(57)【要約】【課題】ニップ出口の曲率形状、圧条件を維持し、安定かつ良好な分離性能、画像品質を達成する。【解決手段】定着装置１００は、定着ローラ１１及び加熱ローラ１４に一定のテンションで架け渡された定着ベルト１２を備え、これに対して下側で回転自在に圧接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ１３を有する。定着ベルト１２の内側に、ニップ部Ｎの直後で定着ベルト１２の曲率半径を小さくさせる曲率形成部材１６を備える。また、ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が定着ベルト１２との微小ギャップＭを保持するように取り付けられた分離手段１９を有する。曲率形成部材１６は突起１６が軸受け１３ａに突き当たっているため、カム２１により圧接量を変更しても加圧ローラ１３に対する位置関係はほぼ一定であるため、曲率形成部材１６により形成される定着ベルト１２の曲率をほぼ一定に保ち得る。【選択図】図１
2017129617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと、加熱ローラと、両ローラに張架された定着ベルトと、該定着ベルトの外周面に接触して該定着ベルトとの間でニップ部を形成する圧接、離間可能な加圧ローラとを備えた定着装置において、
前記ニップ部のうち前記定着ベルトを介して前記定着ローラと前記加圧ローラによって形成される部位よりも出口側において、前記定着ベルトの内側で該定着ベルトを介して前記加圧ローラと圧接して前記ニップ部の出口分離部を形成する曲率形成部材を備え、
前記出口分離部において前記定着ベルトが前記曲率形成部材に接して案内され、前記曲率形成部材の端部は前記加圧ローラの端部支持部に付勢されている、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト定着装置において、
前記曲率形成部材は、前記定着ローラと接触せずに離間させてなる、
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、
前記曲率形成部材は前記定着ローラの中心を支点として加圧ローラに押し付け付勢されている、ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記曲率形成部材にフッ素系のシート状の部材が巻かれている、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着装置において、
前記定着ベルトの順方向回転における前記曲率形成部材の下流でかつ前記加熱ローラの上流には前記定着ベルトに内側からテンションを付与するためのローラを配置した、
ことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項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、定着装置及び該定着装置を備える、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機等の画像形成装置には一般に、非定着画像としてのトナー像が形成されたシート状媒体にこのトナー像を定着するための定着装置が設けられている。この種の定着装置としては、ヒータ等の加熱手段により加熱されるローラ対または無端状ベルトである第一の回転部材と、該回転部材に当接し、かつ該定点部材との対向位置において該回転部材と同じ方向に回転するローラ上の第二の回転部材（これには通常、加熱手段が設けられている）とを有するものが一般的である。
【０００３】
またこのような定着装置では、トナー像を担持したシート状媒体を、前記第一の回転部材と第二の回転部材の対向接触によるニップ部を通過させ、このときに加熱・加圧を行う（ニップ定着）ことで、トナー像を加熱溶融してシート状媒体上に定着するようになっている。
【０００４】
定着ベルトを用いた定着装置の従来例として、例えば特許文献１が知られている。該文献には、加圧ローラの弾性体の硬度が定着ローラの弾性体の硬度よりもＪＩＳ−Ａ硬度計で２０〜３０度大きくなるように設定する技術が開示されている。この技術では、ニップ形状が凸となるため、転写材の加熱ローラからの剥離角度を大きくすることができ、分離性能が良くなるとされている。また、特許文献２に開示されている技術は、記録媒体を分離させる定着分離爪を定着ローラ表面と非接触で配置するものである。更に、特許文献３には、加圧ベルトを介して定着ローラと圧接してニップを形成して定着を行なう加圧部材の開示がある。この技術は、加圧部材（加圧部材は固定）の一部がニップ出口分離部において、ベルトを介して定着ローラに食い込んで歪を形成し、該歪によるベルトと定着ローラとの間での微小スリップ効果によって分離性の向上を狙うものである。ベルトは加圧用固定部材にフリーにセットされ、ベルト張力手段がない、フリーベルトニップ方式と称される。
【０００５】
また、特許文献４には、曲率形成部材を用いたベルト定着装置が開示されている。この技術は、定着ベルト内部に固定式の曲率形成部材を設けたものであり、定着ベルトのからの転写紙の分離性を高めたものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記いずれの従来技術にも総じて問題が残されている。
