(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、
前記定着ローラと離間して配置される支持ローラと、
前記定着ローラと支持ローラとに掛け渡された無端の定着ベルトと、
前記定着ベルトを挟んで前記定着ローラに押圧力を付与する加圧ローラと、
前記定着ローラよりも上流側であって前記定着ベルトの内側に配置され、前記定着ベルトの幅方向に長い部材であって、前記定着ベルトを押圧可能な押圧面を有するニップ延長部材と、
前記ニップ延長部材の長手方向の略中央部に対応する部分において、前記ニップ延長部材を揺動可能に支持する保持部材と、
前記定着ローラの回転軸の両端部に、該回転軸を回動中心として回動可能に支持された支持部材と、
前記支持部材に前記回転軸回りの回動力を付与する付勢部材と、を備え、
前記ニップ延長部材は前記保持部材によって前記支持部材に取付けられ、
前記押圧面は、前記付勢部材によって前記定着ローラと前記加圧ローラとのニップ部へ接近する方向に付勢されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラは、前記加圧ローラに上方に配置され、
前記支持部材は、
前記定着ローラの回転軸方向の長さよりも長い間隔をおいて対向する一対の垂直片と、前記一対の垂直片の上端部分を連結する水平な連結片と、前記連結片から下方に垂下された取付片とを有し、
前記各垂直片には前記定着ローラの回転軸が嵌め込まれる孔が設けられ、前記取付片には前記保持部材が係合される係合部を有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】
前記支持部材の回動を規制するストッパをさらに備え、
前記ストッパは、前記支持部材が所定角度まで回転したときに前記連結片と当接する位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
トナー像を作成して転写材に転写する作像部と、
前記トナー像を前記転写材に定着させる請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー像を転写材に定着させる定着装置、及びこれが適用された画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置は、感光体上に形成された静電潜像をトナー像として可視像化し、該トナー像を転写紙上に転写する作像部と、前記トナー像を転写紙に定着させる定着装置とを備えている。
【０００３】
上記定着装置として、図５に示すように、定着ローラ１０１と支持ローラ１０２とに無端状の定着ベルト１００を掛け渡したベルト型の定着装置が知られている。この定着装置では、定着ベルト１００が間に挟まれた状態で、定着ローラ１０１は加圧ローラ１０３によって押圧される（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
ところで、カラー用画像形成装置は、モノクロ用画像形成装置よりも定着時のトナー量が多いため、転写紙を定着ベルトに接触させる時間（ニップ時間）を長くする必要がある。そのために、図５に示すように、定着ローラ１０１の上流側であって定着ベルト１００の内側に、摺動加圧部材１１０が配置される。摺動加圧部材１１０は、定着ベルト１００を挟んで加圧ローラ１０３を押圧する。
【０００５】
摺動加圧部材１１０は、図６に示すように加圧ローラ１０３の回転軸１０３ａと平行な揺動軸１１０ａにより支持されている。このため、加圧ローラ１０３の周方向において加圧ローラ１０３を均一に加圧することが可能である。
【特許文献１】特開２００４−７７８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、摺動加圧部材１１０による加圧ローラ１０３の長手方向（回転軸方向）における加圧状態は、摺動加圧部材１１０および加圧ローラ１０３などの部品精度に依存している。従って、例えば加圧ローラ１０３の外径変化等が発生した場合には、摺動加圧部材１１０と加圧ローラ１０３との間に生じる応力が加圧ローラ１０３の長手方向において差を生じることになる。その結果、応力が大きい側で定着ベルト１００の進行が妨げられて、定着ベルト１００が蛇行するという難点があった。また、前記応力が前記加圧ローラ１０３の長手方向において不均一になることで光沢ムラが発生する虞もあった。
