(57)【要約】【課題】定着部材の劣化を抑え、且つ生産性を落とすことなく、薄紙であっても確実に分離でき、厚紙に対しても高い定着性を維持する定着装置を提供する。【解決手段】加熱手段を備える定着回転部材と、その対向位置に配設される加圧回転ユニットとで定着ニップを形成し、記録媒体を挟持搬送しながら記録媒体上の未定着トナーに熱を加え記録媒体にトナー像を定着させる定着装置において、前記加圧回転ユニットが、複数のローラに張架されたベルト部材を有して構成され、前記複数のローラが少なくとも、定着ニップを形成する加圧ローラと、定着ニップよりも記録媒体搬送方向の下流位置に配置される分離ローラとで構成され、更に前記加圧回転ユニットには前記ベルト部材に記録媒体を吸着させる吸着手段が付設され、分離ローラの位置で記録媒体がベルト部材から分離する。【選択図】図２
2013235133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を備える定着回転部材と、その対向位置に配設される加圧回転ユニットとで定着ニップを形成し、記録媒体を挟持搬送しながら記録媒体上の未定着トナーに熱を加え記録媒体にトナー像を定着させる定着装置において、
前記加圧回転ユニットは、複数のローラに張架されたベルト部材で構成され、前記複数のローラは少なくとも、定着ニップを形成する加圧ローラと、定着ニップよりも記録媒体搬送方向の下流位置に配置される分離ローラとを有して構成され、更に前記加圧回転ユニットには前記ベルト部材に記録媒体を吸着させる吸着手段が付設され、分離ローラの位置で記録媒体がベルト部材から分離することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ベルト部材を帯電させるバイアス印加部が設けられ、記録媒体を前記ベルト部材に静電吸着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】
帯電したベルト部材の電荷を除去する除電部材を、前記分離ローラの記録媒体分離位置近傍に備え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】
加圧ベルトの少なくとも表面が、定着回転部材の表面よりも記録媒体に対するタック性が高い材質で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
定着回転部材が少なくとも芯金とその外周を覆う弾性体により構成されたローラであり、加圧ローラの表面硬度が定着ローラの硬度よりも高く設定されることで、定着ニップの出口で記録媒体が加圧ローラ寄りに向くことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所謂電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
定着装置の定着プロセスでは、転写紙等の記録媒体上に担持されたトナー像に熱と圧力を加えることでトナーを溶融し、トナー像を記録媒体に定着させるので、溶融トナーと定着部材（定着ローラや定着ベルト）との間には溶融トナーの粘性による付着力が発生する。このため定着装置は、定着部材と記録媒体を分離させる分離機能を備える必要がある。
【０００３】
最も単純な分離手段としては、ニップ部の曲率で記録媒体を分離させる方法である。ニップ部の曲率が大きいほど記録媒体は定着部材から分離し易くなる。しかしながら、様々な記録媒体に対し、特に厚紙に対して良好な定着性を維持するためには、一定の加圧力の下で所定のニップ時間が必要であり、例えばローラ対による定着ニップ形成においては、ローラの適切な弾性だけでなく、或る程度のローラ径（曲率が小さくなる）を要する。そのために定着性維持のためにローラ対の曲率は制限される。他方、厚紙に適した条件下では、薄紙が定着部材に必要以上に付着して分離し難くなる。つまり、薄紙の分離と厚紙の定着性の両立には多くの課題がある。
【０００４】
過去において、厚紙の定着性を維持するために、厚紙通紙時にはプロセス線速を減速させ、定着ニップ時間を確保することも考えられたが、プロセス線速の減速は画像形成の生産性の低下を招くことになり、問題である。
【０００５】
高い定着性能を維持しながら、記録媒体を定着部材から安定的に分離するための提案としては、例えば特許文献１から、対向ローラと定着ニップを形成する定着ベルトの内周側であって定着ニップの記録媒体搬送方向下流側に剥離パッドを配置して、この剥離パッドを通過する領域で定着ベルトが幅方向中央部と両端部とで異なる屈曲形状を描きながら移動するように形成された構成が知られている。これは、既述の曲率分離の確実性を高める構成といえるが、定着ベルトの幅方向中央部と両端部とで異なる屈曲形状を描きながら移動するので、定着ベルトの負担が非常に大きく、ベルトの製品寿命にマイナスであるだけでなく、ベルト表面の劣化が幅方向中央部と両端部とで経時的にずれ、記録媒体のトナー担持面に接する表面平滑性に差がでて定着性の点でも問題となり得る。更には、剥離案内板を定着ニップ出口側に配置しているが、この剥離案内板は定着ベルトに摺擦するので、定着ベルトの耐久品質に関して一段と望ましくない。
