(57)【要約】【課題】ベルトニップ方式の定着器で画像ズレ等の画像不良を防止できる定着手段を有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】ベルトを介して定着ローラに弾性部材を押圧し形成されたニップ部を有し、かつ、当該ニップ部の下流で、前記定着ローラを押圧する出口ローラが配置されている定着手段を有する画像形成装置において、前記弾性部材は、その下流部の一部分が前記出口ローラの周上に当接し、さらに、前記出口ローラは、弾性部材の当接部および前記ベルトを介して前記定着ローラを押圧することを特徴とする画像形成装置。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトを介して定着ローラに弾性部材を押圧し形成されたニップ部を有し、かつ、当該ニップ部の下流で、前記定着ローラを押圧する出口ローラが配置されている定着手段を有する画像形成装置において、前記弾性部材は、その下流部の一部分が前記出口ローラの周上に当接し、さらに、前記出口ローラは、弾性部材の当接部および前記ベルトを介して前記定着ローラを押圧することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記定着ローラに対向する反対面が剛体部材にバックアップされている部分ｔ１と、前記剛体部材にバックアップされていない部分ｔ２があり、前記ｔ２の部分が前記出口ローラの表面に沿うように当接することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記弾性部材が当接する前記出口ローラの任意の当接位置で前記出口ローラと前記ベルトとの距離をＷ１とし、Ｗ１に対応する位置で前記出口ローラに当接される弾性部材の厚みをＷ２とすると、Ｗ２＞Ｗ１なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式に用いる熱定着装置を有する画像形成装置に関し、特に、ベルトを用いた熱定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルトニップ方式の定着装置においては、転写材上の画像ズレの発生を防止するため図２に示すように、定着ローラ（以下、加熱ローラともいう。）とベルトとの間に形成された接触ニップ域の下流にベルトの支持ローラの内の一つを分離ローラを兼用する出口ローラ（以下、加圧ローラともいう。）として配備し、前記接触ニップ域に対応したベルトの内側に、加熱ローラ側にベルトが押圧せしめられる押圧部材を配設し、当該弾性部材には前記接触ニップ域で加圧ローラ側に向かって突き出し（加圧ローラには当接していない。）且つ加圧ローラに至るベルトに対して押圧配置される突出部を設けたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２は、従来型の定着ローラ近傍を拡大した一例を示す図である。
【０００４】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、加圧パッドの先端側に金属ロッド（スペーサ）、板バネ等を配置して、先端部の圧力を高める方法もある。
【０００５】
図３は、定着ローラを押圧する押圧部材の従来例を示す図である。
【特許文献１】特開平１１−２９７９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、ベルトを介して加圧ローラと定着ローラが当接する部分へ突き出す方法や、弾性部材である加圧パッドの先端に金属ロッド、板バネ等で加圧パッドの先端部の圧力を補強する方法では、張り出した弾性体の先端まで板バネを設けることがスペース的に困難なことと、張り出（突き出した）した弾性体では位置設定が不安定で、経時的に弾性体がヘタリ等によって押圧部材の端部圧力が変化し、一定の圧力を保持することがきわめて難しい問題がある。すなわち、図２における接触ニップ領域Ａ、Ｂ、Ｃの圧力分布は図４で示すように、定着ローラ領域Ａでの押圧力がピークになり、突出部領域Ｂで最も低下し、押圧部材領域Ｃでやや高められていることがわかる。
【０００７】
図４は、従来型の接触ニップ領域における圧力分布を示す図である。
【０００８】
本発明は、押圧部材を加圧ローラ付近まで延ばした状態でベルトを加熱ローラに押し当てた場合、伸ばしたパッドの圧力を正確に一定に保ち、画像ズレを防止できる定着手段を有する画像形成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】
【０００９】
上記目的は、下記のような構成で達成される。
【００１０】
ベルトを介して定着ローラに弾性部材を押圧し形成されたニップ部を有し、かつ、当該ニップ部の下流で、前記定着ローラを押圧する出口ローラが配置されている定着手段を有する画像形成装置において、前記弾性部材は、その下流部の一部分が前記出口ローラの周上に当接し、さらに、前記出口ローラは、弾性部材の当接部および前記ベルトを介して前記定着ローラを押圧することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１１】
前記当接部におけるニップ圧が出口ローラによってバックアップされ、加圧パッドと出口ローラ間の圧力分布を容易に強化および任意に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係わる定着手段を有する画像形成装置について説明する。
【００１３】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【００１４】
図１において、１０は感光体、１１はスコロトロン放電装置である帯電器である、１２は画像書き込み手段である書込装置、１３は現像手段である現像装置、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写体である中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、帯電器１１、現像装置１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。
【００１５】
各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００１６】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、１次転写ローラ２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。
【００１７】
中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。
【００１８】
一般に、転写率向上のため感光体１０と中間転写ベルト２０に速度差（感光体＞中間転写ベルト）を設けた場合、１次転写と２次転写の間にあるローラでベルトを駆動するのが、ベルトのたわみが発生しにくく、ベルトの速度変動を低減させるのに有利である。
【００１９】
感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。
【００２０】
読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。
【００２１】
現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。
【００２２】
中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０6〜１０12Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。
【００２３】
１次転写ローラ２５には、トナー（本実施の形態では負極性）と反対極性（本実施の形態では正極性）の直流電圧が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。
【００２４】
２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な２次転写ローラで、トナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写する。
【００２５】
２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を転写材Ｐに転写後、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７によって中間転写ベルト２０上の残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって残留トナーが掻き落とされる。
