(57)【要約】【課題】定着ベルトへ付着するＷＡＸが起因となって生じる画像品質の低下を、低コストで且つ装置の過剰な大型化をすることなく防止できる定着装置を提供すること。【解決手段】回転自在に設けられた定着ベルト２０９と、該定着ベルト２０９の外周側を加圧し、定着ニップ部Ｎを形成する加圧部材２１０と、前記定着ベルト２０９を加熱する加熱手段２０８ｈと、を備え、前記定着ニップ部Ｎで未定着画像が形成された記録媒体Ｐを挟持搬送して当該記録媒体Ｐに画像を定着せしめる定着装置２００であって、前記定着ニップ部Ｎの前記記録媒体Ｐの出口近傍であり、且つ、前記定着ベルト２０９の内周側に接触して設けられ、当該接触位置における定着ベルト２０９の曲率を小ならしめる曲率変更部材１０１をさらに備え、該曲率変更部材１０１は、前記定着ニップ部Ｎを形成する部材とは独立で設けられていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられた定着ベルトと、
該定着ベルトの外周側を加圧し、定着ニップ部を形成する加圧部材と、
前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、を備え、
前記定着ニップ部で未定着画像が形成された記録媒体を挟持搬送して当該記録媒体に画像を定着せしめる定着装置であって、
前記定着ニップ部の前記記録媒体の出口近傍であり、且つ、前記定着ベルトの内周側に接触して設けられ、当該接触位置における定着ベルトの曲率を小ならしめる曲率変更部材をさらに備え、
該曲率変更部材は、前記定着ニップ部を形成する部材とは独立で設けられていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記曲率変更部材は、当該定着装置の動作条件によって前記定着ベルトとの当接角度が変化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】
前記動作条件は、前記定着ベルトの回転速度であ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】
前記曲率変更部材は、前記定着ベルトの少なくとも通紙範囲全長にわたって配置されてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記曲率変更部材は、前記定着ベルトと接触する面の表層に摺動を抑制する摺動層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６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置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、定着装置および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、及びこれらの複合機などの画像形成装置では、定着装置を用いて画像を定着して記録画像として出力している。このような画像形成装置では、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング・除電等を繰り返して像担持体に順次トナー画像を形成し、そのトナー画像をシート・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に逐次転写・定着して記録画像を出力する電子写真方式が広く用いられている。
この電子写真方式の画像形成装置では、トナー画像転写後の記録媒体を加熱された定着部材と加圧部材との間に通し、搬送しながらその記録媒体上のトナー画像を定着する、いわゆる加熱加圧方式の定着装置を用いた定着方法が近年の主流となっている。
【０００３】
加熱加圧方式の定着装置としては、例えば、その内周に加熱ローラを有する定着ベルトと、加圧ローラとで形成されるニップ部に、未定着のトナー画像が形成された記録媒体を通過させることにより記録媒体上にトナー画像を定着させるものがある。このとき、トナーは溶融すると粘着性を有するようになるため、トナーのオフセットや、記録媒体の定着ベルトへの巻きつきの問題が発生する。これらの問題に対しては、一般的には定着ベルト表面にフッ素樹脂などの材料で構成された離型層を設けたり、トナーに離型剤であるＷＡＸを含有させたりすることで問題の改善を図ってきた。
【０００４】
しかしながら、ＷＡＸを含有したトナーでは、ニップ部の出口で画像が定着ベルトから分離される際に、トナーから染み出したＷＡＸが定着ベルトへ付着し、この定着ベルトに付着したＷＡＸが画像品質の劣化を引き起こす。
すなわち、定着ベルト上のＷＡＸが付着した箇所では離型性が部分的に高くなるため、定着ベルトの二周目においてその箇所で定着された画像は周囲に対して光沢度が高くなり、一枚の記録媒体上の画像の中で光沢度に差が生じ、画像品質が低下するという問題があった。
