(57)【要約】      （修正有）【課題】記録材として薄紙であっても張架部材を介した定着ベルトからの分離性能を向上させた定着装置を提供する。【解決手段】回転可能な無端状の定着ベルト４０１と、定着ベルトの外周面と接触する加圧部材４０２と、定着ベルトの内周面と接触し、定着ベルトを挟んで加圧部材に押圧することで記録材を挟持搬送する定着ニップを形成する押圧部材４０５と、定着ベルトを張架する張架部材４０６と、定着ベルトの幅方向の位置が所定範囲内にあるように張架部材を揺動する揺動手段と、定着ベルトの近傍に配置され、定着ベルトの回転軌道の少なくとも一部を変更可能な軌道変更手段４０９と、を備え、定着ニップの定着ベルト回転方向下流の端部における記録材の進行方向と定着ベルトの進行方向とがなす分離角度は、揺動手段の作用により変化する分離角度よりも、軌道変更手段の作用により変化する分離角度が大きい。【選択図】図３
2019028278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面と接触する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周面と接触し、前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材に押圧することで記録材を挟持搬送する定着ニップを形成する押圧部材と、
前記定着ベルトを張架する張架部材と、
前記定着ベルトの幅方向の位置が所定範囲内にあるように前記張架部材を揺動する揺動手段と、
前記定着ベルトの近傍に配置され、前記定着ベルトの回転軌道の少なくとも一部を変更可能な軌道変更手段と、
を備え、
前記定着ニップの前記定着ベルト回転方向下流の端部における前記記録材の進行方向と前記定着ベルトの進行方向とがなす分離角度は、前記揺動手段の作用により変化する前記分離角度よりも、前記軌道変更手段の作用により変化する前記分離角度が大きいことを特徴とする、定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルトに対して前記軌道変更手段を接離自在とする離間手段を備え、
前記定着ニップを通過する記録材が薄紙である場合、前記離間手段は、前記軌道変更手段を前記定着ベルトに接触させることにより、前記分離角度を、前記定着ニップを通過する前記記録材が通常の場合よりも大きく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】
前記軌道変更手段は、前記定着ベルトの幅方向に関して両端部に配置されることを特徴とする、請求項１もしくは２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、例えば電子写真方式を採用した複写機等の画像形成装置に搭載可能な定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式を用いた画像形成装置の定着装置としては、特許文献１あるいは特許文献２に開示のものが知られている。
【０００３】
特許文献１には、定着ローラと、定着ローラに巻き回された定着ベルトと、定着ベルトに押しつけられながら一定の回転方向へ回転する加圧ローラと、定着ベルトと加圧ローラとのローラニップ部よりも回転方向側で定着ローラと定着ベルトとの間に設けられた剥離手段と、剥離手段に設けられて定着ベルトを加圧ローラへ押しつけ、定着ベルトを加圧ローラから離れる方向へ案内する剥離パッドとを備え、薄紙のときに剥離パッドを回転させ、定着ベルトが加圧ローラから離れる位置を、ローラニップ部から遠ざけるとともに、定着ベルトと回転方向とのなす角度を大きくする定着装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、回転可能に設けられる定着ベルトと、定着ベルトの外周面に接触して設けられて定着ベルトを加圧する加圧ローラと、定着ベルトの内側から加圧ローラに向けて定着ベルトを押圧する押圧パッドと、定着ベルトおよび加圧ローラによって形成されるニップ部における用紙の移動方向下流側の端部の位置と、押圧パッドにおける用紙の移動方向下流側の端部によって形成される定着ベルトの屈曲部の位置とを、押圧パッドを移動または変形させることによって調整する調整部とを備える定着装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０１２−６３５８７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１８３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、薄紙は、熱容量が小さいため、ホットオフセットや光沢の低下など、過加熱による問題が発生しやすく、また、剛度（コシ）が小さいため、紙しわやカールが発生しやすいことが知られている。
【０００６】
上述の特許文献１に記載の定着装置においては、剥離パッドを回転させることに伴って、薄紙と定着ベルトが接触している時間も長くなることから、過加熱による問題が発生しやすい。もしくは、過加熱による問題を防止するための、定着ベルトの冷却時間が長くなってしまう。
【０００７】
一方、上述の特許文献２に記載の定着装置においては、押圧パッドの移動もしくは変形に伴い、薄紙が受ける圧力が増加することから、紙しわやカールが発生しやすい。
