JP2015022168A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置の加圧部材のニップ部の圧力むらにより、無端ベルトに働く寄り力を調整して、記録媒体の寄りや蛇行等の搬送不良を防止することができるようにする。【解決手段】本発明の定着装置は、現像剤画像が形成された記録媒体を加熱及び加圧して現像剤画像を記録媒体に定着させる定着装置において、加熱部材と、回動可能な無端ベルトと、加圧ローラと、加圧ローラと対向して配設されており、加熱部材により加熱された回動可能な無端ベルトを挟んで加圧ローラに対して押圧して、搬送される記録媒体を加圧する加圧部材と、接触する無端ベルトの内周面側で揺動して、加圧ローラと加圧部材との接触部に進入する無端ベルトの進入角度を変化させる補助ローラとを備えることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来の電子写真記録装置等で使用される定着装置は、記録媒体上の現像剤画像を加熱及び加圧して定着させる装置である（特許文献１参照）。この定着装置は、加熱されて回転駆動される無端状の定着ベルトと、その定着ベルトを張架する張架部材とを備えている。定着ベルト内には、駆動源と接続され回動する定着ローラ、加圧部材としての加圧パッド、及び、定着ベルトの搬送ガイド部材が配設されている。加圧パッドは、定着ベルトをその内周面から外周面方向へ加圧する。搬送ガイド部材は、定着ベルトの内周面に接触して、定着ベルトの回転方向を案内する。定着ベルトの外周面には、定着ベルトを挟んで定着ローラと加圧パッドを加圧ローラにより圧接することでニップ部を形成しており、このニップ部を記録媒体が通過することにより定着を行うという構成である。

特開２０１２−２３０２７８号公報

しかしながら、従来の定着装置の構成において、加圧パッドを用いたニップ部の圧力には、圧力むら（特に加圧パッドの長手方向の圧力むら）があり、その圧力むらによって定着ベルト回動時の摩擦力むらが生じ、摩擦力むらによって定着ベルトに寄り力が働き、寄りや蛇行の搬送不良を引き起こすという問題があった。

そのため、定着装置の加圧部材のニップ部の圧力むらにより、無端ベルトに働く寄り力を調整して、記録媒体の寄りや蛇行等の搬送不良を防止することができる定着装置及び画像形成装置が求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明は、現像剤画像が形成された記録媒体を加熱及び加圧して現像剤画像を記録媒体に定着させる定着装置において、（１）加熱部材と、（２）回動可能な無端ベルトと、（３）加圧ローラと、（４）加圧ローラと対向して配設されており、加熱部材により加熱された回動可能な無端ベルトを挟んで加圧ローラに対して押圧して、搬送される記録媒体を加圧する加圧部材と、（５）接触する無端ベルトの内周面側で揺動して、加圧ローラと加圧部材との接触部に進入する無端ベルトの進入角度を変化させる補助ローラとを備えることを特徴とする定着装置である。

第２の本発明は、現像剤画像を記録媒体上に形成し、定着装置が加熱及び加圧して現像剤画像を記録媒体に定着させて画像を形成する画像形成装置において、定着装置が、（１）加熱部材と、（２）回動可能な無端ベルトと、（３）加圧ローラと、（４）加圧ローラと対向して配設されており、加熱部材により加熱された回動可能な無端ベルトを挟んで加圧ローラに対して押圧して、搬送される記録媒体を加圧する加圧部材と、（５）接触する無端ベルトの内周面側で揺動して、加圧ローラと加圧部材との接触部に進入する無端ベルトの進入角度を変化させる補助ローラとを備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、定着装置の加圧部材のニップ部の圧力むらにより、無端ベルトに働く寄り力を調整して、記録媒体の寄りや蛇行等の搬送不良を防止することができる。

第１の実施形態の画像形成装置の内部構成を示す内部構成図である。 第１の実施形態に係る定着装置の側面から長手方向を見たときの定着装置の主要部材を示す構造図である。 第１の実施形態に係る補助ローラの一方の端部周辺の構造を説明する説明図である。 第１の実施形態に係る定着装置の回転部材である定着ローラ、加圧ローラ及び補助ローラの回転中心を示す図である。 図４のＭ１部分の拡大図である。 第１の実施形態に係る補助ローラによる定着ベルトの張架位置の関係と、定着ベルトの張力との関係を説明する説明図である。 第１の実施形態において、定着ベルトの張力Ｔを一定に保ったまま、補助ローラによる定着ベルトの張架位置を移動させる軌跡と、実用的な軌跡の領域の一例を示す図である。 第１の実施形態において、補助ローラによる張架位置を図７の実用範囲の理想軌跡に沿って移動させたときの加圧パッドの押圧力への影響を説明する説明図である。 第１の実施形態の補助ローラの張架位置の移動による調整前の状態を説明する説明図である。 第１の実施形態において、図９の状態でニップ部Ｎにおける加圧パッドの押圧力の分布を示す図である。 第１の実施形態の補助ローラの張架位置の移動による調整後の状態を説明する説明図である。 第１の実施形態において、図１１の状態でニップ部Ｎにおける加圧パッドの押圧力の分布を示す図である。 第２の実施形態に係る定着装置の側面から長手方向を見たときの定着装置の主要部材を示す構造図である。 第２の実施形態に係る補助ローラの端部周辺の構造を説明する説明図である。 図１３のＭ２部分の拡大図である。 第２の実施形態に係る補助ローラによる定着ベルトの張架位置の関係と、定着ベルトの張力との関係を説明する説明図である。 第２の実施形態に係る補助ローラの張架位置の移動軌跡を説明する説明図である。

（Ａ）第１の実施形態
以下では、本発明の定着装置及び画像形成装置の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

