JP5512006B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート上のトナー像を定着する定着装置に関する。この定着装置は、例えば、複写機、プリンタ、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置において用いられ得る。

特許文献１には、定着ベルトと加圧ローラを用いてシートに形成されたトナー像を定着する定着装置が提案されている。特許文献１に記載された定着装置は、定着ベルトを回転可能に支持する定着ローラと、加圧ローラとによって定着ベルトを挟み込んで、シートのニップ部を形成する構成である。

そして、定着ベルトの内側におけるニップ部の出口側に分離パッドを配置して、定着ベルトを定着ベルトの内側から加圧ローラに向けて押圧する構成としている。その結果、分離パッドによりニップ部の出口側において定着ベルトの軌道が大きく変化するため、定着ベルトからシートを効率良く分離させることが可能となっている。

特開２００７−１２１３６３号公報

特許文献１に記載の定着装置は、分離パッドが、定着ローラの回動中心を中心にして揺動可能な構成となっていて、分離パッドが定着ベルトの回転方向とは逆方向に付勢される構成である（参考に、図３参照）。特許文献１に記載の定着装置は、定着ベルトが回転すると、分離パッドが加圧ローラから離れる方向へ力を受け易い構造となっているため、分離パッドによる定着ベルトの押圧が不十分となり易い。従って、特許文献１に記載の定着装置は、シートが定着ベルトから適切に分離しなくなる可能性がある。

本発明の目的は、分離パッドによる押圧が不十分となってしまうのを抑制することができる定着装置を提供することである。本発明の他の目的は、分離パッドによりシートを定着ベルトから適切に分離することができる定着装置を提供することである。本発明のその他の目的は、添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより明らかになる。

本発明の定着装置は、シート上のトナー像をニップ部にて定着する定着ベルトと、前記定着ベルトと協働して前記ニップ部にてシートを搬送する回転体と、前記定着ベルトを前記回転体に向けて押圧するとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する支持ローラと、前記支持ローラよりもシート搬送方向下流側に設けられ、前記定着ベルトからシートを分離するために前記定着ベルトを前記回転体に向けて押圧する分離パッドと、前記分離パッドを保持するとともに、前記ニップ部よりも前記回転体から離れた位置であって前記支持ローラよりもシート搬送方向下流側の位置を中心にして揺動可能であるホルダと、前記定着ベルトの回転方向へ前記ホルダを付勢する付勢部材と、を有するものである。

本発明の定着装置は、定着ベルトが回転したときに、分離パッドが加圧ローラから離れる方向へ移動しにくいため、分離パッドによる定着ベルトの押圧が不十分となってしまうのを抑制することができる。これにより、分離パッドによりシートを定着ベルトから適切に分離することができる。

画像形成装置の構成の説明図である。 定着装置の構成の説明図である。 比較例の定着装置の構成の説明図である。 比較例のニップ部の搬送方向の圧力分布の説明図である。 光沢ムラの説明図である。 実施例１の定着装置の構成の説明図である。 分離パッドの位置調整機構の説明図である。 実施例１におけるニップ部の圧力分布の説明図である。 揺動軸の配置範囲の説明図である。 実施例３の定着装置の構成の説明図である。 実施例４の定着装置の構成の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト２０に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム３ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト２０に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム３ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト２０に一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム３ｃ、３ｄにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト２０に順次一次転写される。

シート（記録材）Ｐは、カセット１０から１枚ずつ取り出されてレジストローラ１２で待機する。シートＰは、レジストローラ１２によって中間転写ベルト２０上のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ給送されて、中間転写ベルト２０からトナー像を二次転写される。四色のトナー像を二次転写されたシートＰは、定着装置９へ搬送され、定着装置９で加熱加圧を受けてトナー像を定着された後に、機体外部のトレイ１３へ排出される。

両面印刷では、定着装置９において表面の画像を定着されたシートが方向切替装置１１０によって反転搬送路１１１へ送り込まれる。シートは、搬送ローラ１１２でスイッチバックして反転搬送路１１３へ送り込まれ、前後及び表裏反転状態でレジストローラ１２で待機する。シートは、中間転写ベルト２０の裏面画像のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ給送されて裏面にトナー像を転写される。シートは、定着装置９で裏面の画像を定着された後に機体外部のトレイ１３へ排出される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄに関する重複した説明を省略する。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム３ａの周囲に、コロナ帯電器２ａ、露光装置５ａ、現像装置１ａ、一次転写ローラ６ａ、及びドラムクリーニング装置４ａを配置している。

コロナ帯電器２ａは、３００〜５００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転する感光ドラム３ａの表面を、一様な電位に帯電させる。露光装置５ａは、レーザービームを走査して感光ドラム３ａに画像の静電像を書き込む。現像装置１ａは、静電像を現像して感光ドラム３ａにトナー像を現像する。一次転写ローラ６ａは、電圧を印加されて感光ドラム３ａのトナー像を中間転写ベルト２０へ一次転写させる。

