JP2008129164A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、トナーが溶融している状態で記録材に対する十分な加圧状態が解除されることに基づく画像乱れを低減し得る定着装置等を提供する。
【解決手段】用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱する定着ロール６１１と、定着ロール６１１に張架される定着ベルト６１０と、定着ロール６１１に対して押圧するように配置された加圧ロール６２と、定着ロール６１１と加圧ロール６２との圧接部Ｎの下流側近傍にて、定着ベルト６１０の外表面を加圧ロール６２に押圧するように配置された押圧パッド６４と、押圧パッド６４の配置位置の下流側近傍に設けられた剥離爪６５とを備えたことを特徴とする定着装置６０。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置等に関する。

搬送される記録材に画像を定着させる際に用いられる画像形成装置や、このような画像形成装置に用いられる定着装置としては、従来から多くの提案がなされている。
公報記載の従来技術として、定着ローラにその定着ローラとともに回転する定着ベルトを掛け渡し、その定着ベルトで定着ローラ間に向けて搬送する転写後の用紙を案内する構成を有する定着器が提案されている（特許文献１参照）。同文献には、かかる定着器を用いれば、未定着画像のこすれをほとんど生じさせることなく、用紙を定着ローラ間に導くことができると記載されている。
また、同じく公報記載の従来技術として、定着ローラと加圧ローラとが略水平状態に配設される定着装置において、圧接部の記録媒体搬送方向下流側に、定着ローラに近接して剥離部材を設置した定着装置が提案されている（特許文献２参照）。同文献には、剥離部材を所定の角度をもって設置することにより、記録媒体の剥離性を向上させ得ると共に、画像すじの発生を防止することができると記載されている。

特許第２７６９７２７号公報 特開２００３−２６３０６２号公報

本発明の目的とするところは、例えば、トナーが溶融している状態で記録材に対する十分な加圧状態が解除されることに基づく画像乱れを低減し得る定着装置等を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明の定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトの内部に配置された定着部材と、定着部材に対して定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、定着部材と加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、定着ベルトの外表面を加圧部材に押圧するように配置された押圧部材と、押圧部材の配置位置の下流側近傍に設けられた剥離部材とを備えたことを特徴としている。

ここで、剥離部材は、定着ベルト又は加圧部材の表面に接するように配置され、定着ベルト又は加圧部材の表面と剥離部材との接触位置から圧接部の下流側端部までの距離としての剥離距離が５ｍｍ以下であり、定着ベルト又は加圧部材の表面と剥離部材との接触位置における、定着ベルト又は加圧部材の接面と、同接触位置における剥離部材の接面とのなす角としての掬い角が４０°以下であることを特徴とすることができる。
また、押圧部材は、定着ベルトの外表面を加圧部材に押圧する部分の下流側部位の断面形状として、定着部材表面の曲率よりも大きな曲率の略円弧形状を有することを特徴とすることができる。

また、本発明の定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトの内部に配置された定着部材と、定着部材に対して定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、定着部材と加圧部材との圧接部の下流側近傍に設けられた剥離部材とを備え、剥離部材は、記録材上に形成されたトナー像が溶融状態を維持している間に、定着ベルト又は加圧部材の表面から記録材を剥離させることを特徴としている。

更に、本発明の定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトの内部に配置された定着部材と、定着部材に対して定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、定着部材と加圧部材との圧接部の下流側近傍に設けられた剥離部材とを備え、剥離部材は、記録材のコシによって圧接部の下流側近傍から記録材を浮かせるように配置されることを特徴としている。

ここで、剥離部材は、定着ベルト又は加圧部材の表面に接するように配置され、定着ベルト又は加圧部材の表面と剥離部材との接触位置における、定着ベルト又は加圧部材の接面と、同接触位置における剥離部材の接面とのなす角としての掬い角が４０°以下であることを特徴とすることができる。

一方、本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段とを含み、定着手段は、定着ベルトと、定着ベルトの内部に配置された定着部材と、定着部材に対して定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、定着部材と加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、定着ベルトの外表面を加圧部材に押圧するように配置された押圧部材と、押圧部材の配置位置の下流側近傍に設けられた剥離部材とを備えたことを特徴としている。

