JP6864256B2 - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に関する。

定着装置においては、定着部材と加圧部材が当接して、その間にニップ部が形成され、ニップ部で記録媒体を加圧および加熱することにより、記録媒体上の現像剤像を定着させる。

そして、上記のニップ部を形成するために、加圧部材を定着部材の側へ付勢する付勢機構を設け、付勢機構の付勢力によって加圧部材を定着部材に押し当てることで、ニップ部を形成する定着装置が既に知られている。

この種の定着装置として、例えば、加圧部材に接続したバネの付勢力によって、加圧部材を定着部材の側へ押し当てると共に、付勢機構に設けられたカムによって加圧部材に対する付勢力を調整し、加圧部材を定着部材に対して接離させる構成のものが存在する（例えば、特許文献１，２）。

特許文献１や特許文献２の構成では、経年劣化等により、加圧部材の付勢力に対する反発力が低下すると、加圧部材がより強く定着部材の側へ押し当てられ、ニップ部の幅が大きくなる。そして、ニップ部の幅が大きくなると、ニップ部を通過する記録媒体が過熱され、ホットオフセット等の問題を生じてしまう。

ところで、近年では、装置の小型化等を目的として、ゴムやスポンジからなる弾性層を設けた低硬度の加圧部材が採用されている。つまり、定着部材との圧接時に、加圧部材の弾性層が定着部材の外周面の形状に沿うように弾性変形することで、上記のニップ幅を広げることができ、小径の定着部材や加圧部材であっても、十分なニップ幅を確保することができる。しかし、このような低硬度の加圧部材では、特に上記の経年劣化等による反発力の低下が顕著で、ニップ幅の増大によるホットオフセット等の問題が生じやすくなってしまう。

このような事情から、本発明では、加圧部材の硬度の低下により生じる、定着部材と加圧部材との間のニップ幅の変化を抑制することのできる定着装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明は、回転可能な無端状の定着部材と、前記定着部材に圧接され、定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、前記加圧部材を前記定着部材の側へ付勢する付勢機構と、前記定着部材の内周面側に配置されるニップ形成部材とを備え、記録媒体上の画像を定着させる定着装置において、前記ニップ形成部材は、前記定着部材を介して前記加圧部材に当接し、前記ニップ部を形成するニップ形成面を有し、前記加圧部材が前記定着部材を介して前記ニップ形成部材に当接する範囲は、前記ニップ形成部材の前記定着部材に対向する面全体の記録媒体搬送方向一方側端部に及び、前記加圧部材が、前記付勢機構に付勢されて前記定着部材に接近する際に、前記加圧部材を前記搬送方向一方側へ案内する案内機構をさらに備えたことを特徴とする。

本発明では、加圧部材の定着部材に対する接近方向を、記録媒体の搬送方向一方側に傾ける。これにより、加圧部材の硬度の低下によって、加圧部材が定着部材により強く押し当てられた場合でも、ニップ幅が増加する記録媒体の搬送方向の他方側とは反対側へ加圧部材を移動させることができるので、ニップ幅の増加分を相殺することができ、ニップ幅の変化を抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成図である。 定着装置の平面図である。 本発明と異なる構成の定着装置について、加圧ローラとニップ形成部材の関係を示す概略図である。 本発明の第一実施形態に係る定着装置の加圧ローラとニップ形成部材の関係を示す概略図である。 第一実施形態に係る定着装置の加圧ローラの案内機構を示す図である。 第二実施形態に係る定着装置の加圧ローラとニップ形成部材の構成を示す概略図である。 第三実施形態に係る定着装置の加圧ローラとニップ形成部材の構成を示す概略図である。 第四実施形態に係る定着装置の加圧ローラとニップ形成部材の構成を示す概略図である。 本発明の異なる構成の定着装置を示す断面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

図１に示すカラー画像形成装置１の中央には、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋが着脱可能に設けられた画像形成部２が配置されている。各プロセスユニット９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的な各プロセスユニット９としては、表面上に現像剤としてのトナーを担持可能なドラム状の回転体である感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１１と、感光体ドラム１０の表面にトナーを供給する現像ローラを有する現像装置１２、クリーニング部１３等を備えている。

