(57)【要約】【課題】定着ベルトを押圧部材により定着部材に押圧するベルト定着方式の定着装置においては、前記押圧部材とともに定着ベルトを定着部材に押圧する分離ローラと、前記押圧部材とを接近させる必要がある。しかしながら、接近しすぎると定着ローラを駆動する駆動手段にかかるトルクが増大するという問題がある。このような問題を解決し、つらら状の定着むらを起こすことなく、また負荷トルクの増大を起こさず、安定して作動する定着装置を提供する。【解決手段】押圧部材と分離ローラとの位置関係を変更可能にする。【選択図】図２
2011039281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を加熱して記録材に定着する定着部材と、
定着ベルトと、
該定着ベルトを前記定着部材に押圧する押圧部材と、
記録材の搬送方向に関して前記押圧部材の下流に配置され、前記定着ベルトを前記定着部材に押圧する分離ローラと、
を有する定着装置において、
前記押圧部材と前記分離ローラとの間の位置関係が変更可能であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記押圧部材を変位させる第１変位機構を有し、該第１変位機構は、前記押圧部材を変位させることにより前記位置関係を変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記分離ローラを変位させる第２変位機構を有し、該第２変位機構は、前記分離ローラを変位させることにより前記位置関係を変更することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着部材が定着ローラからなるとともに、前記位置関係は、前記押圧部材又は前記分離ローラの変位により変更され、前記押圧部材又は前記分離ローラは、前記定着ローラの外周面の同心円上を変位可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記押圧部材は、前記定着ベルトを前記定着部材に押圧する押圧パッドと、該押圧バッドを被覆する摺動部材と、前記押圧パッドを支持する支持部材とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置における定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着部材と定着ベルトとで記録材を挟持搬送し、トナー像を定着するベルト定着方式の定着装置が開発され、実用化されている。
【０００３】
ベルト定着方式の定着装置は、トナー像を加熱する定着ニップを長くすることが可能であることから、次のような利点がある。
（１）高速化が可能である。
（２）加熱ローラ等の定着部材に小径の物を用いることが可能となり、定着部材の熱容量を小さくすることが可能となることから、ウォームアップ時間を短縮することができる。
（３）画像を形成するトナーの量が多いカラー画像の定着に適している。
【０００４】
ベルト定着方式の定着装置として、定着ベルトを定着部材に押圧する押圧部材を用いるとともに、押圧部材の下流に、記録材を定着部材から分離する分離ローラを配置したものが特許文献１〜３に開示されている。特許文献３では、定着ベルトと押圧部材とに間の摺動抵抗を低くするために、定着ベルトの内周面に潤滑剤を塗布することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４５０１８号公報
【特許文献２】特開２００７−７９０３６号公報
【特許文献３】特開２００７−１９９２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
定着ベルトを定着部材に押圧する押圧部材と該押圧部材の下流に記録材を分離する分離ローラを配置した定着装置においては、次のような問題がある。
【０００７】
押圧部材と分離部材とは、定着ベルトを定着部材に押圧するが、押圧部材と分離ローラとの間においては、定着ベルトを押圧するものが存在しない。したがって、押圧部材と分離ローラとの間の定着ニップにおいては、記録材は、定着ベルトの張力のみにより、定着部材に押圧される。
【０００８】
その結果、押圧部材と分離ローラとの間において記録材を押圧する圧力が弱くなるか又は圧力がなくなる。
【０００９】
その結果、押圧部材から分離ローラまでの定着ニップにおける記録材に加わる圧力に、記録材の搬送方向だけでなく、搬送方向に直角な幅方向にも不均一が生ずる。この圧力の不均一により定着むらが発生する場合がある。即ち、記録材の搬送方向に伸びるつらら状の光沢むらが画像面に形成されて画質を低下させる。
【００１０】
このような画質の低下を防止するために検討した結果、押圧部材と分離ローラ間における圧力の低い区間の長さを短くすることにより、画質低下を防止することができることが判明した。
【００１１】