また、特許文献１（特開２００２−２４４３３１号公報）に記載されているように、定着ベルトにＷＡＸが付着した箇所は、定着ベルトの二周目においてその箇所が非画像部である場合、非画像部にＷＡＸが付着して前回定着時の画像部分の形跡を投影してしまうという問題がある。かかる問題は、特にＯＨＰフィルムのような透明な記録媒体であると定着ベルトから移行したＷＡＸによる透明性の低下がより明確に観察される。
【０００５】
このような問題の解決手段として特許文献１には、定着ベルト表面にローラを押し当ててＷＡＸを回収する方式が開示されている。
しかしながら、ローラを押し当てる方式では回収したＷＡＸの定着ベルトへの再付着が生じてしまい、この再付着に対してローラ上からさらにＷＡＸを除去しようとすれば他の部材を設けることでコストアップや定着装置の大型化につながる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、定着ベルトへ付着するＷＡＸが起因となって生じる画像品質の低下を、低コストで且つ装置の過剰な大型化をすることなく防止できる定着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】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明に係る定着装置は、回転自在に設けられた定着ベルトと、該定着ベルトの外周側を加圧し、定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、を備え、前記定着ニップ部で未定着画像が形成された記録媒体を挟持搬送して当該記録媒体に画像を定着せしめる定着装置であって、前記定着ニップ部の前記記録媒体の出口近傍であり、且つ、前記定着ベルトの内周側に接触して設けられ、当該接触位置における定着ベルトの曲率を小ならしめる曲率変更部材をさらに備え、該曲率変更部材は、前記定着ニップ部を形成する部材とは独立で設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、定着ベルトへ付着するＷＡＸが起因となって生じる画像品質の低下を、低コストで且つ装置の過剰な大型化をすることなく防止できる定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。
【図３】ニップ形状変更部材１０１の定着ニップ部Ｎの出口側の先端から変曲点Ｘまでの距離に対する画像品質の関係を表すグラフである。
【図４】本発明に係る定着装置の他の実施の形態における構成を示す概略図である。
【図５】本発明に係る定着装置のさらにその他の実施の形態における構成を示す概略図である。
【図６】図３におけるニップ形状変更部材１０１付近の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る定着装置は、回転自在に設けられた定着ベルト２０９と、該定着ベルト２０９の外周側を加圧し、定着ニップ部Ｎを形成する加圧部材２１０と、前記定着ベルト２０９を加熱する加熱手段２０８ｈと、を備え、前記定着ニップ部Ｎで未定着画像が形成された記録媒体Ｐを挟持搬送して当該記録媒体Ｐに画像を定着せしめる定着装置２００であって、前記定着ニップ部Ｎの前記記録媒体Ｐの出口近傍であり、且つ、前記定着ベルト２０９の内周側に接触して設けられ、当該接触位置における定着ベルト２０９の曲率を小ならしめる曲率変更部材１０１をさらに備え、該曲率変更部材１０１は、前記定着ニップ部Ｎを形成する部材とは独立で設けられていることを特徴とする。
本発明では、定着ニップ部Ｎの出口部で画像が定着ベルト２０９から分離される速度（分離速度）を遅くすることで、定着ベルト２０９上へのＷＡＸ付着を抑制することができる。分離速度を遅くすることで、ＷＡＸは定着ベルト２０９と画像の表面性の差を感じやすくなり、ＷＡＸが付着しにくい性質を備えた離型層を有する定着ベルト２０９へ付着する量が減少する。
【００１１】
次に、本発明に係る定着装置について図面を参照しながらさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１２】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。
図１に示す画像形成装置２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２２０Ａと、該画像形成部２２０Ａ下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２２０Ａの上方に位置する図示しない画像読取部を有する高速機である。
【００１３】
画像形成部２２０Ａには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写ベルト２１３が配置されており、該中間転写定着ベルト２１３の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））による像を担持可能な像担持体としての感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが中間転写ベルト２１３の転写面に沿って並置されている。