プロセスユニット９の下方には、露光部３が配置されている。露光部３は、画像データに基づいて、レーザ光を発するように構成されている。

画像形成部２の上方には転写部４が配置されている。転写部４は、無端状の中間転写ベルト１６と、各プロセスユニット９の感光体ドラム１０に対して中間転写ベルト１６を挟んだ対向位置に配置されている一次転写ローラ１７と、二次転写ローラ１８と、二次転写バックアップローラ１４と、クリーニングバックアップローラ１５と、テンションローラ２７と、ベルトクリーニング装置２８とを備える。

中間転写ベルト１６は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ１４、クリーニングバックアップローラ１５及びテンションローラ２７によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ１４を回転駆動することによって、中間転写ベルト１６は図の矢印Ａ方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ１７は、それぞれ、各感光体ドラム１０との間で中間転写ベルト１６を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ１７には、電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ１７に印加されるようになっている。

二次転写ローラ１８は、二次転写バックアップローラ１４との間で中間転写ベルト１６を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ１７と同様に、二次転写ローラ１８にも電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ１８に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置２８は、中間転写ベルト１６に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置２８で回収された廃トナーは、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に収容される。

給紙部５は、画像形成装置１の下部に位置しており、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙カセット１９や、給紙カセット１９から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ２０等からなっている。

搬送路６は、給紙部５から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ２１の他、後述する排紙部８に至るまで、搬送ローラ対が搬送路６の途中に適宜配置されている。

定着装置７は、加熱源によって加熱される定着部材としての定着ベルト２２、その定着ベルト２２を加圧可能な加圧部材としての加圧ローラ２３等を有している。

排紙部８は、画像形成装置１の搬送路６の最下流に設けられる。この排紙部８には、用紙Ｐを外部へ排出するための一対の排紙ローラ２４と、排出された用紙Ｐをストックするための排紙トレイ２５とが配設されている。

画像形成装置１の上部には、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の各色トナーが充填されたトナーボトル２９Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが着脱可能に設けられている。そして、このトナーボトル２９Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋから各現像装置１２との間に設けた補給路を介して、各色の現像装置１２に各色トナーが補給される。

以下、図１を参照して上記画像形成装置１の基本的動作について説明する。

画像形成装置１において、画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム１０に露光部３によって露光される画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。各感光体ドラム１０上には静電潜像が形成され、各現像装置１２に蓄えられたトナーが、ドラム状の現像ローラによって感光体ドラム１０に供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

転写部４では、二次転写バックアップローラ１４の回転駆動により中間転写ベルト１６が図の矢印Ａの方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ１７には、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、一次転写ニップにおいて転写電界が形成され、各感光体ドラム１０に形成されたトナー画像は一次転写ニップにて中間転写ベルト１６上に順次重ね合わせて転写される。

一方、画像形成動作が開始されると、画像形成装置１の下部では、給紙部５の給紙ローラ２０が回転駆動することによって、給紙カセット１９に収容された用紙Ｐが搬送路６に送り出される。搬送路６に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ２１によってタイミングを計られて、二次転写ローラ１８と二次転写バックアップローラ１４との間の二次転写ニップに送られる。このとき、中間転写ベルト１６上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、二次転写ニップに転写電界が形成されている。二次転写ニップに形成された転写電界によって、中間転写ベルト１６上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置７へと搬送され、定着ベルト２２と加圧ローラ２３とによって用紙Ｐが加熱及び加圧されてトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ベルト２２から分離され、搬送ローラ対によって搬送され、排紙部８において排紙ローラ２４によって排紙トレイ２５へと排出される。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニット９を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

次に、定着装置７のより詳細な構成について図２を用いて説明する。
図２に示すように、定着装置７は、定着ベルト２２と、定着ベルト２２に圧接される加圧ローラ２３とを有する。

定着ベルト２２の内周面側には、ニップ形成部材３０と、ニップ形成部材３０を支持する支持部材３１と、定着ベルト２２の内周面に対向するように配置された伝熱部材３２と、加熱源としてのヒータ３３が設けられる。また、定着ベルト２２の外周面に対向して温度センサ３４が設けられる。

定着ベルト２２は、その内周面側から、基材層、弾性層、離型層が積層されて形成される。基材層は、層厚が３０〜１００μｍに設定され、ニッケル、ステンレス等の金属材料やポリイミド等の樹脂材料で形成される。