しかしながら、押圧部材と分離ローラとが接近しすぎると、定着ベルトを駆動する駆動手段にかかるトルクが増大するという新たな問題が生ずることが判明した。前記トルクの増大が著しいときは、作動不良となる場合もあった。押圧部材と分離ローラとの接近しすぎによる前記トルクの増大は、押圧部材と分離ローラとが接触することにより、押圧部材の構成部品である摺動部材が摩耗し摩耗粉が発生する等が原因で発生する。特許文献３には潤滑剤により定着ベルトの摺動抵抗を低減しているが、押圧部材と分離ローラとの位置関係は常に一定で変わらない。このために押圧部材と分離ローラとが接近しすぎたときに押圧部材と分離ローラとが接触することによる問題の解決にはならない。即ち、前記トルクの増大は、潤滑剤によっては十分に低減することができない。
【００１２】
本発明は、ベルト定着方式の定着装置における定着むらによる画質低下を防止し、且つ、定着ベルトの駆動手段にかかるトルクの増大の問題を解決し、長期間に亘り良好な定着を安定して行うベルト定着方式の定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的は下記の発明により達成される。
【００１４】
１．トナー像を加熱して記録材に定着する定着部材と、
定着ベルトと、
該定着ベルトを前記定着部材に押圧する押圧部材と、
記録材の搬送方向に関して前記押圧部材の下流に配置され、前記定着ベルトを前記定着部材に押圧する分離ローラと、
を有する定着装置において、
前記押圧部材と前記分離ローラとの間の位置関係が変更可能であることを特徴とする定着装置。
【００１５】
２．前記押圧部材を変位させる第１変位機構を有し、該第１変位機構は、前記押圧部材を変位させることにより前記位置関係を変更することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１６】
３．前記分離ローラを変位させる第２変位機構を有し、該第２変位機構は、前記分離ローラを変位させることにより前記位置関係を変更することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
【００１７】
４．前記定着部材が定着ローラからなるとともに、前記位置関係は、前記押圧部材又は前記分離ローラの変位により変更され、前記押圧部材又は前記分離ローラは、前記定着ローラの外周面の同心円上を変位可能であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【００１８】
５．前記押圧部材は、前記定着ベルトを前記定着部材に押圧する押圧パッドと、該押圧バッドを被覆する摺動部材と、前記押圧パッドを支持する支持部材とを有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明においては、定着ベルトを定着部材に押圧する押圧部材と、分離ローラとの間の位置関係を変更可能にしている。これにより、前記位置関係を常に適切にすることが可能となり、良好な定着を長期間に亘り安定して維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る定着装置を用いたカラー画像形成装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る定着装置１００の構成を示す図である。
【図３】押圧部材１０６を示す図である。
【図４】定着ニップにおいて記録材を定着ローラ１０１に押圧する圧力を示すグラフである。
【図５】押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係を変更する第１例を示す図である。
【図６】押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係を変更する第２例を示す図である。
【図７】押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係を変更する第３例を示す図である。
【図８】押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係を変更する変位機構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明の実施の形態に係る定着装置を用いたカラー画像形成装置を示す。図１に示すカラー画像形成装置は、感光体上に形成されたトナー像を中間転写体上に転写して重ね合わせ、重ね合わせたトナー像を一括して記録材に転写するタンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像読取部ＳＣと画像形成部Ａとで構成され、複数組の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写ユニット７と、給紙搬送装置と、定着装置１００とを有する。
【００２２】
