JP3812594B2

JP3812594B2 - 画像定着装置

Info

Publication number: JP3812594B2
Application number: JP2005374264A
Authority: JP
Inventors: 晴彦西田; 彰彦加藤; 智文鈴木; 長和桶川; 誠一色川; 修一鈴木; 一美稲葉; 修二由川; 将行河野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2020-05-08
Also published as: JP2006113609A

Description

本発明は、記録シート上に転写された未定着トナー像を加熱及び加圧し、かかるトナー像を記録シートに定着させる画像定着装置に係り、詳細には、発熱手段が内蔵された加熱ロールとこれに圧接する無端状の定着ベルトとの間に記録シートを挿通させて定着を行う画像定着装置の改良に関する。

特開平１１−１３３７７６号公報

従来、この種の画像定着装置としては、特許文献１に開示されたものが知られている。かかる装置は、図１５に示すように、ヒータとしてのハロゲンランプ１００が内蔵された加熱ロール１０１と、この加熱ロール１０１に連れ回される無端状の定着ベルト１０２とを備えており、未定着トナー像Ｔを担持した記録シートＰをこれら加熱ロール１０１と定着ベルト１０２との間に挿通させることによって、上記加熱ロール１０１の表面温度によって軟化したトナーが記録シートＰの繊維間に浸透し、かかる未定着トナー像Ｔが記録シートＰに対して強固に定着されるようになっている。

特に、この画像定着装置では上記定着ベルト１０２の内側に軟弾性部材からなる幅の広い補助加圧パッド１０３を設けると共に、この補助加圧パッド１０３に隣接して金属プレート等からなる加圧部材１０４を設けており、これら補助加圧パッド１０３及び加圧部材１０４を加熱ロール１０１に向けて押圧することで、上記定着ベルト１０２を加熱ロール１０１の周面の一部に対して巻き付けるように配置している。これにより、加熱ロール１０１と定着ベルト１０２との間に記録シートＰを挟み込むための領域（以下、かかる領域を「ニップ領域」と記す）を比較的長く形成し得ることから、記録シートＰに対して熱と圧力を長時間作用させることが可能であり、カラー画像の如く未定着トナーＴの量が多い場合や、定着装置を通過する記録シートＰの搬送速度が速い場合であっても、かかる未定着トナー像Ｔを記録シートＰに対して良好に定着することが可能となっている。

また、この画像定着装置では、かかるニップ領域を通過した記録シートＰが溶融トナーの粘着力によって加熱ロール１０１に貼り付いてしまうのを防止するため、上記加熱ロール１０１の周面を所定厚さ以上の弾性体１０５で被覆すると共に、上記ニップ領域の終端部に設けられた加圧部材１０４を所定の圧接力で加熱ロール１０１に押し付け、上記弾性層１０５に歪みを生じさせることによって、何らの剥離装置を用いずとも、記録シートＰ自らが加熱ロール１０１から剥離する作用（以下、このような記録シートの剥離作用を「セルフストリッピング作用」という）を促進している。

更に、この画像定着装置では、加熱ロール１０１の表面温度が室温から定着可能温度に至るまでのウォームアップタイムを短縮すべく、かかる加熱ロール１０１の薄肉化が図られており、このような加熱ロール１０１の薄肉化は、熱容量が小さくならざるを得ない小径の加熱ロールを用いてカラー画像を高速定着する場合にも有利である。

しかし、このように構成された従来の画像定着装置では、上記セルフストリッピング作用を発揮させるべく加圧部材を大きな力で加熱ロールに向け付勢すると、薄肉に形成された加熱ロールが軸方向に撓んでしまうので、かかる加熱ロールの軸方向に沿って均一な加圧力を記録シートに及ぼすことができず、トナー像の定着不良が発生しやすいといった問題点があった。すなわち、加熱ロールはその両軸端が支承されているので、軸方向の両端では定着ベルトと加熱ロールとの間に十分な圧接力が作用するが、軸方向の中央では加熱ロールが撓んでしまう分だけ圧接力が減じられ、記録シートの中央部にトナー像の定着不良が発生し易かった。

