(57)【要約】【課題】記録シートのカールを抑制できる定着装置を提供する。【解決手段】回転駆動される加熱ローラ２と、内側に配置された圧接部材９により加熱ローラ２に押圧されて記録シートＳを挟み込むニップＮを形成する無端ベルト３と、無端ベルト３の内側に配置され、無端ベルト３のニップＮの下流側が、圧接部材９の後端に対向する加熱ローラ２の接線方向と９０°以上の角度をなすように、無端ベルト３を張架する支持ローラ８とを有し、支持ローラ８は、外周速度が加熱ローラ２の外周速度よりも大きくなるように回転駆動され、無端ベルト３に対する搬送力Ｆｒが加熱ローラ２の無端ベルト３に対する搬送力Ｆｈよりも小さいく、記録シートＳの種類および雰囲気の温湿度に応じて、支持ローラ８による無端ベルト３のテンション力Ｔを変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される加熱ローラと、
内側に配置された圧接部材により前記加熱ローラに押圧されて記録シートを挟み込むニップを形成する無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトの前記ニップの下流側が、前記圧接部材の後端に対向する前記加熱ローラの接線方向と９０°以上の角度をなすように、前記無端ベルトを張架する支持ローラとを有し、
前記支持ローラは、外周速度が前記加熱ローラの外周速度よりも大きくなるように回転駆動され、
前記無端ベルトに対する搬送力が前記加熱ローラの前記無端ベルトに対する搬送力よりも小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記記録シートの種類および雰囲気の温湿度に応じて、前記支持ローラによる前記無端ベルトのテンション力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】
回転駆動される加熱ローラと、
内側に配置された圧接部材により前記加熱ローラに押圧されて記録シートを挟み込むニップを形成する無端ベルトと、
前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトの前記ニップの下流側が、前記圧接部材の後端に対向する前記加熱ローラの接線方向と９０°以上の角度をなすように、前記無端ベルトを張架する支持部材とを有し、
前記無端ベルトと前記支持部材との間の摩擦係数は、前記加熱ローラと前記無端ベルトとの間の摩擦係数より小さいことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記記録シートの種類および雰囲気の温湿度に応じて、前記支持部材による前記無端ベルトのテンション力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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真式画像形成装置の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式画像形成装置に適用される定着装置として、加熱ローラと無端ベルトとで記録シートを挟み込んでトナーを定着する加圧側従動ベルト方式（加圧フリーベルト方式）の定着装置が公知である。
【０００３】
図４は、従来の加圧側従動ベルト方式の定着装置１０１を示す。従来の定着装置１０１は、回転駆動される加熱ローラ１０２に、支持フレーム１０３の周囲に回動自由に嵌装された無端ベルト１０４を圧接してニップＮを形成している。定着装置１０１は、このニップＮにトナーＰの画像が形成された記録シートＳを挟み込んで、加熱することによって、トナーＰを記録シートＳに定着させるものである。
【０００４】
定着装置１０１において、無端ベルト１０４は、加熱ローラ１０２との摩擦力により、加熱ローラ１０２の回転に従って支持フレーム１０３の周囲を回動する。無端ベルト１０４は、支持フレーム１０３に対して滑動可能なように、支持フレーム１０３の周長に対して僅かに長くなっている。無端ベルト１０４は、加熱ローラ１０２とのニップＮにおいて回動力が与えられるので、ニップＮの上流側では支持フレーム１０３に略密着するが、ニップＮの下流では、自身の弾性による伸びも加わって、図示するような弛みを生じる。
