(57)【要約】【課題】搬送によって生じる記録媒体のシワを抑制した上で、記録媒体の搬送に必要なトルクの上昇を抑制しながら加熱部材及び搬送部材の維持性（耐久性）を向上させることができる定着装置及び画像形成装置を得る。【解決手段】加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力（ニップ力）は、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力の最大値（ピーク）が、シート部材Ｐが通過する通過範囲としての通紙範囲における両端側に生じるようになっている。さらに、通紙範囲に対して外側にも前述した最大値よりも低い挟持力が生じるようになっている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に熱源が設けられ、回転可能とされる加熱部材と、
前記加熱部材との間で記録媒体を挟んで回転し、前記記録媒体を搬送する筒状の搬送部材と、
前記搬送部材の内側で前記搬送部材の回転軸方向に延びて設けられ、長手方向両端側で荷重を受けて前記搬送部材の内周面を前記加熱部材に向けて押圧し、前記加熱部材と前記搬送部材との間で記録媒体を挟み込むための挟持力を生じさせる押圧部材と、を備え、
前記加熱部材と前記搬送部材との間で生じる挟持力の最大値が、前記加熱部材と前記搬送部材との間で前記記録媒体が通過する通過範囲以内であって、前記通過範囲における両端側に生じると共に、前記通過範囲に対して外側にも前記最大値よりも低い挟持力を生じさせるように前記押圧部材の形状が決められる定着装置。
【請求項２】
記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって記録媒体に形成されたトナー画像を記録媒体に定着させる請求項１に記載の定着装置と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置、及び画像形成装置着に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のベルトニップ方式の定着装置には、定着ベルトの裏側に配された押圧部材を、定着ベルトを介して定着ローラに押圧することで定着ニップを確保する押圧手段が設けられている。そして、この押圧手段によって、定着ニップにおける記録シートの幅方向の押圧力分布が可変される構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２００９−４７９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、搬送によって生じる記録媒体のシワを抑制した上で、記録媒体の搬送に必要なトルクの上昇を抑制しながら加熱部材及び搬送部材の維持性（耐久性）を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に係る定着装置は、内部に熱源が設けられ、回転可能とされる加熱部材と、前記加熱部材との間で記録媒体を挟んで回転し、前記記録媒体を搬送する筒状の搬送部材と、前記搬送部材の内側で前記搬送部材の回転軸方向に延びて設けられ、長手方向両端側で荷重を受けて前記搬送部材の内周面を前記加熱部材に向けて押圧し、前記加熱部材と前記搬送部材との間で記録媒体を挟み込むための挟持力を生じさせる押圧部材と、を備え、前記加熱部材と前記搬送部材との間で生じる挟持力の最大値が、前記加熱部材と前記搬送部材との間で前記記録媒体が通過する通過範囲以内であって、前記通過範囲における両端側に生じると共に、前記通過範囲に対して外側にも前記最大値よりも低い挟持力を生じさせるように前記押圧部材の形状が決められる。
【０００６】
本発明の請求項２に係る画像形成装置は、記録媒体にトナー画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段によって記録媒体に形成されたトナー画像を記録媒体に定着させる請求項１に記載の定着装置と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の請求項１の定着装置によれば、挟持力の最大値が通過範囲における両端側に生る場合であって、通過範囲以内で生じている挟持力が通過範囲外で急激に無くなる場合と比して、搬送によって生じる記録媒体のシワを抑制した上で、記録媒体の搬送に必要なトルクの上昇を抑制しながら加熱部材及び搬送部材の維持性（耐久性）を向上させることができる。
【０００８】
