(57)【要約】【課題】簡単な構成で定着ベルトの分離板近傍の挙動を安定させ、定着ベルトと分離板とのＧａｐを適正に維持し、紙の分離性を安定させることが可能な定着装置を提供する。【解決手段】所定方向に回転する加圧ローラ２０と、熱源２２により加熱されるとともに、加圧ローラ２０に圧接されて定着ニップＮ２を形成しつつ連れ回り駆動する無端状の定着ベルト２１と、定着ニップＮ２の下流側に設けられ、定着ニップＮ２を通過する記録媒体を定着ベルト２１から分離させるための分離部材２７と、定着ベルト２１の外周面に接触して定着ベルト２１が分離手段２７側に接近することを防止する規制手段３０と、を備えた。【選択図】図６
2013195683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に回転する加圧手段と、
熱源により加熱されるとともに、前記加圧手段に圧接されて定着ニップ部を形成しつつ連れ回りする無端状のベルト部材と、
前記定着ニップ部を通過する記録媒体を前記ベルト部材から分離させる分離手段と、
前記ベルト部材が前記分離手段に接近することを規制する規制手段と、
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、前記規制手段は、ローラ状の回転体であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定着装置において、前記定着ニップ部は、前記ベルト部材の内周面に接するニップ形成手段と、前記加圧手段と、が前記ベルト部材を介して圧接することにより形成されることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の定着装置において、前記ベルト部材は、内周面側に、前記熱源の輻射熱を反射させる反射手段を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の定着装置において、
前記規制手段の表面には、離型性部材を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載の定着装置において、
前記規制部材は、前記定着部材に対して加圧されていることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか一項に記載の定着装置において、
前記規制部材は、駆動源によって回転駆動されることを特徴とする定着装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の定着装置を備えた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、記録媒体上の未定着画像を定着する定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を利用した画像形成装置が知られている。
かかる画像形成装置における画像形成プロセスは、像担持体である感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録紙に転写して画像を担持させ、さらに圧力や熱等を用いる定着装置によって記録紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。
定着装置においては、対向するローラやベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着回転体が配置されており、記録紙を挟みこみ、熱および圧力を加え、上記トナー像を記録紙上に定着する。
【０００３】
図８は、定着方式の一つであるベルト定着方式を採用した定着装置の構成の一例を示す図である。
図８に示す定着装置１００は、定着回転体として、熱源体である加熱ヒータ１０２を内部に有した加熱ローラ１０１、表層にゴム層が設けられた定着ローラ１０３を内包した定着ベルト（定着体）１０４と、定着ベルト１０４に当接する加圧ローラ（加圧体）１０５と、を定着カバー１１５内に収容した構成を備えている。
加熱ヒータ１０２の表面温度は、温度検知手段（サーミスタ）１１０により計測される。
定着装置１００に到達したトナー転写済みの記録紙１０６は、定着ベルト１０４と加圧ローラ１０５の定着ニップ１０７に入り、記録紙１０６が定着ニップ１０７を通過する過程で、転写されたトナー像が加熱および加圧されて、定着される。
定着ベルト１０４は、その外周面において、スプリング１０８によって付勢されたテンションローラ１０９によってテンションを与えられている。
また、定着ベルト１０４と加圧ローラ１０５が形成する定着ニップ下流の出口近傍には、記録紙１０６を定着ベルト１０４から分離するための分離板１１１を備えている。
【０００４】
ところで、この図８に示す定着装置には、下記のような、耐久性とベルト温度の安定性の問題があった。
例えば、熱源であるセラミックヒータ（加熱ローラ１０１）と定着ベルト１０４内面の摺動による耐磨耗性が不十分であり、長時間運転すると連続摩擦を繰り返す面が荒れて摩擦抵抗が増大し、ベルトの走行が不安定になる、もしくは、定着装置の駆動トルクが増大する等の現象が生じる。その結果、画像を形成する転写材のスリップが生じ画像のずれが生じる、または、駆動ギヤに係る応力が増大しギヤの破損を引き起こす、という不具合が発生する。