中間転写ベルト２０は、テンションローラ１４、駆動ローラ１５、及び対向ローラ１６に掛け渡して支持され、駆動ローラ１５に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写ローラ１１は、対向ローラ１６に支持された中間転写ベルト２０に圧接して二次転写部Ｔ２を形成する。ベルトクリーニング装置３０は、クリーニングウエブを中間転写ベルト２０に摺擦させて二次転写部Ｔ２を通過した転写残トナーをクリーニングする。

＜定着装置＞
図２は定着装置の構成の説明図である。図２に示すように、定着ベルトの一例である定着ベルト６１０は、シート上のトナー像をニップ部Ｎにて定着する。回転体の一例である加圧ローラ６２は、定着ベルト６１０と協働してニップ部Ｎにてシートを搬送する。加圧ローラ６２はローラである。

支持ローラの一例である定着ローラ６１１は、定着ベルト６１０を加圧ローラ６２に向けて押圧するとともに定着ベルト６１０を回転可能に支持する。ニップ部の一例であるローラニップ部Ｎ１は、定着ローラ６１１により押圧されることによって定着ベルト６１０と加圧ローラ６２との間で形成される。

加圧ローラ６２は、弾性層６２２によって周面が弾性変形可能である。分離パッド６４は、定着ベルト６１０の軌道を急激に変化させて加圧ローラ６２から遠ざかる方向へ定着ベルト６１０を案内する。分離パッド６４に押圧された定着ベルト６１０の湾曲面が加圧ローラ６２の周面を押圧して弾性変形させる。

移動機構の一例である駆動部６２５は、定着ベルト６１０に接触した第１の位置と定着ベルト６１０から離間した第２の位置との間において加圧ローラ６２を移動させる。駆動部６２５は、定着装置９へシートが進入するのに伴い加圧ローラ６２を第１の位置へ移動させる。

定着装置９は、定着ベルトモジュール６１と、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置された加圧ローラ６２とで主要部が構成される。定着ベルトモジュール６１は、無端状の定着ベルト６１０を回転可能に設けている。

定着ベルト６１０は、フレキシブルなエンドレスベルトである。定着ベルト６１０は、ポリイミド樹脂又はニッケル金属層で形成された厚さ１００μｍのベース層の表面側（外周面側）に、シリコーンゴム等からなる厚さ４００μｍの弾性体層を積層している。弾性体層は、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）チューブ等からなる厚さ４０μｍの剥離層によって被覆されている。

一方、定着ローラ６１１は、定着ベルト６１０の内側に回転可能に配設される。定着ローラ６１１は、直径が８０ｍｍであって、モータ等の駆動源６３０によって回転駆動される。定着ローラ６１１は、周面に弾性層が形成されておらず、アルミニウムの芯金（中空のシリンダ）の表面にトナー離型層（耐熱性のフッ素樹脂層）を被覆して構成されたハードローラである。耐熱性のフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を用いている。ハロゲンヒータ６１６ａは、定着ローラ６１１の内部に配設されて、定着ローラ６１１を内側から加熱する。

内側加熱ローラ６１２は、テンションローラを兼ねて、内側から定着ベルト６１０を張架する。内側加熱ローラ６１２は、アルミニウム等によって形成された円筒状ローラである。加熱機構であるハロゲンヒータ６１６ｂは、内側加熱ローラ６１２の内部に設けられて内側加熱ローラ６１２を加熱する。テンションばね６３１は、内側加熱ローラ６１２の両端部に配置され、内側加熱ローラ６１２を定着ベルト６１０方向に向けて押圧し、定着ベルト６１０に所定の張力を付与する。

外側加熱ローラ６１３は、アルミニウム等によって形成された円筒状ローラである。外側加熱ローラ６１３は、外側から定着ベルト６１０を張架するとともに外側から定着ベルト６１０を加熱する。加熱機構であるハロゲンヒータ６１６ｃは、外側加熱ローラ６１３の内部に配設されて外側加熱ローラ６１３を加熱する。

図２に示すように、定着装置９において定着処理が行われる場合、定着ベルトモジュール６１に対して加圧ローラ（回転体）６２が離間した状態で、駆動源６３０から駆動力を受けて定着ローラ（支持ローラ）６１１が矢印Ｃ方向に回転を開始する。定着ベルト（エンドレスベルト）６１０は、定着ローラ６１１の回転に伴って、定着ローラ６１１に従動して矢印Ｄ方向に回転を開始する。

続いて、加圧ローラ６２が、移動機構である駆動部６２５により定着ベルト６１０に圧接する位置へ移動させられて、定着ベルト６１０と加圧ローラ６２との間にニップ部Ｎ（定着処理を行うためシートを挟持して搬送する領域）が形成される。その後、トナー像を転写されたシートＰがニップ部Ｎへ給送され、トナー像がシートＰに定着される。

ニップ部Ｎに進入したシートＰは、回転している定着ベルト６１０および加圧ローラ６２によりシート搬送方向下流方向に挟持搬送される。そして、シートＰは、ローラニップ部Ｎ１（定着ローラと加圧ローラによるニップ部）に続いて、分離パッドニップ部Ｎ２（分離パッドと加圧ローラによるニップ部）を順次通過する。シートＰは、ローラニップ部Ｎ１及び分離パッドニップ部Ｎ２を通過する過程で、定着ベルト６１０および加圧ローラ６２から加圧及び加熱を受ける結果、トナー像が溶融してシートＰに定着される。