定着ベルト２２の弾性層は、層厚が１００〜３００μｍに設定され、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成される。定着ベルト２２に弾性層を設けることで、ニップ部（定着ニップ）Ｎにおける定着ベルト２２表面の微小な凹凸が形成されなくなり、用紙Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わって柚子肌画像の発生が抑止される。

定着ベルト２２の離型層は、層厚が１０〜５０μｍに設定され、ＰＦＡ（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）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層を設けることで、トナー（トナー像）Ｔに対する離型性（剥離性）が担保される。

定着ベルト２２の直径は１５〜１２０ｍｍの範囲で設定され、一例として３０ｍｍ程度に設定される。

加圧ローラ２３は、中空構造の芯金２３ａ上に弾性層２３ｂを形成して構成され、その直径が３０ｍｍ程度に設定される。加圧ローラ２３は、定着ベルト２２の外周面に当接し、ニップ部Ｎを形成する。

加圧ローラ２３の弾性層２３ｂは、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成される。加圧ローラ２３が一定の弾性を有するために、弾性層２３ｂは２ｍｍ以上の厚みで形成されることが好ましい。

また、加圧ローラ２３の表面硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で６０以下の硬度であることが好ましい。加圧ローラ２３に弾性層を設けてその表面硬度を小さくすることで、加圧ローラ２３が定着ベルト２２に圧接される際に、加圧ローラ２３が弾性変形して定着ベルト２２に密着し、加圧ローラ２３と定着ベルト２２の間に形成されるニップ幅を大きくすることができる。従って、小径の加圧ローラ２３や定着ベルト２２であっても、十分なニップ幅を確保することができ、定着不良を生じることなく、定着動作の高速化を実現することができる。

弾性層２３ｂを発泡性シリコーンゴム等のスポンジ状の材料で形成することにより、ニップ部に作用する加圧力を調整することができ、ニップ形成部材３０の撓みを軽減することができる。また、これにより、加圧ローラ２３の断熱性を高めることができ、定着ベルト２２の加熱効率が向上する。

なお、加圧ローラ２３の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。また、弾性層２３ｂの表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けてもよい。

本実施形態では、定着ベルト２２の直径を、加圧ローラ２３の直径と同程度に設定した。しかし、定着ベルト２２の直径を加圧ローラ２３の直径よりも小さく設定することで、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２２の曲率を加圧ローラ２３よりも小さくし、用紙Ｐがニップ部Ｎから分離されやすくすることもできる。この他、定着ベルト２２の直径を加圧ローラ２３の直径よりも大きく設定してもよい。

図３に示すように、加圧ローラ２３は、その軸方向両側で、軸受４１を介して定着装置７の筐体としての側板４２に回転可能に保持される。また、軸受４１は、側板４２に形成されたガイド孔内を移動可能に設けられ、この移動により、加圧ローラ２３を定着ベルト２２に対して接離させることができる。

加圧ローラ２３の軸方向一端側にはギア４３が設けられる。加圧ローラ２３は、ギア４３を介して駆動力を伝達されることで回転する。図２に示すように、加圧ローラ２３が矢印Ｂ２方向へ回転することにより、加圧ローラ２３に当接する定着ベルト２２が、矢印Ｂ１方向へ従動回転する。

図３に示すように、ニップ形成部材３０、支持部材３１、伝熱部材３２、および、ヒータ３３は、加圧ローラ２３の軸方向にわたって設けられ、その両側で側板４２によって支持されている。

ニップ形成部材３０は、軸方向に延びる板状の部材で、例えば、液晶ポリマー等の耐熱樹脂材料で構成される。ニップ形成部材３０は、側板４２によって支持されることで、用紙Ｐの搬送方向に対する位置決めがされる。

支持部材３１は、その軸方向の長さがニップ形成部材３０と同程度に設定される。図２に示すように、支持部材３１が、ニップ形成部材３０の背面（ニップ形成面３０ａとは反対側の面）３０ｂに当接することで、ニップ形成部材３０をその背面側から支持する。これにより、加圧ローラ２３による加圧力でニップ形成部材３０に撓みが生じるのを防止し、定着ベルト２２と加圧ローラ２３の対向領域の軸方向全体で均一なニップ幅を形成することができる。