【０００７】
本発明の目的は、定着ベルトの蛇行を防止でき、かつ光沢ムラの発生を防止することができる定着装置、及びこれが適用された画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の局面に係る定着装置は、定着ローラと、前記定着ローラと離間して配置される支持ローラと、前記定着ローラと支持ローラとに掛け渡された無端の定着ベルトと、前記定着ベルトを挟んで前記定着ローラに押圧力を付与する加圧ローラと、前記定着ローラよりも上流側であって前記定着ベルトの内側に配置され、前記定着ベルトの幅方向に長い部材であって、前記定着ベルトを押圧可能な押圧面を有するニップ延長部材と、前記ニップ延長部材の長手方向の略中央部に対応する部分において、前記ニップ延長部材を揺動可能に支持する保持部材と、前記定着ローラの回転軸の両端部に、該回転軸を回動中心として回動可能に支持された支持部材と、前記支持部材に前記回転軸回りの回動力を付与する付勢部材と、を備え、前記ニップ延長部材は前記保持部材によって前記支持部材に取付けられ、前記押圧面は、前記付勢部材によって前記定着ローラと前記加圧ローラとのニップ部へ接近する方向に付勢されていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、ニップ延長部材が保持部材で揺動可能に支持されることで、ニップ延長部材と加圧ローラとの間に生じる応力を、加圧ローラの長手方向において均一にすることができる。従って、定着ベルトの蛇行を防止し、また光沢ムラの発生を防止することができる。
【００１０】
また、前記定着ローラの回転軸の両端部に、該回転軸を回動中心として回動可能に支持された支持部材と、前記支持部材に前記回転軸回りの回動力を付与する付勢部材とをさらに備え、前記ニップ延長部材は前記保持部材によって前記支持部材に取付けられ、前記押圧面は、前記付勢部材によって前記定着ローラと前記加圧ローラとのニップ部へ接近する方向に付勢されているので、ニップ延長部材の定着ベルト押圧部分と前記ニップ部との距離を短くして圧抜け部を小さくすることが可能となり、これにより滲んだ画像や光沢ムラの発生が抑制される。
【００１１】
この場合、前記定着ローラは、前記加圧ローラに上方に配置され、前記支持部材は、前記定着ローラの回転軸方向の長さよりも長い間隔をおいて対向する一対の垂直片と、前記一対の垂直片の上端部分を連結する水平な連結片と、前記連結片から下方に垂下された取付片とを有し、前記各垂直片には前記定着ローラの回転軸が嵌め込まれる孔が設けられ、前記取付片には前記保持部材が係合される係合部を有することが望ましい。
【００１２】
また、前記支持部材の回動を規制するストッパをされに備え、前記ストッパは、前記支持部材が所定角度まで回転したときに前記連結片と当接する位置に配置されていることが望ましい。
【００１３】
本発明の他の局面に画像形成装置は、トナー像を作成して転写材に転写する作像部と、前記トナー像を前記転写材に定着させる上記の定着装置とを備える。
【００１４】
この構成によれば、可変機構によりニップ延長部材による定着ベルトの押圧状態を変化させることが可能であるので、押圧面の定着ベルト幅方向の傾き調整や、定着ベルトに対する押圧深さを適正に調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、定着ベルトの蛇行を防止でき、かつ光沢ムラの発生を防止することができる定着装置、及びこれが適用された画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態につき詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る定着装置が適用された画像形成装置１の内部構造を説明するための正面断面図である。画像形成装置１は、カラー複写機であって、光学部２、作像部３、給紙部４、定着部１０（定着装置）及び排出部６を含む。