第１の実施形態は、例えば、電子写真プリンタに本発明を適用する場合の実施形態を例示するが、本発明の画像形成装置は電子写真プリンタに限定されるものではない。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態の画像形成装置１０の内部構成を示す内部構成図である。図１において、第１の実施形態の画像形成装置１０は、記録媒体カセット２、記録媒体搬送部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、現像剤像形成部４、露光装置としての発光ダイオードヘッド（以下、ＬＥＤヘッド）５、定着装置１００、記録媒体反転ユニット６を有する。

記録媒体カセット２は、例えば用紙等の記録媒体１を収納するものである。記録媒体カセット２は、例えば画像形成装置１０の下部に着脱自在に設けられている。記録媒体カセット２に収納されている記録媒体１は画像形成時に繰り出され、画像形成装置１０内部に設けられている搬送路上を図１の矢印方向に搬送される。ここで、記録媒体カセット２を上流側とし、媒体排出側を下流側とすると、記録媒体１は上流側から下流側に向けて搬送される。

記録媒体搬送部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、例えば記録媒体１を搬送する搬送ローラ対であり、上流側の記録媒体カセット２から下流側に向けて、記録媒体搬送部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが順に配設されている。

記録媒体搬送部３ｂと３ｃとの間には、上流から順に、現像剤画像形成部４と、この下流側に位置する定着装置１００とが設けられている。また、現像剤画像形成部４に隣接して、露光装置としてのＬＥＤヘッド５が設けられている。

ＬＥＤヘッド５は、印刷データに基づく印刷光を現像剤画像形成部４に出射して露光するものである。なお、この実施形態では、露光装置としてＬＥＤヘッド５を例示するが、露光装置はＬＥＤヘッドに限定されるものではない。既存の画像形成装置に利用される露光装置を広く適用することができる。

現像剤画像形成部４は、ＬＥＤヘッド５により露光された露光部に現像剤（例えばトナーなど）を吸着させて得た像を記録媒体１上に転写し、記録媒体１上に現像剤画像１ｔ（図２参照）を形成するものである。現像剤画像形成部４により現像剤画像が形成された記録媒体１は、その下流に配設された定着装置１００に搬送される。

定着装置１００は、記録媒体１上に付着した現像剤画像１ｔを加熱及び加圧によって記録媒体１上に定着させるものである。定着装置１００は、記録媒体１上で現像剤画像１ｔを定着させた後、下流の記録媒体搬送部３ｃに記録媒体１を搬送させて排出させるものである。

なお、図１に例示する画像形成装置１０は、片面印刷、両面印刷の両方に対応可能なものである場合を例示している。そのため、画像形成装置１０は記録媒体反転ユニット６を有するが、記録媒体反転ユニット６は必須構成ではない。なお、本発明に係る画像形成装置は、片面印刷、両面印刷のいずれか又は両方に対応可能である。

片面印刷を行う場合、記録媒体１は、そのまま記録媒体搬送部３ｄに送られ、画像形成装置１０の外に排出される。両面印刷を行う場合、記録媒体１は記録媒体反転ユニット６に送られ、記録媒体反転ユニット６が記録媒体１の面を反転させ、すなわち現像剤画像１ｔ形成面が裏面になるように反転され、記録媒体１が記録媒体搬送部３ａに送られる。そして、再び前述した現像剤画像１ｔ形成の工程を経た後に、記録媒体１は記録媒体搬送部３ｄに送られ、画像形成装置１０の外に記録媒体１が排出される。なお、画像形成装置１０内には、内部機構を制御するための図示しない印刷制御部が設けられている。

図２は、第１の実施形態に係る定着装置１００の側面から長手方向を見たときの定着装置１００の主要部材を示す構造図である。図２において、定着装置１００の右側が搬送路の上流側であり、左側が搬送路の下流側である。現像剤画像１ｔが付着した記録媒体１は、図２の右側から左側の方向（矢印Ｃ）に搬送される。

図２において、第１の実施形態に係る定着装置１００は、定着ローラ１０２及び加圧パッド１０３と加圧ローラ１０７との間のニップ部Ｎにおいて、回動可能な加熱された定着ベルト１と搬送された記録媒体１とを接触させ、記録媒体１上の現像剤画像１ｔを加圧及び加熱して記録媒体１に定着させる。

図２において、第１の実施形態に係る定着装置１００は、主要部材として、無端ベルトである定着ベルト１０１、定着ローラ１０２、加圧部材としての加圧パッド１０３、補助ローラ１０４、搬送ガイド部材としてのガイド部材１０５、熱拡散部材１０６、加圧ローラ１０７、面状ヒータ１０８、金属板１０９、弾性体１１０、軸受保持部材１１２を有する。

ここで、張架部材は、定着ベルト１０１に対して内側から外側に力を加えて定着ベルト１０１を張架させるものである。図２の場合、定着ベルト１０１の内側に配設されている、弾性体１１０からの弾性力を受けて定着ベルト１０１に力を加える加圧パッド１０３及び熱拡散部材１０６、定着ローラ１０２、補助ローラ１０４、ガイド部材１０５が、張架部材として機能している。

定着ベルト１０１の内周面に接する定着ローラ１０２が、例えばモータ等の駆動源から回転力を受けて、定着ベルト１０１を矢印Ｒｂ方向に回動させる。また、加圧ローラ１０７は、定着ベルト１０１を挟んで定着ローラ１０２の回動に従動して、矢印Ｒｐ方向に回動する。

無端ベルトである定着ベルト１０１の内側には、前述の定着ローラ１０２と、定着ベルト１０１における矢印Ｒｂの回転方向に対して、定着ローラ１０２の上流側に配置される加圧パッド１０３と、加圧パッド１０３の上流側に配置される補助ローラ１０４と、補助ローラ１０４の上流側に配置される定着ベルト１０１の回動を規制及び案内する部材としてのガイド部材１０５と、ガイド部材１０５の上流側に配置される定着ベルト１０１を張架すると共に熱源の熱を定着ベルト１０１に拡散させながら伝熱するための熱拡散部材１０６とが配設されている。