支持部材３１は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度の高い金属材料で形成することが好ましい。また、支持部材３１のヒータ３３に対向する面に、断熱部材を設けたり、ＢＡ処理や鏡面研磨処理を施したりすることもできる。これにより、ヒータ３３から支持部材３１に伝達される熱量が減少し、ヒータ３３がより効率的に定着ベルト２２を加熱することができる。

伝熱部材３２は、肉厚が０．２ｍｍ以下の円筒状部材である。伝熱部材３２は、ニップ部Ｎの位置で、定着ベルト２２の内周面側に向けて凹状に形成されており、加圧ローラ２３の加圧力が伝熱部材３２に作用しないように設けられる。伝熱部材３２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属材料を用いることができる。

伝熱部材３２は、ニップ部Ｎを除く位置で、定着ベルト２２の内周面に近接もしくは接触するように配置される。これにより、伝熱部材３２は、定着ベルト２２をその内周面側から支持し、可撓性を有する定着ベルト２２が、略円形の断面形状を維持することができる。また、伝熱部材３２は、その内周面側で、ヒータ３３に対向して設けられており、ヒータ３３によって加熱されることで、その熱を定着ベルト２２に伝達する。

ところで、伝熱部材３２と定着ベルト２２が接近しすぎると、定着ベルト２２の回転時に、定着ベルト２２が摩耗しやすくなる。一方で、伝熱部材３２と定着ベルト２２が離れすぎると、伝熱部材３２から定着ベルト２２への伝熱効率が低下してしまう。従って、伝熱部材３２と定着ベルト２２は、適当な隙間を設けて配置することが好ましく、例えば、伝熱部材３２が、定着ベルト２２との間に１ｍｍ以下の隙間を設けて配置されることが好ましい。

また、伝熱部材３２の摺動面側を、低摩擦部材で構成したり、例えばフッ素を含む材料からなる摺動層を設けることで、定着ベルト２２との間に生じる摺動抵抗を低減することができる。

ヒータ３３は、例えばハロゲンヒータやカーボンヒータ等で構成される。図２に示すように、本実施形態では、２本のハロゲンヒータ３３が設けられる。ヒータ３３は、電力を供給されることにより、輻射熱によって伝熱部材３２を加熱する。

温度センサ３４は、定着ベルト２２の外周面側であって、伝熱部材３２を挟んでヒータ３３に対向する位置に設けられる。温度センサ３４は、この対向位置において、定着ベルト２２の表面温度を検知する。この検知された温度に基づいて、ヒータ３３の発熱量が制御され、定着ベルト２２が所定の温度に制御される。

定着装置７は、加圧ローラ２３を定着ベルト２２に対して接離させる接離機構（付勢機構）５０を有する。接離機構５０は、加圧レバー５１、偏心カム５２、加圧スプリング５３、保持板５４等で構成されている。

加圧レバー５１は、その一端側の支軸５１ａを中心に回転可能に設けられる。加圧レバー５１の他端側には加圧スプリング５３が接続される。また、加圧レバー５１は、その中央側で、加圧ローラ２３を支持する軸受４１（図３参照）に当接する。図２に示すように、加圧スプリング５３は、加圧レバー５１と接続される側とは反対側の端部で、保持板５４を介して偏心カム５２に当接する。

定着動作時には、加圧レバー５１は、加圧スプリング５３の弾性力によって加圧スプリング５３の側への引張り方向の力を受ける。そして、加圧レバー５１は、軸受４１（図３参照）を介して、加圧ローラ２３に加圧スプリング５３から受けた力を伝達し、加圧ローラ２３を定着ベルト２２の側へ付勢する。図２に示すように、この付勢力により、加圧ローラ２３は、定着ベルト２２に圧接され、ニップ部Ｎを形成する。

定着動作時以外は、偏心カム５２が回転することで、偏心カム５２に当接する保持板５４が定着ベルト２２から離れる方向へ移動する。これにより、加圧スプリング５３の加圧レバー５１に対する引張力が小さくなって、加圧ローラ２３が加圧レバー５１から受ける付勢力が小さくなり、加圧ローラ２３が定着ベルト２２から離脱する。このように、接離機構５０から加圧ローラ２３への付勢力を変更することで、加圧ローラ２３を定着ベルト２２に対して接離させることができる。