【００１７】
光学部２は、複写される原稿の画像を読み取る装置であって、原稿画像を光学的に読み取って電気的な画像データに変換するための光学ユニットを含む。作像部３は、原稿画像のトナー像を作成して用紙（転写材）に転写する。給紙部４は、トナー像が転写される用紙を貯留する。定着部１０は、後記で詳述するが、トナー像が転写された用紙を加熱加圧してトナー像を用紙に定着させる部位である。排出部６は、排出ローラ対を備え、画像形成処理後の用紙を装置外部に排出させる。
【００１８】
作像部３は、周回駆動される搬送ベルト７と、この搬送ベルト７の周回方向に沿って上流側（右側）から下流側へ向けて順次配設された各色用の画像形成ユニット、すなわちマゼンタ用ユニット３Ｍ、シアン用ユニット３Ｃ、イエロー用ユニット３Ｙおよびブラック用ユニット３Ｋとを備える。
【００１９】
各画像形成ユニットは、静電潜像並びにトナー像が表面に形成される感光体ドラム、この感光体ドラムの表面を均一に帯電させる帯電装置、前記静電潜像を現像するトナーを供給する現像装置、感光体ドラムに搬送ベルト７を挟んで対向配置され転写部５を形成する転写ローラ、及び感光体ドラムの表面を清浄化するクリーニング装置等を含む。さらに、作像部３は、前記静電潜像を形成するために、均一に帯電された各々の感光体ドラムの周面に向けて、原稿画像の画像データに応じて変調されたレーザ光を照射する露光装置を備える。
【００２０】
複写動作が行われるに際しては、先ず装置上部に設けられた光学部２にて原稿画像が光学的に読み取られて原稿画像の画像データが取得される。その画像データに基づいて、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックのトナー画像が作像部３の各色用の画像形成ユニットの感光体ドラム周面に形成される。各色のトナー像は、給紙部４から送り出され、搬送ベルト７上を搬送される用紙に順次重ね塗り状態で転写される。その後、用紙は定着部１０に送られて定着処理が施され、排出部６から装置外部へ排出される。
【００２１】
図２は、上記の定着部１０を拡大して示す正面図である。定着部１０は、定着ローラ１１、支持ローラ１２、テンションローラ１３、定着ベルト１４、加圧ローラ１５、分離板１６及びニップ延長部材２０を含む。
【００２２】
定着ローラ１１は、その表面に弾性層を有する回転体である。支持ローラ１２は、定着ローラ１１の上方に定着ローラ１１と所定距離だけ離間して配置されている。テンションローラ１３は、定着ローラ１１の用紙搬送方向上流側（図２の右側）に配置されている。加圧ローラ１５は、定着ローラ１１の下方に配置されている。なお、支持ローラ１２と加圧ローラ１５とには、定着処理に必要な熱を発生するヒータ１２ａ、１５ａが内蔵されている。分離板１６は、定着ローラ１１の左側（用紙排出側）に設けられている。
【００２３】
定着ベルト１４は、無端の帯状体からなり、定着ローラ１１、支持ローラ１２及びテンションローラ１３に掛け渡されている。加圧ローラ１５は、この定着ベルト１４を挟んで定着ローラ１１に押圧力を付与している。定着ニップ部Ｎ１は、この加圧ローラ１５による定着ローラ１１の押圧部分において、定着ベルト１４と加圧ローラ１５との間に形成されている。
【００２４】
定着ローラ１１、支持ローラ１２、テンションローラ１３および加圧ローラ１５は、各長手方向（軸心方向）が同一に揃えられている。また、テンションローラ１３は、図示例では概略左右方向に少しだけ移動可能であり、右側への移動により定着ベルト１４を張った状態にでき、左側への移動により定着ベルト１４を緩い状態にできる。
【００２５】