一方、上記セルフストリッピング作用は加熱ロールの外周面に形成した弾性層の歪量が大きいほど顕著に発揮さされるので、かかる作用の促進のためには上記加圧部材をより大きな力で加熱ロールへ押圧するのが好ましいことになる。しかし、加圧部材による加熱ロールの弾性層の歪が大きくなると、定着装置を通過した記録シートにその分だけ強いカールが生じてしまうので、最終的にプリンタ等の画像形成装置から排出される記録シートの仕上がり状態を考慮した場合には、定着装置の後段に記録シートのカールを軽減するためのデカーラを設ける必要が生じ、画像形成装置全体の構成の複雑化、製造コストの上昇を招くといった問題点があった。その反面、加圧部材による押圧力を減じた場合には、記録シートのカールが減じられるものの、セルフストリッピング作用が十分に発揮されず、加熱ロールに貼り付いた記録シートを引き剥がすための剥離爪等、余分な構成が必要となり、定着装置それ自体が大型化してしまうといった問題点があった。

更に、このような画像定着装置においては、上記ニップ領域における圧力分布を考慮した場合、補助加圧パッドによって形成される圧力分布曲線と、加圧部材によって形成される圧力分布曲線とが、滑らかに連続した曲線を描いている必要がある。仮に、この圧力分布曲線が補助加圧パッドと加圧部材との境界で不連続である場合には、トナー像が記録シートに定着される過程において擦れてしまうといった画像欠陥が発生してしまう。このため、加圧部材と補助加圧パッドとが加熱ロールに対して及ぼす圧力のバランスは上記構成の画像定着装置において極めて重要であり、このバランスが崩れると定着不良又は画質不良が発生してしまうといった問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、加熱ロールの弾性層に加圧部材及び補助加圧パッドを押し付けて未定着トナー像を記録シートに定着するタイプの画像定着装置において、これら加圧部材及び補助加圧部材の加熱ロールに対する圧接力を最適化することにより、定着性が良好で且つ画質欠陥のない定着画像を得ることが可能な画像定着装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、外周面に弾性体層を有すると共に発熱手段を内蔵して回転駆動される加熱ロールと、この加熱ロールに連れ回される無端状の定着ベルトと、未定着トナー像を担持した状態で搬送されてくる記録シートのニップ領域を形成すべく、上記定着ベルトを加熱ロールに向けて押しつける補助加圧パッドと、この補助加圧パッドに対して記録シートの搬送方向の下流側に隣接配置され、上記定着ベルトを介して加熱ロールに圧接して該加熱ロールの弾性体層を変形させる加圧部材とから構成される画像定着装置を前提とし、前記目的を達成するために、この画像定着装置に対して以下の構成を採用するものである。

本発明の画像定着装置は、上記加熱ロールの長手方向に沿って形成された支持フレーム上に上記加圧部材及び補助加圧パッドを支持する一方、この支持フレームが回転自在に連結した加圧レバーを該支持フレームの長手方向の両端に配設し、この加圧レバーの一端を付勢することによって上記支持フレーム上の加圧部材及び補助加圧部材を加熱ロールへ押しつけるように構成したことを特徴とするものである。

このような技術的手段によれば、加圧部材及び補助加圧パッドを支えている支持フレームを加圧レバーに対して回転自在に連結し、この加圧レバーの一端を付勢することによって上記加圧部材及び補助加圧パッドを加熱ロールへ押し付けるように構成しているので、かかる加圧レバーの支点位置やこの加圧レバーに対する支持フレームの取付け位置にばらつきが存在する場合であっても、上記支持フレームと加圧レバーが相対的に回転することにより、加圧部材と補助加圧パッドが加熱ロールに対して及ぼす圧接力はその大きさが変化はするものの、両者の圧接力のバランスは変化することがなく、常に一定のバランスを保ちつつ加圧部材及び補助加圧パッドを加熱ロールに対して圧接させることが可能となる。これにより、記録シートの搬送方向における加熱ロールと定着ベルトとの間の圧力分布を常に最適化することができ、定着不良又は画質不良の発生を可及的に防止することが可能となる。