本発明の請求項２の画像形成装置によれば、請求項１に記載の定着装置が設けられていない場合と比して、搬送によって生じる記録媒体のシワを抑制した上で、記録媒体の搬送に必要なトルクの上昇を抑制しながら定着装置の維持性（耐久性）を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を示した側面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る定着装置に用いられたニップヘッドを示した平面図及び正面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る定着装置に用いられたニップヘッド及びパッドを示した分解斜視図及び斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る定着装置に用いられた押圧ユニット等を示した斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る定着装置に用いられた押圧ユニット等を示した分解斜視図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）本発明の実施形態に係る定着装置に用いられた加熱ローラと搬送ベルトとの間に生じる挟持力を説明するのに用いた説明図  及びこの挟持力をグラフで示した図面である。
【図７】本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置を示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る定着装置及び画像形成装置の一例について図１〜図７に従って説明する。
【００１１】
（全体構成）
先ず、本実施形態に係る定着装置４０を備えた画像形成装置１０について説明する。
【００１２】
図７に示されるように、画像形成装置１０の装置本体１０Ａには、複数のローラ１２に張架され、モータ（図示省略）の駆動により矢印Ａ方向に搬送される中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１４が設けられている。
【００１３】
この画像形成装置１０は、カラー画像の形成に対応しており、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー画像を形成する画像形成手段の一例としての画像形成部２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋが、中間転写ベルト１４の長手方向に沿って設けられている。
【００１４】
なお、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット（Ｙ／Ｍ／Ｃ／Ｋ）を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。
【００１５】
各色の画像形成部２８は、図示しないモータ及びギアからなる駆動手段によって時計方向へ回転する像保持体の一例としての感光体ドラム１６を夫々備えている。
【００１６】
さらに、各色の感光体ドラム１６の周面には、感光体ドラム１６の表面を決められた電位に一様に帯電させるための帯電ローラ１８が配置されている。帯電ローラ１８は、導電性のローラであり、その周面が感光体ドラム１６の周面に接触し、かつ帯電ローラ１８の軸方向と感光体ドラム１６の軸方向とが平行となるように配置されている。
【００１７】
また、感光体ドラム１６の回転方向において、帯電ローラ１８に対して下流側（以下単に下流側という）の感光体ドラム１６の周面には、感光体ドラム１６上に光ビームを照射して潜像を形成するＬＥＤプリントヘッド２０が感光体ドラム１６の軸方向に延びて設けられている。なお、以後、ＬＥＤプリントヘッド２０をＬＰＨ２０と記載する。
【００１８】
さらに、各色の感光体ドラム１６の周面において、ＬＰＨ２０の下流側には、感光体ドラム１６上に形成された潜像を決められた色（イエロー／マゼンタ／シアン／ブラック）のトナーによって現像してトナー画像を形成する現像器２２が配置されている。
【００１９】
現像器２２は、感光体ドラム１６に近接して配置され、回転可能に設けられた円筒状の現像ローラ２４を有している。現像ローラ２４には、現像バイアスが印加され、現像器２２内に装填されたトナーが現像ローラ２４の周面に付着されるようになっている。そして、現像ローラ２４の回転により、現像ローラ２４に付着されたトナーが感光体ドラム１６の周面に搬送され、トナーが感光体ドラム１６に転移して、感光体ドラム１６上に形成された潜像がトナー画像として現像される構成となっている。
【００２０】
また、各色の感光体ドラム１６の周面において、現像器２２よりも下流側には、各色の感光体ドラム１６上のトナー画像を中間転写ベルト１４に転写する転写部材としての転写ローラ３０が、中間転写ベルト１４を挟んで感光体ドラム１６の反対側に設けられている。転写ローラ３０は、決められた電位に帯電されて反時計方向に回転して中間転写ベルト１４を決められた速度で搬送し、中間転写ベルト１４を感光体ドラム１６に押し付けるようになっている。これにより、転写ローラ３０が、感光体ドラム１６上のトナー画像を中間転写ベルト１４上に転写させるようになっている。
【００２１】