分離パッドニップ部Ｎ２を通過した定着ベルト６１０は、その後、分離パッド６４の側面に倣って移動するので、ニップ部Ｎの出口では、定着ベルト６１０の進行方向（軌道）がアイドラローラ６１５の方向へ屈曲するように急激に変化する。

このため、シートＰは、分離パッドニップ部Ｎ２を出た時点で、定着ベルト６１０の進行方向の変化に追随できなくなる。このため、シートＰは、ニップ部Ｎの出口において、定着ベルト６１０からシート自身の剛性（コシ）によって曲率分離される。このようにして、シートＰに対する定着ベルトからの分離が安定的に行なわれる。

なお、定着ベルト６１０から分離されたシートＰは、ニップ部Ｎの下流側に配設された分離ガイド６３２により、その進行方向が導かれる。シートＰの定着処理が完了すると、加圧ローラ６２は、駆動部６２５によって定着ベルトモジュール６１から後退して、定着ベルトモジュール６１から離間した元の待機位置に復帰する。

＜分離パッド＞
分離パッドの一例である分離パッド６４は、定着ローラ６１１よりもシート搬送方向下流側に設けられ、定着ベルト６１０からシートを分離するために定着ベルト６１０を加圧ローラ６２に向けて押圧する。ニップ部の一例である分離パッドニップ部Ｎ２は、分離パッド６４により押圧されることによって定着ベルト６１０と加圧ローラ６２との間で形成される。

分離パッド６４は、定着ベルト６１０と加圧ローラ６２との間で形成されるニップ部Ｎ（シートを挟持搬送する領域）内の下流側領域（出口寄りの領域）であって、定着ローラ６１１に近傍して配置される。分離パッド６４は、図２に示すように、定着ローラ６１１と定着ベルト６１０とに囲まれるくさび状の空間に入り込んでフィットするように、分離パッド６４の定着ローラ６１１側の形状がくさび状の空間に倣ってくさび状となっている。そして、分離パッド６４は、定着ベルト６１０からシートＰの曲率分離を促進させる役割を担っている。

図６の（ａ）に示すように、ばね部材（付勢部材）６５は、分離パッド６４を保持する揺動部材（ホルダ）６８が定着ベルト６１０の回転方向と同方向へ回動し得るように付勢する。つまり、バネ部材６５は、分離パッド６４を定着ベルト６１０に押し付ける役割を担い、その結果、定着ベルト６１０と加圧ローラ６２との間には、ニップ部Ｎの一部として分離パッドニップ部Ｎ２が形成される。

図２に示すように、分離パッド６４は、非回転部材であり、加圧ローラ６２が定着ベルト６１０を介して定着ローラ６１１に圧接されるローラニップ部Ｎ１の下流側近傍位置に配置されている。分離パッド６４は、ステンレス等の金属や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂によって形成されて、定着ローラ６１１の軸方向に沿って設けられた板状の部材である。分離パッド６４の先端の軸垂直断面は、加圧ローラ６２に適合させた略円弧形状に形成されている。分離パッド６４は、定着ベルト６１０を介して、加圧ローラ６２を所定の幅領域にわたって所定の荷重で均一に押圧して、ローラニップ部Ｎ１の下流側に分離パッドニップ部Ｎ２を形成する。

回転体としての加圧ローラ６２は、直径が１００ｍｍであって、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置されている。加圧ローラ６２は、定着ベルト６１０の回転に従動して矢印Ｅ方向に回転を行っている。加圧ローラ６２は、ローラ（中空のシリンダ）６２１を基体とし、基体側から弾性層６２２とトナー離型層６２３とが順に積層されてソフトローラを構成している。加圧ローラ６２は、カム機構を用いた駆動部６２５に駆動されて、定着ベルトモジュール６１に対して接近及び離間する矢印Ｆ方向に移動可能である。

＜定着ベルト方式の利点＞
図２に示すように、定着ベルト方式の定着装置９は、トナー画像に当接する側に定着ベルト６１０を用いて、定着ベルト６１０に対して加圧ローラ６２を圧接してシートＰのニップ部Ｎを形成する。定着ベルト方式の定着装置９は、定着ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成する従来のローラ定着装置に比較してシート搬送方向に長いニップ部Ｎを確保できる。これにより、定着ベルト方式は、高速機に採用しても、シートＰに熱を十分に与えることができるため、好ましい構成と言える。

また、本例の定着装置９では、ニップ部Ｎへ給送されたシートが定着ベルト６１０から急激に熱を奪っても、外側加熱ローラ６１３及び内側加熱ローラ６１２が熱供給を行っている。これにより、定着ベルト方式は、定着ベルト６１０の表面温度が低下（温度ドゥループ）しにくいため、好ましい構成と言える。

さらに、本例の定着装置９では、定着ローラ６１１と加圧ローラ６２の間に形成されるローラニップ部Ｎ１の下流側に分離パッド６４を配置して分離パッドニップ部Ｎ２を形成している。従って、シート搬送方向に十分に長いニップ部を形成しつつも、分離パッド６４を用いて定着ベルト６１０をその内面側から加圧ローラ６２に向けて押圧することにより、シートが定着ベルト６１０から容易に曲率分離されるように構成している。

