JP5568505B2 - 定着装置及びこれが適用された画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートにトナー像を定着させる定着装置、及びこれが適用された画像形成装置に関する。

シートにトナー像を定着させる定着装置は、一般に、スポンジ等の弾性体からなる定着ローラーと、この定着ローラーに被嵌される定着ベルトと、該定着ベルトを間に挟んで定着ローラーに圧接され定着ニップ部を形成する加圧ローラーとを含む。前記定着ニップ部にシートが通紙されることにより、シートが加圧及び加熱され、トナー像がシート上に定着される。

ところで、シートは、定着ニップ部を通過する際に熱を加えられることでトナーが溶融して定着ベルトの周面に接着し、定着ベルトに巻き付くことがある。この巻き付きを防止するために、シートを定着ベルトから分離させる分離部材を、定着ローラーの定着ニップ部よりも回転方向下流側であって定着ローラーに近接する位置に配置した定着装置が知られている。従前は、シート分離性を重視して、分離部材の先端を定着ベルトの周面に当接させる接触タイプが主流であった。しかし、近年の分離部材は、定着ベルトに対する当接キズ発生の回避、分離部材の先端への紙粉又はトナーの堆積の問題の回避のため、分離部材の先端と定着ベルトの周面との間に僅かなギャップを形成する非接触タイプが主流となっている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００８−１９７２３７号公報 特開２００９−１４７７１号公報

ところで、定着ベルトは所定の熱源により加熱される。熱源は、定着ローラーの軸芯付近に配置される電気ヒーターや、定着ベルトの周面に対向配置される誘導加熱コイルである。熱源による定着ベルトの加熱動作が行われると、その温度上昇によって定着ベルト及びその周辺部材が熱変形する。例えば、スポンジからなる定着ローラーは熱膨張したり、分離部材に長手方向のソリが発生したりする。

これらのことは、非接触タイプの分離部材において重要となる、前記先端と定着ベルトの周面との間のギャップに影響を与える。例えば、定着ローラーに軸方向に不均一な膨張が発生すると、分離部材と定着ベルトとが接触し、定着ベルトに接触キズを発生させてしまうことがある。このような不具合は、定着ベルトが定着ローラーのみで保持されている一軸タイプの定着装置において顕著である。

本発明は、上記の問題を解決するために為されたもので、非接触タイプの分離部材が採用された定着装置において、シートの分離性を担保しつつ、定着ベルトのキズ発生を防止することを目的とする。

本発明の一局面に係る定着装置は、シートに定着処理を施す定着ニップ部を備えた定着装置であって、熱膨張性の弾性体で形成された定着ローラーと、前記定着ローラーの外周に配置され、その周面に、前記定着ニップ部を通過するシートが接触する通過領域と、前記シートが接触しない非通過領域とが設定される定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する熱源と、前記定着ニップ部の形成のため、その周面が前記定着ベルトを間に挟んで前記定着ローラーの周面に圧接される加圧ローラーと、前記定着ニップ部よりも前記定着ローラーの回転方向下流側に配置され、前記定着ローラーの軸方向に延びる板状部材からなり、前記定着ベルトの周面に貼着するシートを分離させる先端を備えた分離部材と、前記分離部材に付設され、前記定着ベルトの前記非通過領域における周面に当接して、前記分離部材の先端と前記定着ベルトの周面との間に所定距離のギャップを形成させる当接部と、前記分離部材を、前記定着ローラーの軸方向と平行な軸回りに回動自在に支持する円柱状の軸支部と、前記先端が前記定着ベルトの周面に向かう方向に前記分離部材が前記軸支部の軸回りに回動するよう、前記分離部材に０．８Ｎ（ニュートン）〜３．５Ｎの範囲の付勢力を与える付勢部材と、を備え、前記当接部は、前記非通過領域における周面に対して面接触する当たり部を有し、前記分離部材は、前記軸方向の両端に端板を備え、前記端板の各々には、前記軸支部がそれぞれ挿入される長孔が形成されている。

この構成によれば、分離部材の先端は、当接部が定着ベルトの非通過領域における周面に当接することによって、所定距離のギャップを備えた状態で対向する（非接触タイプの分離部材）。そして、付勢部材によって、分離部材の先端が定着ベルトの周面に向かう方向に付勢されている。定着ベルトが熱源によって加熱されると定着ローラーも加熱され、これにより熱膨張性の弾性体で形成された定着ローラーは膨張することになる。ここで、付勢部材の付勢力が強すぎると、分離部材の先端と定着ベルトの周面とが接触して接触キズが発生し、前記付勢力が弱すぎると、本来のシート分離機能が損なわれる怖れがある。しかし、本発明では、前記付勢力が０．８Ｎ〜３．５Ｎの範囲に設定されるので、定着ベルトに接触キズが発生することを防止できると共に、分離部材に十分なシート分離機能を担保させることができる。また、この構成によれば、分離部材の両端に当たり部材が配置されるので、分離部材にバランス良く付勢力が加えられる状態を形成できる。

上記構成において、前記当たり部と前記定着ベルトとが接触する部分における単位面積当たりの付勢力が、０．５４Ｎ／ｍｍ^２〜１．９２Ｎ／ｍｍ^２の範囲であることが望ましい。この構成によれば、当接部に加える付勢力を適正化することができる。