それに対し、無端状の定着ベルトを、定着ローラ及び加熱ローラに張り渡すのではなく、回転体（無端ベルト）の内面に摺接する、定着ベルトのガイドとしての固定部材（金属パイプ）を有している定着装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
図９は、かかる構成を有するフィルム定着方式の定着装置の構成を示す図である。
図９に示す定着装置は、発熱体としてのセラミックヒータ１２２と、加圧部材としての加圧ローラ１２０との間に、定着ベルトとしての耐熱性フィルム（定着フィルム）１２１を挟ませて、ニップ形成部材１２５により、定着フィルム１２１と加圧ローラ１２０との間にニップ部を形成する。なお、ニップ部には、メッシュ状の潤滑シート１２４を配置する。
定着フィルム１２１の内側部には、パイプ状の金属よりなり、定着フィルム１２１の内面に摺接する（固定されて回転しない）とともに、内部に設けたヒータ１２２の輻射熱（輻射光）により加熱されて定着ベルト１２１を加熱する加熱部材としてのパイプ状金属体１２３が設けられている。
なお、定着フィルム１２１の表面温度は、温度検知手段（サーミスタ）１２８により計測される。
【０００６】
そして、定着ニップ部のフィルムと加圧ローラ１２０との間に画像定着すべき未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して、フィルムと一緒に挟持搬送させることで、定着ニップ部においてセラミックヒータ１２２の熱が定着フィルム１２１を介して記録材に与えられ、また、定着ニップ部の加圧力にて未定着トナー画像を記録材面に熱圧定着させる。
なお、パイプ状金属体１２３内には、ヒータ１２２に加えて、ニップ形成部材１２４を支持する支持体１２７が設けられているが、パイプ状金属体１２３は、定着ベルトの形状を維持する機能をも有する。
このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒータ及びフィルムとして低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができるとともに、画像形成装置の画像形成実行時のみ熱源としてのセラミックヒータに通電して所定の定着温度に発熱させた状態にすればよく、画像形成装置の電源オンから画像形成を実行可能な状態となるまえの待ち時間が短く（クイックスタート性）、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい（省電力）等の利点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図９に示す定着装置では、定着ベルトの走行ガイドとして、また定着ベルトを加熱する加熱部材として、定着ベルトの内部にパイプ状金属部材を設けているため、構成が複雑になるという問題がある。
ただし、パイプ状金属部材を取り除き、ヒータの熱を反射板により輻射することにより定着ベルトを加熱する構成にした場合、定着ベルトの挙動が分離板近傍で安定せず、定着ベルトとの分離板とのギャップが適正な距離とならず、記録材の分離性が不安定となるという問題がある。
特許文献２には、定着ベルトの回転ガイドとしてベルト両端のフランジを用いる構成が記載されているが、この構成では、定着ベルトの長手方向においてフランジ部以外（中央部など）の定着ベルトの分離板近傍の挙動をコントロールしづらいという問題がある。
本発明は、かかる問題点を鑑み、簡単な構成で定着ベルトの分離板近傍の挙動を安定させ、定着ベルトと分離板とのＧａｐを適正に維持し、紙の分離性を安定させることが可能な定着装置及びこれを備えた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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、所定方向に回転する加圧手段と、熱源により加熱されるとともに、前記加圧手段に圧接されて定着ニップ部を形成しつつ連れ回りする無端状のベルト部材と、前記定着ニップを通過する記録媒体を前記ベルト部材から分離させる分離手段と、前記ベルト部材が前記分離手段に接近することを規制する規制手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成したので、本発明によれば、ベルト部材が分離手段に接近することを規制する規制手段を設けたことで、定着ベルトのばたつきを抑えることができるため、定着ベルトの挙動を安定させ、安定した分離性を確保できる
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る定着装置を適用可能な画像形成装置の構成の一例を示す図。
【図２】本実施形態に係る定着装置の比較例を示す図。
【図３】図２に示す定着装置における定着ベルトの長手方向断面を示す図。