以上説明してきたように、本発明の画像定着装置によれば、加熱ロールの弾性層に加圧部材及び補助加圧パッドを押し付けて未定着トナー像を記録シートに定着するタイプの画像定着装置において、これら加圧部材及び補助加圧部材の加熱ロールに対する圧接力を最適化することにより、定着性が良好で且つ画質欠陥のない定着画像を得ることが可能となる。

以下、添付図面に基づいて本発明の画像定着装置を詳細に説明する。図１は本発明を適用可能な画像定着装置の実施例を示すものである。同図に示されるように、この画像定着装置は、ヒータとしてのハロゲンランプ１１ａ，１１ｂを内蔵した加熱ロール１と、この加熱ロール１に連れ回される無端状の定着ベルト２と、記録シートＰのニップ領域を形成すべく上記定着ベルト２を加熱ロール１に向けて押しつける補助加圧パッド３と、この補助加圧パッド３に対して記録シートＰの搬送方向の下流側に隣接配置されると共に上記定着ベルト２を介して加熱ロール１に圧接する加圧部材４とから構成され、未定着トナー像Ｔを担持した記録シートＰが上記加熱ロール１と定着ベルト２の間に挿通されるようになっている。

先ず、上記加熱ロール１は金属製コア１２の周囲を弾性体層１３で被覆すると共に、かかるコア１２の内部に出力が異なる一対のハロゲンランプ１１ａ，１１ｂを収容したものであり、上記コア１２としてはアルミニウム製円筒体が用いられている。上記弾性体層１３は耐熱性を備えた下地層と溶融したトナーの付着を防止するためのトップコート層とからなり、下地層に対してトップコート層をディップコートすることで加熱ロール１の周面を鏡面に近い表面状態に保っている。また、この加熱ロール１には図示外の駆動モータが接続されており、所定の角速度で回転駆動されるようになっている。

一方、上記定着ベルト２はポリイミドフィルムであり、前記加圧部材４及び補助加圧パッド３が取り付けられた支持フレーム５の周囲を取り囲むようにして設けられ、加熱ロール１の回動に連れ回されて自在に回転するように構成されている。上記支持フレーム５の両側には曲面状の摺接面を備えた案内部材２０，２１が夫々固定されており、定着ベルト２はこれら案内部材２０，２１によって内側から支えられ、所定の経路を回転するようになっている。

上記支持フレーム５は、金属プレートをチャネル状に折り曲げて形成したフレーム本体５ａと、このフレーム本体５ａの溝を塞ぐようにして固定された支持プレート５ｂとから構成されており、上記定着ベルト２の幅よりも僅かに長く形成されている。上記加圧部材４及び補助加圧パッド３はこの支持プレート５ｂ上に設けられ、定着ベルト２の内側から加熱ロール１に圧接している。そして、これら加圧部材４及び補助加圧パッド３を加熱ロール１へ圧接させることで、定着ベルト２が加熱ロール１の周面に対して強制的に巻き付けられ、記録シートＰのニップ領域が所定の長さだけ形成されるようになっている。尚、補助加圧パッド３及び加圧部材４と定着ベルト２との摩擦抵抗を低減するため、これらの間にはテフロン（登録商標）シート等、摩擦係数の低い樹脂シートが介装されている。

上記補助加圧パッド３は加圧部材４よりも記録シートＰの搬送方向の上流側、すなわちニップ領域の始端部側に隣接配設され、定着ベルト２の加熱ロール１に対する圧接力を向上させるべく、かかる定着ベルト２の裏面側から加熱ロール１に圧接している。この補助加圧パッド３はチャネル状に形成された保持部材３０の上にシリコンゴムからなる弾性層３１を設けたものであり、上記保持部材３０はコイルスプリング３２によって加熱ロール１へ向けて付勢されている。かかるコイルスプリング３２は定着ベルトの幅方向に沿って複数配置されており、上記加圧部材４及び補助加圧パッド３の圧接によって加熱ロール１が軸方向に沿って撓みを生じた場合であっても、該軸方向に沿って補助加圧パッド３が均一な圧接力を発揮し得るよう、各コイルスプリング３２の付勢力が調整されている。