上記構成において、前記付勢部材の付勢力が、１．０Ｎ〜２．０Ｎの範囲から選ばれることが特に望ましい。この構成によれば、上述の接触キズの発生を一層効果的に防止できると共に、一層良好なシート分離機能を具備させることができる。

上記構成において、前記定着ベルトは、前記定着ローラーのみによって保持されている所謂１軸構成の定着装置の場合、上記本発明の効果は顕著となる。すなわち、加熱ローラーと定着ローラーとの間に定着ベルトが架け渡される２軸構成の定着装置の場合、通常テンションローラーによって定着ベルトに張力が与えられるので、比較的定着ローラーの熱膨張の影響を受けにくい。しかし、１軸構成の定着装置では、１本の定着ローラー上に定着ベルトが緩く外嵌される構成であるので定着ローラーの熱膨張の影響を受け易く、付勢部材の付勢力を適正化する意義は大きい。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、シートにトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像をシートに定着させる上記の定着装置とを備える。

本発明によれば、定着ローラーが熱膨張しても、定着ベルトに接触キズが発生することを防止できると共に、分離部材に十分なシート分離機能を発揮させることができる。従って、前記接触キズの発生に伴う画像乱れを未然に防止できると共に、定着ベルトへのシート巻き付きジャムを抑止できる定着装置及びこれが適用された画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 定着ユニットの概略構成を示す断面図である。 定着ユニットの要部構成示す斜視図である。 当たり部材と定着ベルトとの間の位置関係を模式的に示す図である。 分離部材の斜視図であって、（ａ）は分離部材の表面側を、（ｂ）は裏面側をそれぞれ示している。 当たり部材の斜視図であって、（ａ）は分離部材への取り付け面側を、（ｂ）は定着ベルトへの当たり面側をそれぞれ示している。 定着ユニットを後方側から見た斜視図である。 定着ユニットを前方側から見た斜視図である。 分離部材の支持部材への取り付け態様の一例について説明するための斜視図である。 定着ユニットの要部断面図であって、当たり部材の先端が定着ベルトの周面から離間した状態を示す図である。 定着ユニットの要部断面図であって、当たり部材の先端が定着ベルトの周面に接した状態を示す図である。 付勢バネの取り付け態様を説明するための斜視図である。 当たり部材が当接する定着ベルトと定着ローラーとの関係を示す模式図であって、定着ローラーが熱膨張する前の状態を示す図である。 図１３の状態の後、定着ローラーが熱膨張を開始した状態を示す図である。 図１４の状態の後、定着ローラーの熱膨張が完了した状態を示す図である。 分離部材と定着ベルト周面との間のギャップと先端余白との関係を示すグラフである。 分離部材に与えられる付勢力と、シート分離性及び定着ベルトの接触キズとの関係を評価した表形式の図である。 定着ベルトに対する当たり部材の接触面積を説明するための模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。

画像形成装置１は、略直方体形状の筐体構造を有し胴内空間を備えた装置本体２を備える。装置本体２は、シートに対して画像形成処理を行う。装置本体２は、略直方体形状の下部筐体２１と、下部筐体２１の上方に配設される略直方体形状の上部筐体２２と、下部筐体２１と上部筐体２２とを連結する連結筐体２３とを含む。下部筐体２１には画像形成のための各種機器が収容され、上部筐体２２には原稿画像を光学的に読み取るための各種機器が収容されている。下部筐体２１、上部筐体２２及び連結筐体２３で囲まれる胴内空間が、画像形成後のシートを収容可能な胴内排紙部２４とされている。連結筐体２３は、装置本体２の右側面の側に配置され、胴内排紙部２４へシートを排出するための排出口９６１が設けられている。

胴内排紙部２４として利用される前記胴内空間は、装置本体２の前面及び左側面において外部に開放されている。ユーザは、これらの開放部分から手を差し入れ、胴内排紙部２４から画像形成後のシートを取り出すことが可能である。前記胴内空間の底面２４１は、下部筐体２１の上面で区画され、排出口９６１から排出されたシートが積載される。

下部筐体２１には、画像形成処理が施されるシートを収容する給紙カセット２１１が装着されている。給紙カセット２１１は、下部筐体２１の前面（図１の紙面前方）から手前方向に引出可能である。この給紙カセット２１１は、自動給紙用に設けられたカセットである。

装置本体２の右側面には、ユーザに手差し給紙を行わせるためのマルチトレイユニットＭが装着されている。マルチトレイユニットＭは、手差しシートが載置される給紙トレイ３０と、前記手差しシートを下部筐体２１内の画像形成部へ搬入する給紙ユニット４０とを含む。給紙トレイ３０は、その下端部において下部筐体２１に対して開閉自在に取り付けられており、不使用時は閉状態とされる。ユーザは、手差し給紙を行う場合、給紙トレイ３０を開き、その上にシートを載置する。

下部筐体２１の内部には、上方から順に、トナーコンテナ９９Ｙ、９９Ｍ、９９Ｃ、９９Ｂｋ、中間転写ユニット９２、画像形成部９３、露光ユニット９４、及び上述の給紙カセット２１１が収容されている。