加圧ローラ１５は、図１に示す電動モータＭにより反時計回りに回転駆動される。この加圧ローラ１５の回転に従動して、定着ベルト１４が時計回り（図２の矢印Ａ方向）に周回する。加圧ローラ１５の長手方向（軸心方向）のサイズは、定着ベルト１４の幅方向（用紙搬送方向と直交する方向）のサイズとほぼ同一である。
【００２６】
作像部３でトナー像が転写された用紙は、加圧ローラ１５と定着ベルト１４の間を右側から左側へと送られ、定着ニップ部Ｎ１を通過する。定着ベルト１４は、支持ローラ１２のヒータ１２ａにて加熱され、加圧ローラ１５もヒータ１５ａによって加熱されている。また、加圧ローラ１５は定着ローラ１１に向けて押し付けられていることから、定着ニップ部Ｎ１には加圧力が加えられている。従って、定着ニップ部Ｎ１を通過する用紙は、加圧および加熱を受けることとなり、これによりトナー像は用紙に定着される。分離板１６は、定着ニップ部Ｎ１を通過した用紙を定着ベルト１４から分離する役目を果たす。
【００２７】
上記構成に加え、本実施形態の定着部１０には、ニップ延長部材２０が備えられている。ニップ延長部材２０は、定着ベルト１４の周回方向（Ａ方向）に沿った定着ローラ１１の上流側であって定着ベルト１４の内側に配置され、定着ベルト１４を内面側から加圧ローラ１５の周面に向けて押圧可能な押圧面Ｂを有する部材である。このニップ延長部材２０による加圧ローラ１５の押圧部分において、定着ベルト１４と加圧ローラ１５との間に延長ニップ部Ｎ２が形成されている。延長ニップ部Ｎ２は、定着ニップ部Ｎ１の用紙搬送方向上流側に形成された、用紙と定着ベルト１４との接触時間（ニップ時間）を長くするためのニップ部である。
【００２８】
ニップ延長部材２０は、画像形成装置１の装置本体内部のフレームに固定的に取り付けられた取り付け板２５に、支持ピン２６（可変機構：揺動機構：保持部材）にて支持されている。図３（Ａ）は、ニップ延長部材２０の正面図、図３（Ｂ）はその右側面図である。ニップ延長部材２０は、金属製の支持部材２１と、その下端に取付けられた弾性部材２２とを有する。押圧面Ｂは、弾性部材２２の下端面（加圧ローラ１５の周面に対向する面）である。
【００２９】
ニップ延長部材２０は、定着ベルト１４の幅方向に長い部材であり、その長手方向の略中央部が支持ピン２６にて揺動可能な状態に支持されている。ニップ延長部材２０の支持ピン２６にて支持された箇所は、支点２０ａとして機能する、この支点２０ａ回りにニップ延長部材２０が回動することによって、ニップ延長部材２０の長手方向（定着ベルト１４の幅方向）における一端側と他端側とで、押圧面Ｂの高さ位置が相対的に変化することになる。つまり、ニップ延長部材２０による定着ベルト１４の押圧状態が変化することになる。
【００３０】
なお、金属製の支持部材２１としては、例えばアルミニウムなどが用いられ、弾性部材２２としては、例えばシリコンゴムなどが用いられる。また、ニップ延長部材２０、定着ローラ１１および加圧ローラ１５の幅方向長さはほぼ同一に設定され、また、定着ベルト１４の幅寸法はニップ延長部材２０の長さ寸法とほぼ同一に設定されている。
【００３１】
第１実施形態に係る定着部１０によれば、ニップ延長部材２０が支点２０ａの回りに揺動可能な状態に設けられているので、ニップ延長部材２０と加圧ローラ１５との間に生じる応力が定着ベルト１４の幅方向において均一になる。つまり、前記応力が、加圧ローラ１５の外径変化等によって加圧ローラ１５の長手方向において差を生じる状態になった場合には、ニップ延長部材２０は応力の大きい側（加圧ローラ１５に接近した側）が加圧ローラ１５から離れるように揺動する。このため、前記応力は、定着ベルト１４の幅方向において均一になる。従って、定着ベルト１４が蛇行することを防止できる。また、前記応力が定着ベルト１４の幅方向において均一になるので、画像形成後の用紙に光沢ムラが発生することを防止できる。
【００３２】
［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態に係る定着部１０Ａを、図４に基づいて説明する。図４において、図２と同じ符号を付している部分は同一部分を示し、説明を省略乃至は簡略化する。