【０００８】
本発明の目的は、記録材として薄紙であっても張架部材を介した定着ベルトからの分離性能を向上させた定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面と接触する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面と接触し、前記定着ベルトを挟んで前記加圧部材に押圧することで記録材を挟持搬送する定着ニップを形成する押圧部材と、前記定着ベルトを張架する張架部材と、前記定着ベルトの幅方向の位置が所定範囲内にあるように前記張架部材を揺動する揺動手段と、前記定着ベルトの近傍に配置され、前記定着ベルトの回転軌道の少なくとも一部を変更可能な軌道変更手段と、を備え、前記定着ニップの前記定着ベルト回転方向下流の端部における前記記録材の進行方向と前記定着ベルトの進行方向とがなす分離角度は、前記揺動手段の作用により変化する前記分離角度よりも、前記軌道変更手段の作用により変化する前記分離角度が大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、記録材として薄紙であっても張架部材を介した定着ベルトからの分離性能を向上させた定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の定着装置を用いた画像形成装置の説明図
【図２】本発明の実施形態の定着装置が通常の用紙を定着する状態の概略断面図
【図３】本発明の実施形態の定着装置が薄紙を定着する状態の概略断面図
【図４】本発明の実施形態の定着装置の定着動作を示すフローチャート
【図５】本発明の実施形態および比較例１、比較例２の検証結果を示す図
【図６】その他の実施形態の定着装置を示す概略断面図
【図７】その他の実施形態の定着装置を示す概略断面図
【図８】その他の実施形態の定着装置を示す概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、実施形態を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明は以下の実施形態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。
【００１３】
（１）画像形成装置
図１は、本発明の実施形態の定着装置を用いた画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、記録材としての用紙Ｐ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。用紙Ｐは、トナー像が形成されるものである。用紙Ｐの具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製の用紙Ｐ状のもの、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などがある。
【００１４】
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。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。
【００１５】
一方、用紙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、用紙Ｐを一旦受け止めて、用紙Ｐ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、用紙Ｐ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によって用紙Ｐに転写される。その後、用紙Ｐのトナー像Ｔは、用紙Ｐが定着器４０によって、加熱加圧されることで用紙Ｐに定着される。
【００１６】
用紙Ｐの片面だけにトナー像Ｔを形成する場合、切り換えフラッパ６１の切り換えにより用紙Ｐを排紙ローラ６３を介して用紙Ｐを画像形成装置１の側面に配置されている排紙トレイ６４に排出するか、画像形成装置１の上面に配置されている排紙トレイ６５に排出される。切り換えフラッパ６１が破線の位置にある場合には、用紙Ｐはフェイスアップ（トナー像Ｔが上側）で排紙トレイ６４上に排出され、切り換えフラッパ６１が実線の位置にある場合には、用紙Ｐは、フェイスダウン（トナー像Ｔが下側）で排紙トレイ６５に排出される。
【００１７】
用紙Ｐの両面にトナー像Ｔを形成する場合、定着器４０によってトナー像Ｔを定着された用紙Ｐは、実線の位置にいるフラッパ６１によって上方へ案内されて、後端が反転ポイントＲに達したとき、搬送路７３によってスイッチバック搬送されて表裏反転される。その後、用紙Ｐは、両面搬送路７０を搬送されて、片面画像形成と同様の過程をへて他方の面にトナー像Ｔを形成されて、排紙トレイ６４または排紙トレイ６５上に排出される。フラッパ６１、スイッチバック搬送路７３等で構成される部分は、反転手段の一例である。
【００１８】
（２）定着装置