本発明の請求項１にかかる定着装置によれば、圧接部に近い位置において、定着ベルト又は加圧部材の表面から記録材を剥離させ得る。つまり、トナーが溶融している状態で記録材に対する十分な加圧状態が解除されることに基づく画像乱れを低減し得る定着装置が提供される。
本発明の請求項２によれば、本発明の構成を有しない場合に比して、トナーが溶融している状態で記録材に対する十分な加圧状態が解除されることに基づく画像乱れをより良好に低減し得る。
本発明の請求項３によれば、本発明の構成を有しない場合に比して、圧接部下流側近傍においてより広い空間を確保し得、記録材のジャム（詰まり）の生じる虞をより低減することができる。
本発明の請求項４によれば、トナー像が冷却固化する以前に記録材を剥離させ得る。つまり、トナーが溶融している状態で記録材に対する十分な加圧状態が解除され、その結果生じた画像乱れが固定される以前に溶融状態で記録材を剥離可能であり、画像乱れを低減し得る定着装置が提供される。
本発明の請求項５によれば、記録材のコシを利用して圧接部通過後の記録材を直ちに剥離させ得る。つまり、トナーが溶融している状態で記録材に対する十分な加圧状態が解除される時間を減少させ、画像乱れを低減し得る定着装置が提供される。
本発明の請求項６によれば、本発明の構成を有しない場合に比して、圧接部通過後の記録材を、より圧接部に近い位置から剥離させ得る。
本発明の請求項７にかかる画像形成装置によれば、圧接部に近い位置において、定着ベルト又は加圧部材の表面から記録材を剥離させ得る。つまり、トナーが溶融している状態で記録材に対する十分な加圧状態が解除されることに基づく画像乱れを低減し得る画像形成装置が提供される。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。

本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像を書き込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。

中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動されている。この各種ロールとしては、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を循環させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４が配設されている。

一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上に重畳されたトナー像が形成されるようになっている。

二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が接して配置されている。

一方、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。

また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。

さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋによって作像作業が実行される。ＩＰＳでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。

レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの現像器１４によって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性（プラス極性）の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。

トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性と同極性（マイナス極性）の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における搬送速度に合わせて、用紙Ｐを最適な搬送速度で定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力による定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部（不図示）に搬送される。なお、両面印刷を行なう場合には、用紙Ｐの一方の面にトナー像を定着した後、図示しない用紙反転ユニットに用紙Ｐを通過させ、再度二次転写部２０の上流側（例えば、隣接する搬送ロール５２の間や、搬送ロール５２と搬送シュート５３との間）から用紙搬送ラインに載せればよい。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の循環に伴って搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。

次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置６０について説明する。
図２は、本実施の形態の定着装置６０の概略構成を示す側断面図である。この定着装置６０は、加熱部材の一例としての定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して圧接配置された加圧部材の一例としての加圧ロール６２とで主要部が構成されている。
定着ベルトモジュール６１は、ベルト部材の一例としての定着ベルト６１０と、定着ベルト６１０を張架しながら回転駆動する、用紙Ｐ上に形成されたトナー像を加熱する定着部材の一例としての定着ロール６１１とを備えている。また、定着ベルトモジュール６１は、内側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１２と、外側から定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１３と、定着ロール６１１と張架ロール６１２との間で定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１４と、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接する領域である圧接部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ロール６１５とを備えている。更に、定着ベルトモジュール６１は、圧接部Ｎ内の下流側近傍にて、定着ベルト６１０の外表面を加圧ロール６２の表面に押圧するように配置された押圧部材の一例としての押圧パッド６４を備えている。