【００３３】
図５、図６に示す従来の定着装置を参照して、摺動加圧部材１１０は、加圧ローラ１０３の回転軸１０３ａと平行な揺動軸１１０ａにより支持されている。つまり、摺動加圧部材１１０は定着ローラ１０１とは別個の回動軸を持つため、摺動加圧部材１１０と定着ローラ１０１との間には一定以上の隙間が必要となる。その結果、摺動加圧部材１１０と定着ローラ１０１との位置関係は不安定となり、加圧ローラ１０３へ押し付ける力が加わらない圧抜け部が発生することがある。
【００３４】
圧抜け部が生じると、以下の問題が発生する。即ち、摺動加圧部材１１０の押圧により熱が与えられた用紙上のトナー層は溶融状態となり、その溶融状態のトナー層が圧抜け部に位置するようになると、その圧抜け部において定着ベルト１００と加圧ローラ１０３との間で発生する微細な速度差により滲んだ画像になる。また、圧抜け部とその前後の部分とにおける加圧力の不均一性により光沢ムラが発生するという問題がある。第２実施形態に係る定着部１０Ａは、第１実施形態に係る定着部１０に利点に加えて、上記圧抜け部を小さくすることにも対応できる定着装置である。
【００３５】
定着部１０Ａは、第１実施形態と同様な定着ローラ１１、支持ローラ１２、テンションローラ１３、定着ベルト１４、加圧ローラ１５、分離板１６及びニップ延長部材２０を含む。第１実施形態と相違する点は、ニップ延長部材２０が定着ローラ１１の回転軸回りに回動する支持部材２７（可変機構：回動機構の一部）で支持され、引っ張りコイルばね２８２（付勢部材：回動機構の一部）でニップ延長部材２０が付勢されている点である。
【００３６】
ニップ延長部材２０は、第１実施形態と同様に、定着ベルト１４の周回方向（Ａ方向）に沿った定着ローラ１１の上流側であって定着ベルト１４の内側に配置されている。ニップ延長部材２０を支持する支持部材２７は、定着ローラ１１の回転軸方向の長さよりも長い間隔をおいて対向する一対の垂直片２７ａと、一対の垂直片２７ａの上端部分を連結する水平な連結片２７ｂと、連結片２７ｂから右側へ少し延長された後に下側に垂下するように折り曲げられた取付片２７ｃとを有している。
【００３７】
各垂直片２７ａには円形孔２７ｄが形成されていて、各円形孔２７ｄには定着ローラ１１の両側の軸部１１ａの片方ずつが嵌め込まれている。これにより、支持部材２７は、定着ローラ１１と同じ回転軸（軸部１１ａ）の回りに回動可能である。
【００３８】
取付片２７ｃには、ニップ延長部材２０を揺動自在に支持する支持ピン２８１（保持部材）を貫通させる孔（係合部）が、その長手方向（定着ベルト１４の幅方向）の中央部に設けられている。支持ピン２８１は、取付片２７ｃの孔を通してニップ延長部材２０の支持部材２１に設けられた取付孔２１ｃに嵌め込まれている。この支持ピン２８１は、第１実施形態における支持ピン２６と同じ部材であり、ニップ延長部材２０は支持ピン２８１で支持された取付孔２１ｃを回動中心として揺動可能である。
【００３９】
従って、この第２実施形態では、ニップ延長部材２０の押圧面Ｂは、支持ピン２８１回りに回動することで定着ベルト１４の幅方向において上下方向に揺動可能であると共に、定着ローラ１１の軸部１１ａを回動中心として回動可能である。つまり、ニップ延長部材２０による定着ベルト１４の押圧状態を、二方向で変化させることが可能である。
【００４０】
取付片２７ｃには、引っ張りコイルばね２８２の一端側が取付けられている。引っ張りコイルばね２８２の他端側は、定着部１０Ａの周辺に存在する図略の本体フレームに取付けられている。引っ張りコイルばね２８２は、支持部材２７に軸部１１ａを中心として時計方向に回転させる付勢力を付与する。この付勢力によって、ニップ延長部材２０の押圧面Ｂは、定着ローラ１１と加圧ローラ１５とにより形成される定着ニップ部Ｎ１へ接近する方向に付勢されている。結果として、用紙搬送方向における定着ニップ部Ｎ１と延長ニップ部Ｎ２との間隔が狭くなっている。
【００４１】