【図４】図２（ｂ）における領域Ａの拡大図。
【図５】定着ベルトが撓んだ場合の定着ベルトと分離板との関係を示す図。
【図６】本実施形態に係る定着装置の構成を示す図。
【図７】図６（ｂ）における領域Ｂの拡大図。
【図８】ベルト定着方式を採用した定着装置の構成の一例を示す図。
【図９】フィルム定着方式の定着装置の構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る定着装置を適用可能な画像形成装置の構成の一例を示す図である。
図１に示す画像形成装置はイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色トナーから一画像を形成する装置であり、それぞれが中間転写ベルト３に接触しながら図中Ａの方向に回転駆動する像担持体として４つの感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、これらの感光体ドラムを一様に帯電する帯電装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋと、帯電された感光体ドラム上にレーザー光により露光走査して静電潜像を形成する書き込みユニット８と、各感光体上の静電潜像を現像する現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを備えている。
また、図示しない搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋに補給するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが充填されたトナーボトル１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを備えている。
【００１２】
画像形成装置１においてカラー画像を得る過程について説明する。
転写材カセット５内にセットされた用紙などの転写材Ｐが、給紙コロ６でフィードされ２次転写ローラ１３と中間転写ベルト３との間のニップＮ１に搬送される。
次に転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに電圧が印加され各感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上のトナーが、中間転写ベルト３上に順次転写されていく。
このとき、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト３の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト３の搬送方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
中間転写ベルト３上に形成された画像は、２次転写ローラ１３の位置まで搬送され転写材Ｐに２次転写される。
各色のトナー像が転写された転写材Ｐは定着ユニットとしての定着装置１０に搬送されて熱定着され排紙ローラ１２で排紙される。
【００１３】
本発明に係る実施形態の定着装置１０は、加圧ローラ（加圧手段の一例）２０及び定着ベルト（ベルト部材の一例）２１を備えており、転写材Ｐは、これらの両回転体が形成する定着ニップ部において、熱定着を施される。
この点において、本実施形態の定着装置１０は、図９で説明した定着装置と類似した構成を備えているが、本実施形態の定着ベルト２１は、図９の定着ベルトが備えていたような、定着ベルト２１の回転ガイド及び定着ベルト２１を加熱する加熱手段として機能するパイプ状の金属部材を備えていない。
定着ベルト２１の加熱手段としては、定着ベルト２１の内面側に反射板を設け、加熱源よりの輻射熱を定着ベルト２１の内面に反射して定着ベルト２１を加熱する。
そして、定着ベルト２１の回転（走行）時の挙動を安定させるための手段として、定着ベルト２１に接触してその走行を規制する（定着ベルト２１が分離板２７に接近することを規制する）規制手段を備えている。
【００１４】
ここで、本実施形態に係る定着装置の特徴を説明するのに先立って、定着ベルト２１の内面側に回転ガイドとなるパイプ状の部材を設けない本実施形態の構成において、定着ベルトの走行を規制する規制部材を設けないことで発生する問題点を説明する。
なお、以下に説明する構成は、規制部材を設けない点以外は本実施形態と同一の構成である。
図２は、定着ベルト２１の回転ガイドとなる金属パイプを、定着ベルト内面側に設けない場合に発生する問題点を説明する図であり、（ａ）は定着装置の概略斜視図、（ｂ）は回転軸方向の断面図である。なお、図２において、定着ベルト及び加圧ローラを収容する定着カバーは、図示を省略している。
また、図３は、図２における定着ベルト２１の長手方向断面を示す図である。
さらに、図４は、図２（ｂ）における領域Ａの拡大図である。
【００１５】
図２に示す定着装置１０は、定着カバー内部に加圧ローラ（加圧手段の一例）２０と、加圧ローラの回転により連れ回り駆動される無端状の定着ベルト２１とを有している。