＜比較例＞
図３は比較例の定着装置の構成の説明図である。図４は比較例のニップ部の搬送方向の圧力分布の説明図である。図５は光沢ムラの説明図である。図３中、（ａ）は比較例の定着装置の構成の説明図、（ｂ）はニップ部の拡大図である。

図３の（ａ）に示すように、比較例の定着装置９Ｈは、分離パッド６４Ｈを定着ローラ６１１の周囲を回転可能なように取り付けられ、分離パッド６４Ｈは、定着ローラ６１１の周囲を移動する際に、定着ローラ６１１に対する姿勢が維持される。定着装置９Ｈは、ニップ部Ｎの形成時、分離パッド６４Ｈの回動中心を定着ローラ６１１の回転軸線上に設けた。そして、分離パッド６４Ｈを固定した回動板６５１は、ばね部材６５Ｈを用いて矢印Ｈ方向（定着ベルトの回転方向とは逆方向）に付勢されている。

ばね部材６５Ｈは、シートＰの分離パッドニップ部Ｎ２への進入に対して、図３の（ｂ）に示すように、分離パッド６４Ｈを矢印Ｈ方向へ逃げ勝手に加圧する。分離パッドニップ部Ｎ２の押圧力は、ローラニップ部Ｎ１に比べて小さいため、分離パッド６４Ｈの押圧力が逃げ易く、押圧力が減少し易い。

図４はニップ部Ｎにおける圧力Ａの分布を示したものである。図４に示すように、分離パッドニップ部Ｎ２の押圧力が減少し易い結果、シート搬送方向に連続した圧分布にならず、ローラニップ部Ｎ１と分離パッドニップ部Ｎ２との間に大きな圧力低下部Ａｎが生じる。圧力低下部Ａｎでは、加熱により膨張した空気やシートから発生する水蒸気などによって、定着ベルト６１０に対するトナー像の接触が妨げられる傾向となる。ローラニップ部Ｎ１のニップ圧力に比較して分離パッドニップ部Ｎ２のニップ圧力が低いため、圧力低下部Ａｎで発生した水蒸気を分離パッドニップ部Ｎ２で抑え込むことが難しい。ローラニップ部Ｎ１と分離パッドニップ部Ｎ２との間に、ほぼニップ圧が０となる無加圧領域やニップ圧が低下する低加圧領域が広い幅で存在することがある。

コート紙などの通気性の低いシートにべた画像を形成する場合、図５に示すように、ローラニップ部Ｎ１において抑え込まれていたシートからの水蒸気がこの無加圧領域や低加圧領域においては抑止できずに開放されてしまう可能性がある。そして、この水蒸気が定着ベルト６１０とシートＰとの間で動き回ることによってトナー像が乱され、定着不良あるいは画像乱れが発生する可能性がある。空気中の水分量が多い多湿環境下においては、このような問題が顕著に発生する。

また、未定着トナー層内に存在している空気は、定着ローラ６１１と分離パッド６４との境界領域の圧力の低い圧力低下部Ａｎに滞留し易い。この空気が部分的にシートＰと定着ベルト６１０との界面に空隙を生じさせるとともに、完全に定着が完了していないトナー像を乱してしまう。

これらの結果、定着ベルト６１０に対する接触が妨げられた場所と妨げられなかった場所との間で画像表面の光沢度に差が生じて、出力画像の画像面に光沢ムラが発生する場合がある。ベタ画像上につらら状の光沢の低い部分（モヤ、以下、光沢ムラと記す）が発生することがある。

なお、シートとして普通紙を用いる場合、通気性が十分なため、トナー層内に存在している空気は容積の大きい多孔質体である紙繊維の内部に保持されるか、または通過して逃げてしまうので、画像乱れの発生は少ないと考えられる。

そこで、以下の実施例では、シートＰの分離パッドニップ部Ｎ２への進入に際して、分離パッド６４が加圧ローラに対して食い込み勝手となるように加圧する機構を採用している。具体的には、分離パッド６４（揺動部材６８）が定着ベルト６１０の回転方向へ付勢する機構を採用している。

また、分離パッド６４をローラニップ部Ｎ１に近接して設け、無加圧領域や低加圧領域を小さくしている。これにより、定着ローラと分離パッドとの位置関係を安定させて、ローラニップ部Ｎ１と分離パッドニップ部Ｎ２との間に圧力低下部Ａｎを生じさせない。これにより、水蒸気の発生に伴うトナー像の乱れを抑制する。

＜実施例１＞
図６は実施例１の定着装置の構成の説明図である。図７は分離パッドの位置調整機構の説明図である。図８は実施例１におけるニップ部の圧力分布の説明図である。図９は揺動軸の配置範囲の説明図である。図６中、（ａ）は実施例１の定着装置の構成の説明図、（ｂ）はニップ部の拡大図である。

図６の（ａ）に示すように、ホルダの一例である揺動部材６８は、分離パッド６４を保持する。付勢部材の一例であるばね部材６５は、定着ベルト６１０の回転方向へ揺動部材６８を付勢する。調整機構の一例である長穴６８ｂは、揺動部材６８に対する分離パッド６４の固定位置を調整する。