特許文献１の技術では、カラー画像形成装置における各色のトナーが重なったトナー付着量が多い条件にあっては、ニップ形状の効果で確実に分離するのは難しい。特にオイルレスや高線速の厳しい条件では分離爪などの加熱ローラに当接する分離手段無しで転写材を分離するのは困難である。
【０００７】
また、特許文献２の技術では、定着ローラと加圧ローラが同構成のため、ニップ形状はフラットで定着ローラに対する剥離角度が小さいので、分離爪と定着ローラの間隔を精度良く調整する必要がある。つまり、間隔の調整機構などが必要になるため分離爪の部品点数が増えてコストアップになる。また、かかる方法においても、前述と同様にオイル塗布することなく各紙種に対応する分離性能を確保することは難しい。
【０００８】
さらに特許文献３の技術においても、分離性能が充分に得られないところから、分離性を補助するための分離手段を設けているため、コストアップ要因になるという問題がある。またさらに、特許文献４の技術においては、加圧ローラの圧接位置が下方に位置した状態で使用する場合に特に定着ベルトの曲率の寄与が少なくなって分離性が悪化するという問題がある。また、加圧ローラの圧接位置の差異によって定着ニップ出口から曲率形成部材までの区間で定着ベルトから用紙が受ける熱量が変化し、トナー像の光沢がばらつくという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような従来のベルト定着装置が持つ不具合を解消し、分離部の曲率半径を小さくして分離性能の向上を図り、片面または及び両面定着後の記録紙の自己分離、即ちセルフストリッピングを可能にするベルト定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。また、定着ベルトまたは及び加圧ローラなどの耐久性を著しく低下させることなく、記録材を確実に分離させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る定着装置は、定着ローラと、加熱ローラと、両ローラに張架された定着ベルトと、該定着ベルトの外周面に接触して該定着ベルトとの間でニップ部を形成する圧接、離間可能な加圧ローラとを備えた定着装置において、前記ニップ部のうち前記定着ベルトを介して前記定着ローラと前記加圧ローラによって形成される部位よりも出口側において、前記定着ベルトの内側で該定着ベルトを介して前記加圧ローラと圧接して前記ニップ部の出口分離部を形成する曲率形成部材を備え、前記出口分離部において前記定着ベルトが前記曲率形成部材に接して案内され、前記曲率形成部材の端部は前記加圧ローラの端部支持部に付勢されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、分離装置においては、ニップ出口の曲率形状、圧条件を維持し、安定かつ良好な分離性能、画像品質を達成する定着装置を提供することができる。また画像形成装置では画像品質の向上が図れ、画像形成装置、定着装置のいずれでも、安定化及び機器の信頼性の向上という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施対象とされ得る定着装置の概略構成図である。
【図２】図１の定着装置の動作状態を示す概略構成図である。
【図３】従来の定着装置の動作状態を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、定着後のシート状媒体（記録紙）の分離を補助するための曲率形成部材を併設した定着装置及び、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。詳しくは搬送するシート上のトナーを加熱して定着する定着装置及び電子写真方式を用いて形成するトナー画像をシート上に転写した後に定着して画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ装置あるいはこれらの複合機等の、定着装置を備える画像形成装置に関する。
【００１４】
以下、本発明の一実施例を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施対象とされ得る定着装置の概略構成図である。図示の定着装置１００は、定着ローラ１１及び加熱ローラ１４に一定のテンションで架け渡された第１ニップ形成部材である定着部材（定着ベルト１２）を備える。この定着ベルト１２に対して下側で回転自在に圧接して定着圧接部（以下、ニップ部Ｎ）を形成する第２ニップ形成部材である加圧部材（加圧ローラ１３）を有する。さらに、定着ベルト１２の内側にあって、金属製の母体の表面にフッ素系のコーティング又はフッ素系のシート状の物で覆ってあり、ニップ部Ｎの直後で定着ベルト１２の曲率半径を小さくさせる曲率形成部材１６を備える。また、ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が定着ベルト１２との微小ギャップＭを保持するように取り付けられた分離手段１９を有する。さらに、加圧部材（加圧ローラ１３）へのシートＰの巻き付きを防止する分離爪１８を備える。
【００１５】