【０００５】
このような無端ベルト１０４の弛みは、ニップＮの後端において、加熱ローラ１０２から無端ベルト１０４が剥離するタイミングを遅らせることになる。従来の定着装置１０１では、この無端ベルト１０４の剥離の遅れによって、記録シートＳに与えられる熱量が大きくなり、記録シートＳをカールさせてしまうという問題があった。
【０００６】
特許文献１では、無端ベルトを加熱ローラに対して押圧する圧力に、加熱ローラの軸方向に変化を持たせることで、記録シート両端に発生するカールを防止することが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１４８９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記問題点に鑑みて、本発明は、記録シートのカールを抑制できる定着装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明による定着装置の第１の態様は、回転駆動される加熱ローラと、内側に配置された圧接部材により前記加熱ローラに押圧されて記録シートを挟み込むニップを形成する無端ベルトと、前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトの前記ニップの下流側が、前記圧接部材の後端に対向する前記加熱ローラの接線方向と９０°以上の角度をなすように、前記無端ベルトを張架する支持ローラとを有し、前記支持ローラは、外周速度が前記加熱ローラの外周速度よりも大きくなるように回転駆動され、前記無端ベルトに対する搬送力が前記加熱ローラの前記無端ベルトに対する搬送力よりも小さいものとする。
【０００９】
この構成によれば、無端ベルトが加熱ローラによって回動させられるとともに、支持ローラが無端ベルトより速い速度で空転して、ニップの下流側にテンション力を与える。これによって、ニップの後端における無端ベルトの弛みを低減し、無端ベルトが記録シートに必要以上に長く接して、記録シートに過大な熱を加えてカールを発生させることを防止できる。
【００１０】
また、本発明の第１の態様において、前記記録シートの種類および雰囲気の温湿度に応じて、前記支持ローラによる前記無端ベルトのテンション力を変更してもよい。
【００１１】
この構成によれば、記録シートの種類や雰囲気の温湿度によって変化する記録シートのカールの傾向に応じて無端ベルトのテンション力を変更することによって、記録シートから無端ベルトが剥離するタイミングをずらし、カールが小さくなる条件を選択して運転できる。
【００１２】
また、本発明による定着装置の第２の態様は、回転駆動される加熱ローラと、内側に配置された圧接部材により前記加熱ローラに押圧されて記録シートを挟み込むニップを形成する無端ベルトと、前記無端ベルトの内側に配置され、前記無端ベルトの前記ニップの下流側が、前記圧接部材の後端に対向する前記加熱ローラの接線方向と９０°以上の角度をなすように、前記無端ベルトを張架する支持部材とを有し、前記無端ベルトと前記支持部材との間の摩擦係数は、前記加熱ローラと前記無端ベルトとの間の摩擦係数より小さいものとする。
【００１３】
この構成によれば、支持部材によって、ニップの下流において無端ベルトが弛まないように、無端ベルトに適当なテンション力を付与し、加熱ローラおよび記録シートから無端ベルトが剥離するタイミングを一定にできるので、記録シートを過剰に加熱せず、記録シートがカールすることを抑制できる。
【００１４】
また、本発明の第２の態様において、前記記録シートの種類および雰囲気の温湿度に応じて、前記支持部材による前記無端ベルトのテンション力を変更してもよい。
【００１５】
この構成によれば、記録シートの種類や雰囲気の温湿度によって変化する記録シートのカールの傾向に応じて無端ベルトのテンション力を変更することによって、記録シートから無端ベルトが剥離するタイミングをずらし、カールの発生が少ない条件を選択して運転できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、無端ベルトにテンション力を与えて、無端ベルトがニップの下流側で弛まないようにするので、記録シートを必要以上に加熱せず、記録シートをカールさせないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の定着装置１を示す。定着装置１は、加熱ローラ２と無端ベルト３とでニップＮを形成し、ニップＮに記録シートＳを挟み込んで搬送しながら加熱し、記録シートＳにトナーＰを定着するものである。