【０００６】
また曲率分離の別の構成として、定着ベルトの定着ニップ下流側で張架された小径ローラを用いる構成も知られている（特許文献２）。しかしながら、このような構成では、定着ニップ部と小径ローラの間で画像劣化を引き起こしてしまう虞がある。これは、定着ニップ部と分離部の間の低ニップ圧領域においては、記録媒体やトナーが加熱され、記録媒体中の水分が気化して水蒸気となったり、トナー中の空気が熱膨張する等して、定着ベルトと記録媒体との間にエアーギャップ（気泡）が生じ、未定着トナーが乱され易くなるためである。
【０００７】
更に定着部材から記録媒体を容易に分離するための構成の提案として、特許文献３、特許文献４等もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、上記従来技術の問題に鑑みて、定着部材の劣化を抑え、且つ生産性を落とすことなく、薄紙であっても確実に分離でき、厚紙に対しても高い定着性を維持する定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、上記課題は、加熱手段を備える定着回転部材と、その対向位置に配設される加圧回転ユニットとで定着ニップを形成し、記録媒体を挟持搬送しながら記録媒体上の未定着トナーに熱を加え記録媒体にトナー像を定着させる定着装置において、前記加圧回転ユニットが、複数のローラに張架されたベルト部材を有して構成され、前記複数のローラが少なくとも、定着ニップを形成する加圧ローラと、定着ニップよりも記録媒体搬送方向の下流位置に配置される分離ローラとで構成され、更に前記加圧回転ユニットには前記ベルト部材に記録媒体を吸着させる吸着手段が付設され、分離ローラの位置で記録媒体がベルト部材から分離することによって、解決される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定着ニップで定着回転部材からの分離を行い、分離ローラの位置で加圧ベルトからの分離を行うことで、記録媒体の各部材からの分離機能をそれぞれ分けることができる。つまり定着ニップで高い定着性を維持しながら、まず確実に定着回転部材から記録媒体を分離させ、その後に加圧ベルトから記録媒体を分離させる。加圧ベルトは定着画像の裏面側から接しているので画像劣化を発生させることなく、分離ローラまで記録媒体を搬送することができる利点も有している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の概略構成図である。
【図２】定着装置の主要構成図である。
【図３】帯電したベルト部材の電荷を除去する除電部材を示す分離ローラ近傍の拡大部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明を適用する画像形成装置の一例を示す概略構成図である。同図において符号１００は画像形成装置としてのタンデム型中間転写式の画像形成装置本体、２００は該画像形成装置本体１００を載せ、複数の給紙トレイ４４を備えた給紙装置をそれぞれ示す。また、画像形成装置本体１００の内部には複数の画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色を示し、以下では添え字を時に省略する）が並設されたタンデム型中間転写式の画像形成部（以下、タンデム型画像形成部という）２０が設けられている。画像形成部２０の下方には、無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルトという）１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数の支持ローラ１４、１５、１５’、１６等に掛け回されて図中時計回りに回転搬送可能である。
【００１３】
この図示例では、中間転写ベルト１０の最下方でベルトを掛け回す支持ローラ（二次転写対向ローラ）１６のベルト移動方向下流側に、中間転写ベルト用のクリーニング装置１７が設けられている。クリーニング装置１７は画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するものである。
【００１４】