【００２６】
４は、２次転写ローラ２６で転写されたトナー像を転写材上に定着する定着手段であるベルト定着器であり、ベルト４０（ポリイミドを基体としその外側にシリコーンゴム層を作成してさらにシリコーンゴム層面上にＰＦＡ樹脂薄層塗布したもの）、ハロゲンランプ４６によって熱せられる加熱ローラ４１、加圧ローラ４２、押圧部材４３、ベルト４０を加熱するハロゲンランプ４７を内包するベルトローラ４４等から構成されている。なお、当該ベルト定着器についての詳細は後述する。
【００２７】
７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。８１は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排紙する。
【００２８】
Ｂ１は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度等を制御する制御手段であるコントロール部である。
【００２９】
以下、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。
【００３０】
画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時に帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。
【００３１】
感光体１０は電位を付与されたあと、書込装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。
【００３２】
前記静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。
【００３３】
当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの１次転写ローラ２５の作用により、中間転写ベルト２０上に１次転写される。
【００３４】
その後、前記感光体１０はクリーニングのブレード１５によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。
【００３５】
次いで、書込装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの転写ローラ２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされ１次転写される。
【００３６】
同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ１次転写される。次に、すでに形成されているＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋのトナー像が、Ｋの１次転写ローラ２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ１次転写され、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。その後、２次転写前除電器３０で当該Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの重ね合わせトナー像は除電される。
【００３７】
少なくとも２色以上の重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され一時停止し、その後、前記タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと反対極性の直流電圧が印加されている２次転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に当接状態にある）の転写領域Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が転写材Ｐに２次転写される。
【００３８】
その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７によって残留トナーの電荷が弱められ、クリーニング装置２８でベルト上の残存トナーが清掃され、次の画像形成サイクルに入る。
【００３９】
掻き落とされたトナーは、クリーニング装置２８内に溜められ、搬送スクリュー２８７の回転によって軸方向（図において紙表面から紙裏面方向）に搬送し、不図示の廃棄管を介して貯留箱に溜められる。
【００４０】
前記重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、更にベルト定着器４へと送られ、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２でベルト４０を介して挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された転写材Ｐは、排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。
【００４１】
以下、本発明に係わるベルト定着器について図５を基に説明する。
【００４２】
図５は、図１に示す本実施の形態の定着ローラ近傍を拡大した図である。
【００４３】
図５において、出口ローラである加圧ローラ４２は、ベルト４０を介して定着ローラ４１を押圧しニップ部を形成する。さらに、当該ニップ部の上流側に弾性部材である加圧パッド４３１を先端領域Ｂ（加圧パッドの下流部）が前記出口ローラ４２の周上に当接し、かつ、ベルト４０を介して定着ローラ４１を高圧力で押圧するように配置する。その結果、定着ローラ４２と押圧部材４３とでＡ、Ｂ、Ｃ領域からなるニップ部が形成されることになる。
【００４４】
なお、押圧部材４３は、不図示の枠体に支持された薄い剛体部材のパッド貼設部材４３２上に、表面がフッ素樹脂で被膜された弾性部材である加圧パッド４３１が接着されて構成され、定着ローラ（加熱ローラ）４１に対向する反対面が剛体部材であるパッド貼設部材４３２にバックアップされている部分ｔ１と、バックアップされていない部分ｔ２があり、当該ｔ２の部分が前記出口ローラ４２の表面に沿う形状で当接している。
【００４５】
いま、図６に示すように、本実施の形態で突出部領域Ｂにおいて、図５における加圧ローラ４２面の位置ＹＹと対向するベルト４０との距離をＷ１とし、加圧ローラ４２に当接され、Ｗ１に対応することになる位置での加圧パッド４３１のフリーの厚みをＷ２とすると、Ｗ２＞Ｗ１なる条件にすることが好ましい。
【００４６】
図６は、同一接触位置における、加圧パッドの厚みと、加圧ローラとベルト間の距離の比較を示す図である。
【００４７】
図７は、実施の形態での接触ニップ領域における圧力分布を示す図である。
【００４８】
すなわち、加圧パッド４３１が突出部領域Ｂにおいては、加圧ローラ４２によってパッドの弾性体がバックアップされており、パッド部自身による圧力に加え、加圧ローラ４２の圧力も加わり、従来の加圧ローラ４２に非接触の場合に十分な圧力を付加することのできなかった突出部領域Ｂの圧力を増大することが可能となる。
【００４９】
図７からわかるように、突出部領域Ｂにおける押圧力が加圧パッド４２によってバックアップされ増大していることがわかる。
【００５０】
よって、以上から加圧パッドと出口ローラ間の圧力分布を容易に強めたり任意に設定することが可能となり、画像ズレ等の画像不良を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】従来型の定着ローラ近傍を拡大した一例を示す図である。
【図３】定着ローラを押圧する押圧部材の従来例を示す図である。
【図４】従来型の接触ニップ領域における圧力分布を示す図である。
【図５】図１に示す本実施の形態の定着ローラ近傍を拡大した図である。
【図６】同一接触位置における、加圧パッドの厚みと、加圧ローラとベルト間の距離の比較を示す図である。
【図７】実施の形態での接触ニップ領域における圧力分布を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  感光体
２０  中間転写ベルト
４  ベルト定着器
４０  ベルト
４１  定着ローラ（加熱ローラ）
４２  加圧ローラ（出口ローラ）
４３  押圧部材
４３１  加圧パッド
４３２  パッド貼設部材
４４  ベルトローラ
４６、４７  ハロゲンランプ
【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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