画像形成部９３は、シート上にフルカラーのトナー像を形成するために、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各トナー像を形成する４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備える。各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１の周囲に配置された、帯電器１２、現像装置１３、一次転写ローラー１４及びクリーニング装置１５とを含む。

感光体ドラム１１は、その軸回りに回転し、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。帯電器１２は、感光体ドラム１１の表面を均一に帯電する。帯電後の感光体ドラム１１の周面は、露光ユニット９４によって露光され、静電潜像が形成される。

現像装置１３は、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム１１の周面にトナーを供給する。現像装置１３は、２成分現像剤用のものであり、攪拌ローラー１６、１７、磁気ローラー１８、及び現像ローラー１９を含む。攪拌ローラー１６、１７は、２成分現像剤を攪拌しながら循環搬送することで、トナーを帯電させる。磁気ローラー１８の周面には２成分現像剤層が担持され、現像ローラー１９の周面には、磁気ローラー１８と現像ローラー１９との間の電位差によってトナーが受け渡されることにより形成されたトナー層が担持される。現像ローラー１９上のトナーは、感光体ドラム１１の周面に供給され、前記静電潜像が現像される。

一次転写ローラー１４は、中間転写ユニット９２に備えられている中間転写ベルト９２１を挟んで感光体ドラム１１とニップ部を形成し、感光体ドラム１１上のトナー像を中間転写ベルト９２１上に一次転写する。クリーニング装置１５は、トナー像転写後の感光体ドラム１１の周面を清掃する。

イエロー用トナーコンテナ９９Ｙ、マゼンタ用トナーコンテナ９９Ｍ、シアン用トナーコンテナ９９Ｃ、及びブラック用トナーコンテナ９９Ｂｋは、それぞれ各色のトナーを貯留するものであり、ＹＭＣＢｋ各色に対応する画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの現像装置１３に、図略の供給経路を通して各色のトナーを供給する。

露光ユニット９４は、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有し、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの各々に設けられた感光体ドラム１１の周面に、原稿画像の画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。

中間転写ユニット９２は、中間転写ベルト９２１、駆動ローラー９２２及び従動ローラー９２３を備える。中間転写ベルト９２１上には、複数の感光体ドラム１１からトナー像が重ね塗りされる（一次転写）。重ね塗りされたトナー像は、給紙カセット２１１又は給紙トレイ３０から供給されるシートに、二次転写部９８において二次転写される。

給紙カセット２１１は、複数のシートが積層されてなるシート束を収納する。給紙カセット２１１の右端側の上部には、ピックアップローラー２１２が配置されている。ピックアップローラー２１２の駆動により、給紙カセット２１１内のシート束の最上層のシートが１枚ずつ繰り出され、搬入搬送路２６へ搬入される。一方、給紙トレイ３０に載置されたシートは、給紙ユニット４０の給紙ローラー４１の駆動によって、搬入搬送路２６へ搬入される。

搬入搬送路２６の下流側には、二次転写部９８、定着ユニット（定着装置）９７及び排紙ユニット９６を経由して排出口９６１まで延びるシート搬送路２８が設けられている。シート搬送路２８の上流部分は、下部筐体２１に形成された内壁と、反転搬送ユニット２９の内側面を形成する内壁との間に形成されている。なお、反転搬送ユニット２９の外側面は、両面印刷の際にシートを反転搬送する反転搬送路２９１の片面を構成している。シート搬送路２８の、二次転写部９８よりも上流側にはレジストローラー対２７が配置されている。シートは、レジストローラー対２７にて一旦停止され、スキュー矯正が行われた後、画像転写のための所定のタイミングで、二次転写部９８に送り出される。

連結筐体２３の内部には、定着ユニット９７と排紙ユニット９６とが収納されている。定着ユニット９７は、二次転写部９８においてトナー像が二次転写されたシートを、定着ニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧することで、トナー像をシートに定着させる定着処理を施す。この定着ユニット９７については、後記で詳述する。定着処理されたカラー画像付のシートは、定着ユニット９７の下流に配置されている排紙ユニット９６により、排出口９６１から胴内排紙部２４に向けて排出される。

上部筐体２２の上面には、第１コンタクトガラス２２２と第２コンタクトガラス２２３とが嵌め込まれている。第１コンタクトガラス２２２は、自動原稿給送装置（ＡＤＦ；図示せず）が上部筐体２２上に配置される場合に、ＡＤＦから自動給送される原稿シートの読取用に設けられている。第２コンタクトガラス２２３は、手置きされる原稿シートの読取用に設けられている。

上部筐体２２の内部には、原稿情報を光学的に読み取るための走査機構２２４と撮像素子２２５とが収容されている。走査機構２２４は、光源、移動キャリッジ、反射ミラー等を含み、原稿からの反射光を撮像素子２２５に導く。撮像素子２２５は、前記反射光をアナログ電気信号に光電変換することにより、原稿の画像データを取得する。

以下、定着ユニット９７の詳細構成について説明する。図２は、定着ユニット９７の概略構成を示す断面図、図３は、定着ユニット９７の要部構成示す斜視図である。定着ユニット９７は、定着ローラー１００と、定着ローラー１００の外周に配置される定着ベルト５０と、定着ローラー１００と定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラー１０１と、定着ベルト５０を加熱する誘導加熱ユニット９７Ｈ（熱源）とを含む。この実施形態に示す定着ユニット９７は、１本の定着ローラー１００上に定着ベルト５０が緩く外嵌され、この定着ベルト５０を外側から誘導加熱する、１軸の外包ＩＨ方式の定着ユニットである。