定着ベルト２１の内周面側には、ハロゲンヒータ等の放射加熱源（以下、ヒータと記載する）２２と、定着ベルト２１内面と直接（もしくは、摺動シートを介して間接的に）当接して加圧体２０との間で定着ニップＮ２を形成するニップ形成部材（ニップ形成手段）２３と、ニップ形成部材２３にかかる荷重を受け止める金属の構造体（加圧ステー）２４と、図３に示すように両端部で定着ベルト２１を保持する樹脂あるいは金属製のフランジ２５と、定着ベルト２１とは反対側に放射されるヒータ２２の輻射熱を定着ベルト２１に反射させる反射手段としての反射板２６と、ニップＮ２の出口（下流）近傍に設けられた、転写材を定着ベルト１２から分離するための分離手段としての分離板２７と、を備えている。
なお、フランジ２５には、ヒータ２２や加圧ステー２４を定着ベルト２１内側に通した状態で回転可能とするための開口部を有することが望ましい。
【００１６】
また、図２（ｂ）ではニップＮ２の形状が凹形状であるが、平坦形状やその他の形状であってもよい。
ただし、ニップの形状が凹形状の方が、転写材先端の排出方向が加圧ローラ２０寄りになり、定着ベルト２１からの転写材の分離性が向上するのでジャムの発生を抑制することが出来る。
【００１７】
加圧ローラ２０は、中空の金属ローラ２０ａの表面にシリコーンゴム層２０ｂを形成し、離型性を得るために、さらにその表面に離型層（ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）層）を形成している。
加圧ローラ２０は、画像形成装置１に設けられたモータなどの駆動源から長手方向端部に設けたギヤ２０ｃを介して駆動力が伝達され、回転する。
また、加圧ローラ２０は、図示しないスプリングなどにより定着ベルト２１側に押し付けられており、表層のシリコーンゴム層２０ｂが押しつぶされて変形することにより、所定のニップ幅を有している。
さらに、加圧ローラ２０（金属ローラ２０ａ）は中実のローラであっても良いが、中空の場合の方が、熱容量が少なく済む利点がある。また、加圧ローラ２０にもハロゲンヒータなどの加熱源を有していても良い。
【００１８】
シリコーンゴム層２０ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２０内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルトの熱が奪われにくくなるので、より望ましい。
また加圧ローラ２０として、中空の金属軸部に弾性層を設け、さらにその表面に離型層を設けた例が多いが、このような加圧ローラ２０において、通紙範囲外の端部のみ離型層をなくして弾性層を露出（以降、グリップ部）させて表層を高摩擦にすることで、定着ベルト２１を連れ回りさせる構成の定着装置も存在する。なお表面の離型層とグリップ部には段差があっても構わない。
【００１９】
定着ベルト２１はニッケルやＳＵＳ（ステンレス）などの金属ベルトやポリイミドなどの樹脂材料を用いた無端ベルト（もしくはフィルム）とするが、その表層にはＰＦＡまたはＰＴＦＥ層などの離型層を有し、トナーが付着しないように離型性をもたせている。
定着ベルト２１の基材とＰＦＡまたはＰＴＦＥ層の間にはシリコーンゴムの層などで形成する弾性層を備えていても良い。
このシリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり定着性が向上するが、未定着画像を押しつぶして定着するときにベルト表面の微妙な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部にユズ肌状の跡が残るという不具合が生じる。
これを改善するにはシリコーンゴム層を１００μｍ以上設ける必要がある。シリコーンゴム層の変形により、微妙な凹凸が吸収されユズ肌画像が改善する。
加圧ステー２４は、ステンレスやアルミなどの金属からなる。
反射板２６としては、本実施形態ではアルミ基材の表面に銀を蒸着したものを用いた。銀は輻射率が低いためハロゲンヒータ２２から照射される加圧ステー側に向かう輻射熱を反射させて、定着ベルト２１の熱吸収効率を向上させることができる。
図２に示す例では、加圧ステー２４に反射板２６が固定されているが、反射板２６を可動としてもよい。もちろん、反射板２６の材質はアルミ基材に銀を蒸着したものに限られない。
【００２０】
また、図４に詳しく拡大して示すように、定着装置においては、理想位置２１Ａにある定着ベルト２１から概ね１ｍｍ以下の微小なＧａｐ２８を保って、金属板などの分離板２７が配置されている。
これは、定着ベルト２１から転写材Ｐが自然分離できなかった際に強制的に転写材を分離させ、定着ベルトに巻きついてジャムにならないように設けるものである。
分離板２７は、定着ベルト２１と適正なＧａｐ２８を保つことが必要である。これは、Ｇａｐが広すぎると、転写材を分離することができないからである。
【００２１】
しかしながら、薄肉の定着ベルト２１を用いた定着装置の場合、定着ベルト２１の強度が低いため、図９に示したような定着ベルト２１が回転（走行）する際のガイド（金属パイプ）がない場合、定着ベルト２１のたわみやばたつきが発生し、分離板２７と定着ベルト２１とのＧａｐ２８が安定しない。