定着ベルト１２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。また、定着ローラ１１は、金属の芯金にシリコンゴムを有したものである。ウォームアップ時間短縮のため、定着ベルト１２の熱を吸収しにくいように、発泡のシリコンゴムを用いることもある。加熱ローラ１４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１４ｈからなる熱源を有している。熱源は誘導加熱機構（ＩＨ）でもよい。
【００１６】
定着装置１００の駆動の際には、例えば定着ローラ１１の図中時計回り方向の回転駆動により定着ベルト１２がテンションローラ１５の押圧により適切なテンションが付与された状態でシートＰを排出する方向（図３では時計回り方向）に回動する。なお、通紙の際には加圧ローラが加圧されてニップ部Ｎを形成し、待機時においては、加圧ローラが定着ベルトから離間している。また、定着の際には、定着ベルト１２は、加熱ローラ１４内部に配置されたヒータ１４ｈの発熱によりサーミスタ（不図示）で検出される温度が所定の温度（例えばトナー定着に適する温度）まで加熱される。
【００１７】
加圧ローラ１３は、通常はアルミ又は鉄等の芯金の上にシリコンゴム等の弾性層が設けられた円筒形状のローラである。また、図示していない加圧脱圧手段により加圧ローラ１３を定着ベルト１２側へ移動させて加圧すること、及び定着ベルト１２から引き離す方向に移動させて脱圧することが可能である。定着装置１００が駆動するときには該加圧脱圧手段により加圧ローラ１３の定着ベルト１２への押し当てが一定の圧力で定着ベルト１２の方向へ押されることにより行われる。
【００１８】
ここで、曲率形成部材１６の定着ベルト１２の幅方向（図１〜図３の紙面垂直方向）での外端部に突起１６ａが設けられている。曲率形成部材１６は、定着ローラ１１の中心を支点として加圧ローラ１３に対して押し付け付勢されている。すなわちねじりコイルバネ２０により図示反時計方向に付勢され、加圧ローラ１３の両端に設けられた軸受１３ａに突起１６ａが突き当たる構成となっている。なお、紙種や紙厚に応じて転写紙に与える熱量を最適化するために加圧ローラ１３の圧接量を可変できるようになっている。そして、図２のようにカム２１が更に反時計方向に回転すると内側アーム２３に取り付けられたカムフォロア２３ａを押し上げ、スプリング２４の荷重により、外側アーム２５を押し上げる。外側アームの軸受支持部２５ａには加圧ローラの軸受１３ａが乗っており、外側アーム２５が押し上げられると、加圧ローラ１３が定着ローラ１１に食い込む。
【００１９】
曲率形成部材１６は突起１６ａが軸受１３ａに突き当たっていて、定着ローラ１１表面とは離間している。そのため、カム２１により圧接量を変更しても加圧ローラ１３に対する位置関係はほぼ一定である。そのため、曲率形成部材１６により形成される定着ベルト１２の曲率をほぼ一定に保つことができる。また、定着ローラ１１と加圧ローラ１３とによるニップ部と、曲率形成部材１６と加圧ローラ１３とによるニップ部とは物理的に離れる。その結果、定着ローラ１１と加圧ローラ１３とによるニップ部と、曲率形成部材１６と加圧ローラ１３とによるニップ部との間に圧の谷ができ、圧の谷ができることのよってニップ部出口の曲率形状、圧条件を容易な構成で維持できるようになっている。
【００２０】
図示の定着装置１００では、定着ベルト１２、加圧ローラ１３が回転駆動された状態で、定着ベルト１２の表面は所定の温度まで加熱されている。ニップ部Ｎに未定着トナーＴが形成されたシートＰが通されると、ニップ部Ｎにおける加圧及び加熱により未定着トナーをシートＰ上に熱融着させて定着を行う。図中、右側から左側方向へ通紙する。ついで、トナーが定着されたシートＰは定着ニップ部Ｎから排出されるが、定着ベルト１２内部に配置された曲率形成部材１６によって形成される定着ベルトの曲率半径により、シートＰは定着ベルト１２から分離される。
【００２１】
次に、本発明の実施対象となり得る画像形成装置について説明する。
図４に、本発明に係る画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の構成を示す。カラー複写機２００は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、該画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａ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。画像形成部２００Ａに前述した定着装置１００を組み込んでいる。画像形成部２００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する定着ベルト２１０が配置されており、該定着ベルト２１０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。
【００２２】
すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）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が定着ベルト２１０の転写面に沿って並置されている。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いる。そしてその周りには、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、帯電装置２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋ、現像装置２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋ、１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。
【００２３】
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。転写ベルト２１０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２１１に対向する位置に転写ローラ２１２が設けられている。また、転写ローラ２１２から定着装置１００までのシートＰの搬送経路は横パスとなっている。
【００２４】
給紙部２００Ｂは、記録媒体としてのシートＰを積載収容する給紙トレイ２２０と、該給紙トレイ２２０内のシートＰを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ２１２の位置まで搬送する搬送機構を有している。
【００２５】
図示の画像形成装置２００における画像形成にあたっては、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１次転写装置２０４Ｙにより転写ベルト２１０上に１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定着ベルト２１０上に静電気力で順に転写されて重ね合わせられる。
【００２６】
つぎに、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋから定着ベルト２１０上に１次転写されたトナー像Ｔは、ローラ２１１、転写ローラ２１２により搬送されてきたシートＰに転写される。トナー像Ｔが転写されたシートＰは、さらに定着装置１００まで搬送され、定着ベルト１２と加圧ローラ１３との定着ニップ部Ｎにて定着が行なわれる。定着ベルト１２、加圧ローラ１３にはオイル塗布装置２２によりそれぞれ適当量のオイルが塗布されており、また必要に応じて定着ニップ部Ｎの出側に配置された分離装置（
分離爪１８）が機能することから、シートＰは定着ベルト１２、加圧ローラ１３に巻き付くことなく定着ニップ部Ｎの出側に排出される。ついで、定着ニップ部Ｎから排出されたシートＰは排出経路に沿ってスタッカ２１５へ送り出される。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る画像形成装置では、より高度な定着分離機能が得られ、さまざまな紙種・画像への対応が可能となる。
すなわち、本発明に係る分離装置においては、ニップ出口の曲率形状、圧条件を維持し、安定かつ良好な分離性能、画像品質を達成する定着装置を提供することができる。また、容易な構成でニップ出口の曲率形状、圧条件を維持する、より低負荷トルクの定着装置を提供できる。また、高耐摩耗性かつ、低負荷トルクの定着装置を提供できる。さらに、良好な分離性能、画像品質を達成する画像形成装置を提供できる。また、画像の品質向上、および安定化、機器の信頼性の向上を達成でき得る。
【００２８】
なお、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】
【００２９】
１１      ：定着ローラ
１２      ：定着ベルト
１３      ：加圧ローラ
１３ａ    ：軸受
１４      ：加熱ローラ
１４ｈ    ：ヒータ
１５      ：テンションローラ
１６      ：曲率形成部材
１６ａ    ：突起
１８      ：分離爪
１９      ：分離手段
２０      ：ねじりコイルバネ
２１      ：カム
２２      ：オイル塗布装置
２３      ：内側アーム
２３ａ    ：カムフォロア
２４      ：スプリング
２５      ：外側アーム
２５ａ    ：軸受支持部
１００    ：定着装置
２００    ：カラー複写機（画像形成装置）
２００Ａ  ：画像形成部
２００Ｂ  ：給紙部
２０１    ：光書き込み装置
２０２    ：帯電装置
２０３    ：現像装置
２０４    ：１次転写装置
２０５    ：感光体
２１０    ：定着ベルト
２１１    ：ローラ
２１２    ：転写ローラ
２１５    ：スタッカ
２２０    ：給紙トレイ
Ｍ        ：微小ギャップ
Ｎ        ：ニップ部
Ｐ        ：シート
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２０００−３３８８１１号公報
【特許文献２】特開平８−１６６７３８号公報
【特許文献３】特開平１１−１３３７７６号公報
【特許文献４】特開２０１４‐１７８５６３号公報
【図１】
2017129617.tif 000003
【図２】
2017129617.tif 000004
【図３】
2017129617.tif 000005
【図４】
2017129617.tif 000006