定着ベルト１０１の外周面には、加圧ローラ１０７が配設されている。加圧ローラ１０７は、定着ベルト１０１を挟んで、定着ローラ１０２及び加圧パッド１０３と対向する位置に配設されている。

加圧ローラ１０７は、図示しない弾性体（例えば圧縮ばね等）により、定着ベルト１０１を挟んで、加圧パッド１０３と定着ローラ１０２に対向するように押圧されており、定着ベルト１０１により従動する。加圧ローラ１０７は、定着ベルト１０１を挟んで、定着ローラ１０２及び加圧パッド１０３と当接する当接範囲（ニップ部）Ｎを形成している。このニップ部Ｎを記録媒体１が通過することで、記録媒体１上の現像剤画像１ｔが加圧及び加熱を受けて記録媒体１に定着し、記録媒体１が定着装置１００の下流へと搬送される。加圧ローラ１０７の内部には、ローラ表面の温度上昇を加速させるために、例えばハロゲンヒータ等の熱源を有していてもよい。加圧ローラ１０７は、例えば、アルミニウム、鉄等の金属製芯金の外周に、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性体層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層とが形成されるようにしても良い。

定着ベルト１０１は、無端ベルトであり、その内周面で接する定着ローラ１０２から回転力を受けて矢印Ｒｂの方向に回動するものである。定着ベルト１０１は、その内周面を、熱拡散部材１０６、定着ローラ１０２、補助ローラ１０４、加圧パッド１０３、ガイド部材１０５により張架されている。定着ベルト１０１は、例えば、ポリイミド等の耐熱樹脂、又はニッケル、ステンレス等の金属からなる基体上に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成され、更にその弾性層の表面に、記録媒体１及び現像剤画像１ｔと圧接した際の離型性、耐熱性に優れた材料、例えばフッ素系樹脂等を用いた表面離型層が被膜されるようにしても良い。

定着ローラ１０２は、その回転軸が軸受されており、軸受を介して回転自在に保持されており、例えばモータ等の駆動源から回転力を受けて回転するものである。定着ローラ１０２は、定着ベルト１０１を挟んで加圧ローラ１０７が押し付けられおり、定着ベルト１０１及び加圧ローラ１０７を従動させる。定着ローラ１０２は、例えば、アルミニウム、鉄等の金属製芯金の外周に、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性体層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層とが形成されるようにしても良い。

熱拡散部材１０６は、定着ベルト１０１を張架すると共に、定着ベルト１０１に熱を伝導するものである。熱拡散部材１０６は、定着ベルト１０１の回動を安定にするために、定着ベルト１０１の接触面が例えば円弧状としても良い。熱拡散部材１０６は、熱拡散部材１０６自体を過熱するための面状ヒータ１０８が当接されており、更に面状ヒータ１０８には金属板１０９が当接している。金属板１０９は弾性体１１０（例えば圧縮ばね等）が当接しており、弾性体１１０から弾性力を受けている。これにより、熱拡散部材１０６は、定着ベルト１０１の内側から外側に向けて力を与えることで定着ベルト１０１を張架すると共に、面状ヒータ１０８からの熱を定着ベルト１０１に伝える。熱拡散部材１０６と金属板１０９は、例えば、アルミニウム、銅等の熱伝導性、加工性の高い金属、又はそれらを主成分とする合金、あるいは耐熱性、剛性の高い鉄、鉄系の合金類、ステンレス等で構成されている。なお、熱拡散部材１０６と面状ヒータ１０８との間には、熱伝導牲を高め、導電性を持たせるために、例えば、導電性のグリース、例えばシリコングリース、フルオロエーテルグリース等が充填されていてもよい。また、熱拡散部材１０６と定着ベルト１０１の接動面には、摺動性を高めるために、例えば、フッ素系の樹脂コーティング等を形成していてもよい。面状ヒータ１０８は、電流を流すことで発熱する発熱体であり、平面形状であることが望ましい。面状ヒータ１０８は、例えば、セラミックヒータ、ステンレスヒータ等が用いられる。面状ヒータ１０８の基材としてステンレス（ＳＵＳ４３０）等の基体上に、電気絶縁層として薄くガラス膜を介して銀等による抵抗発熱体が形成され、その抵抗発熱体の端部に、銀等の化学的に安定で電気抵抗の低い金属やタングステン等の高融点金属によって電極が形成され、その上に、ガラス、あるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー）等の代表的なフッ素系樹脂による保護層で保護されたものが用いられる。

ガイド部材１０５は、定着ベルト１０１の内周面と接しており、回動する定着ベルト１０１の回動を規制及び案内をするものである。ガイド部材１０５は、定着ベルト１０１の回動を安定的に案内するため、定着ベルト１０１との接触面が円弧状の形状としても良い。また、ガイド部材１０５は、フレーム等により固定されるようにしても良い。ガイド部材１０５は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマ）等の高い耐熱性樹脂や、それらの耐熱性樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料で構成されている。なお、定着ベルト１０１の接触面には、摺動性を高めるために、フッ素系の樹脂や摺動性の高いグレードの耐熱性樹脂が形成されていてもよい。

加圧パッド１０３は、加圧ローラ１０７に対向するように弾性体１１０（例えば圧縮ばね等）によって、定着ベルト１０１を挟んで加圧ローラ１０７に押し付けられている。加圧パッド１０３は、例えば、アルミニウム、鉄等の金属製の基材に、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性体層が一体化されて形成され、更にその弾性体層における定着ベルト１０１と対向する面に、例えばフッ素系材料やガラス繊維のシート等を用いた表面摩擦抵抗が低い表層が形成されている。