そして、定着装置６０は、押圧パッド６４の配置位置の下流側近傍に設けられ、圧接部Ｎを通過した用紙Ｐを、加圧ロール６２の表面から剥離させる剥離爪６５を備えている。
なお、図２における剥離爪６５は、用紙Ｐの排紙をガイドする排紙ガイドとしても作用し、用紙Ｐを排紙ロール６６へと導入している。用紙Ｐは、排紙ロール６６を経て機外に排出され、定着処理が完了する。
また、本実施の形態において、剥離爪６５は加圧ロール６２の表面に接して配置されているが、定着装置６０の仕様や運転条件、片面印刷であるか両面印刷であるか等に応じて、定着ベルト６１０の表面に接するように配置することも可能である。また、用紙Ｐの剥離がもともとある程度期待でき、強制的な剥離手段としてではなく補助的な剥離手段として剥離爪６５を用いる場合には、剥離爪６５を定着ベルト６１０又は加圧ロール６２の表面から離間させて配置することも可能である。

定着ベルト６１０は、周長３１４ｍｍ、幅３４０ｍｍのフレキシブルなエンドレスベルトであって、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ１６０μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層の上に、離型層として厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）チューブで形成された離型層とからなる多層構造で構成されている。なお、定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等を適宜選択することができる。

定着ロール６１１は、外径６５ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールの上に、離型層として厚さ３００μｍのＰＦＡチューブで形成された離型層とからなる（弾性層を有さない）多層構造で構成されている。そして定着ロール６１１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、２６４ｍｍ／ｓの表面速度で矢印Ｃ方向に回転する。
また、定着ロール６１１の内部には、加熱源としてハロゲンヒータ６１６ａが配設され、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づき、画像形成装置の制御部４０（図１参照）が定着ロール６１１の表面温度を制御している。

張架ロール６１２は、外径３０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。そして、張架ロール６１２の内部には加熱源としてハロゲンヒータ６１６ｂが配設されており、温度センサ６１７ｂと制御部４０（図１参照）とによって、張架ロール６１２の表面温度が制御されている。したがって、張架ロール６１２は、定着ベルト６１０を張架する機能とともに、定着ベルト６１０を加熱する機能をも併せ持っている。

張架ロール６１３は、外径２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。また、張架ロール６１３の表面には厚さ５０μｍのＰＦＡが被覆されて離型層が形成されている。この離型層は、定着ベルト６１０の外周面からの僅かなオフセットトナーや紙粉が張架ロール６１３に堆積するのを防止するために形成されるものである。
張架ロール６１３の内部には、加熱源としてハロゲンヒータ６１６ｃが配設されており、温度センサ６１７ｃと制御部４０（図１参照）とによって表面温度が制御されている。従って、張架ロール６１３は、定着ベルト６１０を張架する機能と共に、定着ベルト６１０を外表面から加熱する機能をも併せ持っている。従って、本実施の形態では、定着ロール６１１と張架ロール６１２と張架ロール６１３とによって定着ベルト６１０が加熱される構成を採用している。
更に、張架ロール６１４は、外径１５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円柱状ロールである。

押圧パッド６４は、例えばＳＵＳやアルミニウム等の金属や樹脂等の剛体で形成された、断面が略円弧形状を有するブロック部材である。そして、加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域（「ロール圧接部Ｎ１」という。後段の図３参照。）の下流側近傍位置において、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って配置されている。また押圧パッド６４は、定着ベルト６１０を介して加圧ロール６２を所定の幅領域（例えば、定着ベルト６１０の進行方向に沿って１５ｍｍの幅）に亘って所定の荷重（例えば、４０ｋｇｆ）で均一に押圧するように設置されており、後段で述べる「押圧パッド圧接部Ｎ２」（後段の図３参照）を形成している。

また、張架ロール６１５は、外径１２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円柱状ロールである。そして、押圧パッド６４を通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に循環するように、押圧パッド６４の定着ベルト６１０進行方向下流側近傍に配置されている。

加圧ロール６２は、直径６５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムからなる円柱状ロール６２１を基体として、基体側から順に、ゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ７ｍｍの弾性層６２２と、膜厚１００μｍのＰＦＡチューブからなる離型層６２３とが積層されて構成されている。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に循環する。その進行速度は、定着ロール６１１の表面速度と同じ２６４ｍｍ／ｓである。また、ロール圧接部Ｎ１における圧接圧は３５０ｋｇｆである。

剥離爪６５は、厚さ０．１ｍｍ、幅１０ｍｍの金属製バッフルを基体として、トナー像と接触する部分に離型性樹脂がコーティングされて構成されている。ここで、離型性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアセタール樹脂等を挙げることができる。