ローラの一例であるアイドラローラ６１５は、ニップ部Ｎの下流側に分離パッド６４の揺動可能な空間を形成する。揺動部材６８は、アイドラローラ６１５に揺動可能に支持される。揺動部材６８の揺動中心は、アイドラローラ６１５の回転軸と同一軸線上にある。

実施例１において、揺動部材６８を支持する構造は、定着ベルト６１０の回転時に分離パッド６４が定着ベルト６１０を押圧する力が、定着ベルト６１０の停止時よりも自然に大きくなる構造である。揺動部材６８は、定着ベルト６１０が回転した際に、分離パッド６４を加圧ローラ６２へ向かって押圧するように揺動する。そのため、実施例１では、以下のように構成している。
（１）揺動部材６８は、ニップ部Ｎよりも加圧ローラ６２から離れた位置であって定着ローラ６１１よりもシート搬送方向下流側の位置を揺動の中心にして揺動可能である。
（２）揺動部材６８の揺動中心は、ローラニップ部Ｎ１における加圧ローラ６２の接線Ｌ５と、分離パッドニップ部Ｎ２における接線に垂直な線Ｌ４と、に囲まれた領域内に位置している。
（３）揺動部材６８の揺動中心は、ローラニップ部Ｎ１における加圧ローラ６２の接線Ｌ５と、定着ベルト６１０に対する分離パッド６４の接触領域のうちシート搬送方向中央の位置と揺動部材６８の重心とを結んだ線Ｌ２と、に囲まれた領域内に位置している。
（４）定着ベルト６１０に対する分離パッド６４の接触領域は、分離パッドニップ部Ｎ２における接線Ｌ１に垂直であって揺動部材６８の揺動中心を通過する直線Ｌ３よりも定着ローラ６１１側に位置する。
（５）ばね部材６５により揺動部材６８に作用する回転力の向きは、分離パッド６４と定着ベルト６１０との摺動により揺動部材６８に作用する回転力の向きと同じである。
（６）ばね部材６５は、定着ベルト６１０が回転停止している状態から定着ベルト６１０が回転している状態へ移行すると、分離パッド６４が定着ベルト６１０を押圧する力が大きくなるように、揺動部材６８を付勢する。
（７）分離パッド６４が定着ベルト６１０に当接する位置は、分離パッド６４が定着ベルト６１０に圧接する位置を通る接線Ｌ１に垂直であって揺動部材６８の揺動軸の中心６４Ｇを通過する直線Ｌ３よりも定着ローラ側に配置される。

図６の（ａ）に示すように、支持部材６８は、アイドラローラ６１５の中心軸を中心として、揺動可能に配置されている。定着装置９の側面には、アイドラローラ６１５の支持部６１５ｂの外周にベアリング６９が設けられている。アイドラローラ６１５の長手方向両端の軸部に一対の揺動部材６８がそれぞれベアリング６９を介して揺動可能に取り付けられている。一対の揺動部材６８に分離パッド６４の両端部が接続されている。揺動部材６８には嵌め合い部が形成されており、この嵌め合い部が、ベアリング６９の外周部に係止されている。

ばね部材６５は、揺動部材６８を付勢することにより、分離パッド６４が定着ベルト６１０を介して加圧ローラ６２を押圧するようにさせている。ばね部材６５の一端部は揺動部材６８に固定され、ばね部材６５の他端部は定着装置９の機体フレームに固定されている。ばね部材６５は、揺動部材６８を分離パッドニップ部Ｎ２の接線に対して下方向へ付勢するコイル状の引張ばねである。揺動部材６８は、ばね部材６５を受けるばね受け部材の役割を兼ねている。ばね部材６５で生じる付勢力が、揺動部材６８に伝達される。揺動部材６８は、分離パッド６４を保持しているため、ばね部材６５による付勢力が最終的に分離パッド６４まで伝達される。ばね部材６５は、適宜ばね定数等を変えることで、揺動部材６８を介して分離パッド６４に付与される押圧力を調整可能である。

アイドラローラ６１５は、定着ベルト６１０を回転可能に支持する。アイドラローラ６１５は、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト６１０を張架する張架ローラである。

図７に示すように、揺動部材６８には、調整機構として機能する長穴６８ｂが斜めに形成されている。このため、分離パッド６４は、揺動部材６８上で位置をずらせて定着ローラ６１１とのギャップを調整可能である。詳細には、揺動部材６８には、アイドラローラ６１５の軸方向に貫通して形成された長穴６８ｂが２箇所形成されている。分離パッド６４は、定着ローラ６１１と略一定の間隙をおいて、定着ローラ６１１の軸方向に沿って配置されている。長穴６８ｂは、分離パッド６４が定着ローラ６１１に対して近付いたり遠ざかったりする方向に向けて延びている。このため、長穴６８ｂに沿って分離パッド６４を固定すべき位置（後述するねじ部材６３が挿通される丸穴６４ｃ）を調整することで、分離パッド６４の定着ローラ６１１に対する位置（両者間のギャップ）を調整可能である。