補助ローラ１０４は、定着ベルト１０１の内周面と接触し、定着ベルト１０１を張架するものである。また、補助ローラ１０４は、回動可能なのであり、回動する定着ベルト１０１に従動する。さらに、補助ローラ１０４は、無端ベルトである定着ベルト１０１の内側において、加圧パッド１０３とガイド部材１０５との間に配設されており、ニップ部Ｎの上流側接触点（すなわち、加圧パッド１０３と加圧ローラ１０７との上流側の接触点）とガイド部材１０５との間を移動する。

つまり、補助ローラ１０４は、加圧パッド１０３とガイド部材１０５の間に定着ベルト１０１を張架するために配設され、補助ローラ１０４が揺動することにより、補助ローラ１０４と定着ベルト１０１との接触位置（以下では、張架位置ともいう。）が移動して、定着ベルト１０１のニップ部Ｎへの進入角度を変化させるものである。

図３は、第１の実施形態に係る補助ローラ１０４の一方の端部周辺の構造を説明する説明図である。図３は、補助ローラ１０４の揺動機構の一例を例示する。

なお、補助ローラ１０４は、少なくとも一方の端部が図３に例示するような構造であれば良い。また補助ローラ１０４の両軸の端部が図３に例示する構造であっても良い。

図３において、補助ローラ１０４の回転軸の端部は軸受１１１に保持されており、補助ローラ１０４の回転軸は、軸受１１１を中心に回転自在に保持されている。また、軸受１１１は、軸受保持部材１１２を介してフレーム１１３に保持されている。

すなわち、補助ローラ１０４は、その回転軸が軸受１１１を介して回転自在に保持されており、更に軸受１１１は、別の軸受保持部材１１２を介してフレーム１１３に保持されている。

軸受保持部材１１２は、フレーム１１３にて回転自在に保持されている。軸受保持部材１１２は、例えば円筒形状部を有しており、フレーム１１３に保持されて回動可能なものである。例えば、軸保持部材１１２は、偏心軸受を適用することができる。軸受保持部材１１２は、自身の回転中心（点）とは異なる位置に軸受１１１を保持する。そのため、軸受１１１に保持されて回動する補助ローラ１０４の回転中心と、フレーム１１３に保持されて回転する軸受保持部材１１２の回転中心とが異なる。

図４は、第１の実施形態に係る定着装置１００の回転部材である定着ローラ１０２、加圧ローラ１０７及び補助ローラ１０４の回転中心を示す図である。

図４において、定着ローラ１０２の回転中心は図４の点１０２ａであり、加圧ローラ１０７の回転中心は図４の点１０７ａである。

これに対して、補助ローラ１０４は、補助ローラ１０４の回転軸の回転中心が点１０４ａとなり、軸受保持部材１１２の回転中心が点１１２ａとなる。すなわち、補助ローラ１０４の回転軸を、軸受１１１を介して軸受保持部材１１２で保持することにより、補助ローラ１０４の回転中心と軸受保持部材１１２の回転中心とを一致せず、軸受保持部材１１２の回転により、軸受保持部材１１２の回転中心を中心として、補助ローラ１０４の回転軸を保持する軸受１１１は移動可能となる。

図５は、図４のＭ１部分の拡大図である。ここでは、補助ローラ１０４の回転中心１０４ａと軸受保持部材１１２の回転中心１１２ａとの間の軸間距離Ｅとする場合、軸受保持部材１１２の回転により、軸受保持部材１１２が保持する軸受１１１の回転中心１１１ａは、図５に示すよう移動軌跡Ｔ１０４を移動可能となる。

つまり、補助ローラ１０４が移動することにより、定着ベルト１０１の内周面と接している補助ローラ１０４の接触位置（張架位置）が移動することになる。この補助ローラ１０４の張架位置の移動が、後述するように、ニップ部Ｎにおける定着ベルト１０１の進入角度が変わるため、加圧パッド１０３の押圧力を調整することができる。

ここで、補助ローラ１０４が過大な力で定着ベルト１０１を張架してしまうと、定着ベルト１０１の張力が大きくなりすぎてしまい、定着ベルト１０１を回動する定着ローラ１０２等の負荷が大きくなってしまう。そこで、定着ベルト１０１の張力をほぼ一定とした状態で、補助ローラ１０４を移動させて、加圧パッド１０３の押圧力を調整する。

なお、補助ローラ１０４は、例えば、アルミニウム、鉄等の金属製芯金の外周に、フッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性体層と、フッ素系樹脂からなる表面離型層とが形成することができる。

また、軸受保持部材１１２は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマ）等の高い耐熱性樹脂や、それらの耐熱性樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料で構成することができる。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の定着装置１００における補助ローラ１０４の動作を説明する。

まず、補助ローラ１０４による定着ベルト１０１の張架位置の移動によって、ニップ部Ｎにおいて加圧パッド１０３の押圧力を調整する動作を、図面を用いて説明する。

図６は、第１の実施形態に係る補助ローラ１０４による定着ベルト１０１の張架位置の関係と、定着ベルト１０１の張力との関係を説明する説明図である。

図６では、説明便宜上、図５に対応する補助ローラ１０４や定着ベルト１０１等の部材の位置や、定着ベルト１０１と各部材との間の接触点等を、仮想の線や点で抽象化して図示している。

図６において、補助ローラ１０４の定着ベルト１０１の張架位置は、軸受保持部材１１２の回転中心と軸受１１１の回転中心とを通る直線と、定着ベルト１０１との交点とし、点Ｐ１とする。ガイド部材１０５と定着ベルト１０１とが分離する位置を点Ｐ２とし、定着ベルト１０１が加圧パッド１０３へ進入する位置を点Ｐ３とする。点Ｐ１と点Ｐ３の２点間の定着ベルト１０１の外周長をＬ１とし、点Ｐ１と点Ｐ２の２点間の定着ベルト１０１の外周長をＬ２とする。定着ベルト１０１の加圧パッド１０３への進入角度θは、外周長Ｌ１と、点Ｐ３を通る図６に示すＸ方向の直線のなす角度とする。