【００１４】
各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、帯電装置２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ、回転過程において画像形成処理を実行する光書き込み装置２０１、現像装置２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋ、一次転写装置２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｋ及びクリーニング装置が配置されている。また、各現像装置２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋには、それぞれのカラートナーが収容されている。
【００１５】
中間転写ベルト２１３は、駆動ローラと従動ローラに掛け回されて感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋとの対峙位置において、同方向に移動可能な構成を有している。また、従動ローラの１つであるローラ２１４に対向する位置に二次転写ローラ２１５が設けられている。
【００１６】
一方、給紙トレイ２２０内部に積載された記録媒体としての用紙Ｐは、ピックロール２２１によって取り出され、搬送ロール２２２によって、搬送経路Ｒ１をレジストレーションローラ２２３、及び二次転写ローラ２１５に向かう方向に搬送される。
【００１７】
なお、本実施の形態では記録媒体として用紙（紙）を用いているが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、例えばＯＨＰフィルムなどの紙以外のものを記録媒体として用いてもよい。
【００１８】
本実施の形態の画像形成装置２００における画像形成に当たっては、感光体２０５Ｙの表面が帯電装置２０２Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０５Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置２０３Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される一次転写装置２０４Ｙにより転写ベルト２１３上に一次転写される。他の感光体２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２１３上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。
【００１９】
次に、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋから中間転写ベルト２１３上に一次転写されたトナー像は、ローラ２１４および二次転写ローラ２１５により搬送されてきた用紙Ｐに転写される。
トナー像が転写された用紙Ｐは、さらに定着装置２０６まで搬送され、定着ベルト２０９と加圧ローラ２１０との定着ニップ部Ｎにて定着が行なわれる。ついで、定着ニップ部Ｎから排出された用紙Ｐは排出経路に沿ってスタッカ２１６へ送り出される。
【００２０】
定着装置２０６は、対向部材である定着ローラ２０７と、加熱ローラ２０８と、これらに一定のテンションで架け渡された定着ベルト２０９と、該定着ベルト２０９を介して定着ローラ２０７と対向した位置で回転自在に圧接し定着ニップ部Ｎを形成する加圧部材である加圧ローラ２１０とを備える。
ここで定着ベルト２０９は、無端ベルトであり、断面構造としては、例えばニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材にシリコンゴム層などの弾性層を形成した２層構造となっている。
加熱ローラ２０８は、アルミ又は鉄の中空ローラで内部にハロゲンヒータなどのヒータ２０８ｈからなる加熱手段を有していて、定着ベルト２０９を加熱せしめる。なお、加熱手段はこれに限られたものではなく、例えばＩＨ加熱部材など周知慣用されているものを用いることができる。
【００２１】
そして、定着装置２０６の構成について以下において詳述する。
本発明に係る画像形成装置は、以下において詳述する本発明に係る定着装置を備えることで、定着ベルト２０９にＷＡＸが付着することを起因とする光沢差が発生しない高画像品質の画像が得られる。
【００２２】
＜定着装置の第１の実施の形態＞
次に、図２を参照しながら本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成について説明する。図２は、本発明に係る定着装置の一実施の形態における構成を示す概略図であって、図１に示した定着装置２０６の定着ニップ部Ｎの出口部分の拡大図である。
本実施の形態においては図２に示すように、ニップ形状変更部材１０１を定着ベルト２０９の内周側から当接させ、一方で定着ローラ２０７の回転を妨げないために定着ローラ２０７とは非接触となるように配置する。