次に、本実施の形態の定着装置６０における定着動作について説明する。
画像形成装置の二次転写部２０（図１参照）において未定着トナー像が静電転写された用紙Ｐは、搬送ベルト５５（図１参照）および定着入口ガイド５６により、定着装置６０の圧接部Ｎに向けて（図２参照：矢印Ｆ方向）搬送される。そして、圧接部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、主としてロール圧接部Ｎ１に作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。

ここで、本実施の形態の定着装置６０では、圧接部Ｎに作用する熱は、主として定着ベルト６１０によって供給される。定着ベルト６１０は、定着ロール６１１の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ａから定着ロール６１１を通じて供給される熱と、張架ロール６１２の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｂから張架ロール６１２を通じて供給される熱と、張架ロール６１３の内部に配置されたハロゲンヒータ６１６ｃから張架ロール６１３を通じて供給される熱とによって加熱されるように構成されている。そのため、定着ロール６１１のみでは熱エネルギーが不充分である場合においても、張架ロール６１２および張架ロール６１３から適切かつ速やかに熱エネルギーを補給することができるので、圧接部Ｎにおいては、プロセススピードが２５０ｍｍ／ｓを超えるような高速であっても充分な熱量を確保することができる。また、張架ロール６１２および張架ロール６１３の加熱性能が十分である場合、定着ロール６１１のヒータ６１６ｂを停止させた状態で定着動作を行うことも可能である。

次に、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接された圧接部Ｎから用紙Ｐが排出される際の剥離動作について説明する。
図３は、圧接部Ｎの近傍領域を表す概略断面図である。図３に示したように、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接された圧接部Ｎには、定着ベルト６１０が定着ロール６１１に巻き付けられた（ラッピングされた）領域（以下、このような領域を「ラップ領域」という。）内において、加圧ロール６２が定着ベルト６１０の外周面に圧接するように配置されて、ロール圧接部Ｎ１が形成されている。本実施の形態の定着装置６０では、上述したように定着ロール６１１がアルミニウムで形成されたハードロールで構成され、加圧ロール６２が弾性層６２２を被覆されたソフトロールで構成されている。そのため、ロール圧接部Ｎ１では、定着ロール６１１には撓みが殆ど生じず、加圧ロール６２表面が大きく撓む（加圧ロール６２の撓み量＞定着ロール６１１の撓み量）ことによって、定着ベルト６１０の進行方向に幅を持った圧接領域が形成されている。

また、ロール圧接部Ｎ１の下流側近傍には押圧パッド６４が配設されており、押圧パッド６４は定着ベルト６１０を加圧ロール６２表面に押圧している。これにより、ロール圧接部Ｎ１に連続して、押圧パッド６４に押圧された部分に位置する定着ベルト６１０と加圧ロール６２表面との圧接部である押圧パッド圧接部Ｎ２が形成されている。

更に、押圧パッド６４の下流側近傍（押圧パッド圧接部Ｎ２の下流側近傍）には剥離爪６５が設置されている。本実施の形態において、剥離爪６５の先端は加圧ローラ６２に接しており、剥離爪６５と加圧ローラ６２との接触位置から押圧パッド圧接部Ｎ２の下流側端部までの距離としての剥離距離６５Ｋが設定されている。また、剥離爪６５と加圧ローラ６２との接触位置における加圧ローラ６２の接面６２Ｓと、同接触位置における剥離爪６５の接面（剥離爪６５において、押圧パッド圧接部Ｎ２に対向する面）とのなす角としての掬い角６５Ｕが設定されている。

ここで、剥離距離６５Ｋとしては、特に限定されず、装置の大きさや定着条件等に応じて適宜選定されるが、通常５ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ〜４ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ〜３ｍｍである。
また、掬い角６５Ｕとしても、特に限定されず、装置の大きさや定着条件等に応じて適宜選定されるが、通常４０°以下、好ましくは１５°〜３５°、より好ましくは２５°〜３５°である。