支持ローラ１４と支持ローラ１５の間で水平に張り渡された中間転写ベルト１０上には、その移動方向に沿って、４つの画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが横に並んで配置されタンデム型画像形成部２０を構成する。このタンデム型画像形成部２０の各画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像を担持する像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを有している。
【００１５】
そして、このタンデム型画像形成部２０の上方には、２つの露光装置２１が設けられている。各露光装置２１はそれぞれ２つの画像形成手段（１Ｙと１Ｍ、１Ｃと１Ｋ）に対応しており、例えば２つの光源装置（半導体レーザ、半導体レーザアレイあるいはマルチビーム光源等）とカップリング光学系、共通の光偏向器（ポリゴンミラー等）、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色の画像情報に応じて各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋに露光を行い、静電潜像を形成する。
【００１６】
また、各画像形成手段１の感光体ドラム４０の周囲には、上記露光に先立って各感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置、露光装置２１によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ、感光体ドラム上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置が設けられている。更に、各感光体ドラムから中間転写ベルト１０にトナー画像を転写する一次転写位置には、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋに対向するように一次転写手段の構成要素としての一次転写ローラ６２Ｙ、６２Ｍ、６２Ｃ、６２Ｋが設けられている。
【００１７】
中間転写ベルト１０を支持する複数の支持ローラのうち、画像形成手段１Ｋ寄りのベルト移動方向下流側にある支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラであり、不図示の駆動伝達機構（ギヤ、プーリ、ベルト等）を介してモータと接続されている。また、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、不図示の移動機構により、駆動ローラ１４よりベルト移動方向上流側にある支持ローラ１５、１５’を移動させて、中間転写ベルト１０をイエロー、シアン、マゼンタの感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃから離間させることが可能になっている。
【００１８】
中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部２０と反対の側には、二次転写装置２２が備えられている。この二次転写装置２２は、図示例では、二次転写対向ローラ１６に二次転写ローラ１６’を押し当て、転写電界を印加することで中間転写ベルト１０上の画像を記録媒体としてのシート状の転写紙Ｓに転写する。
【００１９】
また、二次転写装置２２の用紙搬送方向下流側には、転写紙Ｓ上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５では、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てている。定着ベルト２６は少なくとも２つの支持ローラに掛け回されており、少なくとも一方のローラには加熱手段（ヒータ、ランプあるいは電磁誘導式の加熱装置等）が設けられている。図示例では、このような加熱手段を内蔵した加熱ローラと、定着ローラと、テンションローラが示されている。
【００２０】
二次転写装置２２で画像が転写された転写紙Ｓは、２つのローラ２３に支持された搬送ベルト２４により定着装置２５へと搬送される。もちろん、搬送ベルト２４の箇所は、固定されたガイド部材でもよく、また、搬送ローラや搬送コロ等で代替されてもよい。
【００２１】
なお、図示例では、このような二次転写装置２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム型画像形成部２０と平行に、転写紙Ｓの両面に画像を記録すべく転写紙Ｓを反転して搬送するシート反転装置２８が備えられている。
【００２２】
次に、本実施の形態に係る定着装置２５について説明する。図２は定着装置２５の概略構成を示す側断面図である。定着装置２５は、加熱部材の一例としての定着ベルトユニットと、定着ベルトユニットに対して圧接配置された加圧ベルトユニットとで主要部を構成している。