定着ローラー１００は、鉄やアルミニウム等の金属芯材１００Ｓ上に、例えばシリコンスポンジ等の弾性体からなる表層１００Ｅを有する弾性ローラーである。弾性体からなる表層１００Ｅは、加熱されると熱膨張する性質を有する。

定着ベルト５０は、定着ローラー１００の上に緩く外嵌される無端ベルトである。定着ベルト５０は、誘導加熱ユニット９７Ｈにより誘導加熱されるベルトであって、例えばニッケルのような強磁性材料からなる基材上に、シリコンゴム弾性層及びＰＦＡ離型層が順次形成されてなる。

加圧ローラー１０１は、定着ニップ部Ｎを形成するために、その周面が定着ベルト５０を挟んで定着ローラー１００の周面に圧接されるローラーである。加圧ローラー６３の好ましい構成の一つは、鉄やアルミニウム等の金属芯材１０１Ｓと、この芯材１０１Ｓの上に形成され、硬質シリコンゴム層やフッ素樹脂コート層とを含む表層１０１Ｅとを備える構成である。

誘導加熱ユニット９７Ｈは、誘導加熱コイル９７１、この誘導加熱コイル９７１を保持するコイルボビン９７２、アーチコア９７３、サイドコア９７４及びセンターコア９７５を含む。誘導加熱コイル９７１は、定着ベルト５０を誘導加熱するための磁界を発生するもので、定着ベルト５０の外周円弧面に対向する仮想的な円弧面上に配置されている。アーチコア９７３、サイドコア９７４及びセンターコア９７５は、フェライト製コアであり、定着ベルト５０の一部を経由する磁路を形成するために配置されている。誘導加熱コイル９７１が発生した磁界が前記磁路を通過することで、定着ベルト５０には渦電流が発生し、これに伴いジュール熱により熱が発生する。

トナー像Ｔが転写されたシートＳは、定着ユニット９７を、図２及び図３に示す矢印Ｃ方向に搬送される。シートＳは、定着ニップ部Ｎを通過したときに、定着ニップ部Ｎにおいて、定着ローラー１００により加熱されるとともに加圧ローラー１０１により加圧される。かくして、シートＳ上にトナー像Ｔが定着される。定着ニップ部Ｎを通過したシートＳは、搬送ローラー１０５（図３）によって排出口９６１に向けて搬送される。

以上の通り構成された定着ユニット９７において、定着ニップ部Ｎよりも搬送方向下流側に、分離部材１０２が配置されている。分離部材１０２は、定着ニップ部Ｎを通過したシートＳが定着ベルト５０の周面に貼着して巻き付いてしまうことを防止するための部材である。すなわち、定着ニップ部Ｎを通過する際に熱を加えられることで、シートＳ上のトナー像Ｔが溶融して定着ベルト５０の周面に接着し、定着ベルト５０に巻き付くことがある。この巻き付きを防止するために、分離部材１０２は定着ベルト５０からシートＳを分離させるものである。

分離部材１０２は、定着ローラー１００の軸方向に延びる薄い板状部材である。分離部材１０２の長手方向両端部は、その基端部の側において、定着ローラー１００の両端近傍に配置された一対の支持部材１０３によってそれぞれ支持されている。分離部材１０２の定着ベルト５０の周面と対向する先端部１０２Ａと、定着ベルト５０の周面との間には、所定距離のギャップＧが確保されている。

定着ニップ部Ｎを通過したシートＳが定着ローラー１００に巻き付いた状態でギャップＧの部分に到達すると、そのシートＳの搬送方向先端が分離部材１０２の先端部１０２Ａに当接する。これにより、当該シートが定着ローラー１００から分離される。なお、一般にシートＳの搬送方向先端には、トナー像が転写されない余白領域が存在し、当該先端は定着ベルト５０に接着することはない。従って、たとえシートＳが定着ベルト５０に巻き付いたとしても、その搬送方向先端は定着ベルト５０の周面から浮き上がるので、先端部１０２Ａが定着ベルト５０の周面に当接していなくとも、上述の分離は可能である。

分離部材１０２の両端には、先端部１０２Ａと定着ローラー１００周面との間に所定のギャップＧを形成させるために、一対の当たり部材１０４（当接部）が配置されている。後記で詳述するが、当たり部材１０４は分離部材１０２の先端部１０２Ａよりも前方に突出して配置される部材であり、定着ベルト５０の周面に当接することで、前記ギャップＧを形成する。

図４は、当たり部材１０４と定着ベルト５０との間の位置関係を模式的に示す図である。定着ローラー１００上に外嵌された定着ベルト５０周面には、当該画像形成装置１において処理可能な最大サイズのシートが定着ニップ部Ｎを通過する際に、当該シートが接触する通過領域５０Ａが設定されている。この通過領域５０Ａの両端は、それぞれシートが接触しない非通過領域５０Ｂとなる。当たり部材１０４は、その一部（当たり部１０４Ｃ）が非通過領域５０Ｂと当接することにより、先端部１０２Ａが定着ローラー１００周面に当接することを規制し、両者間にギャップＧを形成する。