また、各色の感光体ドラム１６の周面において、転写ローラ３０よりも下流側には、感光体ドラム１６上の転写残トナーやリトランスファートナー等の残留トナーを回収するクリーニングブレード２６が配置されている。クリーニングブレード２６は、角部が感光体ドラム１６の周面と接触するように配置されており、中間転写ベルト１４に転写されずに感光体ドラム１６上に残留したトナーや、転写時に感光体ドラム１６上に付着してしまった他の色のトナー等を削ぎとって回収するようになっている。
【００２２】
ここで、各色の画像形成部２８により形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト１４上で、互いに重なり合うように転写される。これにより、中間転写ベルト１４上にカラーのトナー画像が形成される。なお、本実施形態では、このようにして４色のトナー画像が重ねて転写されたトナー画像を最終トナー画像と称する。
【００２３】
一方、中間転写ベルト１４の周面において、４つの感光体ドラム１６よりも中間転写ベルト１４の搬送方向下流側には、対向する２つのローラ３４Ａ、３４Ｂを含んで構成される転写装置３４が配設されている。そして、画像形成装置１０の底部に設けられた用紙保持部３６から取り出され、ローラ３４Ａ、３４Ｂの間に搬送されてきた記録媒体の一例としてのシート部材Ｐに、中間転写ベルト１４上に形成された最終トナー画像が転写されるようになっている。
【００２４】
さらに、最終トナー画像が転写されたシート部材Ｐの搬送経路には、加熱部材の一例としての加熱ローラ５０と加熱ローラ５０との間でシート部材Ｐを挟んで回転してシート部材Ｐを搬送する筒状の搬送部材の一例としての搬送ベルト５２と、搬送ベルト５２の内側に配置されて搬送ベルト５２の外表面を加熱ローラ５０に押圧する押圧部材の一例としての押圧ユニット５４（図１参照）とを含んで構成される定着装置４０が配設されている。そして、この定着装置４０に搬送されたシート部材Ｐは、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２とによって挟持搬送されることにより、シート部材Ｐ上のトナーが溶融すると共にシート部材Ｐに圧着されてシート部材Ｐに定着されるようになっている。なお、定着装置４０については詳細を後述する。
【００２５】
一方、中間転写ベルト１４の外周面において、転写装置３４よりも中間転写ベルト１４の搬送方向下流側には、転写装置３４によってシート部材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１４上に残留したトナーを回収するクリーナ４２が配置されている。クリーナ４２には、中間転写ベルト１４に接するようにブレード４４が備えられており、残留したトナーを擦り取ることによって回収するようになっている。
【００２６】
上記構成による画像形成装置１０では、次のようにして画像が形成される。
【００２７】
まず、帯電ローラ１８が、感光体ドラム１６の表面を予め決められた帯電部電位で一様にマイナス帯電する。さらに、帯電された感光体ドラム１６上の画像部分が予定の露光部電位になるようにＬＨＰ２０で露光を行ない感光体ドラム１６上に潜像が形成される。
【００２８】
さらに、回転する感光体ドラム１６上の潜像が現像器２２に備えられた現像ローラ２４を通過すると、静電気力によって現像剤Ｇのトナーが潜像へ付着し、潜像はトナー画像として可視化される。
【００２９】
可視化された各色のトナー画像は、転写ローラ３０の静電気力で中間転写ベルト１４へ順次転写され、中間転写ベルト１４上にカラーの最終トナー画像が形成される。
【００３０】
さらに、用紙保持部３６から取り出されて、転写装置３４に設けられたローラ３４Ａ、３４Ｂの間に搬送されてきたシート部材Ｐにこの最終トナー画像が転写される。
【００３１】
また、シート部材Ｐへ転写されたトナー画像は定着装置４０でシート部材Ｐに定着され、シート部材Ｐは、装置外へ排出される。
【００３２】
（要部構成）
次に、定着装置４０の構成について説明する。
【００３３】
図１に示されるように、定着装置４０は、内部に加熱源としてハロゲンランプ５６を備えると共に駆動源（図示省略）から駆動力が伝達されて回転する加熱ローラ５０と、加熱ローラ５０と対向して配置される筒状（無端ベルト状）の搬送ベルト５２と、搬送ベルト５２が回転自在となるように搬送ベルト５２の両端を内周から支持する一対のベルトガイド部材５８（図４参照）と、搬送ベルト５２の内部に配設され搬送ベルト５２を加熱ローラ５０の表面に押圧させる押圧ユニット５４（図４参照）と、搬送ベルト５２の内面にオイルを供給するフェルト部材６０と、を含んで構成されている。
【００３４】
そして、このフェルト部材６０は、後述するベルトフレーム６８の背面側（加熱ローラ５０に対して反対側）に接着等によって固定されている。
【００３５】