次に、図２を用いて本実施形態の定着装置について説明する。図２は、本実施形態の定着装置４０が通常の用紙を定着する状態の概略断面図である。図２に示すように、定着装置４０は、無端状の定着ベルト４０１、加圧部材としての加圧ローラ４０２、ニップ入口案内部４０３、およびニップ出口案内部４０４を備えている。また、定着ベルト４０１の内部には、押圧部材としての固定パッド４０５、張架部材としてのステアリングローラ４０６および支持ローラ４０７、ベルト温度検出センサ４０８、および軌道変更手段としての分離ローラ４０９を備えている。   
【００１９】
定着ベルト４０１は、内面側から外面側にかけて、ベース層、弾性体層、および離型層が積層されたものである。ベース層は、ポリイミド樹脂で形成されている。弾性体層は、シリコーンゴムで形成されている。また、離型層は、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）で形成されている。 
【００２０】
固定パッド４０５は、アルミニウムやＳＵＳより形成されたものであり、不図示の定着枠体に支持されている。固定パット４０５の内部には、ハロゲンヒータ４１４が配置され、定着動作時にはハロゲンヒータ４１４への通電によって、固定パット４０５は所定の温度に加熱される。また、固定パッド４０５の表面には、定着ベルト４０１と接触する面に摺動シート４１５を配置している。摺動シートの、定着ベルト４０１と接触する面には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）と他の耐熱性樹脂よりなる摺動層が設けられている。
【００２１】
ステアリングローラ４０６は、アルミニウムやＳＵＳで形成されたローラである。ステアリングローラ４０６の内部には、ハロゲンヒータ４１２が内蔵され、定着動作時にはハロゲンヒータ４１２への通電によって、ステアリングローラ４０６は所定の温度に加熱される。
【００２２】
また、ステアリングローラ４０６の回転軸方向の両端軸には、テンションバネ４１０、４１１により、定着ベルト４０１への張力が付与されている。また、不図示の揺動手段としてのステアリング機構により、定着ベルト４０１の張力を変更することによって、定着ベルト４０１が、定着ベルト４０１の幅方向の位置を所定範囲内になるように制御している。
【００２３】
支持ローラ４０７は、アルミニウムやＳＵＳで形成されたローラであり、回転自在に不図示の定着枠体に支持されている。支持ローラ４０７の内部には、ハロゲンヒータ４１３が内蔵され、定着動作時にはハロゲンヒータ４１３への通電によって、支持ローラ４０７は所定の温度に加熱される。
【００２４】
加圧ローラ４０２は、回転自在に不図示の定着枠体に支持されている。加圧ローラ４０２は、アルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状のローラを基体として、この基体側から順に、弾性層と離型層が積層されたものである。弾性層はシリコーンゴムで形成され、離型層はＰＦＡで形成されている。
【００２５】
加圧ローラ４０２は、定着ベルト４０１を挟んで固定パッド４０５に押し付けられ、定着ニップ部Ｎを形成する。また、加圧ローラ４０２は駆動モータＭによって矢印Ｂの示す方向に回転駆動され、定着ベルト４０１が加圧ローラ４０２の回転に従動して矢印Ａの示す方向に回転する。この時、固定パッド４０５に配置してある摺動シート４１５と定着ベルト４０１の内面が摺動する。   
【００２６】
ベルト温度検出センサ４０８は、定着ベルト４０１の温度を検出するセンサである。 本実施形態では、固定パッド４０５、ステアリングローラ４０６、および支持ローラ４０７それぞれにハロゲンヒータ４１２、４１３、４１４が内蔵されており、定着時の定着ベルト４０１は、これらのハロゲンヒータによって加熱される。 
【００２７】
定着動作時には、定着ニップ部Ｎに、未定着のトナー像Ｔを保持した用紙Ｐが、ニップ入口案内部４０３によって矢印Ｃの方向に送り込まれる。用紙Ｐは、定着ニップ部Ｎを通過中に受ける加圧と加熱とによって、トナー像Ｔが用紙Ｐ上に定着される。そして、定着ニップ部Ｎの定着ベルト４０１の回転方向下流の端部において、用紙Ｐの進行方向と定着ベルト４０１の進行方向とがなす分離角度θ0にて、用紙Ｐと定着ベルト４０１は分離して、ニップ出口案内部４０４によって定着装置４０の外へと案内される
（３）分離ローラの詳細の説明
以下に、図３を用いて分離ローラ４０９の詳細を説明する。図３は、本実施形態の定着装置４０が通常よりも薄い用紙を定着する状態の概略断面図である。図３において、分離ローラ４０９は、アルミニウムやＳＵＳで形成された円筒状のローラを基体として、その表面にＰＦＡで形成された離型層を備えている。
【００２８】
分離ローラ４０９は、不図示の離間機構により、定着ベルト４０１表面に対して着脱可能に保持されている。離間機構は、所定よりも薄い用紙、例えば８０ｇ／ｍ２未満の薄紙の定着時にのみ、分離ローラ４０９を定着ベルト４０１表面に接触させ、定着ベルト４０１の軌道を変更する。その結果、薄紙の分離角度θ1を、通常の分離角度θ0よりも大きくすることにより、薄紙の分離性能が向上する。本実施構成においては、定着ベルト４０１の軌道を変更することによって、定着ニップ部Ｎの長さおよび圧力を変更することなく、分離角度θを変更可能である。
【００２９】
ここで、定着ベルト４０１の周長は変更できないため、分離ローラ４０９と定着ベルト４０１の接触および離間動作に合わせて、定着ベルト４０１へ張力を付与しているテンションバネ４１０、４１１の伸縮によって、ステアリングローラ４０６も移動する。