また、上記補助加圧パッド３の下側にはスプリングホルダ３３が設けられ、このスプリングホルダ３３が上記コイルスプリング３２を保持すると共に上記支持フレーム５に対して補助加圧パッド３の位置決めを行っている。このスプリングホルダ３３には円筒状のボス部３４が定着ベルト２の幅方向に沿って複数突設されており、これらボス部３４の中にコイルスプリング３２が立設されている。また、上記支持プレート５ｂにはスプリングホルダ３３のボス部３４に対応した位置決め孔が複数形成されており、この位置決め孔に対して上記ボス部３４を嵌合させることにより、スプリングホルダ３３が支持フレーム５に対して位置決めされるようになっている。更に、スプリングホルダ３３の長手方向に沿った側縁部には案内壁３５が立設されており、定着ベルト２の回転方向における補助加圧パッド３の位置決めはこの案内壁３５及び隣接する加圧部材４によってなされている。

一方、上記加圧部材４は定着ベルト２の幅方向に沿って同一の断面形状を有するプレート状の金属部材であり、定着ベルト２の内側に圧接する先端には補助加圧パッド３側に張り出した押圧部４０が形成されている。また、この押圧部４０と反対側の端部には図２に示すような脚部４１が所定の間隔をおいて形成されており、これら脚部４１が支持プレート５ｂに形成した取付け孔５０に嵌合し、それによって加圧部材４が支持フレーム５に位置決めされるようになっている。

図３は加熱ロール１と定着ベルト２とを圧接させるための構成の概略を示すものである。加熱ロール１の軸方向の両端には一対の固定フレーム６が設けられており、かかる加熱ロール１は図示外の軸受を介してこの固定フレーム６に支承されている。一方、定着ベルト２の軸方向の両端には一対の可動フレーム７が設けられており、定着ベルト２の内部に位置する支持フレーム５の両端は図示外の閉塞キャップによってこの可動フレーム７に固定されている。上記固定フレーム６にはスタッド６０が立設される一方、可動フレーム７にはこのスタッド６０に引っ掛かるフック部７０が形成されており、可動フレーム７はスタッド６０を中心として揺動し得るように構成されている。また、可動フレーム７のフック部７０と反対側の端部近傍にはフランジ部７１が形成され、このフランジ部７１には固定フレーム６側の係止部６１に先端を引っ掛けることが可能な加圧ロッド７２が設けられている。この加圧ロッド７２の周囲には加圧スプリング７３が嵌め込まれており、定着ベルト２を加熱ロール１へ押圧する方向へ向けて上記フランジ部７１を押圧するように構成されている。従って、固定フレーム６のスタッド６０を中心として可動フレーム７を揺動させ、加圧ロッド７２の先端を固定フレーム６の係止部６１に引っ掛けると、上記加圧スプリング７３が可動フレーム７のフランジ部７１を押圧し、それによって上記加圧部材４及び補助加圧パッド３が定着ベルト２を介して加熱ロール１に圧接し、定着ベルト２と加熱ロール１とが所定のニップ領域を形成する。

そして、以上のように構成された本実施例の画像定着装置においては、上記加熱ロール１と定着ベルト２との圧接によって形成されたニップ領域に対して記録シートＰを挿通させると、かかる記録シートＰに担持されていた未定着トナー像Ｔが加熱・加圧されて記録シートＰに定着される。特に、この定着装置ではニップ領域の終端部で金属製の加圧部材４を加熱ロール１に圧接させているので、加熱ロール１の弾性体層１３が加圧部材に押圧されて局部的な弾性変形を生じ、この部位を通過する記録シートＰに対してこれを加熱ロール１から剥離させる作用、すなわちセルフストリッピング作用が発揮される。このため、剥離爪等の強制的な剥離手段を用いることなく、ニップ領域を通過した記録シートＰを加熱ロール１から自然と剥離させることができるものである。