定着ベルト１０１の張力Ｔと、定着ベルト１０１の張力Ｔの影響を受けて点Ｐ３に作用する力を考える。加圧パッド１０３は、定着ベルト１０１を挟んで加圧ローラ１０７と対向しており、加圧パッド１０３は加圧ローラ１０７への押圧によってニップ部Ｎが形成されている。特に、ニップ部Ｎの上流側の部分は、定着ベルト１０１の張力Ｔの影響を受けて、加圧パッド１０３から加圧ローラ１０７への押圧力Ｆに対して逆向きに働く力（以下、対向力ｆ）が作用する。点Ｐ３に作用する対向力ｆは、定着ベルトの張力Ｔとし、又、点Ｐ３における定着ベルト１０１の進入角度θとすると、ｆ＝Ｔｓｉｎθで求められる。

ここで、補助ローラ１０４が過大に外側に向けた力を加えて定着ベルト１０１を張架すると、定着ベルト１０１の張力が増大する。そうすると、定着ベルト１０１を回動させる定着ローラ１０２等の負荷が大きくなってしまう。そのため、定着ベルト１０１の張力を一定若しくはほぼ一定に保ったまま、補助ローラ１０４による定着ベルト１０１の張架位置を移動させることが望まれる。

図７は、第１の実施形態において、定着ベルト１０１の張力Ｔを一定に保ったまま、補助ローラ１０４による定着ベルト１０１の張架位置を移動させる軌跡と、実用的な軌跡の領域の一例を示す図である。

定着ベルト１０１の張力Ｔが一定に保持されることは、少なくとも、点Ｐ２と点Ｐ３との間の定着ベルト１０１の外周長が一定であるといえる。例えば、図６において、外周長Ｌ１と外周長Ｌ２との総和を一定として、補助ローラ１０４による張架位置（点Ｐ１）を移動させる場合、張架位置（点Ｐ１）は図７の軌跡Ｔ１で示される。

また、図７の理想軌跡Ｔ１から実用範囲の理想軌跡を抽出する。例えば次の３本の直線により囲まれる領域内にある軌跡Ｔ１が、実用範囲の理想軌跡といえる。まず、点Ｐ２と点Ｐ３の２点間の直線、次に、ガイド部材１０５の張架を有効にするために、離間位置である点Ｐ２を境界とする図７に示すＹ軸方向の直線、最後に、記録媒体１がニップ部Ｎに突入前に、現像剤画像１ｔが定着ベルト１０１に接触しないようにするために、図７に示すＸ軸方向の直線の３つである。

つまり、図７の点Ｐ２と点Ｐ３の点間の直線と、図７の点Ｐ２を通るＹ軸方向の直線と、図７の点Ｐ３を通るＸ軸方向の直線とで囲まれる領域内における軌跡Ｔ１が、実用範囲の理想軌跡となる。実用範囲の理想軌跡は、図７に示すように、円弧状の軌跡と近似することができる。

図８は、第１の実施形態において、補助ローラ１０４による張架位置を図７の実用範囲の理想軌跡に沿って移動させたときの加圧パッド１０３の押圧力への影響を説明する説明図である。

図８において、図７の実用範囲の理想軌跡をＴ１０と示し、点Ｐ３に作用する加圧パッド１０３から加圧ローラ１０７への押圧力をＦ３とする。

図８において、補助ローラ１０４が加圧パッド１０３に近い側に移動し、補助ローラ１０４による張架位置が点Ｐ１１の位置に移動した場合、加圧パッド１０３への定着ベルト１０１の進入角度はθ１１となる。ここで、対向力ｆは、ｆ＝Ｔｓｉｎθであるから、進入角度θ１１の場合、対向力ｆ１１はｆ１１＝Ｔｓｉｎθ１１となる。対向力ｆ１１は、図８に示すように、点Ｐ３における押圧力Ｆ３と逆向きに作用する。

また、補助ローラ１０４がガイド部材１０５に近い側に移動し、補助ローラ１０４による張架位置が点Ｐ１２の位置に移動した場合、加圧パッド１０３への定着ベルト１０１の進入角度はθ１２となる。この場合、対向力ｆ１２はｆ１２＝Ｔｓｉｎθ１２となり、点Ｐ３における押圧力Ｆ３と逆向きに作用する。

対向力ｆ１１とｆ１２とを比べると、定着ベルト１０１の張力Ｔが一定の場合、進入角度θが大きいほど、対向力は大きくなる。

つまり、ニップ部Ｎの長手方向に亘って加圧パッド１０３の押圧力にむらがある場合、ニップ部Ｎの長手方向において加圧パッド１０３の押圧力が強い箇所に対しては、補助ローラ１０４をガイド部材１０５に近い側に移動させることで、進入角度θを大きくすることができ、対向力ｆを大きくすることができるため、その箇所の加圧パッド１０３の押圧力を小さくすることができる。逆に、ニップ部Ｎの長手方向において加圧パッド１０３の押圧力が弱い箇所に対しては、補助ローラ１０４を加圧パッド１０３に近い側に移動させることで、進入角度θを小さくすることができ、対向力ｆを小さくすることができるため、その箇所の加圧パッド１０３の押圧力を大きくすることができる。

また、実用範囲の理想軌跡Ｔ１０は、円弧状に近似することができる。第１の実施形態に係る補助ローラ１０４は、その回転軸の軸受１１１の回転中心と、軸受保持部材１１２の回転中心との軸間距離Ｅにより、軸受保持部材１１２を回転させることにより、補助ローラ１０４の軸受１１１の回転中心を円弧状に軌跡させることができる。すなわち、軸受保持部材１１２の回転により補助ローラ１０４回転するが、実際は、移動する補助ローラ１０４がガイド部材１０５及び加圧パッド１０３に当たるため、円弧状の軌跡となる。