また、加熱ローラ５０は、鉄やステンレス等からなる薄肉円筒状の芯金６２と、この芯金６２の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる弾性層６４と、この弾性層６４の表面の被覆されたＰＦＡ等からなる肉厚３０μｍ程度の離型層（図示省略）とを備えている。
【００３６】
一方、搬送ベルト５２は、ポリイミド等の合成樹脂によって、肉厚が７５μｍの筒状（無端ベルト状）に形成されており、必要に応じて、表面にＰＦＡ等からなる離型層（図示省略）が形成される。
【００３７】
また、図１、図５に示されるように、一対のベルトガイド部材５８の間には、押圧ユニット５４を構成すると共に、加熱ローラ５０（図１参照）の回転軸方向（以下単に軸方向と言う）に延びるベルトフレーム６８が設けられている。ベルトフレーム６８は、金属製のパネル部材を折り曲げて成形されており、軸方向から見て加熱ローラ５０側が開放されたコ字形状とされている。さらに、このベルトフレーム６８の長手方向の両端部には、互いに平行に突出するように設けられた一対の嵌合部６８Ａが形成されている。そして、この嵌合部６８Ａが、ベルトガイド部材５８に設けられた凹状の被嵌合部５８Ａと嵌合することでベルトフレーム６８の両端がベルトガイド部材５８に支持されるようになっている。
【００３８】
さらに、一対のベルトガイド部材５８の間には、ベルトフレーム６８に支持され、軸方向に延びると共に樹脂材料で成形されたベルトハウジング７２が設けられている。
【００３９】
詳細には、ベルトハウジング７２には、軸方向に延びる一対の溝部７２Ａが設けられ、この溝部７２Ａにベルトフレーム６８が嵌りこむことで、ベルトハウジング７２がベルトフレーム６８に支持されるようになっている。
【００４０】
さらに、ベルトハウジング７２の加熱ローラ５０側には、軸方向に延びると共に、搬送ベルト５２の内周面を加熱ローラ５０に向けて押圧し、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間でシート部材Ｐを挟みこむための挟持力を生じさせる加圧部材７４が設けられている。
【００４１】
詳細には、加圧部材７４は、搬送ベルト５２を加熱ローラ５０に押圧するためのニップヘッド７６と、ニップヘッド７６に固定されて搬送ベルト５２の内周面に当って搬送ベルト５２の形状を安定させるニップヘッド７６よりも柔らかいパッド７８とを含んで構成されている。
【００４２】
なお、図１は判り易くするため、上述した詳細な構成でなく、加圧部材７４（ニップヘッド７６とパッド７８）などの主要部品のみ示す。
【００４３】
図３（Ａ）（Ｂ）に示されるように、加圧部材７４を構成するニップヘッド７６は、軸方向に延びて設けられ、長手方向に直交する断面がＬ字形状とされている。そして、ニップヘッド７６を構成すると共に、搬送ベルト５２との間に隙を空けて設けられた軸方向に延びる固定面７６Ａに、断面矩形状とされたパッド７８が例えば接着剤等で固定されるようになっている。
【００４４】
さらに、ニップヘッド７６は、軸方向に延びると共に加熱ローラ５０側に突出した押圧部７６Ｂを備え、押圧部７６Ｂの頂面である押圧面８２が搬送ベルト５２の内周面をパッド７８に対して回転方向上流側で加熱ローラ５０に向けて押圧するようになっている。
【００４５】
また、図１に示されるように、押圧ユニット５４の軸方向の両端部には、一対のアーム部材８４が設けられており、押圧ユニット５４は、ベルトガイド部材５８（図４参照）を介して、このアーム部材８４の中央部８４Ｃに取り付けられている。
【００４６】
詳細には、このアーム部材８４の一端側には、アーム部材８４を回転可能に支持する支持部８４Ａが設けられ、アーム部材８４の他端側には、他端部８４Ｂを加熱ローラ５０側に向けて付勢するコイルスプリング８６が設けられている。
【００４７】
つまり、このコイルスプリング８６の付勢力が、アーム部材８４及びベルトガイド部材８４を介して押圧ユニット５４に伝達され、押圧ユニット５４に備えられたニップヘッド７６の押圧面８２が搬送ベルト５２の内周面を加熱ローラ５０に向けて押圧するようになっている。
【００４８】
以上より、押圧ユニット５４は、ニップヘッド７６、ベルトハウジング７２及びベルトフレーム６８を主要な構成部品として構成されている。
【００４９】
なお、図１及び図５に示しているシート状のシート部材８８は、搬送ベルト５２と押圧ユニット５４との間に介在される合成樹脂製のフィルム状のシート部材であり、搬送ベルト５２と加圧部材７４との間の摩擦を低減するものであるが、必ずしも設けなくとも良い。
【００５０】
ここで、図２（Ａ）に示されるように、押圧面８２は、搬送ベルト５２の移動方向（図２（Ｂ）に示す矢印Ｄ方向）から見て、中央側が凸となる曲線を描くようになっている。
【００５１】
そして、この押圧面８２の曲線は、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力（ニップ力）が図６のグラフで示す曲線を描くように決められている。
【００５２】