本実施の形態の定着装置６０による定着プロセスでは、トナー像を担持した用紙Ｐは、ロール圧接部Ｎ１において加熱および加圧されてトナーが溶融圧着される。その際、ロール圧接部Ｎ１内において熱を受けた用紙Ｐやトナーからは用紙Ｐ中の水分が気化して水蒸気を生じ、かかる水蒸気が急激に膨張しようとしたり、トナー中の空気が熱膨張しようとしたりする。しかし、ロール圧接部Ｎ１では高い圧接圧が印加されているため、定着ベルト６１０と加圧ロール６２との間に水蒸気や膨張した空気によるエアーギャップ（気泡）が生じることはない。
しかし、トナー像を担持した用紙Ｐがロール圧接部Ｎ１を通過後には、用紙Ｐへの圧接圧が低減、乃至解除されるため、上記気泡が生じたり上記空気の熱膨張が生じたりすることとなる。トナー像を担持した用紙Ｐがロール圧接部Ｎ１を通過した直後には、溶融したトナーは未だ完全に固化されていない状態にある。十分な圧接圧が印加されずにトナーの溶融状態が維持される状況下（ロール圧接部Ｎ１および押圧パッド圧接部Ｎ２を通過後、トナー像が定着ベルトモジュール６１又は加圧ロール６２と接触し続ける状況下）にある時間が長くなればなるほど、トナー像が乱れ、定着画像のムラ等の画像不良がより顕著に観察される傾向となる。

そこで、本実施の形態の定着装置６０では、剥離爪６５を、上記画像不良を低減する観点から積極的に用いている。
図４は、剥離爪６５が用紙Ｐを剥離させる様子を表す図である。上述の通り、本実施の形態においては押圧パッド６４の下流側（押圧パッド圧接部Ｎ２の下流側）において、圧接部Ｎ２に対して剥離爪６５を非常に近接させて配置（通常、剥離距離６５Ｋが５ｍｍ以下というような条件下での配置）している。このように配置された剥離爪６５は、トナー像を担持した用紙Ｐが押圧パッド圧接部Ｎ２を通過後、素早く用紙Ｐを加圧ロール６２から剥離させるように作用する。図４において用紙Ｐは、押圧パッド圧接部Ｎ２を通過直後に、剥離爪６５の用紙Ｐに対する押し上げ作用により加圧ロール６２の表面から剥離されている。
つまり、このように配置された剥離爪６５は、用紙Ｐがロール圧接部Ｎ１を通過後、用紙Ｐ上に形成されたトナー像が冷却固化する以前であることはもちろん、溶融状態を維持している間の非常に早いタイミングにおいてトナー像と加圧ロール６２とが接触し続ける状況を解除させ得るため、上記気泡等に基づく画像不良を低減するように作用する。

なお、本実施の形態における剥離距離６５Ｋとしては、通常５ｍｍ以下に設定されるが、かかる剥離距離６５Ｋは、適用機種が定める先端余白許容量以下の値として設定することも可能である。
即ち、適用機種によって、用紙Ｐに印字可能な範囲が設定されており、用紙Ｐの搬送方向先端部にも印字されない範囲（先端余白許容量）が存在する。ここで、用紙Ｐの搬送方向先端部が押圧パッド圧接部Ｎ２を通過して剥離爪６５の設置位置先端まで移動する間は、用紙Ｐと加圧ロール６２とが接触することとなるため、この範囲にトナー像が無いことが望ましい。つまり、剥離距離６５Ｋを先端余白許容量以下の値として設定すれば、用紙Ｐ上のトナー像が溶融状態のままで加圧状態が解除されることを、より良好に防止し得ることとなる。

また、本実施の形態の定着装置６０においては、剥離爪６５を、所定の掬い角６５Ｕをもって配置することが好適である。このような所定の掬い角６５Ｕをもって配置された剥離爪６５は、トナー像が形成された用紙Ｐを、用紙Ｐのコシによって押圧パッド圧接部Ｎ２の下流側近傍から浮かせるように作用する。つまり、用紙Ｐが押圧パッド圧接部Ｎ２を通過直後に、用紙Ｐ上に形成されたトナー像と加圧ロール６２との接触状態を解除することができ、上記気泡等に基づく画像不良を低減することができる。