図５は、分離部材１０２単体の外観を示す斜視図であって、図５（ａ）は、分離部材１０２の表側を、図５（ｂ）は、分離部材１０２の裏側（定着ベルト５０に面する側）をそれぞれ示している。図６は、当たり部材１０４単体の外観を示す斜視図であって、図６（ａ）は、分離部材１０２への取り付け面側を、図６（ｂ）は、定着ベルト５０への当たり面側をそれぞれ示している。

分離部材１０２は、定着ローラー１００の軸方向に向けて延びる薄い平板状の本体部１０２Ｃと、この本体部１０２Ｃを保持する保持板金１０２Ｓとを備える。本体部１０２Ｃの下端縁が上述の先端部１０２Ａである。保持板金１０２Ｓは、定着ローラー１００の軸方向に向けて延びる保持平坦面を有する。本体部１０２Ｃは、前記保持平坦面に密着する態様で保持され、先端部１０２Ａが保持板金１０２Ｓの下端から突出している（図１０及び図１１も参照）。

保持板金１０２Ｓの両端には、当たり部材１０４を分離部材１０２に取り付けるため、並びに保持板金１０２Ｓを本体部１０２Ｃに取り付けるための、ねじ孔１０２Ｅ及び貫通孔１０２Ｆが設けられている（本体部１０２Ｃにも、貫通孔１０２Ｆ及び後述のネジ孔１０４Ｅに対応する孔が穿孔されている）。また、保持板金１０２Ｓの両端には、支持部材１０３によって支持される一対の端板１０２Ｂが備えられている。各端板１０２Ｂは、保持板金１０２Ｓの前記保持平坦面に対して直角に折り曲げられた部分であって、各々には長孔１０２Ｇが設けられている。長孔１０２Ｇは、分離部材１０２の基端側に配置され、分離部材１０２を定着ローラー１００の軸方向と平行な軸回りに回動自在に軸支させるために穿孔されている。

当たり部材１０４は、分離部材１０２の保持板金１０２Ｓの両端に取り付けられる取り付け部１０４Ａを備える。取り付け部１０４Ａは、矩形の平板部材であって、当たり部材１０４Ａを分離部材１０２の保持板金１０２Ｓに取り付けるためのねじ孔１０４Ｅが設けられている。また、取り付け部１０４Ａの側縁には、当たり部材１０４を分離部材１０２の保持板金１０２Ｓに位置決めして取り付けるための一対の位置決めピン１０４Ｄが、ねじ孔１０４Ｅを挟んで突設されている。

さらに、取り付け部１０４Ａの一端縁には、屈曲形状の本体部１０４Ｂが連設されている。この本体部１０４Ｂの突出先端には、定着ベルト５０の周面と当接する当たり部１０４Ｃが突設されている。当たり部１０４Ｃの外周面は、円弧状の曲面とされている。

当たり部材１０４の分離部材１０２への取り付けに際しては、まず、当たり部材１０４の取り付け部１０４Ａの表側（図６（ａ）で露出している側）が、分離部材１０２の保持板金１０２Ｓの裏側（図５（ｂ）で露出している側）の両端に載置される。そして、当たり部材１０４の位置決めピン１０４Ｄが保持板金１０２Ｓの貫通孔１０２Ｆに挿入された状態で、分離部材１０２の裏側から、取り付けネジ１０９（図１０及び図１１参照）が、当たり部材１０４のねじ孔１０４Ｅ、及び、分離部材１０２のねじ孔１０２Ｅに螺入される。これにより、一対の当たり部材１０４が分離部材１０２の両端に取り付けられる。

図７は、定着ユニット９７を後方側から見た斜視図、図８は前方側から見た斜視図である。なお、前方側とは、定着ベルト５０が配置された側であって、シートが搬入される側であり、後方側とは、定着処理後のシートが搬出される側である。

定着ユニット９７は、筐体構造を有する定着ハウジングＨを備える。定着ハウジングＨには、上述の各構成部品、すなわち、定着ローラー１００、定着ベルト５０、加圧ローラー１０１、分離部材１０２、支持部材１０３、当たり部材１０４及び搬送ローラー１０５が収容されている。

定着ハウジングＨには、回動支点１０６を支点として回動するカバー部材１０８が配置されている。カバー部材１０８は、回動支点１０６回りに回動することにより、定着ハウジングＨに対して開閉可能とされている。なお、図７及び図８では、カバー部材１０８が、定着ハウジングＨに対して開いている状態を示している。カバー部材１０８には、搬送コロ１０７が配置されている。搬送コロ１０７は、カバー部材１０８が定着ハウジングＨに対して閉状態とされたときに、搬送ローラー１０５と接触して、排紙ニップ部を形成する。

図９は、分離部材１０２の支持部材１０３への取り付け態様の一例について説明するための斜視図である。支持部材１０３には、定着ローラー１００の軸方向と平行な方向に突設された支点部材１０３Ａ（軸支部）が設けられている。支点部材１０３Ａは円柱状の部材である。なお、図９では、定着ローラー１００の一端側の支持部材１０３のみが示されており、定着ローラー１００の他端側の支持部材１０３については図示が省略されている。