しかし、上記加熱ロール１と加圧部材４との間の圧力分布を考慮した場合、上記加熱ロール１はその両軸端で固定フレーム６に支承されていることから、これら両者の間の圧力分布は図４に示すように、加熱ロール１の軸端付近よりも長手方向の中央付近で小さくなり易い。また、加熱ロール１のコア１２は薄肉のアルミニウムスリーブから構成されていることから、加圧部材４を加熱ロール１に圧接させると軸方向に沿って撓み易く、このことも図４に示すような圧力分布が発生し易い一因となっている。このため、加圧部材４の先端の押圧部４０を加熱ロール１の回転軸と平行な直線状に形成した場合には、加熱ロール１の長手方向の中央付近で加圧力が不足となり、トナー像の定着強度が不十分となり易い。

従って、かかる圧力分布を加熱ロール１の軸方向に沿って均一化するためには、図５に示すように、加圧部材４の押圧部４０を長手方向に沿って凸曲面状に形成し、加圧部材４が加熱ロール１の軸端付近よりも中央付近で該加熱ロール１に強く押し付けられるように構成すれば良い。但し、この場合、加圧部材の先端の凸曲面は加熱ロールと加圧部材との間の圧力分布が均一になるように形成する必要があり、かかる曲面の形状を特定し且つこれを加工するには多大な労力及びコストを必要とする。

そこで、この実施例の定着装置では、図２に示すように、加圧部材４の押圧部４０を加熱ロール１の回転軸と平行な直線状に形成する一方、この加圧部材４が立設される支持プレート５ｂと加圧部材４の下端縁との間に金属薄板からなるシム４２を介装し、このシム４２を利用して加圧部材４の下端辺の形状を擬似的に階段状に整えることにより、加熱ロール１に圧接した押圧部４０が僅かに凸曲面状に変形するように構成している。すなわち、加圧部材４の長手方向の中央付近では介装するシム４２の枚数を多く設定する一方、長手方向の両端部に近づくにつれてシム４２の枚数を少なくし、これらシム４２を挟み込んだ状態で加圧部材４を支持プレート５ｂへ押し付けることにより、かかる加圧部材４が僅かに弾性変形を生じ、押圧部４０を図５に示したような凸曲面状に変形させるのである。このように、加圧部材４を弾性変形させることによってその押圧部４０を凸曲面状に整えるように構成すれば、介装するシム４２の枚数を長手方向に沿った各位置で変更することにより、押圧部４０の凸曲面の形状を任意に且つ容易に調整することができ、均一な圧力分布を得るための作業工数や時間を大幅に節約することが可能となる。

また、加圧部材４と支持プレート５ｂとの間に挟み込むシム４２の枚数が決定したならば、図６に示すように、これらシム４２の枚数に応じて加圧部材４の下端辺を階段状に形成してしまうこともでき、試作時にはシム４２を利用して加圧部材４と加熱ロール１との間に均一な圧力分布が得られるよう調整を図り、量産時には決定されたシム４２の枚数を反映させて加圧部材４の下端辺を階段状に形成すれば良い。これにより、加圧部材４の押圧部４０に対して面倒な曲面加工を行う必要がなくなり、加圧部材４と加熱ロール１との間の均一な圧力分布を安価に且つ簡単に実現することが可能となる。

一方、加圧部材４と加熱ロール１との間の圧力分布を均一にするための他の手法としては、図７に示すように、加圧部材４と支持プレート５ｂとの間にコイルスプリング、板ばね、ゴム片等の弾性部材４３を配置し、かかる弾性部材４３の押圧力を支持プレート５ｂの長手方向に沿って変化させることも有効である。具体的には、加圧部材４の長手方向に沿って複数配置した弾性部材４３の付勢力、例えば、コイルスプリングの弾発力や、ゴム片の厚さ等を変更することにより、加圧部材４の中央付近では押圧力ｆ1 を作用させ、加圧部材４の両端に近づくにつれｆ1 よりも順次小さくなる押圧力ｆ2 、ｆ3 を夫々作用させる。これにより、加圧部材４の長手方向の中央付近で不足しがちであった押圧力を補い、加圧部材４と加熱ロール１との間の長手方向に沿った圧力分布を略均一にすることが可能となる。