【００３０】
本実施形態においては、ステアリングローラ４０６およびステアリング機構の作用（ステアリング動作）によって、定着ベルト４０１を、その幅方向位置を所定範囲内になるように制御しているが、分離角度θは、ステアリング動作によっても変化しうる。
【００３１】
ここで、ステアリング動作によって変化しうる最大角度をθstr、薄い用紙の分離角度θ1と通常の分離角度θ0差をΔθとすると、Δθは、θstrよりも大きいことが重要である。Δθがθstr以下である場合には、薄い用紙を定着している最中にステアリング動作が行われた場合、薄い用紙の分離角度θ1が通常の分離角度θ0よりも小さくなってしまう可能性がある。このため、薄い用紙の分離性能が劣化してしまう可能性がある。
【００３２】
次に、図４を用いて本実施形態における分離ローラの動作を説明する。図４は、本実施形態における、定着動作を示すフローチャートである。定着装置４０が定着動作開始の命令を受ける（Ｓ１０１）と、定着する用紙が薄紙かそうでないかを判別する（Ｓ１０２）。用紙を判別する手段としては、例えば用紙の厚さを検知する紙厚センサ、用紙を格納する給紙カセットに付与される紙種情報等が挙げられる。
【００３３】
用紙が薄紙でない場合は、分離ローラ４０９は定着ベルト４０１へ接触はされず、離間したまま（Ｓ１０３）で定着動作を行う（Ｓ１０５）。一方、用紙が薄紙である場合には、分離ローラ４０９は定着ベルト４０１へ接触し、分離角度をθ0からθ1へ変更し（Ｓ１０４）、定着動作を行う（Ｓ１０５）。
【００３４】
定着動作の終了命令を受ける（Ｓ１０６）と、分離ローラ４０９を定着ベルト４０１から離間させて（Ｓ１０７）、定着動作を終了する（Ｓ１０８）。
【００３５】
本実施構成において、通常の分離角度θ0は４０°、薄紙の分離角度θ1は６５°とした。一方、比較例１としてθ0とθ1を４０°、比較例２としてθ0とθ1を６５°とし、それ以外の構成を本実施形態構成と同じとして、以下の検証を行った。本検証の結果を、図５に示す。まず、薄紙の分離性能を比較するために、５２ｇ／ｍ２の用紙に余白１．０ｍｍでベタ画像を作成し、定着動作をおこなったところ、薄紙の分離角度θ1が４０°である比較例１構成のみ、用紙を分離出来なかった。
【００３６】
次に、厚紙定着時の、定着ベルト４０１の回転トルクを比較するために、３５０ｇ／ｍ２の用紙にて定着動作をおこなったところ、通常の分離角度θ0が６５°である比較例２構成のみ、トルクアップによる定着ベルト４０１のスリップが発生した。
【００３７】
以上のように、本実施形態においては、定着ニップ部Ｎの長さおよび圧力を変更することなく、通常の分離角度θ0に対して、薄紙の分離角度θ1を大きくすることによって、薄紙の分離性能を向上させることが可能となる。そして、張架部材定着ニップ幅およびその圧力を変更することなく、定着する用紙の厚さに応じて分離角度を最適化することが可能となる。
【００３８】
（他の実施形態）
なお、分離ローラ４０９は、分離角度θ1を変更するのに十分な押圧を定着ベルト４０１に付与できるのであれば、定着ベルト４０１の幅方向のおよそ全域にわたって接触する必要はなく、例えば、定着ベルト４０１の幅方向の両端部にのみ接触可能であって、用紙Ｐが通過する領域には接触しないように配置しても良い。
【００３９】
また、本実施構成では、分離ローラ４０９は定着ベルト４０１の外周面に配置してあるが、図６に示すように、定着ベルト４０１の内周面に配置しても本発明は適用可能である。この場合、通常の用紙を定着する場合には、分離ローラ４０９を定着ベルト４０１に押しつけ、薄紙を定着する場合には、分離ローラ４０９を定着ベルト４０１から離間すれば良い。
【００４０】
また、本実施形態においては、ステアリングローラ４０６に、テンションバネ４１０、４１１による定着ベルト４０１への張力の付与、およびステアリング機構による定着ベルト４０１のステアリング動作を行ったが、支持ローラ４０７と、張力の付与およびステアリング動作を分担させても良いし、図７に示すようにステアリングローラ４０６がステアリング動作および定着ベルト４０１の軌道変更を行っても良い。
【００４１】
さらには、支持ローラ４０７を持たず、ステアリングローラと分離ローラのみの構成、もしくは、図８に示すようにステアリングローラのみの構成であっても良い。いずれの場合であっても、定着ベルト４０１の軌道を変更可能な軌道変更手段によって、通常の用紙の分離角度θ0よりも薄紙の分離角度θ1を大きくすることが可能であれば、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４２】
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：定着器
４０１：定着ベルト
４０２：加圧ローラ
４０５：固定パット
４０６：ステアリングローラ
４０７：支持ローラ
４０８：温度検知センサ
４０９：分離ローラ
４１０、４１１：テンションバネ
４１２、４１３、４１４：ハロゲンヒータ
４１５：摺動シート
【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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