従って、軸受保持部材１１２を回転させることで、補助ローラ１０４による張架位置を理想軌跡Ｔ１０に近似した軌跡で移動させることができる。この張架位置の移動により、定着ベルト１０１の加圧パッド１０３への進入角度が変化し、これにより加圧パッド１０３の加圧ローラ１０７への押圧力を調整することができる。

次に、第１の実施形態に係る軸受保持部材１１２を用いて、補助ローラ１０４による張架位置を移動させたときの、ニップ部Ｎの長手方向に亘る寄り力を調整する方法を説明する。

ここで、寄りとは、ニップ部Ｎの長手方向において他の箇所に比べて摩擦力が低くなってしまい、記録媒体１を正常に搬送することができず、搬送の遅れが生じることをいう。寄り力が生じた箇所で搬送の遅れが生じるため、搬送される記録媒体１は搬送方向に対して傾いて搬送されることになる。

図９は、第１の実施形態の補助ローラ１０４の張架位置の移動による調整前の状態を説明する説明図である。

図９では、補助ローラ１０４の両端部の構造を図３の構造とし、補助ローラ１０４が長手方向の両端において、軸受保持部材１１２で固定されており、補助ローラ１０４により張架位置が図９の点Ｐ１の位置にある場合を示す。定着ベルト１０１の進入角度θは、長手方向に亘って同じであり、θ１とする。加圧パッド１０３の押下力Ｆ３に対して対向力ｆ１が逆向きに作用する。

図９に例示する状態で、ニップ部Ｎにおける加圧パッド１０３の押圧力は、図１０に示すような分布となる。図１０は、図９の状態でニップ部Ｎにおける加圧パッド１０３の押圧力の分布を示す図である。図１０のニップ部Ｎにおける加圧パッド１０３の押圧力の分布の確認方法は、例えば、製造工程において、シート状の測定センサ（例えば圧力センサ）をニップ部Ｎの長手方向の全域に挟み、シート状の測定センサからの感知データを用いることで実現できる。従って、製造工程において、図１０に例示するニップ部Ｎにおける加圧パッド１０３の押圧力の分布をリアルタイムに確認しながら、補助ローラ１０４の張架位置の調整を行うことができる。なお、図１０に示す分布は、色が濃くなるほど加圧パッド１０３の押圧力が大きいことを示す。

図９に例示する状態の場合、図１０に示すように、中央部から左端部にかけて押圧力は比較的高く、中央部から右端部にかけて押圧力が比較的低くなっている。このような状態の場合、中央部から右端部にかけて押圧力が低くなっているため、右端部付近の摩擦力も低くなり、右端部への寄り力が発生することになる。

図１１は、第１の実施形態の補助ローラ１０４の張架位置の移動による調整後の状態を説明する説明図である。

図１１において、Ｔ１０は実用範囲での理想軌跡であり、Ｔ２０は、軸受保持部材１１２を回転させることで、補助ローラ１０４による張架位置を理想軌跡Ｔ１０に近似した軌跡である。

図１１では、補助ローラ１０４の両端部の構造が図３の構造であり、補助ローラ１０４の端部が左右で異なる動きをしており、補助ローラ１０４が左右で異なる位置で張架している場合を示している。つまり、補助ローラ１０４の左端側の張架位置は点Ｐ１−Ｌの位置であり、右端側の張架位置は点Ｐ１−Ｒの位置である場合を示している。

左端側の進入角度をθ１−Ｌとし、右端側の進入角度をθ１−Ｒとする。このとき、左端側の対向力ｆ１−Ｌが対向力ｆ１より大きくなり、右端側の対向力ｆ１−Ｒが対向力ｆ１より小さくなる。

そのため、図１１の状態で、ニップ部Ｎにおける加圧パッド１０３の押圧力は、図１２に示すような分布となる。図１２の調整後の押圧力の分布と、図１０の調整前の押圧力の分布と比較すると、調整後の押圧力は、調整前の押圧量に比べて、中央部から左端部にかけて押圧力が低くなっており、中央部から右端部にかけて押圧力が高くなっている。このことから、調整後の加圧パッド１０３の押圧力の分布は、長手方向に亘ってむらが小さくなり、分布バランスが取れており、寄り力が抑えられた状態になっている。

図１０や図１２のニップ部Ｎにおける加圧パッド１０３の押圧力の分布を確認しながら、長手方向に亘って分布バランスがとれるように、補助ローラ１０４の張架位置を調整する。具体的には、図１０や図１２の加圧パッド１０３の押圧力の分布を確認しながら、図３の軸受保持部材１１２の円弧でない部分を工具（汎用工具又は専用工具）を用いて挟み、軸受１１１を回転させながら補助ローラの張架位置を調整する。そして、調整後は、軸受１１１の位置を接着により固定する。

また、補助ローラ１０４のいずれか一方の端部を図３の構造とするようにしても、一方の片側だけで調整することができ、摩擦力のバランスを変えることができる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、定着ベルト１０１の内周面からの張力をほぼ一定のまま、定着ベルト１０１の加圧パッド１０３への進入角度を変化させ、押圧力を調整することができる。このため、定着ベルト１０１の内周面を過度に張架することにより起こる、定着ローラ１０２の駆動トルク負荷の増大を抑えながら、加圧パッド１０３の押圧力を調整でき、その調整によって押圧力のバランスむらが寄与して発生する定着ベルト１０１の長手方向の寄り力を調整することができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の定着装置及び画像形成装置の第２の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