画像形成動作が開始されると、定着装置７に電力が供給されてヒータ３３が発熱すると共に、定着ベルト２２が矢印Ｂ１の方向へ、加圧ローラ２３が矢印Ｂ２の方向へそれぞれ回転する。ヒータ３３の輻射熱は、伝熱部材３２を介して定着ベルト２２に伝達され、定着ベルト２２が定着動作に必要な温度まで加熱される。

そして、未定着画像（トナー像）Ｔがその表面に形成された用紙Ｐが、矢印Ｙ１方向（用紙搬送方向）へ搬送されてニップ部Ｎへ案内され、ニップ部Ｎで加熱および加圧されることにより、トナー像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは矢印Ｙ２方向へ搬送され、さらに下流の工程へ送られる。

ヒータ３３から伝熱部材３２に伝達された熱は、伝熱部材３２の周方向にも伝達され、伝熱部材３２内部でその熱量が均一化する方向へ移動する。そして、周方向に均一化された熱が、伝熱部材３２から、伝熱部材３２と周方向にわたって対向する定着ベルト２２へ伝達される。このように、定着ベルト２２は、その一部のみが局所的に加熱されるのではなく、周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになる。従って、定着装置７の定着動作を高速化した場合であっても、定着ベルト２２が十分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。すなわち、比較的簡易な構成で効率良く定着ベルト２２を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、定着装置７の小型化を実現することができる。

図４は、加圧ローラとニップ形成部材の位置関係を示す図で、本実施形態と異なる従来の構成を示す図である。なお、図４では、便宜上、定着ベルトの図示を省略している。

図４に示すように、加圧ローラ２３は、軸受４１が接離機構から付勢されることで矢印Ｄ１の方向へ移動し、定着ベルト２２（図２参照）を介してニップ形成部材３０に圧接され、ニップ部Ｎを形成する。この際、図４に示すように、ニップ形成面３０ａの用紙搬送方向下流側では、加圧ローラ２３がその下流側端部３０ａ１にまでわたって当接する。一方、ニップ形成面３０ａの用紙搬送方向上流側には、加圧ローラ２３が当接しない非当接部３０ａ３が設けられる。なお、矢印Ｄ１の方向は、加圧ローラ２３の長手方向（図４の紙面手前奥方向）に垂直な方向のうち、用紙搬送方向と異なる方向である。

ところで、経年劣化等により加圧ローラ２３の弾性層のゴム硬度が低下して、接離機構からの付勢力に対する加圧ローラ２３の反発力が弱まると、加圧ローラ２３がニップ形成部材３０にさらに押し当てられ、弾性層の潰れ量が大きくなる（図４の点線で示す加圧ローラ２３’の状態）。これにより、ニップ形成面３０ａの用紙搬送方向上流側において、より広範囲に加圧ローラ２３が押し当てられて非当接部３０ａ３の範囲が狭くなり、用紙搬送方向上流側のニップ幅Ｎ２が大きくなる。なお、通常の圧接状態（図の実線で示す加圧ローラ２３の状態）で、ニップ形成面３０ａの用紙搬送方向下流側には非当接部が存在しないため、加圧ローラ２３がさらにニップ形成部材３０の側へ押し当てられても、用紙搬送方向下流側のニップ幅Ｎ１が広がることはない。

このように、加圧ローラ２３の弾性層のゴム硬度の低下によって、ニップ部Ｎのニップ幅が当初の狙いよりも大きくなると、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐのトナー像Ｔが過熱され、ホットオフセット等の問題を生じてしまう。

このような課題を解決する構成として、図５を用いて本実施形態の定着装置の構成を説明する。なお、以下の説明では、用紙搬送方向の上流側、あるいは、用紙搬送方向の下流側を、それぞれ単に、上流側、あるいは、下流側とも呼ぶ。また、図５では、図４と同じく定着ベルトの図示を省略している。

