着ベルト４１の最近接点である。本発明は定着ベルト４１を張架する張力Ｔの方向をベクトルＡＯとベクトルＢＯの間に収めることでニップ出口直後の曲率を大きくすることを特徴としている。
【００１７】
図４〜図６は定着ベルト４１に対して張力Ｔの方向を変えた例として３つ挙げたものである。張力の大きさは１０Ｎで共通であり、方向がそれぞれ異なる。図４は本発明を実施し、張力Ｔの方向をベクトルＡＯとベクトルＢＯの間に設定した場合である。定着ベルト４１の張力により、点Ａから点Ｂに至るまでの曲線の曲率が大きくなる。
【００１８】
ここで、点Ａと点Ｂを結ぶ曲線の中点を点Ｃとし、線分ＯＣの長さをｒとすると、曲率は１／ｒで表される。実際に曲率を測るために、定着ローラ５０を定着装置側面から観察し、ｒの長さを測定した。定着ローラ５０に力がかかっていない場合は真円であるので、ｒ＝２０であり、曲率は１／２０＝０．０５である。これに対し、図４で示した方向に張力を加えた場合ではｒ＝１８となり、曲率は１／１８＝０．０５９であった。
【００１９】
比較例１として図５に示したように、張力Ｔの方向がベクトルＡＯよりもニップ出口側に寄った場合を示している。張力Ｔによって点Ａから点Ｂまでの曲率が多少大きくはなるが、図４で示した張力の方向ほど曲率が大きくはならない。実際にｒを測定すると、ｒ＝１９．５であり、曲率は０．０５１であった。比較例２として図６に示したように、張力Ｔの方向がベクトルＢＯよりもニップ入口側に寄った場合を示している。張力Ｔによって曲率が大きくなっているが、その領域は分離ガイドを過ぎた部分である。分離に関係のない部分の曲率が変わっているので、分離性を向上させる効果が小さい。ｒを測定すると、ｒ＝１９．５であり、曲率は０．０５１であった。
【００２０】
＜分離性の実験＞
前述の定着装置を備えた画像形成装置を用い、定着ベルト４１の張力および向きを変化させて行った分離性の実験について説明する。張力Ｔは１０Ｎと２０Ｎの２水準、張力Ｔの向きは図４〜図６に相当する３水準について実験を行った。室温から定着装置を立ち上げ、定着ベルト表面温度が所定の温度になるようにスタンバイ温調を行う。定着ベルト表面温度は１４０℃〜１９０℃の６段階とした。
【００２１】
３０℃８０％環境にて、プロセス速度は２５０ｍｍ／ｓｅｃとし、坪量６０ｇ／ｍ＾２の紙に１ｇ／ｍ＾２のトナーを載せて通紙実験を行った。問題なく分離した場合を○、巻きつき気味の場合を△、巻きついた場合を×として分離性の評価を行った。また、それぞれの張力に対して曲率半径rを測定し、曲率を求めた。図７は分離性の実験結果を示したものである。本発明を実施し、張力Ｔの方向がベクトルＡＯとベクトルＢＯの間に入っている場合（図４）、および比較例１として張力Ｔが加圧方向とほぼ一緒の場合（図５）、比較例２として張力Ｔが本発明の範囲より入口側の場合（図６）について結果を記している。
【００２２】
はじめに比較例１について述べる。張力１０Ｎでは、１４０℃では分離性ＯＫであるが、１５０℃から巻きつき気味になった。ここで、張力を１５Ｎに増やすと１５０℃まで分離性ＯＫになったが、１６０℃では分離性ＮＧであった。比較例２では、張力２０Ｎでは１４０℃で分離性ＯＫ、１５０℃で巻きつき気味であった。張力を２０Ｎに増やすと１５０℃まで分離性ＯＫになったが、１６０℃では分離性ＮＧであった。
【００２３】
本発明の場合、張力１０Ｎでも１６０℃まで分離性ＯＫであった。また、張力を２０Ｎとした場合は１７０℃まで分離性ＯＫであった。本発明を実施した場合、比較例１および比較例２と同じ張力でもニップ出口から分離ガイドの間が集中的に曲率が大きくなるため、分離性が向上する。
【００２４】
このように本発明を実施すると、ニップ出口から分離ガイドまでの間の曲率を集中的に大きくすることができ、過度に張力を上げることなく分離性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０：画像形成部
１１：感光ドラム
１２：帯電器
１３：レーザスキャナ
１４：現像器
１５：クリーナ
１７：一次転写ブレード
２０：給紙カセット
２５：マルチ給紙トレイ
２３：レジストローラ対
３１：中間転写ベルト
３５：二次転写ローラ
４０：定着装置
４１：定着ベルト
５０：定着ローラ
６０：加熱ローラ
７０：加圧ローラ
８０：分離ガイド
【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】
2018060112.tif 000007
【図６】
2018060112.tif 000008
【図７】
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