イエロー色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、感光体１Ｙを有するとともに、感光体１Ｙの周囲に配置された帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写装置５Ｙ、クリーニング装置６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、感光体１Ｍを有するともに、感光体１Ｍの周囲に配置された帯電装置２Ｍ、露光装置３Ｍ、現像装置４Ｍ、一次転写装置５Ｍ、クリーニング装置６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、感光体１Ｃを有するとともに、感光体１Ｃの周囲に配置された帯電装置２Ｃ、露光装置３Ｃ、現像装置４Ｃ、一次転写装置５Ｃ、クリーニング装置６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、感光体１Ｋを有するとともに、感光体１Ｋの周囲に配置された帯電装置２Ｋ、露光装置３Ｋ、現像装置４Ｋ、一次転写装置５Ｋ、クリーニング装置６Ｋを有する。各画像形成ユニット１０では帯電、露光、現像が行われて、感光体上に各色の画像が形成される。
【００２３】
中間転写ユニット７は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性エンドレスベルト状の中間転写体７０を有する。
【００２４】
画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色のトナー像は、一次転写装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に転写され逐次重ね合わせて、合成されたカラートナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙装置２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写装置５Ａに搬送され、記録材Ｐ上に重ね合わされたカラートナー像が一括転写される。カラートナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置１００により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００２５】
一方、二次転写装置５Ａにより記録材Ｐにカラートナー像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、クリーニング装置６Ａにより残留トナーが除去される。
【００２６】
画像形成処理中、一次転写装置５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。
【００２７】
二次転写装置５Ａは、ここを記録材Ｐが通過して二次転写が行われるときにのみ、中間転写体７０に圧接する。
【００２８】
トナー像を定着する定着装置としては、定着ベルトと定着部材とで記録材を挟持搬送し、挟持搬送中にトナー像を加熱し、記録材に定着するベルト定着方式の定着装置１００が用いられる。図２は本発明の実施の形態に係る定着装置１００の構成を示す図である。
【００２９】
定着装置１００はトナー像を加熱し定着する定着部材としての定着ローラ１０１と、定着ローラ１０１とで記録材Ｐを挟持し搬送する定着ベルト１０５とを有する。
【００３０】
定着ローラ１０１はアルミニウム等の熱伝導性の高い金属のパイプからなる芯金１０１ａと芯金１０１ａ上に形成されたシリコンゴムからなる弾性層１０１ｂと、図示しないが、弾性層１０１ｂ上に形成されたＰＦＡからなる離型性の表面層とからなる。
【００３１】
図２（ｂ）に示すように、定着ベルト１０５はＰＩ（ポリイミド）等の耐熱性樹脂フィルムのベース層１０５ａと、ベース層１０５ａ上に形成されたシリコンゴムからなる弾性層１０５ｂと、弾性層１０５ｂ上に形成されたＰＦＡからなる表面層１０５ｃとからなる。表面層１０５ｃが記録材Ｐに接触する。
【００３２】
定着ベルト１０５は、入口ローラ１０２と、分離ローラ１０３とステアリングローラ１０４とに張架される。
【００３３】
入口ローラ１０２と、分離ローラ１０３と、ステアリングローラ１０４とはそれぞれＳＵＳからなる。分離ローラ１０３とステアリングローラ１０４は図示のように中空でない棒状の部材であるが、入口ローラ１０２はパイプ状の部材であり、入口ローラ１０２の中にヒータ１０７が設けられ、記録材Ｐを加熱する。分離ローラ１０３は定着ベルト１０５を定着ローラ１０１に押圧し弾性層１０１ｂを変形させ、定着ローラ１０１に食い込む。
【００３４】
定着ローラ１０１の下方において、押圧部材１０６が定着ベルト１０５を定着ローラ１０１に押圧し、押圧部材１０６と分離ローラ１０３とで定着ニップＮを形成する。
【００３５】