支点部材１０３Ａは、分離部材１０２の端板１０２Ｂに穿孔された長孔１０２Ｇに挿入されている。これにより、分離部材１０２は、支点部材１０３Ａの軸回りに回動することができる。その結果、分離部材１０２は、分離部材１０２の先端部１０２Ａが定着ベルト５０の周面に近づく第１姿勢と、先端部１０２Ａが定着ベルト５０の周面から離間する第２姿勢との間で姿勢変更が可能である。

分離部材１０２は、長孔１０２Ｇに円柱状の支点部材１０３Ａが挿入される形態で軸支されている。従って、分離部材１０２は、長孔１０２Ｇのストロークの範囲でシフト移動することができる。このため、分離部材１０２の先端部１０２Ａと定着ローラー１００（定着ベルト５０）の軸との平行性にズレが生じていても、当たり部１０４Ｃと定着ベルト５０の周面とが当接することで、前記ズレを補正するように、長孔１０２Ｇ内で分離部材１０２の支点位置がシフトする。従って、先端部１０２Ａと定着ローラー１００（定着ベルト５０）の周面との平行性を維持することができる。

図１０は、定着ユニット９７の要部断面図であって、当たり部材１０４の先端（当たり部１０４Ｃ）が定着ベルト５０の周面から離間した状態（上記第２姿勢）を、図１１は、当たり部材１０４の先端が定着ベルト５０の周面に接した状態（上記第１姿勢）を示す図である。図１０及び図１１においては、当たり部材１０４を分離部材１０２に取り付けるための取り付けネジ１０９が示されている。

図１０において、定着ローラー１００が反時計回り方向に、加圧ローラー１０１が時計回り方向に回転駆動される。定着ローラー１００の表層部は加圧ローラー１０１の表層部よりも柔らかい材質で形成されているので、定着ニップ部Ｎでは、定着ローラー１００の周面が加圧ローラー１０１の周面で押し込まれている。分離部材１０２は、定着ニップ部Ｎよりも、定着ローラー１００の回転方向下流側に配置されている。

図１０に示す第２姿勢では、当たり部材１０４の当たり部１０４Ｃが定着ローラー１００周面と当接していないが、図１１に示す第１姿勢では、当たり部１０４Ｃが定着ローラー１００周面と当接する。当たり部材１０４が定着ローラー１００周面と当接した状態では、分離部材１０２の先端部１０２Ａと定着ローラー１００周面との間で、距離ｄのギャップＧが形成される。

分離部材１０２（及び当たり部材１０４）は、先端部１０２Ａが定着ベルト５０の周面に向かうよう付勢部材によって付勢力が与えられている。図１１において、支点部材１０３Ａは、長孔１０２Ｇの定着ローラー１００から離間した端部１０２ＧＥと当接している。このような当接は、前記付勢部材によって、分離部材１０２に取り付けられた当たり部材１０４を定着ローラー１００周面に向けて付勢することにより実現されている。

以下、上記付勢部材について詳述する。図１２は、付勢部材（付勢バネ１１０）の取り付け態様を説明するための斜視図である。なお、図１２には、定着ローラー１００の一端側の付勢バネ１１０が示されているが、定着ローラー１００の他端側も同様の構成とされている。付勢バネ１１０は、円筒状のコイル部１１０Ｃと、このコイル部１１０Ｃに続く棒状の係止部１１０Ｅとを備えた捻りコイルバネである。

支持部材１０３には、定着ローラー１００と軸方向と平行な方向に円筒ピン１１１が立設されている。付勢バネ１１０のコイル部１１０Ｃが、この円筒ピン１１１に嵌合されている。係止部１１０Ｅは、分離部材１０２の本体部１０２Ｃの表側に、付勢力をもって当接している。これにより、分離部材１０２は、その本体部１０２Ｃの先端部１０２Ａが定着ベルト５０の周面に向かう方向に、上述の支点部材１０３Ａの軸回りに回動するよう付勢力が与えられている。そして、当該付勢力によって、分離部材１０２に取り付けられた当たり部材１０４が定着ローラー１００周面に向けて圧接され、当たり部材１０４が確実に定着ベルト５０の周面に当接されるものである。

ここで、付勢バネ１１０が分離部材１０２に与える付勢力は、適正な範囲に設定する必要がある。本発明では、前記付勢力が０．８Ｎ（ニュートン）〜３．５Ｎの範囲に設定される。このような付勢力の設定が必要となる背景を、図１３〜図１５に基づいて説明する。図１３は、分離部材１０２の両端に付設された当たり部材１０４が当接する定着ベルト５０と、定着ローラー１００との関係を示す模式図であって、定着ローラー１００が熱膨張する前の状態を示す図である。

本実施形態のように１軸構成の定着ユニット９７では、定着ローラー１００に対して定着ベルトが緩く嵌め込まれている。図１３では誇張して描いているが、定着ベルト５０が未加熱の状態のとき、定着ローラー１００の外周面と定着ベルト５０の内周面との間には隙間Ｚが存在する。