揺動部材６８の長穴６８ｂと分離パッド６４の丸穴６４ｃに、調整機構として機能するねじ部材（締結部材）６３を挿通して締め付けることで、揺動部材６８に分離パッド６４が固定される。調整工程では、ねじ部材６３を一旦緩める。そして、定着ローラ６１１に接近する方向もしくは離間する方向へ分離パッド６４の位置調整を行った上で、それぞれの長穴６８ｂにねじ部材６３を挿通し、ねじ部材６３が分離パッド本体６４に形成されたねじ丸穴６４ｃ（図７）にねじ止めする。その結果、分離パッド６４の定着ローラ６１１に対する位置調整が行われた状態で、揺動部材６８と分離パッド６４が一体化される。

図６の（ｂ）に示すように、定着ベルト６１０が回転すると、分離パッド６４が定着ベルト６１０との摺動によりシート搬送方向下流側へと僅かに回動して、分離パッド６４が定着ベルト６１０（加圧ローラ６２）にさらに食い込む。分離パッド６４（揺動部材６８）が矢印Ｈ方向に回動すると、分離パッド６４が加圧ローラ６２に食い込む方向に移動するため、定着ベルト６１０の回転に伴って分離パッド６４の加圧ローラ６２に対する押圧力が高まることがあっても、低下することはない。

このように、本例では、分離パッド６４が加圧ローラ６２に対して食い込み勝手に設けられているため、加圧ローラ６２に対して逃げ勝手に設けられている比較例（図３）に比較して優位な構造が実現されている。その結果、分離パッド６４から定着ベルト６１０へ安定した押圧力を付与することができる。実施例１の分離パッド６４は、比較例（図３）の分離パッド６４Ｈに比較して、分離パッドニップ部Ｎ２の加圧力が安定し、分離パッド６４の位置が変動し難い。したがって、分離パッド６４と定着ローラ６１１との境界領域に圧力低下部（Ａｎ：図４）を形成することなく、ニップ部Ｎ内の空気の膨張や水蒸気の発生による画像乱れを抑制することができる。

図６の（ａ）に示すように、離間状態から加圧ローラ６２を上昇させて定着ベルト６１０に向けて加圧するとき、分離パッド６４が定着ベルト６１０を介して加圧ローラ６２に押圧されて、定着ベルト６１０は、加圧ローラ６２に対して隙間なく圧接される。この時、定着ローラ６１１の圧接によってローラニップ部Ｎ１が形成され、分離パッド６４の圧接によって分離パッドニップ部Ｎ２が形成される。

図８に示すように、分離パッドニップ部Ｎ２におけるピーク圧は、ローラニップ部Ｎ１におけるピーク圧よりも低くなるように設定されている。図８は定着装置９のニップ部Ｎの入口から出口までの圧力分布を示しており、横軸が搬送方向の位置を示し、縦軸は圧力レベルを示している。

実施例１の定着装置は、ニップ部Ｎの入口から出口まで、高圧のＰ２（０．０５〜０．２ＭＰａ）から低圧のＰ１（０．３〜０．５ＭＰａ）まで、深刻な圧力低下部を形成することなくほぼ連続的に上昇、下降する圧力分布が得られる。実際には、破線で示すように若干の圧力低下は発生する。実施例１では、途中で図４に示すような深刻な圧力低下部が形成されないため、比較例に比較して画像ズレや光沢ムラが生じにくい。

実施例１の定着装置は、分離パッド６４の回動中心をローラに対して食い込み勝手に加圧する位置に設けているので、ニップ部Ｎの形成時にパッド圧が逃げない。実施例１の定着装置は、揺動部材６８の揺動軸の中心を加圧ローラ６２に対して食い込み勝手に加圧する位置に設けているので、加圧ローラ６２と分離パッド６４との位置関係が安定する。このため、画像不良を抑制することができ、ニップ部Ｎにおいて圧抜けを少なくすることができる。実施例１の定着装置は、圧抜け部が生じることで発生する画像欠陥を簡易な構成で防止することができる。このため、定着装置の小型化や低コスト化を図ることが容易である。

なお、図６の（ａ）に示すように、実施例１では、揺動部材６８の揺動中心６４Ｇとアイドラローラ６１５の中心軸とが一致する構成となっている。しかし、揺動部材６８の揺動中心６４Ｇは、これに限らず、以下の領域内に位置していれば良い。

図９に示すように、揺動部材６８の揺動中心６４Ｇは、ハッチングを施した領域内に位置していれば良い。

具体的には、ローラニップ部Ｎ１（定着ローラと加圧ローラによるニップ部）の接線と、分離パッドニップ部Ｎ２（分離パッドと加圧ローラによるニップ部）の接線に直角な線とに囲まれた範囲で、且つ、シート搬送方向下流側の領域である。

好ましくは、ハッチングされた領域（範囲を示す線上も含む）に位置していれば良い。すなわち、ローラニップ部Ｎ１における接線Ｌ１と、分離パッド６４を保持した状態の揺動部材６８の重心６４ｐと分離パッド６４が定着ベルト６１０に接触している領域内でシート搬送方向中央となる地点６４ｑとを結んだ線Ｌ２、に囲まれた範囲内である。分離パッド６４の定着ベルト６１０に対する摺擦面は、搬送方向の中央で加圧力が大きくなるように、定着ベルト６１０に圧接する位置の加圧ローラ６２の曲率半径以上となる曲面形状としてもよい。