第２の実施形態も、第１の実施形態と同様に、例えば、電子写真プリンタに本発明を適用する場合の実施形態を例示する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
第２の実施形態は、定着装置における補助ローラの構造が第１の実施形態と異なる。そのため、第２の実施形態においても、図１を用いて、第２の実施形態の画像形成装置１０を説明する。

図１３は、第２の実施形態に係る定着装置１００の側面から長手方向を見たときの定着装置１００の主要部材を示す構造図である。

図１３において、第２の実施形態に係る定着装置１００は、主要部材として、定着ベルト１０１、定着ローラ１０２、加圧パッド１０３、補助ローラ１０４、ガイド部材１０５、熱拡散部材１０６、加圧ローラ１０７、面状ヒータ１０８、金属板１０９、弾性体１１０、軸受保持部材１１２を有する。

図１３において、第１の実施形態で説明した同一又は対応する構成要素（部材）については同一の符号を付している。また、ここでは重複説明を避けるため、第１の実施形態で説明した構成要素の詳細な説明は省略し、第２の実施形態に特有の構成要素の説明を中心に行う。

第２の実施形態に係る補助ローラ１０４は、その端部の構造が、第１の実施形態と異なる。

図１４は、第２の実施形態に係る補助ローラ１０４の端部周辺の構造を説明する説明図である。図１４は、補助ローラ１０４の揺動機構の一例を例示する。図１５は、図１３のＭ２部分の拡大図である。

図１４に示すように、第２の実施形態の補助ローラ１０４は、その回転軸が軸受１１１によって保持されており、更に軸受１１１は、保持部材としての軸受保持部材１１４によって保持されている。この軸受保持部材１１４は、円筒形状の本体部と、その本体部の側面の対向する位置に２個の羽部とを有してなる。

軸受保持部材１１４は、フレーム１１５の外側（補助ローラ１０４がない側）から、円筒形状の本体部を、フレーム１１５に設けられた長孔１１５ｈに通し、フレーム１１５を介して軸受１１１を保持する。

軸受保持部材１１４は、その本体部が長孔１１５ｈに嵌ることで、その本体部が長孔１１５ｈの壁に沿って移動可能となる。すなわち、フレーム１１５の長孔１１５ｈは揺動ガイド部の一例であり、保持部材としての軸受保持部材１１４の動きをガイドするものである。つまり軸受保持部材１１４が長孔１１５ｈに沿って移動することが可能であるため、補助ローラ１０４も移動可能となる。

なお、この実施形態では、揺動ガイド部がフレーム１１５に設けられた長孔１１５ｈである場合を例示するが、軸受保持部材１１４をガイドすることができるのであれば、揺動ガイド部は、フレーム１１４に孔を設けるのではなく、図１４の長孔１１５の長軸の下半分のみの円弧状のガイド部をフレーム１１４の端部に設けるようにしても良い。

フレーム１１５の長孔１１５は、図１３に示すように、ニップ部Ｎの進入部から右肩上がりとなるように傾斜している。すなわち、長孔１１５ｈは、図１３に示すように、ニップ部Ｎの進入部から搬送路の上流側に向けて位置が高くなるように傾斜している。

図１５では、回転部材である補助ローラ１０４の回転中心１０４ａと、軸受保持部材１１４に保持されている軸受１１１の回転中心１１１ａの長孔１１５ｈにおける移動軌跡Ｔ１０４ａとを示す。

上述したように、軸受保持部材１１４は長孔１１５ｈの壁に沿って移動可能である。そのため軸受保持部材１１４に保持されている軸受１１１も、図１５の軌跡Ｔ１０４ａのように移動する。この軸受１１１が軌跡Ｔ１０４で移動可能となることで、補助ローラ１０４による定着ベルト１０１の張架位置は移動する。

軸受１１１の軌跡Ｔ１０４が、第１の実施形態で説明した実用範囲の理想軌跡Ｔ１０に沿う軌跡となっている。つまり、長孔１１５ｈの壁に沿って移動可能な軸受保持部材１１４により保持される軸受１１１の軌跡Ｔ１０４が、実用範囲の理想軌跡Ｔ１０と近似するように、フレーム１１５に長孔１１５ｈを設ける。

また、軸受保持部材１１４の羽部に孔１１４ｐを有し、羽部の孔１１４ｐとフレーム１１５の孔１１５ｐとをネジ等で留めるようにしても良い。これにより、長孔１１５ｈの壁に沿って移動可能な軸受保持部材１１４を任意の位置で固定することができる。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態の定着装置１００における補助ローラ１０４の動作を説明する。

図１６は、第２の実施形態に係る補助ローラ１０４による定着ベルト１０１の張架位置の関係と、定着ベルト１０１の張力との関係を説明する説明図である。

図１６では、説明便宜上、補助ローラ１０４や定着ベルト１０１等の部材の位置や、定着ベルト１０１と各部材との間の接触点等を、仮想の線や点で抽象化して図示している。

図１６において、補助ローラ１０４による定着ベルト１０１の張架位置は、点１０４ａから補助ローラ１０１の張架方向に伸ばした線と、補助ローラ１０４と定着ベルト１０１との接触位置との交点であり、点Ｐ２１とする。ガイド部材１０５の定着ベルト１０１の離間する位置を点Ｐ２とし、定着ベルト１０１が加圧パッド１０３へ進入する位置を点Ｐ３とする。点Ｐ２１と点Ｐ３の２点間の定着ベルト１０１の外周長をＬ１とし、点Ｐ１と点Ｐ２の２点間の定着ベルト１０１の外周長をＬ２とする。定着ベルト１０１の加圧パッド１０３への進入角度θは、外周長Ｌ１と、点Ｐ３を通る図中に示すＸ方向の直線のなす角度とする。

図１７は、第２の実施形態に係る補助ローラ１０４の張架位置の移動軌跡を説明する説明図である。図１７に示すように、第２の実施形態に係る補助ローラ１０４の張架位置点Ｐ２１は、移動軌跡Ｔ３０に沿って移動する。