【００１８】
加熱ローラ２は、内部にヒータ４，５を備え、外周に樹脂層６が形成されており、図中で反時計回りに、上流の転写装置（不図示）や下流の排紙ローラ（不図示）などと同じ周速になるように回転駆動される。
【００１９】
無端ベルト３は、支持フレーム７および支持ローラ８に掛け渡されている。支持フレーム７は、不図示の加圧レバーにより加熱ローラ２に向かってニップ形成圧力Ｆｎ（例えば３００Ｎ）で圧接されている。無端ベルト３は、支持フレーム７から加熱ローラ２に向かって突出する圧接部材９によって、加熱ローラ２に押圧され、樹脂層６を凹ませて周方向に連続して圧接するニップＮを形成している。このニップＮにおいて、加熱ローラ２は、無端ベルト３を摩擦によって随伴し、時計回りに回動させようとする搬送力Ｆｈ（例えば４０Ｎ）を発揮する。
【００２０】
支持ローラ８は、支軸１０に枢支されたアーム１１に支持されており、アーム１１を回動付勢するテンションばね１２によって張架力Ｆｔで押圧され、無端ベルト３にテンション力Ｔ（例えば４０Ｎ）を付与している。さらに、テンションばね１２は、調圧カム１３によって張架力Ｆｔが調節され、無端ベルト３のテンション力Ｔを増減することができる。
【００２１】
支持ローラ８は、無端ベルト３のニップＮの下流側が、圧接部材９の後端に対向する加熱ローラ２の接線方向に対して形成する角度θが９０°以上になるように、無端ベルト３を張架している。
【００２２】
また、支持ローラ８は、その周速が加熱ローラ２の周速よりも例えば２．５〜８％早くなるように、時計回りに回転駆動されている。支持ローラ８は、例えば、無端ベルト３のニップＮの下流側のテンション力Ｔが５０Ｎのとき、無端ベルト３を時計回りに６Ｎの力で回動させようとする搬送力Ｆｒを発揮する。
【００２３】
加熱ローラ２が無端ベルト３を回動させる搬送力Ｆｈは、支持ローラ８が無端ベルト３を回動させようとする搬送力Ｆｒに勝っている。このため、無端ベルト３は、加熱ローラ２と同じ速度で回動し、支持ローラ８に対してはスリップして遅れながら回動する。
【００２４】
このとき、支持ローラ８がスリップしながら無端ベルト３に作用させる搬送力Ｆｒによって、無端ベルト３は、ニップＮの下流側のテンション力Ｔが、ニップＮの上流側のテンション力よりも大きくなる。
【００２５】
また、無端ベルト３のテンション力Ｔは、調圧カム１３によって張架力Ｆｔを調整することで、ニップ形成圧力Ｆｎの１／６〜１／１０（例えば３〜５０Ｎ）の範囲に設定できるようになっている。
【００２６】
無端ベルト３は、テンション力Ｔが小さいと、ニップＮの後端で、自身の弾性力により、圧接部材９の後端から僅かに離れて小さな弛みを形成する。これによって、無端ベルト３が加熱ローラ２から剥離するタイミングが僅かに遅れ、記録シートＳに多くの熱を伝達しやすくなる。
【００２７】
逆に、無端ベルト３は、テンション力Ｔが大きくなると、圧接部材９に沿って折り曲げられるようになり、加熱ローラ２から早く剥離して、記録シートＳに伝達する熱量が減少する。
【００２８】
図２に、無端ベルト３のテンション力Ｔと記録シートＳ（普通紙の場合）のカール量（カールポイント数）との関係を示す。カールポイント数が大きいほど記録シートＳは裏面側に大きくカールし、カールポイント数がマイナスのとき、記録シートＳは印字面側にカールすることを示す。
【００２９】
高湿環境において、記録シートＳは裏面側にカールする傾向にあるが、無端ベルト３のテンション力Ｔを大きくすることでカール量を低減できることが分かる。
【００３０】
一方、低湿環境下において、記録シートＳは、僅かながら印字面側にカールする傾向にあり、テンション力Ｔを大きくすると、印字面側へのカール量を増大させてしまうことが示されている。
【００３１】
よって、定着装置１では、表１に示すように、不図示の温湿度センサ（環境センサ）により、雰囲気の相対湿度を測定し、調圧カム１３によって、無端ベルト３のテンション力Ｔを変化させる。