この実施例の定着装置では、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力が大きくなる程、かかる加熱ロール１の弾性体層１３が大きく歪み、加圧部材４を通過した記録シートＰの先端が加熱ロール１から自然と剥離する所謂セルフストリッピング作用が顕著に発生する。その反面、加圧部材４の圧接力が大きくなる程、定着装置を通過した記録シートＰの反りが強くなる傾向にあり、定着装置の後段に記録シートＰの反りを解消するための装置が必要となってしまう。このような定着装置の通過後における記録シートＰの反りは厚紙等、坪量の大きな記録シートＰで発生し易いが、この反りを軽減するために加圧部材４の圧接力を減じたのでは、薄紙等、坪量の小さな記録シートＰに対してセルフストリッピング作用が十分に発揮されず、記録シートＰが加熱ロール１に対して巻きつくトラブルが発生してしまう。

このようなトラブルを有効に回避する手段としては、図８に示すように、上記加圧部材４に対して電源４４からバイアス電圧を印加するのが好ましい。加圧部材４はステンレス等の導電性金属から形成されており、また、定着ベルト２は絶縁性のポリイミドから形成されていることから、かかる加圧部材４に対してバイアス電圧を印加すると、ニップ領域を通過した記録シートＰに対して静電誘引力が作用し、かかる記録シートＰは定着ベルト２側に吸引される。従って、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力が小さく、前述したセルフストリッピング作用が十分に発揮されない場合であっても、ニップ領域を通過した記録シートＰは加熱ロール１に巻きつくことなく定着装置から排出され、しかも加圧部材４の圧接力を小さく設定し得ることから、定着装置を通過した記録シートＰに発生する反りを軽減することも可能となる。

加圧部材４に対して印加するバイアス電圧は記録シートＰの種類に応じて変更すると好ましい。例えば、セルフストリッピング作用による剥離効果か顕著に発生する厚紙に対してはバイアス電圧を小さく設定し、セルフストリッピング作用による剥離効果が発生し難い薄紙に対してはバイアス電圧を大きく設定する。これにより、セルフストリッピング作用の不足分を静電誘引力で補いつつ、記録シートＰを加熱ロール１から安定して剥離させることが可能となる。

一方、この定着装置においては補助加圧パッド３よりも加圧部材４の方が大きな力で加熱ロール１を押圧しているが、乱れのない良好な定着画像を得るためには、図９に示すように、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力とが滑らかに連続していることが必要である。仮に、いずれか一方の圧接力が当初に定められている値よりも大きくなった場合には、両部材間における圧接力のバランスが崩れ、図１０に示すように、加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力との間に不連続な境界が発生することから、上記ニップ領域が二つに分断された状態となり、トナー像が記録シートＰ上で擦れてしまう。

加熱ロール１と定着ベルト２を圧接させるための構造を図３に示したが、この構造では固定フレーム６のスタッド６０を支点とした「てこの原理」を利用して加圧部材４及び補助加圧パッド３を加熱ロール１に対して押し付けており、しかも加圧部材４及び補助加圧パッド３を保持している支持フレーム５が可動フレーム７に対して固定されている。このため、固定フレーム６に対するスタッド６０の立設位置や可動フレーム７におけるフック部７０の形成位置に誤差が生じた場合、支点たるスタッド６０から加圧部材４の圧接位置までの距離、補助加圧パッド３の圧接位置までの距離が変化してしまい、加熱ロール１に対するこれら部材の圧接力のバランスが崩れてしまう懸念がある。

従って、そのような不具合を避けるためには、図１１に示すように、加圧部材４及び補助加圧パッド３が保持された支持フレーム５を可動フレーム（加圧レバー）７に対して回転自在に保持するのが好ましい。具体的には、支持フレーム５の長手方向の両端に支軸７４を立設し、この支軸７４を可動フレーム７で支承するように構成する。このように構成すれば、支持フレーム５は支軸７４の周囲を自由に回転することができるため、譬えスタッド６０から加圧部材４の圧接位置までの距離、補助加圧パッド３の圧接位置までの距離が変化してしまった場合であっても、加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力とのバランスが崩れることはなく、図９に示すように、これら部材の圧接力の分布を滑らかに連続させることができるものである。