なお、両面印刷を行う際にはトナー像と剥離爪６５との接触が避けられず、従って、トナー画像の摺擦を低減する工夫が重要となる。掬い角を大きくし過ぎることは、トナー像の摺擦による画像不良の発生につながる可能性がある。また、本実施の形態においては、トナー像と接触する部分に離型性樹脂がコーティングされた剥離爪６５が採用されているが、トナー像と接触する部分にコロ等の回転部材を用いて摺擦を低減することも可能である。

更に、本実施の形態の定着装置６０において押圧パッド６４は、定着ベルト６１０の外表面を加圧ロール６２に押圧する部分の下流側部位における断面形状として、定着ロール６２表面の曲率よりも大きな曲率の略円弧形状を有している（図４における略円弧形状６４ａ）。このような押圧パッド６４は、それ自身が十分な剥離能力を発揮するように作用する。即ち、押圧パッド圧接Ｎ２を通過した定着ベルト６１０は、押圧パッド圧接Ｎ２に倣って移動し、その進行方向は張架ロール６１５に向けて屈曲するように急激に変化する。そのため、ロール圧接部Ｎ１および押圧パッド圧接部Ｎ２を通過した用紙Ｐは、押圧パッド圧接部Ｎ２を出た時点で定着ベルト６１０から剥離され、用紙Ｐに対する曲率分離が安定的に行なわれる。本実施の形態の定着装置６０においては、剥離爪６５が押圧パッド圧接部Ｎ２の下流側に非常に近接して配置されるため、用紙Ｐのジャム（詰まり）の発生が懸念される場合がある。しかし、このような断面形状を有する押圧パッド６４を用いれば、押圧パッド６４の曲率剥離力が高いため、押圧パッド圧接部Ｎ２の下流側において補助的なジャム防止装置を設置する必要が無く、用紙Ｐの通過する広い空間を確保することができ、ジャムの発生頻度を低減させることができる。
なお、用紙Ｐを定着ベルト６１０から剥離させる手段としては、エアフロー等の手段を用いることも可能である。

以下、実施例により本実施の形態を具体的に説明する。但し、本実施例は、本実施の形態を限定するものではない。

図２，３に示す定着装置を構成して画像の定着試験を行い、用紙Ｐの加圧ロール６２に面する側に形成されたトナー像の画像欠陥について評価を行った。結果を、（トナーと定着部材の接触不良による画像欠陥についての評価結果）／（トナーと剥離部材の摺擦による画像欠陥についての評価結果）として下表１に示した。装置の仕様や試験条件については以下の通りである。

［定着ベルト温度］１７０（℃）
［プロセススピード］２６４（ｍｍ／ｓ）
［定着ベルト仕様］ポリイミド基材（厚さ：８０［μｍ］）＋シリコーンゴム弾性層（厚さ：１６０［μｍ］）＋ＰＦＡ表面層（厚さ：３０［μｍ］）
［定着ロール仕様］直径：φ６５アルミ芯金＋ＰＦＡ表面層（厚さ：３００［μｍ］）
［加圧ロール仕様］直径：φ６５シリコーンゴム中間層（厚さ：７［ｍｍ］）＋ＰＦＡ表面層（厚さ：１００［μｍ］）
［押圧パッド材質］ステンレス鋼
［圧接部Ｎにおける荷重］３５０［ｋｇｆ］
［圧接部Ｎの幅］１５［ｍｍ］
［押圧パッドの押圧荷重］４０［ｋｇｆ］
［剥離爪］厚さ：０．１［ｍｍ］、幅：１０［ｍｍ］の金属製バッフルであり、トナーと接触する部分にテフロン（登録商標）をコーティングした。
［画像］裏面にのみシアン１００［％］（表面側は別画像を定着済）
［用紙］薄紙コート紙であるＯＫトップコート紙（王子製紙株式会社製）。８４．９［ｇｓｍ］。