そのため、分離板２７と定着ベルト２１とのＧａｐ２８が小さいと、図５に示すように、定着ベルト２１が分離板２７に接近することで、両者が接触して定着ベルト２１に傷が付いたり、破損したりする恐れがある。
ところが、定着ベルト２１の走行挙動のばらつきを見越して、定着ベルト２１が分離板２７に接触しないようにあらかじめ分離板２７のＧａｐ２８を大きく取ると、転写材の分離性の余裕度が低下してしまう問題がある。
そこで、上述したように、本実施形態では、定着ベルト２１の走行挙動のばらつきを抑制するための規制部材を、定着ベルト２１の外周面側に設けた。
【００２２】
図６は、本実施形態に係る定着装置の構成を示す図であり、（ａ）は定着装置の概略斜視図、（ｂ）は回転軸方向の断面図である。
図２と同様に、定着ベルト及び加圧ローラを収容する定着カバーは図示を省略している。
図６に示すように、本実施形態では、分離板２７先端の近傍に、定着ベルト２１の外周面に接触して定着ベルトの走行挙動を規制する（定着ベルト２１が分離板２７に接近することを規制する）規制部材（当接部材）３０を備えている。
【００２３】
図７は、図６（ｂ）における領域Ｂの拡大図である。
なお、当接部材３０を設けた以外は、図２の構成とほぼ同一であり、共通する部材には同じ符号を付して個々の説明は省略する。
当接部材３０を設けたことで、図６に示すように、定着ベルト２１の回転（走行）時の挙動が安定し、且つ、定着ベルト２１が分離板２７に接近することなく両者のＧａｐも適正に保たれるため、分離板２７による安定した分離性を確保できる。
当接部材３０としては、ローラ形状の回転体を採用することで配置も容易となり、なおかつ定着ベルト２１の摺動負荷にもなりづらいために好適である。
【００２４】
また、当接部材３０の表面をフッ素樹脂などの離型性部材とすれば、トナーの付着・固着などによる異常画像などが発生しづらくなり、また摩擦抵抗も小さいため定着ベルト２１への負荷を小さくして定着ベルトへのダメージ（傷など）を防止することが出来る。
なお、図示しない加圧部材により、当接部材３０を定着ベルト２１に対して加圧（押圧）するようにしたり、図示しない駆動機構により回転駆動するようにしてもよい。
当接部材３０を加圧又は駆動をすることで、当接部材３０の回転が安定し、定着ベルト２１と線速差が生じるなどして定着ベルト２１に負荷がかかり、傷が発生することを防止できる。
当接部材３０に駆動機構を設けない場合は、製品コストを抑えることが可能である。
当接部材３０を、定着ベルト２１に対して加圧しない場合は、定着ベルト２１への負荷を極力減らすことができ、また製品コストを押さえることが出来る。定着ベルト２１と当接部材３０との平行度が悪い場合などに生じる当接部材３０の回転ムラや、回転しない場合の定着ベルト２１へのダメージを防止することができる。
なお、規制部材３０は、定着ベルト２１と接触せず、定着ベルト２１と任意のギャップをおいて設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００２５】
１  画像形成装置、２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）  感光体ドラム、３  中間転写ベルト、
４（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）  現像装置、５  転写材カセット、６  給紙コロ、７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）  帯電装置、８  書き込みユニット、９（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）  転写ローラ、
１０  定着装置、１１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）  トナーボトル、１２  排紙ローラ、１３  二次転写ローラ、Ｎ２  定着ニップ、２０  加圧ローラ、２０ａ  金属ローラ、２０ｂ  シリコーンゴム層、２０ｃ  ギヤ、２１  定着ベルト、２２  ハロゲンヒータ、２３  ニップ形成部材、２４  加圧ステー、２５  フランジ、２６  反射板、２７  分離板、２８  Ｇａｐ、３０  当接部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２０１０-２８６８１５公報
【特許文献２】特開２０１０-０２０２４７公報
【図１】
2013195683.tif 000003
【図２】
2013195683.tif 000004
【図３】
2013195683.tif 000005
【図４】
2013195683.tif 000006
【図５】
2013195683.tif 000007
【図６】
2013195683.tif 000008
【図７】
2013195683.tif 000009
【図８】
2013195683.tif 000010
【図９】
2013195683.tif 000011