【００２３】
このとき、ニップ形状変更部材１０１が定着ベルト２０９の内周側に存在することで、用紙Ｐと定着ベルト２０９がなす角度（分離角度）は定着ニップ部Ｎの出口近傍でθ１となり、ニップ形状変更部材１０１が存在しない場合のθ２に比べて小さくなる。分離角度が小さくなることによって、用紙Ｐが定着ベルト２０９から分離される速度（分離速度）が遅くなり、定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着が抑制される。
このように、ニップ形状変更部材１０１を定着ベルト２０９の内側に配置することによって、記録媒体Ｐが定着ベルト２０９から分離される速度を遅くし、定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を抑制することが可能となる。また、本発明では定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を、ニップ形状変更部材１０１を設けることのみで抑制することができるため、低コストである。
【００２４】
一方で、ニップ形状変更部材１０１が存在しても、定着ニップ部Ｎの出口部から離れた箇所では分離角度がθ３であって、θ２よりも大きくなっており、この箇所で分離が行われると逆に分離速度が速くなってしまう。したがって、分離角度がθ１の箇所で定着ベルト２０９と用紙Ｐが完全に分離されきっている必要がある。
そのため、ニップ形状変更部材１０１の定着ニップ部Ｎの出口側の先端から変曲点Ｘまでの距離を長めに設定する必要がある。
【００２５】
ニップ形状変更部材１０１の定着ニップ部Ｎの出口側の先端から変曲点Ｘまでの距離に対する画像品質の関係を表すグラフを図３に示す。
図３から明らかなように、所望の画像品質を達成するためには、ニップ形状変更部材の長さ（定着ニップ部Ｎの出口側の先端から変曲点Ｘまでの距離）が所定の長さを有することが好ましい。一方、ニップ形状変更部材１０１の長さが長すぎると定着ベルト２０９の周長が大きくなり、定着装置の大型化を招来するため好ましくない。
【００２６】
以上のように、定着ベルトの内側に部材を入れることでニップ形状を変えることは特開２０１１−０９０３４０号公報等で実施されている。しかしながら、特開２０１１−０９０３４０号公報では部材を入れることにより、ニップ出口部での定着ベルトの曲率を大きくすることで、定着ベルトと記録媒体との分離性能を向上させるというものである。これに対して本発明は、従来の技術とは全く逆の技術的思想に基づくものであって、定着ベルト２０９の内周側にニップ形状変更部材１０１を入れることによって曲率を小さくし、画像品質の低下を抑制するものである。
【００２７】
＜定着装置の第２の実施の形態＞
次に、本発明に係る定着装置の他の実施の形態について説明する。
図４は本発明に係る定着装置の他の実施の形態における構成を示す概略図であり、ニップ形状変更部材１０１の動作機構を示した図である。
本実施の形態におけるニップ形状変更部材１０１の動作機構は、ニップ形状変更部材１０１よりも定着ローラ２０７側にカム１０３を取り付けた支持棒１０２を配置し、定着装置の動作条件によりニップ形状変更部材１０１の上面を押し出すことで行う。駆動モータ（不図示）によって回転された支持棒１０２およびカム１０３がアーム１０４を押し出し、アーム１０４とニップ形状変更部材１０１の間に備えられたばね部材１０５によって、ニップ形状変更部材１０１の上面を押し出す。カム１０２の取り付け位置は、前方、中央、後方の三箇所（紙面垂直方向に三箇所）とし、軸方向にわたって均一に押し出しを行う。ニップ形状変更部材１０１の定着ニップ部Ｎの出口側は側面で定着装置のフレーム（不図示）に固定されており、ニップ形状変更部材１０１の上面が押し出されることにより、定着ニップ部Ｎの出口側を支点として回転し、分離角度θ１を変更することが可能となる。
【００２８】
なお、前述のとおり分離角度の変更は定着装置の動作条件によって実行され、この動作条件とは、本実施の形態では例えば定着ローラ２０７の回転速度である。本実施の形態では定着ローラ２０７が回転駆動され、この回転に伴って定着ベルト２０９が従動する。したがって、定着ローラ２０７の回転速度が速くなれば、定着ベルト２０９から用紙Ｐが分離される速度も速くなるため、定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を抑制のためにθ１を小さくして分離速度の上昇を防ぐ必要がある。
【００２９】
ここで本実施の形態では、１００〜３００ｍｍ／ｓｅｃの回転速度に対して、上記の動作機構により下記表１に示す分離角度をとる配置構成とすることで、定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着が抑制され、良好な画像品質が保たれることを確認した。回転速度以外の動作条件としては、トナーからのＷＡＸ染み出し量に影響を与える定着温度などが挙げられる。