押圧部材１０６は支持部材１０６ａと、スペーサ１０６ｂと、押圧パッド１０６ｃと、ベース部材１０６ｄとからなる。図３に示すように、押圧パッド１０６ｃはＰＩのシートからなる摺動部材１０６ｅで覆われている。押圧パッド１０６ｃが定着ローラ１０１に接触する部分は図示のように、定着ローラ１０１の外周に合致する湾曲した形状に形成されている。記録材Ｐは押圧パッド１０６ｃを離れる部分、即ち、図３における押圧パッド１０６ｃの左上端には、棒状部材１０６ｆが設けられる。棒状部材１０６ｆはＳＵＳからなり、インサート成型により押圧パッド１０６ｃと一体に形成される。また、ベース部材１０６ｄはアルミからなり、ベース部材１０６ｄも成型時に押圧バッド１０６ｃと一体に形成される。摺動部材１０６ｅは、図３に示すように押圧パッド１０６ｃ及び棒状部材１０６ｆを覆う。
【００３６】
棒状部材１０６ｆにより形成される押圧部材１０６の下流端は分離ローラ１０３に近接している。例えば、定着ローラ１０１と分離ローラ１０３とにより形成されるニップの上流端と棒状部材１０６ｆの中心間の距離Ｄが２〜４ｍｍ程度になるように、押圧部材１０６が定着ローラ１０１に対して配置される。
【００３７】
定着ローラ１０１と分離ローラ１０３とは、動力伝達機構により連結されており、駆動手段としてのモータ（図示せず）の駆動で矢印のように回転する。入口ローラ１０２とステアリングローラ１０４と定着ベルト１０５とは、定着ローラ１０１と分離ローラ１０３とにより駆動される。
【００３８】
１０８はハロゲンランプからなるヒータであり定着ローラ１０１を加熱し、トナー像はヒータ１０８で加熱された定着ローラ１０１により定着される。
【００３９】
画像形成においては、記録材Ｐは矢印Ｗ１のように定着装置１００に導入され、定着ローラ１０１、分離ローラ１０３が矢印のように回転して、記録材Ｐを挟持搬送する。
【００４０】
トナー像は定着ローラ１０１と定着ベルト１０５間の定着ニップＮにおいて、加熱されて記録材Ｐに定着される。
【００４１】
定着処理後の記録材Ｐは、分離ローラ１０３の曲率半径が小さいことから、記録材Ｐの直進性により定着ローラ１０１から分離する。即ち、分離ローラ１０３は定着ローラ１０１に食い込んでいるので、記録材Ｐは定着ニップＮから出る際に、定着ローラ１０１から離れる方向に方向づけられて進行し、定着ローラ１０１から確実に分離される。
【００４２】
定着ニップＮは、押圧部材１０６と分離ローラ１０３とが定着ベルト１０５を定着ローラ１０１に対して押圧する区間において形成される。この定着ニップＮにおいては、押圧部材１０６と分離ローラ１０３とに間において、押圧部材１０６の押圧作用と分離ローラ１０３の押圧作用がなく、定着ベルト１０５の張力のみにより記録材Ｐが挟持される区間がある。この区間においては、その前後の区間に比較して記録材Ｐを押圧する圧力が小さい。
【００４３】
図４に定着ニップＮにおいて記録材を定着ローラ１０１に押圧する圧力分布を示す。図４に示すように、押圧部材１０６の押圧及び分離ローラ１０３の押圧がない区間Ｎａにおいて記録材Ｐを定着ローラ１０１に押圧する圧力が低い。
【００４４】
定着ニップＮ中の押圧部材１０６の押圧作用及び分離ローラ１０３の押圧作用がない区間の距離Ｎａが長い場合、定着性にむらが生じて画質を低下させるという現象が発生する。即ち、記録材の搬送方向につらら状に伸びる光沢度の不均一部分ができる。この現象は、圧力が低い区間において、加熱により発生した蒸気が不均一に蒸発することによると考えられる。
【００４５】
一方、押圧部材１０６と分離ローラ１０３とが接近しすぎると、押圧部材１０６と分離ローラ１０３とが接触することにより定着ローラ１０１、分離ローラ１０３の回転トルクが増大するという問題があり、著しいときは作動不良を起こす。図示の実施の形態では、定着ローラ１０１と分離ローラ１０３とを共通の駆動手段である１個のモータで駆動している。したがって、定着ローラ１０１、分離ローラ１０３の回転トルクの増大はモータにかかる負荷トルクの増大である。
【００４６】
前記に説明したように、距離Ｄが２〜４ｍｍ程度に設定されているが、この値は前記に説明した画質の低下を起こすことなく良好な定着が行われる値である。なお、距離Ｄ、即ち、分離ローラ１０３により形成されるニップの上流と棒状部材１０６ｆの中心間の距離は押圧部材１０６の形状、分離ローラ１０３の形状等により種々の値に設定されるが、適切な値に維持されることが重要である。即ち、定着装置１００の作動期間を通じて、画質の低下を起こすことなく良好な定着が行われる値に設定されることが重要である。また、距離Ｄを適切な値に設定するとして説明したが、正確な意味では、押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係の適切に設定することにより、良好な定着性が維持される。即ち、距離Ｄとともに、押圧部材１０６と分離ローラ１０３の高さの関係、押圧部材１０６の角度等を変更して、前記位置関係を変更することが可能である。押圧部材１０６は変形しない支持部材１０６ａと、押圧により変形する押圧パッド１０６ｃ、摺動部材１０６ｅとを有する。位置関係ＰＲを変更するとは、変形しない部材、即ち、１０６ａと分離ローラ１０３との位置関係を変更することであり、また、位置関係ＰＲの変更とは記録材Ｐを定着する状態である定着装置１００の作動状態における分離ローラ１０３と押圧部材１０６との位置の関係の変更である。