図５に示すように、本実施形態の定着装置では、加圧ローラ２３の定着ベルト２２（ニップ形成部材３０）に対して接近する方向が、矢印Ｄ１の方向（図４参照）に対して角度θだけ傾斜した矢印Ｄ２の方向に設定される。矢印Ｄ２の方向は、定着ベルト２２に接近しながら、用紙搬送方向下流側（記録媒体搬送方向一方側）へ向かう方向である。また、加圧ローラ２３がニップ形成部材３０から離脱する際には、矢印Ｄ２と反対の方向へ移動する。

加圧ローラ２３は、矢印Ｄ２の方向への移動により、定着ベルト２２を介してニップ形成部材３０に圧接され、ニップ部Ｎを形成する。この際、加圧ローラ２３は、ニップ形成部材３０のニップ形成面３０ａのうち、下流側では、下流側端部３０ａ１にまでわたって当接する。一方、上流側には非当接部３０ａ３が設けられる。

本実施形態では、加圧ローラ２３の弾性層のゴム硬度が低下して接離機構からの付勢力に対する加圧ローラ２３の反発力が弱まると、加圧ローラ２３が、矢印Ｄ２の方向へさらに押し当てられた状態になる（図５の点線で示す加圧ローラ２３’の状態）。

この場合、ニップ部Ｎのニップ幅は、加圧ローラ２３と加圧ローラ２３’の間で大きく変化しない。つまり、本実施形態では、加圧ローラ２３がニップ形成部材３０の側へさらに押し当てられると、加圧ローラ２３が下流側へ移動するため、上流側のニップ幅Ｎ２が小さくなる方向へ移動することになる。従って、ニップ幅Ｎ２は、加圧ローラ２３の移動によりニップ幅が減少する分と、加圧ローラ２３がニップ形成部材３０に対してより強く押し当てられてニップ幅が増加する分とが、一部、あるいは、全部相殺され、そのニップ幅の変化量が小さく抑えられる。なお、下流側では、加圧ローラ２３が既にニップ形成面３０ａの下流側端部３０ａ１にまでわたって当接しているため、加圧ローラ２３がさらに下流側へ移動しても下流側ニップ幅Ｎ１が変化することはない。

このように、本実施形態では、加圧ローラ２３のニップ形成部材３０に対する接近方向を矢印Ｄ２の方向に設定し、弾性層のゴム硬度の低下によってニップ幅が広がる方向（用紙搬送方向の上流側）と逆方向へ加圧ローラ２３を移動させている。これにより、加圧ローラ２３の弾性層のゴム硬度の低下によるニップ幅の変化を抑制することができ、前述したホットオフセットの発生を防止することができる。従って、定着装置７において、低硬度の弾性層を有する加圧ローラ２３を採用することができ、小径の加圧ローラ２３であっても、十分な幅のニップ部Ｎを形成することができる。

加圧ローラ２３の接近方向の傾きθは、前述のニップ幅Ｎ２の減少分を一定量確保するために、１０度以上の角度で設けることが好ましい。一方、加圧ローラ２３をニップ形成部材３０に対して接離させるために、加圧ローラ２３の接離方向への移動量を一定量以上確保する必要があり、その角度が大きくなり過ぎないようにする必要がある。

なお、ニップ形成面３０ａの下流側は、加圧ローラ２３の外周面の形状に沿うように、部分的に加圧ローラ２３の側へ反った曲面形状に形成される。これにより、ニップ形成面３０ａの下流側を、定着ベルト２２を介して加圧ローラ２３に密着させることができ、ニップ部Ｎの幅を大きくすることができる。

また、ニップ形成部材３０は、その下流側端部３０ａ１がＲ形状に形成される。これにより、下流側端部３０ａ１において、定着ベルト２２との間に生じる摺動抵抗を低減することができ、加圧ローラ２３から定着ベルト２２への加圧状態が長時間維持された場合でも、定着ベルト２２の変形が生じることを防止できる。一方、Ｒ形状を大きくし過ぎると、加圧ローラ２３の定着ベルト２２に対する圧接状態によっては、加圧ローラ２３と下流側端部３０ａ１が離間し、搬送方向下流側のニップ幅が変動してしまう。そこで、Ｒ形状は、その半径が０．３〜２．０ｍｍの範囲で形成することが好ましい。