支持部材２７の周辺、具体的には連結片２７ｂの上側にはストッパ２８３が設けられている。ストッパ２８３は、軸部１１ａ回りに支持部材２７が所定角度まで回転すると、連結片２７ｂと当接してそれ以上に回転することを規制するものである。この規制により、弾性部材２２の定着ニップ部Ｎ１側の先端部分が、定着ニップ部Ｎ１に挟み込まれないようにしている。なお、ストッパ２８３の位置は、連結片２７ｂと当接する位置に限らない。例えば、垂直片２７ａや取付片２７ｃと当接する位置に設けてもよい。
【００４２】
第２実施形態に係る定着部１０Ａによれば、ニップ延長部材２０が定着ローラ１１の軸部１１ａに対して回動可能な支持部材２７に取付けられ、かつニップ延長部材２０の弾性部材２２（押圧部Ｂ）が、定着ニップ部Ｎ１へ接近させるように支持部材２７を引っ張りコイルばね２８２により回動される。従って、ニップ延長部材２０の弾性部材２２（延長ニップ部Ｎ２）と定着ニップ部Ｎ１との距離が短くなって圧抜け部を小さくすることができ、これにより滲んだ画像や光沢ムラの発生を抑制することが可能になる。
【００４３】
また、弾性部材２２の定着ニップ部Ｎ１側の先端部分が、弾性部材２２の弾性力および定着ベルト１４の周回動作により、定着ニップ部Ｎ１に接近するように変形する。これにより、延長ニップ部Ｎ２と定着ニップ部Ｎ１との距離がより短くなって圧抜け部をより小さくすることができる。このとき、支持部材２７の回動角度が、ストッパ２８３と支持部材２７との当接により規制されるので、定着ニップ部Ｎ１への弾性部材２２の挟み込みを防止することができる。
【００４４】
更に、ニップ延長部材２０が、支持ピン２８１（取付孔２１ｃ）を支点として揺動可能に支持されているので、第１実施形態と同様に、ニップ延長部材２０と加圧ローラ１５との間に生じる圧力を、加圧ローラ１５の長手方向において均一にすることができる。これにより画像形成後の用紙に光沢ムラが発生することを防止できる。
【００４５】
以上、本発明の第１、第２実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態ではテンションローラ１３を有する定着部１０、１０Ａを例に挙げているが、定着ローラ１１と支持ローラ１２とに定着ベルト１４が掛け渡された定着部にも適用することができる。
【００４６】
また、上述した実施形態では本発明をカラー複写機に適用した例を示したが、モノクロ複写機にも同様に適用することができる。更に、上述した実施形態では本発明を複写機の定着部に適用しているが、ファクシミリやプリンタなどの定着部にも同様に適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る定着装置が適用された画像形成装置の内部構造を説明するための正面断面図である。
【図２】第１実施形態に係る定着装置示す正面図である。
【図３】（Ａ）は、ニップ延長部材を示す正面図、（Ｂ）はその右側面図である。
【図４】第２実施形態に係る定着装置示す正面図である。
【図５】従来の定着装置を示す正面図である。
【図６】従来の摺動加圧部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    画像形成装置
１０、１０Ａ    定着部（定着装置）
１１    定着ローラ
１２    支持ローラ
１４    定着ベルト
１５    加圧ローラ
２０    ニップ延長部材
２０ａ    支点
２８２    引っ張りコイルばね（付勢部材：回動機構の一部）
２６    支持ピン（可変機構：揺動機構：保持部材）
２７    支持部材（可変機構：回動機構の一部）
２８１    支持ピン（保持部材）
【図１】
0005171388.tif 000002
【図２】
0005171388.tif 000003
【図３】
0005171388.tif 000004
【図４】
0005171388.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005171388.tif 000007