【表１】
2008026691.tif 000003
【００３２】
表１に示すように、記録シートＳが厚紙である場合は、記録シートＳが普通紙である場合よりも無端ベルト３のテンション力Ｔを小さくするようにしている。記録シートＳの種類は、不図示の用紙カセット近傍に配置された記録シート検出センサで検出、または、不図示の操作パネルなどを利用してユーザが設定することによって判断するようにすればよい。
【００３３】
このように、本発明によれば、記録シートＳが普通紙である場合や、雰囲気湿度が高い場合、記録シートＳが加熱ローラ２からの熱によって裏面側にカールしやすいので、調圧カム１３によって無端ベルト３のニップＮの下流のテンション力Ｔを大きくすることで、無端ベルト３を加熱ローラ２および記録シートＳから早く剥離させ、記録シートＳに加えられる熱量を小さくして、記録シートＳのカールを抑制することができる。
【００３４】
逆に、記録シートＳが厚紙である場合や、雰囲気湿度が低い場合は、無端ベルト３のテンション力Ｔを小さくすることで、記録シートＳに伝達される熱量を大きくして、記録シートＳが印字面側にカールすることを防止できる。
【００３５】
また、無端ベルト３を張架する方向が圧接部材９の後端に対向する加熱ローラ２の接線方向に対して形成する角度θが９０°以上であれば、テンション力Ｔの変化による無端ベルト３の弛みの制御、つまり、無端ベルト３の加熱ローラ２および記録シートＳからの剥離位置の移動が確実になる。
【００３６】
さらに、図３に、本発明の第２実施形態の定着装置１ａを示す。本実施形態において、第１実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態の定着装置１ａでは、第１実施形態の支持ローラ８に替えて、無端ベルト３をその表面上で摺動させて支持し、無端ベルト３に対する搬送力Ｆｒを有していない支持部材８ａで張架することによって、無端ベルト３にテンション力Ｔを付与している。
【００３７】
支持部材８ａは、表層に無端ベルト３に対する摩擦係数の低い（例えば０．１２）テフロン系高摺動材が配置されており、加熱ローラ２の無端ベルト３に対する摩擦係数（例えば摩擦係数が０．５）に比べて十分に摩擦係数が小さいものになっている。必要に応じて、加熱ローラ２の表層を、摩擦係数の高い例えば耐熱ゴムなどで覆ってもよい。
【００３８】
本実施形態では、支持部材８ａの摩擦係数を小さくしたことで、加熱ローラ２の搬送力によっても、無端ベルト３のニップＮの下流側のテンション力Ｔが大きく低下しない。これにより、調圧カム１３によって、無端ベルト３のテンション力Ｔをニップ形成圧力Ｆｎ（例えば３００Ｎ）の１／６〜１／１０の範囲に設定することができるようになっている。
【００３９】
本実施形態においても、無端ベルト３のテンション力Ｔと記録シートＳのカール量との関係は、上述の図２と同じである。よって、本実施形態においても、調圧カム１３により、無端ベルト３の加熱ローラ２および記録シートＳからの剥離位置を移動させて、記録シートＳのカールを抑制することができる。
【００４０】
尚、本発明において、無端ベルト３のテンション力Ｔを調節する手段は、調圧カム１３に限られず、フラッパソレノイドなどの他の機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の定着装置の概略図。
【図２】図１の定着装置におけるテンション力とカール量との関係を示すグラフ。
【図３】本発明の第２実施形態の定着装置の概略図。
【図４】従来の定着装置の概略図。
【符号の説明】
【００４２】
１，１ａ  定着装置
２  加熱ローラ
３  無端ベルト
７  支持フレーム
８  支持ローラ
８ａ  支持部材
９  圧接部材
１２  テンションばね
１３  調圧カム
Ｓ  記録シート
Ｎ  ニップ
Ｔ  テンション力
Ｆｎ  ニップ形成圧力
Ｆｈ  搬送力
Ｆｒ  搬送力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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