＜実施例２＞
図８に示すように、実施例１では、ローラニップ部Ｎ１の圧力が分離パッドニップ部Ｎ２の圧力よりも高い。これに対して、実施例２では、ばね部材６５のばね定数を実施例１よりも高くしたので、ローラニップ部Ｎ１の圧力が分離パッドニップ部Ｎ２の圧力よりも低い。この他の点については、実施例１と同様の構成であるので、説明を省略する。

シート上のトナー像はニップ部の入口から加温され、ニップ部の出口寄りの位置で最高温度に達している。そして、トナーが十分溶融している状態で高圧をかけることが定着性を良くする効率的な加圧方法である。また、分離パッドニップ部Ｎ２の圧力Ｐ２（０．２ＭＰａ程度）は、シートＰを定着ローラ６１１から分離するために必要な圧である。圧力Ｐ２によって定着ベルト６１０の弾性層が部分的に変形して、定着ベルト６１０に張り付いたシートＰを効率的に分離する。

そこで、実施例２では、分離パッドニップ部Ｎ２におけるピーク圧は、ローラニップ部Ｎ１におけるピーク圧よりも高くなるように設定されている。入り口側の低圧部と出口側の高圧部が隣接する定着ニップＮによって定着／分離の所望の性能を発揮することができる。

このような構成の実施例２においても、実施例１と同様の効果を奏することができる。

＜実施例３＞
図１０は実施例３の定着装置の構成の説明図である。実施例１では定着ベルトとの間でニップ部を形成する回転体として加圧ローラを用いた例となっているが、これに対して、実施例３では、回転体として、３本の張架ローラに掛け渡して支持され、内側に加圧パッドを配置した加圧ベルトを採用している。この他の点については、実施例１と同様の構成であるので、説明を省略する。

図１０に示すように、実施例３の定着装置９Ｂは、定着ベルトモジュール６１側における構成は実施例１と同一である。このため、図１０中、定着ベルトモジュール６１側の構成には図６と共通の符号を付して重複する説明を省略している。図６に示す揺動部材６８、押圧ばね６５等については図示を省略している。以下では、実施例１と異なる加圧ベルト側を中心に説明する。

定着装置９Ｂは、定着ローラ６１１を押圧する側に、トナー像が転写されたシートＰを定着ベルト６１０との間で挟持搬送するために回動可能に設けられた加圧ベルト８０が備えられている。加圧ベルト８０は、加圧ローラ６２と加熱ローラ８２とステアリングローラ８１とに掛け渡して支持され、定着ベルト６１０に従動して回転する。

加圧ローラ６２は、加圧ベルト８０を張架するとともに定着ローラ６１１を押圧するように配置されている。ステアリングローラ８１は、加圧ベルト８０を張架するとともに、不図示の制御部によって加圧ベルト８０の寄り移動を相殺するようにリアルタイムに傾動される。加熱ローラ８２は、内部にランプヒータが備えられ、加圧ベルト８０を張架するとともに加熱する。加圧パッド８３は、弾性層を有して加圧ベルト８０の内周面側に設けられる。加圧パッド８３の弾性層は、加圧ベルト８０と定着ベルト６１０とを介して定着ローラ６１１を押圧している。

定着ベルト６１０と加圧ベルト８０とが接触している領域（加圧ローラ６２と定着ローラ６１１との圧接部から、加圧パッド８３と定着ローラ６１１との圧接部にかけての領域）にシートＰのニップ部Ｎが形成されている。トナー像が転写されたシートＰは、ニップ部Ｎに導入されて、加熱加圧されることで、画像を表面に定着される。

実施例３においても、実施例１と同様な構成により、分離パッド６４が加圧ローラ６２に対して食い込み勝手に揺動可能である。このため、分離パッド６４と定着ローラ６１１との境界領域に深刻な圧力低下部を形成することが少なく、ニップ部Ｎ内の空気の膨張や水蒸気の発生による画像乱れを抑制することができる。

＜実施例４＞
図１１は実施例４の定着装置の構成の説明図である。図１１に示すように、実施例４では、熱ローラの一例である内側加熱ローラ６１２及び外側加熱ローラ６１３は、定着ベルト６１０を回転可能に支持するとともに定着ベルト６１０を加熱する。変更機構の一例である駆動部９０、９１は、内側加熱ローラ６１２及び外側加熱ローラ６１３の定着ベルト６１０に対する巻き付き角度を変更する。

具体的には、内側加熱ローラ６１２と外側加熱ローラ６１３とに対する定着ベルト６１０の巻き付き角度θを調整可能である。この他の点については、実施例１と同様の構成であるので、説明を省略する。

内側加熱ローラ６１２は、非接触型サーミスタ６１２ｓの検知温度をフィードバックして温度制御部６１２ｔにより、所定温度に温度調整される。内側加熱ローラ６１２は、定着ベルト６１０の回転方向におけるアイドラローラ６１５よりも下流側で定着ローラ６１１よりも上流側に配置されて、定着ベルト６１０の内側面を加熱する。