このようにカム１０２を用いてニップ形状変更部材１０１の動作機構を設けることで、定着装置２００の動作条件ごとに定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を抑制する分離角度を作り出すことが可能となる。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
上記表１から明らかなように、分離角度は定着ローラ２０７の回転速度に対して所定の設定とすることで、定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を軽減することが可能である。ただし、分離角度を小さくしていくと、記録媒体Ｐ上のトナーと定着ベルト２０９との分離性が下がる。したがって、分離角度は表１に記載の値の最大値を使用することが好ましい。また、分離角度が小さくなることによって、記録媒体Ｐ上のトナーが定着ベルト２０９から分離されるまでの距離が長くなる。したがって、表１に示すように分離角度によってニップ形状変更部材１０１の長さを変更することが望ましい。
【００３２】
＜定着装置の第３の実施の形態＞
ついで、本発明に係る定着装置のさらに他の実施の形態について説明する。
図５は、本発明に係る定着装置のさらにその他の実施の形態における構成を示す概略図である。
図５に示すように、本発明では分離角度θ１のみを変化させれば本発明の効果を奏するところ、本実施の形態に係る定着装置におけるニップ形状変更部材１０１は、図示のごとく板状の形状をとる。
【００３３】
＜定着装置の斜視図＞
図６は、図３のニップ形状変更部材１０１付近の斜視図である。ニップ形状変更部材１０１の幅を定着ベルト２０９軸方向に、通紙しうる用紙Ｐの幅よりも広く設けることで、記録媒体Ｐの全面にわたって定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を防ぐことができる。なお、本発明では記録媒体Ｐの少なくとも通紙範囲全長にわたってニップ形状変更部材１０１を設けることで、記録媒体Ｐ全面にわたり定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を防ぐことができる。
【００３４】
また、ニップ形状変更部材１０１の表面には、定着ベルト２０９の回転にともなうニップ形状変更部材１０１および定着ベルトの磨耗を防ぐため、摺動層１０６が付加されている。摺動層１０６の材質としては、例えば耐熱性に優れたフッ素樹脂が好ましいものとして挙げられる。摺動層１０６を設けることで、定着装置２００の動作を妨げることなく定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を抑制することが可能となる。
【００３５】
以上のように、本発明ではニップ形状変更部材１０１およびニップ形状変更部材１０１の動作機構（カム１０３等）を有する定着装置２００により、定着装置２００の動作条件によらず定着ベルト２０９へのＷＡＸ付着を抑制し、画像品質を良好に保つことが可能となる。
【００３６】
なお、これまで本発明を図面に示したベルト定着方式をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１００    テンションローラ
１０１    ニップ形状変更部材
１０２    支持棒
１０３    カム
１０４    アーム
１０５    ばね部材
１０６    摺動層
２００    画像形成装置
２２０Ａ  画像形成部
２００Ｂ  給紙部
２０１    書き込み装置
２０２Ｙ，２０２Ｃ，２０２Ｍ，２０２Ｋ    帯電装置
２０３Ｙ，２０３Ｃ，２０３Ｍ，２０３Ｋ    現像装置
２０４Ｙ，２０４Ｃ，２０４Ｍ，２０４Ｋ    一次転写装置
２０５Ｙ，２０５Ｃ，２０５Ｍ，２０５Ｋ    感光体
２０６    定着装置
２０７    定着ローラ
２０８    加熱ローラ
２０８ｈ  ハロゲンヒータ
２０９    定着ベルト
２１０    加圧ローラ
２１３    中間転写ベルト
２１４    ローラ（従動ローラ）
２１５    二次転写ローラ
２１６    スタッカ
２２０    給紙トレイ
２２１    ピックローラ
２２２    搬送ローラ
Ｎ    定着ニップ部
Ｐ    用紙（記録媒体）
Ｔ    トナー
Ｘ    ニップ形状変更部材の変曲点
Ｒ１  搬送経路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３８】
【特許文献１】特開２００２−２４４３３１号公報
【図２】
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【図３】
2016024307.tif 000005
【図４】
2016024307.tif 000006
【図５】
2016024307.tif 000007
【図１】
2016024307.tif 000008
【図６】
2016024307.tif 000009