詳細には、図６に示されるように、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力（ニップ力）は、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力の最大値（ピーク）が、シート部材Ｐが通過する通過範囲としての通紙範囲における両端側に生じるようになっている（本実施例では最大値は通紙範囲の両端部とされている）。さらに、通紙範囲に対して外側にも前述した最大値よりも低い挟持力が生じるようになっている。
【００５３】
このような挟持力が生じるように押圧面８２の曲線は、例えば、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力によって、ニップヘッド７６の押圧面８２に生じる等分布荷重、ニップヘッド７６における通紙範囲の両端部に生じるモーメント及びニップヘッド７６における通紙範囲以外に生じる撓みを考慮して決めされている。
【００５４】
つまり、図６（Ａ）に示されるように、ニップヘッド７６の押圧面８２に生じる等分布荷重（図６（Ａ）に示す矢印Ｇ）、ニップヘッド７６における通紙範囲の両端部に生じるモーメント（図６（Ａ）に示す矢印Ｈ）及びニップヘッド７６における通紙範囲以外に生じる撓み（図６（Ａ）に示す範囲Ｊの撓み）を考慮して決めされている。
【００５５】
（作用）
次に、定着装置４０の作用について説明する。
【００５６】
図１に示されるように、駆動源（図示省略）から駆動力が伝達された加熱ローラ５０が回転する。加熱ローラ５０が回転することで、加熱ローラ５０に外表面が押し付けられる搬送ベルト５２が、加熱ローラ５０に対して従動回転する。
【００５７】
そして、表面にトナー画像が形成されたシート部材Ｐが、回転する加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間に挟まれながら搬送される。シート部材Ｐに形成されたトナー画像は、加熱ローラ５０からの熱によりシート部材Ｐに定着される。
【００５８】
ここで、前述したように、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力（ニップ力）は、図６（Ｂ）に示されるように、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力（ニップ力）は、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力の最大値（ピーク）が、通紙範囲における両端側に生じるようになっている。さらに、通紙範囲に対して外側にも前述した最大値よりも低い挟持力が生じるようになっている。
【００５９】
このように、シート部材Ｐが通過する通紙範囲に対して外側にも通紙範囲以内で生じた挟持力よりも低い挟持力が生じるため、通紙範囲以内で生じていた挟持力が通紙範囲外で急激に無くなる場合と比して、加熱ローラ５０及び搬送ベルト５２に生じる集中荷重を緩和する（ピークが鈍る）。
【００６０】
また、加熱ローラ５０及び搬送ベルト５２に生じる集中荷重を緩和することで、シート部材Ｐの搬送に必要なトルクの上昇を抑制しながら加熱ローラ５０及び搬送ベルト５２の維持性（耐久性）が向上する。
【００６１】
また、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力の最大値（ピーク）が、通紙範囲における両端部に生じるようになっているため、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で搬送によって生じるシート部材Ｐのシワが抑制される。
【００６２】
また、通紙範囲における中央側でも、挟持力が生じているため、シート部材Ｐの剥離性が維持される。
【００６３】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力の最大値（ピーク）が、通紙範囲における両端部に生じるよう押圧面８２が決められたが、加熱ローラ５０と搬送ベルト５２との間で生じる挟持力の最大値（ピーク）が、通紙範囲における両端側に生じるようしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０          画像形成装置
２８          画像形成部（画像形成手段の一例）
４０          定着装置
５０          加熱ローラ（加熱部材の一例）
５２          搬送ベルト（搬送部材の一例）
５４          押圧ユニット（押圧部材の一例）
【図１】
2012137555.tif 000003
【図２】
2012137555.tif 000004
【図３】
2012137555.tif 000005
【図４】
2012137555.tif 000006
【図５】
2012137555.tif 000007
【図６】
2012137555.tif 000008
【図７】
2012137555.tif 000009