ここで、移動軌跡Ｔ３０は、第１の実施形態で説明した実用範囲の理想軌跡Ｔ１０に沿った軌跡である。つまり、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した実用範囲の理想軌跡Ｔ１０に沿った軌跡を張架位置が辿るように、長孔１１５ｈを設ける。これにより、定着ベルト１０１の張力Ｔを一定に保ったまま、加圧パッド１０３の押圧力を調整することができる。

長孔１１５ｈを移動する軸受保持部材１１４の移動軌跡Ｔ１０４ａは、理想軌跡Ｔ１０と同様の曲線を描くため、点Ｐ２１の移動軌跡Ｔ３０も理想軌跡Ｔ１０に沿う。つまり、移動軌跡Ｔ１０４ａに沿って移動する補助ローラ１０４は、その軌跡１０４ａを移動するため、定着ベルト１０１の張力を一定に保つことができる。押圧力と対向力とを用いた寄り力の調整は、第１の実施形態と同様なので省略する。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
以上のように、第２の実施形態は、理想軌跡に沿った張架を可能にしており、第１の実施形態に比べて、移動範囲も長く、加圧パッド１０３のニップ部の押圧力のバランスを調整できる範囲が増しているため、定着ベルトの張力を一定に保ったまま、寄り力の調整力の向上が期待できる。

（Ｃ）他の実施形態
上述した第１及び第２の実施形態においても、本発明の種々の変形実施形態を説明したが、本発明は、他の実施形態も適用することができる。

（Ｃ−１）上述した第１及び第２の実施形態では、本発明の画像形成装置として、電子写真プリンタを例に挙げて説明したが、本発明の画像形成装置は、これに限定されるものではなく、ファクシミリ、複写機、プリンタ、複合機等に利用することができる。

（Ｃ−２）第１及び第２の実施形態の補助ローラ１０４の端部構造（揺動機構）は、図３及び図１４の構造に限定されるものではない。補助ローラ１０４が移動可能であり、補助ローラ１０４が揺動することにより、補助ローラ１０４による定着ベルトの張架位置が、実用範囲の理想軌跡に沿って移動できるようにする構造であれば種々の構造を広く適用できる。例えば、第１の実施形態では、補助ローラ１０４の回転軸の端部が偏心軸受部とする場合を例示したが、各端部に、１個又は複数個のクラッチ部材の先端に回転軸を保持することで、補助ローラ１０４の回転軸の回転中心と、クラッチ部材の回転中心とを離間させることができる。揺動機構はこのような構造であっても良い。

１０…画像形成装置、４…現像剤画像形成部、５…ＬＥＤヘッド、
１００…定着装置、１０１…定着ベルト、１０２…定着ローラ、１０３…加圧パッド、１０４…補助ローラ、１０５…ガイド部材、１０６…熱拡散部材、１０７…加圧ローラ、１０８…面状ヒータ、１０９…金属板、１１０…弾性体。

Claims (9)

1. 現像剤画像が形成された記録媒体を加熱及び加圧して前記現像剤画像を記録媒体に定着させる定着装置において、
   加熱部材と、
   回動可能な無端ベルトと、
   加圧ローラと、
   前記加圧ローラと対向して配設されており、前記加熱部材により加熱された回動可能な無端ベルトを挟んで前記加圧ローラに対して押圧して、搬送される前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
   接触する前記無端ベルトの内周面側で揺動して、前記加圧ローラと前記加圧部材との接触部に進入する前記無端ベルトの進入角度を変化させる補助ローラと
   を備えることを特徴とする定着装置。
2. 回動する前記無端ベルトの回動方向に対して、前記加圧ローラと前記加圧部材との接触部の上流側に配設されて、回動する前記無端ベルトを案内するガイド部材を備え、
   前記補助ローラが、前記加圧部材と前記ガイド部材との間に配設されたものであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記補助ローラの軸方向に垂直な面における前記補助ローラの前記無端ベルトの内周面に接する位置の軌跡が円弧状となるように、前記補助ローラが揺動するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記補助ローラが、両端部又はいずれか一方の端部に、揺動機構を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記補助ローラの前記揺動機構が、
   前記補助ローラの回転軸を保持する軸受部と、
   自身の回転中心から離間した位置で前記軸受部を保持する軸受保持部と
   を有することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記補助ローラの前記揺動機構が、
   前記補助ローラの回転軸の端部を保持する保持部材と、
   移動する前記保持部材をガイドする揺動ガイド部と
   を有することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 前記補助ローラが、前記接触部に進入する前記無端ベルトの張力を略一定に保った状態で、前記無端ベルトの進入角度を変化させるものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記無端ベルト及び前記ガイド部材の分離点と前記無端ベルト及び前記補助ローラの接触点との間の当該無端ベルトの第１の外周長と、前記無端ベルト及び前記補助ローラの接触点と前記接触部への前記無端ベルトの進入点との間の当該無端ベルトの第２の外周長との総和が略一定となるように、
   前記補助ローラが、前記無端ベルトの進入角度を変化させるものであることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の定着装置。
9. 現像剤画像を記録媒体上に形成し、定着装置が加熱及び加圧して前記現像剤画像を記録媒体に定着させて画像を形成する画像形成装置において、
   前記定着装置が、
   加熱部材と、
   回動可能な無端ベルトと、
   加圧ローラと、
   前記加圧ローラと対向して配設されており、前記加熱部材により加熱された回動可能な無端ベルトを挟んで前記加圧ローラに対して押圧して、搬送される前記記録媒体を加圧する加圧部材と、
   接触する前記無端ベルトの内周面側で揺動して、前記加圧ローラと前記加圧部材との接触部に進入する前記無端ベルトの進入角度を変化させる補助ローラと
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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