定着ベルト５０が熱源（誘導加熱ユニット９７Ｈ）で加熱されると、定着ベルト５０を通して定着ローラー１００も加熱され、熱膨張性の表層１００Ｅ（図２）を備える定着ローラー１００は膨張を始める。図１４は、定着ローラー１００が熱膨張を開始した状態を示す図である。加熱が開始されてあまり時間が経過していない段階では、定着ローラー１００の軸方向中央部Ｐ１が比較的大きく膨張する。これは、定着ローラー１００の軸方向端部Ｐ２では、ローラー端縁から熱が逃げることができるのに対し、軸方向中央部Ｐ１では熱の逃げ場が少ないことによる。従って、定着ローラー１００は樽状に変形し、軸方向中央部Ｐ１においては定着ベルト５０の内周面との間の隙間Ｚが小さくなり、軸方向端部Ｐ２においては隙間Ｚが比較的大きい状態となる。

定着ローラー１００の加熱が進行すると、定着ローラー１００の熱膨張は、その軸方向において略均一となる。図１５は、定着ローラー１００の熱膨張が完了した状態を示す図である。この状態に至れば、前記隙間Ｚも、定着ローラー１００の軸方向において略一定となる。

問題となるのは、定着ローラー１００が樽状に変形している図１４の状態である。この場合、付勢バネ１１０の付勢力が強すぎると、当たり部材１０４が、隙間Ｚが比較的大きい状態の軸方向端部Ｐ２において定着ベルト５０に強く押し当てられる。つまり、定着ローラー１００の、熱膨張していない径小部分が分離部材１０２の定着ローラー１００に対する接地水準となり、ギャップＧが定まることになる。このようなギャップＧは、熱膨張して径大となっている軸方向中央部Ｐ１で見ると当然に、過小となる。従って、軸方向中央部Ｐ１においては、分離部材１０２の先端部１０２Ａと定着ベルト５０の周面とが接触し、定着ベルト５０の周面に接触キズが発生することがある。

先端部１０２Ａと定着ベルト５０との接触を回避するには、付勢バネ１１０の付勢力を弱くすれば良い。この場合、当たり部材１０４が、軸方向端部Ｐ２の隙間Ｚを大きく潰すことはなく、軸方向中央部Ｐ１においてもギャップＧを確保できる。しかし、付勢力が弱すぎると、分離部材１０２が本来発揮すべきシート分離機能が損なわれる怖れがある。

図１６は、分離部材１０２の先端部１０２Ａと定着ベルト５０の周面との間のギャップＧと先端余白との関係の調査結果を示すグラフである。先端余白とは、シート搬送方向先端においてトナー像が転写されない領域である。ここでは、分離部材１０２に与える付勢力を５．０Ｎとした。図中、○印は定着ベルト５０からシートが分離出来た事を示し、×印は分離不良であったことを示す。図１６のグラフより、ギャップＧの値が０．３ｍｍに設定された場合、シートを定着ベルト５０から引き剥がすのに必要な先端余白は２．５ｍｍ以上となる。

また、画像形成装置１において設定可能な最少の先端余白が例えば４．０ｍｍである場合、ギャップＧは０．７ｍｍ以下に管理しなければシート分離不良が発生し、ジャムが発生する。前記の「最少の先端余白」とは、給紙タイミングの遅れや露光ユニットによる静電潜像の書き込みタイミングの遅れを含めた、シート上に現れる最小の先端余白のことである。また、ギャップＧが０．２ｍｍ以下になると、紙粉やトナーカスが分離部材１０２の先端部１０２Ａに堆積し易くなる。この場合、ギャップＧが狭くなり、定着ベルト５０にキズが発生する。従って、ギャップＧは０．２ｍｍ〜０．７ｍｍの間で設定する必要がある。

図１７は、分離部材１０２に与えられる付勢力と、シート分離性及び定着ベルト５０の接触キズとの関係を評価した表形式の図である。ここでは、ギャップＧ＝０．５５ｍｍ、最小の先端余白＝４．０ｍｍ、定着ローラー１００の温度を１５０〜１７０℃とし、付勢バネ１１０が分離部材１０２に与える付勢力（押圧力）を変化させて、分離部材１０２によるシート分離性と、定着ベルト５０の周面の傷とを評価した。

図中、シート分離性において、◎は全く問題無いことを、○はごく稀に（１０Ｋ枚に１回程度）シートジャムが発生するが実質的に問題無いことを、△は１００〜１Ｋ枚に１回程度のシートジャムが発生し実使用上は問題があることを、×はシートジャムが頻発する分離不良であることをそれぞれ示す。また、ベルト傷において、◎は定着ベルト５０の周面に傷は発生せず全く問題無いことを、○は僅かに傷が認められるが画像には影響しない程度の傷であることを、△は少々の傷が認められ且つ画像に影響が出てしまい、実使用上は問題があることを、×は目立つ傷が発生することをそれぞれ示す。