また、記録シートＰとして厚紙が用いられる場合、図３に示した構造では厚紙が補助加圧パッド３と加熱ロール１との間に突入して、かかる補助加圧パッド３が厚紙の厚さ分だけ押し下げられると、スタッド６０に対して補助加圧パッド３よりも遠い位置に存在する加圧部材４は該補助加圧パッド３よりも大きな距離だけ押し下げられる結果となり、加圧部材４の圧接力が不足する懸念がある。しかし、図１１に示した圧接構造では、支持フレーム５が支軸７４を中心として回転自在に配置されているので、補助加圧パッド３が記録シートＰによって押し下げられても、支持フレーム５が回転することにより、加圧部材４の圧接力に対する影響を排除することができ、厚紙に対してトナー像の定着を行う場合であっても、加圧部材４を適切に加熱ロール１に対して圧接させることが可能となる。

更に、図１１に示した圧接構造の場合、支持フレーム５に対する支軸７４の立設位置を調整することにより、加圧部材４の圧接力と補助加圧パッド３の圧接力のバランスを変化させることも可能である。すなわち、図１２に示すように、加圧スプリング７３の付勢力は可動フレーム７から支軸７４を介して支持フレーム５に伝達されるので、かかる支軸７４から加圧部材４までの距離をｄ1 、補助加圧パッド３までの距離をｄ2 とした場合、これらｄ1 及びｄ2 の比を変化させることにより、加熱ロール１に対する加圧部材４の圧接力Ｆ1 、補助加圧パッド３の圧接力Ｆ2 のバランスを変化させることができる。例えば、Ｆ1 をＦ2 の２倍に設定するのであれば、ｄ1 をｄ2 の１／２とすれば良い。これにより、加圧部材４及び補助加圧パッド３の圧接力のバランスを容易にコントロールすることが可能となる。

ところで、ＯＨＰシートや厚紙に対してフルカラートナー像の定着を行う場合、定着されたトナー像の発色性を向上させるためには、十分な熱エネルギをこれら記録シートＰに対して加えてやる必要がある。このため、従来より、ＯＨＰシートや厚紙に対してトナー像の定着を行う場合には、加熱ロールの回転速度を普通紙等に対する通常の回転速度よりも低速に切り換えることが行われており、ＯＨＰシートや厚紙に対して十分な熱エネルギを加えながらトナー像の定着を行い得るような対策が採られている。例えば、複写機やプリンタ等においてＯＨＰシートを記録シートとして記録画像の形成が行われる場合は、図１３に示すように、１枚目のＯＨＰシートが定着装置に突入してくる直前から加熱ロールが低速で回転を開始し、最終のＯＨＰシートが定着装置を抜けきるまでの間、加熱ロールはそのままの速度で回転を続ける。

加熱ロールに対して中実の加圧ロールを圧接させてトナー像の定着を行うタイプの定着装置では、かかる加圧ロールがある程度の熱容量を有しているため、加熱ロールのヒータで発生した熱エネルギが加圧ロールに蓄積されており、ＯＨＰシートが連続して送られてくる間、加熱ロールを常時低速で回転させていても、加圧ロールの表面温度が極端に低下してしまうことはなく、ＯＨＰシートに対して十分な熱エネルギを与えることが可能である。しかし、本実施例の定着装置では定着ベルト２が極めて薄い樹脂フィルムであり、また、この定着ベルト２の内側の部材も体積が小さく、いずれも大きな熱容量を有していないことから、加熱ロール１を常時低速で回転させながらＯＨＰシートが連続して通過した場合には、定着ベルト２、加圧部材４及び補助加圧パッド３の温度が急激に低下していってしまう。このため、加熱ロール１からＯＨＰシートに加えられた熱エネルギが定着ベルト２側に吸い取られてしまい、ＯＨＰシート上のトナー像を十分に溶融させることができなくなる懸念がある。