【００４７】
押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係の変更は、支持部材１０６ａの位置、高さもしくは角度又は分離ローラ１０３の位置もしくは高さを変更することにより変更される。
【００４８】
定着装置１００が長時間作動した場合、摺動部材１０６ｅが記録材の搬送方向下流側に引き込まれるために、摺動部材１０６ｅが分離ローラ１０３に接触し前記に説明した負荷トルクが変化する、即ち、定着ローラ１０１、分離ローラ１０３を駆動するモータにかかる負荷トルクが急激に上昇する。
【００４９】
このような場合、押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係を変更することにより、このような負荷トルクの変化を避けることができる。なお、押圧部材１０６と分離ローラ１０３との位置関係の変更は、距離Ｄが長すぎて定着むらを生じないように行われることはもちろんである。前記位置関係は、必ずしも一定ではなく、定着装置の作動時間に対応し変化する場合もあるが、定着装置作動時間に対応した前記位置関係は実験により予め求めておくことが可能である。したがって、定着装置の作動時間に対応した前記位置関係を、不揮発性のメモリに格納し、読み出すことにより、定着装置の全作動期間において、前記位置関係を適切に設定することが可能となる。
【００５０】
また、定着装置１００のメンテナンスにおいて、押圧部材１０６と分離ローラ１０３との適正な前記位置関係求め、求めた前記位置関係に設定することも可能である。このように、押圧部材１０６と分離ローラ１０３との前記位置関係を変更可能とし、適正な前記位置関係を随時設定することにより、押圧部材１０６の位置及び分離ローラ１０３の位置のばらつきは適正に補正され、これら部材の位置を高精度で設定することが可能となる。
【００５１】
図５は前記位置関係を変更する第１例を示す。
【００５２】
図５において、ハッチングで示す長孔１１０は、図示しない支持部材に形成された長孔である。押圧部材１０６に設けられたピン１０６ｇは長孔１１０に嵌入しており、押圧部材１０６は長孔１１０により案内されて、例えば、実線で示す位置から点線で示す位置のように、左右に移動する。押圧部材１０６を定着ローラ１０１の表面に沿って、図示のように移動させることにより、距離Ｄは常に適切な値に設定され、前記トルクの増大を起こすことなく良好な定着が行われる。
【００５３】
図６は前記位置関係を変更する第２例を示す。
【００５４】
図５における長孔１１０は直線状であるが、図６における長孔１１０ａは定着ローラ１０１の軸１０１ｃを中心とする円弧、即ち、定着ローラ１０１の外周面と同心円上に形成された円弧状の孔である。押圧部材１０６を長孔１１０ａに沿って移動させることにより、押圧パッド１０６ｃは位置変更後も変わらない圧力で定着ベルト１０５を定着ローラ１０１に押圧する。
【００５５】
図７は前記位置関係を変更する第３例を示す。
【００５６】
第３例では、押圧部材１０６の位置は変化せず、分離ローラ１０３の位置を変更することにより、図３における距離Ｄが変更される。分離ローラ１０３は定着ローラ１０１の外周面と同心円１０１ｄ上に形成された長孔１１０ｂに案内されて、例えば、実線の位置から点線の位置に変位する。この変位により距離Ｄが変更される。分離ローラ１０３が図７のように変位しても、定着ローラ１０１の軸１０１ｃと分離ローラ１０３との間の距離が変化しない。したがって、分離ローラ１０３が変位した場合でも、定着性及び記録材Ｐの分離性は変化しない。
【００５７】
図８は、前記位置関係を変更する変位機構の例を示す。
【００５８】
押圧部材１０６には、ネジ１０６ｈが固定されている。定着装置１００の固定部に回転可能に取り付けられた第１変位機構としてのナット１１１を矢印Ｗ２のように回転することにより、押圧部材１０６は、例えば、実線の位置から点線の位置に変位し距離Ｄが変更される。図示しないが、図７に示す第３例の場合もカム等の第２変位機構を用いて分離ローラ１０３の位置を変更することができる。
【００５９】
前記位置関係はユーザが手動操作で変更する、画像形成装置の作動時間が所定値に達する毎に変更するなど、適宜の方法で変更される。
【符号の説明】
【００６０】
１００  定着装置
１０１  定着ローラ
１０２  入口ローラ
１０３  分離ローラ
１０４  ステアリングローラ
１０５  定着ベルト
１０６  押圧部材
１０７、１０８  ヒータ
【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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