次に、加圧ローラを矢印Ｄ２の方向へ案内する構成について、図６を用いて説明する。
図６に示すように、加圧ローラ２３の軸方向両側に設けられた軸受４１は、側板４２に保持され、側板４２のガイド孔（案内機構）４２ａ内を移動可能に設けられる。ガイド孔４２ａは、定着ベルト２２の側（図の左側）へ向かうに従って、用紙搬送方向の下流側（図の上側）に向かって設けられており、軸受４１をガイド孔４２ａの延在方向に案内することで、加圧ローラ２３の定着ベルト２２に対する方向を当該方向（図５の矢印Ｄ２方向およびその逆方向）に設定することができる。

次に、本発明の定着装置について、ニップ形成部材の変形例について説明する。

図７に示すように、第二実施形態のニップ形成部材３０は、ニップ形成面３０ａの上流側に傾斜面３０ｂを有する。傾斜面３０ｂは、上流側へ向かうに従って、加圧ローラ２３から離反する方向へ傾斜している。

本実施形態では、ニップ形成部材３０が傾斜面３０ｂを有することにより、上流側のニップ幅Ｎ２が小さくなる。また、加圧ローラ２３がより強くニップ形成部材３０の側へ押し当てられた場合のニップ幅Ｎ２の増加量や、加圧ローラ２３の搬送方向下流側への移動によるニップ幅Ｎ２の減少量も小さくなる。従って、加圧ローラ２３のニップ形成部材３０に対する押し当て量の変化に対して、ニップ幅Ｎ２の変化量を小さくすることができる。

また、ニップ形成部材３０は、その一部を別部材により構成することもできる。例えば、図８に示すように、第三実施形態のニップ形成部材３０は、その一部がその他の部分と別部材である第二部材３５により構成される。第二部材３５は、ニップ形成面３０ａの一部を構成する。これにより、ニップ形成面３０ａの一部を、摩擦係数の小さい部材に置き換えてニップ形成部材３０と定着ベルト２２の間に生じる摩擦力を低減させたり、ニップ形成面３０ａの一部を、より耐熱性の高い部材で構成することができる。

以上の実施形態では、搬送方向上流側のニップ幅Ｎ２が変化する構成について説明した。しかし、これに限らず、搬送方向下流側のニップ幅Ｎ１が変化する構成であってもよい。

具体的には、図９に示すように、本発明の第四実施形態の定着装置は、ニップ形成面３０ａの上流側（一方側）では、加圧ローラ２３が上流側端部３０ａ２にわたって当接する。一方、ニップ形成面３０ａの下流側には、加圧ローラ２３が当接しない非当接部３０ａ３が設けられる。なお、ニップ形成面３０ａの上流側は、加圧ローラ２３の外周面に沿った曲線形状に設けられる。

加圧ローラ２３は、接離機構から付勢されて、搬送方向に対して傾斜した矢印Ｄ３の方向へ移動し、ニップ形成部材３０に押し当てられる。

このような構成では、加圧ローラ２３の弾性層のゴム硬度の低下等により、加圧ローラ２３がより強くニップ形成部材３０の側へ押し当てられると、加圧ローラ２３が上流側へ移動する。これにより、下流側のニップ幅Ｎ１の変化量が抑えられる。また、搬送方向上流側のニップ幅Ｎ２は、加圧ローラ２３の押し当て量に関わらず、一定の幅で設けられる。

第四実施形態の定着装置では、加圧ローラ２３の押し当て量に関わらず、ニップ部Ｎの搬送方向上流側の端部位置が、上流側端部３０ａ２に固定される。このため、定着装置７にニップ部Ｎに通紙される用紙Ｐの突入時の挙動が安定しやすくなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

本発明に係る画像形成装置は、図１に示すカラー画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置や、複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

記録媒体としては、用紙Ｐ（普通紙）の他、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、プラスチックフィルム、プリプレグ、銅箔等が含まれる。

本発明の定着装置は、前述した図２の構成に限らない。例えば、図１０に示すように、定着装置７は、伝熱部材が設けられておらず、定着ベルト２２がヒータ３３によって直接加熱される。加圧ローラ２３は、芯金２３ａと、弾性層２３ｂと、離形層２３ｃとによって構成される。また、加圧ローラ２３を定着ベルト２２に対して接離させる接離機構５０が設けられる。加圧ローラ２３は、接離機構５０によって定着ベルト２２の側へ押圧され、定着ベルト２２（ニップ形成部材３０）との間にニップ部Ｎを形成する。