【００２３】
定着ベルトユニットは、無端状の定着ベルト３０と、その内側で定着ベルトを張架しながら回転駆動する定着ローラ３１と、ハロゲンヒータ３２等を備えて定着ベルト３０に熱を与える加熱ローラ３３と、内側から定着ベルト３０を張架するテンションローラ３４とから構成されている。定着ベルト３０は、厚さ８０μｍ程度のポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の外周面側に積層された厚さ２００μｍ程度のシリコーンゴムから成る弾性体層と、更には弾性体層上にフッ素樹脂被覆された厚さ２０μｍ程度のＰＦＡから成る離型層とで構成されている。離型層は、定着ベルトとトナーとの付着力を低減させ、定着ベルトから転写紙を分離し易くするために形成されるものである。
【００２４】
一方、加圧ベルトユニットは、定着ローラ３１に対向する位置に加圧ローラ３５を備え、その用紙搬送方向下流位置に比較的小径の分離ローラ３６を配置し、これらローラにより加圧ベルト３７を張架する構成となっている。加圧ベルト３７は定着ベルト３０よりもタック性が高い材質を選択する。例えばシリコーンゴムから成る単層ベルトを用いる。このような材料構成を採用することにより、定着ニップを通過する転写紙を積極的に加圧ベルト側に引き寄せ、定着ベルト３０から転写紙をより確実に分離させることができる。
【００２５】
更に、転写紙を加圧ベルトユニットに吸着させるために、定着ニップよりもベルト移動方向上流側でベルト外周面側から接触する帯電ローラ３８が備えられている。帯電ローラ３８は、その芯金に不図示の高圧電源から印加されるようになっており、芯金の外周はシリコーンゴムにカーボンブラック等の導電剤を配合させ抵抗値を１０６〜１０９Ωｃｍ程度に調整されている。この帯電ローラ３８に例えば３ｋＶ程度の高圧を印加することにより、加圧ベルト表面を帯電させる。転写紙が定着ニップを通過した後、転写紙は加圧ベルト３８に帯電吸着され、定着ベルトユニット、つまり定着ベルト３０から引き離され、用紙搬送方向下流側の分離ローラ部で加圧ベルトから曲率分離される。分離ローラ３６の径は小さければ小さいほど確実な分離に寄与するが、ローラの剛性を加味してφ２０ｍｍ程度とするのが好適である。
【００２６】
分離ローラ部において、加圧ベルトの静電吸着力を弱めるために除電部材を配置することも考えられる。具体的には、図３に示すように、分離ローラ部の曲率分離位置近傍に、耐熱に優れた導電性繊維で構成された除電ブラシ３９を配置させることで、静電吸着力を弱めることができる。
【００２７】
また、定着ローラ３１と加圧ローラ３５がベルト３０，３７を介してニップする状態において、定着ローラ３１は、加圧ローラ３５の加圧によってニップ出口が下向きに撓むよう、両ローラの硬度を選択することも考えられる。例えば定着ローラ３１を、アルミニウムの円筒ローラの外周を弾性ゴム層で形成した外径φ６０ｍｍのローラとし、加圧ローラ３５を、厚さ２mm程度のアルミニウムの円筒ローラで外径φ６５ｍｍとする。このような構成とすることでニップを通過する転写紙の先端は下向き（加圧ベルト側）に定着ニップから排出され、ニップ出口で定着ベルトと記録紙とがより確実に分離される。
【００２８】
なお、静電吸着に代えて、加圧ベルト３７に無数の孔を形成して、ベルト内周側からエア吸引して転写紙の吸引を行うことも可能である。
その他、定着ベルトの分離位置には、万が一転写紙が定着ベルトから分離できなかった場合に備えて、定着ベルトに分離爪を近接させておいてもよい。また、帯電バイアスは転写紙の種類（紙厚等）に応じてその出力を適正な出力、又はオフするよう制御してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
２５  定着装置
３０  定着ベルト
３１  定着ローラ
３２  ハロゲンヒータ
３３  加熱ローラ
３４  テンションローラ
３５  加圧ローラ
３６  分離ローラ
３７  加圧ベルト
３８  帯電ローラ
３９  除電ブラシ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００７−６５０８２号公報（特許第４６０９２４０号公報）
【特許文献２】特開２００３−１９５６６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−７８７４７号公報
【特許文献４】特開２００５−２４１７２３号公報（特許第４３０４０９７号公報）
【図１】
2013235133.tif 000003
【図２】
2013235133.tif 000004
【図３】
2013235133.tif 000005