外側加熱ローラ６１３は、非接触型サーミスタ６１３ｓの検知温度をフィードバックして温度制御部６１３ｔにより、所定温度に温度調整される。外側加熱ローラ６１３は、定着ベルト６１０の回転方向における内側加熱ローラ６１２よりも下流側で定着ローラ６１１よりも上流側に配置されて、定着ベルト６１０の外側面を加熱する。

加熱ローラ移動機構である駆動部９０、９１は、非接触型サーミスタ６１０ｓの検知温度をフィードバックして制御部２００が作動させる。駆動部９０、９１は、張架ローラ６１７と張架ローラ６１８との間で、内側加熱ローラ６１２に対する定着ベルト６１０の巻き付き長さと外側加熱ローラ６１３に対する定着ベルト６１０の巻き付き長さとを変更可能である。

このような構成の実施例４においても、実施例１と同様の効果を奏することができる。

＜実施例５＞
以上、本発明に係る定着装置として実施例１〜４を例に説明したが、次のような構成に変更し得る。上述した実施形態において、特段の記載が無い限り、本発明の思想の範囲内において、種々の構成を他の公知の構成に置き換えることが可能である。

例えば、定着ベルト６１０を加熱するための加熱機構としては、ハロゲンヒータに限らず、誘導加熱機構等の加熱機構を採用しても構わない。定着装置としては、シートに形成された未定着トナー像を加熱及び加圧することにより定着する装置に限らず、画像光沢を調整するためシートに定着されたトナー像を再度加熱及び加圧する装置であっても構わない。画像形成装置としては、プリンタに限らず、複写機、ＦＡＸ、及び、これらの機能を複数備えた複合機であっても構わない。

９ 定着装置、６１ 定着ベルトモジュール、６２ 加圧ローラ
６４ 分離パッド、６５ ばね部材、６８ 揺動部材
９０、９１、６２５ 駆動部
６１０ 定着ベルト、６１１ 定着ローラ、６１２ 内側加熱ローラ
６１３ 外側加熱ローラ、６１５ アイドラローラ、６３０ 駆動源

Claims (10)

1. シート上のトナー像をニップ部にて定着する定着ベルトと、
   前記定着ベルトと協働して前記ニップ部にてシートを搬送する回転体と、
   前記定着ベルトを前記回転体に向けて押圧するとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する支持ローラと、
   前記支持ローラよりもシート搬送方向下流側に設けられ、前記定着ベルトからシートを分離するために前記定着ベルトを前記回転体に向けて押圧する分離パッドと、
   前記分離パッドを保持するとともに、前記ニップ部よりも前記回転体から離れた位置であって前記支持ローラよりもシート搬送方向下流側の位置を中心に揺動可能なホルダと、
   前記定着ベルトの回転方向へ前記ホルダを付勢する付勢部材と、
   を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記ホルダの揺動中心は、前記支持ローラにより押圧されることによって前記定着ベルトと前記回転体との間で形成されるニップ部における接線と、前記分離パッドにより押圧されることによって前記定着ベルトと前記回転体との間で形成されるニップ部における接線に垂直な線と、に囲まれた領域内に位置していることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ホルダの揺動中心は、前記支持ローラにより押圧されることによって前記定着ベルトと前記回転体との間で形成されるニップ部における接線と、前記定着ベルトに対する前記分離パッドの接触領域のうちシート搬送方向中央の位置と前記ホルダの重心とを結んだ線と、に囲まれた領域内に位置してい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. 前記付勢部材は、前記定着ベルトが回転停止している状態から前記定着ベルトが回転している状態へ移行することによって前記分離パッドが前記定着ベルトを押圧する力が大きくなるように、前記ホルダを付勢することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記定着ベルトを回転可能に支持するローラを有し、
   前記ホルダは、前記ローラに揺動可能に支持されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記ホルダに対する前記分離パッドの固定位置を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記定着ベルトを回転可能に支持するとともに前記定着ベルトを加熱する熱ローラと、
   前記熱ローラの前記定着ベルトに対する巻き付き角度を変更する変更機構と、を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記定着ベルトに接触した第１の位置と前記定着ベルトから離間した第２の位置との間において前記回転体を移動させる移動機構を有し、
   前記移動機構は、前記定着装置へシートが進入するのに伴い前記回転体を前記第１の位置へ移動させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記回転体はローラであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の定着装置。
10. シート上のトナー像をニップ部にて定着する定着ベルトと、
    前記定着ベルトと協働して前記ニップ部にてシートを搬送する回転体と、
    前記定着ベルトを前記回転体に向けて押圧するとともに前記定着ベルトを回転可能に支持する支持ローラと、
    前記支持ローラよりもシート搬送方向下流側に設けられ、前記定着ベルトからシートを分離するために前記定着ベルトを前記回転体に向けて押圧する分離パッドと、
    前記分離パッドを保持するとともに、前記ニップ部よりも前記回転体から離れた位置であって前記支持ローラよりもシート搬送方向下流側の位置を中心に揺動可能なホルダと、
    前記ホルダを付勢する付勢部材と、を有し、
    前記付勢部材により前記ホルダに作用する回転力の向きが、前記分離パッドと前記定着ベルトとの摺動により前記ホルダに作用する回転力の向きと同じであることを特徴とする定着装置。

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