図１７より、シート分離性の観点からは、分離部材１０２に与える付勢力は、○若しくは◎の評価が得られている０．８Ｎ以上、特に１．０Ｎ以上とすることが望ましい。一方、ベルト傷の抑止（画像乱れの抑止）の観点からは、付勢力は３．５Ｎ以下、特に２．０Ｎ以下とすることが望ましい。以上より、付勢バネ１１０の付勢力を０．８Ｎ〜３．５Ｎの範囲に設定することで、定着ベルト５０に分離部材１０２の接触キズが発生することを防止できると共に、分離部材１０に十分なシート分離機能を担保させることができる。特に、付勢バネ１１０の付勢力を１．０Ｎ〜２．０Ｎの範囲に設定すれば、上述の接触キズの発生を一層効果的に防止できると共に、一層良好なシート分離機能を具備させることができる。

上記の付勢バネ１１０の付勢力を、当たり部材１０４（当たり部１０４Ｃ）と定着ベルト５０の周面とが接触する部分における単位面積当たりの付勢力に換算すると、０．５４Ｎ／ｍｍ^２〜１．９２Ｎ／ｍｍ^２の範囲となる。図１８（ａ）、（ｂ）に示す通り、当たり部材１０４と定着ベルト５０との接触面積は、定着ベルト５０の軸方向における当たり部材１０４の幅ｄ１と、定着ベルト５０の周方向における当たり部１０４Ｃと定着ベルト５０との接触長さｄ２との積である。本実施形態では２つの当たり部材１０４が存在するが、これらを０．５４Ｎ／ｍｍ^２〜１．９２Ｎ／ｍｍ^２の面圧で定着ベルト５０の周面に当接させることで、シート分離性と接触キズの発生防止とを両立できる。

以上説明したように、本実施形態に係る定着ユニット９７によれば、定着ローラー１００が熱膨張しても、定着ベルト５０に接触キズが発生することを防止できると共に、分離部材１０２に十分なシート分離機能を発揮させることができる。従って、前記接触キズの発生に伴う画像乱れを未然に防止できると共に、定着ベルト５０へのシート巻き付きジャムを抑止できる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。

（１）上記実施形態では、熱源として定着ベルト５０を誘導加熱する誘導加熱ユニット９７Ｈを例示した。定着ベルト５０を加熱する熱源に制限はなく、例えば定着ローラー１００の内部に埋設されるハロゲンヒーター等の電気ヒーターを熱源としてもよい。

（２）上記実施形態では、定着ベルト５０が１つの定着ローラー１００のみによって保持されている所謂１軸構成の定着ユニット９７を例示した。これに代えて、加熱ローラーと定着ローラーとの間に定着ベルトが架け渡される、所謂２軸構成の定着ユニットを採用しても良い。

（３）上記実施形態では、付勢部材の一例として捻りコイルバネからなる付勢バネ１１０を例示した。捻りコイルバネに代えて、コイルバネや板バネ等を適用しても良い。

Ｇ ギャップ
Ｎ 定着ニップ部
１ 画像形成装置
５０ 定着ベルト
５０Ａ 通過領域
５０Ｂ 非通過領域
９３ 画像形成部
９７ 定着ユニット
９７Ｈ 誘導加熱ユニット（熱源）
１００ 定着ローラー
１０１ 加圧ローラー
１０２ 分離部材
１０２Ａ 先端部
１０３Ａ 支点部材（軸支部）
１０４ 当たり部材（当接部）
１１０ 付勢バネ（付勢部材）

Claims (5)

1. シートに定着処理を施す定着ニップ部を備えた定着装置であって、
   熱膨張性の弾性体で形成された定着ローラーと、
   前記定着ローラーの外周に配置され、その周面に、前記定着ニップ部を通過するシートが接触する通過領域と、前記シートが接触しない非通過領域とが設定される定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する熱源と、
   前記定着ニップ部の形成のため、その周面が前記定着ベルトを間に挟んで前記定着ローラーの周面に圧接される加圧ローラーと、
   前記定着ニップ部よりも前記定着ローラーの回転方向下流側に配置され、前記定着ローラーの軸方向に延びる板状部材からなり、前記定着ベルトの周面に貼着するシートを分離させる先端を備えた分離部材と、
   前記分離部材に付設され、前記定着ベルトの前記非通過領域における周面に当接して、前記分離部材の先端と前記定着ベルトの周面との間に所定距離のギャップを形成させる当接部と、
   前記分離部材を、前記定着ローラーの軸方向と平行な軸回りに回動自在に支持する円柱状の軸支部と、
   前記先端が前記定着ベルトの周面に向かう方向に前記分離部材が前記軸支部の軸回りに回動するよう、前記分離部材に０．８Ｎ（ニュートン）〜３．５Ｎの範囲の付勢力を与える付勢部材と、
   を備え、
   前記当接部は、前記非通過領域における周面に対して面接触する当たり部を有し、
   前記分離部材は、前記軸方向の両端に端板を備え、
   前記端板の各々には、前記軸支部がそれぞれ挿入される長孔が形成されている定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記当たり部と前記定着ベルトとが接触する部分における単位面積当たりの付勢力が、０．５４Ｎ／ｍｍ^２〜１．９２Ｎ／ｍｍ^２の範囲である、定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記付勢部材の付勢力が、１．０Ｎ〜２．０Ｎの範囲から選ばれる、定着装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置において、
   前記定着ベルトは、前記定着ローラーのみによって保持されている、定着装置。
5. シートにトナー像を形成する画像形成部と、
   前記トナー像をシートに定着させる、請求項１に記載の定着装置と、
   を備える画像形成装置。
   

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