このような不具合を避けるためには、記録シートＰが定着装置に挿通されていない状態で、定着ベルト２、加圧部材４及び補助加圧パッド３に十分な熱エネルギを与えることが必要とされ、そのためにはＯＨＰシートが連続して定着装置に送られてくる場合であっても、前後するＯＨＰシートの間の時間帯で加熱ロール１の回転速度を速めるのが効果的である。具体的には、図１４に示すように、ＯＨＰシートが定着装置を通過している間は加熱ロール１の回転速度を低速に保つ一方、１枚目のＯＨＰシートの後端が定着装置を抜けきったと判断される場合には、直ちに加熱ロール１の回転速度を普通紙等に対する通常速度に切り換え、また、２枚目のＯＨＰシートの先端が定着装置に接近してきたと判断される場合には、直ちに加熱ロール１の回転速度をＯＨＰシート用の低速に切り換える。このように、ＯＨＰシートが連続して送られてくる場合であっても、前後して送られてくるＯＨＰシートの間では加熱ロール１の回転速度を高速に切り換えると、この時間帯ではより多くの熱エネルギが定着ベルト２側に流入することとなり、次のＯＨＰシートの通過時に加圧部材４や補助加圧パッド３の表面温度が急激に低下してしまうのを未然に防止することが可能となる。従って、ＯＨＰシートや厚紙等、熱容量の大きな記録シートＰに対して連続してフルカラー画像を形成するような場合であっても、発色性や定着強度の良好な定着画像を得ることが可能となる。

本発明が適用される画像定着装置の実施例を示す正面断面図である。実施例に係る加圧部材の取付け状態を示す側面分解図である。実施例に係る加熱ロールと定着ベルトを圧接させるための構造を示す正面図である。加圧部材と加熱ロールとの圧接状態及びそのときの圧力分布を示す説明図である。加圧部材の加熱ロールへの圧接面を凸曲面状に形成した場合の圧力分布を示す説明図である。加圧部材の下端辺を階段状に形成した例を示す側面図である。加圧部材の下端辺と支持プレートとの間に弾性部材を配置した例を示す側面図である。記録シートの加熱ロールからの剥離促進のために加圧部材にバイアス電圧を印加した例を示す正面断面図である。加圧部材と補助加圧パッドの圧力分布の良好な状態を示すグラフである。加圧部材と補助加圧パッドの圧力分布の不良な状態を示すグラフである。支持フレームを可動フレームに対して回転自在に支承した例を示す正面図である。支持フレームを可動フレームに対して回転自在に支承した際の、支軸の配置と加圧部材及び補助加圧パッドの圧接力のバランスの関係を説明する図である。従来の定着装置にＯＨＰシートを挿通させた際の加熱ロールの回転速度の変化を示すタイミングチャートである。実施例に係る定着装置にＯＨＰシートを挿通させた際の加熱ロールの回転速度の変化を示すタイミングチャートである。従来の画像定着装置の一例を示す正面断面図である。

符号の説明

１…加熱ロール、２…定着ベルト、３…補助加圧パッド、４…加圧部材、５…支持フレーム、５ｂ…支持プレート

Claims

外周面に弾性体層を有すると共に発熱手段を内蔵して回転駆動される加熱ロールと、この加熱ロールに連れ回される無端状の定着ベルトと、未定着トナー像を担持した状態で搬送されてくる記録シートのニップ領域を形成すべく、上記定着ベルトを加熱ロールに向けて押しつける補助加圧パッドと、この補助加圧パッドに対して記録シートの搬送方向の下流側に隣接配置され、上記定着ベルトを介して加熱ロールに圧接して該加熱ロールの弾性体層を変形させる加圧部材とから構成される画像定着装置において、
上記加熱ロールの長手方向に沿って形成された支持フレーム上に上記加圧部材及び補助加圧パッドを支持する一方、この支持フレームが回転自在に連結した加圧レバーを該支持フレームの長手方向の両端に配設し、この加圧レバーの一端を付勢することによって上記支持フレーム上の加圧部材及び補助加圧部材を加熱ロールへ押しつけるように構成したことを特徴とする画像定着装置。