［トナーと定着部材の接触不良による画像欠陥についての評価結果］
定着後の画像に、用紙Ｐ中の水分が気化して生じた水蒸気の急激な膨張に由来すると思われる画像欠陥（定着画像にムラが観察される）の有無を、下記基準にて評価した。
◎：画像欠陥無し
○：ルーペを通じて観察可能な、微小な画像欠陥が若干生じたが、肉眼で観察される画像欠陥は生じなかった。
△：肉眼で観察される微小な画像欠陥が若干生じた。

［トナーと剥離部材の摺擦による画像欠陥についての評価結果］
定着後の画像に、剥離爪との摺擦に由来すると思われる画像欠陥（定着画像に筋状の画像欠陥が観察される）の有無を、下記基準にて評価した。
◎：画像欠陥無し
○：ルーペを通じて観察可能な、微小な画像欠陥が若干生じたが、肉眼で観察される画像欠陥は生じなかった。
△：肉眼で観察される微小な画像欠陥が若干生じた。

表１の結果から、本実施例の定着装置においてはいずれも用紙の良好な剥離が実現されていた。特に、押圧パッド６４を剥離距離：２〜５［ｍｍ］、掬い角：１０〜４０［゜］の条件で配置した場合、画像欠陥が少なく良好な画像が得られた。

本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。 本実施の形態の定着装置の概略構成を示す側断面図である。 圧接部の近傍領域を表す概略断面図である。 剥離爪が用紙を剥離させる様子を表す図である。

符号の説明

１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、６０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、６４…押圧パッド、６５…剥離爪、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６１６ａ，６１６ｂ，６１６ｃ…ハロゲンヒータ、６１２，６１３，６１４，６１５…張架ロール、Ｎ…圧接部、Ｐ…用紙

Claims (7)

1. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内部に配置された定着部材と、
   前記定着部材に対して前記定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、
   前記定着部材と前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記定着ベルトの外表面を当該加圧部材に押圧するように配置された押圧部材と、
   前記押圧部材の配置位置の下流側近傍に設けられた剥離部材と
   を備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記剥離部材は、前記定着ベルト又は前記加圧部材の表面に接するように配置され、
   前記定着ベルト又は前記加圧部材の表面と前記剥離部材との接触位置から前記圧接部の下流側端部までの距離としての剥離距離が５ｍｍ以下であり、
   前記定着ベルト又は前記加圧部材の表面と前記剥離部材との接触位置における、当該定着ベルト又は当該加圧部材の接面と、当該接触位置における当該剥離部材の接面とのなす角としての掬い角が４０°以下であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記押圧部材は、前記定着ベルトの外表面を前記加圧部材に押圧する部分の下流側部位の断面形状として、前記定着部材表面の曲率よりも大きな曲率の略円弧形状を有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
4. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内部に配置された定着部材と、
   前記定着部材に対して前記定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、
   前記定着部材と前記加圧部材との圧接部の下流側近傍に設けられた剥離部材とを備え、
   前記剥離部材は、記録材上に形成されたトナー像が溶融状態を維持している間に、前記定着ベルト又は前記加圧部材の表面から当該記録材を剥離させることを特徴とする定着装置。
5. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内部に配置された定着部材と、
   前記定着部材に対して前記定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、
   前記定着部材と前記加圧部材との圧接部の下流側近傍に設けられた剥離部材とを備え、
   前記剥離部材は、前記記録材のコシによって前記圧接部の下流側近傍から当該記録材を浮かせるように配置されることを特徴とする定着装置。
6. 前記剥離部材は、前記定着ベルト又は前記加圧部材の表面に接するように配置され、
   前記定着ベルト又は前記加圧部材の表面と前記剥離部材との接触位置における、当該定着ベルト又は当該加圧部材の接面と、当該接触位置における当該剥離部材の接面とのなす角としての掬い角が４０°以下であることを特徴とする請求項５記載の定着装置。
7. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを含み、
   前記定着手段は、
   定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内部に配置された定着部材と、
   前記定着部材に対して前記定着ベルトを介して押圧するように配置された加圧部材と、
   前記定着部材と前記加圧部材との圧接部の下流側近傍にて、前記定着ベルトの外表面を当該加圧部材に押圧するように配置された押圧部材と、
   前記押圧部材の配置位置の下流側近傍に設けられた剥離部材と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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