ヒータ３３は、一本のハロゲンヒータにより構成される。ただし、前述の実施形態の様に、２本設けてもよいし、３本以上でもよい。また、支持部材３１とヒータ３３の間には反射部材３６が設けられる。反射部材３６により、ヒータ３３から支持部材３１の側へ放射される熱が反射され、定着ベルト２２がより効率良く加熱される。

このような低熱容量の定着部材を採用した定着装置７では、ヒータ３３によるわずかな加熱で定着ベルト２２を定着動作に必要な温度まで加熱することができるが、一方で、定着ベルト２２が温度上昇しやすく、前述のホットオフセットの問題を生じやすい。

上記の構成の定着装置においても、図５および図６等を用いて説明した本発明の構成を採用することで、ゴム硬度の低下等により、加圧ローラ２３のニップ形成部材３０に対する押し当て量が増加した場合でも、ニップ幅の変動量を抑制し、ホットオフセットの発生を防止することができる。なお、図２および図１０に示す接離機構は一例であり、加圧ローラ２３に適当な付勢力を与えられるものであればよく、適宜、その構成を変更することができる。

１ 画像形成装置
７ 定着装置
２２ 定着ベルト（定着部材）
２３ 加圧ローラ（加圧部材）
３０ ニップ形成部材
３０ａ ニップ形成面
３０ａ１ 下流側端部（記録媒体の搬送方向一方側端部）
３０ｂ 傾斜面
４２ 側板（定着装置の筐体）
４２ａ ガイド孔（案内機構）
５０ 接離機構（付勢機構）
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙（記録媒体）

特開２０１３−１６４４５１号公報 特開２０１４−１９９３８６号公報

Claims (10)

1. 回転可能な無端状の定着部材と、
   前記定着部材に圧接され、定着部材との間にニップ部を形成する加圧部材と、
   前記加圧部材を前記定着部材の側へ付勢する付勢機構と、
   前記定着部材の内周面側に配置されるニップ形成部材とを備え、記録媒体上の画像を定着させる定着装置において、
   前記ニップ形成部材は、前記定着部材を介して前記加圧部材に当接し、前記ニップ部を形成するニップ形成面を有し、
   前記加圧部材が前記定着部材を介して前記ニップ形成部材に当接する範囲は、前記ニップ形成部材の前記定着部材に対向する面全体の記録媒体搬送方向一方側端部に及び、
   前記加圧部材が、前記付勢機構に付勢されて前記定着部材に接近する際に、前記加圧部材を前記搬送方向一方側へ案内する案内機構をさらに備えたことを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧部材の前記定着部材に対する接近方向は、加圧部材の長手方向に垂直な方向のうち、前記記録媒体の搬送方向と異なる方向に対して１０度以上の傾きを有する方向である請求項１記載の定着装置。
3. 前記加圧部材は、加圧部材の軸方向両側に設けられた軸受を介して定着装置の筐体に回転可能に保持され、
   前記案内機構は、前記軸受を前記搬送方向一方側へ案内することにより、前記加圧部材を当該方向へ案内する請求項１または２いずれか記載の定着装置。
4. 前記ニップ形成面は、搬送方向他端側に向けて、前記加圧部材から遠ざかる方向へ傾斜する傾斜面を有する請求項１から３いずれか１項に記載の定着装置。
5. 前記ニップ形成部材の前記定着部材に対向する面は、記録媒体の搬送方向一方側端部にＲ形状を有し、その半径が０．３〜２．０ｍｍの範囲に設定される請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記ニップ形成部材は、耐熱性の樹脂材料によって形成される請求項１から５いずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記加圧部材は、加圧部材の軸方向両側に設けられた軸受を介して定着装置の筐体に回転可能に保持され、
   前記ニップ形成部材は、前記筐体に保持される請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記加圧部材は、厚さ２ｍｍ以上の弾性層を有する請求項１から７いずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記加圧部材の表面硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度で６０以下に設定される請求項１から８いずれか１項に記載の定着装置。
10. 請求項１から９いずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

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